KR101259136B1 - 보강링을 포함하는 중공형 콘크리트 말뚝. - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공형 콘크리트 말뚝에 관한 것으로서, 길이 방향으로 연장된 중공과, 길이 방향으로 연장된 부재로서 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 이격되어 있는 복수 개의 내부 강재를 포함하는 콘크리트 말뚝에 있어서, 환형 부재로서, 상기 내부 강재들과 결합 가능하게 배치되어 있는 보강링; 상기 보강링에 상하 방향으로 관통되도록 마련되며, 상기 내부 강재가 삽입되어 수평 방향으로 움직이지 않고 위치 고정될 수 있는 고정공;을 포함하며, 상기 고정공에 의하여, 상기 보강링과 상기 내부 강재가 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 고정공에 의하여 상기 보강링과 상기 내부 강재가 견고하게 결합됨으로써, 휨, 축력, 전단력에 대한 하중 감당력이 향상되고, 중공을 이용한 속파기 공법도 적용될 수 있다는 효과가 있다.

Description

보강링을 포함하는 중공형 콘크리트 말뚝.{Concrete Pile with center hole and reinforcing ring.}

본 발명은 중공형 콘크리트 말뚝에 관한 것으로서, 특히 휨, 축력, 전단력에 대한 하중 감당력이 향상되고, 중공을 이용한 속파기 공법도 적용될 수 있는 중공형 콘크리트 말뚝에 관한 것이다.

종래에 지면에 깊이 삽입하여 기초로 사용되는 일반적인 말뚝으로 PHC말뚝(Pre-tensioned Spun High Strength Concrete Pile)이 있는데, 도 1 및 도 2에는 이러한 PHC말뚝(1)의 일례가 도시되어 있다. 상기 PHC말뚝(1)은, 중공형 콘크리트 말뚝으로서, 길이 방향으로 연장된 중공(H)과, 길이 방향으로 연장된 부재로서 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 이격되어 있는 복수 개의 내부 강재(3)와, 길이 방향을 따라 나선형으로 연장되어 상기 내부 강재(3)를 감싸고 있는 보강 철선(4)과, 서로 마주하는 상기 내부 강재(3)들의 일부를 감싼 상태로 연결하며, 상기 중공(H)을 가로지르도록 배치된 횡방향 연결재(7)와, 상기 부재들을 견고히 고정시키는 고강도 콘크리트(2)를 포함하여 구성된다.

상기 PHC말뚝(1)은, 상기 부재들을 원형의 형틀(C) 내에 넣고, 상기 형틀(C)을 고속으로 회전시킬 때 발생된 원심력을 이용하여 성형 제작되는 프리스트레스트(prestressed) 중공형 콘크리트 말뚝으로서, 콘크리트라는 재료적 한계로 인해 휨 및 축력에 대한 하중 감당력이 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 상기 PHC말뚝(1)은, 상기 횡방향 연결재(7)로 인하여 전단력에 대한 하중 감당력이 약간 향상되는 장점은 있으나, 상기 횡방향 연결재(7)가 상기 내부 강재(3)의 일부만을 감싸는 형태로 배치되어 있으므로, 상기 내부 강재(3)와의 구조적 결합이 불완전하여 휨 및 축력에 대한 하중 감당력의 향상에는 거의 기여하지 못하는 문제점이 있다.

그리고, 상기 PHC말뚝(1)은, 중공(H)을 가로지르도록 배치된 상기 횡방향 연결재(7)로 인하여, 도 9에 도시된 굴착기(P)의 천공비트(B)가 상기 중공(H)의 내부로 삽입될 수 없어, 상기 중공(H)을 이용한 속파기 공법이 적용될 수 없는 문제점도 있다.

