KR20200082692A - 흙막이 벽체용 복합 말뚝 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흙막이 벽체용 복합 말뚝에 관한 것으로, PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 상하 연결하는 이음 부재를 H빔 말뚝에는 용접 결합하고 PHC 말뚝과는 볼트 체결하는 구조로 형성함으로써, 이음 부재를 통한 PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 연결하는 작업의 편의성을 향상시킴과 동시에 이음 부재를 통한 PHC 말뚝과 H빔 말뚝의 결합 강도를 강화하여 안정적인 결합 구조를 이룰 수 있도록 하고, 이음 부재의 상부 연결판과 하부 연결판 사이에 별도의 보강 플레이트를 삽입하여 용접 결합함으로써, 상부 PHC 말뚝으로부터 편심 하중이 작용하더라도 안정적인 구조를 이룰 수 있도록 하며, H빔 말뚝에 대해 복수개의 단위 H빔 말뚝을 결합 플레이트를 이용하여 볼트 결합하는 방식으로 형성할 수 있도록 함으로써, 복합 말뚝에 대한 제작 및 운반 작업에 대한 어려움 없이 현장에서 간편하게 H빔 말뚝을 형성할 수 있어 작업성이 우수한 흙막이 벽체용 복합 말뚝을 제공한다.

Description

흙막이 벽체용 복합 말뚝{Complex Pile for Earth Protection Wall}

본 발명은 흙막이 벽체용 복합 말뚝에 관한 것이다. 보다 상세하게는 PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 상하 연결하는 이음 부재를 H빔 말뚝에는 용접 결합하고 PHC 말뚝과는 볼트 체결하는 구조로 형성함으로써, 이음 부재를 통한 PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 연결하는 작업의 편의성을 향상시킴과 동시에 이음 부재를 통한 PHC 말뚝과 H빔 말뚝의 결합 강도를 강화하여 안정적인 결합 구조를 이룰 수 있도록 하고, 이음 부재의 상부 연결판과 하부 연결판 사이에 별도의 보강 플레이트를 삽입하여 용접 결합함으로써, 상부 PHC 말뚝으로부터 편심 하중이 작용하더라도 안정적인 구조를 이룰 수 있도록 하며, H빔 말뚝에 대해 복수개의 단위 H빔 말뚝을 결합 플레이트를 이용하여 볼트 결합하는 방식으로 형성할 수 있도록 함으로써, 복합 말뚝에 대한 제작 및 운반 작업에 대한 어려움 없이 현장에서 간편하게 H빔 말뚝을 형성할 수 있어 작업성이 우수한 흙막이 벽체용 복합 말뚝에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반에 건축 또는 토목 구조물을 시공하고자 할 경우, 구조물의 하중을 지지층으로 전달하여 구조물의 안정성을 확보할 수 있도록 지표면으로부터 지지층으로 연결되는 말뚝이 사용되고 있다.

PHC 말뚝(Pretensioned spun High strength Concrete Pile)은 원심력을 이용하여 제작된 속이 빈 고강도 콘크리트 파일에 프리텐션 방식으로 프리스트레스를 도입한 것으로 제작되며, 이러한 PHC 말뚝은 휨 저항성, 수직력과 수평력에 대한 저항성이 뛰어난 특징을 갖고 있으며, 항타공법, 선굴착공법(Pre-boring) 등을 이용하여 시공이 가능하므로 연약지반에 구조물을 시공하고자 할 경우 많이 사용되고 있다.

PHC 말뚝은 가격 경쟁력을 바탕으로 1990년대까지 시장을 점유했던 PC 말뚝과 강관 말뚝의 대체공법으로 대부분의 현장으로 확산되었으며, 기존의 소구경 말뚝 뿐만 아니라 대구경 말뚝까지도 대체할 수 있는 공법으로 발전되어 왔다.

