KR20110044721A - 이경 복합말뚝 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트말뚝의 제조시 콘크리트말뚝속에 매설되는 강선을 고정하기 위한 강선너트를 이용하여 강관말뚝을 콘크리트말뚝에 연결한 이경 복합말뚝에 관한 것으로, 본 발명의 특징은 콘크리트 말뚝의 양 단부에 매입되는 연결판에 강서고정용 너트의 내경에 고정볼트(60)체결하면서 보강부재(30)의 원판체(31a)를 장착할 수 있고, 보강부재(30)에는 강관말뚝(20)을 연결함으로써 콘크리트말뚝(10)의 상단에 콘크리트말뚝(10)에 비해 직경이 작은 강관말뚝(20)을 연결한 이경 복합말뚝에 특징이 있다.

Description

이경 복합말뚝{COMBINED PILE HAVING A DIFFERENT DIAMETER}
본 발명은 콘크리트말뚝의 제조시 콘크리트말뚝속에 매설되는 강선을 고정하기 위한 강선너트를 이용하여 강관말뚝을 콘크리트말뚝에 연결한 이경 복합말뚝에 관한 것이다.
말뚝기초는 양호한 지지층 심도가 깊은 경우에 채용되는 기초형식의 하나로서, 상기 지지층까지 박아넣은 말뚝 위에 상부구조물을 구축함으로서 구조물의 중량을 지지층에서 안정적으로 지지할 수 있다.
말뚝기초에 이용하는 기성 말뚝으로는 콘크리트계 말뚝, 강관말뚝, 복합말뚝이 이용되고 있다.
콘크리트계 말뚝은 RC말뚝, 콘크리트말뚝, PC말뚝 등을 말하는 것으로서 말뚝 자체의 선단부가 폐쇄되어 선단지지력이 높은 장점이 있으며, 자재비가 강관말뚝에 비해 2~4배 정도 저렴하여 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
그러나 상부하중이 기초에 작용될 경우 가장 큰 전단력, 휨모멘트 및 축력이 말뚝상부에 가해지는데 콘크리트계 말뚝(콘크리트말뚝)은 전단력 및 모멘트에 대한 저항력이 적어 말뚝 수의 증가로 공사비의 증가가 불가피한 문제점이 있다
또한 공장에서 제작되는 기성 콘크리트계 말뚝의 경우 항타시 최종 지지층으로 내려 갈수록 지반의 저항력이 커져 항타 에너지가 많이 소요되므로 말뚝의 두부 손상 우려가 크고 두부의 손상은 곧바로 말뚝 전체의 균열로 이어져 말뚝이 역할을 상실하여 말뚝을 재시공해야하는 상황도 빈번하게 발생한다.
한편, 강관말뚝은 말뚝재질이 균일하여 말뚝의 전 길이에 걸쳐 하중에 대한 저항력이 균일하며 특히 휨모멘트 및 전단력에 대한 저항력이 우수하다. 또한 재료의 강도가 높아 강한 타격에 견디므로 항타시 두부손상이 적고 타격에 의한 두부손상이 발생하더라도 국부적인 발생하므로 시공시 손상부위를 절단하고 강관을 용접하여 시공할 수 있으며, 말뚝 두부에서의 하중 저항력에 대한 손실이 없는 장점이 있다.
그러나 강관말뚝은 자재비가 일반적인 콘크리트계 말뚝에 비하여 2~4배 정도 고가여서 시공비가 많이 소요되는 단점이 있다.
