KR20110032398A

KR20110032398A - 기초말뚝의 지지력을 강화하는 말뚝부재

Info

Publication number: KR20110032398A
Application number: KR1020090089869A
Authority: KR
Inventors: 박이근
Original assignee: 박이근; (주)지오알앤디
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2011-03-30
Also published as: KR101181899B1

Abstract

본 발명은 기초말뚝의 지지력을 증대하는 말뚝부재에 관한 것으로, 지반 내측을 긴밀히 침투 삽입하도록 하는 확경수단이 내재된 말뚝부재를 기초공사용 기성말뚝에 소정 간격마다 일체로 연결하여 이루어진 기초말뚝을 구성하여 기초말뚝의 선단부지지력과 주면마찰력을 증대시켜 기초말뚝 전체의 지지력을 강화할 수 있고 상부 구조물의 하중을 지중 깊이 고루 전달하며 상부 구조물을 지지하고 침하를 방지할 수 있는 기초말뚝의 지지력을 증대할 수 있는 것을 특징으로 하는 기초말뚝의 지지력을 증대하는 말뚝부재에 관한 것이다.

선단부 지지력, 주면 마찰력, 말뚝강관, 기초말뚝

Description

기초말뚝의 지지력을 강화하는 말뚝부재{REINFORCED BEARING POWER PILE MEMBERS OF FOUNDATION PILE}

본 발명은 기초말뚝의 지지력을 증대하는 말뚝부재에 관한 것으로, 기초말뚝 시공시 굴착면 내측을 긴밀히 침투.삽입하는 확경수단이 내재된 말뚝부재를 기성말뚝에 일체로 연결하여 구성된 기초말뚝을 구성하여 기초말뚝 시공시 기초말뚝의 선단부지지력과 주면마찰력을 증대시켜 기초말뚝 전체의 지지력을 강화할 수 있고 상부 구조물의 하중을 지중 깊이 고루 전달하며 상부 구조물을 지지하고 침하를 방지할 수 있는 기초말뚝의 지지력을 증대하는 말뚝부재에 관한 것이다.

일반적으로, 고층의 건축물을 건축시 건축물의 하중을 하부측에서 지지하기 위해 기초말뚝을 사용하여 지반을 구축하고 있다. 지반을 구축할 목적하에 지중에 때려 박는 통상의 기초말뚝은 철근이 배근된 콘크리트 재질로 이루어지며, 긴 파이프의 형상을 갖는 콘크리트 말뚝과, 중공부가 형성된 금속 기성말뚝이 사용되고 있는 실정이다. 이러한 기초말뚝 공사시 말뚝기초에 의한 말뚝의 지지력은 말뚝이 지지할 수 있는 말뚝 상부 하중의 크기를 의미하는 것으로서 선단지지력과 주면마찰력으로 분리하여 고려된다. 선단지지력은 말뚝 단부의 전체 단면적에 발현되는 지 지력을 의미하며, 주면마찰력은 말뚝의 주면과 지반의 접촉에 의해 발생되는 마찰력을 의미한다. 일반적으로 말뚝의 상부에 작용하는 하중은 수직하중이 크게 작용하며 말뚝의 지지력은 주면마찰력과 선단지지력에 의해 크게 영향을 받게 된다. 이에 기초말뚝 시공에 있어서 선단지지력과 주면마찰력을 높히기 위한 시공방법은 끊임없이 개발 되어지고 있다.

이와 같이 말뚝에 의한 기초공사를 위해 제안된 기술을 보면,

공개특허공보 제10-2007-0090748호에 기성말뚝에 폐쇄형 선단슈를 부착하고 기성말뚝의 내부에 햄머를 삽입하여 선단슈의 상부면을 타격하여 선단 지반을 다짐하고, 콘크리트말뚝의 경우에는 케이싱 내부에서 햄머로 보조말뚝 또는 선단 지반을 직접 타격하여 선단 지반을 다짐하는 방식으로, 천공구멍 외부로 돌출된 말뚝 두부를 타격하지 않고 천공구멍의 내부에서 말뚝에 직접적인 충격이 가지 않도록 선단 지반을 다짐하여 선단지지력을 강화함으로써, 햄머에 의한 항타시에 발생되는 소음이 현저히 감소되고 말뚝 두부 및 말뚝 내부의 손상이 방지됨과 동시에 선단지지력이 강화되며 이에 따라 기성말뚝의 재료적 낭비를 방지하여 시공 원가가 절감되는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법이 게재되어 있다.

