KR20120009396A

KR20120009396A - 말뚝의 보강구조물

Info

Publication number: KR20120009396A
Application number: KR1020110025448A
Authority: KR
Inventors: 강명석; 강준아
Original assignee: 강명석
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-02-01
Also published as: KR101525214B1

Abstract

본 발명은 관 형상의 말뚝 본체(10)의 하단 트임부에 끼움결합하도록 상측으로 돌출된 돌출결합부재(100); 말뚝의 외경보다 큰 외경을 갖는 확장슈를 형성하도록, 돌출결합부재(100)의 하부에 결합한 확장슈 형성부재(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 보강구조물(A)을 제시함으로써, 선단 확장슈의 장착에 소요되는 수고와 시간을 절감할 수 있고, 시공시 확장슈의 파손 우려가 없도록 한다.

Description

말뚝의 보강구조물{REINFORCEMENT STRUCTURE FOR PILE}

본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 말뚝의 구조에 관한 것이다.

지반에 구조물의 기초를 형성하기 위한 말뚝의 시공방법은 크게, 공장제작말뚝을 항타에 의해 근입하는 방법과, 천공 홀에 배근을 설치하고 콘크리트를 현장타설하는 방법으로 나누어 볼 수 있다.

전자인 항타공법은 말뚝으로서 상하단에 트임부가 형성된 속이 빈 관 구조의 강관이나 PHC말뚝을 사용하는데, 이러한 구조의 말뚝을 항타하는 경우 토사가 하단의 트임부를 통해 유입되다가 어느 시점부터는 하부 지반에 압밀이 일어나 더 이상 토사의 유입이 발생하지 않으므로(이를 현장에서는 '바닥이 막힌다.'라고 표현한다), 안정적인 기초 구조물을 형성할 수 있다.

이러한 항타공법은 시공의 편의성 및 구조의 안정성이 우수하다는 장점이 있지만, 시공 시 항타에 의한 소음이 크게 발생한다는 단점이 있다.

후자인 현장타설공법은 위와 반대의 장단점을 갖는다.

한편, 최근 항타공법에서 말뚝의 하단에 말뚝의 직경에 비해 더 큰 직경을 갖는 슈(선단 확장슈)를 장착하여 시공하는 방식이 개발된바 있는데, 이는 말뚝의 슈(선단)의 면적이 넓어짐에 따라 더욱 큰 선단지지력을 확보할 수 있으므로, 기초 구조물의 안정성을 증대할 수 있고, 이에 따라 말뚝의 수를 줄일 수 있어 공사비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

그런데 이러한 종래의 공법에 있어서는, 선단 확장슈를 말뚝의 하단에 장착하는 구조에 관한 연구가 미흡하여 다음과 같은 문제가 지적되어 왔다.

첫째, 선단 확장슈를 미리 공장에서 말뚝의 하단에 장착하여 현장으로 이동하는 경우에는, 운반 및 보관이 불편하다는 점이다.

둘째, 현장에서 선단 확장슈를 용접 등에 의해 장착하는 경우에는, 그 작업에 소요되는 수고와 시간이 지나치게 많이 소요된다는 점이다.

셋째, 시공을 위하여 장비에 의해 말뚝을 일으켜 세우다가 장착된 확장슈가 파손되기 쉽다는 점이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 선단 확장슈의 장착에 소요되는 수고와 시간을 절감할 수 있고, 시공시 확장슈의 파손 우려가 없도록 하는 말뚝의 보강구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 관 형상의 말뚝 본체(10)의 하단 트임부에 끼움결합하도록 상측으로 돌출된 돌출결합부재(100); 상기 말뚝의 외경보다 큰 외경을 갖는 확장슈를 형성하도록, 상기 돌출결합부재(100)의 하부에 결합한 확장슈 형성부재(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 보강구조물(A)을 제시한다.

상기 돌출결합부재(100)는 상기 말뚝 본체(10)의 하단 내벽에 결합하는 부위의 폭이 상측 및 내측을 향하여 점점 좁아지도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 돌출결합부재(100)는 상기 말뚝 본체(10)의 하단 내벽에 결합하는 부위가 만곡지게 형성된 것이 바람직하다.

상기 돌출결합부재(100)는 횡방향으로 설치된 판형 구조인 것이 바람직하다.

상기 돌출결합부재(100)는 반원형 단면 구조인 것이 바람직하다.

