KR101961650B1 - 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조를 제공한다. 상기 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조는, 중공 형상으로 형성되며, 지중의 일정 깊이에 위치되는 말뚝 몸체부; 상기 말뚝 몸체부의 외측부에 상기 말뚝 몸체부의 길이 방향을 따라 간격을 이루어 배치되며, 외력에 의해 외측으로 돌출되는 마찰력 형성 부재; 및 외부 작용력을 통해 상기 말뚝 몸체부의 중공에 강제 삽입되는 작동부;를 포함하되, 상기 마찰력 형성 부재는, 상기 말뚝 몸체부의 중공으로 강제 삽입되는 상기 작동부의 외측 둘레에 접촉되면서 밀려 외측으로 돌출되어, 상기 지중에 강제 삽입되어 상기 말뚝 몸체부를 지지하는 구조를 이룬다.

Description

건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조{PULL-RESISTANCE PILE STRUCTURE}

본 발명은 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해안 매립지 등의 지하수위가 높은 곳에서 시공중 발생하는 부력으로 인한 지하층 구체와 말뚝의 인발에 저항하기 위해 말뚝 외주면에 돌기를 형성하여 말뚝 주면 마찰력을 증대시키고 앵커 역할을 할 수 있도록하는 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조에 관한 것이다.

기존의 지지말뚝을 이용하여 구조물을 지지하는 방법은 현장콘크리트 타설, 기성 콘크리트, 강관 등의 지지말뚝을 사용하였고, 그 선단지지력과 주면마찰력을 이용하여 구조물을 지지하는 방법이었다.

이와 같이 지지말뚝의 선단지지력을 이용하여 각종 구조물을 지지하는 것이 일반적이고, 연약지반의 경우에는 그 지지말뚝의 길이가 연약지반의 깊이만큼이나 길어져야 충분한 선단지지력이 발생하게 되었다.

각종 구조물의 하부기초 시공법에는 그 설치심도에 따라 얕은 기초(독립푸팅, 복합푸팅, 캔틸레버식 푸팅, 연속 푸팅, 전면 기초 등)와, 깊은 기초(말뚝, 우물통, 케이슨 등)로 분류되고, 각 공법에 따라 다양한 형태의 시공법이 제안되어 적용되고 있으며, 지지말뚝으로서는 나무를 사용하는 나무말뚝, 강관 또는 H-형강 등의 강재말뚝, 공장에서 미리 제작하여 운반시공하는 기성콘크리트말뚝(PC, PHC 말뚝 등), 현장에서 타설하는 말뚝 등 다양하고, 지반 조건이나 요구되는 지지말뚝의 직경 등에 따라 시공법을 달리 하는 것이 일반적이다.

상기와 같이 다양한 공법에 사용되는 다양한 형태의 지지말뚝은 상부에 축조될 구조물의 하중을 충분히 지지하는 기능을 하게 되는데, 상기의 어떠한 공법에서도 지지말뚝이 하부의 견고한 지반에 의한 선단지지력을 이용하게 된다.

그러나 지하수위가 높은 깊은 연약지반상에 구조물을 건설하고자 하는 경우에, 축조되는 건물의 고정하중이 부력보다 현저히 크게 될때까지는 시공된 전체 말뚝과 지하 구조체에 부력에 따른 인발력이 작용한다. 이에 따른 대책으로 배수공법 등을 통해 지하수위를 낮추거나 별도의 지중 앵커 공법 등이 널리 시행되고 있다.

그러나 이와같은 대책은 경제성이 떨어지고 공사기간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

현재까지의 지지방식으로는 심도 깊은 곳의 견고한 지반에 지지말뚝이 다다르도록 하기 위하여 많은 갯수의 지지말뚝을 연결하여 길게 연장시켜야 하기 때문에 시공성이나 경제적인측면에서 하부기초 부분의 부담이 커서 어려움이 많았다.

그러나, 상기와 같은 지지 말뚝을 사용하여 연약지반, 해안 매립지 및 지하수 층이 상층에 형성되는 지반 상에 건축물을 축조 하는 경우, 상기와 같은 지반이 유동적인 특성에 의하여 지지 말뚝이 부력 상승되는 문제점이 있다.

