KR101705782B1 - 파일 고정형 기둥 구조 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반에 삽입 고정된 파일부재 상부에 기둥부재를 결합함으로써, 횡하중 및 수직 하중을 기둥부재에서 파일부재로 전달하여 충분히 지지하도록 할 수 있는 파일 고정형 기둥 구조 및 그 시공방법에 대한 것이다.
본 발명의 파일 고정형 기둥 구조는 상부가 지상에 일정 높이 노출되도록 지반에 삽입 고정되는 파일부재; 및 속이 빈 파이프 형상으로 하부에 내측으로 상기 파일부재의 상부가 삽입되어 파일부재와 일정 길이 중첩되게 결합되는 기둥부재; 로 구성되되, 상기 기둥부재는 하부 일정 구간이 지반 내에 삽입되도록 파일부재와 결합되고, 상기 기둥부재의 지반에 삽입되는 구간 외주면에는 하단부가 외측 하향으로 경사지게 형성되는 복수의 윙플레이트가 수직 방향으로 결합되며, 상기 파일부재의 외부 일측에는 상기 기둥부재의 하단이 걸리는 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

파일 고정형 기둥 구조 및 그 시공방법{Pile Fixed Type Column Structure and Construction Method thereof}

본 발명은 지반에 삽입 고정된 파일부재 상부에 기둥부재를 결합함으로써, 횡하중 및 수직 하중을 기둥부재에서 파일부재로 전달하여 충분히 지지하도록 할 수 있는 파일 고정형 기둥 구조 및 그 시공방법에 대한 것이다.

태양전지모듈 지지용 지주, 가로등 지주, 파고라 기둥, 건축물의 수직부재 등으로 사용되는 기둥부재를 지반에 시공하기 위해서는 기둥부재의 하중을 지반에 전달하여 상부 구조물을 안정적으로 지지할 수 있도록 지반에 기초를 시공하고, 기초 상부에 기둥부재를 결합하여야 한다.

특히, 단단한 지반의 깊이가 깊어 지층에 직접 기초를 구축하는 것이 불가능하거나 중량 구조물을 지지하는 경우 파일 기초가 주로 사용되며, 소규모 구조물의 경우에도 넓은 면적에 콘크리트가 타설되는 직접 기초에 비해 콘크리트 물량을 크게 줄일 수 있는 파일 기초가 사용될 수 있다.

상기와 같이 파일 기초를 사용하는 경우 종래에는 지중에 파일부재를 근입하고, 파일부재 상부에 콘크리트 기초를 타설한 후 기둥부재 하부의 플레이트를 콘크리트 기초 상부에 결합하는 방식으로 기둥부재를 시공하였다.

그러나 이러한 파일부재와 기둥부재의 연결방식은 기둥부재가 파일부재 상단에만 고정되므로 풍하중이나 지진하중 등으로 인한 횡하중에 취약하다. 또한, 횡하중에 의해 기둥부재에 토션이 작용할 경우 파일부재가 기둥부재의 비틀림을 제대로 지지할 수 없어 기둥부재의 변형 및 파괴가 발생할 수 있으며, 이로 인해 기둥부재가 지지하고 있는 상부 구조물을 제대로 지지할 수 없는 문제점이 있다.

KR 10-0905069 B1

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 파일부재와 기둥부재가 일정부분 겹치면서 결합하여 횡방향 하중을 기둥부재만이 아니라 파일부재까지 지지하도록 하는 파일 고정형 기둥 구조 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 기둥부재 하부의 지반에 삽입되는 일부 구간 외주면에 윙플레이트가 구비되어, 지반과의 마찰력을 높여 충분한 지지력을 확보할 수 있는 파일 고정형 기둥 구조 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상부가 지상에 일정 높이 노출되도록 지반에 삽입 고정되는 파일부재; 및 속이 빈 파이프 형상으로 하부에 내측으로 상기 파일부재의 상부가 삽입되어 파일부재와 일정 길이 중첩되게 결합되는 기둥부재; 로 구성되되, 상기 기둥부재는 하부 일정 구간이 지반 내에 삽입되도록 파일부재와 결합되고, 상기 기둥부재의 지반에 삽입되는 구간 외주면에는 하단부가 외측 하향으로 경사지게 형성되는 복수의 윙플레이트가 수직 방향으로 결합되며, 상기 파일부재의 외부 일측에는 상기 기둥부재의 하단이 걸리는 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조를 제공한다.