상기 돌출결합부재(100)는 한 쌍이 상호 직교하도록 설치된 것이 바람직하다.

상기 확장슈 형성부재(200)는 상기 말뚝의 외경보다 큰 외경을 갖는 판형 구조의 밀폐부재(200a)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 확장슈 형성부재(200)는 상기 돌출결합부재(100)의 하단 외측 단부에 결합함과 아울러, 심부에 트임부가 형성된 지지부재(210); 상기 지지부재(210)의 하단 트임부를 개폐하도록 설치된 개폐판(220); 상기 지지부재(210)의 저면 전단에 형성된 중앙 지지부재 힌지부(211); 일단이 상기 중앙 지지부재 힌지부(211)에 연결된 중앙 연결부재(231); 상기 중앙 연결부재(231)의 타단이 연결됨과 아울러, 상기 개폐판(220)의 심부에 형성된 중앙 개폐판 힌지부(221); 상기 지지부재(210)의 저면 양측단에 형성된 한 쌍의 양측 지지부재 힌지부(212); 일단이 상기 한 쌍의 양측 지지부재 힌지부(212)에 각각 연결된 한 쌍의 양측 연결부재(232); 상기 한 쌍의 양측 연결부재(232)의 타단이 연결됨과 아울러, 상기 개폐판(220)의 중앙 개폐판 힌지부(221)보다 후방에 형성된 한 쌍의 양측 개폐판 힌지부(222);를 포함하고, 상기 중앙 연결부재(231) 및 한 쌍의 양측 연결부재(232)의 힌지구동에 의해 상기 개폐판(220)의 개폐구동이 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 중앙 개폐판 힌지부(221) 및 한 쌍의 양측 개폐판 힌지부(222)는, 상기 개폐판(220)의 개방에 의해 상기 개폐판(220)의 전단이 하부를 향하는 상태에서, 상기 개폐판(220)의 전단이 전방을 향하여 기울도록 하는 위치에 형성된 것이 바람직하다.

상기 중앙 개폐판 힌지부(221)는 상기 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서 상기 지지부재(210)의 하단 트임부 내부에 위치하도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서, 상기 중앙 지지부재 힌지부(211)가 삽입되도록, 상기 개폐판(220)에는 중앙 힌지부 삽입공(223)이 형성된 것이 바람직하다.

상기 중앙 연결부재(231)는 일단이 상기 중앙 지지부재 힌지부(211)에 연결된 머리부(2311); 일단이 상기 머리부(2311)의 타단에 연결됨과 아울러, 상측으로 경사를 이루도록 형성된 경사부(2312); 일단이 상기 경사부(2312)의 타단에 연결됨과 아울러, 하측으로 경사를 이루도록 형성되어 타단이 상기 중앙 개폐판 힌지부(221)에 연결된 꼬리부(2313);를 포함하고, 상기 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서, 상기 머리부(2311)와 상기 경사부(2312)의 일부는 상기 중앙 힌지부 삽입공(223)에 삽입되도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서, 상기 한 쌍의 양측 지지부재 힌지부(212)가 삽입되도록, 상기 개폐판(220)에는 한 쌍의 양측 힌지부 삽입공(224)이 형성된 것이 바람직하다.

상기 중앙 연결부재(231) 및 한 쌍의 양측 연결부재(232)는, 상기 개폐판(220)의 개방에 의해 상기 개폐판(220)의 후단이 상부를 향하는 구동 시, 상기 개폐판(220)의 후단과 상기 지지부재(210)의 하단이 저촉하지 않을 정도의 길이를 갖도록 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 선단 확장슈의 장착에 소요되는 수고와 시간을 절감할 수 있고, 시공시 확장슈의 파손 우려가 없도록 하는 말뚝의 보강구조물을 제시한다.

도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 제1실시예의 사용상태도.
도 2는 제1실시예의 사시도.
도 3은 제2실시예의 측면도.
도 4는 제3실시예의 측면도.
도 5는 제4실시예의 제1사용상태도.
도 6은 제4실시예의 제2사용상태도.
도 7은 제5실시예의 단면도.
도 8 내지 10은 제6실시예의 사용상태도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 말뚝의 보강구조물(A)은 기본적으로, 관 형상의 말뚝 본체(10)의 하단 트임부에 끼움결합하도록 상측으로 돌출된 돌출결합부재(100); 말뚝의 외경보다 큰 외경을 갖는 확장슈를 형성하도록, 돌출결합부재(100)의 하부에 결합한 확장슈 형성부재(200);를 포함하여 구성된다.

