KR101043027B1 - 합성 파일 및 합성 파일 제조방법 - Google Patents

Abstract

지반 기초공사용 합성파일이 개시된다. 합성파일은 양단면과 측면으로 이루어진 콘크리트 기둥체; 양단이 상기 콘크리트 기둥체의 양단면에 각각 고정되고, 상기 콘크리트 기둥체에 압축력을 가하는 인장부재; 및 상기 콘크리트 기둥체의 측면 일부를 감싸도록 형성되며, 콘크리트 타설공이 다수 형성된 강관 파이프;를 포함한다. 따라서, 합성파일은 콘크리트 파일의 일부를 강관파일로 합성하여 일체로 형성함으로써, 시공과정에 콘크리트 파일과 강관파일을 접합하기 위한 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

Description

합성 파일 및 합성 파일 제조방법{COMPLEX PILE AND FABRICATION METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 합성 파일 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세히는 일부는 콘크리트 파일, 일부는 강관파일로 형성된 합성파일 및 그의 제조방법에 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 많은 파일이 필요하며, 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 고가라는 단점이 있다.

상기와 같은 콘크리트 파일과 강관파일의 장점을 극대화하기 위하여 콘크리트 파일의 상단부에 연결판을 결합하고 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 있다.

그러나, 콘크리트 파일의 상단에 강관파일을 시공현장에서 용접을 하기 위해서는 많은 시간과 노력이 소요되어, 비용증대의 원인이 된다. 또한, 합성파일을 항타하는 경우, 헤머가 강관파일에 가한 충격이 온전히 콘크리트 파일에 전달되지 않아 시공성이 떨어진다는 단점이 있다. 따라서, 제조원가가 절감되며, 시공성이 좋은 합성파일이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 실시예들은 제조원가가 절감되면서도 시공성이 증대된 합성파일을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 양단면과 측면으로 이루어진 콘크리트 기둥체; 양단이 상기 콘크리트 기둥체의 양단면에 각각 고정되고, 상기 콘크리트 기둥체에 압축력을 가하는 인장부재; 및 상기 콘크리트 기둥체의 측면 일부를 감싸도록 형성되며, 콘크리트 타설공이 다수 형성된 강관 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성파일을 제공한다.

여기서, 상기 강관 파이프의 내주면에는 상기 콘크리트 기둥체와 합성을 위한 합성 요철이 형성된다.

한편, 본 발명의 다른 범주로서, 길이방향으로 다수의 인장부재가 배치된 철근 조립체를 준비하는 단계; 상기 철근조립체의 일단에 원통형의 강관 파이프를 끼우는 단계; 상기 철근 조립체 및 상기 강관 파이프를 하부 거푸집에 끼워 넣는 단계; 상기 철근 조립체의 일단을 상기 하부 거푸집의 일단에 고정하고, 타단을 인장장치에 결합하는 단계; 상기 하부 거푸집에 콘크리트를 투입하고, 상기 하부 거푸집에 상부 거푸집을 체결하는 단계; 상기 인장장치를 구동시켜 상기 인장부재를 인장하는 단계; 상기 인장부재를 인장한 상태에서 원심성형 후 양생하는 단계; 및 상기 인장장치와 결합을 해제하고, 상기 상부 거푸집 및 상기 하부 거푸집을 탈거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성파일 제조방법이 제공된다.

상기 강관 파이프의 표면에는 콘크리트가 내부로 유입될 수 있도록 콘크리트 타설공이 형성된다.

상기 강관 파이프의 내주면에는 요철이 형성된다.

상기 강관파이프는 데크 플레이트를 원형으로 감싸서 형성된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 길이방향으로 다수의 인장부재가 배치된 철근 조립체를 준비하는 단계; 상기 철근조립체의 일단 하부에 절반이 절개된 하부 강관 파이프를 배치하는 단계; 상기 철근조립체 및 상기 하부 강관 파이프의 하부에 하부 거푸집을 배치하는 단계; 상기 철근 조립체의 일단을 상기 하부 거푸집의 일단에 고정하고, 타단을 인장장치에 결합하는 단계; 상기 하부 거푸집 및 상기 하부 강관파이프에 콘크리트를 투입하고, 상기 하부 강관파이프의 상부에 상부 강관파이프를 위치시키고, 상기 하부 거푸집에 상부 거푸집을 체결하는 단계; 상기 인장장치를 구동시켜 상기 인장부재를 인장하는 단계; 상기 인장부재를 인장한 상태에서 원심성형 후 양생하는 단계; 및 상기 인장장치와 결합을 해제하고, 상기 하부 거푸집 및 상기 상부 거푸집을 탈거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성파일 제조방법이 제시된다.

