KR20190027621A

KR20190027621A - 응력분담 h형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝

Info

Publication number: KR20190027621A
Application number: KR1020170114622A
Authority: KR
Inventors: 정용섭
Original assignee: 주식회사 포스코건설
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-03-15
Also published as: KR101986897B1

Abstract

본 발명은 현장타설 말뚝을 구성하되 응력분담재로 H형강을 이용하고 H형강 선단에 관입날이 달린 강재판을 구성하여 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝은 상부 플랜지, 상부플랜지와 간격을 두고 평행한 하부 플랜지, 상,하부 플랜지에 수직하게 배치되어 이들을 연결하는 웨브가 H자형 단면형상을 이루는 H형강 파일; 강재판으로 구성되며 H형강 파일의 하단에 상면이 결합되는 몸체판; H형강 파일의 상부 플랜지와 하부 플랜지와 같은 간격을 두고 웨브에 수직하게 몸체판 하면에서 돌출되도록 결합되는 관입날;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝{Cast in Place Pile with reinforced H pile}

본 발명은 현장타설 말뚝을 구성하되 응력분담재로 H형강을 이용하고 H형강 선단에 관입날이 달린 강재판을 구성하여 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝에 관한 것이다.

CIP(cast-in-place pile)란 현장치기 콘크리트 말뚝의 하나로, CIP라 약기하며, 굴착 기계(Auger, T4W, 시추기 등)로 소정의 깊이까지 천공 후 공내에 조립한 철근망, 모르타르 주입관 및 자갈을 넣고 주입관을 통해 프리팩트 모르타르를 주입하거나 콘크리트를 타설하여 현장타설 철근 콘크리트 말뚝을 만든다. CIP는 시공단면이 작고 저소음, 저진동이므로 주변지반 침하영향이 작다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다.

현장타설 말뚝의 선단에는 공벽에서 떨어진 흙이나, 토사, 석분, 공내 오탁수의 침강으로 인한 침강물 등 다량의 슬라임이 존재한다. 이러한 선단부 슬라임은 말뚝의 선단 지지력을 악화시키는 요인이 되므로 이를 해결하기 위하여 다양한 방법들이 현장에서 이용되고 있다. 이러한 방법 중에서 가장 일반적인 방법으로는 말뚝의 두부를 항타하여 선단부의 밀착도를 향상시키는 방법이 있으나 항타시 충격에 의한 균열이 발생되는 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 10-0944284호‘슬라임 잔존량을 최소화한 말뚝 시공방법'(특허문헌1)이 있다. 이 특허는 천공구 내의 고인 물에 공기를 불어 넣는 단계와, 상기 천공구 내의 고인 물에 콘크리트를 타설하는 단계와, 천공구 내의 고인 물에 공기를 불어 넣는 단계와, 천공구 내의 고인 물에 초고점성 그라우트를 주입하는 단계와, 천공구으로 주입된 초고점성 그라우트층의 하측으로 초고점성 그라우트보다 비중이 큰 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하는 말뚝 시공방법을 제안한다. 이 특허는 현장타설 방식으로 시공되는 콘크리트 말뚝 선단에 슬라임이 섞이는 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이 특허는 슬라임 제거를 위해 초고점성 그라우트를 사용해야하고 복잡한 시공단계를 걸쳐 말뚝을 시공하므로 비경제적이고 공기가 길어져 시공성이 떨어지는 문제점이 있다.

특허등록 제10-0944284호‘슬라임 잔존량을 최소화한 말뚝 시공방법'

본 발명은 상술한 종래기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 파일이 자중 또는 항타에 의해서 슬라임이 있는 구멍에 손쉽게 파고들어 지지층에 용이하게 안착되도록 하여 파일의 선단 지지력을 확보하는 말뚝을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝은 상부 플랜지, 상부플랜지와 간격을 두고 평행한 하부 플랜지, 상,하부 플랜지에 수직하게 배치되어 이들을 연결하는 웨브가 H자형 단면형상을 이루는 H형강 파일; 강재판으로 구성되며 H형강 파일의 하단에 상면이 결합되는 몸체판; H형강 파일의 상부 플랜지와 하부 플랜지와 같은 간격을 두고 웨브에 수직하게 몸체판 하면에서 돌출되도록 결합되는 관입날;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 몸체판의 상면에는 관입날과 동일선상에서 몸체판과 H형강 파일의 웨브를 연결하도록 결합되는 보강리브를 더 포함할 수 있다.

한편, 몸체판의 하면에는 H형강 파일의 상부 플랜지와 하부 플랜지의 동일선상의 몸체판 하면에서 관입날과 같은 돌출높이를 갖도록 결합되는 보조관입날;을 더 포함할 수 있다.

여기서, 몸체판에 천공되는 슬라임 흡수홀을 더 포함할 수 있다.