이로 인하여, 상기 지반 상에 축조된 건축물이 일측으로 뒤틀어져 붕괴되는 문제점을 야기한다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 등록번호 제 10-0985823호(등록일 : 2010년 09월 30일)가 있다.

본 발명의 제 1목적은 연약 지반의 일정 깊이에서 지반과의 마찰력을 증가시키도록 함과 아울러, 말뚝이 부력 상승되는 것을 방지할 수 있는 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 2목적은 지반에 삽입되는 작동 부재가 말뚝의 중공을 따라 하강됨과 동시에, 말뚝의 다수 위치에 설치되는 고정 부재들을 외측으로 돌출되도록 하여 지반과의 마찰력을 증가시켜 말뚝을 지반에 효율적으로 고정할 수 있는 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 3목적은 말뚝의 끝단에 설치되는 슈를 지반 내에서 효율적으로 고정하여 말뚝의 부력 상승을 억제할 수 있는 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조를 제공한다.

상기 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조는, 중공 형상으로 형성되며, 지중의 일정 깊이에 위치되는 말뚝 몸체부; 상기 말뚝 몸체부의 외측부에 상기 말뚝 몸체부의 길이 방향을 따라 간격을 이루어 배치되며, 외력에 의해 외측으로 돌출되는 마찰력 형성 부재; 및 외부 작용력을 통해 상기 말뚝 몸체부의 중공에 강제 삽입되는 작동부;를 포함하되,

상기 마찰력 형성 부재는, 상기 말뚝 몸체부의 중공으로 강제 삽입되는 상기 작동부의 외측 둘레에 접촉되면서 밀려 외측으로 돌출되어, 상기 지중에 강제 삽입되어 상기 말뚝 몸체부를 지지한다.

상기 말뚝 몸체부의 다수 위치에는 관통홀들이 형성되고,

상기 마찰력 형성 부재는, 다수의 마찰 부재를 포함하고

상기 다수의 마찰 부재는, 끝단이 뾰족하게 형성되며, 상기 관통홀에 배치되는 몸체부와, 상기 몸체부의 단부에 형성되며, 상기 관통홀에 걸치도록 배치되는 머리부를 포함하되,

상기 머리부는, 상단에서 하단을 따라 볼록하게 형성되는 곡률부와, 상기 곡률부의 저면에 형성되며 상기 관통홀 하단에 형성되는 걸림홀에 걸리는 걸림단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 관통홀 및, 상기 다수의 마찰 부재는, 상기 말뚝 몸체부의 중공에서 상기 말뚝 몸체부의 외측둘레를 따라 일정 각도 하향 경사지는 것이 바람직하다.

상기 말뚝 몸체부의 하단에는 슈가 설치되되,

상기 슈는, 내측 공간이 형성되는 원뿔 형상으로 형성되고,

상기 작동부의 하단에는, 상기 슈의 내측 공간에 대응하는 원뿔 형상의 누름부가 형성되고,

상기 슈는 상기 말뚝 몸체부의 하단에 회전 가능하게 설치되고,

상기 슈의 외측 둘레에는 와류 형상의 나선 블레이드가 형성되고,

상기 누름부와 상기 슈의 내측 둘레는 끼움 결합되고,

상기 작동부는 외부 회전 장치의 회전력에 의해 회전되고,

상기 슈는 상기 누름부와 결합되는 상태로 회전되고,

상기 나선 블레이드는, 상기 슈의 회전에 따라 상기 지중에 나선 결합되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 슈는, 콘크리트 공급부를 구비하되,

상기 콘크리트 공급부는, 상기 슈의 내부 공간에 고정되며, 콘크리트가 저장되는 유연성의 저장기와, 상기 저장기와 상기 슈에 형성되는 배출구들을 연결하는 연결유로들과, 상기 연결 유로들에 설치되며, 상기 연결유로들을 개폐하는 밸브들을 포함하되,

상기 저장기가 상기 작동부의 하단에 형성되는 상기 누름부에 의해 눌려지면, 상기 콘크리트는 눌리는 압력에 의해 상기 연결유로들로 강제 유동되고, 상기 밸브들을 개방되고, 상기 콘크리트는 상기 배출구들을 통해 상기 슈 주변의 인근 영역에 배설되는 것이 바람직하다.

