KR101877764B1 - 다중지지식 회전형 말뚝, 그 제조방법 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원형의 중공인 몸체와, 상기 몸체의 선단부에 둘레방향으로 대칭되게 배치되어 결합되는 복수의 나선형 날개를 포함하는 다중지지식 회전형 말뚝의 제조방법에 있어서, 강관으로 상기 몸체를 준비하는 몸체 준비 단계; 강판으로 상기 날개를 제작하는 날개 준비 단계; 상기 준비된 날개를 상기 몸체에 결합하는 날개 결합 단계;를 포함하고, 상기 날개의 날개내주선은 상기 몸체의 외면에 긴밀히 접하는 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝, 그 제조방법 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 원형의 중공인 몸체의 선단부에 둘레방향으로 복수의 나선형 날개를 대칭되게 배치하여 몸체의 외면에 긴밀하게 접하여 결합함으로써, 말뚝이 회전하여 지반으로 신속하고 효율적으로 삽입되고, 말뚝의 연직지지력 및 수평저항력이 증대되며, 말뚝의 설치시 토사의 배출이 방지되고, 진동 및 소음이 최소화되는 효과를 제공할 수 있다.

Description

다중지지식 회전형 말뚝, 그 제조방법 및 그 시공방법{Rotary pile of multiple support type, and manufacturing method and construction method thereof}

본 실시예는 다중지지식 회전형 말뚝, 그 제조방법 및 그 시공방법에 관한 것이다.

건물, 교량 등의 구조물을 시공하거나, 사면 등을 보강할 때에는 지반으로부터 충분한 지지력을 얻을 수 있도록 지반에 말뚝을 관입 설치한다.

통상적으로는 말뚝을 설치하고자 하는 곳에 위치시킨 후 말뚝의 상단을 타격하여 지반에 설치하는 타입말뚝공법이나, 지반을 미리 천공하여 굴착공을 형성한 후 말뚝을 굴착공에 삽입하는 매입말뚝공법을 이용하여 지반에 말뚝을 설치하였다.

그러나, 상기 타입말뚝공법은 말뚝의 상단이 손상되기 쉽고, 타격 시의 소음과 진동으로 인하여 도심지에서의 사용이 제한된다는 문제점이 있다. 또한, 상기 매입말뚝공법은 굴착공의 천공시 배출되는 토사를 별도로 처리해야 하고, 말뚝보다 크게 형성되는 굴착공에 의해 말뚝의 측면과 지반과의 마찰력이 작아 말뚝의 지지력이 약화되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로 말뚝을 회전시키면서 지반에 설치하는 공법이 사용되고 있다.

한 예로 대한민국 등록특허 제10-0870248호의 "토사 가압부를 구비한 말뚝부재"(도면 7a, 도면 7b 참조)가 개시되어 있다. 이 종래기술은 길이방향으로 연장되며 내부가 중공부로 이루어진 몸체부(10)와, 상기 몸체부의 둘레를 감싸도록 몸체부의 외측면에 고정되며 그의 선단부와 말단부가 몸체부의 길이방향으로 길이차를 가지도록 서로 엇갈리게 형성된 틈새부(25)를 구비한 굴삭 날개부(20)와, 상기 굴삭날개부가 고정된 몸체부의 외측면에 대응하는 내측면을 덮도록 고정되고, 상기 굴삭 날개부의 선단부 및 말단부의 길이차와 동일하거나 또는 더 큰 길이를 가지는 몸체부의 길이방향으로 연장된 중공부가 내부에 형성된 토사 가압부(30)를 구비함으로써, 말뚝부재의 선단지지력 및 지반과의 마찰력을 증대시키고, 견고한 지반에 말뚝을 시공할 경우 큰 회전력이 발생하여 말뚝본체에 응력이 집중하게 되더라도 구조적으로 결함이 발생하지 않도록 하며, 또한, 말뚝부재 내부로 유입되는 토사 폐색효과로 인해 지지력을 증대시키는 말뚝부재를 제공하는 것이다.

그러나 상기 종래기술은 굴삭 날개부(20)의 경우 몸체부(10)의 둘레에 경사지게 결합되어야 하는 것으로써, 평면인 강판을 원주형상으로 절단한 후 몸체부(10)에 경사지게 부착하는 경우 몸체부(10)의 외면과 굴삭 날개부(20)의 내주부가 일치하지 않아 굴삭 날개부(20)를 억지로 인장하거나 비틀어서 용접 결합함에 따라 많은 문제점이 있다.

