KR101007006B1 - 강관파일의 두부 보강 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관파일의 두부 보강 구조에 관한 것으로서, 본 발명은 외관을 형성하는 관상체의 보강관(10)과, 절곡형 일단부는 상기 보강관(10)의 내부로 삽입되고 직선형 타단부는 상기 보강관(10)의 외부로 노출되게 상기 보강관(10)의 내주면 둘레 방향을 따라 수직 배열되는 다수의 철근(20)과, 상기 보강관(10)의 외부에서 상기 다수의 철근(20)을 띠 형상으로 감아 지지하는 다수의 띠철근(30)을 포함하는 강관파일의 두부 보강 구조에 있어서, 상기 다수의 철근(20)을 각각 감싸는 구조로 상기 보강관(10)의 측면에 형성된 통공을 통해 상기 보강관(10)의 내측면 방향에서 외측면 방향으로 삽입되어 상기 보강관(10)의 외측면에서 고정부재(50)인 너트에 의해 결합되는 말굽 형상으로 제작된 양 자유단부를 갖는 다수의 지지걸쇠(40)와, 상기 지지걸쇠(40)에 의해 지지되는 상기 철근(20)과 보강관(10) 사이에 각각 삽입 배치되는 다수의 더미철근(60)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 본 발명에 따르면, 강관파일의 두부를 보강함에 있어 시공기간, 시공비용, 취급의 용이성, 시공의 안전성 및 시공의 신뢰성 등의 요건을 실질적으로 모두 만족시킬 수 있게 되는 것이다.

강관파일, 파일, 두부, 보강, 구조, 철근

Description

강관파일의 두부 보강 구조{Structure for Reinforcing Head of Steel Tube Pile}

본 발명은 강관파일의 두부 보강 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 강관파일의 두부를 보강함에 있어 시공기간, 시공비용, 취급의 용이성, 시공의 안전성 및 시공의 신뢰성 등의 요건을 실질적으로 모두 만족시킬 수 있는 강관파일의 두부 보강 구조에 관한 것이다.

빌딩, 교량 등 각종 건축 구조물을 시공할 경우, 기초공사로서 연약지반의 강도를 보강하기 위해 강관파일을 지반에 매설하는 강관파일 지정이 있다.

이것은 지반에 강관파일들을 매설하고 기초콘크리트를 타설한 후, 상부 구조물을 강관파일들 위에 구축하여 그 하중을 지지하게 함으로써 안전하고 효과적인 시공을 꾀하기 위한 것이다. 이를 위해 지반에 매설된 강관파일의 두부에 보강 구조물(혹은 구조)을 설치하고, 그 위에 기초 콘크리트를 타설하는 강관파일의 두부 보강 시공을 하여야 한다.

이때, 강관파일의 두부를 보강하기 위한 강관파일의 두부 보강 구조는 시공기간 및 시공비용뿐만 아니라 시공의 안전성과도 밀접한 관계를 갖고 있기 때문에 매우 중요한 것으로 알려지고 있다.

종래 기술로서 강관파일의 두부를 보강하는 방법에는 여러 가지가 있다.

우선 강관파일의 내주면에 보강판을 용접한 후 덮개판을 강관파일의 상단에 용접하고, 철근들을 덮개판 둘레에 용접하는 방식으로 덮개판을 강관파일의 상단에 설치하는 방법이 있다.

하지만, 이러한 방법은 현장에서 작업자가 덮개판 및 철근을 일일이 용접해야 함으로 노동력과 생산비가 증가될 뿐만 아니라 용접열로 인해 용접부의 변형, 균열, 조직약화 및 부식이 유발될 수 있고, 적은 용접면적으로 인해 용접이 탈락될 수 있으며, 수직하중에 취약하여 구조물의 부실을 야기할 수 있는 단점을 지니고 있다.

