KR20010007930A - 강관말뚝과 콘크리트구조물기초의 결합구조 및 그강관말뚝 결합구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목 또는 건축 구조물의 기초로써 강관말뚝을 이용하는 경우에 강관말뚝의 머리부와 콘크리트 기초를 결합하는 결합구에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 강관말뚝의 상단에 걸치면서 강관의 내부에 결합되는 결합구를 이용한 강관말뚝 머리부와 콘크리트 기초의 결합구조에 관한 것이다.

본 발명은 지반에 타입된 강관말뚝을 상부 구조물의 기초와 결합하기 위한 결합구로서 기존의 미끄럼 방지턱을 강관말뚝 내부 또는 외부에 용접접합하고 속채움을 하는 기존의 방법을 개선하여, 기존 속채움공법의 장점을 살리면서 현장품질관리가 용이하도록, 기성 결합구를 강관말뚝에 설치하고 기초콘크리트를 강관말뚝 내부에 속채움할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 강관말뚝 결합구는 강관말뚝에 걸쳐지는, 중공부를 갖는 원형구조로, 강관말뚝 내부의 속채움 콘크리트 타설 공간을 확보하는 분리된 바닥부를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 그 강관말뚝 결합구조는 강관말뚝 결합구가 강관말뚝 상부에 삽입설치되어 강관말뚝에 결합되고, 보강철근이 콘크리트 속채움 깊이까지 삽입된 후, 강관말뚝 상부의 내부에 기초콘크리트가 채워지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 강관말뚝의 머리부를 콘크리트 기초와 결합하기 위해 현장관리가 용이하며 내력이 큰 결합구조를 제시함은 물론 보강철근의 설치를 용이하게 하고 보강철근이 지지할 수 있는 내력을 최대화할 수 있는 장점이 있으며 강관말뚝 결합구의 강관말뚝과의 결합시 볼트결합뿐 아니라 인발력에 의해 강관말뚝 결합구가 이탈되지 않도록 하는 다양한 결합방법을 제시하고 있다.

Description

강관말뚝과 콘크리트구조물기초의 결합구조 및 그 강관말뚝 결합구{The connectors for steel pile head embedded in concrete footing and thereof structure}

본 발명은 토목 또는 건축 구조물의 기초로써 강관말뚝을 이용하는 경우에 강관말뚝의 머리부와 콘크리트 기초를 결합하는 결합구에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 강관말뚝의 상단에 걸치면서 강관의 내부에 결합되는 결합구를 이용한 강관말뚝 머리부와 콘크리트 기초의 결합구조에 관한 것이다.

현재 널리 사용되고 있는 강관말뚝과 콘크리트 기초의 결합방법에 있어서의 용접 작업의 어려움을 해결한 것으로 특허 제 10-0229166호 가 개발되었으나, 강관말뚝에 작용하는 압입력을 강관말뚝의 상부에 씌워지는 +자형 보강판을 부착한 덮개판을 이용하여 지지하기 때문에 압입력에 의해 강관말뚝에 발생하는 응력의 집중을 방지하는 효과가 뛰어나지 않고 시공성 및 경제성이 불량하다는 단점이 있었다.

이에 속채움방식을 채용한 내부삽입형 강관말뚝 결합구(특허 제 10-2000-0012472호)를 출원하였으며, 이 강관결합구를 도 1의 예에 따라 설명하면 다음과 같다.

원판으로써 상부면 바깥쪽에는 방사상으로 다수개의 암나사구멍(32)이 형성되고, 측면에는 볼트구멍이 형성된 결합구(30)를 볼트구멍이 형성된 강관말뚝(2)의 내부에 삽입하고, 강관말뚝(2)과 결합구(30)를 볼트(34)로 체결한 후, 단부에 수나사가 형성된 보강철근(3)을 결합구(30)의 상부면에 형성된 암나사구멍(32)에 체결하여 이루어진다. 상기 결합구(30)의 자중을 줄이기 위하여 중앙에 개구부를 두고 콘크리트 타설시 합판 등의 바닥판(36)을 설치하게 할 수 있다.

그러나 종래의 내부삽입형 결합구(30)는 결합구에 작용하는 압축력을 견디는데 볼트(34)의 수량이 너무 많이 소요되어 시공성과 경제성이 좋지 않다.

따라서 이를 해결하기 위한 수단으로 본 출원인에 의한 특허출원 10-2000-0041671호가 출원된 바 있다. 개선발명을 도 2의 예에 따라 설명하면 다음과 같다.

