KR20230112149A - Pile, pile construction method, structure, structure construction method, pile design method, and pile manufacturing method - Google Patents

Pile, pile construction method, structure, structure construction method, pile design method, and pile manufacturing method Download PDF

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KR20230112149A
KR20230112149A KR1020237022089A KR20237022089A KR20230112149A KR 20230112149 A KR20230112149 A KR 20230112149A KR 1020237022089 A KR1020237022089 A KR 1020237022089A KR 20237022089 A KR20237022089 A KR 20237022089A KR 20230112149 A KR20230112149 A KR 20230112149A
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 말뚝(1)은, 말뚝 본체(3)의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀(5)이 말뚝 본체(3)의 외주면에 설치된 것으로서, 핀(5)은, 연직 길이가 말뚝 본체(3)의 외경의 1배 이상 1.75배 이하, 경사 각도가 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하이다.In the pile 1 according to the present invention, two or more plate-shaped pins 5 are installed on the outer circumferential surface of the pile body 3 at the lower end of the pile body 3, and the vertical length of the pile body 3 is 1 or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body 3, and the inclination angle is 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body 3.

Description

말뚝, 말뚝의 시공 방법, 구조물, 구조물의 구축 방법, 말뚝의 설계 방법 및 말뚝의 제조 방법Pile, pile construction method, structure, structure construction method, pile design method, and pile manufacturing method

본 발명은, 말뚝(pile), 말뚝의 시공 방법, 구조물, 구조물의 구축 방법, 말뚝의 설계 방법 및 말뚝의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pile, a pile construction method, a structure, a structure construction method, a pile design method, and a pile manufacturing method.

항만 구조물에 있어서 강관 말뚝은 일반적으로 자주 이용된다. 잔교(pier)나 안벽(quay)의 보조 말뚝(bracing pile) 등, 구조물 및 지반 조건에 따라서는, 강관 말뚝에 높은 인발 지지력(pull-out support force)이 요구된다. 인발 지지력을 높이는 공법으로서는, 강관 말뚝의 선단에 날개를 부착한 회전 말뚝 공법이 있다. 항만 분야에서는, 시공 스페이스의 관계상, 타격 해머(impact hammer)나 바이브로 해머(vibro-hammer) 등을 이용한 말뚝 박기 공법이 주류이고, 비교적 대형의 회전 시공 기계가 필요해지는 회전 말뚝 공법은 적용되어 있지 않다. 그 외의 공법으로서는, 워터젯 병용 바이브로 공법으로 강관 말뚝을 관입하고, 땅 속에서 시멘트 밀크 분사로 전환하여, 강관 말뚝과 지반을 일체화시키는 공법이 있다. 그러나, 당해 공법은, 워터젯이나 시멘트 밀크 분사에 필요한 대형의 기재를 필요로 하기 때문에, 선박이 필요한 해상 시공에서는 경제적이지 않다. 나아가서는, 당해 공법은, 시멘트 밀크를 이용하기 때문에, 항만의 환경면에 있어서도 바람직하지 않다.In harbor structures, steel pipe piles are commonly used frequently. Depending on structures and ground conditions, such as bracing piles for piers and quays, high pull-out support force is required for steel pipe piles. As a method of increasing the pulling capacity, there is a rotating pile method in which wings are attached to the tips of steel pipe piles. In the harbor field, in relation to the construction space, the pile driving method using an impact hammer or a vibro-hammer is the mainstream, and the rotary pile method requiring a relatively large rotary construction machine is not applied. As another method, there is a method of penetrating a steel pipe pile with a water jet combined vibro method, switching to cement milk spraying in the ground, and integrating the steel pipe pile and the ground. However, since this method requires a large substrate required for water jetting or cement milk spraying, it is not economical for marine construction requiring a ship. Furthermore, since the said construction method uses cement milk, it is also unpreferable also in the environmental aspect of a harbor.

한편으로, 워터젯이나 시멘트 밀크 분사를 이용하지 않고 항만 분야에서 주류인 말뚝 박기 공법과 압입 공법에 의한 시공이 가능하고, 높은 인발 지지력을 발휘할 수 있는 말뚝이 제안되어 있다. 예를 들면, 강관의 하부측의 외주면에 나선 형상을 이루는 복수의 스파이럴 리브(spiral rib)가 형성된 강관 말뚝(특허문헌 1 참조)이나, 강관제의 말뚝 본체의 축방향을 따라 판 형상의 돌기체가 고착된 강관 말뚝(특허문헌 2 참조)이 제안되어 있다.On the other hand, piles that can be constructed by the pile driving method and the press-in method, which are mainstream in the field of ports without using water jet or cement milk spraying, and can exhibit high pull-out bearing capacity, have been proposed. For example, a steel pipe pile in which a plurality of spiral ribs forming a spiral are formed on the outer circumferential surface of the lower side of the steel pipe (see Patent Document 1), and a plate-shaped protrusion along the axial direction of the pile body made of steel pipe. A steel pipe pile in which a protrusion body is fixed (see Patent Document 2) has been proposed.

일본공개특허공보 2017-95880호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-95880 일본공개실용신안공보 평3-18238호Japanese Laid-Open Utility Model Publication No. Hei 3-18238

특허문헌 1에 기재된 강관 말뚝은, 스파이럴 리브의 둘레면 마찰력에 의해 인발 지지력을 높이는 것이다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 강관 말뚝은, 스파이럴 리브를 강관의 외주면에 나선 형상을 이루도록 형성할 필요가 있기 때문에, 경제적이지 않다. 한편, 특허문헌 2에 기재된 강관 말뚝은, 판 형상의 돌기체의 둘레면 마찰력이나 지압력으로 인발 지지력을 높이는 것이다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 강관 말뚝은, 둘레면 마찰력을 크게 하기 위해 비교적 대형의 돌기체를 형성할 필요가 있기 때문에, 재료비나 가공비의 관점에서 비용이 들어 경제적이지 않다. 또한, 충분한 인발 지지력을 발휘하려면, 돌기체 전체를 지지층으로 관입하기 위해, 통상시보다도 많이 말뚝의 선단부를 지지층에 관입할 필요가 있다. 그 때문에, 시공이 대규모로 되어, 시공 스페이스의 제약, 소음이나 진동, 관입 불량, 말뚝체의 파손 등의 시공 트러블이 발생할 가능성이 있다.The steel pipe pile described in Patent Literature 1 enhances the pulling-out holding force by the circumferential frictional force of the spiral rib. However, the steel pipe pile described in Patent Literature 1 is not economical because it is necessary to form spiral ribs on the outer peripheral surface of the steel pipe so as to form a spiral shape. On the other hand, the steel pipe pile described in Patent Literature 2 enhances the pulling-out holding force by the circumferential frictional force or the pressing force of the plate-shaped projection body. However, since the steel pipe pile described in Patent Literature 2 needs to form a relatively large protruding body in order to increase the circumferential frictional force, it is costly and not economical from the viewpoint of material cost and processing cost. In addition, in order to exert a sufficient pulling-out holding force, it is necessary to penetrate the tip of the pile into the support layer more than usual in order to penetrate the entire projection body into the support layer. Therefore, construction becomes large-scale, and there is a possibility that construction troubles such as restriction of construction space, noise and vibration, poor penetration, and breakage of piling bodies may occur.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 시공에 대규모의 기재를 필요로 하지 않고, 경제성 및 환경면이 우수하고, 나아가서는, 지지층으로의 관입이 적은 조건이라도 높은 인발 지지력과 높은 압입 지지력(press-in support force)을 발휘할 수 있어, 시공 트러블의 발생을 억제할 수 있는 말뚝, 말뚝의 시공 방법, 구조물, 구조물의 구축 방법, 말뚝의 설계 방법 및 말뚝의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a pile, a pile construction method, a structure, a structure construction method, a pile design method, and a pile manufacturing method that can exhibit high pull-out bearing capacity and high press-in support force even under conditions where construction does not require a large-scale base material for construction, is excellent in economics and environment, and has little penetration into the support layer, and can suppress the occurrence of construction troubles.

본 발명에 따른 말뚝은, 말뚝 본체의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀이 상기 말뚝 본체의 외주면에 설치된 것으로서, 상기 각 핀은, 연직 길이가 상기 말뚝 본체의 외경의 0.5배 이상 1.75배 이하, 경사 각도가 상기 말뚝 본체의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하이다.In the pile according to the present invention, two or more plate-shaped pins are installed on the outer circumferential surface of the pile body at the lower end of the pile body, and each pin has a vertical length of 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body. The angle of inclination is 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body.

본 발명에 따른 말뚝의 시공 방법은, 본 발명에 따른 말뚝을 지지층이 존재하는 지반에 관입하는 것으로서, 상기 말뚝에 설치된 상기 핀의 상단이, 상기 지지층 내에 위치하도록 관입한다.In the construction method of the pile according to the present invention, the pile according to the present invention is penetrated into the ground where the support layer exists, and the upper end of the pin installed in the pile is penetrated so that it is located in the support layer.

본 발명에 따른 구조물은, 본 발명에 따른 말뚝을 구비한다.A structure according to the present invention is equipped with piles according to the present invention.

본 발명에 따른 구조물의 구축 방법은, 본 발명에 따른 말뚝을 지반에 관입하는 공정을 포함한다.The method for constructing a structure according to the present invention includes a step of penetrating the pile according to the present invention into the ground.

본 발명에 따른 말뚝의 설계 방법은, 본 발명에 따른 말뚝의 설계 방법으로서, 상기 말뚝에 요구되는 인발 지지력 및 압입 지지력에 기초하여, 상기 경사 각도를 설정하고, 그 후, 상기 연직 길이의 하한값을, 상기 인발 지지력 및 상기 압입 지지력에 따라서 설정한다.The pile design method according to the present invention is the pile design method according to the present invention, wherein the inclination angle is set based on the pull-out bearing capacity and the press-in bearing capacity required for the pile, and then the lower limit of the vertical length is set according to the pull-out bearing capacity and the press-fit bearing capacity.

본 발명에 따른 말뚝의 설계 방법은, 말뚝 본체의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀이 상기 말뚝 본체의 외주면에 설치된 말뚝을 설계하는 것으로서, 상기 각 핀은, 연직 길이가 상기 말뚝 본체의 외경의 0.5배 이상 1.75배 이하, 경사 각도가 상기 말뚝 본체의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하가 되도록 설정한다.The pile design method according to the present invention is to design a pile in which two or more plate-shaped pins are installed on the outer circumferential surface of the pile body at the lower end of the pile body, and each pin has a vertical length of the pile body. It is set so that it is 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body, and the inclination angle is 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body.

