KR100835777B1

KR100835777B1 - 콘크리트파일과 강관 파일의 이음장치

Info

Publication number: KR100835777B1
Application number: KR1020070025053A
Authority: KR
Inventors: 정인배
Original assignee: 정인배
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-06-05

Abstract

본 발명은 토목공사나 건축공사의 기초공사시에 연약지반에 2개 이상 연결하여 깊게 박는 파일(pile)의 이음장치에 관한 것으로서, 하부의 콘크리트 파일에 강관 파일을 연결하여 지반에 박음으로써 수직하중에 강한 콘크리트 파일과 수평하중에 강한 강관 파일의 장점을 최대한 살릴 수 있게 하며, 이음부분의 파손을 방지하여 강도를 높이는 콘크리트 파일과 강관파일의 이음장치에 관한 것이다.

본 발명의 이음장치는 지반에 박힌 하부의 콘크리트 파일(2)의 상단에 구성되어 있는 다수의 PC너트(2a)에 대응하는 위치에 각각 관통공(22a)이 형성된 하부원판(22)과, 상부의 강판 파일(3)과 용접되는 상부원판(21)과, 상기 하부원판(22)과 상부원판(21)의 사이에 일체로 연결된 중앙관(23)과, 그리고 상기 하부원판(22)과 상부원판(21)의 가장자리에 연결되는 적어도 한부분이 수직방향으로 절개된 환형링(25)(25')으로 구성되어 있다.

콘크리트 파일, 강관 파일, 이음장치, 환형링, 용접, 볼트체결

Description

콘크리트파일과 강관 파일의 이음장치{JOINT APPARATUS OF CONCRETE PILE AND STEEL PIPE PILE}

도 1은 종래 콘크리트 파일의 이음장치의 사시도,

도 2는 종래 이음장치를 이용한 콘크리트 파일의 이음구조를 나타내는 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 일실시예의 콘크리트파일과 강관 파일의 이음장치의 분해사시도,

도 4는 도3의 이음장치를 이용한 콘크리트파일과 강관 파일의 이음구조를 나타내는 종단면도,

도 5a는 본 발명에 따른 이음장치의 다른 실시예를 나타내는 횡단면도,

도 5b는 본 발명에 따른 이음장치의 또 다른 실시예를 나타내는 횡단면도,

도 6은 본 발명에 따른 콘크리트파일과 강관 파일의 이음장치의 일 구성요소인 환형링의 다른 실시예의 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 상부파일 1a: PC 너트

1b: PC 강봉 1c: 보강밴드

2: 하부파일 2a: PC 너트

2b: PC 강봉 2c: 보강밴드

3, 3': 강관 파일

10: 이음장치 11: 상부원판

11a: 관통공 12: 하부원판

12a: 관통공 13: 중앙관

14: 보강판 15, 16: 볼트

20: 이음장치 21: 상부원판

21a: 백링(back ring) 21b: 삽입홈

22: 하부원판 22a: 관통공

22b: 삽입홈 23: 중앙관

25, 25': 환형링 25a, 25'a: 관통공

26: 볼트 27, 28, 29: 수직판

삭제

본 발명은 토목공사나 건축공사의 기초공사시에 연약지반에 2개 이상 연결하여 깊게 박는 파일(pile)의 이음장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하부의 콘크리트 파일에 강관 파일을 연결하여 지반에 박음으로써 수직하중에 강한 콘크리트 파일과 수평하중에 강한 강관 파일의 장점을 최대한 살릴 수 있게 하며, 이음부분의 파손을 방지하여 이음강도를 높이는 콘크리트 파일과 강관파일의 이음장치에 관한 것이다.

지반에 토목공사나 건축공사를 하는 경우에는 지반의 보강을 위하여 콘크리트 파일이나 강판 파일을 박고 그 위에 기초공사를 시공한다. 콘크리트 파일은 비교적 제조단가가 저렴하고 수직방향 하중에 높은 저항을 하기 때문에 주로 건축물의 기초공사에 널리 이용되고 있으며, 강관파일은 수평방향 하중에 높은 저항을 하기 때문에 주로 교량이나 항만 등 토목공사의 기초공사에 널리 이용된다.