원형 테 형태의 수평부(41), 상기 수평부의 하부에 강관말뚝의 두께 이상 내부 쪽으로 후퇴하여 하방 수직으로 설치된, 볼트구멍(45)을 갖는 수직부(42)로 구성되어, 상기 강관말뚝 결합구(40)를 볼트구멍(5)이 형성된 강관말뚝(2)의 내에 삽입하여 강관말뚝의 상부에 걸치도록 하고, 강관말뚝(2)과 결합구(40)를 볼트(46)로 체결한 후, 단부에 수나사가 형성된 보강철근(3)을 수평부(41)에 형성된 나사구멍(44)에 체결하고, 기초 콘크리트 철근(4)을 배근한 다음 기초 콘크리트(1)를 타설하여 완성하며, 강관내부에 상당깊이 흙이 채워지지 않은 경우에 수평부의 나사구명에 결합된 철근(47)에 의해 지지되는 바닥부(48)를 더 포함하여 설치한다.

특허출원 10-2000-0041671호의 개선 발명은 강관과 강관말뚝결합구을 체결하기 위한 볼트의 수량이 작게 소요되고, 보강철근의 소요 길이가 짧아 시공성과 경제성이 우수한 효과가 있다.

그러나 결합구와 보강철근을 나사결합해야 하므로 결합구에는 나사구멍을, 보강철근의 단부에는 수나사를 가공해야 하는 번거로움이 있다. 또한 강관말뚝과 강관말뚝 결합구의 결합이 볼트에 의한 결합으로 명시하고 있으나, 상기 볼트가 인발에 의해 강관말뚝 결합구가 강관 말뚝으로부터 이탈하지 않도록 하는 역할을 할 수 있는 다양한 결합방법이 가능하다.

본 발명의 목적은 강관말뚝 결합구에 보강철근이 손쉽게 관통, 삽입될 수 있는 구멍을 형성시키고, 상기 구멍에 보강철근이 속채움깊이까지 삽입되게 함으로써 보다 손쉽게 설치 작업을 할 수 있게 하며, 속채움깊이까지 삽입된 보강철근을 통해 속채움 콘크리트의 강관부착력을 최대한 활용할 수 있도록 하여 인발력에 대한 결합구조의 내력을 증진시키는데 목적이 있다.

또한 강관말뚝과 강관말뚝 결합구의 결합에 다양한 결합방법을 이용할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 결합구를 보인 설치 상태도.

도 2는 종래의 결합구를 보인 설치 상태도.

도 3은 본 발명에 의한 결합구조의 일 실시예를 보인 시공단면도.

도 4는 본 발명에 의한 강관말뚝 결합구의 일 실시예를 보인 평면도.

도 5는 본 발명에 의한 강관말뚝 결합구의 A-A´절단사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 콘크리트 기초 2 : 강관말뚝

3 : 보강철근 4 : 기초 콘크리트 철근

10 : 강관말뚝 결합구 11 : 수평부

12 : 수직부 13 : 구멍

14 : 보강판 16 : 결속구

18 : 바닥부 19 : 중공부

20 : 너트 21 : 미끄럼 방지턱

22 : 지지철선

본 발명은 지반에 타입된 강관말뚝을 상부 구조물의 기초와 결합하기 위한 결합구로서 미끄럼 방지턱을 강관말뚝 내부 또는 외부에 용접접합하고 속채움을 하는 기존의 방법을 개선하여, 기존 속채움공법의 장점을 살리면서 현장품질관리가 용이하도록, 기성 결합구를 강관말뚝에 설치하고 기초콘크리트를 강관말뚝 내부에 속채움할 수 있도록 하는 결합구조와 그 강관말뚝 결합구에 관한 것이다.

도3에서 도5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 설명한다.

지반에 타입된 강관말뚝의 머리부에는 강관말뚝 결합구를 결합하기 위한 구멍(5)이 다수개 형성된다. 구멍은 강관말뚝과 강관말뚝 결합구와의 결합력이 골고루 분포될 수 있도록 강관말뚝 머리부에 방사상 소정간격으로 형성된다.

본 발명의 강관말뚝 결합구(10)는 강관말뚝(2)의 외경이상의 외경과 강관말뚝 내경보다 적은 내경을 갖는 원형테 형태로서, 하방으로 관통하는 구멍(13)이 다수개 형성된 수평부(11), 상기 수평부(11) 하부의 강관말뚝 내부면 위치에서 하방수직으로 설치되고, 측면에 강관말뚝 결합구(10)를 강관말뚝과 결합하기 위한 구멍(15)이 형성된 수직부(12)로 구성되며 수직부(12)와 수평부(11)는 일체로 형성될 수 있다.

또한 강관말뚝 결합구(10)는 강관말뚝 내부의 속채움 콘크리트 타설을 위해 타설깊이까지의 공간을 확보하는 분리된 바닥부(18)를 더 포함할 수 있다. 상기 바닥부(18)는 철근, 와이어 로드 등의 지지철선(22)에 의해 강관말뚝 결합구의 수평부(11)와 연결, 지지된다.

