KR101551269B1 - 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일 - Google Patents

소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일 Download PDF

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    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
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    • E02D5/24—Prefabricated piles
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    • E02D5/30—Prefabricated piles made of concrete or reinforced concrete or made of steel and concrete

Abstract

본 발명은 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일에 관한 것으로, 지중에 근입된 소구경파일의 외면에 클램프소켓윙빔을 부착하여 휨강성보강 및 선단지지력이 향상되도록 함으로써 소구경파일의 대구경화가 가능하도록 하고 자재비 절감, 천공 규격 축소에 따른 시공성 향상과 공기단축, 외력에 의한 지배 방향에 맞추어 본 발명의 복합파일 배치에 따라 배치 파일 수 감소 등에 의해서 경제성과 시공성 향상 외에도 장비 사용 경감에 따른 탄소배출량을 감소하여 지구온난화에도 일조하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일을 제공함에 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명은, 기초를 지지할 수 있도록 지중으로 근입되는 복합말뚝에 있어서, 지중으로 근입되는 지지파일; 상기 지지파일의 외측을 감싸면서 구속력을 가하여 일체화되도록 하는 한 쌍의 클램프소켓과, 상기 각각의 클램프소켓의 외측에서 지지파일의 원주방향으로 확장되도록 형성되어 소구경 파일을 대구경화 할 수 있는 다수의 윙빔으로 이루어진 클램프소켓윙빔을 포함하여 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일{The large diameter composition piles to be clamp socket wing beam combination with small diameter pipe}
본 발명은 소구경 파일에 휨강성과 선단지지 면적을 증가시키는 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일에 관한 것이다.
일반적으로 파일기초는 상부구조의 하중인 축방향력 및 휨모멘트에 의해 발생하는 응력에 대해 파일 자체가 안전하여야 하고, 작용하는 축방향력이 선단지반이 지지할 수 있는 지지력 내에 있어야 한다. 상기 파일 선단의 지반 허용지지력은 파일선단 면적에 비례 관계에 있는 것과, 지중에 매입된 파일은 쏘일의 지반반력인 스프링계수와 구조물의 상호 관계 작용에 의해 휨모멘트는 파일 상단에서 파일 선단측으로 포물선 형상으로 변화하게 되어, 휨모멘트는 파일 상단이 가장 크고 파일 길이 방향으로 크게 감소하는 거동 특성을 갖고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 파일 거동특성을 감안하여 경제적이면서 구조적으로 안전하고 시공성을 대폭 개선하도록 개발 한 것이다. 다시 말해, 지중에 근입된 소구경파일의 상단 일부구간에는 휨강성 보강용 클램프소켓윙빔과 상기 클램프소켓윙빔의 상부에 윙빔연장부를 더 형성하고, 선단에도 선단확대보강을 위해 클램프소켓윙빔 더 설치하여 대구경화 함으로써, 소구경파일로 대구경파일의 기능을 발휘하게 되어 자재비 절감, 천공 규격 축소에 따른 시공성 향상과 공기단축, 외력에 의한 지배 방향에 맞추어 본 발명의 복합파일 배치에 따라 배치 파일 수 감소 등에 의해서 경제성과 시공성 향상 외에도 장비 사용 경감에 따른 탄소배출량을 감소하여 지구온난화에도 일조하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일에 관한 것이다.
일반적으로 건물이나 구조물을 시공하는 경우, 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 상부의 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초공사를 하고 있다.
이 경우, 경질지반처럼 구조물에 접한 지반이 이것을 지지하기 에 충분한 강도의 강성이 있는 경우에는, 경질지반에 직접 기초공사를 수행할 수 있다.
그러나 연약지반의 경우에는 지반침하가 발생 되지 않도록, 파일(Pile; 말뚝)을 박거나 지반을 개량하는 지정공사를 수행한 후 이 위에 기초공사를 수행하고 있다. 상기의 파일기초는 지지층 심도가 깊은 경우에 채용되는 기초형식의 하나로서, 지지층까지 삽입된 파일 위에 상부 구조물을 구축함으로써 구조물의 중량을 지지층에서 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 것이다.
이때 일반적으로 사용하는 파일의 종류는 강관파일(Steel Pipe Pile)과 콘크리트 파일 즉, PHC파일(Pretensioned spun High strength Concrete Pile; PHC pile), PC파일(Pretensioned spun Concrete Pile; PC pile) 및 RC파일(Reinforced Concrete Pile; RC pile)이 이용되고 있다.
상기 파일들 중 중공형태로서 보통 가장 많이 사용되는 강관파일과 PHC파일 두 파일을 비교하면, 강관파일의 경우, 파일 재질이 균일하여 파일의 전 길이에 걸쳐 하중에 대한 저항력이 균일하고, 강도가 우수하여 외력 휨 모멘트에 대한 저항력이 우수하다. 그러나 강관파일의 자재비는 콘크리트 파일에 비해 상당이 고가여서 공사비가 많이 소요되는 단점이 있다.
