KR101515347B1 - 선단 보강 말뚝 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선단 보강 말둑에 관한 것으로, 말뚝본체의 선단에 말뚝본체의 직경보다 큰 직경을 갖고 단면의 형태가 상광하협 형태의 선단보강판을 부착하여 말뚝의 타설이 용이하게 이루어지도록 함과 동시에 말뚝의 선단지지력을 향상시켜줄 수 있도록 하고, 선단보강판에 의해 말뚝이 회전되면서 타설될 수 있도록 함으로서 말뚝 시공이 용이하게 이루어지도록 하는 선단 보강 말뚝을 제공함에 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명은 지중에 설치되어 상부구조물을 지지하는 말뚝본체; 상기 말뚝본체의 직경보다 큰 직경을 갖는 링형태로 형성되어 말뚝본체의 선단에 설치되되, 지중에 용이하게 삽입되도록 단면의 형태가 상광하협 형태로 형성되고 말뚝본체의 선단지지력을 향상시켜주는 선단보강부재;을 포함하여 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

선단 보강 말뚝{Pile with reinforced tip}

본 발명은 선단 보강 말뚝에 관한 것으로, 말뚝의 선단지지력을 보강해주면서 말뚝 타설시 토사의 배출이 용이하게 이루어지도록 하여 시공이 용이한 선단 보강 말뚝에 관한 것이다.

일반적으로 말뚝부재는 지반에 설치되어 말뚝의 선단지지력과 지반토사와의 주변마찰력으로 상부구조물을 지지하는 깊은 기초부재로서, 상부 지층이 연약층이거나 압축성이 커서 지지층으로 부적합한 경우에 하부지지층까지 매입하는 기초이다. 말뚝기초를 지반에 설치하는 방법으로는 파일을 수직으로 세운 후에 위에서 말뚝의 상단을 타격하여 지반에 설치하는 타입공법과 지반을 미리 천공하여 굴착공을 형성한 후에 파일을 굴착공에 삽입하는 매입공법이 있으며, 두 가지 방법을 병행하여 설치하기도 한다.

이와 같은 말뚝부재는 통상 말뚝의 자체내력 중 50% ~ 60% 정도만 설계지지력으로 사용됨으로써 말뚝의 사용 효율이 떨어진다.

즉 구조물의 하중은 구조물의 하부에 근입된 다수의 말뚝의 시공 내력에 의하여 지지된다.

상기 근입된 말뚝의 시공 내력은 파일 선단의 선단지지력과 파일 측면의 주변마찰력의 합으로 이루어진다.

그런데, 대부분 파일 자체의 내력은 높지만 시공성 등으로 파일의 시공 내력이 낮아진다.

예를 들어, Φ400의 고강도 콘크리트 말뚝(PHC, 이하 PHC라 함)의 경우, 파일 자체 내력은 112 tf 이지만 시공 내력은 60∼80 tf 정도이어서, 결과적으로 파일 내력 중 32∼52 tf가 낭비되는 문제점이 있다.

특히, 매입 공법의 경우, 지반을 파일의 직경보다 크게 천공한 후, 제작된 파일을 천공에 근입설치하고, 파일과 지반 사이에 충전재(cement paste)를 주입하여 주변 마찰력을 높여 주기는 하지만, 시공 후의 테스트는 주변마찰력이 아주 미미하고 대부분의 시공 내력이 선단지지력에 의존하고 있음을 보여 주었다.

따라서, 매입 공법에서, 시공 내력이 파일 자체 내력에 가깝게 하여, 파일의 사용 효율성을 높일 필요가 있다.

