KR100661123B1

KR100661123B1 - 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일

Info

Publication number: KR100661123B1
Application number: KR1020040069284A
Authority: KR
Inventors: 송기용
Original assignee: 이엑스티 유한회사; 극동건설주식회사
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-12-26
Also published as: KR20060020440A

Abstract

본 발명은 구조물의 하중을 지지하게 하는 콘크리트파일 시공시 파일내력에 대한 안정성, 시공성 및 경제성을 확보할 수 있게 개선한 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일에 관한 것으로,

콘크리트파일의 매입측 선단부에 파일의 직경보다 큰 직경을 갖는 보강판을 형성하면서 그 중심에 내,외주면 동일 연장폭을 형성하게 중심공을 뚫어 지면 내력에 대한 파일의 선단 지지력을 증가시키게 되는 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일을 제공하는 매우 뛰어난 효과가 있다.

콘크리트파일, 보강판, 중심공, 선단지지력, 내력

Description

보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일{ Concrete Pile with an Extended Head Using Reinforcing Plate}

도1은 일반적인 파일의 자체 내력과 시공된 파일의 시공 내력의 관계를 보여주는 파일 내력의 개념도,

도2는 본 발명으로 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일을 도시한 측단면도.

도3은 본 발명으로 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일과 지면내력과의 작용을 설명한 도면.

도4는 본 발명에 따른 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일의 항타후 근입됨을 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10:헤드확장 콘크리트파일

12:보강판

A:돌출 폭

B:중심공

14:보강밴드

본 발명은 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조물의 하중을 지지하게 하는 콘크리트파일 시공시 파일내력에 대한 안정성, 시공성 및 경제성을 확보할 수 있게 콘크리트파일 선단에 부착함에 있어 일정 두께의 보강판을 장착하고 그 중심의 중심공을 헤드확장 콘크리트파일의 내,외주면에 동일길이로 돌출되게 중심공을 뚫어 주므로서 파일의 선단 지지력을 증가시키게 되는 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일에 관한 것이다.

일반적으로 건물이나 구조물을 세우는 경우, 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 상부의 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초공사를 하고 있다.

이에 따라 구조물의 하중 등 여러 조건에 따라 얕은 기초나 깊은 기초가 행해지는 데, 근입폭비가 1이하의 경우를 얕은 기초라 하고, 근입폭비가 1 이상인 경우를 깊은 기초로 정의하고 있다.

상기한 얕은 기초의 경우에는 파일 등을 사용하지 않고 구조물을 지반에 직접 지지시키고, 구조물 아래의 지반이 상부 구조물의 하중을 지지할 수 없을 경우에는 파일 등을 사용하여 지반의 지지력을 보강하고 있다.

상기한 바와 같이 지반공사에 따른 파일 기초는 설치된 파일이 두부를 구조물에 연결시키는 기초공법으로, 파일을 재질에 따라 분류하면, 강 파일, 콘크리트 파일, 합성 파일 등으로 구분할 수 있고, 시공법에 따라 분류하면 타입공법, 매입 공법, 현장타설공법 등으로 나눌 수 있다.

그리고 타입공법은 파일을 세운 다음 위에서 파일을 타격하여 파일을 지반에 강제로 근입시키는 것으로, 항타 에너지에 의하여 강제로 지반에 삽입될 때 파일축이 주변의 흙을 밀어 밀착시키며 근입되므로 파일의 외부 지지력이 좋고 시공이 간편하다.

그러나, 타입공법은 깊게 파일을 설치하고자 할 때에는 수직 근입에 어려움이 있고, 진동과 소음이 과도하게 발생하여 도심에서의 시공이 제한되고 있다.

한편, 매입 공법은 미리 지반에 구멍을 형성하고, 접착제를 구멍의 반쯤 주입한 다음 파일을 구멍에 삽입 고정하는 것으로, 타입 공법의 여러 문제점을 해결하고 있다. 그 결과, 현재 도심에서의 파일 기초는 매입 공법이 주로 이용되고 있다.

다시말해 건축공사에서 기초공사가 차지하는 비중은 매우크며, 파일시공의 경우 현장마다 지층 조건 및 여건이 다른 이유라든지, 항타 장비에 대한 정확한 이해부족 및 시공자의 경험에 의한 공사등으로 여러가지 파일시공 공법이 사용되고 있으며, 매번 어려움을 느끼고 있다.

도1은 파일의 자체 내력과 시공된 파일의 시공 내력의 관계를 보여주는 파일 내력의 개념도이다. 도1에 도시된 바와같이, 파일(2)은 구조물(4)의 하중(PF)은 구조물(4)의 하부에 근입된 다수의 파일(2) 시공 내력에 의하여 지지된다.

상기 근입된 파일(2)의 시공 내력은 파일 선단의 선단지지력(TP)과 파일 측면의 주변마찰력(SF)의 합으로 이루어진다.

그런데, 대부분 파일 자체의 내력은 높지만 시공성 등으로 파일의 시공 내력이 낮아진다.