즉, 종래와 같이 확장슈를 말뚝의 하단에 용접 등에 의해 결합하는 방식을 취하는 것이 아니라, 보강구조물에 형성된 돌출결합부재(100)가 말뚝 본체(10)의 하단 트임부에 삽입되면서 단지 끼움결합에 의해 장착되는 방식을 취하도록 한 것이다.

이에 따라 현장에서 보강구조물(A)을 천공 홀 근처에 세워두고, 장비에 의해 말뚝(10)을 운반하여 보강구조물(A) 위에 단지 내려놓는 작업에 의해 말뚝과 보강구조물(A)의 결합을 완료할 수 있는 것이다(도 1).

따라서 종래와 같이 선단 확장슈의 장착에 소요되는 수고와 시간을 절감할 수 있고, 상술한 작업에 의해 보강구조물(A)이 결합한 말뚝을 다시 장비에 의해 들어올려 천공 홀에 삽입하면 되므로 시공시 확장슈의 파손 우려가 없다는 효과가 있다.

돌출결합부재(100)는 말뚝 본체(10)의 하단 내벽과의 마찰에 의해 결합하여 말뚝의 하단이 천공 홀 바닥에 이르기까지만 결합을 유지하면 되므로, 대단히 강한 결합을 이룰 필요는 없다.

천공 홀 바닥에 이른 이후에는 항타에 의해 말뚝 본체(10)와 보강구조물(A)이 서로 결합하는 방향으로 힘을 받게 되기 때문이다.

이와 같은 마찰 결합이 비교적 견고하게 이루어지고, 돌출결합부재(100)와 말뚝 본체(10)의 하단의 결합작업(장비에 의해 말뚝을 들어올려 소정 위치에 내려놓는 작업)을 용이하게 수행하도록 하기 위해서는, 말뚝 본체(10)의 하단 내벽에 결합하는 부위의 폭이 상측 및 내측을 향하여 점점 좁아지도록(경사지도록) 형성된 구조를 취하는 것이 바람직하다(도 1 내지 4).

이하, 돌출결합부재(100)의 구조에 관한 실시예에 대하여 설명한다.

돌출결합부재(100) 중 말뚝 본체(10)의 하단 내벽에 결합하는 부위가 만곡지게 형성되는 경우, 위와 같은 효과를 더욱 크게 얻을 수 있다(도 3,4).

돌출결합부재(100)가 횡방향으로 설치된 판형 구조를 취하는 경우, 재료를 줄이면서도 견고한 결합을 이루는 효율적인 구조를 얻을 수 있다.

돌출결합부재(100)가 반원형 단면 구조를 취하는 경우, 말뚝의 결합작업시 말뚝의 하단이 최초에 정확한 위치에 도달하지 않더라도 슬라이딩에 의해 결합위치를 쉽게 찾을 수 있을 것이므로, 말뚝의 결합작업을 더욱 용이하게 수행할 수 있다는 장점이 추가된다(도 4).

돌출결합부재(100)는 한 쌍이 상호 직교하도록 설치됨으로써, 평면상 "+"자형 구조를 취하도록 하는 것이 구조적 안정성 및 작업의 편의성 측면에서 더욱 바람직하다.

이하, 확장슈 형성부재(200)의 구조에 관한 실시예에 대하여 설명한다.

기본적으로 확장슈 형성부재(200)는 말뚝의 외경보다 큰 외경을 갖는 판형 구조의 밀폐부재(200a)를 포함하는 구성을 취함으로써, 일반적인 선단 확장슈의 구조를 얻을 수 있다(도 1 내지 4).

나아가, 확장슈 형성부재(200)는 도 5 이하에 도시된 바와 같은 개폐식 구조를 취할 수도 있다.

