KR101176030B1

KR101176030B1 - 강관말뚝 두부 보강구조

Info

Publication number: KR101176030B1
Application number: KR1020120021596A
Authority: KR
Inventors: 오환상
Original assignee: 오환상; 주식회사 상신기공
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2012-08-24

Abstract

본 발명은 주조 방식으로 간편하게 제조가능한 동시에 중량을 경량화하되 지지강도는 상승시키고 취급성을 향상시켜 시공성이 우수하도록 하며 간단하게 시공 강관말뚝 두부 보강구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주조 방식으로 중앙이 관통되며 강관말뚝의 끝단면에 걸림되는 걸림단에 수직보강철근이 끼워지는 제1결합홀과 지지철근이 결합되는 제2결합홀이 각각 형성되고, 상기 걸림단의 하부로 강관말뚝과 체결을 위한 체결홀이 형성된 체결단들의 사이에 아치 형태의 아치리브가 일체로 형성된 두부체결구와, 상기 두부체결구에 결합된 지지철근에 결합되어 강관말뚝의 내부에 삽입 배치되는 지지판으로 구성하는 것을 특징으로 하여; 주조 방식으로 제조시 불필요한 부분은 제조하지 않도록 하여 무게의 경량화 및 재료비의 절감을 이루었으며, 강관말뚝의 끝단 측에 발생하는 압축력 및 수평력에 대하여 응력 분사 및 지지력은 증대되도록 하는 효과가 있다.

Description

강관말뚝 두부 보강구조{Steel pipe pile head reinforcement structure}

본 발명은 강관말뚝 두부 보강구조에 관한 것으로, 특히 주조 방식으로 간편하게 제조가능한 동시에 중량을 경량화하되 지지강도는 상승시키고 취급성을 향상시켜 시공성이 우수하도록 하며 간단하게 시공 강관말뚝 두부 보강구조에 관한 것이다.

일반적으로, 교량이나 건축물 등의 각종 구조물을 시공할 때, 지반이 연약한 경우에 기초를 소정의 강도가 확보되는 지지층에 정착시키기 위하여 다수의 말뚝을 수직으로 지반에 설치해야 하며, 수직으로 설치된 말뚝의 하단부는 암반층에 접촉되어 지지되고, 상기 말뚝의 상단부에 해당하는 두부는 지반 위에 구축되는 구조물 기초에 설치되어 상기 구조물 기초를 지지한다.

그런데, 지반에 설치되고 그 위에 구축되는 구조물 기초에 설치되는 강관말뚝의 두부는 상기 구조물 기초에서 가해지는 수평력과 휨 모멘트가 강력하게 작용하여 응력을 가장 크게 받는 부분이므로, 구조물 기초를 견고하게 지지하기 위해서는 강관말뚝의 두부를 강력하게 보강하는 구조가 추가적으로 요구된다.

종래 기술에 따른, 강관말뚝의 두부 보강 구조는 매설 과정에서 변형된 상단부를 수평으로 절단한 파이프의 상단에 구축되는 바, 상기 파이프의 단면형상에 대응하는 링 형상의 결합구, 상기 결합구의 하부에 형성되어 파이프의 내부로 삽입되는 보강판, 및 상기 결합구의 둘레에 일정한 간격으로 체결되어 그 위에 구축되는 구조물 기초에 매입되고 띠철근과 결속되는 다수개의 말뚝 두부 보강철근으로 구성되어 있다.

이러한, 종래의 강관말뚝의 두부 보강 구조는 파이프의 내주면에 보강판을 용접하고 결합구를 파이프의 상단 테두리의 전체를 따라 용접하여 접합하고, 강관말뚝 두부 보강철근을 결합구 둘레에 용접하는 방식으로 상기 파이프의 상단에 설치하며, 상기 강관말뚝 두부 보강철근은 띠철근과 결속된 후 여기에 속채움 콘크리트가 타설된다.

상기와 같은, 구성을 가지는 종래의 강관말뚝의 두부 보강 구조는, 예를 들면 대한민국 공개특허공보 제2001-16494호(발명의 명칭 : 외주용접을 이용한 강관말뚝 머리부 처리용 결합구조 및 그 결합부), 대한민국 공개특허공보 제2001-67001호(발명의 명칭 : 결합구를 이용한 속채움 방식의 강관말뚝과 콘크리트 구조물 기초의 결합구조 및 그 결합구)에서 도시된 바와 같이, 기본적으로 파이프와 결합구가 작업현장에서 용접에 의해 상호 접합하고 있기 때문에, 용접작업 자체가 노동과 시간 소모적일 뿐만 아니라, 용접작업 조건과 과정에 따라 용접열에 기인하는 파이프의 소성 변형 및 잔류 응력이 발생할 가능성이 있기 때문에 강관말뚝의 구조 및 안정성 측면에서 불리하게 된다는 문제점을 지니고 있다.

이러한, 용접 방식의 두부 보강 구조에 대한 문제점을 극복하기 위하여 다양한 연구개발이 진행되어 왔는데, 파이프와 결합구에 각각 볼트구멍을 형성하고, 상기 볼트구멍으로 머리 부분이 있는 일반적인 볼트와 너트를 체결하여 파이프와 결합구를 결합되며, 두부보강 철근으로부터 가해지는 응력으로 인한 결합구의 변형을 방지하기 위한 별도의 결합구 보강재가 형성되며, 상기 파이프에는 속채움 콘크리트가 채워지는 강관말뚝의 두부 보강 구조가 주류를 이루고 있다.

