KR101897162B1 - 소구경 말뚝의 연결구조와 연결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 이웃하는 상,하부 말뚝을 큰 인발저항력을 가지면서 동시에 정방향 및 역방향으로 회전할 수 있도록 견고하고 용이하게 조립 결합하고 필요할 때 쉽게 분리시켜 각각의 말뚝을 재활용할 수 있도록 하는 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 관한 것이다.

Description

소구경 말뚝의 연결구조와 연결방법{Connecting Structure and Method of Small Diameter Steel Pile}

본 발명은 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수개의 소구경 말뚝을 시공함에 있어서 서로 이웃하는 상,하부 말뚝을 큰 인발저항력을 가지면서 동시에 정방향 및 역방향으로 회전할 수 있도록 견고하고 용이하게 조립 결합하고 필요할 때 쉽게 분리시켜 각각의 말뚝을 재활용할 수 있도록 하는 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 관한 것이다.

말뚝을 시공함에 있어서, 말뚝 시공을 위한 작업공간이 협소하여 소형 장비로만 시공이 이루어져야 하거나 또는 말뚝이 지지해야 할 상부구조물의 하중이 크지 않을 경우에는, 말뚝으로서 소구경의 강관으로 이루어진 말뚝("소구경 말뚝")을 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 소구경 말뚝은 회전시키면서 압입시공하는 방식이 선호되는데, 최근에는 회전압입이 용이하게 이루어질 수 있도록 말뚝의 외면에 나선부를 설치한 헬리컬 말뚝의 형태로 이용되는 것이 확대되고 있는 추세이다.

말뚝의 시공 깊이가 큰 경우에는 복수개의 소구경 말뚝을 종방향으로 연결하여 사용하게 되는데, 종래에는 위,아래에 위치하는 말뚝의 연결부분에 각각 나사부를 형성하여 하부 말뚝과 상부 말뚝을 서로 나사결합하는 방식을 이용하였다. 그런데 종래와 같이 상,하부 말뚝을 단순히 나사결합하는 경우, 지중 관입을 위하여 상부 말뚝을 정회전시키면 하부 말뚝도 함께 회전되지만, 말뚝의 사용이 완료되어 말뚝을 지중에서 인발하기 위하여 상부 말뚝을 관입 때와 반대로 역회전시키면 상,하부 말뚝 간의 나사결합이 해제되어 하부 말뚝이 상부 말뚝과 함께 인발될 수 없게 되는 문제점이 발생한다.

위,아래에 위치하는 소구경 말뚝을 서로 연결하는 또다른 종래 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0001554호에 의해 공지된 것처럼 상,하부 말뚝의 단부를 서로 맞대도록 한 후, 그 외주면에서 상,하부 말뚝에 걸쳐서 금속판을 덧대어 용접하는 방식이 제안되어 있다. 이러한 종래 기술의 경우, 회전에 의해 말뚝을 시공하는데는 문제가 없지만, 말뚝의 사용이 완료되어 상,하부 말뚝을 서로 분리할 때에는, 용접되어 있던 금속판을 제거하는 작업이 용이하지 않으며, 금속판 제거 후에는 말뚝의 단부에 용접 흔적 등 손상부위가 남아 있게 되어, 온전한 말뚝으로서의 재활용이 어렵게 되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0001554호(2014. 01. 07. 공개).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 위,아래에 위치하는 상,하부의 소구경 말뚝을 서로 용이하게 일체로 조립 연결하고, 필요시에는 용이하게 분리할 수 있으며, 특히 말뚝의 시공시에는 상부 말뚝의 정회전에 의해 하부 말뚝도 함께 회전하여 용이하게 지반에 관입 설치될 수 있도록 하며, 말뚝의 사용 완료 후 말뚝을 인발할 때에도 상부 말뚝을 관입할 때와 반대로 역회전시키면 하부 말뚝도 함께 역회전하여 용이하게 인발될 수 있도록 하는 소구경 말뚝으로 이루어진 상,하부 말뚝의 연결구조 및 연결방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 상부 말뚝의 역회전에 의해 하부 말뚝이 인발되는 과정에서, 그리고 말뚝의 시공 과정이나 말뚝의 사용에 상,하부 말뚝 사이가 벌어지도록 작용하는 인장력이 작용하더라도 이에 대해 큰 인발저항력을 발휘함으로써 인장력의 작용으로 인하여 상,하부 말뚝이 분리되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 하는 소구경 말뚝으로 이루어진 상,하부 말뚝의 연결구조 및 연결방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 상부 말뚝과 하부 말뚝의 연결구조로서, 상부 말뚝의 연결하단부 및 하부 말뚝의 연결상단부는 각각 관 부재로 이루어진 상부 본체와 하부 본체로 구성되며; 상부 본체 하면에는, 상부 본체보다 작은 크기의 비원형(非圓形) 단면 형상을 가지며 내부에 관통부가 형성되어 있고 종방향으로 연장되어 있으며 하단부에는 단부판을 가지는 비원형 삽입부가 일체로 구비되어 있고; 상기 관통부 내에 위치하는 회전축부를 포함하며, 회전축부재의 하단부는 단부판을 관통하여 돌출되고, 회전축부재의 돌출된 부분에는 나사가 형성되어 삽입나사부를 이루고 있는 구성의 연결삽입 나사부재가 구비되며; 하부 본체의 상단면에는 비원형 삽입부에 대응되는 단면 형상을 가지면서 종방향으로 오목한 비원형 오목부가 형성되어 있으며; 하부 본체의 상단으로부터 종방향 아래쪽 위치에서, 하부 본체의 내면에는 삽입나사부가 끼워져서 나사 결합되는 체결나사부가 형성되어 있고; 연결삽입 나사부재가 회전하여 삽입나사부가 체결나사부에 나사 결합되면서 끼워지고, 비원형 삽입부가 비원형 오목부에 삽입됨으로써, 말뚝의 지중 관입 및 지중으로부터의 인발 과정에서 상,하부 말뚝이 함께 회전하게 되고, 상,하부 말뚝 사이에 작용하는 인장력에 대해 저항력을 발휘하게 되는 것을 특징으로 하는 상,하부 말뚝의 연결구조 및 상,하부 말뚝의 연결방법이 제공된다.