반면에 콘크리트 파일의 한 종류인 원심력 및 오토클레이브 양생에 의해 제조되는 PHC파일의 경우, 고강도 콘크리트로 상당한 두께를 갖는 중공 말뚝으로서 큰 축방향하중 저항에 유리하고, 콘크리트 내에 프리텐션 방식으로 프리스트레스를 도입하므로서 철근콘크리트 파일에 비해서 인장응력에도 다소 저항력을 갖고 있고, 강관말뚝에 비해서는 저항력이 상당이 떨어지는 실정이나, 자재비가 강관파일에 비해 저렴하여 휨모멘트가 작은 기초에서는 적용 범위가 확대되고 있다.
이와 같은 파일기초는 상부구조의 하중인 축방향력 및 휨모멘트를 분담 지지하게 되므로, 상기 하중에 의해 발생하는 응력에 대해 파일 본체가 안전하게 지지하여야 하고, 작용하는 축방향력이 선단지반이 지지할 수 있는 지지력 내에 있어야 한다.
상기 파일 선단의 지반 허용지지력은 파일 선단 면적에 비례하고, 파일이 지중 상태에 매입되어 있기 때문에 쏘일의 지반반력인 스프링계수와 구조물의 상호 관계 작용에 의해 휨모멘트는 파일 상단에서 파일 길이 하단측으로 포물선 형상으로 변화하게 되어, 휨모멘트는 파일 상단이 가장 크고 파일 길이 방향으로 크게 감소하는 특성을 갖게 된다.
그래서 최근에는 상기와 같은 파일의 거동 특성을 감안하고 콘크리트 파일과 강관 파일의 장점을 극대화하기 위하여, 일정깊이부터 파일 선단의 하부는 콘크리트 파일로 지지하고, 상기 콘크리트 파일 상단부에 동일 직경의 강관 파일을 볼트너트 연결 방식이나 용접 연결 방식에 의한 결합하여 두 파일이 합성된 복합파일이 제공되고 있다.
즉 복합파일(1)은, 상기 파일 거동의 원리와 설계 개념을 이용하여 도 1과 같이 PHC파일(10)의 상부에 복합파일연결구(40)를 설치하고, 복합파일연결구(40)와 PHC파일(10)을 캡 연결구(45)를 통해 연결하며, 상기 복합파일연결구(40)의 상부에 강관파일(20)을 설치하여 구성하며, 이러한 복합파일(1)의 상부에 기초(30)가 형성된다.
이러한 복합파일(1)은 파일 하부는, 휨모멘트 저항력이 떨어지나 선단의 지반지지력이 동일하면서 축방향력에 대한 저항력이 우수하고 자재비가 저렴한 PHC파일(10)을 사용하고, 휨모멘트 및 축방향력이 크게 작용하는 파일 상부는 그 것들에 대한 저항력이 우수한 강관파일(20)을 복합파일연결구(40) 및 캡연결구(45)를 통해 조립하거나, 용접 결합하여 제공하고 있는 것이다. 즉, 종래의 복합파일(1)은 동일 직경의 PHC파일(10)과 강관파일(20)을 특정 연결구에 의해서 결합하여 구성하게 되는 것이다.
상기와 같이 종래의 복합파일(1)은 PHC파일(10) 강관파일(20)을 볼트너트나 용접 연결하기 위해서는, 필수적으로 PHC파일(10)과 강관파일(20)의 직경에 맞도록 PHC파일(10)의 두부에 특정의 캡 연결구(45)를 사전 주문 제작해야 하므로 적기에 공사가 용이하게 이루어짐이 떨어지고, 현장의 토질 지층 변화에 따라 파일 길이가 공장 주문된 파일 길이와 상이시는 적기 대응이 쉽지 않아 공기 증가가 예상되는 등, 현장적용성이 저하되며, PHC파일(10)의 두부나 선단에 강재로 이루어진 캡이 설치되어야 하기 때문에 자재비가 증가되는 문제점이 있다.
또한 상기 복합파일연결구(40)의 제작에 따른 비용 증가로 인하여 일정깊이 이상(약 15.0 m)에서만 강관파일에 비하여 다소 자재비가 감소하는 것으로 나타내어, 매입되는 파일 길이의 제한을 받아 현장적용성이 결여되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 복합파일(1)은 동일 직경의 PHC파일(10)과 강관파일(20)로 이루어져, 상기 복합파일(1)을 근입시키기 위해서는 복합파일(1)의 직경보다 다소 큰 직경으로 천공하게 되기 때문에 공사비 증가하는 문제점이 있다.
또한 토압, 지진이나 풍하중 등 수평력이 커서 휨모멘트가 지배하는 구조물이나 비대칭 단면에 따른 휨모멘트가 지배하는 구조물에서 종래의 복합파일을 적용하게 되면, 종래의 복합파일은 전방향으로 단면2차모멘트가 같은 원형의 강관말뚝을 사용하게 되므로, 휨모멘트가 작용하는 주축 방향에 대한 단면2차모멘트가 떨어져, 휨모멘트에 대한 저항능력이 저하되어 파일 배치 간격이 축소되거나 규격 증가 등에 의해 경제성 및 시공성이 저하하고, 공사기간 증가 및 장비 사용 증가로 인한 탄소배출량이 증가되는 등 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0720946호 등록특허공보 제10-0798647호 등록특허공보 제10-1116389호
본 발명은 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일에 관한 것으로, 지중에 근입된 소구경파일의 외면에 클램프소켓윙빔과 상기 클램프소켓윙빔의 상부에 윙빔연장부를 더 형성하고, 선단에도 선단확대보강을 위해 클램프소켓윙빔 더 설치하여 선단지지력이 향상되도록 함으로써 소구경파일의 대구경화가 가능하도록 하고 자재비 절감, 천공 규격 축소에 따른 시공성 향상과 공기단축, 외력에 의한 지배 방향에 맞추어 본 발명의 복합파일 배치에 따라 배치 파일 수 감소 등에 의해서 경제성과 시공성 향상 외에도 장비 사용 경감에 따른 탄소배출량을 감소하여 지구온난화에도 일조하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일을 제공함에 있다.
