KR20220080383A - 강관말뚝 연결장치 - Google Patents

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KR20220080383A
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이도엽
이재익
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주식회사 포스코
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    • E02D5/52—Piles composed of separable parts, e.g. telescopic tubes ; Piles composed of segments
    • E02D5/523—Piles composed of separable parts, e.g. telescopic tubes ; Piles composed of segments composed of segments
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Abstract

강관말뚝 연결장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 상부 강관과 하부 강관을 연결하는 장치는 상부 강관 내부에 삽입되는 몸체와, 상부 강관과 하부 강관 사이에 개재되도록 몸체의 하부에서 몸체의 외측방향으로 확장되며, 루트갭(Root Gap) 형성을 위한 두께를 갖는 루트갭 플랜지 및 루트갭 플랜지의 하방으로 연장되며 루트갭 플랜지의 둘레방향을 따라 소정간격을 두고 이격 배치되고, 하부 강관 내부에 삽입될 때 탄성 변형하여 하부 강관 내면을 가압하는 힘을 제공하는 복수의 탄성지지부를 포함한다.

Description

강관말뚝 연결장치{APPARATUS FOR CONNECTING STEEL PIPE}
본 발명은 강관말뚝 연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강관말뚝 이음부의 루트갭 및 진직도를 개선할 수 있는 강관말뚝 연결장치에 관한 것이다.
일반적으로 강관말뚝은 지반이 약하거나 큰 하중을 견뎌야 하는 각종 건축물, 교량, 항만 혹은 하천 구조물 등의 기초공사에 사용된다. 특히 지반이 연질일 경우 콘크리트나 강관말뚝을 지반에 강제로 박아 건축물의 지지력을 향상시키는 수단으로 사용되고 있다.
최근에는 시공효율이 좋은 항타 시공법이 주로 사용되고 있는데, 콘크리트 말뚝은 항타 시공시의 충격력에 견디지 못해 파손되는 경우가 발생하기 때문에 주로 강관말뚝이 사용되고 있는 추세이다.
강관말뚝은 수m 길이로 제작된 소관을 공장용접하여 단관(아랫말뚝, 중간말뚝, 윗말뚝)을 만들고, 이를 시공 현장에 운반한 후 항타 시공을 통해 단관(아랫말뚝)의 일부를 지중으로 관입한 후, 현장용접으로 단관(중간말뚝/윗말뚝) 간의 연결을 해주는 진행하는 방식을 취하고 있다. 현장용접을 진행하는 동안 단관(중간말뚝/윗말뚝)을 크레인 등을 이용하여 고정시켜 단관간의 진직도 관리를 해주어야 하는데 단관의 길이가 수m에 달하는 중량이기 때문에 각 단관의 중심축을 일치시키는 작업에는 시간과 노동력을 필요로 한다. 또한 항타 시공시 강관말뚝 두부(頭部)의 소성변형으로 인해 진원도가 감소하며 강관말뚝 이음부의 루트갭에 이격이 발생하게 된다. 이와 같이 루트갭이 일정치 않을 경우, 용접시 용입부족, 용락 등의 결함이 발생하기 쉽고 이를 보수하기 위해 과도한 입열이 주어졌을 때 용접이음부의 건전성이 저하될 우려가 있다. 이러한 문제들로 인해 현장용접은 공장용접보다 높은 난이도가 요구되며 숙련된 용접기능사가 아니면 용접이 곤란한 문제가 발생한다.
한국공개특허 제2020-0092577호(2020.08.04 공개)
본 발명의 실시 예들은 강관말뚝 이음부의 루트갭 및 강관의 직진도를 개선시킬 수 있는 강관말뚝 연결장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상부 강관과 하부 강관을 연결하는 장치로서, 상기 상부 강관 내부에 삽입되는 몸체; 상기 상부 강관과 상기 하부 강관 사이에 개재되도록 상기 몸체의 하부에서 상기 몸체의 외측방향으로 확장되며, 루트갭(Root Gap) 형성을 위한 두께를 갖는 루트갭 플랜지; 및 상기 루트갭 플랜지의 하방으로 연장되며, 상기 루트갭 플랜지의 둘레방향을 따라 소정간격을 두고 이격 배치되고, 상기 하부 강관 내부에 삽입될 때 탄성 변형하여 상기 하부 강관 내면을 가압하는 힘을 제공하는 복수의 탄성지지부;를 포함하는 강관말뚝 연결장치를 제공할 수 있다.
상기 탄성지지부는 상기 루트갭 플랜지 하면에서 하방으로 연장되는 로드부와, 상기 로드부의 하단에서 상기 몸체의 반경방향 외측으로 돌출된 외향 돌기부를 포함한다.
상기 외향 돌기부의 돌출된 측단부는 상기 하부 강관에 원활한 삽입을 유도하도록 하부에서 상부로 갈수록 외측을 향해 경사진 외향 경사면이 마련될 수 있다.
상기 외향 돌기부의 돌출된 측단부는 상기 하부 강관의 내경보다 바깥쪽에 위치될 수 있다.
상기 몸체의 외측면과 상기 로드부 외측면은 동일선상에 위치될 수 있다.
상기 몸체와 상기 로드부의 반경방향 두께는 동일할 수 있다.
상기 몸체는 상기 상부 강관의 내면에 고정 결합될 수 있다.
상기 복수의 탄성지지부는 상기 루트갭 플랜지의 원주방향을 따라 등간격으로 위치될 수 있다.
상기 몸체와 상기 루트갭 플랜지는 중공 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 몸체와 상기 루트갭 플랜지는 중공 사각 박스 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 강관말뚝 이음부의 진직도 및 루트갭 조절을 보다 용이하게 수행할 수 있어 강관말뚝 설치를 위한 시간과 노력을 절감하여 시공 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝에 설치되는 연결장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝 연결장치의 배면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝에 설치되는 연결장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝 연결장치가 하부 강관에 삽입되는 동작 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝 연결장치가 하부 강관에 삽입 완료된 상태를 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝에 설치되는 연결장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝 연결장치의 배면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝에 설치되는 연결장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 강관말뚝 연결장치(20)는 상부 강관(11)과 하부 강관(12) 사이에 개재되어 상부 강관(11)과 하부 강관(12)을 연결하는 장치이다. 여기서, 상부 강관(11)은 중간말뚝, 윗말뚝을 포함할 수 있고, 하부 강관(12)은 아랫말뚝, 중간말뚝을 포함할 수 있다.
