KR101836880B1 - 중공 파일의 이음 구조 및 이음 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공 파일의 이음 구조 및 방법에 관한 것으로, 제1파일의 일단과 제2파일의 타단을 상하 방향으로 연결하는 파일(pile)의 이음 구조로서, 상기 제1파일의 일단에 고정되고 제1키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제1연결부재와; 상기 제2파일의 타단에 고정되고, 제2키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제2연결부재와; 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재가 서로 맞닿은 상태에서, 상기 제1키홈과 상기 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈에 삽입되되 상기 제1파일과 상기 제2파일의 연장 방향에 평행하지 않은 단면으로 형성되어, 상기 연결 키홈에 삽입되는 것에 의하여 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재를 연결하는 연결키를; 포함하여 구성되어, 제1연결부재의 제1키홈과 제2연결부재의 제2키홈으로 이루어지는 연결 키홈에 연결키를 삽입하는 것에 의하여, 현장에서의 파일의 이음 시공이 매우 간결하고 견고하게 이루어지는 중공 파일의 이음 구조 및 방법을 제공한다.

Description

중공 파일의 이음 구조 및 이음 방법 {STRUCTURE AND METHOD OF CONNECTING HOLLOW PILE}

본 발명은 내지력 보강을 위하여 사용되는 파일의 이음 구조 및 이음 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상하 방향으로 연결되는 파일의 저항 능력을 향상시키면서 상하 정렬도를 높이고, 용접 가공없이 짧은 시간 내에 보다 쉽게 이음 공정이 행해질 수 있는 파일의 이음 구조 및 이음 방법에 관한 것이다.

토목 공사나 건축 공사는 시공 현장의 지반의 내지력을 확보하는 기초 공사가 전제된다. 따라서, 도1에 도시된 바와 같이, 기초 공사는 말뚝이나 파일(이하, '파일'로 통칭함)을 지반(88)에 박아(10d) 지내력을 보강하는 것에 의해 이루어진다.

파일을 박아 지반을 보강하는 기초 공사는 지반의 조건에 따라 파일(10, 20)의 삽입 깊이가 달라지며, 연약 지반의 경우에는 지반의 내지력을 확보하기 위하여 파일의 박음 깊이를 보다 더 깊게 박는 것이 필요하다. 이 때, 파일의 길이(L)는 운반 수단에 탑재하는 데 제한이 있으므로, 파일(10, 20)의 박음 깊이를 보다 더 길게 하기 위해서는 현장에서 파일(10, 20)을 종방향으로 잇는 공정이 필수적이다.

여기서, 파일(10, 20)의 이음 공정은 도2에 도시된 바와 같이, 강관 파일의 경우에는 용접 이음 방식에 의해 행해질 수 있다. 즉, 먼저 박은 제1파일(10)의 상단면(10e)과 제2파일(20)의 하단면을 맞닿은 상태에서 용접을 행하고, 제2파일(20)을 하방으로 박는 것에 의하여 제1파일(10)과 제2파일(20)이 연결된 형태로 지반에 박는 방식이다.

그러나, 용접에 의하여 파일(10, 20)을 잇는 시공 방법은, 주로 파일을 박는 위치는 강물 등 물 아래의 지반인 경우가 많아 현장에서 용접하는 공정이 매우 까다롭고 시간이 오래 소요될 뿐만 아니라, 관련 규정에 따라 8m의 박음 깊이마다 용접부의 정밀 검사를 행하여야 하므로, 파일(10, 20)을 이으면서 지반(88)에 박는 데 소요되는 시간이 매우 길어져 시공 효율이 낮아지는 문제가 있었다.

한편, 콘크리트 파일(70, 80)을 이으면서 지반(88)에 박아 설치하는 시공 방법은, 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 콘크리트 파일(70, 80)을 직접 용접에 의해 연결하지 못하므로, 콘크리트 파일(70, 80)에 내설된 긴장재(90)를 고정하는 정착 볼트(95)를 수용하는 수용공(30a, 30b)에 고정시키는 것에 의하여, 연결체(30)를 매개로 콘크리트 파일(70, 80)을 연결하는 방식이 제안되었다.

그러나, 상기 연결체(30)를 이용한 파일(70, 80)의 이음 방식은, 연결체(30)의 하부 플레이트(32)의 수용공(30b)에 정착 볼트(95)를 안착시키는 것에 의하여 연결체(30)를 제1콘크리트파일(70)에 고정시켜 둔 상태에서, 제2콘크리트 파일(80)의 정착 볼트(95)를 연결체(30)의 상부 플레이트(31)의 수용공(30a)에 현장에서 끼우는 공정이 매우 까다로운 문제가 있었다. 이 뿐만 아니라, 상측에 위치한 제2파일(80)과 하측에 위치한 제1파일(70)의 상하 전달 하중은 연결체(30)의 링 형태의 내측 플레이트(33)와 상,하부 플레이트(31, 32) 사이의 리브(34)를 통해 전달되므로, 파일(70, 80)의 가장자리로부터 전달되는 힘의 경로가 내측 플레이트로 경로가 일직선 형태로 유지되지 못하므로 하중을 지지하는 능력이 저하되는 문제가 있었다. 더욱이, 상,하부 플레이트(31, 32)의 수용공(30a)에 정착 볼트(95)를 고정하기 위한 공간을 마련하기 위하여, 리브(34)의 두께를 두껍게 하는데 한계가 있고 내측 플레이트(33)가 보다 내측으로 치우쳐 배치되어야 하므로, 연결체(30)에 의한 하중의 지지 능력을 높이지 못하는 한계도 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 지반의 내하력을 파일의 길이를 연장하기 위한 파일의 이음 구조를 상하 정렬도를 향상시키면서 높은 하중을 견딜 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

이와 동시에, 본 발명은 용접 가공없이 현장에서 단순한 끼워 맞춤으로 상하 방향의 파일의 이음 공정을 행하므로, 작업자의 숙련도에 무관하게 작업자의 위험을 최소화하면서 짧은 시간 내에 이음 공정이 행하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 지반의 내지력을 보강하기 위한 파일의 시공 시간을 단축하여 시공성을 향상시키고 시공 비용을 절감하는 것을 목적으로 한다.

무엇보다도, 본 발명은, 상하 방향으로 연결되는 파일을 연결 키를 삽입하는 것에 의하여 간단히 연결하여 시공성을 향상시키면서도, 일단 설치된 연결 키가 외력에 의하여 쉽게 빠지지 않아 보다 견고한 이음 구조를 구현하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은, 상하 방향으로 잇고자 하는 파일에 키 홈이 형성된 연결 부재를 고정시키고, 각 연결 부재의 키 홈에 의해 형성되는 연결 키홈에 연결 키를 삽입 설치하되, 연결 키홈에 삽입되는 연결키 몸체 이외에, 연결키 몸체에 대하여 회전하는 간섭체나 쐐기 효과에 따른 연결키 몸체에 끼워져 강결되는 간섭체를 추가로 구비하여, 일단 설치된 연결 키가 전단 파괴되지 않는 이상 견고하게 파일의 이음을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 제1파일의 일단과 제2파일의 타단을 상하 방향으로 연결하는 파일(pile)의 이음 구조로서, 상기 제1파일의 일단에 고정되고 제1키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제1연결부재와; 상기 제2파일의 타단에 고정되고, 제2키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제2연결부재와; 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재가 서로 맞닿은 상태에서, 상기 제1키홈과 상기 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈에 삽입되되 상기 제1파일과 상기 제2파일의 연장 방향에 평행하지 않은 단면으로 형성되어, 상기 연결 키홈에 삽입되는 것에 의하여 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재를 연결하는 연결키를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조를 제공한다.

이와 같이, 상하 방향으로 연결되는 제1파일과 제2파일에 미리 제1연결부재와 제2연결부재를 고정시킨 상태에서, 먼저 지반에 박도록 시공된 제1파일의 상단면에 제2파일을 맞닿게 한 상태에서, 제1연결부재의 제1키홈과 제2연결부재의 제2키홈에 연결키를 삽입하여 연결하는 것에 의하여, 현장에서의 파일의 이음 시공이 매우 간결하게 이루어진다.

특히, 상기 제1키홈과 상기 제2키홈은 서로 연통되는 형태로 이루어지고, 상기 연결키는 상기 제1키홈과 상기 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈에 삽입되는 것에 의하여 제1파일과 제2파일을 종방향으로 연결함으로써, 보다 견고하게 제1파일과 제2파일의 현장에서의 이음 공정을 보다 수월하게 행할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 용접 가공없이 현장에서 단순한 끼워 맞춤으로 상하 방향의 파일의 이음 공정을 행하므로, 작업자의 숙련도에 무관하게 작업자의 위험을 최소화하면서 짧은 시간 내에 이음 공정이 행할 수 있으며, 연결키를 끼우는 단순한 작업에 의하여 제1파일과 제2파일의 상하 정렬도를 높이는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 상기 연결키는 상기 제1키홈과 상기 제2키홈의 삽입 방향을 따라 점점 단면이 작아져 외표면 중 어느 하나 이상이 경사면으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 연결 키의 삽입 방향에 따라 키홈의 벽면과 연결키의 외표면이 서로 간섭되면서 뻑뻑하게 삽입되지 아니하고, 연결키가 키 홈에 보다 용이하게 삽입될 수 있으면서 예정된 깊이로 연결키가 키 홈에 삽입된 상태를 정확하게 알 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

한편, 상기 제1파일과 상기 제2파일은 중공 파일일 수도 있고 중실 파일일 수도 있다.