다음으로, 볼트식 강관말뚝 두부보강법이 있다. 이것은 유압타공기로 강관파일 측면에 8개의 볼트구멍을 타공하고, 기성제품인 볼트식 강관말뚝 두부보강 덮개판을 강관내부에 삽입한 후, 강관파일 측면에 고장력 볼트를 조립하고, 지반고에서 10cm 버림 콘크리트를 타설한 다음, 확대기초 하부 주철근과 배력철근을 조립하고, 기성제품인 부풀림 보강철근과 나사를 원형 덮개판에 체결하고 확대기초 잔여 철근 의 조립 및 콘크리트를 타설하는 방식이다.

이러한 볼트식 강관말뚝 두부보강법은, 현장용접이 불필요해지고 기성제품(공장 제작용접)인 덮개판을 사용함으로써 시공시간이 단축되는 이점을 지니고 있기는 하지만, 덮개판의 운반 및 수송으로 인해 시공비용이 증가되고, 과중한 중량으로 인하여 이를 운반하고 현장에서 취급하는데 불편한 단점을 지니고 있다.

또한 널리 알려진 것들 중에, 강관파일에 십자보강판을 삽입하여 강관내부와 용접한 후, 원형 덮개판과 강관 말뚝 두부를 서로 용접하고, 12개의 수직철근을 강관파일의 바깥측면둘레에 필렛 용접하고, 확대기초 철근을 조립한 다음, 콘크리트를 타설하는 방법이 있다.

이러한 방법은 속채움 콘크리트가 불필요하지만 현장에서 용접을 해야 하는 번거로움과 확대기초 철근조립이 힘들고 수송이 곤란할 뿐만 아니라 공사비도 고가인 단점을 지니고 있다.

이 외에도 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-0449520호 및 제10-0449521호 등에도 강관파일의 두부 보강을 위한 구조 혹은 구조물 등이 공지된 바 있으나, 상기 문헌의 기술 역시도 종래의 방법들과 마찬가지로, 강관파일의 두부 보강 구조 자체의 구조적인 한계로 인해 시공기간, 시공비용, 취급의 용이성, 시공의 안전성 및 시공의 신뢰성 등의 요건을 모두 만족시키기에는 다소 부족하다.

본 발명의 목적은, 강관파일의 두부를 보강함에 있어 시공기간, 시공비용, 취급의 용이성, 시공의 안전성 및 시공의 신뢰성 등의 요건을 실질적으로 모두 만족시킬 수 있는 강관파일의 두부 보강 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 외관을 형성하는 관상체의 보강관과, 절곡형 일단부는 상기 보강관의 내부로 삽입되고 직선형 타단부는 상기 보강관의 외부로 노출되게 상기 보강관의 내주면 둘레 방향을 따라 수직 배열되는 다수의 철근과, 상기 보강관의 외부에서 상기 다수의 철근을 띠 형상으로 감아 지지하는 다수의 띠철근을 포함하는 강관파일의 두부 보강 구조에 있어서, 상기 다수의 철근을 각각 감싸는 구조로 상기 보강관의 측면에 형성된 통공을 통해 상기 보강관의 내측면 방향에서 외측면 방향으로 삽입되어 상기 보강관의 외측면에서 고정부재인 너트에 의해 결합되는 말굽 형상으로 제작된 양 자유단부를 갖는 다수의 지지걸쇠와, 상기 지지걸쇠에 의해 지지되는 상기 철근과 보강관 사이에 각각 삽입 배치되는 다수의 더미철근을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일의 두부 보강 구조에 의해 달성된다.

삭제

상기 지지걸쇠들의 양 자유단부의 길이는 상호 동일하거나 어느 한 자유단부가 다른 한 자유단부의 길이보다 길게 제작될 수 있다.

상기 지지걸쇠들의 양 자유단부 중 적어도 어느 한 자유단부 영역은 고정부재인 너트로 체결되는 것이 바람직하다.

