KR20170046362A - 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝의 시공 방법 - Google Patents

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KR20170046362A
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Abstract

본 발명은 소요지지층까지 직접 회전, 압입시키는 비배토 자천공 방식으로 회전 관입시 선단에서의 토사 교란과 관입 저항을 감소시키고 상부에서 강관 말뚝의 요동이 방지되며, 장심도로 시공되더라도 횡좌굴을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝은, 일정 길이를 갖는 제1샤프트, 상기 제1샤프트의 선단에 접합되고 표면에 다수개로 분포된 비트 돌기를 갖는 선단 비트, 상기 제1샤프트의 하부측에 접합된 헬릭스 지압판으로 이루어진 하부 강관과; 일정 길이에 상기 제1샤프트와 동일한 직경을 갖는 제2샤프트, 상기 제2샤프트의 중간부분에 고정되어 있는 슬리브 스톱퍼를 구비한 상부 강관과; 상기 상부 강관의 제2샤프트에 회전 자유롭게 삽입된 후 상기 슬리브 스톱퍼에 걸림되어 상승이 억제되며, 헬릭스 강관 말뚝의 회전 관입시 직경방향으로 요동을 억제하며 직진성을 부여함과 동시에 관입 후 좌굴을 방지와 수평 저항력을 증가시키는 좌굴방지용 슬리브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝 및 이의 시공 방법{Helix steel pipe pile for reinforcement of buckling and construction method of the same}
본 발명은 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝 및 이의 시공 방법에 관한 것으로, 특히 소요지지층까지 직접 회전, 압입시키는 비배토 자천공 방식으로 회전 관입시 선단에서의 토사 교란을 일으켜 관입 저항을 감소시키고 상부에서 강관 말뚝의 요동이 방지되며, 장심도로 시공되더라도 횡좌굴을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝 및 이의 시공 방법에 관한 것이다.
말뚝은 연직하중(압축력)을 지중 속에서 지지하는 기둥과 같은 주배로 단면 크기에 비해 길이가 길어지면 지중 속에서 좌굴(횡좌굴, 비틀림좌굴)이 발생하여 사용하는 재료의 항복강도(fy)를 100% 사용하지 못하고 기하학적 형상비(세장비)에 따라 재료의 항복강도를 감해서 말뚝 연직설계 지지력을 결정한다. 따라서 지중 속에서 말뚝의 좌굴을 억제할 수 있도록 하는 것이 중요하다.
말뚝 시공은 지반에 말뚝을 직접적으로 충격에너지를 가해서 설치하는 타입말뚝공법이나 말뚝을 회전 시키면서 관입하는 회전관입말뚝공법이 있다. 이들 말뚝은 상기에서 언급한 바와 같이 길이(세장비)에 따른 영향이 크기도 하지만 수직도(기울어짐 방지)를 만족하는 시공하는 것이 중요하다. 이는 연직하중이 상단부와 하단부가 경사진 말뚝으로 편심력이 발생하게 되고 이는 말뚝 내에 발생되는 편심모멘트에 의해 연직 설계지지력이 현격하게 감소한다. 따라서 기울어지게 말뚝이 시공되지 않도록 수직 관입성이 좋은 말뚝으로 시공하는 것이 중요하다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0869815호로서 '매입말뚝용 강관의 선단부 지지력 확대장치 및 매입말뚝시공방법'이 제안되어 있다. 이는 매입말뚝용 강관의 선단부 외측에 고정되는 리브, 리브의 저면에 고정되는 도넛형의 확장판, 강관의 선단부 내측에 고정되는 전단고정부재, 및 강관의 선단부 내측에서 전단고정부재에 의해 고정 지지되는 철근부재를 포함하여 이루어진 매입말뚝용 강관의 선단부 지지력 확대장치를 이용한 시공방법으로, 스크류를 이용해 지반을 굴착하여 굴착공을 형성하는 단계, 굴착공의 내측 하부에 콘크리트를 타설하여 콘크리트층을 형성하는 단계, 선단부 지지력 확대장치가 고정된 강관을 굴착공에 삽입하고 그 선단부를 콘크리트층에 매립하는 단계, 및 콘크리트층의 상부 공간을 채움재로 채우는 단계를 포함하여 이루어져, 강관의 선단부 단면적을 확대시키고 강관의 선단부와 콘크리트와 결합력을 증대시켜 강관의 지지력을 증대시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 배경기술은 선단지지력을 얻기 위해 굴착공 작업과 콘크리트 타설 및 양생 기간으로 시공 기간이 오래 걸리고, 인발 저항이 약하며, 장심도로 시공되는 경우 횡좌굴을 효과적으로 억제할 수 있는 방안이 없는 단점을 가진다.