상기와 같은 콘크리트계 말뚝과 강관말뚝의 장점을 극대화하기 위하여 콘크리트계 말뚝의 상단부에 연결판을 매입하고 강관을 용접 연결한 복합말뚝이 개발될 필요성이 있다. 즉 복합말뚝의 하부는 선단 지지력이 우수하면서 자재비가 저렴한 콘크리트계 말뚝을 사용하고, 복합말뚝의 상부는 모멘트 및 전단력에 대한 저항력이 우수한 강관말뚝을 연결함으로써 자재와 공사비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
종래의 복합말뚝의 하부를 구성하고 있는 콘크리트계 말뚝은 RC말뚝, 콘크리트말뚝, PC말뚝 등을 포함하고 콘크리트계 말뚝의 상단부에는 금속재 연결판이 부착되어 있다.
종래의 복합말뚝의 하부를 구성하고 있는 콘크리트계 말뚝은 RC말뚝, 콘크리트말뚝, PC말뚝 등을 포함하고 콘크리트계 말뚝의 상단부에는 금속재의 연결판이 결합되어 있다.
이 연결판의 상부에는 강관말뚝의 하부 내측에 보강부재를 용접하여 보강한 강관말뚝이 올려진다. 그리고 강관말뚝의 외경과 강관말뚝과 연결판의 접촉부 둘레는 용접에 의해 결합된다.
종래에는 콘크리트계 말뚝과 강관말뚝이 결합된 경우 콘크리트계 말뚝과 강관말뚝의 직경이 동일한 것을 사용하여 왔다. 하지만 지중 약 10M의 위로는 수평하중이 10M 아래에 비해 상대적으로 많이 작용하므로 강성이 높은 강관말뚝을 사용하지만, 구조 계산상 콘크리트말뚝의 외경과 같은 외경의 강관말뚝은 과다하게 설계되는 측면이 강하다.
따라서 구조검토 결과 콘크리트계 말뚝의 직경보다 작은 직경의 강관말뚝을 사용하는 것이 경제적으로 유익하지만 기성 콘크리트말뚝의 경우 상단부에 결합된 두부 손상방지를 위한 연결판과 그 연결판에 콘크리트 말뚝의 내부에 매설되는 강선을 고정시키기 위한 강선너트의 구조에서는 이경 강관말뚝을 콘크리트말뚝에 연결하기가 어려운 문제가 있다.
다시 말해서 강선너트는 강선을 고정시키고 두부손상을 방지하기 위해 말뚝의 상하단에 연결판을 부착하는 것이므로 말뚝에 매입된 연결판을 지닌 콘크리트말뚝은 구조상 강관말뚝을 연결을 고려하지 않은 상태에서 제조되어 있기 때문이다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 콘크리트말뚝의 제조시 콘크리트말뚝속에 매설되는 강선을 고정하기 위한 강선너트를 이용하여 강관말뚝을 콘크리트말뚝에 연결할 수 있는 이경 복합말뚝을 제공하는데 있다.
본 발명의 주된 목적의 해결과제는 콘크리트말뚝(10)의 상단에 강관말뚝(20)을 연결함에 있어서,
콘크리트말뚝(10)의 외경보다 작은 외경을 지니는 강관말뚝(20)과;
콘크리트말뚝(10)의 연결판(11)에 마련된 체결공(12)과 연결되는 볼트홀(32)들을 구비하는 원판체(31a)와, 강관말뚝(20)의 외경을 둘러싸면서 강관말뚝의 원주면에 마련된 관통공(21)과 통해진 체결공(33a)을 구비하는 원통체(31b) 및, 상기 원통체(31b)와 원판체(31a)를 연결하는 보강판(33)을 포함하는 보강부재(30)와;
상기 체결공(12)을 관통하는 길이를 지니고, 외경(53a)과 내경(53b)에 나사산이 마련되고, 외경(53a)의 하측에 강선(41)의 단부(41a)가 출입할 수 있도록 부분적으로 절결된 절결부(55a)와, 내경(53b)의 바닥면에 상기 절결부(55a)와 연결되는 강선(41)의 선단부(41a)가 빠지지 않도록 지지하는 관통구멍(55b)을 포함하는 슬리브(53)와;
강선(41)이 통과하면서 상기 슬리브(53)의 외경(53a)에 체결되는 캡(54) 및;
상기 보강부재(30)의 볼트홀(32)을 통해 상기 슬리브(50)의 내경에 체결되는 고정볼트(60)에 의해 구현될 수 있다.
