KR20170115122A - 부상식 말뚝기초 연결 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부상식 말뚝기초 연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조물을 지지하도록 지반에 매립되는 말뚝들을 연결시키는 연결장치로서, 중앙에 관통공이 형성되고, 다수의 상부체결공으로 이루어진 상부체결부가 형성된 상부플레이트와, 상기 상부플레이트의 하측에 배치되며, 상기 상부체결부와 대응되게 다수의 하부체결공으로 이루어진 하부체결부가 형성된 하부플레이트와, 상기 하부플레이트의 상면 중앙에 하부가 고정되고, 상기 관통공과 연통되게 상기 상부플레이트의 저면에 상부가 고정되는 연결관부와, 상기 상부체결부 및 상기 하부체결부에 회동되게 끼움되도록 일단에 한쌍의 축이 형성되고 타단에 다수의 설치공이 형성된 연결빔으로 이루어져, 하중을 분산시킴과 아울러 지지력을 향상시키게 되고, 설치가 간편하여 시공성이 용이하며, 유압잭이 부설되어 지반이 침하시 구조물이나 지반을 지지하여 구조물이 붕괴되는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.

Description

부상식 말뚝기초 연결 장치 {Liftable pile foundation connecting device}

본 발명은 부상식 말뚝기초 연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 연결장치에 연결빔을 회동되게 설치하여 연결빔의 각도를 조절하여 손쉽게 말뚝들을 연결빔으로 연결시킴으로써, 하중을 분산시킴과 아울러 지지력을 향상시키게 되고, 설치가 간편하여 시공성이 용이하며, 유압잭이 부설되어 지반이 침하시 구조물이나 지반을 지지하여 구조물이 붕괴되는 것을 방지하게 되는 부상식 말뚝기초 연결 장치에 관한 것이다.

일반적으로 구조물의 기초는 상부에서 발생한 하중을 지반에 전달하는 역할을 하며, 구조물 전체의 성능과 안정성을 좌우할 만큼 매우 중요한 요소라고 할 수 있다. 기초는 깊은 기초와 얕은 기초로 나눌 수 있는데 깊은 기초의 대표적인 것이 말뚝 기초이다. 구조물이 중량화, 대형화 될수록 말뚝기초의 중요성이 높아지고 있으며 다양한 말뚝기초 공법이 개발되고 있다.

그러나 말뚝 기초가 갖고 있는 많은 장점에도 불구하고 대형 구조물의 기초로 말뚝기초를 사용할 경우 여러 가지 문제가 발생하고 있다. 말뚝을 기반암까지 타입하기 위해서는 소음, 진동 등과 같은 공해 문제가 발생하고, 매입하기 위해서는 지반의 교란이 불가피하게 발생한다. 또한 말뚝의 크기가 커질수록 타입 또는 매입에 필요한 시간과 비용이 크게 증가하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 파일의 직경을 작게 하거나 깊은 기초와 얕은기초를 동시에 적용하는 공법들이 개발, 발전되고 있다.

기반암까지 설치되지 않은 말뚝은 침하가 발생할 수 있고 발생된 침하는 구조물에 심각한 손상을 줄 수 있다. poulos(1968)는 인접한 서로 다른 두 개의 말뚝에서 임의의 단일 말뚝 침하는 다른 하나의 말뚝에 의해 침하에 영향을 받는다는 원리를 일반적인 무리말뚝에 적용시켜 제안하였다. 무리말뚝의 침하를 위하여 우선 두 개의 인접한 말뚝의 침하에 관한 기본적인 이해가 피룡하다. 일정한 하중이 재하 되었을 때 말뚝은 하중에 의한 자체 침하를 일으키며 추가적으로 인접한 말뚝에 의한 침하에 영향을 받아 추가적인 침하를 유발시킨다. 이러한 일반적인 이론은 임의의 수를 갖는 무리말뚝에 확장해서 해석할 수 있다. 말뚝 침하의 증가는 인접한 말뚝의 수의 증가에 따라 침하가 증가한다는 이론이 성립된다.

깊은 기초와 얕은 기초의 장점을 살리고 단점을 보완하기 위해 개발된 piled reft공법은 성토지지말뚝공법의 일종으로, 말뚝 두부에 설치하는 캡의 시공방법에 따라 크게 세가지 형태로 구분할 수 있으며, 그 특징은 다음과 같다.

