KR101331703B1

KR101331703B1 - 강관 말뚝

Info

Publication number: KR101331703B1
Application number: KR1020117023220A
Authority: KR
Inventors: 요시로오 이시하마; 마사히데 다까기; ?스께 모리야스; 겐지 니시우미; 료오이찌 간노; 히사시 히라따; 마사또 쯔지이; 슈우이찌 우에다; 요시따까 마쯔따니; 마사또모 무라마스
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2013-11-20
Also published as: CN102365409A; TW201116672A; JPWO2010116758A1; TWI384107B; AU2010235744A1; AU2010235744B2; KR20110132436A; WO2010116758A1; MY154167A; HK1163198A1; CN102365409B; JP4635114B2; SG174509A1

Abstract

이 강관 말뚝은, 원통 형상을 갖는 스트레이트부와, 이 스트레이트부의 일단부에 대해 연속되는 동시에 상기 일단부로부터 이격되는 방향을 향해 외경 및 내경이 끝이 가늘어지는 테이퍼부를 구비한 강관 말뚝이며, 상기 테이퍼부의 대단부 및 소단부 사이의 길이 치수(H1)를, 상기 대단부에 있어서의 외경 치수(D1)로 나눈 직경 길이비(H1/D1)가 0.1 이상 또한 2.5 이하이다.

Description

강관 말뚝{STEEL PIPE PILE}

본 발명은, 항만 구조물, 교량 기초나 건물의 기초 등의 토목 건축 분야에 있어서 사용되는 강관 말뚝에 관한 것이다.

본원은, 2009년 04월 10일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2009-095734호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 말뚝의 외주면의 마찰력을 높이기 위해, 말뚝의 일단부에 테이퍼 형상의 외주면을 갖는 마찰 말뚝 및 말뚝 전체 길이에 걸친 테이퍼 형상의 외주면을 갖는 마찰 말뚝이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1, 2 참조).

또한, 지반 표층부를 단단히 굳히기 위해, 테이퍼 형상의 외주면을 갖는 테이퍼 형상 말뚝을 격자 형상으로 타입하여 지반의 액상화를 방지하는 기술도 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 3 참조). 또한, 부(負)의 주위면 마찰력을 제거하기 위해, 테이퍼 형상 말뚝을 지반에 관입(貫入)시키는 기술도 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 4 참조).

또한, 테이퍼 형상의 외주면과 폐색한 선단을 갖는 콘을 말뚝의 선단부에 설치한 폐쇄 단부 말뚝도 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 5 참조).

상술한 바와 같이, 종래의 테이퍼 형상 말뚝에서는, 말뚝 주위면의 마찰력을 높이는 것을 목적으로 하고 있다. 그러나 종래의 테이퍼 형상 말뚝에서는, 말뚝 선단 지지력의 획득 및 말뚝 시공시에 저항으로 되는 선단 폐색의 저감을 목적으로 하고 있지 않다.

또한, 장소 타설 철근 콘크리트 말뚝 또는 기성 콘크리트 말뚝을 매설하기 위해, 선단부에 테이퍼 형상 외주면과 테이퍼 형상 내주면을 갖는 케이싱을 사용하는 기술도 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 6, 7 참조).

상술한 종래의 테이퍼 형상 외주면과 테이퍼 형상 내주면을 갖는 케이싱에서는, 말뚝 주위면의 마찰력을 높여 말뚝의 수직 하중 지지력을 증대시키는 동시에, 굴삭 잔토를 저감시키는 것을 목적으로 하고 있다. 그러나 말뚝 선단 지지력의 획득 및 말뚝 시공시에 저항으로 되는 선단 폐색의 저감을 목적으로 하고 있지 않다.

강관 말뚝은, 강관 말뚝의 선단의 형상에 따라, 선단이 폐색되어 있는 폐쇄 단부 말뚝과, 선단이 개방되어 있는 개방 단부 말뚝으로 분류된다. 본 발명의 강관 말뚝은, 개방 단부 말뚝으로 분류된다.

또한, 강관 말뚝은, 마찰 말뚝과 지지 말뚝으로 분류된다. 마찰 말뚝은, 지지층까지 타입하지 않고 주로 주위면 마찰력에 의해 지지력을 발생시킨다. 또한, 지지 말뚝은, 지지층에 타입하여 말뚝 선단부의 지지력을 주로 발휘시킨다. 본 발명의 강관 말뚝은, 지지 말뚝으로 분류된다.

일본 특허 출원 공개 제2003-3465호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-327280호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-190116호 공보 일본 특허 출원 공개 소57-81526호 공보 일본 특허 출원 공개 평8-284160호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-297752호 공보 일본 특허 출원 공개 제2005-248439호 공보

강관 말뚝을 지반에 타설 또는 관입시키는 경우에, 예를 들어 강관 말뚝에 직접 하중을 가하여 타설하면, 지반 저항을 상회하는 관입력을 강관 말뚝에 부하할 필요가 있다.

지반 저항은, 일반적으로 강관 말뚝의 타설 심도의 증가에 수반하여 커진다. 개방 단부 말뚝을 지반에 관입시키는 경우, 도 6a에 도시하는 바와 같이, 강관 말뚝 내에 취입된 흙(또는 돌이나 바위를 포함한 흙)(11)은, 강관 말뚝 내에 퇴적되어, 강관 말뚝에 의해 구속된다. 그로 인해, 강관 말뚝 내주면(12)과 강관 말뚝 내에 취입된 흙(11)과의 마찰력이 향상되어, 지반 저항 중에서도, 관 내주면 저항이 증가하는 것이 알려져 있다.

지금까지, 말뚝 타설기의 능력의 증강이나, 관 내주면 저항의 경감을 목적으로 하는 강관 말뚝 내측에 설치된 배관으로부터의 물 분사 또는 압착 공기의 분사나, 어스 오거 및 해머 그래브에 의한 관내의 배토와 같은 각종 타설 보조책이 제안되어 왔다.