본 발명에 의하면, 본 발명은 보강부재를 통해 콘크리트말뚝에 콘크리트말뚝의 외경보다 작은 강관말뚝을 간편하게 연결함으로써 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
강선의 상부 장착단이 너트 형태로 형성되어 있으므로 강관이 결합된 보강부재를 고정볼트를 통해 강선너트에 간단하게 고정할 수 있다.
본 발명은 수평하중이 상대적으로 적게 작용하는 대략 지중 약10M에서 아래로는 콘크리트말뚝을 사용하고, 수평하중이 많이 작용하는 대략 지중 약 10M 위로는 강성이 큰 강관을 사용하되 콘크리트말뚝보다 직경이 작은 것을 사용함으로써 자재비용의 부담을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래에 강관말뚝을 콘크리트말뚝에 연결하는 것을 예시한 요부 발췌 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트말뚝에 강관말뚝을 연결하는 것을 예시한 분해사시도,
도 3a는 본 발명에 따른 강관말뚝 연결을 위한 보강부재를 주물로 제작한 것을 예시한 사시도,
도 3b는 본 발명에 따른 강관말뚝 연결을 위한 보강부재를 용접하여 제작한 것을 예시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따라 강관말뚝을 콘크리트말뚝에 연결하는 것을 예시한 요부 단면도,
도 5a는 도 4의 A부분 확대단면도로서, 주물에 의해 제조된 보강부재의 요부단면도,
도 5a는 도 5a와 유사한 도면으로 용접에 의해 제작된 보강부재의 요부단면도,
도 6은 본 발명에 따른 콘크리트말뚝의 강선너트를 예시한 분해사시도,
도 7은 도 6에 도시된 강선너트에 강선말뚝을 조립한 상태를 예시한 요부 확대 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 이경 복합말뚝 연결용 강선너트를 설명하기에 앞서 이경 복합말뚝에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한 뒤 설명한다.
도 1을 참조하면, 콘크리트말뚝(10)의 상단부에 콘크리트말뚝(10)의 외경보다 작은 외경을 지닌 강관말뚝(20)을 연결하기 위해 도 2와 도 3에 도시된 바와 같은 보강부재(30)가 사용된다.
콘크리트말뚝(10)을 포함하는 콘크리트계 말뚝과 강관말뚝(20)이 결합하여 복합말뚝을 사용하면 시공비용을 크게 절감할 수 있다.
예를 들어, 콘크리트말뚝(10)의 외경이 600mm 이면, 강관외경은 450mm 를 사용할 수 있고, 보강부재(30)은 외경 600mm, 내경 426mm 를 사용할 수 있으며, 콘크리트말뚝(10)의 외경이 1200mm 이면, 강관외경은 700mm ~ 1016mm 를 사용할 수 있고, 보강부재(30)은 외경 1200mm, 내경 687mm 를 사용할 수 있어 자재비용을 크게 절감할 수 있다.
구조설계상 콘크리트말뚝(10)의 외경이 500mm 이면, 강관외경은 350mm를 사용할 수 있고, 보강부재(30)은 외경 500mm, 내경 334mm 를 사용이 가능하다.
보강부재(30)은 콘크리트말뚝의 양단부에 매입된 연결판(11)의 구조와 유사한 크기와 구조로 제조되어 있는데, 보강부재(30)는 도 3a 내지 도 4에 도시된 바와 같이 원판체(31a)와 원통체(31b)로 구성되어 있다.
원판체(31a)는 그 표면에 일정간격으로 이격되게 배치된 다수의 볼트홀(32)이 마련되어 있고, 강관말뚝(20)의 외경과 같은 내경(31c)을 지니고 있다.
