KR100942524B1 - 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토목이나 건축 구조물의 기초파일 시공시 상기 기초파일의 하측에 배치되는 직경이 작은 하부파일과, 상기 하부파일의 상단에서 하측으로 일정길이 이격되어진 하부파일의 외면에, 상기 하부파일의 외경보다 약간 큰 직경의 중공부가 중앙에 형성된 링 형태의 몸체와 상기 몸체의 상하 양측에서 원주방향을 따라 일정간격으로 용착된 보강리브들을 구비한 연결판을 용착시키고, 상기 용착된 연결판 상측으로 연결판의 외경과 동일한 직경으로 하부파일의 직경보다 큰 상부파일을 얹어 연결판에 용착시킴으로써, 상기 용착된 연결판의 상측으로 하부파일의 상측부가 상부파일의 하측부 내로 일정길이 중첩 돌출되어 중첩된 주변에 내부 공간부를 형성하면서 상기 하부파일과 상부파일을 일체의 구조로 견고하게 연결하는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조이다.
본 발명은 서로 다른 직경으로 이루어진 하부파일과 상부파일을 연결시켜 확두구조를 가져 하중을 분담하여 일체형 구조로서 거동하며, 강관파일 뿐만 아니라 PHC파일 등 파일 재질에 상관없이 용이하게 제작이 가능하고 기초파일의 경제적인 설치와, 안정적인 구조로 설치할 수 있다.
기초, 파일, 확두구조, 중공부, 연결판, 보강리브, 수평지지력
Description
본 발명은 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조에 관한 것으로, 구체적으로는 기초파일이 수평지지력을 분담하는 상부구간은 파일의 직경을 크게 하여 수평지지력을 증대시키고, 그 하부구간은 파일의 직경을 작게 하여 경제성을 갖는 기초파일을 제공하기 위해 링 형태로 중공부를 갖는 몸체와 보강리브들이 상하 용착된 연결판을 거쳐 하부파일의 상측부가 상부파일의 하측부 내로 중첩 돌출되도록 연결판으로 일체로 연결시키는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조에 관한 것이다.
최근 국내에서는 최적설계를 하기 위하여, 재료가 갖고 있는 허용하중의 효율을 극대화하여 연직하중 설계지지력 산정시 효율적인 설계가 될 수 있게 하기 위해 다양한 파일들이 나타나고 있다. 일례로서 선단지지력 증대를 위해 파일 선단부의 지지면적을 크게 하여 보통의 일반적인 파일과 비교하여 설치되는 파일 본수를 줄임으로써 경제적인 효과를 갖는 기초 파일들이 대두되고 있다.
하지만, 이러한 파일들은 연직 지지력에 대해서는 장점이 되고 있지만, 지진 또는 풍하중처럼 큰 수평력이나 휨모멘트가 발생하여 구조물에 미치는 수평하중이 크게 설계가 될 경우에는 파일본수를 줄인 효과는 적게 된다.
도 1은 일반적으로 시공된 기초파일에서 수평지지력을 분담하는 길이를 보여주는 개념도로서, 일반적으로 횡방향 하중이 작용하는 토목이나 건축 구조물 기초(2)의 기초파일(1)의 설계시 연직지지력에 대하여 안전하게 되는 직경으로 수평지지력이 안전하지 않게 되면 파일의 직경을 크게 하여 수평지지력을 증대시킨다.
하지만, 이러한 파일들은 연직 지지력에 대해서는 장점이 되고 있지만, 지진 또는 풍하중처럼 큰 수평력이나 휨모멘트가 발생하여 구조물에 미치는 수평하중이 크게 설계가 될 경우에는 파일본수를 줄인 효과는 적게 된다.
도 1은 일반적으로 시공된 기초파일에서 수평지지력을 분담하는 길이를 보여주는 개념도로서, 일반적으로 횡방향 하중이 작용하는 토목이나 건축 구조물 기초(2)의 기초파일(1)의 설계시 연직지지력에 대하여 안전하게 되는 직경으로 수평지지력이 안전하지 않게 되면 파일의 직경을 크게 하여 수평지지력을 증대시킨다.