상기 슈의 외측 둘레에는 열선들이 설치되고,

상기 열선들은 전원 제공기로부터 전원을 제공 받아 일정 온도로 가열되고, 가열되는 상기 열선들은 상기 통해 상기 슈 주변의 인근 영역에 배설되는 콘크리트를 경화시키는 것이 바람직하다.

상기의 해결 수단에 의해 본 발명은 연약 지반의 일정 깊이에서 지반과의 마찰력을 증가시키도록 함과 아울러, 말뚝이 부력 상승되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 지반에 삽입되는 작동 부재가 말뚝의 중공을 따라 하강됨과 동시에, 말뚝의 다수 위치에 설치되는 고정 부재들을 외측으로 돌출되도록 하여 지반과의 마찰력을 증가시켜 말뚝을 지반에 효율적으로 고정할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 말뚝의 끝단에 설치되는 슈를 지반 내에서 효율적으로 고정하여 말뚝의 부력 상승을 억제할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 마찰력 형성 부재의 작동 방식을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 마찰력 형성 부재가 말뚝 몸체부의 외측으로 돌출되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 말뚝 몸체부의 하단에 슈가 설치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 슈를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 말뚝 몸체부에 작동부가 삽입되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 슈가 누름부와 결합되는 예를 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.

또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

이하, 본 발명에 따른 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조를 설명한다.

도 1은 본 발명의 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 마찰력 형성 부재의 작동 방식을 보여주는 도면이다. 도 3은 본 발명에 따른 마찰력 형성 부재가 말뚝 몸체부의 외측으로 돌출되는 상태를 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조 하면, 본 발명에 따른 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조는 중공 형상으로 형성되며, 지중의 일정 깊이에 위치되는 말뚝 몸체부(100)와, 상기 말뚝 몸체부(100)의 외측부에 상기 말뚝 몸체부(100)의 길이 방향을 따라 간격을 이루어 배치되며, 외력에 의해 외측으로 돌출되는 마찰력 형성 부재(200)와, 외부 작용력을 통해 상기 말뚝 몸체부(100)의 중공에 강제 삽입되는 작동부(300)로 구성된다.

상기 마찰력 형성 부재(200)는, 상기 말뚝 몸체부(100)의 중공으로 강제 삽입되는 상기 작동부(300)의 외측 둘레에 접촉되면서 밀려 외측으로 돌출되어, 상기 지중에 강제 삽입되어 상기 말뚝 몸체부(100)를 지지한다.

상기 말뚝 몸체부(100)의 다수 위치에는 관통홀들(110)이 형성된다.

상기 마찰력 형성 부재(200)는 다수의 마찰 부재(210)를 포함한다.

상기 다수의 마찰 부재(210)는, 끝단이 뾰족하게 형성되며, 상기 관통홀(110)에 배치되는 몸체부(211)와, 상기 몸체부(211)의 단부에 형성되며, 상기 관통홀(110)에 걸치도록 배치되는 머리부(212)를 포함한다.

상기 머리부(212)는, 상단에서 하단을 따라 볼록하게 형성되는 곡률부(212a)와, 상기 곡률부(212a)의 저면에 형성되며 상기 관통홀(110) 하단에 형성되는 걸림홀(111)에 걸리는 걸림단(212b)을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 관통홀(110) 및, 상기 다수의 마찰 부재(200)는, 상기 말뚝 몸체부(100)의 중공에서 상기 말뚝 몸체부(100)의 외측둘레를 따라 일정 각도 하향 경사질 수 있다.

이를 통해, 말뚝 몸체부(100)는 하향 경사지도록 돌출되는 몸체부들(211)에 의해 지중에 지지됨으로써, 상방을 따라 부력이 상승되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.

