KR101126278B1

KR101126278B1 - 파일 연결 방법 및 이에 사용되는 지반 기초 공사용 파일

Info

Publication number: KR101126278B1
Application number: KR1020090024611A
Authority: KR
Inventors: 송기용
Original assignee: 송기용
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2012-03-19
Also published as: KR20100106134A

Abstract

파일 연결 방법 및 이에 사용되는 지반 기초 공사용 파일이 개시된다. 상부 파일 및 하부 파일을 용접에 의해 연결하는 파일 연결 방법에 있어서, 하부 파일의 상기 상부 파일과 용접되는 용접부위의 하측 외주면을 따라서 돌출부를 형성하는 단계; 및 상기 상부 파일 및 상기 하부 파일을 용접하는 단계;를 포함하고, 상기 용접하는 단계에서는, 용접 용융물이 상기 돌출부의 상면에의해 지지되는 것을 특징으로 한다. 지반 기초 공사용 파일은 상단 외주면에 링 형상의 돌출부가 돌출되어 형성된 것을 특징으로 한다. 따라서, 용접을 용이하게 할 수 있어, 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 용접의 품질을 향상할 수 있도록 한다.

파일

Description

파일 연결 방법 및 이에 사용되는 지반 기초 공사용 파일{Method for connecting pile and pile used in the same}

본 발명은 지반 기초 공사에 사용되는 파일 및 파일의 연결방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물이나 구조물을 세우는 경우, 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 상부의 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초공사를 하고 있다. 이에 따라 구조물의 하중 등 여러 조건에 따라 얕은 기초나 깊은 기초가 행해지는 데, 근입폭비가 1이하의 경우를 얕은 기초라 하고, 근입폭비가 1 이상인 경우를 깊은 기초로 정의하고 있다. 상기한 얕은 기초의 경우에는 파일 등을 사용하지 않고 구조물을 지반에 직접 지지시키고, 구조물 아래의 지반이 상부 구조물의 하중을 지지할 수 없을 경우에는 파일 등을 사용하여 지반의 지지력을 보강하고 있다.

상기한 바와 같이 지반공사에 따른 파일 기초는 설치된 파일이 두부를 구조물에 연결시키는 기초공법으로, 파일을 재질에 따라 분류하면, 강 파일, 콘크리트 파일, 합성 파일 등으로 구분할 수 있고, 시공법에 따라 분류하면 타입공법, 매입공법, 현장타설공법 등으로 나눌 수 있다.

파일 기초는 근입되는 깊이에 따라서, 파일을 여러 개 연결하여 사용하여야 한다. 연결을 위해 일반적으로 가장 많이 사용되는 방법이 인접한 파일의 상부와 하부를 서로 용접으로 연결하는 방법과 볼트로 체결하는 방법이 있다. 볼트로 체결하는 방법은 결합이 용이하나, 건설 현장의 특성 상 볼트 구멍이 맞지 않거나, 이물질이 끼어 볼트 체결이 용이하지 않는 경우가 빈번하다. 이런 경우에는 볼트 체결을 위해 볼트 공을 새로이 현장에서 만들어야 하므로 실질적으로 용접에 의한 방법 보다 더 번거러워 질 수 있다는 단점이 있다. 이러한 문제점으로 인해서, 일반적인 건설 현장에서는 용접으로 연결하는 전통적인 방법이 가장 많이 사용되고 있다.

용접에는 피용접체의 형상 및 용접사의 자세에 따라서 난이도에 차이가 있다. 즉, 평면상에 용접사가 상측에서 하측으로 용접하는 방법이 난이도가 가장 낮으며, 수직면 끼리의 연결이 그 다음, 상측을 바라보고 용접하는 등으로 난이도 점점 증대된다. 그에 따라서, 용접사의 인건비도 증대된다.

