KR101770596B1 - 파일 연결 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파일 연결 장치에 관한 것이다.
본 발명의 파일 연결 장치는 상부파일(1)과 하부파일(2)을 연결하는 연결 장치에 있어서, 중심을 기준으로 다수 개가 방사상으로 서로 이격되어 배치되어 있는 다수 개의 상부돌출유닛(110)과, 상기 상부돌출유닛(110)들의 사이에 위치하되, 저면은 상기 상부돌출유닛(110)보다 하부로 돌출되어 상부돌출유닛(110)보다 두꺼운 두께를 이루며, 외주면(122)에는 중심을 향해 상부측벽볼트홀(123)이 형성되어 있는 상부연결유닛(120)으로 구성되며, 평면상에서 서로 인접한 두 상부돌출유닛(110)의 측벽면과 그 사이의 상부연결유닛(120) 외주면 사이로 제1끼움홈(130)이 형성되고, 측면상에서 서로 인접한 두 상부연결유닛(120)의 측벽면과 그 사이의 상부돌출유닛(110)의 저면 사이로 제2끼움홈(140)이 형성된 상부유닛(100)과; 측면상에서 상기 제2끼움홈(140)에 삽입되는 하부돌출유닛(210)과, 평면상에서 상기 제1끼움홈(130)에 하부가 삽입되는 하부연결유닛(220)으로 구성되어 상부유닛(100)가 결합한 상태에서 중앙에 중공부(10)가 형성된 원판 형상을 이루는 하부유닛(200)과; 상기 상부유닛(100)과 상부파일(1)을 고정하는 상부볼트(300), 상기 하부유닛(200)과 하부파일(2)을 고정하는 하부볼트(400), 상기 상부유닛(100)과 하부유닛(200)을 측방향에서 결합하는 측방볼트(500)로 구성된다.
본 발명에 의해, 상부유닛이 평면상에 방사상으로 홈이 형성되고, 측면상에서도 방사상으로 홈이 형성되는 구조되는 한편, 하부유닛이 상기 평면상의 홈 및 측면상의 홈에 끼움 결합되는 형태로 이루어져, 상부유닛과 하부유닛의 견고한 맞물림에 의해 측면 볼트 체결 방식을 취하면서 상부파일과 하부파일이 일체화된 연결 상태를 이룰 수 있게 되고, 특히, 상부유닛과 하부유닛이 서로 결합된 상태에서 판상의 형태를 이루도록 하여 연결구가 차지하는 높이를 최소화하고 이를 통해 비틀림을 강제하는 하중이 발생하는 경우에도 연결구의 변형을 방지하고 이를 통해 파일간의 연결 지점에서의 변형을 최소화하고 안정적인 하중 지지가 이루어질 수 있게 된다.

Description

파일 연결 장치{Pile connecting apparatus}

본 발명은 PHC 파일과 같은 파일을 서로 연결하는 연결 장치에 관한 것이다.

연약지반을 기초로 하는 구조물의 안정성과 침하문제에 대한 대책 중 흔히 사용되는 성토하중을 지지층에 도달하게 하는 파일 공법은 공장에서 미리 생산된, 강, PHC, PC, RC 등의 기성 파일을 타입(타격, 진동)이나 매입 공법 등으로 시공하게 된다.

이 중 특히 PHC파일(Pretentioned spun High strength Concrete Piles)은 원심력을 응용하여 콘크리트를 압축강도가 78.5N/㎟(800Kgf/㎠) 이상으로 압축하고, 콘크리트 내부에 프리텐션을 가한 고강도 말뚝이다.

PHC파일은 콘크리트의 허용압축응력이 대단히 크므로 종래의 PC 파일보다 더 큰 축방향 하중에 견딜 수 있으며, 압축강도가 800Kgf/㎠ 이상인 콘크리트로 성형한 단면에 프리스트레스(prestress)를 균일하게 도입하여 타격 내력에 우수할 뿐만 아니라, 항타 시 발생하는 반사파에 의한 인장응력을 완전히 흡수하기 때문에 균열이 없고, 종래의 PC파일로는 항타가 곤란한 중간의 단단한 층도 용이하게 관입이 이루어지기에 더욱 깊고 단단한 지층에 관입이 가능하며, 콘크리트의 휨인장응력이 크므로 축력과 수평력을 동시에 받는 내진 설계시 가장 적합한 파일로 많이 사용되고 있다.

이러한 PHC 파일의 시공은 시공 깊이가 깊어질 경우 통상적으로 상부파일과 하부파일을 연결하여 사용한다.

상부파일을 하부파일에 연결하기 위해서는 먼저 기중기를 이용하여 상부파일의 하단을 하부 파일의 상단에 접하도록 한다.

상하부 파일의 끝단에는 금속 재질의 캡 혹은 슈가 장착되어 있으며, 용접사가 상부파일의 하단에 장착된 캡 또는 슈와, 하부 파일의 상단에 장착된 캡 또는 슈를 용접하여 연결한다.

그러나, 이러한 방법은 용접에 의해 연결이 이루어짐으로 현장 작업자의 숙련도 등에 따라 좌우되는 용접부의 강도 불균형으로 연결이 용이하지 못한다는 단점이 있다.

또한, 용접에 시간이 많이 소요되며, 용접사들이 항시 대기하고 있어야 하므로 공기가 늦어질 뿐만 아니라, 공사에 많은 인건비 및 장비 대여료가 소요된다.

