KR20100076404A - 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝 - Google Patents

선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝 Download PDF

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Abstract

강관말뚝의 본관 선단부의 끝단에 중공의 원반형 플랜지를 수평 방향으로 결합하여 강관말뚝의 지지력을 향상하고, 플랜지와 접촉되는 지반이 효과적으로 다져질 수 있도록 플랜지에 유공을 형성한 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝이 소개된다. 본 발명에 따른 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝은 중앙이 통공되고 지반에 매입되는 선단부(12)가 개방된 본관(10); 상기 본관(10)이 지지될 수 있도록 상기 선단부(12)의 끝단에 수평 방향으로 결합되고, 상기 통공된 선단부(12)와 대응되는 개구부(22)가 형성된 중공의 원반형 플랜지(20); 상기 선단부(12)의 외주면을 에워싸고 하단은 상기 플랜지(20)에 결합된 외측관(30)을 포함한다.
강관말뚝, 본관, 플랜지, 유공

Description

선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝{METAL TUBING PICKET WITH REINFORCED TIP FOR AUGER-DRILLED PILING METHOD}
본 발명은 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강관말뚝의 본관 선단부 끝단에 중공의 원방형 플랜지를 수평 방향으로 결합하여 지반에 지지되는 유효단면적을 확장하고, 나아가 플랜지와 접촉되는 지반이 효과적으로 다져질 수 있도록 플랜지에 유공을 형성한 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝에 관한 것이다.
일반적으로 말뚝의 종류는 그것의 재질에 따라 일반적으로 파이프 형상의 강관말뚝과 원통형상의 콘크리트말뚝으로 분류할 수 있으며, 이외에도 필요에 따라 빔(Beam)형태의 강말뚝이 사용되기도 한다. 최근 공공시설물 및 항만시설 등 건축물을 건설함에 있어서, 구조물의 수직 및 수평 변위에 대한 조건이 엄격해짐에 따라, 이러한 조건들을 만족시키기 위해 구조물의 기초 형식으로 지지층에서 근입 깊이를 크게 할 수 있고, 연직하중과 수평 하중에 대한 저항이 큰 강관말뚝이 널리 이용되고 있다.
또한, 말뚝기초의 시공방법은 말뚝을 기성 제작하여 사용하는 방식의 기성말 뚝공법과 현장에서 말뚝을 직접 양생하는 방식의 현장타설말뚝공법으로 분류된다.
기성말뚝공법은 기성말뚝을 지반에 직접 항타하여 매입하는 방식의 항타말뚝공법과 지반에 천공구멍을 굴착한 후 천공구멍에 기성말뚝을 매입하는 방식의 매입말뚝공법으로 나눌 수 있다. 이러한 다양한 시공방법은 각 시공현장의 상황에 따라 적절하게 선택되어진다. 또한, 일반적으로 말뚝기초에 의한 말뚝의 지지력은 말뚝이 지지할 수 있는 말뚝 상부 하중의 크기를 의미하는 것으로서 선단지지력과 주면마찰력으로 분류될 수 있다. 선단지지력은 말뚝 선단부의 끝단이 갖는 전체 단면적에 의해 발현되는 지지력을 의미하며, 주면마찰력은 말뚝의 주면과 지반의 접촉에 의해 발생되는 마찰력을 의미한다.
일반적으로 매입말뚝공법을 이용하여 강관말뚝을 매입하기 위해서, 오거(auger)를 사용하여 지반 내를 굴착한다. 그 후 굴착된 지반 내에 강관말뚝을 정확하게 수직 방향으로 매입한 후 시멘트풀등을 주입하여 강관말뚝을 고정시킨다.
강관말뚝이 매입된 후 지반 내에서 지지되는 강관말뚝의 지지력은 강관말뚝 선단부의 유효단면적에 의해서 결정되는 선단지지력에 크게 영향을 받는다. 따라서, 이러한 강관말뚝의 선단부 유효단면적 확장은 매입말뚝공법용 강관말뚝에서 매우 중요한 설계 요소로 반영된다.
