KR101124203B1

KR101124203B1 - 파일 구조체

Info

Publication number: KR101124203B1
Application number: KR1020110039848A
Authority: KR
Inventors: 나병관
Original assignee: 주식회사 장평건설; 나병관
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2012-03-27

Abstract

본 발명은 파일공의 진입시 용이하게 진입할 수 있고 항타작업시 전달되는 하중에 의해 변형되어 파일 선단부의 지지력을 보강할 수 있도록 그 구조가 개선된 파일 구조체에 관한 것이다.
그 구성은 중공이 형성된 원통형 구조의 파일 본체와, 파일 본체의 선단부 둘레에 일체로 결합되는 연결밴드와, 연결밴드의 선단부에 결합되고 하단부가 복수개로 분할된 분할부를 갖는 연결링부재와, 각각의 분할부의 단부에 일단부가 각각 결합되고 타단부가 중앙 측으로 집중되도록 경사진 각도로 배치되는 복수개의 지지부재와, 지지부재의 타단부에 핀으로 회동 가능하게 연결되고 상기 경사진 지지부재의 타단부가 중심측으로 집중되도록 서로 연결하기 위한 연결구로 구성된다.

Description

파일 구조체{PILE STRUCTURE}

본 발명은 파일 구조체에 관한 것으로, 특히 파일공 내에 진입이 용이하면서 파일 선단부의 지지력을 보강할 수 있도록 그 구조가 개선된 파일 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 각종 건축물을 시공함에 있어서는, 그 기초를 견고하게 하기 위하여 연약지반에 파일을 압입 설치한다.

도심지 구조물의 고층화, 대형화 및 중량화 추세에 따라 파일 기초의 시공사례가 증가하고 있으며, 파일 공사시 환경요구 및 규제규준의 강화로 저진동/저소음공법이 요구되면서 선굴착 매입공법의 필요성이 증가하고 있다.

파일시공은 건축물 축조의 매우 중요한 기초 공사의 한 단계로서, 말뚝공법을 시공법에 따라 분류하면 타입공법(항타공법), 매입공법, 현장타설공법으로 분류할 수 있다.

타입공법은 말뚝을 지반에 직접 타격하는 방법으로 전통적으로 이용되어온 공법이다.

매입공법은 지반을 천공한 후 공장에서 제작된 말뚝을 천공한 구멍 속에 넣고 말뚝 두부(頭部)를 경타(輕打)하고 시멘트 고정액을 말뚝주변에 주입하는 공법이다. 이러한 매입공법은 타입말뚝시공시 발생하는 소음 진동의 문제를 해결하기 위해 개발된 공법으로 여기에는 SIP(soil-cement injected precast pile)공법, SAIP(special auger SIP)공법, SDA(seperated doughnut auger)공법, 속파기공법, PRD(percussion rotarydrill)공법 등이 있다.

이러한 매입공법은 1994년 소음 및 진동 규제법이 공표되면서 그 이용이 급격히 증가하기 시작하였으며 최근에는 항타시 소음진동으로 인한 민원 문제가 없는 임해지역과 같은 특수한 경우를 제외한 대부분의 현장에서 이용된다.

항타를 위한 파일(Pile)은 대표적으로 스틸(Steel) 파일과 콘크리트 파일(이하, 'PHC파일'이라 한다. Prestressed Spun High Strength Concrete Pile) 2종류가 있는데, 콘크리트 파일에는 일반 철근을 내부에 배근하여 콘크리트를 부어 만든 일반 콘크리트 파일과, 긴장근을 내부에 배근하고 콘크리트를 붓고 강제로 인장시켜 응력을 도입하여 응력 상태하에서 급속 양생시켜 만드는 고강도 파일이 있다.

최근에는 일반 콘크리트 파일에 비하여 강도가 대단히 높은 고강도 파일을 사용하고 있으며, 일반 콘크리트 파일은 경량 건축 이외에는 점차 사용되지 않고 있다.