등록특허공보 제10-0869815호에 강관의 선단부 단면적을 확대시키고 강관의 선단부와 콘크리트와 결합력을 증대시켜 강관의 지지력을 증대시킬 수 있도록 하는 매입말뚝용 강관의 선단부 지지력 확대장치가 게재되어 있다.

따라서, 본 발명은 기초말뚝 시공시 기초말뚝의 선단부와 주면부를 확대하여 기초말뚝 전체 지지력을 효과적으로 높히기 위해 제안된 것으로, 확경수단이 내재된 말뚝부재를 구성하고, 상기 말뚝부재를 중공부를 가지는 기성말뚝으로 소정 간격마다 하나 이상이 일체로 연결하여 이루어진 기초말뚝을 구성하여 기초말뚝 시공시 확경수단이 기성말뚝으로부터 돌출되며 지반 내측으로 긴밀히 침투삽입되도록 하여 기초말뚝의 안정적인 정착을 도모할 수 있고, 말뚝 선단부 면적이 넓혀짐에 따른 선단부지지력을 향상시키며, 이와 동시에 주면마찰력을 증대시켜 기초말뚝 전체 지지력을 강화할 수 있는 기초말뚝의 지지력을 증대하는 말뚝부재를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면,

[청구항 1]에 기재된 발명에 따르면; 기성말뚝(200)에 부착되며 내.외주연을 관통하여 방사상으로 진출공(11)이 뚫리고, 진출공(11)이 뚫린 내측부에 리브(12)가 일체로 결합된 보강대(13)가 형성된 보강밴드(10)와; 상기 보강밴드(10)의 내측부에 설치되어 회전강봉(60)의 나사산(61)을 따라 하강 동작하며 보강밴드(10)의 진출공(11)으로 전개되어 주면지반으로 긴밀히 삽입 침투하는 확경수단(50)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

[청구항 2]에 기재된 발명에 따르면; 제 1항에 있어서, 상기 확경수단(50)은 중앙에 암나사부를 가지는 중공부(21)가 형성되고 상부 외주연에 저면이 단턱지는 날개부(22)가 형성되며, 날개부(22)의 하부측에 요입홈(23)이 형성된 승강부재(20)와, 외주연에 진출쐐기(40)를 힌지 결합하는 핀축(31)이 돌출되게 형성되고 내주연에 요철부(32)가 형성되며 조립이 용이하도록 분할 형성된 한 쌍을 승강부재(20)의 요입홈(23)에 요철부(32)가 끼움되어 회전 자유롭게 조립하는 연결커플링(30)과, 일단에 경사면(41)을 가지며 타단이 연결커플링(30)의 핀축(31)에 핀 결합되어 회전자유롭게 힌지구동하는 진출쐐기(40)로 구성된 것을 특징으로 한다.

[청구항 3]에 기재된 발명에 따르면; 제 2항의 확경수단(50)을 구성하는 진출쐐기(40)는 상부는 좁고 하부는 넓은 상협하광 형태(40a)로 형성하며 하부에 예각면(40b)이 형성된 것을 특징으로 한다.