아울러, 상기 PHC말뚝(1)은, 도 3에 도시된 바와 같이 지면(G)에 삽입된 상태에서, 상기 중공(H)의 상단부에만 속채움 콘크리트(F)를 채우는 공정이 필요한 경우가 있는데, 상기 중공(H)의 상단부에만 속채움 콘크리트(F)를 채울 수 있는 특별한 방안이 없으므로, 상기 중공(H)의 하단부에 먼저 토사 등 다른 재료를 채운 후 상단부에 속채움 콘크리트(F)를 채우거나, 상기 중공(H) 전체를 속채움 콘크리트(F)로 채워야 하는 문제점이 있어, 소요되는 공사비가 증가하고 공사 기간도 길어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 휨, 축력, 전단력에 대한 하중 감당력이 향상되고, 중공을 이용한 속파기 공법도 적용될 수 있도록 구조가 개선된 중공형 콘크리트 말뚝을 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중공형 콘크리트 말뚝은, 길이 방향으로 연장된 중공과, 길이 방향으로 연장된 부재로서 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 이격되어 있는 복수 개의 내부 강재를 포함하는 콘크리트 말뚝에 있어서, 환형 부재로서, 상기 내부 강재들과 결합 가능하게 배치되어 있는 보강링; 상기 보강링에 상하 방향으로 관통되도록 마련되며, 상기 내부 강재가 삽입되어 수평 방향으로 움직이지 않고 위치 고정될 수 있는 고정공;을 포함하며, 상기 고정공에 의하여, 상기 보강링과 상기 내부 강재가 결합되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보강링은, 내측 단부가 상기 중공의 표면으로부터 돌출되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 보강링은 상기 내부 강재의 내측에 배치되며, 상기 고정공은 상기 보강링의 외측에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고정공은, 양단부가 상기 보강링에 결합되는 "U"자형 고정 부재에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고정공은, 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 상기 보강링에 천공됨으로써 형성되어 있는 것일 수도 있다.

여기서, 상기 보강링은, 길이 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 상단부에 복수 개 배치되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 중공을 폐쇄시킬 수 있는 판형 부재로서, 상기 중공에 삽입되어 길이 방향을 따라 위치 이동될 수 있으며, 상기 보강링의 돌출된 내측 단부 위에 올려질 수 있는 형상을 가지는 중공 폐쇄판을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 중공 폐쇄판은, 최대 통과폭이 상기 중공의 직경보다는 작고 상기 보강링의 내경보다는 크며, 최소 통과폭은 상기 보강링의 내경보다 작은 것이 바람직하다.

여기서, 상기 중공 폐쇄판은, 원판형 부재로서, 서로 마주 보는 한 쌍의 원호부와, 실질적으로 서로 평행하게 직선적으로 형성된 한 쌍의 직선부를 포함하며, 상기 한 쌍의 원호부에 의하여 상기 최대 통과폭이 형성되며, 상기 한 쌍의 직선부에 의하여 상기 최소 통과폭이 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 한 쌍의 원호부 상면 각각에는, 로프가 결합될 수 있는 걸림공이 마련되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 보강링은, 길이 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 복수 개 배치되며, 길이 방향으로 길게 연장된 강재로서, 상기 보강링들 간의 간격을 유지시킬 수 있도록 배치되는 간격유지재를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 중공의 일단부를 통하여 내부로 삽입될 수 있는 원기둥 형상의 콘크리트 부재로서, 외경이 상기 보강링의 내경보다 작은 속채움 콘크리트 부재를 포함하는 것일 수도 있다.