상기 제1파일과 상기 제2파일은 중공 파일인 경우에도, 상기 제1연결부재는 상기 제1파일의 끝단 형상을 잇는 링 형태로 형성되고, 상기 제2연결부재는 상기 제2파일의 끝단 형상을 잇는 링 형태로 형성되고, 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재가 링 형태의 접촉면으로 서로 맞닿는 형태로 형성됨에 따라, 제1파일과 제2파일로의 하중 전달 경로가 일직선 형태로 연결될 뿐만 아니라, 연결 부재의 링 두께(w)를 제한없이 두껍게 형성하는 것도 가능해지므로, 보다 높은 하중을 효율적으로 지지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재의 맞닿는 표면은 평탄면으로 형성될 수 있다. 이에 의해, 상하로 배치된 제1파일과 제2파일 간에 하중을 정확히 서로 다른 파일에 전달할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 먼저 지반에 박히게 시공된 제1파일의 상단면에 제2파일을 안정되게 거치시킨 상태에서 연결키를 삽입 설치하는 공정을 행할 수 있도록 한다.

이 때, 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재의 맞닿는 표면에는 상호 위치 정렬을 위한 맞물림 돌기와 맞물림 홈이 형성될 수 있다.

한편, 상기 제1파일과 상기 제2파일은 강재의 중공 파일로 형성되고, 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재는 강재로 형성되어 각각 상기 제1파일과 상기 제2파일에 용접 결합되게 구성될 수 있다.

그리고, 상기 제1연결부재는 상기 제1파일의 중공부에 삽입되는 링형 돌기가 마련되고, 상기 링형 돌기와 상기 제1파일의 내주면의 용접 결합에 의하여 상기 제1연결부재가 상기 제1파일의 일단에 결합됨으로써, 연결 부재와 파일의 상호 위치 정밀도를 신뢰성있게 확보할 수 있다.

상기 제1연결 부재는 공장에서 미리 상기 제1파일에 결합되어 시공 현장으로 운반되고, 상기 제2연결 부재는 공장에서 미리 상기 제2파일에 결합되어 시공 현장으로 운반되어, 현장에서는 연결키로 제1파일과 제2파일을 잇는 공정만 행함에 따라, 오랜시간이 소요되는 용접이나 볼트 체결 등의 공정을 현장에서 배제하면서 상하 배치되는 파일을 연결함으로써, 현장에서의 시공성이 매우 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 제1파일과 상기 제2파일은 프리캐스트 콘크리트 파일로 형성되고, 상기 프리캐스트 콘크리트 파일의 내부에는 긴장재가 마련되어, 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재는 상기 긴장재의 끝단이 고정될 수도 있다.

무엇보다도, 본 발명에 따른 연결 키는 연결 부재의 연결 키홈에 연결 키가 삽입되는 것에 그치지 않고, 상기 연결 키홈이나 연결 부재와 끼움이나 걸림에 의해 간섭되는 간섭체를 포함하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 간섭체에 의해 연결 키홈이나 연결 부재에 끼움이나 걸림 형태로 간섭됨에 따라, 일단 연결 키가 연결 키홈에 삽입되면, 연결 키홈으로부터 연결 키가 외부로 빠져나오는 현상을 물리적으로 억제하므로, 보다 견고하고 안전한 이음 구조를 구현할 수 있다.

즉, 상기 간섭체는 상기 연결키 몸체에 대하여 삽입 방향의 축선에 대하여 회동 가능하여, 상기 연결키 몸체가 상기 연결 키홈에 삽입된 상태에서, 상기 간섭체가 회전하여 상기 연결 부재의 내면에 밀착되는 형태로, 연결 키가 연결 부재에 간섭되게 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 연결키 몸체에는 삽입 방향으로 관통공이 형성되고, 상기 관통공을 관통하는 회전봉이 상기 간섭체에 일체로 결합되어, 상기 연결키 몸체가 상기 연결 키홈에 삽입된 상태에서, 연결 부재의 바깥에서 상기 회전봉을 돌려 상기 간섭체를 회전시킴으로써, 간섭체가 연결 부재의 내면(內面)과 간섭되는 형태로 구현할 수 있다.

이 때, 상기 연결 부재에는 상기 간섭체의 회동된 상태에서 상기 간섭체와 접촉하여 지지하는 안착부가 연결 부재의 내면에 형성되어, 상기 연결키 몸체가 상기 제1키홈과 상기 제2키홈에 삽입된 상태에서 상기 간섭체가 회전하여 상기 안착부에 접촉한 상태가 되도록 상기 연결키를 설치할 수 있다. 이를 통해, 간섭체가 안착부에 안착됨으로써, 간섭체가 연결 키홈의 바깥으로 빠져나오는 것을 방지하여, 보다 견고한 파일 이음 구조를 구현할 수 있다.

안착부는 연결 부재의 내면에 요입 형성된 홈으로 형성될 수도 있고, 간섭체를 수용하도록 간섭체 윤곽의 돌기가 돌출 형성되는 것에 의해 형성될 수도 있다.즉, 상기 안착부는 간섭체의 일부 이상을 수용하는 홈 형태로 형성될 수도 있고, 연결 키가 키 홈으로부터 빠져나가는 것을 간섭체와 안착부의 간섭에 의하여 방지하기만 하는 평탄면 형태로 형성될 수도 있다.

상기 회전봉은 끝단부가 나사봉으로 형성되어, 상기 간섭체가 상기 연결 부재의 내면에 밀착되면, 상기 나사봉에 고정 너트를 체결하여 상기 연결키의 외주면까지 조여 상기 간섭체의 위치를 고정시킨다. 이에 의하여, 간섭체는 연결 부재의 내면에 밀착된 상태로 유지되므로, 연결 키가 연결 키홈으로부터 이탈하지 않게 되어 파일의 견고한 이음 상태를 유지할 수 있다.

이와 같이, 상기 연결키의 중앙에 관통공이 형성되고, 상기 간섭체는 상기 관통공을 관통하는 회전봉의 일단에 일체 결합되어 있어서, 상기 연결키를 상기 제1키홈과 상기 제2키홈에 삽입한 상태에서 상기 회전봉을 회전시키면, 상기 안착부에 형성된 자석에 의하여 상기 간섭체를 상기 안착부에 위치 고정시키고, 상기 회전봉의 타단에 형성된 나사산에 너트를 죄어 상기 간섭체와 상기 안착부의 위치가 고정고정되게 구성될 수 있다. 이를 통해, 간섭체의 회전이 용이하며, 회전봉과 너트의 체결에 의하여 연결 키를 견고하게 고정할 수 있는 효과가 얻어진다.

그리고, 상기 연결키의 중앙에 관통공이 형성되고, 상기 간섭체는 상기 관통공을 관통하는 회전봉의 일단에 나사 체결되어 있어서, 상기 연결키를 상기 제1키홈과 상기 제2키홈에 삽입한 상태에서 상기 회전봉을 회전시켜 상기 간섭체를 상기 안착부에 위치시키고, 상기 안착부에서 상기 간섭체를 잡아당기는 힘에 의하여 상기 간섭체가 상기 안착부에 위치하게 되면, 상기 간섭체와 나사체결되어 있는 상기 회전봉을 회전시켜 상기 연결키의 바깥에 상기 회전봉이 드러나지 않게 상기 회전봉을 상기 관통공 내에 삽입되어 고정될 수도 있다. 이를 통해, 간섭체와 연결 부재의 간섭에 의한 견고한 결합 상태를 유지하면서도, 회전봉이 연결 부재의 바깥으로 드러나지 않게 설치할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 간섭체를 회전시켜 연결 부재의 내면과 걸림에 의한 간섭 효과를 구현하기 위해서는 간섭체를 정교하게 회전시키는 공정이 수반되는데, 현장에서 간섭체를 안착부에 안착시키기 위하여 정교한 회전 각도로 회전시키는 것은 번거로울 수 있다.

따라서, 상기 간섭체는 상기 연결키 몸체와의 접촉 길이에 따라 단면이 변화하는 쐐기부를 포함하여, 상기 연결키 몸체가 상기 연결 키홈에 삽입된 상태에서 상기 간섭체가 상기 연결키 몸체에 근접하여 상기 연결 키홈으로부터 상기 연결 부재를 상하 방향이나 원주 방향으로 밀어내는 힘이 작용하게 구성될 수도 있다.

이를 통해, 간섭체가 연결키 몸체와의 접촉 길이를 조절하는 것에 의하여, 단면이 변화하는 쐐기부가 연결 키홈을 삽입 방향에 수직한 방향으로 밀어내는 것에 의해, 간섭체는 연결키 몸체의 내부 또는 연결키 몸체와 연결 키홈의 사이에 끼움 방식으로 끼워져 연결 부재에 간섭되는 것에 의하여, 연결키는 연결 키홈에 견고하게 위치 고정된다.