더하여, 상술한 몸체부들(211)은 동일한 길이를 가질 수도 있으며, 말뚝 몸체부(100)의 상단에서 하단을 따라 점진적으로 두께가 증가되도록 구성되어 지중에서의 접촉 면적을 증가시켜 마찰력과, 지하수위에 따른 부력때문에 생기는 인발을 저항할 수 있는 앵커 역할을 함으로써 인발 저항력을 증가시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 말뚝 몸체부의 하단에 슈가 설치된 상태를 보여주는 도면이다. 도 5는 본 발명에 따른 슈를 보여주는 도면이다. 도 6은 본 발명에 따른 말뚝 몸체부에 작동부가 삽입되는 상태를 보여주는 도면이다. 도 7은 본 발명에 따른 슈가 누름부와 결합되는 예를 보여주는 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조 하면, 상기 말뚝 몸체부(100)의 하단에는 슈(400)가 설치된다.

상기 슈(400)는 내측 공간이 형성되는 원뿔 형상으로 형성된다.

상기 작동부(300)의 하단에는, 상기 슈(400)의 내측 공간에 대응하는 원뿔 형상의 누름부(310)가 형성된다.

상기 슈(400)는 상기 말뚝 몸체부(100)의 하단에 회전 가능하게 설치된다.

상기 슈(400)의 외측 둘레에는 와류 형상의 나선 블레이드(410)가 형성된다.

상기 누름부(310)와 상기 슈(400)의 내측 둘레는 끼움 결합된다.

상기 누름부(310)는, 상기 작동부(300)의 하단에 설치될 수 있다.

상기 누름부(310)는 작동부(300)를 외부 회전 장치를 통해 회전시킴에 따라 동시에 회전된다

상기 슈(400)는 말뚝 몸체부(100)의 하단에 링 형상의 회전 안내 부재를 통해 회전 가능하게 설치된다.

상기 슈(400)는 상기 누름부(310)와 결합되는 상태로 회전된다.

상기 나선 블레이드(410)는, 상기 슈(400)의 회전에 따라 상기 지중에 나선 결합될 수 있다.

여기서, 슈(400)의 결합홈에 누름부(310)의 결합 부재가 끼워져 결합되고, 작동부(300)가 회전되면, 슈(400) 역시 회전된다.

특히, 도면에 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 슈(400)는, 콘크리트 공급부를 구비한다.

상기 콘크리트 공급부는, 상기 슈(400)의 내부 공간에 고정되며, 콘크리트가 저장되는 유연성의 저장기와, 상기 저장기와 상기 슈에 형성되는 배출구들을 연결하는 연결유로들과, 상기 연결 유로들에 설치되며, 상기 연결유로들을 개폐하는 밸브들을 포함한다. 상기 밸브들은 연결 유로들 내부에서 압력이 일정 이상으로 형성되면 개방되는 압력 개방 밸브이다.

상기 저장기가 상기 작동부(300)의 하단에 형성되는 상기 누름부(310)에 의해 눌려지면, 상기 콘크리트는 눌리는 압력에 의해 상기 연결유로들로 강제 유동되고, 상기 밸브들을 개방되고, 상기 콘크리트는 상기 배출구들을 통해 상기 슈(400) 주변의 인근 영역에 배설될 수 있다.

또한, 상기 슈(400)의 외측 둘레에는 열선들이 설치된다.

상기 열선들은 전원 제공기로부터 전원을 제공 받아 일정 온도로 가열되고, 가열되는 상기 열선들은 상기 통해 상기 슈 주변의 인근 영역에 배설되는 콘크리트를 경화시킬 수도 있다.

상기의 구성 및 작용에 따라, 본 발명은 해안 매립지 등 지하수위가 높은 연약 지반의 일정 깊이에서 말뚝 외주면 밖으로 앵커 역할을 하는 마찰력 형성부재들로 인하여 지반과의 마찰력을 증가시키도록 함과 아울러, 말뚝이 부력 상승되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 지반에 삽입되는 작동 부재가 말뚝의 중공을 따라 하강됨과 동시에, 말뚝의 다수 위치에 설치되는 고정 부재들을 외측으로 돌출되도록 하여 지반과의 마찰력을 증가시켜 말뚝을 지반에 효율적으로 고정할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 말뚝의 끝단에 설치되는 슈를 지반 내에서 효율적으로 고정하여 말뚝의 부력 상승을 억제할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 말뚝 중공 내부에는 콘크리트, 몰탈, 시멘트밀크 등을 주입하여 경화시키는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 말뚝 몸체부
110 : 관통홀
200 : 마찰력 형성 부재
300 : 작동부
400 : 슈
410 : 나선 블레이드

