KR101156134B1 - 복합 파일 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양측에 판형 파일 가이드부(110)를 구비하고, 지중에 연직방향으로 매설된 복수의 H 파일(100); 복수의 H 파일(100) 사이에 설치되도록, 판형 파일 가이드부(110)에 장착되어 지중에 연직방향으로 매설된 판형 파일(200);을 포함하는 복합 파일 구조물을 제시함으로써, 차수 효과가 우수하면서도, 고가 재질인 강재의 사용량을 줄일 수 있고, 부재 상호의 결합이 안정적이며, 간편한 시공을 가능하게 한다.
파일, 복합, 가이드

Description

복합 파일 구조물 및 그 시공방법{COMPLEX PILE STRUCTURE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 지중에 설치되는 흙막이 및 차수 구조물에 관한 것이다.
흙막이, 차수 등을 목적으로 지중에 설치되는 흙막이 구조물의 시공방법에는, 엄지말뚝 토류판 공법, SCW, 쉬트파일, 지중 연속벽 등 다양한 공법이 제시되고 있다.
도 1,2는 위 흙막이 공법 중 쉬트파일(Sheet Pile) 공법을 설명하기 위한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 쉬트파일 공법은 양단에 절곡부(11,21)가 형성된 다수의 강재 쉬트파일(10,20)의 조합에 의해 흙막이 구조물을 형성하는 공법을 말한다.
이러한 쉬트파일에는 Z 타입 쉬트파일(10 : 도 1)과, U 타입 쉬트파일(20 : 도 2,3)의 2종류가 있으며, 전자가 후자에 비해 강성이 우수하다는 장점이 있는 반면, 동일한 폭의 시공을 위하여 많은 물량이 소요되어 비용이 증가한다는 단점이 있다.
또한, U 타입 쉬트파일(20 : 도 2,3)에는 다시 일반 U 타입 쉬트파일(20 : 도 2)과 광폭 U 타입 쉬트파일(20 : 도 3)이 있는데, 후자는 전자에 비해 강성이 떨어지나 비용이 절감된다는 장점이 있다.
쉬트파일은 목재, 콘크리트 등을 이용하는 타 흙막이 공법에 비해 차수 효과가 탁월하고 시공이 간편하다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다.
그러나, 기본적으로 고가 재질인 강재를 사용하므로 비용이 비싸다는 점, 상호의 절곡부를 완전히 결합하면서 항타하는 작업이 어렵다는 점, 하부에 암반층이 존재하는 경우 모든 쉬트파일을 암반층까지 근입해야 하므로 시공이 어렵다는 점 등의 단점이 문제로 지적되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 차수 효과가 우수하면서도, 고가 재질인 강재의 사용량을 줄일 수 있고, 부재 상호의 결합이 안정적이며, 간편한 시공을 가능하게 하는 복합 파일 구조물 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 양측에 판형 파일 가이드부(110)를 구비하고, 지중에 연직방향으로 매설된 복수의 H 파일(100); 상기 복수의 H 파일(100) 사이에 설치되도록, 상기 판형 파일 가이드부(110)에 장착되어 지중에 연직방향으로 매설된 판형 파일(200);을 포함하는 복합 파일 구조물을 제시한다.
상기 H 파일(100)의 근입장(L1)이 상기 판형 파일(200)의 근입장(L2)에 비해 긴 것이 바람직하다.
상기 판형 파일 가이드부(110)에 결합하도록, 상기 판형 파일(200)의 양단에 H 파일 장착부(210)가 형성된 것이 바람직하다.
상기 판형 파일 가이드부(110) 및 H 파일 장착부(210)는 상호 맞물리도록 형성된 절곡부재(111,211)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 판형 파일(200)은 양단에 상기 절곡부재(211)가 형성된 쉬트파일(200a)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 쉬트파일(200a)은 광폭 U타입 쉬트파일인 것이 바람직하다.
상기 절곡부재(111)는 상기 H 파일(100)의 내측 플랜지(101) 단부에 설치된 것이 바람직하다.
상기 쉬트파일(200a)은 상기 H 파일(100)의 외측 플랜지(102) 측으로 돌출된 사다리꼴 단면의 구조로 설치된 것이 바람직하다.
상기 절곡부재(111)는 상기 H 파일(100)의 내측 플랜지(101) 단부에 용접결합(w) 또는 볼팅결합(b)한 것이 바람직하다.
상기 절곡부재(111)는 상기 H 파일(100)의 웹(103) 중앙부에 용접결합(w)한 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 복합 파일 구조물의 시공방법으로서, 상기 H 파일(100)을 지중에 근입하는 H 파일 근입단계; 상기 H 파일(100)의 판형 파일 가이드부(110)에 의해 상기 판형 파일(200)을 가이드하면서 근입하는 판형 파일 근입단계;를 포함하는 복합 파일 구조물의 시공방법을 함께 제시한다.
