KR20190036708A - 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡 - Google Patents

강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡 Download PDF

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KR20190036708A
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Abstract

본 발명은 가설벤트와 말뚝 사이에 설치되어 가설벤트와 말뚝을 구조적으로 연결하여 가설벤트로부터 전달되는 하중을 말뚝에 전달하는 말뚝 캡에 관한 것으로, 특히 강관 말뚝의 두부에 탈착 가능하게 설치되며 강관 말뚝에 밀착되어 인발력에 저항할 수 있는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡은 일정한 두께를 갖고 강관 말뚝의 상면을 덮는 크기의 판상으로 구성되어 강관 말뚝의 상면에 위치하는 지압판; 일정 길이를 갖고 강관 말뚝의 외경보다 큰 내경의 원통형으로 구성되며 지압판의 하면에 결합되어 강관 말뚝의 두부를 감싸도록 설치되고, 원주 방향으로 일정 간격을 두고 다수의 볼트홀과 관통공이 천공된 원통슬리브; 원통슬리브의 각 볼트홀에 나사결합되어 원통슬리브에 가고정되는 캡 고정볼트; 원통슬리브의 관통공을 관통하여 원통슬리브에 결합되며, 원통슬리브의 외측에 위치하는 일단에 두께 방향으로 관통홀이 천공되어 관통홀에 고정핀이 삽입된 가이드핀; 강관 말뚝의 외주면과 동일한 곡률 반경을 갖도록 원호형으로 구성되고 원통슬리브의 내측에 위치하는 가이드핀의 타단에 결합되며 캡 고정볼트에 의해 반경방향으로 이동하여 강관 말뚝의 외면에 밀착되는 곡면가압판; 원통슬리브와 같은 길이를 갖는 복수의 강재판이 서로 직교 방향으로 만나는 십자 형태로 구성되어 원통슬리브 내측 지압판 하면에 결합되는 변형방지 격판; 및 강관 말뚝의 내경과 같은 외경을 갖도록 원호형으로 구성되고 변형방지 격판의 양단에 결합되어 강관 말뚝을 사이에 두고 곡면가압판과 대향하도록 설치된 변형방지 원호판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡{Temporary bent connecting steel pipe pile cap pressing against the pile}
본 발명은 가설벤트와 말뚝 사이에 설치되어 가설벤트와 말뚝을 구조적으로 연결하여 가설벤트로부터 전달되는 하중을 말뚝에 전달하는 말뚝 캡에 관한 것으로, 특히 강관 말뚝의 두부에 탈착 가능하게 설치되며 강관 말뚝에 밀착되어 인발력에 저항할 수 있는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡에 관한 것이다.
콘크리트 구조물의 경우 저렴한 재료비 및 성형이 자유로운 이점 등에 의해 토목구조물에 널리 사용되고 있다. 교량 구조물에서는 하부구조 뿐만 아니라 상부구조에도 PC박스 및 PC거더 등의 다양한 형식으로 적용되고 있으며 특히 진동에 대한 문제가 매우 중요한 고속철도용 교량에서는 대부분 콘크리트를 이용한 상부구조를 채택하고 있다. 콘크리트 상부구조의 시공방법으로는 FSM공법, MSS공법, ILM공법 등 다양한 시공방법들이 적용되고 있다. 그 중 FSM공법은 상부 콘크리트를 타설하여 콘크리트 초기강도가 발현되어 자중에 의하여 발생하는 응력을 구조물이 저항할 수 있을 때까지 가설벤트를 이용하여 지지하는 방법으로 MSS공법, ILM공법에 비해 설계 및 시공이 간편한 장점이 있어 보편적으로 활용되고 있다.
