KR20010067001A - 결합구를 이용한 속채움방식의 강관말뚝과콘크리트구조물기초의 결합구조 및 그 결합구 - Google Patents

Abstract

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

본 발명의 강관말뚝 결합구는 강관말뚝에 걸쳐지는, 중공부를 갖는 원형 테 구조로, 강관말뚝에 걸쳐질 수 있도록 강관외경 이상의 외경을 가지고 중앙에 콘크리트가 유입될 수 있는 중공부를 갖는 원형 테 형태의 수평부와, 수평부 하부에 강관말뚝 내부면에 밀착되게 삽입될 수 있도록 하방수직으로 형성된 수직부로 구성되고, 수평부에 나사가공된 보강철근이 결합될 수 있는 나사구멍이 다수 개 가공된 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 있다. 또한 강관말뚝 결합구의 강관말뚝과의 용접결합을 강관말뚝 외주부 상단에서 수행함으로써 용접작업의 자동화가 용이하고 품질관리 역시 용이해진다.

Description

결합구를 이용한 속채움방식의 강관말뚝과 콘크리트구조물기초의 결합구조 및 그 결합구{The connection structure between steel pile head and concrete footing using connector and thereof connector}

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 있어서, 강관내부의 용접 작업의 어려움을 해결한 것으로 특허 제 10-0229166호 가 개발되었으나, 강관말뚝에 작용하는 압입력을 강관말뚝의 상부에 씌워져 볼트로 결합되는 +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 출원한 바가 있으며, 이는 결합구에 작용하는 압축력을 견디는데 볼트(34)의 수량이 너무 많이 소요되어 시공성과 경제성이 좋지 않다.

따라서 이를 해결하기 위한 수단으로 본 출원인에 의한 특허출원 10-2000-0041671호와 10-2000-0062740호가 출원된 바 있다. 개선발명특허출원 10-2000-0041671호와 10-2000-0062740호의 공통적인 특징을 10- 2000-0041671호의 예를 들어 도1에 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, 보강철근(3)을 설치하고 기초 콘크리트 철근(4)을 배근한 다음 기초 콘크리트(1)를 타설하여 완성하며, 강관내부에 상당깊이 흙이 채워지지 않은 경우에 수평부의 나사구명에 결합된 지지철선(47)에 의해 지지되는 바닥부(48)를 더 포함하여 설치한다.

특허출원 10-2000-0041671호와 10-2000-0062740호의 발명은 강관말뚝과 강관말뚝 결합구을 체결하기 위한 볼트의 수량이 작게 소요되면서도 압입력에 대한 내력이 크며, 속채움으로 인해 인발내력 또한 크게 개선된다는 장점이 있으며, 시공성과 경제성이 우수한 효과가 있다.

그러나 결합구와 강관말뚝을 볼트결합해야 하므로 강관말뚝에 나사가 관통될 수 있는 볼트구멍을 현장에서 결합구의 볼트체결 나사구멍의 위치에 맞게 정확히 내야하는 번거로움이 있다.

또한 결합구와 강관말뚝의 결합이 볼트로 이루어지고 있는데, 강관말뚝상단에 강한 인발력이 작용하는 경우 강관말뚝과 기초의 결합이 결합구와 강관말뚝간 볼트의 전단내력과 속채움된 콘크리트의 강관부착력에 의해 견뎌져야 된다. 그러나 콘크리트의 강관부착력은 강관내 이물질이나 강관부식 등에 의해 장기간의 설계 내력이 보증된다고 할 수 없으며, 이에 결합구와 강관말뚝의 볼트결합이 중요한 역할을 하도록 설계되어야 한다.

특히 강관말뚝의 일반적인 설계에 있어서 강관말뚝에 작용하는 축방향력과모멘트의 조합응력에 저항할 수 있도록 설계가 이루어진다. 그러나 강관과 강관말뚝 결합구의 볼트결합만으로 축방향력과 모멘트의 조합응력에 저항하기 위해서는 많은 수의 볼트가 필요하며, 이는 강관말뚝 머리에 많은 볼트구멍이 가공해야한다는 것을 의미한다. 이는 강관말뚝 단면의 결손을 가져와 강관말뚝의 인장내력이 감소되는 결과를 가져오게 되며, 현장에서의 볼트구멍 가공개소가 증가함으로써 시공성 또한 저하되게 된다.