상기에서 파일이 수평지지력을 분담하는 길이(H)는 일반적으로 파일의 특성치(β= 
)의 역수로 결정된다.(여기서, β: 파일의 특성치, K: 횡방향 지반 반력계수(kgf/㎤), D: 파일의 직경(㎝), E: 파일의 탄성계수(kgf/㎠), I: 파일의 단면 2차 모멘트(
)를 나타낸다.)
파일의 수평지지력 분담 깊이 계산시 파일의 수평지지력 계수를 1/β보다 깊은 지반까지 고려하면 수평지지력을 과대평가하게 된다. 따라서 실제 수평지지력 고려시 수평지지력 분담 깊이까지만 고려하게 되며 수평지지력을 증대시키기 위해서 파일의 직경을 증대시키게 된다.
여기서, 수평지지력 분담깊이까지만 파일의 직경을 증대시키면 되는데, 현재는 수평지지력을 만족하지 못하면 기초파일의 전 길이의 파일 직경을 일률적으로 크게 하여 설계 직경을 결정해야 한다. 이로 인해 재료의 경제성이 떨어지는 단점이 있고, 1/β보다 깊은 곳의 파일이 있는 위치는 과다설계의 요인으로 작용한다.
현장타설파일공법의 경우, 파일두부 부근의 직경을 크게 한 확경구조의 기술이 이미 많이 사용되고 있다. 이는 현장타설 콘크리트파일에서만 국한되어 널리 이용되고 있는 실정이다. 하지만 공장제작되는 기성파일 즉, PHC파일이나 강관파일의 분야에서는 거의 실용화되어 있지 않고 있다.
특히, 기성파일에 있어서 일본의 특개소52-007109의 경우에는 타격에 의한 항타공법으로 사용되어지는 종래기술로서, 항타 시공시 확경 부근에서 관입저항이 생기기가 쉬워 시공성이 떨어지며, 상부강관과 하부강관의 연결부에 직접 항타 시공하게 되어 항타력에 견딜 수 있는 연결접합부를 만들기 위해 연결부의 두께가 두꺼워지는 단점이 있어 거의 실용화되지 못하고 있다.
또한, 일본의 특개소56-009520의 두부보강파일조성장치는 굴착용 오거를 파일 내부에 삽입하여 확경구조를 갖는 파일과 함께 상호 반대방향으로 회전시켜 시공하는 것으로서, 프리보오링하는 것과 유사하게 시공되기 때문에 지반 교란으로 인하여 오히려 선단지지력을 저하시키는 단점이 있어 이 또한 실용화되지 못하고 있다.
상기 설명한 2개의 종래기술은 직경이 큰 파일을 시공하게 되어 시공의 능률저하를 야기할 수 있는 대표적인 종래기술들이다.
저진동, 저소음, 무배토시공이 가능한 회전압입파일공법인 강관파일을 이용한 기성파일의 종래기술에 대해 문제점을 설명하면 다음과 같다.
일본의 특개2001-288741은 날개를 갖는 하부강관과 개구부가 설치된 강판을 갖는 상부강관으로 구성되어 있으며, 상부강관 내부로 하부강관의 두부가 일정길이만큼 서로 삽입되며 상부강관 내부에 고화재를 타설하여 큰 수평력이나 휨모멘트에 대응할 수 있는 강성을 갖게 함을 특징으로 하고 있으나, 본 종래기술의 가장 큰 특징인 개구부를 갖는 구성은 시공의 용이성 측면에서 장점을 가지고 있다고 할 수 있으나, 완성된 파일에 대해서 연직방향의 압축하중이나 인발하중이 발생할 경우 상부강관 내부의 고화재의 마찰력만으로는 일체화로 거동하기 힘든 구조로 되어 있는 단점을 갖고 있어 전혀 실용화되지 못하고 있다.