상기한 볼트홀(32)는 콘크리트말뚝(10)의 연결판(11) 표면에 마련된 체결공(12)과 통하도록 배치되어 있다.
원판체(31a)의 내경(31c)은 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이 후술하는 강판말뚝(20)의 주연부가 걸쳐지도록 강관말뚝의 내경보다 작은 직경으로 구성되어 있다.
상기한 원통체(31b)는 도 3a에 도시된 바와 같이 주물에 의해 일체로 제조되거나 혹은 도 3b에 도시된 바와 같이 용접(60a)에 의해 원판체(31a)와 원통체 및 보강판(33)을 연결할 수도 있다.
원통체(31b)는 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이 강관말뚝(20)의 외경과 접하는 내경을 지니고 있고, 강관말뚝(20)의 원주면에 마련된 관통공(21)과 연결되는 체결공(33a)이 마련되어 있다.
콘크리트말뚝(10)의 연결판(11)에 조립되는 강선 고정용 강선너트에 관하여 설명한다.
도 5a 내지 도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명에 따른 콘크리트말뚝의 강선 고정용 강선너트의 분해 사시도로서, 강선너트(50)은 체결공(12)을 관통할 수 있는 길이를 지닌 볼트형상의 슬리브(53)와, 체결공(12)을 관통한 슬리브(53)의 외경에 체결되는 캡(54)으로 구성되어 있다.
볼트형 슬리브(53)는 상단부는 체결공(12)에 걸리도록 육각형상의 헤드(50a)가 마련되어 있고, 외경(53a)과 내경(53b)에 각각 나사산(참조번호 미표기)이 형성되어 있으며, 외경(53a)의 하측에 슬리브(53)의 내경(53b)과 통해진 절결부(55a)가 마련되어 있고, 슬리브(53)의 하단에는 절결부(55a)와 내경(53b)과 통해진 강선 관통구멍(55b)이 마련되어 있다.
상기한 슬리브(53)의 내경(53b)에는 고정볼트(60)가 체결되고, 슬리브(53)의 외경(53a)에는 캡(54)이 체결된다.
캡(54)은 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 슬리브(53)의 외경(53a)에 형성된 나사산에 체결되는 대응 나사산이 캡(54)의 내경(54a)에 마련되어 있고, 캡(54)의 내경(54a)의 바닥에는 전술한 강선 관통구멍(55b)과 연결되는 구멍(54b)이 마련되어 있다.
상기한 관통구멍(55b)은 강선(41)의 선단부(41a)가 빠지지 않도록 선단부의 직경보다 작은 직경으로 구성되어 있고, 캡 구멍(54b)은 강선(41)의 선단부(41a) 직경보다 크게 형성되어 있다.
전술한 캡(54)을 볼트형 슬리브(53)의 외경(53a)에 마련된 나사산에 체결하면 캡(54)에 의해 슬리브(53)의 절결부(55a)가 벌어지는 것을 방지할 수 있고, 또한 콘크리트말뚝(10) 제조시 거푸집속으로 콘크리트 모르타르를 타설하였을 때, 액상의 콘크리트 모르타르가 절결부(55a)를 통해 밖으로 흘러나오는 것을 방지하는 작용을 한다.
전술한 강선(41)을 강선너트(50)에 고정시키는 작업은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 체결공(12)속으로 볼트형상의 슬리브(53)를 삽입한 뒤 체결공(12)을 관통한 슬리브(53)의 절결부(55a)사이로 캡(54)이 끼워진 강선(41)의 단부(41a)를 삽입한 뒤 캡(54)을 슬리브(53)의 외경(53a)에 체결함으로써 강선(41)을 고정시킬 수 있다. 강선의 반대쪽은 장착구(도면에는 미도시)에 의해 고정되는데 이에 대한 설명은 생략한다.
