KR20100097336A

KR20100097336A - 말뚝을 위한 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡, 및 이를 구비한 말뚝

Info

Publication number: KR20100097336A
Application number: KR1020090016220A
Authority: KR
Inventors: 이일화; 이수형; 이성진; 이창진
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-03

Abstract

본 발명은, 말뚝의 상단부에 설치되어 하부로부터 전달되는 하중을 더욱 안정적으로 하부지반으로 전달할 수 있으면서도, 프리캐스트로 제작됨으로써 품질의 균일성을 용이하게 확보할 수 있고 규격화가 용이하며, 말뚝에 신속하고 간편한 방법으로 견고하게 일체로 설치될 수 있는 새로운 구조의 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡과, 이를 구비한 말뚝에 관한 것이다.

본 발명에서는, 말뚝(100)의 상단부를 덮도록 설치되는 말뚝캡(1)으로서, 원기둥형상의 프리캐스트 콘크리트로 사전 제작되며; 말뚝(100)의 상단에 설치될 때 말뚝(100)의 상단부가 삽입되도록 오목하게 형성된 삽입부(10)가 그 하부에 형성되어 있고; 말뚝캡(1)의 외면과 상기 삽입부(10)를 연통하도록 형성되어 충진재가 주입되는 주입공(11)이 형성되어 있으며; 삽입부(10)의 내면과 말뚝(100)의 상단부 외면 사이의 공극(S)에 충진재가 채워진 후 충진재와 공기가 배출될 수 있도록 하는 배출공(12)이 말뚝캡(1)의 외면과 상기 삽입부(10)를 연통하도록 추가로 형성되어 있고; 상기 삽입부(10)의 입구에는, 말뚝(100)의 상단부가 삽입된 상태에서 상기 말뚝(100)의 상단부 측면과 삽입부(10)의 내측면 사이를 밀봉하는 밀봉링(13)이 구비된 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡이 제공되며, 이러한 말뚝캡을 구비한 말뚝이 제공된다.

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Description

말뚝을 위한 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡, 및 이를 구비한 말뚝{Precast Concrete Cap for Pile, and Pile having such Cap}

본 발명은 말뚝을 위한 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡, 및 이를 구비한 말뚝에 관한 것으로서, 구체적으로는 말뚝의 상단부에 설치되어 하부로부터 전달되는 하중을 더욱 안정적으로 하부지반으로 전달할 수 있으면서도, 프리캐스트로 제작됨으로써 품질의 균일성을 용이하게 확보할 수 있고 규격화가 용이하며, 말뚝에 신속하고 간편한 방법으로 견고하게 일체로 설치될 수 있는 새로운 구조의 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡과, 이를 구비한 말뚝에 관한 것이다.

상재 하중을 하부지반으로 전달하기 위한 목적뿐만 아니라, 성토지반 등에 있어서의 지반침하에 대한 안정성을 확보하기 위한 목적으로 콘크리트 말뚝이 널리 사용되고 있다. 이러한 콘크리트 말뚝으로는 현장 타설에 의한 말뚝과 공장에서 사전 제작된 프리캐스트 콘크리트 말뚝이 있다. 콘크리트 말뚝에서는 상부로부터 재하되는 하중은 결국 말뚝의 상단면(말뚝 두부면)에 집중된다. 특히, 프리캐스트 콘크리트 말뚝의 경우, 항타에 의해 지반에 관입 설치되는 것이 일반적인데 항타 작업 과정에서 말뚝의 상단부의 파손이 발생하는 경우가 많다. 이와 같이 프리캐스트 콘크리트 말뚝의 상단부에 파손이 발생하게 되면, 말뚝의 기본적인 기능 즉, 상재 하중의 하부지반 전달 기능에 손실이 발생하게 된다.

종래에는 이에 대한 대책으로서 현장에서 콘크리트 말뚝의 상단부에 현장 타설 콘크리트를 이용하여 말뚝캡을 설치하고 있다. 즉, 콘크리트 말뚝의 상단부에 거푸집을 설치하고 현장에서 콘크리트를 타설하여 콘크리트 말뚝의 지름보다 더 큰 원기둥 형태의 현장 콘크리트 구조물로 이루어진 말뚝캡을 설치하였다. 그런데, 종래의 말뚝캡은 앞서 설명한 것처럼 현장에서 설치된 거푸집을 이용한 현장 타설 콘크리트로 제작되어 왔기 때문에, 그에 따라 많은 단점이 있다.