Claims (4)

1. 중공 형상으로 형성되며, 지중의 일정 깊이에 위치되는 말뚝 몸체부;
   상기 말뚝 몸체부의 외측부에 상기 말뚝 몸체부의 길이 방향을 따라 간격을 이루어 배치되며, 외력에 의해 외측으로 돌출되는 마찰력 형성 부재; 및
   외부 작용력을 통해 상기 말뚝 몸체부의 중공에 강제 삽입되는 작동부;를 포함하되,
   상기 마찰력 형성 부재는, 상기 말뚝 몸체부의 중공으로 강제 삽입되는 상기 작동부의 외측 둘레에 접촉되면서 밀려 외측으로 돌출되어, 상기 지중에 강제 삽입되어 상기 말뚝 몸체부를 지지하되,
   상기 말뚝 몸체부의 다수 위치에는 관통홀들이 형성되고,
   상기 마찰력 형성 부재는,
   다수의 마찰 부재를 포함하고
   상기 다수의 마찰 부재는,
   끝단이 뾰족하게 형성되며, 상기 관통홀에 배치되는 몸체부와,
   상기 몸체부의 단부에 형성되며, 상기 관통홀에 걸치도록 배치되는 머리부를 포함하되,
   상기 머리부는, 상단에서 하단을 따라 볼록하게 형성되는 곡률부와, 상기 곡률부의 저면에 형성되며 상기 관통홀 하단에 형성되는 걸림홀에 걸리는 걸림단을 구비하고,
   상기 관통홀 및, 상기 다수의 마찰 부재는,
   상기 말뚝 몸체부의 중공에서 상기 말뚝 몸체부의 외측둘레를 따라 일정 각도 하향 경사지고,
   상기 말뚝 몸체부의 하단에는 슈가 설치되되,
   상기 슈는, 내측 공간이 형성되는 원뿔 형상으로 형성되고,
   상기 작동부의 하단에는, 상기 슈의 내측 공간에 대응하는 원뿔 형상의 누름부가 형성되고,
   상기 슈는 상기 말뚝 몸체부의 하단에 회전 가능하게 설치되고,
   상기 슈의 외측 둘레에는 와류 형상의 나선 블레이드가 형성되고,
   상기 누름부와 상기 슈의 내측 둘레는 끼움 결합되고,
   상기 누름부는, 상기 작동부의 하단에 설치되고,
   상기 작동부는 외부 회전 장치의 회전력에 의해 회전되고,
   상기 슈는 상기 누름부와 결합되는 상태로 회전되고,
   상기 나선 블레이드는, 상기 슈의 회전에 따라 상기 지중에 나선 결합되되,
   상기 슈는, 콘크리트 공급부를 구비하되,
   상기 콘크리트 공급부는, 상기 슈의 내부 공간에 고정되며, 콘크리트가 저장되는 유연성의 저장기와, 상기 저장기와 상기 슈에 형성되는 배출구들을 연결하는 연결유로들과, 상기 연결 유로들에 설치되며, 상기 연결유로들을 개폐하는 밸브들을 포함하되,
   상기 저장기가 상기 작동부의 하단에 형성되는 상기 누름부에 의해 눌려지면, 상기 콘크리트는 눌리는 압력에 의해 상기 연결유로들로 강제 유동되고, 상기 밸브들을 개방되고, 상기 콘크리트는 상기 배출구들을 통해 상기 슈 주변의 인근 영역에 배설되되,
   상기 슈의 외측 둘레에는 열선들이 설치되고,
   상기 열선들은 전원 제공기로부터 전원을 제공 받아 일정 온도로 가열되고, 가열되는 상기 열선들은 상기 통해 상기 슈 주변의 인근 영역에 배설되는 콘크리트를 경화시키는 것을 특징으로 하는 건축공사용 부력에 따른 인발 저항 말뚝 구조.
   
   
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images