강관말뚝 결합구(10) 가운데 형성되는 중공부(19)는 타설되는 기초콘크리트가 강관말뚝 내부로 유입되는 개구부의 역할을 하게 되며, 이로 인해 속채움공법의 장점을 살릴 수 있다.

상기 수평부(11)는 강관말뚝의 상부에 걸쳐지며 강관말뚝 상부에 작용하는 압축력의 대부분을 강관말뚝에 전달하는 기능을 하게 된다.

상기 수평부(11)와 수직부(12)사이에는 압입력에 의한 수평부(11)의 변형에 저항하기 위해 수평부(11)를 지지하는 다수의 보강판(14)이 설치될 수 있다.

또한 수직부(12)에 상기 수직부(12)의 강관말뚝 내부의 콘크리트 압입력에 대해 미끄러지지 않도록 일체로 형성된 미끄럼 방지턱(21)을 둘 수 있다. 상기 미끄럼방지턱(21)은 중공부(19)를 통해 전달되는 압입력의 일부를 전달받아 강관말뚝(2)에 전달함으로써 강관말뚝 결합구조의 내력을 향상하는 역할을 한다.

상기 바닥부(18)는 철근, 와이어 로드 등의 상하단에 나사가 형성된 지지철선(22)을 수평부(11)의 구멍(13)과 바닥부의 구멍(24)를 통과, 삽입시키고, 수평부의 구멍(13)위에서 지지철선(22)상단에 너트(23)를 결합하고 바닥부 구멍(24)아래에서 지지철선(22)의 하단에 너트(23)를 결합함으로써 바닥판에 작용하는 하중을 지지하게 된다.

바닥부를 포함하는 강관말뚝 결합구를 시공하는 경우에 속채움깊이를 최소화하면서 보강철근(3)이 받게 되는 인장력을 최대화하기 위해 보강철근의 하단에 나사를 형성하고 바닥부(18)을 관통하여 바닥부에 상·하단 너트(20)로 결합함으로써 보강철근의 콘크리트 부착력외에 나사의 전단력을 이용하게 할 수 있다.

본 발명의 결합구를 설치하는 방법을 도 3에서 도 5의 예로 설명한다.

본 발명의 결합구는 수평부(11)와 수직부(12)로 구성된 강관말뚝 결합구(10), 보강철근(3), 바닥부(18), 지지철선(22) 그리고 기타 잡부속품(16, 20, 23)이 분해된 상태로 반입된다. 각 부분품을 분해된 상태로 반입하여 사용하기 때문에 운반 및 사용하기에 편리하다.

현장에서 강관말뚝 결합구(10)의 수평부(11)의 구멍(13)과 바닥부(18)의 구멍(24)에 지지철선(22)을 관통하여 삽입한 후 수평부 구멍(13)위로 나온 지지철선(22)에 너트(23)를 결합하고 바닥부 구멍(24)아래로 나온 지지철선(22)에 너트를 결합하여 바닥부(18)가 강관말뚝 결합구에 의해 지지되도록 연결시킨다.

바닥부가 연결된 강관말뚝 결합구(10)를 머리부에 구멍(5)이 천공된 강관말뚝(2) 내부에 삽입, 거치시키고 볼트나 핀 등의 결속구(16)로 서로 결합한다.

강관말뚝과 결합된 강관말뚝 결합구(10)의 수평부(11)의 구멍(13)에 보강철근(3)을 삽입하여 바닥부(18)에 의해 지지되도록 설치한다.

이때 위에서 언급한 바와 같이 강관말뚝 결합구(10)를 강관말뚝에 삽입하기 전에 보강철근(3)의 하단부에 나사가공하고, 바닥부에 보강철근이 관통할 수 있는 구멍(24)을 천공하여, 강관말뚝 결합구(10)의 수평부의 구멍(13)과 바닥부의 구멍(24)을 관통하여 삽입된 보강철근(3)을 바닥부의 상하부에 너트(20)로 결합하는 형태로 보강철근(3)을 설치할 수 있다.

강관말뚝 결합구(10)가 설치된 후에 기초 콘크리트 철근(4)을 배근한 다음 기초 콘크리트(1)를 타설하여 완성한다.

그리고 강관말뚝 결합구를 강관말뚝과 결합시 볼트결합뿐 아니라 간단히 강관말뚝의 결합구멍(5)과 강관말뚝 결합구의 결합구멍(15)에 핀이나 강봉 등의 결속구(16)을 삽입하여, 강관내부에 타설된 콘크리트가 삽입된 결속구를 구속하고, 상기 결속구가 강관말뚝과 강관말뚝 결합구의 결합구멍(5, 15)에 삽입된 채, 강관말뚝 결합구(10)가 기초에 작용하는 인발력에 의해 강관말뚝 결합구(10)가 강관말뚝(2)으로부터 이탈되지 않도록 할 수 있다.