가설벤트는 교량 본 구조물을 시공하는 동안 교량 본 구조물의 자중과 시공하중을 지지하기 위한 가설 동바리를 말하는 것으로, 가설벤트는 지반에 압입되어 있는 강관 말뚝으로 하중을 전달하며, 이를 위해서 가설벤트과 강관 말뚝 사이에 말뚝 캡이 설치되어 가설벤트과 강관 말뚝을 구조적으로 연결한다.
가설벤트의 상부에는 교량 본 구조물의 시공이 이루어지는데 시공하중이 지반과 말뚝에는 편재 하중으로 작용할 수 있다. 따라서 복수의 강관 말뚝 중 일부는 압축하중을 받고 다른 일부는 인장하중을 받는 결과를 초래할 수 있다.
말뚝은 기본적으로 압축 하중을 받는 것으로 설계되고 이에 따라 말뚝 캡 또한 압축 하중에 대해 설계된다. 따라서, 압축하중에 저항하는 경우에 말뚝 캡은 설계 한도 내에서 상부의 하중을 말뚝을 통하여 지반으로 전달하는데 무리가 없으나, 반대의 경우인 인장하중에 저항하는 경우에는 말뚝 캡에 인발력이 발생하는 문제가 생긴다. 인발력이 작용하게 되면 압축에 대하여 설계된 말뚝 캡은 인장력에 대하여 취약하므로 말뚝 캡이 말뚝으로부터 분리되어 구조적 기능을 상실하는 문제점이 현장에서 발생할 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 10-1024259호(특허문헌1)로서 '파일두부 브라켓을 이용한 가설교량 시공방법'이 있다. 이 시공 방법에 적용된 파일두부 브라켓은 강관파일들의 두부가 삽입되어 감싸지도록 형성된 원통형 몸통부; 상기 원통형 몸통부 상면에 일체로 형성된 상판플레이트; 및 상기 원통형 몸통부의 외주면을 따라 서로 이격되어 배치된 4개의 주형지지대;를 포함하여 구성된다.
그러나 상기 배경기술에서 파일두부 브라켓을 강관 파일에 고정하거나 제거시키기 위한 잠금 및 해체 수단이 없다. 따라서 상부 구조물을 안정적으로 지지하기 어렵다. 또한 파일두부 브라켓에 작용할 수 있는 인발력에 대한 고려가 없다.
특허등록 제10-1024259호‘파일두부 브라켓을 이용한 가설교량 시공방법'
본 발명은 강관 말뚝의 두부에 탈착 가능하게 설치되어 강관 말뚝의 재사용시 분리하여 반복적으로 사용할 수 있는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 지반의 부등침하가 발생하거나 가설구조물 상부에 본 구조물의 시공시 지반과 말뚝에 편재 하중이 발생하는 경우에도 인발력에 저항할 수 있어 말뚝으로부터 분리되지 않고 견고한 결합상태를 유지하는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡을 제공하는데 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡은 일정한 두께를 갖고 강관 말뚝의 상면을 덮는 크기의 판상으로 구성되어 강관 말뚝의 상면에 위치하는 지압판; 일정 길이를 갖고 강관 말뚝의 외경보다 큰 내경의 원통형으로 구성되며 지압판의 하면에 결합되어 강관 말뚝의 두부를 감싸도록 설치되고, 원주 방향으로 일정 간격을 두고 다수의 볼트홀과 관통공이 천공된 원통슬리브; 원통슬리브의 각 볼트홀에 나사결합되어 원통슬리브에 가고정되는 캡 고정볼트; 원통슬리브의 관통공을 관통하여 원통슬리브에 결합되며, 원통슬리브의 외측에 위치하는 일단에 두께 방향으로 관통홀이 천공되어 관통홀에 고정핀이 삽입된 가이드핀; 강관 말뚝의 외주면과 동일한 곡률 반경을 갖도록 원호형으로 구성되고 원통슬리브의 내측에 위치하는 가이드핀의 타단에 결합되며 캡 고정볼트에 의해 반경방향으로 이동하여 강관 말뚝의 외면에 밀착되는 곡면가압판; 원통슬리브와 같은 길이를 갖는 복수의 강재판이 서로 직교 방향으로 만나는 십자 형태로 구성되어 원통슬리브 내측 지압판 하면에 결합되는 변형방지 격판; 및 강관 말뚝의 내경과 같은 외경을 갖도록 원호형으로 구성되고 변형방지 격판의 양단에 결합되어 강관 말뚝을 사이에 두고 곡면가압판과 대향하도록 설치된 변형방지 원호판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 원통슬리브의 볼트홀 외면에는 고정너트가 더 설치되어 원통슬리브와 캡 고정볼트 사이의 나사결합을 견고히 할 수 있다.