한국 등록특허 등록번호 제10-0869815호(매입말뚝용 강관의 선단부 지지력 확대장치 및 매입말뚝시공방법)
본 발명은 소요지지층까지 직접 회전, 압입시키는 비배토 자천공 방식으로 회전 관입시 선단에서의 토사 교란을 일으켜 관입 저항을 감소시키고 상부에서 강관 말뚝의 요동이 방지되며, 장심도로 시공되더라도 횡좌굴을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝은,
일정 길이를 갖는 제1샤프트, 상기 제1샤프트의 선단에 접합되고 표면에 다수개로 분포된 비트 돌기를 갖는 선단 비트, 상기 제1샤프트의 하부측에 접합된 헬릭스 지압판으로 이루어진 하부 강관과;
일정 길이에 상기 제1샤프트와 동일한 직경을 갖는 제2샤프트, 상기 제2샤프트의 중간부분에 고정되어 있는 슬리브 스톱퍼를 구비한 상부 강관과;
상기 상부 강관의 제2샤프트에 회전 자유롭게 삽입된 후 상기 슬리브 스톱퍼에 걸림되어 상승이 억제되며, 헬릭스 강관 말뚝의 회전 관입시 직경방향으로 요동을 억제하며 직진성을 부여함과 동시에 관입 후 좌굴을 방지와 수평 저항력을 증가시키는 좌굴방지용 슬리브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 하부 강관과 상부 강관의 커플링 결합을 위해,
상기 하부 강관은 상기 제1샤프트의 상단부 외주면에 일정 간격으로 배치되어 복수개로 구비된 하부 커플링 스톱퍼가 더 구비되고,
상기 상부 강관은 상기 제2샤프트의 하단에 접합되어 상기 하부 커플링 스톱퍼에 회전력을 전달하는 역 T자형 걸림턱을 갖는 상부 커플링을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 좌굴방지용 슬리브는,
상기 제2샤프트의 외경과 동일한 내경을 갖는 원통형 보스부와;
상기 원통형 보스부의 외주면 둘레에 방사상으로 배치된 복수개의 판상형 슬리브 날개를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 일정 길이에 상기 제1샤프트와 동일한 직경을 갖는 제3샤프트, 제3샤프트의 하단에 접합되어 상기 하부 커플링 스톱퍼에 회전력을 전달하는 중간 커플링, 상기 제3샤프트의 상단부 외주면에 일정 간격으로 배치되어 복수개로 구비된 중간 커플링 스톱퍼를 구비한 중간 강관이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 강관의 제2샤프트에 헬릭스 지압판이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중간 강관의 제3샤프트에 헬릭스 지압판이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 강관의 상단 말뚝 머리에는 상호 배면 접합되어 접합구간을 제외한 부분이 일정 간격을 갖도록 경사지게 꺽임된 단차를 갖는 한쌍의 내,외측 유공강판이 원주상으로 복수개 배열 지지되고, 내,외측 유공강판은 하나 이상의 띠 철근으로 연결되되;
상기 한쌍의 유공강판에는 부분 절단된 후 각기 내외측으로 절곡되어 유공 및 합성돌기가 다수개 더 형성되고, 외측 유공간판에는 강관 말뚝의 최상단에 지지되기 위해 하향 절곡된 강판 걸림턱이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 강관의 하단부에는 콘크리트 합성 말뚝을 위해 내부 속채움이 되도록 공기구멍을 갖는 속채움 막음판이 더 설치된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝의 시공 방법은,
(a) 선단 비트가 장착된 하부 강관을 지반에 일정 깊이로 회전 관입시켜 놓는 단계와;
(b) 하단부에 속채움 막음판과 중간에 좌굴방지용 슬리브가 설치된 상부 강관을 상부 커플링을 통해 상기 하부 강관의 상단에 연결한 후 하부 강관과 상부 강관을 일체로 회전 관입시켜 좌굴방지용 슬리브를 지층에 매설시켜 놓는 단계와;