또한, 전술한 바와 같이 억지로 인장하거나 비틀어서 용접을 하는 경우에도 몸체부(10)의 외면과 굴삭 날개부(20)의 내주부는 부분적으로 이격된 상태에서 용접을 하게 되고, 이 경우 이격된 부분에서는 몸체부(10)와 굴삭 날개부(20)의 결합력이 약하게 되며, 또한 굴삭 날개부(20)의 경우 억지로 인장된 상태에서 용접되는 것이므로 불필요한 응력이 내포된 상태인바, 말뚝 관입시에 굴삭 날개부(20)에 작용하는 토압이나 말뚝 삽입후 상부하중의 재하에 의해 굴삭 날개부(20)에 작용하는 토압 등에 의해 굴삭 날개부(20)가 변형되거나, 몸체부(10)와 분리되거나하여 지지력을 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있을 수 있다.

또한, 굴삭 날개부(20)의 원주방향의 틈새부(25)로 인하여 선단지지면적이 감소하여 수직 지지력에 손실이 발생할 뿐만 아니라, 말뚝의 정확한 수직지지력을 산정하는데 어려움이 있다.

특허 1 : 대한민국 등록특허 10-0870248

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 날개를 몸체의 외면에 경사지게 설치함에도 몸체에 긴밀히 접할 수 있도록 절단하여 결합함으로써, 날개의 결합이 용이하고, 결합이 견고하며, 말뚝의 압입시 작용하는 토압이나 장기간에 걸쳐 날개에 작용하는 토압 등에 대해 날개의 변형 분리 등이 발생하지 아니하는 다중지지식 회전형 말뚝, 그 제조방법 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 복수의 날개의 수직투영 면적이 이격이 없이 접하도록 설치됨으로써, 말뚝의 지지력이 증대되고, 수직지지력의 계산이 용이한 다중지지식 회전형 말뚝, 그 제조방법 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 몸체의 하단부에 막음판과 3개의 굴착날을 결합함으로써, 말뚝의 회전 삽입시 지반이 용이하게 파쇄, 굴착되어 말뚝이 매우 효과적으로 삽입되고, 삽입 후에는 지지력의 손실이 없는 다중지지식 회전형 말뚝, 그 제조방법 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 복수개의 날개의 절단은 복수의 날개가 서로 접하여 대략 원주 형상으로 되도록 도시하여 절단하고 그 중앙부는 막음판으로 사용함으로써, 강판의 손실이 적은 경제적인 다중지지식 회전형 말뚝, 그 제조방법 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법은, 원형의 중공인 몸체와, 상기 몸체의 선단부에 둘레방향으로 대칭되게 배치되어 결합되는 복수의 나선형 날개를 포함하는 다중지지식 회전형 말뚝의 제조방법에 있어서, 강관으로 상기 몸체를 준비하는 몸체 준비 단계; 강판으로 상기 날개를 제작하는 날개 준비 단계; 상기 준비된 날개를 상기 몸체에 결합하는 날개 결합 단계;를 포함하고, 상기 날개의 날개내주선은 상기 몸체의 외면에 긴밀히 접하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 날개 결합 단계의 전 또는 후에 상기 몸체의 하단부에 막음판을 결합한 후 상기 막음판에 3개의 굴착날을 결합하거나, 또는 상기 막음판에 상기 날개의 굴착날을 결합한 후 상기 막음판을 상기 몸체의 하단부에 결합하는 단계를 더 포함하고, 상기 3개의 굴착날은 상기 막음판의 한 직경상의 중심점과 상기 중심점의 양측 단부에 결합하고, 상기 3개의 굴착날은 상기 한 직경과 직교하는 방향으로 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 날개 결합 단계의 전 또는 후에 상기 몸체의 하단부에 막음판을 결합한 후 상기 막음판에 3개의 굴착날을 결합하거나, 또는 상기 막음판에 상기 3개의 굴착날을 결합한 후 상기 막음판을 상기 몸체의 하단부에 결합하는 단계를 더 포함하고, 상기 3개의 굴착날은 상기 막음판의 한 직경상의 중심점과 상기 중심점의 양측 단부에 결합하고, 상기 3개의 굴착날 중 중앙의 굴착날은 상기 한 직경과 직교하는 방향으로 결합되고, 양측의 2개의 굴착날은 상기 날개와 같은 방향으로 경사지게 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 몸체 준비 단계와 상기 날개 준비 단계는 동시에 수행하거나, 또는 그 순서를 바꾸어서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 날개 준비 단계는, 상기 복수의 날개의 개수(n)와 상기 날개의 설치 경사(α)와 상기 각 날개의 수직투영범위(β)를 정하고, 상기 날개의 설치 경사(α)로 상기 몸체를 절단한 타원형상의 절단단면을 강판에 도시하고, 상기 강판에 도시된 타원형상의 절단단면의 중심에서 단반경을 기준으로 전후 β/2도씩 합계 β도의 날개범위선과, 상기 날개범위선 내의 상기 절단단면의 외곽선인 날개내주선과, 상기 날개내주선에서 상기 날개의 폭만큼 이격된 날개외주선으로 형성되는 사변형상의 날개절단선으로 절단한 날개를 n개 준비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 복수의 날개의 개수(n)와 상기 각 날개의 수직투영범위(β)의 곱은 360도이고, 상기 몸체에 설치된 상기 n개의 날개의 수직투영 면적은 원주방향으로 서로 접하여 틈이 없도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 복수의 날개의 개수(n)는 3인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 n개의 날개의 절단은 상기 날개절단선이 서로 접하여 대략 원주 형상으로 되도록 도시하여 절단함으로써, 상기 강판의 손실을 줄일 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 n개의 날개를 서로 접하여 대략 원주 형상으로 도시하여 절단한 후 그 중앙부의 강판을 상기 몸체의 하부를 막는 막음판으로 사용하는 것을 할 수 있다.