강관말뚝 연결장치(20)는 몸체(21), 루트갭 플랜지(22) 및 복수의 탄성지지부(30)를 포함한다.
몸체(21)는 상부 강관(11)의 내부에 삽입 고정되는 중공관 형상일 수 있고, 상부 강관(11)의 내부에서 지지대 및 백플레이트의 기능을 수행할 수 있다.
몸체(21)는 상부 강관(11) 내부에 압입 가능하도록 상부 강관(11)의 내경에 대응하는 외경을 가질 수 있고, 또는 몸체(21)의 외주면이 상부 강관(11)의 내주면에 밀착되도록 상부 강관(11) 내부에 삽입된 후 용접을 통해 상부 강관(11)과 일체로 고정될 수 있다.
루트갭 플랜지(22)는 몸체(21)의 하단에서 몸체(21)의 반경방향 외측으로 확장된 직경을 가질 수 있다.
루트갭 플랜지(22)는 상부 강관(11)과 하부 강관(12)을 연결할 때 상부 강관(11)의 하단(13)과 하부 강관(12)의 상단(14) 사이에 개재될 수 있고, 상부 강관(11)과 하부 강관(12) 사이에 개재된 경우 루트갭(Root Gap)을 형성하도록 일정한 두께(T)를 가질 수 있다. 이러한 루트갭 플랜지(22)의 두께(T)는 필요에 따라서 적절히 선택될 수 있다.
복수의 탄성지지부(30)는 상부 강관(11)과 하부 강관(12)을 연결할 때 하부 강관(12)의 내부로 삽입되도록 루트갭 플랜지(22)의 하면에서 하방으로 연장 형성될 수 있고, 하부 강관(12)의 내부로 인입될 때 하부 강관(12)의 중심을 향해 탄성 변형하도록 휘어질 수 있다.
복수의 탄성지지부(30)는 루트갭 플랜지(22)의 하면에서 루트갭 플랜지(22)의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 서로 이격될 수 있다. 복수의 탄성지지부(30)는 원주방향을 따라 등간격으로 위치될 수 있다.
복수의 탄성지지부(30)는 각각 루트갭 플랜지(22)의 하면에서 하방으로 수직하게 연장되는 로드부(31)와, 로드부(31)의 하단에서 몸체(21)의 반경방향 외측으로 돌출된 외향 돌기부(32)를 포함한다.
로드부(31)는 몸체(21)의 반경방향 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 로드부(31)의 외측면(34)은 몸체(21)의 외측면(23)과 동일선상에 위치될 수 있고, 로드부(31)의 내측면(35)은 몸체(21)의 내측면(24)과 동일선상에 위치될 수 있다.
외향 돌기부(32)는 복수의 탄성지지부(30)가 하부 강관(12) 내부로 삽입될 때 하부 강관(12)에 간섭되도록 로드부(31)의 하단에서 몸체(21)의 반경방향 외측으로 돌출될 수 있다. 즉, 외향 돌기부(32)의 돌출된 측단부는 하부 강관(12)의 내경보다 바깥쪽에 위치될 수 있다.
외향 돌기부(32)의 돌출된 측단부에는 하부 강관(12) 내부로 탄성지지부(30)의 삽입이 용이하도록 경사진 외향 경사면(33)이 마련될 수 있다. 외향 경사면(33)은 하부에서 상부로 갈수록 몸체(21)의 반경방향 외측을 향해 경사지도록 마련될 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 강관말뚝 연결장치(20)가 중공 원통형상의 강관말뚝에 설치된 예를 기준으로 설명하나, 중공 사각형 강관말뚝에 설치되는 경우에는 강관말뚝 연결장치(20)의 몸체(21)와 루트갭 플랜지(22)는 각각 중공 사각형 강관말뚝에 대응하는 중공 사각 박스 형상으로 구성될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 강관말뚝 연결장치의 작용에 대하여 설명한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 강관말뚝 연결장치(20)는 강관말뚝 출하 전 생산공장에서 용접을 통해 몸체(21)가 상부 강관(11)의 하부 내측면에 고정된 상태로 준비될 수 있고, 현장에서 항타 시공에 의해 지중으로 관입된 하부 강관(12)의 내부로 삽입될 수 있다.
도 4와 같이, 강관말뚝 연결장치(20)가 하부 강관(12)의 내부로 삽입될 때 복수의 탄성지지부(30)에 구비된 외향 돌기부(32)는 하부 강관(12)의 내경보다 바깥쪽에 위치되게 되므로 하부 강관(12)과의 간섭에 따라 하부 강관(12)의 중앙을 향해 휘어지게 된다. 이 경우, 루트갭 플랜지(22)와 상부 강관(11)의 하단(13) 사이에는 간극이 발생할 수 있으나 도 5와 같이, 루트갭 플랜지(22)가 상부 강관(11)과 하부 강관(12) 사이에 개재된 경우에는 상부 강관(11)의 자중에 의해 간극이 메워지게 되고 동시에 복수의 탄성지지부(30)는 하부 강관(12)의 내측면을 외측방향을 향해 가압하는 힘을 제공함에 따라 하부 강관(12)을 단단히 고정시킬 수 있게 된다. 이에 따라 강관말뚝 연결장치(20)는 상부 강관(11)과 하부 강관(12)의 고정 및 진직도 조절이 용이하게 이루어지도록 서포트가 가능하게 된다. 이후 상부 강관(11)과 하부 강관(12)의 이음부에 용접 작업을 진행하여 강관말뚝을 완성시킨다. 따라서, 용접에 의한 이음부 강도에 더해 상부 강관(11)에 삽입된 몸체(21)의 지지력이 더해져 항타 시공 시 강관말뚝에 작용하는 힘에 의한 휨 변형 등에 대한 저항성을 향상시킬 수 있고, 복수의 탄성지지부(30)에 의하여 하부 강관(12)에 가해지는 횡방향 응력에 대한 지지 역할도 겸할 수 있게 된다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
11: 상부 강관, 12: 하부 강관,
20: 강관말뚝 연결장치, 21: 몸체,
22: 루트갭 플랜지, 30: 탄성지지부,
31: 로드부, 32: 외향 돌기부,
33: 외향 경사면.