특히, 간섭체의 쐐기부를 이용하여 연결 키를 위치 고정시킴에 따라, 간섭체를 회전시키는 등의 복잡하고 정교한 공정을 배제할 수 있으며, 단순히 쐐기부가 구비된 간섭체를 고정봉을 매개로 잡아당기거나, 간섭체와 연결키 몸체를 함께 연결 키홈에 삽입하는 공정만으로, 연결키를 연결 키홈에 빠지지 않은 견고한 상태로 고정시킬 수 있는 이점이 얻어진다.

여기서, 상기 쐐기부는 상기 연결키 몸체가 상기 연결 키홈으로 삽입되는 방향과 반대방향으로 단면이 점점 작아지게 형성되고, 상기 쐐기부는 상기 연결키 몸체의 점점 작아지는 단면이 형성된 상면과 저면과 측면 중 어느 하나 이상과 접촉하여, 상기 쐐기부와 상기 연결키 몸체의 접촉 길이가 증가하면서, 상기 연결 키홈 내에서 상기 연결키를 고정시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 연결키 몸체의 상면과 저면과 측면 중 어느 하나 이상에는 상기 쐐기부를 수용하는 수용면이 형성되어, 상기 쐐기부가 상기 수용면과 접촉하는 접촉길이가 증가하면서 상기 제1연결 부재와 상기 제2연결부재 중 어느 하나 이상이 벌어지는 변형이 생기면서 상기 연결키가 상기 연결 키홈에 설치될 수 있다.

이에 따라, 쐐기부가 구비된 간섭체와 연결키 몸체의 접촉 길이가 증가할수록, 점진적으로 증가하는 단면의 쐐기부가 연결키 몸체의 표면(상면, 저면, 측면 중 어느 하나 이상)에 지지된 상태로 연결 키홈을 삽입 방향에 수직한 방향으로 밀어내고, 연결 부재가 쐐기부에 의해 밀려 변형되면서, 쐐기부는 연결키 몸체와 연결 키홈의 사이에 견고하게 끼인 상태가 된다.

이와 병행하거나 별개로, 상기 연결키 몸체에는 상기 쐐기부를 수용하는 수용홈이 형성되어, 상기 쐐기부가 상기 수용홈에 삽입되면서 상기 연결키 몸체의 일부가 벌어지는 변형이 생기면서 상기 연결키가 상기 연결 키홈에 설치될 수도 있다. 이 때, 수용홈은 연결키 몸체의 상하면에 위치할 수도 있고 양측면에 위치할 수도 있으며, 연결키의 단면 형상에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

이에 따라, 쐐기부가 구비된 간섭체가 수용홈에 삽입되면서 연결키 몸체와의 접촉 길이가 증가할수록, 점진적으로 증가하는 단면의 쐐기부가 연결키 몸체의 수용홈을 벌리면서, 수용홈 바깥의 연결키 몸체와 연결키 몸체가 접촉하는 연결 키홈을 삽입 방향에 수직한 방향으로 밀어내고, 연결 부재가 쐐기부에 의해 밀려 변형되면서, 쐐기부는 연결키 몸체와 연결 키홈의 사이에 견고하게 끼인 상태가 된다.

이 때, 쐐기부가 구비된 간섭체를 바깥으로 잡아당기기 위하여, 상기 연결키 몸체에는 삽입 방향으로 관통공이 형성되고, 끝단부에 상기 간섭체를 고정시키는 고정봉이 상기 관통공을 관통 설치되어, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체가 상기 연결 키홈에 삽입된 상태에서 상기 고정봉을 상기 연결 키홈의 바깥에서 잡아당기는 것에 의하여 상기 쐐기부가 상기 연결키 몸체와 겹쳐지면서 상기 연결키가 상기 연결 키홈에 설치될 수 있다.

여기에, 상기 연결 키홈의 바깥에 노출된 상기 고정봉에는 고정 너트가 체결되어, 상기 고정 너트를 상기 연결키 몸체의 외면에 밀착시키는 것에 의하여, 상기 연결키 몸체에 대한 상기 간섭체의 위치를 보다 견고하게 고정시킬 수 있다.

한편, 상기 연결 키홈에는 상기 쐐기부를 구비한 상기 간섭체의 삽입을 제한하는 작은 단면의 걸림 영역이 형성되어, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체를 상기 연결 키홈에 함께 삽입되어 상기 간섭체의 이동이 상기 걸림 영역에 의해 제한된 상태에서, 상기 연결키 몸체와 상기 쐐기부의 겹쳐지는 길이가 증가하면서 서로 끼워져 상기 연결키가 상기 연결 키홈에 고정되도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 상기 쐐기부가 상기 연결키 몸체와 겹쳐지는 것에 의해, 고정봉이 없더라도, 연결키의 삽입에 따라 자동적으로 쐐기부의 끼워짐에 의해 연결키의 설치공정을 보다 간편하게 행할 수 있다.

이와 유사하게, 상기 연결 키홈에는 상기 쐐기부가 형성된 상기 간섭체가 상기 연결 부재에 일체로 고정 형성되어 있고, 상기 연결키 몸체가 상기 연결 키홈에 삽입되어 위치 고정된 상기 간섭체의 상기 쐐기부와 상기 연결키 몸체의 겹쳐지는 길이가 증가하면서 서로 끼워져, 상기 연결키가 상기 연결 키홈에 고정되게 구성될 수도 있다. 여기서, 쐐기부는 연결 부재에 일체로 성형될 수도 있고, 시공에 투입되기 이전에 이미 제작된 연결 부재에 고정될 수도 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 제1파일의 일단과 제2파일의 타단을 상하 방향으로 연결하는 파일(pile)의 이음 방법으로서, 제1키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제1연결부재를 상기 제1파일의 일단에 고정시키는 제1연결부재 고정단계와; 제2키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제2연결부재를 상기 제2파일의 타단에 고정시키는 제2연결부재 고정단계와; 상기 제1파일이 지상에 일부 박혀진 상태에서, 상기 제2파일을 세워진 상태로 인상하여 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재를 서로 맞닿게 한 상태에서, 상기 제1키홈과 상기 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈에 연결키를 삽입하여 상기 제1파일과 상기 제2파일을 종방향으로 연결하는 파일연결단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파일의 이음 방법을 제공한다.

여기서, 상기 제1연결부재 고정단계와 상기 제2연결부재 고정단계는 공장에서 행해지고, 상기 파일연결단계는 현장에서 행해지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1키홈과 상기 제2키홈 중 어느 하나 이상은 종방향에 대하여 경사진 방향으로 형성된 부분을 포함하고 서로 연통되는 형태로 형성되며, 상기 연결키는 상기 제1키홈과 상기 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈에 삽입되게 구성될 수 있다.

상기 연결키는, 상기 연결 키홈에 삽입되는 연결키 몸체와, 상기 연결키 몸체의 관통공을 관통하는 회전봉의 일단에 회전 가능하게 일체 결합된 간섭체를 포함하여 구성되면; 상기 파일연결단계는, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체를 함께 상기 연결 키홈에 삽입한 상태에서 상기 회전봉을 회전시켜 상기 간섭체가 회전하여 상기 제1연결 부재의 내면과 상기 제2연결부재의 내면 중 어느 하나 이상과 간섭되게 한 상태에서, 상기 회전봉의 타단에 형성된 고정 너트를 조여 상기 간섭체를 상기 제1연결부재의 내면과 상기 제2연결부재의 내면에 접촉 고정시키는 것에 의해 이루어질 수 있다.

또는, 상기 파일 연결 단계는, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체를 함께 상기 연결 키홈에 삽입한 상태에서 상기 회전봉을 회전시켜 상기 간섭체가 회전하여 제1연결 부재의 내면과 상기 제2연결부재의 내면에 형성된 안착부에 위치시키고, 상기 회전봉의 타단을 회전시켜 상기 연결키의 바깥으로부터 상기 회전봉이 드러나지 않게 상기 회전봉을 상기 관통공 내에 위치 고정시키는 것에 의해 이루어질 수도 있다.

상기 연결키는, 상기 연결 키홈에 삽입되는 연결키 몸체와, 상기 연결키 몸체와의 접촉 길이에 따라 단면이 변화하는 쐐기부가 구비된 간섭체를 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 상기 파일 연결 단계는, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체를 함께 상기 연결 키홈에 삽입하되, 상기 연결키의 삽입 깊이의 끝단에 단면이 작은 걸림 영역이 구비되어, 상기 걸림 영역에서 상기 쐐기부가 위치 고정되어, 상기 연결키 몸체와 상기 쐐기부가 서로 끼워져 상기 연결 키홈의 공간을 확장시키는 변형을 유도하면서, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체가 상기 연결 키홈에 고정 설치될 수 있다.

또한, 여기서, 파일 연결 단계는, 상기 쐐기부가 구비된 상기 간섭체가 상기 연결 키홈의 내부에 미리 고정 설치되어, 상기 연결키 몸체를 상기 연결 키홈에 삽입하여 상기 연결키 몸체와 상기 쐐기부가 서로 끼워지는 것에 의하여, 상기 연결 키홈의 공간을 확장시키는 변형을 유도하면서, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체가 상기 연결 키홈에 고정 설치될 수도 있다.