또한, 매입말뚝공법용 강관말뚝을 지반 내로 매입하는 경우, 지반 내에서 강관말뚝을 지지하는 선단부가 굴착 작업시 발생된 주변의 토사나 잘게 부서진 암석에 지지되면 강관말뚝의 지지력에 약화된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 강관말뚝의 선단부의 끝단에 수평 방향으로 중공의 원반형 플랜지를 결합하여 지반 내에서 강관말뚝이 지지되는 유효단면적을 늘려 선단지지력을 향상하고, 나아가 플랜지에 유공을 형성하여 굴착 작업시 발생된 주변 토사, 암석을 효과적으로 다져 강관말뚝의 지지력을 향상한 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝은 중앙이 통공되고 지반에 매입되는 선단부가 개방된 본관; 상기 본관이 지지될 수 있도록 상기 선단부의 끝단에 수평 방향으로 결합되고, 상기 통공된 선단부와 대응되는 개구부가 형성된 중공의 원반형 플랜지; 상기 선단부의 외주면을 에워싸고 하단은 상기 플랜지에 결합된 외측관을 포함한다.
본관의 선단부와 상기 외측관 사이에 설치되어 상기 본관과 외측관을 서로 연결하는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 플랜지에는 유공이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 강관말뚝 선단부의 유효단면적이 증가하여 선단지지력이 향상되기 때문에 강관말뚝의 전체의 지지력이 향상된다. 아울러 간단한 플랜지만을 사용하여 선단지지력 향상을 기대할 수 있기 때문에 강관말 뚝의 원가가 절감된다. 또한, 굴착 작업에 의하여 지반 내에서 발생된 주변의 토사 및 암석들이 효과적으로 다져지기 때문에 강관말뚝의 지지력이 향상되고, 강관말뚝이 침하되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝에 대하여 살펴본다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝은 본관(10)과 이러한 본관(10)의 선단부(도 2참조)를 에워싸고 있는 외측관(30) 및 본관(10) 선단부의 끝단과 외측관(30)의 하단을 지지하는 플랜지(20), 이러한 플랜지(20)에 형성된 유공(20a) 및 보강재(40)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 플랜지(20)는 본관(10)의 선단부(12) 끝단에 수평 방향으로 결합된다. 지반 내를 굴착하는 작업 후에 본관(10)이 지하로 매입되는 경우, 본관(10)의 선단부(12)에 결합된 플랜지(20)에 의해 강관말뚝 전체의 하중은 지반 내의 바닥면에 지지된다. 따라서, 플랜지(20)가 지반 내의 바닥면에 접촉되는 면적이 유효단면적이 된다. 종래의 본관(10)의 선단부(12)의 유효단면적보다 확장된 유효단면적을 갖기 때문에 선단지지력이 향상되고, 강관말뚝 전체의 지지력이 향상된다. 또한, 본관(10) 전체의 유효단면적을 증가시키지 않고, 간단한 플랜지(20)만을 본관(10) 선단부(12)에 결합함으로써 유효단면적을 증가시킬 수 있기 때문에 원가가 절감된다. 이러한 플랜지(20)에는 개구부(22)가 형성되고, 이러한 개구부(22)는 본관의 중앙이 통공된 선단부와 대응되게 형성된다.
한편, 본관(10)의 형상과 대응되어 플랜지(20)의 형상도 결정된다. 파이프 형상의 본관(10)이 충분히 지지될 수 있도록 플랜지(20)는 중공의 원반 형상을 가지고, 플랜지(20)의 개구부(22)의 직경은 본관(10)의 개방된 선단부(12)의 일단의 직경보다 작기 때문에, 본관(10)의 선단부(12)는 플랜지(20)에 의해서 충분히 지지될 수 있다.
플랜지(20)의 견고한 결합을 위하여 외측관(30)이 설치된다. 이러한 외측관(30)은 본관(10)과 일정한 간격을 갖도록 형성되고, 본관(10)과 동일한 축을 기준으로 형성되며, 그 단면의 형상은 본관(10)과 동심원 형상을 이룬다.
