KR101577727B1 - 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법 - Google Patents

피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항타시의 충격을 극복할 수 있고 축방향 및 횡방향 하중에 대해 피에이치씨 파일 본체보다 높은 강도를 가질 수 있고, 기존의 용접 방식에 비해 작업이 현저히 용이하고 작업시간이 단축되며 작업자의 숙련도에 영향을 받지 않으며, 작업 중 연직도 조정이 용이하여 우수한 연직도 확보가 가능하도록 한 피에이치씨 파일 이음 장치에 관한 것으로, 링 형태로 이루어지는 플레이트로서, 상부 및 하부 피에이치씨 파일의 슈우에 각각 일면이 결합되고, 타면에는 수직으로 설치되고 체결홀이 형성되는 복수의 수직 플레이트가 방사상으로 복수 개로 구비되는 상부 및 하부 조인트 플레이트, 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 수직 플레이트가 서로 결합시에 수직 플레이트의 체결홀을 관통하여 체결되는 복수의 체결 볼트 및 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 수직 플레이트가 서로 결합시에 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 사이에 삽입되어 연직도을 조정하는 하나 이상의 쐐기부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법{PHC pile joint and jointing method using the same}
본 발명은 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상하부 피에이치씨 파일의 단부에 각각 결합하며 서로 볼트로 체결되는 상하부 조인트 플레이트를 통해 피에이치씨 파일을 연결함으로써 이음부의 강도, 강성, 연직도 및 건전도를 최적으로 확보할 수 있도록 한 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법에 관한 것이다.
근래에 연약지반(Soft ground)에 있어서 침하 등의 지반 지지력 부족을 보강하기 위한 수단으로 피에이치씨 파일(PHC pile)을 매립하는 공법이 널리 이용되고 있다.
상기 피에이치씨 파일은 고강도 프리스트레스트 콘크리트 파일(Prestressed high-strength concrete pile)을 약칭한 것으로, 통상 원심 성형법에 의해 생산되어 압축강도 800Kgf/㎠ 이상의 압축강도를 가지는 파일이며, 종래의 피씨 파일(PC pile)보다는 더 큰 축방향 하중을 견딜 수 있는 것이 특징이다.
이와 같은 피에이치씨 파일은 매립 지반의 특성에 따라 복수를 연결하여 사용할 경우가 빈번히 발생되는데, 이때 상하부 피에이치씨 파일 각각의 단부에 형성되는 슈우(Shoe)에 조인트 캡을 장착한 후에 서로 용접하여 결합시키는 방식을 사용하여 왔다.
그러나 이와 같이 피에이치씨 파일의 결합에 있어서 용접에 의한 방식은 피에이치씨 파일의 길이나 중량 등을 고려할 때 정확한 작업이 어렵고 작업시간이 오래 소요되며, 무엇보다도 충분한 결합력 확보가 어려울 뿐만 아니라 작업자의 숙련도에 의지하는 측면이 강하여 안전도가 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 방책으로, 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0258871호(2001.12.28.공고)에서와 같이 조인트 캡을 용접이 아닌 볼트를 통해 결합하는 방법이 도입된 바 있다.
그러나 이 종래기술 역시 연직도을 확보할 수 있는 방안이 부족하고 항타작업시 조인트 캡의 지지구가 파손되는 등 이음부에 있어서 충분한 강도, 강성, 연직도 및 건전도를 확보하는 데는 어려움 있는 문제점이 있었다.