등록특허 10-0995849호 공개특허 10-2010-0069143호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 말뚝본체의 선단에 말뚝본체의 직경보다 큰 직경을 갖고 단면의 형태가 상광하협 형태의 선단보강판을 부착하여 말뚝의 타설이 용이하게 이루어지도록 함과 동시에 말뚝의 선단지지력을 향상시켜줄 수 있도록 하고, 선단보강판에 의해 말뚝이 회전되면서 타설될 수 있도록 함으로서 말뚝 시공이 용이하게 이루어지도록 하는 선단 보강 말뚝을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은, 지중에 설치되어 상부구조물을 지지하는 말뚝본체; 상기 말뚝본체의 직경보다 큰 직경을 갖는 링형태로 형성되어 말뚝본체의 선단에 설치되되, 지중에 용이하게 삽입되도록 단면의 형태가 상광하협 형태로 형성되고 말뚝본체의 선단지지력을 향상시켜주는 선단보강부재;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 선단보강부재의 외주면에는 선단보강부재의 높이방향으로 다수의 배출홈이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 배출홈은 경사지게 형성되어 말뚝 시공시 말뚝이 회전되면서 타설될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 선단보강부재에는 선단보강부재의 높이방향으로 관통되고 선단보강부재의 둘레를 따라 배열되는 다수의 관통홀이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 관통홀은 경사지게 형성되어 말뚝 시공시 말뚝이 회전되면서 타설될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 선단보강부재의 외주면에는 경사진 형태의 날개가 다수개 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 선단보강부재는 2개 이상의 조각으로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 단면이 상광하협 형태로 형성되는 선단보강부재에 의해 지중 설치시 마찰력을 줄여 작은 힘으로도 설치가 가능한 효과가 있다.

또한 선단보강부재에 배출홈, 관통홀, 형성하여 토사의 배출이 가능하도록 함으로써 말뚝본체의 시공이 용이하게 이루어져 빠른 시공이 가능한 효과가 있다.

또한 선단보강부재에 형성되는 배출홈과 관통홀을 경사지게 형성하거나, 경사진 형태의 날개를 형성함으로써 말뚝본체의 지중 설치시 말뚝본체가 자연스럽게 회전하면서 설치될 수 있도록 하여 작은 에너지로도 항타 및 매입 효과를 볼 수 있는 매우 유용한 발명이다.

즉 이는 선단지지력 확장에 결정적 요소인 선단의 넓이를 상대적으로 더 넓힐 수 있어, 서두에서 언급한 말뚝의 효율을 최대한 높일 수 있는 획기적이 발명이다.

동시에 수개 조각으로 분할하여 선단보강 부재를 부착 시, 설치가 매우 용이하고, 동시에 안전사고 예방에도 뛰어난 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 제1실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 사시도,
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 저면사시도,
도 3 은 본 발명의 제1실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 단면도,
도 4 는 본 발명의 제2실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 사시도,
도 5 는 본 발명의 제2실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 단면도,
도 6 은 본 발명의 제2실시예에 의한 선단 보강 말뚝의 변형예를 나타낸 사시도,
도 7 은 본 발명에 제3실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 사시도,
도 8 은 본 발명에 제3실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 단면도,
도 9 는 본 발명의 제3실시예에 의한 선단보강말뚝의 변형예를 나타낸 단면도,
도 10 는 본 발명의 제3실시예에 의한 선단보강말뚝의 변형예를 나타낸 평면도,
도 11 은 본 발명의 제4실시예에 의한 선단보강말뚝을 나타낸 사시도,
도 12 는 본 발명의 제4실시예에 의한 선단보강말뚝을 나타낸 평면도.
도 13 은 말뚝연결구가 설치되어 있는 이음용 PHC말뚝에 선단보강부재를 설치한 상태를 나타낸 예시도,
도 14 는 본 발명에 의한 선단보강부재를 다수개의 조각으로 분리한 상태를 나타낸 예시도.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명의 제1실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 사시도, 도 2 는 본 발명의 제1실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 저면사시도, 도 3 은 본 발명의 제1실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 단면도로서, 도면에서와 같이 본 발명은, 지중에 설치되어 상부구조물을 지지하는 말뚝본체(100)와, 상기 말뚝본체(100)의 직경보다 큰 직경을 갖고 링형태로 형성되어 말뚝본체(100)의 선단에 설치되되, 지중에 용이하게 삽입되도록 단면의 형태가 상광하협 형태로 형성되고 말뚝본체(100)의 선단지지력을 향상시켜주는 선단보강부재(200)를 포함하여 구성된다.