이들 타설 보조책에서는, 강관 말뚝의 타설을 보조하는 한편, 강관 말뚝의 제작 비용이 증대되고, 말뚝 시공 공사 기간이 길어진다. 그로 인해, 강관 말뚝에 타설 보조책을 부여하는 경우라도, 강관 말뚝의 제작 비용 및 강관 말뚝의 시공 비용을 저감하여, 총 비용을 낮게 억제하는 것이 가능한 강관 말뚝이 요망된다.

또한, 종래, 회전 압입 공법에 사용하는 말뚝 지지력을 높이기 위한 강관 말뚝으로서, 말뚝 전체 길이에 걸친 테이퍼 형상 외주면과 말뚝 전체 길이에 걸친 테이퍼 형상 내주면을 구비한 테이퍼 형상 말뚝이 알려져 있다. 말뚝의 주위면 마찰력을 이용하는 말뚝(마찰 말뚝)은, 연약 지반에 관입되므로, 극단적으로 끝이 가느다란 테이퍼 형상으로 할 수 있다. 그러나 지지층에 관입시켜 말뚝 선단부의 지지력을 이용하는 말뚝(지지 말뚝)에서는, 진동 공법 등에 의해 지지층에 말뚝 선단부를 관입시킬 필요가 있다. 그로 인해, 지반에 타설하는 강관 말뚝을 종래와 같은 극단적인 테이퍼 형상으로 하면, 말뚝 타입 저항이 각별히 커져, 말뚝 타설기의 성능을 한층 더 높일 필요가 있다. 또한, 말뚝 전체 길이에 걸쳐 말뚝을 테이퍼 형상으로 가공하는 경우에는, 그것을 위한 가공 설비가 대형화되어, 가공 비용이 각별히 높아지므로, 경제적으로 강관 말뚝을 제조할 수 없다.

그로 인해, 종래, 진동 공법 등에 사용하는 강관 말뚝으로서, 도 7a 내지 도 7c에 도시하는 바와 같은, 전체 길이에 걸쳐 외경이 일정하고 또한 선단이 개방되어 있는 강관 말뚝(스트레이트 강관 말뚝)(10)이 사용된다. 그러나 상술한 이유로부터, 강관 말뚝의 선단부를 테이퍼 형상으로 한 말뚝 선단이 개방되어 있는 강관 말뚝은 사용되고 있지 않다.

말뚝 선단이 개방되어 있는 개방 단부 말뚝에 있어서, 말뚝 선단부가 테이퍼 형상인, 즉, 말뚝 선단부가 테이퍼 형상 외주면 및 테이퍼 형상 내주면을 갖는 경우에는, 하기 (1) 및 (2)의 이점이 생각된다. 또한, 도 6b를 사용하여, 이들의 이점을 설명한다.

(1) 강관 말뚝(1)의 선단부가 테이퍼 형상이면, 관 내에 취입되는 흙(11)의 양을 저감할 수 있으므로, 흙의 밀도 상승이 억제된다. 그로 인해, 강관 말뚝(1)의 타설 저항의 주된 요인이며, 관 내에 취입된 흙(11)과 강관 말뚝의 내주면(7) 사이에서 발휘되는 관 내주면 저항을 경감할 수 있다.

(2) 강관 말뚝(1)의 선단부(4)가 테이퍼 형상이면, 지지층에 지지되는 강재부의 연직 방향의 투영 단면적이 커진다. 그로 인해, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 강관 말뚝 선단부의 주위의 흙(또는 돌이나 바위를 포함한 흙)(14)으로부터의 반력(및 구속력)을 효율적으로 받음으로써 안정된다. 따라서, 획득할 수 있는 말뚝 선단 지지력을 크게 할 수 있다. 여기서, 강관 말뚝 선단부의 주위의 흙(15)은, 강관 외측의 흙(또는 돌이나 바위를 포함한 흙)(13)이 적합한 방향으로 압축되어 있다. 또한, 강관 말뚝의 선단부의 주위의 흙(또는 돌이나 바위를 포함한 흙)(14)으로부터의 반력을 도 6b 중의 화살표를 사용하여 나타내고 있다.

본 발명자들은, 진동 공법, 타격 공법, 압입 공법, 회전 압입 공법 등의 각 공법에 있어서, 테이퍼 형상의 말뚝 선단부를 갖는 강관 말뚝이 이용 가능한 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은, 테이퍼 형상의 말뚝 선단부를 갖는 강관 말뚝을 지반에 타설해도, 지반 저항이 경감되어 시공성이 향상되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

상기 지식에 더하여, 본 발명자들은, 말뚝 선단부가 직경 축소되는 비율(직경 축소율)과, 테이퍼 형상의 말뚝 선단부(테이퍼부)의 말뚝 길이 방향의 길이와 말뚝 선단부의 최대 외경의 비율(직경 길이비)에 착안하였다. 따라서, 본 발명자들은, 말뚝 선단부가 받는 지반 저항에 대해 조사하기 위해, 말뚝을 타설하는 시공 실험 및 타설한 말뚝에 연직 하중을 가하는 지지력 실험을 실시하였다. 그 결과, 상술한 말뚝 선단부가 직경 축소되는 비율과, 테이퍼 형상의 말뚝 선단부의 말뚝 길이 방향의 길이와 말뚝 선단부의 최대 외경의 비율의, 2개의 파라미터에 의해 강관 말뚝 선단부가 받는 지반 저항이 변화된다고 하는 지식을 얻었다. 본 발명자들은, 이들 파라미터를 소정의 범위로 제한한 말뚝 선단부(테이퍼부)를 갖는 강관 말뚝을 사용함으로써, 전체 길이에 걸쳐 외경이 일정한 스트레이트 강관의 개방 단부 말뚝을 사용한 경우에 비해, 총 지반 저항이 경감되어 시공성이 향상되는 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은, 단단한 지지층에 있어서 상술한 테이퍼부가 지반 저항을 담당하므로 지지력이 향상되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

본 발명은, 말뚝 선단 지지력을 얻을 수 있고, 말뚝 시공시의 저항을 저감할 수 있고, 진동 공법 등의 각종 공법에 사용하는 것이 가능한 강관 말뚝을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용하였다.