또한, 상기 복수의 날개의 개수(n)는 3이고, 상기 각 날개의 수직투영범위(β)는 180도인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 날개 준비 단계는, 상기 몸체의 반경과 상기 날개의 폭에 여유폭을 합한 길이를 반경으로 하는 원인 날개외주선을 상기 강판에 도시하고, 상기 도시된 날개외주선에서 상기 날개의 폭만큼 내측으로 이격된 원인 날개내주선을 도시하고, 상기 원의 중심에서 상기 복수의 날개의 개수(n)로 부채꼴 형상으로 등분한 선을 도시한 후, 절단하여 상기 날개를 제작함으로써, 상기 날개가 상기 몸체에 결합된 후 수직투영 면적은 원주방향으로 서로 틈이 없도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법에 의해 제조된 다중지지식 회전형 말뚝은, 전술한 방법들에 의해 제조될 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝 시공방법은, 상기 다중지지식 회전형 말뚝과 말뚝 관입 장비를 준비하는 단계; 상기 다중지지식 회전형 말뚝을 상기 말뚝 관입 장비에 고정시키는 단계; 상기 다중지지식 회전형 말뚝을 시공할 위치에 위치시킨 후 수직도를 맞추는 단계; 상기 다중지지식 회전형 말뚝의 수직도를 유지하면서 회전 관입시키는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다중지지식 회전형 말뚝의 상측에 상기 강관 몸체를 용접 결합한 후 계속 회전 관입시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명을 통해, 날개를 몸체의 외면에 경사지게 설치함에도 몸체에 긴밀히 접할 수 있도록 절단하여 결합함으로써, 날개의 결합이 용이하고, 결합이 견고하며, 말뚝의 압입시 작용하는 토압이나 장기간에 걸쳐 날개에 작용하는 토압 등에 대해 날개의 변형 분리 등이 발생하지 아니하는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 복수의 날개의 수직투영 면적이 이격이 없이 접하도록 설치됨으로써, 말뚝의 지지력이 증대되고, 수직지지력의 계산이 용이한 효과를 제공할 수 있다.