본 발명에서 회전축부재의 상단부에는, 회전축부의 상단 끝에 일체로 구비된 링 기어부, 및 상기 링 기어부와 맞물리는 구동 피니언으로 이루어진 베벨기어부가 구비될 수 있는데, 상기 베벨기어부는 상부 본체 내에 위치하며; 연결삽입 나사부재는, 상부 본체 외부에서 구동 피니언을 회전시켜서 베벨기어부를 작동시킴으로써 회전될 수 있다.

위와 같은 본 발명에서, 비원형 삽입부는 종방향으로 볼 때 다각형의 단면 형상을 가질 수 있고, 이 경우 비원형 오목부 역시 종방향으로 볼 때 비원형 삽입부의 단면 형상과 대응되는 크기와 형상을 가지는 다각형 단면 형상을 가진다.

본 발명에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 의하면, 소구경 말뚝으로 이루어진 상,하부 말뚝이 함께 회전할 수 있도록 결합됨과 동시에 큰 인발저항력을 발휘할 수 있도록 조립 결합되므로, 상부 말뚝의 회전에 의해 상,하부 말뚝을 동시에 회전 관입시키거나 또는 회전 인발시킬 수 있게 되어 말뚝의 시공이 용이하며, 상,하부 말뚝 사이가 벌어지도록 작용하는 인장력이 발생하더라도 상,하부 말뚝이 의도하지 않게 분리되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 되는 장점이 있다.

따라서 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 의하면, 말뚝의 사용 완료 후에는 상,하부 말뚝을 용이하게 인발하여 서로 분리할 수 있게 되고, 분리된 상,하부 말뚝에는 분리과정에서 손상이 발생하지 않게 되며, 그에 따라 인발되어 분리된 상,하부 말뚝은 다른 장소 및 용도로 용이하게 재활용할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 이용되는 상부 말뚝의 연결하단부를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 연결하단부의 내부 구조가 보일 수 있도록 도시한 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 연결구조 및 연결방법에 이용되는 하부 말뚝의 연결상단부를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 4는 연결상단부의 내부 구조가 보일 수 있도록 도시한 도 3의 선 B-B에 따른 개략적인 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따라 상부 말뚝의 연결하단부가 하부 말뚝의 연결상단부와 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 본 발명의 제1실시예에 따라 상부 말뚝의 연결하단부가 하부 말뚝의 연결상단부에 결합되는 상태를 순차적으로 보여주는 도 5의 선 C-C에 따른 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 이용되는 상부 말뚝의 연결하단부를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 본 발명의 제2실시예에서 연결하단부의 내부 구조가 보일 수 있도록 도시한 도 9의 선 D-D에 따른 개략적인 단면 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라 상부 말뚝의 연결하단부가 하부 말뚝의 연결상단부와 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 12 내지 도 14는 각각 본 발명의 제2실시예에 따라 상부 말뚝의 연결하단부가 하부 말뚝의 연결상단부에 결합되는 상태를 순차적으로 보여주는 도 11의 선 E-E에 따른 개략적인 단면도이다.
도 15는 본 발명의 연결구조 및 연결방법이 적용될 수 있는 소구경 말뚝들에 대한 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

본 발명은 2개의 소구경 말뚝을 연직하게 서로 연결시키는 "연결방법"과, 2개의 말뚝 사이 연결부분에서의 "연결구조"에 관한 것이다. 다음에서 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법을 설명함에 있어서, "연결상단부"는 연직하게 배치되어 연결되는 2개의 소구경 말뚝 중 아래쪽에 위치하는 하부 말뚝의 위쪽 단부 즉, <하부 말뚝의 상부측 단부>를 의미하며, "연결하단부"는 연직하게 배치되어 연결되는 2개의 소구경 말뚝 중 위쪽에 위치하는 상부 말뚝의 아래쪽 단부 즉, <상부 말뚝의 하부측 단부>를 의미한다. 따라서 상,하부 말뚝이 서로 연직하게 배치되어 연결될 때, 연결상단부와 연결하단부는 다음에서 설명하는 본 발명의 연결구조 및 연결방법에 의해 서로 견고하게 조립 결합되는데, 소구경 말뚝의 사용이 완료된 후에는 상,하부 말뚝의 연결상태가 용이하게 해제되어 상,하부 말뚝을 분리시킬 수 있게 되고, 그에 따라 상,하부 말뚝을 용이하게 재활용할 수 있게 된다. 한편 본 발명을 설명함에 있어서 "종방향"이라는 용어는 소구경 말뚝이 길게 연장되는 방향을 의미하며, "횡방향"은 종방향과 직교하는 방향을 의미한다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 이용되는 상부 말뚝(U)의 연결하단부를 확대하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 연결하단부의 내부 구조를 보여주는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 단면 사시도가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에는 상부 말뚝(U)의 연결하단부만이 확대된 형태로 도시되어 있으며 상부 말뚝(U)에서 연결하단부 위쪽으로 상부 말뚝(U)이 연장된 부분은 생략하였다.