즉, 확장슈 형성부재(200)는 돌출결합부재(100)의 하단 외측 단부에 결합함과 아울러, 심부에 트임부가 형성된 지지부재(210); 지지부재(210)의 하단 트임부를 개폐하도록 설치된 개폐판(220); 지지부재(210)의 저면 전단에 형성된 중앙 지지부재 힌지부(211); 일단이 중앙 지지부재 힌지부(211)에 연결된 중앙 연결부재(231); 중앙 연결부재(231)의 타단이 연결됨과 아울러, 개폐판(220)의 심부에 형성된 중앙 개폐판 힌지부(221); 지지부재(210)의 저면 양측단에 형성된 한 쌍의 양측 지지부재 힌지부(212); 일단이 한 쌍의 양측 지지부재 힌지부(212)에 각각 연결된 한 쌍의 양측 연결부재(232); 한 쌍의 양측 연결부재(232)의 타단이 연결됨과 아울러, 개폐판(220)의 중앙 개폐판 힌지부(221)보다 후방에 형성된 한 쌍의 양측 개폐판 힌지부(222);를 포함하고, 중앙 연결부재(231) 및 한 쌍의 양측 연결부재(232)의 힌지구동에 의해 개폐판(220)의 개폐구동이 이루어지는 구성을 취할 수 있다.

이와 같은 힌지구조로 인하여 중앙 연결부재(231) 및 한 쌍의 양측 연결부재(232)의 힌지구동에 의해 개폐판(220)의 개폐구동이 이루어지게 된다.

즉, 천공 홀에 대한 말뚝 본체(10)의 근입 시에는 개폐판(220)이 개방상태를 취하도록 하고(도 8), 천공 홀의 바닥에 이르러서는 개폐판(220)이 폐쇄상태를 취하도록 한 것이다(도 9,10).

이는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 말뚝 본체(10)의 삽입 작업 중에는 개폐판(220)이 개방상태를 취하게 되므로, 천공 홀에 존재하는 그라우트 기타 유체의 부력에 의해 말뚝이 부유하여 근입 작업에 방해받지 않게 되고, 천공 홀의 바닥에 이르러서는 개폐판(220)이 폐쇄상태를 취하게 되므로, 강제로 바닥이 막히도록 함으로써 일부항타만으로도 선단지지력을 크게 확보할 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 말뚝은 선천공 일부항타방식의 공법에 적용되는 경우라도 선단지지력을 충분히 확보하도록 하여(바닥이 확실히 막히도록 하여) 안정적인 기초 구조물을 이룰 수 있고, 공사비용을 절감할 수 있도록 한다는 효과가 있다.

둘째, 개폐판(220)이 원형을 유지한 상태에서 말뚝 하단 트임부를 개폐하므로, 개폐판(220) 구조의 변형으로 인한 문제의 발생 우려가 적다.

셋째, 측방에서 볼 때, 4개의 힌지에 의한 개폐구동구조를 취하므로, 자유로운 형상의 변형이 가능하여, 적치장소에서 들어올리거나 천공 홀 부근에 내려놓는 작업 시 파손의 우려가 적다.

확장슈 형성부재(200)를 구성하는 지지부재(210)는 돌출결합부재(100)의 하단 외측 단부에 결합함과 아울러, 심부에 트임부가 형성된 구성을 취하는데, 이는 링형 구조에 의해 구현되는 것이 후술하는 구조와 관련하여 구조적 안정성 측면에서 바람직하다.

개폐판(220)은 자중에 의해 하측으로 늘어뜨려진 상태로 천공 홀에 삽입되는데, 이러한 개폐판(220)의 하단이 천공 홀의 저면에 닿게 됨에 따른 상향구동(폐쇄구동)이 원활히 일어나도록 하기 위해서는, 개폐판(220)의 전단이 전방을 향하여 기울어진 상태로 천공 홀에 삽입되도록 하는 것이 필요하다(도 8,9).

이를 위해서는, 중앙 개폐판 힌지부(221) 및 한 쌍의 양측 개폐판 힌지부(222)는, 개폐판(220)의 개방에 의해 개폐판(220)의 전단이 하부를 향하는 상태에서, 개폐판(220)의 전단이 전방을 향하여 기울도록 하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다(도 5,6).

중앙 개폐판 힌지부(221)는 개폐판(220)의 심부에 형성되는데, 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서 지지부재(210)의 트임부 내부에 위치하도록 형성하는 것이 구조의 저촉을 피하기 위하여 더욱 바람직하다(도 5,6).