(1) 본 발명의 강관 말뚝은, 원통 형상을 갖는 스트레이트부와, 이 스트레이트부의 일단부에 대해 연속되는 동시에 상기 일단부로부터 이격되는 방향을 향해 외경 및 내경이 끝이 가늘어지는 테이퍼부를 구비한 강관 말뚝이며, 상기 테이퍼부의 대단부 및 소단부 사이의 길이 치수(H1)를, 상기 대단부에 있어서의 외경 치수(D1)로 나눈 직경 길이비(H1/D1)가 0.1 이상 또한 2.5 이하이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 강관 말뚝은, 상기 소단부의 외경 치수(D2)를 상기 대단부에 있어서의 D1로 나눈 직경 축소율(D2/D1)이, 0.70 이상 또한 0.95 이하라도 좋다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강관 말뚝은, 상기 테이퍼부 전체가, 지반의 지지층에 관입되는 관입부라도 좋다.

(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강관 말뚝은, 상기 테이퍼 길이(H1)와 상기 스트레이트부의 길이 치수(H2)의 합인 합계 길이 치수(L)를 상기 테이퍼부의 상기 길이 치수(H1)로 나눈 비가 0.01 이상 또한 0.1 이하라도 좋다.

(5) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강관 말뚝은, 상기 대단부에 있어서의 상기 외경 치수(D1)가, 600㎜ 이상 또한 3000㎜ 이하라도 좋다.

상기 (1)에 기재된 강관 말뚝은, 테이퍼 형상 외주면 및 테이퍼 형상 내주면을 갖는 테이퍼부의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)와, 테이퍼부의 대단부에 있어서의 외경 치수(D1)의 비율이 0.1 내지 2.5의 범위이다. 그로 인해, 상기 (1)에 기재된 강관 말뚝을 지반에 타설한 경우에는, 스트레이트 강관 말뚝에 비해 시공성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 (1)에 기재된 강관 말뚝을 지지층 등에 관입시킨 경우에는, 스트레이트 강관 말뚝에 비해 말뚝 선단 지지력을 향상시킬 수 있다.

상기 (2)에 기재된 강관 말뚝은, 테이퍼부의 선단(소단부)의 외경(D2)과, 테이퍼부의 대단부에 있어서의 외경 치수(D1)의 비율인 직경 축소율(D2/D1)이 0.70 내지 0.95의 범위이다. 그로 인해, 상기 (2)에 기재된 강관 말뚝은, 스트레이트 강관 말뚝에 비해 말뚝 시공시에 있어서의 시공 저항을 경감시켜, 말뚝 선단 지지력을 각별히 높일 수 있다.

상기 (3)에 기재된 강관 말뚝은, 테이퍼부 전체가 지지층에 관입시키는 관입부이므로, 말뚝 외경 및 강관 말뚝의 판 두께(t)가 동일한 스트레이트 강관 말뚝에 비해, 강관 말뚝 기초로서의 말뚝 선단 지지력이 향상된다.

상기 (4)에 기재된 강관 말뚝은, 테이퍼부의 말뚝 길이 방향의 길이와, 강관 말뚝 전체 길이의 비율(H1/L)이, 0.01 이상 0.1 이하이므로, 실용상, 말뚝 외경 및 강관 말뚝의 판 두께(t)가 동일한 스트레이트 강관 말뚝에 비해, 지반 관입시의 말뚝 시공 저항을 경감시켜, 지지층 관입시의 말뚝 선단 지지력을 높일 수 있다.

상기 (5)에 기재된 강관 말뚝은, 테이퍼부의 대단부에 있어서의 외경 치수(D1)가 적어도 600㎜이므로, 테이퍼부를 지지층에 관입시킨 경우에, 테이퍼부의 외주면의 면적과, 지지층에 지지되는 강관 말뚝의 연직 방향의 투영 단면적이 커져, 획득할 수 있는 말뚝 선단 지지력을 높일 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝을 도시하는 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝을 도시하는 종단면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝을 도시하는 도 1b의 a-a 단면의 화살표도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝을 도시하는 도 1b의 b-b 단면의 화살표도이다.
도 2는 테이퍼 길이(H1)와 스트레이트부의 말뚝 외경(D1)의 비율(H1/D1)과, 스트레이트 강관 말뚝에 대한 시공 저항비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 직경 축소율(D2/D1)과, 스트레이트 강관 말뚝에 대한 시공 저항비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 직경 축소율(D2/D1)과, 스트레이트 강관 말뚝에 대한 선단 지지력비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 테이퍼 길이(H1)와 스트레이트부의 말뚝 외경(D1)의 비율(H1/D1)과, 스트레이트 강관 말뚝에 대한 선단 지지력비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 스트레이트 강관 말뚝을 지반에 관입시킨 경우에 발생하는 지반 저항의 설명도이다.
도 6b는 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝을 지반에 관입시킨 경우에 발생하는 지반 저항의 설명도이다.
도 7a는 비교예로서의 스트레이트 강관 말뚝을 도시하는 정면도이다.
도 7b는 비교예로서의 스트레이트 강관 말뚝을 도시하는 종단면도이다.
도 7c는 비교예로서의 스트레이트 강관 말뚝을 도시하는 횡단면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

도 1a 내지 도 1d에는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)이 도시되어 있다.