그러나 현재 생산되고 있는 PHC 말뚝은 말뚝의 생산성과 운반성을 고려하여 1본의 최대길이가 15m로 제한되어 제작되고 있으며, 그 결과로 15m 이상의 말뚝 길이가 요구되는 현장에서는 2본 이상의 말뚝을 연결하여 사용해야 하며, 깊은 관입량과 큰 지지력을 필요로 하는 최근의 토목, 건축구조물 기초공사에서는 필수적인 공정 중의 하나이다.

특히 최근에는 강성이 큰 재료인 PHC 말뚝을 가설 흙막이 벽체로 적용하는 사례가 늘어나고 있는 실정이며, 가설 흙막이 공법으로 적용 시 토사구간의 경우 기존의 PHC 말뚝이음으로 시공이 가능하나 암반구간이 혼재한 경우 상부 토사구간은 PHC 말뚝으로 시공하고, 하부 암반구간은 H빔 말뚝과 토류판에 의한 공법으로 적용하는 것이 일반적이다.

이때, 암반 지층이 굴착 깊이 내에 존재하는 경우 PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 연결해야 하는데, PHC 말뚝 또한 그 길이가 제한된 만큼 여기에 H빔 말뚝을 연결하는 것은 기 제작된 상태로 운반이 불가능하므로, 현장에서 H빔 말뚝을 PHC 말뚝에 연결해서 사용해야 한다.

현장에서 PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 연결하는 것은 매우 어려워 시간이 오래 걸리고 작업자의 숙련도에 따라 품질에 차이가 발생하는 등 문제가 있다.

국내공개특허 제10-2011-0052321호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 상하 연결하는 이음 부재를 H빔 말뚝에는 용접 결합하고 PHC 말뚝과는 볼트 체결하는 구조로 형성함으로써, 이음 부재를 통한 PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 연결하는 작업의 편의성을 향상시킴과 동시에 이음 부재를 통한 PHC 말뚝과 H빔 말뚝의 결합 강도를 강화하여 안정적인 결합 구조를 이룰 수 있도록 하는 흙막이 벽체용 복합 말뚝을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이음 부재의 상부 연결판과 하부 연결판 사이에 별도의 보강 플레이트를 삽입하여 용접 결합함으로써, 상부 PHC 말뚝으로부터 편심 하중이 작용하더라도 안정적인 구조를 이룰 수 있도록 하는 흙막이 벽체용 복합 말뚝을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 H빔 말뚝에 대해 복수개의 단위 H빔 말뚝을 결합 플레이트를 이용하여 볼트 결합하는 방식으로 형성할 수 있도록 함으로써, 복합 말뚝에 대한 제작 및 운반 작업에 대한 어려움 없이 현장에서 간편하게 H빔 말뚝을 형성할 수 있어 작업성이 우수한 흙막이 벽체용 복합 말뚝을 제공하는 것이다.

본 발명은, 중공 원통 형상으로 하단면에는 원주 방향을 따라 이격되게 다수개의 체결홀이 형성되는 PHC 말뚝; 상기 PHC 말뚝과 동축 상에 위치하도록 상기 PHC 말뚝의 하부에 배치되는 H빔 말뚝; 및 상기 PHC 말뚝의 하단과 H빔 말뚝의 상단을 서로 연결하는 이음 부재를 포함하고, 상기 이음 부재는, 상기 PHC 말뚝의 외경과 동일하거나 더 큰 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되고, 하면이 상기 H빔 말뚝의 상단면에 용접 결합되는 하부 연결판; 상기 하부 연결판의 직경보다 더 작은 외경을 갖는 중공 원통 형상으로 상기 하부 연결판의 상면에 상향 돌출되게 용접 결합되는 중간 연결 파이프; 및 상기 하부 연결판과 동일한 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되고, 하면이 상기 중간 연결 파이프의 상단면에 용접 결합되는 상부 연결판을 포함하고, 상기 상부 연결판에는 원주 방향을 따라 이격되도록 상기 PHC 말뚝의 체결홀과 대응하는 위치에 다수개의 체결홀이 형성되며, 상기 상부 연결판과 상기 PHC 말뚝은 상기 다수개의 체결홀을 통해 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체용 복합 말뚝을 제공한다.