본 발명에 따른 말뚝의 제조 방법은, 말뚝 본체의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀이 상기 말뚝 본체의 외주면에 설치된 말뚝을 제조하는 것으로서, 상기 각 핀은, 연직 길이가 상기 말뚝 본체의 외경의 0.5배 이상 1.75배 이하, 경사 각도가 상기 말뚝 본체의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하가 되도록 형성한다.The pile manufacturing method according to the present invention manufactures a pile in which two or more plate-shaped pins are installed on the outer circumferential surface of the pile body at the lower end of the pile body, and each pin has a vertical length of the pile body. It is formed so that it is 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body, and the inclination angle is 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body.

본 발명에 따른 말뚝, 말뚝의 시공 방법, 구조물, 구조물의 구축 방법, 말뚝의 설계 방법 및 말뚝의 제조 방법에 의하면, 시공에 대규모의 기재를 필요로 하지 않고, 경제성 및 환경면이 우수하고, 나아가서는, 지지층으로의 관입이 적은 조건이라도 높은 인발 지지력과 높은 압입 지지력을 발휘할 수 있어, 시공 트러블의 발생을 억제할 수 있다.According to the pile, the pile construction method, the structure, the structure construction method, the pile design method, and the pile manufacturing method according to the present invention, a large-scale base material is not required for construction, economical and environmental aspects are excellent, and furthermore, high pull-out bearing capacity and high press-in bearing capacity can be exhibited even under conditions where penetration into the support layer is small, and the occurrence of construction trouble can be suppressed.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝을 설명하는 개념도이고, (a)는 핀이 말뚝 본체의 중심축에 대하여 대략 평행하게 부착되어 있는 경우, (b)는 핀이 말뚝 본체의 중심축에 대하여 경사져 부착되어 있는 경우를 나타낸다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝에 인발 하중이 작용했을 때의 인발 지지력 발휘 거동을 설명하는 개념도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝의 하단부의 관입 위치와 지지층의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝을 연직 하중에 의해 회전 관입시키는 경우의 시공 개념도이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝을 연직 하중에 의해 회전 관입할 때에 핀에 작용하는 힘을 나타낸 개념도이다.
도 6은, 실시예에 있어서, 말뚝의 인발 지지력의 검증에 이용한 3차원 FEM 모델을 나타낸 도면이다.
도 7은, 말뚝 본체의 중심축에 대하여 평행하게 핀을 부착한 말뚝을 대상으로 한 해석에 의해 산출한 재하 하중(loading load)과 인발량(pull-out amount)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 말뚝 본체의 중심축에 대하여 경사시켜 핀을 부착한 말뚝을 대상으로 한 해석에 의해 산출한 재하 하중과 인발량의 관계를 나타내는 그래프이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a pile according to an embodiment of the present invention, where (a) is a case where the pin is attached substantially parallel to the central axis of the pile body, and (b) is a case where the pin is inclined with respect to the central axis of the pile body.
2 is a conceptual diagram illustrating the behavior of exerting a pulling-out bearing capacity when a pulling-out load acts on a pile according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the relationship between the penetration position of the lower end of the pile and the support layer according to the embodiment of the present invention.
4 is a construction conceptual diagram in the case of rotationally penetrating a pile according to an embodiment of the present invention by a vertical load.
5 is a conceptual diagram showing a force acting on a pin when rotationally penetrating a pile according to an embodiment of the present invention by a vertical load.
6 is a diagram showing a three-dimensional FEM model used for verifying the pull-out bearing capacity of piles in the embodiment.
7 is a graph showing the relationship between the loading load and the pull-out amount calculated by analysis for piles pinned parallel to the central axis of the pile body.
8 is a graph showing the relationship between the applied load and the amount of withdrawal calculated by analysis for piles to which pins are attached with an inclination with respect to the central axis of the pile body.

(발명을 실시하기 위한 형태)(Mode for implementing the invention)

본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 도 1에 예시하는 바와 같이, 말뚝 본체(3)의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀(5)이 말뚝 본체(3)의 외주면에 설치된 것이다. 각 핀(5)은, 연직 길이(lfv)가 말뚝 본체(3)의 외경(D)의 0.5배 이상 1.75배 이하, 경사 각도(β)(도 1(b) 참조)가 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하이다.As illustrated in FIG. 1 , in the pile 1 according to the embodiment of the present invention, two or more plate-shaped pins 5 are installed on the outer peripheral surface of the pile body 3 at the lower end of the pile body 3. Each pin 5 has a vertical length lfv of 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter D of the pile body 3, and an inclination angle β (see FIG. 1 (b)) of the pile body 3. It is 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis.

또한, 도 1(a)는, 핀(5)이 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 대략 평행하게 부착되어 있는 경우를 나타내고, 도 1(b)는, 핀(5)이 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 경사져 부착되어 있는 경우를 나타낸다. 여기에서의 「대략 평행」이란, 말뚝 본체(3)의 중심축에 대한 각도가 0도 이상 1도 미만인 것을 나타낸다.In addition, FIG. 1 (a) shows the case where the pin 5 is attached substantially parallel to the central axis of the pile main body 3, and FIG. 1 (b) shows the case where the pin 5 is attached obliquely with respect to the central axis of the pile main body 3. "Substantially parallel" here means that the angle with respect to the central axis of the pile main body 3 is 0 degree or more and less than 1 degree.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 필요에 따라서, 서로 이웃하는 핀(5)의 간격이 말뚝 본체(3)의 외주 길이의 1/16 이상, 서로 이웃하는 핀(5)의 간격이 말뚝 본체(3)의 외주 길이의 1/2 이하, 핀(5)의 하단 위치가 말뚝 본체(3)의 하단으로부터 50㎜ 이하, 핀(5)의 상단 위치가 말뚝 본체(3)의 하단으로부터 말뚝 본체(3)의 외경(D)의 2배 이하, 핀폭(wf)이 핀 판두께(tf)의 2배 이상, 또는, 핀폭(wf)이 말뚝 본체(3)의 외경(D)의 1/2 이하의 조건 중 1개 이상을 만족한다.In addition, in the pile 1 according to the embodiment of the present invention, the distance between the pins 5 adjacent to each other is 1/16 or more of the outer circumferential length of the pile body 3, the distance between the adjacent pins 5 is 1/2 or less of the outer circumferential length of the pile main body 3, the lower end position of the pin 5 is 50 mm or less from the lower end of the pile main body 3, and the upper end position of the pin 5 is from the lower end of the pile main body 3 to the pile main body 3 One or more of the following conditions are satisfied.

도 1에 있어서, lt는 말뚝 본체(3)의 하단에서 핀(5)의 하단까지의 거리(50㎜ 이하)를 나타낸다. α는 핀(5)의 선단 각도를 나타내고 있다. 여기에서, 핀(5)의 선단 각도(α)는, 말뚝(1)에 대하여 요구되는 시공성과 지지력의 관계로부터 결정되는 소정의 각도이다. 선단 각도(α)는, 말뚝 관입(pile insertion) 시의 핀 판두께부의 지압 저항에 의해, 핀 용접부가 받는 전단력을 저감하는 효과에서 60도 이하가 바람직하다. 또한, 핀 길이(lf)는 핀(5)의 말뚝 본체(3)의 부착측에 있어서의 하단과 상단을 직선으로 연결했을 때의 거리, 핀 수평 길이(lfh)는 핀(5)의 하단과 상단의 말뚝 본체(3)의 중심축 직각 방향에 있어서의 길이로서, 모두, 핀(5)의 판두께 중심으로 판단한다.1, lt represents the distance from the lower end of the pile body 3 to the lower end of the pin 5 (50 mm or less). α represents the tip angle of the pin 5. Here, the tip angle α of the pin 5 is a predetermined angle determined from the relationship between the workability required for the pile 1 and the bearing capacity. The tip angle α is preferably 60 degrees or less from the effect of reducing the shear force received by the pin welding portion due to the pressure resistance of the pin plate thickness portion at the time of pile insertion. In addition, the pin length lf is the distance when the lower end and the upper end of the pin 5 on the attachment side of the pile body 3 are connected in a straight line, and the pin horizontal length lfh is the lower end of the pin 5 and the upper end of the pile body 3. The length in the direction perpendicular to the central axis of the pile body 3, all of which are determined based on the plate thickness of the pin 5.

본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에 있어서 핀(5)을 상기와 같이 한정한 이유를 설명함에 앞서, 핀(5)이 설치된 말뚝(1)에 인발 하중이 작용했을 때의 인발 지지력 발휘 거동을 설명한다.Prior to explaining the reason why the pin 5 is limited as described above in the pile 1 according to the present embodiment, the pulling out bearing capacity exertion behavior when a pulling load acts on the pile 1 in which the pin 5 is installed is explained.

도 2에, 도 1(a)에 나타낸 말뚝(1)에 인발 하중이 작용했을 때의 인발 지지력 발휘 거동의 개념도를 나타낸다. 도 2에 있어서, 인발 지지력 발휘 지반(13)은, 말뚝(1)의 인발 시에 인발 지지력을 발휘하기 위해 저항하는 지반을 나타내고 있다. 또한, 인발 지지력 발휘 지반(13)은 핀 상단 부근에서는 지반의 내부 마찰각의 효과로 확대되고, 일정한 거리를 떨어지면 확대되는 효과가 약해져, 원주형에 미끄럼면을 형성한다. 또한 지반의 내부 마찰각에 의한 확대 효과는 지반이 강고할수록 높아진다.In FIG. 2, a conceptual diagram of the pulling-out bearing capacity exertion behavior when a pulling-out load acts on the pile 1 shown in FIG. 1(a) is shown. In FIG. 2 , the ground 13 demonstrating the pulling-out bearing capacity represents the ground resisting to exert the pulling-out bearing capacity at the time of pulling out the pile 1. In addition, the ground 13 exhibiting a supporting force for pulling out expands due to the effect of the internal friction angle of the ground near the upper end of the pin, and the effect of the expansion weakens when it is separated from a certain distance to form a cylindrical sliding surface. In addition, the expansion effect by the internal friction angle of the ground increases as the ground becomes stronger.