(c) 상기 상부 강관의 두부머리에 보강을 위해 한쌍 내,외측 유공강판을 설치한 후 띠 철근을 연결하여 두부머리 보강을 실시하는 단계와;
(d) 강관 말뚝이 관입된 지반에 버림콘크리트를 타설한 후 기초 철근을 배근하고 상부 강관의 상부에서 내부로 속채움용 몰탈을 채워넣는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 강관 말뚝의 관입이 깊은 경우, 상부 강관을 연결하기 전에 하나 이상의 중간 강관을 중간 커플링을 통해 연결해 가면서 회전 관입을 진행한 후 최종단으로 상기 상부 강관의 회전 관입이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝 및 이의 시공 방법에 따르면, 강관에 헬릭스 지압판를 부착한 중구경 강관 말뚝을 소요지지층까지 직접 회전, 압입시키는 비배토 자천공 방식으로, 선단 비트에 의해 토사 교란을 일으켜 관입 저항을 감소시키는 시공이 가능하다.
또한, 헬릭스 지압판에 의해 지지력이 향상되고 압축 및 인장에 저항하는 저항력이 증대된다.
또한, 장심도로 강관 말뚝이 시공되는 경우 좌굴방지용 슬리브가 관입된 위치에서 휨모멘트 지점을 발휘하여 횡좌굴을 방지하는 시공이 가능하다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 적용되는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝의 사시도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 1의 정면도.
도 4는 본 발명에 적용되는 중간 강관의 정면도.
도 5의 (가),(나)는 본 발명에 적용되는 두부 보강장치에 포함되는 내외측 유공강판의 사시도 및 정면도.
도 6은 본 발명에 따른 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝의 순서별 시공 상태도.
도 7은 본 발명에 따른 중간 강관이 더 조립된 상태에서의 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝의 시공상태도.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 3과 같이 본 발명에 따른 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝(10)은 선단측 선단 비트(122)에 의해 자천공 시공이 가능하다. 따라서 천공기를 이용한 천공 및 케이싱 인발 작업이 불필요해진다. 또한, 최종단 상부 강관(14)에 조립되는 좌굴방지용 슬리브(16)가 본 공법에 의해 지층에 관입되어 추가적으로 지층에서 휨모멘트 저항지점이 발생되므로 좌굴에 저항하는 저항력이 증가되어 좌굴이 억제된다. 또한 두부 보강 구조에서 상부 강관(14)의 내부 깊숙히 속채움 막음판(15)이 설치되어져 있고, 절곡 제작된 유공강판이 한 쌍으로 배면 접합된 3차원적인 형상을 하게 되어 콘크리트와의 합성이 뛰어난 시공 방법을 제공하게 된다.
좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝(10)은 하부 강관(12), 상부 강관(14), 좌굴방지용 슬리브(16)로 구성되며, 필요시 도 4와 같이 중간 강관(18)이 부가되어 조립된다. 더 부가적으로 말뚝 머리 보강구조가 설치된다.
하부 강관(12)은 일정 길이를 갖는 제1샤프트(121), 상기 제1샤프트(121)의 선단에 접합되고 표면에 다수개로 분포된 비트 돌기(122a)를 갖는 선단 비트(122), 상기 제1샤프트(121)의 상단부 외주면에 일정 간격으로 배치되어 복수개로 구비된 하부 커플링 스톱퍼(123), 상기 제1샤프트(121)의 하부측에 접합된 헬릭스 지압판(124)으로 이루어져 구성된다.