기초를 위해 파일을 연결하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 파일(1a)과 상부 파일(1b)의 결합을 위한 용접선(10)이 수직으로 위치하게 되어, 용접 시 용융물이 하부로 흘러내리게 되어, 용접의 난이도가 높다. 그 결과, 양질의 용접사를 사용하여야 하므로, 비용의 증대 원인이 될 뿐만 아니라, 용접의 품질도 저하되는 원인이 되고 있다

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 용접을 용이하게 할 수 있어, 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 용접의 품질을 향상할 수 있는 파일 연결 방법 및 이에 사용되는 지반 기초 공사용 파일을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자, 상부 파일 및 하부 파일을 용접에 의해 연결하는 파일 연결 방법에 있어서, 하부 파일의 상기 상부 파일과 용접되는 용접부위의 하측 외주면을 따라서 돌출부를 형성하는 단계; 및 상기 상부 파일 및 상기 하부 파일을 용접하는 단계;를 포함하고, 상기 용접하는 단계에서는, 용접 용융물이 상기 돌출부의 상면에의해 지지되는 것을 특징으로 하는 파일 연결 방법을 제공한다.

여기서, 상기 돌출부를 형성하는 방법은 상기 하부 파일의 상단 측면 외주면에 스트립을 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스트립은, 상기 하부 파일의 외주면과 접하는 상단 모서리가 모따기 되어 형성된 것이 효과적이다.

여기서, 상기 스트립은 상기 하부 파일에 가용접에의해 고정된다.

한편, 본 발명은 다른 실시예로서, 하부 파일의 상단에 용접 보강판을 용접하는 제 1 단계; 및 상기 용접 보강판의 상면에 상부 파일을 용접하는 제 2 단계; 를 포함하고, 상기 용접 보강판은 외주가 상기 상부 파일의 외측면에 비해 돌출된 것을 특징으로 하는 파일 연결 방법을 제공한다.

여기서, 제 1 단계는, 상기 하부 파일을 수평으로 위치시키는 단계; 상기 하부 파일의 상단에 상기 용접 보강판을 위치시키는 단계; 및 상기 하부 파일과 상기 용접 보강판을 회전시키며 용접하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야로서, 상단 외주면에 링 형상의 돌출부가 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 지반 기초 공사용 파일을 제공한다.

여기서, 상기 지반 기초 공사용 파일은, 콘크리트로 형성됨 기둥형상의 몸체; 및 상기 몸체의 상단에 결합된 강 플레이트;를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 강 플레이트의 측면에 형성된 것이 바람직하다.

한편 지반 기초 공사용 파일의 다른 실시예로서,파일의 상단면에 용접 보강판이 고정되며, 상기 용접 보강판은 외주가 상기 파일의 외측면에 비해 돌출된 것을 특징으로 하는 지반 기초 공사용 파일을 제공한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

먼저, 파일간 용접 결합 시 용접부위의 하측에 돌출부가 돌출되어 있음으로 인해서, 용접사가 상측에서 하측으로 내려다보는 대각선 방향으로 용접을 할 수 있어, 보다 용이하게 용접할 수 있을 뿐만 아니라, 용접의 품질도 증대된다는 장점이 있다.

또한, 돌출부를 구비함으로써, 주면 마찰력을 증대시킬 수 있어, 매입공법에서 시공 내력이 파일 자체 내력에 가깝게 하여, 파일의 사용 효율성을 높여 줄 수 있다는 장점도 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 기초 공사용 파일을 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 지반 기초 공사용 파일(100b)은 상단 외주면에 링 형상의 돌출부(130)가 돌출되어 형성된다. 지반 기초 공사용 파일(100b)은 콘크리트로 형성됨 기둥형상의 몸체(110)와, 몸체(110)의 상단에 결합된 강 플레이트(120)를 포함한다. 상기 돌출부(130)는 상기 강 플레이트(120)의 측면에 돌출되어 형성된다. 즉, 돌출부(130)는 강 플레이트(120)의 측면에 링 형상으로 형성된다. 이외에도 강 플레이트(120)가 설치된 몸체(110)의 끝단 측면에는 보강 밴드(140)가 설치되며, 강 플레이트(120) 사이에는 인장강선(150)이 설치된다.

전술한 지반 기초 공사용 파일(100)을 이용하여 파일을 연결하는 방법을 기술한다.