상기한 파일을 지반 내에 시공하기 전에 굴착 장비인 오거를 이용하여 파일공을 천공하는 작업이 선행되어야 항타시 발생되는 작업 소음을 줄일 수 있다.

오거는 그 외주에 스쿠류부가 형성되며 하단에는 굴삭헤드인 비트가 구비된다. 오거드라이브유니트에 연결된 오거가 회전하게 되면, 끝단에 설치된 굴삭헤드인 비트가 따라 회전되어 지반을 굴삭하여 천공시키게 된다.

비트에 의해 굴삭되는 굴삭토는 오거의 회전반대방향을 따라 스쿠류부에 얹혀져 이동되므로서 지상으로 배출된다. 소정의 깊이로 굴삭공인 파일공이 형성되면 오거드라이브유니트의 반대작동으로 오거를 역회전시켜 파일공으로부터 인출시키고, 상기 파일공을 통하여 P.C 나 R.C 말뚝 또는 강관을 인입 매설시키게 되는 것이다.

이때, 인입 매설전에 몰탈을 주입하게 하거나 인입 후 드롭 햄머에 의한 최종항타를 행하므로서 인입된 파일이 보다 견고히 지지되도록 한다. 그러나, 이러한 오거의 굴삭작업시에는 다음과 같은 문제점이 있다.

오거로 지반을 천공한 후 오거(auger) 인발시 오거의 날개에 남아 있던 흙이 콘크리트 파일 선단에 느슨한 상태로 떨어져 슬라임을 형성하게 되는데, 이는 콘크리트 파일의 선단 지지력을 떨어뜨린다.

이를 극복하기 위해 파일 선단의 지지력을 보강하기 위해 파일의 선단 부위에 양측으로 돌출된 지지부재가 형성되더라도 파일공의 내벽과 간섭될 우려가 있으므로, 파일공과 간섭되지 않으면서 지지력을 보강할 수 있는 파일 선단 구조가 요구된다.

또한, 기존 파일의 구조에서 변형될 경우에는 새로운 파일 구조를 제작하기 위한 제작비용이 증가함과 아울러, 적용 대상이 한정될 우려가 있다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창안된 것으로써, 다음과 같은 목적을 갖는다.

첫째, 간단한 구성으로 기존 콘크리트 파일에도 적용 가능함과 아울러, 파일의 선단부 지지력을 보강할 수 있도록 그 구조가 개선된 파일 구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

둘째, 파일공에 진입시 파일공의 내벽면과 간섭되지 않으면서 항타 작업시 선단부가 외측으로 변형되어 선단부 지지력을 증대시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 파일 구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 파일 본체와, 각 일단부가 상기 파일 본체의 선단부에 결합되고 각 타단부가 동일 중심을 향하도록 경사지게 배치되며 상기 파일 본체의 항타작업시 확장수단을 매개로 외측으로 벌어져 일부분이 파일공의 하부 내벽에 지지되는 복수의 지지부재를 구비하며,

상기 확장수단은 상기 파일 본체의 선단부 둘레에 결합되는 연결밴드와, 상단부가 상기 연결밴드에 결합되고 하단부가 복수개로 분할된 분할부를 가지며 각각의 분할부에 상기 각 지지부재의 일단부가 결합되는 연결링부재를 구비하며,
상기 지지부재의 타단부에 회동 가능하게 연결되는 연결구를 구비한 것을 특징으로 한다.

삭제

첫째, 연결링부재와 지지부재가 연결밴드나 연결플레이트를 매개로 파일의 선단부에 결합될 수 있으므로, 기존 파일에도 적용 가능하게 되어 신규 제작에 비해 제작비용을 절감할 수 있으며 적용대상을 확대시킬 수 있는 이점을 갖는다.