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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 파일부재의 상부와 기둥부재의 하부는 파일부재와 기둥부재를 관통하는 결합부재에 의해 상호 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 파일부재 및 기둥부재는 강관으로 형성되고, 상기 기둥부재가 파일부재와 겹쳐지는 지반 상부의 기둥부재 측면에는 절개부가 적어도 하나 이상 형성되며, 상기 절개부에 용접살이 채워져 파일부재와 기둥부재가 상호 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 파일부재 및 기둥부재는 단면이 다각형인 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에서 상기 파일 고정형 기둥 구조를 시공하는 방법에 관한 것으로, a) 상기 파일부재를 상부가 지상에 일정 높이 노출되도록 지반에 삽입 고정하는 단계; b) 상기 파일부재의 상부가 기둥부재의 하부에 삽입되도록 기둥부재를 설치하는 단계; c) 상기 기둥부재를 지반으로 압입하여 일정 길이 지반 내에 삽입시키는 단계; 및 d) 상기 파일부재와 기둥부재를 고정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조의 시공방법을 제공한다.

본 발명에 의하면 파일부재 상부와 기둥부재 하부가 일부 겹치도록 결합되어 수직 하중이 기둥부재에서 지반에 고정된 파일부재까지 전달됨에 따라 지지력을 더 확보할 수 있어 기둥부재를 더 견고하게 지지할 수 있다.

본 발명에 의하면 파일부재 상부를 기둥부재 하부가 덮으면서 지반에 삽입되도록 결합되어 횡하중에 대한 저항성이 높아지게 됨으로써 바람이나 태풍에 의한 충격으로 기둥부재가 파일부재로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면 지반에 삽입되는 기둥부재 일부 구간의 외주면에 윙플레이트를 형성하여 기둥부재가 회전되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 실시예를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조를 도시한 사시도.
도 3은 윙플레이트가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 기둥부재를 도시한 사시도.
도 4는 윙플레이트가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 실시예를 도시한 단면도.
도 5는 파일부재에 스토퍼가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조를 도시한 사시도.
도 6은 기둥부재에 스토퍼가 구비된 파일 고정형 기둥 구조를 도시한 사시도.
도 7은 결합부재가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 실시예를 도시한 단면도.
도 8은 절개부가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조를 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 9는 단면이 사각형인 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 실시예를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조 시공방법의 단계별 공정을 도시한 단면도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조는 상부가 지상에 일정 높이 노출되도록 지반에 삽입 고정되는 파일부재(10); 및 속이 빈 파이프 형상으로 하부에 내측으로 상기 파일부재(10)의 상부가 삽입되어 파일부재(10)와 일정 길이 중첩되게 결합되는 기둥부재(20); 로 구성되되, 상기 기둥부재(20)는 하부 일정 구간이 지반 내에 삽입되도록 파일부재(10)와 결합되고, 상기 기둥부재(20)의 지반에 삽입되는 구간 외주면에는 하단부가 외측 하향으로 경사지게 형성되는 복수의 윙플레이트(21)가 수직 방향으로 결합되며, 상기 파일부재(10)의 외부 일측에는 상기 기둥부재(20)의 하단이 걸리는 스토퍼(11)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 파일부재(10)는 지반에 삽입되어 상부에 결합되는 기둥부재(20)의 하중을 지지하여 지반으로 전달하는 것으로, 콘크리트 파일이나 강관파일 등이 사용될 수 있다. 지반 삽입시, 상기 기둥부재(20)와 결합되도록 상부가 일정 부분 지상으로 노출되게 압입하여야 한다.

상기 기둥부재(20) 하부는 상기 파일부재(10) 상부를 덮으면서 기둥부재(20) 내주면이 파일부재(10) 외주면 전체를 따라 감싸면서 결합되되 지반에 일정 높이 삽입되어 고정된다. 이에 따라, 기둥부재(20)는 내부가 빈 파이프 형상의 강관을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기둥부재(20)의 내주면은 상기 파일부재(10)의 외주면 이상이 되도록 형성한다.

