KR100786360B1 - 복합파일용 콘크리트 파일 - Google Patents

복합파일용 콘크리트 파일 Download PDF

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Abstract

기초용 복합파일에 사용되는 콘크리트 파일이 개시된다. 복합파일용 콘크리트 파일은 중공콘크리트 말뚝; 상기 중공콘크리트 말뚝 상측 외주부에 설치된 연결강관; 상기 연결강관과 상기 말뚝부를 결합하는 결합부; 및 상기 중공콘크리트 말뚝의 길이방향으로 설치된 인장강선;을 포함한다. 따라서, 종래와 같이 강관파일 또는 콘크리트 파일 내부에 별도로 속채움 콘크리트를 타설하여야 하는 번거로움을 없앴을 뿐만 아니라, 강관파일에서 가해지는 하중을 콘크리트 파일의 상단의 일정영역에 분산시킬 수 있으므로 종래와 같이 하중이 두부에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
복합파일, 합성파일

Description

복합파일용 콘크리트 파일{CONCRETE PILE USING IN COMPLEX PILE}
도 1은 종래의 복합파일을 시공하고 있는 상태의 단면도
도 2는 종래의 복합파일을 항타할 때 콘크리트 파일의 상부에 발생되는 응력집중분포를 나타내는 설명도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 콘크리트 파일을 포함하는 복합파일을 도시한 사시도
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 중간 플레이트의 변형예를 도시한 평면도
도 5는 도 1의 연결강관의 변형예를 도시한 사시도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 복합파일용 콘크리트 파일의 상단부의 사시도
도 7은 도 6의 결합부의 사시도
도 8은 본 발명의 제 3 실시예의 결합부의 구조를 도시한 사시도
도 9a 및 도 9b는 도 8의 수직부재의 변형예를 도시한 정면도
도 10는 본 발명의 제 4 실시예의 결합부의 구조를 도시한 사시도
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1100: 중공콘크리트 말뚝
1200: 연결강관
1300: 결합부
1110: 인장강선
1120: 끝단 플레이트
1310: 중간 플레이트
1311: 인장강선 관통공
1312: 콘크리트 연결공
1320: 전단 연결재
1130: 나선형 철선
2320: 수평부재
2310: 중심부재
3310:, 3310b, 3310c, 4310: 수직부재
3320, 4320: 원주 부재
4311: 관통공
본 발명은 복합파일용 콘크리트 파일에 관한 것으로서, 상세하게는 하부의 콘크리트 파일과 상부의 강관 파일로 구성된 복합파일의 상부 강관 파일의 하부에 결합되는 콘크리트 파일에 관한 것이다.
파일기초는 지지층 심도가 깊은 경우에 채용되는 기초형식의 하나로서, 상기 지지층까지 박아넣은 파일 위에 상부 구조물을 구축함으로서 구조물의 중량을 지지층에서 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.
파일기초에 이용하는 파일으로는 콘크리트 파일, 강관파일, 합성파일이 이용되고 있다. 콘크리트 파일은 RC파일, PHC파일, PC파일 등을 말하는 것으로서 파일 자체의 선단부가 폐쇄되어 선단지지력이 높은 장점이 있으며, 자재비가 강관파일에 비해 2~3배정도 저렴하여 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
그러나 상부하중이 기초에 작용될 경우 가장 큰 전단력, 휨모멘트 및 축력이 파일상부에 가해지는데 콘크리트 파일은 전단력 및 모멘트에 대한 저항력이 적어 파일 수의 증가로 공사비의 증가가 불가피한 문제점이 있다.
한편, 강관파일은 파일재질이 균일하여 파일의 전 길이에 걸쳐 하중에 대한 저항력이 균일하며 특히 휨모멘트 및 전단력에 대한 저항력이 우수하다. 더욱이 지중으로의 관입을 종료한 후 지표면 위로 돌출되는 파일의 여유분을 절단하여 재사용할 수 있게 됨으로써 자재손실을 최소화 할 수 있다. 그러나 강관파일은 자재비가 일반적인 콘크리트 파일에 비하여 2~3배 정도 고가여서 시공비가 많이 소요되는 단점이 있다.
상기와 같은 콘크리트 파일과 강관파일의 장점을 극대화하기 위하여 콘크리트 파일의 상단부에 연결판을 매입하고 강관을 용접 연결한 합성파일이 제공되어 있다. 즉 합성파일은 파일 하부는 선단지지력이 우수하면서 자재비가 저렴한 콘크리트 파일을 사용하고 모멘트 및 전단력이 크게 작용하는 파일 상부는 그것들에 대한 저항력이 우수한 강관파일을 연결함으로써 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있 다.