[청구항 4]에 기재된 발명에 따르면; 제 2항의 확경수단(50)을 구성하는 승강부재(20)는 내부에 부채꼴 형상의 걸림부(72)를 형성하고, 상.하부를 관통하는 관통공(71)을 형성하여 걸림편(81)이 일체로 형성된 강봉(80)을 승강부재(20a) 내부에 관통 삽입하고 강봉(80)을 반회전하여 걸림편(81)이 걸림부(72)에 걸림되면 강봉(80)의 선단부를 타격하여 승강부재(20a)가 하강동작할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기초말뚝의 지지력을 강화하는 말뚝부재에 의하면, 기초말뚝 시공시 기초말뚝으로부터 돌출 전개되어 주변지반을 확경함에 따라 기초말뚝의 선단부 면적을 넓게 확보하여 선단부지지력을 효과적으로 높힐 수 있고, 이와 동시에 기초 말뚝 주면 마찰력을 증대하여 기초말뚝 전체 지지력을 강화함으로써, 기초말뚝공사를 보다 신속하고 안정적이며 경제적으로 시공을 할 수 있게 되는 등 그 기대되는 가치가 대단히 우수한 매우 유용한 발명이다.

본 발명은 지반 내측을 긴밀히 침투 삽입하도록 하는 확경수단이 내재된 말뚝부재를 강관이나 PHC파일과 같은 기초공사용 기성말뚝에 소정 간격마다 일체로 연결하여 이루어진 기초말뚝을 구성한 것에 특징이 있다.

이와 같은 구성은 기초말뚝의 정착력을 높힐 수 있고, 기초말뚝으로부터 돌출하며 전개되는 확경수단이 지반을 긴밀히 파고들어 기초말뚝의 선단지지력 및 주면 마찰력을 증대함으로써 말뚝 전체 지지력을 강화할 수 있으며, 구조물로부터 받는 하중을 확경수단에 의해 지반으로 골고루 분산시켜 보다 안정적인 보강기초를 구축할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9에 의거하여 상세히 설명한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기초말뚝에 관한 본 발명에 응용되는 관련 기술로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 보인 분리사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동작상태를 보인 단면사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 결합상태를 보인 사시도이고, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 사용상 태를 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명의 진출쐐기의 다른 실시예를 보인 분리사시도이며, 도 7은 본 발명의 진출쐐기의 다른 실시예에 따른 사용상태를 보인 평면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 사시도이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예의 동작상태를 보인 평면도를 나타낸 것이다.

도 1에 보인 바와 같이, 본 발명에 의한 말뚝부재(100)는 기성말뚝(200)에 부착되는 보강밴드(10)와 상기 보강밴드(10)의 내측부에 설치되는 확경수단(50)으로 구성한다.

상기 보강밴드(10)는 기성말뚝(200)에 용접이나 볼팅체결로 부착되며, 내.외주연을 관통하여 방사상으로 진출공(11)이 뚫리고, 진출공(11)이 뚫린 내측부에 리브(12)가 일체로 결합된 보강대(13)가 형성된다.

상기 확경수단(50)은 중앙에 암나사부를 가지는 중공부(21)가 형성되고 상부 외주연에 저면이 단턱지는 날개부(22)가 형성되며, 날개부(22)의 하부측에 요입홈(23)이 형성된 승강부재(20)와,

외주연에 진출쐐기(40)를 힌지 결합하는 핀축(31)이 돌출되게 형성되고 내주연에 요철부(32)가 형성되며 조립이 용이하도록 분할 형성된 한 쌍을 승강부재(20)의 요입홈(23)에 요철부(32)가 끼움되어 회전 자유롭게 조립하는 연결커플링(30)과,

일단에 경사면(41)을 가지며 타단이 연결커플링(30)의 핀축(31)에 핀 결합되어 회전자유롭게 힌지구동하는 진출쐐기(40)로 구성된다.

상기 확경수단(50)은 도 2에 보인바와 같이, 승강부재(20)의 중공부(21)에 회전강봉(60)을 나사체결하여 보강밴드(10) 내부에 설치한다. 그리고 진출쐐기(40)의 타단 경사면(41)이 보강밴드(10)의 진출공(11)으로 향하도록 하여 진출쐐기(40)의 타단 끝단부가 진출공(11)의 평활면에 걸쳐지도록 설치하게 된다.