또는, 관입날과 같은 높이를 갖는 삼각형 형상의 판재로 구성되어 밑변면이 H형강 파일의 상부 플랜지와 하부 플랜지의 동일선상의 몸체판 하면에 결합되는 삼각보조관입날;을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 철근망 대비 강성이 뛰어난 H파일을 암 상단에 근입함으로 수직변위가 민감한 구조물에 효과적으로 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 하면에 돌출된 관입날이 구성된 몸체판이 H형강 선단에 결합되어 있어 선단부의 밀착도를 향상시키기 위하여 말뚝의 두부를 항타할 때 몸체판의 보강으로 H형강 파일에 균열 등의 파손이 발생하지 않으며, 파일이 자중 또는 항타에 의해서 슬라임이 있는 구멍에 손쉽게 파고들어 지지층에 지지됨으로 인해 파일의 선단 지지력 확보가 용이하다는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 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 발명의 일실시예에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝의 사시도이고, 도 2는 종단면도이며, 도 3은 횡단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝의 사시도이고, 도 4b는 종단면도이며, 도 4c는 횡단면도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝의 사시도이고, 도 5b는 종단면도이며, 도 5c는 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝의 부분 측면도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝의 사시도이고, 도 2는 종단면도이며, 도 3은 횡단면도이다.

본 실시예는 상부 플랜지(11), 상부플랜지(11)와 간격을 두고 평행한 하부 플랜지(12), 상,하부 플랜지(11,12)에 수직하게 배치되어 이들을 연결하는 웨브(13)가 H자형 단면형상을 이루는 H형강 파일(10); 강재판으로 구성되며 H형강 파일(10)의 하단에 상면이 결합되는 몸체판(20); H형강 파일(10)의 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(12)와 같은 간격을 두고 웨브(13)에 수직하게 몸체판(20) 하면에서 돌출되도록 결합되는 관입날(30);을 포함하도록 구성된다.

H형강 파일(10)은 기존 현장타설 말뚝의 철근망을 대체하는 수단으로 철근망 대비 강성이 뛰어난 H파일을 암 상단에 근입함으로 수직변위가 민감한 구조물에 효과적으로 적용될 수 있다.

H형강 파일(10)은 H자형 단면형상을 이루는 길이재로서 상,하부 플랜지 및 웨브의 각 부재를 별도로 준비하고 이들을 용접하여 제조되는 빌트-업(Built-up) 제품이 될 수 있으며 빌트-업으로 제조할 경우 단면 크기에 제약이 받지 않으며 상하부 플랜지의 폭과 강도를 달리할 수 있어 보다 효율적인 단면으로 구성할 수 있는 장점이 있다. 또는, H자형 단면으로 압연공정으로 제조되는 기성품 H형 롤빔을 이용하여 제작의 용이성 및 경제성을 확보할 수 있다.

몸체판(20)은 H형강 파일(10)의 선단지지력을 확보하기 위한 것으로 H형강 파일(10)의 하단에 결합된다. 또한, 선단부의 밀착도를 향상시키기 위하여 말뚝의 두부를 항타할 때 몸체판(20)의 보강으로 H형강 파일(10)에 균열 등의 파손이 발생하지 않는다. 몸체판(20)은 H형강 파일(10) 단면을 수용할 면적을 갖도록 구성되며, 도시된 바와 같이 굴착되는 공(hole)의 단면과 같이 원형판으로 구성되는 것이 바람직하지만 이에 제한 되는 것은 아니며 H형강 파일(10) 하단을 수용할 수 있는 것으로 단면의 크기나 형상은 다양하게 구성될 수 있다.

관입날(30)은 몸체판(20)의 하면에서 돌출되도록 구성되어 슬라임을 손쉽게 파고들어 지지층에 지지됨으로 인해 파일의 선단 지지력 확보가 용이하게 한다. 관입날(30)은 H형강 파일(10)의 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(12)와 같은 간격을 두고 웨브(13)에 수직하도록 즉, H형강 파일(10) 단면의 강축에 위치하는 것이 바람직하다.

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝의 사시도이고, 도 4b는 종단면도이며, 도 4c는 횡단면도이다.

본 실시예는 몸체판(20)의 상면에 관입날(30)과 동일선상에 위치하는 보강리브(40)를 더 포함한다. 보강리브(40)는 몸체판(20)과 H형강 파일(10)의 웨브(13)를 연결하도록 결합되는 것으로, 강재판으로 구성되는 것이 바람직하며 단면의 크기나 형상을 다양하게 구성될 수 있으며 바람직하게는 도시된 바와 같이 직각삼각형의 단면을 갖도록 구성되어 높이면과 밑변면이 각각 H형강 파일(10)의 웨브(13)와 몸체판(20)에 결합된다.

보강리브(40)로 인하여 파일 상단 항타시 H형강 파일(10)로부터 관입날(30)으로 하중을 효율적으로 전달할 수 있으며 H형강 파일(10)의 웨브(13)를 보강함으로써 파일 선단지지력을 확보한다.

도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝의 사시도이고, 도 5b는 종단면도이며, 도 5c는 횡단면도이다.