기초를 지지할 수 있도록 지중으로 근입되는 복합말뚝에 있어서, 지중으로 근입되는 지지파일; 상기 지지파일의 외측을 감싸면서 구속력을 가하여 일체화되도록 하는 한 쌍의 클램프소켓과, 상기 각각의 클램프소켓의 외측에서 지지파일의 원주방향으로 확장되도록 형성되어 소구경 파일을 대구경화 할 수 있는 다수의 윙빔으로 이루어진 클램프소켓윙빔을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 클램프소켓윙빔은, 상기 지지파일의 외면을 감싸도록 설치되는 클램프소켓몸체와, 상기 클램프소켓몸체의 양단에서 돌출되고 높이 방향을 따라 두께 방향으로 다수의 볼트홀이 형성되어 볼트 및 너트를 통해 클램프소켓몸체가 서로 체결될 수 있도록 하는 스커트판으로 이루어진 클램프소켓; 상기 클램프소켓에서 외력의 휨모멘트가 작용하는 주축 방향으로 지지파일의 원주방향을 향해 외측으로 돌출되는 복부판과, 상기 복부판의 끝단에서 복부판의 양단으로 복부판과 직교되도록 연장되는 플랜지판으로 이루어진 윙빔;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 클램프소켓윙빔은 지지파일의 두부 외면을 감싸도록 설치되되, 지지파일이 기초의 하면에서 외력에 의한 축방향력과 휨모멘트에 대하여 저항할 수 있는 위치점까지 연장되도록 설치되어 외력의 휨모멘트가 작용하는 주축 방향으로 단면2차모멘트가 증가되도록 하여 휨저항력이 향상시켜주는 것을 특징으로 한다.
또한 휨저항력을 보다 높이기 위해서, 상기 클램프소켓윙빔의 상부에서 일체로 형성되고 하단부의 일부분이 지지파일의 중공으로 삽입되어 중공으로 타설되는 콘크리트에 의해 지지파일과 일체로 합성되며, 상단이 기초의 하면까지 연장됨으로써 휨저항력이 향상되도록 하는 윙빔연장부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 윙빔연장부는 윙빔의 플랜지판에 부착되는 한 쌍의 마주하는 플랜지; 상기 윙빔의 복부판에 일체로 형성되어 플랜지의 중심을 연결하고, 지지파일의 두부에 끼워질 수 있도록 한 쌍의 절개홈이 형성되어 있는 웨브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 윙빔연장부의 웨브에는 콘크리트와의 합성효율이 향상될 수 있도록 설치되는 강결용 보강부를 더 포함하여 구성되되, 상기 강결용 보강부는, 웨브의 양측면에 각각 부착되는 리브와, 상기 리브에 부착되어 콘크리트와의 합성효율이 향상되도록 함으로써 지지파일과 윙빔연장부가 보다 안정적으로 일체화 되도록 하는 다수의 스터드로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 클램프소켓윙빔의 상부에 형성되어 지지파일의 중공을 통해 두부에 걸려짐으로써 클램프소켓윙빔이 보다 안정적으로 고정될 수 있도록 하는 상부걸림부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 클램프소켓윙빔은 지지파일의 선단 외면을 감싸도록 설치되어 지지파일의 선단지지력이 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 클램프소켓윙빔의 하부에 형성되어 지지파일의 중공을 통해 선단에 걸려짐으로써 클램프소켓윙빔이 지지파일에 안정적으로 고정되도록 하고 근입이 용이하게 이루어지도록 하는 하부걸림부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 클램프소켓윙빔은, 지지파일의 휨저항력 및 선단지지력이 향상될 수 있도록 지지파일의 두부 외면 및 선단 외면을 각각 감싸도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 두부에 설치되는 클램프소켓윙빔의 상부에서 일체로 형성되고 하단부의 일부분이 지지파일의 중공으로 삽입되어 중공으로 타설되는 콘크리트에 의해 지지파일과 일체로 합성되며, 상단이 기초의 하면까지 연장됨으로써 휨저항력이 향상되도록 하는 윙빔연장부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 클램프소켓윙빔을 지지파일의 두부 또는 선단에 설치하거나, 두부와 선단 모두에 설치하여 휨주축에 대한 지지파일의 휨강성을 향상시켜주고 선단지지면적을 증가시켜 지반지지력을 향상하도록 구성됨으로써 기존에 시공되는 파일의 직경에 대비하여 보다 작은 소구경 지지파일의 시공이 가능하게 되어 자재비 및 공사비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 토압, 지진이나 풍하중 등 수평력이 커서 휨모멘트가 지배하는 구조물이나 비대칭 단면에 따른 휨모멘트가 지배하는 구조물에서, 휨모멘트가 작용하는 주축 방향에 대하여 단면2차모멘트가 대폭 증가되는 클램프소켓윙빔을 배치하여 결합시키므로서, 강재량을 줄여 자재비 절감과 더불어 파일 배치 간격을 증가시킬 수 있어 파일 수량 감소에 의해 경제성고 시공성을 대폭 향상시키고, 공사기간 단축 및 장비 사용 단축으로 인한 탄소배출량을 대폭 감소시키는 매우 유용한 기술인 것이다.