대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0258871호(2001.12.28.공고)
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 항타작업시의 충격을 극복할 수 있고 축방향 및 횡방향 하중에 대해 피에이치씨 파일 본체보다 높은 강도를 가질 수 있도록 한 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기존의 용접 방식에 비해 작업이 현저히 용이하고 작업시간이 단축되며 작업자의 숙련도에 영향을 받지 않도록 한 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 작업 중 연직도 조정이 용이하여 우수한 연직도 확보가 가능하도록 한 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래 기술에 비해 작업 공정, 제작비용 및 인건비면에 있어서 그 비용을 현저히 절감할 수 있으므로 뛰어난 경제성을 확보할 수 있도록 한 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 작업 후 충분한 건전도를 확보할 수 있도록 한 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 피에이치씨 파일 이음 장치는,
링 형태로 이루어지는 플레이트로서, 상부 및 하부 피에이치씨 파일의 슈우에 각각 일면이 결합되고, 타면에는 수직으로 설치되고 체결홀이 형성되는 복수의 수직 플레이트가 방사상으로 복수 개로 구비되는 상부 및 하부 조인트 플레이트,
상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 수직 플레이트가 서로 결합시에 수직 플레이트의 체결홀을 관통하여 체결되는 복수의 체결 볼트 및
상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 수직 플레이트가 서로 결합시에 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 사이에 삽입되어 연직도을 조정하는 하나 이상의 쐐기부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 쐐기부재는,
직육면체로 형성되며, 일면이 반대측 면에 대해 경사진 경사면이 구비된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 수직 플레이트의 최외측면은 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 외주면보다 내측으로 이격되어 위치하며,
상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 결합시에 상기 수직 플레이트 전체를 감싸도록 형성되는 링 형태의 벤딩 플레이트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 수직 플레이트의 최외측면과 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 외주면의 이격 거리는 상기 벤딩 플레이트의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 벤딩 플레이트는 2개의 부분으로 나누어 제작되며 결합 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상부 및 하부 피에이치씨 파일의 슈우와 상부 및 하부 조인트 플레이트의 결합은 접시머리 볼트에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 결합 볼트는 접시머리 볼트인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 각각의 내경은 상기 상부 및 하부 피에이치씨 파일의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 피에이치씨 파일 이음 방법에 관한 것으로,
상부 및 하부 피에이치씨 파일의 슈우에 각각 상부 및 하부 조인트 플레이트를 결합수단을 통해 결합하는 상부 및 하부 조인트 플레이트 장착 단계,
상부 및 하부 피에이치씨 파일에 장착된 상부 및 하부 조인트 플레이트의 수직 플레이트를 서로 체결 볼트로 체결하는 상부 및 하부 조인트 플레이트 결합 단계,
상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 사이의 공간부에 하나 이상의 쐐기부재를 삽입하며 연직도을 조정하는 쐐기부재 설치 단계 및
상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 사이의 공간부를 감싸도록 벤딩 플레이트를 설치하는 벤딩 플레이트 설치 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 쐐기부재 설치 단계에서는,
상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 사이의 공간부에 하나 이상의 쐐기부재를 삽입하며 연직도을 조정한 후에 다시 체결 볼트를 더욱 조이는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해 본 발명인 피에이치씨 파일 이음 장치 및 그 이음 방법은 항타시의 충격을 극복할 수 있고 축방향 및 횡방향 하중에 대해 피에이치씨 파일 본체보다 높은 강도를 가지고, 기존의 용접 방식에 비해 작업이 현저히 용이하고 작업시간이 단축되며 작업자의 숙련도에 영향을 받지 않으며, 작업 중 연직도 조정이 용이하여 우수한 연직도 확보가 가능하며, 종래 기술에 비해 작업 공정상에 있어서나 제작비용면에 있어서나 또한 인건비면에 있어서나 그 비용을 현저히 절감할 수 있으므로 경제성이 뛰어나며, 작업 후 충분한 건전도를 확보할 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 상부 및 하부 조인트 플레이트를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 상부 및 하부 조인트 플레이트를 도시한 결합사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 상부 및 하부 조인트 플레이트와 쐐기부재를 도시한 분해 및 결합사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 상부 및 하부 조인트 플레이트와 벤딩 플레이트를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 벤딩 플레이트를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 상부 및 하부 조인트 플레이트를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 상부 및 하부 조인트 플레이트를 도시한 결합사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 상부 및 하부 조인트 플레이트와 쐐기부재를 도시한 분해 및 결합사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 상부 및 하부 조인트 플레이트와 벤딩 플레이트를 도시한 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치의 벤딩 플레이트를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치는 피에이치씨 파일, 즉 고강도 프리스트레스트 콘크리트 파일(Prestressed high-strength concrete pile)의 사이에 개재(介在)시켜 양 피에이치씨 파일을 결합시키기 위한 장치로서, 종래기술에 비해 충분한 강도 및 강성을 보유하면서도 연직도 및 건전도를 확보하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 장치는 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21), 복수의 체결 볼트(30), 하나 이상의 쐐기부재(40), 벤딩 플레이트(50) 등을 포함하여 구성되며, 이에 대해 각각의 구성요소별로 그 특징을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 링(Ring) 형태로 이루어지는 플레이트(Plate)로서, 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2)의 슈우(Shoe,3)에 각각 일면이 접하여 결합되고, 타면에는 방사상으로 복수 개의 수직 플레이트(22)가 수직으로 결합 설치되는데, 상기 수직 플레이트(22)에는 체결홀(23)이 형성된다.