본 출원인은 이러한 용접 방식의 파일 결합 방식의 문제점을 해소하기 위하여 "파일 결합장치"(한국 등록특허공보 제10-0854106호, 특허문헌 1)를 출원하여 등록받은 바 있다.

특허문헌 1은 연결된 두 파일의 단부에 체결되는 끝단 결합부재와, 끝단 결합부재의 측면을 감싸면서 끝단 결합부재에 체결되는 측면 결합부재로 구성된다.

이러한 특허문헌 1의 방식은 간편하게 볼팅 방식으로 이루어져 있어 기존 용접 방식에 비해 공기 단축 효과 및 현장 시공비를 절감시키는 효과가 커 근래에 들어 많이 활용되고 있는 실정이다.

하지만, 특허문헌 1 역시 종래의 연결장치와 마찬가지로 상부 파일에 결합되는 판상의 부재, 하부 파일에 결합되는 판상의 부재 및 상하부 판상의 부재 사이에 위치하는 연결 부재로 구성되는 점에서는 차이가 없다.

이러한 방식은 상하부 판상의 부재 사이의 연결 부재를 필요로 하기 때문에 연결구가 차지하는 일정 수준의 높이를 필요로 하게 된다.

그런데, 상부 파이로가 하부 파일 사이에 비틀리는 하중이 발생하는 경우 연결 부재에는 많은 응력이 가해지게 되기 때문에 이처럼 연결부재의 높이가 높으면 높을수록 연결부재의 변형 가능성이 높아지고, 결과적으로 두 파일의 연결 부위에서의 변형 가능성이 커지게 된다.

보다 구체적으로, 연결부재를 이루는 구성이 두께가 수 미리미터 정도의 강관상으로 이루어지는 경우 비틀린 하중이 가해지는 경우 연결부재의 변형 가능성이 높아지게 된다.

또, 연결부재가 정육면체와 같은 블록 형상으로 이루어지는 경우 연결부재 자체는 비틀린 하중에 저항할 수 있으나, 연결부재의 상부 및 하부에 연결되어 PHC 파일 단부에 연결된 판상의 부재기 비틀어지는 가능성이 높아지게 된다.

즉, 파일 연결부재는 PHC 파일의 상단이나 하단부에 판상 부재가 일체로 결합되는 것과 더불어, 상부의 파일과 하부의 파일 사이에서 일체로 견고하게 연결되어야 하나 현재까지 제시된 기술들을 살펴볼 때 둘 중 어느 하나의 조건만을 만족시키거나, 두 조건 모두 만족시키지 못하는 문제점이 있었던 것이다.

즉, 특허문헌 1에서 제시된 볼팅 방식은 작업의 용이성 면에서 매우 우수한 기술이나, 아직 상부와 하부 파일에 일체화되어 변형 가능성을 저감시키려는 노력은 미비한 실정이라 하겠다.

KR 10-0854106 (2008.08.19)

본 발명의 파일 연결 장치는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 상부유닛이 평면상에 방사상으로 홈이 형성되고, 측면상에서도 방사상으로 홈이 형성되는 구조되는 한편, 하부유닛이 상기 평면상의 홈 및 측면상의 홈에 끼움 결합되는 형태로 이루어져, 상부유닛과 하부유닛의 견고한 맞물림에 의해 측면 볼트 체결 방식을 취하면서 상부파일과 하부파일이 일체화된 연결 상태를 이룰 수 있게 하려는 것이다.

특히, 상부유닛과 하부유닛이 서로 결합된 상태에서 판상의 형태를 이루도록 하여 연결구가 차지하는 높이를 최소화하고 이를 통해 비틀림을 강제하는 하중이 발생하는 경우에도 연결구의 변형을 방지하고 이를 통해 파일간의 연결 지점에서의 변형을 최소화하고 안정적인 하중 지지가 이루어질 수 있게 하려는 것이다.

또, 하부유닛에는 하부돌출유닛을 연결하는 연결부가 형성되고 이를 통해 하부유닛에는 제3끼움홈이 형성되고, 상부유닛의 상부연결유닛 하부가 제3끼움홈에 끼워지는 구조를 취해, 상부유닛과 하부유닛이 각각 파일의 하, 상단에 연결된 상태에서의 상부유닛과 하부유닛의 조립이 용이해지고, 이를 통해 볼트 체결 작업이 용이하게 이루어질 수 있게 하려는 것이다.

또한, 상부유닛 및 하부유닛에 각각 파일과 연결을 위해 형성된 볼트홀은 단턱지게 형성되거나 테이퍼지게 형성하여 볼트머리가 유닛 표면 위로 돌출되지 않게 하여 상부유닛과 하부유닛이 완전히 밀착되어 견고한 고정 상태를 유지할 수 있게 하려는 것이다.