우선 현장에서 콘크리트 말뚝의 상단부에 거푸집을 설치하여야 하는데, 지반 위로 돌출되어 있는 말뚝의 상단 위쪽으로 거푸집을 설치하는 것이 용이하지 아니할 뿐만 아니라, 거푸집 설치를 위해 여러 가지 추가 작업을 해야 하므로, 전체적인 말뚝 시공 과정의 작업성이 현저하게 저하된다. 또한 거푸집 설치, 현장 콘크리트 타설 및 양생에는 적어도 1개월 이상의 시간이 소요되므로 결국 작업기간 장기화의 원인이 되고 있다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 콘크리트 말뚝의 상단부에 콘크리트 말뚝캡을 설치함에 있어서, 거푸 집 설치, 현장 콘크리트 타설 및 양생 등의 작업을 하지 않도록 함으로써, 공사의 작업성을 향상시키고, 작업에 소요되는 시간을 단축하여 시공기간 및 시공비용을 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 콘크리트 말뚝과 별개로 이루어진 콘크리트 말뚝캡이, 콘크리트 말뚝과 견고하게 일체화될 수 있도록 하면서도 단순한 구조를 가져서 두 부재의 결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 말뚝캡을 사전 제작되도록 하여 품질의 신뢰성을 향상시키고, 제품의 규격화가 용이하게 되도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 프리캐스트 콘크리트로 사전 제작되어 콘크리트 말뚝의 상단부에 설치되고, 충진재의 주입을 통하여 콘크리트 말뚝의 상단부와 견고하게 일체로 결합되는 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡이 제공된다.

구체적으로 본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 말뚝의 상단부를 덮도록 설치되는 말뚝캡으로서, 원기둥형상의 프리캐스트 콘크리트로 사전 제작되며; 말뚝의 상단에 설치될 때 말뚝의 상단부가 삽입되도록 오목하게 형성된 삽입부가 그 하부에 형성되어 있고; 말뚝캡의 외면과 상기 삽입부를 연통하도록 형성되어 충진재가 주입되는 주입공이 형성되어 있으며; 삽입부의 내면과 말뚝의 상단부 외면 사이의 공극에 충진재가 채워진 후 충진재와 공기가 배출될 수 있도록 하 는 배출공이 말뚝캡의 외면과 상기 삽입부를 연통하도록 추가로 형성되어 있고; 상기 삽입부의 입구에는, 말뚝의 상단부가 삽입된 상태에서 상기 말뚝의 상단부 측면과 삽입부의 내측면 사이를 밀봉하는 밀봉링이 구비된 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡이 제공된다.

또한 본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상단부에는 말뚝캡이 씌워져 있는 말뚝으로서, 상기 말뚝캡은, 원기둥형상의 프리캐스트 콘크리트로 사전 제작되며; 말뚝의 상단에 설치될 때 말뚝의 상단부가 삽입되도록 오목하게 형성된 삽입부가 그 하면에 형성되어 있고; 외면과 상기 삽입부를 연통하도록 형성되어 충진재가 주입되는 주입공이 형성되어 있으며; 삽입부 내면과 말뚝의 상단부 외면 사이의 공극에 충진재가 채워진 후 충진재와 공기가 배출될 수 있도록 하는 배출공이 말뚝캡의 외면과 상기 삽입부를 연통하도록 추가로 형성되어 있고; 상기 삽입부의 입구에는, 말뚝의 상단부가 삽입된 상태에서 상기 말뚝의 상단부 측면과 삽입부의 내측면 사이를 밀봉하는 밀봉링이 구비된 구성을 가지고 있으며, 상기 말뚝의 상단부가 상기 말뚝캡의 삽입부에 삽입된 상태로 말뚝캡이 상기 말뚝의 상단부에 씌워진 상태에서, 상기 주입공을 통하여 충진재가 주입되어 상기 공극을 채워서 말뚝캡이 일체화 되어 있는 것을 특징으로 하는 말뚝이 제공된다.

