KR200427561Y1 - 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝 - Google Patents

Abstract

복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝이 개시된다. 그러한 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝은 지면에 타입되는 하부 말뚝과; 그리고 상기 하부말뚝의 외상부에 일체로 결합되어 휨강성이 증가하는 상부말뚝을 포함함으로써, 상기 하부말뚝의 단면강성과, 상부말뚝의 단면강성이 서로 합성되어 저항력이 증가한다. 이러한 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝은 사각단면의 상부말뚝과 원형단면의 하부말뚝을 서로 결합함으로써 사각말뚝과 원형말뚝의 장점을 융합하여 강도 및 강성, 시공성이 보완된 경제적이고 기능이 향상될 수 있는 장점이 있다.

말뚝, 복합, 콘크리트, 사각, 원형, 전단, 차단벽

Description

복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝{MULTIFUL PRESTRESSED CONCRETE FILE}

도1 은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝을 도시하는 사시도이다.

도2 는 도1 에 도시된 사각형상의 상부말뚝의 구조를 보여주는 도면이다.

도3 은 도1 에 도시된 선단슈를 보여주는 사시도이다.

도4 는 도1 에 도시된 사각형상의 상부말뚝의 내부 구조를 절개하여 보여주는 사시도이다.

도5 는 도2 의 "A-A" 단면도이다.

도6 은 도2 의 "B-B" 단면도이다.

도7 은 도1 에 도시된 원형상의 하부말뚝을 보여주는 사시도이다.

도8 은 도7 의 측면도이다.

도9 는 도8 의 "C-C" 단면도이다.

도10 은 도8 의 "D-D" 단면도이다.

도11 은 도1 에 도시된 상부 및 하부말뚝이 서로 결합된 상태를 보여주는 측단면도이다.

도12(a),(b),(c)는 도1 에 도시된 상부말뚝과 하부말뚝을 서로 결합하는 과정을 순차적으로 도시하는 단면도이다.

도13 은 도1 에 도시된 하부말뚝의 다른 실시예로써 강관말뚝을 보여주는 단면도이다.

도14 는 도13 의 "E-E" 단면도이다.

도15 는 도13 의 "F-F" 단면도이다.

도16(a),(b),(c) 는 도13 에 도시된 강관말뚝을 상부말뚝에 결합하는 과정을 순차적으로 도시하는 단면도이다.

도17 은 도1 에 도시된 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝을 시공하는 과정을 순차적으로 도시하는 도면이다.

도18 은 도1 에 도시된 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝을 다수개 결합하여 차단막을 형성한 상태를 도시하는 도면이다.

본 고안은 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(Prestressed Concrete File)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토류벽등의 가설공사나 항만의 안벽, 호안, 방파제구조에 사용되며, 그 구조를 개선함으로써 측압에 효율적으로 견딜 수 있고, 시공이 간편한 프리 스트레스트 콘크리트 널말뚝에 관한 것이다.

일반적으로, 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝은 측압에 견될 수 있도록 제작된 널말뚝을 서로 연속하여 맞물려 조립함으로써 영구적 또는 일시적 벽체를 만들 어 흙막이벽 또는 차수벽의 역할을 하도록 하는 건축 부재이다.

이러한 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝은 그 시공방식에 있어서 자립식과, 타이로드식으로 구분될 수 있다.

즉, 자립식은 널말뚝의 시공시 널말뚝의 근입길이 만으로 측압에 저항할 수 있는 방식이다.

그리고, 타이로드식은 벽체 상부에 타이로드나 버팀공을 설치하여 근입길이 밑의 토압과 함께 저항하도록 하는 방식이다.

이러한 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝은 강널말뚝 혹은 강관 말뚝이나 콘크리트 제품이 주로 사용되어 왔으며, 가시설을 설치하고 콘크리트 구조물을 설치하는 방식도 사용되어 왔다.

상기 강널말뚝의 경우 시공이 편리하고 단면의 휨감성이 커서 측압에 대한 저항성이 좋으나 재료가 고가이고 부식에 매우 취약한 문제점이 있다.

그리고, 강관 널말뚝은 강성이 좋고 제작길이에 제한이 없어 시공성 또한 양호하나 강널말뚝과 마찬가지로 경제성 및 내부식성이 취약한 문제점이 있다.

또한, 콘크리트 널말뚝의 경우 현장타설 방식으로 C.I.P 공법이나 H형강을 보강재로 사용하는 방식 또는 기성제품인 PHC 말뚝이 주로 사용되는데 부식에 강하고 경제적이나 균열이 발생하기 용이하여 강널말뚝이나 강관 널말뚝에 비해 휨모멘트에 대한 저항력이 낮다.