한편, 상기 연결키는, 상기 연결 키홈에 삽입되고 삽입 방향으로 관통공이 형성된 연결키 몸체와, 상기 연결키 몸체와의 접촉 길이에 따라 단면이 변화하는 쐐기부가 구비되고 상기 관통공을 관통하는 고정 봉의 일단에 고정된 간섭체를 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 상기 파일 연결 단계는, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체를 함께 상기 연결 키홈에 삽입하고, 상기 고정 봉의 타단을 바깥에서 잡아당기는 것에 의하여 상기 쐐기부와 상기 연결키 몸체의 접촉 길이가 길어지면서 상기 연결 키홈의 공간을 확장시키는 변형을 유도하여, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체가 상기 연결 키홈에 고정 설치되는 것에 의해 이루어질 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '종방향', '연장 방향'은 파일의 길이 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 그리고, '종방향에 수직한 방향', '연장 방향에 수직한 방향' 및 '삽입 방향'은 연결 키가 키 홈에 삽입되는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 예를 들어, '반경 방향'은 파일의 중심을 향하는 방향으로서, '종방향에 수직한 방향들' 중 어느 하나의 방향이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 상하 방향으로 연결되는 제1파일과 제2파일에 미리 제1연결부재와 제2연결부재를 고정시킨 상태에서, 먼저 지반에 박도록 시공된 제1파일의 상단면에 제2파일을 맞닿게 한 상태에서, 제1연결부재의 제1키홈과 제2연결부재의 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈에 연결키를 삽입하여 연결하는 것에 의하여, 현장에서의 파일의 이음 시공을 작업자의 숙련도에 무관하게 간단하게 이루어지는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은, 제1파일과 제2파일의 연결 단부에 미리 연결 부재를 공장에서 결합시킨 상태로 현장으로 운반하여 시공함에 따라, 현장에서 파일을 잇는 공정은 볼트체결이나 용접 가공없이 연결 키를 키홈에 끼워 넣는 것에 의해 이루어지므로, 파일의 이음부의 검사를 현장에서 행할 필요가 없으며, 보다 신속하게 행해져 시공 효율과 비용 절감 효과를 크게 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 제1파일의 제1연결부재와 제2파일의 제2연결부재의 맞닿는 표면에는 상호 위치 정렬을 위한 맞물림 돌기와 맞물림 홈이 형성되어, 맞물림 돌기와 맞물림 홈이 맞물린 상태로 조절하는 것에 의하여, 제1키홈과 제2키홈이 서로 연결되는 연결 키홈을 의도한 형상으로 형성하는 것이 용이해지므로, 제1파일과 제2파일을 상호 연결하는 연결키를 삽입시키는 환경을 보다 용이하게 할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 서로 잇고자 하는 파일이 중공 파일인 경우에도, 연결 키를 연결 부재의 종방향에 수직한 방향(예를 들어, 파일의 중심을 향하는 반경 방향)으로 삽입하는 것에 의해 파일을 연결하므로, 연결 부재의 형상을 파일의 단면 형상을 따라 링 형태로 종방향 연장할 수 있으므로, 종방향으로 연결된 파일의 하중 전달 경로를 일직선 형태로 형성하는 것이 가능해지고, 연결 부재의 링 두께를 제한없이 필요한 만큼 두껍게 형성하는 것도 가능해지므로, 보다 높은 하중을 효율적으로 전달하여 지지하는 유리한 이음 구조를 구현하는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 제1키홈과 제2키홈에 끼우는 연결키의 형상이 삽입 깊이에 따라 점점 단면이 작아지는 테이퍼진 형태로 형성됨에 따라, 연결 키를 키 홈의 정해진 깊이까지 삽입하는 과정에서 키 홈의 벽면과 연결 키의 외표면의 마찰에 의해 설치가 곤란해지는 것을 미리 예방하고, 연결 키를 키 홈에 정해진 깊이로 정확하게 삽입 설치하는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 연결 부재의 연결 키홈에 연결 키가 삽입되는 것에 그치지 않고, 상기 연결 키홈이나 연결 부재와 끼움이나 걸림에 의해 간섭되는 간섭체를 포함하여 형성되어, 연결 부재에 끼움이나 걸림 형태로 간섭됨에 따라, 일단 연결 키가 연결 키홈에 삽입되면, 연결 키홈으로부터 연결 키가 외부로 빠져나오는 현상을 물리적으로 억제하므로, 보다 견고하고 안전한 이음 구조를 구현하는 유리한 효과를 구현할 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명은, 상기 연결키 몸체와의 접촉 길이에 따라 단면이 변화하는 쐐기부를 포함하는 간섭체로 연결 부재에 끼움 형태로 간섭되게 구성하여, 간섭체와 연결키 몸체와의 접촉 길이를 조절하도록 잡아당기거나 미는 간단한 공정만으로, 간섭체를 연결키 몸체의 내부 또는 연결키 몸체와 연결 키홈의 사이에 쐐기 작용에 의한 끼움 방식으로 견고하게 위치 고정시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은 현장에서의 간단한 조작만으로 연결 키홈에 연결 키를 삽입 설치하면서, 간섭체에 의한 걸림이나 끼움에 의한 간섭에 의하여 제1파일의 제1연결 부재와 제2파일의 제2연결부재를 견고하게 연결 시공하는 이점을 얻을 수 있다.

도1는 일반적인 강관 파일의 이음 시공 구성을 도시한 도면,
도2는 도1의 'A'부분의 확대도,
도3a는 콘크리트 파일의 이음 시공 구성을 도시한 사시도,
도3b는 도3a의 결합 종단면도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파일의 이음 시공 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도5는 본 발명의 제1실시예에 따른 파일의 이음 구조를 도시한 분해 사시도,
도6은 도5의 'B'부분의 확대도,
도7은 도5의 파일의 이음 구조를 도시한 결합 사시도,
도8은 도7의 종단면도,
도9a 및 도9b는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 이음 시공 구성을 도시한 도면,
도10은 본 발명의 제2실시예에 따른 파일의 이음 구조를 도시한 분해 사시도,
도11은 도10의 절단선 ⅩⅠ-ⅩⅠ에 따른 파일 이음 구조의 결합 종단면도,
도12는 도10의 절단선 ⅩⅡ-ⅩⅡ에 따른 파일 이음 구조의 결합 종단면도,
도13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파일의 이음 구조의 분해된 일부 확대 사시도,
도14는 본 발명의 제3실시예에 따른 파일의 이음 구조의 분해된 일부 확대 사시도,
도15a 내지 도15d는 도14의 파일의 이음 구조의 설치 방법을 설명하기 위한 도면,
도16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파일의 이음 구조의 분해된 일부 확대 사시도,
도17a 내지 도17c는 도16의 파일의 이음 구조의 설치 방법을 설명하기 위한 도면,
도18은 본 발명의 제4실시예에 따른 파일의 이음 구조의 일부 확대 분해 사시도,
도19a 내지 도19d는 도18의 파일 이음 구조의 시공 순서를 도시한 도면,
도20 및 도21은 본 발명의 제4실시예의 변경 실시 형태에 따른 파일의 이음 구조의 일부 확대 분해 사시도,
도22 및 도23은 본 발명의 제5실시예 및 그 변경 실시 형태에 따른 파일의 이음 구조의 횡단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도5 내지 도8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 파일(pile, 또는 말뚝)의 이음 구조(100)는, 2개 이상의 강관 파일(10, 20)을 연결하면서 지면(88)에 박아 지반(88)의 내지력을 보강하기 위한 것으로서, 상부가 노출된 상태로 지반(88)에 먼저 박혀있는 제1파일(10)의 상단에 미리 결합되어 있는 제1연결부재(110)와, 제1파일(10)과 결합되는 제2파일(20)의 하단에 미리 결합되어 있는 제2연결부재(120)와, 제1연결부재(110)의 제1키홈(112)과 제2연결부재(120)의 제2키홈(122)에 삽입되어 연결부재(110, 120)를 상하 방향으로 구속시키는 것에 의해 파일(10, 20)을 종방향으로 연결하는 연결키(130)를 포함하여 구성된다.

상기 제1연결부재(110)는 제1파일(10)의 외곽 형상에 대응하는 형태로 몸체가 형성되어 제1파일(10)로부터 종방향으로 전달되는 힘을 단면으로 수용하는 링 형태로 형성된다. 파일(10, 20) 간의 하중을 원활히 전달하기 위하여 제1연결부재(110)는 높은 강성을 갖는 강재로 형성되는 것이 바람직하며, 하중을 견딜수 있는 그 밖의 다양한 재질로 형성될 수도 있다.

그리고, 제1연결부재(110)의 일단에는 제1파일(10)의 내주면에 삽입되는 링형 돌기(118)가 종방향으로 돌출 형성되어, 링형 돌기(118)가 제1파일(10)의 내부 공간(10c)에 삽입된 상태로 용접(55)되어, 제1연결부재(110)는 제1파일(10)의 정해진 위치와 정해진 자세로 정확하게 결합된다.

제1연결부재(110)는 현장에서 결합될 수도 있지만, 시공의 편의상 공장에서 미리 제1파일(10)에 결합되어 시공 현장으로 운반된다.

