KR20040077357A - 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치 - Google Patents

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KR20040077357A
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Abstract

본 발명에 따른 선단슈장치는, 중앙에 강관말뚝(1)의 관입시 지반이 유입되도록 유입공(13)이 형성된 원형 테 형태의 수평부(11)를 구비하며, 강관말뚝(1)의 개방된 선단부에 설치되어 강관말뚝(1)의 개방 단면을 축소함으로써, 강관말뚝(1)의 선단지지력을 발현하는 유효 단면적을 증가시키는 막음부재(10)와; 상기 수평부(11)의 상면으로부터 상기 강관말뚝(1)의 내주면을 따라 소정 높이로 연장 설치되어, 상기 막음부재(10)에 의해 증가된 강관말뚝(1)의 유효 단면적을 유지하거나 더 증가시키는 중공형의 콘크리트 보강부재(30)를 포함하여 이루어진다. 이러한 선단슈장치에 의하면, 막음부재의 면적과 콘크리트 보강재의 두께에 해당하는 면적만큼 강관말뚝의 유효 단면적이 증가하며 그에 따라 선단지지력도 증가하게 된다. 그리고, 강관말뚝의 유효 단면적의 증가량은 콘크리트 보강부재의 높이에 해당하는 높이를 따라서 일정하게 유지된다. 따라서, 강관말뚝의 관입시 강관말뚝 내부로 유입되는 지반의 토사가 교란되지 않으므로, 강관말뚝 내부에서의 지반에 의한 마찰력이 증가하게 되는 효과가 있다.

Description

강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치{End Tip Apparatus for Reducing Opening Cross Section of Steel Pipe Pile}
본 발명은 강관말뚝의 선단슈장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 강관말뚝의 선단에 장착되어 말뚝의 유효 단면적을 증가시키므로써, 강관말뚝의 근입깊이를 증가시키지 않으면서도 선단지지력을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 강관말뚝의 선단슈장치에 관한 것이다.
일반적으로 말뚝이 상부의 하중을 지지할 수 있는 능력을 의미하는 말뚝의 지지력은 주변 마찰력과 선단지지력으로 구성된다. 말뚝의 주변 마찰력은 말뚝의 측면과 지반과의 접촉에 의하여 발현되는 마찰력을 의미하며, 말뚝의 선단지지력은 말뚝의 단부에서 발현되는 지지력을 의미한다. 이러한 말뚝의 선단지지력은 말뚝의 단부 형상에 따라 그 발현 메카니즘이 상이하다.
도 1 및 도 2는 말뚝에 작용하는 지지력을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 도 1은 말뚝의 단부가 완전히 막힌 경우에 대한 것이며, 도 2는 말뚝의 단부가 개방된 경우에 대한 것이다. 도 1에 도시된 것과 같이 말뚝의 단부가 완전히 막혀있는 경우, 말뚝 단부의 전체 단면적이 선단지지력(RPC)을 발현시키는 면적이 되며, 주변 마찰력(ROF)과 선단지지력(RPC)의 합은 전체 하중(Pu)이 된다. 한편, 도 2에 도시된 것과 같이 말뚝의 단부가 개방되어 있는 경우에는 선단지지력(RPC)은 말뚝의 순단면적(즉, 말뚝 재료의 단면적)에 의한 지지력(RPO)과 말뚝의 내부로 유입되는 지반의 체적에 따른 마찰력(RIF)의 합이 된다.
이와 같이, 말뚝에 있어서 선단지지력의 크기는 말뚝 단부의 단면적, 말뚝 단부의 단위면적당 지지력, 말뚝 내부로 유입되는 지반의 체적, 말뚝 내부로 유입된 지반과 말뚝 내주면 사이의 마찰계수 등에 의하여 결정된다.