상기 하부 강관 파이프 및 상기 상부 강관 파이프의 내주면에는 콘크리트 합성용 요철이 돌출되어 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 기대된다. 다만, 반드시 아래의 효과가 모두 발휘되어야 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 아니다.

합성파일은 콘크리트 파일의 일부를 강관파일로 합성하여 일체로 형성함으로써, 시공과정에 콘크리트 파일과 강관파일을 접합하기 위한 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한, 콘크리트 파일과 강관파일이 합성되어 성형되므로, 강관파일의 두께가 얇아도 충분한 하중 지지능력을 발휘할 수 있다. 그 결과, 재료 원가(콘크리트보다 강관의 원가가 훨씬 높으므로)를 절감할 수 있다.

그리고, 콘크리트 파일이 일체로 성형되어 있으므로, 시공시 해머로 부터 전달된 충격력이 그대로 하부로 전달되어, 시공성이 훨씬 좋다는 장점이 있다.

그리고, 콘크리트 타설공으로 인해서, 강관파일 내부에 콘크리트 파일의 두께를 일정하게 할 수 있으며, 제조를 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 합성파일의 사시도
도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도
도 3은 도 1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도
도 4 내지 도 7 은 본 발명의 제 1 실시예의 합성파일 제조방법을 순차적으로 도시한 사시도
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 2 실시예의 합성파일 제조방법을 단계별로 도시한 사시도
도 10 및 도 11은 본 발명의 합성파일의 다른 실시예를 도시한 사시도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 합성파일의 사시도, 도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도, 도 3은 도 1의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 합성파일은 양단면과 측면으로 이루어진 콘크리트 기둥체(100)와, 양단이 상기 콘크리트 기둥체의 양단면에 각각 고정되고, 상기 콘크리트 기둥체에 압축력을 가하는 인장부재(110)와, 상기 콘크리트 기둥체(100)의 측면 일부를 감싸도록 형성되며, 콘크리트 타설공(210)이 다수 형성된 강관 파이프(200)를 포함한다.

콘크리트 기둥체(100)는 원통형의 콘크리트 파이프의 양단에 강판으로 형성된 하부슈(101) 및 상부슈(102)가 설치되어 형성된다. 인장부재(110)는 양단이 상기 하부슈(101) 및 상부슈(102)에 연결되며, 콘크리트 기둥체(100)에 프리스트레스를 가할 수 있도록 인장된 상태에서 콘크리트가 양생이되며, 콘크리트가 양생된 후 콘크리트 기둥체(100)에 압축력을 가한다. 상부슈(102) 및 하부슈(101)는 필요에 따라 미설치될 수도 있으며, 다른 부재로 대체 가능하다.

강관 파이프(200)는 콘크리트 기둥체(100)의 길이방향 일부분의 외표면에 설치되어, 합성파일이 형성되도록 한다. 다만, 종래의 합성파일과 달리, 강관파이프(200)의 내주면에 콘크리트 기둥체(100)가 위치하게 된다.

상기 강관 파이프(200)의 내주면에는 상기 콘크리트 기둥체와 합성을 위한 합성 요철(220)이 형성된다. 합성요철(220)은 내부에 볼트, 와이어 등을 용접하여 형성할 수 있다. 다만, 이와 같은 별도의 부재를 강관 파이프(200)의 내주면에 용접하는 것은 제조에 어려움이 있으므로, 시중에 판매되는 데크플레이트를 원형으로 말아서 용접하여 강관 파이프 형상으로 형성하면, 도 2와 같이, 데크 플레이트의 접히는 부분이 내측으로 돌출되어 합성요철(220) 역할을 수행할 수 있다.