또한 소구경 지지파일의 시공으로 인한 지중에 형성되는 천공홀의 크기를 줄여줄 수 있어 시공이 용이하고 천공비용을 절감할 수 있고 장비 사용기간 축소로 유류비 절감과 탄소배출량 감소 등 저탄소 녹색첨단기술로도 유용한 발명이다.
또한, 종래의 복합파일처럼 콘크리트 말뚝머리에 강관 말뚝과 결합하기 위한 캡 연결구가 필요 없어, 클램프소켓윙빔에 의한 자재비 감소와 더불어 복잡한 연결 시스템 지양으로 결합이 용이하고, 현장의 토질 지층 변화에 따라 파일 길이가 변화할 시 적기 대응이 용이하게 되는 등 현장적용성의 우수한 기술인 것이다.
또한 소구경 지지파일에 휨강성과 선단지지면적을 증가시키는 클램프소켓윙빔의 구조 특성에 맞추어 배치함에 따라 자재비 절감과 동시에, 종래의 복합파일의 한계인 일정깊이 이상(약 15.0 m)에서만 적용하던 것을 모든 파일 길이에 적용할 수 있어 현장 제한이 없는 공법이다.
또한, 본 발명의 한 쌍의 클램프소켓윙빔은 지지파일 외면에 서로 마주보도록 한 다음, 스커트판에 형성되어 있는 볼트홀을 통해 볼트 및 너트를 이용하여 밀착하도록 체결해줌으로써 지지파일의 두부에 고정 설치하여 일체화하고, 지지파일 내부에 구속력을 가하여 콘크리트 강도를 증진시켜, 절단에 따른 프리스트레스 손실을 보충해주는 유리한 효과가 있다.
도 1은 종래의 동일직경의 복합파일로 지지된 기초와 이를 연결하는 결합구 단면도
도 2 는 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔을 지지파일의 두부에 설치한 복합파일 상태를 나타낸 사시도,
도 3 은 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔을 지지파일의 두부에 설치한 복합파일 상태를 나타낸 측면도,
도 4 는 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔을 지지파일의 두부에 설치한 복합파일 상태를 나타낸 평면도,
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 의한 윙빔이 형성되어 있는 휨보강 클램프소켓윙빔을 나타낸 사시도,
도 6 은 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔에서 클램프소켓몸체에 절개부를 더 형성한 상태를 나타낸 예시도,
도 7 은 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔의 상부에 상부걸림부를 더 형성한 상태를 나타낸 사시도,
도 8 은 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔에 윙빔연장부를 더 형성한 상태를 나타낸 분리사시도,
도 9 는 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔에 윙빔연장부를 더 형성한 상태를 나타낸 결합사시도,
도 10 은 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔에 윙빔연장부를 더 형성한 상태를 나타낸 정면도,
도 11 은 본 발명에 의한 복합파일 선단에 클램프소켓윙빔을 설치한 상태를 나타낸 사시도,
도 12 는 본 발명에 의한 클램프소켓윙빔에 하부걸림부를 더 형성한 상태를 나타낸 저면사시도,
도 13 은 본 발명에 의한 복합파일에 있어 하부걸림부가 형성된 클램프소켓윙빔을 지지파일의 선단에 설치한 상태를 나타낸 저면도,
도 14 는 도 13의 A-A의 단면을 나타낸 단면도,
도 15 는 본 발명에 의한 복합파일에 있어 지지파일의 두부와 선단에 클램프소켓윙빔을 설치한 상태를 나타낸 예시도,
도 16 은 본 발명에 의한 복합말뚝을 휨모멘트의 작용 방향에 따라 배치하는 방법을 나타낸 평면도.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2 는 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔을 설치한 복합파일 상태를 나타낸 사시도, 도 3 은 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔을 설치한 복합파일 상태를 나타낸 측면도, 도 4 는 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔을 설치한 복합파일 상태를 나타낸 평면도로서,
본 발명에 의한 복합파일(1)은, 지중으로 근입되는 지지파일(100)과, 상기 지지파일(100)의 외측을 감싸도록 설치되어 소구경 파일을 대구경화 할 수 있도록 하는 클램프소켓윙빔(200)을 포함하여 구성된다.
이때 상기 지지파일(100)은 기초(30)하면에서 선단지반 지지층까지 지중으로 근입되도록 설치된다.
또한 지지파일(100)은 PHC파일이나 PRC파일 등 콘크리트 파일로 구성할 수 있으며, 본 발명에서는 PHC파일을 예로 설명한다.
상기 클램프소켓윙빔(200)은 지지파일(100)의 외측을 감싸면서 구속력을 가하여 일체화되도록 하는 한 쌍의 클램프소켓(210)과, 상기 각각의 클램프소켓(210)의 외측에서 지지파일(100)의 원주방향으로 확장되도록 형성되는 적어도 1개 이상의 윔빔(220)을 포함하여 구성된다.
