KR200314958Y1 - 강관말뚝 머리 보강구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 강관말뚝 머리 보강구에 관한 것으로, 돔형 덮개부와, 상기 돔형 덮개부와 일체로 결합된 원통 형상으로 수직면에는 복수의 볼트 체결공이 형성된 수직부와, 상기 수직부의 상단부에서 일체로 결합된 링 형상으로 수평면에는 복수의 체결부가 형성된 수평부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 중량 감소로 인하여 강관말뚝 시공이 용이하고, 또한 용접 품질 관리공정을 생략하고 대량 생산이 가능하도록 일체적으로 제작 가능한 주조 제품화하여 제품의 품질과 균질성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

강관말뚝 머리 보강구{DEVICE FOR REINFORCING THE HEAD SECTION OF STEEL PILE}

본 고안은 강관말뚝 머리 보강구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 확대기초와 강관말뚝 머리부의 연결부에 사용되는 덮개판 형식의 강관말뚝 머리 보강구에 관한 것이다.

토목ㆍ건축 구조물에 작용하는 모든 하중을 지지 지반으로 하중을 전달하는 방법으로는 얕은 기초, 깊은 기초, 피어 및 케이슨 기초 등을 사용한다. 그 중 견고하고 단단한 지지층이 일반적으로 확대기초 저면 3m이하에 있는 경우는 깊은 기초인 말뚝 기초를 사용한다.

한편, 상부 구조물에 작용하는 하중에 의해 말뚝머리 결합부에 발생하는 축력, 전단력 및 휨모멘트는 말뚝 기초와 상부 구조물의 연결부와 접합된 말뚝을 통하여 지지 기반으로 전달되어야 한다. 따라서 말뚝 기초를 사용할 경우 확대 기초와 말뚝 기초 간의 연결부 즉, 말뚝 머리부는 작용 하중을 고려하여 보강설계나 구조상세가 필요한 실정이다.

확대 기초와 말뚝 기초간의 결합 조건은 국가 설계기준 및 관련 시방서에서 설계 디테일 및 시공방법 등을 제시하고 있다. 이러한 말뚝 머리 결합방법은 크게 강결합과 힌지결합으로 구분한다. 일반적으로 토목ㆍ건축 구조물은 구조 안전성과 변위 안정성에 대한 문제를 고려하여 강결합 방법으로 설계한다. 강결합은 다시 강관말뚝 머리를 확대기초 내에 근입시키는 깊이에 따라 강관의 직경 만큼 근입시키는 A방법과 10cm이하로 얕게 근입시키는 B방법이 있다. 이 중 B방법이 작업성과 확대 기초 하부철근 배근의 용이성 등의 이점이 있어 널리 적용되고 있다.

말뚝기초에서 구조적으로 가장 취약한 콘크리트 확대기초와 강관말뚝 머리의 결합방법으로는 강관말뚝 머리에 덮개판을 설치하는 방법과 강관내부에 콘크리트를 충진하는 방법으로 나눌 수 있다. 본 고안은 강관말뚝 머리에 덮개판을 설치하는 방법으로 콘크리트 확대기초와 강관말뚝 머리를 결합하는 범주에 속한다.

종래의 강관말뚝 머리 덮개판으로는 도 5에 도시된 대한민국 특허 제281308호(특허출원 제10-1999-5396호)가 있다. 도시된 강관말뚝용 덮개판은 강관말뚝의 상부에 씌여지며 하부에는 +자형 보강판(12)가 부설되고 덮개판(10)의 원판(11) 상부면 둘레에 수직 또는 외부측으로 절곡된 철근 또는 환봉(20)을 결합수단에 의해 결합 고정하고, 원판(11)과 보강판(12)을 결합수단에 의해 고정함과 동시에 상기 보강판(12)의 외측 단면 각각에는 일정폭을 가지면서 상하로 체결공(12B)을 형성한 보강블럭(12C)을 형성하여 용접 고정한 후 삽입될 강관(100) 대응 위치의 체결공(100B)을 통하여 볼트(B)로 결합 고정시키도록 한 것이다.

그러나 이러한 강관말뚝 머리 덮개판은 과도한 중량으로 취급 및 설치가 어렵고 또한 불필요하게 사용 강재량이 많이 소요되어 제품의 단가를 상승시키는 문제가 있다.

본 고안은 종래 기술이 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 구조 안정성을 높이고, 제품을 경량화시켜 현장 시공성과 작업성, 운반성을 향상시키고, 제품 생산시 사용 강재량을 절감하여 낮은 설계단가를 형성시켜 경제성을 높이는데 본 고안의 목적이 있다.

상기한 본 고안의 목적은 돔형 덮개부와, 상기 돔형 덮개부와 일체로 결합된 원통 형상으로 수직면에는 복수의 볼트 체결공이 형성된 수직부와, 상기 수직부의 상단부에서 일체로 결합된 링 형상으로 수평면에는 복수의 체결부가 형성된 수평부를 포함하는 강관말뚝 머리 보강구를 통해 달성된다.