구체적인 예를 들면, 대한민국 공개특허공보 제2002-44618호(발명의 명칭 : 콘크리트와 볼트 합성식으로 보강되는 강관말뚝용 머리보강 장치)에서는 파이프와 링형의 덮개판을 상호간에 볼트로 체결하고, 콘크리트로 보강하는 강관말뚝용 머리보강장치가 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제2004-74861호(발명의 명칭 : 강관말뚝 머리보강부)에서는 강관파이프, 이에 대응하는 돔형 덮개부에 서로 대응하는 볼트구멍이 형성되어 볼트로 체결되는 강관말뚝 머리보강부가 개시되어 있다. 이러한 강관말뚝용 머리보강장치는 파이프와 링 형상의 덮개판 사이의 결합을 용접이 아닌 볼트에 의한 결합으로 대체하고 콘크리트로 보강하는 구조로서, 전술한 용접 방식의 두부 보강 구조의 문제점들을 어느 정도 해소한 바 있다.

그러나, 이러한 강관말뚝용 머리보강장치는 부품수의 증가로 현장 조립작업의 공수가 대폭 늘어나게 되는 한편, 소정 위치에 많은 볼트구멍을 정밀하게 천공하여야 하고, 파이프와 덮개판의 서로 대응하는 다수의 볼트구멍을 정확하게 정렬하여 볼트를 체결해야 하며 볼트 체결 후에도 파이프와 볼트결합이 제대로 일치하지 않는다는 등과 같은 작업상 어려움을 가중시키는 문제점을 유발하였다. 특히 강관말뚝의 파이프의 두부는 구조물 기초에서 가해지는 수평력과 휨 모멘트가 강력하게 작용하게 되어 응력을 가장 크게 받는 부분인데, 파이프의 두부에 형성되는 다수개의 볼트구멍에 의해 파이프의 단면적이 감소되므로 강관말뚝의 구조 및 안정성 측면에서 크게 불리하게 된다는 문제점을 지니고 있다.

더불어, 파이프에 형성된 볼트구멍으로 인하여 강관말뚝의 두부의 강도가 저하된다는 문제점을 해결하기 위해서,

예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제0378550호(발명의 명칭 : 강관말뚝 두부 보강 구조), 대한민국 공개특허공보 제2006-33691호(발명의 명칭 : 강관말뚝용 머리 보강 장치) 등에서 개시된 바와 같이, 강관말뚝의 두부에 결합구 보강재, 지지레그 등과 같은 각종 부가적인 기구를 형성해야 하는데, 이러한 각종 부가적인 기구 때문에 강관말뚝의 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 제조원가와 중량이 동시에 상승한다는 문제점을 지니고 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제2001-7734호(발명의 명칭 : 강관말뚝 머리부와 콘크리트 기초의 결합을 위한 결합구 및 이를 이용한 결합구조)에서는 내부에 상단에 걸림턱이 일체로 형성되고, 수직부의 상부 내측에 원형 테 형태의 미끄럼 방지턱이 돌출 형성되고, 상기 수직부의 하부에 하부 내측에 일체로 성형되어 소정 간격으로 볼트구멍이 천공되는 바닥부가 형성되는 강관말뚝이 포함되어, 상기 강관말뚝의 걸림턱, 미끄럼 방지턱 및 바닥부가 결합구를 지지하는 강관말뚝 머리부와 콘크리트 기초의 결합을 위한 결합구 및 이를 이용한 결합구조가 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제2001-7930호(발명의 명칭 : 강관말뚝과 콘크리트 구조물기초의 결합구조 및 그 강관말뚝 결합구)에서는 강관말뚝의 외경부보다 큰 외경과 강관말뚝보다 작은 내경을 갖는 원형테 모양의 수평부와, 상기 수평부의 강관말뚝 내부면 위치에 수직하방으로 형성되고 체결용 구멍이 형성되는 강관말뚝을 포함하는 강관말뚝과 콘크리트 구조물기초의 결합구조 및 그 강관말뚝 결합구가 개시되어 있다. 이러한 결합구조들은 강관말뚝의 두부를 강력하게 보강할 수는 있으나, 걸림턱, 미끄럼 방지턱 및 바닥부로 인하여 강관말뚝 자체의 구조가 대단히 복잡하고 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

이외에도, 대한민국 공개특허공보 제2006-47246호(발명의 명칭 : 강관말뚝기초 보강장치)에서는 강관말둑의 두부에 설치되는 복수개의 조각지지부재 및 상기 조각지지부재에 구비된 주철근 고정수단을 포함하는 강관말뚝기초 보강장치가 개시되어 있다. 이러한 강관말뚝기초 보강장치는 비교적 제조나 설치가 용이하지만, 복수개의 조각지지부재로 인하여 강관말뚝의 두부를 강력하게 보강하는 것이 곤란하며, 여전히 강관말뚝에 볼트구멍을 천공해야 하기 때문에 상기2천공된 볼트구멍으로 인한 강관말뚝의 문제점이 그대로 잔존하게 된다.