이러한 클램프소켓윙빔(200)은 도 2,3,4에서와 같이 지지파일의 두부에 설치되되, 기초(30)의 하면에서 외력에 의한 축방향력과 휨모멘트에 대하여 지지파일(100)이 저항할 수 있는 위치점까지 연장되도록 설치하여 휨저항력이 향상되도록 함으로써 소구경 파일을 대구경화 할 수 있게 되는 것이다.
상기 클램프소켓(210)은 지지파일(100)의 외면을 감싸도록 설치되는 클램프소켓몸체(211)와, 상기 클램프소켓몸체(211)의 양단에서 돌출되고 높이 방향을 따라 두께방향으로 다수의 볼트홀(213)이 형성되어 있는 스커트판(212)으로 구성된다.
한편 상기 윙빔(220)은 클램프소켓(210)에서 외력의 휨모멘트가 작용하는 주축 방향으로 지지파일(100)의 원주방향을 향해 외측으로 돌출되는 복부판(221)과, 상기 복부판(221)의 끝단에서 복부판(221)의 양단으로 복부판(221)과 직교되도록 연장되는 플랜지판(222)을 포함하여 구성되며, 전체적으로 T자 형상을 갖도록 구성된다.
이러한 윙빔(220)은 지지파일(100)의 원주방향으로 확장되도록 형성되어 외력의 휨모멘트가 작용하는 주축 방향으로 단면2차모멘트가 증가되도록 하여 지지파일(100)의 휨저항력이 향상되도록 하는 것이다.
한편 상기 윙빔(220)은 도 5 에서와 같이 클램프소켓몸체(211)에서 지지파일(100)의 원주방향을 향해 돌출되는 한 쌍의 복부판(221)과, 상기 복부판(221)을 연결해주는 플랜지판(222)으로 이루어질 수 있으며 전체적으로 ㄷ 형태로 형성될 수 도 있다.
여기서 상기 윙빔(220)의 플랜지판(222)은 평평한 형태로 형성되거나, 천공홀(600) 내경의 곡률형상에 맞도록 소정의 각도로 라운드 되도록 형성할 수 있다.
또한 상기 플랜지판(222)은 천공홀(600)의 내벽면에 맞닿는 위치까지 형성하여 천공홀(600)의 내면에 안정적으로 설치될 수 있도록 한다.
한편 상기 'T'형태나 'ㄷ'형태의 윙빔(220) 도면에서와 같이 클램프소켓(210)의 외면에 1개가 형성되어 있으나, 필요에 따라서는 클램프소켓(210)의 외면 둘레를 따라 다수개를 형성할 수 도 있다.
이와 같이 구성되는 클램프소켓윙빔(200)은 윙빔(220)이 형성되어 있는 한 쌍의 클램프소켓(210)을 지지파일(100)의 외면에 마주보도록 위치시킨 다음 스커트판(212)에 형성되어 있는 볼트홀(213)을 통해 볼트(500) 및 너트(510)를 이용하여 클램프소켓(210)이 밀착되도록 체결하여 지지파일(100)에 고정되도록 일체화됨으로써, 지지파일(100)에 구속력을 가하게 되고 지지파일(100)에 3축 응력과 변형을 구속하여 콘크리트 강도를 증진시켜주게 된다.
이때 상기 마주보는 스커트판(212) 사이는 약간의 공간을 두고 볼트(500) 및 너트(510)를 통해 체결하여 당겨지게 함으로써 클램프소켓몸체(211)에 후프압축력이 가해지도록 함으로서 지지파일(100)에 3축 응력과 변형을 구속하는 것이다.
한편 클램프소켓(210)을 구성하는 클램프소켓몸체(211)는 도 3 에서와 같이 지지파일(100)의 외면을 전체적으로 감싸도록 형성되거나 도 6 에서와 같이 윙빔(220)의 높이 방향으로 다수의 절개부(214)를 소정의 간격으로 형성하여 자재비를 절감할 수 있도록 한다.
한편 본 발명은 도 7 에서와 같이 상기 클램프소켓윙빔(200)의 상부에 형성되어 지지파일(100)의 중공(101)을 통해 두부에 걸려짐으로써 클램프소켓윙빔(200)이 보다 안정적으로 고정될 수 있도록 하는 상부걸림부(230)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 상부걸림부(230)는 윙빔(220)상단에서 상부방향으로 수직하게 연장되는 수직연장부(231)와, 상기 수직연장부(231)에서 클램프소켓몸체(211)의 내측방향으로 수평하게 연장되는 수평연장부(232)와, 상기 수평연장부(232)의 하부에서 하부방향으로 연장되어 지지파일(100)의 중공(101)으로 삽입되어 걸려지게 되는 걸림턱(233)을 포함하여 구성된다.
이와 같이 클램프소켓윙빔(200)에 상부걸림부(230)를 더 형성함으로써 클램프소켓윙빔(200)이 상부걸림부(230)를 통해 지지파일(100)의 상부에 걸려진 상태에서 클램프소켓(210)의 결합을 통해 지지파일(100)에 고정됨으로써 보다 안정적으로 일체화될 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 외력에 의한 휨모멘트가 작용하는 주축 방향으로 설치된 이러한 클램프소켓윙빔(200)에 의해 지지파일(100)과 더불어 상기 휨주축 방향으로 단면2차모멘트를 대폭 증가되고 이로 인해 휨저항력을 향상시켜줌으로써 기존에 근입되는 복합파일이나 강관파일 등에 대비하여 지지파일(100)을 소구경화 할 수 있게 된다.