그런데, 일반적으로 도 2와 같이 단부가 개방되어 있는 개단(開端)말뚝에서, 말뚝의 내부로 유입되는 지반의 체적과, 그 마찰계수 등을 구하는 것은 매우 어렵고 번잡한 작업이다. 따라서, 이러한 말뚝 내부로 유입되는 지반에 의하여 발현되는 마찰력(RIF)을 별도로 계산하기보다는 말뚝의 단면적으로 환산하여 말뚝의 선단지지력에 반영하여 계산하는 방법이 보편적으로 이용되고 있다. 요컨대, 말뚝 단부가 지지층에 근입된 정도에 따라, 말뚝의 순단면적을 증가시키되, 그 증가되는 값은 전체 단면적을 기준으로 환산하여 구한 말뚝의 유효 단면적으로 하는 것이다.
일예로서, 일본 건설성의 규정에 따르면, 개단 강관말뚝과 개단 철근콘크리트 말뚝에 대하여 유효 단면적을 다음과 같이 산정하도록 정하고 있다.
즉, 개단 철근콘크리트 말뚝은 지지층에 근입된 깊이가 말뚝 직경보다 작으면 전체 단면적의 80%를 유효 단면적으로 하고, 지지층에 근입된 깊이가 말뚝 직경의 2배 이상이면, 전체 단면적의 100%를 유효 단면적으로 한다. 한편, 개단 강관말뚝의 경우, 지지층에 근입된 깊이가 말뚝 직경의 2배 이상이고 5배 이하이면 전체 단면적의 0.16배를 한 후 이 값에 지지층에 근입된 깊이를 곱하여 선단지지력이 발현되는 유효 단면적으로 하고, 지지층에 근입된 깊이가 말뚝 직경의 5배 이상이면, 전체 단면적의 80%를 유효 단면적으로 한다.
따라서, 개단 강관말뚝과 개단 철근콘크리트 말뚝에 있어서, 선단지지력이 발현되는 유효 단면적이 전체 단면적의 80%가 되려면, 지지층에 근입되어야 하는 깊이가 철근콘크리트 말뚝의 경우 말뚝의 직경정도인데 비하여 강관말뚝의 경우에는 말뚝 직경의 5배 이상이 된다. 요컨대, 동일한 선단지지력을 발휘하기 위해서는 개단 강관말뚝은 개단 철근콘크리트 말뚝보다 말뚝 직경의 4배정도 더 깊게 말뚝을 지지층에 근입시켜야 하는 것이다.
이와 같이, 개단 강관말뚝과 개단 철근콘크리트 말뚝의 근입 깊이에 있어서 차이가 발생하는 이유는, 개단 철근콘크리트 말뚝의 순단면적은 전체 단면적의 50% 정도인데 비하여, 개단 강관말뚝의 경우 말뚝의 두께가 말뚝의 직경에 비하여 매우 작아 순단면적이 전체 단면적의 10%정도에 불과하기 때문이다. 개단 강관말뚝의 근입 깊이가 크다는 것은 결국, 고가의 강관말뚝 사용량이 많다는 것으로서 시공비용이 많이 소요된다는 것을 의미한다.
한편, 강관말뚝을 개단(開端) 형식이 아닌 선단부가 완전히 폐쇄된 형태로 구성할 수도 있으나, 이 경우 강관말뚝을 지반에 관입시키기가 매우 어렵게 되며, 관입을 위한 항타수가 증가되어 그에 따른 추가 비용이 발생될 뿐만 아니라, 과다한 항타수의 증가로 인하여 말뚝의 머리부 및 선단부가 손상될 가능성이 매우 높아지므로, 위와 같이 강관말뚝을 완전히 폐쇄시키는 것은 결코 바람직한 개선방법이 되지 못한다.
본 발명자는 위와 같은 종래의 개단 강관말뚝이 가지고 있는 문제점을 개선하기 위하여, 실용신안등록 제29295호 공보에 개시된 것과 같은 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치를 개발한 바 있다.
도 3에는 상기 실용신안공보에 개시된 선단슈장치의 일례로서, 소위 T형 거치식 선단슈장치가 도시되어 있다.