이때, 상기 중간 연결 파이프의 외주면에는 별도의 보강 플레이트가 용접 결합되고, 상기 보강 플레이트는 그 상면 및 하면이 상기 상부 연결판 및 하부 연결판에 접촉되어 용접 결합되며, 원주 방향을 따라 서로 이격되게 다수개 배치될 수 있다.

또한, 상기 H빔 말뚝은 복수개의 단위 H빔 말뚝이 동축 상에 위치하도록 상호 결합된 형태로 형성되고, 상기 단위 H빔 말뚝은 상단면 및 하단면에 각각 사각 형태의 결합 플레이트가 용접 결합되고, 상기 결합 플레이트에는 별도의 결합 볼트에 의해 체결될 수 있도록 복수개의 결합홀이 형성되며, 복수개의 상기 단위 H빔 말뚝이 상기 결합 플레이트를 통해 상하 방향으로 순차적으로 볼트 결합되어 하나의 H빔 말뚝을 이루도록 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 상하 연결하는 이음 부재를 H빔 말뚝에는 용접 결합하고 PHC 말뚝과는 볼트 체결하는 구조로 형성함으로써, 이음 부재를 통한 PHC 말뚝과 H빔 말뚝을 연결하는 작업의 편의성을 향상시킴과 동시에 이음 부재를 통한 PHC 말뚝과 H빔 말뚝의 결합 강도를 강화하여 안정적인 결합 구조를 이룰 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 이음 부재의 상부 연결판과 하부 연결판 사이에 별도의 보강 플레이트를 삽입하여 용접 결합함으로써, 상부 PHC 말뚝으로부터 편심 하중이 작용하더라도 안정적인 구조를 이룰 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, H빔 말뚝에 대해 복수개의 단위 H빔 말뚝을 결합 플레이트를 이용하여 볼트 결합하는 방식으로 형성할 수 있도록 함으로써, 복합 말뚝에 대한 제작 및 운반 작업에 대한 어려움 없이 현장에서 간편하게 H빔 말뚝을 형성할 수 있어 작업성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체용 복합 말뚝의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체용 복합 말뚝의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체용 복합 말뚝의 이음 부재에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체용 복합 말뚝의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체용 복합 말뚝의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체용 복합 말뚝의 이음 부재에 대한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흙막이 벽체용 복합 말뚝은 상부 토사구간과 하부 암반 구간이 혼재된 지반에서 가설 흙막이 공법에 적용되는 것으로, 상부에 PHC 말뚝(100)이 배치되고, PHC 말뚝(100)의 하부에 H빔 말뚝(200)이 연결되는 구조이며, PHC 말뚝(100)과, H빔 말뚝(200)과, 이를 연결하는 이음 부재(300)를 포함하여 구성된다.

PHC 말뚝(100)은 콘크리트 말뚝으로 중공 원통 형상으로 형성되며, 하단면에는 원주 방향을 따라 이격되게 다수개의 체결홀(110)이 형성된다.

H빔 말뚝(200)은 H빔 형강으로 제작되며, PHC 말뚝(100)과 동축상에 위치하도록 PHC 말뚝(100)의 하부에 배치된다.

이음 부재(300)는 PHC 말뚝(100)의 하단과 H 빔 말뚝(200)의 상단을 서로 연결하도록 구성된다.

이러한 이음 부재(300)는, PHC 말뚝(100)의 외경과 동일하거나 더 큰 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되고 하면이 H빔 말뚝(200)의 상단면에 용접 결합되는 하부 연결판(310)과, 하부 연결판(310)의 직경보다 더 작은 외경을 갖는 중공 원통 형상으로 하부 연결판(310)의 상면에 상향 돌출되게 용접 결합되는 중간 연결 파이프(320)와, 하부 연결판(310)과 동일한 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되고 하면이 중간 연결 파이프(320)의 상단면에 용접 결합되는 상부 연결판(330)을 포함하여 구성될 수 있다.