위와 같은 본 발명의 말뚝캡과 말뚝에 있어서, 압력을 측정하여, 측정되는 압력이 사전에 정해진 값을 초과하게 될 때 개방되어 공극 내에 존재하던 공기와 충진재가 배출되도록 하는 압력감지밸브가 상기 배출공에 구비될 수 있다.

본 발명에 의하면, 콘크리트 말뚝의 상단부에 콘크리트 말뚝캡을 설치함에 있어서, 거푸집 설치, 현장 콘크리트 타설 및 양생 등의 작업이 필요하지 아니하므로 그에 따라 작업이 간소화되어 작업성이 현저하게 향상되며, 작업에 소요되는 시간과 비용이 크게 줄어들게 되는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에 의하면, 콘크리트 말뚝과 별개로 이루어진 콘크리트 말뚝캡이 콘크리트 말뚝과 견고하게 일체화되는데, 그 구조가 단순하게 이루어져 있어 제작이 용이하며, 두 부재의 결합작업도 용이하게 수행할 수 있다는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 의하면, 말뚝캡이 프리캐스트로 제작되므로, 제작 신뢰도가 높아 균일하고 신뢰성있는 품질을 가진 제품을 제작할 수 있으며, 제품의 규격화도 용이하게 이룰 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1 및 도 2에는 각각 본 발명에 따른 프리캐스트 말뚝캡(1)(이하, "말뚝캡"이라고 약칭한다)이 말뚝(100) 위에 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 조립 사시도와 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에서는 말뚝캡(1)의 내부 구조를 보여주기 위하여 말뚝캡(1)이 단면 사시도로 도시되어 있다.

한편, 도 3에는 말뚝캡(1)이 말뚝(100) 위에 놓여 있되, 아직 충진재(20)가 주입되지 아니한 상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 충진재(20)가 주입되어 결합이 완성된 상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 말뚝캡(1)은 원기둥형상의 프리캐스트 콘크리트로 사전 제작되는데, 약 40MPa 이상의 강도를 갖는 콘크리트로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 말뚝캡(1)은, 도면에 도시된 것처럼, 말뚝(100)의 상단에 설치될 때, 말뚝(100)의 상단부가 삽입되도록 오목하게 형성된 삽입부(10)가 그 하부에 형성되어 있다. 또한 말뚝캡(1)의 외면과 상기 삽입부(10)를 연통하도록 형성되어 충진재가 주입되는 주입공(11)이 형성되어 있으며, 후술하는 것처럼 삽입부(10)와 말뚝(100)의 상단면 사이의 공간에 충진재가 채워진 후 충진재가 배출될 수 있도록 하는 배출공(12)이 상면과 상기 삽입부(10)를 연통하도록 추가로 형성되어 있다. 도면에 도시된 실시예에서는 상기 주입공(11)과 배출공(12)의 구멍 입구는 상기 말뚝캡(1)의 외면 중에서 말뚝캡(1)의 상면에 형성되어 있다.

상기 삽입부(10)의 입구에는, 말뚝(100)의 상단부가 삽입된 상태에서 상기 말뚝(100)의 상단부 측면과 삽입부(10)의 내측면 사이를 밀봉하기 위한 밀봉링(13)이 구비된다.

위와 같은 구성을 가진 본 발명의 말뚝캡(1)은 말뚝(100)의 상단부를 덮도록 설치되는데, 구체적으로 말뚝(100)의 상단부가 상기 삽입부(10) 내로 삽입된다. 이 때, 상기 삽입부(10)의 지름은 말뚝(100)의 지름보다 더 크기 때문에 말뚝(100)의 상단부 외면과 삽입부(10)의 내면 사이에는 공극(S)이 존재하게 되는데, 말 뚝(100)의 상단부 측면과 삽입부(10) 내면의 측면 사이에는 밀봉링(13)이 위치하게 되어 상기 공극(S)을 밀봉하게 된다. 상기 밀봉링(13)로는 고무 등의 탄성재로 이루어진 것이나, 기타 밀봉재료로 이루어진 링을 사용할 수 있다. 상기 밀봉링(13)은 충진재의 주입 압력에 파손되지 않으며, 측면방향(수평방향)을 외력을 흡수하고 지지할 수 있는 재료로 구성된 것을 선택하는 것이 바람직하다.

