KR102374296B1 - 말뚝의 접합구조 및 말뚝의 접합구조의 시공방법 - Google Patents

말뚝의 접합구조 및 말뚝의 접합구조의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 중심축을 가지는 관체로 구성되는 제1 말뚝;상기 제1 말뚝의 상부에 연결되고, 제2 중심축을 가지는 관체로 구성되는 제2 말뚝; 및 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 연결부분에 둘레방향을 따라 복수 개의 접합유닛이 설치되고, 상기 제1 중심축과 상기 제2 중심축이 비스듬히 배치된 상태에서 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝을 접합 가능한 접합부;를 포함하고, 상기 접합유닛은, 높이방향으로 절곡 또는 만곡되어, 하부영역에 상기 제1 말뚝이 접합되고, 상부영역에 상기 제2 말뚝이 접합되는 접합판; 및, 상기 접합판의 일측에 접합되어 상기 접합판과 함께 상기 제1 말뚝에 끼움 결합되는 클립판;을 포함하는 말뚝의 접합구조를 제공한다.

Description

말뚝의 접합구조 및 말뚝의 접합구조의 시공방법{CONNECTING STURCTURE OF STEEL PILE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 말뚝의 접합구조 및 말뚝의 접합구조의 시공방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
지반보강 방법으로 사용되고 있는 강관말뚝은 항타 관입시 충력격에 의한 파손 가능성이 적고 강도대비 경량화 되어 있어, 콘크리트 말뚝대비 높은 시공 효율성을 가지고 있다.
강관말뚝은 지반에 관입하기 위하여 많은 경우 항타관입을 적용하고 있으나 항타시 충격력에 의해 강관말뚝의 진원도가 진원을 벗어나고, 관입 깊이가 증가될수록 강관말뚝의 진직도가 직선을 벗어나 결과적으로, 강관말뚝의 현장용접을 위한 정열시간 증가, 용접시 용입시간 증가(용접시간) 및 용접불량(천공, 용입불량 등)이 증가하여 전반적인 시공비용의 증가로 이어지고 있다.
원형의 강관말뚝 용접은 진원/진직정렬이 이루어 지지 못할 경우, 백플레이트(Back plate) 역할을 하는 이음재가 강관말뚝에 설치되지 못하고, 설치되어도 강관과의 Gap이 발생하여 천공, 용락, 용입불량이 발생하여 하중을 지지할 수 없게 되는 구조적 문제로 이어질 수 있다.
현재 국내의 산업표준으로 제시하고 있는 강관말뚝 현장 용접부의 이음매 차이 허용값(KS F 4602:2016, 기초용 강관말뚝 KS 규격)은 직경대비 2mm 이하를 요구하고 있으나 실제 현장의 용접 이음매는 큰 차이를 남기고 있다.
최근 강관말뚝은 고강도강재를 적용한 강관말뚝 개발을 통하여 두께저감을 통한 경제성확보를 구현하였으나, 강도향상에 의한 두께저감은 용접시 변형증가로 현장용접의 시공효율은 크게 개선되지 못하고 있다.
KR 10-2015-0097286 A
본 발명은 일 측면으로서, 진원도와 진직도가 정렬되지 않은 말뚝을 용접시 용입성이 확보된 용접 용접접합을 구현할 수 있는 말뚝의 접합구조를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 제1 중심축을 가지는 관체로 구성되는 제1 말뚝;상기 제1 말뚝의 상부에 연결되고, 제2 중심축을 가지는 관체로 구성되는 제2 말뚝; 및 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 연결부분에 둘레방향을 따라 복수 개의 접합유닛이 설치되고, 상기 제1 중심축과 상기 제2 중심축이 비스듬히 배치된 상태에서 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝을 접합 가능한 접합부;를 포함하고, 상기 접합유닛은, 높이방향으로 절곡 또는 만곡되어, 하부영역에 상기 제1 말뚝이 접합되고, 상부영역에 상기 제2 말뚝이 접합되는 접합판; 및, 상기 접합판의 일측에 접합되어 상기 접합판과 함께 상기 제1 말뚝에 끼움 결합되는 클립판;을 포함하는 말뚝의 접합구조를 제공한다.