상부 파일(100a) 및 하부 파일(100b)을 연결하는 파일 연결 방법은, 상기 상 부 파일(100a)과 용접되는 용접부위(w)의 하측에 외주면을 따라 형성된 돌출부(130)가 형성된 하부 파일(100b)의 상단을 상부 파일(100a)과 맞댄 후, 상기 상부 파일(100a) 및 상기 하부 파일(100b)을 용접한다. 이와 같이, 용접부위(w)의 하측에 돌출부(130)가 돌출되어 있음으로 인해서, 용접사가 상측에서 하측으로 내려다보는 대각선 방향(L1)으로 용접을 할 수 있어, 보다 용이하게 용접할 수 있는 장점이 있다. 즉, 돌출부(130)가 없는 종래에는 용접을 용접 부위에 수직인 방향(L2)으로 하여야 하므로, 용접의 난이도가 높으며, 용접 시 발생하는 용융물이 하측으로 흘러내려 용접 품질을 떨어뜨리는 요인이 되었다. 그러나, 본 발명에서는 돌출부(130)가 용융물을 지지하므로 보다 우수한 용접 품질을 유지할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예의 구조를 도시한 단면도이다.

제 2 실시예의 지반 기초 공사용 파일 상단 외주면에 링 형상의 돌출부(1130)가 돌출되어 형성된다. 지반 기초 공사용 파일(1100b)은 콘크리트로 형성됨 기둥형상의 몸체(1110)와, 몸체(1110)의 상단에 결합된 강 플레이트(1120)를 포함한다. 상기 돌출부(1130)는 하부 파일(1100b)의 상단 측면 외주면에 스트립이 고정되어 형성된다. 스트립은 금속 재질의 링형상으로 형성된다.

또한, 스트립의 내주면의 상측 모서리(1131)는 모따기 등과 같은 공정으로 깎아냄으로써, 스트립과 강 플레이트(1120) 사이에 용접 용융물이 수용될 수 있는 수용공간(1132)이 형성된다. 따라서, 용접용융물이 수용공간(1132)에 함께 고임으로써, 용접의 강도를 더욱 증대시킬 수 있다.

스트립을 파일 상단에 용접할 때, 용접을 보다 쉽게 하기 위해서, 스트립을 파일 상단 외주면에 도 3과 같이 가 용접(W2, tag welding)으로 임시 고정하거나, 별도의 고정장치를 사용하여 임시고정할 수 있다. 별도의 고정장치로 사용될 수 있는 장치로는 도 4에 도시된 체인이나, 테이프 등이 사용될 수 있다.

이외에도 강 플레이트(1120)가 설치된 몸체(1110)의 끝단 측면에는 보강 밴드(1140)가 설치되며, 강 플레이트(1120) 사이에는 인장강선(1150)이 설치된다.

전술한 지반 기초 공사용 파일(1100)을 이용하여 파일을 연결하는 방법을 기술한다.

상부 파일(1100a) 및 하부 파일(1100b)을 연결하는 파일 연결 방법은, 링 형상의 스트립으로 형성된 돌출부(1130)를 파일 상단 외주면에 임시고정한다. 임시고정하는 방법은 전술한 방법과 같이, 가 용접(tag welding) 혹은 별도의 고정장치를 이용한 방법을 사용한다.

그 다음, 상기 상부 파일(1100a)과 용접되는 용접부위(w1)의 하측에 외주면을 따라 돌출부(1130)가 형성된 하부 파일(1100b)의 상단을 상부 파일(1100a)과 맞댄 후, 상기 상부 파일(1100a) 및 상기 하부 파일(1100b)을 용접한다.