본 실시 예에서 제1샤프트(121)의 직경은 180~250mm로 중구경이고, 길이는 6m로 구성하였으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 선단 비트(122)는 강관 말뚝의 시공 후 선단 지지력을 극대화하기 위한 것으로 볼록한 구면 형태를 갖으며, 그 구면부 표면에는 강관 말뚝의 회전 관입시 선단에서의 토사 교란을 일으켜 관입 저항을 감소시키기 위한 비트 돌기(122a)를 갖는다. 하부 커플링 스톱퍼(123)는 본 실시예에서 2개 내지 4개로 제1샤프트(121)의 둘레에 배치되어 용접으로 접합되어 있다. 헬릭스 지압판(124)은 360도 회전된 나선형 구조를 이루어 강관 말뚝의 회전시 지반내로 관입을 유도한다. 헬릭스 지압판(124)의 외경은 제1샤프트(121)의 외경의 2배 내외가 바람직하다. 헬릭스 지압판(124)은 관입 저항을 감소키기기 위해 단부가 경사진 형태를 갖거나 반경이 감소되는 형상을 갖을 수 있다.
상부 강관(14)은 일정 길이에 상기 제1샤프트(121)와 동일한 직경을 갖는 제2샤프트(141), 제2샤프트(141)의 하단에 접합되어 상기 하부 커플링 스톱퍼(123)에 회전력을 전달하는 상부 커플링(142), 상기 제2샤프트(141)의 중간부분에 고정되어 있는 슬리브 스톱퍼(143)를 구비하여 구성된다.
본 실시 예에서 제2샤프트(141)의 길이는 제1샤프트(121)의 길이와 동일하게 구성된다. 상부 커플링(142)은 원통형으로 제2샤프트(141)의 하단에 용접으로 접합되며 내면에 하부 커플링 스톱퍼(123)에 결합되는 동수의 걸림턱(142a)이 구비된다. 이때 걸림턱(142a)은 대략 역 T자형 구조로 상부 강관(14)의 회전 방향에 따라 하부 커플링 스톱퍼(123)에 경사면으로 물림 및 해제된다. 슬리브 스톱퍼(143)는 강관 말뚝의 회전 관입시 상기 좌굴방지용 슬리브(16)를 가압시키기 위한 수단이다. 슬리브 스톱퍼(143)는 외경에 비해 상대적으로 길이가 짧은 원통형 구조로 제2샤프트(141)에 용접으로 접합되어 있다. 따라서 슬리브 스톱퍼(143)의 고정 위치에 따라 좌굴방지용 슬리브(16)를 가압시키는 위치가 결정된다.
좌굴방지용 슬리브(16)는 상기 상부 강관(14)의 제2샤프트(141)에 회전 자유롭게 삽입된 후 상기 슬리브 스톱퍼(143)에 걸림 정지되어 강관 말뚝의 회전 관입시 상승이 억제된 상태로 강관 말뚝을 따라 지층 내부로 강제적으로 관입되게 되어 있다. 도 2와 같이 좌굴방지용 슬리브(16)는 강재로 제작된다. 좌굴방지용 슬리브(16)는 제2샤프트(141)의 외경과 동일한 내경을 갖는 원통형 보스부(161)와, 원통형 보스부(161)의 외주면 둘레에 방사상으로 배치된 복수개의 판상형 슬리브 날개(162)로 구성된다. 본 실시 예에서 슬리브 날개(162)는 4개가 90도 간격마다 설치되어 있으나 3~6개 정도에서 선택될 수 있다.
좌굴방지용 슬리브(16)는 슬리브 날개(162)에 의해 헬릭스 강관 말뚝의 회전 관입시 상부에서 강관 말뚝의 요동을 방지하고 관입 방향으로의 직진성을 부여한다. 또한 좌굴방지용 슬리브(16)는 강관 말뚝의 관입 후 지층 내부로 관입되어 지점으로 작용함으로써 좌굴을 방지하는 기능을 한다.