본 실시예는 몸체판(20)의 하면에 관입날(30)과 평행하게 구성되는 보조관입날(30a)을 더 포함한다. 보조관입날(30a)은 관입날(30)과 같은 돌출높이를 갖고, H형강 파일(10)의 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(12)과 동일선상에서 몸체판(20) 하면으로부터 돌출되도록 결합된다.

보조관입날(30a)은 관입날(30)과 함께 슬라임을 손쉽게 파고들어 지지층에 지지되며, 다수의 지지면을 제공하여 파일의 선단 지지력 확보가 용이하게 한다.

H형강 파일(10), 몸체판(20), 관입날(30), 보강리브(40) 및 보조관입날(30a)의 결합은 용접 등의 이 분야에서 공지된 임의의 방법이 적용될 수 있다.

본 실시예는 몸체판(20)에 슬라임 흡입홈(21)이 통과홀 천공된다. 슬라임 흡수홀(21)은 관입날(30) 및 보조관입날(30a)의 돌출높이보다 슬라임이 많이 쌓인 경우 슬라임을 흡수할 수 있도록 한다. 슬라임 흡수홀(21)의 개수와 형상은 다양하게 구성될 수 있으며 도시된 바와 같이 H형강 파일(10)의 결합면을 회피하도록 구성되는 것이 바람직하다. 슬라임 흡수홀(21)은 말뚝의 선단 지지력을 악화시키는 선단부 슬라임을 흡수할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝의 부분 측면도이다.

본 실시예는 몸체판(20)의 하면에 관입날(30)과 평행하게 구성되는 삼각보조관입날(30b)을 더 포함한다. 삼각보조관입날(30b)은 H형강 파일(10)의 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(12)과 동일선상에서 몸체판(20) 하면으로부터 돌출되도록 결합된다. 이전 실시예와 다른 점은 삼각보조관입날(30b)의 형상으로 도 6에 도시된 바와 같이(편의상 관입날(30)은 도시하지 않음) 삼각보조관입날(30b)은 관입날(30)과 같은 높이를 갖는 삼각형 형상의 판재로 구성되어 밑변면이 몸체판(20)의 하면에 결합된다. 삼각보조관입날(30b)의 돌출된 꼭지점이 슬라임을 손쉽게 파고들어 지지층에 지지되며, 관입날(30)의 양측에서 동일하게 수직관입되어 관입날(30)의 안정적인 관입을 도우며 H형강 파일(10)의 수직도를 유지하면서 슬라임을 관통하여 암 상단에 근입시킬 수 있어 과도한 암굴착없이 목표 선단지지력 발현에 효과적이다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 철근망 대비 강성이 뛰어난 H파일을 암 상단에 근입함으로 수직변위가 민감한 구조물에 효과적으로 적용될 수 있다.

하면에 돌출된 관입날이 구성된 몸체판이 H형강 선단에 결합되어 있어 선단부의 밀착도를 향상시키기 위하여 말뚝의 두부를 항타할 때 몸체판의 보강으로 H형강 파일에 균열 등의 파손이 발생하지 않으며, 파일이 자중 또는 항타에 의해서 슬라임이 있는 구멍에 손쉽게 파고들어 지지층에 지지됨으로 인해 파일의 선단 지지력 확보가 용이하다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시예를 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.

10 : H형강 파일
20 : 몸체판
21 : 슬라임 흡수홀
30 : 관입날
30a : 보조관입날
30b : 삼각보조관입날
40 : 보강리브

Claims

상부 플랜지(11), 상부플랜지(11)와 간격을 두고 평행한 하부 플랜지(12), 상,하부 플랜지(11,12)에 수직하게 배치되어 이들을 연결하는 웨브(13)가 H자형 단면형상을 이루는 H형강 파일(10);
강재판으로 구성되며 H형강 파일(10)의 하단에 상면이 결합되는 몸체판(20);
H형강 파일(10)의 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(12)와 같은 간격을 두고 웨브(13)에 수직하게 몸체판(20) 하면에서 돌출되도록 결합되는 관입날(30);을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝.
제1항에 있어서,
몸체판(20)의 상면에는 관입날(30)과 동일선상에서 몸체판(20)과 H형강 파일(10)의 웨브(13)를 연결하도록 결합되는 보강리브(40)를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝.
제1항에 있어서,
몸체판(20)의 하면에는 H형강 파일(10)의 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(12)의 동일선상의 몸체판(20) 하면에서 관입날(30)과 같은 돌출높이를 갖도록 결합되는 보조관입날(30a);을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝.
제1항에 있어서,
몸체판(20)에 천공되는 슬라임 흡수홀(21)을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝.
제1항에 있어서,
관입날(30)과 같은 높이를 갖는 삼각형 형상의 판재로 구성되어 밑변면이 H형강 파일(10)의 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(12)의 동일선상의 몸체판(20) 하면에 결합되는 삼각보조관입날(30a);을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 응력분담 H형강의 선단 관입깊이 확보가 용이한 현장타설말뚝.