이때, 체결부는 상기 수평부의 수평면을 따라 일정한 간격으로 형성된 나사 구멍 또는 상기 수평부의 외주연을 일정한 간격으로 소정의 깊이로 절개하여 보강철근이 삽입되도록 한 홈을 형성하고, 홈이 형성된 상부를 일정한 뚜께로 보강한 보강 삽입홈을 선택적으로 적용할 수 있다.

한편, 상기 돔형 덮개부와 수직부의 접합부위에는 보강리브를 더 설치할 수 있다.

본 고안의 상기 및 다른 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 강관말뚝 머리 보강구를 적용한 확대기초 콘크리트 보강철근과 강관말뚝 머리 접합부의 분해사시도.

도 2는 본 고안에 따른 강관말뚝 머리 보강구의 다양한 실시예들이 강관말뚝에 결합된 모습을 보인 단면도.

도 3은 본 고안에 따른 강관말뚝 머리 보강구와 보강철근이 결합되는 일예를 보인 일부 확대 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 강관말뚝 머리 보강구와 보강철근이 결합되는 다른 예를 보인 일부 확대 사시도.

도 5는 종래 강관말뚝 머리 보강구의 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >

100 : 강관말뚝 머리 보강구 120 : 돔형 덮개부

140 : 수직부 142 : 볼트 체결공

160 : 수평부 162 : 나사구멍

164 : 보강 삽입홈 200: 강관말뚝

242 : 볼트 체결공 300 : 보강철근

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 강관말뚝 머리 보강구(100)는 강관(200)과 볼트체결 방식으로 결합되는 덮개판 형태이다. 보강구(100)의수평부(160) 상면 둘레로는 일정 간격으로 다수의 보강철근(300)이 결합되는 나사구멍(162)이 형성되어 있어 단부가 부풀림된 형상으로 나사산이 가공된 보강철근(300)이 나사 결합된다. 보강구(100)는 수직부(140)의 수직면에 형성된 볼트 체결공(142)과 강관(200)의 상부에 형성된 볼트 체결공(242)을 통해 볼트 체결된다. 보강구(100)가 강관(200)과 결합되고 보강철근(300)이 결합된 후 확대기초 콘크리트가 타설됨으로써 강관말뚝 머리부와 확대기초가 일체로 연결되게 된다.

미설명 부호 320은 띠철근, 364는 부풀림부이다.

도 2에는 본 고안에 따른 다양한 실시예의 보강구(100)이 도시되어 있다. 도 2a 내지 도 2c에는 돔형 덮개부(120), 수직부(140) 및 수평부(160)가 일체로 형성된 보강구(100)가 도시되어 있고, 도 2d에는 돔형 덮개부(120)가 수직부(140) 및 수평부(160)과 분리된 보강구(100)가 도시되어 있다.

도 2b에서는 돔형 덮개부(120)과 수직부(140)의 접합부가 이격부(130)를 통해 결합되어 있고, 도 2c에서는 수평부(160)가 강관(200)의 외경보다 더 돌출되어 있는데, 이는 구조 설계상의 이유로 보강철근(300)을 결합시키는 위치가 강관말뚝(200)의 내측 또는 외측일 경우에 대응하기 위함이다.

도 2d에 도시된 바와 같이 돔형 덮개부(120)를 별도의 부재로 한 이유는 돔형 덮개부(120)는 확대기초 콘크리트 타설시 콘크리트가 강관의 내부로 흘러들어가는 것을 막고 콘크리트가 굳기까지 일종의 거푸집 역할을 하는 것인데, 보강구(100)를 강관(200)과 결합시키거나 수평부(160)에 보강철근(300)을 결합시킬 때에는 필요 없으므로, 이를 별도의 부재로 분리하여 보강구(100)의 중량을 경감시켜 결합작업이 보다 용이하도록 하기 위함이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 보강구(100)를 보다 상세히 설명하면, 돔형 덮개부(120)는 상술한 거푸집의 역할과 함께 구조 역학적으로 상부 구조물로부터 작용하는 하중을 돔의 곡면내를 따라 효과적으로 균등하게 분산시키는 역할을 한다. 수직부(140)는 원통 형상으로 그 둘레를 따라 방사상으로 다수의 볼트 체결공(142)이 일정한 간격으로 형성되어 있어 강관말뚝(200)과 볼트 체결된다. 돔형 덮개부(120)와 수직부(140)가 일체로 형성된 경우 도 3에 도시된 바와 같이 응력 집중이 생기는 돔형 덮개부(120)와 수직부(140)의 접합 부위에는 추가로 보강리브(135)를 더 설치하여 보강하는 것이 좋다. 수평부(160)는 링 형상으로 수평면에는 일정한 간격으로 나사 구멍(162)이 형성되어 있어 보강철근(300)과 나사결합된다.