합성파일(100)을 항타하여 지중(G)에 박아 넣을 때에는 도 1에 도시된 바와 같이 강관파일(103)의 상단에 걸려지도록 대항블록(104)을 결합한 상태에서 대항블록(104)을 대형해머(105)로 항타하는 것에 의해 합성파일(100)을 지중(G)에 박아 넣는다.
상기와 같은 종래 합성파일(100)의 항타시공의 경우 도 9에 도시된 바와 같이 강관파일(103)에 발생되는 응력이 강관파일 항복응력의 90% 정도인 2160㎏/㎠ 까지 상승하는데 이러한 응력에 의해 발생된 큰 압축력이 연결판(102)을 통하여 직하부의 기성 콘크리트 파일(101) 상단부에 응력집중을 발생시킴으로써 기성 콘크리트 파일(101)의 두부 파손을 유발하게 되는 것이다. 이러한 두부파손은 시공 중 검측하기 힘들어 구조물 완공 후 구조물의 손상을 유발함은 물론 두부파손 시 합성파일 전체를 재시공함으로써 공사비의 증가가 불가피한 문제점이 있다.
한편 상기와 같은 문제점을 유발하는 응력집중을 방지하기 위하여 강관파일 내부에 보강 콘크리트를 콘크리트 파일의 두께만큼 미리 성형하거나, 현장에서 강관파일의 내부 전체에 보강콘크리트를 채워 넣은 것이 있으나, 전자의 경우는 설치작업 후 강관파일의 두부 정리시 강관파일의 내부에 콘크리트가 있어 두부 절단이 어렵고 파일두부와 기초사이의 힘전달을 원활히 해주는 보강재의 결합이 어려운 문제가 있으며, 후자의 경우는 콘크리트가 양생 될 때까지 공사기간이 지연되면서 주변에 파일을 시공한 경우 장비의 재진입이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 시공이 용이하며, 두부에 발생하는 응력집중을 효과적으로 분산시킬 수 있는 복합파일용 콘크리트 파일을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 중공콘크리트 말뚝; 상기 중공콘크리트 말뚝 상측 외주부에 설치된 연결강관; 상기 연결강관과 상기 중공콘크리트 말뚝부를 결합하는 결합부; 및 상기 중공콘크리트 말뚝의 길이방향으로 설치된 인장강선;을 포함하는 복합파일용 콘크리트 파일을 제공한다. 따라서, 시공이 용이할 뿐만 아니라 연결강관의 전 길이에 걸쳐 응력을 분산할 수 있다.
여기서, 상기 중공콘크리트 말뚝의 상기 연결강관이 설치된 상단면에 결합된 끝단 플레이트;를 더 포함하고, 상기 인장강선의 일단은 상기 끝단 플레이트에 고정된 것이 효과적이다.
또한, 상기 끝단 플레이트는 상기 중공콘크리트 말뚝의 단면을 덮는 환형상으로 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 연결강관의 내주면에 고정된 중간 플레이트;를 더 포함하고, 상기 중간 플레이트에는 상기 인장강선이 관통할 수 있는 인장강선 관통공이 형성된 것이 효과적이다.
그리고, 상기 중간 플레이트에는 상하에 위치한 콘크리트가 연통되도록 콘크리트 연결공이 관통되어 형성됨으로써, 중간 플레이트의 상하에 위치한 콘크리트가 보다 견고하게 고정된다.
상기 결합부는, 상기 연결강관의 내주면에 전단 연결재가 고정되는 것이 효과적이다. 따라서, 연결강관과 중공콘크리트 말뚝 사이에 연결이 보다 견고하게 된다.
상기 연결 강관은 길이방향으로 주름이 반복되는 파형 강관으로 형성될 수도 있다. 따라서, 연결 강관의 강도가 훨씬 증대될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 결합부는, 상기 연결강관의 중심에 상기 연결강관의 길이방향과 나란하게 배치된 중심부재; 및 일단은 상기 중심부재에 고정되고, 타단은 상기 연결강관에 고정된 수평부재;를 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 결합부는, 상기 연결강관의 내벽에 상기 연결 강관의 길이방향으로 고정된 다수의 수직부재; 및 상기 수직부재 사이를 상기 연결강관의 원주방향으로 연결하는 원주 부재;를 포함하여 구현될 수동 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 콘크리트 파일을 포함하는 복합파일을 도시한 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복합 파일은 콘크리트 파일(1000)의 두부에 강관파일(50)이 결합되어 형성된다.
콘크리트 파일(1000)은 중공콘크리트 말뚝(1100)과, 중공콘크리트 말뚝(1100) 상측 측면을 감싸도록 설치된 연결강관(1200)과, 연결강관(1200)과 말뚝부(1100)를 결합하는 결합부(1300)와, 중공콘크리트 말뚝의 길이방향으로 설치된 인장강선(1110)를 포함한다.
