KR102097904B1

KR102097904B1 - 회전형 강관말뚝

Info

Publication number: KR102097904B1
Application number: KR1020190064952A
Authority: KR
Inventors: 유민상
Original assignee: 유민상
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-04-06
Anticipated expiration: 2039-05-31

Abstract

회전형 강관말뚝이 개시된다. 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝은, 원형의 단면을 갖는 중공의 본체부, 본체부의 선단부에 마련되는 나선형 날개를 갖는 회전형 강관말뚝에 있어서, 나선형 날개는 상기 나선형 날개의 일측에 마련되는 제1 날개부와 나선형 날개의 타측에 마련되는 제2 날개부를 포함하고, 본체부의 최하단에는 몸체부의 하부로 돌출되는 비트날부가 마련되며, 제1 및 제2 날개부의 하단부에는 미리 설정된 각도의 경사날부가 마련된다.

Description

회전형 강관말뚝{ROTATING STEEL PIPE PILE}

본 발명은 회전형 강관말뚝에 관한 것으로, 보다 상세하게는 날개부의 하부에 개선각 및 경사각을 가지는 다수 개의 비트날부를 마련함으로써 강관말뚝 관입시 지반으로부터 받는 압력을 저감시킬 수 있는, 회전형 강관말뚝에 관한 것이다.

일반적으로, 기초는 지반에 설치되어 상부 구조물의 하중을 지지하는 것으로서, 얕은 기초와 깊은 기초가 있다.

상기 기초 중 깊은 기초는 상부 지층이 연약층이거나 압축성이 커서 지지층으로 부적합한 경우에 이용되는 것으로서, 이러한 깊은 기초에는 말뚝(pile) 기초, 피어 기초, 케이슨 기초 등이 있다.

상기 기초 중 말뚝 기초를 시공하는 방법에는 파일을 수직으로 세운 후에 위에서 파일의 상단을 타격하여 지반에 설치하는 타입 공법과, 지반을 미리 굴착하여 굴착공을 형성한 후에 파일을 굴착공에 삽입하는 매입 공법이 있다.

상기 타입 공법은 파일이 지반에 설치될 때에 주변 지반의 흙을 밀어내며 삽입되기 때문에 주변 지반과의 마찰력에 의하여 그 지지력이 뛰어나다. 그러나, 상기 타입 공법은 파일의 상단을 타격하여 파일을 삽입하기 때문에 파일의 상단이 손상되기 쉽고, 타격시의 소음과 진동으로 인하여 도심지에서의 사용이 제한되고 있다는 문제점이 있다.

상기 항타공법과는 다르게 원지반을 천공하여 기성말뚝을 매입하는 종래의 매입말뚝공법은 천공장비를 이용하여 지지층의 지반까지 천공 후, 천공장비의 노즐을 이용하여 선단용 그라우트를 실시한다. 상기 매입말뚝공법은 천공으로 인한 슬러지 등이 외부로 배출되지 않고 말뚝 선단 지지층에 약 50 ∼ 100cm 가량 가라앉아 있어 말뚝의 설계지지력을 발휘하기가 곤란한 문제점이 있다. 상기 문제점을 내포하고 있음에도 불구하고 매입말뚝 시공법은 강관말뚝의 시공 시 발생하는 소음과 진동을 배제할 수 있다는 장점이 있어 현재 국내에서 많이 사용되고 있다

도 1을 참조하면, 대한민국 등록특허 제10-1144312호에서는 강관 말뚝의 선단부를 확장하기위한 확대장치(20)가 장착된 강관말뚝(10)을 회전, 압입에 의해 관입시키고 강관 내부는 오거(30)가 구비됨으로써 중굴 굴착을 통해서 내부 천공하여 진동 및 소음을 발생을 억제시키고 강관 말뚝 관입 시공 효율성을 향상시킬 수 있는 시공방법이 제안되어 있다.

상기 공법은 반원 디스크판은 강관 말뚝 몸체 선단에 용접 결합이 이루어져 있기 때문에 반원 디스크판이 회전하여 선단 확장시공이 이루어지게 되면, 하중량이 많아지게 되어 강관 말뚝 몸체 선단에서 탈락됨으로서 선단 확장 시공이 원활히 이루어지지 못하는 문제가 발생하게 된다. 또한 상기 공법은 필수적으로 오거를 이용하여야 하기 때문에 작업과정이 매우 복잡함은 물론, 그로 인한 시공비가 상승되는 문제가 발생하게 된다.