1. piled slab공법 : Pied raft 기초 시스템은 raft에 말뚝을 강결하여 raft는 충분한 지지력을 확보하고, 말뚝은 침하를 감소시켜 상부구조물을 지지하는 상호 복합적인 기초 시스템이다. 현재는 이러한 상호작용으로 인한 단일요소의 거동과 다른 특성의 분석이 명확하지 않아 piled reft는 무리말뚝만으로 간주하는 보수적인 관점으로 시행하고 있다. piled reft공법이라고도 하며, 말뚝 두부 전면을 콘크리트 슬래브로 연결하여 시공하기 때문에 시공이 용이하고 상부의 성토하중을 지지층까지 확실히 전단시킬 수 있다.

2. 말뚝 캡보(cap beam)공법 : 각각의 줄말뚝을 말뚝 캡보로 연결하여 시공함으로 piled reft공법에 비하여 공사비가 저렴하고 단독캡 공법에 비해 더 큰 하중지지효과를 기대할 수 있다.

3. 단독캡(isolated pile cap)공법 : 대한민국 출원번호 제10-2009-0016220호에서와 같이 각각의 말뚝 두부에 캡을 설치하는 공법으로 단독 말뚝캡들을 기성제품화 할 경우 말뚝 설치 후 캡의 시공이 용이하게 되어 시공성이 우수하고 경제적으로도 효과적이다.

그러나, 종래의 piled slab공법은 공사비가 비싼 단점이 있으며, 말뚝 캡보(cap beam)공법은 캡보를 설치하기 위하여 현장에서 거푸집 및 철근작업을 수행해야 함으로 시공성이 다소 불량한 결점이 있으며, 단독캡(isolated pile cap)공법은 캡의 면적이 작아지게 되어 성토하중에 대한 지지효과 산정에 유의해야 하는 문제점이 상존하게 된다.

전술한 발명은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연결장치에 연결빔을 회동되게 설치하여 연결빔의 각도를 조절하여 손쉽게 말뚝들을 연결빔으로 연결시킴으로써, 하중을 분산시킴과 아울러 지지력을 향상시키게 되고, 설치가 간편하여 시공성이 용이하며, 유압잭이 부설되어 지반이 침하시 구조물이나 지반을 지지하여 구조물이 붕괴되는 것을 방지하게 되는 부상식 말뚝기초 연결장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 구조물을 지지하도록 지반에 매립되는 말뚝들을 연결시키는 연결장치로서, 중앙에 관통공이 형성되고, 다수의 상부체결공으로 이루어진 상부체결부가 형성된 상부플레이트와, 상기 상부플레이트의 하측에 배치되며, 상기 상부체결부와 대응되게 다수의 하부체결공으로 이루어진 하부체결부가 형성된 하부플레이트와, 상기 하부플레이트의 상면 중앙에 하부가 고정되고, 상기 관통공과 연통되게 상기 상부플레이트의 저면에 상부가 고정되는 연결관부와, 상기 상부체결부 및 상기 하부체결부에 회동되게 끼움되도록 일단에 한쌍의 축이 형성되고 타단에 다수의 설치공이 형성된 연결빔으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결관부의 내부에는 지반이 침하시 구조물을 지지하도록 유압잭이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결빔의 축에는 외면에 나선이 형성되며, 관통되게 상기 상부체결부와 상기 하부체결부에 끼움된 후 돌출된 부분에 너트를 체결하여 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부체결부는 상기 관통공을 중심으로 마름모 또는 정삼각형 형상 중 어느하나의 형상으로 상기 상부체결공들이 배열되고, 상기 하부체결부는 상기 하부플레이트의 중앙을 중심으로 마름모 또는 정삼각형 형상중 어느하나의 형상으로 상기 하부체결공들이 배열되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부체결부는 상기 관통공을 중심으로 마름모 및 정삼각형이 조합된 형상으로 상기 상부체결공들이 배열되고, 상기 하부체결부는 상기 하부플레이트의 중앙을 중심으로 마름모 및 정삼각형이 조합된 형상으로 상기 하부체결공들이 배열되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명인 부상식 말뚝기초 연결장치는 연결장치에 연결빔을 회동되게 설치하여 연결빔의 각도를 조절하여 손쉽게 말뚝들을 연결빔으로 연결시킴으로서, 하중을 분산시킴과 아울러 지지력을 향상시키게 되고, 설치가 간편하여 시공성이 용이하며, 유압잭이 부설되어 지반이 침하시 구조물이나 지반을 지지하여 구조물이 붕괴되는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치에 있어, 하부플레이트와 연결관부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치에 있어, 상부플레이트를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치의 사용상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치의 다른 사용상태를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치를 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치에 있어, 하부플레이트와 연결관부를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치에 있어, 상부플레이트를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치의 작동상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치의 사용상태를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 부상식 말뚝기초 연결장치의 다른 사용상태를 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 부상식 말뚝기초 연결장치(10)(이하에서는 설명의 편의상 연결장치라 명명함)은 구조물을 지지하도록 지반에 매립되는 말뚝들을 연결시켜 지지력을 향상시키는 연결장치로서, 이에 이와같은 연결장치(10)는 상부플레이트(20)와 하부플레이트(30)와 연결관부(40)와 연결빔(50)으로 이루어진다.