이때, 원통슬리브의 내측에 위치하는 캡 고정볼트의 일단에는 지압너트가 더 설치되어 곡면가압판과의 접합 면적을 증대시킬 수 있다.
한편, 원통슬리브 외주면을 따라 일정한 간격으로 보강 리브가 더 설치되어, 원통슬리브와 지지판이 연결됨으로써 원통슬리브 선단의 좌굴이 방지되고 지지판이 보강될 수 있다.
본 발명에 따르면, 강관 말뚝 캡이 강관 말뚝의 두부에 탈착 가능하게 설치되어 인발 전 강관 말뚝의 절단을 요구하지 않으므로 강관 말뚝의 길이가 감소되지 않아 말뚝을 그대로 재활용하는 것이 가능하여 경제적이다. 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡 또한 캡 고정볼트의 풀림 조작만으로 간단히 해체되어 다음 강관 말뚝에 다시 설치될 수 있으므로 공기를 단축할 수 있는 효과가 있다.
특히, 지반의 부등침하가 발생하거나 가설구조물 상부에 본 구조물의 시공시 편재 하중이 발생하는 경우 말뚝에는 인발력이 발생하게 되는데, 서로 상응하는 곡률을 갖는 변형방지 원호판, 강관 말뚝 및 곡면가압판이 서로 밀착되어 발생된 밀착응력이 마찰력으로 인발력에 저항하므로 말뚝 캡이 말뚝으로부터 분리되지 않아 견고한 고정상태를 유지할 수 있는 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 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 사시도이고 도 2는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 부분단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 사용상태도이며 도 6은 도 5의 부분단면도이다.
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.
본 발명에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡은 지반에 삽입되어 있는 강관 말뚝(1)의 두부에 설치되어 가설벤트를 지지하는 것으로 이의 설치와 작용은 후술하기로 하고 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 구성요소를 먼저 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 사시도이고 도 2는 단면도이다.
본 발명에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡은 일정한 두께를 갖는 판상의 지압판(11)과, 지압판(11)의 일면에서 일정 거리 돌출되도록 결합되는 원통슬리브(12)와, 원통슬리브(12)의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 나사결합되는 복수의 캡 고정볼트(13)와, 캡 고정볼트(13) 사이에서 원통슬리브(12)를 관통하는 가이드핀(14), 가이드핀(14) 일단에 결합되어 있는 곡면가압판(15), 원통슬리브(12) 내측 지압판(11)에 결합되는 십자 형태의 변형방지 격판(16), 및 변형방지 격판(16)의 양단에 결합되는 변형방지 원호판(17)을 포함하여 구성된다.
지압판(11)은 가설벤트로부터 전달된 하중을 강관 말뚝(1)에 전달하기 위한 것으로 강관 말뚝(1)의 상면을 덮을 수 있는 크기와 일정한 두께를 갖는 판 형상으로 구성된다. 본 실시예에서는 지압판(11)이 사각 형태로 구성되어 있으나 지압판(11)은 이러한 형태에 한정되는 것은 아니며, 지압판(11)의 소재 또한 특정한 것에 제한되는 것은 아니나 강재(steel)로 구성되는 것이 바람직하다.