또한, 일본의 특개2001-123443은 확경부의 제조경비를 낮추고 시공 관입성을 높이기 위해 상부강관의 외주면에 날개를 부착시켰으며, 본 종래기술의 가장 큰 특징인 직경이 큰 강관과 직경이 작은 강관 사이에 접합부재를 사용함으로써 비교적 간단한 구조로 제조가 용이함을 특징으로 하고 있다.
하지만 이러한 구조는 2가지 큰 단점이 있다. 강관파일에 압축하중이 가해지면, 접합부재에 대부분 하중이 걸려 구조적 특징상 접합부재의 두께를 높이는 비경제성을 갖고 있으며, 압축외력에 대해 하중을 분산시키지 못하는 단점이 있다.
또한 강관파일에 인발하중이 가해지면, 접합부재와 하부강관파일 사이의 연결용접부에서 용접저항만으로 인발하중을 지지하게 되므로 용접의 품질이 확실하다 하더라도 큰 하중에 대해 견디기 힘든 구조적 단점을 갖고 있다.
현장타설파일공법의 경우, 파일두부 부근의 직경을 크게 한 확경구조의 기술이 이미 많이 사용되고 있다. 이는 현장타설 콘크리트파일에서만 국한되어 널리 이용되고 있는 실정이다. 하지만 공장제작되는 기성파일 즉, PHC파일이나 강관파일의 분야에서는 거의 실용화되어 있지 않고 있다.
특히, 기성파일에 있어서 일본의 특개소52-007109의 경우에는 타격에 의한 항타공법으로 사용되어지는 종래기술로서, 항타 시공시 확경 부근에서 관입저항이 생기기가 쉬워 시공성이 떨어지며, 상부강관과 하부강관의 연결부에 직접 항타 시공하게 되어 항타력에 견딜 수 있는 연결접합부를 만들기 위해 연결부의 두께가 두꺼워지는 단점이 있어 거의 실용화되지 못하고 있다.
또한, 일본의 특개소56-009520의 두부보강파일조성장치는 굴착용 오거를 파일 내부에 삽입하여 확경구조를 갖는 파일과 함께 상호 반대방향으로 회전시켜 시공하는 것으로서, 프리보오링하는 것과 유사하게 시공되기 때문에 지반 교란으로 인하여 오히려 선단지지력을 저하시키는 단점이 있어 이 또한 실용화되지 못하고 있다.
상기 설명한 2개의 종래기술은 직경이 큰 파일을 시공하게 되어 시공의 능률저하를 야기할 수 있는 대표적인 종래기술들이다.
저진동, 저소음, 무배토시공이 가능한 회전압입파일공법인 강관파일을 이용한 기성파일의 종래기술에 대해 문제점을 설명하면 다음과 같다.
일본의 특개2001-288741은 날개를 갖는 하부강관과 개구부가 설치된 강판을 갖는 상부강관으로 구성되어 있으며, 상부강관 내부로 하부강관의 두부가 일정길이만큼 서로 삽입되며 상부강관 내부에 고화재를 타설하여 큰 수평력이나 휨모멘트에 대응할 수 있는 강성을 갖게 함을 특징으로 하고 있으나, 본 종래기술의 가장 큰 특징인 개구부를 갖는 구성은 시공의 용이성 측면에서 장점을 가지고 있다고 할 수 있으나, 완성된 파일에 대해서 연직방향의 압축하중이나 인발하중이 발생할 경우 상부강관 내부의 고화재의 마찰력만으로는 일체화로 거동하기 힘든 구조로 되어 있는 단점을 갖고 있어 전혀 실용화되지 못하고 있다.
또한, 일본의 특개2001-123443은 확경부의 제조경비를 낮추고 시공 관입성을 높이기 위해 상부강관의 외주면에 날개를 부착시켰으며, 본 종래기술의 가장 큰 특징인 직경이 큰 강관과 직경이 작은 강관 사이에 접합부재를 사용함으로써 비교적 간단한 구조로 제조가 용이함을 특징으로 하고 있다.