본 발명의 목적은 강관말뚝에 결합구와 강관말뚝을 볼트결합하기 위한 볼트구멍을 현장에서 결합구의 볼트체결 나사구멍의 위치에 맞게 정확히 내야하는 번거로움을 해결하고, 인발력에 대한 결합구조의 내력을 개선하기 위한 강관말뚝 결합구와 강관말뚝의 결합방법을 개선하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 결합구를 보인 설치 상태도.

도 2는 본 발명에 의한 결합구조의 일 실시예를 보인 시공단면도.

도 3은 본 발명에 의한 강관말뚝 결합구의 일 실시예를 보인 평면도.

도 4는 본 발명에 의한 강관말뚝 결합구의 일 실시예예의 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 : 나사구멍

18 : 바닥부 19 : 중공부

21 : 미끄럼 방지턱 22 : 지지철선

23 : 너트 24 : 용접부

본 발명은 지반에 타입된 강관말뚝을 상부 구조물의 기초와 결합하기 위한 결합구로서 미끄럼 방지턱을 강관말뚝 내부에 용접접합하고 속채움을 하는 기존의 방법을 개선하여, 현장품질관리가 용이하도록 기성 결합구를 강관말뚝에 설치하고 보강철근을 결합구에 결합하는 결합구조와 그 강관말뚝 결합구에 관한 것이다.

도2에서 도4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 설명한다.

지반에 타입된 강관말뚝의 머리부는 강관말뚝 결합구를 결합하기 위해 기초삽입길이를 고려하여 적당한 길이로 절단되는데, 절단면이 수평을 유지하도록 절단된다.

본 발명의 강관말뚝 결합구(10)는 강관말뚝(2)의 외경이상의 외경과 강관말뚝 내경보다 적은 내경을 갖는 원형 테 형태로서, 하방으로 관통하는 나사구멍(13)이 다수개 형성된 수평부(11), 상기 수평부(11) 하부의 강관말뚝 내부면 위치에서 하방수직으로 설치되는 수직부(12)로 구성되며, 수직부(12)와 수평부(11)는 일체로 형성될 수 있다.

강관말뚝(2)의 수평부의 외측지름이 강관말뚝 내경보다 크기 때문에 수직부는 강관말뚝 내부에 삽입되고 수평부는 강관말뚝에 걸리게 된다. 강관말뚝에 걸쳐지는 걸림턱부분은 강관말뚝 절단면과 용접함으로써 결합구와 강관말뚝이 결합된다. 용접부(24)는 일반적인 강관이음 용접에서와 같이 용접하며, 이를 위해 강관말뚝 절단면과 접하는 걸림턱부분의 아랫면은 용입홈용접을 위해 비스듬히 가공될 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 바닥부(18)는 철근, 와이어 로드 등의 상하단에 나사가 형성된 지지철선(22)을 수평부(11)의 일부 나사구멍(13)에 결합하고, 지지철선(22)의 하단에 바닥부(18)를 삽입하여 바닥부(18)아래에서 너트(23)를 결합함으로써 강관말뚝 내부에 타설되는 콘크리트로 인한 하중을 지지하게 된다.

강관말뚝기초의 설계조건에 따라 강관말뚝 내부에 이물질이 있는 경우나 속채움으로 인한 설계내력 증가가 필요하지 않은 경우에 강관말뚝 결합구(10) 가운데 형성되는 중공부(19)는 폐색될 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 미끄럼 방지턱(21)은 중공부(19)를 통해 전달되는 압입력의 일부를 전달받아 강관말뚝(2)에 전달함으로써 강관말뚝 결합구조의 내력을 향상하는 역할을 한다.

본 발명의 강관말뚝 결합구(10)는 강관말뚝 상부에 삽입설치되고 강관말뚝 절단면과 걸림턱 부분이 용접 결합되며, 수평부의 나사구멍(13)에 하단이 숫나사 가공된 보강철근(3)이 결합되어 보강철근을 통한 하중이 강관말뚝에 전달되어진다.

본 발명의 결합구를 설치하는 방법을 도 2에서 도 4의 예로 설명한다.

지반에 타입된 강관말뚝의 머리부는 타입시 타입해머의 타격에 의해 머리부에 손상이 생기며, 타입되고 지반위에 남는 부분이 구조물기초의 배근철근과 간섭이 생기기 때문에 강관말뚝 머리부는 기초삽입길이를 고려하여 적당한 길이로 절단된다. 이때 강관말뚝 결합구와의 결합을 위해 절단면이 수평을 유지하도록 절단한다.