원통슬리브(12)는 일정 길이를 갖는 원통형으로 구성되며 강관 말뚝(1)의 외경보다 큰 내경을 갖도록 구성되어 강관 말뚝(1)의 두부를 감싸도록 설치된다. 원통슬리브(12)는 강재로 구성되는 것이 바람직하며 지압판(11)에 용접 또는 볼트를 통해 고정 설치될 수 있다.
원통슬리브(12)에는 캡 고정볼트(13)와 가이드핀(14)의 결합을 위하여 각각 볼트홀(121)과 관통공(122)이 천공되어 있다. 즉, 원통슬리브(12)의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 다수의 볼트홀(121)이 천공되며 볼트홀(121)을 양측에 두도록 관통공(122)이 천공된다.
캡 고정볼트(13)는 원통슬리브(12)의 볼트홀(121)에 나사결합되어 원통슬리브(12)에 가고정되어 있는 것으로, 볼트에 조임을 가할수록 원통슬리브(12) 내측으로 더 삽입되어 곡면가압판(15)을 강관 말뚝(1) 방향으로 가압하는 수단이다. 본 실시예에서 캡 고정볼트(13)는 원통슬리브(12) 원주방향으로 90˚ 간격으로 설치되어 있으나 본 발명에서 캡 고정볼트(13)의 설치 개수와 배치는 특별히 제한되는 것은 아니며 다만 원통슬리브(12) 단면상 서로 대칭되게 설치되어야 한다.
캡 고정볼트(13)는 원통슬리브(12)의 볼트홀(121)에 나사결합되는데 보다 견고한 결합을 위하여 도시한 바와 같이 고정너트(131)가 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 고정너트(131)가 원통슬리브(12)의 볼트홀(121) 외면에 용접 등의 방법으로 견고하게 결합된 상태에서 캡 고정볼트(13)가 나사결합될 수 있다. 또한 캡 고정볼트(13)의 가압력을 곡면가압판(15)에 효과적으로 전달하기 위한 하중 전달 면적을 확보하기 위하여 지압너트(132)가 더 설치될 수 있다. 즉, 지압너트(132)는 캡 고정볼트(13)의 삽입된 일단에 설치되어 곡면가압판(15)과의 접합 면적을 확보한다.
가이드핀(14)은 원통슬리브(12)의 관통공(122)에 관통되어 원통슬리브(12)에 결합되는 것으로, 원통슬리브(12)의 외측에 위치하는 일단에 두께 방향으로 고정핀(141)이 삽입될 수 있는 관통홀(142)이 천공되어 있으며, 관통홀(142)에 고정핀(141)이 원통슬리브(12)의 접선방향으로 삽입된다. 고정핀(141)은 곡면가압판(15)의 위치가 원통슬리브(12)와 강관 말뚝(1)으로부터 각각 일정 거리 이격되도록 고정하는 수단이다.
또한 가이드핀(14)이 원통슬리브(12) 내측으로 삽입된 타단에는 곡면가압판(15)이 고정되어 있다.
곡면가압판(15)은 원통슬리브(12)에 삽입된 가이드핀(14)에 결합되어 원통슬리브(12) 내부에 위치하는 것으로, 캡 고정볼트(13)의 가압력을 강관 말뚝(1)에 전달하기 위한 충분한 면적을 제공하는 수단이다. 캡 고정볼트(13)에 의해 반경방향으로 이동하여 강관 말뚝(1)의 외면에 밀착되는 것으로, 고정볼트(13)의 가압력을 강관 말뚝(1)에 전달함에 있어서 하중을 국부적으로 전달하지 않고 고르게 전달하기 위해서 곡면가압판(15)은 강관 말뚝(1)의 외주면과 동일한 곡률 반경을 갖도록 원호형으로 구성되어 강관 말뚝(1)에 밀착되도록 한다.
