KR101478174B1 - 이경 복합말뚝 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관말뚝과 콘크리트말뚝을 견고하고 간편하게 고정할 수 있고, 강관말뚝의 직경이 콘크리트말뚝의 외경보다 작게 형성하여 자재비용을 절감할 수 있는 이경 복합말뚝에 관한 것으로, 본 발명은 콘크리트말뚝(10)의 상단에 강관말뚝(20)을 연결함에 있어, 콘크리트말뚝(10)의 외경보다 작은 외경을 지니는 강관말뚝(20)과; 콘크리트말뚝(10)의 상측 연결판(11)에 마련된 체결공(12)과 연통되는 볼트홀(32)을 통해 볼트에 의해 체결 및 분해되는 원판체(31a)와, 강관말뚝(20)의 외경 둘레를 수용하는 원통체(31b)와, 상기 원판체(31a)와 원통체(31b)를 연결하는 보강판(33)으로 이루어진 보강부재(30)를 연결체로 채용한 것에 특징이 있다.

Description

이경 복합말뚝{COMBINED PILE HAVING A DIFFERENT DIAMETER}

본 발명은 이경 복합말뚝에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선단 지지력이 우수하면서 자재비가 저렴한 콘크리트계 말뚝위에 휨 모멘트 및 전단력에 대한 저항력이 우수하고 강도가 높아 항타에 따른 두부손상이 적은 강관말뚝을 연결함에 있어 말뚝의 구조설계상 콘크리트말뚝의 직경에 비해 상대적으로 작은 직경을 지닌 강관말뚝을 연결하여 시공비와 자재비를 크게 절감할 수 있는 이경 복합말뚝에 관한 것이다.

말뚝기초는 양호한 지지층 심도가 깊은 경우에 채용되는 기초형식의 하나로서, 상기 지지층까지 박아넣은 말뚝 위에 상부구조물을 구축함으로서 구조물의 중량을 지지층에서 안정적으로 지지할 수 있다.

말뚝기초에 이용하는 기성 말뚝으로는 콘크리트계 말뚝, 강관말뚝, 복합말뚝이 이용되고 있다.

콘크리트계 말뚝은 RC말뚝, 콘크리트말뚝, PC말뚝 등을 말하는 것으로서 말뚝 자체의 선단부가 폐쇄되어 선단 지지력이 높은 장점이 있으며, 자재비가 강관말뚝에 비해 2~4배 정도 저렴하여 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상부하중이 기초에 작용될 경우 가장 큰 전단력, 휨모멘트 및 축력이 말뚝상부에 가해지는데 콘크리트계 말뚝(콘크리트말뚝)은 전단력 및 모멘트에 대한 저항력이 적어 말뚝 수의 증가로 공사비의 증가가 불가피한 문제점이 있다

또한 공장에서 제작되는 기성 콘크리트계 말뚝의 경우 항타시 최종 지지층에 갈수록 지반의 저항력이 커져 항타 에너지가 많이 소요되므로 말뚝의 두부 손상을 가져올 우려가 크고 두부의 손상은 곧바로 말뚝 전체의 균열로 이어져 말뚝이 기초로서의 역할을 상실하게 됨으로써 말뚝을 재시공하여야 되는 경우가 빈번히 발생한다.

한편, 강관말뚝은 말뚝재질이 균일하여 말뚝의 전 길이에 걸쳐 하중에 대한 저항력이 균일하며 특히 휨모멘트 및 전단력에 대한 저항력이 우수하다. 또한 재료의 강도가 높아 강한 타격에 견디므로 항타시 두부손상이 적게 발생하고 타격에 의한 두부손상이 발생하더라도 국부적인 손상만 발생하므로 시공시 손상부만 절단해내고 강관을 추가로 용접하여 시공할 수 있어 말뚝 두부에서의 하중 저항력에 대한 손실이 없는 장점이 있다.

그러나 강관말뚝은 자재비가 일반적인 콘크리트계 말뚝에 비하여 2~4배 정도 고가여서 시공비가 많이 소요되는 단점이 있다.