중앙 지지부재 힌지부(211)는 말뚝 본체(10)보다 하측으로 돌출된 구성을 취할 수 있는데, 이 경우 중앙 지지부재 힌지부(211)와 개폐판(220)의 저촉을 피하기 위해서는, 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서, 중앙 지지부재 힌지부(211)가 삽입되도록, 개폐판(220)에 중앙 힌지부 삽입공(223)이 형성된 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 5 내지 7).

나아가, 상술한 콘크리트 말뚝에 본 발명을 적용하는 경우, 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서, 콘크리트 말뚝 본체(10)와 중앙 연결부재(231)의 저촉이 발생할 우려가 있다.

이를 방지하기 위하여, 중앙 연결부재(231)는 일단이 중앙 지지부재 힌지부(211)에 연결된 머리부(2311); 일단이 머리부(2311)의 타단에 연결됨과 아울러, 상측으로 경사를 이루도록 형성된 경사부(2312); 일단이 경사부(2312)의 타단에 연결됨과 아울러, 하측으로 경사를 이루도록 형성되어 타단이 중앙 개폐판 힌지부(221)에 연결된 꼬리부(2313);를 포함하는 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 7).

이 경우, 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서, 머리부(2311)와 경사부(2312)의 일부가 중앙 힌지부 삽입공(223)에 삽입됨으로써, 콘크리트 말뚝 본체(10)와의 저촉을 피할 수 있다.

한 쌍의 양측 지지부재 힌지부(212)는 지지부재(210)의 외측에 장착함으로써, 타 부재와의 저촉을 피할 수 있는데, 경우에 따라 혹시라도 발생할 수 있는 저촉을 완전히 방지하기 위해서는, 개폐판(220)이 폐쇄된 상태에서, 한 쌍의 양측 지지부재 힌지부(212)가 삽입되도록, 개폐판(220)에 한 쌍의 양측 힌지부 삽입공(224)이 형성된 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 5,6).

중앙 연결부재(231) 및 한 쌍의 양측 연결부재(232)는, 상술한 힌지부들에 결합하여 개폐판(220)의 개폐구동이 이루어지도록 하는 역할을 담당하는데, 이러한 구동이 원활히 이루어지도록 하기 위해서는, 개폐판(220)의 개방에 의해 개폐판(220)의 후단이 상부를 향하는 구동 시, 개폐판(220)의 후단과 상기 본체(10)의 하단이 저촉하지 않을 정도의 길이를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다(도 5,6).

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

A : 말뚝의 보강구조물 10 : 말뚝 본체
100 : 돌출결합부재 200 : 확장슈 형성부재
200a : 밀폐부재 210 : 지지부재
211 : 중앙 지지부재 힌지부 212 : 양측 지지부재 힌지부
220 : 개폐판 221 : 중앙 개폐판 힌지부
222 : 양측 개폐판 힌지부 223 : 중앙 힌지부 삽입공
224 : 양측 힌지부 삽입공 231 : 중앙 연결부재
2311 : 머리부 2312 : 경사부
2313 : 꼬리부 232 : 양측 연결부재

Claims

관 형상의 말뚝 본체(10)의 하단 트임부에 끼움결합하도록 상측으로 돌출된 돌출결합부재(100);
상기 말뚝의 외경보다 큰 외경을 갖는 확장슈를 형성하도록, 상기 돌출결합부재(100)의 하부에 결합한 확장슈 형성부재(200);를 포함하고,
상기 돌출결합부재(100)는 상기 말뚝 본체(10)의 하단 내벽에 결합하는 부위의 폭이 상측 및 내측을 향하여 점점 좁아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 보강구조물(A).
제1항에 있어서,
상기 돌출결합부재(100)는 상기 말뚝 본체(10)의 하단 내벽에 결합하는 부위가 만곡지게 형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 보강구조물(A).
제1항에 있어서,
상기 돌출결합부재(100)는 횡방향으로 설치된 판형 구조인 것을 특징으로 하는 말뚝의 보강구조물(A).
제3항에 있어서,
상기 돌출결합부재(100)는 반원형 단면 구조인 것을 특징으로 하는 말뚝의 보강구조물(A).
제3항에 있어서,
상기 돌출결합부재(100)는 한 쌍이 상호 직교하도록 설치된 것을 특징으로 하는 말뚝의 보강구조물(A).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 확장슈 형성부재(200)는 상기 말뚝의 외경보다 큰 외경을 갖는 판형 구조의 밀폐부재(200a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 보강구조물(A).