예를들어, Φ400의 고강도 콘크리트 말뚝(PHC, 이하 PHC라 함)의 경우, 파일 자체 내력은 112 tf 이지만 시공 내력은 60∼80 tf 정도이어서, 결과적으로 파일 내력 중 32∼52 tf가 낭비된다.

특히, 매입 공법의 경우, 지반을 파일의 직경보다 크게 천공한 후, 제작된 파일을 천공에 근입설치하고, 파일과 지반 사이에 충진재(cement paste)를 주입하여 주변 마찰력을 높여 주기는 하지만, 시공 후의 테스트는 주변마찰력이 아주 미미하고 대부분의 시공 내력이 선단지지력에 의존하고 있음을 보여 주었다.

따라서, 매입 공법에서, 시공 내력이 파일 자체 내력에 가깝게 하여, 파일의 사용 효율성을 높일 필요가 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 구조물의 하중을 지지하게 하는 콘크리트파일 시공시 파일내력에 대한 안정성, 시공성 및 경제성을 확보할 수 있게 보강판을 콘크리트파일의 매입측 선단부에 파일의 직경보다 큰 직경으로 부착하고, 내,외주면 동일 돌출폭을 형성하게 중심공을 뚫어 파일의 선단 지지력을 증가시키게 되며 시멘트페이스트의 관입후에 파일경타에 의한 선단부의 응력을 증대시키는 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일을 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일에 있어서, 상기 콘크리트파일의 매입측 선단부에 내, 외경을 감싸는 보강밴드가 부착되어 있고, 이 보강밴드에는 파일의 외경보다 큰 직경을 가지며 그 두께가 60, 65, 70, 80, 90㎜ 중에서 선택된 어느 하나의 보강판이 용접에 의해 장착되며, 이 보강판의 내측에는 상기 콘크리트파일의 내경 및 외경 측으로 돌출되는 폭이 서로 동일하게 이루어질 수 있도록 중심공을 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일.

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이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명으로 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일을 도시한 측단면도이고, 도3은 본 발명으로 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일과 지면내력과의 작용을 설명한 도면이다.

그리고 도4는 본 발명에 따른 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일의 항타후 근입됨을 도시한 도면이다.

보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일(10)은 콘크리트파일의 매입측 선단부에 파일의 외경보다 큰 직경을 갖는 보강판(12)을 장착하며, 이 보강판(12)은 콘크리트파일(10)의 내경(Ø₁)측에 일정 크기의 중심공(B)을 형성함에 있어 외경(Ø₂)측으로 돌출된 폭과 동일하게 내경측도 돌출 폭(A)을 동일하게 형성하여 이루어지고 있다.

상기한 보강판(12)은 60, 65, 70, 80, 90mm 두께중 적어도 어느 하나 선택되어 콘크리트파일(10)의 매입측 선단부에 장착된다.

상기 보강판(12)은 헤드확장 콘크리트파일(10)의 매입측 하단 선단부측에 설치된 보강밴드(14)에 용접등의 접합수단에 의하여 장착되는 소정 두께의 판형 구조물이다.

즉, 파일이 콘크리트 파일이나 PHC 등의 경우에는 파일 하단부를 감싸게 설치된 보강밴드(14)를 이용 보강판(12)을 용접하여 부착하고 있다.

또, 상기 보강판(12)은 중심공(B)의 형성되는 내경(Ø₁)과 외경(Ø₂) 치수에 중심인 중간에 헤드확장 콘크리트파일(10)의 하단에 장착되어 이루어지며, 두께(t)도 파일의 종류에 따라 상기 언급한 치수대로 다양하게 마련하여 부착하므로서 가장자리 외주연부가 상향으로 휘어짐 등이 방지되어 내구성 향상이 이루어지고 있다.

그리고 상기 보강판(12)은 지면 내력을 균일하게 받도록 되어 있어 용접부분에서 변형이나 용접부의 클랙등이 방지되고 있다. (도3참조)

상기 헤드확장 콘크리트파일(10)은 하단에 장착되는 보강판(12)에 중심공(B)을 뚫고 있는데, 이 중심공(B)의 크기는 내경측과 외경측으로 돌출 폭(A)을 동일하게 형성하므로서 지면에 대하여 내력을 발휘하게 형성되고 있다.

상기한 보강판(12)은 파일공(H)의 바닥이나 공벽으로 부터 작용되는 응력에 대하여서도 헤드확장 콘크리트파일(10)에 선단지지력을 증대하게 되어 있다.

상기한 보강판(12)은 파일공 바닥 지반에 박혀 토사 응축을 증대시켜 지반 내력을 향상하므로서 파일의 선단지지력도 향상하게 되어 있다.

상기 보강판(12)은 제공되는 350, 400, 450, 500, 600 mm 등의 직경을 갖는 콘크리트파일(10)에 상기 언급한 두께를 각각 적용하여 제작되고 있다.