따라서, 강관파일(50)을 통해서 가해지는 하중이 연결강관(1200)에 전달되고, 연결강관(1200)에 전달된 하중이 결합부(1300)를 통해서 연결강관(1200) 길이부 전체에 배치된 중공콘크리트 말뚝(1100)에 전달되어, 종래와 같이 하중이 콘크리트 파일(1000)의 두부에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 콘크리트 파일(100)을 제조 후 현장에서는 강관 파일과 콘크리트 파일을 용접하면 되므로, 현장에서 콘크리트를 타설하여 공기가 연기되는 것을 방지할 수 있다.
연결강관(1200)은 도 5와 같이, 길이방향으로 주름이 반복되는 파형 강관으로 형성될 수 있다. 파형강관은 일반 강관에 비해서 콘크리트와의 부착력이 좋으며, 단면방향으로 가해지는 하중에 대한 저항능력이 강하다.
중공콘크리트 말뚝(1100)은 종래의 PHC 파일과 같이, 연결강관(1200)이 설치된 상단면에 결합된 끝단 플레이트(1120)를 포함하고, 인장강선(1110)의 일단은 상기 끝단 플레이트에 고정된다. 인장강선(1110)은 제조시 미리 텐션을 가하여 보다 강한 압축력을 가지도록 한다. 끝단 플레이트(1120)는 중공콘크리트 말뚝의 단면을 덮는 환형(ring) 형상으로 형성되거나, 원판 형상으로 형성될 수 있다.
중공콘크리트 말뚝(1100)에는 나선형 철선(1130)이 배치되어, 중공 콘크리트의 결합력을 증대시켜 준다.
전술한 바와 같이 하중이 콘크리트 파일(1000)의 두부에 집중되는 것을 방지 하기 위해서는 결합부(1300)가 연결강관(1200)에 가해지는 하중을 중공 콘크리트 말뚝(1100)에 균일하게 전달하는 것이 중요하다.
결합부(1300)는, 연결강관의 내주면에 고정된 중간 플레이트(1310)와, 연결강관(1200)의 내주면에 고정된 전단 연결재(1320)을 포함한다.
중간 플레이트(1310)는 중공콘크리트 말뚝(1100)의 단면의 형상을 따라서 환상의 형상으로 형성된다. 중간 플레이트에는 상기 인장강선이 관통할 수 있는 인장강선 관통공(1311)이 형성된다.
도 4a 내지 도 4b는 중간 플레이트(1310)의 변형예들을 도시한 평면도이다.
도시된 바와 같이 중간 플레이트(1310)에는 상하에 위치한 콘크리트가 연통되도록 콘크리트 연결공(1312)이 관통되어 형성된다. 콘크리트 연결공(1312)은 인장강선 관통공(1311)의 역할을 함께 수행한다. 콘크리트 연결공(1312)은 일정 정도의 면적을 확보하여, 콘크리트가 콘크리트 연결공(1312)을 통해서 상호 결합하도록 하는 역할을 수행한다. 콘크리트 연결공(1312)의 형상은 도 4a 내지 도 4d와 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기와 같이, 중간 플레이트(1310) 및 전단 연결재(1320)을 통해서 연결강관(1200)에 가해진 하중을 연결강관(1200)이 감싸고 있는 중공 콘크리트 말뚝(1100)에 균일하게 분산시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 결합부의 구조를 도시한 도면이다.
제 2 실시예는 제 1 실시예와 결합부(2300)의 구성에 있어서 차이가 있다.
제 2 실시예의 결합부(2300)는 연결강관(1200)의 중심에 상기 연결강관의 길 이방향과 나란하게 배치된 중심부재(2310)와, 일단은 중심부재(2310)에 고정되고, 타단은 상기 연결강관에 고정된 수평부재(2320)을 포함한다. 수평부재(2310)는 중공콘크리트 말뚝(1100)를 직경방향으로 가로 질러 연결강관(1200)에 고정된다.
중심부재(2310) 및 수평부재(2320)는 'L'자형 앵글로 형성된다. 따라서, 수평부재(2320)는 파일의 길이방향에 수직인 면(2321)이 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 파일의 길이방향으로 가해지는 하중을 중공콘크리트 말뚝에 효과적으로 전달할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예의 결합부의 구조를 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 제 3 실시예의 결합부(3300)는 연결강관(1200)의 내벽에 연결 강관의 길이방향으로 고정된 다수의 수직부재(3310)와, 수직부재(3310) 사이를 연결강관의 원주방향으로 연결하는 원주 부재(3320)를 포함한다. 수직부재(3310) 및 원주부재(3320)는 강선 및 이형철근 등으로 형성된다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 수직부재(3310)의 변형예를 도시한 정면도이다.