대한민국 등록특허 제10-1144312호(2012.05.11.)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 나선형 날개의 하부에 다수 개의 비트날을 마련함으로써 나선형 날개의 탈락을 방지하고 말뚝 관입시 지반으로부터 받는 압력을 완화하여 시공성을 개선할 수 있는, 회전형 강관말뚝을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝은, 원형의 단면을 갖는 중공의 본체부, 상기 본체부의 선단부에 마련되는 나선형 날개를 갖는 회전형 강관말뚝에 있어서, 상기 나선형 날개는 상기 나선형 날개의 일측에 마련되는 제1 날개부와 상기 나선형 날개의 타측에 마련되는 제2 날개부를 포함하고, 상기 본체부의 최하단에는 상기 본체부의 하부로 돌출되는 비트날부가 마련되며, 상기 제1 및 제2 날개부의 하단부에는 미리 설정된 각도의 경사날부가 마련된다.

상기 비트날부는 직육면체 형상을 가지되, 하부는 미리 설정된 각도의 경사각을 가지는 경사부가 마련되며, 상기 비트날부의 경사각은 135도로 마련되어 상기 경사부는 상기 본체부의 길이방향과 평행한 것을 특징으로 한다.

상기 비트날부는 제1 날개부의 일단부와 제2 날개부의 타단부 사이에서 45도 방향으로 하부로 경사지도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 비트날부는 상기 본체부의 하단 원주를 따라 다수개 마련되며, 상기 비트날부는 상기 본체부의 하단 원주의 내측과 외측방향으로 각각 교번하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 비트날부는 단면이 원형 혹은 타원형으로 마련되며 양단으로 갈수록 그 단면적이 작아지도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 비트날부의 일단에는 절개경사부가 마련되며, 절개경사부는 전면과 배면으로 면의 형상으로 절개된 것을 특징으로 한다.

상기 절개경사부는 경사가 상이한 다수개의 면이 연결되어 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 비트날부는 상기 본체부의 하단 원주의 내측과 외측방향으로 각각 교번하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 날개부의 최상단에는 마감부가 배치되며, 상기 제1 날개부의 마감부와 상기 제2 날개부의 경사날부는 서로 대응하는 각도로 마련되면서 최대 높이로 이격되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 날개부는 본체부의 최하단의 연장선으로부터 15도 내지 19도의 각도록 경사지도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 다양한 형식의 비트날부가 마련됨으로써 지반에 암석이 있더라도 굴착이 용이하여 회전형 강관말뚝의 시공속도가 획기적으로 증가하게 되며, 나선형 날개의 탈락을 방지하고 말뚝 관입시 지반으로부터 받는 압력을 완화하여 시공성을 개선할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 강관말뚝 선단확대장치 및 오거를 이용하여 지반을 굴착하는 개념도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전형 강관말뚝의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제1 실시예를 나타내는 확대 사시도,
도 4는 도 3에 따른 회전형 강관말뚝의 저면도,
도 5는 도 3에 따른 회전형 강관말뚝의 개략도,
도 6a는 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제2 실시예를 나타내는 확대 사시도,
도 6b는 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제2 실시예의 저면도를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제3 실시예를 나타내는 확대 사시도,
도 8a는 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제4 실시예를 나타내는 확대 사시도,
도 8b는 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제4 실시예를 나타내는 저면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전형 강관말뚝의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제1 실시예를 나타내는 확대 사시도이며, 도 4는 도 3에 따른 회전형 강관말뚝의 저면도이며, 도 5는 도 3에 따른 회전형 강관말뚝의 개략도이다.

본 발명에 따른 회전형 강관말뚝(100)은, 본체부(110), 결합부(120), 본체부(110)의 선단부에 마련되는 나선형 날개(130), 비트날부(140)를 포함한다.

본체부(110)는 중공으로 마련되는 강관으로 미리 설정된 길이를 갖는다. 본체부(110)의 상부에는 강관말뚝(100)을 압입시키는 압입장치(미도시)와 연결되는 결합부(120)가 마련되며, 하부 선단부에는 나선형 날개(130)와 비트날부(140)가 마련된다.

본체부(110)는 압입장치(미도시)로부터 전달되는 회전력에 의해 회전되며, 회전력은 나선형 날개(130)와 비트날부(140)로 전달된다.

나선형 날개(130)는 본체부(110)의 선단부에 배치되는 것으로, 일측에 마련되는 제1 날개부(131)와 타측에 마련되는 제2 날개부(135)를 포함한다.