상기 상부플레이트(20)는 원형의 패널형상으로 형성되고, 금속재로 이루어진다. 이러한 상부플레이트(20)는 중앙에 관통공(22)이 형성되고, 다수의 상부체결공(211)으로 이루어진 상부체결부(21)가 형성된다.

이때, 상기 관통공(22)을 통해 상기 연결관부(40)의 내부로 후술될 유압잭(60)이 인입된다.

상기 하부플레이트(30)는 원형의 패널형상으로 형성되고, 금속재로 이루어진다. 이러한 하부플레이트(30)는 상기 상부플레이트(20)의 하측에 배치되며, 상기 상부체결부(21)와 대응되게 다수의 하부체결공(311)으로 이루어진 하부체결부(31)가 형성된다.

상기 연결관부(40)는 금속의 관으로 형성되며, 상기 하부플레이트(30)의 상면 중앙에 하부가 용접되어 고정되고, 상기 관통공(22)과 연통되게 상기 상부플레이트(20)의 저면에 상부가 용접되어 고정된다.

이때, 상기 연결관부(40)의 내부에는 지반이 침하시 구조물을 지지하도록 유압잭(60)이 더 설치된다.

즉, 지반이나 구조물의 침하기 발생시 외부에서 유압을 공급하여 상기 유압잭(60)이 침하되는 지반 또는 구조물을 지지하게 된다.

상기 유압잭(60)은 상기 연결관부(40)의 내부 및 상기 관통공(22)에 배치시키는 것이 바람직하다.

상기 연결빔(50)은 금속재로 이루어진 " H "빔이며, 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 상부체결부(21) 및 상기 하부체결부(31)에 회동되게 끼움되도록 일단에 한쌍의 축(51)이 형성되고 타단에 다수의 설치공(52)이 형성된다.

상기 연결빔(50)의 축(51)에는 외면에 나선이 형성되며, 관통되게 상기 상부체결부(21)의 상부체결공(211)과 상기 하부체결부(31)의 하부체결공(311)에 관통되게 끼움된 후 관통된 부분에 너트를 체결하여 고정되도록 한다.

즉, 상기 연결장치(10)를 지중에 매립된 말뚝중 기준이 되는 말뚝의 상부에 볼트체결 또는 용접하여 고정시키게 되며, 상기 연결장치(10)가 설치된 말뚝 근방에 매립된 말뚝의 상부에 상기 연결장치에 설치된 연결빔(50)의 설치공(52)을 볼트체결시켜 연결시킴으로서, 구조물의 하중을 분산하여 편중되는 것을 방지하고 지지력을 향상시킬 수 있게 된다.

이때, 상기한 연결빔(50)은 상기 상부플레이트(20) 및 상기 하부플레이트(30) 사이에 배치되어 도 6에서와 같이 회동되게 체결됨으로서, 다른 말뚝과 연결이 용이하게 되며, 다른 말뚝과 연결빔(50)을 연결된 후 상기 축(51)에 체결된 상기 너트를 조여 상기 연결빔(50)을 고정시키는 것이 바람직하다.