본 실시예에서 곡면가압판(15)은 원통슬리브(12)의 원주방향으로 90˚간격으로 설치되어 있으나 본 발명에서 곡면가압판(15)의 설치 개수와 배치는 특별히 제한되는 것은 아니며 다만 원주 방향을 따라 원호 형상이 서로 대치하도록 복수로 구성되도록 한다.
변형방지 격판(16)은 원통슬리브(12) 내측에서 원통슬리브(12) 길이만큼 돌출되도록 지지판(11)에 결합되는 것으로, 도시한 바와 같이 복수의 강재판이 서로 직교 방향으로 만나서 십자 형태로 구성될 수 있다.
변형방지 원호판(17)은 변형방지 격판(16)의 양단의 곡면가압판(15) 상응 위치에 설치되는 것으로, 강관 말뚝(1)을 사이에 두고 곡면가압판(15)과 대향하도록 설치되며, 변형방지 원호판(17)은 강관 말뚝의 내경과 같은 외경을 갖도록 구성되어 말뚝에 밀착되는 것이 바람직하다.
변형방지 격판(16)과 변형방지 원호판(17)은 강관 말뚝(1)의 두부측 변형을 방지하기 위한 수단으로, 강관 말뚝(1)에 밀착된 변형방지 원호판(17)과 변형방지 원호판(17)을 지지하는 변형방지 격판(16)이 곡면가압판(15)으로부터의 하중을 지지하여 말뚝의 변형을 방지한다.
본 발명에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡에는 도시된 바와 같이 보강 리브(18)가 더 설치될 수 있다.
보강 리브(18)는 원통슬리브(12) 외주면을 따라 일정한 간격으로 설치되어 원통슬리브(12)와 지지판(11)을 연결하는 것으로, 원통슬리브(12) 두부의 좌굴을 방지하고 지지판(11)을 보강하는 수단이다.
이하 본 발명에 따른 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 부분단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이 캡 고정볼트(13)는 원통슬리브(12)의 볼트홀(121)에 나사결합되어 원통슬리브(12)에 가고정되어 있는 것으로, 본 발명에 따른 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡을 강관 말뚝(1)에 결합할 때에는 도 3b에 도시된 바와 같이 볼트에 조임을 가하여 체결을 완료하면 원통슬리브(12) 내측으로 더 삽입되어 곡면가압판(15)을 강관 말뚝(1)으로 가압한다.
또한 도 3a에 도시된 바와 같이 가이드핀(14)에는 고정핀(141)이 원통슬리브(12)의 접선방향으로 삽입되어 곡면가압판(15)의 위치가 원통슬리브(12)와 강관 말뚝(1)으로부터 각각 일정 거리 이격되도록 고정된다. 본 발명에 따른 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡을 강관 말뚝에 결합할 때에는 도 3b에 도시된 바와 같이 가이드핀(14)의 고정핀(141)을 제거하고 가고정되어 있는 캡 고정볼트(13)의 체결을 완료하면 곡면가압판(15)을 강관 말뚝(1)에 밀착 가압하여 결합한다. 이때 복수로 구성되는 캡 고정볼트(13)에 조임을 가하는 과정에서 복수의 볼트를 동일한 조건으로 시공(동일 순간, 동일한 조임력 등)을 행하는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에 곡면가압판(15)은 원통슬리브(12)의 반경 방향 움직임 이외에 회전이 발생할 수 있어 강관 말뚝(1)과 밀착되지 않는 등의 시공오차가 발생하게 된다. 그러나 본 발명에 따른 가설벤트 연결용 강관 말뚝에는 가이드핀(14)이 구성되어 있으므로 이러한 오차를 방지하고 곡면가압판(15)은 원통슬리브(12)의 반경방향으로만 이동하게 된다.
다시 말하면, 가이드핀(14)은 강관 말뚝 캡의 시공 전에는 관통홀(142)에 고정핀(141)이 삽입되어 원통슬리브(11)와 곡면가압판(15)의 이격거리를 유지하는 수단이며, 시공시에는 곡면가압판(15)이 원통슬리브(11)로부터 강관 말뚝(1) 측으로 이동할 때 이동 방향을 가이드하는 수단이다.