도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 상부 말뚝(U)의 연결하단부는 중공을 가진 관부재로 이루어진 상부 본체(1)로 이루어지는데, 연결하단부에서 상부 본체(1)의 종방향 하면에는, 종방향으로 바라본 단면 형상이 원형이 아닌 형태 즉, 비원형(非圓形)으로 이루어지되 그 크기가 상부 본체(1)의 단면보다 작으며 종방향으로 소정 길이로 연장되어 있는 통형상의 비원형(非圓形) 삽입부(2)가 일체로 구비되어 있다. 도면에 도시된 실시예에서 비원형 삽입부(2)는 종방향으로 볼 때 6각형의 단면 형상을 가지고 있으나, 비원형 삽입부(2)의 종방향 단면 형상은 이에 한정되지 않으며 5각형, 8각형 등 원형이 아닌 다양한 형태의 다각형으로 이루어질 수 있으며, 원형만 아니면 되므로 타원형으로 이루어질 수도 있다. 도 2에 도시된 것처럼 비원형 삽입부(2)의 내부에는 종방향으로 관통되어 있는 관통부(29)가 형성되어 있고 비원형 삽입부(2)의 하단부면은 단부판(20)에 의해 막혀 있는데, 단부판(20)에는 관통부(29)와 연통되는 통공이 형성되어 있다.

본 발명에서 연결하단부에는 연결삽입 나사부재(3)가 구비되어 있다. 연결삽입 나사부재(3)는 종방향으로 상부 본체(1)의 연결하단부 끝에서부터 순차적으로 삽입나사부(30) 및 회전축부(31)로 구성되어 있다. 후술하는 것처럼 본 발명의 또다른 실시예에서는 회전축부(31)의 상단부에는 베벨기어부(32)가 더 구비될 수도 있다.

연결삽입 나사부재(3)의 회전축부(31)는 봉부재로 이루어져서 비원형 삽입부(2)의 관통부(29) 내에 위치하게 되는데, 회전축부재(31)의 하단부는 비원형 삽입부(2)의 단부판(20)에 형성된 통공을 관통하게 되여 단부판(20)의 외측으로 노출되도록 돌출되며, 이렇게 단부판(20)의 통공을 관통하여 외부에 노출된 회전축부재(31)의 하단부 외면에 나사가 형성됨으로써 삽입나사부(30)를 이루게 된다.

도면에 예시된 것처럼 단부판(20)에 형성된 통공의 직경보다 더 큰 확장플랜지부(310)가 회전축부(31)에 일체로 구비되어 관통부(29)에 위치하고 있고, 이러한 확장플랜지부(310)가 단부판(20) 내면과 마주하여 밀착될 수 있는데, 연결삽입 나사부재(3)의 원활한 회전을 위하여, 도면에 예시된 것처럼 확장플랜지부(310)와 단부판(20) 내면 사이에는 제1베어링부재(35)를 설치할 수 있다. 물론 제1베어링부재(35)는 회전축부(31)를 감싸도록 단부판(20)의 통공 내면에 설치될 수도 있다. 기타 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30)와 회전축부(31), 그리고 링 기어부(320)의 원활한 회전을 위하여, 추가적인 베어링부재가 더 구비될 수도 있다.

위와 같이 회전축부(31)에 확장플랜지부(310)가 구비되는 구성은, 후술하는 것처럼 상,하부 말뚝(U, L)이 연결 조립된 상태에서 인장력이 작용할 때 상,하부 말뚝(U, L)의 연결상태를 견고하게 유지하는 기능을 발휘하게 된다.

도 3에는 본 발명의 연결구조 및 연결방법에 이용되는 하부 말뚝(L)의 연결상단부를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 연결상단부의 내부 구조가 보일 수 있도록 도시한 도 3의 선 B-B에 따른 개략적인 단면 사시도가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에서도 하부 말뚝(L)의 연결상단부 아래쪽으로 하부 말뚝(L)이 연장된 부분은 생략하였다.

도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 하부 말뚝(L)의 연결상단부 역시 중공을 가진 관부재로 이루어진 하부 본체(4)로 이루어지는데, 하부 본체(4)의 상단 즉, 종방향 상면에는 비원형 삽입부(2)가 삽입되는 비원형 오목부(5)가 형성되어 있다. 비원형 오목부(5)는 앞서 설명한 상부 말뚝(U)에 구비된 비원형 삽입부(2)의 종방향 단면 형상에 대응되는 종방향 단면 형상을 가지면서 종방향으로 오목하게 형성된 부분으로서, 상,하부 말뚝(U, L)이 연결될 때 비원형 삽입부(2)는 비원형 오목부(5)에 끼워지게 된다. 비원형 삽입부(2)와 비원형 오목부(5)는 서로 대응되는 형상을 가지며 종방향으로 원형이 아닌 비원형의 단면형상을 가지고 있으므로, 비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 끼워진 상태에서 상부 말뚝(U)이 회전하면 그 회전력은 그대로 하부 말뚝(L)에 전달되고, 그에 따라 하부 말뚝(L)도 상부 말뚝(U)과 일체를 이루어서 상부 말뚝(U)과 함께 회전하게 된다. 즉, 상,하부 말뚝(U, L)이 일체를 이루어서 함께 회전가능하도록 비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 삽입되는 것이다. 하부 말뚝(L)의 연결상단부에 있어서, 상단으로부터 소정 길이만큼 종방향 아래쪽 위치에서 하부 본체(4)의 내면에는, 삽입나사부(30)가 끼워져서 나사 결합되는 체결나사부(6)가 형성되어 있다.