Claims (10)

  1. 상부 강관과 하부 강관을 연결하는 장치로서,
    상기 상부 강관 내부에 삽입되는 몸체;
    상기 상부 강관과 상기 하부 강관 사이에 개재되도록 상기 몸체의 하부에서 상기 몸체의 외측방향으로 확장되며, 루트갭(Root Gap) 형성을 위한 두께를 갖는 루트갭 플랜지; 및
    상기 루트갭 플랜지의 하방으로 연장되며, 상기 루트갭 플랜지의 둘레방향을 따라 소정간격을 두고 이격 배치되고, 상기 하부 강관 내부에 삽입될 때 탄성 변형하여 상기 하부 강관 내면을 가압하는 힘을 제공하는 복수의 탄성지지부;를 포함하는 강관말뚝 연결장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성지지부는 상기 루트갭 플랜지 하면에서 하방으로 연장되는 로드부와, 상기 로드부의 하단에서 상기 몸체의 반경방향 외측으로 돌출된 외향 돌기부를 포함하는 강관말뚝 연결장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외향 돌기부의 돌출된 측단부는 상기 하부 강관에 원활한 삽입을 유도하도록 하부에서 상부로 갈수록 외측을 향해 경사진 외향 경사면이 마련되는 강관말뚝 연결장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외향 돌기부의 돌출된 측단부는 상기 하부 강관의 내경보다 바깥쪽에 위치되는 강관말뚝 연결장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 몸체의 외측면과 상기 로드부 외측면은 동일선상에 위치되는 강관말뚝 연결장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 로드부의 반경방향 두께는 동일한 강관말뚝 연결장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 상부 강관의 내면에 고정 결합되는 강관말뚝 연결장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 탄성지지부는 상기 루트갭 플랜지의 원주방향을 따라 등간격으로 위치되는 강관말뚝 연결장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 루트갭 플랜지는 중공 원통 형상으로 이루어지는 강관말뚝 연결장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 루트갭 플랜지는 중공 사각 박스 형상으로 이루어지는 강관말뚝 연결장치.
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