여기서, 상기 속채움 콘크리트 부재의 외주면에는, 원주 방향을 따라 형성된 외주홈이 길이 방향을 따라 복수 개 배열되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 환형 부재로서 상기 내부 강재들과 결합 가능하게 배치되어 있는 보강링과, 상기 보강링에 상하 방향으로 관통되도록 마련되며 상기 내부 강재가 삽입되어 수평 방향으로 움직이지 않고 위치 고정될 수 있는 고정공을 구비하며, 상기 고정공에 의하여 상기 보강링과 상기 내부 강재가 결합됨으로써, 휨, 축력, 전단력에 대한 하중 감당력이 향상되고, 중공을 이용한 속파기 공법도 적용될 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 중공형 콘크리트 말뚝의 수평단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 중공형 콘크리트 말뚝의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 종래의 중공형 콘크리트 말뚝의 중공에 속채움 콘크리트가 채워지는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 중공형 콘크리트 말뚝의 수직단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 중공형 콘크리트 말뚝의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 중공형 콘크리트 말뚝의 내부 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 중공형 콘크리트 말뚝이 형틀 내부에서 성형되는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 4에 도시된 중공형 콘크리트 말뚝의 중공 표면으로부터 돌출된 보강링의 내측 단부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 굴착기의 천공비트가 도 4에 도시된 중공형 콘크리트 말뚝의 중공에 삽입된 상태로 지면에 상기 말뚝을 삽입하는 속파기 공법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 4에 도시된 중공형 콘크리트 말뚝이 지면에 삽입된 상태에서, 중공 폐쇄판이 중공에 삽입되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 중공 폐쇄판이 보강링의 내측 단부 위에 설치되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 중공 폐쇄판이 보강링의 내측 단부 위에 설치된 상태에서, 속채움 콘크리트가 채워지는 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 속채움 콘크리트가 채워진 상태에서, 말뚝의 상단부에 기초가 올려져 결합된 상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 공장에서 미리 제조된 속채움 콘크리트 부재의 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 속채움 콘크리트 부재가 말뚝의 중공에 삽입되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 16은 속채움 콘크리트 부재가 말뚝의 중공에 삽입된 상태에서, 틈새에 몰탈이 주입되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예인 중공형 콘크리트 말뚝의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예인 중공형 콘크리트 말뚝의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예인 중공형 콘크리트 말뚝의 내부 구조를 나타내는 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예인 중공형 콘크리트 말뚝의 수직단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 중공형 콘크리트 말뚝의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다. 도 6은 도 4에 도시된 중공형 콘크리트 말뚝의 내부 구조를 설명하기 위한 사시도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 길이 방향으로 연장된 중공(H)이 내부를 관통하도록 형성된 콘크리트(2) 재질의 말뚝으로서, 보강링(10)과, 고정 부재(20)와 간격유지재(30)와, 중공 폐쇄판(40)을 포함하여 구성된다. 본 실시예에서, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)의 외주면으로부터 상기 중공(H)의 표면까지의 거리는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 콘크리트(2)의 두께(T)와 동일하다.

상기 보강링(10)은, 원형 고리 형상의 금속 판부재로서, 상기 내부 강재(3)들과 결합 가능하도록 상기 내부 강재(3)의 내측에 배치되어, 외주면이 상기 내부 강재(3)와 마주한다. 본 실시예에서, 상기 보강링(10)의 중심과 상기 중공(H)의 중심은 일치한다.

상기 보강링(10)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개 마련되어 말뚝의 길이 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 있으며, 본 실시예에서는 말뚝의 위쪽 끝단에서 시작하는 영역인 상단 영역(L1)에만 배치되어 있다. 따라서 말뚝의 하단 영역(L2)에 에는 상기 보강링(10)이 배치되어 있지 않다.

상기 보강링(10)은, 내주면을 포함하는 내측 단부(11)와, 외주면을 포함하는 외측 단부(12)로 구분되는데, 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 보강링(10)의 내경(D1)이 상기 중공(H)의 직경(D)보다 작은 값을 가짐으로써 상기 내측 단부(11)가 상기 중공(H)의 표면으로부터 돌출되어 있으며, 상기 외측 단부(12)는 콘크리트(2)에 매입되어 있다.

상기 보강링(10)의 외측에는, 길이 방향으로 연장된 금속 봉 부재로서 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 이격되어 있는 복수 개의 내부 강재(3)가 배치되어 있다.

상기 내부 강재(3)들은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 길이 방향을 따라 나선형으로 연장되어 있는 보강 철선(4)에 의하여 감싸져 있다.

상기 고정 부재(20)는, "U"자형 금속판 부재로서 복수 개 마련되며, 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 이격된 상태로 상기 보강링(10)의 외측에 배치되어 있다.

상기 고정 부재(20)는, 양단부가 상기 보강링(10)의 외측 단부(12)에 용접으로 결합됨으로써, 상기 고정 부재(20) 및 상기 보강링(10)의 외주면에 의하여 상하 방향으로 관통된 고정공(21)이 형성된다.

상기 고정공(21)에는 상기 내부 강재(3)가 상방 또는 하방으로부터 삽입되며, 상기 내부 강재(3)는, 상기 고정공(21)에 삽입됨으로써 수평면상에서 전후좌우 방향으로 움직이지 않고 위치 고정된 상태로, 상기 보강링(10)에 결합된다.

상기 간격유지재(30)는, 도 6에 도시된 바와 같이 상하 길이 방향으로 길게 연장된 원형 단면의 금속 봉 부재로서, 양단부가 서로 인접하는 상기 보강링(10)의 외측 단부(12) 상면과 하면에 각각 용접으로 결합됨으로써, 상기 보강링(10)들 간의 간격을 유지시킬 수 있도록 배치되어 있다.