또, 하부유닛의 하부연결유닛의 측벽면 상부 모서리가 테이퍼지게 형성되어 파일에 연결된 상태에서 상부유닛과 하부유닛을 조립할 때 원할한 가이드가 이루어질 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 파일 연결 장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 상부파일(1)과 하부파일(2)을 연결하는 연결 장치에 있어서, 중심을 기준으로 다수 개가 방사상으로 서로 이격되어 배치되어 있고, 각각 동일한 두께를 이루며, 상하로 관통된 상부수직볼트홀(113)이 형성되어 있는 다수 개의 상부돌출유닛(110)과, 상기 상부돌출유닛(110)들의 사이에 위치하며, 양 측면은 상기 상부돌출유닛(110)의 측벽면에 일체로 연결되어 있고, 상면은 상기 상부돌출유닛(110)의 상면과 동일한 평탄면을 이루되, 저면은 상기 상부돌출유닛(110)보다 하부로 돌출되어 상부돌출유닛(110)보다 두꺼운 두께를 이루고, 내주면(121)은 상부돌출유닛(110)과 동일한 수직면을 이루며, 외주면(122)에는 중심을 향해 상부측벽볼트홀(123)이 형성되어 있는 상부연결유닛(120)으로 구성되며, 평면상에서 서로 인접한 두 상부돌출유닛(110)의 측벽면과 그 사이의 상부연결유닛(120) 외주면 사이로 제1끼움홈(130)이 형성되고, 측면상에서 서로 인접한 두 상부연결유닛(120)의 측벽면과 그 사이의 상부돌출유닛(110)의 저면 사이로 제2끼움홈(140)이 형성된 상부유닛(100)과; 중심을 기준으로 다수 개가 방사상으로 서로 이격되어 배치되어 있고, 각각 동일한 두께를 이루며, 각각 상하로 관통된 하부수직볼트홀(213)이 형성되어 있고, 상면이 상기 상부돌출유닛(110) 저면과 접하도록 이루어져 있는 다수 개의 하부돌출유닛(210)과, 상기 하부돌출유닛(210)들의 사이에 위치하며, 양 측면은 상기 하부돌출유닛(210)의 측벽면에 일체로 연결되어 있고, 저면은 상기 하부돌출유닛(210)의 저면과 동일한 평탄면을 이루되, 상면은 상기 하부돌출유닛(210)의 상부로 돌출되어 하부돌출유닛(210)보다 두꺼운 두께를 이루고, 내주면(222)에는 상기 상부연결유닛(120)의 상부측벽볼트홀(123)과 일직선을 이루는 하부측벽볼트홀(223)이 형성되어 있는 하부연결유닛(220)으로 구성되며, 측면상에서 상기 하부돌출유닛(210)은 상기 제2끼움홈(140)에 삽입되고, 평면상에서 상기 하부연결유닛(220)은 상기 제1끼움홈(130)에 삽입되어 상부유닛(100)과 체결된 상태에서 중앙에 중공부(10)가 형성된 원판 형상을 이루는 하부유닛(200)과; 상기 상부수직볼트홀(113)에 삽입되는 볼트머리(310)와, 상기 볼트머리(310)의 상부에 연결된 채 상기 상부파일(1) 저부에 나사결합되는 볼트몸체(320)로 구성된 상부볼트(300)와; 상기 하부수직볼트홀(213)에 삽입되는 볼트머리(410)와, 상기 볼트머리(410)의 하부에 연결된 채 상기 하부파일(2) 상부에 나사결합되는 볼트몸체(420)로 구성된 하부볼트(400)와; 몸체가 상기 상부측벽볼트홀(123)과 하부측벽볼트홀(223)에 일직선으로 체결되어 상부유닛(100)과 하부유닛(200)을 연결하는 측방볼트(500);를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성에 있어서, 측면에 상기 상부측벽볼트홀(123)과 일직선을 이루는 보조측벽볼트홀(610)이 형성되어 측방볼트(500)를 통해 상기 상부유닛(100)과 하부유닛(200)의 외주면을 감싼 채 고정되는 외부링(600);이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 하부유닛(200)에는 하부돌출유닛(210)들의 내주면들을 서로 연결하는 연결부(230)가 하부돌출유닛(210)들과 일체로 연결되어 형성되어 있으며, 연결부(230)의 외주면과 상기 하부연결유닛(220)의 내주면 사이로 제3끼움홈(240)이 형성되어 있고, 상기 상부유닛(100)의 상부연결유닛(120) 하부가 상기 제3끼움홈(240)에 끼움 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부수직볼트홀(113) 및 하부수직볼트홀(213)은 단턱지게 형성되거나 테이퍼지게 형성되어 각각 상부볼트(300) 및 하부볼트(400)의 볼트머리(310, 410)가 단턱진 부분 또는 테이퍼진 부분에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 하부유닛(200)은 하부연결유닛(220)의 양 측벽 상부 모서리에 테이퍼지가 형성된 가이드부(224)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 상부유닛이 평면상에 방사상으로 홈이 형성되고, 측면상에서도 방사상으로 홈이 형성되는 구조되는 한편, 하부유닛이 상기 평면상의 홈 및 측면상의 홈에 끼움 결합되는 형태로 이루어져, 상부유닛과 하부유닛의 견고한 맞물림에 의해 측면 볼트 체결 방식을 취하면서 상부파일과 하부파일이 일체화된 연결 상태를 이룰 수 있게 된다.

특히, 상부유닛과 하부유닛이 서로 결합된 상태에서 판상의 형태를 이루도록 하여 연결구가 차지하는 높이를 최소화하고 이를 통해 비틀림을 강제하는 하중이 발생하는 경우에도 연결구의 변형을 방지하고 이를 통해 파일간의 연결 지점에서의 변형을 최소화하고 안정적인 하중 지지가 이루어질 수 있게 된다.