미설명 부호 54c는 캡(54)을 슬리브(53)에 체결할 때 스패너와 같은 공구를 사용하기 위한 육각부이다.
이와 같이 연결판(11)에 강선너트(50)가 체결된 콘크리트 말뚝(10)에 강관말뚝(20)이 결합된 보강부재(30)를 연결할 수 있다.
보강부재(30)의 볼트홀(32)속으로 고정볼트(60)을 삽입한 뒤 고정볼트(60)를 슬리브(53)의 내경(53b)에 체결하면, 보강부재(30)를 콘크리트 말뚝(10)의 상부에 장착된다.
이때 고정볼트(60)는 다수개의 고정볼트의 체결에 의해 보강부재(30)를 콘크리트 말뚝의 상부에 연결할 수 있다.
그리고, 보강부재(30)의 내경에 강관말뚝(20)을 삽입한 뒤 관통공(21)과 체결공(33a)속으로 볼트를 체결하여 강관말뚝(20)을 보강부재(30)에 연결한다.
본 발명은 전술한 바와 같이 강선너트(50)에 의해 콘크리트말뚝(10)에 강관말뚝(20)을 간편하게 연결할 수 있는 것이다.
도면에서, 도 3a와 도 5a는 주물형 보강부재(30)에 강관말뚝(20)을 연결하고 보강부재를 콘크리트말뚝(10)의 연결판(11)에 체결된 강선너트(50)에 고정볼트(60)로 연결한 예를 보여준 것이고, 도 3b와 도 5b는 용접(60a)하여 제작된 보강부재(30)에 강관말뚝(20)을 용접하여 연결한 뒤 보강부재(30)를 콘크리트말뚝(10)의 연결판(11)에 체결된 강선너트(50)에 고정볼트(60)로 연결한 예를 보여준 것이다.
10: 콘크리트말뚝 11: 연결판
12: 체결공 20: 강관말뚝
21: 관통공 30: 보강부재
31a: 원판체 31b: 원통체
31c: 원통체의 내경 31d: 내경의 단부
32: 볼트홀 33: 보강판
33a: 체결공 41: 강선
41a: 강선의 선단부 50: 강선너트
53: 볼트형 슬리브 53a: 슬리브의 외경
53b: 슬리브의 내경 54: 캡
54a: 캡의 내경 54b: 구멍
55a: 절결부 55b: 강선 관통구멍
60: 고정볼트

Claims (1)

  1. 콘크리트말뚝(10)의 상단에 강관말뚝(20)을 연결함에 있어서,
    콘크리트말뚝(10)의 외경보다 작은 외경을 지니는 강관말뚝(20)과;
    콘크리트말뚝(10)의 연결판(11)에 마련된 체결공(12)과 연결되는 볼트홀(32)들을 구비하는 원판체(31a)와, 강관말뚝(20)의 외경이 접해지면서 강관말뚝의 원주면에 마련된 관통공(21)과 통해진 체결공(33a)을 구비하는 원통체(31b) 및, 상기 원통체(31b)와 원판체(31a)에 연결하는 보강판(33)을 포함하는 보강부재(30)와;
    상기 체결공(12)을 관통하는 길이를 지니고, 외경(53a)과 내경(53b)에 나사산이 마련되고, 외경(53a)의 하측에 강선(41)의 단부(41a)가 출입할 수 있도록 부분적으로 절결된 절결부(55a)와, 강선(41)의 선단부(41a)가 빠지지 않도록 지지하기 위해 내경(53b)의 바닥면에 상기 절결부(55a)와 연결된 관통구멍(55b)을 포함하는 슬리브(53)와;
    강선(41)이 통과하면서 상기 슬리브(53)의 외경(53a)에 체결되는 캡(54) 및;
    상기 보강부재(30)의 볼트홀(32)을 통해 상기 슬리브(50)의 내경에 체결되는 고정볼트(60)로 구성된 것을 특징으로 하는 이경 복합말뚝.
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