바람직하게, 상기 접합판은 종단면 상에서 높이방향으로 절곡되게 설치되는 'V자형'의 판으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 접합판은, 상기 제1 말뚝의 상단과 접합되는 제1 접합판; 및 상기 제1 접합판과 소정의 각도로 절곡되고, 상기 제2 말뚝의 하단과 접합되는 제2 접합판;을 포함하고, 상기 클립판은 상기 제1 접합판과 상기 제2 접합판의 경계부분에 접합될 수 있다.
바람직하게, 상기 접합판은 상기 제1 접합판의 제1 종축과 상기 제2 접합판의 제2 종축은 5 ~ 20도 범위의 각도차를 가지도록 절곡될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 접합판의 높이방향 길이는 상기 제1 접합판의 폭방향 길이의 2.5 배 이상일 수 있다.
바람직하게, 상기 접합판은 종단면 상에서 높이방향으로 만곡되게 설치되는 호상의 판으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 접합판의 두께는 상기 제1 말뚝 및 상기 제2 말뚝의 두께의 25% 이상일 수 있다.
바람직하게, 상기 클립판은 상기 접합판의 높이방향 중앙영역의 외면에 접합되면서 상기 접합판과 함께 상기 제1 말뚝의 상단이 끼워지는 끼움공간을 형성할 수 있다.
바람직하게, 상기 클립판의 두께는 상기 접합판 두께의 20% 이하로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 접합부는, 상기 제1 말뚝이 용접 접합되는 제1 용접라인 상에서 인접한 상기 접합유닛의 측면이 서로 밀착 또는 근접되고, 상기 제2 말뚝이 용접 접합되는 제2 용접라인 상에서 인접한 상기 접합유닛의 측면이 서로 밀착 또는 근접될 수 있다.
바람직하게, 상기 접합판은 상기 제1 말뚝이 용접 접합되는 제1 용접라인 상에서 상기 제1 말뚝의 내부곡률에 대응되는 곡률을 가지고, 상기 접합판은 상기 제2 말뚝이 용접 접합되는 제2 용접라인 상에서 상기 제2 말뚝의 내부곡률에 대응되는 곡률을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 접합부의 상측에 용접을 실시하여 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 사이를 덮도록 형성되는 커버용접부;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 접합판은, 상기 제1 말뚝이 접합되는 하부영역에서 하부로 갈수록 횡방향 폭이 감소하는 테이퍼형으로 구성되고, 상기 제2 말뚝이 접합되는 상부영역에서 상부로 갈수록 횡방향 폭이 감소하는 테이퍼형으로 구성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 상기 말뚝의 접합구조를 활용한 말뚝의 접합구조의 시공방법이고, 상기 제1 말뚝을 배치하는 제1 말뚝 배치단계; 상기 제1 말뚝의 상단에 복수 개의 상기 접합유닛을 둘레방향을 따라 연속적으로 설치하는 접합부 배치단계; 상기 제2 말뚝을 상기 접합부의 상측에 배치하는 제2 말뚝 배치단계; 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 진직도 및/또는 진원도를 정렬하는 정렬단계; 및, 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝이 정렬된 상태에서, 상기 제1 말뚝과 상기 접합유닛의 사이에 제1 용접라인을 형성하고, 상기 제2 말뚝과 상기 접합유닛의 사이에 제2 용접라인을 형성하여 접합하는 접합단계;를 포함하는 말뚝의 접합구조의 시공방법을 제공한다.
바람직하게, 접합부의 상측에 용접을 실시하여 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 사이를 덮도록 커버용접부를 형성하는 커버용접부 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 진원도와 진직도가 정렬되지 않은 말뚝을 용접시 용입성이 확보된 용접 용접접합을 구현하여 용접 결합을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일시예에 따른 말뚝의 접합구조의 분해상태의 사시도이다.
도 2는 도 1의 말뚝의 접합구조의 결합상태의 사시도이다.
도 3은 제1 말뚝에 접합부를 구성하는 접합유닛을 설치하는 과정의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일시예에 따른 말뚝의 접합구조에 적용되는 접합유닛의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 일시예에 따른 말뚝의 접합구조에 적용되는 접합유닛의 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 일시예에 따른 말뚝의 접합구조에 적용되는 접합유닛의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 일시예에 따른 말뚝의 접합구조에 적용되는 접합유닛의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일시예에 따른 말뚝의 접합구조의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일시예에 따른 말뚝의 접합구조의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일시예에 따른 말뚝의 접합구조의 시제품을 제작하여 설치한 사례를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 8를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 말뚝의 접합구조에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 말뚝의 접합구조는 제1 말뚝(10), 제2 말뚝(20) 및 접합부(30)를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일시예에 따른 말뚝의 접합구조의 분해상태의 사시도이고, 도 2는 도 1의 말뚝의 접합구조의 결합상태의 사시도이다.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 말뚝의 접합구조에 포함된 구성요소들을 설명한다.