상기한 T형 거치식 선단슈장치(100)는, 소정 폭의 원형 테 형태로 이루어져 강관말뚝(1)의 관입시에 소정의 지반이 강관말뚝(1) 내부로 유입될 수 있도록 중앙에 소정 지름의 지반 유입공(13)이 형성되어 있으며, 강관말뚝(1)의 나머지 단면부분은 폐쇄하여 강관말뚝(1)의 개방 단면을 축소하는 수평부(11)와, 상기 수평부(11)를 지지하도록 상기 수평부(11)의 상면에 결합되어 강관말뚝(1)의 선단부에 삽입 장착되는 원통형의 수직부(12)로 구성된다. 그리고, 선단슈장치(100)가 강관말뚝(1)의 선단부에 걸쳐질 수 있도록 상기 수평부(11)의 외곽에는 외부로 돌출된 형태의 걸림턱(17)이 형성되어 있다. 즉, 수평부(11)가 수직부(12)의 외경보다 더 외부로 확장되어 돌출되므로써 그 돌출된 부분이 걸림턱(17)을 형성하게 되는 것이다. 상기 수직부(12)는 강관말뚝(1)의 내경에 대응하는 외경을 가지며, 서로 수직하게 결합된 수평부(11)와 수직부(12)를 지지하기 위하여 다수개의 수직 리브(14)가 상기 수평부(11)와 수직부(12) 사이에 일체로 구비되어 있다.
이상과 같은 선단슈장치(100)에 의하면, 선단슈장치의 수평부(11)에 의하여 강관말뚝(1)의 개방단면이 소정 폭만큼 폐쇄되어 있으므로 강관말뚝(1)의 유효 단면적이 증가하게 되고, 그에 따라 선단지지력이 증가되므로, 선단슈장치가 구비되지 않은 일반 강관말뚝에 비하여 관입깊이를 줄일 수 있게 되며, 결국 관입 깊이의축소를 통하여 고가의 강관말뚝(1) 사용량을 절감하여 시공비를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
그리고, 선단슈장치(100)의 중앙에 지반 유입공(13)이 형성되어 있으므로, 상기 지반 유입공(13)을 통하여 어느 정도의 지반이 강관말뚝(1) 내부로 유입되는 것을 허용하므로, 강관말뚝(1)의 원활한 관입 성능을 유지할 수 있게 되며 그에 따라 무리한 항타로 인한 강관말뚝(1)의 손상을 방지할 수 있다는 장점도 있다.
반면에, 이러한 선단슈장치(100)에 의하면, 지반 유입공(13)의 직경이 강관말뚝(1)의 내경보다 상대적으로 작기 때문에, 강관말뚝(1) 내부를 향한 지반의 유입통로의 단면적은 선단슈장치(100)에 의해 좁아 졌다가 다시 증가되게 된다. 따라서, 도 3에 화살표로 도시한 것과 같이, 강관말뚝(1)을 지반에 관입시킬 때 지반의 토사들이 지반 유입공(13)을 통과한 후 교란되면서 강관말뚝(1) 내부로 유입됨으로써, 강관말뚝(1)에 유입된 지반과 강관말뚝(1) 내주면 사이의 마찰력이 감소하게 된다는 한계가 있다.
본 발명은 위와 같이 종래 기술이 가지는 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 강관말뚝의 선단부에 장착되어, 개단 강관말뚝의 내부로 어느 정도의 지반 유입을 허용하여 지지층으로의 관입 성능을 유지하면서도, 강관말뚝의 관입 깊이를 증가시키지 않고서도 선단지지력을 향상시킬 수 있으며, 또한 강관말뚝 내부에 지반이 유입될 때 교란되는 것을 막음으로써, 유입된 지반과 강관말뚝 내주면 사이의 마찰력을 증대할 수 있는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
도 1은 말뚝에 작용하는 지지력을 설명하기 위한 도면으로서, 단부가 막혀있는 말뚝의 개략적인 단면도.
도 2는 말뚝에 작용하는 지지력을 설명하기 위한 도면으로서, 단부가 개방되어 있는 말뚝의 개략적인 단면도.