마찬가지로, 상기 제2연결부재(120)는 제2파일(20)의 외곽 형상에 대응하는 형태로 몸체가 형성되어 제2파일(20)로부터 종방향으로 전달되는 힘을 단면으로 수용하는 링 형태로 형성된다. 제2연결부재(120)도 역시 높은 강성을 갖는 강재 등으로 형성된다.

또한, 제2연결부재(120)의 타단에는 제2파일(20)의 내주면에 삽입되는 링형 돌기(128)가 종방향으로 돌출 형성되어, 링형 돌기(128)가 제2파일(20)의 내부 공간(20c)에 삽입된 상태로 용접(55)되어, 제2연결부재(120)는 제2파일(20)의 정해진 위치와 정해진 자세로 정확하게 결합된다.

제2연결부재(120)는 현장에서 결합될 수도 있지만, 시공의 편의상 공장에서 미리 제2파일(20)에 결합되어 시공 현장으로 운반된다.

지반(88)에 삽입 설치되는 파일(10, 20,...)의 전체 연결 길이를 고려하여, 연결 부재(110, 120)는 파일(10, 20,...)의 일단에만 결합될 수도 있고, 양단에 모두 결합될 수도 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 제1연결부재(110)는 제1파일(10)이 원형링 형태이면 원형링 형태로 형성되며, 제1파일(10)이 사각링 형태로 형성된 경우에는 제1연결부재(110)도 사각링 형태로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2연결부재(120)는 제2파일(20)이 원형링 형태이면 원형링 형태로 형성되며, 제1파일(20)이 사각링 형태로 형성된 경우에는 제2연결부재(120)도 사각링 형태로 형성될 수 있다.

즉, 연결부재(110, 120)는 연결하고자 하는 파일(pile, 10, 20)의 단면 형상에 대응하여 끝단면과 접촉하고, 파일(10, 20)의 연장 방향으로 연장 형성된다. 이에 따라, 제1파일(10)과 제2파일(20)의 하중 전달 경로(ff)는 빈 공백없이 일직선 형태로 형성되어, 파일(10, 20) 간의 하중 전달을 보다 원활히 전달하면서 지지할 수 있다.

더욱이, 연결부재(110)의 키홈(112)에 삽입되는 연결 키(130)가 파일(10, 20)의 연장 방향(중심축 방향)에 수직한 방향으로 삽입되므로, 현장에서는 상하 방향으로의 어떠한 설치나 작업을 필요로 하지 아니하므로, 필요에 따라 제1연결 부재(110)의 링 두께(w)를 파일(10, 20)의 두께(To)에 비하여 훨씬 두껍게 제한없이 형성하는 것도 가능해진다. 이에 따라, 파일(10, 20)의 전달 하중이 매우 크더라도, 연결 부재(110)의 폭(w)을 보다 두껍게 형성하는 것에 의하여 보다 높은 하중을 효율적으로 지지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 연결 키(130)는 키 홈(112, 122)에 삽입되는 깊이 방향을 따라 점진적으로 단면이 작아지는 형상으로 형성(예를 들어, 연결키의 일부 외표면은 경사면으로 형성됨)될 수 있다. 즉, 제1키홈(112)과 제2키홈(122)에 끼우는 연결 키(130)의 형상이 삽입 깊이에 따라 점점 단면이 작아지는 테이퍼진 형태로 형성됨에 따라, 연결 키(130)를 키 홈의 정해진 깊이까지 삽입하는 과정에서 마찰없이 키 홈의 정해진 깊이로 정확하게 삽입 설치하는 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 테이퍼진 형태로 연결키(130)를 형성하는 구성은 후술하는 실시예에서도 적용될 수 있다.

그리고, 제1연결부재(110)의 타단은 종방향에 수직한 수평면으로 형성되어, 제2파일(20)의 제2연결부재(120)의 표면과 밀착된 상태로 제2연결부재(120)와 결합된다. 제1연결부재(110)의 타단이 수평면으로 형성됨에 따라, 파일(10, 20)간의 하중 전달에도 접촉면에서 틀어지지 않고 정확히 하중이 전달되며, 시공 과정에서도 먼저 박혀있는 제1파일(10)위에 제2파일(20)을 거치시키는 것이 용이해진다.

그리고, 제1연결부재(110)의 외주면에는 중심(C)을 향하는 방향(파일의 연장 방향인 종방향에 수직한 방향)으로 제1키홈(112)이 형성되고, 제2연결부재(120)의 외주면에는 중심(C)을 향하는 방향(파일의 연장 방향인 종방향에 수직한 방향)으로 제2키홈(122)이 형성되며, 이들의 키홈(112, 122)이 연결되면서 연결 키홈(222)을 형성한다.

여기서, 제1키홈(112) 및 제2키홈(122)은 절곡부(112a,..)를 구비한 형태로 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이 'T'자 형태로 형성될 수도 있고, 도9a에 도시된 바와 같이 'ㄱ'자 형태로 형성될 수도 있다. 그리고, 연결 키(130, 130')에도 키홈(112, 112', 122, 122')의 절곡부(112a,...)에 대응하는 절곡부(130a, 130a')가 형성되어, 연결 키(130, 130')를 연결 키홈(222, 222')에 삽입하면, 절곡부(130a, 112a...) 간의 종방향으로의 간섭에 의하여 파일(10, 20)을 종방향으로 구속하여 연결할 수 있게 된다. 도면에 예시되지 않았지만, 연결 키홈은 제1연결부재(110)와 제2연결부재(20)가 서로 맞닿은 상태에서, 제1키홈(112)과 제2키홈(122)이 함께 형성하는 연결 키홈이 파일(10, 20)의 연장 방향에 평행하지 않은 단면 형태로 형성되어, 연결키가 연결 키홈에 삽입되면 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)가 상하 방향으로 간섭되어 연결될 수 있는 변경 가능한 모든 형상을 포함한다.

한편, 도9b에 도시된 바와 같이, 제1키홈(112")과 제2키홈(122")은 파일(10, 20)의 연장 방향에 평행하지 않게 경사진 방향으로 연장되어, 제1키홈(112")과 제2키홈(122")으로 연결 키홈(222")을 형성할 수도 있다.

그리고, 도6에 도시된 바와 같이, 제1연결부재(110) 및 제2연결부재(120)에는 외주면에 파일(10, 20)의 중심(C)을 향하여 연장된 키홈(112, 122)이 정해진 깊이로 형성되고, 키홈(112, 122)의 끝단에는 자석(114, 124)이 설치될 수 있다. 이에 따라, 작업자가 금속으로 형성된 연결 키(130)를 현장에서 키홈(112)에 삽입하면, 연결 키(130)는 자석(114)의 자력에 의하여 키 홈(112)의 내부로 빨려 들어가 예정된 끝단까지 삽입되므로, 작업자가 억지로 정해진 깊이까지 삽입하려고 애쓰지 않더라도 매우 간단히 연결 키(130)를 정해진 깊이만큼 끼워 넣을 수 있는 시공 상의 편의를 얻을 수 있다. 이 뿐만 아니라, 자석(114)의 자력에 의하여, 삽입된 연결 키(130)는 키 홈(112)의 바깥으로 이탈하지 않으므로, 시공 과정에서 이미 삽입된 연결 키(130)가 키 홈(112)의 바깥으로 빠져나와 시공 시간을 저해하거나 안전성이 담보되지 않는 문제를 해소할 수 있다.

이와 병행하거나 독립적으로, 연결 키홈(222)에 연결 키(130)를 삽입할 때에, 연결키(133)의 끝단면 및 측면에 접착제(예를 들어, 에폭시)를 묻힌 상태로 연결 키홈(222)에 삽입할 수도 있다. 이에 따라, 제1파일(10)과 제2파일(20)을 연결하는 연결 키(130)와 연결 키홈(222)의 사이에는 접착제가 개재되어 연결키(130)가 제1연결부재(110) 및 제2연결부재(120)에 영구 결합되므로, 시공 과정과 시공이 완료된 상태에서 연결 키(130)가 연결 키홈(222)으로부터 이탈하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다. 특히, 시공의 편의를 위하여 연결 부재(110, 120)가 공장에서 각 파일(10, 20)의 단부에 미리 결합된 상태로 제작되는 데, 공장에서 제작된 이후에 오랜 시간이 경과되어 시공 현장에서 설치되는 경우에, 자석(114, 124)의 자력이 시간 경과에 따라 낮아지더라도, 일단 연결 키홈(222)에 삽입 설치된 연결 키(130)는 제 위치에서 제1파일(10)과 제2파일(20)을 연결된 상태를 유지하므로, 보다 안전하면서 확실한 시공을 보장하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)가 맞닿는 평탄면에는 연결 키홈(222)을 형성하기 위하여 원주 방향으로의 위치 정렬을 위한 맞물림 돌기(115)와 맞물림 홈(116)이 형성될 수 있다. 도면에는 제1연결부재(110)의 평탄면에 맞물림 돌기(115)와 맞물림 홈(116)이 모두 형성되어 있고, 이에 맞물리는 맞물림 홈과 맞물림 돌기가 제2연결부재(120)에 형성된 구성이 예시되어 있지만, 제1연결부재(110)에는 맞물림 돌기만 형성되고 제2연결부재(120)에 맞물림 홈만 형성될 수도 있다.