인발 지지력은, 말뚝(1)을 인발할 때에 저항하는 인발 지지력 발휘 지반(13)의 범위가 넓을수록 커진다. 그 때문에, 전술한 특허문헌 1에 개시되어 있는 강관 말뚝에 이용되는 바와 같은 스파이럴 리브에 비하여, 말뚝 본체(3)의 표면으로부터 말뚝(1)의 지름 방향으로의 돌출량이 큰 핀(5)을 이용함으로써 인발 지지력 발휘 지반(13)이 광범위해져, 높은 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 핀(5)이 존재함으로써, 인발 지지력을 높일 뿐만 아니라, 말뚝(1)의 압입 시에도 핀(5)의 하단 부근에서는 지반의 내부 마찰각의 효과로 압입 지지력 발휘 지반(도시하지 않음)이 확대되기 때문에, 압입 지지력도 아울러 향상한다.The pull-out support capacity increases as the range of the pull-out support exerting ground 13 that resists when the pile 1 is pulled out is wider. Therefore, compared to the spiral ribs used for the steel pipe piles disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, by using the pin 5 with a large protruding amount from the surface of the pile body 3 in the radial direction of the pile 1, the ground 13 for exerting the pulling-out bearing capacity is widened, and a high effect can be exhibited. In addition, by the presence of the pin 5, not only the pull-out bearing capacity is increased, but also when the pile 1 is press-in, near the lower end of the pin 5, the press-in bearing capacity exerts the effect of the internal friction angle of the ground. Since the ground (not shown) expands, the press-in bearing capacity is also improved.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에 있어서의 핀(5)의 한정 이유를 도 1∼도 5를 참조하여 서술한다. 먼저, 본 발명의 효과를 얻는 데에 필요한 조건인 「핀의 매수(하한)」, 「연직 길이」 및 「경사 각도」에 대해서 설명한다.Next, the reason for the limitation of the pin 5 in the pile 1 according to this embodiment is described with reference to FIGS. 1-5. First, "the number of pins (lower limit)", "vertical length" and "inclination angle", which are conditions necessary for obtaining the effect of the present invention, will be described.

(핀의 매수(하한)) (number of pins (lower limit))

핀(5)은 2매 이상으로 한다. 말뚝(1)의 인발 지지력은, 전술한 도 2에 나타내는 바와 같이, 인발 지지력 발휘 지반(13)에 의한 저항으로 발휘된다. 그리고, 핀(5)의 매수가 많을수록 핀(5)으로부터 지반으로 전달되는 힘이 높아지고, 핀 상단 부근에 있어서의 인발 지지력 발휘 지반(13)에서의 지반의 내부 마찰각의 효과가 높아져, 인발 지지력은 높아진다. 또한, 핀(5)이 존재함으로써, 인발 지지력을 높일 뿐만 아니라, 말뚝(1)의 압입 시에도 핀(5)의 하단 부근에서는 지반의 내부 마찰각의 효과로 압입 지지력 발휘 지반이 확대되기 때문에, 압입 지지력도 아울러 향상한다. 또한, 앞서 서술한 바와 같이, 핀(5)이 존재함으로써(즉, 핀(5)은 1매 이상), 인발 지지력을 높일 뿐만 아니라 압입 지지력도 아울러 향상한다. 왜냐하면, 앞서 서술한 바와 같이, 말뚝(1)의 압입 시에도 핀(5)의 하단 부근에서는 지반의 내부 마찰각의 효과로 압입 지지력 발휘 지반이 확대되기 때문이다. 그 때문에, 핀(5)의 매수는, 말뚝(1)에 요구되는 시공성과 인발 지지력과 압입 지지력에 의해 결정된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 말뚝(1)을 안정적으로 축방향으로 관입시키기 위해, 2매 이상으로 한다.The number of fins 5 is two or more. As shown in FIG. 2 described above, the pulling-out bearing capacity of the pile 1 is exerted as resistance by the ground 13 exhibiting the pulling-out bearing capacity. And, as the number of pins 5 increases, the force transmitted from the pins 5 to the ground increases, and the effect of the internal friction angle of the ground in the ground 13 exerting a pull-out support force near the upper end of the pin increases, and the pull-out support force increases. In addition, by the presence of the pin 5, not only the pull-out bearing capacity is increased, but also when the pile 1 is press-in, in the vicinity of the lower end of the pin 5, the press-in bearing capacity is exerted by the effect of the internal friction angle of the ground. Since the ground expands, the press-in bearing capacity is also improved. In addition, as described above, the existence of the pins 5 (that is, one or more pins 5) improves not only the pull-out support force but also the push-in support force as well. This is because, as described above, even when the pile 1 is press-in, the ground for exerting the press-in bearing capacity expands near the lower end of the pin 5 due to the effect of the internal friction angle of the ground. Therefore, the number of pins 5 is determined by the workability required for the pile 1, the pulling-out bearing capacity, and the press-fitting bearing capacity. In addition, in this embodiment, in order to penetrate the pile 1 stably in the axial direction, it is set as two or more sheets.

(연직 길이) (vertical length)

연직 길이(lfv)는, 말뚝 본체(3)의 외경(D)에 대하여 0.5배 이상 1.75배 이하이다(도 1 참조). 여기에서, 연직 길이(lfv)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 말뚝 본체(3)의 중심축 방향에 있어서의 핀 판두께 중심의 하단과 상단의 거리이다.The vertical length lfv is 0.5 times or more and 1.75 times or less with respect to the outer diameter D of the pile body 3 (see Fig. 1). Here, as shown in FIG. 1, vertical length lfv is the distance of the lower end and upper end of the pin plate thickness center in the central axis direction of the pile main body 3.

연직 길이(lfv)가 상기의 범위를 충족하는 것인 것의 이유를, 도 3에 기초하여 설명한다. 도 3은, 지지층(15)이 하방에 존재하는 지반(11)에 말뚝(1)을 관입시키는 경우에 있어서의 말뚝(1)의 연직 방향에 있어서의 관입 위치와 지지층(15)의 관계를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3(a)는, 핀(5)의 상단이 지지층(15) 내에 위치하는 경우, 도 3(b)는, 핀(5)의 상단이 지지층(15) 내에 위치하지 않는 경우이다.The reason why the vertical length lfv satisfies the above range will be explained based on FIG. 3 . 3 is a diagram schematically showing the relationship between the penetration position of the pile 1 in the vertical direction and the support layer 15 in the case of penetrating the pile 1 into the ground 11 in which the support layer 15 exists below. In FIG. 3 (a), the upper end of the pin 5 is located in the support layer 15, and in FIG. 3 (b), the upper end of the pin 5 is not located in the support layer 15.

일반적으로 말뚝에 인발 지지력과 압입 지지력의 향상이 요구되는 지반은, 층 두께가 두꺼운 연약한 지반의 아래에 지지층(경질인 지반)이 존재하는 것이다. 왜냐하면, 연약한 지반에서는, 말뚝 본체와 지반의 사이의 둘레면 마찰에 의한 인발 지지력과 압입 지지력을 기대할 수 없기 때문이다. 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에서는, 압입 지지력은, 핀(5)이 존재함으로써 인발 지지력을 높일 뿐만 아니라, 압입 지지력도 아울러 향상한다. 왜냐하면, 앞서 서술한 바와 같이, 말뚝(1)의 압입 시에도 핀(5)의 하단 부근에서는 지반의 내부 마찰각의 효과로 압입 지지력 발휘 지반이 확대되기 때문이다. 한편, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에서는, 인발 지지력은, 인발 지지력 발휘 지반(13)에 의한 저항으로 발휘된다. 그 때문에, 인발 지지력 발휘 지반(13)을 충분히 광범위하게 하기 위해, 지반의 내부 마찰각이 큰 강고한 지반인 지지층(15) 내에 핀(5)의 상단이 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 확실하게 지지층(15) 내에 핀(5)의 상단이 위치하기 위해서는, 성능을 해치지 않는 범위 내에서 핀 길이(lf)는 짧은 편이 바람직하다.In general, the ground for which piles are required to have improved pull-out bearing capacity and push-in bearing capacity is one in which a support layer (hard ground) exists under a soft ground having a thick layer thickness. This is because, in soft ground, the pull-out support force and press-in support force due to the circumferential friction between the pile body and the ground cannot be expected. In the pile 1 according to the present embodiment, the presence of the pin 5 not only enhances the pull-out bearing capacity, but also improves the press-in bearing capacity as well. This is because, as described above, even when the pile 1 is press-in, the ground for exerting the press-in bearing capacity expands near the lower end of the pin 5 due to the effect of the internal friction angle of the ground. On the other hand, in the pile 1 according to the present embodiment, the pull-out support force is exerted as resistance by the pull-out support force exerting ground 13. Therefore, it is preferable that the upper end of the pin 5 be located in the support layer 15, which is a strong ground having a large internal friction angle, in order to sufficiently widen the ground 13 exhibiting the pulling capacity. In addition, in order to reliably position the upper end of the fin 5 in the support layer 15, it is preferable that the fin length lf be short within a range not impairing performance.

그러나, 핀 길이(lf)가 지나치게 짧으면, 강관제의 말뚝 본체(3)에 핀(5)을 용접할 때에, 지그에 의한 핀(5)의 가고정이 어려워져, 핀(5)의 부착 시의 작업성이 나빠진다. 지그의 크기는 말뚝 본체(3)의 외경에 따라서 변화하는 점에서, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에 있어서는, 핀 길이(lf)를 지나치게 짧지 않게 하기 위해, 연직 길이(lfv)는, 말뚝 본체(3)의 외경의 0.5배 이상으로 한다.However, when the pin length lf is too short, when welding the pin 5 to the pile body 3 made of steel pipe, temporary fixation of the pin 5 with a jig becomes difficult, and the workability at the time of attaching the pin 5 deteriorates. Since the size of the jig changes depending on the outer diameter of the pile main body 3, in the pile 1 according to the present embodiment, in order not to make the pin length lf too short, the vertical length lfv is 0.5 times or more than the outer diameter of the pile main body 3.

한편, 동일 시공 조건하에 있어서 핀 길이(lf)가 지나치게 길면, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 핀(5)의 상단이 지지층(15)에 관입되지 않아, 충분한 인발 지지력을 발휘할 수 없다.On the other hand, if the fin length lf is too long under the same construction conditions, as shown in Fig. 3(b), the upper end of the fin 5 does not penetrate the support layer 15, and sufficient pulling-out holding force cannot be exhibited.