본 발명의 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)은, 진동 공법 등의 적절한 공법에 의해 타설된다. 이 강관 말뚝(1)은, 중공의 스트레이트부(8)와 중공의 테이퍼부(4)에 의해 구성된다. 스트레이트부(8)는, 일정한 말뚝 외경과 통 형상을 갖는다. 테이퍼부(4)는, 스트레이트부(8)의 단부면에 연속되는 대단부(대직경측 단부)(5)와 개방되는 소단부(소직경측 단부)(6)를 갖는다. 또한, 테이퍼부(4)의 내경과 외경은, 모두 대단부(5)로부터 소단부(6)를 향해 점차 감소한다. 즉, 테이퍼부(4)(선단부)에는, 테이퍼부(4)와 스트레이트부(8)의 경계[대단부(5)]로부터 테이퍼부(4)의 선단[소단부(6)]을 향해 말뚝 길이 방향으로 점차 직경 축소되는 테이퍼 형상 외주면(2) 및 테이퍼 형상 내주면(3)이 설치되어 있다. 또한, 강관 말뚝(1)은, 보다 큰 수평력 및 모멘트에 저항하기 위해, 강관 말뚝(1)의 헤드부에, 스트레이트부(8)의 말뚝 외경보다도 큰 직경의 강관을 접속해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 스트레이트부(8)의 말뚝 외경이, 테이퍼부(4)의 대단부(5)의 외경과 동등한 경우에 대해 설명을 행하고 있다.

테이퍼 형상 외주면(2) 및 테이퍼 형상 내주면(3)의 말뚝 길이 방향의 단면 형상은, 도 1b에 도시하는 바와 같이 직선 형상(평면)이라도 좋고, 도시를 생략하지만, 곡선 형상(곡면)이라도 좋다. 또한, 테이퍼 형상 외주면(2) 및 테이퍼 형상 내주면(3)의 말뚝 길이 방향의 단면 형상은, 말뚝 중심축으로부터 반경 방향에서 외측을 향해 볼록(반경 방향에서 내측을 향해 오목)해도, 말뚝 중심축으로부터 반경 방향에서 내측을 향해 볼록(반경 방향에서 외측을 향해 오목)해도 좋다. 또한, 테이퍼 형상 외주면(2) 및 테이퍼 형상 내주면(3)은, 말뚝 길이 방향으로 점차 단차 형상으로 직경 축소되어도 된다. 그러나 강관 말뚝(1)을 저렴하게 제작하고, 말뚝 길이 방향으로 연속된 단면을 형성하기 위해, 테이퍼 형상 외주면(2) 및 테이퍼 형상 내주면(3)은 직선 형상 또는 곡선 형상인 것이 바람직하다.

도 1a 내지 도 1d의 일 실시 형태에서는, 테이퍼부(4)의 테이퍼 형상 외주면(2)의 말뚝 길이 방향의 길이[테이퍼 길이, 대단부(5)와 소단부(6) 사이의 거리](H1)와, 스트레이트부(외경이 일정한 정상부)(8)의 말뚝 외경(D1)[대단부의 외경(D1)]의 비율[H1/D1, 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)를 말뚝 외경(D1)으로 나눈 직경 길이비]은, 0.1 이상 2.5 이하이다. 마찬가지로, 테이퍼부(4)의 테이퍼 형상 내주면(3)의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)와, 말뚝 외경(D1)의 비율(직경 길이비)(H1/D1)은, 0.1 이상 2.5 이하이다. 테이퍼부(4)의 선단(소단부)(6)의 외경(선단 외경)(D2)과 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)의 비율인 직경 축소율[D2/D1, 소단부의 선단 외경(D2)을 스트레이트부의 말뚝 외경(D1)으로 나눈 직경 축소율]은, 0.70 이상 0.95 이하인 것이 바람직하다. 이 직경 축소율(D2/D1)은, 강관 말뚝 선단의 직경 축소율이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향(말뚝 축 방향)의 길이(H1)와, 테이퍼부(4)의 선단(소단부)(6)의 외경(D2)과, 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)과, 테이퍼각(θ) 사이에는, 하기 수학식 1의 관계가 있다.

또한, 직경 길이비(H1/D1)의 범위를 0.1 내지 2.5로, 직경 축소율(D2/D1)의 범위를 0.70 내지 0.95로 변화시켰을 때의 테이퍼각(θ)의 범위는, 0.57°내지 56.31°에 상당한다.

상술한 바와 같이, 테이퍼 형상 외주면(2) 및 테이퍼 형상 내주면(3)의 말뚝 길이 방향의 길이(테이퍼 길이)(H1)와, 말뚝 외경(D1)의 비율(직경 길이비)(H1/D1)을 0.1 이상 2.5 이하의 범위로 설정하였다. 또한, 테이퍼부(4)의 선단(소단부)(6)의 외경(D2)과, 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)의 비율인 직경 축소율(D2/D1)을, 바람직한 범위로서, 0.70 이상 0.95 이하의 범위로 설정하였다. 이들 범위를 결정한 이유에 대해, 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 2는, 테이퍼부(4)의 테이퍼 길이(H1)와 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)의 비율(직경 길이비)(H1/D1)과, 스트레이트 강관 말뚝에 대한 시공 저항비의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 3은 테이퍼부(4)의 직경 축소율(D2/D1)과, 스트레이트 강관 말뚝에 대한 시공 저항비의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2 및 도 3 중에 있어서, 시공 저항비를 구하기 위해, 본 발명의 상기 실시 형태인 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)과, 비교예인 도 7a 내지 도 7c에 도시하는 스트레이트 강관 말뚝(10)에 대해 시험 지반(흙조)을 사용한 타설 시험(비교 시험)을 행하여, 이들 강관 말뚝이 지지층에 도달할 때까지의 시공 저항을 구하였다. 시공 저항비는, 스트레이트 강관 말뚝(10)의 시공 저항에 대한 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항의 비율이다. 또한, 도 2에 있어서의 직경 축소율(D2/D1)은 0.9이고, 도 3에 있어서의 직경 길이비(테이퍼부 직경 길이비)(H1/D1)는 0.8이다. 여기서, 도 2와 다른 직경 축소율(D2/D1)의 강관 말뚝(1)을 사용하여 시공 저항을 측정한 경우, 직경 길이비(H1/D1)와 시공 저항비의 상관 관계는, 도 2에 도시되는 상관 관계와 마찬가지이다. 또한, 도 3과 다른 직경 길이비(H1/D1)의 강관 말뚝(1)을 사용하여 시공 저항을 측정한 경우, 직경 축소율(D2/D1)과 시공 저항비의 상관 관계는, 도 3에 나타내어지는 상관 관계와 마찬가지이다. 이하, 도 2 및 도 3에 대해, 차례로 설명한다.