하지만 이러한 구조는 2가지 큰 단점이 있다. 강관파일에 압축하중이 가해지면, 접합부재에 대부분 하중이 걸려 구조적 특징상 접합부재의 두께를 높이는 비경제성을 갖고 있으며, 압축외력에 대해 하중을 분산시키지 못하는 단점이 있다.
또한 강관파일에 인발하중이 가해지면, 접합부재와 하부강관파일 사이의 연결용접부에서 용접저항만으로 인발하중을 지지하게 되므로 용접의 품질이 확실하다 하더라도 큰 하중에 대해 견디기 힘든 구조적 단점을 갖고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 구체적으로는 기초파일이 수평지지력을 분담하는 상부구간의 상부파일의 직경을 하부파일의 직경보다 크게 하고, 하부파일과 상부파일 사이에 하부파일의 상측부가 상부파일 하측부 내로 중첩 돌출되도록 연결판으로 서로 다른 직경의 파일을 일체의 구조로 중첩하여 연결시켜 구조적으로도 안정적이며, 파일 재질에 상관없이 강관파일 뿐만 아니라 콘크리트파일에 있어서도 용이하게 제작이 가능한 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상재하중에 대한 하중분담을 확두구조에서 고루고루 분산되게 하기 위해 상부파일 하측의 중첩부에 보강철근과 정착부를 가짐과 동시에 연결판의 보강리브들이 하부파일의 상하부 외면에 용착되어 어떠한 방향의 하중에 대해서도 응력이 집중되지 않고 분산되어 저항하게 하는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상재하중에 대한 하중분담을 확두구조에서 고루고루 분산되게 하기 위해 상부파일 하측의 중첩부에 보강철근과 정착부를 가짐과 동시에 연결판의 보강리브들이 하부파일의 상하부 외면에 용착되어 어떠한 방향의 하중에 대해서도 응력이 집중되지 않고 분산되어 저항하게 하는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의하면, 상부파일의 하측부 내로 삽입 돌출된 하부파일의 상측부 외면에 상하 양측에서 용착된 보강리브들과 보강철근 및 콘크리트를 구비하는 정착부에 상재하중 및 횡방향 하중에 의해 발생하는 하중을 분산 분담시키게 함으로써, 응력 집중현상을 방지하는 효과를 가지며 특히, 횡방향 하중을 분담하는 상부파일 이외의 하부파일의 직경을 줄여 경제성을 높일 수 있으며, 하부파일의 직경이 줄어듦으로써 파일의 무게가 감소하여 시공성이 향상되며 수평지지력을 발휘하는 상부파일의 직경을 조절함으로써 횡방향 하중에 더욱 안정한 파일을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 확두구조를 갖는 기초파일의 상부파일의 하측 내부 공간부에 일정길이의 정착부를 갖게 함으로써 압축력과 인발력이 작용할 경우나 직경이 변화하는 구간에서 지진과 같은 큰 수평하중을 받을 경우 서로 다른 2개의 직경을 연결하는 확두구조로 일체화로 거동되는 구조적 특징을 갖는다.
또한, 본 발명의 확두구조는 중공의 연결판과 보강리브들에 의하여 서로 직경이 다른 상하부파일을 중첩하여 연결접합시키는 구성으로 되어 있으므로, 파일의 재질에 상관없이 강관파일 뿐만 아니라 콘크리트파일에 대해서도 쉽게 제조가 가능한 특징을 갖는다.