또한, 몸체의 하단부에 막음판과 3개의 굴착날을 결합함으로써, 말뚝의 회전 삽입시 지반이 용이하게 파쇄, 굴착되어 말뚝이 매우 효과적으로 삽입되고, 삽입 후에는 지지력의 손실이 없는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 복수개의 날개의 절단은 복수의 날개가 서로 접하여 대략 원주 형상으로 되도록 도시하여 절단하고 그 중앙부는 막음판으로 사용함으로써, 강판의 손실이 적은 경제적인 효과를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝의 몸체와 날개를 각각 도시하는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝의 몸체에 날개가 결합된 모습을 도시하는 사시도이다.
도 3a 내지 도 3d는, 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝의 제조방법을 보여주기 위한 설명도이다.
도 4는, 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝의 날개가 중첩되는 실시예를 도시하는 사시도 및 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝을 다른 방법으로 제조하는 것을 도시하는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝의 굴착날이 나란히 형성된 모습을 도시하는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝의 굴착날이 경사지게 형성된 모습을 도시하는 도면이다.
도 7a, 도 7b는 종래기술의 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법 및 이에 의해 제조된 다중지지식 회전형 말뚝을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝(이하 간단히 '말뚝'으로 칭할 수 있다) 제조방법은, 몸체(10) 준비 단계와, 날개(20) 준비 단계와, 날개(20) 결합 단계를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 몸체(10) 준비 단계는 원형의 중공 형상의 강관을 준비하는 단계이다. 몸체(10)의 하단부는 막음판(40)으로 막거나, 또는 막음판(40) 없이 개방될 수 있다. 막음판(40)이 없는 경우 지반에 말뚝을 삽입하는 경우 몸체(10)의 중공에는 토사가 채워질 수 있다.

날개(20) 준비 단계는 강판을 절단하여 필요한 개수만큼의 날개(20)들을 제작하는 단계이다. 이 날개(20) 준비 단계는 상기 몸체(10) 준비 단계와 동시에 수행하거나, 또는 그 순서를 바꾸어서 몸체(10) 준비 단계이전에 수행할 수 있다. 즉, 강판으로 날개(20)를 먼저 제작한 후 몸체(10)를 준비할 수도 있다.

날개(20) 결합 단계는 절단된 날개(20)들을 몸체(10)의 선단부 둘레에 일정 간격으로 배치한 후 용접 등으로 결합하는 단계이다.

날개(20)는 나선형상으로 몸체(10)에 결합됨으로써, 말뚝을 압입할 때 회전하면서 토사 속으로 파고들어 말뚝이 삽입되도록 한다. 이 날개(20)는 복수개 구비되어 몸체(10)의 선단부에 둘레방향으로 대칭되게 배치될 수 있다. 즉, 날개(20)가 2개인 경우 180도 간격으로, 3개인 경우 120도 간격으로 배치될 수 있다.

복수의 나선형 날개(20)가 몸체(10)의 둘레방향에 대칭으로 배치되어 결합됨으로써, 말뚝의 회전 삽입시 균일한 토크가 발생하여 말뚝을 정확하게 수직으로 삽입할 수 있다.

즉, 하나의 날개가 말뚝 둘레를 1회전하는 종래기술의 경우 날개의 선단부에서 토압이 작용하므로 즉, 말뚝의 일측에서 토압이 편향되게 작용하므로 말뚝을 정확하게 수직으로 삽입하기 어려운 문제점이 있었다.

그러나 본 실시예의 경우 복수의 날개(20)가 대칭되게 배치되어, 말뚝의 양측 또는 3방향측에서 동일한 토압이 작용함으로써, 말뚝을 기울어짐이 없이 수직으로 삽입하는데 매우 효과적이다.

또한, 이와 같이 복수의 날개(20)인 경우 복수의 방향에서 파고들게 되므로 말뚝의 압입이 더욱 신속하고, 토사의 이동 저항 길이가 감소하여 말뚝을 용이하게 회전 압입할 수 있다. 즉, 몸체(10) 둘레에 형성된 전체 날개(20)의 길이가 동일하다 하더라도, 하나의 날개로 형성된 것에 비해, 복수의 날개(20)로 형성된 본 실시예의 경우가 더 신속하게 압입될 수 있다.

또한, 대칭적으로 복수개의 날개(20)가 결합된 말뚝은 몸체(10)의 중심축을 기준으로 대칭형상을 이룸으로써, 상부에서 축하중이 장기간에 걸쳐 작용하는 경우에도 기울어지는 현상이 방지되고, 결국 말뚝의 지지력이 우수하게 된다.

또한, 말뚝이 필요하지 아니하여 인출하고자 말뚝을 역회전할 때, 하나의 날개에 비해 복수의 날개(20)에 의해 인출되므로 신속하게 말뚝을 인출할 수 있다.