여기서, 상기 수직 플레이트(22)의 최외측면은 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 외주면보다 내측에 이격되어 위치함이 바람직한데, 이는 후술하는 벤딩 플레이트(50)의 설치를 위한 공간을 마련하기 위함이다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
본 발명에서는 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)는 서로 동일한 구조와 형태로 제작이 가능하므로 동일하게 제작되어 작업시에 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2) 구분없이 어디에도 장착가능하다.
상기 체결 볼트(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 수직 플레이트(22)가 서로 결합시에 수직 플레이트(22)의 체결홀(23)을 관통하여 체결되는 볼트이다.
상기 쐐기부재(40)는 결합되는 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2)의 연직도을 조정하기 위한 수단으로 마련되는 부재로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 수직 플레이트(22)가 서로 결합 후에 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 사이에 타격에 의해 삽입되며, 그 수는 현장 상황에 따라 적절히 선택하여 사용된다.
상기 쐐기부재(40)는 직육면체로 형성되며, 일면이 반대측 면에 대해 경사진 경사면(41)을 이루도록 구성된다.
이와 같은 쐐기부재(40)의 원활한 사용을 위해서, 상기 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2)의 슈우(3)와 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 결합은 결합 볼트, 구체적으로 접시머리 볼트(FHB)에 의해 이루어짐이 바람직하다.
상기 벤딩 플레이트(50)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21) 결합시에 상기 수직 플레이트(22) 전체를 감싸도록 형성되는 링 형태의 플레이트이다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 수직 플레이트(22)의 최외측면은 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 외주면보다 내측으로 이격되어 위치하는데, 상기 벤딩 플레이트(50)의 두께는 상기 수직 플레이트의 최외측면과 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 외주면의 이격 거리(t)와 동일하게 형성함으로써 수직 플레이트에 감겨지는 벤딩 플레이트(50)가 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 외주면보다 외측으로 돌출되지 않으면서도 항타작업시 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21) 사이에서 하중을 지지할 수 있도록 구성된다.
이와 같이 구성되는 벤딩 플레이트(50)는 항타작업시에 충격에 의해 경사면(41)을 갖는 쐐기부재(40)가 외부로 이탈되는 것을 방지함과 동시에 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2) 사이에서 수직 플레이트(22)와 더불어 하중에 대한 지지체로서의 역할을 수행하게 되므로 파일 이음부의 강도 및 강성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 수직 플레이트(22)의 수를 줄일 수도 있는 특징이 있다.
한편, 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21) 각각의 내경은 상기 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2)의 내경보다 작게 형성되는 것이 바람직한데{즉, 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 각각의 두께가 상기 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2)의 두께보다 크게 형성됨이 바람직하다}, 이를 통해 수직 플레이트(22)의 크기를 크게 형성하여 지지할 수 있는 하중을 크게 할 수 있으므로 파일 이음부의 강도 및 강성을 크게 할 수 있는 이점이 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 벤딩 플레이트(50)는 2개의 부분으로 나누어 서로 동일하게 반원(Cemicircle) 형태로 제작되는데, 일단부에는 결합홀을 구비하는 직선부(L)를 두며, 상기 직선부의 통공에는 결합 볼트의 수나사부가 나사결합하는 암나사부가 형성된다.
한편, 상기 벤딩 플레이트(50)의 타단부에도 결합 볼트가 관통하며, 결합 볼트의 머리부가 안착되는 결합홀이 형성된다.