보강철근(300)과 보강구(100)의 수평부(160)와의 연결구조 즉, 보강철근 체결부를 도 3 및 도 4을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 연결구조는 나사결합구조와 끼워맞춤구조를 가질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 나사결합구조의 경우, 수평부(160)의 가장자리 둘레를 따라 일정한 간격으로 다수의 나사 구멍(162)을 형성하고 나사 구멍(162)이 형성된 둘레로는 보강철근(300)과의 체결부를 보강할 목적으로 보강 테두리(164)가 형성되어 있어 보강철근(300)과 보강구(100)의 결합부위에 작용하는 수평력에 대해 보다 효과적으로 대응할 수 있도록 한다. 이때 보강 테두리(164)의 구성은 선택적이다. 그리고 나사 구멍(162)의 형성 위치는 상기한 바와 같이 수평부(160)의 가장자리를 따라 형성되나, 이에 한정되지 않고 강관말뚝과 수직으로 일치하는 면에 또는 돔형 덮개부(120)와 수직부(140)가 다소 이격된 경우 이 이격부(130)에 형성될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 끼워맞춤구조의 경우, 상기 수평부(160)의 외주연을 일정한 간격으로 소정의 깊이로 절개하여 보강철근(300)이 삽입되도록 한 홈을 형성하고 선택적으로 홈이 형성된 상부에 소정의 두께로 보강한 보강 삽입홈(166)을 형성하여 보강철근(300)과 보강구(100)의 결합부위에 작용하는 수평력에 대해 보다 효과적으로 대응할 수 있도록 한 것이다. 그리고 이 구조의 경우 보강철근(300)은 그 일단부에 나사산이 가공되어 있을 필요는 없다. 한편, 보강철근(300)을 단순히 상기 보강 삽입홈(166)에 끼워맞추는 경우 빠져 나갈 염려가 있으므로 보강철근(300)에 너트(400)를 끼운 후 홈에 끼워맞춰 상기 너트(400)를 홈의 상부에 소정의 두께로 보강된 보강부위에 강제로 삽입시킬 수 있다.

이하 본 고안의 설치 방법 및 이를 이용한 강관말뚝 머리의 보강 구조에 대하여 설명한다.

공장에서 주물로 일체로 제작된 보강구를 강관말뚝에 삽입하고, 강관말뚝에 미리 타공된 볼트 구멍과 상기 보강구 수직부의 볼트 구멍을 일치시킨 후 볼트 체결하여 강관말뚝과 보강구를 결합시킨다.

다음으로 수평부에 형성된 나사 구멍에 단부에 나사가 가공된 보강철근을 결합시키고, 콘크리트 확대기초 주철근을 배근한 후, 확대기초 콘크리트를 타설하면 본 고안에 따른 강관말뚝 머리 보강구를 이용한 확대 기초콘크리트와 강관말뚝 머리부의 결합부가 완성된다.

이상과 같이 돔형 덮개부를 채택한 본 고안은 실험결과에 따르면, 최대변위는 돔형 덮개부의 가운데에서 발생하였으며, 기존 덮개판을 사용한 방법에 비해 약 1/2의 수준으로 처짐이 감소되었는데, 이는 쉘구조의 특성으로 면에 수직한 압축하중을 받는 쉘구조는 이 하중을 면내 방향으로 하중을 전달하여 처짐을 분산시키기 때문으로, 돔형 덮개부가 기존 편평한 덮개판과 대비하여 구조 안정성에서 보다 우수함을 알 수 있었다.

상기한 바와 같이 본 고안에 따르면, 중량 감소로 인하여 강관말뚝 시공이 용이하고, 또한 용접 품질 관리공정을 생략하고 대량 생산이 가능하도록 일체적으로 제작 가능한 주조 제품화하여 제품의 품질과 균질성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

비록 본 고안이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 가하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 실용신안등록청구범위는 본 고안의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.

Claims (4)

1. 돔형 덮개부(120)와, 상기 돔형 덮개부(120)와 일체로 결합된 원통 형상으로 수직면에는 복수의 볼트 체결공(142)이 형성된 수직부(140)와, 상기 수직부(140)의 상단부에서 일체로 결합된 링 형상으로 수평면에는 복수의 체결부가 형성된 수평부(160)를 포함하는 강관말뚝 머리 보강구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 체결부는 상기 수평부(160)의 수평면을 따라 일정한 간격으로 형성된 나사 구멍인 강관말뚝 머리 보강구.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 체결부는 상기 수평부(160)의 외주연을 일정한 간격으로 소정의 깊이로 절개하여 보강철근이 삽입되도록 한 홈을 형성하고, 홈이 형성된 상부를 일정한 뚜께로 보강한 보강 삽입홈인 강관말뚝 머리 보강구.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 돔형 덮개부와 수직부의 접합부위에는 보강리브가 더 설치되어 있는 강관말뚝 머리 보강구.