또한, 콘크리트 널말뚝간의 연결성이 좋지 않아 별도의 차수공이 필요하며 영구구조물로 사용할 수 없고, 제작길이의 제한으로 필연적인 이음부가 발생하는데 강재를 이용한 용접이음은 부식 및 휨모멘트에 취약한 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 문제점을 감안하여 안출 된 것으로서, 본 고안의 목적은 그 구조를 개선함으로써 강 널말뚝, 혹은 강관 널말뚝 및 콘크리트 널말뚝의 단점을 보완하여 경제적이고, 염해 등에 의한 부식에 강하며, 측압에 대한 저항성이 크고, 제작길이에 제한을 받지 않는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝을 제공하는데 있다.

본 고안의 목적을 실현하기 위하여, 본 고안은 지면에 타입되는 하부 말뚝과; 그리고 상기 하부말뚝의 외상부에 일체로 결합되어 휨강성이 증가하는 상부말뚝을 포함함으로써, 상기 하부말뚝의 단면강성과, 상부말뚝의 단면강성이 서로 합성되어 저항력이 증가하는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝을 제공한다.

이러한 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝은 사각단면의 상부말뚝과 원형단면의 하부말뚝을 서로 결합함으로써 사각말뚝과 원형말뚝의 장점을 융합하여 강도 및 강성, 시공성이 보완된 경제적이고 기능이 향상될 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝의 구조를 상세하게 설명한다.

도1 에 도시된 바와 같이, 본 고안이 제안하는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(1)은 지면에 타입되며, 시공성 및 지지력이 향상된 하부 말뚝(5)과, 상기 하부말뚝(5)의 외부에 일체로 구비되며 휨강성이 좋은 상부말뚝(3)으로 이루어 진다.

따라서, 이러한 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(1)은 측압에 의한 휨모멘트에 대한 저항력이 필요한 부분에 있어서는 휨강성이 좋은 사각형 단면을 갖는 상부말뚝(3)을 배치하고, 측압에 의한 휨모멘트가 비교적 적고 충분한 지지력을 필요로 하며 단단한 지반으로의 타입, 설치가 용이한 단면이 필요한 부분은 원형 단면을 갖는 하부말뚝(5)을 배치할 수 있다.

이러한 상부말뚝(3)을 보다 상세하게 설명하면, 도2 내지 도4 에 도시된 바와 같이, 상기 상부말뚝(3)은 그 내부에 삽입홀이 형성되어 상기 하부말뚝(5)과 결합시 하부말뚝(5)이 삽입되는 케이스(7)와, 상기 케이스(7)의 내주면(14)에 형성되는 제1 전단홈(12)과, 상기 케이스(7)의 하단에 구비되어 하부말뚝(5)이 보다 용이하게 삽입될 수 있도록 하는 선단슈(9)를 포함한다.

상기 케이스(7)는 육면체 형상의 콘크리트 재질을 갖는다. 그리고, 그 내부에 삽입홀이 형성된다. 따라서, 상기 상부말뚝(3)을 하부말뚝(5)에 결합하는 경우, 상기 삽입홀에는 하부말뚝(5)이 삽입된다.

상기 케이스(7)의 일측 내부에는 주입관(15)이 형성됨으로써 몰탈(G)이 상부말뚝(3)의 내부로 주입될 수 있다. 따라서, 상기 상부말뚝(3)이 하부말뚝(5)에 삽입되는 경우, 이 주입관(15)을 통하여 몰탈(G)을 주입함으로써 상부말뚝(3)과 하부말뚝(5)을 일체로 고정시킬 수 있다.

이때, 상기 주입관(15)을 통해서 몰탈을 주입함으로 하부로부터 몰탈이 채워짐으로 공극을 최소화 하는 효과가 있다.

그리고, 상기 케이스(7)의 내주면(14)에는 다수의 제1 전단홈(12)이 형성된다. 즉, 상기 제1 전단홈(12)은 내주면(14)으로부터 일정 깊이로 형성된다. 제1 전단홈(12)은 후술하는 하부말뚝(5)의 제2 전단홈(32)과 서로 대응되도록 배치된다.

따라서, 상기 주입관(15)을 통하여 주입된 몰탈(G)이 제1 및 제2 전단홈(12,32)의 내부에 주입되어 상부말뚝(3)과 하부말뚝(5)을 서로 연결시킴으로써 전단응력에 대응할 수 있도록 한다.