도 3을 참조하면, 강판으로 날개(20)를 제작하는 날개(20) 준비 단계는, 먼저 복수의 날개(20)의 개수(n)(말뚝의 한 바퀴 둘레에 설치할 날개(20)의 개수)와, 날개(20)의 설치 경사(α)(수평면 즉, 말뚝의 축에 직각한 평면에 대한 날개(20)의 설치 경사각)와, 각 날개(20)의 수직투영범위(β)(말뚝에 설치된 날개(20)를 수직방향으로 투영했을 경우, 말뚝의 중심에서 각 날개(20)가 포함되는 중심 각도)를 정한다.

그 후 말뚝의 몸체(10)를 날개(20)의 설치 경사각인 α각도로 절단(도 3a 참조)한 타원형상의 절단단면(22)을 강판에 도시(도 3b 참조)하고, 상기 강판에 도시된 타원형상의 절단단면(22)의 중심에서 단반경(23)을 기준으로 전후 β/2도씩 합계 β도의 날개범위선(25) 즉, 날개(20)의 선단부와 후단부를 지나는 선과, 상기 날개범위선(25) 사이의 절단단면(22)의 외곽선인 날개내주선(26)과, 상기 날개내주선(26)에서 날개(20)의 폭만큼 이격된 날개외주선(28)으로 형성되는 사변형상의 날개절단선으로 절단하여 날개(20)를 준비한다. 또한, 전술한 작업을 동일하게 반복하거나, 또는 이미 도시된 날개절단선과 동일한 도형을 반복으로 강판에 도시하여 절단함으로써 n개의 날개(20)를 준비할 수 있다.

그 후 절단된 n개의 날개(20)를 몸체(10)의 둘레방향으로 일정한 간격으로 배치하고 수평면과 α각도로 경사지게 몸체(10)의 외면에 설치한 후 용접 등으로 결합한다.

상기와 같이 절단된 날개(20)를 몸체(10)의 외면에 α각도 설치하여 결합하는 경우, 날개(20)의 날개내주선(26)은 몸체(10) 외면에 정확하게 일치하게 되고 즉, 틈이 발생하지 아니한다.

따라서 날개(20)를 말뚝의 몸체(10)에 결합할 때 억지로 인장하거나 비틀거나 할 필요가 없어 날개(20)의 결합작업이 용이하고, 날개(20)에 불필요한 인장응력 등의 응력이 발생하지 아니하며, 또한 날개(20)의 날개내주선(26)과 몸체(10)의 외면과의 이격이 없어 용접한 경우 결합력이 우수하고, 말뚝 압입시에 작용하는 토압이나 장기간에 걸쳐 날개(20)에 작용하는 토압 등에 의해 날개(20)가 변형되거나, 몸체(10)로부터 분리되는 등의 문제점이 방지될 수 있다.

도 3c에서 보는 바와 같이, 본 실시예의 바람직한 한 예로 날개(20)의 개수(n)를 3으로 하고, 각 날개(20)의 수직투영범위(β)를 120도로 할 수 있다. 이 경우 3개의 날개(20)의 수직투영범위는 틈이 없는 완전한 원형 도넛 형상으로 형성된다. 따라서 몸체(10)의 원주방향으로 날개(20) 사이에 틈이 없어져 수직지지력의 손실이 발생하지 아니하고, 또는 수직지지력의 계산도 매우 간편하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 3d를 참조하면, 전술한 3개의 날개(20)의 절단은 날개절단선이 서로 접하여 대략 원주형상이 되도록 도시하여 절단함으로써 강재의 손실을 최대한 줄일 수 있어 매우 경제적이다. 또한, 원주 형상으로 도시하여 절단한 3개의 날개(20)의 중앙부를 이용하여 말뚝 몸체(10)의 단부를 막는 막음판(40)을 절단하여 사용함으로써 강재를 더욱 절약할 수 있다.

전술에서는 날개(20)의 개수를 3개, 각 날개(20)의 범위를 120도로 설명하였으나, 일반적인 실시예로는, 날개(20)의 개수(n)와 각 날개(20)의 수직투영범위(β)의 곱을 360도로 함으로써 달성될 수 있다. 이렇게 함으로써, 날개(20)의 개수에 관계없이 각 날개(20)의 수직투영범위는 서로 접하면서 말뚝의 둘레를 완전히 폐합하는 형상으로 구성된다. 이는 전술한 날개(20)가 3개인 예와 동일한 효과를 가지게 된다.