삭제

상기 철근들의 절곡형 일단부 영역에 인접되도록 상기 보강관의 내부에 삽입 배치되어 콘크리트 타설 공간을 형성하는 바닥판을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 강관파일의 두부를 보강함에 있어 시공기간, 시공비용, 취급의 용이성, 시공의 안전성 및 시공의 신뢰성 등의 요건을 실질적으로 모두 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 실시예들의 설명 중 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조의 사시도이고, 도 2는 도 1의 부분 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 측면도이고, 도 4는 도 1에서 지지걸쇠 영역의 횡단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조(1a)는, 크게 보강관(10), 다수의 철근(20), 다수의 띠철근(30), 다수의 지지걸쇠(40), 다수의 고정부재(50), 더미철근(60), 바닥판(70, 도 6a 참조)을 구비하며, 이들의 조합에 의해 기초공사로서의 지반 구조체를 이룰 수 있다.

각 구성들에 대해 부연한다.

우선, 보강관(10)은, 전체 구조의 부분적인 외관을 형성하는 부분이다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 보강관(10)은 관상체로 이루어진다. 즉 내부가 빈 파이프(pipe) 형태를 이룬다. 이러한 보강관(10)은 시방서 기준의 일정한 두께와 강성을 갖는 철 구조물로 형성된다.

다수의 철근(20)은, 연속되는 수직 하중을 보강하기 위해 보강관(10)에 결합된다. 다수의 철근(20)은 절곡형 일단부가 보강관(10)의 내부로 삽입되고 직선형 타단부는 보강관(10)의 외부로 노출되게 보강관(10)의 내주면 둘레 방향을 따라 배열된다. 본 실시예의 경우, 총 8개의 철근(20)이 상호간 등간격으로 보강관(10)의 내주면에서 배열되고 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아 니므로 철근(20)의 개수는 적절하게 변경될 수 있다. 특히 철근(20)의 개수는 공사의 규모를 고려한 보강관(10)의 규모에 따라 정해진 기준대로 정해질 수 있다. 이럴 경우, 철근(20)의 직경 역시 적절한 범위 내에서 정해진다.

다수의 띠철근(30)은, 전술한 철근(20)과 동일한 재질이기는 하지만 원형의 고리 형상을 이룬다는 점에서 상이하다. 이러한 띠철근(30)들은 보강관(10)의 외부에서 다수의 철근(20)을 띠 형상으로 지지하는 역할을 한다. 도시되고 있지는 않지만 띠철근(30)과 철근(20)이 상호 교차되는 지점은 띠묶음 등의 방법이 더 적용될 수도 있다.

한편, 다수의 지지걸쇠(40)는, 보강관(10)의 측면에서 보강관(10)에 결합되어 다수의 철근(20)을 보강관(10)에 대해 각각 지지하는 역할을 하고, 다수의 고정부재(50)는 다수의 지지걸쇠(40)에 결합되어 다수의 지지걸쇠(40)를 고정시키는 역할을 한다.

보다 구체적으로 살펴보면, 지지걸쇠(40)들은 모두가 보강관(10)의 측면에 형성된 통공(10a,10b)을 통해 삽입되는 양 자유단부(40a,40b)를 갖는 말굽 형상으로 제작된다. 이 때, 본 실시예의 경우, 지지걸쇠(40)들의 양 자유단부(40a,40b) 중에서 제1 자유단부(40a)가 제2 자유단부(40b)에 비해 길게 형성되며 따라서 설치 시 보강관(10)의 외측으로 더 노출된다.

그리고 고정부재(50)들은 지지걸쇠(40)들의 양 자유단부(40a,40b) 영역에 체결되는 너트로 마련된다. 본 실시예의 경우, 8개의 철근(20)이 마련되므로, 지지걸쇠(40)들 역시 8개면 족하며, 이 경우 너트는 16개가 사용될 수 있다.

본 실시예의 경우, 철근(20)과 보강관(10) 사이에는 별도의 더미철근(60)이 더 배치되어 보강관(10)과 철근(20) 사이의 콘크리트 결속력을 강화시키도록 지지걸쇠(40)들에 의해 각각 함께 지지되는 형태가 제시되어 있다.