또, 하부유닛에는 하부돌출유닛을 연결하는 연결부가 형성되고 이를 통해 하부유닛에는 제3끼움홈이 형성되고, 상부유닛의 상부연결유닛 하부가 제3끼움홈에 끼워지는 구조를 취해, 상부유닛과 하부유닛이 각각 파일의 하, 상단에 연결된 상태에서의 상부유닛과 하부유닛의 조립이 용이해지고, 이를 통해 볼트 체결 작업이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

또한, 상부유닛 및 하부유닛에 각각 파일과 연결을 위해 형성된 볼트홀은 단턱지게 형성되거나 테이퍼지게 형성하여 볼트머리가 유닛 표면 위로 돌출되지 않게 하여 상부유닛과 하부유닛이 완전히 밀착되어 견고한 고정 상태를 유지할 수 있게 된다.

또, 하부유닛의 하부연결유닛의 측벽면 상부 모서리가 테이퍼지게 형성되어 파일에 연결된 상태에서 상부유닛과 하부유닛을 조립할 때 원할한 가이드가 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 파일 연결 장치의 설치 예를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명에서 상부유닛과 하부유닛이 조립됨에 있어서 상부돌출유닛과 하부돌출유닛 부위에서 조립 예를 나타낸 분해 단면도.
도 3은 도 2의 조립 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에서 상부유닛과 하부유닛이 조립됨에 있어서 상부연결유닛과 하부연결유닛 부위에서의 조립 예를 나타낸 분해 단면 순서도.
도 5는 본 발명에서 상부유닛과 하부유닛이 물결 모양을 이루는 예를 나타낸 측면도.
도 6은 본 발명에서 하부유닛에 연결부가 형성된 상태를 나타낸 분해 사시도.
도 7은 도 6의 (A)실시예에 따른 상부연결유닛과 하부연결유닛 부위에서의 조립 예를 나타낸 분해 단면도.
도 8은 도 6의 (B)실시예에 따른 상부연결유닛과 하부연결유닛 부위에서의 조립 예를 나타낸 분해 단면도.
도 9는 본 발명에서 상부수직볼트홀 또는 하부수직볼트홀이 단턱지게 형성되거나 테이퍼지게 형성된 예를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에서 상부유닛과 하부유닛이 가조립된 예를 나타낸 사시도. 및 측면도.

본 발명은 상부파일(1)과 하부파일(2)을 연결하는 연결 장치에 관한 것이다.

여기서 상부파일(1), 하부파일(2)은 성토하중을 지지층에 도달하게 하는 파일 공법에 적용되기 위한 공장에서 미리 생상된, 강, PHC, PC, RC 등 다양한 기성 파일을 타입하거나 매입 시공하는 데 사용되는 파일에 해당하나, 가장 바람직하기로는 타격 내력에 우수하고 항타 시 발생하는 반사파에 의한 인정응력 흡수율이 높은 PHC 파일들의 연결에 사용되는 것이 가장 바람직하다 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 파일 연결 장치의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 파일 연결 장치는 크게 상부유닛(100), 하부유닛(200), 상부볼트(300), 하부볼트(400) 및 측방볼트(500)를 포함하여 구성되며, 선택적으로 외부링(600)이 더 구비될 수 있다.

도 1의 실시예는,

외주면(111)과 내주면(112)이 각각 일정한 곡률을 이루되, 외주면(111)의 곡률이 내주면(112)의 곡률보다 크게 이루어져 있으며, 중심을 기준으로 다수 개가 방사상으로 서로 이격되어 배치되어 있고, 각각 동일한 두께를 이루며, 각각 상하로 관통된 상부수직볼트홀(113)이 형성되어 있는 다수 개의 상부돌출유닛(110)과, 상기 상부돌출유닛(110)들의 사이에 위치하며, 양 측면은 상기 상부돌출유닛(110)의 측벽면에 일체로 연결되어 있고, 상면은 상기 상부돌출유닛(110)의 상면과 동일한 평탄면을 이루되, 저면은 상기 상부돌출유닛(110)보다 하부로 돌출되어 상부돌출유닛(110)보다 두꺼운 두께를 이루고, 내주면(121)은 상부돌출유닛(110)과 동일한 곡률을 이루며, 외주면(122)에는 중심을 향해 상부측벽볼트홀(123)이 형성되어 있는 상부연결유닛(120)으로 구성되며, 평면상에서 서로 인접한 두 상부돌출유닛(110)의 측벽면과 그 사이의 상부연결유닛(120) 외주면 사이로 제1끼움홈(130)이 형성되고, 측면상에서 서로 인접한 두 상부연결유닛(120)의 측벽면과 그 사이의 상부돌출유닛(110)의 저면 사이로 제2끼움홈(140)이 형성된 상부유닛(100)과;

외주면(211)과 내주면(212)이 각각 일정한 곡률을 이루되, 외주면(211)의 곡률이 내주면(212)의 곡률보다 크게 이루어져 있으며, 중심을 기준으로 다수 개가 방사상으로 서로 이격되어 배치되어 있고, 각각 동일한 두께를 이루며, 각각 상하로 관통된 하부수직볼트홀(213)이 형성되어 있고, 상기 상부돌출유닛(110)과 동일한 형상으로 이루어져 상면이 상기 상부돌출유닛(110) 저면과 접하도록 이루어져 있는 다수 개의 하부돌출유닛(210)과, 상기 하부돌출유닛(210)들의 사이에 위치하며, 양 측면은 상기 하부돌출유닛(210)의 측벽면에 일체로 연결되어 있고, 저면은 상기 하부돌출유닛(210)의 저면과 동일한 평탄면을 이루되, 상면은 상기 하부돌출유닛(210)의 상부로 돌출되어 하부돌출유닛(210)보다 두꺼운 두께를 이루고, 외주면(221)은 상기 하부돌출유닛(210)과 동일한 곡률을 이루며, 내주면(222)은 상기 하부돌출유닛(210)의 곡률보다 크게 이루어져 있고 내주면(222)에는 상기 상부연결유닛(120)의 상부측벽볼트홀(123)과 일직선을 이루는 하부측벽볼트홀(223)이 형성되어 있는 하부연결유닛(220)으로 구성되며, 측면상에서 상기 하부돌출유닛(210)은 상기 제2끼움홈(140)에 삽입되고, 평면상에서 상기 하부연결유닛(220)은 상기 제1끼움홈(130)에 삽입되어 상부유닛(100)과 체결된 상태에서 중앙에 중공부(10)가 형성된 원판 형상을 이루는 하부유닛(200)과;