도 2에는, 본 발명의 상기 실시 형태인 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)에 대해, 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)와, 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)의 비율(직경 길이비)(H1/D1)을 횡축으로 하여 변화시키고, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항과, 비교예의 스트레이트 강관 말뚝(10)의 시공 저항의 비율인 시공 저항비를 종축으로 하여 나타내고 있다. 도 2로부터, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항비는, 테이퍼부(4)의 길이의 변화와 함께, 아래로 볼록한 곡선을 그리는 것을 알 수 있다. 또한, 직경 길이비(H1/D1)가 극단적으로 작은 경우에는, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항비는, 비교예의 스트레이트 강관 말뚝(10)의 시공 저항비(즉, 시공 저항비가 1임)에 근접하는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 직경 길이비(H1/D1)가 극단적으로 큰 경우에는, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항비는, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)의 시공 저항비에 근접하는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 말뚝의 시공 저항은, 말뚝을 지반(지층)에 시공(관입 시공)할 때에, 말뚝이 지지층에 도달할 때까지의 시공에 가해지는 부하(지반 저항)이다. 또한, 시공 저항비는, 비교예인 스트레이트 말뚝(10)의 시공 저항을 1.0으로 한 경우의 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항이다. 즉, 시공 저항비는, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항과, 비교예인 스트레이트 말뚝(10)의 시공 저항의 비율이라 정의된다. 이 시공 저항비는, 시공 속도와 부의 상관 관계를 갖는다. 즉, 소정의 출력(기계 출력)으로 시공하는 경우에는, 시공 저항비를 저하시킴으로써, 시공 속도가 증가한다. 그로 인해, 공사 기간을 단축하여, 시공 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 소정의 기간(공사 기간)에 시공하는 경우에는, 시공 저항비를 저하시킴으로써, 시공에 필요해지는 출력이 저하되므로, 시공에 사용되는 기계를 보다 낮은 능력(출력)의 기계로 바꾸어, 시공 비용을 저감시킬 수 있다. 따라서, 시공 저항비를 저하시킴으로써, 시공의 요구에 따라서, 공사 기간과 시공 기계를 유연하게 선택할 수 있다. 또한, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)을 제조하는 비용(또는, 에너지)을 고려하면, 시공 저항을 적어도 10％ 이상 저하시킬 필요가 있다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 직경 길이비(H1/D1)가 0.1일 때에, 시공 저항비는 0.9이고, 마찬가지로 직경 길이비(H1/D1)가 1일 때에, 시공 저항비는 0.7이고, 직경 길이비(H1/D1)가 2.5일 때에 시공 저항비는 0.9이다. 따라서, 직경 길이비(H1/D1)가 0.1 내지 2.5의 범위에 있어서, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항은, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)의 시공 저항에 비해 10％ 저감된다. 또한, 직경 길이비(H1/D1)가 0.4 내지 1.7의 범위에 있어서, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항은, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)의 시공 저항에 비해 20％ 저감된다.

따라서, 시공 저항을 10％ 이상 저하시키기 위해서는, 직경 길이비(H1/D1)를0.1 내지 2.5의 범위로 설정할 필요가 있다. 이 경우, 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향(말뚝 축 방향) 길이는, 말뚝 외경(D1)의 길이의 0.1배 내지 2.5배이다. 또한, 시공 저항을 20％ 이상 저하시키기 위해, 직경 길이비(H1/D1)를 0.4 내지 1.7의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향(말뚝 축 방향) 길이는, 말뚝 외경(D1)의 길이의 0.4배 내지 1.7배이다. 상술한 범위의 직경 길이비(H1/D1)의 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)을 지반에 타설하면, 지반 저항이 경감되어 시공성이 향상된다.

또한, 도 3에는, 본 실시 형태의 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)에 대해, 테이퍼부(4)의 선단(소단부)(6)의 외경(D2)과 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)의 비율인 직경 축소율(D2/D1)을 횡축으로 하여 변화시키고, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항과, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)의 시공 저항의 비율인 시공 저항비를 종축으로 하여 나타내고 있다.

도 3으로부터, 본 실시 형태의 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)에서는, 직경 축소율(D2/D1)이 0.7에서는 시공 저항비가 0.9이고, 직경 축소율(D2/D1)이 0.95에서는 시공 저항비가 0.9이다. 또한, 직경 축소율(D2/D1)이 0.70 내지 0.95의 범위에 있어서, 시공 저항비가 0.9 이하이다. 또한, 직경 축소율(D2/D1)이 0.80 내지 0.94의 범위에 있어서, 시공 저항비가 0.8 이하이다. 즉, 이 직경 축소율(D2/D1)이 0.80 내지 0.94의 범위에 있어서, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 시공 저항은, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)의 시공 저항에 비해, 80％ 정도 이하까지 저감된다. 이상의 점으로부터, 시공 저항을 10％ 이상 저하시키기 위해서는, 직경 축소율(D2/D1)은 0.70 내지 0.95의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 시공 저항을 약 20％ 저하시키기 위해, 직경 축소율(D2/D1)을 0.80 내지 0.94의 범위로 설정하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 시공에 사용되는 기계(기계의 랭크)는, 시공 스페이스 및 통상 시공에 필요해지는 출력(또는, 압입력)에 따라서 선택된다. 표 1 중에, 일례로서, 일반적인 진동 공법에서 사용되는 바이브로 해머의 출력과, 강관 말뚝의 시공 저항비(시공 하중)를 20％ 및 25％ 삭감한 경우에 필요해지는 바이브로 해머의 출력을 나타낸다. 표 1로부터, 강관 말뚝의 시공 저항비를 20％ 삭감하면, 바이브로 해머의 출력을 확실하게 1랭크 낮출 수 있다. 또한, 시공 저항비를 25％ 삭감하면, 바이브로 해머의 출력을 확실하게 1랭크 이상 낮출 수 있다.

