KR100977979B1 - 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡방향에 대한 지지력을 보강시킬 수 있도록 하는 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치를 개시한다. 본 발명은 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치에 관한 것으로, 지반에 관입된 피에이치씨(PHC) 말뚝 또는 강관 말뚝 상부의 횡방향에 대한 지지력을 증대시키기 위하여 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝이 관입된 지반에 관입되며, 그 중심에 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝에 삽입되도록 관통 형성되는 삽입공과, 상기 삽입공에 삽입된 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝의 외면과 접촉되며 소정의 높이를 갖는 내측지지면과, 상기 내측지지면과 소정 간격만큼 이격되는 동심원 상에 배치되는 외측지지면과, 상기 내측지지면과 상기 외측지지면을 연결하는 상면으로 이루어지는 보강장치로 구성됨으로써, 횡방향에 대한 해양 말뚝의 지지력을 보강하고, 흡입 압력을 이용하여 보강장치를 해양 말뚝이 설치된 토사지반의 상측 주면부에 용이하게 설치할 수 있다.

해양말뚝, 피에이치씨, 강관

Description

버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치{REINFORCEMENT DEVICE FOR MARINE PILE USING BUCKET FOUNDATION}

본 발명은 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 해양 말뚝이 설치된 토사지반의 상측 주면부에 별도의 보강장치를 추가로 설치함으로써 횡방향에 대한 해양 말뚝의 지지력을 보강하고, 흡입 압력을 이용하여 보강장치를 해양 말뚝이 설치된 토사지반의 상측 주면부에 용이하게 설치할 수 있는 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치에 관한 것이다.

일반적으로 구조물을 축조할 때 구조물의 부등침하와 허용치 이상의 침하를 방지하기 위한 기초공사는 필수적이다.

이러한 목적으로 시공되는 기초공사는 심도가 큰 기초와 심도가 낮은 기초로 분류되는데 이러한 기초공사는 피에이치씨(PHC) 말뚝이나 강관말뚝을 지중에 관입시키는 관입시공법에 의해 시공되는데 이러한 관입시공법은 여러종류가 알려져 있으나 직항타공법이 널리 활용되고 있다.

직항타공법에 의하여 지반에 관입된 말뚝이 상부의 하중을 지지할 수 있는 능력을 의미하는 말뚝의 지지력은 주변 마찰력과 선단지지력으로 구성된다. 말뚝의 주변 마찰력은 말뚝의 측면과 지반과의 접촉에 의하여 발현되는 마찰력을 의미하며, 말뚝의 선단지지력은 말뚝의 단부에서 발현되는 지지력을 의미한다.

이러한 말뚝의 선단지지력은 말뚝의 단부 형상에 따라 그 발현 메카니즘이 상이하게 되는데, 선단지지력의 크기는 말뚝 단부의 단면적, 말뚝 단부의 단위면적당 지지력, 말뚝 내부로 유입되는 지반의 체적, 지반과 말뚝 내부 지반간의 마찰계수 등에 의하여 결정된다.

도 1은 종래의 해양 말뚝의 구조를 도시한 사시도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 종래의 피에이치씨(PHC) 혹은 강관 말뚝과 같은 해양 말뚝(10)은, 소정의 길이와 직경을 갖으며 그 중심에 중공(11)이 형성되어 있는 관 형상으로 형성되며 직항타공법에 의하여 지반에 용이하게 관입시킬 수 있도록 일측 단부는 그 직경이 순차적으로 좁아지는 깔대기 형상(12)을 갖는 구조도 있다.