이에 따라, 제1연결부재(110)가 결합된 제1파일(10)이 지반(88)에 박혀있는 상태에서, 제2연결부재(120)가 결합된 제2파일(20)을 인상하여 제1연결부재(110)의 평탄면에 접근시킨 상태에서, 작업자는 제2파일(20)의 회전 위치를 조절하여 제2연결부재(120)의 맞물림 돌기 및/또는 맞물림 홈이 제1파일(10)의 제1연결부재(110)의 맞물림 홈(116) 및/또는 맞물림 돌기(115)에 삽입되게 하는 것에 의하여, 제1파일(10)과 제2파일(20)의 회전 정렬 상태를 쉽고 간단하게 맞출 수 있다.

제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)가 맞물림 돌기(115) 및/또는 맞물림 홈(116)에 의하여 회전 위치가 정렬되면, 제1키홈(112)과 제2키홈(122)이 서로 연통되면서 연결 키홈(222)의 형상이 정확히 맞춰진다. 이 상태에서 연결 키(130)를 연결 키홈(222)에 끼워 설치하는 것에 의하여, 제1파일(10)과 제2파일(20)을 간단히 연결할 수 있게 된다.

이하, 도10 내지 도12를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 상술한다. 다만, 본 발명의 제2실시예를 설명함에 있어서 전술한 제1실시예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 제2실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 파일(pile, 또는 말뚝)의 이음 구조(200)는, 2개 이상의 콘크리트 중공 파일(70, 80)을 연결하면서 지면(88)에 박아 지반(88)의 내지력을 보강하기 위한 것으로서, 상부가 노출된 상태로 지반(88)에 먼저 박혀있는 제1파일(70)의 상단에 미리 결합되어 있는 제1연결부재(210)와, 제1파일(10)과 결합되는 제2파일(80)의 하단에 미리 결합되어 있는 제2연결부재(220)와, 제1연결부재(210)의 제1키홈(212)과 제2연결부재(220)의 제2키홈(222)에 삽입되어 연결부재(210, 220)를 상하 방향으로 구속시키는 것에 의해 파일(70, 80)을 종방향으로 연결하는 연결키(130)를 포함하여 구성된다.

상기 제1연결부재(210)와 제2연결부재(220)는 제1파일(70) 및 제2파일(80)의 외곽 형상에 대응하는 형태로 몸체가 형성되어 제1파일(70) 및 제2파일(80)로부터 종방향으로 전달되는 힘을 단면으로 수용하는 링 형태로 형성된다. 파일(70, 80) 간의 하중을 원활히 전달하기 위하여 연결부재(210, 220)는 강재로 형성될 수 있다.

연결부재(210, 220)는 공장에서 미리 제1파일(70) 및 제2파일(80)의 제작 시에 함께 결합되며, 연결 부재(210, 220)에 내설된 긴장재(90)를 긴장하는 정착 볼트(95)를 연결 부재(210, 220)에 미리 마련된 정착공(99)에 정착하는 것에 의하여 파일(70, 80)에 고정된다. 즉, 연결 부재(210, 220)는 제1파일(70, 80)을 연결하는 역할을 할 뿐만 아니라, 긴장재(90)에 도입된 긴장력을 정착시키는 정착판 역할을 한다.

마찬가지로, 연결 부재(210, 220)는 파일(70, 80)의 형상에 대응하여 원형 링 형태나 사각링 형태 등 다양하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1파일(70)과 제2파일(80)의 하중 전달 경로는 빈 공백없이 일직선 형태로 형성되어, 파일(10, 20) 간의 하중 전달을 보다 원활히 전달하면서 지지할 수 있으며, 연결부재(210, 220)의 키홈(222)에 삽입되는 연결 키(130)가 파일(70, 80)의 연장 방향(중심축 방향)에 수직한 방향으로 삽입되므로, 연결 부재(210, 220)의 링 두께(w)를 콘크리트 파일의 두께(T1)보다 두껍게 제한없이 형성하는 것도 가능해진다.

이 때, 도면에 도시된 바와 같이, 정착공(99)은 키 홈(212, 223)과 서로 간섭되지 않도록 키 홈(212, 223)의 사이에 형성된다.

상기와 같이, 콘크리트 파일(70, 80)에 대해서도 본 발명에 따른 파일 이음 구조(200)를 적용할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파일 이음 구조(200)는, 도13에 도시된 바와 같이, 제1파일(10)에 고정된 제1연결부재(210)와 제2파일(20)에 고정된 제2연결부재(220)에 각각 형성된 키홈(212, 222; 229)에 연결 키(230)를 삽입하되, 연결 키(230)가 삽입되는 키 홈(229)의 끝단면에는 암나사산이 관통 또는 홈 형태의 체결홈(210x, 220x)이 각각의 연결 부재(210, 220)에 형성되고, 연결 키(230)에 체결 홈(210x, 220x)에 정렬되는 관통공(230h)이 형성되어, 연결 키(230)를 연결 키 홈(229)에 삽입한 상태에서 체결 볼트(238)가 관통공(230h)을 통과하여 체결 홈(210x, 220x)에 각각 체결 결합되도록 구성된다.

여기서, 제1키홈(212) 및 제2키홈(222)은 절곡부를 구비한 형태로 형성되고, 연결 키(230)도 절곡부에 대향하는 외표면(230a)이 형성되어, 연결 키(230)의 삽입만에 의해서도 제1연결부재(210)와 제2연결부재(220)를 상호 연결시킨다. 그리고, 연결 키(230)는 깊이 방향을 따라 점점 단면이 작아지는 테이펴진 측면으로 형성된다.

여기에, 연결 키(230)와 각각의 연결 부재(210, 220)의 체결 홈(210x, 220x)에 체결 볼트(238)로 체결함에 따라, 연결 키(230)는 제1연결부재(210) 및 제2연결부재(220)와 끼움 결합과 함께 볼트 체결된 상태가 되므로, 외력이 연결키(230)에 가해지더라도 연결 키(230)는 연결 부재(210, 220)의 바깥으로 이탈하지 않는 상태가 된다.

이와 같이, 연결 키(230)와 연결 부재(210, 220)를 체결 볼트(238)의 체결에 의하여 결합하는 것에 의하여, 연결 키(230)에 의한 결합 상태를 확실하게 유지할 수 있으며, 체결 볼트(238)가 하나의 연결 키(230)에 대하여 2개 이상의 위치에서 관통하여 각각 제1연결 부재(210)의 체결홈(210x)과 제2연결부재(220)의 체결홈(220x)에 각각 결합되는 것에 의하여, 연결 부재(210, 220)의 상호 이음 상태가 보다 확실하게 보장될 수 있다.

이하, 첨부된 도14 내지 도15d를 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 파일 이음 구조(300)를 상술한다. 다만, 본 발명의 제3실시예를 설명함에 있어서 전술한 실시예들과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 제3실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 제3실시예에 따른 파일(pile, 또는 말뚝)의 이음 구조(300)는, 2개의 파일(10, 20)을 종방향으로 연결하면서 지면(88)에 박아 지반(88)의 내지력을 보강하기 위한 것으로서, 상부가 노출된 상태로 지반(88)에 먼저 박혀있는 제1파일(10)의 상단에 미리 결합되어 있는 제1연결부재(310)와, 제1파일(10)과 결합되는 제2파일(20)의 하단에 미리 결합되어 있는 제2연결부재(320)와, 제1연결부재(310)의 제1키홈(312)과 제2연결부재(320)의 제2키홈(322)에 삽입되어 연결부재(310, 320)를 상하 방향으로 구속시키는 것에 의해 파일(10, 20)을 종방향으로 연결하는 연결키(330)를 포함하여 구성된다.

여기서, 연결 키(330)는 제1키홈(311)과 제2키홈(312)의 단면이 합쳐져 형성되는 연결 키홈(311, 312)에 삽입되는 연결키 몸체(330a)와, 연결키 몸체(330a)의 삽입 방향의 축선에 대하여 회동 가능한 간섭체(335)로 이루어진다. 연결 부재(310, 320)에는 각각 간섭체(335)가 삽입된 자세에 대하여 정해진 각도(도면에는 90도로 예시됨)만큼 회전 운동된 상태에서, 연결 키(330)가 키 홈(329)으로부터 이탈하는 방향으로 간섭체(335)가 간섭되는 안착부(399)가 형성된다. 여기서, 안착부(399)는 도면에 도시된 바와 같이 간섭체(335)의 일부 또는 전부가 수용될 수 있는 깊이의 홈 형태로 형성될 수도 있고, 연결 부재(310, 320)의 평탄한 내주면(..., 320i)으로 형성될 수도 있다.

그리고, 간섭체(335)의 회전 중심이 되는 회전 봉(338)이 간섭체(335)에 일체로 결합되어 함께 회전하고, 연결 키(330)의 중앙부에는 회전봉(338)이 관통하는 관통공(330h)이 마련되어 있다. 따라서, 작업자는 회전 봉(338)을 회전시키는 것에 의하여 연결 키(330)의 삽입 방향을 중심으로 간섭체(335)를 회전시킬 수 있다.