제1 날개부(131)는 최하단이 본체부(110)의 최하단 보다 낮은 위치에 배치되며, 나선형의 형상으로 본체부(110)의 외주면을 감싸도록 형성된다. 제2 날개부(135)는 제1 날개부(131)와 대향되도록 배치되며, 제1 날개부(131)와 동일한 형상으로 마련된다.

제1 및 제2 날개부(131, 135)를 투영할 때 하나의 고리형상으로 마련될 수 있으나, 바람직하게는 도 4와 같이 완전한 고리형상으로 마련되지 않고 투영된 제1 및 제2 날개부(131, 135)의 인접한 부분은 일정한 틈이 보이도록 형성될 수 있다.

제1 날개부(131)의 하단부에는 40~50도의 경사를 갖는 경사날부(미도시)가 마련되며 상단부에는 역시 40~50도의 경사를 갖는 마감부(133)가 마련된다.

제2 날개부(135)의 하단부에는 40~50도의 경사를 갖는 경사날부(137)가 마련되며 상단부에는 역시 40~50도의 경사를 갖는 마감부(미도시)가 마련된다.

제1 날개부(131)의 마감부(133)와 제2 날개부(135)의 경사날부(137)는 서로 대응하는 각도로 마련되면서 최대 높이로 이격되며, 제1 날개부(131)의 경사날부(미도시)와 제2 날개부(135)의 마감부(미도시) 역시 서로 대응하는 각도로 마련되어 최대 높이로 이격된다.

제1 날개부(131)는 도 5와 같이 본체부(110)의 최하단의 연장선으로부터 상부로 15도 내지 19도로 경사지도록 배치되고, 제2 날개부(135) 역시 본체부(110)의 최하단의 연장선으로부터 상부로 15도 내지 19도로 경사지도록 배치되며, 바람직하게는 17도로 배치된다.

비트날부(140)는 본체부(110)의 하부에서 돌출형성되는 것으로, 회전식 강관말뚝(100)이 회전 관입시 지반으로부터 받는 압력을 저감시키도록 마련된다.

비트날부(140)의 비트날 본체(141)는 직육면체 형상을 가지되, 하부는 미리 설정된 각도의 경사각을 가지는 경사부(143)가 마련된다.

경사부(143)의 경사각은 135도로 마련되며, 경사부(143)는 본체부(110)의 길이방향과 평행하게 마련된다.

비트날부(140)는 제1 날개부(131)의 일단부와 제2 날개부(135)의 타단부 사이에서 45도 방향으로 하부로 경사지도록 마련된다.

즉 비트날부(140)는 최대 높이로 이격된 마감부(133)와 경사날부(137) 사이에서 경사지도록 마련되며, 비트날부(140)가 제1 및 제2 날개부(131, 135)의 전방에서 미리 지반을 굴착하게 된다.

비트날부(140)의 하단부는 제1 및 제2 날개부(131, 135)의 하단부 보다 더 하부로 돌출된다.

도 6a는 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제2 실시예를 나타내는 확대 사시도이며, 도 6b는 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제2 실시예의 저면도를 나타내는 도면이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예로서 본 발명의 제1 실시예와 대부분의 구성이 대응되며, 상이한 구성을 중심으로 설명한다.

도 6a 및 도 6b를 참조할 때, 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝은 3 개 이상의 비트날부(140)를 포함하며, 비트날부(140)는 본체부(110)의 하단 원주를 따라 배치된다.

비트날부(140)는 본체부(110)의 하단 원주를 따라 원주의 내측과 외측방향으로 각각 교번하도록 배치된다.

즉 어느 하나의 비트날부(140)의 상단부는 본체부(110)의 미리 설정된 위치에 배치되되 비트날부(140)의 하단부는 원주의 내측으로 치우쳐 배치되고, 인접한 비트날부(140)의 상단부는 본체부(110)의 미리 설정된 위치에 배치되되 비트날부(140)의 하단부는 원주의 외측으로 치우쳐 배치된다.

비트날부(140)가 톱니 형식으로 내측과 외측으로 각각 교번하도록 배치됨으로써 지반에 암석이 있더라도 굴착이 용이하여 회전형 강관말뚝의 시공속도가 획기적으로 증가하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제3 실시예를 나타내는 확대 사시도이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 회전형 강관말뚝은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전형 강관말뚝과 대부분의 내용이 대응되므로, 상이한 구성을 중심으로 설명한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 회전형 강관말뚝의 비트날부(150)는 단면이 원형 또는 타원형으로 마련되며 양단으로 갈수록 폭이 좁아지고 그 단면적이 작아지도록 마련된다.