상기와 같은 콘크리트계 말뚝과 강관말뚝의 장점을 극대화하기 위하여 콘크리트계 말뚝의 상단부에 연결판을 매입하고 강관을 용접 연결한 복합말뚝이 제공되어 있다. 즉 복합말뚝은 말뚝 하부는 선단 지지력이 우수하면서 자재비가 저렴한 콘크리트계 말뚝을 사용하고 모멘트 및 전단력이 크게 작용하는 말뚝 상부는 그것들에 대한 저항력이 우수한 강관말뚝을 연결함으로써 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

종래의 복합말뚝의 하부를 구성하고 있는 콘크리트계 말뚝은 RC말뚝, 콘크리트말뚝, PC말뚝 등을 포함하고 콘크리트계 말뚝의 상단부에는 금속재의 연결판이 결합되어 있다.

이 연결판의 상부에는 강관말뚝의 하부 내측에 보강부재를 용접하여 보강한 강관말뚝이 올려진다. 그리고 강관말뚝의 외경과 강관말뚝과 연결판의 접촉부 둘레는 용접에 의해 결합된다.

종래에는 콘크리트계 말뚝과 강관말뚝이 결합된 경우 콘크리트계 말뚝과 강관말뚝의 직경이 동일한 것을 사용하여 왔다. 하지만 지중 약 10M의 위로는 수평하중이 10M 아래에 비해 상대적으로 많이 작용하므로 강성이 높은 강관말뚝을 사용하지만, 구조 계산상 콘크리트말뚝의 외경과 같은 외경의 강관말뚝은 과다하게 설계되는 측면이 강하다.

따라서 구조검토에 대하여 콘크리트계 말뚝의 직경보다 작은 직경의 강관말뚝을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 콘크리트말뚝의 직경보다 작은 직경의 강관파일을 콘크리트말뚝에 연결하여 작업시간을 단축시키고 장비의 대기시간 단축에 따른 공사비를 절감하는 복합말뚝의 연결구조를 제공하고 강관을 작은 직경을 사용하여 자재비를 절감할 수 있는 이경 복합말뚝을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트말뚝에 강관말뚝을 연결함에 있어 보강부재의 운송이나 취급이 용이하고 작업현장에서 콘크리트말뚝과 강관파일을 간편하게 연결할 수 있도록 강관파일과 콘크리트말뚝을 연결하는 보강부재를 포함하는 이경 복합말뚝을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 구현수단으로서는,

콘크리트말뚝(10)의 상단에 강관말뚝(20)을 연결함에 있어서,

상기 콘크리트말뚝(10)의 외경보다 작은 외경을 지니는 강관말뚝(20)과;

콘크리트말뚝(10)의 상측 연결판(11)에 마련된 체결공(12)과 연통되는 볼트홀(32)을 통해 볼트에 의해 체결 및 분해되는 원판체(31a)와, 강관말뚝(20)의 외경 둘레를 수용하는 원통체(31b)로 이루어진 보강부재(30)에 의해 구현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 본 발명은 보강부재를 통해 콘크리트말뚝에 콘크리트말뚝의 외경보다 작은 강관말뚝을 간편하게 연결함으로써 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

강선의 상부 장착단이 너트 형태로 형성되어 있으므로 강관이 결합된 보강부재를 고정볼트를 통해 강선너트에 간단하게 고정할 수 있다.