도 5에는 본 발명의 제1실시예에 따른 연결구조 및 연결방법에 따라 상기한 구성의 상부 말뚝(U)의 연결하단부가 하부 말뚝(L)의 연결상단부와 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 6 내지 도 8에는 각각 도 5의 선 C-C에 따른 개략적인 단면도로서 상부 말뚝(U)의 연결하단부가 하부 말뚝(L)의 연결상단부에 결합되는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 6 내지 도 8에서는 편의상 상부 본체(1)와 하부 본체(4)를 단면 상태로 표현하였지만 연결삽입 나사부재(3)는 단면 상태가 아닌 측면도의 형태로 표현하였다.

본 발명의 연결구조 및 연결방법에 따라 상,하부 말뚝(U, L)이 연결될 때에는, 도 5 내지 도 8에 도시된 것처럼 상부 말뚝(U)의 연결하단부와 하부 말뚝(L)의 연결상단부가 접근하면서 비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 끼워지게 되고, 그에 따라 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30) 하단이 체결나사부(6)의 입구에 도달하게 된다. 비원형 삽입부(2)의 종방향 길이와 비원형 오목부(5)의 종방향 길이, 그리고 삽입나사부(30)의 종방향 길이에 따라서는 비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 끼워지기 전에, 이미 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30) 하단부가 체결나사부(6)의 입구에 도달할 수도 있고, 이와 달리 비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 소정 길이로 끼워진 후에야 비로소 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30) 하단부가 체결나사부(6)의 입구에 도달할 수도 있다. 물론 비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 끼워지는 것과, 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30) 하단이 체결나사부(6)의 입구에 도달하는 것이 동시에 이루어질 수도 있다. 위 세 가지의 어느 것이어도 무방하다.

삽입나사부(30)의 하단이 체결나사부(6)의 입구에 도달하고, 작업자가 상부 말뚝(U)의 중공 내부로, 회전축부(31)의 회전을 위한 공구(300)를 삽입하여 공구(300)를 회전축부(31)의 상단부에 물린 상태에서, 공구(300)를 회전시키면 회전축부(31)와 삽입나사부(30)가 회전되면 삽입나사부(30)는 체결나사부(6)에 나사 물림되어 체결나사부(6)에 끼워지게 되는데, 회전축부(31)를 돌리는 것이 계속되면 도 7 및 도 8에 순차적으로 도시된 것처럼, 삽입나사부(30)가 더욱 깊게 체결나사부(6)에 끼워지면서 비원형 삽입부(2)도 비원형 오목부(5)에 더욱 깊게 삽입되어 상,하부 말뚝(U, L)이 연속된 상태로 일체 조립된다. 본 발명의 이러한 연결구조 및 연결방법에 의해 상,하부 말뚝(U, L)의 일체 조립이 완료되면, 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30)와 하부 말뚝(L)의 체결나사부(6)가 견고하게 나사결합됨과 동시에, 상부 말뚝(U)의 비원형 삽입부(2)가 하부 말뚝(L)의 비원형 오목부(5)에 소정 깊이로 삽입되어 있는 상태가 된다.

이와 같은 비원형 삽입부(2)와 비원형 오목부(5) 간의 삽입 결합 상태에서는 일측의 회전력은 타측에도 동일하게 전달되며, 이러한 회전력의 전달은 회전력이 가해지는 방향 즉, 회전방향과 무관하다. 따라서 본 발명의 연결구조 및 연결방법에 의해 상,하부 말뚝(U, L)의 일체 조립이 완료된 상태에서는, 상부 말뚝(U)을 정회전시키도록 상부 말뚝(U)에 회전력을 가하게 되면, 상부 말뚝(U)에 가해진 회전력은 그대로 하부 말뚝(L)에도 전달되어 하부 말뚝(L)도 상부 말뚝(U)과 함께 정회전된다. 상부 말뚝(U)을 역회전시키는 경우에도, 상부 말뚝(U)에 가해진 역방향의 회전력이 그대로 하부 말뚝(L)에도 전달되어 상,하부 말뚝(U, L)이 함께 역회전하게 된다. 따라서 상,하부 말뚝(U, L)이 결합된 상태에서 상부 말뚝(U)만을 정회전시키거나 또는 역회전시킴으로써, 상,하부 말뚝(U, L)이 함께 회전하면서 지중에 관입되거나 또는 지중으로부터 인발된다. 특히, 상,하부 말뚝(U, L) 모두 또는 그 중 어느 하나라도 본체의 외면에 나선부가 형성되어 있는 나선말뚝으로 이루어진 경우에는 위와 같은 회전에 의한 관입과 인발이 더욱 용이하고 신속하게 진행될 수 있다.

한편, 상,하부 말뚝(U, L)이 지중에 관입시공되거나 또는 인발되는 과정에서, 그리고 상,하부 말뚝(U, L)이 지중에 관입 설치되어 연직하중을 지지하는 과정에서, 상,하부 말뚝(U, L) 사이를 벌리려는 형태의 인장력이 작용하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 특히 말뚝의 사용이 완료되어 말뚝을 지중에서 인발하는 작업을 수행할 때에는 상,하부 말뚝(U, L) 사이에는 이들을 분리시키려는 형태의 큰 인장력이 작용하게 된다.

앞서 살펴본 것처럼, 본 발명의 연결구조 및 연결방법에서는 상,하부 말뚝(U, L) 사이에 단순히 비원형 삽입부(2)와 비원형 오목부(5) 간의 삽입 결합만이 존재하는 것이 아니라, 이에 더하여 삽입나사부(30)와 체결나사부(6) 간의 견고한 나사결합이 존재한다. 이러한 삽입나사부(30)와 체결나사부(6) 간의 나사결합에서는, 인장력에 저항할 수 있는 충분한 인장저항력이 발휘되며 그에 따라 상,하부 말뚝(U, L)은 인장력 작용에도 불구하고 그 결합관계를 견고하게 유지할 수 있게 된다.