뿐만 아니라 지지파일(100)을 소구경화 할 수 있게 됨으로써 지지파일(100)의 지중 근입을 위한 천공홀(600) 형성시 천공홀(600)의 직경 또한 기존의 파일을 타설하기 위해 형성되는 천공홀(600)의 직경보다 작은 직경으로 시공이 가능하여 저렴한 비용으로 보다 빠르고 용이하게 시공이 가능하다.
한편 도 8 은 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔에 윙빔연장부를 더 형성한 상태를 나타낸 분리사시도, 도 9 는 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔에 윙빔연장부를 더 형성한 상태를 나타낸 결합사시도, 도 10 은 본 발명에 의한 휨보강 클램프소켓윙빔에 윙빔연장부를 더 형성한 상태를 나타낸 정면도로서,
본 발명에 의한 복합파일(1)은 클램프소켓윙빔(200)의 상부에서 기초(30)의 하면까지 연장되도록 형성되는 윙빔연장부(300)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이때 지지파일(100)은 두부가 기초의 상단까지 연장되지 않은 상태로 지중에 설치된 상태이고, 윙빔연장부(300)는 클램프소켓윙빔(200)의 상부에 일체로 결합되어 기초의 하면까지 연장되도록 형성됨으로써 휨강성을 향상시켜 주게 된다.
상기 윙빔연장부(300)는 윙빔(220)의 플랜지판(222)과 일체되는 한 쌍의 마주하는 플랜지(310)와, 상기 플랜지(310)를 연결하고 윙빔(220)의 복부판(221)에 일체로 형성되는 웨브(320)를 포함하여 구성되며, 전체적으로 H파일 형태로 형성된다.
이러한 윙빔연장부(300)는 지지파일(100)의 상부에 안착되는 과정에서, 지지파일(100)의 두부에 끼워질 수 있도록 웨브(320)에 한 쌍의 절개홈(321)이 더 형성된다.
이렇게 웨브(320)에 절개홈(321)을 형성함으로써 윙빔연장부(300)가 지지파일(100)의 두부에 단순히 놓여지는 것이 아닌, 절개홈(321)을 통해 웨브(320)가 지지파일(100) 두부의 중공(101)으로 끼워지도록 설치됨으로써 윙빔연장부(300)가 보다 안정적으로 지지파일(100)의 상부에 일체로 연결되는 것이다.
또한 상기 지지파일(100) 직경깊이 만큼의 중공(101)에 콘크리트(400)를 타설하여 지지파일(100)의 두부와 윙빔연장부(300)의 웨브(320)가 콘크리트(400)를 통해 일체화됨으로써 지지파일(100)과 윙빔연장부(300)의 합성효율이 향상되도록 한다.
이때 윙빔연장부(300)의 웨브(320)에는 콘크리트(400)와의 합성효율이 향상될 수 있도록 하는 강결용 보강부(330)가 더 설치된다.
상기 강결용 보강부(300)는 웨브(320)의 양측면에 각각 부착되는 리브(331)와, 상기 리브(331)에 부착되어 콘크리트(400)와의 합성효율이 향상되도록 함으로써 지지파일(100)과 윙빔연장부(300)가 보다 안정적으로 일체화 되도록 하는 다수의 스터드(332)를 포함하여 구성된다.
도 11 은 본 발명에 의한 복합파일 선단에 클램프소켓윙빔을 설치한 상태를 나타낸 사시도, 도 12 는 본 발명에 의한 클램프소켓윙빔에 하부걸림부를 더 형성한 상태를 나타낸 저면사시도, 도 13 은 본 발명에 의한 복합파일에 있어 하부걸림부가 형성된 클램프소켓윙빔을 지지파일의 선단에 설치한 상태를 나타낸 저면도, 도 14 는 도 13의 A-A의 단면을 나타낸 단면도로서,
한편 본 발명에 의한 복합파일(1)은, 지중으로 근입되는 지지파일(100) 선단에, 클램프소켓윙빔(200)을 설치하여 복합파일(1)의 선단지지면적이 증가되도록 하여 소구경 파일을 대구경화 할 수 있다.
이때 클램프소켓(210)에 형성되는 윙빔(220)은 도면에서와 같이 다수개로 구성하여 폐쇄면적을 높여 보다 안정적인 선단지지력을 확보할 수 있도록 한다.
이렇게 클램프소켓윙빔(200)을 지지파일(100)의 선단에 설치하여 선단지지력이 향상되도록 구성할 경우에는, 클램프소켓윙빔(200)이 지지파일(100)의 선단에 걸려질 수 있도록 도 12 에서와 같이 클램프소켓윙빔(200)의 하부에 하부걸림부(240)를 더 형성할 수 있다.
상기 하부걸림부(240)는 클램프소켓윙빔(200)의 하부에 일측단이 부착되고 타측단은 지지파일(100) 방향으로 연장되어 지지파일(100)의 하부면을 받쳐주게 되는 슈연장부(241)와, 상기 슈연장부(241)의 연장된 끝단에서 상부방향으로 수직하게 형성되어 클램프소켓(210)과의 사이에 삽입홈(243)을 형성하고, 지지파일(100)의 중공(101)의 내벽면에 밀착됨으로써 클램프소켓윙빔(200)이 고정되도록 하는 걸림턱(242)을 포함하여 구성된다.