상기한 헤드확장 콘크리트파일(10)은 항타후 보강판(12)이 근입(R)되고, 파일공에 시멘트페이스트부(16)가 충진되는 등 표면적의 증가가 이루어져 지지력의 증대가 이루어지고 있다. (도4참조)

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은, 보강판(12)이 장착된 콘크리트파일(10)을 파일공(H) 내로 근입시키게 되면 파일공(H) 내에서 보강판(12)은 내,외측 가장자리 주변으로 선주입된 시멘트 페이스트가 파일 항타후 선단이 관입되어 굳어짐에 따라 견고하게 매입된다.

이에 따라 상기 보강판(12)이 파일공(H)내에서 공벽이나 지반으로부터 가해지는 지반내력에 대해 내,외측 용접부(W)의 클랙이나 보강판(12)의 가장자리가 좌굴(가상선 표시)됨을 방지하게 되어 신뢰성있는 선단지지력을 확보하게 된다.

상기한 보강판(12)은 파일의 종류에 따라 최적의 선단지지력을 발휘할 수 있 는 내,외경과 두께로 형성하게 되며, 이는 어느 한 형태에 국한되지 않고 변경 적용될 수 있음은 당연하다 할 것이다.

상기 본 발명인 헤드확장 콘크리트파일(10)에 사용되는 보강판(12)의 중심공(B)에 크기에 따른 내,외측으로의 돌출 폭에 의한 형성되는 선단지지력을 발생시키는 기술적 사상 범위내에서 변형이나 변경은 본 발명의 권리범위에 속하는 것이며, 따라서 본 발명의 권리를 침해하는 것이다.

본 발명에 의하면, 매입 공법에 사용되는 파일의 무게나 부피에 영향을 주지 않으면서도 파일의 시공 내력을 파일 자체 내력까지 끌어 올림으로써 시공에서 사용되는 파일 수 를 줄일 수 있게 콘크리트파일의 하단에 부착되는 보강판의 중심공의 크기를 조정하여 최적의 선단지지력을 발휘게 면적을 형성하므로서 파일의 사용 효율성 및 경제성을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존 콘크리트파일의 보강밴드에 중심공을 일정 크기로 뚫은 보강판을 결합하여 사용함으로써, 선단지지력을 발휘하게 하므로서 기존 파일의 활용도를 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

또, 파일업체에서 시공되는 파일 내력에 비해 지반이나 시공성에 의해 결정되는 파일 내력중 크기가 작은 쪽으로 설계내력이 결정되어 파일 내력중 30~40%의 손실(LOSS)이 발생하나 선단측면보강수단이 적용된 보강부재를 구비한 헤드확장형 파일을 사용할 경우 현재의 시공방법으로 100%의 내력을 발휘할 수 있는 효과적인 공법이며, 이 공법을 이용하여 설계를 파일내력으로 한다.

이에 따라 보강판에 중심공을 일정 크기로 형성하여 선단지지력을 발휘하게 적용 설계하여 파일내력을 높힘으로서 파일의 개수를 줄이게 됨은 물론 원가절감 및 공기의 단축도 유도할 수 있으면서 적은 내력으로도 설계를 완료할 수 있어 파일의 길이가 줄어드는 효과를 기대할 수 있게 된다.

그리고 당초 현장에서 계획한 파일공사와 비교하여 기존과 동일한 방법으로 헤드확장 콘크리트파일을 설치하여 적용하고 경타를 실시한 경우 50/20~10 정도에서 파일공사를 종료한 결과 설계 소요지지력을 충분히 할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라 기존공법과 비교하여 경제성, 안전성, 시공성을 확보할 수 있는 공법이다.

또, 설계내력이 시공성을 감안하여 낮은 경우 파일을 약 20~40% 줄일 수 있어 시공비등의 절감을 가져오는 효과가 있다.

그 결과, 설계시 헤드확장 콘크리트파일을 사용하여 설계내력을 높이는 경우 파일 개수를 약 30~40% 절감할 수 있는 엄청난 효과가 있는 등 이밖에도 파일 갯수가 절감된 만큼 공기를 현저히 단축할 수 있으며, 아울러 그에 따른 노동력과 인건비, 경상비, 금융비도 현저히 절감할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로 토목,건설 산업상 매우 유용한 발명이다.

Claims

보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일에 있어서, 상기 콘크리트파일(10)의 매입측 선단부에 내, 외경(Ø₁,Ø₂)을 감싸는 보강밴드(14)가 부착되어 있고, 이 보강밴드(14)에는 파일의 외경보다 큰 직경을 가지며 그 두께가 60, 65, 70, 80, 90㎜ 중에서 선택된 어느 하나의 보강판(12)이 용접에 의해 장착되며, 이 보강판(12)의 내측에는 상기 콘크리트파일(10)의 내경(Ø₁) 및 외경(Ø₂) 측으로 돌출되는 폭(A)이 서로 동일하게 이루어질 수 있도록 중심공(B)을 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 보강판을 이용한 헤드확장 콘크리트파일.
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