상기 H 파일 근입단계는 상기 H 파일(100)의 하단이 암반층(B)에 매설되도록, 암반층(B)까지 천공 홀을 형성하는 천공단계; 상기 천공 홀에 상기 H 파일(100)을 근입하는 단계;를 포함하고, 상기 판형 파일 근입단계는 상기 판형 파일(200)의 하단이 암반층의 상측에 위치하도록 상기 판형 파일(200)을 토사층(A)에 근입하는 것이 바람직하다.
본 발명은 차수 효과가 우수하면서도, 고가 재질인 강재의 사용량을 줄일 수 있고, 부재 상호의 결합이 안정적이며, 간편한 시공을 가능하게 하는 복합 파일 구조물 및 그 시공방법을 제시한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 4 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 복합 파일 구조물은 기본적으로, 양측에 판형 파일 가이드부(110)를 구비하고, 지중에 연직방향으로 매설된 복수의 H 파일(100); 복수의 H 파일(100) 사이에 설치되도록, 판형 파일 가이드부(110)에 장착되어 지중에 연직방향으로 매설된 판형 파일(200);을 포함하여 구성된다.
이러한 파일 구조물은 H 파일(100)을 지중에 근입하는 H 파일 근입단계; H 파일(100)의 판형 파일 가이드부(110)에 의해 판형 파일(200)을 가이드하면서 근입하는 판형 파일 근입단계;에 의해 시공될 수 있다.
본 발명에 의한 파일 구조물은 H 파일(100) 및 판형 파일(200)이 강재에 의해 구성되는 경우, 쉬트파일과 같이 차수 효과가 우수하면서도, 구조적으로 큰 단면계수의 확보가 가능하므로 강재의 사용량을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
또한, H 파일(100)의 판형 파일 가이드부(110)에 의해 가이드하면서 판형 파일(200)을 항타, 바이브레이터 등에 의해 매설할 수 있으므로, 부재 상호의 결합이 완전하고 간편한 시공이 가능하다는 효과가 추가된다.
여기서, H 파일(100)은 파일 구조물의 엄지말뚝 역할을 수행하는바, H 파일(100)의 근입장(L1)이 판형 파일(200)의 근입장(L2)에 비해 길도록 매설하는 것 이 바람직하다(도 5).
하부에 암반층이 존재하는 경우, 모든 파일(100,200)을 암반층(B)에 매설하지 않고, H 파일(100)만 암반층(B)까지 매설하더라도 상술한 엄지말뚝의 효과로 인하여 충분히 안정적인 구조를 얻을 수 있다(도 10).
즉, H 파일(100)의 하단이 암반층(B)에 매설되도록 암반층(B)까지 천공 홀을 형성하고, 그 천공 홀에 H 파일(100)을 근입한 후, 판형 파일(200)의 하단은 암반층의 상측에 위치하도록 판형 파일(200)을 토사층(A)에 근입함으로써, 종래와 같이 모든 쉬트파일을 암반층까지 매설해야 하는 번거로움을 피할 수 있는 것이다.
판형 파일(200)의 양단에 별도의 구조가 없더라도, H 파일(100)의 판형 파일 가이드부(110)에 의한 가이드 시공이 가능할 것이나, 판형 파일(200)의 양단에 별도의 H 파일 장착부(210)가 형성되는 경우, 더욱 안정적인 가이드 시공 및 결합구조가 가능하다는 장점이 추가된다.
이러한 판형 파일 가이드부(110) 및 H 파일 장착부(210)는 상호 맞물리도록 형성된 절곡부재(111,211)를 포함하는 구성을 취하는 것이 바람직하다.
판형 파일(200)은 단순한 판형 구조에 의해 구현될 수도 있으나, 양단에 절곡부재(211)가 형성된 쉬트파일(200a)을 사용하는 경우, H 파일(100)을 포함하여 전후로 요철구조를 취함으로써 더욱 안정적인 구조를 이룰 수 있다는 장점이 추가된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 파일 구조물에서 H 파일(100)은 엄지말뚝 역할을 수행하는바, 쉬트파일(200a)은 고가의 Z타입 쉬트파일을 사용할 필요없이, 저가의 광폭 U타입 쉬트파일을 사용하는 것이 비용의 절감 측면에서 바람직하다.
H 파일(100)의 판형 파일 가이드부(110)를 형성하는 절곡부재(111)는 H 파일(100)의 내측 플랜지(101) 단부에 설치되고, 쉬트파일(200a)은 H 파일(100)의 외측 플랜지(102) 측으로 돌출된 사다리꼴 단면의 구조로 설치된 구조를 취하는 경우, 상술한 안정적인 요철구조를 얻을 수 있다는 장점이 추가된다(도 6).