둘째, 파일공의 내부로 진입시 파일공의 내벽과 간섭되지 않고 진입 가능하고, 항타작업시 지지부재가 외측으로 벌어짐에 따라 내벽의 내부로 간섭되도록 침투되므로, 파일공의 형상을 변경하지 않고도 파일 선단부의 지지력을 보강할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 파일 구조체 일 실시 예의 분해 사시도.
도 2는 본 발명 파일 구조체의 사시도.
도 3은 도 2의 저면도.
도 4는 본 발명의 결합상태 단면도.
도 5a,5b,5c는 본 발명의 파일 구조체가 파일공 내에 진입되고, 항타에 의해 선단부 구조가 변형되는 상태를 순차적으로 나타낸 사용상태도.
도 6은 본 발명에 따른 파일 구조체의 다른 실시 예를 보인 구성도.

본 발명은 파일공에 파일의 진입을 용이하게 하고, 항타작업시 전달되는 하중에 의해 구성요소들이 변위되면서 파일 선단부의 지지력을 보강할 수 있도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 파일 구조체는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 그 구성은 중공(12)이 형성된 원통형 구조의 파일 본체(10)와, 파일 본체(10)의 선단부 둘레에 일체로 결합되는 연결밴드(15)와, 연결밴드(15)의 선단부에 결합되고 하단부가 복수개로 분할된 분할부(25)를 갖는 연결링부재(20)와, 각각의 분할부(25)의 단부에 일단부가 각각 결합되고 타단부가 중앙 측으로 집중되도록 경사진 각도로 배치되는 복수개의 지지부재(30)와, 지지부재(30)의 타단부에 핀으로 회동 가능하게 연결되고 상기 경사진 지지부재(30)의 타단부가 중심측으로 집중되도록 서로 연결하기 위한 연결구(40)로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 파일 본체(10)는 콘크리트 소재로 구성되고, 연결밴드(15)는 금속소재로 구성된 것이 바람직하나, 굳이 이 소재에 한정하지 아니한다.

파일 본체(10)와 연결밴드(15)는 거푸집에서 일체로 제작되는 것이 바람직하나, 일체화되지 않았을 경우에는 별도의 체결부재(볼트)를 이용하여 결합할 수 있다.

연결링부재(20)는 금속 소재로 구성되고, 중앙에 통공(22)이 형성되어 연결밴드(15)가 결합된 파일의 선단부가 수용되도록 결합되며, 여기서 연결밴드(15)와 연결링부재(20)의 결합은 용접을 통해 결합되지만, 굳이 이에 한정하지는 아니한다(볼트를 통해 체결될 수도 있다).

또한, 지지부재(30)는 금속재로 구성되고, 연결링부재(20)의 두께보다 더 두꺼운 두께를 가지며, 각각의 지지부재(30)가 경사진 각도로 배치될 때 서로간의 간섭을 방지하기 위해 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 형성된다.

연결링부재(20)의 두께가 지지부재(30)보다 얇은 이유는 항타시 전달되는 하중 압력에 의해 분할부(25)가 외측으로 휘어지도록 하기 위함이다.

이를 위해 연결링부재(20)의 분할부(25)는 하부 부위가 서로 틈새를 갖도록 분할된 형태를 갖는다.

지지부재(30)의 일단부와 연결링부재(20)의 하부면의 결합방식은 용접을 통해 일체로 결합될 수 있다.

그리고 지지부재(30)는 하부에 연결구(40)와의 핀(50) 결합을 위해 하측으로 돌출되게 형성되고 핀(50)의 삽입을 위한 연결공(35a)이 형성된 결합편(35)이 양측으로 서로 이격되게 형성되어 있다.

연결구(40)는 중앙의 몸체 외주면으로부터 외측으로 연장되게 돌출되고 상기한 양측 결합편(35)의 사이로 끼워져 핀(50)으로 결합되도록 조립공(45a)이 형성된 돌출부(45)가 복수개 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 파일 구조체는, 먼저 조립과정을 설명하면, 파일의 선단부에 일체화된 연결밴드(15)의 외측에 연결링부재(20)를 결합한 후에, 연결링부재(20)의 상단부분을 연결밴드(15)에 용접하여 일체화시킨다.

이후에, 연결링부재(20)의 분할부(25) 각 하단부에 지지부재(30)의 일단부를 접촉시킨 후에 용접으로 일체화시킨다.