제1 말뚝(10)은 하부영역에 배치되고, 제1 중심축(P1)을 가지는 관체로 구성될 수 있다.
제1 말뚝(10)은 하부영역에 배치되고, 제1 중심축(P1)을 가질 수 있다.
제2 말뚝(20)은 상부영역에 배치되고, 제1 말뚝(10)의 상부에 연결되며, 제2 중심축(P2)을 가지는 관체로 구성될 수 있다.
제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)은 강재 등의 금속소재로 구성되는 관체일 수 있다.
접합부(30)는 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 연결부분에 둘레방향을 따라 복수 개의 접합유닛(30U)이 설치되고, 제1 중심축(P1)과 제2 중심축(P2)이 비스듬히 배치된 상태에서 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)을 접합 가능할 수 있다.
접합부(30)는 모듈화된 복수 개의 접합유닛(30U)으로 구성될 수 있다.
접합부(30)는, 인접한 접합유닛(30U)의 측면이 서로 밀착 또는 근접하도록 배치되도록 설치될 수 있다.
접합부(30)가 인접한 접합유닛(30U)의 측면이 서로 밀착되는 것이 가장 바람직할 수 있다.
접합부(30)가 인접한 접합유닛(30U)의 측면이 서로 밀착될 경우, 접합부(30)가 백플레이트(Back plate )의 역할을 함으로써, 용접시의 천공, 용락, 용입불량 등의 발생이 미연에 방지되면서 구조적으로 강건한 말뚝의 접합구조를 형성할 수 있는 효과가 있다.
접합부(30)는 제1 말뚝(10) 및 제2 말뚝(20)과 각각 용접 접합될 수 있다.
접합유닛(30U)은 제1 말뚝(10)의 상단에 끼움 결합되고, 복수 개의 접합유닛(30U)이 제1 말뚝(10)의 상단 둘레방향을 따라 설치될 수 있다.
먼저, 제1 말뚝(10)의 상의 둘레방향 전체에 걸쳐서 복수 개의 접합유닛(30U)이 끼움 결합한 이후에, 제2 말뚝(20)을 설치할 수 있다.
접합유닛(30U)은 강재 등의 금속소재로 구성될 수 있고, 제1 말뚝(10) 및 제2 말뚝(20)과 용접 접합될 수 있다.
접합유닛(30U)은 접합판(100) 및 클립판(200)을 포함할 수 있다.
접합판(100)은 높이방향으로 절곡 또는 만곡되어, 하부영역에 제1 말뚝(10)이 접합되고, 상부영역에 제2 말뚝(20)이 접합될 수 있다.
접합판(100)은 제1 말뚝(10)과 용접 접합시 접합판(100)의 상부가 제1 말뚝(10)의 내면쪽에 배치되게 할 수 있다.
접합판(100)은 제2 말뚝(20)과 용접 접합시 접합판(100)의 하부가 제2 말뚝(20)의 내면쪽에 배치되게 할 수 있다.
클립판(200)은 접합판(100)의 일측에 접합되어 접합판(100)과 함께 제1 말뚝(10)에 끼움 결합될 수 있다.
클립판(200)은 접합판(100) 보다 얇은 두께를 가지고, 제1 말뚝(10)의 상단에 끼울 경우 끼움공간(V)의 넓어지도록 탄성변형될 수 있다.
접합유닛(30U)의 하부영역을 제1 말뚝(10)의 상단과 용접시, 클립판(200)을 당겨서 접합판(100)을 제1 말뚝(10)에 밀착시킬 수 있고, 클립판(200)을 상측으로 들어 용접공간을 확보한 상태에서 용접 작업을 할 수 있다.
접합유닛(30U)의 상부영역을 제2 말뚝(20)의 하단과 용접시, 클립판(200)을 당겨서 접합판(100)을 제1 말뚝(10)에 밀착시킨 상태에서 용접 작업을 할 수 있다.
제1 말뚝(10)의 상부에 제2 말뚝(20)의 접합이 완료된 이후, 제2 말뚝(20)의 상부에 다시 추가로 말뚝을 설치할 수 있다.