상기와 같이 파일부재(10)와 기둥부재(20)가 일부 겹쳐지도록 결합하면, 기둥부재(20)에 작용하는 횡하중을 파일부재(10)까지 원활하게 전달하여 지지할 수 있고, 기둥부재(20)를 파일부재(10)에 안정적으로 고정할 수 있다.

도 3은 윙플레이트가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 기둥부재를 도시한 사시도이다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 기둥부재(20)의 지반에 삽입되는 구간에는 외주면에 복수의 윙플레이트(21)가 수직 방향으로 결합될 수 있다.

상기 윙플레이트(21)는 직사각형의 플레이트를 이용할 수 있으며, 상기 기둥부재(20)가 지반에 삽입되는 부분 외주면에 일정 간격을 두고 복수 개가 방사상으로 배치되게 돌출 형성된다.

상기 윙플레이트(21)가 구비된 기둥부재(20)는 횡하중으로 인한 전도에 대한 저항성뿐만 아니라 토션으로 인한 회전에 대한 저항성이 증가하여 상부 구조물을 더 안정적으로 지지할 수 있다.

즉, 기둥부재(20)에 횡하중 작용 시 윙플레이트(21)가 지반 내에서 지압판의 역할을 하여 횡하중에 대한 저항성을 증대시키는 것이다.

도 4는 윙플레이트가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 실시예를 도시한 단면도이다.

도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 윙플레이트(21)는 하단부가 경사지게 형성가능하다.

상기 기둥부재(20)는 압입에 의해 지반 내에 삽입되는데, 이때 윙플레이트(21)가 직사각형일 경우 윙플레이트(21)의 간섭으로 압입 작업이 용이하지 않을 수 있다. 따라서 상기 윙플레이트(21)의 하단부를 경사지게 형성하여 기둥부재(20)의 압입 작업을 용이하게 할 수 있다.

상기 윙플레이트(21)는 하단 외측을 경사지게 형성할 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 내측을 경사지게 형성하면 윙플레이트(21)의 팔길이, 즉 윙플레이트(21)의 면적 중심과 기둥부재(20)와의 거리를 증가시켜 횡하중에 대한 지지력을 향상시킬 수 있다.

도 5는 파일부재에 스토퍼가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조를 도시한 사시도이다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 파일부재(10)의 일측에는 상기 기둥부재(20)의 하단이 걸리는 스토퍼(11)가 구비될 수 있다.

상기 스토퍼(11)는 용접에 의하여 파일부재(10) 외주면에 돌출 형성 가능한 것으로, 한 개 이상 형성하여 파일부재(10)에 삽입되는 기둥부재(20)가 하강되는 깊이를 제한한다.

도 6은 기둥부재에 스토퍼가 구비된 파일 고정형 기둥 구조를 도시한 사시도이다.

도 5에 도시된 실시예와 같이 스토퍼(11)를 파일부재(10)에 결합할 수도 있으나, 도 6에서 도시된 바와 같이 상기 기둥부재(20)의 내측에 상기 파일부재(10)의 상단이 걸리는 스토퍼(22)가 구비될 수도 있다.

상기 스토퍼(22)는 용접으로 기둥부재(20) 외측에 돌출 형성가능한 것으로, 기둥부재(20) 내주면에 하나 이상 형성하여 상기 기둥부재(20)가 파일부재(10)에 삽입될 때 기둥부재(20)의 압입 깊이를 제어한다.

도 7은 결합부재가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 실시예를 도시한 단면도이다.

도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 파일부재(10)의 상부와 기둥부재(20)의 하부는 파일부재(10)와 기둥부재(20)를 관통하는 결합부재(30)에 의해 상호 고정 결합될 수 있다.

상기 결합부재(30)는 상기 파일부재(10)와 상기 기둥부재(20)를 견고하게 결합하기 위한 것으로 장볼트 및 너트를 예로 들 수 있다.