그리고 해안가나 공장부지 등의 연약지반에서는 파일을 깊게 박아야 하는데 파일(pile)이 너무 길면 제작 및 운반이 곤란하므로 일정길이의 파일을 제작하여 시공현장에서 박혀진 하부파일의 상단에 상부파일을 연결하여 시공하고 있다.

따라서 하부와 상부 파이의 이음부분은 강도가 강하여야 파손이 없이 파일이 깊게 박혀질 수 있다.

종래에는 동일한 재질인 콘크리트 파일과 콘크리트 파일을 서로 연결하여 파일을 박았으므로 파일의 수평방향 하중에 약하다. 또한 이하에 설명하는 바와 같이 이음강도가 떨어진다는 문제점이 있었다.

종래 콘크리트 파일의 이음장치의 일실시예가 도1 및 도2에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 종래의 이음장치(10)는 중심부에 파일의 중공부 내경과 동일한 중공부가 형성되어 있으며 외경이 파일의 외경과 동일하며 상부 파일(1)의 PC(Prestressed Concrete) 너트(1a)에 대응한 위치에 관통공(11a)이 천공되어 있는 상부원판(11)과, 중심부에 하부파일(2)의 중공부 내경과 동일한 중공부가 형성되어 있으며 외경이 파일의 외경과 동일하며 하부 파일(2)의 PC 너트(2a)에 대응한 위치에 관통공(12a)이 천공되어 있는 하부원판(12)과, 상기 상부원판(11)과 하부원판(12)의 사이에 일체로 연결된 중앙관(13) 및 방사형 방향의 다수의 보강판(14)으로 구성되어 있다. 상기 구성부품들은 모두 철강제로 되어 있으며, 용접에 의하여 서로 일체로 연결되어 있다.

상부파일(1)과 하부파일(2)을 모두 콘크리트로 제작되며, 강도를 높이기 위하여 상단과 하단에 PC 너트(2a)를 매입하고 그 사이에 길이방향으로 PC 강봉(2b)을 설치하여 파일에 스트레스를 가함으로써 파일의 강도를 높이고 있다.

그리고 상부파일(1)의 하단과 하부파일(2)의 상단에는 각각 콘크리트의 파손을 방지하기 위하여 보강밴드(1c)(2c)를 체결한다.

상기와 같은 이음장치(10)를 이용하여 하부파일(2)과 상부파일(1)을 연결하는 방법의 일례를 설명한다.

먼저 하부파일(2)을 항타(抗打)하여 지반에 박은 후 이음장치(10)를 하부파일(2)의 상부에 올려놓는다. 하부원판(12)의 모든 관통공(12a)에 각각 볼트(16)를 관통시키면서 하부파일(2)의 PC너트(2a)에 체결하고, 이어서 상기 이음장치(10)의 위에 상부파일(1)을 올려놓고 상부원판(11)의 모든 관통공(11a)에 각각 볼트(15)를 관통시키면서 상부파일(1)의 PC너트(1a)에 체결한다.