이 경우, 연결된 최상단의 상단에 배치된 말뚝이 제1 말뚝(10)이 되고, 추가로 상부에 연결되는 말뚝이 제2 말뚝(20)이 될 수 있다.
도 3 내지 도 4b를 참조하면, 접합판(100)은 종단면 상에서 높이방향으로 절곡되게 설치되는 'V자형'의 판으로 구성될 수 있다.
클립판(200)의 상단은 접합판(100)의 높이방향 중앙영역에 접합되고 하측으로 연장 형성될 수 있다.
클립판(200)의 상단은 'V자형'의 판으로 구성된 접합판(100)의 절곡부분에 접합될 수 있다.
일례로, 클립판(200)은 'V자형'의 판으로 구성된 접합판(100)이 측면방향으로 가장 돌출된 부분에 접합될 수 있다.
도 6을 참조하면, 접합판(100)이 'V자형'의 판으로 구성됨으로써, 제1 말뚝(10)의 제1 중심축(P1)과 제2 말뚝(20)의 제2 중심축(P2)이 비스듬히 배치된 경우에도 접합부(30)가 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)을 보다 용이하게 연결할 수 있다.
제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)이 비스듬히 배치된 상태에서 접합되는 경우, 제1 말뚝(10)의 상단과 제2 말뚝(20)의 하단에는 갭이 형성될 수 있고, 우측의 제1 갭(G1)이 좌측의 제2 갭(G2) 보다 큰 것을 알 수 있다.
도면에서는, 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)이 비스듬이 연결되는 것을 보다 잘 보이게 하게 하기 위해서, 제1 말뚝(10)의 제1 중심축(P1)과 제2 말뚝(20)의 제2 중심축(P2)의 경사를 보다 과장하여 표시하였다.
일례로, 실제로 12 m 정도의 강관으로 구성된 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)을 연결시 우측의 제1 갭(G1)은 2 mm 정도이고, 좌측의 제2 갭(G2)은 3~ 4 mm 정도였다.
다만, 제1 갭(G1)과 제2 갭(G2)의 차이가 보다 큰 경우에도 본 발명의 말뚝의 접합구조가 적용될 수 있음은 물론이다.
제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)이 각각 접합부(30)에 용접 접합된 이후, 'V자형'의 판에서 절곡되는 지점의 꼭지점 부분은 면내방향 안쪽으로 말뚝을 구성하는 관체의 두께의 20% 이상 들어가지 않도록 가공될 수 있다.
이는, 접합부(30)가 용접시에 백플레이트의 역할을 한다는 것이고, 'V자형'의 판으로 구성된 접합판(100)이 절곡되는 지점의 꼭지점 부분이 20% 이상 면내로 들어가게 되면 이음의 형상이 바뀌게 되면서 구조적 강성이 바뀔 수 있기 때문이다.
접합판(100)은 제1 접합판(110) 및 제2 접합판(130)을 포함할 수 있다.
제1 접합판(110)은 제1 말뚝(10)의 상단과 접합될 수 있다.
제2 접합판(130)은 제1 접합판(110)과 소정의 각도로 절곡되고, 제2 말뚝(20)의 하단과 접합될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 접합판(100)은 제1 접합판(110)의 제1 종축(S1)과 제2 접합판(130)의 제2 종축(S2)은 5 ~ 20도 범위의 각도차를 가지도록 절곡될 수 있다.
제1 접합판(110)의 제1 종축(S1)과 제2 접합판(130)의 제2 종축(S2)은 5 ~ 20도 범위의 각도차를 가지도록 절곡됨으로써, 상부말뚝과 하부말뚝의 사이에 관형연결재를 사용하는 종래의 방식의 적용이 어려운 경우에도, 본 발명의 말뚝의 접합구조를 활용하여 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)이 비스듬히 배치된 상태에서도 안정적으로 접합할 수 있다.
제1 접합판(110)의 높이방향 길이는 제1 접합판(110)의 폭방향 길이의 2.5 배 이상일 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 접합판(100)은 종단면 상에서 높이방향으로 만곡되게 설치되는 호상의 판으로 구성될 수 있다.
클립판(200)의 상단은 호상의 판으로 구성된 접합판(100)의 높이방향 중앙영역에 접합되고 하측으로 연장 형성될 수 있다.