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

현장에서 강관말뚝 결합구(10)의 수평부(11)의 나사구멍(13)에 지지철선(22)을 결합하고 지지철선(22)에 바닥부(18)를 설치하고 바닥부 구멍아래로 나온 지지철선(22)에 너트(23)를 결합하여 바닥부(18)가 강관말뚝 결합구에 의해 지지되도록 연결시킨다.

바닥부가 연결된 강관말뚝 결합구 조립체는 강관말뚝(2) 내부에 삽입, 거치시키고 강관말뚝과 결합구의 걸림턱부분을 용접하여 서로 결합한다.

강관말뚝과 결합된 강관말뚝 결합구(10)의 수평부(11)의 나사구멍(13)에 보강철근(3)을 결합, 설치한다.

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

본 발명의 강관말뚝 결합구(10)는 강관말뚝 상부에 삽입설치되고 강관말뚝 절단면과 걸림턱 부분이 용접 결합되고, 수평부의 나사구멍(13)에 보강철근(3)이 결합되어 기초에 작용하는 하중의 대부분이 보강철근을 통한 하중이 강관말뚝에 그대로 전달되어진다. 또한 중공부를 통해 내부 콘크리트에 작용하는 일부하중은 내부에 채워진 콘크리트를 통해 강관 내벽에 골고루 전달된다.

본 발명의 강관말뚝 결합구는 기출원 결합구와 달리, 수직부(12) 에 결합볼트를 위한 나사구멍 및 나사산을 가공할 필요가 없으며, 강관말뚝에 결합구와 볼트결합하기 위한 볼트구멍을 내야하는 번거로움이 없다. 특히 강관말뚝의 구멍은 결합구의 볼트체결 나사구멍의 위치에 맞게 정확히 내야하는 번거로움이 없어진다.

또한 결합구와 강관말뚝을 용접함으로써, 강관말뚝과 결합구를 볼트로 결합하기 위한 볼트구멍을 뚫을 필요가 없어 강관말뚝의 단면결손없이 인발력에 대한 결합구조의 내력을 높일 수 있는 효과가 있다.

통상적으로 강관말뚝의 자동절단을 위해서는 자동절단기의 주행을 위해 레일이 설치된다. 강관절단 후 강관말뚝 결합구을 설치하고, 이 레일을 이용하여 자동용접기가 용접부(24)를 용접함으로써 용이하게 용접할 수 있으며, 기계시공에 의한 경제성향상 효과가 있다.

또한 결합구과 강관말뚝의 결합이 강관 외주부 최상단에서 이루어짐으로써 강관말뚝의 기초삽입깊이를 최소화할 수 있어 기초배근철근과 간섭을 최소화되고 용접의 기계화가 용이하여 시공성이 개선됨은 물론 현장시공품질관리도 용이한 장점이 있다.

Claims (3)

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

   강관말뚝(10)의 외경이상의 외경과 강관말뚝 내경보다 적은 내경을 갖는 원형 테 형태로서, 하방으로 관통하는 나사구멍(13)이 다수개 형성된 수평부(11);

   상기 수평부(11)하부의 강관말뚝 내부면 위치에서 하방수직으로 설치되는 수직부(12); 를 포함하는 강관말뚝 결합구(10)
2. 제 1항에 있어서, 양단에 나사가 새겨진 지지철선(22); 및 상기 지지철선(22)이 통과하는 구멍(24)이 형성된 바닥부(18)를 더 포함하여, 지지철선(22)이 수평부(11)의 구멍(13)에 결합되고, 지지철선(22)의 하단이 바닥부(18)를 관통하여 너트(23)가 체결됨으로써 바닥부(18)가 지지되는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 결합구(10)
3. 강관말뚝 머리부와 구조물의 기초를 결합하는 결합구조에 있어서,

   강관말뚝(2); 제 1항 또는 제 2항의 강관말뚝 결합구(10); 보강철근(3)으로 구성되어,

   상기 강관말뚝결합구(10)가 강관말뚝(2) 상부에 삽입설치되어, 강관말뚝(2)에 용접결합되고, 보강철근(3)이 강관말뚝 결합구(10)의 수평부의 나사구멍(13)에결합되고 기초콘크리트(1)가 타설되는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 결합구조