본 실시예에서 상기 간격유지재(30)는, 복수 개 마련되어 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 이격되어 있으며, 최종적으로 상기 콘크리트(2)에 매입된다.

상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)의 상단면 및 하단면에는, 중공(H)을 가진 디스크형 금속 부재인 선단판(5)이 각각 장착되어 있으며, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)의 상단 측면 및 하단 측면에는 원형 띠 형상의 금속 부재인 보강밴드(6)가 각각 장착되어 있다.

상기 중공 폐쇄판(40)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 중공(H)을 폐쇄시킬 수 있는 금속재질의 원판 부재로서, 직선부(41)와, 원호부(44)를 포함하여 구성된다.

상기 직선부(41)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 실질적으로 서로 평행하게 직선적으로 형성된 부분으로서, 서로 마주하도록 양단부 테두리에 각각 마련되어 있다.

상기 원호부(44)는, 서로 마주 보는 한 쌍의 원호 부분으로서, 상기 직선부(41)를 제외한 나머지 테두리 부분이며, 상기 보강링(10)의 원의 중심과 동일한 원의 중심을 가진다.

상기 직선부(41) 사이의 거리(W2)는, 상기 중공 폐쇄판(40)의 최소 통과폭이 되며, 상기 최소 통과폭(W2)은 상기 보강링(10)의 내경(D1)보다 작은 값을 가진다.

상기 원호부(44) 사이의 거리(W1)은, 상기 중공 폐쇄판(40)의 최대 통과폭이 되며, 상기 최대 통과폭(W1)은 상기 중공(H)의 직경(D)보다는 작고 상기 보강링(10)의 내경(D1)보다는 크다.

여기서, 상기 최대 통과폭(W1) 및 최소 통과폭(W2)의 개념은, 상기 중공 폐쇄판(40)이 통과할 수 있는 구멍의 직경을 기준으로 결정되는 값이다.

따라서, 상기 보강링(10)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 직선부(41)가 상기 보강링(10)의 내주면과 마주하도록 배치된 상태로, 상기 중공(H)에 삽입되어 상하 길이 방향을 따라 위치 이동될 수 있으며, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 원호부(44)의 하면이 상기 보강링(10)의 내측 단부(11) 위에 올려질 수 있다.

상기 원호부(44)의 상면 각각에는, 2개의 로프(R)가 각각 결합될 수 있도록 한 쌍의 걸림부재(42)가 마련되어 있으며, 상기 걸림부재(42)에는 상기 로프(R)가 결합될 수 있는 걸림공(43)이 형성되어 있다.

이하에서는, 상술한 구성의 중공형 콘크리트 말뚝(100)을 제조하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, ① 내부 강재(3)를 둥근 형태로 배치하고, ⓐ 상기 보강링(10)에 부착된 고정공(21)에 상기 내부 강재(3)를 상방으로부터 삽입한 후, ② 상기 내부 강재(3) 둘레를 나선형 보강 철선(4)으로 감는다. 이어서, ③ 상기 보강 철선(4) 끝단에 상기 선단판(5)을 연결한 후, ④ 상술한 바와 같이 조립된 금속 구조물(3, 4, 5)을 형틀(C)내에 배치하고, 고강도 콘크리트(2)를 상기 형틀(C) 내에 투입한다. 이어서, ⑤ 상기 형틀(C)을 폐합한 후 상기 내부 강재(3)의 양단을 인장시켜 긴장력을 부여한 후 고정한 후, ⑥ 도 7에 도시된 바와 같이 상기 형틀(C)을 회전시키면, 원심력에 의하여 투입된 고강도 콘크리트(2)가 반경 방향으로 쏠리면서 소정의 두께(T)를 가지게 되며, 이러한 상태로 양생시킨다. 마지막으로, ⑦ 상기 내부 강재(3)의 양단을 풀어 말뚝에 프리스트레스(prestress)를 도입한 후 상기 형틀(C)로부터 탈형시키면 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)의 제조가 완료된다.

이하에서는, 상술한 구성의 중공형 콘크리트 말뚝(100)을 사용하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.

먼저, 상기 완성된 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 중공(H)을 이용한 속파기 공법이나, 일반적으로 많이 이용되는 소위 항타 공법을 통하여, 도 10에 도시된 바와 같이 지면(G)에 삽입된다.