도시된 바와 같이 수직부재(3310b, 3310c)는 길이 방향으로 파형으로 형성되어, 일부가 연결강관(1200)의 내벽에 고정되고, 일부는 이격되어 형성된다.
도 10는 본 발명의 제 4 실시예의 결합부의 구조를 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 제 4 실시예의 결합부는 연결강관(1200)의 내벽에 연결 강관의 길이방향으로 고정된 다수의 수직부재(4310)와, 수직부재(4310) 사이를 연결강관의 원주방향으로 연결하는 원주 부재(4320)를 포함한다.
수직부재(4310)는 장방향의 플레이트 형상으로 형성되며, 관통공(4311)이 다 수 형성된다. 원주 부재(4320)는 링형상으로 형성되어 관통공(4311)을 관통하여 고정된다.
상기와 같이 구성된 콘크리트 파일은 강관파일에서 가해지는 하중을 콘크리트 파일의 상단의 일정영역에 분산시킬 수 있으므로 종래와 같이 하중이 두부에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 하중의 집중을 방지하기 위해서 종래와 같이, 상부에 결합되는 강관파일 또는 콘크리트 파일의 중공부에 별도로 채움 콘크리트를 타설하는 등의 번거로움을 제거하였다.
또한, 콘크리트 파일을 제조 후 현장에서는 강관 파일과 콘크리트 파일을 용접하면 되므로, 현장에서 콘크리트를 타설하여 공기가 연기되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
먼저, 상기와 같이 구성된 콘크리트 파일은 강관파일에서 가해지는 하중을 콘크리트 파일의 상단의 일정영역에 분산시킬 수 있으므로 종래와 같이 하중이 두부에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 하중의 집중을 방지하기 위해서 종래와 같이, 상부에 결합되는 강관파일 또는 콘크리트 파일의 중공부에 별도로 채움 콘크리트를 타설하는 등의 번거 로움을 제거하였다.
또한, 콘크리트 파일을 제조 후 현장에서는 강관 파일과 콘크리트 파일을 용접하면 되므로, 현장에서 콘크리트를 타설하여 공기가 연기되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (16)

  1. 중공콘크리트 말뚝;
    상기 중공콘크리트 말뚝 상측 측면을 감싸도록 설치된 연결강관;
    상기 연결강관을 통해서 상기 중공콘크리트말뚝에 가해지는 하중을 분산하도록, 상기 연결강관과 상기 중공콘크리트 말뚝을 결합하는 결합부; 및
    상기 중공콘크리트 말뚝의 길이방향으로 설치된 인장강선;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공콘크리트 말뚝의 상기 연결강관이 설치된 상단면에 결합된 끝단 플레이트;
    를 더 포함하고,
    상기 인장강선의 일단은 상기 끝단 플레이트에 고정된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 끝단 플레이트는 상기 중공콘크리트 말뚝의 단면을 덮는 환형 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 연결강관의 내주면에 고정된 중간 플레이트;
    를 더 포함하고,
    상기 중간 플레이트에는 상기 인장강선이 관통할 수 있는 인장강선 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 연결강관의 내주면에 고정된 중간 플레이트;
    를 더 포함하고,
    상기 중간 플레이트에는 상기 인장강선이 관통할 수 있는 인장강선 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 중간 플레이트에는 상하에 위치한 콘크리트가 연통되도록 콘크리트 연 결공이 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 연결강관의 내주면에 전단 연결재가 고정된 것을 특징으로 하는 복합 파일용 콘크리트 파일.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공콘크리트 말뚝에는 나선형 철선이 배치된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 강관은 길이방향으로 주름이 반복되는 파형 강관인 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 중공콘크리트 말뚝을 직경방향으로 가로 질러 상기 연결강관에 고정된 것을 특징으로 하는 수평부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 수평부재는,
    앵글로 형성된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 연결강관의 중심에 상기 연결강관의 길이방향과 나란하게 배치된 중심부재; 및
    일단은 상기 중심부재에 고정되고, 타단은 상기 연결강관에 고정된 수평부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 연결강관의 내벽에 상기 연결 강관의 길이방향으로 고정된 다수의 수직부재; 및
    상기 수직부재 사이를 상기 연결강관의 원주방향으로 연결하는 원주 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수직부재는 길이 방향으로 파형으로 형성되어, 일부가 상기 연결강관의 내벽에 고정되고, 일부는 이격된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 수직부재는 장방향의 플레이트 형상으로 형성되며,
    상기 수직부재에 관통공이 다수 형성된 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 원주 부재는 상기 관통공을 관통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 복합파일용 콘크리트 파일.
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