도 3은 종래의 선단슈장치가 설치된 강관말뚝의 절개 사시도.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선단슈장치가 설치된 강관말뚝의 절개 사시도.
도 4b는 도 4a의 선단슈장치의 변형예를 나타낸 절개 사시도.
도 4c는 도 4b의 선단슈장치의 다른 변형예로서, 크랭크형 막음부재를 구비한 선단슈장치를 나타낸 절개 사시도.
도 4d는 도 4b의 선단슈장치의 다른 변형예로서, 콘크리트 보강부재가 테이퍼진 형태의 선단슈장치를 나타낸 절개 사시도.
도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선단슈장치가 설치된 강관말뚝의 절개 사시도.
도 5b는 도 5a의 선단슈장치의 변형예로서, 수평 파형 강판을 구비한 선단슈장치를 나타낸 절개 사시도.
도 5c는 도 5b의 선단슈장치의 변형예로서, 수직 파형 강판을 구비한 선단슈장치를 나타낸 절개 사시도.
도 5d는 도 5a의 선단슈장치의 또다른 변형예로서, 엠보싱 내면 강판을 구비한 선단슈장치를 나타낸 절개 사시도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선단슈장치가 설치된 강관말뚝의 절개 사시도.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선단슈장치가 설치된 강관말뚝의 절개 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 강관말뚝 3 : 스터드
10 : 막음부재 11 : 수평부
13 : 지반 유입공 30 : 콘크리트 보강부재
35 : 강선 또는 철근 40, 40' : 강판
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 중앙에 강관말뚝의 관입시 지반이 유입되도록 유입공이 형성된 원형 테 형태의 수평부를 구비하며, 강관말뚝의 개방된 선단부에 설치되어 강관말뚝의 개방 단면을 축소함으로써, 강관말뚝의 선단지지력을 발현하는 유효 단면적을 증가시키는 막음부재와; 상기 수평부의 상면으로부터 상기 강관말뚝의 내주면을 따라 소정 높이로 연장 설치되어, 상기 막음부재에 의해 증가된 강관말뚝의 유효 단면적을 유지하거나 더 증가시키는 중공형의 콘크리트 보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치가 제공된다.
이러한 선단슈장치에 의하면, 막음부재의 면적과 콘크리트 보강재의 두께에 해당하는 면적만큼 강관말뚝의 유효 단면적이 증가하며 그에 따라 선단지지력도 증가하게 된다. 그리고, 강관말뚝의 유효 단면적의 증가량은 콘크리트 보강부재의 높이에 해당하는 높이를 따라서 일정하게 유지된다. 따라서, 강관말뚝의 관입시 강관말뚝 내부로 유입되는 지반의 토사가 교란되지 않으므로, 강관말뚝 내부에서의 지반에 의한 마찰력이 증가하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이 강관말뚝 내부로 유입되는 지반의 교란을 방지하기 위하여, 상기 콘크리트 보강부재는 상기 강관말뚝의 직경의 2배∼4배의 높이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 콘크리트 보강부재는, 상기 유입공과 동일한 내경을 가지는 원통형으로 이루어질 수 있으며, 또는, 하단은 상기 유입공과 동일한 내경을 가지며 상단으로 갈수록 내경이 작아지도록 내주면이 테이퍼진 형상으로 형성될 수도 있다.