한편, 이러한 본관(10)의 선단부(12)와 외측관(30) 사이에는 보강재(40)가 결합된다. 또한, 외측관(30)의 하단은 플랜지(20)에 안착되어 결합되기 때문에, 플랜지(20)는 외측관(30)과 보강재(40)에 의하여 본관(10)에 보다 견고하게 결합될 수 있다.
이러한 보강재(40)는 강관말뚝 상부에서 전달되는 수직 하중을 본관(10)과 외측관(30)에 각각 분배하여 수직 하중이 본관(10), 외측관(30)에 집중되는 것을 방지한다. 또한, 이러한 보강재(40) 역시 그 하단이 플랜지(20)에 의해 지지될 수 있도록 그 하단이 플랜지(20)에 결합된다. 보강재(40)는 본관(10)과 외측관(30) 사이에 형성된 공간을 분할하는 형태로 설치될 수 있다.
보강재(40)는 다양한 형태로 설치될 수 있는데, 보강재(40)가 수직 방향 플레이트로 설치되는 경우, 이러한 플레이트의 상하단은 설계 요소를 고려하여 일정한 경사를 줄 수 있고, 플레이트의 개수 또한 설계 요소를 고려하여 조절될 수 있 다. 즉, 플레이트의 상단 또는 하단을 본관(10)에 대하여 경사지게 설치함으로써 강관말뚝 매입시 플레이트가 받는 응력을 줄일 수 있다.
매입말뚝공법을 위해서 지반의 내부가 굴착되는 경우, 굴착된 지반 내의 바닥면에는 주변 토사나 암석 등이 잔존한다. 본관(10)의 선단부(12) 끝단에 수평 방향으로 결합된 플랜지(20)가 지반 내로 매입되는 경우, 플랜지(20)에 의해서 토사나 암석 등이 다져진다. 따라서, 다져진 지반 내의 바닥면에 플랜지(20)가 접촉되어 강관말뚝 전체의 하중을 지지하기 때문에 보다 안정적으로 강관말뚝이 지지됨은 물론, 지반의 침강에 따른 강관말뚝의 침하를 방지할 수 있다.
플랜지(20)에는 유공(20a)이 형성되는 것이 바람직하다. 유공(20a)은 플랜지(20)의 본관(10)이 지지되는 부분과 외측관(30)이 지지되는 부분 사이에 형성된 일정한 간격 상에 형성된다. 이러한 유공(20a)의 형태는 다양한 형태로 형성할 수 있다.
플랜지에 유공(20a)이 형성되는 경우, 강관말뚝이 지반 내의 바닥면에 지지될 때 이러한 유공(20a)으로 지반 내의 바닥면에 존재하던 토사나 암석 등이 유공(20a)으로 빠져나올 수 있다. 유공(20a)을 통해서 빠져나온 토사나 암석 등은 플랜지(20)상의 본관(10)과 외측관(30) 사이의 공간에 자리잡게 된다. 따라서, 이러한 토사나 암석 등은 플랜지(20)상에 그 자체의 하중으로 작용하여 강관말뚝 전체의 지지력을 향상시킨다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝의 개략도 및 요부상세도;
도 2는 본 발명의 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝의 단면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10: 본관 12: 선단부
20: 플랜지 20a: 유공
22: 개구부 30: 외측관
40: 보강재

Claims (3)

  1. 중앙이 통공되고 지반에 매입되는 선단부(12)가 개방된 본관(10);
    상기 본관(10)이 지지될 수 있도록 상기 선단부(12)의 끝단에 수평 방향으로 결합되고, 상기 통공된 선단부(12)와 대응되는 개구부(22)가 형성된 중공의 원반형 플랜지(20);
    상기 선단부(12)의 외주면을 에워싸고 하단은 상기 플랜지(20)에 결합된 외측관(30)을 포함하는 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 본관(10)의 선단부(12)와 상기 외측관(30) 사이에 설치되어 상기 본관(10)과 외측관(30)을 서로 연결하는 보강재(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선단부가 보강된 매입말뚝공법용 강관말뚝.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랜지(20)에는 유공(20a)이 형성된 것을 특징으로 하는 선단부가 보강된 매입공법용 강관말뚝.
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