이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 중공 폐쇄판(40)의 원호부(44)가 상하로 수직하게 배치되도록 한 후, 상기 중공 폐쇄판(40)을 상기 중공(H)의 상단을 통하여 삽입하고 2개의 로프(R)를 동시에 천천히 풀어내면서, 상기 중공 폐쇄판(40)을 최하단에 위치한 상기 보강링(10)의 바로 위까지 하강시킨다.

이렇게 상기 중공 폐쇄판(40)을 하강시킨 후, 2개의 로프(R) 중 최하측의 걸림부재(42)에 결합된 로프(R)를 천천히 상승시켜 상기 중공 폐쇄판(40)을 수평하게 회전시키고, 다시 2개의 로프(R)를 동시에 천천히 풀어내면 도 11에 도시된 바와 같이 상기 원호부(44)의 하면이 상기 보강링(10)의 내측 단부(11) 위에 올려짐으로써, 상기 중공 폐쇄판(40)이 상기 중공(H)을 실질적으로 폐쇄하게 된다.

이어서, 도 12에 도시된 바와 같이 속채움 띠철근(9)에 의하여 서로 연결되어 있는 속채움 보강철근(8)들을 상기 중공(H)의 상단을 통하여 삽입한 후, 속채움 콘크리트(F)를 상기 중공(H)의 내부에 타설하고 양생시키면, 상기 속채움 보강철근(8), 상기 속채움 띠철근(9), 상기 속채움 콘크리트(F) 및 상기 보강링(10)의 돌출된 내측 단부(11)가 서로 일체로 결합된다.

이렇게 속채움 콘크리트(F)의 타설 및 양생이 완료된 후, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)의 상단부에 기초(K)가 올려져 시공되면, 상기 보강링(10)의 돌출된 내측 단부(11)와 상기 속채움 콘크리트(F) 및 상기 속채움 보강철근(8)을 통하여, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)과 상기 기초(K)가 서로 일체로 결합된다.

상술한 구성의 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 환형 부재로서 상기 내부 강재(3)들과 결합 가능하게 배치되어 있는 보강링(10)과, 상기 보강링(10)에 상하 방향으로 관통되도록 마련되며 상기 내부 강재(3)가 삽입되어 수평 방향으로 움직이지 않고 위치 고정될 수 있는 고정공(21)을 구비하며, 상기 고정공(21)에 의하여 상기 보강링(10)과 상기 내부 강재(3)가 결합되므로, 상기 형틀(C)의 고속 회전시에도 상기 보강링(10)과 상기 내부 강재(3)를 단단하게 결속시킬 수 있으며, 휨, 축력 및 전단력에 대한 하중 감당력이 향상되고, 상기 중공(H)을 이용한 속파기 공법도 적용될 수 있다는 장점도 있다.

또한, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 보강링(10)이, 원형 고리 형상의 금속 판부재인 바 일반적인 철근에 비해 폭이 넓어 강성이 우수하므로, 수직 방향의 축 하중이 작용할 때, 상기 보강링(10)의 내측에 위치한 콘크리트(2)가 반경 방향으로 변형되는 것을 방지할 수 있어, 더 큰 수직 하중을 견딜 수 있으며, 속채움 콘크리트(F) 내부에 배근되는 속채움 띠철근(9)의 설치 개수도 줄일 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 보강링(10)의 내측 단부(11)가 상기 중공(H)의 표면으로부터 돌출되어 있으므로, 상기 내측 단부(11)가 상기 중공(H)의 표면으로부터 돌출되지 않은 경우와 비교하여, 상기 중공(H)의 내부에 채워지는 속채움 콘크리트(F)와 상기 보강링(10)과의 결합력이 더 우수하다는 장점이 있다.

또한, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 보강링(10)이 상기 내부 강재(3)의 내측에 배치되며, 상기 고정공(21)은 상기 보강링(10)의 외측에 형성되어 있으므로, 상기 보강링(10)의 내측 단부(11)가 상기 중공(H)의 표면으로부터 돌출되도록 구성하는 것이 용이하며, 상기 보강 철선(4)을 상기 내부 강재(3)의 외측에 둘러 감싸는 시공이 용이하다는 장점이 있으며, 종래의 중공형 콘크리트 말뚝을 제작하기 위해 이미 마련된 기존의 설비 및 제조 방법을 그대로 이용할 수 있는 장점도 있다.