상기와 같이 승강부재(20), 연결커플링(30), 진출쐐기(40)의 결합으로 이루어진 확경수단(50)은 도 4 내지 도 5에 보인 바와 같이, 승강부재(20)의 중공부(21)에 체결된 회전강봉(60)을 회전시 회전강봉(60)에 형성된 나사산(61)을 따라 하강 작동하게 된다. 이는 중공부(21)에 형성된 암나사부에 의해 회전강봉(60)을 회전시 회전강봉(60)의 숫나사부를 따라 승강부재(20)가 수직 하강할 수 있게 되는 것이다. 또 승강부재(20)의 수직 하강과 동시에 승강부재(20)의 외주연에 회전 자유롭게 조립된 연결커플링(30)과 상기 연결커플링(30)의 핀축(31)에 힌지 결합된 진출쐐기(40)도 하강하며 진출쐐기(40)는 보강밴드(10)의 진출공(11)을 통해 전개되며 지반으로 긴밀히 침투.삽입하게 된다.

그리고 보강밴드(10) 내.외주연을 관통하여 방사상으로 뚫린 진출공(11) 부위에 단면 손실이 일어나는 것을 방지할 목적으로 진출공(11)이 뚫린 내측부에는 리브(12)를 포함한 보강대(13)가 형성되어 단면 손실부분을 보강하게 된다.

또 상기 회전강봉(60)의 회전시 휘어짐을 방지하며 고정된 상태에서 회전할 수 있도록 기성말뚝(200)의 내부에는 회전강봉(60)을 지지해 줄 수 있는 지지부재(201)가 설치된다(도 4 내지 도 5 참조).

그리고 상부측 기성말뚝(200)의 입구부에는 캡(미도시)을 덮어 기성말뚝(200)의 중공부를 덮어줌과 동시에 회전강봉(60)의 회전을 원활히 지지할 수 있 도록 하는 것이 바람직하다. 이는 이 분야에 종사자라면 용이하게 실시할 수 있는 정도의 기술인 것으로 참조되어진 도면에 도시는 생략하기로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 말뚝부재(100)는 시공시 도 3에 보인바와 같이, 기성말뚝(200)의 일정한 간격마다 하나 이상 수개소 일체가 되도록 연결 설치하게 되며, 이를 위해 말뚝부재(100)의 일단과 기성말뚝(200)의 일단을 용접 또는 볼트체결로 결합하기 위해 커플러(300)를 이용하는 것은 일반적인 것이다.

또한 본 발명에 따른 말뚝부재(100)를 연결하는 기성말뚝(200)은 금속 소재의 강관파일 외에도 콘크리트 재질의 PHC파일을 사용하여 기초말뚝으로 구성할 수 있으며, 확경수단(50)의 용이한 동작을 위해 내부에 중공부가 형성된 기성말뚝(200)을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 구성에 있어서, 연결커플링(30)의 핀축(31)으로 결합되는 진출쐐기(40)의 구성은 도 6내지 도 7과 같이 기초말뚝 주면지반의 면적을 보다 넓게 확보하여 주면마찰력을 극대화하기 위한 구성으로 변형실시 가능한 것으로, 상부는 좁고 하부는 넓은 상협하광 형태(40a)로 형성하되 하부에 예각면(40b)이 형성된 것이다.

즉, 진출쐐기(40)는 굴착지반의 지반상태에 따라 진출쐐기(40)의 크기와 형상을 다양하게 변형실시할 수 있으며, 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성할 수 있는 것이다.

한편 상기와 같이 변형 실시 가능한 진출쐐기(40)를 힌지 결합하는 연결커플링(30)의 크기와 보강밴드(10)에 형성하는 진출공(11)의 크기는 진출쐐기(40)의 크 기와 형상에 부합되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 구성에 있어서, 보강밴드(10)의 내부에서 회전강봉(60)에 의해 수직하강하는 승강부재(20)의 구성은 도 8내지 도 9와 같이 확경수단(50)이 하강하며 진출쐐기(40)를 전개하는 동작방법을 회전강봉(60)을 타격하여 확경수단(50)이 하강동작하는 구성으로 변형실시 가능한 것으로, 승강부재(20a)의 내부에 부채꼴 형상의 걸림부(72)를 형성하고, 상.하부를 관통하는 관통공(71)을 형성하여 걸림편(81)이 일체로 형성된 강봉(80)을 승강부재(20a) 내부에 관통 삽입하고 강봉(80)을 반회전하여 걸림편(81)이 걸림부(72)에 걸림되면 강봉(80)의 선단부에서 타격장치(미도시)로 타격하여 승강부재(20a)가 하강동작하며 진출쐐기(40)가 전개할 수 있도록 구성한 것이다.