도 4에서 보는 바와 같이, 다른 실시예로 날개(20)의 수직투영범위가 일정 부분 서로 겹치게 할 수도 있다. 예컨대 날개(20)의 개수(n)를 3으로 하고, 각 날개(20)의 수직투영범위(β)를 180도로 하여 날개(20)의 개수(n)와 수직투영범위(β)의 곱을 360도보다 크게 할 수 있다. 이와 같이 날개(20)들이 일정 부분만 서로 겹치게 설치되는 경우 각 날개(20)들의 사이로 토사들이 안정되게 통과하게 하면서, 지나친 마찰에 의해 압입이 방해되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 5를 참조하여, 복수의 날개(20)가 원주방향으로 틈이 없도로 서로 접하게 형성하는 다른 실시예를 설명한다.

말뚝 몸체(10)의 반경과 날개(20)의 폭에 여유폭을 합한 길이를 반경으로 하는 원을 강판에 도시한다. 이 도시된 원을 날개외주선(28)으로 한다. 이후 도시된 날개외주선(28)에서 날개(20)의 폭만큼 내측으로 이격된 원을 도시하고, 이 도시된 원을 날개내주선(26)으로 한다. 또한, 원의 중심에서 복수의 날개(20)의 개수(n)로 부채꼴 형상으로 등분한 선을 도시한 후, 날개외주선(28), 날개내주선(26) 및 등분한 선으로 둘러싸인 날개(20)를 절단하여 날개(20)를 제작한다.

이렇게 절단된 날개(20)를 몸체(10)에 경사지게 설치한 후 용접 등으로 결합한 경우 수직투영 면적은 원주방향으로 서로 틈이 없도록 형성되고, 따라서 수직지지력에 손실이 발생하지 아니한다.

전술한 방법에 의해 제작된 날개(20)의 날개내주선(26)의 곡율은 몸체(10) 외면의 곡율보다 크게 되므로, 날개(20)를 경사지게 몸체(10)에 결합하는 경우에도 몸체(10)의 외면에 날개(20)를 잘 접하도록 설치할 수 있게 된다. 따라서 날개(20)와 몸체(10)를 견고하게 결합할 수 있고, 말뚝 삽입시의 저항이나 토압 등에 의해 날개(20)가 손상 및 변형되거나, 몸체(10)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 복수의 날개(20)는 원주방향으로 서로 틈이 없도록 연속되므로, 수직지지력에 손실이 없고, 수직지지력의 계산이 매우 편리한 효과가 있다.

상기 날개(20) 결합 단계의 전 또는 후에 몸체(10)의 하단부에 막음판(40)과, 상기 막음판(40)에 3개의 굴착날(50)을 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 단계에서는 몸체(10)의 하단부에 먼저 막음판(40)을 결합한 후 상기 막음판(40)에 3개의 굴착날(50)을 결합하거나, 또는 막음판(40)에 먼저 3개의 굴착날(50)을 결합한 후 상기 막음판(40)을 몸체(10)의 하단부에 결합할 수 있다.

도 6a를 참조하면, 상기 3개의 굴착날(50)을 막음판(40)의 한 직경상의 중심점과, 상기 중심점의 양측 단부에 설치할 수 있다. 또한, 3개의 날개(20)는 상기 직경과 직교하는 방향으로 즉, 3개의 날개(20)를 나란히 결합할 수 있다.

이와 같이 3개의 굴착날(50)이 한 직경선상에 배치되고, 또한 3개의 날개(20)가 평형하게 배치됨으로써, 양측의 2개의 날개(20)는 원형으로 지반을 절단하게 되고, 중앙의 굴착날(50)은 회전하면서 지반을 교란하며, 말뚝의 막음판(40)은 절단 및 교란된 하측의 지반을 압밀하여 말뚝의 외측으로 충진함으로써, 말뚝 주변의 지반을 과도하게 교란하지 않으면서 치밀하게 되도록 하여 말뚝의 지지력이 증대될 수 있게 한다. 상기 굴착날(50)을 이용하는 경우에는 토사뿐만 아니라 연암까지도 효율적으로 파쇄, 굴착할 수 있다.

또한, 도 6b를 참조하면, 상기 3개의 굴착날(50) 중 양측의 2개의 굴착날(50)은 상기 날개(20)와 같은 방향으로 경사지게 결합할 수 있다.

이 경우 양측의 2개의 굴착날(50)은 지반을 잘 파고 들어가면서 원형으로 지반을 절단하게 되고, 중앙의 굴착날(50)은 회전하면서 지반을 교란하며, 말뚝의 막음판(40)은 절단 및 교란된 하측의 지반을 압밀하여 말뚝의 외측으로 충진함으로써, 말뚝 주변의 지반을 과도하게 교란하지 않으면서 치밀하게 되도록 하여 말뚝의 지지력이 증대될 수 있게 한다.