본 발명은 수평하중이 상대적으로 적게 작용하는 대략 지중 약10M에서 아래로는 콘크리트말뚝을 사용하고, 수평하중이 많이 작용하는 대략 지중 약 10M 위로는 강성이 큰 강관을 사용하되 콘크리트말뚝보다 직경이 작은 것을 사용함으로써 자재비용의 부담을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 콘크리트말뚝의 시공작업을 예시한 시공상태도,
도 2는 종래에 강관말뚝을 콘크리트말뚝에 연결하는 것을 예시한 요부 발췌 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트말뚝에 강관말뚝을 연결하는 것을 예시한 요부 단면도,
도 4a는 본 발명에 따른 강관말뚝 연결을 위한 보강부재를 주물로 제작한 것을 예시한 사시도,
도 4b는 본 발명에 따른 강관말뚝 연결을 위한 보강부재를 용접하여 제작한 것을 예시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 보강부재에 강관말뚝을 연결한 것을 예시한 단면도,
도 6은 도 5의 A부분 확대단면도,
도 7a은 도 6과 유사한 도면으로, PHC파일의 연결판에 보강부재를 용접하여 연결하는 것을 예시한 요부단면도,
도 7b 및 도 7c는 도 7a와 유사한 도면으로, 도 7b는 본 발명에 따라 강관말뚝을 보강부재를 부착하여 보강부재를 기성 콘크리트말뚝의 연결판과 용접하여 연결한 것을 예시한 용부단면도이도, 도 7c는 도 4b에 도시된 보강부재에 강관말뚝과 용접에 의해 연결한 것을 예시한 요부단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 이경 복합말뚝에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 콘크리트말뚝(10)을 포함하는 콘크리트계 말뚝과 강관말뚝(20)이 결합하여 고정되는 구조를 개선하여 구성한다.

말뚝의 구조설계면에서 콘크리트말뚝(10)의 외경이 600mm이면, 강관외경은 450mm를 사용하고, 보강부재(30)은 외경 600mm, 내경 426mm를 사용하며, 콘크리트말뚝(10)의 외경이 1200mm이면, 강관외경은 700mm ~ 1016mm를 사용하고, 보강부재(30)은 외경 1200mm, 내경 687mm를 사용할 수 있다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 연약지반속에 항타되는 콘크리트말뚝(10)의 최상단에 콘크리트말뚝(10)의 외경보다 작은 외경을 지닌 강관말뚝(20)을 연결하기 위해 도 3과 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 보강부재(30)가 사용된다.

콘크리트말뚝(10)은 도 5에 도시된 바와 같이 원주방향으로 일정간격으로 길이가 긴 강선(41)들이 매입되어 고정된다. 이때 강선(41)은 하부에서 장착구(도면에는 미도시) 등으로 인장되어진 상태에서 그 속으로 콘크리트 모르타르를 충진하여 양생함으로써 콘크리트말뚝(10)의 강성을 확보하게 된다.

강관말뚝(10)은 콘크리트말뚝(10)의 외경보다 작은 직경으로 형성되어 자재비를 절감할 수 있는 효과가 있다. 이는 강관말뚝이 적용되는 지중 약 10M에서 지상까지는 약 10M아래에서 보다 수평하중이 많이 작용하므로 강관말뚝을 사용하지만, 콘크리트말뚝(10)의 외경과 동일한 직경의 강관은 과다한 강성을 지니게 되므로 필요가 없게 된다.

보강부재(30)는 도 3과 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 원판체(31a)와 원통체(31b)로 구성되어 있다. 원판체(31a)와 원통체(31b) 및 보강판은 주물제작에 의해 일체로 제조되거나 서로 맞대어 용접하여 제작할 수 있다.

원판체(31a)는 콘크리트말뚝(10)의 외경과 같은 직경으로 형성되는 것이 바람직하다. 원판체(31a)는 표면에 일정간격으로 이격된 다수의 볼트홀(32)이 마련되어 있고, 강관말뚝(20)의 외경보다 작은 내경(31c)을 구비하고 있다.

원판체(31a)의 내경(31c)의 둘레에 도 6에 도시된 바와 같이 후술하는 강판말뚝(20)의 주연부가 걸쳐지게 된다.

상기한 볼트홀(32)는 콘크리트말뚝(10)의 연결판(11) 표면에 마련된 체결공(12)의 축선과 연결되도록 배치되어 있다.