또한, 지지층(15)의 조건에 따라서는, 지지층(15)으로의 말뚝(1)의 관입량(amount of insertion)을 늘리는 것은 가능하다. 그러나, 실용상 상정하는 심도에 도달하기 전에 말뚝(1)의 관입이 정지되는 경우도 많아, 핀 길이(lf)를 뜻하지 않게 길게 하면, 핀(5)의 상단이 지지층(15) 내에 위치하지 않을 리스크가 높아진다. 일반적으로 말뚝 박기 공법에 있어서의 지지층으로의 관입량의 기준은, 시공 기계나 말뚝 본체의 강도를 고려하여 말뚝 본체의 외경의 2배 정도로 여겨진다. 그래서, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에 있어서는, 안정적으로 핀(5)을 지지층(15)으로 관입시키고, 핀(5)의 상단을 지지층(15) 내에 위치시켜, 충분한 인발 지지력 발휘 지반(13)에 의한 저항으로 인발 지지력을 발휘시키기 위해, 연직 길이(lfv)는 말뚝 본체(3)의 외경(D)의 1.75배 이하로 한다.In addition, depending on the condition of the support layer 15, it is possible to increase the amount of insertion of the pile 1 into the support layer 15. However, in many cases, the penetration of the pile 1 is stopped before reaching the depth assumed in practice, and if the pin length lf is unexpectedly long, the upper end of the pin 5 is not located in the support layer 15. The risk increases. In general, the criterion for the amount of penetration into the support layer in the pile driving method is considered to be about twice the outer diameter of the pile body in consideration of the strength of the construction machine and the pile body. Therefore, in the pile 1 according to the present embodiment, the pin 5 is stably penetrated into the support layer 15, the upper end of the pin 5 is positioned in the support layer 15, and the support layer 15 exhibits a sufficient pull-out support force In order to exert the pull-out support force with the resistance of the ground 13, the vertical length lfv is set to 1.75 times or less of the outer diameter D of the pile body 3.

(경사 각도) (tilt angle)

경사 각도(β)는, 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하이다(도 1 참조). 여기에서, 경사 각도(β)는, 핀 길이(lf)의 1/2 위치에 있어서의 점을 회전 중심으로 했을 때의 말뚝 본체(3)의 중심축에 대한 각도로 한다.The inclination angle β is 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body 3 (see Fig. 1). Here, inclination-angle (beta) is set as the angle with respect to the central axis of the pile main body 3 when the point in 1/2 position of the pin length lf is made into a rotation center.

경사 각도(β)를 상기의 범위로 하는 이유는 이하와 같다. 도 4에, 경사 각도(β)가 1∼45도의 말뚝(1)을 지반(11)에 연직 관입시킬 때의 시공 개념을 나타낸다.The reason why the inclination angle β is within the above range is as follows. In FIG. 4, the construction concept at the time of vertically penetrating the pile 1 of 1-45 degree|times into the ground 11 with an inclination angle (beta) is shown.

경사 각도(β)가 0도 이상 1도 미만인 경우(도 1(a)), 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 대략 평행한 핀(5)(수직 핀)이 되기 때문에, 일반적인 강관 말뚝과 마찬가지의 연직 관입이 된다. 한편, 경사 각도(β)가 1도 이상 45도 이하인 경우(도 1(b)), 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 경사진 핀(5)(경사 핀)이 되기 때문에, 말뚝(1)에 연직 하중을 부여했을 때, 땅 속에서 핀(5)의 사이를 흙이 빠져나가고(도 4의 검게 칠한 화살표), 말뚝(1)이 회전하면서 관입함으로써 시공된다. 즉, 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 핀(5)이 부착된 말뚝(1)에 연직 하중이 부여된 경우, 말뚝 본체(3)가 회전함으로써 핀(5)에 의한 관입 저항을 완화시킬 수 있다.When the inclination angle β is 0 degrees or more and less than 1 degree (FIG. 1 (a)), since it becomes a pin 5 (vertical pin) substantially parallel to the central axis of the pile body 3, it becomes a vertical penetration similar to that of a general steel pipe pile. On the other hand, when the inclination angle β is 1 degree or more and 45 degrees or less (FIG. 1 (b)), since it becomes a pin 5 (inclined pin) inclined with respect to the central axis of the pile body 3, when a vertical load is applied to the pile 1, the soil passes between the pins 5 in the ground (black arrow in FIG. That is, when a vertical load is applied to the pile 1 to which the pin 5 is attached with respect to the central axis of the pile body 3, the penetration resistance by the pin 5 can be alleviated by rotating the pile body 3.

말뚝(1)의 인발 지지력은, 전술한 도 2에 나타내는 바와 같이, 인발 지지력 발휘 지반(13)에 의한 저항으로 발휘된다. 그리고, 경사 각도(β)가 클수록 핀(5)으로부터 지반으로 전달되는 힘이 높아지고, 핀 상단 부근에 있어서의 인발 지지력 발휘 지반(13)에서의 지반의 내부 마찰각의 효과가 높아져, 인발 지지력은 높아진다. 그 한편으로, 경사 각도(β)가 크면, 관입 시의 저항력이 커져, 시공 효율이 나빠진다. 그 때문에, 경사 각도(β)는, 인발 지지력 뿐만 아니라 관입 저항에 대해서도 고려할 필요가 있다. 이하, 경사 각도와 관입 저항의 관계에 대해서 설명한다.As shown in FIG. 2 described above, the pulling-out bearing capacity of the pile 1 is exerted as resistance by the ground 13 exhibiting the pulling-out bearing capacity. And, as the inclination angle β is larger, the force transmitted from the pin 5 to the ground increases, and the effect of the internal friction angle of the ground in the ground 13 exerting a pulling-out bearing force in the vicinity of the upper end of the pin increases, and the pull-out holding force increases. On the other hand, when the inclination angle β is large, the resistance at the time of penetration increases and construction efficiency deteriorates. Therefore, the inclination angle β needs to consider not only the pulling-out bearing capacity but also the penetration resistance. Hereinafter, the relationship between the inclination angle and penetration resistance will be described.

도 5에, 경사 각도(β)를 30도(도 5(a)) 및 60도(도 5(b))로 한 경우에 있어서의, 말뚝(1)을 연직 하중에 의해 지반(11)에 회전 관입(rotationally insert)했을 때의 핀(5)에 작용하는 힘을 나타낸다. 또한, 도 5에 있어서는, 말뚝(1) 및 말뚝 본체(3)의 도시는 생략했다.5, when the inclination angle β is 30 degrees (FIG. 5 (a)) and 60 degrees (FIG. 5 (b)), the pile 1 is rotated into the ground 11 by a vertical load. The force acting on the pin 5 when inserted is shown. In addition, in FIG. 5, illustration of the pile 1 and the pile main body 3 is abbreviate|omitted.

말뚝에 연직 하중을 부여하여 지반(11)에 관입시키면, 지반(11)으로부터 핀(5)에 수직 항력이 작용하고, 이에 수반하여, 말뚝 본체(3)를 중심축 둘레로 회전시키는 회전력(「핀 추진력」이라고 함)이 작용한다. 구체적으로는, 핀(5)에 대한 수직 항력을, 지반(11)의 연직 방향과 이 연직 방향으로 직교하는 방향으로 분력한다. 이 연직 방향으로 직교하는 방향의 분력이, 「핀 추진력」에 상당한다. 도 5에 있어서는, 지반(11)의 연직 방향이 말뚝 본체(3)의 축방향에, 지반(11)의 연직 방향과 직교하는 방향이 말뚝 본체(3)의 외주에 대한 접선 방향에, 각각 일치한다. 그 때문에, 핀 추진력은 말뚝 본체(3)의 회전력이 된다.When a vertical load is applied to the pile to penetrate the ground 11, a normal drag force acts on the pin 5 from the ground 11, and as a result, a rotational force (referred to as “pin driving force”) acts to rotate the pile body 3 around the central axis. Specifically, the normal drag force with respect to the pin 5 is componentized in the vertical direction of the ground 11 and the direction orthogonal to this vertical direction. The component force in the direction orthogonal to this vertical direction corresponds to the "pin driving force". 5, the vertical direction of the ground 11 corresponds to the axial direction of the pile body 3, and the direction orthogonal to the vertical direction of the ground 11 corresponds to the tangential direction to the outer periphery of the pile body 3, respectively. Therefore, the pin driving force becomes the rotational force of the pile main body 3.

여기에서, 경사 각도(β)가 30도인 경우(도 5(a))와 60도인 경우(도 5(b))를 비교하면, 경사 각도(β)가 큰 60도인 경우에 있어서는 핀 추진력이 작아져 있다. 이와 같이, 경사 각도(β)가 지나치게 크면 추진력이 작아지고, 그 결과, 관입 저항이 커진다.Here, comparing the case where the inclination angle β is 30 degrees (FIG. 5(a)) and the case where it is 60 degrees (FIG. 5(b)), in the case where the inclination angle β is 60 degrees, the pin driving force is small. In this way, when the inclination angle β is too large, the propulsive force decreases, and as a result, the penetration resistance increases.

그래서, 본 실시 형태에서는, 연직 하중에 대한 핀 추진력(말뚝 본체(3)의 회전력)의 비율이 크게 감소하지 않아, 말뚝 본체(3)의 회전력을 잃지 않고 말뚝(1)의 관입을 할 수 있도록 하기 위해, 경사 각도(β)를 45도 이하로 했다.Therefore, in this embodiment, the ratio of the pin driving force (rotational force of the pile body 3) to the vertical load does not decrease significantly, and the pile 1 can be penetrated without losing the rotational force of the pile body 3. In order to do so, the inclination angle β was set to 45 degrees or less.

또한, 본 실시 형태에서는, 경사 각도(β)의 하한값을 0도 이상으로 하고 있지만, 시공 시에 있어서 말뚝 본체(3)를 회전시키면서 관입하고, 관입 저항을 완화하기 위해, 경사 각도(β)를 1도 이상으로 하는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the lower limit of the angle of inclination β is set to 0 degrees or more, but the inclination angle β is preferably set to 1 degree or more in order to penetrate while rotating the pile body 3 at the time of construction and to relieve the penetration resistance.

다음으로, 선택 조건인 「핀 하단 위치」, 「핀 상단 위치」, 「핀폭」, 「핀의 매수(상한)」 및 「핀의 간격」에 대해서 설명한다. 이들 선택 조건은, 말뚝의 사용, 말뚝의 시공 목적, 관입시키는 지반 및 지지층 등에 의해, 필요에 따라서 설정할 수 있다.Next, the selection conditions "Pin lower end position", "Pin upper end position", "Pin width", "Number of pins (upper limit)", and "Pin spacing" will be described. These selection conditions can be set as needed depending on the use of piles, the purpose of construction of piles, the ground to be penetrated, and the support layer.