이를 좀더 정리하여 살펴보면, 위에서 설명하였듯이 본 발명의 연결구조 및 연결방법에서는 상,하부 말뚝(U, L)이 결합될 때, 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30)가 체결나사부(6)에 나사결합됨으로써 연결삽입 나사부재(3)는 하부 말뚝(L)과 일체로 조립된다. 이러한 상태에서 상,하부 말뚝(U, L) 사이를 벌리려는 형태의 인장력이 상부 말뚝(U)에 작용하게 되면, <확장플랜지부(310)가 비원형 삽입부(2)의 단부판(20) 내면과 마주하여 직접 또는 제1베어링부재를 거쳐서 단부판(20)과 밀착되어 있는 구성>에 의해 상기 인장력은 연결삽입 나사부재(3)로 전달되는데, <삽입나사부(30)와 체결나사부(6) 간의 나사결합에 의해 연결삽입 나사부재(3)는 하부 말뚝(L)과 일체로 조립>되어 있으므로, 상부 말뚝(U)에 작용하는 인장력은 결국 하부 말뚝(L)에도 그대로 전달되며, 결국 인장력으로 인하여 상부 말뚝(U)과 하부 말뚝(L) 사이가 벌어지는 현상은 발생하지 않게 된다. 상,하부 말뚝(U, L) 사이를 벌리려는 형태의 인장력이 하부 말뚝(L)에 작용하는 경우에는 위에서 설명한 인장력의 전달과정과 반대되는 과정을 통해서 인장력이 상부 말뚝(U)에 작용하게 되며, 따라서 이 경우에도 인장력으로 인하여 상부 말뚝(U)과 하부 말뚝(L) 사이가 벌어지는 현상은 발생하지 않게 된다.

말뚝의 사용이 종료되어 상,하부 말뚝(U, L)을 서로 분리할 경우에는 다음과 같은 과정을 수행하면 된다. 우선 작업자는 상부 말뚝(U)의 중공 내부로 공구(300)를 삽입하여 공구(300)를 회전축부(31)의 상단부에 물린 상태에서 상,하부 말뚝의 조립할 때와 반대 방향으로 공구(300)를 돌리게 된다. 그에 따라 회전축부(31)와 삽입나사부(30)가 회전되면 삽입나사부(30)는 체결나사부(6)로부터 점차 빠져나오게 되고, 비원형 삽입부(2) 역시 비원형 오목부(5)로부터 점차 빠져나오게 된다. 공구(300)에 의한 회전축부(31)의 계속되는 회전에 의해 삽입나사부(30)가 체결나사부(6)로부터 완전히 빠져나오게 되고 삽입나사부(30)와 체결나사부(6)가 서로 분리되면, 비원형 삽입부(2)와 삽입나사부(30)가 모두 비원형 오목부(5)로부터 완전히 빠져나오게 만들어서 상,하부 말뚝(U, L)을 서로 분리할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에서는, 말뚝을 시공할 때 상부 말뚝(U)을 정회전시키면, 이와 조립 결합된 하부 말뚝(L)도 함께 회전하게 되어, 용이하게 지반에 관입 설치될 수 있게 되는 효과가 발휘된다. 그리고 말뚝의 사용 완료 후 말뚝을 인발할 때에도 상부 말뚝(U)을 관입할 때와 반대로 역회전시키면, 상,하부 말뚝(U, L) 간의 분리가 발생하지 않은 상태에서 하부 말뚝(L)도 상부 말뚝(U)과 함께 역회전하여 용이하게 인발된다. 본 발명에 의하면 상,하부 말뚝은 큰 인발저항력을 발휘할 수 있도록 조립 결합되어 있으므로, 상부 말뚝(U)의 역회전에 의해 하부 말뚝(L)이 인발되는 과정에서, 그리고 말뚝의 시공 과정이나 말뚝의 사용 과정에서, 상,하부 말뚝 사이가 벌어지도록 작용하는 인장력이 발생하더라도 상,하부 말뚝이 의도하지 않게 분리되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 되는 효과가 발휘되는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 의하면, 말뚝의 사용 완료 후에는 상,하부 말뚝을 용이하게 인발하여 서로 분리할 수 있게 되고, 분리된 상,하부 말뚝에는 분리과정에서 손상이 발생하지 않게 되며, 그에 따라 인발되어 분리된 상,하부 말뚝은 다른 장소 및 용도로 용이하게 재활용할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의하면 사용 후 인발되어 분리된 상,하부 말뚝은 높은 재활용 가치를 가지게 되는 것이다.

특히, 본 발명에서는 위와 같이 상,하부 말뚝 사이에 큰 인발저항력을 발휘할 수 있도록 하기 위하여 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30)가 체결나사부(6)에 나사결합되도록 함에 있어서, 작업자가 회전축부(31)를 돌리는 작업만을 수행하면 충분하므로, 이와 같은 상,하부 말뚝의 조립 결합 및 분해 작업이 매우 간편하고 신속하게, 그리고 상,하부 말뚝에 손상을 가하지 않은 채로 수행할 수 있게 되는 장점이 있다.

도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시예에서는 연결삽입 나사부재(3)를 회전시킴에 있어서, 작업자가 상부 말뚝(U)의 중공 내부로 공구(300)를 삽입하여 공구(300)를 회전축부(31)의 상단부에 물린 상태에서 공구(300)를 회전시키는 방식을 이용하였다. 그런데 상부 말뚝(U)이 긴 경우, 상부 말뚝(U)의 상단부에서 그 중공 내부로 공구(300)를 삽입하여 회전시키는 것이 쉽지 않을 수 있다. 이러한 경우에는 다음에서 설명하는 본 발명의 제2실시예가 매우 유용하게 이용될 수 있다.