이와 같이 밀봉링(13)을 말뚝(100)의 상단부 측면과 삽입부(10)의 내측면 사이에 위치한 상태로 말뚝(100)의 상단부가 삽입부(10)에 끼워지도록 말뚝캡(1)을 말뚝(100)의 상단부에 설치하게 되면, 말뚝캡(1)의 삽입부(10) 내면과 말뚝(100)의 상단부 외면 사이에는 간격이 유지되어 공극(S)이 존재하게 된다. 이러한 상태에서 주입공(12)을 통하여 충진재(20)를 주입한다. 상기 충진재(20)로는 고유동성을 가진 무수축 모르터 등을 사용할 수 있는데, 그 중에서도 경화를 촉진하는 공지의 혼화제를 혼합한 초속경성 모르터를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 충진재(20)는 이에 한정되지 아니하며 다양한 공지의 충진재료를 이용할 수도 있다.

충진재(20)를 주입함에 있어서는 진동 가압 주입 방식을 사용하는 것이 바람직한데, 압력을 가하여 충진재(20)를 상기 주입공(12)으로 주입하면서 진동을 가하는 것이다. 도 3에서 화살표는 주입된 충진재(20)의 흐름 방향을 나타내는데, 도면에 도시된 것처럼 주입공(12)을 통해 주입된 충진재(20)는 도 3에서 화살표로 도시된 것처럼 말뚝캡(1)의 삽입부(10) 내면과 말뚝(100)의 상단부 사이의 공극(S) 내에 채워지게 된다. 말뚝(100)의 상단부 측면과 삽입부(10)의 내측면 사이에는 밀봉링(13)에 의해 밀봉되어 있으므로, 충진재(20)의 누출이 방지된다.

충진재(20)가 공극(S) 내를 채운 후에는 가압력에 의해 배출공(12)로 유입된다. 충진재(20)가 충분한 유동성을 가지고 있는 경우, 중력에 의해 공극(S) 내부를 아래에서부터 점차 채워가면서 그 채움 수위가 상승하게 되며, 공극(S)이 완전하게 채워지게 되면 배출공(12)을 충진재(20)가 배출되므로 공극(S)의 완전한 상태를 확인할 수 있다. 충진재(20)의 유동성이 다소 낮은 경우 또는 기타 필요에 따라서는 도면에 도시된 것처럼 상기 배출공(12)에 압력감지밸브(21)를 설치하여, 압력감지밸브(21)에서 감지되는 압력이 사전에 정해진 값을 초과하게 되는 경우에 압력감지밸브(21)를 개방시켜 공극(S) 내에 존재하던 공기와 충진재(20)가 배출되도록 할 수 있다. 이와 같이 압력감지밸브(21)를 이용하게 되면, 일정 압력에 도달하기 전까지는 압력감지밸브(21)가 개방되지 않도록 할 수 있고, 그에 따라 주입공(11)을 통해 충분한 압력으로 충진재(20)를 주입할 수 있게 된다. 물론 이 경우, 필요에 따라서는 공극(S) 내에 있던 공기, 기포 등은 수시로 배출시킬 수도 있다. 이와 같이 공극(S)에 충진재(20)가 채워진 상태에 충진재(20)가 양생됨으로써, 말뚝캡(1)이 말뚝(100) 상단부에 견고하게 일체로 결합된다.

위에서 설명한 것처럼, 말뚝의 상단부에 말뚝캡을 설치함에 있어서, 본 발명에 의한 말뚝캡은 사전에 프리캐스트 방식으로 제작되어 있으므로, 거푸집 설치, 현장 콘크리트 타설 및 양생 등의 작업이 필요하지 아니하며, 그에 따라 작업이 간소화되어 작업성이 현저하게 향상되며, 작업에 소요되는 시간과 비용이 크게 줄어들게 된다. 특히, 거푸집 설치 등의 작업이 어려운 현장에서도 용이하게 적용할 수 있다는 장점이 있다.

또한 말뚝캡의 제작 신뢰도가 높아 균일하고 신뢰성있는 품질을 가진 제품을 제작할 수 있으며, 제품의 규격화도 용이하게 이룰 수 있게 된다.