(핀 하단 위치) (located at the bottom of the pin)

핀(5)의 하단 위치는, 말뚝 본체(3)의 하단에서 핀(5)의 하단까지의 거리(lt)가 50㎜ 이하가 되도록 설정하는 것이 바람직하다(도 1 참조). 이는, 핀(5)의 부착 위치는 말뚝 본체(3)의 하단에 가까울수록 바람직하고, 말뚝 본체(3)의 하단의 가공성이나, 예를 들면 강관제의 말뚝 본체(3)에 있어서는 핀(5)을 말뚝 본체(3)에 부착할 때의 용접성 등을 고려한 것이다.It is preferable to set the lower end position of the pin 5 so that the distance lt from the lower end of the pile main body 3 to the lower end of the pin 5 may become 50 mm or less (refer FIG. 1). This is preferable as the attachment position of the pin 5 is closer to the lower end of the pile body 3, and the workability of the lower end of the pile body 3 and, for example, the pin 5 in the pile body 3 made of a steel pipe. Weldability at the time of attachment to the pile body 3 is considered.

(핀 상단 위치) (at the top of the pin)

핀(5)의 상단 위치는, 말뚝 본체(3)의 하단으로부터 말뚝 본체(3)의 외경(D)의 2배 이하로 하는 것이 바람직하다(도 1 참조). 핀(5)의 상단 위치에 관해서는, 전술한 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 핀(5)을 안정적으로 지지층(15)에 관입시켜 지지층(15) 내에 핀(5)의 상단을 위치시키는 관점에 의하는 것이다.It is preferable that the position of the upper end of the pin 5 is less than twice the outer diameter D of the pile body 3 from the lower end of the pile body 3 (see Fig. 1). Regarding the position of the upper end of the pin 5, as shown in FIG. 3 (a) described above, the pin 5 stably penetrates the support layer 15 to position the upper end of the pin 5 in the support layer 15. It is based on the viewpoint.

(핀폭) (pin width)

핀폭(wf)은, 핀 판두께(tf)의 2배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 핀폭(wf)은, 말뚝 본체(3)의 외경의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하다(도 1 참조). 여기에서, 핀폭(wf)이란, 도 1에 나타내는 바와 같이, 핀 길이(lf)의 1/2 위치에 있어서의 핀 둘레 방향의 길이이다. 인발 지지력은, 말뚝(1)을 인발할 때에 저항하는 인발 지지력 발휘 지반(13)의 범위가 넓을수록 커진다. 이 때문에, 말뚝 본체(3)의 표면으로부터의 돌출량이 클수록 인발 지지력 발휘 지반(13)이 광범위해져, 높은 효과를 발휘할 수 있다.The fin width wf is preferably twice or more than the fin plate thickness tf. In addition, it is preferable to make pin width wf 1/2 or less of the outer diameter of the pile main body 3 (refer FIG. 1). Here, the pin width wf is the length in the circumferential direction of the pin at a position of 1/2 of the pin length lf, as shown in FIG. 1 . The pull-out support capacity increases as the range of the pull-out support exerting ground 13 that resists when the pile 1 is pulled out is wider. For this reason, the larger the amount of protrusion from the surface of the pile main body 3 is, the wider the ground 13 for exhibiting the pulling-out bearing capacity is, and a high effect can be exhibited.

핀폭(wf)의 하한은, 말뚝 본체(3)로의 핀(5)의 부착성을 고려한 것이다. 핀폭(wf)의 상한은, 핀(5)의 최외연을 통과하는 가상 원의 외경을 핀 외경(Df)(도 1 참조)으로 했을 때, 시공성의 관점에서, 핀 외경(Df)은 말뚝 본체(3)의 외경의 2배 정도까지인 것이 바람직하기 때문이다.The lower limit of the pin width wf takes into consideration the adhesion of the pin 5 to the pile body 3. The upper limit of the pin width wf is the pin outer diameter Df (see FIG. 1), when the outer diameter of the imaginary circle passing through the outermost edge of the pin 5 is the pin outer diameter Df (see FIG. 1). From the viewpoint of workability, the pin outer diameter Df is preferably up to about twice the outer diameter of the pile body 3.

(핀의 매수(상한) 및 간격) (number of pins (upper limit) and spacing)

핀(5)을 부착하는 매수는 16매 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 서로 이웃하는 핀(5)의 간격은, 하한으로서 말뚝 본체(3)의 외경(D)의 1/16 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상한으로서는 1/2 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 서로 이웃하는 핀(5)의 간격은, 말뚝 본체(3)의 외주 방향에 있어서의 핀(5)의 판두께 중심의 거리로 한다.The number of sheets to which the pins 5 are attached is preferably 16 or less. In addition, it is preferable to make the space|interval of mutually adjacent pins 5 into 1/16 or more of the outer diameter D of the pile main body 3 as a lower limit. Moreover, as an upper limit, it is preferable to set it as 1/2 or less. Here, the space|interval of the mutually adjacent pin 5 is set as the distance of the plate thickness center of the pin 5 in the outer circumferential direction of the pile main body 3.

핀(5)의 매수 및 간격을 상기의 범위로 하는 이유는 이하와 같다. 말뚝(1)을 안정적으로 축방향으로 관입하기 위해서는 최소한이어도 2매의 핀이 필요하고, 2매의 핀(5)이 말뚝 본체(3)의 외주 방향에 있어서 등간격으로 부착되어 있는 경우, 핀 간격은, 말뚝 본체(3)의 외주 길이의 1/2이 된다. 한편, 핀(5)을 부착하는 매수의 상한에 대해서는, 말뚝 본체(3)에 강관을 이용한 경우, 핀(5)은 일반적으로 용접 등으로 말뚝 본체(3)에 덧붙여지기 때문에, 필요한 작업 스페이스를 고려하면, 16매 이하로 하는 것이 바람직하다. 그러면, 말뚝 본체(3)의 외주 방향에 있어서 등간격으로 16매의 핀(5)이 부착되어 있는 경우, 서로 이웃하는 핀(5)의 간격은, 말뚝 본체(3)의 외주 길이의 1/16이 된다. 또한, 상기 범위 내이면 핀(5)의 매수가 많을수록, 비용은 들지만 핀(5)의 상단의 지압 면적이 커지기 때문에, 지반으로의 하중 전달력이 높아져, 인발 지지력은 향상한다.The reason why the number of pins 5 and the interval are within the above range is as follows. In order to stably penetrate the pile 1 in the axial direction, at least two pins are required, and when the two pins 5 are attached at equal intervals in the outer circumferential direction of the pile main body 3, the pin interval is 1/2 of the outer circumferential length of the pile main body 3. On the other hand, regarding the upper limit of the number of sheets to which the pins 5 are attached, when a steel pipe is used for the pile main body 3, since the pins 5 are generally added to the pile main body 3 by welding or the like, considering the required work space, it is preferable to set it to 16 or less. Then, when 16 pins 5 are attached at equal intervals in the outer circumferential direction of the pile main body 3, the interval between the pins 5 adjacent to each other is 1/16 of the outer circumferential length of the pile main body 3. In addition, the more the number of pins 5 is within the above range, the higher the cost, but the larger the pressure area of the upper end of the pin 5, the higher the load transmission force to the ground, and the higher the pull-out holding force.

이상, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝(1)에 의하면, 지지층으로의 관입이 적은 조건이라도 높은 인발 지지력과 높은 압입 지지력을 발휘할 수 있다. 그 때문에, 지지층에 많이 관입하기 위한 힘이 보다 작아도 되어, 시공에 이용하는 기계의 소형화가 가능해진다. 이에 따라, 시공 스페이스의 제약, 소음이나 진동, 관입 불량, 말뚝체의 파손 등의 시공 트러블의 발생을 억제할 수 있어, 시공성, 경제성, 환경면이 우수한 말뚝을 제공할 수 있다.As described above, according to the pile 1 according to the embodiment of the present invention, it is possible to exhibit high pull-out bearing capacity and high press-in bearing capacity even under the condition of little penetration into the support layer. Therefore, the force for penetrating much into the support layer may be smaller, and the machine used for construction can be miniaturized. As a result, it is possible to suppress the occurrence of construction troubles such as restriction of construction space, noise, vibration, poor penetration, and damage to the pile body, and it is possible to provide piles with excellent workability, economy, and environmental aspects.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 특히, 높은 인발 지지력과 압입 지지력이 요구되는 항만 구조물에 대하여 바람직하게 적용할 수 있다. 여기에서 말하는 항만 구조물이란, 잔교, 안벽의 보조 말뚝 등을 나타낸다. 또한 항만 구조물 외에, 해상 풍력 기초, 건축 기초, 교각 기초, 또는, 암반 앵커 등에도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 이들 구조물도, 높은 인발 지지력과 압입 지지력이 요구되는 경우가 있기 때문이다.In addition, the pile 1 according to the embodiment of the present invention is particularly preferably applicable to harbor structures requiring high pull-out bearing capacity and press-fitting bearing capacity. A harbor structure here refers to a pier, an auxiliary pile of a quay, and the like. In addition to harbor structures, it is possible to apply similarly to offshore wind power foundations, building foundations, pier foundations, or rock anchors. This is because there are cases in which these structures also require high pull-out bearing capacity and press-fitting bearing capacity.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 전술한 도 3에 나타낸 바와 같이, 지지력의 최대한 효과를 발휘하는 지지층으로 관입시키는 것이 가장 바람직한 사용 형태이다. 이러한 사용 형태에 한정하지 않고, 본 발명은, 지지층에 관입하지 않는 마찰 말뚝으로의 적용이나 사항으로의 적용도 가능하다. 또한, 일반적인 강관 말뚝(소관이라고도 불리움)에 대하여, 인발 지지력과 압입 지지력을 향상시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3 above, the pile 1 according to the present embodiment is most preferably penetrated into a support layer that exerts the maximum effect of the bearing capacity. Not limited to such a usage form, the present invention can also be applied to friction piles that do not penetrate the support layer or to matters. In addition, with respect to general steel pipe piles (also called corrugated pipes), it is possible to improve the pull-out bearing capacity and press-in bearing capacity.