상부 연결판(330)에는 원주 방향을 따라 이격되도록 PHC 말뚝(100)의 체결홀(110)과 대응하는 위치에 다수개의 체결홀(331)이 형성된다. 이러한 체결홀(331)이 형성됨에 따라 상부 연결판(330)과 PHC 말뚝(100)은 별도의 결합 볼트(T)를 이용하여 볼트 체결된다.

즉, 이음 부재(300)는 H 빔 말뚝(200)의 상단면에 하부 연결판(310)이 용접 결합되는 방식으로 H 빔 말뚝(200)의 상단에 결합되며, 상부에는 상부 연결판(330)과 PHC 말뚝(100)이 결합 볼트(T)를 통해 볼트 체결된다.

이러한 이음 부재(300)를 통해 PHC 말뚝(100)과 H 빔 말뚝(200)이 서로 결합한 상태로 제작되어 건설 토목 현장으로 공급되는 것이 현장 작업성 측면에서 유리하지만, 이음 부재(300)가 H 빔 말뚝(200)에 용접 결합한 상태로 건설 토목 현장으로 공급되고, 현장에서 PHC 말뚝(100)과 볼트 체결하는 방식으로 연결될 수도 있다.

한편, 이음 부재(300)의 중간 연결 파이프(320)의 외주면에는 별도의 보강 플레이트(340)가 용접 결합될 수 있다.

이러한 보강 플레이트(340)는 상부 연결판(330)과 하부 연결판(310) 사이 공간에 위치하며, 그 상면 및 하면이 상부 연결판(330) 및 하부 연결판(310)에 접촉되어 용접 결합되며, 원주 방향을 따라 서로 이격되게 다수개 배치될 수 있다.

예를 들면, 보강 플레이트(340)는 도 3에 도시된 바와 같이 원주 방향을 따라 90°간격으로 4개 배치될 수 있으며, 이외에도 등간격으로 6개, 8개 등 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

이와 같이 보강 플레이트(340)가 장착됨으로써, 상부의 PHC 말뚝(100)으로부터 편심 하중이 발생하더라도 이음 부재(300)가 변형하지 않고 안정적인 구조를 유지할 수 있다.

또한, 이음 부재(300)는 하부 연결판(310)를 통해 하부의 H 빔 말뚝(200)에 용접 결합됨으로써, 금속간 용접 결합에 따라 상대적으로 용접 품질이 우수하고 용접 작업이 간편하다는 장점이 있고, 상부 연결판(330)을 통해 상부의 PHC 말뚝(100)과 볼트 결합됨으로써, 콘크리트와는 용접이 아닌 볼트 결합 방식을 통해 용접 품질 저하에 따른 이음 강도 저하 현상을 방지할 수 있고 안정적인 결합 강도를 유지할 수 있다.

따라서, PHC 말뚝(100)과 H 빔 말뚝(200)을 연결하는 구조에서 작업의 편의성을 향상시킴과 동시에 결합 강도 또한 강화시킬 수 있다.

한편, 배경 기술에서 설명한 바와 같이 PHC 말뚝(100)과 H빔 말뚝(200)을 모두 연결 결합한 상태로는 법률 규정에 따라 제작 운반이 불가능하므로, H 빔 말뚝(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 다수개의 단위 H 빔 말뚝(200a)으로 분리 결합된 형태로 구성될 수 있다.

즉, H 빔 말뚝(200)은 복수개의 단위 H 빔 말뚝(200a)이 동축 상에 위치하도록 상호 결합된 형태로 형성될 수 있다.