상기 말뚝본체(100)는, 통상의 PHC말뚝로서, 콘크리트몸체(110)와, 상기 콘크리트몸체(100)의 양단에 다수개가 설치되고 내주면에 나사산이 형성되어 있는 강선 고정용 너트(120)와, 양단이 상기 강선 고정용 너트(120)에 고정되는 다수의 강선(130)을 포함하여 구성된다.

상기 선단보강부재(200)는 볼트(300)를 통해 상기 강선 고정용 너트(120)에 체결되어 말뚝본체(100)의 선단에 설치되는 것으로, 볼트(300)가 설치될 수 있도록 다수의 볼트홀(201)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 제1실시예에 의한 선단 보강 말뚝은, 선단보강부재(200)가 상부는 넓고 하부는 좁게 형성되는 상광하협 형태로 형성됨으로써 지중 매입시 마찰력을 줄여주어 보다 용이하게 설치될 수 있도록 한다.

한편 도 4 는 본 발명의 제2실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 사시도, 도 5 는 본 발명의 제2실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 단면도로서, 도면에서와 같이 제2실시예에 의한 본 발명은, 지중에 설치되어 상부구조물을 지지하는 말뚝본체(100)와, 상기 말뚝본체(100)의 직경보다 큰 직경을 갖고 링형태로 형성되어 말뚝본체(100)의 선단에 설치되되, 지중에 용이하게 삽입되도록 단면의 형태가 상광하협 형태로 형성되고 외주면을 따라 다수의 배출홈(210)이 형성되어 있는 선단보강부재(200)를 포함하여 구성된다.

상기 배출홈(210)은 선단보강부재(200)의 외주면을 따라 일정간격으로 형성되어 말뚝본체(100)의 지중에 매입할 경우 지중의 토사가 배출홈(210)을 통해 선단보강부재(200)의 상부로 배출되도록 함으로서 말뚝본체(100)가 지중에 보다 용이하게 설치될 수 있게 된다.

즉 선단보강부재(200)를 통해 말뚝 선단부의 선단지지력이 향상되도록 함과 동시에 배출홈(210)을 통해 토사가 상부로 배출되도록 하여 보다 작은 힘으로도 말뚝의 설치가 가능하게 되어 말뚝 설치 효율이 향상된다.

또한 상기 선단보강부재(200)에는 말뚝본체(100)에 볼트(300)를 통해 체결될 수 있도록 다수의 볼트홀(201)이 형성되어 있다.

한편 도 6 은 본 발명의 제2실시예에 의한 선단 보강 말뚝의 변형예를 나타낸 사시도로서, 도면에서와 같이 선단보강부재(200)의 외주면에 형성되는 배출홈(210)을 일방향으로 경사지게 형성할 수 있다.

이렇게 배출홈(210)을 경사지게 형성함으로써 말뚝본체(100)의 지중 설치시 선단보강부재(200)의 배출홈(210)을 통해 토사가 배출되면서 말뚝본체(100)가 회전하게 되고, 이로 인해 말뚝본체(100)의 타설 작업이 보다 쉽게 이루어지게 된다.

상기 선단보강부재(200)에는 강선 고정용 너트(120)에 볼트(300)를 통해 체결될 수 있도록 다수의 볼트홀(201)이 형성된다.

한편 도 7 은 본 발명에 의한 제3실시예에 의한 선단 보강 말뚝을 나타낸 사시도, 도 8 은 본 발명에 의한 제3실시예에 의한 단면도로서,

도면에서와 같이 제3실시예에 의한 본 발명은, 지중에 설치되어 상부구조물을 지지하는 말뚝본체(100)와, 상기 말뚝본체(100)의 직경보다 큰 직경을 갖고 링형태로 형성되어 말뚝본체(100)의 선단에 설치되되, 지중에 용이하게 삽입되도록 단면의 형태가 상광하협 형태로 형성되고 높이 방향으로 다수의 관통홀(220)이 형성되어 있는 선단보강부재(200)를 포함하여 구성된다.

