KR910003024Y1 - 동해방지 말뚝 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

동해방지 말뚝

제1도는 본 고안을 적용하는 동해방지 말뚝의 종단면도.

제2도의 그 작용 설명도.

제3도의 본 고안 실시예의 종단면도.

제4도는 본 고안의 주요부분을 이루는 피복부재의 실시예의 종단면도, 제5도는 본 고안의 작용 설명도, 제6도(a), (b)는 본 고안의 그 밖의 실시예의 주요부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 항체(抗體) 5 : 영구동토층(永久凍土層)

6 : 활동층(活動層) 10 : 말뚝(杭)

11, 11a : 신축가능부재(可伸縮部再) 14 : 유동성물질

21 : 피복부재(被服部材) 22 : 원통부재

24 : 링

본 고안은 한냉지대에서의 구조물 기초중 말뚝기초에 관한 것으로 더욱 상세히 말하면 동해방지 말뚝에 관한 것이다.

영구동토지대혹은 계절동토지대라고 하는 한냉지에 파이프라인의 가대(架台), 그밖에 각종 구조물을 건조하는 경우, 활동층 및 계절동토층이 얼어붙어서 땅이 들뜨거나 얼어붙은 땅이 녹아서 침강이라고 하는 동해로부터 구조물을 보호하는 것이 필요불가결하다.

이때문에 각종의 대책공법이 이용되고 있지만 가장 일반적인 것은 말뚝기초이다.

여기에서 영구동토지대라고 하는 것은 예를 들면 알래스카, 카나다, 시베리아 등과 같이 계절에 관계없이 년중내내 동결하고 있는 지층(이하 영구동토층이라고 칭한다)이 분포하고 있는 지역을 말하며, 그 년평균기온은 0℃이하이다.

활동층이라 함은 지표에어 영구동토층까지의 부분으로 1년간 온도변화의 영향을 크게 받으며 동계에는 흙이 얼어붙어 땅이 들뜨고, 하계에는 녹아서 침강하는 지층을 말한다.

또 계절동토층이라 함은 영구동토층이 존재하지 않는 평균기온 0℃이하의 지역으로서 동계에는 얼어붙고 하계에는 녹는 지층을 말한다. 더우기 다음 설명에서는 계절동토층을 활동층에 포함시키기도 한다.

그런데 한냉지에서의 말뚝기초는 영구동토내 깊이까지 말뚝을 넣고 영구동토와 말뚝표면 사이의 동착(凍着)강도에 따라서 상부 구조물의 자체무게, 얼어붙어 땅이 들뜨는 힘(凍着凍工力) 및 역마찰(negative friction)에 대항하려 하는 것이며, 그러기 위하여는 영구동토와 말뚝 사이의 확실한 동착강도 및 영구동토 안으로 말뚝을 밖아넣는 충분한 길이가 필요하다. 그렇지만 영구동토층은 반드시 균일한 성질을 지니고 있지 않으며 토질, 온도에 따라서 동착강도에 큰 차이가 있기 때문에 설계상 충분한 동착강도을 지니도록 영구동토 내에 말뚝을 깊이 넣어도 현실적으로는 구조물이 동해를 입는 일이 자주 있으며, 안전율을 가장 높게 한 설계에 기초하여 말뚝을 묻어넣는 깊이를 잡지않으면 안되므로 시공함에 있어서나 경제성에서 커다란 문제로 되어 있다.

이와같은 전체조건이 있기때문에 그 대책으로서 말뚝기초에 작용하는 동착동상력을 경감화하기 위한 몇가지 방법, 예를들면 더어멀파일(thermal pile)방식, 동상방지 말뚝방식, 동착강도증대 말뚝방식 등을 생각할 수 있다.

그러나 이들 종래의 말뚝방식은 어느 것이나 동착동상력을 저감시키는 효과가 작을뿐 아니라 그 위에 시공성, 경제성도 좋지않는등 많은 문제가 있었다.