일례로, 클립판(200)은 호상의 판으로 구성된 접합판(100)이 측면방향으로 가장 돌출된 부분에 접합될 수 있다.
도 7을 참조하면, 접합판(100)이 호상의 판으로 구성됨으로써, 제1 말뚝(10)의 제1 중심축(P1)과 제2 말뚝(20)의 제2 중심축(P2)이 비스듬히 배치된 경우에도 접합부(30)가 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)을 보다 용이하게 연결할 수 있다.
다른 일례로, 횡단면 상에서 폭방향으로 만곡되게 설치될 수 있다.
또 다른 일례로, 접합판(100)은 종단면 상에서 높이방향으로 만곡되게 설치되고, 횡단면 상에서 폭방향으로 만곡되게 설치될 수 있다.
이 경우, 접합판(100)에 교차되는 만곡라인을 형성하기 위해서는, 접합판(100)의 높이방향 중앙영역에 돌출부분 또는 주름부분이 형성될 수 있다.
접합판(100)의 두께는 제1 말뚝(10) 및 제2 말뚝(20)의 두께의 25% 이상이 수 있다.
접합판(100)의 두께는 제1 말뚝(10) 및 제2 말뚝(20)의 두께의 25% 미만일 경우, 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20) 사이를 연결하는 접합부(30)에 충분한 강성의 확보가 어려워질 수 있기 때문이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 클립판(200)은 접합판(100)의 높이방향 중앙영역의 외면에 접합되면서 접합판(100)과 함께 제1 말뚝(10)의 상단이 끼워지는 끼움공간(V)을 형성할 수 있다.
일례로, 클립판(200)은 벌어진 'ㄱ자형'의 단면을 가지고, 접합판(100)과 함께 제1 말뚝(10)의 상단에 끼움 가능하도록 하부가 개방된 'ㄷ자형'의 단면을 형성할 수 있다.
다른 일례로, 클립판(200)은 하부로 경사진 '판형'의 단면을 가지고, 접합판(100)과 함께 제1 말뚝(10)의 상단에 끼움 가능하도록 하부가 개방된 '역V자형'의 단면을 형성할 수 있다.
이때, 클립판(200) 하부로 경사지되 일부구간에 만곡면이 형성된 '판형'의 단면을 가질 수 있다.
물론, 클립판(200)은 설명한 형상에 한정되는 것이 아니고, 판형 타입이 아닌 탄성변형이 가능한 선재로 구성된 복수 개의 와이어 등으로 구성될 수 있음은 물론이다.
클립판(200)의 두께는 접합판(100) 두께의 20% 이하로 구성될 수 있다.
클립판(200)의 두께가 접합판(100) 두께의 20% 를 초과할 경우, 제1 말뚝(10)과 접합판(100)을 용접시 클립판(200)의 탄성변형이 어려워지면서 제1 말뚝(10)과 접합판(100)을 용접작업이 어려워질 수 있기 때문이다
일례로, 클립판(200)의 두께는 접합판(100) 두께의 10 ~ 20% 의 범위로 구성될 수 있다.
클립판(200)의 두께가 접합판(100) 두께의 10% 미만일 경우, 탄성변형 후 원래의 형태로 복원이 어려워지거나, 제1 말뚝(10)의 상단에 끼움 결합시 안정적인 고정이 되지 않을 수 있다.
클립판(200)의 두께가 접합판(100) 두께의 20% 를 초과할 경우, 제1 말뚝(10)과 접합판(100)을 용접시 클립판(200)의 탄성변형이 어려워지면서 제1 말뚝(10)과 접합판(100)을 용접작업이 어려워질 수 있기 때문이다.
접합부(30)는, 제1 말뚝(10)이 용접 접합되는 제1 용접라인(W1) 상에서 인접한 접합유닛(30U)의 측면이 서로 밀착 또는 근접되고, 제2 말뚝(20)이 용접 접합되는 제2 용접라인(W2) 상에서 인접한 접합유닛(30U)의 측면이 서로 밀착 또는 근접될 수 있다.
이와 같이, 접합부(30)는 말뚝과 용접 접합되는 용접라인 상에서 인접한 접합유닛(30U)의 측면이 서로 밀착 또는 근접됨으로써, 복수 개의 접합유닛(30U)으로 구성되는 접합부(30)의 후방으로 용접물이 흘러내리는 현상(용락)이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
접합판(100)은 제1 말뚝(10)이 용접 접합되는 제1 용접라인(W1) 상에서 제1 말뚝(10)의 내부곡률에 대응되는 곡률을 가질 수 있다.
