KR101376497B1 - 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반의 강도가 약하고 지표면으로부터 일정 이상의 강도를 가지는 지층까지의 거리가 긴 연약지반에 사용되어 구조물을 지지하는 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 이음장치에 비하여 시공성이 현저히 개선된 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치에 관한 것이다.
본 발명은 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치에 있어서, 서로 연결하고자 하는 한 쌍의 고강도 콘크리트 말뚝 중 어느 하나의 말뚝인 제1말뚝에 마련되는 강재의 판인 제1플레이트; 상기 한 쌍의 고강도 콘크리트 말뚝 중 나머지 하나의 말뚝인 제2말뚝에 마련되는 강재의 판인 제2플레이트; 상기 제1플레이트 또는 제2플레이트 중 어느 하나의 플레이트에 마련되며 다른 하나의 플레이트로부터 멀어지는 방향으로 움푹패인 형상의 홈부; 상기 제1플레이트에 둘 이상 마련되는 "ㄴ"자 형상으로 절곡된 판상의 강재인 제1고리; 및 상기 제2플레이트에 마련되는 "ㄱ"자 형상으로 절곡된 판상의 강재로서 상기 제1고리에 체결되는 제2고리; 를 포함하여 구성되며, 상기 제1고리 및 제2고리는 상기 홈부 내에서 체결되는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치를 제공한다.

Description

고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치{Connection tool for Pretentioned spun High-Strength Concrete Pile}

본 발명은 지반의 강도가 약하고 지표면으로부터 일정 이상의 강도를 가지는 지층까지의 거리가 긴 연약지반에 사용되어 구조물을 지지하는 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 이음장치에 비하여 시공성이 현저히 개선된 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치에 관한 것이다.

최근 들어 도심지가 급격히 확대되면서 도로와 교량 등의 기간시설과 각종 건축 구조물을 포함한 많은 구조물이 연약지반에 건설되는 경우가 증가하고 있다.

1980년대 이전까지만 해도 철(steel)로 만들어진 강관말뚝과는 달리 콘크리트 말뚝은 두 개의 말뚝을 연결해서 시공하는 이음 시공이 불가능했다. 그러나 1980년대 중반부터 말뚝의 재질강도를 증대시키면서 도 1 과 같이 강선(6)을 이용하여 말뚝의 선단부에 플레이트(2a, 2b)와 보강밴드(3)를 부착하고 머릿부분에도 플레이트(4a, 4b)와 보강밴드(5)를 부착한 고강도 콘크리트말뚝이 생산되면서, 지반에 먼저 설치된 하부말뚝(A)의 머릿부분에 부착된 플레이트(4a)와 상부말뚝(B)의 선단부에 부착된 플레이트(2b)를 서로 결합함으로써 하부말뚝(A)과 상부말뚝(B)을 연결하여 시공하는 방법이 사용되었다.

고강도 콘크리트 말뚝 시공방법은 항타공법과 매입공법 정도로 나눌 수 있데, 항타공법은 항타장비를 이용하여 고강도 콘크리트 말뚝의 선단부에 충격을 가하여 지반 속으로 삽입하는 공법이고, 매입공법은 오거장치 등을 이용하여 지반을 천공하고 굴착 된 구멍 속으로 시멘트밀크를 주입한 후, 시멘트밀크가 주입된 굴착공에 파일을 삽입하는 공법이다. 매입공법으로 시공할 때 굴착공이 적절히 유지되지 못하고 무너지는 경우에는 굴착과 함께 케이싱을 삽입하는 시공을 하기도 한다. 항타공법의 경우 가장 저렴한 비용으로 작업할 수 있으나 소음과 진동이 심해 민원 발생이 잦아지는 단점이 있어서, 도심에서는 매입공법을 주로 사용하게 된다.