즉, 승강부재(20)는 동작방법을 회전식 또는 타격식 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 말뚝부재를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 보인 분리사시도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동작상태를 보인 단면사시도

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 결합상태를 보인 사시도

도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 사용상태를 보인 단면도

도 6은 본 발명의 진출쐐기의 다른 실시예를 보인 분리사시도

도 7은 본 발명의 진출쐐기의 다른 실시예에 따른 사용상태를 보인 평면도

도 8은 본 발명의 승강부재의 다른 실시예를 보인 사시도

도 9는 본 발명의 승강부재의 다른 실시예에 따른 동작상태를 보인 평면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

300 : 커플러 200 : 기성말뚝 100 : 말뚝부재

10 : 보강밴드 11 : 진출공 12 : 리브 13 : 보강대

20 : 승강부재 21 : 중공부 22 : 날개부 23 : 요입부

30 : 연결커플링 31 : 핀축 32 : 요철부

40 ; 진출쐐기 41 : 경사면

50 : 확경수단

60 : 회전강봉 61 : 나사산

71 : 관통공 72 : 걸림구 80 : 강봉 81 : 걸림편

Claims

기성말뚝(200)에 부착되며 내.외주연을 관통하여 방사상으로 진출공(11)이 뚫리고, 진출공(11)이 뚫린 내측부에 리브(12)가 일체로 결합된 보강대(13)가 형성된 보강밴드(10)와;

상기 보강밴드(10)의 내측부에 설치되어 회전강봉(60)의 나사산(61)을 따라 하강 동작하며 보강밴드(10)의 진출공(11)으로 전개되어 주면지반으로 긴밀히 삽입 침투하는 확경수단(50)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기초말뚝의 지지력을 강화하는 말뚝부재.
제 1항에 있어서, 상기 확경수단(50)은 중앙에 암나사부를 가지는 중공부(21)가 형성되고 상부 외주연에 저면이 단턱지는 날개부(22)가 형성되며, 날개부(22)의 하부측에 요입홈(23)이 형성된 승강부재(20)와,

외주연에 진출쐐기(40)를 힌지 결합하는 핀축(31)이 돌출되게 형성되고 내주연에 요철부(32)가 형성되며 조립이 용이하도록 분할 형성된 한 쌍을 승강부재(20)의 요입홈(23)에 요철부(32)가 끼움되어 회전 자유롭게 조립하는 연결커플링(30)과,

일단에 경사면(41)을 가지며 타단이 연결커플링(30)의 핀축(31)에 핀 결합되어 회전자유롭게 힌지구동하는 진출쐐기(40)로 구성된 것을 특징으로 하는 기초말 뚝의 지지력을 강화하는 말뚝부재.
제 2항의 확경수단(50)을 구성하는 진출쐐기(40)는 상부는 좁고 하부는 넓은 상협하광 형태(40a)로 형성하며 하부에 예각면(40b)이 형성된 것을 특징으로 하는 기초말뚝의 지지력을 강화하는 말뚝부재.
제 2항의 확경수단(50)을 구성하는 승강부재(20)는 내부에 부채꼴 형상의 걸림부(72)를 형성하고, 상.하부를 관통하는 관통공(71)을 형성하여 걸림편(81)이 일체로 형성된 강봉(80)을 승강부재(20a) 내부에 관통 삽입하고 강봉(80)을 반회전하여 걸림편(81)이 걸림부(72)에 걸림되면 강봉(80)의 선단부를 타격하여 승강부재(20a)가 하강동작할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 기초말뚝의 지지력을 강화하는 말뚝부재.