따라서, 강관 말뚝의 시공 저항비를 20％ 이상 저감하는 것이 보다 바람직하다. 즉, 직경 길이비(H1/D1)의 보다 바람직한 범위는, 0.4 이상 1.7 이하이다. 또한, 직경 축소율(D2/D1)의 보다 바람직한 범위는, 0.80 이상 0.94 이하이다.

또한, 표 2 중에, 일례로서, 일반적인 회전 압입 공법에서 사용되는 기계의 압력과, 강관 말뚝의 시공 저항비(시공 하중)를 25％ 삭감한 경우에 필요해지는 기계의 압입력을 나타낸다. 표 2로부터, 강관 말뚝의 시공 저항비를 25％ 삭감하면, 기계의 압입력을 확실하게 1랭크 낮출 수 있다.

따라서, 강관 말뚝의 시공 저항비를 25％ 이상 저감하는 것이 가장 바람직하다. 즉, 직경 길이비(H1/D1)의 가장 바람직한 범위는, 0.5 이상 1.4 이하이다. 또한, 직경 축소율(D2/D1)의 가장 바람직한 범위는, 0.85 이상 0.93 이하이다. 또한, 표 1 및 표 2에 나타내는 일반적인 시공기를 예시하였지만, 강관 말뚝(1)을 시공하는 기계는, 표 1 및 표 2의 시공기에만 제한되는 것은 아니다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)에서는, 말뚝 선단부(테이퍼부)(4)의 직경 축소되는 비율, 즉, 직경 축소율(D2/D1)과, 테이퍼부(4)의 길이 방향의 길이(H1)와 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)의 비율인 직경 길이비(H1/D1)의, 2개의 파라미터에 의해, 강관 말뚝 선단부가 받는 시공 저항(지반 저항)이 크게 변화된다. 또한, 직경 축소율(D2/D1)과 직경 길이비(H1/D1)가 소정의 범위이면, 개방 단부 말뚝인 스트레이트 강관 말뚝(10)에 비해, 총 시공 저항(지반 저항)이 경감되어 시공성이 향상된다.

또한, 도 4는, 테이퍼부(4)의 직경 축소율(D2/D1)(횡축)과, 스트레이트 강관 말뚝에 대한 선단 지지력비(종축)의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5는, 테이퍼부(4)의 테이퍼 길이(H1)와 스트레이트부의 말뚝 외경(D1)의 비율(H1/D1)(횡축)과, 스트레이트 강관 말뚝에 대한 선단 지지력비(종축)의 관계를 나타내는 그래프이다. 선단 지지력비는, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)의 선단 지지력을 1.0으로 한 경우의 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 선단 지지력이다. 즉, 선단 지지력비는, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 선단 지지력과, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)의 선단 지지력의 비율이다. 강관 말뚝의 선단 지지력을 확보하기 위해서는, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)도, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)도, 지지층으로서 사용되는 층에, 적어도 말뚝 외경(D1)의 1배 이상의 길이까지 관입되어 있는 것이 필요하다. 여기서, 지지층으로서 사용되는 층은, 일반적으로, 표준 관입 시험(예를 들어, JIS A 1219에 규정되는 시험 방법)으로부터 구해지는 N값이, 모래, 사력층 및 바위를 포함하는 지반에서는 30 이상, 점성토 지반에서는 10 이상인 지반이다. 또한, 도 4에 있어서의 직경 길이비(H1/D1)는 1.0이고, 도 5에 있어서의 직경 축소율(D2/D1)은 0.9이다. 여기서, 도 4와 다른 직경 길이비(H1/D1)의 강관 말뚝(1)을 사용하여 시공 저항을 측정한 경우, 직경 축소율(D2/D1)과 시공 저항비의 상관 관계는, 도 4에 나타내어지는 상관 관계와 마찬가지이다. 또한, 도 5와 다른 직경 축소율(D2/D1)의 강관 말뚝(1)을 사용하여 시공 저항을 측정한 경우, 직경 길이비(H1/D1)와 시공 저항비의 상관 관계는, 도 5에 나타내어지는 상관 관계와 마찬가지이다.

여기서, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)을 제조하기 위해 필요해지는 비용은, 스트레이트 강관 말뚝(10)을 제조하는 비용보다도 약 10％ 높다. 즉, 테이퍼부(4)의 가공 비용이 스트레이트 강관 말뚝의 제조 비용의 약 10％이다. 또한, 선단 지지력비(연직 하중에 대한 저항 성능)를 10％ 향상시키면, 소정의 하중을 지지하기 위해 필요해지는 강관 말뚝의 개수를 10％ 저감할 수 있다. 이 경우에는, 강관 말뚝의 재료 비용을 10％ 삭감할 수 있다. 그로 인해, 선단 지지력비를 적어도 10％ 이상 확보하는 것이 바람직하다. 선단 지지력비를 더욱 향상시킴으로써, 말뚝의 사용 개수를 줄일 수 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)에서는, 직경 축소율(D2/D1)이 0.70에서는, 선단 지지력비가 1.3 이상이고, 직경 축소율(D2/D1)이 0.95에서는, 선단 지지력비가 1.1 이상이다. 따라서, 직경 축소율(D2/D1)이 0.70 내지 0.95의 범위에 있어서, 선단 지지력비가 1 이상(특히, 10％ 이상)으로 상승하고 있다. 또한, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)에서는, 직경 축소율(D2/D1)이 0.80 내지 0.90의 범위에 있어서, 선단 지지력이 1.40 이상이다. 이와 같이, 직경 축소율(D2/D1)이 0.80 내지 0.90의 범위에 있어서, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)은, 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)에 비해, 선단 지지력이 40％ 이상 향상된다. 이상의 점으로부터, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 말뚝 선단 지지력을 스트레이트 강관 말뚝(10)의 말뚝 선단 지지력보다도 10％ 이상 증가시키기 위해서는, 직경 축소율(D2/D1)이 0.70 이상 0.95 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 직경 축소율(D2/D1)의 범위는, 0.80 내지 0.90이다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 직경 길이비(H1/D1)가 0.3에서는, 선단 지지력비는 약 1.2이고, 직경 길이비(H1/D1)가 2.5에서는, 선단 지지력비는 1.1이고, 직경 길이비(H1/D1)가 1.0에서는, 선단 지지력비는 1.4이다. 따라서, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 말뚝 선단 지지력을 스트레이트 강관 말뚝(10)의 말뚝 선단 지지력보다도 10％ 이상 증가시키기 위해, 직경 길이비(H1/D1)는 0.3 이상 2.5 이하인 것이 바람직하다.