이로써 한 쌍의 벤딩 플레이트(50)는 서로 결합시에 하나의 벤딩 플레이트(50)의 타단부를 일단부 즉 직선부의 외측에서 겹치도록 배치한 후 결합 볼트, 구체적으로 접시머리 볼트(FHB)를 이용하여 고정하게 된다.
구체적으로, 상기 벤딩 플레이트(50)의 직선부는, 도 6에 도시된 바와 같이, 결합 볼트의 결합방향(결합시 결합 볼트의 진행방향)과 수직을 이루도록 형성함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피에이치씨 파일 이음 방법은, 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2)의 슈우(3)에 각각 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)를 결합수단을 통해 결합하는 상부 및 하부 조인트 플레이트 장착 단계, 상부 및 하부 피에이치씨 파일(1,2)에 장착된 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21)의 수직 플레이트(22)를 서로 체결 볼트(30)로 체결하는 상부 및 하부 조인트 플레이트 결합 단계, 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21) 사이의 공간부(25)에 하나 이상의 쐐기부재(40)를 삽입하며 연직도를 조정하는 쐐기부재 설치 단계 및 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21) 사이의 공간부(25)를 감싸도록 벤딩 플레이트(50)를 설치하는 벤딩 플레이트 설치 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 쐐기부재(40) 설치 단계에서는, 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트(20,21) 사이의 공간부(25)에 하나 이상의 쐐기부재(40)를 삽입하며 연직도을 조정한 후에 다시 체결 볼트(30)를 더욱 조이는 단계를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
1: 상부 피에이치씨 파일 2: 하부 피에이치씨 파일
3: 슈우
20: 상부 조인트 플레이트 21: 하부 조인트 플레이트
22: 수직 플레이트 23: 체결홀
25: 공간부
30: 체결 볼트
40: 쐐기부재 41: 경사면
50: 벤딩 플레이트
FHB: 접시머리 볼트 L: 직선부

Claims (4)

  1. 링 형태로 이루어지는 플레이트로서, 상부 및 하부 피에이치씨 파일의 슈우에 각각 일면이 결합되고, 타면에는 수직으로 설치되고 체결홀이 형성되는 복수의 수직 플레이트가 방사상으로 복수 개로 구비되는 상부 및 하부 조인트 플레이트,
    상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 수직 플레이트가 서로 결합시에 수직 플레이트의 체결홀을 관통하여 체결되는 복수의 체결 볼트,
    상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 수직 플레이트가 서로 결합시에 상기 상부 및 하부 조인트 플레이트의 사이에 삽입되어 연직도를 조정하는 하나 이상의 쐐기부재 및
    상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 결합시에 상기 수직 플레이트 전체를 감싸도록 형성되는 링 형태의 벤딩 플레이트를 포함하여 구성되며,
    상기 쐐기부재는,
    직육면체로 형성되며, 일면이 반대측 면에 대해 경사진 경사면이 구비된 것을 특징으로 하는
    피에이치씨 파일 이음 장치
  2. 상부 및 하부 피에이치씨 파일의 슈우에 각각 상부 및 하부 조인트 플레이트를 결합수단을 통해 결합하는 상부 및 하부 조인트 플레이트 장착 단계,
    상부 및 하부 피에이치씨 파일에 장착된 상부 및 하부 조인트 플레이트의 수직 플레이트를 서로 체결 볼트로 체결하는 상부 및 하부 조인트 플레이트 결합 단계,
    상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 사이의 공간부에 하나 이상의 쐐기부재를 삽입하며 연직도을 조정하는 쐐기부재 설치 단계 및
    상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 사이의 공간부를 감싸도록 벤딩 플레이트를 설치하는 벤딩 플레이트 설치 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 쐐기부재 설치 단계에서는,
    상기 상부 및 하부 조인트 플레이트 사이의 공간부에 하나 이상의 쐐기부재를 삽입하며 연직도를 조정한 후에 다시 체결 볼트를 더욱 조이는 단계를 포함하여 구성되며,
    상기 쐐기부재는,
    직육면체로 형성되며, 일면이 반대측 면에 대해 경사진 경사면이 구비된 것을 특징으로 하는
    피에이치씨 파일 이음 방법
  3. 삭제
  4. 삭제
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