이렇게 클램프소켓윙빔(200)이 지지파일(100)의 선단에 설치될 경우, 클램프소켓윙빔(200)의 하부에 하부걸림부(240)를 더 형성하게 됨으로써 클램프소켓윙빔(200)이 지지파일(100)의 선단에 보다 안정적으로 결합되어 일체화를 이루고 지지파일(100)을 경질지반에 안착하기 위해 최종으로 경타로 할 경우에 슈 역활을 겸하게 함으로서 근입을 원활하게 하여준다.
상기와 같이 지지파일(100)의 선단에 클램프소켓윙빔(200)을 설치할 경우, 복합파일(1)의 선단지지면적이 대폭 증가되고 이로 인해 선단 지반의 저항력을 향상시켜줌으로써 기존에 근입되는 복합파일이나 강관파일 등에 대비하여 지지파일(100)을 소구경화 할 수 있게 된다.
뿐만 아니라 지지파일(100)을 소구경화 할 수 있게 됨으로써 지지파일(100)의 지중 근입을 위한 천공홀(600) 형성시 천공홀(600)의 직경 또한 기존의 파일을 타설하기 위해 형성되는 천공홀(600)의 직경보다 작은 직경으로 시공이 가능하여 저렴한 비용으로 보다 빠르고 용이하게 시공이 가능하다.
한편 도 15 는 본 발명에 의한 복합파일에 있어 지지파일의 두부와 선단에 클램프소켓윙빔을 설치한 상태를 나타낸 예시도로서, 본 발명의 복합파일(1)은 지지파일(100)의 두부 및 선단에 각각 클램프소켓윙빔(200)을 설치하여 구성할 수 있다.
이렇게 클램프소켓윙빔(200)을 지지파일(100)의 두부 및 선단에 모두 설치하게 되면, 두부에 설치된 클램프소켓윙빔(200)을 통해 휨저항력이 향상되도록 함과 동시에 선단에 설치된 클램프소켓윙빔(200)에 의해 선단지지력이 향상되어 소구경파일을 대구경화 할 수 있게 되는 것이다.
또한 이때 지지파일(100)의 두부에 설치되는 클램프소켓윙빔(200)의 상부에 윙빔연장부(300)를 더 설치할 수 있다.
도 16 은 본 발명에 의한 복합말뚝을 휨모멘트의 작용 방향에 따라 배치하는 방법을 나타낸 평면도로서,
본 발명에 의한 복합파일(1)의 시공시 외력에 의해서 작용하는 휨모멘트의 주 방향에 대하여 클램프소켓윙빔(200) 설치 방향을 나타내는 예시도로서 ,
도 14 의 (a)는 옹벽이나 교대처럼 지배하는 휨모멘트 방향이 하나의 축인 경우에, 복합파일(1)의 클램프소켓윙빔(200) 배치방향을 나타내고 있고, (b)는 양 축 방향의 휨모멘트가 유사하게 작용하는 경우에, 복합파일(1)의 클램프소켓윙빔(200) 배치방향을 나타낸 것이다.
즉 상기 복합파일(1)을 시공함에 있어서, 클램프소켓윙빔(200)이 서로 교번되도록 복합파일(1)을 근입함으로써 양측의 휨모멘트에 대한 저항 능력을 유사하게 배치하는 것이다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 복합파일(1)은 클램프소켓윙빔(200)에 의해 휨강성의 향상과 선단지지면적을 증가하도록 구성됨으로써 기존에 시공되는 파일의 직경에 대비하여 보다 작은 소구경파일의 시공이 가능하게 되고 더불어 파일 간격을 확대할 수 있어 설치 파일 수 감소에 의해 자재비 및 공사비 절감과 더불어 공사기간 단축을 기할 수 있게 된다.