상기와 같은 종래 콘크리트 파일의 이음장치(10)는 상부원판(11)과 하부원판(12)을 연결하는 보강판(14)이 방사형으로 형성되어 있으므로 상부원판(11)의 인 접하는 보강판(14)과 보강판(14) 사이의 부분에는 보강이 되지 못하여 항타시 상부원판(11)의 이 부분이 아래로 휜다. 그에 따라 항타력이 하부파일(2)의 상부면에 골고루 전달되지 못하고 보강판(14)이 있는 부분과 중앙관(13)이 있는 부분에 집중적으로 가해지게 되어 이 부분의 콘크리트가 파손되며, 그 만큼 파일의 강도가 떨어지게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 지반에 박힌 하부의 콘크리트 파일에 상부의 강관 파일을 연결하여 파일을 지반에 깊게 박음으로써 지반조건 및 상부의 구조물 종류에 따라 콘크리트 파일과 강관파일의 장점을 살릴 수 있게 하는 콘크리트 파일과 강관파일의 이음장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음강도를 강하게 한 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이음장치는 지반에 박힌 하부의 콘크리트 파일의 상단에 구성되어 있는 다수의 PC너트에 대응하는 위치에 각각 관통공이 형성된 하부원판과, 상부의 강판 파일과 용접되는 상부원판과, 상기 하부원판과 상부원판의 사이에 일체로 연결된 연결수직부재와, 그리고 상기 하부원판과 상부원판의 가장자리에 연결되는 적어도 한부분이 수직방향으로 절개된 환형링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이음장치는 또한 상기 연결수직부재가 상부원판과 하부원판 사이의 중앙에 구성되어 있는 중앙관인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이음장치는 또한 상기 연결수직부재가 상부원판과 하부원판 사이에 일정각도의 간격으로 방사형으로 뻗어 있는 다수의 수직판인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이음장치는 또한 상기 하부원판의 가장자리 상부모서리와 상부원판의 가장자리 하부모서리에 각각 상기 환형링의 하단과 상단이 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이음장치는 또한 상기 환형링이 대응되는 두개의 부분이 수직방향으로 절개되어 두개로 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이음장치는 또한 상기 환형링의 하단과 하부원판의 가장자리 사이와, 상기 환형링의 상단과 상부원판의 가장자리 사이에 각각 용접되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이음장치는 또한 상기 환형링이 일정 원주방향 간격마다 관통공이 형성되어 있고 상기 관통공과 대응되는 연결수직부재에 볼트공이 형성되어 있으며 볼트를 상기 환형링의 관통공을 관통시키면서 연결수직부재의 볼트공에 체결함으로써 환형링을 하부원판과 상부원판의 가장자리에 결합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이음장치는 또한 상기 상부원판의 상부면에 강관 파일의 배치를 용이하게 하는 백링(back ring)이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설 명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 일실시예의 콘크리트파일과 강관 파일의 이음장치의 분해사시도이고, 도 4는 도3의 이음장치를 이용한 콘크리트파일과 강관 파일의 이음구조를 나타내는 단면도이며, 도 5a는 본 발명에 따른 이음장치의 다른 실시예를 나타내는 횡단면도, 도 5b는 본 발명에 따른 이음장치의 또 다른 실시예를 나타내는 횡단면도, 도 6은 본 발명에 따른 콘크리트파일과 강관 파일의 이음장치의 일 구성요소인 환형링(環形 ring)의 다른 실시예의 사시도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예의 이음장치는 하부원판(22), 상부원판(21), 연결수직부재인 중앙관(23), 그리고 환형링(環形 ring)(25)(25')으로 이루어져 있다.

이들 구성요소들은 모두 철강제로 되어 있으며, 하부원판(22), 상부원판(21), 그리고 중앙관(23)은 용접에 의하여 일체로 형성할 수도 있고 처음부터 일체로 제작할 수 있다.

하부원판(22)은 지반에 박힌 하부의 콘크리트 파일(2)의 상단에 구성되어 있는 다수의 PC너트(2a)에 대응하는 위치에 각각 관통공(22a)이 형성되어 있고, 상부원판(21)은 파일 항타 현장에서 상부의 강판 파일(3)과 용접된다.

상기 상부원판(21)과 하부원판(22)의 사이에는 연결수직부재로서 중앙관(23)이 일체로 연결되어 있다.

환형링(25)은 철강제로 형성되어 있으며, 그 직경은 콘크리트파일(2)의 직경과 동일한 상태에서 수직방향으로 절개되어 있다.
환형링(25)은 상기 하부원판(22)과 상부원판(21)의 가장자리 사이에 연결된다.

상기 하부원판(22)의 가장자리 상부모서리와 상부원판(21)의 가장자리 하부모서리에는 각각 상기 환형링(25))의 하단과 상단이 삽입되는 삽입홈(22b)(21b)이 형성되어 있다.

도5a 및 도5b는 이음장치의 연결수직부재의 다른 실시예를 나타내고 있다. 도5a는 이음장치의 중앙관(23)에 다수의 수직판(27)이 방사형태로 일정각도의 간격으로 구성되어 상부원판(21)과 하부원판(22)을 연결하고 있는 상태를 나타내며, 도5b는 이음장치의 상부원판(21)과 하부원판(22)사이에 수직판(28)(29)이 십자형태로 연결되어 있는 상태를 나타내고 있다.