도 9에는 본 발명의 제2실시예에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 이용되는 상부 말뚝(U)의 연결하단부를 확대하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9에 도시된 연결하단부의 내부 구조를 보여주는 도 9의 선 D-D에 따른 개략적인 단면 사시도가 도시되어 있다. 도 9 및 도 10의 경우에도 도 1 및 도 2와 마찬가지로 상부 말뚝(U)의 연결하단부만이 확대된 형태로 도시되어 있으며 상부 말뚝(U)에서 연결하단부 위쪽으로 상부 말뚝(U)이 연장된 부분은 생략하였다. 본 발명의 제2실시예에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법을 설명함에 있어서, 앞서 살펴본 도 1 내지 도 8에 따른 본 발명의 제1실시예와 동일한 내용은 반복 설명을 생략하고, 상이한 점을 위주로 서술한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 소구경 말뚝의 연결구조 및 연결방법에 이용되는 상부 말뚝(U)에 구비된 연결삽입 나사부재(3)의 경우는, 회전축부(31)의 상단부에 베벨기어부(32)가 더 구비되어 있다. 연결삽입 나사부재(3)의 상단에 구비되는 베벨기어부(32)는, 회전축부(31)의 상단 끝에 일체로 구비된 링 기어부(320), 및 상기 링 기어부(320)와 맞물리는 구동 피니언(321)으로 이루어진다. 링 기어부(320)와 구동 피니언(321)은 관 부재로 이루어진 상부 본체(1)의 중공 내부에 위치한다. 링 기어부(320)와 구동 피니언(321)은 공지의 베벨기어(bevel gear)에서의 기어 맞물림 구조를 가지고 있으며, 따라서 구동 피니언(321)이 회전하면 링 기어부(320)도 회전하되 구동 피니언(321)의 회전방향과 링 기어부(320)의 회전방향은 서로 직각을 이루게 된다. 즉, 구동 피니언(321)과 링 기어부(320) 간의 기어 맞물림 및 그에 따른 회전방향 전환 구성은 종래의 일반적인 베벨기어(bevel gear)와 동일하다. 따라서 위와 같은 본 발명의 연결삽입 나사부재(3) 구성에서는, 링 기어부(320)와 구동 피니언(321)이 서로 기어 맞물림한 상태에서 구동 피니언(321)이 회전하게 되면 그 회전 방향이 전환되어 링 기어부(320)가 회전하게 되며, 그에 따라 회전축부(31)와 삽입나사부(30)가 회전하게 된다.

도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 제2실시예에서는, 구동 피니언(321)이 2개 구비되어 있으며, 2개의 구동 피니언(321)은 연결회전봉(322)에 의해 서로 횡방향으로 연결되어 있다. 그리고 구동 피니언(321)을 회전시키기 위한 회동핀(323)이 각각의 구동 피니언(321)의 횡방향 외측단부에 구비되어 있고, 상기 회동핀(323)은 각각 상부 본체(1)을 관통하여 상부 본체(1)의 외면 밖으로 돌출되어 있다. 따라서 작업자가 회동핀(323)을 회전시키면 2개의 구동 피니언(321)이 상부 본체(1) 내에서 회전하면서 베벨기어의 기어 맞물림 구조에 의해 링 기어부(320)를 회전시키게 되고, 그에 따라 연결삽입 나사부재(3)의 회전축부(31)는 비원형 삽입부(2)의 관통부에 위치한 상태에서 회전하게 된다. 그러나 구동 피니언(321)의 개수는 이에 한정되지 않는다.

도 9 및 도 10에 도시된 실시예처럼 상부 본체(1)의 중공 내부와 비원형 삽입부(2)의 사이에는 내측 단턱부가 형성될 수 있고, 링 기어부(320)가 상부 본체(1)의 중공 내부에 배치됨에 있어서 링 기어부(320)는 이러한 상부 본체(1)와 비원형 삽입부(2) 사이의 내측 단턱부를 마주하도록 배치되는데, 이 때 링 기어부(320)의 원활한 회전을 위하여 링 기어부(320)와 내측 단턱부 사이에 제2베어링부재(36)을 설치하여 링 기어부(320)가 제2베어링부재(36)을 거쳐서 상기 내측 단턱부에 밀착되도록 할 수도 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 상부 말뚝(U)과 연결 조립되는 하부 말뚝(L)의 구성은 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 내용과 동일하다. 도 11에는 본 발명의 제2실시예에 따른 상부 말뚝(U)의 연결하단부가 하부 말뚝(L)의 연결상단부와 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 12 내지 도 14에는 각각 도 11의 선 E-E에 따른 개략적인 단면도로서 상부 말뚝(U)의 연결하단부가 하부 말뚝(L)의 연결상단부에 결합되는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 12 내지 도 14에서도 편의상 상부 본체(1)와 하부 본체(4)를 단면 상태로 표현하였지만 연결삽입 나사부재(3)는 단면 상태가 아닌 측면도의 형태로 표현하였다.