그리고, 본 발명에 따른 선단슈장치는, 콘크리트 보강부재의 내주면을 따라 설치되어, 강관말뚝의 관입시 유입되는 지반에 의한 콘크리트 보강부재의 손상을 방지하는 강판을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 강판은 상기 콘크리트 보강부재와의 부착력을 증진하고 상기 유입되는 지반과의 마찰력을 증대시키기 위하여 물결모양으로 주름진 형상으로 이루어질 수도 있고, 또다른 형태로서 상기 강판의 내면은 다수개의 볼록부가 형성되어 있는 엠보싱 형태로 이루어질 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 선단슈장치는, 상기 콘크리트 보강부재의 내부에 그 둘레를 따라 배근된 다수의 강선 또는 철근을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 강관말뚝의 내주면에는 상기 콘크리트 보강부재와의 부착력 강화를 위하여 다수의 스터드들이 돌출하여 설치되어 있는 것도 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 선단슈장치는 강관말뚝의 선단부에 내주면에 설치되어, 강관말뚝의 관입시 강관말뚝의 선단지지력을 발현하는 유효 단면적을 증가시킴과 함께, 강관말뚝 내부로 유입된 지반과의 마찰력을 증대시키도록 물결모양으로 주름진 원통형의 강판으로 이루어질 수도 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선단슈장치의 여러 형태를 나타낸 것으로서, 각각 선단슈장치가 설치된 상태에서의 강관말뚝의 절개 사시도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선단슈장치는, 강관말뚝(1)의 선단부에 설치되어 강관말뚝(1)의 유효 단면적을 증가시키는 "T"자형 막음부재(10)와, 강관말뚝(1)의 선단부 내부에 소정 높이(h)로 설치된 콘크리트 보강부재(30)를 구비한다.
상기 막음부재(10)는, 소정 폭의 원형 테 형태로 이루어져 강관말뚝(1)의 관입시에 소정의 지반이 강관말뚝(1) 내부로 유입될 수 있도록 중앙에 소정 지름의 지반 유입공(13)이 형성되어 있으며, 강관말뚝(1)의 나머지 단면부분은 폐쇄하여 강관말뚝(1)의 개방 단면을 축소하는 수평부(11)와, 상기 수평부(11)를 지지하도록 상기 수평부(11)의 상면에 결합되어 강관말뚝(1)의 선단부에 삽입 장착되는 원통형의 수직부(12)로 구성된다. 그리고, 선단슈장치가 강관말뚝(1)의 선단부에 걸쳐질 수 있도록 상기 수평부(11)의 외곽에는 외부로 돌출된 형태의 걸림턱(17)이 형성되어 있다. 즉, 수평부(11)가 수직부(12)의 외경보다 더 외부로 확장되어 돌출되므로써 그 돌출된 부분이 걸림턱(17)을 형성함으로써, 단면 형상이 "T"자형을 이루는 것이다. 상기 수직부(12)는 강관말뚝(1)의 내경에 대응하는 외경을 가지며, 서로수직하게 결합된 수평부(11)와 수직부(12)를 지지하기 위하여 다수개의 수직 리브(14)가 상기 수평부(11)와 수직부(12) 사이에 일체로 구비되어 있다. 그러나, 상기 수직부(12) 및 수직 리브(14)는 필수적으로 설치하여야 하는 것은 아니며, 후술하는 바와 같이 생략할 수도 있다.
이와 같은 막음부재(10)는, 상기 걸림턱(17)이 강관말뚝(1)의 선단부에 걸쳐지도록 설치하는데, 상기 걸림턱(17)을 강관말뚝(1)의 선단부에 용접하여 일체화시킬 수 있다. 이에 더하여 수직부(12)의 단부를 강관말뚝(1)의 내측면에 용접할 수도 있다. 그러나, 이와 같이 용접하는 방법 이외에도, 수직부(12)와 그와 대응하는 위치의 강관말뚝(1)에 각각 볼트 체결용 구멍을 형성하여 볼트로 체결함으로써 막음부재(10)를 설치할 수도 있다.
이와 같이, 강관말뚝(1)의 선단부에 막음부재(10)를 설치함으로써, 막음부재(10)의 수평부(11)에 의하여 강관말뚝(1)의 개방단면이 소정 폭만큼 폐쇄되므로 강관말뚝(1)의 유효 단면적이 증가하게 된다. 또한, 그에 따라 강관말뚝(1)의 선단지지력이 증가되므로, 막음부재(10)가 구비되지 않은 일반 강관말뚝에 비하여 관입깊이를 줄일 수 있게 되며, 결국 관입 깊이의 축소를 통하여 고가의 강관말뚝(1) 사용량을 절감하여 시공비를 줄일 수 있다. 그리고, 막음부재(10)의 중앙에 지반 유입공(13)이 형성되어 있으므로, 상기 지반 유입공(13)을 통하여 어느 정도의 지반이 강관말뚝(1) 내부로 유입되는 것을 허용하므로, 강관말뚝(1)의 원활한 관입 성능을 유지할 수 있게 되며 그에 따라 무리한 항타로 인한 강관말뚝(1)의 손상을 방지할 수도 있다.