이와같은 종래의 문제점을 해결하도록 본 고안의 고안자등은 제1도에서 예시하는 바와같은 동해방지 말뚝을 발명하고 특허출원하였다. 이 동착방지 말뚝(10)은 항체(1)에 예를 들면 우레탄고무, 폴리에틴렌 등으로 구성하고, 상하에 원통부를 지닌 주름통형의 신축가능부재(11)를 끼워서 그 상하단부를 각기 고정부재(12), (13)로 항체(1)에 고정하여 항체(1)와 신축가능부재(11)를 사용하여 형성하는 공간에 예를 들면 폴리부덴, 실리콘그리이스, 알코올과 같은 유동성 물질(14)을 충전한 것이다.

상기와 같이 구성한 동해방지 말뚝은 통상 다음과 같은 공법으로 설치할 수 있다.

(1) 활동층(6) 및 영구동토층(5)을 말뚝(10)의 매실깊이(h + H)만큼 굴착하고, 그 굴착구멍(7)에 말뚝(10)을 세워넣어서 말뚝(10)의 주위에 모래슬러리(8)를 묻어준다. 여기서, h는 활동층(6)의 두께, H는 영구동토층(5)에 말뚝이 박히는 길이이다.

(2) 영구동토충(5)의 강도가 비교적 작을 경우 또는 아직 얼지않은 땅에 말뚝이 박히는 경우에는 활동충(6)만을 굴착하고 굴착구멍(7)에 말뚝(10)을 세워넣은 다음 항타기(抗打機)로 영구동토 내 또는 아직 얼지않은 땅속에 박아넣은 다음 최후에 활동층(6)의 말뚝(10) 주위에 모래슬러리(8)를 묻어준다.

이와같이 하여 설치된 동해방지 말뚝(10)은 동계에 활동층(6)이 동착동상하면 제2도에서 보는 바와 같이 신축가능 부재(11)도 이에 추종하여 높이 글어올려져서 항체(1)에 잇따라 신장한다. 그러나 신축가능부재(11)는 상하단부가 항체(1)에 고정되어 있기 때문에 상부의 고정부와 지표면과의 사이에 팽창부(T)가 형성되어 신축가능부재(11)의 신장에 따라서 이동한 유동성물질(14)이 괴게 된다.

이와같이 하여 활동층(6)이 항체(1)에 미치는 동착동상력은 신축가능부재(11) 및 유동성물질(14)에 흡수되며 항체(1)에는 전달되지 않는다.

하계가 되어서 활동층(6)이 녹아서 내려 앉으면 이에 추종하여 신축가능부재(11)도 하강하여 다시 제1도의 상태로 복귀한다. 더우기 활동층(6)이 녹아서 내려 앉음에 라라서 발생하는 역마찰은 신축가능부재(11) 및 유동성물질(14)에 흡수되어 항체(1)에는 거의 작용하지 않는다.

이와같이 동해방지말뚝은 한냉지에 설치하여 매우 현저한 효과를 올릴수 있는 것이다.

그런데 신축가능부재(11)는 말뚝 설치장소에서의 활동층(6)의 두께(h)에 대응한 길이(L)의 것을 사용하지 않으면 안되지만 활동층(6)의 두께(h)는 지역이나 장소등에 따라서 현저하게 상이하므로 미리 활동층(6)의 두께(h)에 대응한 각종 길이(L)의 신축가능부재(11)를 장치한 말뚝(10)을 준비하여 두지 않으면 아니된다.

이와같은 사실때문에 동해방지 말뚝을 예컨대 파이프라인의 가대로서 장거리에 걸쳐서 말뚝기초를 설치하는 경우에는 각종 길이의 신국가능부재(11)를 구비한 말뚝(10)을 미리 공장에서 여러가지 종류를 제작하고 현지에 수송하여 활동층(6)의 두께에 따라서 이에 대응한 말뚝(10)을 사용하게 된다. 이때문에 신축가능부재(11)가 파손하거나 변형하지 않도록 포장하지 않으면 안되므로 하물이 커서 수송이 귀찮다는 사실, 대량 생산에 적합하지 않다는 사실, 이러한 것에 의하여 코스트가 상승하고 공사비의 증대를 가져오는 등의 문제가 발생한다.