본 발명의 제2실시예에서도, 앞서 설명한 제1실시예와 마찬가지로 상부 말뚝(U)의 연결하단부와 하부 말뚝(L)의 연결상단부가 접근하면서 비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 끼워지게 되고, 그에 따라 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30) 하단이 체결나사부(6)의 입구에 도달하게 된다. 삽입나사부(30)의 하단이 체결나사부(6)의 입구에 도달한 상태에서, 작업자가 회동핀(323)을 돌려리게 되면 베벨기어부의 기어 맞물림에 의해 회전축부(31)와 삽입나사부(30)가 회전되면서 삽입나사부(30)가 체결나사부(6)에 나사 물림되어 체결나사부(6)에 끼워지게 되는데, 회동핀(323)을 돌리는 것이 계속되면 도 13 및 도 14에 순차적으로 도시된 것처럼, 삽입나사부(30)가 더욱 깊게 체결나사부(6)에 끼워지면서 비원형 삽입부(2)도 비원형 오목부(5)에 더욱 깊게 삽입되어 상,하부 말뚝(U, L)이 연속된 상태로 일체 조립된다. 이와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 연결구조 및 연결방법에 의해서도, 상,하부 말뚝(U, L)의 일체 조립이 완료된 상태가 되면, 연결삽입 나사부재(3)의 삽입나사부(30)와 하부 말뚝(L)의 체결나사부(6)가 견고하게 나사결합됨과 동시에, 상부 말뚝(U)의 비원형 삽입부(2)가 하부 말뚝(L)의 비원형 오목부(5)에 소정 깊이로 삽입되어 있게 되며, 상,하부 말뚝(U, L) 사이에는 회전력이 그대로 전달되는 상태가 되므로, 상부 말뚝(U)만을 정회전시키거나 또는 역회전시킴으로써, 상,하부 말뚝(U, L)이 함께 회전하면서 지중에 관입되거나 또는 지중으로부터 인발된다.

상,하부 말뚝(U, L)이 결합된 상태에서 상,하부 말뚝(U, L) 사이를 벌리려는 형태의 인장력이 작용하였을 때, 본 발명의 상기한 제2실시예에서는 <링 기어부(320)가 상부 본체(1)와 비원형 삽입부(2) 사이에 존재하는 내측 단턱부를 마주하도록 배치되어 있는 구성>을 가지고 있으므로, 상,하부 말뚝(U, L)에 작용하는 인장력이 서로에게 전달되는 과정에서, 확장플랜지부(310)와 단부판(20)과의 직접 접촉하는 것에 더하여, <링 기어부(320)가 상부 본체(1)와 비원형 삽입부(2) 사이의 내측 단턱부를 마주하는 것>에 의해서도 인장력의 전달이 이루어지게 된다. 따라서 상,하부 말뚝(U, L) 사이에서는 인장력에 대응하는 충분한 인장저항력이 발휘되며 그에 따라 상,하부 말뚝(U, L)은 서로 일체로 결합 연결된 상태를 견고하게 유지할 수 있게 되는 효과가 더욱 확실하게 발휘되는 장점이 있다.

말뚝의 사용이 종료되어 상,하부 말뚝(U, L)을 서로 분리할 경우에는 다음과 같은 과정을 수행하면 된다. 우선 작업자는 회동핀(323)을, 상,하부 말뚝의 조립할 때와 반대 방향으로 돌리게 된다. 회동핀(323)이 돌려지면 베벨기어부의 기어 맞물림에 의해 회전축부(31)와 삽입나사부(30)가 회전되면 삽입나사부(30)는 체결나사부(6)로부터 점차 빠져나오게 된다. 그에 따라 비원형 삽입부(2) 역시 비원형 오목부(5)로부터 점차 빠져나오게 된다. 회동핀(323)의 계속되는 회전에 의해 삽입나사부(30)가 체결나사부(6)로부터 완전히 빠져나오게 되고 삽입나사부(30)와 체결나사부(6)가 서로 분리되면, 비원형 삽입부(2)와 삽입나사부(30)가 모두 비원형 오목부(5)로부터 완전히 빠져나오게 만들어서 상,하부 말뚝(U, L)을 서로 분리할 수 있게 된다.

위에서 설명한 본 발명의 제2실시예에서는 연결삽입 나사부재(3)를 회전시키는 작업이, 상부 본체(1) 외부에서 베벨기어부(32)를 작동시키는 것에 의해 수행되므로 상,하부 말뚝(U, L)의 결합 및 분리 작업이 더욱 편리하게 이루어질 수 있게 되는 장점이 있다.

도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 본 발명에 따른 연결구조 및 연결방법은 복수개의 소구경 말뚝을 연결할 때 적용될 수 있는 것으로서, 복수개의 소구경 말뚝을 종방향으로 연결하여 사용함에 있어서 최하부에 위치하는 말뚝 즉, "최하부 말뚝"의 경우에는 위에서 설명한 연결구조 중에서 하부 말뚝(L)의 연결상단부 구성만을 구비할 수 있다. 도 15에는 본 발명의 연결구조 및 연결방법이 적용될 수 있는 소구경 말뚝들에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 최하부 말뚝의 경우, 도 15의 (a)에 그 상단만이 개략적으로 도시된 것처럼 상단이 중공을 가진 관부재로 이루어진 하부 본체(4)로 이루어지고, 비원형 오목부(5)가 형성되어 있으며 체결나사부(6)가 형성되어 있는 구성을 가질 수 있는 것이다.

그리고 복수개의 소구경 말뚝을 종방향으로 연결하여 사용함에 있어서 종방향으로 최상부에 위치하는 말뚝(최상부 말뚝)의 경우에는, 도 15의 (b)에 도시된 것처럼, 위에서 설명한 연결구조 중에서 상부 말뚝(U)의 연결하단부 구성만을 구비할 수 있다. 즉, 최상부 말뚝의 경우, 그 하단은 중공을 가진 관부재로 이루어진 상부 본체(1)로 이루어지고, 비원형 삽입부(2)가 형성되어 있으며, 연결삽입 나사부재(3)가 구비되어 있는 구성을 가질 수 있는 것이다. 한편, 최하부 말뚝과 최상부 말뚝 사이에 한개 이상의 중간 말뚝이 구비될 수 있는데, 중간 말뚝의 경우에는 도 15의 (c)에 도시된 것처럼, 하단에는 위에서 설명한 본 발명에 따른 상부 말뚝(U)의 연결하단부 구성이 구비되고, 상단에는 위에서 설명한 본 발명에 따른 하부 말뚝(L)의 연결상단부 구성이 구비된다.