본 발명으로 보강철근을 강관말뚝 결합구에 나사결합하기 위하여 보강철근(3)과 강관말뚝 수평부에 나사가공을 하여야 하고 시공시에 각각의 보강철근(3)을 강관말뚝 결합구(30, 40)의 나사구멍(32, 44)에 돌려 삽입하여야 하는 불편을 해소하고 보강철근을 수평부의 구멍을 통해 단순히 삽입하기만 하는 장점이 있다.

또한 보강철근을 수평부의 구멍을 통해 단순히 삽입한 후 바닥부에 너트를 이용하여 고정함으로써 보강철근의 콘크리트 부착력외에 하단에 형성되는 나사의 전단력을 이용하게 하여 속채움깊이를 최소화하면서 보강철근이 지지할 수 있는 내력을 최대화할 수 있는 발명을 제시하고 있다.

또한 강관말뚝 결합구를 강관말뚝과 결합시 볼트결합뿐 아니라 간단히 강관의 결합구멍(15)과 강관말뚝의 결합구멍(5)에 핀이나 강봉 등을 삽입하여, 인발력에 의해 강관말뚝 결합구(10)가 이탈되지 않도록 하는 다양한 결합방법을 선택, 이용할 수 있다.

Claims (6)

1. 강관말뚝 머리부와 구조물의 기초를 결합하는 결합구조에 사용되는 강관결합구에 있어서,

   강관말뚝(10)의 외경이상의 외경과 강관말뚝 내경보다 적은 내경을 갖는 원형테 형태의 수평부(11);

   상기 수평부(11)하부의 강관말뚝 내부면 위치에서 하방수직으로 설치되고, 강관말뚝 결합구(10)를 강관말뚝(2)에 결합하기 위한 구멍(15)이 형성된 수직부(12); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 결합구(10)
2. 제 1항에 있어서, 상기 수평부(11)에 하방으로 관통하는 나사없는 구멍(13)이 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 강관말뚝 결합구(10)
3. 제 2항에 있어서, 양단에 나사가 새겨진 지지철선(22); 및 상기 지지철선(22)이 통과하는 구멍(24)이 형성된 바닥부(18)를 더 포함하여, 지지철선(22)상단에 결합된 너트(23)에 의해 수평부(11)의 구멍(13)을 통과한 지지철선(22)이 지지되고 바닥부(18)를 통과한 지지철선(22)의 하단에 결합된 너트(23)에 의해 하단부가 지지되는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 결합구(10)
4. 강관말뚝 머리부와 구조물의 기초를 결합하는 결합구조에 있어서,

   강관말뚝 결합구(10)와 결합하기 위한 구멍(5)이 형성된 강관말뚝(2); 제 2항 또는 제 3항의 강관말뚝 결합구(10); 보강철근(3)으로 구성되어,

   상기 강관말뚝결합구(10)가 강관말뚝(2) 상부에 삽입설치되어, 구멍(5, 15)을 통해 강관말뚝 결합구(10)가 강관말뚝(2)에 결합되고, 보강철근(3)이 강관말뚝 결합구(10)의 수평부의 구멍(13)을 통과하여 콘크리트 속채움 깊이까지 삽입되고, 강관말뚝(2) 상부의 내부에 기초콘크리트(1)가 채워지는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 결합구조
5. 제 4항에 있어서, 강관말뚝(2)과 강관말뚝 결합구(10)의 결합이, 핀, 강봉, 볼트에 의한 결합인 것을 특징으로 하는 강관말뚝 결합구조
6. 강관말뚝 머리부와 구조물의 기초를 결합하는 결합구조에 있어서,

   강관말뚝 결합구(10)와 결합하기 위한 구멍(5)이 형성된 강관말뚝(2); 제 3항의 강관말뚝 결합구(10); 하단에 나사가 형성된 보강철근(3);로 구성되되, 강관말뚝 결합구의 바닥부(18)에 보강철근(3)이 통과할 수 있는 구멍(24)을 더 포함하여,

   상기 강관말뚝 결합구(10)가 강관말뚝(2) 상부에 삽입설치되어, 강관말뚝(2)과 강관말뚝 결합구(10)에 형성된 구멍(5, 15)을 통해 결합되되, 보강철근(3)이 강관말뚝 결합구(10)의 수평부의 구멍(13)을 통과하여 바닥부의 구멍(24)에 상·하단의 너트(20)로 결합되고, 강관말뚝 상부의 내부에 기초콘크리트(1)가 채워지는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 결합구조