다르게는 상기 연결장치(10)를 기준이 되는 말뚝의 상부에 배치하지 않고 지중에 매립하여, 상기 연결장치(10) 주변의 말뚝에 상기 연결빔(50)을 연결하여 하중을 분산시키는 것도 가능하다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 상부체결부(21)는 상기 관통공(22)을 중심으로 마름모 또는 정삼각형 형상 중 어느하나의 형상으로 상기 상부체결공(211)들이 배열되고, 상기 하부체결부(31)는 상기 하부플레이트(30)의 중앙을 중심으로 마름모 또는 정삼각형 형상중 어느하나의 형상으로 상기 하부체결공(311)들이 배열되어 도 7에서와 같이 열십자 형상으로 상기 연결빔(50)들의 단부가 연결되거나, 도 8에서와 같이 3방향으로 분기되게 상기 연결빔(50)들의 단부가 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 상부체결부(21)는 상기 관통공(22)을 중심으로 마름모 및 정삼각형이 조합된 형상으로 상기 상부체결공(211)들이 배열되고, 상기 하부체결부(31)는 상기 하부플레이트(30)의 중앙을 중심으로 마름모 및 정삼각형이 조합된 형상으로 상기 하부체결공(311)들이 배열되어 선택적으로 도 7이나 도 8의 형상으로 상기 연결빔(50)의 단부가 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 상부체결부(21) 및 상기 하부체결부(31)는 상술한 마름모 및 정삼각형 형상이외에 원형 사각 삼각등 다양한 형상과 모양으로 상기 상부플레이트(20)와 상기 하부플레이트(30)에 형성시키는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 연결장치(10)는 기준이 되는 말뚝에 설치한 후 기준이 되는 말뚝주변에 매립된 말뚝에 상기 연결장치의 연결빔(50)을 연결하는 것으로 설명하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 각각의 말뚝에 연결장치(10)를 설치하되 상기 연결빔(50)으로 상호 연결되도록 하는 것도 가능하다.

또한, 연결빔(50)의 상면과 저면에는 상기 축(51)의 주변에 회동볼을 더 설치하여, 상기 연결빔(50)이 회동시 상기 상부플레이트(20)와 상기 하부플레이트(30)가 마찰되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 부상식 말뚝기초 연결장치에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였다.

본 발명인 부상식 말뚝기초 연결장치는 연결장치에 연결빔을 회동되게 설치하여 연결빔의 각도를 조절하여 손쉽게 말뚝들을 연결빔으로 연결시킴으로서, 하중을 분산시킴과 아울러 지지력을 향상시키게 되고, 설치가 간편하여 시공성이 용이하며, 유압잭이 부설되어 지반이 침하시 구조물이나 지반을 지지하여 구조물이 붕괴되는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.

10 : 연결장치 20 : 상부플레이트
30 : 하부플레이트 40 : 연결관부
50 : 연결빔 60 : 유압잭
21 : 상부체결부 211 : 상부체결공
22 : 관통공
31 : 하부체결부 311 : 하부체결공
51 : 축 52 : 설치공

Claims (5)

1. 구조물을 지지하도록 지반에 매립되는 말뚝들을 연결시키는 연결장치로서,
   중앙에 관통공이 형성되고, 다수의 상부체결공으로 이루어진 상부체결부가 형성된 상부플레이트;
   상기 상부플레이트의 하측에 배치되며, 상기 상부체결부와 대응되게 다수의 하부체결공으로 이루어진 하부체결부가 형성된 하부플레이트;
   상기 하부플레이트의 상면 중앙에 하부가 고정되고, 상기 관통공과 연통되게 상기 상부플레이트의 저면에 상부가 고정되는 연결관부; 및
   상기 상부체결부 및 상기 하부체결부에 회동되게 끼움되도록 일단에 한쌍의 축이 형성되고 타단에 다수의 설치공이 형성된 연결빔으로 이루어진 것을 특징으로 하는 부상식 말뚝기초 연결장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결관부의 내부에는 지반이 침하시 구조물을 지지하도록 유압잭이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 부상식 말뚝기초 연결장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결빔의 축에는 외면에 나선이 형성되며, 관통되게 상기 상부체결부와 상기 하부체결부에 끼움된 후 돌출된 부분에 너트를 체결하여 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 부상식 말뚝기초 연결장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부체결부는 상기 관통공을 중심으로 마름모 또는 정삼각형 형상 중 어느하나의 형상으로 상기 상부체결공들이 배열되고,
   상기 하부체결부는 상기 하부플레이트의 중앙을 중심으로 마름모 또는 정삼각형 형상중 어느하나의 형상으로 상기 하부체결공들이 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 부상식 말뚝기초 연결장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부체결부는 상기 관통공을 중심으로 마름모 및 정삼각형이 조합된 형상으로 상기 상부체결공들이 배열되고,
   상기 하부체결부는 상기 하부플레이트의 중앙을 중심으로 마름모 및 정삼각형이 조합된 형상으로 상기 하부체결공들이 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 부상식 말뚝기초 연결장치.
   
   
   

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