상기 상부수직볼트홀(113)에 삽입되는 볼트머리(310)와, 상기 볼트머리(310)의 상부에 연결된 채 상기 상부파일(1) 저부에 나사결합되는 볼트몸체(320)로 구성된 상부볼트(300)와;

상기 하부수직볼트홀(213)에 삽입되는 볼트머리(410)와, 상기 볼트머리(410)의 하부에 연결된 채 상기 하부파일(2) 상부에 나사결합되는 볼트몸체(420)로 구성된 하부볼트(400)와;

몸체가 상기 상부측벽볼트홀(123)과 하부측벽볼트홀(223)에 일직선으로 체결되어 상부유닛(100)과 하부유닛(200)을 연결하는 측방볼트(500);로 구성된 예이다.

보다 구체적으로, 상부유닛(100)은 상부파일(1)의 하부에 결합되는 것으로 상부돌출유닛(110)과 상부연결유닛(120)으로 구성되어 있다.

여기서 상부돌출유닛(110) 및 상부연결유닛(120)은 본 발명의 이해를 돕기 위해 나뉘어 설명하는 것일 뿐, 도시된 것처럼 실질적으로는 주물, 단조물의 절삭 가공 또는 용접 등을 통해 일체로 제조되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도면에서 점선으로 표시된 부분은 본 발명의 설명에서 지칭하는 상부돌출유닛(110)과 상부연결유닛(120)의 경계를 나타낸 것이다.

상부돌출유닛(110)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 중심을 기준으로 다수 개가 일정 각도 간격으로 방사상으로 서로 이격된 채 배치되어 있되, 각각 동일한 두께를 이루며, 모두 동일한 높이에 위치한다.

또한, 각 상부돌출유닛(110)은 외주면(111)과 내주면(112)이 각각 일정한 곡률을 이루되, 외주면(111)의 곡률이 내주면(112)의 곡률보다 크게 이루어져 있다.

더불어, 각 상부돌출유닛(110)에는 상하로 관통된 상부수직볼트홀(113)이 형성되어 있다.

이때, 상부수직볼트홀(113)은 모든 상부돌출유닛(110)에 필수적으로 형성되는 것은 아니며, 조립에 필요한 유닛에만 선택적으로 구비될 수도 있다 할 것이다.

상부연결유닛(120)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 상부돌출유닛(110)들의 사이에 위치한다.

상부연결유닛(120)의 양 측면은 상기 상부돌출유닛(110)의 측벽면에 일체로 연결되어 있고, 상면은 상기 상부돌출유닛(110)의 상면과 동일한 평탄면을 이루되, 저면은 상기 상부돌출유닛(110)보다 하부로 돌출되어 상부돌출유닛(110)보다 두꺼운 두께를 이룬다.

또한, 상부연결유닛(120)의 내주면(121)은 상부돌출유닛(110)과 동일한 곡률을 이루어 상부유닛(100) 전체는 내주면이 일정한 원형을 이룬다.

더불어 상부연결유닛(120)의 외주면(122)에는 도시된 바와 같이 중심을 향해 상부측벽볼트홀(123)이 형성되어 있다.

이때, 상부측벽볼트홀(123)은 외주면(122)으로부터 내주면(121)까지 연장되거나, 도시된 것처럼 내주면(121)까지 미연장되도록 형성될 수도 있다.

이상과 같은 상부유닛(100)은 도시된 것처럼 평면상에서 서로 인접한 두 상부돌출유닛(110)의 측벽면과 그 사이의 상부연결유닛(120) 외주면 사이로 제1끼움홈(130)이 형성되고, 측면상에서 서로 인접한 두 상부연결유닛(120)의 측벽면과 그 사이의 상부돌출유닛(110)의 저면 사이로 제2끼움홈(140)이 형성되는 것이다.

본 발명의 구성요소인 하부유닛(200)은 하부파일(1)의 상부에 결합되는 것으로 하부돌출유닛(210)과 하부연결유닛(220)으로 구성되어 있다.

여기서 하부돌출유닛(210) 및 하부연결유닛(220)은 본 발명의 이해를 돕기 위해 나뉘어 설명하는 것일 뿐, 상부유닛(100) 마찬가지로 실질적으로는 주물, 단조물의 절삭 가공 또는 용접 등을 통해 일체로 제조되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또, 상부유닛(100)의 상부돌출유닛(110)은 상부유닛(100)을 전체적으로 봤을 때 외곽측으로 돌출된 구조라면, 하부돌출유닛(210)은 하부유닛(200)을 전체적으로 봤을 때 내측으로 돌출된 구조를 이룬다.