본 발명에 따른 강관 말뚝 캡은 가설벤트라는 가설구조물을 지지하기 위한 것으로, 가설구조물은 건설공사에 있어서 건축물 또는 구조물의 시공을 위해 필요한 설비이지만 공사가 완료되면 불필요하게 되어 해체 철거되는 것을 말한다. 가설구조물의 설치시에는 기초의 다짐 등이 간소화되는 등 일반 구조물을 설치할 때와 비교하여 지반의 부등침하 발생이 우려되며 특히 해체, 철거라는 과정에 있어서 불균형 하중을 초래하게 된다.
특히, 가설벤트의 경우에는 그 상부에 교량 본 구조물의 시공이 이루어지는바 시공하중이 지반과 말뚝에는 편재 하중으로 발생하게 된다. 따라서 복수의 강관 말뚝(1)이 일부는 압축하중을 받고 다른 일부는 인장하중을 받는 결과를 초래한다.
말뚝은 기본적으로 압축 하중을 받는 것으로 설계되고 이에 따라 말뚝 캡 또한 압축 하중에 대해 설계 된다. 따라서, 압축하중에 저항하는 경우에 말뚝 캡은 설계 한도 내에서 상부의 하중을 말뚝을 통하여 지반으로 전달하는데 무리가 없으나, 반대의 경우인 인장하중에 저항하는 경우에는 말뚝 캡에 인발력이 발생하는 문제가 생긴다. 인발력이 작용하게 되면 압축에 대하여 설계된 말뚝 캡은 인장력에 대하여 취약하므로 말뚝 캡이 말뚝으로부터 분리되어 구조적 기능을 상실하는 문제점이 현장에서 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로 본 발명에 따른 강관 말뚝 캡(10)은 캡 고정볼트(13)에 가해지는 조임력이 곡면가압판(15)을 강관 말뚝(1)에 밀착시키는 압축력으로 작용하고, 이에 따라 서로 상응하는 곡률을 갖는 변형방지 원호판(17), 강관 말뚝(1) 및 곡면가압판(15)은 서로 밀착되어 밀착응력이 발생하게 되며, 이러한 밀착응력은 인발력 발생시 마찰력으로 저항하게 된다. 다시 말하면, 캡 고정볼트(13)에 의해 가압된 변형방지 원호판(17), 강관 말뚝(1) 및 곡면가압판(15)은 인발력이 발생해도 곡면가압판(15)과 강관 말뚝(1) 사이의 마찰저항력과 강관 말뚝(1)과 변형방지 원호판(17) 사이의 마찰저항력으로 말뚝으로부터 분리되지 않고 견고한 결합상태를 유지한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 단면도이다.
앞서 설명한 실시예에서는 1개의 가이드핀(14)의 양측에 캡 고정볼트(13)가 형성되는 것이나, 본 실시예에서는 2개의 가이드핀(14)이 설치되고 그 사이와 양측에 캡 고정볼트(13)가 3개로 형성되는 것으로, 캡 고정볼트(13)의 설치 개수와 배치는 특별히 제한되는 것은 아니며 다만 원통슬리브(12) 단면상 서로 대칭되도록 다양하게 설치될 수 있으며, 캡 고정볼트(13)와 캡 고정볼트(13)를 양측에 두고 설치되는 가이드핀(14)의 설치계수와 배치 간격 등의 설계는 구조 계산에 따른다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡은 지반에 관입되어 있는 강관 말뚝의 두부에 설치되어 가설벤트를 지지하는 것으로 그 설치 방법과 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡의 사용상태도이며 도 6은 도 5의 부분단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 가설벤트(2)의 지지를 위해 복수의 강관 말뚝(1)이 일정 간격을 두고 정렬되도록 관입 배치된다.