아울러, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 고정공(21)이 양단부가 상기 보강링(10)에 결합되는 "U"자형 고정 부재(20)에 의하여 형성되므로, 상기 보강링(10)에 별도의 드릴 작업을 하지 않고서도, 용접으로 상기 고정공(21)을 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 보강링(10)이 상하 길이 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 상단부(L1)에 복수 개 배치되어 있으므로, 속파기 공법에서 배출되는 배출토에 의한 내압이 말뚝의 상단부(L1)에서 가장 큰 값을 가지며 상기 속채움 콘크리트(F)는 말뚝의 상단부(L1)에만 채워지는 것이 바람직하다는 점을 고려할 때, 적은 양의 보강링(10)을 사용하면서도 효과적인 구조 보강이 이루어질 수 있어 경제적이라는 장점이 있다.

또한, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 중공(H)을 폐쇄시킬 수 있는 판형 부재로서 상기 중공(H)에 삽입되어 상하 길이 방향을 따라 위치 이동될 수 있으며, 상기 보강링(10)의 돌출된 내측 단부(11) 위에 올려질 수 있는 형상을 가지는 중공 폐쇄판(40)을 포함하고 있으므로, 상기 중공(H)의 내부에 타설된 상기 속채움 콘크리트(F)가 상기 중공(H)의 하단부로 누설되는 것이 차단될 수 있기에, 상기 중공(H)의 하단부에 먼저 토사 등 다른 재료를 채운 후 속채움 콘크리트(F)를 채우거나 상기 중공(H) 전체를 속채움 콘크리트(F)로 채워야 하는 종래의 PHC말뚝(1)과는 달리, 상기 중공 폐쇄판(40)의 위쪽 공간인 상단부(L1)에만 속채움 콘크리트(F)를 채워넣을 수 있어 경제적이라는 장점이 있다.

그리고, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 중공 폐쇄판(40)의 최대 통과폭(W1)이 상기 중공(H)의 직경(D)보다는 작고 상기 보강링(10)의 내경(D1)보다는 크며, 상기 중공 폐쇄판(40)의 최소 통과폭(W2)이 상기 보강링(10)의 내경(D1)보다 작으므로, 상기 중공 폐쇄판(40)이 상기 보강링(10) 및 중공(H)을 통과할 수 있으며, 동시에 상기 보강링(10)의 돌출된 내측 단부(11) 위에 올려지도록 형성될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 중공 폐쇄판(40)은, 원판형 부재이며, 서로 마주 보는 한 쌍의 원호부(44)와, 실질적으로 서로 평행하게 직선적으로 형성된 한 쌍의 직선부(41)를 포함하므로, 상기 한 쌍의 원호부(44)에 의하여 상기 최대 통과폭(W1)을 용이하게 형성할 수 있고, 상기 한 쌍의 직선부(41)에 의하여 상기 최소 통과폭(W2)을 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 상기 중공 폐쇄판(40)의 한 쌍의 원호부(44) 상면 각각에 로프(R)가 결합될 수 있는 걸림공(43)이 마련되어 있으므로, 상기 로프(R)를 이용하여 상기 중공 폐쇄판(40)을 상기 중공(H)의 내부에서 하강시키는 것이 용이하며, 상기 로프(R)를 조작하여 상기 중공 폐쇄판(40)을 회전시킴으로써 삽입을 위한 수직 자세나 장착을 위한 수평 자세를 용이하게 형성할 수 있다는 장점이 있다.

아울러, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)은, 길이 방향으로 길게 연장된 강재로서 상기 보강링(10) 간의 간격을 유지시킬 수 있도록 배치되는 간격유지재(30)를 포함하고 있으므로, 길이 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 상기 보강링(10)들을 연결하여 배치할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 14 내지 도 16에는 상기 중공(H)의 일단부를 통하여 내부로 삽입될 수 있는 속채움 콘크리트 부재(50)가 도시되어 있다. 이 속채움 콘크리트 부재(50)는, 도 12에 도시된 바와 같이 공사 현장에서 타설되는 속채움 콘크리트(F) 대신에 사용되기 위한 부재로서, 공장에서 미리 제조되어 현장으로 이송된다.

상기 속채움 콘크리트 부재(50)는, 도 14 내지 도 15에 도시된 바와 같이 원기둥 형상의 콘크리트 부재로서, 외경(D2)이 상기 보강링(10)의 내경(D1)보다 작으며, 외주면에는 원주 방향을 따라 고리형으로 형성된 외주홈(51)이 상하 길이 방향을 따라 복수 개 배열되어 있다.