그런데 지표면으로부터 지층의 강도가 높은 지지층까지의 깊이가 매우 깊은 것이 일반적이며, 이러한 지반에 구조물을 건설하는 경우에는 구조물의 하중을 지지층에 전달하기 위하여 길이가 긴 말뚝을 사용해야만 한다. 그러나 현재 생산되고 있는 말뚝의 최대길이가 약 15m에 불과하기 때문에 동일한 직경을 갖는 두 개의 말뚝을 연결해서 사용하는 것이 불가피하게 된다.

이러한 말뚝 이음 방법으로 가장 일반적으로 사용되는 방식은 용접이다. 위쪽에 위치하는 말뚝의 하단부와 아래쪽에 위치하는 말뚝의 상단부에 위치하는 플레이트(도 1의 4a와 2b)를 서로 용접에 의해 고정하는 방식이다. 그러나 용접작업은 기후조건에 크게 영향을 받아서 바람이 불거나 비가 내리는 경우에는 용접이음이 불가능하거나 용접 품질이 양호하지 못하게 되며, 말뚝이 시공되는 동안 용접공이 항상 대기해야 하므로 공사비 상승의 요인이 된다. 그리고 용접이음에 소요되는 시간이 전체 시공시간의 약 60%를 차지하는 경우가 있을 정도로 용접으로 인해 공사기간이 상당히 길어지게 된다. 더욱이 항타공법으로 말뚝을 시공하는 경우 용접이음을 위해서는 항타장비가 상부말뚝을 지지하고 있어야 하므로 용접이 이루어지는 동안에는 항타장비의 작업이 불가능하게 되어 항타장비의 시공성이 저하됨으로 인해 비경제적인 시공이 이루어진다는 문제점이 있다

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록실용신안 제20-298689호(PHC말뚝의 이음시공을 위한 구속력이 증대된 말뚝 연결구)의 도 6 및 도 7에 도시된 쐐기이음방식이나, 같은 공보 도 8 및 도 9에 도시된 나사 이음 방식이 소개되기도 했다. 그런데 쐐기이음방식은 이음장치의 제작비가 비싸고, 매입공법에는 적절하지 못한 문제점이 있고, 나사이음방식은 쐐기이음방식의 이음장치에 비하여 제작비가 싸지만 직경 40mm, 길이 10미터의 고강도 콘크리트 말뚝의 무게가 약 1.8톤인 점을 고려하면 작업자가 나사구멍을 정확히 일렬로 정렬하는데 상당한 어려움을 겪게 되는 문제점이 있었다.

전술한 대한민국 등록실용신안 제10-298689호의 경우 쐐기이음방식이나 나사이음방식의 문제점을 해결하기 위하여 도출되었으나 전체적으로 구조가 너무 복잡하고 시공하는데 시간이 많이 소요되는 단점은 여전히 가지고 있는 것으로 판단된다.

본 발명은 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 제작 비용을 최소화하면서 더욱 쉽게 시공할 수 있는 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치를 제공하는 것이다.

전술한 과제의 해결수단으로서 본 발명은,

고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치에 있어서,

서로 연결하고자 하는 한 쌍의 고강도 콘크리트 말뚝 중 어느 하나의 말뚝인 제1말뚝에 마련되는 강재의 판인 제1플레이트;

상기 한 쌍의 고강도 콘크리트 말뚝 중 나머지 하나의 말뚝인 제2말뚝에 마련되는 강재의 판인 제2플레이트;

상기 제1플레이트 또는 제2플레이트 중 어느 하나의 플레이트에 마련되며 다른 하나의 플레이트로부터 멀어지는 방향으로 움푹 패인 형상의 홈부;

상기 제1플레이트에 둘 이상 마련되는 "ㄴ"자 형상으로 절곡된 판상의 강재인 제1고리; 및

상기 제2플레이트에 마련되는 "ㄱ"자 형상으로 절곡된 판상의 강재로서 상기 제1고리에 체결되는 제2고리; 를 포함하여 구성되며,

상기 제1고리 및 제2고리는 상기 홈부 내에서 체결되는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치를 제공한다.