그리고, 강관말뚝의 두부 보강 구조는 두부보강 철근의 하중이 우선 결합구에 작용하고 상기 결합구를 통하여 파이프로 전달되는데, 상기에서 기술된 강관말뚝의 두부 보강 구조는 파이프가 두부보강 철근을 직접 지지하지 못하여 상기 두부보강 철근과 파이프의 상단부가 이격된다. 따라서, 두부보강 철근과 파이프 사이의 이격거리인 편심량만큼 두부보강 철근으로부터 추가적인 2차응력이 가해져서 결합구의 변형을 유발하게 되며, 상기 결합구의 변형을 방지하기 위하여 결합구에 별도의 결합구 보강재를 형성해야 하므로, 상기 결합구의 구조가 복잡해지고 제조원가가 상승한다는 문제점을 지니고 있다.

이로써, 강관말뚝의 끝단면에 끼워져 결합되는 결합구를 간단하게 주조방식으로 불필요한 부분은 제거한 상태로 제조함으로써 경량화를 이루어 제조단가를 감소시키는 동시에 작업장에서 운반, 조립의 취급성 향상과 압축응력을 분산시켜 지지하며 수평토압을 지지하여 강관말뚝의 변형을 방지하도록 하며, 강관말뚝의 내부에 위치되는 지지판 또한 단지 강관말뚝의 내부로 타설되는 콘트리트 몰탈을 지지하는 기능뿐만 아니라 콘크리트 몰탈의 강관말뚝의 내부로 유동을 방지하여 밀도가 높은 콘크리트 기초가 되도록 하며, 간단하게 수직보강철근이나 지지철근을 체결할 수 있도록 개성된 강관말뚝의 두부 보강구조가 절실히 요구되는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 주조 방식으로 제조시 불필요한 부분은 제조하지 않도록 하여 무게의 경량화 및 재료비의 절감을 이루었으며, 강관말뚝의 끝단 측에 발생하는 압축력 및 수평력에 대하여 응력 분사 및 지지력은 증대되도록 하는 강관말뚝 두부 보강구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 아치형태의 리브가 일체로 형성되어 구조물에 의한 압축하중 발생시 응력을 분산하여 지지가능한 동시에 강관말뚝의 내측면을 지지함으로써 수평력을 분산 지지하여 강관말뚝의 끝단이 변형되지 않도록 하는 데 있다.

더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 지지철근이 결합되는 제2결합홀이나 결합홀에 걸림구를 결합시켜 간단하게 이형 철근 형태의 지지철근일 경우 밀어 넣는 방식을 이용하여 걸림 결합시킬 수 있어 조립 시공성이 증대되고 시공 시간을 단축할 수 있도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 지지판을 이중판이나 원주 끝단을 이중판 형태로 형성하여 강관말뚝 내부로의 삽입시 균형을 유지시켜 주며 콘크리트의 타설시 콘크리트의 무게로 인한 변형을 방지하도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 지지판의 원주 끝단에 고무 패킹을 끼움시켜 강관말뚝의 내주면과 지지판의 원주 끝단 사이를 밀폐함으로써 타설되는 콘크리트가 강관말뚝의 하부로 유동되지 못하도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 시공될 구조물을 지지하기 위해 지반에 항타 시공되어 강관말뚝의 머리부와 구조물의 기초를 결합하기 위하여, 강관말뚝의 끝단면에 올려져 걸림되는 원형 띠 형태의 걸림단이 형성되고, 상기 걸림단의 원주를 따라 수직보강철근이 수직 결합되도록 관통되는 다수 개의 제1결합홀이 등 간격으로 형성되며, 상기 걸림단의 내주면에는 내측으로 돌출되며 제2결합홀이 수직 관통된 다수개의 돌출단을 등 간격으로 형성되고, 상기 걸림단의 하부면을 따라 강관말뚝과 볼트 너트 체결을 위한 체결홀이 형성되며 강관말뚝의 내주면을 지지하기 위한 다수개의 체결단이 하부로 돌출되어 등간격으로 형성되고, 상기 체결단과 체결단을 상부로 굴곡된 아치형태로 연결하는 아치리브가 제1결합홀에 관통된 상태로 일체로 형성되도록 주조방식으로 제조되는 두부체결구를 구성하며, 상기 강관말뚝의 내부에 삽입되며 제2결합홀에 체결되는 지지철근의 타 끝단이 체결되도록 다수개의 결합홀이 형성된 지지판으로 구성하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 두부 보강구조에 있어서, 상기 두부체결구의 제2결합홀과 지지판의 결합홀의 양측 중 일측으로 끼워져 일측면에 걸림되는 걸림턱이 외측으로 돌출되게 원통 형상의 몸체 일 끝단에 형성되고, 상기 몸체의 외주면을 따라 다수개의 제1탄성걸림편이 외측으로 돌출되며 상부를 향하도록 형성되고, 상기 몸체의 끝단에서 내측 연장되며 상부를 향하는 다수개의 제2탄성걸림편이 형성된 걸림구를 구성하여, 상기 걸림구를 제2결합홀과 결합홀에 각각 결합되는 걸림구의 걸림턱과 제2탄성걸림편이 마주보도록 끼움 결합시켜 제1탄성걸림편은 걸림턱이 걸림된 제2결합홀과 결합홀의 타측면에 걸림되어 이탈이 방지되고, 상기 지지철근의 양 끝단을 걸림구의 걸림턱 쪽에서 몸체의 내부로 끼움시켜 지지철근에 원주 방향을 따라 형성된 돌기가 제2탄성걸림편에 걸림되어 이탈이 방지되며 결합되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 두부 보강구조를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 주조 방식으로 제조시 불필요한 부분은 제조하지 않도록 하여 무게의 경량화 및 재료비의 절감을 이루었으며, 강관말뚝의 끝단 측에 발생하는 압축력 및 수평력에 대하여 응력 분사 및 지지력은 증대되도록 하는 효과가 있다.