비트날부(150)는 본체부(110)에 결합하는 비트날 본체(151), 비트날 본체(151)의 일단에는 절개경사부(153)가 마련되며, 절개경사부(153)는 전면과 배면으로 면의 형상으로 절개된다.

절개경사부(153)는 일면으로 마련될 수 있으나, 다수 개의 경사가 상이한 면이 연결되어 마련될 수 있다.

도 8a는 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제4 실시예를 나타내는 확대 사시도이며, 도 8b는 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝의 제4 실시예를 나타내는 저면도이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제4 실시예로서 본 발명의 제2 실시예와 대부분의 구성이 대응되며, 상이한 구성을 중심으로 설명한다.

도 8a 및 도 8b를 참조할 때, 본 발명에 따른 회전형 강관말뚝은 3 개 이상의 비트날부(150)를 포함하며, 비트날부(150)는 본체부(110)의 하단 원주를 따라 배치된다.

비트날부(150)는 본체부(110)의 하단 원주를 따라 원주의 내측과 외측방향으로 각각 교번하도록 배치된다. 회전형 강관말뚝의 비트날부(150)는 단면이 원형 또는 타원형으로 마련되며 양단으로 갈수록 폭이 좁아지고 그 단면적이 작아지는 타원체형상으로 마련된다. 이에 비트날부(150)는 충격에 강하도록 마련되어 비트날부(150)의 내구성이 증가한다.

즉 어느 하나의 비트날부(150)의 상단부는 본체부(110)의 미리 설정된 위치에 배치되되 비트날부(150)의 하단부는 원주의 내측으로 치우쳐 배치되고, 인접한 비트날부(150)의 상단부는 본체부(110)의 미리 설정된 위치에 배치되되 비트날부(140)의 하단부는 원주의 외측으로 치우쳐 배치된다.

비트날부(150)가 톱니 형식으로 내측과 외측으로 각각 교번하도록 배치됨으로써 지반에 암석이 있더라도 굴착이 용이하여 회전형 강관말뚝의 시공속도가 획기적으로 증가하게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 회전형 강관말뚝
110: 본체부
120: 결합부
130: 나선형 날개
140: 비트날부
150: 비트날부

Claims

원형의 단면을 갖는 중공의 본체부, 상기 본체부의 선단부에 마련되는 나선형 날개를 갖는 회전형 강관말뚝에 있어서,
상기 나선형 날개는 상기 나선형 날개의 일측에 마련되는 제1 날개부와 상기 나선형 날개의 타측에 마련되는 제2 날개부를 포함하고,
상기 본체부의 최하단에는 상기 본체부의 하부로 돌출되는 비트날부가 마련되며,
상기 제1 및 제2 날개부의 하단부에는 미리 설정된 각도의 경사날부가 마련되며,
상기 제1 날개부의 최상단에 마련된 마감부와 상기 제2 날개부의 경사날부는 서로 대응하는 각도로 마련되면서 최대 높이로 이격되며, 상기 제1 날개부의 경사날부와 상기 제2 날개부의 마감부는 서로 대응하는 각도로 마련되어 최대 높이로 이격되고,
상기 비트날부는 상기 본체부의 최하단의 외측에 다수 개로 마련되되, 상기 본체부의 최하단부의 외측에 용접되는 상단부와 상기 제1 및 제2 날개부의 하단부 보다 더 하부로 돌출되는 하단부를 포함하며,
상기 비트날부는 상기 본체부의 하단 원주의 내측과 외측방향으로 톱니 형식으로 각각 교번하도록 배치되되, 어느 하나의 비트날부의 상단부는 상기 본체부의 미리 설정된 위치에 배치되고 상기 어느 하나의 비트날부의 하단부는 하단 원주의 내측으로 치우쳐 배치되고, 인접한 비트날부의 상단부는 상기 본체부의 미리 설정된 위치에 배치되되 상기 인접한 비트날부의 하단부는 하단 원주의 외측으로 치우쳐 배치되고,
상기 비트날부는 단면이 원형 혹은 타원형으로 마련되고, 상기 비트날부의 길이방향을 따라 전체적으로 양단으로 갈수록 폭이 좁아지고 단면적이 작아지는 타원체형상으로 마련되며,
상기 비트날부의 일단에는 절개경사부가 마련되며, 상기 절개경사부는 전면과 배면으로 면의 형상으로 절개되며, 상기 절개경사부는 경사가 상이한 다수개의 면이 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 강관말뚝.
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제1항에 있어서,
상기 제1 날개부는 본체부의 최하단의 연장선으로부터 15도 내지 19도의 각도록 경사지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전형 강관말뚝.