또한, 직경 길이비(H1/D1)를 줄이고, 직경 축소율(D2/D1)을 크게 하면, 테이퍼부(4)의 가공(특히, 소성 가공)에 필요해지는 비용을 억제할 수 있다. 그로 인해, 직경 길이비(H1/D1)의 상한을 설정하고, 직경 축소율(D2/D1)의 하한을 설정하는 것이 바람직하다.

테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)에 있어서, 시공 저항비 및 말뚝 선단 지지력비의 양쪽을 검토한 경우, 직경 길이비(H1/D1)의 상한은 적어도 2.5이고, 1.7인 것이 바람직하고, 1.4인 것이 가장 바람직하다. 또한, 직경 길이비(H1/D1)의 하한은 적어도 0.1이고, 0.3인 것이 바람직하고, 0.4인 것이 보다 바람직하고, 0.5인 것이 가장 바람직하다. 마찬가지로, 직경 축소율(D2/D1)의 하한은, 0.70인 것이 바람직하고, 0.80인 것이 보다 바람직하고, 0.85인 것이 가장 바람직하다. 또한, 직경 축소율(D2/D1)의 상한은, 0.95인 것이 바람직하고, 0.94인 것이 보다 바람직하고, 0.93인 것이 더욱 바람직하고, 0.90인 것이 가장 바람직하다.

따라서, 시공 저항비의 저감 및 말뚝 선단 지지력비의 향상을 종합적으로 고려하면, 가장 바람직한 직경 길이비(H1/D1)의 범위는 0.5 내지 1.4이고, 가장 바람직한 직경 축소율(D2/D1)의 범위는 0.85 내지 0.90이다.

여기서, 상술한 도 2 내지 도 5의 각 그래프를 작성하는 데 있어서, 시험에 사용한 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 치수에 대해 설명한다. 강관 말뚝(1)의 기단부측에 있는 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)을 100㎜로 설정하는 경우에는, 강관 말뚝(1)의 판 두께(t)는 4.2㎜이다. 또한, 강관 말뚝(1)의 기단부측에 있는 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)을 76㎜로 설정하는 경우에는, 강관 말뚝(1)의 판 두께(t)는 2.8㎜이다. 또한, 도 1a 또는 도 1b 중에서는, 테이퍼 형상 외주면(2) 및 테이퍼 형상 내주면(3)의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)와, 말뚝 외경(D1)[스트레이트부(8)의 외경]의 비율(직경 길이비)(H1/D1)을 0.1 내지 2.5로 설정하고 있다.

또한, 시험에 사용한 비교예인 스트레이트 강관 말뚝(10)의 치수에 대해서는, 말뚝 외경(D1)이 100㎜이고 강관 말뚝의 판 두께(t)가 4.2㎜이다.

테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)은, 테이퍼 형상 내주면(3) 혹은 테이퍼 형상 외주면(2)을 포함하는 테이퍼부(4)의 전체가 지지층에 관입되는 것이 바람직하다. 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)을 지반에 타설한 경우에는, 스트레이트 강관 말뚝(10)을 지반에 타설한 경우에 비해, 시공 저항을 저감하여 효율적으로 시공할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 테이퍼부(4)의 전체를 지지층에 관입시킴으로써, 말뚝 외경(D1) 및 강관 말뚝의 판 두께가 동일한 스트레이트 강관 말뚝(10)의 말뚝 선단 지지력에 비해, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 말뚝 선단 지지력이 향상된다. 그로 인해, 말뚝의 시공 기간 및 말뚝의 타설 개수를 저감하는 것도 가능해져, 경제적인 강관 말뚝 기초를 구축할 수 있다.