접합판(100)은 제2 말뚝(20)이 용접 접합되는 제2 용접라인(W2) 상에서 제2 말뚝(20)의 내부곡률에 대응되는 곡률을 가질 수 있다.
이와 같이, 접합판(100)은 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 내부곡률에 대응되는 곡률을 가짐으로써, 제1 용접라인(W1)과 제2 용접라인(W2)을 형성시 클립판(200)을 당겨서 접합판(100)의 외면이 제1 말뚝(10)의 내면 및 제2 말뚝(20)의 내면에 각각 용이하게 밀착되면서 말뚝과 접합판(100) 사이에 갭이 발생하는 것을 미연에 방지될 수 있다.
이에 따라, 제1 용접라인(W1)과 제2 용접라인(W2)을 형성시 접합판(100)이 백플레이트(Back plate )의 역할을 함으로써, 용접시의 천공, 용락, 용입불량 등의 발생이 미연에 방지되면서 구조적으로 강건한 말뚝의 접합구조를 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 4a 및 도 5a를 참조하면, 접합판(100)은, 제1 말뚝(10)이 접합되는 하부영역에서 하부로 갈수록 횡방향 폭이 감소하는 테이퍼형으로 구성되고, 제2 말뚝(20)이 접합되는 상부영역에서 상부로 갈수록 횡방향 폭이 감소하는 테이퍼형으로 구성될 수 있다.
이는, 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)을 연결시, 인접한 접합유닛(30U)의 접합판(100) 간에 간섭이 발생하면서 시공이 어려워지는 것을 방지하기 위함이다.
일례로, 도 4a를 참조하면, 접합판(100)의 제1 접합판(110) 및 제2 접합판(130)은 높이방향으로 중앙영역에서 상부로 갈수록 횡방향 폭이 감소하고, 높이방향으로 중앙영역에서 하부로 갈수록 횡방향 폭이 감소하는 테이퍼형의 부재로 구성될 수 있다.
다른 일례로, 도 4b를 참조하면, 접합판(100)의 제1 접합판(110) 및 제2 접합판(130)은 높이방향으로 횡방향 폭이 일정한 'V자형'의 판으로 구성될 수 있다.
다른 일례로, 도 5b를 참조하면, 접합판(100)의 제1 접합판(110) 및 제2 접합판(130)은 높이방향으로 횡방향 폭이 일정한 호상의 판으로 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 말뚝의 접합구조는 접합부(30)의 상측에 용접을 실시하여 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 사이를 덮도록 형성되는 커버용접부(40)를 더 포함할 수 있다.
커버용접부(40)는 접합부(30)의 상측에 일정한 두께를 가지는 용접구간이 형성되도록 용접하여 형성될 수 있다.
커버용접부(40)는 제1 말뚝(10) 및 제2 말뚝(20)의 사이의 전체를 덮도록 설치될 수 있다.
일례로, 용접이 완료된 상태에서, 커버용접부(40)의 외면은 제1 말뚝(10) 및 제2 말뚝(20)의 외면보다 1 ~ 2mm 정도 높게 형성될 수 있다.
다른 일례로, 용접이 완료된 상태에서, 커버용접부(40)의 외면은 제1 말뚝(10) 및 제2 말뚝(20)의 외면과 동등한 높이로 형성될 수 있다.
제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 사이에 접합부(30)와 함께 커버용접부(40)를 형성함으로써, 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 접합부분이 구조적으로 보다 강건하게 연결될 수 있는 효과가 있다.
클립판(200)을 당겨서 접합판(100)의 외면이 제1 말뚝(10)의 내면 및 제2 말뚝(20)의 내면에 각각 용이하게 밀착시킬 경우, 접합부(30)의 상측에 커버용접부(40)를 형성하는 작업이 보다 용이해질 수 있다.
커버용접부(40)를 형성시 접합부(30)는 백플레이트의 역할을 함으로써, 커버용접부(40)를 형성하는 용접물이 접합부(30)의 후방인 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 내부로 흘러내리는 현상(용락)이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
커버용접부(40)를 형성할 경우, 클립판(200)은 접합판(100)에 비해 얇은 소재로 구성되는바, 접합부(30)의 상측에 용접을 실시하여 커버용접부(40)를 형성하는 과정에서 용접중에 녹아서 없어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일시예에 따른 말뚝의 접합구조의 시제품을 제작하여 설치한 사례를 도시한 도면이다.