각 수직판(27)의 끝단면에는 볼트공이 형성되어 있다.

그리고 환형링(25')은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 대응되는 두개의 부분이 수직방향으로 절개되어 두개로 분리되어 있다.

상기 환형링(25)(25')의 한 설치방법으로서 볼트체결방식이 이용되는데, 이를 위하여, 환형링(25)(25')의 일정 원주방향 간격마다 관통공(25a)(25'a)이 형성되어 있고 상기 관통공(25a)(25'a)과 대응되는 연결수직부재의 중앙관(23), 다수의 수직판(27)(28)(29) 부분에 볼트공이 형성되어 있으며 볼트(26)를 상기 환형링(25)(25')의 관통공(25a)(25'a)을 관통시키면서 중앙관(23) 또는 다수의 수직판(27)(28)(29)의 볼트공에 체결함으로써 환형링(25)(25')을 하부원판(22)과 상부원판(21)의 가장자리에 결합한다.

상기 환형링(25)(25')의 다른 설치방법으로서, 토목 및 건축공사장의 항타현 장에서 상기 환형링(25)(25')의 하단과 하부원판(22)의 가장자리 사이와, 상기 환형링(25)(25')의 상단과 상부원판(21)의 가장자리 사이에 각각 용접된다.

환형링(25)(25')은 전술한 볼트(26) 체결방식 및 용접방식 모두에 의하여 하부원판(22)과 상부원판(21)의 가장자리에 결합할 수도 있다.

상기 상부원판(21)의 상부면에는 강관 파일(3)의 배치를 용이하게 하는 백링(21a)이 구성되어 있다.

도3 내지 도4는 강관 파일(3)의 외경이 하부파일(2)의 외경과 동일한 경우에 도시하였으나, 강관 파일(3)의 외경이 하부파일(2)의 외경보다 작은 경우에도 백링(21a)의 직경을 그 만큼 작게 하여 적용할 수 있는데, 이 경우에는 강관 파일의 하단과 상부원판(21)의 상부면 사이에 용접이 행해지게 된다.

상기와 같은 본 발명의 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음장치는 다음과 같이 작용한다.

먼저 하부 파일(2)을 항타하여 지반에 박은 후 절개되어 있는 환형링(25)을 하부 파일(2) 상부의 단턱에 올려 놓으면 도 4와 같이 동일한 직경을 가지므로 하부 파일(2)의 상부 외측과 결합된 상태를 유지하게 되며, 이때 하부파일(2)의 상부면에 이음장치(20)를 올려놓는다.
여기서 환형링(25)에 절결부를 형성하여 어느 정도의 길이를 커버할 수 있도록 하여 환형링(25)이 하부 파일(2) 상부의 단턱에 올려놓은 작업을 용이하게 수행할 수가 있다.
그리고 볼트(16)를 이음장치(20)의 하부원판(22)의 관통공(22a)을 통과시면서 하부파일(2)의 PC 너트(2a)에 체결한다.

삭제

이 상태에서 환형링(25)의 하단에 상향으로 충격을 가하면서 위로 이동시켜 환형링(25)을 이음장치(20)의 상부원판(21)과 하부원판(22) 사이에 배치시킨다. 이 때 환형링(25)의 상단과 하단은 상부원판(21)의 삽입홈(21b)와 하부원판(22)의 삽 입홈(22b)에 삽입되어 외형적으로는 상부원판(21), 하부원판(22) 및 환형링(25)의 외부면이 동일평면이 된다.

다음에 강관 파일(3)을 이음장치(20)의 상부원판(21) 위에 올려놓는다. 이 때 백링(21a)의 존재로 인하여 용이하게 강판파일(3)을 상부원판(21)의 설치위치에 배치할 수 있다. 그리고 강판파일(3)과 상부원판(21)사이를 용접한다.

환형링(25)은 자체의 탄성만으로 상부원판(21)의 가장자리와 하부원판(22)의 가장자리 사이에 결합될 수 있으나, 볼트체결방식 또는 용접방식으로 보다 견고히 결합하는 것이 바람직하다.