이외에도 도 10과 같이 주름관(200a)을 사용하거나, 도 11과 같이, 데크 플레이트(200b)를 대각선 방향으로 말아서 사용할 수도 있다.

콘크리트 타설공(210)은 제조과정에서 콘크리트를 강관 파이프(200) 내부로 쉽게 타설할 수 있도록 하기 위해 형성된 것이다. 즉, 제조시에는 원통형으로 배치된 인장부재(110)를 포함하는 철근조립체의 일단에 강관파이프(200)를 끼운 후 콘크리트를 타설하게 되는 데, 콘크리트 타설공(210)이 없는 경우, 강관파이프(200)의 측면으로 콘크리트를 타설하여야 하나, 철근조립체로 인해, 측면으로 콘크리트를 타설하기 매우 힘들다. 따라서, 콘크리트 타설공(210)이 강관 파이프(200)에 형성됨으로써, 강관 파이프(200)의 내부로 콘크리트를 쉽게 타설할 수 있게 된다.

콘크리트 타설공(210)은 길이방향으로 길게 형성되며, 복수의 콘크리트 타설공(210)이 서로 어긋나도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 합성파일은 콘크리트 파일의 일부를 강관파일로 합성하여 일체로 형성함으로써, 시공과정에 콘크리트 파일과 강관파일을 접합하기 위한 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한, 콘크리트 파일과 강관파일이 합성되어 성형되므로, 강관파일의 두께가 얇아도 충분한 하중 지지능력을 발휘할 수 있다. 그 결과, 재료 원가(콘크리트보다 강관의 원가가 훨씬 높으므로)를 절감할 수 있다.

그리고, 콘크리트 파일이 일체로 성형되어 있으므로, 시공시 해머로 부터 전달된 충격력이 그대로 하부로 전달되어, 시공성이 훨씬 좋다는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 제 1 실시예의 합성파일의 제조방법을 기술한다.

도 4 내지 도 7 은 본 발명의 제 1 실시예의 합성파일 제조방법을 순차적으로 도시한 사시도이다.

본 발명의 제 1 실시예의 합성파일 제조방법은, 길이방향으로 다수의 인장부재(110)가 배치된 철근 조립체(112)를 준비하는 단계(도 4)와, 상기 철근조립체(112)의 일단에 원통형의 강관 파이프(200)를 끼우는 단계(도 4)와, 상기 철근 조립체(112) 및 상기 강관 파이프(200)를 하부 거푸집(60)에 끼워 넣는 단계(도 5)와, 상기 철근 조립체(112)의 일단을 상기 하부 거푸집(60)의 일단에 고정하고, 타단을 인장장치(62~63)에 결합하는 단계(도 6)와, 상기 하부 거푸집(60)에 콘크리트를 투입하고, 상기 하부 거푸집에 상부 거푸집을 체결하는 단계(도 7)와, 상기 인장장치(62~63)를 구동시켜 상기 인장 부재(110)를 인장하는 단계와, 상기 인장부재를 인장한 상태에서 원심성형 후 양생하는 단계와, 상기 인장장치와 결합을 해제하고, 상기 상부 거푸집 및 상기 하부 거푸집을 탈거하는 단계를 포함한다.

철근 조립체(112)를 준비하는 단계는 인장부재(110)를 원통형으로 배치하고, 원주방향으로 연결 와이이어(111)를 권선하여 원통형의 철근조립체(112)를 형성한다.

강관 파이프(200)를 끼우는 단계는 강관파이프(200)의 중공에 철근 조립체(112)의 일단을 끼운 후, 철근 조립체(112)의 양단에 상부슈(102) 및 하부슈(101)를 조립한다. 본 발명의 실시예에서는 양단에 상부슈(102) 및 하부슈(101)를 예시로 들었으나, 이외에도 다양한 부재들이 결합될 수 있다. 예를 들면, 직경이 합성파일의 직경보다 큰 선단확장 보강판 등이 결합될 수 있다.

철근 조립체(112)의 일단을 하부 거푸집(60)에 고정하는 방법은, 하부슈(101)(본 발명의 실시예에서는 하부슈 측을 고정하는 것을 예시하였으나, 상부 슈측을 고정할 수도 있다.)와 고정되며, 직경이 하부슈(101) 보다 큰 고정판(65)이 거푸집의 끝단에 지지되도록 배치하는 것이다.