도 8의 (a)에는 제1 말뚝(10)의 상단의 측면에 접합유닛(30U)이 설치된 상태가 도시되고, 도 8의 (b)에는 제1 말뚝(10)의 상단의 정면에 접합유닛(30U)이 설치된 상태가 도시되고 있다.
도 8의 (c)에는 접합유닛(30U)의 시제품이 도시되고 있고, 도 8의 (d)에는 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 진직도가 상이한 상태에서 접합유닛(30U)이 설치된 상태의 내면측을 도시하고 있다.
다음으로, 도면을 참조하여 말뚝의 접합구조의 시공방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 말뚝의 접합구조의 시공방법은 제1 말뚝(10) 배치단계, 접합부(30) 배치단계, 제2 말뚝(20) 배치단계, 정렬단계 및 접합단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 말뚝의 접합구조의 시공방법은 앞서 설명한 말뚝의 접합구조를 활용한다.
제1 말뚝(10) 배치단계는 제1 말뚝(10)을 배치하는 단계이다.
일례로, 제1 말뚝(10)은 지반에 항타된 상태일 수 있다.
접합부(30) 배치단계는 제1 말뚝(10)의 상단에 복수 개의 접합유닛(30U)을 둘레방향을 따라 연속적으로 설치하는 단계이다.
일례로, 접합부(30) 배치단계시 제1 말뚝(10)은 지반에 항타된 상태일 수 있다.
제2 말뚝(20) 배치단계는 제2 말뚝(20)을 접합부(30)의 상측에 배치하는 단계이다.
정렬단계는 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 진직도 및/또는 진원도를 정렬하는 단계이다.
접합단계는 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)이 정렬된 상태에서, 제1 말뚝(10)과 접합유닛(30U)의 사이에 제1 용접라인(W1)을 형성하고, 제2 말뚝(20)과 접합유닛(30U)의 사이에 제2 용접라인(W2)을 형성하여 접합하는 단계이다.
말뚝의 접합구조의 시공방법은 접합부(30)의 상측에 용접을 실시하여 상기 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 사이를 덮도록 커버용접부(40)를 형성하는 커버용접부 형성단계를 더 포함할 수 있다.
제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 사이에 접합부(30)와 함께 커버용접부(40)를 형성함으로써, 제1 말뚝(10)과 제2 말뚝(20)의 접합부분이 구조적으로 보다 강건하게 연결될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 말뚝의 접합구조의 시공방법에는 앞서 설명한바 있는 다양한 실시형태를 가지는 말뚝의 접합구조의 다양한 실시형태가 적용될 수 있음은 물론이다.
따라서, 말뚝의 접합구조의 시공방법에서 활용되는 말뚝의 접합구조의 제1 말뚝(10), 제2 말뚝(20) 및 접합부(30)의 구성은 이미 설명한 바와 같이 말뚝의 접합구조의 구성과 동일한바 이에 대한 자세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략한다.