상기 제1플레이트 또는 제2플레이트 중 어느 하나는 회전 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제1고리와 제2고리 중 어느 하나의 고리에는 쐐기가 마련되고 나머지 하나의 고리에는 상기 쐐기가 체결될 수 있는 쐐기 홈이 마련되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 의하면 고강도 콘크리트 말뚝을 이음 함에 있어 볼트를 체결하거나 하는 등의 복잡한 공정 없이 단순히 두 개의 고리를 체결하는 것만으로 말뚝을 이음 할 수 있어서, 작업이 간단한 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치를 제공할 수 있다.

도 1은 고강도 콘크리트 말뚝을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 제1고리와 제2고리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 2에 도시된 두 개의 말뚝이 이음 된 상태를 도시한 도면.
도 5는 도 4에 표시된 V부분의 확대도.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 하나의 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 제1고리와 제2고리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 두 개의 말뚝이 이음 된 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 4에 표시된 V부분의 확대도이다.

본 실시예에 따른 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치는 특정 심도 이상으로 삽입되어야 하는 사정으로 인해 고강도 콘크리트 말뚝을 이음 하기 위한 수단으로서, 제1플레이트(10), 제2플레이트(20), 홈부(21), 제1고리(30), 제2고리(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1플레이트(10)는 제1말뚝에 마련되는 강재의 판이다. 상기 제1말뚝은 연결을 하려고 하는 두 개의 고강도 콘크리트 말뚝 중 어느 하나의 말뚝을 의미하는데 본 실시예에서는 도 2에 도시된 두 개의 말뚝 중 위쪽에 있는 말뚝을 지칭하는 것으로 한다.

상기 제2플레이트(20)는 제2말뚝에 마련되는 강재의 판이다. 제2말뚝은 연결을 하려고 하는 두 개의 고강도 콘크리트 말뚝 중 나머지 하나의 말뚝으로서 제1말뚝이 아닌 말뚝을 의미하며 도 2에 아래쪽에 도시된 말뚝을 지칭한다.

상기 제1플레이트(10) 또는 제2플레이트(20) 중 어느 하나는 회전이 가능하도록 설치되는데 본 실시예에서는 제1플레이트(10)가 회전가능하게 설치된다. 이를 위해 상기 제1플레이트(10)에는 회전축(15)이 마련되어 있어서 그 축을 중심으로 회전이 가능하다.

상기 제1플레이트(10) 또는 제2플레이트(20) 중 어느 하나의 플레이트에는 다른 하나의 플레이트로부터 멀어지는 방향으로 움푹 패인 형상의 홈부(21)가 마련되는데 본 실시예에서는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 제2플레이트(20) 쪽에 마련된다.

상기 제1고리(30)는 상기 제1플레이트(10)에 둘 이상 마련되는 판상의 강재로서 "ㄴ"자 형태로 절곡되어 있다.

상기 제2고리(40)는 상기 제2플레이트(20)에 둘 이상 마련되는 판상의 강재로서 "ㄱ"가 형태로 절곡되어 있으며, 상기 제1고리(30)와 체결된다. 여기서 체결된다는 의미는 한번 걸리게 되면 그 걸린 상태를 유지할 수 있다는 의미이다.

상기 제1고리(30) 또는 제2고리(40) 중 어느 하나의 고리에는 쐐기가 마련되고 나머지 하나의 고리에는 상기 쐐기가 체결될 수 있는 수 있는 쐐기 홈이 마련되는데, 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 제1고리(30)에 쐐기(31)가 마련되고 제2고리(40)에 쐐기홈(41)이 마련된다. 상기 쐐기(31)가 쐐기홈(41)에 걸려 있는 상태는 도 5에 점선으로 표시되어 있다.