상기 구성에 따라 파일의 이음 공정을 하고자 할 경우에는, 연결 부재(310, 320)가 결합된 파일(10, 20)이 맞닿은 상태에서, 도15a에 도시된 바와 같이, 작업자는 회전 봉(338)이 연결 키(330)의 관통공(330h)에 삽입된 상태로 제1키홈(312)과 제2키홈(322)으로 이루어진 연결 키홈(329)에 연결 키(330)를 삽입(338d1)한다.

도15b에 도시된 바와 같이 연결 키(330)가 연결 키홈(329)에 삽입한 상태에서, 연결 키(330)와 간섭체(335) 사이의 간격이 좁은 경우에는, 작업자가 회전봉(338)을 내측으로 밀어넣어 간섭체(335)가 연결 부재(310, 320)의 내주면보다 더 내측으로 위치하게 할 수 있다.

그리고 나서, 도15c에 도시된 바와 같이, 회전봉(338)을 회전하는 것에 의하여 간섭체(335)를 삽입되었던 자세에 대하여 소정의 각도(바람직하게는 60도 내지 90도)만큼 회전(335r)시켜, 간섭체(335)와 연결부재(310, 320)의 내벽과의 간섭에 의해 연결 키(330)가 바깥으로 이탈하는 것이 방지된다.

그리고 나서, 도15d에 도시된 바와 같이, 회전봉(338)을 바깥으로 잡아당겨(338d2), 도15a에 도시된 홈 형태의 안착부(399)에 간섭체(335)가 안착되도록 하여 간섭체(335)가 스스로 자전하지 못하도록 한 후에, 회전봉(338)의 바깥에 위치한 너트(338x)를 연결 키(330)의 외주면까지 조여 연결키(330)의 설치를 종료한다.

여기서, 간섭체(335)가 연결 부재(310, 320)의 내면에 밀착되는 표면에는 탄성 변형이 가능한 탄성층(335k)이 형성될 수도 있다. 예를 들어, 고무층이나 우레탄층이 형성될 수 있다. 이를 통해, 회전봉(338)을 잡아당겨 간섭체(335)가 안착부(399)에 위치한 상태에서 회전봉(338)의 바깥쪽에서 고정 너트(338x)를 죄면, 탄성층(335k)이 압축 변형되면서 간섭체(335)와 고정 너트(338x)의 사이에서 탄성층(335k)의 탄성 복원력에 의해 보다 견고한 간섭체(335)의 고정 구조를 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 제3실시예의 변형된 실시 형태로서, 도16에 도시된 바와 같이, 연결 키(330)에는 키홈(329)으로의 삽입 방향의 축선에 대하여 회동 가능한 간섭체(335)가 설치되되, 간섭체(335)는 회전봉(338')에 일체 결합되는 대신에 일단부에서 나사 체결된 상태로 끼워질 수 있다.

이 때, 간섭체(335)와 회전봉(338') 사이의 나사의 피치 간격은 회전봉(338')의 회전에 의하여 간섭체(335)가 함께 회전할 수 있을 정도로 어느정도 뻑뻑한 정도인 것이 바람직하다. 따라서, 작업자는 회전 봉(338')을 회전시키는 것에 의하여 연결 키(330)의 삽입 방향을 중심으로 간섭체(335)를 회전시킬 수 있다.

그리고, 연결 부재(310, 320)의 안착부(399)는 간섭체(335)를 수용할 수 있는 홈 형상으로 요입 형성되고, 요입 형성된 안착부(399)에는 자석(399m)이 배치된다. 그리고, 간섭체(335)는 자석에 의하여 인력이 작용하면서 충분한 강도를 갖는 금속 재질로 형성된다.

상기 구성에 따라 파일의 이음 공정을 하고자 할 경우에는, 연결 부재(310, 320)가 결합된 파일(10, 20)이 맞닿은 상태에서, 작업자는 회전 봉(338')이 연결 키(330)의 관통공(330h)에 삽입된 상태로 제1키홈(312)과 제2키홈(322)으로 이루어진 연결 키홈(329)에 연결 키(330)를 삽입(338d1)한다.

그리고, 도17a에 도시된 바와 같이, 회전봉(338')을 회전하는 것에 의하여 간섭체(335)를 삽입되었던 자세에 대하여 소정의 각도(바람직하게는 60도 내지 90도)만큼 회전(335r)시킨다. 회전봉(338')과 간섭체(335)의 나사산은 어느정도 뻑뻑한 상태로 나사 피치 등이 형성되어 있으므로, 회전봉(338')의 회전에 의하여 간섭체(335)도 함께 회전하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 간섭체(335)를 회전시키면, 간섭체(335)와 연결부재(310, 320)의 내벽과의 간섭에 의해 연결 키(330)가 바깥으로 이탈하는 것이 방지되는 자세가 되면서, 도17b에 도시된 바와 같이, 안착부(399)에 설치되어 있던 자석(399m)을 향햐여 끌려가는 자력(Fm)에 의하여 간섭체(335)가 안착부(399)에 안착되면서, 회전봉(338')은 바깥으로 튀어나오는 변위(338d2)가 발생된다.

이 때에는, 간섭체(335)가 요홈 형태의 안착부(399)에 삽입되어 자력(Fm)에 의해 안착부(399) 표면에 밀착된 상태이므로, 회전봉(338')을 회전시키더라도 간섭체(335)는 제 위치를 유지한다. 따라서, 회전봉(338')의 타단을 회전(338r)시키는 것에 의해, 간섭체(335)와 회전봉(338')의 나사체결된 상태로 회전봉(338')이 간섭체(335)에 대하여 이동함에 따라, 연결 키(330)의 바깥으로 튀어나온 회전봉(338)을 연결키(330)의 관통공(330h)의 내부로 삽입시켜 연결키(330)의 설치를 종료한다.

상기와 같이, 본 발명의 제3실시예는, 연결 키(330)가 하나의 몸체로 형성되는 대신에, 연결 키(330)에 대하여 회동 가능한 간섭체(335)를 구비하고, 각각의 연결 부재(310, 320)에는 연결 키(330)에 대하여 회전한 상태의 간섭체(335)를 홈 형태의 안착부(399)에 넣은 상태로 설치하는 것에 의하여, 연결 키(330)의 설치 시간이 전술한 제1실시예 및 제2실시예에 비하여 거의 늘어나지 않으면서 간섭체(335)와 연결 부재(310, 320)의 간섭에 의하여 연결키(330)를 견고하게 고정시키는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도18 내지 도19d를 참조하여 본 발명의 제4실시예에 따른 파일 이음 구조(400)를 상술한다. 다만, 본 발명의 제4실시예를 설명함에 있어서 전술한 실시예들과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 도면 및 설명은 제4실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 제4실시예에 따른 파일(pile, 또는 말뚝)의 이음 구조(300)는, 연결 부재의 1개 연결 키홈(429)에 대한 확대도인 도18에 도시된 바와 같이, 전술한 실시예들에서와 마찬가지로, 2개의 파일(10, 20)을 종방향으로 연결하면서 지면(88)에 박아 지반(88)의 내지력을 보강하기 위한 것으로서, 상부가 노출된 상태로 지반(88)에 먼저 박혀있는 제1파일(10)의 상단에 미리 결합되어 있는 제1연결부재(410)와, 제1파일(10)과 결합되는 제2파일(20)의 하단에 미리 결합되어 있는 제2연결부재(420)와, 제1연결부재(410)의 제1키홈과 제2연결부재(420)의 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈(429)에 삽입되어 연결부재(410, 420)를 상하 방향으로 구속시키는 것에 의해 파일(10, 20)을 종방향으로 연결하는 연결키(430)를 포함하여 구성된다.

여기서, 연결 키(430)는 연결 키홈(411, 412)에 삽입되는 연결키 몸체(430a)와, 연결키 몸체(430a)의 삽입 방향으로 요입 형성된 수용홈(430x)에 끼워지는 쐐기부(435x)가 돌출 형성된 간섭체(435)로 이루어진다. 간섭체(435)의 쐐기부(435x)는 연결키 몸체(430a)를 향하여 점진적으로 단면이 작아지는 형태로 돌출 형성되며, 연결 키홈(429)에 삽입되는 단면으로 형성된다. 간섭체(435)의 쐐기부(435x)가 수용홈(430x)에 충분한 깊이로 삽입되어 간섭체(435)와 연결키 몸체(430a)의 접촉 길이(간섭체와 연결키 몸체가 삽입 방향으로 겹쳐지는 길이)가 증가하면, 쐐기부(435x)가 연결키 몸체(430a)를 삽입 방향에 수직한 방향으로 밀어내는 변형(de)을 야기하면서, 쐐기부(435x)가 수용홈(430x) 내부에 쐐기 형태로 끼인 상태가 된다.

도면에는 수용홈(430x)이 연결키 몸체(430a)의 상부와 하부에 각각 형성된 구성이 예시되어 있지만, 수용홈(430x)은 연결키 몸체(430a)의 상부와 하부 중 어느 하나에만 형성될 수도 있고, 연결키(430)의 형상에 따라 양측에 형성될 수도 있다.