말뚝의 접합구조의 시공방법은, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해 바람직한 말뚝의 접합구조의 시공방법으로서 예시하는 것으로, 상술한 순서 이외에도 구체적인 현장상황에 따라 다른 순서에 따라 변형실시되거나 혹은 기타 부수적인 공정이 추가될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 제1 말뚝 20: 제2 말뚝
30: 접합부 30U: 접합유닛
40: 커버용접부
100: 접합판 110: 제1 접합판
130: 제2 접합판 200: 클립판
G1: 제1 갭 G2: 제2 갭
P1: 제1 중심축 P2: 제2 중심축
S1: 제1 종축 S2: 제2 종축
V: 끼움공간 W1: 제1 용접라인
W2: 제2 용접라인

Claims (15)

  1. 제1 중심축을 가지는 관체로 구성되는 제1 말뚝;
    상기 제1 말뚝의 상부에 연결되고, 제2 중심축을 가지는 관체로 구성되는 제2 말뚝; 및
    상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 연결부분에 둘레방향을 따라 복수 개의 접합유닛이 설치되고, 상기 제1 중심축과 상기 제2 중심축이 비스듬히 배치된 상태에서 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝을 접합 가능한 접합부;를 포함하고,
    상기 접합유닛은,
    높이방향으로 절곡 또는 만곡되어, 하부영역에 상기 제1 말뚝이 접합되고, 상부영역에 상기 제2 말뚝이 접합되는 접합판; 및,
    상기 접합판의 일측에 접합되어 상기 접합판과 함께 상기 제1 말뚝에 끼움 결합되는 클립판;을 포함하는 말뚝의 접합구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합판은 종단면 상에서 높이방향으로 절곡되게 설치되는 'V자형'의 판으로 구성되는 말뚝의 접합구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접합판은,
    상기 제1 말뚝의 상단과 접합되는 제1 접합판; 및
    상기 제1 접합판과 소정의 각도로 절곡되고, 상기 제2 말뚝의 하단과 접합되는 제2 접합판;을 포함하고,
    상기 클립판은 상기 제1 접합판과 상기 제2 접합판의 경계부분에 접합되는 말뚝의 접합구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접합판은 상기 제1 접합판의 제1 종축과 상기 제2 접합판의 제2 종축은 5 ~ 20도 범위의 각도차를 가지도록 절곡된 것을 특징으로 하는 말뚝의 접합구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 접합판의 높이방향 길이는 상기 제1 접합판의 폭방향 길이의 2.5 배 이상인 것을 특징으로 하는 말뚝의 접합구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접합판은 종단면 상에서 높이방향으로 만곡되게 설치되는 호상의 판으로 구성되는 말뚝의 접합구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 접합판의 두께는 상기 제1 말뚝 및 상기 제2 말뚝의 두께의 25% 이상인 것을 특징으로 하는 말뚝의 접합구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 클립판은 상기 접합판의 높이방향 중앙영역의 외면에 접합되면서 상기 접합판과 함께 상기 제1 말뚝의 상단이 끼워지는 끼움공간을 형성하는 말뚝의 접합구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 클립판의 두께는 상기 접합판 두께의 20% 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 접합구조.
  10. 제1항에 있어서, 상기 접합부는,
    상기 제1 말뚝이 용접 접합되는 제1 용접라인 상에서 인접한 상기 접합유닛의 측면이 서로 밀착 또는 근접되고,
    상기 제2 말뚝이 용접 접합되는 제2 용접라인 상에서 인접한 상기 접합유닛의 측면이 서로 밀착 또는 근접되는 말뚝의 접합구조.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 접합판은 상기 제1 말뚝이 용접 접합되는 제1 용접라인 상에서 상기 제1 말뚝의 내부곡률에 대응되는 곡률을 가지고,
    상기 접합판은 상기 제2 말뚝이 용접 접합되는 제2 용접라인 상에서 상기 제2 말뚝의 내부곡률에 대응되는 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 말뚝의 접합구조.
  12. 제1항에 있어서, 상기 접합판은,
    상기 제1 말뚝이 접합되는 하부영역에서 하부로 갈수록 횡방향 폭이 감소하는 테이퍼형으로 구성되고,
    상기 제2 말뚝이 접합되는 상부영역에서 상부로 갈수록 횡방향 폭이 감소하는 테이퍼형으로 구성되는 말뚝의 접합구조.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 접합부의 상측에 용접을 실시하여 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 사이를 덮도록 형성되는 커버용접부;를 더 포함하는 말뚝의 접합구조.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 말뚝의 접합구조를 활용한 말뚝의 접합구조의 시공방법이고,
    상기 제1 말뚝을 배치하는 제1 말뚝 배치단계;
    상기 제1 말뚝의 상단에 복수 개의 상기 접합유닛을 둘레방향을 따라 연속적으로 설치하는 접합부 배치단계;
    상기 제2 말뚝을 상기 접합부의 상측에 배치하는 제2 말뚝 배치단계;
    상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 진직도 및/또는 진원도를 정렬하는 정렬단계; 및,
    상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝이 정렬된 상태에서, 상기 제1 말뚝과 상기 접합유닛의 사이에 제1 용접라인을 형성하고, 상기 제2 말뚝과 상기 접합유닛의 사이에 제2 용접라인을 형성하여 접합하는 접합단계;를 포함하는 말뚝의 접합구조의 시공방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 접합부의 상측에 용접을 실시하여 상기 제1 말뚝과 상기 제2 말뚝의 사이를 덮도록 커버용접부를 형성하는 커버용접부 형성단계;를 더 포함하는 말뚝의 접합구조의 시공방법.
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