하부돌출유닛(210)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 외주면(211)과 내주면(212)이 각각 일정한 곡률을 이루되, 외주면(211)의 곡률이 내주면(212)의 곡률보다 크게 이루어져 있으며, 상부유닛(100)의 경우와 같이 동일한 각도로 중심을 기준으로 다수 개가 방사상으로 서로 이격되어 배치되어 있다.

더불어 각 하부돌출유닛(210)은 서로 동일한 두께를 이루며, 각각 상하로 관통된 하부수직볼트홀(213)이 형성되어 있다.

바람직하기로는 하부돌출유닛(210)은 평면상에서 봤을 때, 상기 상부돌출유닛(110)과 동일한 형상으로 이루어져 조립시 상면이 상기 상부돌출유닛(110) 저면과 접하도록 이루어지는 것이 좋다.

하부연결유닛(220)은 상기 하부돌출유닛(210)들의 사이에 위치하며, 양 측면은 상기 하부돌출유닛(210)의 측벽면에 일체로 연결되어 있다.

하부연결유닛(220)의 저면은 상기 하부돌출유닛(210)의 저면과 동일한 평탄면을 이루되, 상면은 상기 하부돌출유닛(210)의 상부로 돌출되어 하부돌출유닛(210)보다 두꺼운 두께를 이룬다.

또, 하부연결유닛(220)의 외주면(221)은 상기 하부돌출유닛(210)과 동일한 곡률을 이루며, 내주면(222)은 중심을 기준으로 상기 하부돌출유닛(210)의 곡률보다 크게 이루어져 있다.

이러한 구성에서 하부연결유닛(220)의 내주면(222)에는 조립시 상기 상부연결유닛(120)의 상부측벽볼트홀(123)과 일직선을 이루는 하부측벽볼트홀(223)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

더불어, 하부유닛(200)은 하부연결유닛(220)의 양 측벽 상부 모서리에 테이퍼지가 형성된 가이드부(224)가 형성되는 것이 바람직하다.

이는 지중에 삽입된 하부파일(2) 상단에 연결된 하부유닛(200)에 크레인 등에 의해 견인된 상부파일(1)의 하단에 연결된 상부유닛(100)을 연결할 때 보다 쉽게 가조립이 이루어질 수 있도록 가이드해주게 된다 할 것이다.

이러한 하부유닛(200)은 상부유닛(100)과의 조립시, 측면상에서 하부돌출유닛(210)이 상기 제2끼움홈(140)에 삽입되고, 평면상에서 상기 하부연결유닛(220)의 상부가 상기 제1끼움홈(130)에 삽입되어 상부유닛(100)과 체결된 상태에서 중앙에 중공부(10)가 형성된 원판 형상을 이루게 된다.

본 발명의 구성요소인 상부볼트(300)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 상부수직볼트홀(113)에 삽입되는 볼트머리(310)와, 상기 볼트머리(310)의 상부에 연결된 채 상기 상부파일(1) 저부에 나사결합되는 볼트몸체(320)로 구성되어 있다.

도 1의 예는 특허문헌 1에 공개되어 있는 PHC 파일 연결 방식에서 상부파일(1) 하단에 땅콩 모양의 홀(1d)이 형성되어 있는 경우에 적합하다.

즉, 땅콩 모양의 일측 홀(1d)에는 PHC 파일의 강봉 또는 강선(1a)이 끼워지고, 타측에는 도시된 상부몰트(300)의 볼트몸체(320)가 나사 결합되면서 끼워지는 구성이다.

이때, 상부파일(1)에 형성되는 볼트구멍은 도면의 예로 한정되는 것은 아니며, 공지된 다양한 방식의 적용이 가능하다 할 것이다.

또, 도면의 상부파일(1)에는 하부 외주면에 보강밴드(1b)가 감싸져 있고, 하단에는 땅콩 모양의 홀(1d)이 형성된 원판(1c)이 형성되어 있는데, 본 발명이 적용되는 파일은 도시된 것으로 한정되는 것은 아니라 하겠다.

본 발명의 구성요소인 하부볼트(400)는 상부볼트(300)와 마찬가지로 볼트머리(410)와 볼트머리(410) 하부에 연결된 볼트몸체(420)로 구성되며, 볼트머리(410)의 경우 상기 하부수직볼트홀(213)에 삽입되고, 볼트몸체(420)는 상기 하부파일(2) 상부에 나사결합된다.

도면에서 하부파일(2)은 외주면에 보강밴드(2a)가 권취되고, 상단에 PC너트(2b)가 PHC파일의 강선과 일직선을 이룬 채 형성된 예이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 볼트홀 가공을 통해서도 이루어질 수 있다 할 것이다.

상부볼트(300) 및 하부볼트(400)가 체결됨에 있어서 상부유닛(100)과 하부유닛(200)이 서로 밀착될 수 있도록 도 9의 (A)에 나타난 바와 같이 상부수직볼트홀(113) 및 하부수직볼트홀(213)은 단턱진 형상(700)을 취하고 상부볼트(300) 및 하부볼트(400)의 볼트머리(310, 410)가 단턱에 삽입되도록 하거나, 도 9의 (B)에 나타난 바와 같이 상부수직볼트홀(113) 및 하부수직볼트홀(213)이 테이퍼진 형상(800)으로 이루어지고, 상부볼트(300) 및 하부볼트(400)의 볼트머리(310, 410)가 테이퍼진 홀에 끼우져 외부로 돌출되지 않도록 접시머리 형태로 이루어지도록 할 수도 있다.