1: 상부 본체
2: 비원형 삽입부
3: 연결삽입 나사부재
4: 하부 본체
5: 비원형 오목부
20: 단부판
30: 삽입나사부
31: 회전축부
32: 베벨기어부
35: 제1베어링부재
36: 제2베어링부재
310: 확장플랜지부
320: 링 기어부
321; 구동 피니언
322: 회전연결봉
323: 회동핀
U: 상부 말뚝
L: 하부 말뚝

Claims (5)

1. 삭제
2. 상부 말뚝(U)과 하부 말뚝(L)의 연결구조로서,
   상부 말뚝(U)의 연결하단부 및 하부 말뚝(L)의 연결상단부는 각각 관 부재로 이루어진 상부 본체(1)와 하부 본체(4)로 구성되며;
   상부 본체(1) 하면에는, 상부 본체(1)보다 작은 크기의 비원형(非圓形) 단면 형상을 가지며 내부에 관통부(29)가 형성되어 있고 종방향으로 연장되어 있으며 하단부에는 단부판(20)을 가지는 비원형 삽입부(2)가 일체로 구비되어 있고;
   상기 관통부(29) 내에 위치하는 회전축부(31)를 포함하며, 회전축부재(31)의 하단부는 단부판(20)을 관통하여 돌출되고, 회전축부재(31)의 돌출된 부분은 외면에 나사가 형성되어 삽입나사부(30)를 이루고 있는 구성의 연결삽입 나사부재(3)가 구비되며;
   하부 본체(4)의 상단면에는 비원형 삽입부(2)에 대응되는 단면 형상을 가지면서 종방향으로 오목한 비원형 오목부(5)가 형성되어 있으며;
   하부 본체(4)의 상단으로부터 종방향 아래쪽 위치에서, 하부 본체(4)의 내면에는 삽입나사부(30)가 끼워져서 나사 결합되는 체결나사부(6)가 형성되어 있고;
   연결삽입 나사부재(3)를 회전시킴으로써, 삽입나사부(30)가 체결나사부(6)에 나사 결합되면서 끼워지고 비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 삽입되어, 말뚝의 지중관입 및 인발 과정에서 상,하부 말뚝(U, L)이 함께 회전하게 되고, 상,하부 말뚝(U, L) 사이에 작용하는 인장력에 대해 저항력을 발휘하게 되는 구성을 가지는데;
   회전축부재(31)의 상단부에는 베벨기어부(32)가 구비되어 있어서, 상기 베벨기어부(32)는 상부 본체(1) 내에 위치하며;
   연결삽입 나사부재(3)는, 상부 본체(1) 외부에서 베벨기어부(32)를 작동시킴으로써 회전되는 것을 특징으로 하는 상,하부 말뚝의 연결구조.
   
3. 제2항에 있어서,
   비원형 삽입부(2)는 종방향으로 볼 때 다각형의 단면 형상을 가지고 있으며;
   비원형 오목부(5) 역시 종방향으로 볼 때 비원형 삽입부(2)의 단면 형상과 대응되는 크기와 형상을 가지는 다각형 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 상,하부 말뚝의 연결구조.
   
4. 상부 말뚝(U)과 하부 말뚝(L)을 연결하는 방법으로서,
   상부 말뚝(U)의 연결하단부 및 하부 말뚝(L)의 연결상단부는 각각 관 부재로 이루어진 상부 본체(1)와 하부 본체(4)로 구성되며;
   상부 본체(1) 하면에는, 상부 본체(1)보다 작은 크기의 비원형(非圓形) 단면 형상을 가지며 내부에 관통부(29)가 형성되어 있고 종방향으로 연장되어 있으며 하단부에는 단부판(20)을 가지는 비원형 삽입부(2)가 일체로 구비되어 있고;
   상기 관통부(29) 내에 위치하는 회전축부(31)를 포함하며, 회전축부재(31)의 하단부는 단부판(20)을 관통하여 돌출되고, 회전축부재(31)의 돌출된 부분은 외면에 나사가 형성되어 삽입나사부(30)를 이루고 있는 구성의 연결삽입 나사부재(3)가 구비되며;
   하부 본체(4)의 상단면에는 비원형 삽입부(2)에 대응되는 단면 형상을 가지면서 종방향으로 오목한 비원형 오목부(5)가 형성되어 있으며;
   하부 본체(4)의 상단으로부터 종방향 아래쪽 위치에서, 하부 본체(4)의 내면에는 삽입나사부(30)가 끼워져서 나사 결합되는 체결나사부(6)가 형성되어 있고;
   비원형 삽입부(2)가 비원형 오목부(5)에 삽입하고, 연결삽입 나사부재(3)를 회전시켜서 삽입나사부(30)를 체결나사부(6)에 나사 결합하여 끼워지게 함으로써, 말뚝의 지중관입 및 인발 과정에서 상,하부 말뚝(U, L)이 함께 회전하게 되고, 상,하부 말뚝(U, L) 사이에 작용하는 인장력에 대해 저항력을 발휘할 수 있게 상,하부 말뚝(U, L)을 조립 결합하는 것을 특징으로 하는 상,하부 말뚝의 연결방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   회전축부재(31)의 상단부에는 베벨기어부(32)가 구비되어 있어서, 상기 베벨기어부(32)는 상부 본체(1) 내에 위치하며;
   연결삽입 나사부재(3)를 회전시키는 작업은, 상부 본체(1) 외부에서 베벨기어부(32)를 작동시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 상,하부 말뚝의 연결방법.

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