또한, 수평하게 설치된 막음판(40)은 지반을 파고드는 것이 아니어서, 장기간의 시간이 경과하더라고 지반 지지력의 훼손이 발생하지 아니한다.

또한, 본 발명의 일례에 따른 다중지지식 회전형 말뚝은, 전술한 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법에 의해 제조될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 전술한 내용을 참조한다.

또한, 본 발명의 다중지지식 회전형 말뚝 시공방법의 일례는 다중지지식 회전형 말뚝과 말뚝 관입 장비를 준비하고, 다중지지식 회전형 말뚝을 세워서 상기 말뚝 관입 장비에 고정 즉, 장착시키고, 다중지지식 회전형 말뚝을 시공할 위치에 정확하게 위치시킨 후 수직도를 맞추고, 다중지지식 회전형 말뚝의 수직도를 유지하면서 회전 관입시키는 순서로 진행할 수 있다. 말뚝 관입 장비는 일반적으로 사용되는 장비를 이용할 수 있다.

또한, 상기 다중지지식 회전형 말뚝의 길이가 짧은 경우 그 상측에 상기 강관 몸체(10)를 추가로 설치하여 말뚝의 몸체(10)과 용접 결합한 후 계속 회전 관입시키는 방식으로 진행할 수 있다. 즉, 말뚝을 관입한 후 더 깊게 관입하고자 하는 경우에 추가로 몸체(10)를 부가하여 용접 결합한 후 압입할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 몸체
20: 날개
22: 몸체를 날개 경사 각도로 절단한 절단단면
23: 단반경
25: 날개범위선
26: 날개내주선
28: 날개외주선
40: 막음판
50: 굴착날
n: 몸체의 한 바퀴 둘레에 설치하는 날개의 개수
α: 수평면에 대한 날개의 경사 각도
β: 몸체의 중심에서 각 날개의 수직 투영면이 포함되는 각도

Claims (14)

1. 원형의 중공인 몸체와, 상기 몸체의 선단부에 둘레방향으로 대칭되게 배치되어 결합되는 복수의 나선형 날개를 포함하는 다중지지식 회전형 말뚝의 제조방법에 있어서,
   강관으로 상기 몸체를 준비하는 몸체 준비 단계;
   강판으로 상기 날개를 제작하는 날개 준비 단계;
   상기 준비된 날개를 상기 몸체에 결합하는 날개 결합 단계;를 포함하고,
   상기 날개의 날개내주선은 상기 몸체의 외면에 긴밀히 접하고,
   상기 날개 준비 단계는,
   상기 복수의 날개의 개수(n)와 상기 날개의 설치 경사(α)와 상기 각 날개의 수직투영범위(β)를 정하고, 상기 날개의 설치 경사(α)로 상기 몸체를 절단한 타원형상의 절단단면을 강판에 도시하고, 상기 강판에 도시된 타원형상의 절단단면의 중심에서 단반경을 기준으로 전후 β/2도씩 합계 β도의 날개범위선과, 상기 날개범위선 내의 상기 절단단면의 외곽선인 날개내주선과, 상기 날개내주선에서 상기 날개의 폭만큼 이격된 날개외주선으로 형성되는 사변형상의 날개절단선으로 절단한 날개를 n개 준비하며,
   상기 복수의 날개의 개수(n)와 상기 각 날개의 수직투영범위(β)의 곱은 360도이고, 상기 몸체에 설치된 상기 n개의 날개의 수직투영 면적은 원주방향으로 서로 접하여 틈이 없도록 형성되고,
   상기 n개의 날개의 절단은 상기 날개절단선이 서로 접하여 원주 형상으로 되도록 도시하여 절단함으로써, 상기 강판의 손실을 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 날개 결합 단계의 전 또는 후에 상기 몸체의 하단부에 막음판을 결합한 후 상기 막음판에 3개의 굴착날을 결합하거나, 또는 상기 막음판에 상기 3개의 굴착날을 결합한 후 상기 막음판을 상기 몸체의 하단부에 결합하는 단계를 더 포함하고,
   상기 3개의 굴착날은 상기 막음판의 한 직경상의 중심점과 상기 중심점의 양측 단부에 결합하고, 상기 3개의 굴착날은 상기 한 직경과 직교하는 방향으로 결합되는 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 날개 결합 단계의 전 또는 후에 상기 몸체의 하단부에 막음판을 결합한 후 상기 막음판에 3개의 굴착날을 결합하거나, 또는 상기 막음판에 상기 3개의 굴착날을 결합한 후 상기 막음판을 상기 몸체의 하단부에 결합하는 단계를 더 포함하고,
   상기 3개의 굴착날은 상기 막음판의 한 직경상의 중심점과 상기 중심점의 양측 단부에 결합하고, 상기 3개의 굴착날 중 중앙의 굴착날은 상기 한 직경과 직교하는 방향으로 결합되고, 양측의 2개의 굴착날은 상기 날개와 같은 방향으로 경사지게 결합되는 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 몸체 준비 단계와 상기 날개 준비 단계는 동시에 수행하거나, 또는 그 순서를 바꾸어서 수행하는 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 날개의 개수(n)는 3인 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법.
   