이때, 단위 H 빔 말뚝(200a)은 상단면 및 하단면에 각각 사각형 형태의 결합 플레이트(210)가 용접 결합될 수 있으며, 결합 플레이트(210)에는 별도의 결합 볼트(T)에 의해 체결될 수 있도록 복수개의 결합홀(211)이 형성될 수 있다.

이러한 구조에 따라 H 빔 말뚝(200)은 복수개의 단위 H 빔 말뚝(200a)을 결합 플레이트(210)를 통해 볼트 결합하는 방식으로 길게 연결하여 구성할 수 있으며, 현장 상황에 따라 단위 H 빔 말뚝(200a)의 연결 개수는 적절하게 변경할 수 있다.

이때, 결합 플레이트(210)는 단위 H 빔 말뚝(200a)의 상단 및 하단면에 모두 용접 결합한 상태로 제작되고, 건설 토목 현장에서 이러한 결합 플레이트(210)가 용접된 단위 H 빔 말뚝(200a)을 상하 방향으로 서로 볼트 체결함으로써, 하나의 H 빔 말뚝(200)을 형성할 수 있다.

즉, 현장에서는 단순히 결합 볼트(T)를 체결하는 작업만으로 하나의 H 빔 말뚝(200)을 형성할 수 있으므로, 이를 별도로 연결 제작하지 않더라도 현장 시공에 어려움이 없다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: PHC 말뚝
110: 체결홀
200: H빔 말뚝
210: 결합 플레이트
211: 결합홀
300: 이음 부재
310: 하부 연결판
320: 중간 연결 파이프
330: 상부 연결판
331: 체결홀
340: 보강 플레이트

Claims (3)

1. 중공 원통 형상으로 하단면에는 원주 방향을 따라 이격되게 다수개의 체결홀이 형성되는 PHC 말뚝;
   상기 PHC 말뚝과 동축 상에 위치하도록 상기 PHC 말뚝의 하부에 배치되는 H빔 말뚝; 및
   상기 PHC 말뚝의 하단과 H빔 말뚝의 상단을 서로 연결하는 이음 부재
   를 포함하고, 상기 이음 부재는
   상기 PHC 말뚝의 외경과 동일하거나 더 큰 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되고, 하면이 상기 H빔 말뚝의 상단면에 용접 결합되는 하부 연결판;
   상기 하부 연결판의 직경보다 더 작은 외경을 갖는 중공 원통 형상으로 상기 하부 연결판의 상면에 상향 돌출되게 용접 결합되는 중간 연결 파이프; 및
   상기 하부 연결판과 동일한 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되고, 하면이 상기 중간 연결 파이프의 상단면에 용접 결합되는 상부 연결판
   을 포함하고, 상기 상부 연결판에는 원주 방향을 따라 이격되도록 상기 PHC 말뚝의 체결홀과 대응하는 위치에 다수개의 체결홀이 형성되며,
   상기 상부 연결판과 상기 PHC 말뚝은 상기 다수개의 체결홀을 통해 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체용 복합 말뚝.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중간 연결 파이프의 외주면에는 별도의 보강 플레이트가 용접 결합되고,
   상기 보강 플레이트는 그 상면 및 하면이 상기 상부 연결판 및 하부 연결판에 접촉되어 용접 결합되며, 원주 방향을 따라 서로 이격되게 다수개 배치되는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체용 복합 말뚝.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 H빔 말뚝은 복수개의 단위 H빔 말뚝이 동축 상에 위치하도록 상호 결합된 형태로 형성되고,
   상기 단위 H빔 말뚝은 상단면 및 하단면에 각각 사각 형태의 결합 플레이트가 용접 결합되고, 상기 결합 플레이트에는 별도의 결합 볼트에 의해 체결될 수 있도록 복수개의 결합홀이 형성되며,
   복수개의 상기 단위 H빔 말뚝이 상기 결합 플레이트를 통해 상하 방향으로 순차적으로 볼트 결합되어 하나의 H빔 말뚝을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체용 복합 말뚝.
   

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