이어서, 관입된 강관 말뚝(1)의 두부에 준비된 강관 말뚝 캡(10)을 설치한다. 이때 변형방지 격판(16)과 변형방지 원호판(17)이 강관 말뚝(1)의 두부측 내경에 위치하도록 삽입되고, 지압판(12)의 바닥면은 강관 말뚝(1)의 상면에 안착된다. 또한 원통슬리브(12)는 강관 말뚝(1)의 외경 둘레에 위치된다.
다음으로, 캡 고정볼트(13)를 조여 곡면가압판(15)을 강관 말뚝(1)에 밀착시킨다. 캡 고정볼트(13)의 조임은 곡면가압판(15)을 가압하며 이에 따라 밀착된 변형방지 원호판(17), 강관 말뚝(1) 및 곡면가압판(15) 사이에는 밀착응력이 발생하게 된다.
계속해서, 베이스 빔(3)을 지압판(11)의 상면에 거치시켜 놓음으로써 가설벤트(2)를 베이스 빔(3)이 지지하게 된다. 베이스 빔(3)과 가설벤트(2)의 안정적인 거치를 위하여 베이스 빔(3)은 도 6에 도시된 바와 같이 강관 말뚝 캡(10) 상부에 볼트 결합될 수 있다.
이와 같이 하여 가설벤트(2)를 이용한 작업이 완료되면, 베이스 빔(3)을 들어낸 후 캡 고정볼트(13)의 고정력을 해제시켜 강관 말뚝 캡(10)을 해당 강관 말뚝(1)에서 제거시키고, 해당 강관 말뚝(1)을 인발하여 다른 작업 위치에 관입시킨 후 강관 말뚝 캡(10)을 전술한 바와 같이 재사용하여 설치한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 강관 말뚝(1)의 두부를 종래와 같이 절단하여 재사용하는 것이 아니라 그대로 인발하여 사용하므로 길이가 줄어드는 일은 없다. 따라서 강관 말뚝(1)을 그대로 재활용하므로 시공비가 절감된다. 또한 강관 말뚝 캡(10)도 재활용하게 되므로 경제적인 효과가 있다.
또한, 가설벤트의 경우에는 그 상부에 교량 본 구조물의 시공이 이루어지는바 시공하중이 지반과 말뚝에는 편재 하중으로 발생하게 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 가설벤트(2) 자체에 모멘트 하중이 발생할 수 있으며 이는 복수의 강관 말뚝(1)이 일부는 압축하중을 받고 다른 일부는 인장하중을 받는 결과를 초래한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로 본 발명에 따른 강관 말뚝 캡(10)은 캡 고정볼트(13)에 가해지는 조임력이 곡면가압판(15)을 강관 말뚝(1)에 밀착시키는 압축력으로 작용하고, 이에 따라 서로 상응하는 곡률을 갖는 변형방지 원호판(17), 강관 말뚝(1) 및 곡면가압판(15)은 서로 밀착되어 밀착응력이 발생하게 되며, 이러한 밀착응력은 인발력 발생시 마찰력으로 저항하게 된다. 다시 말하면, 캡 고정볼트(13)에 의해 가압된 변형방지 원호판(17), 강관 말뚝(1) 및 곡면가압판(15)은 인발력이 발생해도 곡면가압판(15)과 강관 말뚝(1) 사이의 마찰저항력과 강관 말뚝(1)과 변형방지 원호판(17) 사이의 마찰저항력으로 인발력에 저항한다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 강관 말뚝 캡이 강관 말뚝의 두부에 탈착 가능하게 설치되어 인발 전 강관 말뚝의 절단을 요구하지 않으므로 강관 말뚝의 길이가 감소되지 않아 말뚝을 그대로 재활용하는 것이 가능하여 경제적이다. 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡 또한 캡 고정볼트의 풀림 조작만으로 간단히 해체되어 다음 강관 말뚝에 다시 설치될 수 있으므로 공기를 단축할 수 있는 효과가 있다.