특히 본 발명에 의한 말뚝캡은 그 구조가 간단하게 되어 있어, 제작이 용이하며, 말뚝의 상단부에 설치하여 결합하는 작업도 용이하게 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 말뚝캡(1)이 적용되는 말뚝(100)으로는 프리캐스트 콘크리트 말뚝을 들 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 아니하며, 강관 내에 콘크리트를 채운 형태의 말뚝을 비롯하여 다양한 형태의 말뚝이 될 수 있으며, 말뚝의 용도 역시 연약지반에서 사용되는 성토 지지 말뚝을 포함한 다양한 용도를 가질 수 있으며, 이에 특별한 제한이 있는 것이 아니다. 따라서 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡(1)은 다양한 종류의 말뚝에 적용될 수 있는 것이다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡이 말뚝 위에 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 조립 사시도와 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡이 말뚝 위에 놓여 있되, 아직 충진재가 주입되지 아니한 상태를 보여주는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡이 말뚝 위에 설치되고 충진재가 주입되어 결합이 완성된 상태를 보여주는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡

10 삽입구

11 주입공

12 배출공

20 충진재

21 압력감지밸브

Claims

말뚝(100)의 상단부를 덮도록 설치되는 말뚝캡(1)으로서,

원기둥형상의 프리캐스트 콘크리트로 사전 제작되며;

말뚝(100)의 상단에 설치될 때 말뚝(100)의 상단부가 삽입되도록 오목하게 형성된 삽입부(10)가 그 하부에 형성되어 있고;

말뚝캡(1)의 외면과 삽입부(10)를 연통하도록 형성되어 충진재가 주입되는 주입공(11)이 형성되어 있으며;

삽입부(10)의 내면과 말뚝(100)의 상단부 외면 사이의 공극(S)에 충진재가 채워진 후 충진재와 공기가 배출될 수 있도록 하는 배출공(12)이 말뚝캡(1)의 외면과 상기 삽입부(10)를 연통하도록 추가로 형성되어 있고;

삽입부(10)의 입구에는, 말뚝(100)의 상단부가 삽입된 상태에서 말뚝(100)의 상단부 측면과 삽입부(10)의 내측면 사이를 밀봉하는 밀봉링(13)이 구비된 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 말뚝캡.
제1항에 있어서,

압력을 측정하여, 측정되는 압력이 사전에 정해진 값을 초과하게 될 때 개방되어 공극(S) 내에 존재하던 공기와 충진재(20)가 배출되도록 하는 압력감지밸브(21)가 상기 배출공(12)에 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘 크리트 말뚝캡.
상단부에는 말뚝캡(1)이 씌워져 있는 말뚝(100)으로서,

상기 말뚝캡(1)은, 원기둥형상의 프리캐스트 콘크리트로 사전 제작되며;

상기 말뚝캡(1)은, 말뚝(100)의 상단에 설치될 때 말뚝(100)의 상단부가 삽입되도록 오목하게 형성된 삽입부(10)가 그 하면에 형성되어 있고; 말뚝캡(1)의 외면과 삽입부(10)를 연통하도록 형성되어 충진재가 주입되는 주입공(11)이 형성되어 있으며; 삽입부(10) 내면과 말뚝(100)의 상단부 외면 사이의 공극(S)에 충진재가 채워진 후 충진재와 공기가 배출될 수 있도록 하는 배출공(12)이 말뚝캡(1)의 외면과 상기 삽입부(10)를 연통하도록 추가로 형성되어 있고; 삽입부(10)의 입구에는, 말뚝(100)의 상단부가 삽입된 상태에서 말뚝(100)의 상단부 측면과 삽입부(10)의 내측면 사이를 밀봉하는 밀봉링(13)이 구비된 구성을 가지고 있으며,

말뚝(100)의 상단부가 말뚝캡(1)의 삽입부(10)에 삽입된 상태로 말뚝캡(1)이 말뚝(100)의 상단부에 씌워진 상태에서, 주입공(12)을 통하여 충진재가 주입되어 공극(S)을 채워서 말뚝캡(1)이 일체화 되어 있는 것을 특징으로 하는 말뚝.
제3항에 있어서,

압력을 측정하여, 측정되는 압력이 사전에 정해진 값을 초과하게 될 때 개방 되어 공극(S) 내에 존재하던 공기와 충진재(20)가 배출되도록 하는 압력감지밸브(21)가 상기 배출공(12)에 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 말뚝.