상기 콘크리트 보강부재(30)는, 막음부재(10)의 지반 유입공(13)의 직경과 동일한 내경을 가지며, 수평부(11)의 상면으로부터 강관말뚝(1)의 내주면을 따라 원통형으로 설치된다. 즉, 콘크리트 보강부재(30)는 수평부(11)와 동일한 두께를 가지면서 강관말뚝(1) 내부로 소정 높이(h)만큼 상향으로 연장되어 있다.
이러한 콘크리트 보강부재(30)는, 먼저 막음부재(10)를 강관말뚝(1) 선단부에 설치한 다음, 지반 막음부재(10)의 유입공(13)에 소정 높이를 가지는 원통형의 거푸집(미도시)을 설치하고, 거푸집과 강관말뚝(1) 내주면 사이에 형성된 공간에 콘크리트를 타설하고 양생함으로써 설치될 수 있다.
강관말뚝(1) 내부에 콘크리트 보강부재(30)가 설치됨으로써, 강관말뚝(1)의 선단지지력을 발현하는 유효 단면적은 막음부재(10)와 콘크리트 보강부재(30)의 두께에 해당하는 면적만큼 증가하게 되며, 유효 단면적의 증가량은 콘크리트 보강부재(30)의 높이(h)에 해당하는 높이를 따라서 일정하게 유지된다. 따라서, 강관말뚝(1)의 관입시 지반 유입공(13)을 통하여 유입되는 지반의 토사가 교란되지 않으므로, 강관말뚝(1) 내부에서의 지반에 의한 마찰력이 증가하게 된다. 또한, 콘크리트 보강부재(30)에 의하여 강관말뚝(1) 내부 공간의 단면적이 감소되므로, 강관말뚝(1) 내부 지반이 조밀해짐으로써, 마찰력 증가의 효과는 더욱 커지게 된다.
이와 같이, 콘크리트 보강부재(30)에 의한 마찰력의 증가 효과를 얻기 위해서, 콘크리트 보강부재(30)는 강관말뚝(1) 직경의 2배∼4배의 높이(h)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 콘크리트 보강부재(30)는 강관말뚝(1)을 보강하는 기능도 하게 된다.따라서, 강관말뚝(1)의 선단부를 보강하기 위하여 막음부재(10)에 설치된 수직부(12)나 수직 리브(14)는 생략이 가능하다.
일 예로서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 수직부(12)와 수직 리브(14)를 생략한 상태에서 수평부(11)의 최외곽을 따라 강관말뚝(1)이 배치되도록 하고, 강관말뚝(1) 내주면과 수평부(11)의 상면에 수직 리브(14)를 용접 등에 의하여 설치하여도, 콘크리트 보강부재(30)에 의하여 강관말뚝(1)의 선단부는 충분한 강성을 가지게 된다.
도 4c는 본 실시예에 따른 선단슈장치의 다른 변형 예를 도시한 것으로서, 막음부재가 크랭크형으로 이루어진 경우를 나타낸 것이다.
도 4c에 도시된 크랭크형 막음부재(20)는, 앞서 도 4a에 도시된 "T"자형 막음부재(10)에서와 마찬가지로 소정 폭을 가지는 원형 테 형태로 이루어져 강관말뚝(1)의 관입시에 소정의 지반이 강관말뚝(1) 내부로 유입될 수 있도록 중앙에 소정 지름의 지반 유입공(23)이 형성되고 강관말뚝(1)의 나머지 단면부분은 폐쇄하여 강관말뚝(1)의 개방 단면을 축소하는 수평부(21)와, 상기 수평부(21)를 지지하도록 상기 수평부(21)의 하면에 결합되어 강관말뚝(1)의 선단부에 삽입 장착되는 원통형의 수직부(22)로 구성된다. 다만, 강관말뚝(1)에 걸쳐지는 걸림턱(27)이 수직부(22)의 한단부에 별도로 돌출하여 형성되어 있다는 점과, 상기 수평부(21)는 수직부(22)의 타측단부에 결합되어, 그 단면 형상이 전체적으로 크랭크형을 이룬다는 있다는 점이 앞서 설명한 "T"자형 막음부재(10)와 구별되는 차이점이다.