또한, 본 발명의 확두구조는 중공의 연결판과 보강리브들에 의하여 서로 직경이 다른 상하부파일을 중첩하여 연결접합시키는 구성으로 되어 있으므로, 파일의 재질에 상관없이 강관파일 뿐만 아니라 콘크리트파일에 대해서도 쉽게 제조가 가능한 특징을 갖는다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조에 관한 것으로, 수평하중과 모멘트하중이 큰 구조물의 지반공사용 기초파일을 하부파일과 상부파일로 연결하는 구조에 있어서,
상기 기초파일의 하측에 배치되는 직경이 작은 하부파일과, 상기 하부파일의 상단에서 하측으로 일정길이 이격되어진 하부파일의 외면에, 상기 하부파일의 외경보다 약간 큰 직경의 중공부가 중앙에 형성된 링 형태의 몸체와 상기 몸체의 상하 양측에서 원주방향을 따라 일정간격으로 용착된 보강리브들을 구비한 연결판을 용착시키고,
상기 용착된 연결판 상측으로 연결판의 외경과 동일한 직경으로 하부파일의 직경보다 큰 상부파일을 얹어 연결판에 용착시킴으로써, 상기 용착된 연결판의 상측으로 하부파일의 상측부가 상부파일의 하측부 내로 일정길이 중첩 돌출되어 상기 돌출된 하부파일과 상부파일의 중첩부 사이에 내부 공간부를 형성하면서, 상기 하부파일과 상부파일을 일체의 구조로 견고하게 연결하여 하중분담을 분산시켜 주는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조로 구성된다.
상기 기초파일의 하측에 배치되는 직경이 작은 하부파일과, 상기 하부파일의 상단에서 하측으로 일정길이 이격되어진 하부파일의 외면에, 상기 하부파일의 외경보다 약간 큰 직경의 중공부가 중앙에 형성된 링 형태의 몸체와 상기 몸체의 상하 양측에서 원주방향을 따라 일정간격으로 용착된 보강리브들을 구비한 연결판을 용착시키고,
상기 용착된 연결판 상측으로 연결판의 외경과 동일한 직경으로 하부파일의 직경보다 큰 상부파일을 얹어 연결판에 용착시킴으로써, 상기 용착된 연결판의 상측으로 하부파일의 상측부가 상부파일의 하측부 내로 일정길이 중첩 돌출되어 상기 돌출된 하부파일과 상부파일의 중첩부 사이에 내부 공간부를 형성하면서, 상기 하부파일과 상부파일을 일체의 구조로 견고하게 연결하여 하중분담을 분산시켜 주는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조로 구성된다.
또한, 인발력 및 수평하중이 작용할 경우 확두연결부의 구조적 결함을 해소하기 위해 상부파일의 하측에 형성된 내부 공간부에 콘크리트를 충진시켜 일정 길이의 정착부를 갖고 하고, 또한 충진재와의 저항력을 더 크게 하기 위해 상기 연결판의 상측으로 상부파일 내로 삽입 돌출된 하부파일의 외면에 보강철근이 정착부 길이만큼 하부파일의 외주면을 따라 용접 부착되게 하여 매우 견고하며 일체화된 구조를 형성하는 특징을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예(강관파일로 연결되는 예)에 따른 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 일부 절개 사시도 및 단면도이며, 도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 평면도이고, 도 4b는 저면도이다.
도 2 내지 도 4b에서 도시된 바와 같이, 상기 기초파일의 하측에 배치되는 직경이 작은 하부 강관파일(10A)과, 상기 하부 강관파일(10A)의 직경보다 약간 큰 직경의 중공부를 중앙에 형성하면서 그 외경이 하부 강관파일(10A)보다 큰 링 형태의 몸체와 상기 몸체의 상하 양측에서 원주 방향을 따라 일정간격으로 보강리브(21)들이 용착된 연결판(20)이 하부 강관파일(10A)의 상단에서 일정길이의 하측에 위치하는 하부 강관파일(10A)의 외면에 용착되어, 상기 연결판(20)의 중공부를 관통하여 연결판(20)의 내측 단부가 하부 강관파일(10A)의 외면에 용착되며, 상기 연결판(20)의 외경과 동일한 직경의 상부 강관파일(30A)이 연결판(20)의 상측으로 얹어져 테두리부에서 용접되어 일체의 구조로 형성된다.