본 고안은 이와같은 문제에 비추어 성취한 것으로 신축가능부재를 원통부재에 장치하여 양자의 사이에 유동성 물질을 충전하여서 되는 피복부재를 미리 공장에서 생산하여 두고 현장에서 항체에 끼워서 활동층의 두께에 상응한 길이로 연결됨에 따라 대량 생산이 가능하여 포장, 수송이 용이하고 코스트를 저감할 수 있는 동해방지말뚝을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 고안에 관한 동해방지 말뚝은 상기의 목적을 달성하기 위하여 활동층에 의한 (상력이 작용하는 한냉지에 설치하기 때문에 항체의 외경보다 약간 큰 내경의 원통부재에 신축가능부재의 상하단부를 고정하고 그 원통부재와 신축가능부재와의 사이에 유동성 물질을 충전하여 피복부재를 구성하며, 그 피복부재를 적어도 2개이상 항체에 끼워서 피복부재 사이를 연결함과 동시에 그 상하단부를 각기 항체에 고정한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에 도면을 이용하여 본 고안을 설명한다.

제3도는 본 고안 실시예의 종단면도이다.

더우기 제1도와 같은 부분에는 같은 부호를 붙혀서 설명을 생략한다. (21)(21a)는 피복부재로서 그 구조의 일예를 제4도에 나타내었다. (22)는 내경 D₂이 항체(1)의 외경 D₁보다 약간 크고, 얇은 금속재료로 되는 원통부재로서 그 길이 L₁는 평균적 활동층의 두께에 있어서의 피복부재(21)(21a)의 전체길이 L를 둘러 분할 또는 그 이상으로 분할한 길이로 되어 있다.

(11a)는 제1도에서 설명한 신축가능부재(11)와 대략같은 구성의 신축가능부재로서, 그 상하단부는 각기 원통형부재(22)에 수밀하게 고정되었으며 양자로 형성하는 공간에는 유동성물질(14)이 충전되어 있다.

더우기 신축가능부재(11a)의 원통부재(22)에 대하여 장치하는 위치는 예를 들면 상부는 원통부재(22)의 상단부에서 ℓ₁만큼 아래쪽에, 하부는 원통부재(22)의 하단부에서 ℓ₂만큼 위쪽에 고정되어 있으며, ℓ₂ ℓ₁이 되도록 선정하고 있다. 이와같은 피복부재(21)는 미리 공장에서 제작되어 현지에 수송된다.

다음에 제3도에 따라 본 고안의 구성 및 작용을 설명한다. 현장에서는 항체(1)에 피복부재(21a)를 ℓ₂쪽이 하방이 되도록 끼우고 하단부를 고정부재(13)에 따라 항체(11)에 고정한다. 다음에 항체(1)의 피복부재(21a)의 상방에 다음의 피복부재(21)를 ℓ₂쪽이 위로 되게 끼우고 양피복부재(21)(21a)의 상대하는 면에 약간 간을 마련하여 피복부재(21)의 상단부를 고정부재(12)로 항체(1)에 고정하고 상대하는 양단부를 용접등(23)으로 연결한다.

더우기 상기의 설명에서는 2개의 피복부재(21),(21a)를 항체(1)를 고정하여 양자를 연결한 경우를 나타내었으나 활동층(6)의 두께 h에 따라서 적당한 수의 피복부재(21),(21a),…,…를 항체(1)에 끼워서 연결한다. 이와같이 구성한 말뚝(10)을 굴착구멍(7)에 세우고 모래슬러리(8)를 파묻음으로써 설치된다.