이러한 구성에 의하여, 종래의 해양 말뚝은 해양에 구조물을 축조시에 기초 공사에 사용되는데, 그 일단이 해양의 토사 지반을 통과하여 토사 지반의 하측에 위치하는 암반의 상면까지 관입되도록 설치되며, 그 외주면이 토사 지반에 의하여 지지됨으로써 그 상단면에 축조되는 구조물을 지지하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 해양 말뚝은 그 상단면에 축조되는 구조물이 중력에 의하여 수직방향으로 하중을 가하게 되므로 수직방향에 대한 지지력은 안정성을 확보할 수 있지만, 구조물이 하중을 가하는 수직방향과 직각을 이루는 횡방향에 대한 지지력은 해양 말뚝의 직경에 크게 의존하게 되는데 해양 말뚝의 직경을 무제한으 로 늘일 수 없으므로 조류나 혹은 파도 등의 횡방향에 대한 안정성이 확보되지 못한다는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 해양 말뚝이 설치된 토사지반의 상측 주면부에 별도의 보강장치를 추가로 설치함으로써 횡방향에 대한 해양 말뚝의 지지력을 보강하고, 흡입 압력을 이용하여 보강장치를 해양 말뚝이 설치된 토사지반의 상측 주면부에 용이하게 설치할 수 있는 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치는, 지반에 관입된 피에이치씨(PHC) 말뚝 또는 강관 말뚝 상부의 횡방향에 대한 지지력을 증대시키기 위하여 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝이 관입된 지반에 관입되며, 그 중심에 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝에 삽입되도록 관통 형성되는 삽입공과, 상기 삽입공에 삽입된 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝의 외면과 접촉되며 소정의 높이를 갖는 내측지지면과, 상기 내측지지면과 소정 간격만큼 이격되는 동심원 상에 배치되는 외측지지면과, 상기 내측지지면과 상기 외측지지면을 연결하는 상면으로 이루어지는 보강장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치는, 해양 말뚝이 설치된 토사지반의 상측 주면부에 별도의 보강장치를 추가로 설치함으로써 횡방향에 대한 해양 말뚝의 지지력을 보강하고, 흡입 압력을 이용하여 보강장치를 해양 말뚝이 설치된 토사지반의 상측 주면부에 용이하게 설치할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치는, 지반에 관입된 피에이치씨(PHC) 말뚝 또는 강관 말뚝 상부의 횡방향에 대한 지지력을 증대시키기 위하여 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝이 관입된 지반에 관입되며, 그 중심에 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝에 삽입되도록 관통 형성되는 삽입공과, 상기 삽입공에 삽입된 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝의 외면과 접촉되며 소정의 높이를 갖는 내측지지면과, 상기 내측지지면과 소정 간격만큼 이격되는 동심원 상에 배치되는 외측지지면과, 상기 내측지지면과 상기 외측지지면을 연결하는 상면으로 이루어지는 보강장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강장치의 내측지지면과 외측지지면이 동심원 상에 배치되는 것은 해양 말뚝이 원형의 단면을 가지므로 지지력을 해양 말뚝의 주면부를 따라 골고루 제공하기 위함이다.

또한, 상기 보강장치의 하측은 개구 형성되며, 상기 내측지지면과 상기 외측지지면 사이에는 소정의 내부공간이 마련되는 것이 효과적이다.

이는, 상기 보강장치를 토사지반에 설치시에 흡입 압력을 이용하여 상기 보강장치를 토사 지반에 용이하게 설치하기 위함이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치의 구조를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 'Ⅲ-Ⅲ' 선에 따른 단면도이며, 도 4는 도 2의 'Ⅳ-Ⅳ' 선에 따른 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치의 구조를 도시한 단면도이며, 도 6은 도 2의 해양 말뚝과 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치가 토사지반에 설치된 구조를 도시한 종단면도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치(200)는 지반에 관입된 피에이치씨(PHC) 말뚝 또는 강관 말뚝 상부의 횡방향에 대한 지지력을 증대시키기 위하여 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝(100)이 관입된 지반에 관입되며, 그 중심에 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝(100)에 삽입되도록 관통 형성되는 삽입공(210)과, 삽입공(210)에 삽입된 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝(100)의 외면과 접촉되며 소정의 높이를 갖는 내측지지면(220)과, 내측지지면(220)과 소정 간격만큼 이격되는 동심원 상에 배치되는 외측지지면(230)과, 내측지지면(220)과 외측지지면(230)을 연결하는 상면으로 이루어지는 보강장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

보강장치(200)를 설치시에 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝의 외면에 삽입공(210)이 꽉 끼일 수 있도록 삽입공(210)의 직경은 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝의 직경과 동일한 직경으로 형성되고, 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장 치(200)의 하면은 개구 형성되어 내측지지면(220)과 외측지지면(230) 사이에는 소정의 내부공간이 마련되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 내측지지면(220)과 외측지지면(230)은 각각 상이한 직경을 가지며, 내측지지면(220)이 형성하는 단면은 상대적으로 작은 직경을 갖는 링형상으로 형성되며, 외측지지면(230)이 형성하는 단면을 상대적으로 큰 직경을 갖는 링형상으로 형성되어 전체적으로 도넛 형상을 갖는다.

상기 내부공간은 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치(200)를 토사 지반에 용이하게 설치하기 위한 것으로 토사 지반에 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치(200)를 설치시에 내부공간에 존재하는 공기를 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치(200)의 외부로 흡입하여 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치의 내부와 외부의 압력차에 의하여 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치(200)를 토사 지반 내측으로 관입시키게 된다.