도 4d는 본 실시예에 따른 선단슈장치의 또 다른 변형 예를 도시한 것으로서, 콘크리트 보강부재(30)의 내주면이 테이퍼진 경우를 나타내는 것이다.
즉, 도 4d에 도시된 바와 같이, 콘크리트 보강부재(30)는 하단이 막음부재(10)의 지반 유입공(13)의 직경과 동일한 내경을 가지며, 상단부로 갈수록 내경이 작아지도록 테이퍼진 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 콘크리트의 보강부재(30)의 내주면을 테이퍼진 형상으로 형성함으로써, 강관말뚝(1)의 유효 단면적은 그 상단부로 갈수록 증가하게 되며, 강관말뚝(1) 내부에 유입된 지반에 의한 마찰력이 더욱 증가될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선단슈장치의 여러 형태를 나타낸 것이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선단슈장치는, 앞서 설명한 제 1 실시예와 비교하여 콘크리트 보강부재(30)의 내주면에 원통형의 강판(40)이 설치된 점에 차이가 있을 뿐 나머지 부분은 동일하다. 이와 같이, 원통형 강판(40)이 콘크리트 보강부재(30)의 내주면을 감싸게 됨으로써, 강관말뚝(1)의 관입시 강관말뚝(1) 내부로 유입되는 지반의 유입압력에 의하여 콘크리트 보강부재(30)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
원통형 강판(40)은 그 하단이 막음부재(10)의 지반 유입공(13)에 인접하도록 수평부(11) 상면에 용접되어 설치될 수 있다. 그리고, 이 경우 강판(40)의 외주면과 강관말뚝(1) 내주면 사이에 공간이 형성되므로, 별도의 거푸집 없이도 이 공간부에 콘크리트를 타설함으로써 콘크리트 보강부재(30)를 형성할 수 있다.
한편, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 강판(40')은 수평 또는 수직 방향 물결모양으로 주름진 형상으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 파형 강판(40')을 사용하면, 강판(40')과 콘크리트 보강부재(30) 사이의 부착력이 증대되며, 또한 강관말뚝(1) 내부로 유입되는 지반과의 마찰력도 증대되는 효과가 있다.
또한, 도 5d에 도시된 바와 같이, 강판(40")은 그 내면에 다수개의 볼록부(41)이 형성되어 있는 엠보싱 형태로 구성될 수도 있다. 이와 같이 강판(40")을 엠보싱 형태의 내면을 갖도록 구성하게 되면 강관말뚝(1)의 내부로 유입되는 지반과의 마찰력이 증가하게 된다.
도 6에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선단슈장치가 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선단슈장치는, 도 5a에 도시된 선단슈장치와 마찬가지로 강관말뚝(1)의 선단에 설치된 "T"자형 막음부재(10)와, 강관말뚝(1) 내주면에 설치된 원통형의 콘크리트 보강부재(30)와, 콘크리트 보강부재(30)의 내주면에 설치된 강판(40)을 구비하고 있다. 이에 더하여, 본 실시예에 따른 선단슈장치에는, 상기 콘크리트 보강부재(30)의 내부에 그 둘레를 따라 다수의 강선 또는 철근(35)이 수직하게 배근되어 있다. 이와 같이, 강선 또는 철근(35)이 배근됨으로써 콘크리트 보강부재(30)의 강도가 보강된다.