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 n개의 날개를 서로 접하여 원주 형상으로 도시하여 절단한 후 그 중앙부의 강판을 상기 몸체의 하부를 막는 막음판으로 사용하는 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 날개의 개수(n)는 3이고, 상기 각 날개의 수직투영범위(β)는 180도인 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법.
    
11. 원형의 중공인 몸체와, 상기 몸체의 선단부에 둘레방향으로 대칭되게 배치되어 결합되는 복수의 나선형 날개를 포함하는 다중지지식 회전형 말뚝의 제조방법에 있어서,
    강관으로 상기 몸체를 준비하는 몸체 준비 단계;
    강판으로 상기 날개를 제작하는 날개 준비 단계;
    상기 준비된 날개를 상기 몸체에 결합하는 날개 결합 단계;를 포함하고,
    상기 날개의 날개내주선은 상기 몸체의 외면에 긴밀히 접하고,
    상기 날개 준비 단계는,
    상기 몸체의 반경과 상기 날개의 폭에 여유폭을 합한 길이를 반경으로 하는 원인 날개외주선을 상기 강판에 도시하고, 상기 도시된 날개외주선에서 상기 날개의 폭만큼 내측으로 이격된 원인 날개내주선을 도시하고, 상기 원의 중심에서 상기 복수의 날개의 개수(n)로 부채꼴 형상으로 등분한 선을 도시한 후, 절단하여 상기 날개를 제작함으로써, 상기 날개가 상기 몸체에 결합된 후 수직투영 면적은 원주방향으로 서로 틈이 없도록 형성되며,
    상기 날개 결합 단계의 전 또는 후에 상기 몸체의 하단부에 막음판을 결합한 후 상기 막음판에 3개의 굴착날을 결합하거나, 또는 상기 막음판에 상기 3개의 굴착날을 결합한 후 상기 막음판을 상기 몸체의 하단부에 결합하는 단계를 더 포함하고,
    상기 3개의 굴착날은 상기 막음판의 한 직경상의 중심점과 상기 중심점의 양측 단부에 결합하고, 상기 3개의 굴착날 중 중앙의 굴착날은 상기 한 직경과 직교하는 방향으로 결합되고, 양측의 2개의 굴착날은 상기 날개와 같은 방향으로 경사지게 결합되는 것을 특징으로 하는 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법.
    
12. 청구항 1 내지 4, 7, 9 내지 11중 어느 한 항의 다중지지식 회전형 말뚝 제조방법에 의해 제조된 다중지지식 회전형 말뚝.
    
13. 청구항 12의 다중지지식 회전형 말뚝을 이용한 말뚝 시공방법에 있어서,
    상기 다중지지식 회전형 말뚝과 말뚝 관입 장비를 준비하는 단계;
    상기 다중지지식 회전형 말뚝을 상기 말뚝 관입 장비에 고정시키는 단계;
    상기 다중지지식 회전형 말뚝을 시공할 위치에 위치시킨 후 수직도를 맞추는 단계;
    상기 다중지지식 회전형 말뚝의 수직도를 유지하면서 회전 관입시키는 단계;를 포함하는 다중지지식 회전형 말뚝을 이용한 말뚝 시공방법.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 다중지지식 회전형 말뚝의 상측에 상기 강관 몸체를 용접 결합한 후 계속 회전 관입시키는 단계를 더 포함하는 다중지지식 회전형 말뚝을 이용한 말뚝 시공방법.
    

Images