이때, 상기 제1 전단홈(12)의 상단 및 제2 전단홈(32)의 하단에 일정한 경사를 형성함으로써 상부 및 하부 말뚝(3,5)이 결합하는 경우, 제1 및 제2 전단홈(12,32)이 서로 맞물리는 것을 방지하여 위로부터의 하강 설치를 용이하게 할 수 있다.

그리고, 상기 케이스(7)의 하단에는 선단슈(9)가 구비되며, 이러한 선단슈(9)는 쐐기형상의 본체(17)와, 상기 본체(17)의 상부에 구비되어 케이스(7)에 연결되는 한 쌍의 플레이트(25)와, 상기 본체(17)에 형성된 관통홀(13)의 테두리에 구비되는 지수부재(11)로 이루어진다.

상기 본체(17)는 쐐기형상으로 이루어짐으로써 지면에 용이하게 압입될 수 있다.그리고, 상기 한 쌍의 플레이트(25)는 상기 케이스(7)의 외부면에 일체로 구비된 고정판(24)에 용접 등의 방법에 의하여 연결된다. 따라서, 상기 선단슈(9)는 케이스(7)의 하단부에 일체로 고정될 수 있다.

또한, 상기 지수부재(11)는 상기 관통홀(13)의 하부 가장자리에 부착된다. 이 지수부재(11)는 바람직하게는 원형링을 포함한다. 따라서, 상기 상부말뚝(3)을 지면에 압입하는 경우, 이 원형링에 의하여 토사 혹은 지하수가 상부말뚝(3)의 내부로 유입되는 것을 방지한다.

상기에서는 상부말뚝(3)의 형상을 사각단면을 갖는 것으로 설명하였지만, 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니고, 삼각단면, 오각단면, 혹은 육각, 팔각단면과 같은 다각단면도 가능하다.

한편, 상기 하부말뚝(5)은 도7 내지 도10 에 도시된 바와 같이, 원형단면을 갖는 원통형상이다.

이러한 하부말뚝(5)은 콘크리트 재질의 지지바(30)와, 상기 지지바(30)의 외부면에 형성되어 상기 상부말뚝(3)의 제1 전단홈(12)과 대응되는 다수의 제2 전단홈(32)과, 상기 지지바(30)의 상단에 구비되어 다른 복합 프리스트레스트 널말뚝(1)과 용접되는 연결판(36)으로 이루어진다.

상기 지지바(30)는 원형단면 형상을 갖는 중공형상을 가지며, 콘크리트에 의하여 제조된다. 그리고, 지지바(30) 제조시 전단홈이 형성된 거푸집 등에 콘크리트를 타설하여 양생시킴으로써 그 외주면(34)에 다수의 제2 전단홈(32)이 형성될 수 있다.

이때, 상기 지지바(30)는 원형단면에 한정되는 것은 아니고, 사각단면 혹은 삼각 단면 등도 가능하다.

따라서, 이러한 지지바(30)는 시공시 용이하게 지면에 압입할 수 있음으로 지지성 및 시공성이 향상된다.

그리고, 상기 연결판(36)은 지지바(30)의 상단면에 구비되어, 타 널말뚝(1) 과 용접이음하는 경우 사용된다. 즉, 하부말뚝(5)은 선굴착 공법 또는 항타공법에 의하여 시공하는데 제조길이의 제한으로 필연적으로 서로 연결하여 사용하게 되므로, 이때, 상기 연결판(36)을 서로 용접함으로써 연결할 수 있다.

또한, 상기 연결판(36)은 몰탈(G)에 의하여 밀폐된 상태로 시공되므로 부식이 방지될 수 있다.

상기한 바와 같은 구조의 상부말뚝(3)과 하부말뚝(5)이 서로 결합한 상태가 도11 및 도12에 도시된다.

즉, 도12(a) 에 도시된 바와 같이, 상부말뚝(3)을 거푸집 등을 이용하여 콘크리트로 제조한다. 이때, 상부말뚝의 내주면(14)에는 다수의 전단홈(12)이 형성된다.

이 상태에서, 도12(b)에 도시된 바와 같이, 상기 상부말뚝(3)을 지면에 압입된 상태의 하부말뚝(5)상태에 삽입하게 된다. 즉, 상기 하부말뚝(5)은 지면에 기 압입된 상태이고, 이 하부말뚝(5)의 상부로부터 상부말뚝(3)을 삽입하는 것이다.

이때, 상부 및 하부말뚝(3,5)의 사이에는 도11 및 도12(c) 에 도시된 바와 같이, 일정한 공간이 형성된다. 또한, 상기 상부말뚝(3)의 제1 전단홈(12)이 하부말뚝(5)의 제2 전단홈(32)과 대응되도록 배치된다.