또한, 하부 강관파일(10A)의 외면에 용착된 연결판(20)의 상측으로 형성된 하부 강관파일(10A)의 상측부가 상부 강관파일(30A)의 하측부 내부로 중첩 돌출되어 일정길이의 정착부를 갖는 내부 공간부(S)를 형성함으로써 콘크리트를 충진할 수 있는 구조를 구비하여, 인발력과 수평력이 작용하는 경우에 직경이 변화하는 구간에서 견고한 일체형의 구조로 거동하는 구조를 겸비하고 있다.
상기 연결판(20)에 용착된 보강리브(21)들은 설계시 하부파일에 집중되는 응력을 분산시키기 위함이며, 파일의 허용응력 이내에 파일에 응력이 발생하도록 갯수를 조절하여 부착할 수 있으며 모양은 삼각형, 사각형 등 다양한 모양으로 형성이 가능하다.
그리고 본 발명의 확두구조를 갖는 기초파일을 회전압입 강관파일 공법에 적용할 경우, 시공하중에 의해 견고하게 견딜 수 있는 구조를 이루고 있다.
또한 본 발명의 확두구조를 갖는 기초파일이 콘크리트부재로 형성되는 파일에 사용될 경우에도 제작이 용이할 뿐만 아니라, 콘크리트부재에 집중되는 응력을 분산시키는 구조를 겸비하고 있다.
또한 본 발명의 확두구조를 갖는 기초파일이 콘크리트부재로 형성되는 파일에 사용될 경우에도 제작이 용이할 뿐만 아니라, 콘크리트부재에 집중되는 응력을 분산시키는 구조를 겸비하고 있다.
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도 5는 본 발명의 다른 실시 예(강관파일 대신 PHC파일에 적용한 예)에 따른 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 하부 PHC파일(10B)의 상단에서 일정길이의 하측에 위치하는 하부 PHC파일(10B)의 외주면을 따라 외면 강판(40A) 및 정착 연결판(50A)이 부착되며, 상기 하부 PHC파일(10B)의 직경보다 약간 큰 직경의 중공부를 중앙에 형성하면서 그 외경이 하부 PHC파일(10B)보다 큰 링 형태의 몸체와 상기 몸체의 상하 양측에서 원주 방향을 따라 일정간격으로 보강리브(21)들이 용착된 연결판(20)이 상기 하부 PHC파일(10B)의 외주면을 따라 부착된 외면 강판(40A)에 용착된다.
또한 상기 상부 PHC파일(30B)의 하단에 부착된 하단면 보강밴드(40B)와, 상기 하단면 보강밴드(40B)에 일체의 몸체로 연결되어 파일 내에 매설되는 정착 연결판(50B)을 부착하고 연결판(20)의 외경과 동일한 직경의 상부 PHC파일(30B)을 연결판(20)에 얹어 테두리부에서 용착된다.
또한 상기 상부 PHC파일(30B)의 하단에 부착된 하단면 보강밴드(40B)와, 상기 하단면 보강밴드(40B)에 일체의 몸체로 연결되어 파일 내에 매설되는 정착 연결판(50B)을 부착하고 연결판(20)의 외경과 동일한 직경의 상부 PHC파일(30B)을 연결판(20)에 얹어 테두리부에서 용착된다.
상기에서 상부 PHC파일(30B)의 하단부에 부착되는 하단면 보강밴드(40B)와, 상기 하단면 보강밴드(40B)에 일체의 몸체로 연결되어 파일 내에 매설되는 정착 연결판(50B)이 PC강선(60)과 같이 배치되어 콘크리트로 타설됨으로써 공장제작되어진다.
이때, 하단면 보강밴드(40B)는 구체적으로 기존의 PHC파일의 공장제작시 사용되는 1.6㎜이하의 두께를 사용하게 되면 용접부착 품질이 극도로 저하될 우려가 있으며 부식에 대해서도 충분히 고려해 주어야 하는 이유 등으로 기존의 부착밴드보다 동일 이상의 기능(두께가 두꺼운 것)을 갖도록 하여 일체 거동하도록 부착되어야 함을 강조한다.