이어서, 각 지지부재(30)의 타단부에 형성된 결합편(35) 내부로 연결구(40)의 돌출부(45)를 삽입시킨 후에 핀(50)으로 연결시키면 파일 선단부의 조립이 완료된다.

이러한 조립이 완료된 파일을 기초 공사용 파일로 사용하는 과정은 다음과 같다.

상기한 파일을 오거 장비를 통해 천공된 파일공(H)의 내부에 진입시키고, 파일의 선단부가 파일공(H)의 바닥면까지 닿은 후에는 항타 장비를 이용하여 파일의 상부를 항타시킨다.

이때, 파일의 선단부는 파일 본체(10)의 외경 지름에 비해 외측으로 돌출된 구조가 아니므로, 파일공(H) 내부로 진입시 파일공(H)의 내벽과 간섭되지 않고 진입이 용이하게 이루어질 수 있다.

상기한 항타작업시 항타력이 파일 본체(10)를 통해 선단부 측으로 전달되면, 그 항타력이 연결링부재(20)의 분할부(25)를 외측으로 휘어지도록 변형시키는 변형력으로 작용한다.

분할부(25)가 외측으로 휘어지도록 변형됨에 따라, 분할부(25)와 일체로 연결된 각 지지부재(30)는 핀(50) 결합된 연결구(40)를 기준으로 회동되어 외측으로 확장됨에 따라 파일공(H) 내벽 내부로 침투하게 된다.

이로 인해, 분할부(25)의 하단부와 지지부재(30)의 일단부는 파일공(H)의 내벽 내부로 침투되어 토양 내부와 간섭되어 파일 선단부의 지지력을 보강할 수 있게 된다.

한편, 도 6은 본 발명 파일 구조체의 다른 실시 예를 보인 도면으로서, 그 구성은 앞의 선 실시 예에 나타낸 연결밴드(15)가 삭제되고, 파일 본체(10)의 선단부 하부면과 일체로 결합된 연결플레이트(60)와, 연결플레이트(60)의 하측면에 연결링부재(20)가 용접으로 일체화되는 구조를 갖는다.

즉, 연결플레이트(60)를 매개로 연결링부재(20)와 파일 본체(10)가 연결된 것이다.

이는, 연결밴드(15)가 배치되지 않은 파일에도 본 발명의 파일 구조체가 적용 가능함을 의미한다.

연결링부재(20)에 지지부재(30)가 결합되고, 지지부재(30)와 연결구(40)의 결합방식은 앞의 선 실시 예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 본 발명의 실시 예들에 해당하는 파일 구조체는 파일의 선단부가 파일공(H) 내에 진입된 후에 항타작업시 연결링부재(20) 및 지지부재(30)가 외측으로 휘어지도록 변위되도록 됨으로써, 지반과의 지지면적을 확장시켜 파일 선단부의 지지력을 보강하게 되는 이점을 갖는다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 파일 본체 12 : 중공
15 : 연결밴드 20 : 연결링부재
22 : 통공 25 : 분할부
30 : 지지부재 35 : 결합편
40 : 연결구 45 : 돌출부
50 : 핀 60 : 연결플레이트
H : 파일공

Claims

파일 본체(10)와,
각 일단부가 상기 파일 본체(10)의 선단부에 결합되고 각 타단부가 동일 중심을 향하도록 경사지게 배치되며 상기 파일 본체(10)의 항타작업시 확장수단을 매개로 외측으로 벌어져 일부분이 파일공의 하부 내벽에 지지되는 복수의 지지부재(30)를 구비하며,
상기 확장수단은 상기 파일 본체(10)의 선단부 둘레에 결합되는 연결밴드(15)와, 상단부가 상기 연결밴드(15)의 선단부에 결합되고 하단부가 복수개로 분할된 분할부(25)를 가지며 각각의 분할부(25)에 상기 각 지지부재(30)의 일단부가 결합되는 연결링부재(20)를 구비하며,
상기 지지부재(30)의 각 타단부에 회동 가능하게 연결되는 연결구(40)를 구비한 것을 특징으로 하는 파일 구조체.
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