따라서, 상부말뚝(3)에 형성된 주입관(15)을 통하여 몰탈(G)을 주입하게 되면 이 몰탈(G)이 주입관(15)을 통하여 제1 및 제2 전단홈(12,32)의 내부 및 상부 및 하부말뚝(3,5)의 사이 공간을 충전하게 된다.

결과적으로, 상부말뚝(3)과 하부말뚝(5)은 몰탈(G)에 의하여 서로 일체로 고 정될 수 있음으로 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(1)을 형성하게 된다.

한편, 상기에서는 원형단면 형상을 갖는 하부말뚝(5)에 한정하여 설명하였지만, 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니고, 강관형상의 하부말뚝(5)도 포함할 수 있다.

즉, 도13, 도14, 도15 에 도시된 바와 같이, 콘크리트 재질이 아닌 강관(42)을 적용할 수 있다.(이하, 상세하게 확인바랍니다.)

보다 상세하게 설명하면, 상기 강관방식의 하부말뚝(40)은 그 외주면에 형성되는 표피층(44)과, 상기 강관(42)의 외주면에 돌출 형성되는 전단돌기(46)와, 상기 표피층(44)에 돌출 형성되는 유도돌기(48)를 포함한다.

이때, 상기 전단돌기(46) 및 유도돌기(48)는 강재로써, 용접 등의 방법에 의하여 하부말뚝(40)에 구비될 수 있다.

그리고, 상기 전단돌기(46)는 상부말뚝(3)과 결합시, 상부말뚝(3)의 제1 전단홈(12)에 각각 대응되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 유도돌기(48)는 상부말뚝(3)의 삽입시 전단돌기(46)가 제1 전단홈(12)에 맞물리는 것을 방지하기 위하여 강관(42)의 외부에 구비되어 하강설치를 용이하게 할 수 있다.

이러한 구조를 갖는 강관(42) 방식의 하부말뚝(40)을 상부말뚝(3)과 결합하는 경우, 도16(a) 에 도시된 바와 같이, 그 내주면(14)에 제1 전단홈(12)이 형성된 상부말뚝(3)을 콘크리트에 의하여 제조하고, 도16(b) 에 도시된 바와 같이, 지면에 압입된 상태의 강관(42)에 상부말뚝(3)을 삽입한다.

그리고, 도16(c) 에 도시된 바와 같이, 상부말뚝(3)과 하부말뚝(5)의 사이로 몰탈(G)을 주입하여 양생시킴으로써 일체로 결합하여 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(1)을 제조할 수 있다.

이러한 구조의 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(1)을 이용하여 차단벽을 설치하는 과정이 도17 에 도시된다.

도17(a) 에 도시된 바와 같이, 먼저, 선굴착 공법으로 지면(E)에 케이싱(50)을 설치하는데 강관말뚝이나 원형 콘크리트 말뚝의 시공에 기사용되고 있는 시공법을 이용하여 안정성을 확보할 수 있는 근입깊이 만큼의 지층 깊이까지 굴착하고 케이싱을 설치한다.

이때, 하중의 크기가 클 경우 충분한 지지력 확보를 위하여 암반층까지 굴착하여 설치되기도 한다.

일반적인 점성토층이나 사질토층에 원형 말뚝을 시공할 경우 일반적으로 항타나 바이브로 워터젯트, 또는 오거 장비를 사용하여 설치가 가능하지만 자갈층이나 암층을 관통하여 설치하여야 할 경우에는 경질층을 천공하기 위한 장비를 사용하여야 한다.

경질층 굴착을 위한 장비를 사용하여 시공하기 위해서는 널말뚝 단면의 형상이 원형으로 제한적일 수밖에 없는데, 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝의 내부 단면은 원형 단면이므로 이러한 장비를 사용하여 시공하는 것이 용이하다.

도17(b) 에 도시된 바와 같이, 굴착용 오거를 제거하고 굴착용 케이싱(50)에 하부말뚝(5)을 압입하게 된다.

그리고, 도17(c) 에 도시된 바와 같이, 지면(E)으로부터 케이싱(50)을 제거함으로써 하부말뚝(5)만이 지면에 압입된 상태이다.

이 상태에서, 도17(d) 에 도시된 바와 같이, 하부말뚝(5)의 길이를 연장하기 위하여 다른 하부말뚝(54)을 연결한다.

즉, 하부말뚝(5)의 상부에 구비된 연결판(36)에 다른 하부말뚝(54)의 하부를 적치하고, 용접 등의 방법에 의하여 서로 고정시킨다.