인장장치(62~63)는 상부슈(102) 혹은 인장부재(110)가 고정되는 인장용 지지판(62)과, 상기 하부몰드의 타끝단에 맞닿는 마구리판(63)과, 상기 마구리판(63)의 중앙에 연결되어 전후이동이 가능하게 구성되며 일단이 상기 지지판(62)에 고정된 인장축(63a)과, 상기 인장축에 연결되어 상기 인장축에 인장력을 가하는 인장용 잭(도시하지 않음)으로 구성된다.

인장부재를 인장하는 인장장치를 구동시켜 인장부재(110)를 인장한다. 이때, 인장력은, 인장용 잭→ 인장축 → 인장용 지지판 →상부슈판 → 인장부재 → 고정판의 경로로 인장력이 전달된다.

인장장치를 이용하여 인장을 한 후, 인장축(63a)과 마구리판(63)의 상대적인 위치를 너트로 고정한다.

강관파이프는 전술한 바와 같이, 상기 강관 파이프의 표면에는 콘크리트가 내부로 유입될 수 있도록 콘크리트 타설공(210)이 형성되며, 상기 강관 파이프의 내주면에는 요철(220)이 형성된다. 특히, 이와 같은 요철을 보다 쉽게 형성하기 위해서, 강관파이프는 데크 플레이트를 원형으로 감싸서 형성하는 것이 바람직하다.

콘크리트를 타설하는 단계에서, 콘크리트를 하부 거푸집의 상면에 필요하는 양만큼 타설하게 된다. 이때, 강관파이프(200)로 둘러쌓인 부분도, 콘크리트 타설공(210)을 통해서 콘크리트가 내부로 쉽게 골고루 인입되게 된다. 따라서, 원심성형을 한 후에도 파일의 측면의 두께가 균일하게 형성된다.

상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 합성파일 제조방법에 의하면, 균일한 두께의 콘크리트 파일과 강관파일이 일체로 합성된 합성파일을 용이하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제 2 실시예의 합성파일 제조방법을 단계별로 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예의 합성파일 제조방법은 길이방향으로 다수의 인장부재(110)가 배치된 철근 조립체(112)를 준비하는 단계(도 8)와, 상기 철근조립체(112)의 일단 하부에 절반이 절개된 하부 강관 파이프(1210)를 배치하는 단계와, 상기 철근조립체(112) 및 상기 하부 강관 파이프(1210)의 하부에 하부 거푸집(60)을 배치하는 단계(도 8)와, 상기 철근 조립체(112)의 일단을 상기 하부 거푸집(60)의 일단에 고정하고, 타단을 인장장치(62~63)에 결합하는 단계(도 9)와, 상기 하부 거푸집(60) 및 상기 하부 강관파이프(1210)에 콘크리트를 투입하고, 상기 하부 강관파이프(1210)의 상부에 상부 강관파이프(1220)를 위치시키고, 상기 하부 거푸집(60)에 상부 거푸집(70)을 체결하는 단계(도 9)와, 상기 인장장치(62~63)를 구동시켜 상기 인장부재를 인장하는 단계와, 상기 인장부재를 인장한 상태에서 원심성형 후 양생하는 단계와, 상기 인장장치와 결합을 해제하고, 상기 하부 거푸집 및 상기 상부 거푸집을 탈거하는 단계를 포함한다.

제 2 실시예의 특징은 제 1 실시예와 달리, 강관파이프를 하부 강관파이프(1210)와 상부 강관 파이프(1220)로 분할하여, 콘크리트를 타설하는 것에 있다. 이는 제 1 실시예에 비해 콘크리트 타설이 훨씬 용이하여, 콘크리트를 보다 균질하게 타설할 수 있다.

상기 하부 강관 파이프(1210) 및 상기 상부 강관 파이프(1220)의 내주면에는 콘크리트 합성용 요철(1230)이 돌출되어 형성된다. 콘크리트 합성용 요철(1230)은 합성용 볼트, 철근 등 다양한 부재가 사용될 수 있다.

이외의 구성은 제 1 실시예의 합성파일 제조방법과 유사하므로, 자세한 설명을 생략한다.