강선 또는 철근(35)은, 상단이 콘크리트 보강부재(30)의 상단부에 설치된 상부 플레이트(32)에 고정되며 하단은 막음부재(10)의 수평부(11)에 고정된다. 그러나, 강선 또는 철근(35)의 고정을 위하여 상부 플레이트(32)가 반드시 필요한 것은 아니며, 철근의 경우에는 상부 플레이트(32)가 없더라도 철근의 고정이 가능하다.
도 7에는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 선단슈장치가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선단슈장치는, 도 4a의 선단슈장치와 비교하여 강관말뚝(1)의 내주면에 다수의 스터드(3)들이 돌출하여 형성되어 있는 점에 차이가 있을 뿐 나머지 부분은 동일하다. 이와 같이, 강관말뚝(1) 내주면에 스터드(3)를 형성한 상태에서 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강부재(30)를 형성하면, 콘크리트 보강부재(30)와 강관말뚝(1) 사이에 부착력이 증대됨으로써, 강관말뚝(1)의 관입시 콘크리트 보강부재(30)에 과도한 압력이 가해지더라도 충분히 견딜 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 강관말뚝의 선단부에 막음부재를 설치하고 강관말뚝의 내부에는 소정 두께를 가지는 콘크리트 보강부재를 설치함으로써, 강관말뚝의 유효 단면적이 증가하며 그에 따라 선단지지력이 증가하게 된다. 이와 같은 선단지지력의 증가로 인하여 강관말뚝의 관입깊이를 줄일 수 있으므로 고가의 강관말뚝 사용량을 절감하여 시공비를 줄일 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면, 강관말뚝의 유효 단면적의 증가량은 콘크리트 보강부재의 높이에 해당하는 높이를 따라서 일정하게 유지된다. 따라서, 강관말뚝의 관입시 강관말뚝 내부로 유입되는 지반의 토사가 교란되지 않으므로, 강관말뚝 내부에서의 지반에 의한 마찰력이 증가하게 된다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (8)

  1. 중앙에 강관말뚝(1)의 관입시 지반이 유입되도록 유입공(13)이 형성된 원형 테 형태의 수평부(11)를 구비하며, 강관말뚝(1)의 개방된 선단부에 설치되어 강관말뚝(1)의 개방 단면을 축소함으로써, 강관말뚝(1)의 선단지지력을 발현하는 유효 단면적을 증가시키는 막음부재(10)와,
    상기 수평부(11)의 상면으로부터 상기 강관말뚝(1)의 내주면을 따라 소정 높이로 연장 설치되어, 상기 막음부재(10)에 의해 증가된 강관말뚝(1)의 유효 단면적을 유지하거나 더 증가시키는 중공형의 콘크리트 보강부재(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 보강부재(30)는 상기 유입공(13)과 동일한 내경을 가지는 원통형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 콘크리트 보강부재(30)는, 하단은 상기 유입공(13)과 동일한 내경을 가지며 상단으로 갈수록 내경이 작아지도록 내주면이 테이퍼진 형상으로 형성된 것을특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 콘크리트 보강부재(30)의 내주면을 따라 설치되어, 강관말뚝(1)의 관입시 유입되는 지반에 의한 콘크리트 보강부재(30)의 손상을 방지하는 강판(40)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강판(40)은 상기 콘크리트 보강부재(30)와의 부착력을 증진하고 상기 유입되는 지반과의 마찰력을 증대시키기 위하여 물결모양으로 주름진 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 강판(40)은 상기 콘크리트 보강부재(30)와의 부착력을 증진하고 상기 유입되는 지반과의 마찰력을 증대시키기 위하여 다수개의 볼록부(41)가 구비되어 있는 엠보싱 형태의 내면을 가지는 가지는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 콘크리트 보강부재(30)의 내부에는 그 둘레를 따라 다수의 강선 또는 철근(35)이 수직하게 배근되어 있는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 강관말뚝(1)의 내주면에는, 상기 콘크리트 보강부재(30)와의 부착력 강화를 위하여 다수의 스터드(3)들이 돌출하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 유효단면확대용 선단슈장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190068221A (ko) * 2017-12-08 2019-06-18 주식회사 우리가 회전관입식 phc파일 및 그 시공방법

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