또한, 핀(5)은, 상기의 핀 간격의 범위 내이면 부등 간격으로 부착된 것이어도 좋다. 또한, 핀(5)은, 반드시 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 축 대칭으로 부착할 필요는 없고, 적절한 설계, 시공 관리를 행함으로써, 비대칭으로 부착된 것이어도 좋다. 또한, 도 1에 나타내는 핀(5)은, 말뚝 본체(3)의 중심축에 대하여 우회전으로 회전하도록 부착된 것이지만, 좌회전으로 회전하도록 부착된 것이어도 좋다. 또한, 말뚝 머리부에 핀을 부착해도 좋지만, 시공 시에 발생하는 말뚝의 회전을 저해하게 되어, 지반을 흐트러트리는 요인이 되기 때문에, 말뚝 머리부에는 핀을 부착하지 않는 편이 바람직하다. 또한, 핀이 대략 평행한 경우도, 지반의 상태나 하중의 걸리는 방법에 의해 말뚝의 회전은 발생하는 경우가 있다.Further, the fins 5 may be attached at unequal intervals as long as they are within the range of the above fin intervals. In addition, the pin 5 does not necessarily need to be attached axially symmetrically with respect to the central axis of the pile main body 3, and may be attached asymmetrically by performing appropriate design and construction management. Moreover, although the pin 5 shown in FIG. 1 is attached so that it may rotate clockwise with respect to the central axis of the pile main body 3, it may be attached so that it may rotate counterclockwise. In addition, although a pin may be attached to the pile head, it is preferable not to attach a pin to the pile head because it inhibits the rotation of the pile generated during construction and becomes a factor of disturbing the ground. In addition, even when the pins are substantially parallel, rotation of the pile may occur depending on the state of the ground or how a load is applied.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 강관제의 말뚝 본체에 강판제의 핀을 부착한 강관 말뚝에 한정하지 않고, 콘크리트 말뚝에 대해서도 적용할 수 있다. 콘크리트 말뚝인 경우에 있어서는, 핀도 형틀에 의해 콘크리트로 제작하면 좋다.In addition, the pile 1 according to this embodiment is not limited to a steel pipe pile in which a steel plate pin is attached to a steel pipe pile body, but can also be applied to a concrete pile. In the case of concrete piles, the pins may also be made of concrete using molds.

상기의 설명에서는, 물건의 발명으로서 말뚝을 설명했지만, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 말뚝 본체(3)의 하단부에 설치된 핀(5)의 상단이 지지층 내에 위치하도록 관입하는 시공 방법에서 사용할 수 있다. 이 시공 방법에 의해, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)을 지지층이 존재하는 지반에 관입시킬 수 있다. 또한, 이 경우에 사용되는 말뚝(1)을 지반에 관입시키기 위한 시공 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 공지, 기지, 또는, 미지의 말뚝의 시공 방법을 이용하는 것이 가능하다.In the above description, the pile has been described as the invention of the object, but the pile 1 according to the embodiment of the present invention penetrates so that the upper end of the pin 5 installed at the lower end of the pile body 3 is located in the support layer. It can be used in a construction method. With this construction method, the pile 1 according to the present embodiment can be penetrated into the ground where the support layer exists. In addition, the construction method for penetrating the pile 1 used in this case into the ground is not specifically limited. It is possible to use a known, known, or unknown pile construction method.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 말뚝(1)에 대해서는, 말뚝 박기 공법 또는 압입 공법에 의해 지반에 관입하는 시공 방법이 적용 가능하다. 또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 이들 시공 방법에서 이용하는 말뚝으로서 매우 적합하다. 그것은, 다음의 이유에 의한다.In addition, for the pile 1 according to the embodiment of the present invention, a construction method of penetrating into the ground by a pile driving method or a press-in method is applicable. In addition, the pile 1 according to the present embodiment is very suitable as a pile used in these construction methods. It is due to the following reason.

일반적으로, 시공 시에 말뚝에 하중을 부여했을 때에 발생하는 저항력이 작을수록 시공성은 높아진다. 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 경사 각도(β)(도 1(b) 참조)가 비교적 작기 때문에, 연직 하중에 대한 저항력이 작아, 연직 하중에 의한 시공인 말뚝 박기 공법 또는 압입 공법에 적합하다고 할 수 있다. 단, 관입 시의 저항력을 최소한으로 하기 위해서는, 시공 시에 회전 방향의 구속이 생기지 않도록 유의할 필요가 있다.In general, the smaller the resistive force generated when a load is applied to the pile during construction, the higher the workability. Since the pile 1 according to the present embodiment has a relatively small inclination angle β (see FIG. 1 (b)), the resistance to the vertical load is small, and it can be said that it is suitable for the pile driving method or the press-in method, which is construction by vertical load. However, in order to minimize the resistance at the time of penetration, it is necessary to take care not to cause restraint in the rotational direction during construction.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)을 말뚝 박기 공법으로 시공한 예와, 압입 공법으로 시공한 예를 설명한다. 먼저, 말뚝 박기 공법의 경우는, 추 등의 해머를 낙하시켜 말뚝 머리에 타격 하중을 부여하는 방법이나 말뚝을 진동시킴으로써 일시적으로 지반의 강도를 내리고, 상대적으로 자중에 의한 연직 하중을 증대시켜, 말뚝을 관입한다. 한편, 압입 공법의 경우는, 말뚝 머리에 정적인 압입 하중을 연직 방향으로 부여함으로써 말뚝을 관입한다. 이들 시공 방법을 이용하는 경우에서도, 말뚝 본체(3)의 하단부에 설치된 핀(5)의 상단이 지지층 내에 위치하도록 지반에 말뚝을 관입시키는 것이, 보다 바람직한 시공 방법이 된다.Next, an example of constructing the pile 1 according to the present embodiment by the pile driving method and an example of constructing by the press-in method will be described. First, in the case of the pile driving method, a hammer such as a weight is dropped to apply a hitting load to the pile head, or the pile is vibrated to temporarily lower the strength of the ground and relatively increase the vertical load due to its own weight to penetrate the pile. On the other hand, in the case of the press-in method, the pile is penetrated by applying a static press-in load to the pile head in the vertical direction. Even in the case of using these construction methods, it is a more preferable construction method to penetrate the pile into the ground so that the upper end of the pin 5 provided at the lower end of the pile body 3 is located in the support layer.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)을 구비한 구조물에, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)을 이용한 것이어도 좋다.In addition, the pile 1 according to the present embodiment may be used for a structure provided with the pile 1 according to the present embodiment.

여기에서, 전술한 바와 같이, 구조물 중에서도 항만 구조물, 해상 풍력 기초, 건축 기초, 교각 기초, 또는, 암반 앵커 등에 대하여, 본 발명에 따른 말뚝은 특히 적합하다.Here, as described above, the pile according to the present invention is particularly suitable for a harbor structure, an offshore wind power foundation, a building foundation, a pier foundation, or a rock anchor among structures.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 말뚝(1)을 지반에 관입하는 공정을 구비한 구조물의 구축 방법에 있어서 이용할 수 있다.In addition, the pile 1 according to the present embodiment can be used in a method for constructing a structure including a step of penetrating the pile 1 into the ground.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 전술한 말뚝(1)의 시공 방법을 구비하는 구조물의 구축 방법에 있어서도 이용할 수 있다.In addition, the pile 1 according to the present embodiment can be used also in a method for constructing a structure having the construction method for the pile 1 described above.

또한, 상기의 설명에서는, 물건의 발명으로서 말뚝을 설명했지만, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 이하와 같은 설계 방법에 의해 설계된다. 말뚝 본체의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀이 상기 말뚝 본체의 외주면에 설치된 말뚝을 설계하는 말뚝의 설계 방법으로서, 상기 각 핀은, 연직 길이가 상기 말뚝 본체의 외경의 0.5배 이상 1.75배 이하, 경사 각도가 상기 말뚝 본체의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하가 되도록 설정한다.In addition, in the above description, although piles have been described as the invention of the product, the pile 1 according to the present embodiment is designed by the following design method. As a pile design method for designing a pile in which two or more plate-shaped pins are installed on the outer circumferential surface of the pile body at the lower end of the pile body, each pin has a vertical length of 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body. Set the inclination angle to be 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body.

또한, 본 발명에 있어서의 말뚝의 설계 방법의 각 구성 요건의 순서는, 상기의 기재된 순서에 한정되는 것은 아니다. 또한, 서로 이웃하는 핀의 간격, 핀의 하단 위치와 상단 위치 및, 핀폭과 같은 각 선택 조건의 적합 범위에 대해서는, 상기와 같이 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에 대해서 설명한 내용과 동일하다. 그 때문에, 이들 각 선택 조건은, 필요에 따라서 말뚝(1)에 대해서 설명한 적합 범위로 설정하는 것이 바람직하다.In addition, the order of each constituent element of the pile design method in the present invention is not limited to the order described above. In addition, the suitable range of each selection condition, such as the distance between adjacent pins, the position of the lower end and the upper end of the pin, and the pin width, is the same as that described for the pile 1 according to the present embodiment as described above. Therefore, it is preferable to set each of these selection conditions to the suitable range described for the pile 1 as needed.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 이하와 같은 설계 방법에 의해서도 설계된다. 우선, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)이 목표로 하는 인발 지지력을 설정한다. 다음으로, 말뚝(1)에 요구되는 인발 지지력에 따라서, 경사 각도(β)와 핀 매수의 상한을 설정한다. 경사 각도(β)와 핀 매수의 상한은, 인발 지지력으로의 영향이 크기 때문이다. 이들 조건을 설정함에 있어서, 시공성을 우선하는 경우는, 경사 각도(β)를 줄이고, 허용 범위 내에서 핀 매수를 늘린다. 한편, 경제성을 우선하는 경우는, 허용 범위 내에서 경사 각도(β)를 늘리고, 허용 범위 내에서 핀 매수를 줄인다.In addition, the pile 1 according to this embodiment is also designed by the following design method. First, the target pull-out bearing capacity of the pile 1 according to the present embodiment is set. Next, the upper limit of the inclination angle β and the number of pins is set according to the pulling-out support force required of the pile 1. This is because the upper limit of the inclination angle β and the number of pins has a large influence on the pulling-out holding force. In setting these conditions, when priority is given to workability, the inclination angle β is reduced and the number of pins is increased within an allowable range. On the other hand, when economic efficiency is given priority, the inclination angle β is increased within an allowable range and the number of pins is reduced within an allowable range.