다음에 제3도 및 제5도에 따라 본 고안의 작용을 설명한다. 제3도는 본 고안에 관한 여러O의 피복부재(21),(21a)를 연결하여 항체(1)에 끼워서 되는 동해방지 말뚝(10)을 굴뚝구멍(7)에 설치한 상태 및 하계의 상태를 보여주고 있다.

동계가 되어 활동층(6)이 동결동상하면 제5도에서 보는 바와 같이 신측가능부재(11a),(11a)도 이에 추종하여 끌어올려져서 신장한다. 이때 활동층(6)내에 있는 신축부재(11a)는 그 상부에서 변형하여 일부 지표면창에 노출하고 있는 신축가능부재(11a)는 지표면상에서 변형한다. 이와같이 하여 활동충(6)이 말뚝(10)에 미치는 동착동상력은 신축가능부재(11a),(11a)에 흡수되고 항체(1)에는 전달되지 않는다.

하계가 되어서 활동층(6)이 녹아서 내려 앉으면 이에 추종하여 신축가능부재(11a),(11a)도 하강하여 다시금 제3도의 상태로 복귀한다. 더우기 활동층(6)이 녹아서 내려앉음에 따라서 발생하는 역마찰은 신축가능부재(11a),(11a)와 유동성물질(14)에 흡수되고 항체(1)에는 거의 작용하지 않는다.

제6도는 본 고안의 또다른 실시예의 주요부분 단면도이다. 본 실시예는 신축가능부재(11a)의 각 내경부의 내벽에 각기 링(24)을 개장한 것으로 활동충(6)의 압력에 의한 신축가능부재(11a)의 변형, 파손 등을 방지할수 있다.

(b)도는 활동층(6)이 동착동상하였을 때의 항체(1)와 신축가능부재(11a) 및 링(24)과의 관계를 보여주는 것이다.

더우기 이 링(24)은 신축가능부재(11a)의 소경부의 외벽에 개재하여도 좋고 혹은 신축가능부재(11a)에 묻어 넣어도 좋다.

나아가서 본 고안은 신축가능부재를 나선상으로 구성하여 그 대경부와 내벽 또는 소경부의 외벽에 잇따라 서코일상의 스프링을 개재하거나, 그렇지 않으면 신축가능부재에 코일상의 스프링을 묻어넣어도 좋다.

이에 따라 하계에 있어서의 신축가능부재(11a)의 복귀를 용이하게 함과동시에 동계 활동층(6)의 압력에 의한 신축가능부재(11a)의 변형, 파손 등을 방지할 수 있다.

상기한 설명에는 강관말뚝(鋼管杭)에 피복부재를 끼운 경우를 나타내었으나 콘크리이트 말뚝, 목재말뚝으로 끼워도 본 고안을 실시할 수 있다. 또 신축가능부재의 구성, 형상등 피복부재의 길이, 연결 및 항체에의 고정수단 등도 상기 실시예에 한정하는 것은 아니고 본 고안의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경할 수있다는 것은 더 말할 것 없다.

위의 설명으로 부터 명백한 바와 같이 본 고안에 의하면 수송함에 편리할뿐 아니라 대량 생산이 가능하므로 코스트를 저감하며 공사비를 저감할 수 있는등 실시에 의한 효과가 크다.

Claims (1)

1. 활동층(6)에 의한 동착동상력이 작용하는 한냉지에 설치하기 때문에 항체(1)의 외경보다 약간 큰 내경의 원통부재(22)에 신축가능부재(11),(11a)의 상하단부를 고정하고 그 원통부재(22)와 신축가능부재(11),(11a)와의 사이에 유동성물질(14)을 충전하여 피복부재(21)를 구성하고, 그 피복부재(21)를 최소한 2개 이상 항체(1)에 끼워서 피복부재(21) 사이를 연결함과 동시에 그 상하단부를 각기 항체(1)에 고정하여서 되는 동해방지말뚝.