이때, 하단면 보강밴드(40B)는 구체적으로 기존의 PHC파일의 공장제작시 사용되는 1.6㎜이하의 두께를 사용하게 되면 용접부착 품질이 극도로 저하될 우려가 있으며 부식에 대해서도 충분히 고려해 주어야 하는 이유 등으로 기존의 부착밴드보다 동일 이상의 기능(두께가 두꺼운 것)을 갖도록 하여 일체 거동하도록 부착되어야 함을 강조한다.
또한, 상기 하부 PHC파일(10B)의 외주면에 용착되는 상기 연결판(20)의 보강리브(21)들이 PHC파일(10B)내로 매설되는 정착 연결판(50A)과, 상기 정착 연결판(50A)에 일체의 몸체로 연결되어 상기 하부 PHC파일(10B)의 외주면을 따라 외면강판(40A)이 PC강선(60)과 같이 배치되어 콘크리트로 타설됨으로써 공장제작되어진다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또다른 실시 예들로서, 확두형 연결구조를 합성파일과 유공강관파일로 각각 적용한 예를 보여주는 도면이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 각각 직경이 동일하면서 길이가 짧은 상측 강관파일(10A)과 길이가 긴 하측 PHC파일(10B)의 맞댐부분을 용착시켜 서로 연결하여 하부 합성파일(10C)로 구성하고, 길이가 짧은 상측 강관파일(10A)의 중간부에 보강리브(21)들이 형성된 연결판(20)을 용착시키고, 상기 연결판(20)과의 용접을 용이하게 하기 위하여 연결판(20)이 부착되는 상부파일(30A, 30B)은 앞서 설명한 상부 강관파일(30A)이나, 상기 상부 PHC파일(30B)의 하단부에 부착된 하단면 보강밴드(40B) 및 정착 연결판(50B)이 부착된 파일을 사용함을 밝혀둔다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 유공강관파일도 직경이 작은 하부 유공강관파일(10D)과 상기 하부 유공강관파일보다 직경이 큰 상부 유공강관파일(30D)로 구성되며, 이때, 연결판(20)이 부착되는 중첩부분은 일정 높이만큼 구멍이 없도록 하여 연결판(20)의 부착을 용이하게 할 수 있다.
상기에서 지진 및 모멘트의 횡하중을 받는 직경이 큰 상부파일과, 직경이 작은 하부파일은 강관파일, PHC파일, 합성파일, 유공강관파일 등 생산되는 모든 파일에 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부파일의 하측에 형성된 내부 공간부에 콘크리트를 충진시킨 상태를 나타내는 도면이다.
상기에서 연결판(20)의 상측으로 돌출되는 하부파일의 상측부와 상부파일의 하측부 사이에 중첩되어 형성되는 내부 공간부(S)에 콘크리트(70)를 충진하여 연결구조의 정착을 더욱 견고하게 할 수 있다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 각 실시 예에 따라 돌출된 하부파일의 상측부외면에 부착강도를 높이기 위하여 원형 또는 나선형의 보강철근을 용착시켜 콘크리트를 충진시킨 상태를 나타내는 도면이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 원형의 보강철근(80)은 용착된 연결판(20)의 상측으로 연장된 하부파일의 상측부의 외주면에 원형으로 용접하여 부착된 후에 콘크리트를 충진시킨다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 나선형의 보강철근(80)은 용착된 연결판(20)의 상측으로 연장된 하부파일의 상측부의 외주면에 나선형으로 용접하여 부착된 후에 콘크리트를 충진시킨다.
한편, 도시하지 않았으나 하부 PHC파일의 경우에는 돌출부 전체를 감싸는 보강밴드를 부착시킴으로써 보강철근을 부착시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 보강철근을 용착시킴에 따라 중첩된 정착부에서 부착강도를 증대시킴으로써 횡방향 하중인 지진, 모멘트의 하중에 대해 더 큰 지지력을 발휘하게 된다.