그 후, 경사 각도(β)와 핀 매수를 결정한 후, 연직 길이(lfv)의 하한값을, 말뚝(1)에 요구되는 인발 지지력에 따라서 설정한다. 연직 길이(lfv)를 결정함에 있어서, 시공성을 우선하는 경우는, 허용 범위 내에서 연직 길이(lfv)를 늘리고, 경제성을 우선하는 경우는, 허용 범위 내에서 연직 길이(lfv)를 줄인다.Then, after determining the inclination angle β and the number of pins, the lower limit of the vertical length lfv is set according to the pulling-out bearing capacity required of the pile 1. In determining the vertical length (lfv), when workability is given priority, the vertical length (lfv) is increased within an allowable range, and when economy is given priority, the vertical length (lfv) is reduced within an allowable range.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)의 설계 방법에 있어서는, 연직 길이(lfv)에 더하여, 핀폭(wf)을, 말뚝(1)에 요구되는 인발 지지력에 따라서 설정하는 것이 바람직하다. 핀폭(wf)을 결정함에 있어서, 말뚝(1)의 시공성을 우선하는 경우는, 허용 범위 내에서 핀폭(wf)을 줄이고, 허용 범위 내에서 연직 길이(lfv)를 늘린다. 한편, 경제성을 우선하는 경우는 핀폭(wf)을 늘리고, 허용 범위 내에서 연직 길이(lfv)를 줄인다.In addition, in the design method of the pile 1 according to the present embodiment, in addition to the vertical length lfv, it is preferable to set the pin width wf according to the pulling-out bearing capacity required of the pile 1. In determining the fin width wf, when priority is given to the workability of the pile 1, the fin width wf is reduced within an allowable range and the vertical length lfv is increased within an allowable range. On the other hand, when economy is given priority, the pin width (wf) is increased and the vertical length (lfv) is reduced within an allowable range.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)의 설계 방법에 있어서, 「허용 범위」란, 말뚝(1)에 요구로 하는 인발 지지력에 따라서 설정하는 범위로 해도 좋고, 또는, 상기의 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에서 설명한 핀(5)의 각 조건의 범위 내로 해도 좋다.In addition, in the design method of the pile 1 according to the present embodiment, the “allowance range” may be a range set according to the pulling-out bearing capacity required of the pile 1, or it may be within the range of each condition of the pin 5 described in the pile 1 according to the present embodiment.

또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)은, 이하와 같은 제조 방법에 의해 제조된다. 말뚝 본체의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀이 상기 말뚝 본체의 외주면에 설치된 말뚝을 제조하는 말뚝의 제조 방법으로서, 상기 각 핀은, 연직 길이가 상기 말뚝 본체의 외경의 0.5배 이상 1.75배 이하, 경사 각도가 상기 말뚝 본체의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하가 되도록 형성한다.In addition, the pile 1 according to this embodiment is manufactured by the following manufacturing method. A pile manufacturing method for manufacturing a pile in which two or more plate-shaped pins are installed on the outer circumferential surface of the pile body at the lower end of the pile body, wherein each pin has a vertical length of 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body. It is formed so that the angle of inclination is 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body.

또한, 본 발명에 있어서의 말뚝의 제조 방법의 각 구성 요건의 순서는, 상기의 기재된 순서에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)의 제조 방법에 있어서, 서로 이웃하는 핀(5)의 간격, 핀(5)의 하단 위치와 상단 위치 및, 핀폭의 각 선택 조건의 적합 범위에 대해서는, 본 실시 형태에 따른 말뚝(1)에 대해서 설명한 내용과 동일하다. 그 때문에, 이들 각 선택 조건은, 필요에 따라서 말뚝(1)에서 설명한 적합 범위로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the order of each constituent element of the pile manufacturing method in the present invention is not limited to the order described above. In addition, in the manufacturing method of the pile 1 according to the present embodiment, the suitable range of each selection condition of the spacing of the pins 5 adjacent to each other, the position of the lower end and the upper end of the pin 5, and the pin width is the same as that described for the pile 1 according to the present embodiment. Therefore, it is preferable to form each of these selection conditions in the suitable range described for the pile 1 as needed.

[실시예] [Example]

본 발명의 작용 효과를 검증하는 해석을 행했기 때문에, 이하, 이에 대해서 설명한다. 당해 해석에서는, 도 6에 나타내는 3차원 FEM 모델(21)을 이용하여, 말뚝(23)의 인발 지지력을 구했다.Since analysis was performed to verify the operation and effect of the present invention, this will be described below. In the said analysis, the pull-out bearing capacity of the pile 23 was calculated|required using the 3-dimensional FEM model 21 shown in FIG.

검증용의 3차원 FEM 모델(21)은, 강관제의 말뚝 본체(25)와 강판제의 핀(27)을 구비한 말뚝(23)(말뚝 본체(25)의 외경(D) 609.6㎜, 판두께 12㎜, 길이 9.34m)을 지반(31)의 중앙에 배치하고, 말뚝(23)의 하단부측이 1.22m(말뚝 본체의 외경의 2배) 매입된 상태로 했다. 지반(31)은, 외경 12m, 높이 12m의 원통형으로 하고, 심도 8.12m의 위치에 상층(33)(N값 20)과 하층(35)(N값 50)을 나누는 지층 경계를 형성하여, 실제의 지반에 있어서의 지지층을 모의했다. 말뚝(23) 및 지반(31)의 재료 데이터는, 항복점에서 2차 구배가 변화하는 바이리니어(bilinear)형의 탄소성 모델(elasto-plastic model)로 하고, 말뚝(23)과 지반(31)의 사이에는 접촉이나 마찰 등의 상호 작용 거동을 고려 가능한 요소를 도입했다.In the three-dimensional FEM model 21 for verification, a pile 23 (outer diameter D of the pile body 25 609.6 mm, plate thickness 12 mm, length 9.34 m) equipped with a steel pipe pile body 25 and a steel plate pin 27 is arranged in the center of the ground 31, and the lower end side of the pile 23 is 1.22 m (twice the outer diameter of the pile body 25). ) as purchased. The ground 31 has a cylindrical shape with an outer diameter of 12 m and a height of 12 m, and a stratum boundary dividing the upper layer 33 (N value 20) and the lower layer 35 (N value 50) is formed at a depth of 8.12 m. The support layer in the actual ground was simulated. The material data of the pile 23 and the ground 31 is a bilinear type elasto-plastic model in which the secondary gradient changes at the yield point, and between the pile 23 and the ground 31, elements capable of considering interaction behavior such as contact and friction are introduced.

그리고, 말뚝(23)에 대하여 연직 방향 상방으로 인발 하중을 부여했을 때의 재하 하중과 인발량의 관계를 산출하고, 말뚝(23)의 인발 지지력을 구했다. 또한, 일반적인 강관 말뚝의 인발 지지력은, 기준 인발량 시의 재하 하중으로 여겨지고, 기준 인발량은, 강관의 외경의 0.1배 또는 핀 외경의 0.1배로 되어 있다. 그래서, 본 실시예에 있어서는, 기준 인발량은, 말뚝 본체(25)의 외경의 0.1배로 하고, 당해 기준 인발량 시의 재하 하중을 인발 하중으로 했다.Then, the relationship between the applied load and the pulling amount when a pull-out load was applied vertically upward to the pile 23 was calculated, and the pull-out holding capacity of the pile 23 was determined. In addition, the pulling capacity of a general steel pipe pile is regarded as the load load at the time of the standard pulling amount, and the standard pulling amount is 0.1 times the outer diameter of the steel pipe or 0.1 times the outer diameter of the pin. So, in this Example, the standard pulling amount was set to 0.1 times the outer diameter of the pile main body 25, and the applied load at the time of the said standard drawing amount was made into the pulling load.

또한, 본 실시예에서는, 말뚝(23)에 있어서의 핀(27)의 형상을 변경했을 때의 인발 지지력을 구했다. 말뚝(23)에 있어서의 핀(27)의 형상 등의 사양을 이하에 나타낸다(도 1 참조). 8매의 핀(27)을 말뚝 본체(25)의 외주면에 등간격으로 형성했다. 연직 길이(lfv)는, 말뚝 본체(25)의 외경(D)의 1배, 1.75배 및 2.5배(1D, 1.75D 및 2.5D)로 했다. 말뚝 본체(25)의 하단에서 핀(27)의 하단까지의 거리(lt)는 50㎜로 했다. 핀폭(wf)은, 말뚝 본체(25)의 외경의 0.25배로 했다. 이 때, 핀 외경(Df)은, 말뚝 본체(25)의 외경(D)의 1.5배로 했다. 경사 각도(β)는, 0도 또는 9.46도로 했다. 핀(27)의 선단 각도(α)는, 60도로 했다. 또한, 핀 판두께(tf)는, 25㎜로 했다. 또한, 당해 사양은, 연직 길이(lfv)를 말뚝 본체(25)의 외경의 2.5배로 한 경우를 제외하고, 본 발명의 범위 내이다.Further, in this embodiment, the pull-out holding force when the shape of the pin 27 in the pile 23 was changed was determined. The specifications, such as the shape of the pin 27 in the pile 23, are shown below (refer FIG. 1). Eight pins 27 were formed on the outer circumferential surface of the pile body 25 at equal intervals. The vertical length (lfv) was 1 time, 1.75 times, and 2.5 times (1D, 1.75D, and 2.5D) the outer diameter D of the pile main body 25. The distance lt from the lower end of the pile body 25 to the lower end of the pin 27 was 50 mm. The fin width wf was 0.25 times the outer diameter of the pile body 25. At this time, the outer diameter Df of the pin was 1.5 times the outer diameter D of the pile body 25. The inclination angle (β) was 0 degrees or 9.46 degrees. The tip angle α of the pin 27 was 60 degrees. In addition, the fin plate thickness tf was 25 mm. In addition, the said specification is within the range of this invention except the case where the vertical length (lfv) was made into 2.5 times the outer diameter of the pile main body 25.

도 7에, 경사 각도(β)를 0도로 한 말뚝(23)에 있어서 연직 길이(lfv)를 변경한 경우의 재하 하중과 인발량의 관계를 나타낸다. 여기에서, 도 7에는 기준 인발량도 나타낸다.In FIG. 7, the relationship between the applied load and the amount of drawing when the vertical length lfv is changed in the pile 23 with the inclination angle β of 0 degree is shown. Here, FIG. 7 also shows the reference amount of drawing.