이와 같이, 용접부위(w1)의 하측에 돌출부(1130)가 돌출되어 있음으로 인해서, 용접사가 상측에서 하측으로 내려다보는 대각선 방향(L1)으로 용접을 할 수 있어, 보다 용이하게 용접할 수 있는 장점이 있다. 즉, 돌출부(1130)가 없는 종래에는 용접을 용접 부위에 수직인 방향으로 하여야 하므로, 용접의 난이도가 높으며, 용접 시 발생하는 용융물이 하측으로 흘러내려 용접 품질을 떨어뜨리는 요인이 되었다. 그러나, 본 발명에서는 돌출부(1130)가 용융물을 지지하므로 보다 우수한 용 접 품질을 유지할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예의 지반 기초 공사용 파일의 단면도, 도 6은 도 5의 Ⅵ부분의 확대도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 제 3 실시예의 지반 기초 공사용 파일은 상기 파일(2100b)의 상단면에 용접 보강판(2130)이 고정되며, 상기 용접 보강판(2130)은 외주가 상기 파일(2100b)의 외측면에 비해 돌출된 것을 특징으로 한다. 파일(2100b)은 콘크리트로 형성됨 기둥형상의 몸체(2110)와, 몸체(2110)의 상단에 결합된 강 플레이트(2120)를 포함한다. 용접 보강판(2130)은 링 형상으로 형성되어, 강 플레이트(2120)의 끝단면에 용접되어 고정된다. 이외에도 강 플레이트(2120)가 설치된 몸체(2110)의 끝단 측면에는 보강 밴드(2140)가 설치되며, 강 플레이트(2120) 사이에는 인장강선(2150)이 설치된다.

전술한 지반 기초 공사용 파일(2100)을 이용하여 파일을 연결하는 방법을 기술한다.

파일을 연결하는 방법은 하부 파일(2100b)의 상단에 용접 보강판(2130)을 용접하는 제 1 단계와, 상기 용접 보강판(2130)의 상면에 상부 파일(2100a)을 용접하는 제 2 단계를 포함한다. 제 1 단계는 상기 하부 파일(2100b)을 수평으로 위치시키는 단계와, 상기 하부 파일(2100b)의 상단에 상기 용접 보강판(2130)을 위치시키는 단계와, 상기 하부 파일(2100b)과 상기 용접 보강판(2130)을 회전시키며 용접하는 단계를 포함한다.

제 1 단계는 도 7에 도시된 바와 같이, 파일(2100b)을 수평으로 위치시킬 수 있도록 일 직선상으로 배치된 메인 롤러 다이(2210) 및 보조 롤러 다이(2220)와, 메인 롤러 다이(2210)에 설치된 롤러를 구동하는 구동모터(2230)과, 구동모터(2230)를 제어하는 컨트롤 박스(2240) 및 구동동작을 사용자가 제어할 수 있는 스위치(2250)를 포함한다. 따라서, 사용자가 스위치(2250)의 작동을 통해서 구동모터(2230)을 동작하게 하거나 멈추게 할 수 있다. 구동모터(2230)가 동작하는 경우에는 롤러를 구동하여 파일(2100b)을 화살표(2201) 방향으로 회동시킬 수 있다. 이와 같이 구동한 상태에서 용접사는 위에서 아래로 내려다 보는 방향으로 용접 보강판(2130)을 하부 파일(2100b)에 편안하게 용접할 수 있다.

제 2 단계는 용접부위(w1)의 하측에 용접 보강판(2130)가 돌출되어 있음으로 인해서, 용접사가 상측에서 하측으로 내려다보는 대각선 방향(L1)으로 용접을 할 수 있어, 보다 용이하게 용접할 수 있는 장점이 있다. 또한, 용접 보강판(2130)이 용접 용융물을 지지하므로 보다 우수한 용접 품질을 유지할 수 있도록 한다.

그리고, 용접 보강판(2130)이 고정된 지반 기초 공사용 파일이 지반에 매립된 경우, 용접 보강판(2130)의 표면적이 더해져, 지지력을 증대시키는 효과가 있다.