이를 위해, 도 7과 같이 상기 파일부재(10)의 상부 일부와 기둥부재(20)의 하부 일부가 상호 결합된 상태에서 지반에 노출된 파일부재(10)와 기둥부재(20)의 결합된 부위를 수평 방향으로 관통할 수 있는 관통공을 형성할 수 있다.

상기 관통공에 결합부재(30)인 장볼트를 삽입하고 기둥부재(20) 외측에서 장볼트의 일단에 너트를 체결하여 기둥부재(20)와 파일부재(10)를 상호 고정한다.

도 8의 (a)는 절개부가 구비된 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조를 도시한 사시도이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 A-A'에 따른 단면도이다.

도 8의 (a) 내지 (b)에서 도시된 바와 같이, 상기 파일부재(10) 및 기둥부재(20)는 강관으로 형성되고, 상기 기둥부재(20)가 파일부재(10)와 겹쳐지는 지반 상부의 기둥부재(20) 측면에는 절개부(23)가 적어도 하나 이상 형성되며, 상기 절개부(23)에 용접살(231)이 채워져 파일부재(10)와 기둥부재(20)가 상호 고정 결합될 수 있다.

상기 절개부(23)는 상기 파일부재(10)와 기둥부재(20)가 결합하는 기둥부재(20) 하부 부분에서 기둥부재(20) 일측을 관통하도록 형성하되, 용접살(231)을 채우기 위한 시공성을 고려하여 지반에 노출된 구간에 형성하는 것이 바람직하다.

파일부재(10) 상부에 기둥부재(20)를 결합한 후 상기 절개부(23)에 용접살(231)을 채워 넣어 파일부재(10) 외주면과 기둥부재(20)의 내부가 접합 연결되면, 파일부재(10)와 기둥부재(20)가 더욱 견고하게 결합된다.

이때, 파일부재(10)와 기둥부재(20)는 용접살(231)로 상호 결합되도록 강관으로 구성하는 것이 바람직하나, 파일부재(10)가 콘크리트인 경우 절개부(23)에 대응되는 위치의 파일부재(10) 외주면에 임베디드 플레이트(embeded plate)를 구비하여 기둥부재(20)와 용접 결합하는 것도 가능하다.

도 9는 단면이 사각형인 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 실시예를 도시한 사시도이다.

도 9에서 도시된 바와 같이, 상기 파일부재(10) 및 기둥부재(20)는 단면이 다각형으로 구성될 수 있다.

단면을 다각형으로 형성하면 기둥부재(20) 내부가 파일부재(10) 외부에 맞물리게 되므로 기둥부재(20)에 토션이 발생하는 경우 상기 토션을 효과적으로 파일부재(10)에 전달할 수 있고, 외측면에 평탄면이 형성되므로 결합부재의 체결이 용이하다.

도 10은 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조 시공방법의 단계별 공정을 도시한 단면도이다.

도 10에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 파일 고정형 기둥 구조의 시공방법은 상기 파일 고정형 기둥 구조를 시공하는 방법에 관한 것으로, a) 상기 파일부재(10)를 상부가 지상에 일정 높이 노출되도록 지반에 삽입 고정하는 단계; b) 상기 파일부재(10)의 상부가 기둥부재(20)의 하부에 삽입되도록 기둥부재(20)를 설치하는 단계; c) 상기 기둥부재(20)를 지반으로 압입하여 일정 길이 지반 내에 삽입시키는 단계; 및 d) 상기 파일부재(10)와 기둥부재(20)를 고정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 a) 단계에서는 파일부재(10)를 지반에 삽입하여 b) 단계에서 파일부재(10)와 결합하는 기둥부재(20)를 견고하게 지지하도록 한다. 이때, 도 10의 (a)와 같이 파일부재(10) 상부를 일정 높이 지면에 노출시켜 기둥부재(20)와 결합할 수 있는 구간을 남기도록 한다.

용도나 지반 상태에 따라 원형 혹은 다각형의 파일부재(10)를 선택하여 사용할 수 있으나, 동일한 단면 형태의 파일부재(10)와 기둥부재(20)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 원형의 파일부재(10)를 사용하면 원형의 기둥부재(20)를 사용하고, 사각형의 파일부재(10)를 사용하면 사각형의 기둥부재(20)를 사용하는 것이 시공에 용이하다.