상기 속채움 콘크리트 부재(50)는, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 중공 폐쇄판(40)이 장착된 상태에서 상기 중공(H)의 상단을 통하여 내부로 삽입되며, 도 16에 도시된 바와 같이 상기 중공 폐쇄판(40) 위에 올려진 상태에서 몰탈(M)에 의하여 상기 중공(H)에 결합된다.

상기 속채움 콘크리트 부재(50)는, 재료의 수급 및 양생 관리 등의 어려움으로 인하여 상기 기초(K)의 강도와 유사한 24 내지 27 MPa 정도의 비교적 작은 강도로 현장에서 타설되는 상기 속채움 콘크리트(F)와는 달리, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)의 강도와 유사한 80 MPa의 강도로 미리 공장에서 제작될 수 있어, 상기 중공(H)의 내부에 몰탈(M)로 결합되는 경우, 상기 속채움 콘크리트(F)를 현장 타설하는 경우와 비교하여 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)의 상단부 강도가 더욱 증가될 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 속채움 콘크리트 부재(50)는, 현장에서 속채움 콘크리트(F)를 타설할 필요가 없이, 간단히 중공(H)에 삽입한 후 몰탈(M)에 의하여 결합시키면 시공이 완료되므로, 현장에서의 시공이 간편하여 공사 기간이 단축되는 장점이 있다.

또한, 상기 속채움 콘크리트 부재(50)는, 외주면에 원주 방향을 따라 고리형으로 형성된 외주홈(51)이 상하 길이 방향을 따라 복수 개 배열되어 있으므로, 몰탈(M)에 의하여 상기 중공(H)의 내부에 장착된 후 강력한 결합력을 유지할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 17에는 본 발명의 제2 실시예인 중공형 콘크리트 말뚝(200)의 내부 구조가 도시되어 있는데, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(200)은 상술한 중공형 콘크리트 말뚝(100)과 대부분의 구성 및 효과가 동일하므로, 이하에서는 양자 간의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 중공형 콘크리트 말뚝(200)은, 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 배치되며 반경 방향으로 돌출되어 있는 복수 개의 돌출부(120)가 형성된 보강링(110)을 구비하며, 상기 고정공(21)이 상기 돌출부(120)에 상하 방향으로 관통되도록 직접 천공되어 있다.

따라서, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(200)은, 상기 고정공(21)이 상기 "U"자형 고정 부재(20)에 의하여 형성되는 중공형 콘크리트 말뚝(100)과는 달리, 상기 "U"자형 고정 부재(20)와 같은 별도의 부재나 용접 없이, 간단한 천공 작업만으로 상기 고정공(21)을 형성할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 18 내지 도 19에는 본 발명의 다른 실시예인 중공형 콘크리트 말뚝(300, 400)의 내부 구조가 도시되어 있는데, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(300, 400)은 상술한 중공형 콘크리트 말뚝(100)과 대부분의 구성 및 효과가 동일하므로, 이하에서는 양자 간의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.

도 18에 도시된 상기 중공형 콘크리트 말뚝(300)에서는, 상기 고정공(21)이, 볼트부재(24)에 의하여 "U"자형 고정 부재(220)의 양단부 하면이 상기 보강링(10)의 외측 단부(12)의 상면에 나사결합됨으로써 형성된다.

한편, 도 19에 도시된 상기 중공형 콘크리트 말뚝(400)에서는, 상기 고정공(21)이, 볼트부재(24)에 의하여 "U"자형 고정 부재(320)의 양단부 내면이 상기 보강링(10)의 외주면에 나사결합됨으로써 형성된다.

상기 중공형 콘크리트 말뚝(300, 400)에서는, 상기 고정 부재(220, 320)가 상기 볼트부재(24)에 의하여 상기 보강링(10)에 나사결합됨으로써, 상기 내부 강재(3)를 고정하는 고정공(21)을 형성하는 방식이므로, 상기 중공형 콘크리트 말뚝(300, 400)의 제조방법은 아래처럼 변경될 수 있다.