한편, 도시하지 않았으나 하부 PHC파일의 경우에는 돌출부 전체를 감싸는 보강밴드를 부착시킴으로써 보강철근을 부착시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 보강철근을 용착시킴에 따라 중첩된 정착부에서 부착강도를 증대시킴으로써 횡방향 하중인 지진, 모멘트의 하중에 대해 더 큰 지지력을 발휘하게 된다.
도 1은 일반적으로 시공된 기초파일에서 수평지지력을 분담하는 길이를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예(강관파일의 적용예)에 따른 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 사시도 및 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 평면도와 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예(PHC파일의 적용예)에 따른 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또다른 실시 예(합성파일과 유공강관파일의 적용예)에 따른 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 각 실시 예에 따른 상부파일 내부로 돌출된 하부파일과의 사이에 형성된 내부 공간부에 콘크리트를 충진시킨 상태를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 각 실시 예에 따라 상부파일 내부로 돌출된 하부파일의 상측부 외면에 부착강도를 높이기 위하여 원형 또는 나선형의 보강철근을 용착시켜 콘크리트를 충진시킨 상태를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 기초파일 2 : 구조물 기초
10A : 하부 강관파일 30A : 상부 강관파일
10B : 하부 PHC파일 30B : 상부 PHC파일
10C : 하부 합성파일
10C : 하부 합성파일
10D : 하부 유공강관파일 30D : 상부 유공강관파일
20 : 중공부 연결판 21 : 보강리브
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40A : (PHC파일) 외면 강판 40B : (PHC파일) 하단면 보강밴드
50A, 50B : 정착 연결판
60 : PC강선
70 : 콘크리트
80A : 원형 보강철근 80B : 나선형 보강철근
S : 내부 공간부
S : 내부 공간부
Claims (4)
- 수평하중과 모멘트하중이 큰 구조물의 지반공사용 기초파일을 하부파일과 상부파일로 연결하는 구조에 있어서,상기 기초파일의 하측에 배치되는 직경이 작은 하부파일과, 상기 하부파일의 상단에서 하측으로 일정길이 이격되어진 하부파일의 외면에, 상기 하부파일의 외경보다 약간 큰 직경의 중공부가 중앙에 형성된 링 형태의 몸체와 상기 몸체의 상하 양측에서 원주방향을 따라 일정간격으로 용착된 보강리브들을 구비한 연결판을 용착시키고,상기 용착된 연결판 상측으로 연결판의 외경과 동일한 직경으로 하부파일의 직경보다 큰 상부파일을 얹어 연결판에 용착시킴으로써, 상기 용착된 연결판의 상측으로 하부파일의 상측부가 상부파일의 하측부 내로 일정길이 중첩 돌출되어 상기 돌출된 하부파일과 상부파일의 중첩부 사이에 내부 공간부를 형성하면서, 상기 하부파일과 상부파일을 일체의 구조로 견고하게 연결하여 하중분담을 분산시켜 주는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조.
- 제1항에 있어서,상기 하부파일 또는 상부파일은 강관파일, PHC파일, 합성파일, 유공강관파일 중 어느 하나의 파일로 설치함을 특징으로 하는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조.
- 제1항에 있어서,상기 용착된 연결판의 상측으로 돌출된 상기 하부파일과 상부파일의 중첩부 사이에 형성된 내부 공간부에 콘크리트를 충진시킨 것을 특징으로 하는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조.
- 제1항에 있어서,상기 용착된 연결판의 상측으로 상부파일의 하측부와 중첩하여 돌출된 하부파일의 상측부 외면에 원형 또는 나선형의 보강철근이 용착된 후, 상기 돌출된 하부파일과 상부파일의 중첩부 사이에 형성되는 내부 공간부에 콘크리트를 충진시킨 것을 특징으로 하는 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조.
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| KR1020070079278A KR100942524B1 (ko) | 2007-08-08 | 2007-08-08 | 서로 다른 직경을 갖는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조 |
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