이와 같이, 하부말뚝(5)을 적절한 길이로 연장시킨 후, 도17(e) 에 도시된 바와 같이, 상부말뚝(3)을 위로부터 삽입한다.

즉, 근입지층의 지질이나 널말뚝(1)의 형식에 따라 최대 단면력이 발생하는 위치가 가변적이므로 상부말뚝(3)의 하단부를 필요한 길이만큼 지층에 압입한다.

이렇게 상부 및 하부 말뚝을 서로 결합하여 단면 강성이 증가된 합성단면이 최대 단면력에 저항하도록 한다.

그리고, 도17(f) 에 도시된 바와 같이, 하부말뚝(5)에 상부말뚝(3)이 결합된 후, 상부말뚝(3)의 주입관(15)을 통하여 몰탈(G)을 주입한다.

주입된 몰탈(G)은 상부 및 하부말뚝(3,5)의 사이 공간을 충전하게 되고, 일정 시간 양생시킴으로써 경화된다.

따라서, 상부말뚝(3)과 하부말뚝(5)의 사이에서 경화된 몰탈(G)이 전단연결재의 역할을 하여 두 개의 말뚝이 합성거동을 시작하게 되므로 단면강성이 증가되어 측압에 의한 휨모멘트에 저항할 수 있게 된다.

즉, 외부말뚝의 휨강도에 내부말뚝의 휨강도가 부가되어 합성단면은 증가된 휨강도를 발휘하게 된다.

한편, 도18 에 도시된 바와 같이, 이와 같은 시공방법으로 상부말뚝(3)과 하부말뚝(5)을 서로 결합함으로써 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(1)을 시공하고, 이러한 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(1)을 다수개 시공하게 된다.

그리고, 다수의 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝(1)의 상부를 구조물(56)에 의하여 고정시킴으로써 차단벽을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝은 사각단면의 상부말뚝과 원형단면의 하부말뚝을 서로 결합함으로써 사각말뚝과 원형말뚝의 장점을 융합하여 강도 및 강성, 시공성이 보완된 경제적이고 기능이 향상될 수 있는 장점이 있다.

본 고안은 당해 고안이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 실용신안등록청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어나지 않고도 다양하게 변경실시 할 수 있으므로 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니한다.

Claims (11)

1. 지면에 타입되는 하부 말뚝;

   상기 하부말뚝의 외상부에 일체로 결합되어 휨강성이 증가하는 상부말뚝을 포함함으로써,

   상기 하부말뚝의 단면강성과, 상부말뚝의 단면강성이 서로 합성되어 저항력이 증가하도록 상기 하부말뚝이 상기 상부말뚝의 내부로 삽입되는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝.
2. 제1 항에 있어서, 상기 상부말뚝은 콘크리트 재질로 이루어지며, 그 내부에 삽입홀이 형성되어 상기 하부말뚝과 결합시 하부말뚝이 삽입되는 케이스와, 상기 케이스의 내주면에 형성되는 제1 전단홈과, 상기 케이스의 하단에 구비되어 하부말뚝이 용이하게 삽입될 수 있도록 하는 선단슈를 포함하는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝.
3. 제2 항에 있어서, 상기 케이스는 사각단면, 삼각단면, 오각단면, 육각단면, 팔각단면의 다각단면을 포함하는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝.
4. 제2 항에 있어서, 상기 케이스에는 주입관이 형성됨으로써 몰탈을 내부로 주입할 수 있는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝.
5. 제2 항에 있어서, 상기 선단슈는 쐐기형상의 본체와, 상기 본체의 상부에 구비되어 케이스에 연결되는 한 쌍의 플레이트와, 상기 본체에 형성된 관통홀의 테두리에 구비되는 지수부재를 포함하는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝.
6. 제5 항에 있어서, 상기 지수부재는 원형링을 포함하는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝.
7. 제1 항에 있어서, 상기 하부말뚝은 콘크리트 재질의 지지바와, 상기 지지바의 외부면에 형성되어 상기 상부말뚝의 제1 전단홈과 대응되는 다수의 제2 전단홈과, 상기 지지바의 상단에 구비되어 다른 복합 프리스트레스트 널말뚝과 용접되는 연결판을 포함하는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝.
8. 제1 항에 있어서, 상기 하부말뚝은 강관과, 상기 강관의 외주면에 형성되는 표피층과, 상기 강관의 외주면에 돌출 형성되는 전단돌기와, 상기 표피층에 돌출 형성되는 유도돌기를 포함하는 복합 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝.
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