이러한 구성은 상부유닛(100)과 하부유닛(200)이 완전 일체처럼 결합될 수 있게 해주며, 상부측벽볼트홀(123)과 하부측벽볼트홀(223)에 측방볼트(500)를 통한 연결이 원할히 이루어지도록 해주게 된다.

본 발명의 구성요소인 측방볼트(500)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 몸체가 상기 상부측벽볼트홀(123)과 하부측벽볼트홀(223)에 일직선으로 체결되어 상부유닛(100)과 하부유닛(200)을 연결하게 된다.

이때, 도 4와 같이 외부링(600)이 더 구비되는 경우 외부링(600)의 측면에는 상기 상부측벽볼트홀(123)과 일직선을 이루는 보조측벽볼트홀(610)이 형성되고, 외부링(600)이 서로 조립된 상부유닛(100)과 하부유닛(200) 외주면을 감싼 채 측방볼트(500)가 상기 보조측벽볼트홀(610), 상부측벽볼트홀(123), 하부측벽볼트홀(223)을 일직선으로 체결하여 고정시키게 된다 할 것이다.

한편, 도 1의 구성과 동일하게 이루어지되 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상기 상부유닛(100)은 측면상에서 상부돌출유닛(110)과 상부연결유닛(120)의 하단이 라운드진 물결 형상을 이루도록 형성되어 있으며, 상기 하부유닛(200)은 상부유닛(100)에 치합되도록 하부돌출유닛(210)과 하부연결유닛(220)의 상단이 라운드진 물결 형상을 이루어질 수도 있다 할 것이다.

아울러, 상부유닛(100)과 하부유닛(200)의 가조립시 이탈이 방지되도록 하고, 조립 후에도 수평 방향의 외력에 의해 이탈되는 것을 방지하기 위하여 도 6과 같은 실시예가 가능하다.

도면의 실시예는 상기 하부유닛(200)에 하부돌출유닛(210)들의 내주면들을 서로 연결하는 연결부(230)가 하부돌출유닛(210)들과 일체로 연결되어 형성되어 있으며, 연결부(230)의 외주면과 상기 하부연결유닛(220)의 내주면 사이로 제3끼움홈(240)이 형성되어 있다.

더불어, 상기 상부유닛(100)의 상부연결유닛(120) 하부가 상기 제3끼움홈(240)에 끼움 결합되게 된다.

이때, 상부유닛(100)의 내주면은 도 6에 도시된 것처럼 제3끼움홈(240)까지만 형성되도록 할 수도 있고, 상기 연결부(230)에 대응되어 중심을 향해 평판상의 도 7에 도시된 연장부(150)가 형성되어 상부유닛(100)과 하부유닛(200)이 조립된 상태에서 내주면에 단차가 발생하지 않고 일정 곡률을 이루도록 할 수도 있다 할 것이다.

도 7과 도 8에는 이러한 제3끼움홈(240)을 통한 결합 예가 도시되어 있다.

도 7의 경우 연결부(230)에도 상부측벽볼트홀(123), 하부측벽볼트홀(223)과 일직선을 이루는 연장홀(241)이 형성된 예이며, 도 8의 경우 이러한 연장홀(241)이 미형성된 예이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 파일 연결 장치의 시공 예에 대해 설명하기로 한다.

가장 적합한 시공 방법은 상부파일(1)과 하부파일(2)을 공장에서 제조하는 과정이나 제조 후 현장 시공시 상부파일(1)의 하단에 상부유닛(100)을 상부볼트(300)를 이용하여 고정하고, 하부파일(2)의 상단에 하부유닛(200)을 하부볼트(400)를 이용하여 고정한다.

더불어, 상부유닛(100)과 하부유닛(200)을 측방볼트(500)로 고정하여 조립한 후 타격장치나 매입장치에 서로 연결된 상부파일(1)과 하부파일(2)을 매단 상태에서 지중에 삽입할 수 있다.

또는 하부파일(2)을 타격장치나 매입장치에 설치하여 선 매입하고, 그 상단이 노출되어 있는 상태에서 타격장치나 매입장치에 상부파일(1)을 매달고, 이어 상부파일(1) 하부의 상부유닛(100)과 하부파일(2) 상부의 하부유닛(200)을 상호 가조립한 후 측방볼트(500)를 이용한 본조립을 실시한 다음, 타격장치나 매입장치를 이용하여 상부파일(1)을 매입시킬 수 있다.

보다 바람직하기로는 후자의 경우가 파일에 가해지는 손상 가능성을 최소화시킬 수 있게 된다.

본 발명은 특히 후자의 시공 방법이 적용될 때 현장에서의 상부유닛(100)과 하부유닛(200)의 조립 간편성이 높아지며, 이어서 진행되는 타격이나 매입 과정에서 두 파일의 연결 부분에서의 손상, 변형을 방지하여 파일이 일직선을 이루면서 시공될 수 있게 된다.