한편, 강관 말뚝(10)의 관입 깊이가 깊어지는 경우 본 실시예에서 12m 이상이 되는 경우 도 4와 같이 중간 강관(18)이 더 구비될 수 있다.
중간 강관(18)은 일정 길이에 상기 제1샤프트(121)와 동일한 직경을 갖는 제3샤프트(181), 제3샤프트(181)의 하단에 접합되어 상기 하부 커플링 스톱퍼(123)에 회전력을 전달하는 중간 커플링(182), 상기 제3샤프트(181)의 상단부 외주면에 일정 간격으로 배치되어 복수개로 구비된 중간 커플링 스톱퍼(183)를 구비하여 구성된다.
본 실시 예에서 중간 강관(18)은 하부 강관(12) 또는 상부 강관(14)과 동일한 길이로 제작된다. 중간 커플링(182)은 상부 커플링(142)과 동일한 구조를 갖는다.
본 발명에서 강관 말뚝(10)의 지지력을 높이기 위해 도 6과 같이 상부 강관(14)의 제2샤프트(141)에 헬릭스 지압판(144)이 더 설치될 수 있다. 또한 강관 말뚝(10)의 지지력을 높이기 위해 도 4와 같이 중간 강관(18)의 제3샤프트(181)에 헬릭스 지압판(184)이 더 설치될 수 있다.
강관 말뚝(10)의 회전 관입 후 건물의 하중을 전달받기 위해 이루어지는 두부 보강은 상부 강관(14)의 상단 말뚝 머리에 원주상으로 복수개 배열 지지된 한쌍의 내,외측 유공강판(21,22)으로 이루어진다. 내,외측 유공강판(21,22)은 상호 배면 접합되어 접합구간을 제외한 부분이 일정 간격(G1,G2)을 갖도록 경사지게 꺽임된 단차(212,222)를 갖는다. 또한 내,외측 유공강판(21,22)은 하나 이상의 띠 철근(23)으로 연결되는 구조를 갖는다. 이때 한쌍의 유공강판(21,22)에는 부분 절단된 후 각기 내외측으로 절곡되어 유공(211,221) 및 합성돌기(21a,22a)가 다수개 형성된 구조를 갖는다. 이때 외측 유공간판(22)에는 강관 말뚝(10)의 최상단에 지지되기 위해 하향 절곡된 강판 걸림턱(22b)이 구비된다.
바람직하게 상부 강관(14)의 하단부에는 콘크리트 합성 말뚝을 위해 내부 속채움이 되도록 공기구멍(15a)을 갖는 속채움 막음판(15)이 더 설치된다.
이와 같이 구성된 강관 말뚝(10)을 이용한 시공 방법을 설명한다.
먼저, 도 6의 (가)와 같이 선단 비트(122)가 장착된 하부 강관(12)을 지반에 일정 깊이로 회전 관입시켜 놓는다. 회전 관입은 예를 들어 굴삭기의 암대 선단에 회전드라이버를 설치하여 이루어질 수 있다.
이때 헬릭스 지압판(124)은 강관 말뚝의 회전 관입을 유도한다. 또한 선단 비트(122)에 형성된 비트 돌기(122a)가 회전을 하면서 선단에서의 토사 교란을 일으켜 강관 말뚝의 관입 저항을 감소시키게 된다.
그 다음, 도 6의 (나)와 같이 하단부에 속채움 막음판(15)과 중간에 좌굴방지용 슬리브(16)가 설치된 상부 강관(14)을 상부 커플링(142)을 통해 상기 하부 강관(12)의 상단에 연결한 후 하부 강관(12)과 상부 강관(14)을 일체로 회전 관입시켜 좌굴방지용 슬리브(16)를 지층에 매설시켜 놓는다.
이때 좌굴방지용 슬리브(16)는 상부 강관(14)의 회전 관입에 따른 슬리브 스톱퍼(143)의 하방 이동에 따른 가압력을 받아 강제적으로 지층내로 관입이 이루어진다. 이때 좌굴방지용 슬리브(16)에 형성된 복수개의 슬리브 날개(162)가 방사상으로 배치되어 축방향을 향하고 있으므로 강관 말뚝의 직진관입을 유도하고 동시에 직경 방향으로의 요동(떨림)을 방지한다.