볼트체결방식인 경우에는 볼트(26)를 환형링(25)의 관통공(25a)을 관통시키면서 중앙관(23) 또는 다수의 수직판(27)(28)(29)에 볼트체결하고, 용접방식인 경우에는 환형링(25)의 상단과 상부원판(21)의 사이와, 환형링(25)의 하단과 하부원판(22)의 사이에 각각 용접한다.

전술한 볼트체결방식과 용접방식을 모두 채용하면 보다 견고히 환형링(25)을 결합시킬 수 있고 그 만큼 콘크리트 파일(2)과 강관 파일(3)의 이음강도를 강하게 할 수 있다.

도 6도 같이 환형링(25')이 두개로 분리된 경우에는 먼저 지반에 박혀진 하부파일(2)에 하부원판(22)을 볼트(16)에 의하여 체결하고, 두개의 환형링(25')을 상부원판(21)와 하부원판(22) 사이에 위치시킨 후 볼트(26)를 관통공(25'a)에 관통시키면서 중앙관(23) 또는 다수의 수직판(27)(28)(29)의 볼트공에 체결한다. 그 후 환형링(25')의 상단과 상부원판(21)의 사이와, 환형링(25')의 하단과 하부원판(22)의 사이에 각각 용접한다.

상기와 같이 본 발명의 이음장치(20)에 의하여 콘크리트 파일(2)과 강관 파일(3)을 이은 후 강관 파일(3)의 상단을 항타하여 콘크리트 파일(2)과 강관 파일(3)을 동시에 지반에 박는다.

이 때 항타력은 이음장치(20)의 상부원판(21)에 가해지지만 이 항타력은 중앙관(23) 및 환형링(25)(25')에 분산되어 하부원판(22)에 전달되고, 이 항타력은 다시 하부원판(22)에 결합된 PC너트(2a)와 PC강봉(2b)에 전달된다.

따라서 어느 일부분에 집중적으로 항타력이 가해지지 않으므로 콘크리트 파일(2) 및 이음장치(20)에 파손이나 변형을 일으키는 일은 없게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음장치는 수직방향 하중에 강한 콘크리트 파일의 장점과 수평방향 하중에 강한 강관 파일을 연결하여 지반에 깊게 박음으로써 수직방향 하중과 수평방향 하중에 모두 강한 조건을 요구하는 지반이나 상부의 구조물의 기초공사에 유용하게 적용할 수 있다는 효과를 발휘한다.

본 발명은 또한 항타력이 분산되어 하부로 전달되게 되어 있으므로 하부파일 및 이음장치의 파손 및 변형이 일어나지 않으며, 이와 같이 이음강도가 강한 이음장치의 채용으로 인하여 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음이 가능하게 하는 효과를 발휘한다.

Claims

지반에 박힌 하부의 콘크리트 파일(2)의 상단에 구성되어 있는 다수의 PC너트(2a)에 대응하는 위치에 각각 관통공(22a)이 형성된 하부원판(22)과,

상부의 강판 파일(3)과 용접되는 상부원판(21)과,

상기 하부원판(22)과 상부원판(21)의 사이에 일체로 연결되며, 볼트공이 다수개 형성된 중앙관(23)으로 이루어진 연결수직부재와,

상기 하부원판(22)과 상부원판(21)의 가장자리에 연결되는 적어도 한 부분이 수직방향으로 절개된 환형령(25)(25')과, 그리고

상기 환형링(25)(25')의 관통공(25a)(25a')을 관통시키면서 중앙관(23)의 볼트공에 체결하는 볼트(26)로 구성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 연결수직부재는 상부원판(21)과 하부원판(22) 사이에 일정각도의 간격으로 방사형으로 뻗어 있는 다수의 수직판(27)(28)(29)인 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 환형링(25')은 대응되는 두개의 부분이 수직방향으로 절개되어 두개로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음장치.
제1항 또는 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형링(25)(25')의 하단과 하부원판(22)의 가장자리 사이와, 상기 환형링(25)(25')의 상단과 상부원판(21)의 가장자리 사이에 각각 용접되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 상부원판의 상부면에 강관 파일의 배치를 용이하게 하는 백링(21a)이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일과 강관 파일의 이음장치.