1 : 상부파일 1a : 강선
1b : 보강밴드 1c : 원판
2 : 하부파일 2a : 보강밴드
2b : PC너트 10 : 중공부
100 : 상부유닛 110 : 상부돌출유닛
111 : 외주면 112 : 내주면
113 : 상부수직볼트홀 120 : 상부연결유닛
121 : 내주면 122 : 외주면
123 : 상부측벽볼트홀 130 : 제1끼움홈
140 : 제2끼움홈 200 : 하부유닛
210 : 하부돌출유닛 211 : 외주면
212 : 내주면 213 : 하부수직볼트홀
220 : 하부연결유닛 221 : 외주면
222 : 내주면 223 : 하부측벽볼트홀
224 : 가이드부 230 : 연결부
240 : 제3끼움홈 241 : 연장홀
300 : 상부볼트
310 : 볼트머리 320 : 볼트몸체
400 : 하부볼트 410 : 볼트머리
420 : 볼트몸체 500 : 측방볼트
600 : 외부링 610 : 보조측벽볼트홀
700 : 단턱진 형상 800 : 테이퍼진 형상

Claims (5)

1. 상부파일(1)과 하부파일(2)을 연결하는 연결 장치에 있어서,
   중심을 기준으로 다수 개가 방사상으로 서로 이격되어 배치되어 있고, 각각 동일한 두께를 이루며, 상하로 관통된 상부수직볼트홀(113)이 형성되어 있는 다수 개의 상부돌출유닛(110)과, 상기 상부돌출유닛(110)들의 사이에 위치하며, 양 측면은 상기 상부돌출유닛(110)의 측벽면에 일체로 연결되어 있고, 상면은 상기 상부돌출유닛(110)의 상면과 동일한 평탄면을 이루되, 저면은 상기 상부돌출유닛(110)보다 하부로 돌출되어 상부돌출유닛(110)보다 두꺼운 두께를 이루고, 내주면(121)은 상부돌출유닛(110)과 동일한 수직면을 이루며, 외주면(122)에는 중심을 향해 상부측벽볼트홀(123)이 형성되어 있는 상부연결유닛(120)으로 구성되며, 평면상에서 서로 인접한 두 상부돌출유닛(110)의 측벽면과 그 사이의 상부연결유닛(120) 외주면 사이로 제1끼움홈(130)이 형성되고, 측면상에서 서로 인접한 두 상부연결유닛(120)의 측벽면과 그 사이의 상부돌출유닛(110)의 저면 사이로 제2끼움홈(140)이 형성된 상부유닛(100)과;
   중심을 기준으로 다수 개가 방사상으로 서로 이격되어 배치되어 있고, 각각 동일한 두께를 이루며, 각각 상하로 관통된 하부수직볼트홀(213)이 형성되어 있고, 상면이 상기 상부돌출유닛(110) 저면과 접하도록 이루어져 있는 다수 개의 하부돌출유닛(210)과, 상기 하부돌출유닛(210)들의 사이에 위치하며, 양 측면은 상기 하부돌출유닛(210)의 측벽면에 일체로 연결되어 있고, 저면은 상기 하부돌출유닛(210)의 저면과 동일한 평탄면을 이루되, 상면은 상기 하부돌출유닛(210)의 상부로 돌출되어 하부돌출유닛(210)보다 두꺼운 두께를 이루고, 내주면(222)에는 상기 상부연결유닛(120)의 상부측벽볼트홀(123)과 일직선을 이루는 하부측벽볼트홀(223)이 형성되어 있는 하부연결유닛(220)으로 구성되며, 측면상에서 상기 하부돌출유닛(210)은 상기 제2끼움홈(140)에 삽입되고, 평면상에서 상기 하부연결유닛(220)은 상기 제1끼움홈(130)에 삽입되어 상부유닛(100)과 체결된 상태에서 중앙에 중공부(10)가 형성된 원판 형상을 이루는 하부유닛(200)과;
   상기 상부수직볼트홀(113)에 삽입되는 볼트머리(310)와, 상기 볼트머리(310)의 상부에 연결된 채 상기 상부파일(1) 저부에 나사결합되는 볼트몸체(320)로 구성된 상부볼트(300)와;
   상기 하부수직볼트홀(213)에 삽입되는 볼트머리(410)와, 상기 볼트머리(410)의 하부에 연결된 채 상기 하부파일(2) 상부에 나사결합되는 볼트몸체(420)로 구성된 하부볼트(400)와;
   몸체가 상기 상부측벽볼트홀(123)과 하부측벽볼트홀(223)에 일직선으로 체결되어 상부유닛(100)과 하부유닛(200)을 연결하는 측방볼트(500);를 포함하여 구성된,
   파일 연결 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   측면에 상기 상부측벽볼트홀(123)과 일직선을 이루는 보조측벽볼트홀(610)이 형성되어 측방볼트(500)를 통해 상기 상부유닛(100)과 하부유닛(200)의 외주면을 감싼 채 고정되는 외부링(600);이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는,
   파일 연결 장치.
   
3. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하부유닛(200)에는 하부돌출유닛(210)들의 내주면들을 서로 연결하는 연결부(230)가 하부돌출유닛(210)들과 일체로 연결되어 형성되어 있으며,
   연결부(230)의 외주면과 상기 하부연결유닛(220)의 내주면 사이로 제3끼움홈(240)이 형성되어 있고,
   상기 상부유닛(100)의 상부연결유닛(120) 하부가 상기 제3끼움홈(240)에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는,
   파일 연결 장치.
   
4. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부수직볼트홀(113) 및 하부수직볼트홀(213)은 단턱지게 형성되거나 테이퍼지게 형성되어 각각 상부볼트(300) 및 하부볼트(400)의 볼트머리(310, 410)가 단턱진 부분 또는 테이퍼진 부분에 삽입되는 것을 특징으로 하는,
   파일 연결 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 하부유닛(200)은 하부연결유닛(220)의 양 측벽 상부 모서리에 테이퍼지가 형성된 가이드부(224)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   파일 연결 장치.

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