버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치(200)의 외경은 설치되는 해양 말뚝의 직경이나 혹은 상면에 설치되는 구조물의 하중 또는 설치되는 장소의 조류나 파도의 세기에 따라 달라지는데 작게는 2 m에서부터 크게는 10 m까지의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 해양말뚝(100)과 내측지지면(220)에 일체로 형성된 해양 말뚝 보강장치(200)가 해양이 바닥면에 설치된 이후, 해양말뚝(100)은 직항타 공법으로 암반까지 관입하고, 해양 말뚝 보강장치(200)는 흡입 압력을 이용하여 토사지반에 설치함으로써 횡방향에 대한 해양 말뚝(100) 상부의 지지력을 높일 수 있 다.

또한, 해양의 바닥면에 해양 말뚝(100)을 직항타 공법으로 암반까지 관입시킨 후, 보강장치(200)를 해양 말뚝(100)의 외주면에 삽입하여 직항타 공법이나 혹은 흡입 압력을 이용하여 토사 지반에 설치함으로써 횡방향에 대한 해양 말뚝(100) 상부의 지지력을 높일 수 있다.

반대로, 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치(200)를 흡입 압력을 이용하여 토사 지반에 먼저 설치하고, 그 중심의 삽입공(210)을 통하여 해양 말뚝(100)을 직항타 공법으로 암반까지 관입시킴으로써 횡방향에 대한 해양 말뚝 상부의 지지력을 높일 수도 있다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치는, 해양 말뚝 보강장치(200)의 내측지지면(220)이 높이 방향을 따라 상측으로 갈수록 직경이 증가하도록 경사지게 형성되어, 삽입공(210)의 종단면이 테이퍼 형상으로 형성된 구조를 갖는다.

내측지지면(220)이 그 높이 방향을 따라 상측으로 갈수록 직경이 증가하도록 경사지게 형성된 경우에는 내측지지면(220) 입구의 직경이 해양 말뚝(100)의 직경보다 크게 형성되게 된다.

따라서, 해양 말뚝 보강장치(200)를 흡입 압력을 이용하여 토사지반에 관입시키 후, 해양 말뚝(100)을 해양 말뚝 보강장치(200)의 중심에 직항타 공법으로 관입시킴에 있어서, 정교하게 중심을 맞춰서 항타할 필요가 없으며 상기 입구에 해양 말뚝(100)의 단부가 삽입된 후 항타하면 경사진 내측지지면(220)을 따라 해양 말 뚝(100)이 토사지반에 관입되므로 용이하게 해양 말뚝(100)을 설치할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래의 해양 말뚝의 구조를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치의 구조를 도시한 사시도,

도 3은 도 2의 'Ⅲ-Ⅲ' 선에 따른 선단면도,

도 4는 도 2의 'Ⅳ-Ⅳ' 선에 따른 선단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치의 구조를 도시한 단면도이며,

도 6은 도 2의 해양 말뚝과 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치가 토사지반에 설치된 구조를 도시한 종단면도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100 : 해양 말뚝 200 : 보강장치

210 : 삽입공 220 : 내측지지면

230 : 외측지지면

Claims (3)

1. 삭제
2. 지반에 관입된 피에이치씨(PHC) 말뚝 또는 강관 말뚝 상부의 횡방향에 대한 지지력을 증대시키기 위하여 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝이 관입된 지반에 관입되며, 그 중심에 상기 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝에 삽입되도록 관통 형성되는 삽입공과, 상기 삽입공에 삽입된 피에이치씨 말뚝 또는 강관 말뚝의 외면과 접촉되며 소정의 높이를 갖는 내측지지면과, 상기 내측지지면과 소정 간격만큼 이격되는 동심원 상에 배치되는 외측지지면과, 상기 내측지지면과 상기 외측지지면을 연결하는 상면으로 이루어지는 보강장치를 포함하며,

   상기 보강장치의 하측은 개구 형성되며 상기 내측지지면과 상기 외측지지면사이에는 소정의 내부공간이 마련되어 흡입 압력에 의하여 상기 지반에 설치되는 것을 특징으로 하는 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 버킷 기초를 활용한 해양 말뚝 보강장치의 내측지지면은 그 높이 방향을 따라 상측으로 갈수록 직경이 증가하도록 경사지게 형성되어, 상기 삽입공의 종단면은 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 버킷 기초를 활용한 해양 말 뚝 보강장치.

Images