그리고, 아치형태의 리브가 일체로 형성되어 구조물에 의한 압축하중 발생시 응력을 분산하여 지지가능한 동시에 강관말뚝의 내측면을 지지함으로써 수평력을 분산 지지하여 강관말뚝의 끝단이 변형되지 않도록 하는 효과가 있다.

더불어, 지지철근이 결합되는 제2결합홀이나 결합홀에 걸림구를 결합시켜 간단하게 이형 철근 형태의 지지철근일 경우 밀어 넣는 방식을 이용하여 걸림 결합시킬 수 있어 조립 시공성이 증대되고 시공시간을 단축할 수 있도록 하는 효과가 있다.

아울러, 지지판을 이중판이나 원주 끝단을 이중판 형태로 형성하여 강관말뚝 내부로의 삽입시 균형을 유지시켜 주며 콘크리트의 타설시 콘크리트의 무게로 인한 변형을 방지하도록 하는 효과가 있다.

또한, 지지판의 원주 끝단에 고무 패킹을 끼움시켜 강관말뚝의 내주면과 지지판의 원주 끝단 사이를 밀폐함으로써 타설되는 콘크리트가 강관말뚝의 하부로 유동되지 못하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 강관말뚝 두부 보강구조를 나타낸 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 강관말뚝 두부 보강구조를 일부분 조립한 상태를 나타낸 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 강관말뚝 두부 보강구조를 나타낸 결합사시도,
도 4는 본 발명에 따른 강관말뚝 두부 보강구조의 결합 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 두부체결구와 지지판을 지지철근으로 결합한 결합사시도,
도 6은 본 발명에 따른 두부체결구의 저면사시도,
도 7은 다른 실시 예에 따른 두부체결구의 체결홀에 암나선을 형성한 상태를 나타낸 사시도,
도 8에서 도면 (a)는 수평판의 하부에 탄성보조판이 결합된 지지판을 나타낸 단면도, 도면 (b)는 수평판의 테두리에 탄성지지판이 결합된 지지판을 나타낸 단면도,
도 9에서 도면 (a)는 원판 형태의 지지판의 테두리에 고무패킹이 결합된 상태를 나타낸 단면도, 수평판의 하부에 탄성보조판의 테두리에 고무패킹이 결합된 지지판을 나타낸 단면도, 도면 (b)는 수평판의 테두리에 탄성지지판의 테두리에 고무패킹이 결합된 지지판을 나타낸 단면도,
도 10에서 도면 (a)는 제2결합홀과 결합홀에 각각 체결되는 걸림구를 상부측에서 투영한 사시도, 도면 (b)는 제2결합홀과 결합홀에 각각 체결되는 걸림구를 하부측에서 투영한 사시도,
도 11은 제2결합홀과 결합홀에 걸림구가 체결되는 순서 및 결합구에 지지철근이 삽입되어 결합되는 상태를 도시한 순서도,
도 12는 본 발명에 따른 강관말뚝 두부 보강구조가 시공된 상태의 시공 상태사시도,
도 13은 본 발명에 따른 강관말뚝 두부 보강구조가 시공된 상태에서 확대기초를 시공한 시공 상태단면도이다.

이에 상기한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강관말뚝 두부 보강구조는 시공될 구조물을 지지하기 위해 지반에 항타 시공되어 강관말뚝(200)의 머리부와 구조물의 기초를 결합하는 강관말뚝 두부 보강구조에 관한 것으로, 주조 방식으로 중앙이 관통되며 강관말뚝(200)의 끝단면(201)에 걸림되는 걸림단(11)에 수직보강철근(20)이 끼워지는 제1결합홀(12)과 지지철근(30)이 결합되는 제2결합홀(14)이 각각 형성되고, 상기 걸림단(11)의 하부로 강관말뚝(200)과 체결을 위한 체결홀(17)이 형성된 체결단(18)들의 사이에 아치 형태의 아치리브(19)가 일체로 형성된 두부체결구(10)와, 상기 두부체결구(10)에 결합된 지지철근(30)에 결합되어 강관말뚝(200)의 내부에 삽입 배치되는 지지판(40)으로 보강구조(100)가 구성된다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 강관말뚝(200)은 내부가 중공된 연필 모양의 형태로써 구조물을 시공할 지반에 별도의 항타기를 이용하여 암반까지 매립시키고 끝단은 지반으로 일부분 노출되는 것이다.

이렇게, 지반에 매립된 강관말뚝(200)의 끝단면(201)에 구조물의 기초를 시공하기 위한 보강구조(100)를 구성하는 두부체결구(10)는 강관말뚝(200)의 끝단면(201)에 올려져 걸림되는 원형 띠 형태의 걸림단(11)이 형성되어 구성된다.

이러한, 상기 걸림단(11)의 원주를 따라 수직보강철근(20)이 수직 결합되도록 관통되는 다수 개의 제1결합홀(12)이 등 간격으로 형성되어 구성된다.

여기서, 상기 수직보강철근(20)을 제1결합홀(12)에 결합하는 방식은 일 예로 수직보강철근(20)의 일 끝단을 제1결합홀(12)에 일치시킨 상태에서 수직보강철근(20)을 타격하여 억지 끼움 방식으로 고정할 수 있으며, 제1결합홀(12)을 통해 관통시킬 수도 있다.

이때, 상기 수직보강철근(200)은 제1결합홀(12)을 관통되어 하부 끝단은 지지판(40)의 상부면에 맞닿도록 위치시킨다.

그리고, 상기 걸림단(11)의 내주면(13)에는 내측으로 돌출되며 제2결합홀(14)이 수직 관통된 다수개의 돌출단(15)을 등 간격으로 형성되어 구성된다.

더불어, 상기 걸림단(11)의 하부면(16)을 따라 강관말뚝(200)과 볼트 너트 체결을 위한 체결홀(17)이 형성되며 강관말뚝(200)의 내주면을 지지하기 위한 다수개의 체결단(18)이 하부로 돌출되어 등간격으로 형성되어 구성된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예로써 상기 체결홀(17)에는 암나선(17a)을 형성하여 강관말뚝(200)을 외부에서 내부로 관통하는 볼트(B)가 체결되도록 구성하여 볼트(B)와 너트(N)를 이용하는 방식보다 체결 속도 및 과정을 간편하게 구성한 것이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 체결단(18)과 체결단(18)을 상부로 굴곡된 아치형태로 연결하는 아치리브(19)가 제1결합홀(12)에 관통된 상태로 일체로 형성되도록 주조방식으로 제조되어 구성되는 것이다.

이러한, 상기 두부체결구(10)는 주물 또는 주강을 이용하여 제조할 수 있는 것으로 사용상 재질은 다르게 선택할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 지지판(40)은 강관말뚝(200)의 내부에 삽입되며 제2결합홀(14)에 체결되는 지지철근(30)의 타 끝단이 체결되도록 다수개의 결합홀(41)이 형성되어 구성된다.

이와 같은, 상기 지지판(40)의 다른 실시 예들을 살펴보면 다음과 같다.

1. 도 8에서 도면(a)에 도시된 바와 같이, 상기 지지판(40)은 결합홀(41)이 형성된 수평판(42)의 하부면 중앙에 탄성력을 갖으며 원뿔 형태인 탄성보조판(43)의 꼭지점 상부면을 용접방식으로 결합하여 구성한다.

이후, 기초콘크리트의 몰탈 타설시 수평판(42)과 탄성보조판(43)의 원주 끝단이 강관말뚝(200)의 내주면에 접촉되어 지지력이 증대되어 변형이 방지되는 동시에 강관말뚝(200)의 내부로 지지판(40)을 삽입시 수평을 유지시켜 주도록 구성할 수도 있다.

2. 도 8에서 도면(b)에 도시된 바와 같이, 상기 지지판(40)은 결합홀(41)이 형성된 수평판(42)의 원주 끝단에 단면이 '<'형상이며 원형 띠 형상으로 탄성력을 갖는 탄성지지판(44)을 용접방식으로 결합하여 구성한다.

이후, 기초콘크리트의 몰탈 타설시 탄성지지판(44)의 원주 끝단이 강관말뚝(200)의 내주면에 접촉되어 지지력이 증대되어 변형이 방지되는 동시에 강관말뚝(200)의 내부로 지지판(40)을 삽입시 수평을 유지시켜 주도록 구성할 수도 있다.

3. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 지지판(40)의 원주 끝단에는 경질의 고무패킹(45)을 끼움 결합하여 구성한다.

이후, 기초콘크리트의 몰탈 타설시 지지판(40)의 원주 끝단과 강관말뚝(200)의 내주면 사이가 고무패킹(45)에 의해 밀폐되어 지지판(40)이 위치된 강관말뚝(200)의 하부측 내부로 콘트리트가 유동되지 않도록 구성할 수도 있다.

한편, 상기 두부체결구(10)의 제2결합홀(14)과 지지판(40)의 결합홀(41)에 지지철근(30)이 체결되는 방식은 지지철근(30)의 양 끝단에 수나선(21)을 형성시킨 상태에서 양 끝단을 각각 제2결합홀(14)과 결합홀(41)에 통과시켜 너트(N)를 이용하여 체결하는 방식으로 구성한다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예로써 상기 두부체결구(10)의 제2결합홀(14)과 지지판(40)의 결합홀(41)에 지지철근(30)이 체결되는 방식을 살펴보면, 제2결합홀(14)과 결합홀(41)에 각각 걸림구(50)를 끼움하여 지지철근(30)을 별도의 가공 없이 간단하게 끼움 방식으로 체결할 수도 있는데 걸림구(50)를 살펴보면 다음과 같다.

상기 걸림구(50)는 두부체결구(10)의 제2결합홀(14)과 지지판(40)의 결합홀(41)의 양측 중 일측으로 끼워져 일측면에 걸림되는 걸림턱(51)이 외측으로 돌출되게 원통 형상의 몸체(52) 일 끝단에 형성되어 구성된다.

그리고, 상기 몸체(52)의 외주면을 따라 다수개의 제1탄성걸림편(53)이 외측으로 돌출되며 상부를 향하도록 형성되어 구성된다.

아울러, 상기 몸체(52)의 끝단에서 내측 연장되며 상부를 향하는 다수개의 제2탄성걸림편(54)이 형성되어 구성되는 것이다.

여기서, 상기 제2탄성걸림편(54)의 끝단은 지지철근(30)의 외주면에 밀착될 수 있도록 끝단이 뾰족한 형태가 아니라 곡률 지게 일부분 절단된 곡률단(54a)을 형성하여 구성되는 것이다.

즉, 상기 걸림구(50)를 제2결합홀(14)과 결합홀(41)에 각각 결합되는 걸림구(50)의 걸림턱(51)과 제2탄성걸림편(54)이 마주보도록 끼움 결합시켜 제1탄성걸림편(53)은 걸림턱(51)이 걸림된 제2결합홀(14)과 결합홀(41)의 타측면에 걸림되어 이탈이 방지된다.

더불어, 상기 지지철근(30)의 양 끝단을 걸림구(50)의 걸림턱(51) 쪽에서 몸체(52)의 내부로 끼움시켜 지지철근(30)에 원주 방향을 따라 형성된 돌기(31)가 제2탄성걸림편(54)의 곡률단(54a)에 걸림되어 이탈이 방지되며 결합되도록 구성하는 것이다.

이러한, 상기 걸림구(50)의 걸림턱(51)과 제1탄성걸림편(53)의 상부 끝단과의 간격은 걸림단(11)의 두께만큼 또는 지지판(40)의 두께 만큼으로 구성하는 것이 바람직할 것이다.

즉, 상기 제1탄성걸림편(53)은 제2결합홀(14)과 결합홀(41)에 삽입시 몸체(52) 측으로 압축된 상태로 통과되면 탄성력에 의해 복원되어 걸림턱(51)이 걸림된 제2결합홀(14)과 결합홀(41)의 타측면에 걸림되어 이탈이 방지되기 위한 구성이다.

아울러, 상기 걸림구(50)를 제조하는 방식을 일 예로 설명하면 금속재로 이루어진 판재의 일 끝단은 걸림턱(51)을 형성하도록 일측으로 절곡한 후 여러 등분이 되도록 등 간격으로 절개하고, 상기 걸림턱(51)의 하부로 다수개의 제1탄성걸림편(53)이 형성되도록 펀칭 방식으로 절개하여 외측으로 절곡시키며, 판재의 타 끝단은 다수개의 제2탄성걸림편(54)이 형성되도록 삼각편 형태로 절단한 후 정점을 곡률지게 절단하여 곡률단(54a)를 형성한 다음 제2탄성걸리편(54)이 타측을 향하도록 절곡한다.

이후, 상기 금속재 판재를 제2탄성걸림편(54)이 서로 모아지도록 원통 형태로 원형 절곡할 때 걸림턱(51)은 원활한 원형 절곡을 위해 일부분 절개할 수도 있을 것이며, 원형 절곡을 완료한 다음 맞닿는 끝단을 용접한 후 열처리 과정을 거쳐 제1,2탄성걸림편(53)(54)에 탄성력이 생성되도록 제조할 수도 있을 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보강구조(100)를 시공 순서를 살펴보면 강관말뚝(200)을 별도의 항타기를 이용하여 암반까지 매립시키고 끝단은 지반으로 일부분 노출되도록 시공한 후 지면으로 노출되는 불필요한 강관말뚝(200)의 끝단 부분은 절단기를 이용하여 절단할 수도 있다.

이후, 상기 보강구조(100)를 구성하는 두부체결구(10)와 지지판(40)을 지지철근(30)을 이용하여 결합한다.

1. 상기 지지철근(30)의 양 끝단에 수나선(21)을 형성시킨 상태에서 양 끝단을 각각 제2결합홀(14)과 결합홀(41)에 통과시켜 너트(N)를 이용하여 체결하는 방식으로 체결할 수도 있다.

2. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예로써 상기 두부체결구(10)의 제2결합홀(14)과 지지판(40)의 결합홀(41)에 각각 걸림구(50)를 끼움한다.

이때, 상기 걸림구(50)를 제2결합홀(14)과 결합홀(41)에 각각 결합되는 걸림구(50)의 걸림턱(51)과 제2탄성걸림편(54)이 마주보도록 삽입하면 제1탄성걸림편(53)은 제2결합홀(14)과 결합홀(41)에 삽입시 몸체(52) 측으로 압축된 상태로 통과되면 탄성력에 의해 복원되어 걸림턱(51)이 걸림된 제2결합홀(14)과 결합홀(41)의 타측면에 걸림되어 이탈이 방지되어 고정된다.

이후, 별도 가공을 하지 않은 상기 지지철근(30)의 양 끝단을 걸림구(50)의 걸림턱(51) 쪽에서 몸체(52)의 내부로 끼움시키면 지지철근(30)의 돌기(31)에 의해 제2탄성걸림편(54)이 몸체(52)의 내측면 측으로 압축된 후 돌기(31)가 제2탄성걸림편(54)의 끝단을 통과하면 탄성력에 의해 복원되어 돌기(31)의 후방면에 걸림되어 지지철근(30)이 진입한 반대 방향으로 이탈되지 못하게 되는 것이다.

이로써, 상기 걸림구(50)를 이용할 경우 지지철근(30)을 너트(N)를 이용하여 체결하는 방식보다 조립이 간편한 동시에 조립 시간을 단축시킬 수 있는 특징이 있다.

이렇게, 상기 지지철근(30)에 의해 연결된 두부체결구(10)와 지지판(40) 중 지지판(40)을 강관말뚝(200)의 내부로 삽입시키는 동시에 두부체결구(10)의 체결단(18)과 아치리브(19)는 강관말뚝(200)의 끝단면(201) 내부로 삽입시켜 강관말뚝(200)의 내주면에 밀착되도록 하고, 걸림단(11)은 강관말뚝(200)의 끝단면(201) 상부에 올려지도록 한다.

다음으로, 상기 체결홀(17)에 연통되도록 강관말뚝(200)의 외주에서 내측으로 볼트홀(202)을 드릴 장치를 이용하여 형성한다.

그리고, 상기 볼트홀(202)을 통해 볼트(B)를 삽입하여 체결홀(17)을 통해 관통한 다음 너트(N)를 체결한다.

한편, 상기 체결홀(17)에 암나선(17a)이 형성된 경우에는 볼트홀(202)을 통해 볼트(B)를 삽입하는 동시에 체결홀(17)의 암나선(17a)에 직접적으로 체결되어 체결의 편의성이 향상되는 특징이 있다.

이후, 상기 두부체결구(10)의 제1결합홀(12)에 수직보강철근(20)의 일 끝단을 제1결합홀(12)에 일치시킨 상태에서 수직보강철근(20)을 타격하여 억지 끼움 방식으로 고정한다.

이때, 상기 수직보강철근(200)은 제1결합홀(12)을 관통되어 하부 끝단은 지지판(40)의 상부면에 맞닿도록 위치시켜 기초 콘트리트 몰탈과 부착력을 증대시키는 것이다.

도 8 및 도 9와 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 수직보강철근(20)의 설치가 완료되면 수직보강철근(20)의 길이 방향을 따라 등간격으로 수직보강철근(20)의 외측으로 마디철근(300)을 원형 띠 형상으로 결합하여 보강구조(100)의 조립을 완료한다.

다음으로, 상기 보강구조(100)가 완료되면 주변으로 거푸집을 형성시켜 기초 콘크리트가 시공될 콘크리트 몰탈을 타설시 두부체결구(10)의 걸림단(11) 중앙을 통해 지지판(40)의 상부로 강관말뚝(200)의 내부에 충진되고, 충진이 완료되면 지면으로 노출된 강관말뚝(200)의 외주면과 보강구조(100)의 수직보강철근(20) 및 마디철근(300)에 타설된 다음 소성과정을 거쳐 구조물의 확대 기초(400)를 완성시키게 된다.

이때, 상기 지지판(40)은 수평판(42)과 탄성보조판(43)이 형성된 경우와 수평판(42)의 원주 끝단에 탄서지지판(40)이 결합된 경우에는 강관말뚝(200)의 내주면에 지지되는 면이 2열로 형성되어 하나의 판 형태로 형성된 지지판(40)보다는 지지력이 증대되어 기초 콘크리트 타설시 콘크리트 무게로 인한 변형이 방지되는 특징이 있다.

또한, 상기 지지판(40)은 수평판(42)과 탄성보조판(43)이 형성된 경우와 수평판(42)의 원주 끝단에 탄서지지판(40)이 결합된 경우에는 강관말뚝(200)의 내주면에 지지되는 면이 2열로 형성되어 강관말뚝(200)의 내부로 삽입시 지지판(40)의 수평을 유지시켜 삽입할 수 있어 기초 콘크리트 타설시 콘크리트가 일측으로 몰리는 현상을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 지지판(40)의 원주 끝단에 경질의 고무패킹(45)을 끼움 결합한 경우에는 지지판(40)의 원주 끝단과 강관말뚝(200)의 내주면 사이가 고무패킹(45)에 의해 밀폐되어 기초콘크리트의 몰탈 타설시 지지판(40)이 위치된 강관말뚝(200)의 하부측 내부로 콘트리트가 유동되지 않도록 하여 콘크리트의 유실 및 유실이 발생된 상태에서 지지판(40)의 상부로 타설된 콘크리트의 내부에 공극의 발생을 예방할 수 있어 콘크리트의 밀도가 높은 상태로 소성이 가능하도록 하는 특징이 있다.

더불어, 상기 아치리브(19)에 의해 구조물의 수직 하중인 압축력이 작용되면 응력이 일 부분에 집중되지 않도록 분산하여 강관말뚝(200)의 끝단면(201)에 대하여 전체적으로 지지가능하도록 하며, 체결단(18)과 아치리브(19)가 지반에서 수평방향으로 발생하는 수평 응력을 지지함으로써 강관말뚝(200)의 찌그러짐이나 변형을 방지하는 특징이 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10 : 두부체결구 11 : 걸림단
12 : 제1결합홀 12a : 철근결합암나선
13 : 내주면 14 : 제2결합홀
15 : 돌출단 16 : 하부면
17 : 체결홀 17a : 암나선
18 : 체결단 20 : 수직보강철근
21 : 수나선 30 : 지지철근
31 : 돌기 40 : 지지판
41 : 결합홀 42 : 수평판
43 : 탄성보조판 44 : 탄성지지판
45 : 고무패킹 50 ; 걸림구
51 : 걸림턱 52 : 몸체
53 : 제1탄성걸림편 54 : 제2탄성걸림편
54a : 곡률단 100 : 보강구조
200 : 강관말뚝 201 : 끝단면
202 : 볼트홀 300 : 마디철근
400 : 확대기초 B : 볼트
N : 너트