한편, 전술한 바와 같이 본 발명에서 체결은 걸린 상태를 유지할 수 있다는 의미인데, 본 실시예에서와 같이 쐐기를 사용할 수도 있고, 두 개의 고리가 걸리는 과정에서 어느 하나 또는 두 개의 고리 모두가 탄성 변형되면서 걸리고 탄성 복원력에 의해 그 걸림 상태가 유지되도록 할 수도 있고, 본 실시예에서와 같이 쐐기(후술)를 설치하여 그 걸린 상태를 유지하도록 할 수도 있다.

한편, 상기 제1고리(30)와 제2고리(40)의 체결은 상기 홈부(21)의 내부에서 이루어진다. 만약 홈부(21)가 없다면 제1고리(30)와 제2고리(40)가 차지하는 공간에 의해 서로 연결을 하고자 하는 두 개의 말뚝 사이에 틈이 생길 수 있으므로 홈부(21)를 마련하여 두 개의 말뚝은 틈 없이 이음 될 수 있도록 하는 것이다.

이하에서는 앞서 설명한 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치를 이용하여 두 개의 말뚝을 이음 하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

두 개의 말뚝을 이음 하는 단계는 먼저 하나의 말뚝을 항타 또는 보어링된 홀에 삽입하여 상단부 중 1미터 정도만 남긴다. 앞선 실시예에서는 아래쪽에 위치하는 제2말뚝이 먼저 삽입되는 것으로 보면 된다.

그 후에 연결을 하려는 고강도 콘크리트 말뚝을 크레인으로 지지한 상태에서 서로 연결을 하게 되는데, 본 발명의 경우 제1고리(30)와 제2고리(40)가 서로 체결되도록 적절히 제1플레이트(10)를 회전시킨 상태에서 위쪽에 위치하는 말뚝(앞선 실시예의 제1말뚝)을 제1고리(30)와 제2고리(40)가 서로 체결되는 방향으로 밀어주면 된다.

제1고리(30)와 제2고리(40)가 체결되면 두 개의 말뚝 이음은 완료되는 것이다. 말뚝은 축력(길이방향의 힘)을 주로 지탱하는 구조물이므로 축력과 수직 하는 방향의 힘은 거의 작용하지 않으며, 제1고리(30)와 제2고리(40)가 체결된 후에는 제1플레이트(10)가 회전되는 힘이 작용하지도 않으므로 안정성에는 문제가 없다.

이상에서 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하였다. 본 발명의 기술적 사상은 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 다양한 형태의 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치로 구체화될 수 있다.

10 ; 제1플레이트 20 : 제2플레이트
30 : 제1고리 40 : 제2고리

Claims (3)

1. 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치에 있어서,
   서로 연결하고자 하는 한 쌍의 고강도 콘크리트 말뚝 중 어느 하나의 말뚝인 제1말뚝에 마련되는 강재의 판인 제1플레이트;
   상기 한 쌍의 고강도 콘크리트 말뚝 중 나머지 하나의 말뚝인 제2말뚝에 마련되는 강재의 판인 제2플레이트;
   상기 제1플레이트 또는 제2플레이트 중 어느 하나의 플레이트에 마련되며 다른 하나의 플레이트로부터 멀어지는 방향으로 움푹패인 형상의 홈부;
   상기 제1플레이트에 둘 이상 마련되는 "ㄴ"자 형상으로 절곡된 판상의 강재인 제1고리; 및
   상기 제2플레이트에 마련되는 "ㄱ"자 형상으로 절곡된 판상의 강재로서 상기 제1고리에 체결되는 제2고리; 를 포함하여 구성되고,,
   상기 제1고리 및 제2고리는 상기 홈부 내에서 체결되며,
   상기 제1플레이트 또는 제2플레이트 중 어느 하나는 상기 제1말뚝 또는 제2말뚝에 대하여 상대회전이 가능하도록 회전축에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 고강도 콘크리트 말뚝의 이음장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1고리와 제2고리 중 어느 하나의 고리에는 쐐기가 마련되고 나머지 하나의 고리에는 상기 쐐기가 체결될 수 있는 쐐기 홈이 마련되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 이음장치.
   
   
   
   

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