특히, 지반의 부등침하가 발생하거나 가설구조물 상부에 본 구조물의 시공시 지반과 말뚝에 편재 하중이 발생하는 경우에도 구성요소간의 마찰저항력으로 인발력에 저항하므로 강관 말뚝 캡은 말뚝으로부터 분리되지 않으며 말뚝과의 견고한 결합상태를 유지한다.
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: 강관 말뚝 캡 11: 지지판
12: 원통슬리브 121: 원통슬리브 볼트홀
122: 원통슬리브 관통공 13: 캡 고정볼트
131: 캡 고정볼트 고정너트 132: 캡 고정볼트 지압너트
14: 가이드핀 141: 고정핀
142: 가이드핀 관통홀 15: 곡면가압판
16: 변형방지 격판 17: 변형방지 원호판
18: 보강 리브

Claims (4)

  1. 일정한 두께를 갖고 강관 말뚝(1)의 상면을 덮는 크기의 판상으로 구성되어 강관 말뚝(1)의 상면에 위치하는 지압판(11);
    일정 길이를 갖고 강관 말뚝(1)의 외경보다 큰 내경의 원통형으로 구성되며 지압판(11)의 하면에 결합되어 강관 말뚝(1)의 두부를 감싸도록 설치되고, 원주 방향으로 일정 간격을 두고 다수의 볼트홀(121)과 관통공(122)이 천공된 원통슬리브(12);
    원통슬리브(12)의 각 볼트홀(121)에 나사결합되어 원통슬리브(12)에 가고정되는 캡 고정볼트(13);
    원통슬리브(12)의 관통공(122)을 관통하여 원통슬리브(12)에 결합되며, 원통슬리브의 외측에 위치하는 일단에 두께 방향으로 관통홀(142)이 천공되어 관통홀(142)에 고정핀(141)이 삽입된 가이드핀(14);
    강관 말뚝(1)의 외주면과 동일한 곡률 반경을 갖도록 원호형으로 구성되고 원통슬리브(12)의 내측에 위치하는 가이드핀(14)의 타단에 결합되며 캡 고정볼트(13)에 의해 반경방향으로 이동하여 강관 말뚝(1)의 외면에 밀착되는 곡면가압판(15);
    원통슬리브(12)와 같은 길이를 갖는 복수의 강재판이 서로 직교 방향으로 만나는 십자 형태로 구성되어 원통슬리브(12) 내측 지압판(11) 하면에 결합되는 변형방지 격판(16); 및
    강관 말뚝의 내경과 같은 외경을 갖도록 원호형으로 구성되고 변형방지 격판(16)의 양단에 결합되어 강관 말뚝(1)을 사이에 두고 곡면가압판(15)과 대향하도록 설치된 변형방지 원호판(17)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡.
  2. 제1항에 있어서,
    원통슬리브(12)의 볼트홀(121) 외면에는 고정너트(131)가 더 설치되어 원통슬리브(12)와 캡 고정볼트(13) 사이의 나사결합을 견고히 하는 것을 특징으로 하는 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    원통슬리브(12)의 내측에 위치하는 캡 고정볼트(13)의 일단에는 지압너트(132)가 더 설치되어 곡면가압판(15)과의 접합 면적을 증대시키는 것을 특징으로 하는 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡.
  4. 제1항에 있어서,
    원통슬리브(12) 외주면을 따라 일정한 간격으로 보강 리브(18)가 더 설치되어, 원통슬리브(12)와 지지판(11)이 연결됨으로써 원통슬리브(12) 선단의 좌굴이 방지되고 지지판(11)이 보강되는 것을 특징으로 하는 강관 말뚝에 밀착되는 가설벤트 연결용 강관 말뚝 캡.
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