100: 콘크리트 기둥체 110: 인장부재
210: 콘크리트 타설공 200: 강관 파이프
220: 합성 요철 110: 인장부재
112: 철근 조립체 60: 하부 거푸집
62~63: 인장장치 1210: 하부 강관 파이프
1220: 상부 강관파이프

Claims (8)

1. 양단면과 측면으로 이루어진 콘크리트 기둥체;
   양단이 상기 콘크리트 기둥체의 양단면에 각각 고정되고, 상기 콘크리트 기둥체에 압축력을 가하는 인장부재; 및
   상기 콘크리트 기둥체의 측면 일부를 감싸도록 형성되며, 콘크리트 타설공이 다수 형성된 강관 파이프;
   를 포함하며,
   상기 콘크리트 기둥체는 상기 강관파이프가 감싸진 영역과, 상기 콘크리트 기둥체의 상기 측면이 그대로 드러난 영역이 전체 길이에 걸쳐 구분되어 형성된 것을 특징으로 하는 합성파일.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 강관 파이프의 내주면에는 상기 콘크리트 기둥체와 합성을 위한 합성 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 합성파일.
   
3. 합성파일 제조 방법에 있어서,
   길이방향으로 다수의 인장부재가 배치된 철근 조립체를 준비하는 단계;
   상기 합성파일의 길이방향으로 일부를 감싸도록, 상기 철근조립체의 일단에 상기 합성파일 전체 길이보다 짧은 원통형의 강관 파이프를 끼우는 단계;
   상기 철근 조립체 및 상기 강관 파이프를 하부 거푸집에 끼워 넣는 단계;
   상기 철근 조립체의 일단을 상기 하부 거푸집의 일단에 고정하고, 타단을 인장장치에 결합하는 단계;
   상기 하부 거푸집에 콘크리트를 투입하고, 상기 하부 거푸집에 상부 거푸집을 체결하는 단계;
   상기 인장장치를 구동시켜 상기 인장부재를 인장하는 단계;
   상기 인장부재를 인장한 상태에서 원심성형 후 양생하는 단계; 및
   상기 인장장치와 결합을 해제하고, 상기 상부 거푸집 및 상기 하부 거푸집을 탈거하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성파일 제조방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 강관 파이프의 표면에는 콘크리트가 내부로 유입될 수 있도록 콘크리트 타설공이 형성되며,
   상기 하부 거푸집에 콘크리를 투입할 때, 상기 콘크리트 타설공을 통해서 상기 강관 파이프 내부로 콘크리트를 투입하는 것을 특징으로 하는 합성파일 제조방법.
   
5. 제 3 항 또는 제 4 항에서,
   상기 강관 파이프의 내주면에는 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 합성파일 제조방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 강관파이프는 데크 플레이트를 원형으로 감싸서 형성하는 것을 특징으로 하는 합성파일 제조방법.
   
7. 합성파일 제조방법에 있어서,
   길이방향으로 다수의 인장부재가 배치된 철근 조립체를 준비하는 단계;
   상기 철근조립체의 일단 하부에 절반이 절개되며 상기 합성파일의 길이보다 짧은 하부 강관 파이프를 배치하는 단계;
   상기 철근조립체 및 상기 하부 강관 파이프의 하부에 하부 거푸집을 배치하는 단계;
   상기 철근 조립체의 일단을 상기 하부 거푸집의 일단에 고정하고, 타단을 인장장치에 결합하는 단계;
   상기 하부 거푸집 및 상기 하부 강관파이프에 콘크리트를 투입하고, 상기 하부 강관파이프의 상부에 상부 강관파이프를 위치시키고, 상기 하부 거푸집에 상부 거푸집을 체결하는 단계;
   상기 인장장치를 구동시켜 상기 인장부재를 인장하는 단계;
   상기 인장부재를 인장한 상태에서 원심성형 후 양생하는 단계; 및
   상기 인장장치와 결합을 해제하고, 상기 하부 거푸집 및 상기 상부 거푸집을 탈거하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성파일 제조방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 하부 강관 파이프 및 상기 상부 강관 파이프의 내주면에는 콘크리트 합성용 요철이 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 합성파일 제조방법.

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