상기 관통홀(220)은 링형태의 선단보강부재(200)의 둘레를 따라 일정간격으로 배열되는 것으로, 말뚝본체(100)의 타설시, 선단보강부재(200)의 선단의 토사가 관통홀(220)을 통해 선단보강부재(200)의 하부에서 상부로 배출되도록 함으로써 말뚝본체(100)가 지중에 보다 용이하게 설치되는 것이다.

한편 도 9 는 본 발명의 제3실시예에 의한 선단보강말뚝의 변형예를 나타낸 단면도, 도 10 는 본 발명의 제3실시예에 의한 선단보강말뚝의 변형예를 나타낸 평면도로서, 도면에서와 같이 선단보강부재(200)에 형성되는 관통홀(220)을 일방향으로 경사지게 형성할 수 있다.

이렇게 관통홀(220)을 경사지게 형성할 경우 말뚝본체(100)의 타설시 관통홀(220)을 통해 선단보강부재(200)의 하부에서 상부로 배출되는 토사가 경사지게 배출되면서 말뚝본체(100)가 자연스럽게 회전하게 되고, 이로 인해 보다 작은 힘으로도 말뚝본체(100)의 설치가 가능하여 말뚝본체(100)의 시공성이 향상된다.

한편 도 11 은 본 발명의 제4실시예에 의한 선단보강말뚝을 나타낸 사시도, 도 12 는 본 발명의 제4실시예에 의한 선단보강말뚝을 나타낸 평면도로서,

도면에서와 같이 본 발명은, 지중에 설치되어 상부구조물을 지지하는 말뚝본체(100)와, 상기 말뚝본체(100)의 직경보다 큰 직경을 갖고 링형태로 형성되어 말뚝본체(100)의 선단에 설치되되, 지중에 용이하게 삽입되도록 단면의 형태가 상광하협 형태로 형성되고 외주면을 따라 일정간격으로 경사진 형태의 다수의 날개(230)가 형성되어 있는 선단보강부재(200)를 포함하여 구성된다.

상기 날개(230)는 선단보강부재(200)의 외주면에 경사지게 설치됨으로서 말뚝본체(100)의 시공시 날개(230) 사이로 토사가 유출되면서 말뚝본체(100)가 회전하게 되고 이로 인해 보다 작은 힘으로도 말뚝본체(100)의 설치가 가능하여 말뚝본체(100)의 시공성이 향상되는 것이다.

또한 상기 선단보강부재(200)에는 강선 고정용 너트(120)에 볼트(300)를 통해 체결될 수 있도록 다수의 볼트홀(201)이 형성된다.

이와 같이 구성되는 각 실시예에 의한 본 발명은 말뚝본체(100)의 선단에 선단보강부재(200)를 설치함으로써 향상된 선단지지력을 발휘함과 동시에 선단보강부재(200) 하부의 토사가 선단보강부재(200) 상부로 용이하게 배출되고, 말뚝본체(100)가 회전하면서 설치되어 말뚝본체(100)를 보다 작은 힘으로도 쉽게 설치할 수 있어 시공성이 매우 뛰어나다.

한편 상기 말뚝본체(100)는 도 13 에서와 같이 이음이 가능하도록 선단과 두부에 말뚝연결구(140)가 설치되어 있는 이음용 PHC말뚝으로 구성할 수 있으며, 이때에는 말뚝연결구(140)에 형성되는 강선 고정용 너트(120)에 볼트(300) 체결되도록 선단보강부재(200)를 결합할 수 있다.