일반적으로, 말뚝 박기 공법에 있어서의 지지층으로의 관입량의 기준은, 시공 기계나 말뚝 본체의 강도를 고려하여, 말뚝 본체의 외경의 2배 정도로 여겨진다. 그래서, 본 실시예에 있어서는, 이 점을 고려하여, 지지층으로의 말뚝의 관입량을 말뚝 본체(3)의 외경의 2배(즉 2D)로 했다. 도 7로부터, 연직 길이(lfv)가 본 발명의 범위 내인 말뚝 본체(25)의 외경의 1배(1D)로 짧은 경우, 가장 인발 지지력이 높은 것을 확인할 수 있었다. 이는 연직 길이(lfv)가 짧음으로써, 핀(27)의 상단이 하층(35)(지지층) 내의 깊숙이 위치하여, 인발 지지력 발휘 지반이 보다 넓어져, 인발 지지력이 최대한 발휘되기 때문이다. 또한, 연직 길이(lfv)가 본 발명의 범위 내인 1.75D인 경우에 있어서도, 핀(27)의 상단이 하층(35) 내에 위치하기 때문에, 연직 길이(lfv)가 1D인 경우에 가까운 인발 지지력이 얻어졌다. 인발 지지력은 인발 지지력 발휘 지반(13)에 의한 저항으로 발휘되기 때문에, 핀 상단과 지지층 표면까지의 거리가 길수록 효과를 발휘할 수 있는 것이 분명해졌다. 한편, 연직 길이(lfv)가 본 발명의 범위 외인 말뚝 본체(25)의 외경의 2.5배(2.5D)로 긴 경우, 핀(27)의 상단이 하층(35)(지지층)에 위치하지 않기 때문에, 인발 지지력 발휘 지반(13)에 의한 저항이 부족하여, 인발 지지력이 충분히 발휘되지 않았다.In general, the criterion for the amount of penetration into the support layer in the pile driving method is considered to be about twice the outer diameter of the pile body, taking into account the strength of the construction machine and the pile body. Then, in this embodiment, taking this point into consideration, the amount of penetration of the pile into the support layer was set to twice the outer diameter of the pile main body 3 (ie, 2D). From FIG. 7, it was confirmed that when the vertical length (lfv) was as short as 1 time (1D) of the outer diameter of the pile body 25 within the scope of the present invention, the highest pulling-out capacity was confirmed. This is because when the vertical length lfv is short, the upper end of the pin 27 is located deep in the lower layer 35 (support layer), and the ground for exerting the pulling force is wider, so that the pulling force is maximized. Also, even when the vertical length lfv is 1.75D, which is within the scope of the present invention, since the upper end of the pin 27 is located in the lower layer 35, a pull-out holding force close to that when the vertical length lfv is 1D is obtained. Since the pull-out support force is exhibited as resistance by the pull-out support force exerting ground 13, it became clear that the longer the distance between the upper end of the pin and the support layer surface, the more effective it can be. On the other hand, when the vertical length (lfv) is 2.5 times (2.5D) the outer diameter of the pile body 25, which is out of the scope of the present invention, the upper end of the pin 27 is not located in the lower layer 35 (support layer). Since the resistance by the ground 13 is insufficient, the pulling capacity is not sufficiently exhibited.

도 8에, 경사 각도(β)를 9.46도로 한 말뚝(23)에 있어서 연직 길이(lfv)를 변경한 경우의 재하 하중과 인발량의 관계를 나타낸다. 전술한 도 7과 마찬가지로, 도 8에는, 강관 외경의 0.1배에 기초하는 기준 인발량도 나타낸다.In FIG. 8, the relationship between the applied load and the amount of pulling out when the vertical length lfv is changed in the pile 23 with the inclination angle β of 9.46 degrees is shown. Similar to Fig. 7 described above, Fig. 8 also shows a reference amount of drawing based on 0.1 times the outer diameter of the steel pipe.

도 8로부터, 핀(27)이 말뚝 본체(25)의 중심축에 대하여 경사져 있는 경우에 있어서도, 경사 각도(β)를 0도로 한 경우와 마찬가지로, 연직 길이(lfv)가 본 발명의 범위 내인 말뚝 본체(25)의 외경의 1배(1D)일 때, 가장 인발 지지력이 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 연직 길이(lfv)가 본 발명의 범위 내인 1.75D인 경우에 있어서도, 핀(27)의 상단이 하층(35) 내에 위치하기 때문에, 연직 길이(lfv)가 1D인 경우에 가까운 인발 지지력이 얻어졌다. 환언하면, 인발 지지력을 발휘하기 위해 핀 상단 부근에 있어서 지반의 내부 마찰각의 효과로 인발 지지력 발휘 지반(13)을 충분히 넓히기 위해서는, 본 실시예에 의해 핀 상단과 지지층 표면까지의 거리가 0.25D 이상이면 충분하다는 것을 확인할 수 있다. 한편, 연직 길이(lfv)가, 본 발명의 범위 외인 말뚝 본체(25)의 외경의 2.5배(2.5D)로 긴 경우, 핀(27)의 상단이 하층(35)(지지층)에 위치하지 않기 때문에, 인발 지지력 발휘 지반(13)에 의한 지압 저항이 부족하여, 인발 지지력이 충분히 발휘되지 않았다. 또한, 도 7과 도 8의 결과를 비교하면, 핀(27)이 말뚝 본체(25)의 중심축에 대하여 경사져 있는 편이, 인발 지지력 발휘 지반(13)에 의한 지압 저항이 커져, 보다 인발 지지력이 높아지는 것도 확인할 수 있었다. 또한, 인발 지지력과 동일한 경향을 나타내는, 압입 지지력에 대해서도 높아지는 것을 기대할 수 있다.From FIG. 8, even when the pin 27 is inclined with respect to the central axis of the pile body 25, as in the case where the inclination angle β is set to 0 degrees, the vertical length lfv is within the scope of the present invention. When it is 1 times the outer diameter (1D) of the pile body 25, it has been confirmed that the pulling-out capacity is the highest. Also, even when the vertical length lfv is 1.75D, which is within the scope of the present invention, since the upper end of the pin 27 is located in the lower layer 35, a pull-out holding force close to that when the vertical length lfv is 1D is obtained. In other words, in order to sufficiently widen the ground 13 exhibiting a pulling bearing capacity due to the effect of the internal friction angle of the ground in the vicinity of the upper end of the pin to exert the pulling bearing capacity, according to this embodiment, the distance between the upper end of the pin and the surface of the support layer is 0.25D or more. It can be confirmed that it is sufficient. On the other hand, when the vertical length (lfv) is 2.5 times (2.5D) the outer diameter of the pile body 25, which is outside the scope of the present invention, the upper end of the pin 27 is lower layer 35 (support layer). In addition, comparing the results of FIG. 7 and FIG. 8, when the pin 27 is inclined with respect to the central axis of the pile body 25, the pressure resistance by the ground 13 exhibiting the pulling-out bearing capacity increases, and the pulling-out bearing capacity is higher. It was also confirmed that it was higher. Further, it can be expected to increase the press-in holding force, which shows the same tendency as the pulling-out holding force.

본 발명에 의하면, 시공에 대규모의 기재를 필요로 하지 않고, 경제성 및 환경면이 우수하고, 나아가서는, 지지층으로의 관입이 적은 조건이라도 높은 인발 지지력과 높은 압입 지지력을 발휘할 수 있어, 시공 트러블의 발생을 억제할 수 있는 말뚝, 말뚝의 시공 방법, 구조물, 구조물의 구축 방법, 말뚝의 설계 방법 및 말뚝의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a pile, a pile construction method, a structure, a structure construction method, a pile design method, and a pile manufacturing method that can exhibit high pull-out bearing capacity and high press-in bearing capacity even under conditions where construction does not require a large-scale base material for construction, is excellent in economics and environment, and has little penetration into the support layer.

1 : 말뚝
3 : 말뚝 본체
5 : 핀
11 : 지반
13 : 인발 지지력 발휘 지반
15 : 지지층
21 : 3차원 FEM 모델
23 : 말뚝
25 : 말뚝 본체
27 : 핀
31 : 지반
33 : 상층
35 : 하층
1 : stake
3: pile body
5 : pin
11: ground
13: Ground for drawing support
15: support layer
21: 3D FEM model
23 : stake
25: pile body
27: pin
31: ground
33: upper layer
35: lower layer

Claims (7)

말뚝 본체(pile body)의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀이 상기 말뚝 본체의 외주면에 설치된 말뚝(pile)으로서,
상기 각 핀은,
연직 길이가 상기 말뚝 본체의 외경의 0.5배 이상 1.75배 이하,
경사 각도가 상기 말뚝 본체의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하인, 말뚝.
A pile in which two or more plate-shaped pins are installed on the outer circumferential surface of the pile body at the lower end of the pile body,
Each of the above pins,
The vertical length is 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body,
A pile having an inclination angle of 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body.
제1항에 기재된 말뚝을 지지층이 존재하는 지반에 관입하는 말뚝의 시공 방법으로서,
상기 말뚝에 설치된 상기 핀의 상단이, 상기 지지층 내에 위치하도록 관입하는, 말뚝의 시공 방법.
A method for constructing a pile in which the pile according to claim 1 is penetrated into the ground in which a support layer exists,
A method of constructing a pile, wherein the upper end of the pin installed in the pile penetrates so as to be located in the support layer.
제1항에 기재된 말뚝을 구비하는 구조물.A structure provided with the pile according to claim 1. 제1항에 기재된 말뚝을 구비한 구조물의 구축 방법으로서,
상기 말뚝을 지반에 관입하는 공정을 포함하는, 구조물의 구축 방법.
A method for constructing a structure provided with piles according to claim 1,
A method of constructing a structure comprising the step of penetrating the pile into the ground.
제1항에 기재된 말뚝의 설계 방법으로서,
상기 말뚝에 요구되는 인발 지지력에 기초하여, 상기 경사 각도를 설정하고,
그 후, 상기 연직 길이의 하한값을, 상기 인발 지지력에 따라서 설정하는, 말뚝의 설계 방법.
As a method of designing the pile according to claim 1,
Based on the pull-out support force required for the pile, the inclination angle is set,
Then, the pile design method of setting the lower limit of the vertical length according to the pulling-out bearing capacity.
말뚝 본체의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀이 상기 말뚝 본체의 외주면에 설치된 말뚝을 설계하는 말뚝의 설계 방법으로서,
상기 각 핀은,
연직 길이가 상기 말뚝 본체의 외경의 0.5배 이상 1.75배 이하,
경사 각도가 상기 말뚝 본체의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하가 되도록 설정하는, 말뚝의 설계 방법.
As a pile design method for designing a pile in which two or more plate-shaped pins are installed on the outer circumferential surface of the pile body at the lower end of the pile body,
Each of the above pins,
The vertical length is 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body,
A pile design method in which the inclination angle is set to be 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body.
말뚝 본체의 하단부에 2매 이상의 판 형상의 핀이 상기 말뚝 본체의 외주면에 설치된 말뚝을 제조하는 말뚝의 제조 방법으로서,
상기 각 핀은,
연직 길이가 상기 말뚝 본체의 외경의 0.5배 이상 1.75배 이하,
경사 각도가 상기 말뚝 본체의 중심축에 대하여 0도 이상 45도 이하가 되도록 형성하는, 말뚝의 제조 방법.
A pile manufacturing method for manufacturing a pile in which two or more plate-shaped pins are installed on the outer circumferential surface of the pile body at the lower end of the pile body,
Each of the above pins,
The vertical length is 0.5 times or more and 1.75 times or less of the outer diameter of the pile body,
A method for manufacturing a pile, wherein the inclination angle is formed to be 0 degrees or more and 45 degrees or less with respect to the central axis of the pile body.
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