상기 b) 단계에서는 지면에 일정부분 노출된 상기 a) 단계의 파일부재(10) 상부 외측을 기둥부재(20)가 감싸도록 결합한다. 이때, 상기 기둥부재(20)는 내부가 뚫린 강관을 사용하되, 기둥부재(20)의 내주면의 크기가 파일부재(10) 외주면의 크기보다 커서 기둥부재(20)의 내부가 파일부재(10) 외측에 끼워지면서 결합되도록 한다(도 10의 (b)).

상기 기둥부재(20)는 횡하중에 대한 저항을 더 높이기 위해 지반에 삽입되는 구간의 외주면에 윙플레이트(21)를 구비할 수도 있다.

상기 c) 단계에서는 상기 도 10의 (c)와 같이 기둥부재(20)를 지반으로 일정 높이만큼 압입하여 기둥부재(20)를 고정한다.

압입되는 기둥부재(20)의 높이가 일정하면서도 적절하도록 파일부재(10)의 외주면 혹은 기둥부재(20)의 내주면에 돌출되도록 스토퍼(11, 22)를 구비할 수도 있다.

상기 d) 단계는 도 10의 (d)와 같이 상기 파일부재(10)와 기둥부재(20)를 결합부재(30)를 이용해 상호 고정하여 수직 하중뿐만 아니라 횡방향 하중에 대해서도 저항성이 높은 기둥 구조를 형성한다.

기둥부재(20)의 시공이 완료된 후에는 기둥부재(20) 상단에 상부 구조물을 설치하여 시공을 완료한다(도 10의 (e)).

10 : 파일부재 11 : 스토퍼
20 : 기둥부재 21 : 윙플레이트
22 : 스토퍼 23 : 절개부
231 : 용접살 30 : 결합부재

Claims (9)

1. 상부가 지상에 일정 높이 노출되도록 지반에 삽입 고정되는 파일부재(10); 및
   속이 빈 파이프 형상으로 하부에 내측으로 상기 파일부재(10)의 상부가 삽입되어 파일부재(10)와 일정 길이 중첩되게 결합되는 기둥부재(20); 로 구성되되,
   상기 기둥부재(20)는 하부 일정 구간이 지반 내에 삽입되도록 파일부재(10)와 결합되고,
   상기 기둥부재(20)의 지반에 삽입되는 구간 외주면에는 하단부가 외측 하향으로 경사지게 형성되는 복수의 윙플레이트(21)가 수직 방향으로 결합되며,
   상기 파일부재(10)의 외부 일측에는 상기 기둥부재(20)의 하단이 걸리는 스토퍼(11)가 구비되는 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에서,
   상기 파일부재(10)의 상부와 기둥부재(20)의 하부는 파일부재(10)와 기둥부재(20)를 관통하는 결합부재(30)에 의해 상호 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조.
   
7. 제1항에서,
   상기 파일부재(10) 및 기둥부재(20)는 강관으로 형성되고, 상기 기둥부재(20)가 파일부재(10)와 겹쳐지는 지반 상부의 기둥부재(20) 측면에는 절개부(23)가 적어도 하나 이상 형성되며, 상기 절개부(23)에 용접살(231)이 채워져 파일부재(10)와 기둥부재(20)가 상호 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조.
   
8. 제1항에서,
   상기 파일부재(10) 및 기둥부재(20)는 단면이 다각형인 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조.
   
9. 제1항에 의한 파일 고정형 기둥 구조를 시공하는 방법에 관한 것으로,
   a) 상기 파일부재(10)를 상부가 지상에 일정 높이 노출되도록 지반에 삽입 고정하는 단계;
   b) 상기 파일부재(10)의 상부가 기둥부재(20)의 하부에 삽입되도록 기둥부재(20)를 설치하는 단계;
   c) 상기 기둥부재(20)를 지반으로 압입하여 일정 길이 지반 내에 삽입시키는 단계; 및
   d) 상기 파일부재(10)와 기둥부재(20)를 고정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 파일 고정형 기둥 구조의 시공방법.

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