절곡부재(111)는 H 파일(100)의 내측 플랜지(101) 단부가 절곡됨으로써 H 파일(100) 본체와 일체로 형성된 구조를 취할 수도 있으나, 별도의 부재에 의해 H 파일(100)의 내측 플랜지(101) 단부에 용접결합(w) 또는 볼팅결합(b)하는 구조를 취하는 경우, 기존의 제품을 활용하여 제조의 수고를 줄일 수 있다는 측면에서 더욱 바람직하다.
경우에 따라, 절곡부재(111)가 H 파일(100)의 웹(103) 중앙부에 형성될 수도 있는데, 이 경우에는 용접결합(w)이 구조를 취하는 것이 제조의 용이성 측면에서 바람직하다.
Figure 112009034445733-pat00001
표 1은 종래의 쉬트파일 구조물과 본 발명의 실시예의 크기, 폭 1m당 무게(강재 사용량), 단면계수(강도)를 비교한 것이다.
표에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예가 종래의 기술에 비해 무게(강재 사용량)가 적으면서도 오히려 우수한 단면계수(강도)를 얻도록 함을 확인할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
도 1 내지 3은 종래의 쉬트파일 구조물의 단면도.
도 4 이하는 본 발명에 의한 파일 구조물의 실시예를 도시한 것으로서,
도 4는 제1실시예의 종단면도.
도 5는 제1실시예의 횡단면도.
도 6은 제2실시예의 종단면도.
도 7은 제3실시예의 종단면도.
도 8은 제4실시예의 종단면도.
도 9는 제5실시예의 종단면도.
도 10은 제6실시예의 횡단면도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
100 : H 파일 101 : 내측 플랜지
102 : 외측 플랜지 103 : 웹
110 : 판형 파일 가이드부 111 : 절곡부재
200 : 판형 파일 200a : 쉬트파일
210 : H 파일 장착부 211 : 절곡부재

Claims (12)

  1. 양측에 판형 파일 가이드부(110)를 구비하고, 지중에 연직방향으로 매설된 복수의 H 파일(100);
    상기 복수의 H 파일(100) 사이에 설치되도록, 상기 판형 파일 가이드부(110)에 장착되어 지중에 연직방향으로 매설된 판형 파일(200);을 포함하고,
    상기 판형 파일 가이드부(110)에 결합하도록, 상기 판형 파일(200)의 양단에 H 파일 장착부(210)가 형성되며,
    상기 판형 파일 가이드부(110) 및 H 파일 장착부(210)는 상호 맞물리도록 형성된 절곡부재(111,211)를 포함하고,
    상기 판형 파일(200)은 양단에 상기 절곡부재(211)가 형성된 쉬트파일(200a)을 포함하며,
    상기 절곡부재(111)는 상기 H 파일(100)의 내측 플랜지(101) 단부에 용접결합(w) 또는 볼팅결합(b)하고,
    상기 절곡부재(111)는 저면이 상기 내측 플랜지(101)의 상면에 면접촉하도록 결합하며, 상기 H 파일(100)의 내부 영역에서 상기 쉬트파일(200a)과 상기 H 파일(100)의 맞물림 결합이 이루어지도록, 상기 H 파일(100)의 내측을 향하여 트임부가 형성된 것을 특징으로 하는 복합 파일 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 H 파일(100)의 근입장(L1)이 상기 판형 파일(200)의 근입장(L2)에 비해 긴 것을 특징으로 하는 복합 파일 구조물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 쉬트파일(200a)은 광폭 U타입 쉬트파일인 것을 특징으로 하는 복합 파일 구조물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 쉬트파일(200a)은 상기 H 파일(100)의 외측 플랜지(102) 측으로 돌출된 사다리꼴 단면의 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 복합 파일 구조물.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항, 제2항, 제6항, 제8항 중 어느 한 항의 복합 파일 구조물의 시공방법으로서,
    상기 H 파일(100)을 지중에 근입하는 H 파일 근입단계;
    상기 H 파일(100)의 판형 파일 가이드부(110)에 의해 상기 판형 파일(200)을 가이드하면서 근입하는 판형 파일 근입단계;를
    포함하는 복합 파일 구조물의 시공방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 H 파일 근입단계는
    상기 H 파일(100)의 하단이 암반층(B)에 매설되도록, 암반층(B)까지 천공 홀을 형성하는 천공단계;
    상기 천공 홀에 상기 H 파일(100)을 근입하는 단계;를 포함하고,
    상기 판형 파일 근입단계는
    상기 판형 파일(200)의 하단이 암반층의 상측에 위치하도록 상기 판형 파일(200)을 토사층(A)에 근입하는 것을 특징으로 하는 복합 파일 구조물의 시공방법.
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