또한 소구경파일 적용 시공으로 인한 지중에 형성되는 천공홀(600)의 크기를 줄여줄 수 있어 시공이 용이하고 천공비용을 절감할 수 있다
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
(1) : 복합파일 (10) : PHC파일
(20) : 강관파일 (30) : 기초
(40) : 복합파일결합구 (45) : 캡결합구
(100) : 지지파일 (200) : 클램프소켓윙빔
(210) : 클램프소켓 (211) : 클램프소켓몸체
(212) : 스커트판 (213) : 볼트홀
(214) : 절개부 (220) : 윙빔
(221) : 복부판 (222) : 플랜지판
(230) : 상부걸림부 (231) : 수직연장부
(232) : 수평연장부 (233) : 걸림턱
(240) : 하부걸림부 (241) : 슈연장부
(242) : 걸림턱 (243) : 삽입홈
(300) : 윙빔연장부 (310) : 플랜지
(320) : 웨브 (321) : 절개홈
(330) : 강결용 보강부 (331) : 리브
(332) : 스터드 (400) : 콘크리트
(500) : 볼트 (510) : 너트
(600) : 천공홀

Claims (11)

  1. 기초를 지지할 수 있도록 지중으로 근입되는 복합말뚝에 있어서,
    지중으로 근입되는 지지파일;
    상기 지지파일의 외측을 감싸면서 구속력을 가하여 일체화되도록 하는 한 쌍의 클램프소켓과, 상기 각각의 클램프소켓의 외측에서 지지파일의 원주방향으로 확장되도록 형성되어 소구경 파일을 대구경화 할 수 있는 다수의 윙빔으로 이루어진 클램프소켓윙빔;을 포함하여 구성되고,
    상기 클램프소켓윙빔은 지지파일의 두부 외면을 감싸도록 설치되되, 지지파일이 기초의 하면에서 외력에 의한 축방향력과 휨모멘트에 대하여 저항할 수 있는 위치점까지 연장되도록 설치되어 외력의 휨모멘트가 작용하는 주축 방향으로 단면2차모멘트가 증가되도록 하여 휨저항력이 향상시켜주며,
    상기 클램프소켓윙빔의 상부에서 일체로 형성되고 하단부의 일부분이 지지파일의 중공으로 삽입되어 중공으로 타설되는 콘크리트에 의해 지지파일과 일체로 합성되며, 상단이 기초의 하면까지 연장됨으로써 휨저항력이 향상되도록 하는 윙빔연장부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프소켓윙빔은,
    상기 지지파일의 외면을 감싸도록 설치되는 클램프소켓몸체와, 상기 클램프소켓몸체의 양단에서 돌출되고 다수의 볼트홀이 형성되어 볼트 및 너트를 통해 클램프소켓몸체가 서로 체결될 수 있도록 하는 스커트판으로 이루어진 클램프소켓;
    상기 클램프소켓에서 외력의 휨모멘트가 작용하는 주축 방향으로 단면2차모멘트 증가로 휨저항력이 향상시켜주는 것을 특징으로 하도록 지지파일의 원주방향을 향해 외측으로 돌출되는 복부판과, 상기 복부판의 끝단에서 복부판의 양단으로 복부판과 직교되도록 연장되는 플랜지판으로 이루어진 윙빔;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 윙빔연장부는 윙빔의 플랜지판에 부착되는 한 쌍의 마주하는 플랜지;
    상기 윙빔의 복부판에 일체로 형성되어 플랜지의 중심을 연결하고, 지지파일의 두부에 끼워질 수 있도록 한 쌍의 절개홈이 형성되어 있는 웨브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 윙빔연장부의 웨브에는 콘크리트와의 합성효율이 향상될 수 있도록 설치되는 강결용 보강부를 더 포함하여 구성되되,
    상기 강결용 보강부는, 웨브의 양측면에 각각 부착되는 리브와, 상기 리브에 부착되어 콘크리트와의 합성효율이 향상되도록 함으로써 지지파일과 윙빔연장부가 보다 안정적으로 일체화 되도록 하는 다수의 스터드로 구성된 것을 특징으로 하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 클램프소켓윙빔의 상부에 형성되어 지지파일의 중공을 통해 두부에 걸려짐으로써 클램프소켓윙빔이 보다 안정적으로 고정될 수 있도록 하는 상부걸림부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일.
  8. 삭제
  9. 기초를 지지할 수 있도록 지중으로 근입되는 복합말뚝에 있어서,
    지중으로 근입되는 지지파일;
    상기 지지파일의 외측을 감싸면서 구속력을 가하여 일체화되도록 하는 한 쌍의 클램프소켓과, 상기 각각의 클램프소켓의 외측에서 지지파일의 원주방향으로 확장되도록 형성되어 소구경 파일을 대구경화 할 수 있는 다수의 윙빔으로 이루어진 클램프소켓윙빔;을 포함하여 구성되되,
    상기 클램프소켓윙빔은 지지파일의 선단 외면을 감싸도록 설치되어 지지파일의 선단지지력이 향상되도록 하고,
    상기 클램프소켓윙빔의 하부에 형성되어 지지파일의 중공을 통해 선단에 걸려짐으로써 클램프소켓윙빔이 지지파일에 안정적으로 고정되도록 하고 근입이 용이하게 이루어지도록 하는 하부걸림부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일.
  10. 삭제
  11. 기초를 지지할 수 있도록 지중으로 근입되는 복합말뚝에 있어서,
    지중으로 근입되는 지지파일;
    상기 지지파일의 외측을 감싸면서 구속력을 가하여 일체화되도록 하는 한 쌍의 클램프소켓과, 상기 각각의 클램프소켓의 외측에서 지지파일의 원주방향으로 확장되도록 형성되어 소구경 파일을 대구경화 할 수 있는 다수의 윙빔으로 이루어진 클램프소켓윙빔;을 포함하여 구성되되,
    상기 클램프소켓윙빔은, 지지파일의 휨저항력 및 선단지지력이 향상될 수 있도록 지지파일의 두부 외면 및 선단 외면을 각각 감싸도록 설치되며,
    상기 두부에 설치되는 클램프소켓윙빔의 상부에서 일체로 형성되고 하단부의 일부분이 지지파일의 중공으로 삽입되어 중공으로 타설되는 콘크리트에 의해 지지파일과 일체로 합성되며, 상단이 기초의 하면까지 연장됨으로써 휨저항력이 향상되도록 하는 윙빔연장부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소구경 파일에 클램프소켓윙빔을 결합하여 대구경화 하는 복합파일.
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