이러한 지지걸쇠(40)들에 의하면 철근(20)이 노출되지 않아 훼손되거나 부식되는 등의 현상을 방지하면서도 철근(20)의 강도를 유지시키는데 기여한다. 뿐만 아니라 도시된 바와 같이 보강관(10) 내부에서 철근(20)과 보강관(10) 사이에 더미철근(60)을 설치한 후 콘크리트 타설을 하게 되면 보강관(10)과 철근(20)이 강하게 결합될 수 있으므로 강관파일의 두부가 견고하여 강관파일의 효과가 극대화된다. 그리고 현장에 반입되어 적재된 자재의 분실 염려도 그만큼 줄어들게 되는 이점이 있다.

이러한 구성에 의해, 기초공사가 요구되는 장소로 전술한 정도의 간단한 구성들을 옮기고는 작업을 진행한다.

우선, 보강관(10)을 설정된 높이로 절단하고, 보강관(10) 외주면에 통공(10a, 10b)을 형성하며, 바닥판(70)을 설치한 다음, 보강관(10)의 위치를 잡은 후에 보강관(10)의 내주면에 철근(20)들과 더미철근(60)들을 배치하면서 그와 동시에 지지걸쇠(40)들과 너트로서의 고정부재(50)를 사용하여 하나씩 고정시킨다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 철근(20)과 더미철근(60)을 둘러싸는 형태가 되도록 지지걸쇠(40)를 배치하여 지지걸쇠(40)의 양 자유단부(40a,40b)가 통공(10a,10b)을 통해 노출되도록 한 후, 보강관(10)의 바깥쪽에서 너트를 이용하여 체결하면 된다.

이러한 과정을 8개의 철근(20)마다 동일하게 하고, 최종적으로 띠철근(30)을 철근(20)의 상단부로 끼워 고정시킴으로써 매우 간단하고 간편하게 작업을 마무리할 수 있게 된다.

이러한 본 실시예에 따르면, 강관파일의 두부를 보강함에 있어 시공기간, 시공비용, 취급의 용이성, 시공의 안전성 및 시공의 신뢰성 등의 요건을 실질적으로 모두 만족시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조에서 지지걸쇠 영역의 횡단면도이다.

이 도면을 참조할 때, 제2 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조(1b)의 경우, 고정부재(50)들은 지지걸쇠(40)들의 양 자유단부(40a,40b) 영역 중 긴 쪽인 제1 자유단부(40a) 영역에만 체결되어 있으며, 이러한 구조로도 충분히 적용이 가능한 것이다.

이 경우, 나머지 제2 자유단부(40b)는 보강관(10)의 외측으로 튀어나온 형태가 되어도 좋고 혹은 걸친 형태가 되어도 좋으며, 아니면 보강관(10)의 내측에 배치된 상태여도 무방하다.

도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조에서 바닥판 구조를 보이기 위한 부분 측면도이고, 도 6b는 도 6a의 부분 평면도이다.

이들 도면을 참조할 때, 제3 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조(1c)의 경우, 철근(20)들의 절곡형 일단부 영역에 인접되도록 보강관(10)의 내부에 삽입 배치되어 콘크리트 타설 공간을 형성하는 바닥판(70)이 더 마련되어 있다.

바닥판(70)은 원형의 철판 형태를 가질 수 있는데, 이러한 바닥판(70)이 마련되지 않을 경우, 보강관(10)의 내부로 많은 양의 콘크리트가 사용되어야 하므로 비용 손실을 유발시킬 수 있다. 또한 보강관(10)의 시공 시 보강관(10)의 내부로 불필요하게 진흙(뻘) 등이 충전되게 되면 콘크리트가 타설될 공간이 없어지게 되고, 따라서 강도 저하로 인해 자연스럽게 부실 공사로 이어질 수밖에 없다.

이러한 역할을 수행하는 바닥판(70)은 보강관(10)에 미리 삽입된 형태로 하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 다음의 구조에 의해 바닥판(70)이 시공되도록 하고 있다.