그 다음, 도 6의 (다)와 같이 상기 상부 강관(14)의 두부머리에 보강을 위해 한쌍의 내,외측 유공강판(21,22)을 다수개로 설치한 후 띠 철근(23)을 연결하여 두부머리 보강을 실시한다.
그 다음, 강관 말뚝(10)이 관입된 지반에 버림콘크리트를 타설한 후 기초 철근을 배근하고 바닥 시공시 상부 강관(14)의 상부에서 내부로 속채움용 몰탈(30)을 채워넣는 단계를 갖는다.
이때 속채움용 몰탈(30)은 합성 돌기(21a,22a)와 합성될 뿐만 아니라 내,외측 유공강판(21,22)의 유공(211,221)에도 채워지므로 전단키 기능이 발휘된다.
한편, 강관 말뚝의 관입이 깊은 경우, 즉 장심도로 강관 말뚝을 시공하는 경우에는 도 7과 같이 상부 강관(14)을 연결하기 전에 하나 이상의 중간 강관(18)을 중간 커플링(182)을 통해 연결해 가면서 회전 관입을 진행한 후 최종단으로 상기 상부 강관(14)의 회전 관입이 이루어진다.
이와 같이 시공되는 본 공법은 강관에 헬릭스 지압판(124)를 부착한 중구경 강관 말뚝(10)을 소요지지층까지 직접 회전, 압입시키는 비배토 자천공 방식으로, 선단 비트(122)에 의해 회전 관입시 토사 교란을 일으켜 관입 저항이 감소되는 시공이 이루어진다.
또한, 헬릭스 지압판(124,144)에 의해 선단지지력이 향상되고, 압축 및 인장에 저항하는 저항력이 증대되는 시공이 가능해진다.
또한, 장심도로 강관 말뚝(10)이 시공되는 경우 좌굴방지용 슬리브(16)가 관입된 위치에서 힘 모멘트를 억제하는 지점이 발휘되어 횡좌굴을 효과적으로 방지하게 되고, 속채움용 몰탈(30)에 의해 최상단 상부 강관(14)은 합성 말뚝으로 시공되어 강도와 압축력을 증대시키게 되는 시공이 이루어진다.
이같이 본 발명에 따르면 횡좌굴의 억제로 수직도(기울어짐 방지)를 만족하여 수직 관입성이 좋은 말뚝으로 시공이 가능해진다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
12: 하부 강관
122: 선단 비트
123: 하부 커플링 스톱퍼
124: 헬릭스 지압판
14: 상부 강관
143: 슬리브 스톱퍼
15: 속채움 막음판
16: 좌굴방지용 슬리브
18: 중간 강관
182: 중간 커플링
183: 중간 커플링 스톱퍼
184: 헬릭스 지압판
21,22: 내,외측 유공강판

Claims (10)

  1. 일정 길이를 갖는 제1샤프트(121), 상기 제1샤프트(121)의 선단에 접합되고 표면에 다수개로 분포된 비트 돌기(122a)를 갖는 선단 비트(122), 상기 제1샤프트(121)의 하부측에 접합된 헬릭스 지압판(124)으로 이루어진 하부 강관(12)과;
    일정 길이에 상기 제1샤프트(121)와 동일한 직경을 갖는 제2샤프트(141), 상기 제2샤프트(141)의 중간부분에 고정되어 있는 슬리브 스톱퍼(143)를 구비한 상부 강관(14)과;
    상기 상부 강관(14)의 제2샤프트(141)에 회전 자유롭게 삽입된 후 상기 슬리브 스톱퍼(143)에 걸림되어 상승이 억제되며, 헬릭스 강관 말뚝의 회전 관입시 직경방향으로 요동을 억제하며 직진성을 부여함과 동시에 관입 후 좌굴을 방지와 수평 저항력을 증가시키는 좌굴방지용 슬리브(16);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 강관(12)과 상부 강관(14)의 커플링 결합을 위해,
    상기 하부 강관(12)은 상기 제1샤프트(121)의 상단부 외주면에 일정 간격으로 배치되어 복수개로 구비된 하부 커플링 스톱퍼(123)가 더 구비되고,
    상기 상부 강관(14)은 상기 제2샤프트(141)의 하단에 접합되어 상기 하부 커플링 스톱퍼(123)에 회전력을 전달하는 역 T자형 걸림턱(142a)을 갖는 상부 커플링(142)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 좌굴방지용 슬리브(16)는,
    상기 제2샤프트(141)의 외경과 동일한 내경을 갖는 원통형 보스부(161)와;
    상기 원통형 보스부(161)의 외주면 둘레에 방사상으로 배치된 복수개의 판상형 슬리브 날개(162)를 갖는 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝.