도 8을 참조하여 보다 자세히 살펴보면, 근입된 파일(2100)의 시공 내력은 파일 선단의 선단지지력(TF)과, 파일 측면의 주면 마찰력(SF)의 합으로 이루어진다. 그런데, 대부분 파일 자체의 내력은 높지만 시공성 등으로 파일의 시공 내력이 낮아진다. 예를 들어, Φ400의 고강도 콘크리트 말뚝(PHC, 이하 PHC라 함)의 경우, 파일 자체 내력은 112 tf 이지만 시공 내력은 60～80 tf 정도이어서, 결과적으로 파일 내력 중 32～52 tf가 낭비된다. 특히, 매입 공법의 경우, 지반을 파일의 직경보다 크게 천공한 후, 제작된 파일을 천공에 근입설치하고, 파일과 지반 사이에 충진재(cement paste)를 주입하여 주면 마찰력을 높여 주기는 하지만, 시공 후의 테스트는 주면마찰력이 아주 미미하고 대부분의 시공 내력이 선단지지력에 의존하고 있음을 보여 주었다. 따라서, 본 발명의 실시예와 같이, 측면에 돌출된 용접 보강판(2130)이나, 돌출부(130, 1130)을 구비한 경우, 용접 보강판(2130, 혹은 돌출부)의 돌출부 사이 혹은 용접 보강판(2130)과 선단확장 보강판(3000) 사이에 위치한 충진재와 파일(2100)이 일체화되어 거동하게 된다. 따라서, 파일(2100)이 인발/압축력을 받을 때, 주면 마찰력(SF)을 증대시킬 수 있으므로, 매입공법에서 시공 내력이 파일 자체 내력에 가깝게 하여, 파일의 사용 효율성을 높여 줄 수 있다는 장점도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

도 1은 종래의 파일이 연결된 상태를 도시한 측면도

도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 파일이 연결된 상태를 도시한 측 단면도

도 3은 본 발명의 제 2 실시예의 파일이 연결된 상태를 도시한 측 단면도

도 4는 임시고정수단인 체인 고정 수단의 사시 사진

도 5는 본 발명의 제 3 실시예의 파일이 연겨뢴 상태의 측 단면도

도 6은 도 5의 Ⅵ부분의 확대도

도 7은 도 6의 하부 파일과 용접 보강판을 용접하는 장치의 개념도

도 8은 시공된 파일의 시공 내력을 보여주는 파일 내력의 개념도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100a, 1100a, 2100a: 상부 파일

100b, 1100b, 2100b: 하부 파일

130, 1130: 돌출부

2130: 용접 보강판

110, 1110, 21110: 몸체

120, 1120, 2120: 강 플레이트

Claims

상부 파일 및 하부 파일을 용접에 의해 연결하는 파일 연결 방법에 있어서,

상기 하부 파일의 상기 상부 파일과 용접되는 용접부위의 하측 외주면을 따라서 측면으로 돌출된 돌출부를 형성하는 단계;

상기 돌출부가 형성된 상기 하부파일의 상단을 상기 상부파일과 맞대는 단계; 및

상기 상부 파일 및 상기 하부 파일을 용접하는 단계;

를 포함하고,

상기 용접하는 단계에서는, 용접 용융물이 상기 돌출부의 상면에의해 지지되는 것을 특징으로 하는 파일 연결 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출부를 형성하는 방법은 상기 하부 파일의 상단 측면 외주면에 스트립을 고정하는 것을 특징으로 하는 파일 연결 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 스트립은, 상기 하부 파일의 외주면과 접하는 상단 모서리가 모따기 되어 형성된 것을 특징으로 하는 파일 연결 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 스트립은 상기 하부 파일에 가용접에의해 고정되는 것을 특징으로 하는 파일 연결 방법.
상부 파일 및 하부 파일을 용접에 의해 연결하는 파일 연결 방법에 있어서,

상기 하부 파일의 상단에 용접 보강판을 용접하는 제 1 단계; 및

상기 용접 보강판의 상면에 상기 상부 파일을 위치시킨 후 상기 용접 보강판의 상면에 상기 상부 파일을 용접하는 제 2 단계;

를 포함하고,

상기 용접 보강판은 외주가 상기 상부 파일의 외측면에 비해 돌출된 것을 특징으로 하는 파일 연결 방법.
제 5 항에 있어서,

제 1 단계는,

상기 하부 파일을 수평으로 위치시키는 단계;

상기 하부 파일의 상단에 상기 용접 보강판을 위치시키는 단계; 및

상기 하부 파일과 상기 용접 보강판을 회전시키며 용접하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 연결 방법.
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