테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)은, 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향의 길이(테이퍼 길이)(H1)와, 강관 말뚝의 전체 길이[스트레이트부(8)의 길이(H2)와 테이퍼부(4)의 테이퍼 길이(H1)의 합계](L)의 비율(H1/L)이, 0.01 이상 0.1 이하의 범위로 되도록 제작되는 것이 바람직하다. 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)가, 강관 말뚝의 전체 길이(L)의 10분의 1(0.1배)보다 길면, 말뚝 1개당 테이퍼부(4)의 가공 범위가 길어지므로, 말뚝의 가공 비용이 커 경제적이지 않다. 또한, 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)가, 강관 말뚝의 전체 길이(L)의 100분의 1(0.01배)보다 짧으면, 지반으로부터 말뚝의 주위면이 받는 마찰 저항력의 절대값이 커지므로, 상술한 시공 저항의 저감 효과가 작아진다. 그로 인해, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)을, 강관 말뚝의 전체 길이(L)에 대한 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)의 비율이, 0.01 이상 0.1 이하인 것이 바람직하다. 덧붙여, 테이퍼부(4)의 말뚝 길이 방향의 길이(H1)와, 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)의 비율(직경 길이비)(H1/D1)이 0.1 내지 2.5의 범위이고, 또한 테이퍼부(4)의 외경(D2)과, 스트레이트부(8)의 말뚝 외경(D1)의 비율(직경 축소율)(D2/D1)이, 0.70 내지 0.95의 범위로 되도록 테이퍼부(4)의 형상을 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)에서는, 스트레이트부(직선 형상부)(8)의 말뚝 외경(D1)이 적어도 600㎜이면 좋다. 테이퍼부(4)를 지지층에 관입시킨 경우에, 말뚝 직경이 클수록, 테이퍼부(4)의 외주면의 면적이 커져, 지지층에 지지되는 면적 및 지지층으로부터의 반력(및 구속력)이 커진다. 그로 인해, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 말뚝 외경(D1)은, 600㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 말뚝으로서의 용도 및 경제성을 고려하면, 말뚝 외경(D1)은 3000㎜ 이하라도 좋다. 덧붙여, 강관 말뚝의 강도를 확보하여 재료 비용 및 시공 비용을 삭감하기 위해, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)의 스트레이트부(8)의 판 두께(두께)(t)는, 6㎜ 이상 30㎜ 이하인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제조시에 있어서의 가공성 또는 경제성을 고려하여, 테이퍼부(4)의 판 두께(t')와 스트레이트부(8)의 판 두께(t)가 동일해도 좋다. 이 경우에는, 테이퍼 형상 외주면(2)은, 일정한 말뚝 외경(D1)을 갖는 스트레이트부(8)의 말뚝 외주면(9)에 단차 없이 접속되어 있다. 마찬가지로, 테이퍼 형상 내주면(3)은, 스트레이트부(8)의 말뚝 내주면(7)에 단차 없이 접속되어 있다. 또한, 스트레이트부(8)에 비해 시공시 및 시공 후에 큰 부하를 받으므로, 테이퍼부(4)의 판 두께(t')는 스트레이트부의 판 두께(t)보다 커도 좋다. 구체적으로는, 테이퍼부(4)의 판 두께(t')는 6㎜ 이상 40㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우에는, 테이퍼 형상 외주면(2)과, 스트레이트부(8)의 말뚝 외주면(9)은 반드시 일치하는 것은 아니다. 또한, 테이퍼 형상 내주면(3)과, 스트레이트부(8)의 말뚝 내주면(7)은 반드시 일치하는 것은 아니다.

상술한 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝(1)을 시공하는 경우에는, 적절하게 공지의 시공 방법에 의해 시공할 수 있다. 예를 들어, 진동 공법, 타격 공법, 압입 공법, 회전 압입 공법 혹은 그 밖의 적절한 말뚝 시공 공법에 의해 지반에 강관 말뚝(1)을 타설 시공해도 좋다.

상술한 선단부에 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝의 제작 방법으로서는, 이하의 방법을 이용할 수 있다. 즉, 1개의 강관의 선단부가 테이퍼부를 형성하도록, 냉간 굽힘 성형 혹은 냉간 프레스 성형에 의해 강관 말뚝을 제작해도 좋다. 또한, 테이퍼 형상의 단관의 대단부면을 스트레이트 강관의 단부면에 용접하여, 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝을 제작해도 좋다. 여기서, 부채 형상의 띠강판을 냉간 굽힘 성형에 의해 테이퍼 형상으로 가공하고, 테이퍼 가공된 띠강판의 양측 테두리부를 용접에 의해 접합함으로써, 테이퍼 형상의 단관을 제작할 수 있다. 이 경우, 테이퍼 형상의 단관의 대단부의 외경이 스트레이트 강관의 외경과 대략 동일해지도록 부채 형상의 띠강판을 가공한다. 또한, 강관의 선단부를 소성 가공하여 테이퍼부를 갖는 강관 말뚝을 제작해도 좋다.

말뚝 선단 지지력을 획득할 수 있고, 말뚝 시공시의 저항을 저감할 수 있어, 말뚝 시공시에 있어서 저항으로 되는 말뚝 선단의 폐색을 저감하는 것이 가능한 강관 말뚝을 제공할 수 있다.

1 : 강관 말뚝(테이퍼부를 갖는 강관 말뚝)
2 : 테이퍼 형상 외주면
3 : 테이퍼 형상 내주면
4 : 테이퍼부(선단부)
5 : 대단부(대직경측 단부)
6 : 소단부(선단, 소직경측 단부)
7 : 말뚝 내주면
8 : 스트레이트부(외경이 일정한 정상부)
9 : 말뚝 외주면
10 : 스트레이트 강관 말뚝
11 : 강관 말뚝 내에 취입된 흙(또는 돌이나 바위를 포함한 흙)
12 : 말뚝 내주면
13 : 강관 외측의 흙(또는 돌이나 바위를 포함한 흙)
15 : 강관 말뚝 선단부의 주위의 흙(또는 돌이나 바위를 포함한 흙)

Claims

원통 형상을 갖는 스트레이트부와,
이 스트레이트부의 일단부에 대해 연속되는 동시에 상기 일단부로부터 이격되는 방향을 향해 외경 및 내경이 끝이 가늘어지고 선단부가 개방되어 있는 테이퍼부를 구비한 지지 말뚝용의 강관 말뚝이며,
상기 테이퍼부의 대단부 및 소단부 사이의 길이 치수(H1)를, 상기 대단부에 있어서의 외경 치수(D1)로 나눈 직경 길이비(H1/D1)가 0.1 이상 2.5 이하인 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝.
제1항에 있어서, 상기 소단부의 외경 치수(D2)를 상기 대단부에 있어서의 D1로 나눈 직경 축소율(D2/D1)이, 0.70 이상 0.95 이하인 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 테이퍼부 전체가, 지반의 지지층에 관입되는 관입부인 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 테이퍼부의 길이 치수(H1)와 상기 스트레이트부의 길이 치수(H2)의 합인 합계 길이 치수를 L로 한 경우, 상기 테이퍼부의 상기 길이 치수(H1)와 상기 합계 길이 치수(L)와의 비율 H1/L이 0.01 이상 0.1 이하인 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대단부에 있어서의 상기 외경 치수(D1)가, 600㎜ 이상 3000㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝.