KR900001101B1 - 동해 방지 말뚝 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

동해 방지 말뚝

제1도∼제3도는 종래의 동착동상력 저감방법을 나타낸 것이다.

제1도는 더어멀 파일(thermal pile)방식의 설명도.

제2a도, 2b도는 동상(凍上)방지 말뚝방식의 설명도.

제3도는 동착강도(凍着强度)증대 말뚝 방식의 설명도.

제4도는 본 발명 실시예의 종단면도.

제5도는 그 작용 설명도.

제6a도, 6b도는 본 발명에 사용하는 피복부재의 신축가능부재의 구성예를 보여주는 주요부분확대 단면도.

제7도는 본 발명의 다른 실시예의 종단면도.

제8도는 그 작용 설명도.

제9도는 본 발명의 또다른 실시예의 종단면도.

제10도는 작용 설명도.

제11도는 주요부분의 종단면도.

제12a도는 본발명의 다른 실시예의 주요부분 확대 단면도.

제12b도는 그 작용설명도.

제13a도-13d도는 각기 피복부재의 신축가능부의 형상예를 보여주는 모식도.

제14도는 본 발명에 관한 동해 방지 말뚝을 실험하는 장치의 개념도.

제15도는 재래의 강관말뚝과 본 발명에 관한 동해 방지 말뚝과의 동착동상량의 경시변화(經時變化)를 나타낸 선도(線圖).

제16도는 마찬가지로 동착동상력의 경시변화를 보여주는 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 항체(抗體) 1a : 고체피막

5 : 영구동토층 6 : 활동층

8 : 모래슬러리(砂Slurry) 10, 10a : 동해방지말뚝

11, 11a, 21 : 피복부재 12, 23, 24 : 신축가능부(可伸縮部)

17 : 유동성물질 30, 30a : 말뚝부재(杭部材)

본 발명은 한냉지대에 있어서의 구조물기초 중에서 말뚝기초에 관한 것으로 더욱 상세히 말하면 동해방지말뚝에 관한 것이다.

영구동토지대 혹은 계절동토지대라고 하는 한냉지에 파이프라인의 가대(架臺) 그밖에 각종 구조물을 건조하는 경우, 활동층 및 계절 동토층의 동착동토, 융해침강과 같은 동해로부터 구조물을 보호하는 것이 필요불가결하다. 이 때문에 각종의 대책 공법에 이용되고 있으나, 가장 일반적인 것은 말뚝 기초이다.

여기에서 영구동토지대라 함은 예를 들면, 알래스카, 캐나다. 시베리아등과 같은 계절에 관계없이 년중내내 동결하고 있는 지층(이하 영구동토층이라고 칭한다)이 분포되어 있는 지역을 말하며 그 년평균 기온은 0℃이하이다.

활동층이라함은 지표에서 영구동토층까지의 부분으로 년중 온도변화의 영향을 크게 받아서 동계에는 얼어붙어 들떠오르고, 하계에 녹아서 침강하는 지층을 말한다. 또 계절동토층이라 함은 영구동토층이 존재하지 않는 평균기온이 0℃이하 지역으로서 동계에 얼어붙고 하계에 녹는 지층을 말한다.

더욱이 이상의 설명에서 계절동토층을 활동층에 포함하는 일이 있다.

그런데 한냉지에 있어서의 말뚝기초는 영구동토안까지 깊이 박아넣고, 영구동토와 말뚝 표면사이의 얼어붙은 강도에 따라서 상부구조물의 자체무게, 얼어붙어 들떠오르는 힘 및 역마찰력에 대항하려고 하는 것이며 그러기 위하여는 영구동토와 말뚝사이의 확실한 동착강도 및 영구동토안으로 말뚝이 충분한 깊이로 땅속에 박혀들어 가는 것이 필요하다.

그렇지만 영구동토층은 반드시 균일한 성질을 지니고 있지 않으며 토질 온도에 따라서 동착강도에 큰 차이가 있기 때문에 설계상에서는 충분한 동착강도를 지니도록 영구동토내에 말뚝을 깊이 박아넣는다 하여도 현실적으로 구조물이 동해를 받는일이 자주있기 때문에 안전율을 상승시킨 설계에 따라서 땅속에 박혀 들어가는 깊이를 잡지 않으면 안되었으므로 시공성에서나 경제성에서 큰 문제가 있었다.

이와 같은 전제조건이 있었기 때문에 그 대책으로서 말뚝 기초에 작용하는 얼어붙어 들떠오르는 힘을 경감시키기 위한 몇가지 대책이 종래 연구되어 있었다.

제1도∼제3도는 영구동토지대 및 계절동토지대에서 종래 실시되고 있는 말뚝기초의 동착동상력 저감방법을 나타낸 것으로 제1도는 더어멀파일방식, 제2도는 동상방지말뚝(凍上防止杭)방식, 제3도는 동착강도증대말뚝 방식이다.

제1도는 더어멀파일방식의 한예를 보여주는 종단면도로서, (1)은 강관항(鋼管杭), 콘크리이트항 등으로 된 항체, (2)는 동착강도증대 때문에 항체(1)의 외주에 마련한 주름형성, (3)은 항체(1) 내에 장착하여 넣은 히이트파이프, (4)는 라지에이터이다. (5)는 영구동토층, (6)은 활동층이고, 항체(1)는 활동층(6)과 영구동토층(5)에 마련된 굴삭구멍(7) 내에 깊이 박혀졌으며 모래슬러리(8)로 뒤채움(back filling)되어져 있다.

더욱이 H는 항체(1)를 땅속에 박어넣은 깊이를 또 h는 활동층(6)의 두께를 나타낸다.

이와 같은 더어멀파일방식에 있어서는 항체가 박힌 부분의 영구통로(5)의 온도를 하이트파이프(3)에 의하여 동계간에 강제적으로 냉각하여 냉열(冷熱)을 축적함에 따라서 동결융해두께(활동층(6)의 두께 h)를 감소시키고 이에 따라 동착동상방지력을 크게 하려하는 것이다. 나아가서 이 더어멀파일은 하계에 상부구조로부터의 입열에 따라 항체(1)주면의 영구동토가 융해하는 것을 방지할 수 있다. 즉 더어멀 파일방식에 의하면 말뚝주위의 영구동토의 융해침강에 수반하여 역마찰(negative-friction)이 말뚝에 작용하는 것과 동계에 이 용해부가 동결하여 말뚝에 필요이상의 동착동상력이 작용하는 것을 방지할 수 있다.

그렇지만 더어멀파일은 활동층(6)이 층두께 h를 다소 얇게 할 수는 있으나 동착동상력과 역마찰을 생각하던 만큼 저감할 수 없으며 여전히 구조물의 동해를 방지할 수 없다. 예를 들면 사용개시 1년째의 겨울에는 지반심부 온도의 저하에 따라 더어멀파일을 사용하지 않는 경우보다도 도리어 흙이 들떠오르는 량이 증가하여 커다란 동착동상력이 발생하는 일이 있었다.

또 2년째 이후도 활동층의 온도저하가 동착동상력을 증가시키는 경향을 가져오게 하는 것이라고 생각할 수 있다. 종래의 사용예에서는 더어멀파일의 영구동토내에 박아넣는 깊이 H를 상당히 길게하여 동해방지를 꾀하였으나 시공성 경제성에서도 문제가 있었다.

동상방지 말뚝방식은 활동층과 말뚝주면과의 사이에 말뚝과 동토사이의 부착을 가로막을 수 있는 재료를 충전한 것으로 제2a도에 나타내었는바 항체(1)의 바깥쪽으로 이것과 동심적으로 케이싱(9)을 배치하여 2중관 방식으로 하고 항체(1)와 케이싱(9)와의 사이를 농도가 높은 오일과 왁스와의 혼합물(10)로서 충만하여 케이싱(9)의 외주를 모래슬러리(8)로 뒤채움 함으로서 동착동상력을 분리하도록 한 것이다.

더욱이(9a)는 케이싱의 하단에 마련한 플랜지이다. 또 제2도(b)에 나타낸 것은 토양, 오일 및 왁스를 혼합한 재료(10a)를 말뚝을 세우는 구멍(7)의 활동층(6)부분을 뒤채움 재료로서 사용한 것이다.

이와 같은 동상방지항 방식은 말뚝주면에 오일과 왁스등의 혼합물을 충전한다거나, 뒤채움한다거나 하고 있으나, 이것은 현지에서 시공하지 않으면 않되며 그 때문에 기계나 장치를 필요로 할뿐 아니라 시공성이라는 점에서도 그다지 좋지 않다.

또 오일과 왁스등의 혼합물은 형장에서 뒤채움 할 수 있을 정도의 유동성을 지니고 있기 때문에 하계에 뒤채움재료가 주위지반으로 침투하여 분산하며 이 때문에 재충전의 필요가 발생한다거나 응고점 강하 때문에 영구동토를 용해한다고 하는 환경파괴가 생긴다.

또한 2중관 방식에서는 활동층의 동결이 융해함에 따라서 케이싱이 들려올려진다거나 내려 않는 일이 생겨서 이것 때문에 상부구조에 악영향을 미치게 하는 일이 있다.

제3도는 동착강도증대 말뚝방식을 나타낸 것으로 항체(1)의 영구통로(5) 내에 박혀 들어가는 부분(根入部)에 노치나 주름형성(2)을 마련함에 따라 영구동토(5)와 항체(1)와의 사이의 동착강도를 증가시켜 활동층(6)의 동착동상력에 대항시키도록 한 것이다.

이 방식에서는 항체(1)가 땅속에 박힌부분의 영구동토의 성질이 반드시 균일하지 않고 동착강도에 불균형이 생기어 노치라거나 주름형성의 형상, 간격에 의하여 동착동상력이 변화하기 때문에 커다란 동착강도를 얻기 위하여는 단부의 이형봉강상처리(異形棒鋼狀處理)등에 상당한 정밀도의 제작 가공을 필요로 하는 등의 문제가 있었다.

또, 동해방지말뚝은 설치장소에 있어서의 활동층(6)의 두께(h)에 대응한 길이의 것을 사용하지 않으면 안되지만 활동층의 두께(h)는 지역, 장소 등에 따라서 현저하게 상이하기 때문에 활동층(6)의 두께에 대응한 각종길이의 말뚝을 준비하지 않으면 안되었다.

이러한 사실 때문에 동해방지 말뚝을 예를 들면 파이프라인의 가대(架臺)로서 장거리에 걸쳐서 말뚝기초를 설치하는 경우는 종래 각종 길이의 말뚝을 미리 공장에서 제작하고 현지에 수송하여 활동층(6)의 두께에 대응한 말뚝을 선택하여 설치하여 왔다.

이 때문에 하물포장이 불편할 뿐 아니라 하물이 커서 수송하는 것이 귀찮아 지고 또, 대량생산에 적합하지 않기 때문에 코스트가 상승하여 공비의 증대를 초래하게 되는 등의 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하도록 성취한 것으로 항체의 표면에 고체피막을 형성함과 동시에 활동층 및 계절동토층의 동결에 의하여 말뚝에 작용하는 동착동상력을 저감하는 부재를 항체에 부가함에 따라 상부구조가 받는 동해를 방지할 수 있는 동해 방지말뚝을 얻음에 있다.

나아가서 본 발명의 다른 목적은 활동층 및 계절동토층의 두께에 대응하여 말뚝의 길이를 조정할 수 있으며 대량생산이 가능하고 수송도 용이하여 코스트를 저감할 수 있는 동해방지말뚝을 실현함에 있다.

본 발명에 관한 동해방지말뚝은 상기 목적으로 달성하기 위하여 한냉지에서 말뚝에 작용하는 동착동상력 및 역마찰을 저감하는 형식의 말뚝에 있어서 표면에 미리 고체피막을 형성하여서 되는 항체에 적어도 일부에 가신축부(可伸縮部)를 지니고 활동층 또는 계절동토층의 두께이상 길이의 피복부재를 감장하여 그 하단부를 활동층 또는 계절동토층의 저부부근 또는 그 하방에서 또는 필요에 따라서 상단부를 지표면 보다 상방에서 항체에 고정하고 고체피막과 피복부재로 형성하는 공간에 기체, 액체등의 유동성 물질을 충전한 것을 특징으로 하며 또 통상의 말뚝을 여러개로 절단한 길이를 지니고 표면에 미리 고체피막을 형성하여서 되는 항체에 가신축부로된 항체에 가신축부로된 피복부재를 감장하여 그 상하단부를 항체의 상하단부보다 내측에 고정하고 고체피막과 피복부재로 형성하는 공간에 기체, 유체등의 유동성물질을 충전하여 항부재를 형성하며 그 항부재를 활동층 또는 계절동토층의 두께에 대응하여 적당히 연결한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

제4도는 본 발명 실시예의 종단면도이다.

더욱이 제1도-제3도와 같은 부분에는 같은 부호를 달고 설명을 생략한다.

도면에서 (1)은 항체이고 그 표면, 바람직하기는 활동층(6)의 두께보다 약간 긴 범위에서는 미리 같은 모양의 두께의 고체피막(1a)을 분무칠한다거나 그밖의 수단으로 형성하고 있다.

(11)은 중간에 주름 모양의 가신축부(12)를 지니고 그 상하에 원통부(13), (14)가 마련된 피복부재로 상방의 원통부(13)는 지표면보다 가급적 상방에서 또 하방의 원통부(14)는 활동층(6)과 영구동토층(5)과의 경계부근 또는 그 하방에서 각기 고정부재(15), (16)에 따라 항체(1)에 수밀하게 고정되어 있다.

(17)은 항체(1)의 고체피막(1a)과 피복부재(11)로 형성하는 공간에 충전된 유동성물질이다.

제6a도는 피복부재(11)의 가신축부(12)의 주요부분확대도로서 하물을 적재않을 상태(無負荷狀態)에 있어서의 XYZ와 XZ와의 비는 활동층(6)의 두께(h)의 1년간을 통한 최대치와 최소치와의 비보다 크면 좋고 또 가신축부(12)의 형상은 사인곡선(Sine Curve)원호등 외에 제6b도에서 보는 바와 같은 직선상이라도 좋다.

더욱이 피복부재(11)의 최소경부(X,Z)는 유동성물질(17)의 충전량을 적게하기 위하여 고체피막(1a)과 접촉시키는 것이 바람직하지만 특히 여기에 한정하는 것은 아니고 떨어져 있어도 좋다.

본 발명에서 사용하는 고체피막(1a)은, ①피복부재(11)에 대한 마찰계수보다 작으며, 또한 ②항체표면에 도복장(塗覆裝) 할 수 있는 것을 조건으로 이것들의 조건을 만족하는 그 대표적인 예를 표 1에 나타내었다.

또 본 발명에 사용하는 피복부재(11)는 지역에 따라 변동은 있으나, 일반적으로 ①상온에서 -50℃정도의 저온까지에는 취성파괴(脆性破壞)가 발생하지 않는다는 것, ②회복할 수 있는 변위가 활동층(6)의 동결동상량(h₁-h)보다 크다는 것 및, ③유동성물질에 따라 뒤떨어지게 된다거나 또는 부식하지 않는 것을 조건으로 이들 조건을 만족하는 그 대표예를 표 2에 나타내었다. 나아가서 유동물질(17)은 지역에 따라 변동은 있으나 일반적으로 ①상온에서 -50℃정도의 저온까지의 유동가동을 나타내고 있으며 ②항체(1) 및 피복부재(11)를 뒤떨어지게 한다거나 부식한다거나 하지 않는 물질임을 조건으로 하며 이들 조건을 만족하는 그 대표적인 예를 제3표에 나타내었다.

[표 1]

위에서와 같이 구성한 동해방지말뚝은 통상 다음과 같은 공법에 따라 설치된다.

(1) 활동층(6) 및 영구동로층(5)을 말뚝(10)의 매설깊이(h+H)만 굴삭하고 그 굴삭구멍(7)에 말뚝(10)을 세워넣은 다음 말뚝(10)의 주위에 모래슬러리(8)를 뒤채움한다. 여기에서 h는 활동층(6)의 두께, H는 영구동토층 속으로 박혀 들어가는 말뚝깊이를 뜻한다.

(2) 영구동토층(5)의 강도가 비교적 작을 경우 또는 아직 얼지 않은 땅에 말뚝뿌리를 박아넣을 경우에는 활동층(6)만을 굴삭하고 굴삭구멍(7)에 말뚝(10)을 박아세운다음 항라기(杭打機)로 영구동토안 또는 아직 얼지 않은 땅안으로 때려넣고 최후에 활동층(6)의 말뚝(10) 주위에 모래슬러리(8)를 뒤채움한다.

다음에 상기와 같이하여 설치한 본 발명에 관한 동해방지 말뚝의 작용을 제4도 및 제5도를 참조하여 설명한다.

제4도는 본 발명에 관한 동해방지말뚝(10)을 활동층(6)과 영구동토층(5)에 굴삭한 굴삭구멍(7)에 설치한 상태 및 하계의 상태를 보여주는 것이다. 동계가 되어 활동층(6)이 동결하면, 모래슬러리(8)도 동결하여 말뚝(10)의 피복부재(11)의 표면에 동착(凍着)한다.

한편 항체(1)의 고체피복(1a)과 피복부재(11)와의 사이에는 유동성물질(17)이 충전되어 있으며 또한 항체(1)에 형성한 고체피막(1a)과 피복부재(11)와 사이의 마찰계수는 항체(1)와 피복부재(11)와 사이의 마찰계수 보다 작으므로 고체피막(1a)과 피복부재(11)사이의 미끄럼저항은 작다.

이 때문에 활동층(6)이 동상하면, 제5도에서 보는 바와 같이 피복부재(11)도 이에 추종하여 항체(1)에 잇따라서 물어 올려져서 신장한다. 그러나 상하의 원통부(13)(14)가 항체(1)에 고정되어있기 때문에 신장한 가신축부(12)에 따라 고정부의 곁에 팽창부(12a)가 형성된다.

피복부재(11)가 신장함에 따라서, 항체(1)와 피복부재(11)와의 사이에 충전된 유동성물질(17)은 상방으로 이동하여 상부에 형성된 팽창부(12a)에 모은다.

이와 같이 활동층(6)이 항체(1)에 미치는 동착동상력은 피복부재(11)와 유동성물질(17)에 흡수되어 항체(1)에는 전하여지지 않는다.

더욱이 지역에 따라 활동층(6)의 변동이 커서 팽창부(12a)에 다량의 유동성물질이 모이기 때문에 팽창부(12a)가 파손하여 유동성물질(17)이 누출할 염려가 있을 경우에는 탱크(18)를 마련하여 팽창부(12a)와 연통시켜 놓고 팽창부(12a)에 모아진 유동성물질(17)을 유출하게 하면 좋다.

하계가 되어서 활동층(6)이 융해침강하면 이에 추종하여 피복부재(11)도 하강하며 다시 제4도의 상태로 되돌아간다.

더욱이 활동층(6)의 용해침강에 따라서 발생하는 역마찰은 유동성물질(17)에 흡수되어 항체(1)에는 거의 작용하지 않는다.

그런데 상기와 같이 구성한 동해방지말뚝은 동계는 활동층의 동결동상에 따라 또 하계는 융해침강에 따라 피복부재(11)는 항체(1)에 잇따라서 상하고 신축하며, 특히 그 소경부 내벽은 항상 항체 표면에 문지르도록 접(摺按)하고 있다.

이 때문에 피복부재(11)의 항체(1)와의 문지르며 접하는 부분은 마모가 격심하여 손상하기 쉽다. 특히 유동성물질(17)로서 기체를 사용하였을 경우에는 마모를 줄이는 작용이 없기 때문에 손상이 현저하여 장기간의 사용에 견딜 수 없다.

그러나 본 발명에 있어서는 항체(1)의 표면에 피복부재(11)와의 마찰계수가 항체(1)의 그것보다 작은 고체피막(1a)을 형성하고 있으므로 피복부재(11)의 손상이 거의 없고 따라서 장기간의 사용에 견딜 수 있다.

제7도는 본 발명의 다른 실시예의 종단면도로서, 제4도와 같은 부분에는 같은 부호를 달고, 설명을 생략하였다.

본 실시예는 별개로 구성한 통상부(22)와 상부가신축부(23) 및 하부가신축부(24)와를 일체가 되게 결합하여 피복부재(21)를 구성하고 상부가신축부(23)를 지표면상에서 또 하부가 신축부(24)를 활동층(6)과 영구동토층(5)과의 경계부근 또는 그 하방에서 각기 고정부재(15), (16)로 항체(1)에 고정하였으며 항체(1)에 형성한 고체피막(1a)과 피복부재(21)와의 사이에 유동성물질(17)을 충전한 것이다.

더욱이 피복부재(21) 및 유동성물질(17)을 구성하는 재료(물질)양자의 조합 및 설치공법은 제4도의 실시예로 설명하였을 경우와 마찬가지다.

제7도는 굴삭구멍(7) 내에 동해방지굴뚝(10a)을 설치한 상태 및 하계의 상태를 나타낸 것이다.

동계의 활동층(6)이 동결동상하면 제8도에서 보는 바와 같이 이에 추종하여 통상부(22) 및 하부가신축부(24)가 상승하여 하부가신축부(24)를 신장시킨다.

이 결과 상부가신축부(23)가 변형하여 팽창부(23a)가 형성되고 하부가신축부(24)의 신장에 의하여 상술한 유동성물질(17)이 수용된다. 그밖의 작용은 제4도 및 제5도의 실시예의 경우와 대략 마찬가지이다.

제9도는 제2발명의 실시예를 보여주는 종단면도이다.

본 발명은 표면에 고체피막(1a)을 형성한 적당한 길이의 항체(1')에 차양모양의 피복부재(12a)를 마련하여서 되는 항부재(30), (30a)를 연결한 것으로 항부재(30) 구성의 1예를 제11도에 나타내었다.

1'는 항체로서 그 길이 1는 통상의 말뚝을 여러개로 절단한 길이(예컨대 0.5m)로 선택하고 있다.

이 항체(1')의 표면에는 표 1에 나타낸 고체피막(1a)이 형성되어 있으며 차양모양의 피복부재(11a)는 그 상하단이 항체(1a)의 단부에서 각기 11, 12만 안쪽에 있도록 고정부재(15), (16)에 따라 항체(1')에 수밀하게 고정되었으며, 고체피막(1a)과 피복부재(11a)와의 사이에는 유동성물질(17)이 충전되어 있다.

이상과 같이 구성한 항부재(30)는 공장에서 생산되고 하조하여 현지까지 수송되며 현장에서 제9도에서 보는 바와 같이 말뚝부재(30), (30a)...를 항체(1a)의 단부에 맞닿게 하여 용접등(31)으로 활동층(6)의 두께 h에 대응하는 길이로 연결한다.

상기와 같이 구성한 동해방지말뚝(10)은 동계활동층(6)이 동결동상하면 각 말뚝부재(30), (30a)...의 피복부재(11a)는 제10도에서와 같이 변형하므로 활동층(6)의 동상력은 항체(1a)에 전하여지지 않는다. 활동층(6)이 하계에 용해침강하였을 경우의 작용은 제4도 제5도 실시예의 경우와 대략같다.

제12a도는 본 발명의 또다른 실시예의 주요부분을 보여주는 단면도이다.

본 실시예는 피복부재(11)의 주름모양 가식축부(12)의 각대경부와 항체(1)의 고정피막(1a)과의 사이에 각기링(25)을 개장한 것으로 이에 따라 모래슬러리(8)를 개재한 활동층(6)의 압력에 의한 가신축부(12)의 변형이나 파손을 방지할 수 있다.

(b)도는 활동층(6)이 동결동상하였을 때의 항체(1)와 피복부재(11) 및 링(25)와의 관계를 나타낸 것이다.

더욱이 이 링(25)은 가신축부(12)의 소경부 외주에 개장하여도 좋으며 혹은 가신축부(12)에 묻어 넣어도 좋다.

나아가서 본 발명은 피복부재(11)의 가신축부(12)를 나선상으로 형성하고 그 대경부 내벽과 고체피막(1a)과의 사이 소경부 외벽 그렇지 않으면 양자에 잇따라서 코일스프링을 개장하며 또한 코일스프링을 가신축부(12)에 뒤채움 하여도 좋다.

이에 따라 가신축부(12)의 변형이나 파손을 방지하고 또 하계에 활동층(6)의 침강시에 가신축부(12)의 복귀를 확실히 실시할 수 있다.

피복부재의 가신축부의 형상은 각 실시예에 각기 나타내었으나 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니며 예컨대 제13a도-13d도에서 보는 바와 같이 각종형상의 것을 사용할 수 있다.

다음에 한냉지에서 재래의 강관말뚝을 그대로 사용하였을 경우와 본 발명에 관한 동상방지말뚝을 사용하였을 경우와의 실험결과에 대하여 설명한다.

실험에서는 제14도에서와 같은 장치를 사용하였다.

이 장치는 기반(31)위에 세운 프레임(32), (32)사이에 반동력프레임(33)을 교락(橋絡)함과 동시에 기반(31)위에 두께 100mm의 단열재(34)로 둘러쌓였으며 내부에 흙(36)을 충전한 흙통(土榜)(35)을 설치 이 흙(36)속에 모형말뚝(37)을 세워넣은 모형말뚝(37)과 반동력프레임(33)와의 사이에 부하전지(load cell)(38)을 개장하여 흙통(35) 안의 흙(36)의 표면의 변위를 측정하는 변위계(39)를 마련한 것이다.

[실험예]

(1) 강관말뚝(재래의 것)

외경 : 34mm, 길이 : 400mm, 묻어넣는 길이 : 250mm

(2) 동해방지말뚝(제4도의 실시예에 상당하는 것)

(a) 항체의 재료 및 치수

재료 : 강관말뚝

외경 : 27.5mm, 길이 : 400mm

묻어넣는 길이 : 250mm

(b)고체피막의 재료 및 치수

재료 : 저밀도폴리에틸렌

두께 : 1mm

(c) 피복부재의 재료 및 치수

재료 : 저밀도폴리에틸렌

두께 : 1.0mm, 마루의 피치 : 9.0mm, 마루와 골의 차 : 6.0mm, 피복길이 : 300mm

(d) 유동성 물질

공기

상기한 바와 같은 재래의 강관말뚝과 본 발명에 관한 동해방지말뚝과를 각기 제14도에 나타낸 실험장치에 세워 넣은 다음 실험장치를 냉동실내에 설치하고 상온에서 개시하여 -20℃까지 냉각하여 약 24시간 경과한 다음 -40℃로 변경하고 그 상태를 약 48시간 계속한 다음 냉각을 중지하였다.

이 동안의 흙통(35)안의 흙(36)의 동상량의 경시변화(經時變化)를 변위계(39)로 측정하였던 결과를 제15도에 또 동착동상력의 경시변화를 부하전지(38)로 측정하였던 결과를 제16도에 나타내었다(도면속의 A는 재래의 강관말뚝, B는 본 발명의 동해방지말뚝의 실험결과이다).

도면에서 명백한 바와 같이 동상량은 양자가 거의 변하지 않음에도 불구하고 동착동상력은 -40℃에서 강관말뚝(A)은 3.5kg/㎠ 전후인데 비하여 본 발명에 관한 동해방지말뚝(B)은 약 0.5kg/㎠이며, 각별히 저감된 사실이 확인되었다.

위 실시예에서는 본 발명을 강관말뚝에 실시한 경우를 나타내었으나 본 발명은 콘크리이트 말뚝, 플라스틱 말뚝에도 실시할 수 있으며 나아가서 종래의 동해방지말뚝(예를 들면 제3도에 나타낸 동착강도증대말뚝)에도 병용할 수 있다. 그밖에 각부의 재질 형상, 치수등도 위에서 설명한 실시예에 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경할 수 있다. 이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같은 현저한 효과를 들 수 있다.

(1) 항체에 대한 활동층의 동착동상력을 대폭 저감할 수 있으므로 한냉지에서의 구조물을 동해로부터 충분히 보호할 수 있다.

(2) 항체에 작용하는 동착동상력을 저감할 수 있으므로 말뚝의 땅속에 들어가는 부분의 깊이를 대폭 단축할 수 있다. 나아가서 시공성의 운영을 고려하면 대폭코스트를 저감할 수 있다.

(3) 항체의 표면에 마찰계수가 작은 재료로 고정피막을 형성하였으므로 피복부재의 손상이 거의 없고 장기간의 사용에 견딜 수 있다.

(4) 제2의 발명에 의한 경우에는 (1)-(3)의 효과에 더하여 활동층의 두께에 대응한 말뚝의 길이를 조정 할 수 있으며, 대량생산이 가능하므로 포장, 수송이 용이하기 때문에 코스트를 더욱 저감할 수 있다.

Claims (2)

1. 한냉지에서 말뚝에 작용하는 동착동상력 및 역마찰을 저감하는 형식의 말뚝에 있어서 표면에 미리부터 고체피막(1a)을 형성하여서 이루어지는 항체(1)에 적어도 일부에 신축가능부(12), (23), (24)를 지니고 활동층(6) 또는 계절동토층의 두께이상 길이의 피복부재(11), (11a), (21)를 감장하여 그 하단부를 활동층(6) 또는 계절동토층의 저부부근 또한 그 하방에서 또 필요에 따라서 상단부를 지표면보다 상방에서 항체(1)에 고정하여 고체피막(1a)과 피복부재(11), (11a), (21)로 형성하는 공간에 기체, 액체등의 유동성물질(17)을 충전한 것을 특징으로 하는 동해방지 말뚝.
2. 한냉지에서 말뚝에 작용하는 동창동상력 및 역마찰을 저감하는 형식의 말뚝에 있어서 통상의 말뚝을 여러개로 절단한 길이를 지니고 표면에 미리부터 고체피막(1a)를 형성하여서 이루어지는 항체(1)에 신축가능부(12), (23), (24)로 된 피복부재(11), (11a), (21)를 감장하여 그 상하단부를 항체(1)의 상하단부보다 안쪽에 고정하고 고체피막(1a)과 피복부재(11), (11a), (21)로 형성하는 공간에 기체, 액체등의 유동성물질(17)을 충전하여 말뚝부재(30), (30a)를 구성하여 그 말뚝부재(30), (30a)를 활동층(6) 또는 계절동토층의 두께에 대응하여 적당히 연결한 것을 특징으로 하는 동해방지말뚝.

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