즉, 별도의 바닥판 장착용 철근(71)에 의해 바닥판(70)이 보강관(10)의 내에 설치 및 시공되도록 하고 있다. 이 때의 바닥판 장착용 철근(71)은 보강관(10)의 내부에 배치되는 직선 구간(71a)과, 직선 구간(71a)의 상단에서 절곡되어 보강관(10)의 외부에 배치되면서 보강관(10)의 상단에 걸리는 걸림 구간(71b)과, 직선 구간(71a)의 하단에서 걸림 구간(71b)의 반대로 절곡되어 바닥판(70)을 지지하는 지지 구간(71c)을 구비한다. 이러한 바닥판 장착용 철근(71)은 상호 이격되게 4개 정도가 마련될 수 있으나 그 개수에는 제한이 없다. 즉 적어도 3개 이상이 마련되면 바닥판(70)을 장착시키면서 바닥판을 고정시키는 데에 아무런 무리가 없는 것이다. 한편, 상기 철근(20)의 하부와 바닥판(70)과의 거리는 적어도 수십 밀리미터 정도 이상 유지하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조의 사시도이고, 도 8은 도 7의 부분 분해 사시도이며, 도 9는 도 7의 측면도이고, 도 10은 도 7에서 지지걸쇠 영역의 횡단면도이다.

이들 도면을 참조할 때, 제4 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조(1d)의 경우, 실질적으로 제1 실시예와 거의 동일하다.

다만, 차이점으로는 도 8에 확대 도시한 바와 같이, 제4 실시예에서의 지지걸쇠(140)들의 양 자유단부(140a,140b)의 길이는 상호 동일하다는 것이다. 지지걸쇠(140)들의 양 자유단부(140a,140b)에는 제1 실시예와 같이 너트인 고정부재(50)가 모두 체결된다.

이러한 실시예들에 의해서도 본 발명의 효과를 제공하기에는 아무런 무리가 없다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조의 사시도,

도 2는 도 1의 부분 분해 사시도,

도 3은 도 1의 측면도,

도 4는 도 1에서 지지걸쇠 영역의 횡단면도,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조에서 지지걸쇠 영역의 횡단면도,

도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조에서 바닥판 구조를 보이기 위한 부분 측면도,

도 6b는 도 6a의 부분 평면도,

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 강관파일의 두부 보강 구조의 사시도,

도 8은 도 7의 부분 분해 사시도,

도 9는 도 7의 측면도,

도 10은 도 7에서 지지걸쇠 영역의 횡단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 보강관 20 : 철근

30 : 띠철근 40 : 지지걸쇠

50 : 고정부재 60 : 더미철근

70 : 바닥판

Claims (6)

1. 외관을 형성하는 관상체의 보강관(10)과, 절곡형 일단부는 상기 보강관(10)의 내부로 삽입되고 직선형 타단부는 상기 보강관(10)의 외부로 노출되게 상기 보강관(10)의 내주면 둘레 방향을 따라 수직 배열되는 다수의 철근(20)과, 상기 보강관(10)의 외부에서 상기 다수의 철근(20)을 띠 형상으로 감아 지지하는 다수의 띠철근(30)을 포함하는 강관파일의 두부 보강 구조에 있어서,

   상기 다수의 철근(20)을 각각 감싸는 구조로 상기 보강관(10)의 측면에 형성된 통공을 통해 상기 보강관(10)의 내측면 방향에서 외측면 방향으로 삽입되어 상기 보강관(10)의 외측면에서 고정부재(50)인 너트에 의해 결합되는 말굽 형상으로 제작된 양 자유단부를 갖는 다수의 지지걸쇠(40)와,

   상기 지지걸쇠(40)에 의해 지지되는 상기 철근(20)과 보강관(10) 사이에 각각 삽입 배치되는 다수의 더미철근(60)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일의 두부 보강 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지걸쇠(40)들의 양 자유단부의 길이는 상호 동일한 것을 특징으로 하는 강관파일의 두부 보강 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 지지걸쇠(40)들의 양 자유단부의 길이는 어느 한 자유단부가 다른 한 자유단부의 길이보다 길게 제작되는 것을 특징으로 하는 강관파일의 두부 보강 구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 철근(20)들의 절곡형 일단부 영역에 인접되도록 상기 보강관(10)의 내부에 삽입 배치되어 콘크리트 타설 공간을 형성하는 바닥판(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관파일의 두부 보강 구조.
5. 삭제
6. 삭제

Images