먼저, ① 내부 강재(3)를 둥근 형태로 배치하고, ② 상기 내부 강재(3) 둘레를 나선형 보강 철선(4)으로 감아 편성망으로 제작한다. 이어서, ⓐ 상기 보강링(10)을 편성망에 상방 또는 하방으로부터 삽입한 다음, 상기 고정 부재(220, 320)를 이용하여 상기 보강링(10)을 편성망에 고정시킨다. 이어서, 앞서 설명한 제조 방법의 단계 ③ 내지 단계 ⑦을 수행함으로써 상기 중공형 콘크리트 말뚝(100)의 제조가 완료된다.

따라서, 상기 고정 부재(220, 320)들을 사용하면, 상기 평성망 제작 후에 상기 보강링(10)을 설치하므로, 상기 내부 강재(3)를 상기 나선형 보강 철선(4)으로 감을 때에는 상기 보강링(10)이 배치되어 있지 않아, 상기 편성망 작업이 더욱 원활해지는 장점이 있다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100 : 중공형 콘크리트 말뚝 10 : 보강링
11 : 내측 단부 12 : 외측 단부
20 : 고정 부재 21 : 고정공
30 : 간격유지재 40 : 중공 폐쇄판
41 : 직선부 42 : 걸림부재
43 : 걸림공 44 : 원호부
50 : 속채움 콘크리트 부재 51 : 외주홈
1 : 종래의 중공형 콘크리트 말뚝 2 : 콘크리트
3 : 내부 강재 4 : 보강 철선
5 : 선단판 6 : 보강밴드
7 : 횡방향 연결재 8 : 속채움 보강철근
9 : 속채움 띠철근 B : 천공비트
C : 형틀 D : 중공의 직경
D1 : 보강링의 내경 G : 지면
H : 중공 K : 기초
M : 몰탈 P : 굴착기
W1 : 최대 통과폭 W2 : 최소 통과폭

Claims (13)

1. 길이 방향으로 연장된 중공과, 길이 방향으로 연장된 부재로서 원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 이격되어 있는 복수 개의 내부 강재를 포함하는 콘크리트 말뚝에 있어서,
   환형 부재로서, 상기 내부 강재들과 결합 가능하게 배치되어 있는 보강링;
   상기 보강링에 상하 방향으로 관통되도록 마련되며, 상기 내부 강재가 삽입되어 수평 방향으로 움직이지 않고 위치 고정될 수 있는 고정공;
   을 포함하며,
   상기 고정공에 의하여, 상기 보강링과 상기 내부 강재가 결합되며,
   상기 보강링은, 내측 단부가 상기 중공의 표면으로부터 돌출되어 있으며,
   상기 중공을 폐쇄시킬 수 있는 판형 부재로서, 상기 중공에 삽입되어 길이 방향을 따라 위치 이동될 수 있으며, 상기 보강링의 돌출된 내측 단부 위에 올려질 수 있는 형상을 가지는 중공 폐쇄판을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 보강링은 상기 내부 강재의 내측에 배치되며,
   상기 고정공은 상기 보강링의 외측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 고정공은,
   양단부가 상기 보강링에 결합되는 "U"자형 고정 부재에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 고정공은,
   원주 방향을 따라 미리 정한 간격으로 상기 보강링에 천공됨으로써 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 보강링은, 길이 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 상단부에 복수 개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 중공 폐쇄판은,
   최대 통과폭이 상기 중공의 직경보다는 작고 상기 보강링의 내경보다는 크며,
   최소 통과폭은 상기 보강링의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 중공 폐쇄판은, 원판형 부재로서, 서로 마주 보는 한 쌍의 원호부와, 실질적으로 서로 평행하게 직선적으로 형성된 한 쌍의 직선부를 포함하며,
   상기 한 쌍의 원호부에 의하여 상기 최대 통과폭이 형성되며, 상기 한 쌍의 직선부에 의하여 상기 최소 통과폭이 형성되는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 한 쌍의 원호부 상면 각각에는, 로프가 결합될 수 있는 걸림공이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 보강링은, 길이 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 복수 개 배치되며,
    길이 방향으로 길게 연장된 강재로서, 상기 보강링들 간의 간격을 유지시킬 수 있도록 배치되는 간격유지재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 중공의 일단부를 통하여 내부로 삽입될 수 있는 원기둥 형상의 콘크리트 부재로서, 외경이 상기 보강링의 내경보다 작은 속채움 콘크리트 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 속채움 콘크리트 부재의 외주면에는, 원주 방향을 따라 형성된 외주홈이 길이 방향을 따라 복수 개 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 중공형 콘크리트 말뚝.

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