  4. 제 1항에 있어서,
    일정 길이에 상기 제1샤프트(121)와 동일한 직경을 갖는 제3샤프트(181), 제3샤프트(181)의 하단에 접합되어 상기 하부 커플링 스톱퍼(123)에 회전력을 전달하는 중간 커플링(182), 상기 제3샤프트(181)의 상단부 외주면에 일정 간격으로 배치되어 복수개로 구비된 중간 커플링 스톱퍼(183)를 구비한 중간 강관(18)이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝.
  5. 제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 강관(14)의 제2샤프트(141)에 헬릭스 지압판(144)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 중간 강관(18)의 제3샤프트(181)에 헬릭스 지압판(184)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 강관(14)의 상단 말뚝 머리에는 상호 배면 접합되어 접합구간을 제외한 부분이 일정 간격을 갖도록 경사지게 꺽임된 단차(212,222)를 갖는 한쌍의 내,외측 유공강판(21,22)이 원주상으로 복수개 배열 지지되고, 내,외측 유공강판(21,22)은 하나 이상의 띠 철근(23)으로 연결되되;
    상기 한쌍의 유공강판(21,22)에는 부분 절단된 후 각기 내외측으로 절곡되어 유공(211,221) 및 합성돌기(21a,22a)가 다수개 더 형성되고, 외측 유공간판(22)에는 강관 말뚝(10)의 최상단에 지지되기 위해 하향 절곡된 강판 걸림턱(22b)이 구비된 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 강관(14)의 하단부에는 콘크리트 합성 말뚝을 위해 내부 속채움이 되도록 공기구멍(15a)을 갖는 속채움 막음판(15)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝.
  9. (a) 선단 비트(122)가 장착된 하부 강관(12)을 지반에 일정 깊이로 회전 관입시켜 놓는 단계와;
    (b) 하단부에 속채움 막음판(15)과 중간에 좌굴방지용 슬리브(16)가 설치된 상부 강관(14)을 상부 커플링(142)을 통해 상기 하부 강관(12)의 상단에 연결한 후 하부 강관(12)과 상부 강관(14)을 일체로 회전 관입시켜 좌굴방지용 슬리브(16)를 지층에 매설시켜 놓는 단계와;
    (c) 상기 상부 강관(14)의 두부머리에 보강을 위해 한쌍 내,외측 유공강판(21,22)을 설치한 후 띠 철근(23)을 연결하여 두부머리 보강을 실시하는 단계와;
    (d) 강관 말뚝이 관입된 지반에 버림콘크리트를 타설한 후 기초 철근을 배근하고 상부 강관(14)의 상부에서 내부로 속채움용 몰탈(30)을 채워넣는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝의 시공 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    강관 말뚝의 관입이 깊은 경우,
    상기 (a) 단계 후 상부 강관(14)을 연결하기 전에 하나 이상의 중간 강관(18)을 중간 커플링(182)을 통해 연결해 가면서 회전 관입을 진행한 후 최종단으로 상기 상부 강관(14)의 회전 관입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 좌굴 보강용 헬릭스 강관 말뚝의 시공 방법.
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