한편 도 14 에서와 같이 선단보강부재(200)는 다수개의 조각으로 분리하여 구성할 수 있으며, 이렇게 다수개의 조각으로 분리함으로써 각 조각의 무게가 저감되어 설치 및 핸들링이 용이하게 이루어져 현장에서 조립하는 과정이 매우 효과적으로 진행될 수 있다.

이러한 선단보강부재는 도14 에서는 4개의 조각으로 분리되어 있으나, 2개, 3개 등의 다양한 개수의 조각으로 분리하여 구성할 수 있다.

본 발명의 선단 보강 말뚝의 시공과정을 설명하면, 말뚝본체(100)의 선단에 선단보강부재(200)를 볼트로 결합한다.

이때 선단보강부재(200)에 형성되는 볼트홀(201)을 통해 볼트(300)를 삽입하여 말뚝본체(100)에 형성된 강선 고정용 너트(120)에 체결함으로써 선단보강부재(200)의 설치가 완료된다.

이렇게 선단보강부재(200)를 볼트(300)를 통해 간편하게 조립함으로써 별도의 용접 없이 선단보강부재(200)를 설치할 수 있어 용접에 의한 선단보강부재(200)의 강도 저하를 방지하고 설치가 간편하게 이루어진다.

이후 선단보강부재(200)가 설치된 말뚝본체(100)의 두부를 해머를 통해 지중으로 타입하거나, 또는 오우거를 통해 케이싱을 설치하면서 케이싱 내부를 굴착한 후 케이싱 내부로 말뚝본체(100)를 매입하면서 설치한다.

상기와 같이 지중으로 설치되는 말뚝본체(100)는 링형태로 형성되고 단면이 상광하협 형태의 선단보강부재(200)에 의해 지중에 작은 힘으로도 설치가 가능하게 된다.

또한 제2,3,4실시예 에서와 같이 선단보강부재(200)에 배출홈(210), 관통홀(220)이 형성되어 있을 경우에는 선단보강부재(200) 하부의 토사가 배출홈(210)과 관통홀(220)을 통해 선단보강부재(200)의 상부로 배출되기 때문에 마찰력이 저감되어 말뚝본체(100)의 시공이 보다 용이하게 이루어지게 된다.

또한 배출홈(210)과 관통홀(220)이 경사지게 형성되고 경사진 형태의 날개(230)가 설치될 경우에는, 말뚝본체(100)가 회전되면서 지중에 설치되어 적은 에너지로도 항타 및 매입 효과를 볼 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(100) : 말뚝본체
(110) : 콘크리트몸체
(120) : 고정용 너트
(130) : 강선
(200) : 선단보강부재
(210) : 배출홈
(220) : 관통홀
(230) : 날개
(300) : 볼트

Claims (7)

1. 지중에 설치되어 상부구조물을 지지하는 말뚝본체;
   상기 말뚝본체의 직경보다 큰 직경을 갖는 링형태로 형성되어 말뚝본체의 선단에 설치되되, 지중에 용이하게 삽입되도록 단면의 형태가 상광하협 형태로 형성되고 말뚝본체의 선단지지력을 향상시켜주는 선단보강부재;를 포함하여 구성되고,
   상기 선단보강부재의 외주면에는 선단보강부재의 높이방향으로 다수의 배출홈이 일정간격으로 형성되되, 상기 배출홈은 경사지게 형성되어 말뚝 시공시 말뚝이 회전되면서 타설될 수 있도록 하며,
   상기 선단보강부재의 외주면에 경사진 형태의 날개가 다수개 더 형성되고,
   상기 선단보강부재는 2개 이상의 조각으로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 보강 말뚝.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 선단보강부재에는 선단보강부재의 높이방향으로 관통되고 선단보강부재의 둘레를 따라 배열되는 다수의 관통홀이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 보강 말뚝.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 관통홀은 경사지게 형성되어 말뚝 시공시 말뚝이 회전되면서 타설될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선단 보강 말뚝.
   
6. 삭제
7. 삭제

Images