원통체(31b)는 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 강관말뚝(20)의 외경이 삽입되는 내경을 지니고 있으며, 원주면 둘레에 강관말뚝(20)의 원주면에 마련된 관통공(21)과 연결되는 체결공(33a)을 갖추고 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 이경 복합 강관말뚝 연결용 보강부재의 조립예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

콘크리트말뚝(10)의 상단부 즉, 연결판(11)에 마련된 체결공(12)에 원판체(31a)의 볼트홀(32)을 정렬시킨 뒤 볼트(B1)를 체결공(12)에 체결하여 보강부재(30)를 콘크리트말뚝(10)에 연결하고, 원통체(31b)의 내경속으로 강관말뚝(20)을 수직하게 삽입하여 강관말뚝(20)의 주연부를 원판체(31a)의 내경둘레에 위치시킨 뒤 체결공(33a)과 관통공(21)속으로 고정볼트(60)를 체결하여 강관말뚝(20)과 보강부재(30)를 연결하거나 원통체(31b)의 주연부와 강관말뚝(20)의 원주면을 용접하여 연결할 수도 있다.

또한, 강관말뚝(20)을 원통체(31b)에 부착함에 있어, 도 7a 및 도 7c에 도시된 바와 같이 기존과 같이 용접(60b)에 의해서도 연결할 수 있어 구조적으로 상이한 다양한 종류의 콘크리트말뚝 즉, 보강부재(30)는 원판체(31a)와 기성 콘크리트말뚝(10)의 연결판(11)를 맞댄 뒤, 맞댄 두 요소사이를 용접(60a)하여 연결할 수도 있다.

또한, 도 7b에 도시된 바와 같이 용접에 의해 제작된 보강부재를 연결판(11)의 구조에 영향을 받지 않고 강관말뚝(20)을 보강부재(30)에 용접하고, 그 보강부재(30)를 콘크리트말뚝(10)의 연결판(11)에 맞대어 용접하여 연결할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 콘크리트말뚝(10)에 강관말뚝(20)을 연결할 때, 보강부재(30)를 사용하여 간편하고 손쉽게 연결할 수 있으며, 원통체(31b)의 내경 사이즈를 변경하는 경우 다양한 외경 사이즈를 지닌 강관말뚝을 콘크리트말뚝(10)에 연결할 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미에 한정되는 의미로 해석되지 않고, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

10 : 콘크리트말뚝 11 : 연결판
12: 체결공
15 : 상단부 20 : 강관말뚝
30 : 보강부재 31a : 원판체
31b: 원통체 32 : 볼트홀
33 : 보강판 33a: 체결공
40 : 강선너트 41 : 강선
60 : 고정볼트

Claims (3)

1. 콘크리트말뚝(10)의 상단에 강관말뚝(20)을 연결하는 구조에 있어서,
   콘크리트말뚝(10)보다 작은 외경을 지니는 강관말뚝(20); 및
   콘크리트말뚝(10)의 상측 연결판(11)에 마련된 체결공(12)과 연통되는 볼트홀(32)을 통해 볼트에 의해 체결 및 분해되는 원판체(31a), 강관의 관통공(21)을 통해 고정볼트(60)로 체결되도록 체결공(33a)이 형성되어 있고 강관말뚝(20)의 외경 둘레를 수용하는 원통체(31b), 상기 원판체(31a)와 원통체(31b)를 연결하는 보강판(33)으로 이루어진 보강부재(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이경 복합말뚝.
   
2. 제 1항에 있어서,
   원판체(31a), 강관말뚝(20)의 외경 둘레를 수용하는 원통체(31b), 및 보강판(33)으로 이루어진 보강부재(30)는 원판체(31a)와 상기 연결판(11)이 접하는 면 둘레를 용접(60a)하여 연결한 것을 특징을 하는 이경 복합말뚝.
   
3. 제 1항에 있어서,
   콘크리트말뚝(10)의 상측 연결판(11)과 원판체(31a)가 서로 용접되고, 상기 원판체(31a)에 수직으로 형성된 보강판(33)으로만 이루어진 보강부재(30)로 구성된 것을 특징으로 하는 이경 복합말뚝.
   

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