Claims

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시공될 구조물을 지지하기 위해 지반에 항타 시공되어 강관말뚝(200)의 머리부와 구조물의 기초를 결합하기 위하여, 강관말뚝(200)의 끝단면(201)에 올려져 걸림되는 원형 띠 형태의 걸림단(11)이 형성되고, 상기 걸림단(11)의 원주를 따라 수직보강철근(20)이 수직 결합되도록 관통되는 다수 개의 제1결합홀(12)이 등 간격으로 형성되며, 상기 걸림단(11)의 내주면(13)에는 내측으로 돌출되며 제2결합홀(14)이 수직 관통된 다수개의 돌출단(15)을 등 간격으로 형성되고, 상기 걸림단(11)의 하부면(16)을 따라 강관말뚝(200)과 볼트 너트 체결을 위한 체결홀(17)이 형성되며 강관말뚝(200)의 내주면을 지지하기 위한 다수개의 체결단(18)이 하부로 돌출되어 등간격으로 형성되고, 상기 체결단(18)과 체결단(18)을 상부로 굴곡된 아치형태로 연결하는 아치리브(19)가 제1결합홀(12)에 관통된 상태로 일체로 형성되도록 주조방식으로 제조되는 두부체결구(10)를 구성하며, 상기 강관말뚝(200)의 내부에 삽입되며 제2결합홀(14)에 체결되는 지지철근(30)의 타 끝단이 체결되도록 다수개의 결합홀(41)이 형성된 지지판(40)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 두부 보강구조에 있어서,
상기 두부체결구(10)의 제2결합홀(14)과 지지판(40)의 결합홀(41)의 양측 중 일측으로 끼워져 일측면에 걸림되는 걸림턱(51)이 외측으로 돌출되게 원통 형상의 몸체(52) 일 끝단에 형성되고,
상기 몸체(52)의 외주면을 따라 다수개의 제1탄성걸림편(53)이 외측으로 돌출되며 상부를 향하도록 형성되고,
상기 몸체(52)의 끝단에서 내측 연장되며 상부를 향하는 다수개의 제2탄성걸림편(54)이 형성된 걸림구(50)를 구성하여,
상기 걸림구(50)를 제2결합홀(14)과 결합홀(41)에 각각 결합되는 걸림구(50)의 걸림턱(51)과 제2탄성걸림편(54)이 마주보도록 끼움 결합시켜 제1탄성걸림편(53)은 걸림턱(51)이 걸림된 제2결합홀(14)과 결합홀(41)의 타측면에 걸림되어 이탈이 방지되고,
상기 지지철근(30)의 양 끝단을 걸림구(50)의 걸림턱(51) 쪽에서 몸체(52)의 내부로 끼움시켜 지지철근(30)에 원주 방향을 따라 형성된 돌기(31)가 제2탄성걸림편(54)에 걸림되어 이탈이 방지되며 결합되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 두부 보강구조.
제 3항에 있어서, 상기 걸림구(50)의 걸림턱(51)과 제1탄성걸림편(53)의 상부 끝단과의 간격은 걸림단(11)의 두께만큼 또는 지지판(40)의 두께 만큼으로 구성하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 두부 보강구조.
제 3항에 있어서, 상기 지지판(40)은 결합홀(41)이 형성된 수평판(42)의 하부면 중앙에 탄성력을 갖으며 원뿔 형태인 탄성보조판(43)의 꼭지점 상부면을 용접방식으로 결합 구성하여,
기초콘크리트의 몰탈 타설시 수평판(42)과 탄성보조판(43)의 원주 끝단이 강관말뚝(200)의 내주면에 접촉되어 지지력이 증대되어 변형이 방지되는 동시에 강관말뚝(200)의 내부로 지지판(40)을 삽입시 수평을 유지시켜 주도록 구성하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 두부 보강구조.
제 3항에 있어서, 상기 지지판(40)은 결합홀(41)이 형성된 수평판(42)의 원주 끝단에 단면이 '<'형상이며 원형 띠 형상으로 탄성력을 갖는 탄성지지판(44)을 용접방식으로 결합하여,
기초콘크리트의 몰탈 타설시 탄성지지판(44)의 원주 끝단이 강관말뚝(200)의 내주면에 접촉되어 지지력이 증대되어 변형이 방지되는 동시에 강관말뚝(200)의 내부로 지지판(40)을 삽입시 수평을 유지시켜 주도록 구성하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 두부 보강구조.
제 3항 또는 제 5항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지판(40)의 원주 끝단에는 경질의 고무패킹(45)을 끼움 결합하여,
기초콘크리트의 몰탈 타설시 지지판(40)의 원주 끝단과 강관말뚝(200)의 내주면 사이가 고무패킹(45)에 의해 밀폐되어 지지판(40)이 위치된 강관말뚝(200)의 하부측 내부로 콘트리트가 유동되지 않도록 구성하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 두부 보강구조.