간섭체(435)에는 중앙부에 나사공(435a)이 형성되어, 고정봉(438)과 나사체결에 의해 결합된다. 도면에 도시되지 않았지만, 간섭체(435)와 결합되는 고정봉(438)의 일단에는 고정너트가 체결되어 간섭체(435)의 이탈을 고정너트의 간섭으로 보다 확실하게 방지할 수도 있다. 고정봉(438)은 연결키 몸체(430a)의 중앙부에 형성된 관통공(430h)을 관통하여 간섭체(435)에 결합된다.

상기 구성에 따라 파일의 이음 공정을 하고자 할 경우에는, 연결 부재(310, 320)가 결합된 파일(10, 20)이 맞닿은 상태에서, 도19a에 도시된 바와 같이, 작업자는 고정봉(438)에 결합된 간섭체(435)와 연결키 몸체(430a)를 연결 키홈(429)에 삽입한다. 연결키(430)를 연결 키홈(429)에 삽입할 때에는, 도19a에 도시된 바와 같이, 고정봉(438)에 결합된 간섭체(435)와 연결키 몸체(430a)이 서로 분리된 상태이어서, 연결키(430)는 원활히 연결 키홈(429) 내에 삽입(430d1)된다.

도19b에 도시된 바와 같이 연결 키(430)가 연결 키홈(429)에 삽입한 상태에서는, 연결 부재(410, 420)의 내면에 간섭체(435)가 돌출된 형태가 된다.

그리고 나서, 도19c에 도시된 바와 같이, 작업자는 연결 부재(410, 420)의 바깥에서 고정봉(438)의 타단을 붙잡아 잡아당긴다(430d2). 이에 따라, 고정봉(438)의 일단에 결합된 간섭체(435)는 고정봉(438)과 함께 바깥 방향(삽입 방향의 반대)으로 이끌려 나오면서, 간섭체(435)의 쐐기부(435x)는 연결키 몸체(430a)의 수용홈(430x)로 삽입된다. 고정봉(438)의 타단을 잡아당겨 빼내는 변위가 증가할수록, 연결키 몸체(430a)와 간섭체(435)의 접촉 길이가 점점 증가한다. 도19c에 도시된 바와 같이, 제1연결부재(410)가 제1파일(10)의 내면에 비하여 제1파일(10)의 중심부를 향하여 보다 내측으로 돌출된 내측 부분을 구비하고, 제2연결부재(410)가 제2파일(20)의 내면에 비하여 제1파일(20)의 중심부를 향하여 보다 돌출된 내측 부분을 구비하고 있으므로, 점점 큰 단면의 쐐기부(435x)가 수용홈(430x)에 삽입되면서 수용홈(430x) 주변의 연결키 몸체(430a)를 삽입 방향에 수직한 방향(도면에는 상하 방향)으로 벌어지는 변형(de)이 발생된다. 그리고, 연결키 몸체(430a)의 내측 끝단(430i)에서의 변형(de)에 의하여, 연결키 몸체(430a)를 감싸고 있는 연결 부재(410, 420)가 벌어지는 변형(de)도 발생된다. 이 때, 연결키 몸체(430a)와 연결 부재(410, 420)의 변형(de)은 탄성 한계 이내에서 변형될 수도 있지만 소성 변형을 동반할 수 있다. 이에 따라, 연결키(430)의 내측이 벌어져 보다 큰 단면으로 변형된 상태이므로, 연결키(430)는 큰 힘이 도입되어야 비로소 연결 키홈(429)으로 이탈될 수 있게 되므로, 연결키(430)는 더이상 외부로 이탈되지 못하는 상태가 된다.

그 다음, 고정 봉(438)의 타단에 체결되어 있던 고정 볼트(438x)를 연결키 몸체(430a)의 외면(外面)으로 이동(430d3)시킨다. 이에 따라, 파일의 시공 및 공용 중에 간섭체(435)의 위치는 연결키 몸체(430a)의 외면으로부터 일정한 거리를 유지하게 되므로, 연결 키(430)가 연결 키홈(429)으로부터 이탈하지 않는 상태로 견고하게 고정된다.

상기와 같이 쐐기부(435x)를 이용한 간섭체(435)를 이용하여 연결 키(430)를 연결 키홈(429)에 위치시켜 파일(10, 20)을 연결하는 것은, 간섭체(435)를 안착부에 안착시키기 위하여 정해진 각도만큼 회전시키는 등의 정교한 공정을 필요로 하지 않고, 오로지 직선 방향으로 밀고 잡아당기는 공정에 의하므로, 시공이 간편하고 짧은 시간이 소요되는 이점을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 제4실시예의 변형된 실시 형태로서, 연결키 몸체(430a)에 수용홈이 형성되는 대신에, 도20에 도시된 바와 같이, 연결키 몸체(430a')의 상면과 저면에 수용면(430x')이 경사지게 형성되어, 간섭체(435')의 쐐기부(435x')가 수용면(430x')을 타고 겹쳐지고, 고정봉(438)을 잡아당김에 따라 간섭체(435')와 연결키 몸체(430a')의 접촉 길이가 증가하면서, 제1연결 부재(410)와 제2연결부재(420)를 상하 방향으로 밀어내는 변형을 야기하여, 연결키(430')를 연결 키홈(429)에 고정 설치할 수 있다.

본 발명의 제4실시예의 다른 변형 실시 형태로서, 연결키 몸체(430a')의 수용면(430x')은 상면과 저면에 형성되는 데 국한되지 않으며, 도21에 도시된 바와 같이, 연결키 몸체(430a")의 수용면(430x")은 그 측면에 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 일단이 간섭체(435")에 결합된 고정봉(438)을 잡아당기면, 간섭체(435')의 쐐기부(435x')가 연결키 몸체(430a")의 측면에 형성된 수용면(430x')을 타고 겹쳐지면서, 간섭체(435')와 연결키 몸체(430a')의 접촉 길이가 증가하면서 제1연결 부재(410)와 제2연결부재(420)를 원주 방향으로 밀어내는 변형을 야기하여, 연결키(430")를 연결 키홈(429)에 고정 설치할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 제5실시예(500)에 따르면, 도22에 도시된 바와 같이, 종방향으로 연결하고자 하는 파일(10, 20)의 연결 부재(510, 520)에 미리 쐐기부(515x, 525x)가 마련된 간섭체(515, 525)를 미리 일체로 형성해둘 수 있다. 경우에 따라서는, 연결 키홈(529)이 연결 부재(510, 520)에 관통하도록 형성되고, 간섭체(515, 525)를 연결 부재(510, 520)에 고정 설치할 수도 있다.

그리고, 연결 부재(510, 520)가 고정된 파일(10, 20)을 종방향으로 맞닿게 한 상태에서, 쐐기부(515x, 525x)가 수용되는 수용홈(530x)이 마련된 연결키 몸체(530a)를 연결 키홈(529)에 충분히 삽입하면, 연결키 몸체(530a)의 수용홈(530x)에 간섭체(515, 525)의 쐐기부(515x, 525x)가 삽입되기 시작한다.

이 상태에서, 파일(10, 20)의 바깥에서 연결키 몸체(530a)를 삽입 방향(530d1)으로 보다 큰 힘으로 밀면, 도19c 및 도19d에 도시된 것과 유사하게, 쐐기부(515x, 525x)가 수용홈(530x) 주변의 연결키 몸체(530a)를 삽입 축선의 바깥으로 밀어내면서 끼워져, 연결키 몸체(530a)와 연결 부재(510, 520)가 변형(de)되면서 쐐기 효과에 의하여 연결키 몸체(530a)는 견고하게 연결 키홈(529)에 고정된다.

이를 통해, 회전봉(338)이나 고정봉(438) 등을 이용하지 않고서, 오로지 연결키 몸체(530a)를 연결 키홈(529)에 박는 단순한 공정에 의해서도, 연결키 몸체(530a)는 연결 키홈(529)에 견고하게 고정되면서, 제1파일(10)과 제2파일(20)을 종방향으로 견고하게 연결할 수 있게 된다.

도면에는 연결키 몸체(530a)의 수용홈(530x)에 간섭체(515, 525)의 쐐기부(515x, 525x)가 끼워지는 구성이 예시되어 있지만, 도20 및 도21에 도시된 형태와 유사하게, 연결키 몸체(530a)의 상면, 저면, 측면 중 어느 하나 이상에 수용면이 형성되고, 간섭체의 쐐기부가 연결키 몸체의 수용면과의 접촉 길이(삽입 방향으로 겹쳐지는 길이)가 증가하면서 연결키 몸체를 연결 키홈에 고정시키도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 제5실시예의 변형례(500')로서, 도23에 도시된 바와 같이, 종방향으로 연결하고자 하는 파일(10, 20)의 연결 부재(510, 520)에 연결 키홈의 축선을 향하여 돌출된 돌기(520x)에 의한 걸림 영역이 형성될 수 있다. 여기서, 걸림 영역은 돌기(520x)에 의해 형성될 수도 있고, 단면이 점진적으로 작아지는 형태로 형성될 수도 있으며, 쐐기부(535x)가 형성된 간섭체(535)의 삽입을 제한하는 다양한 형태의 단면으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 도23에 도시된 바와 같이, 연결키 몸체(530a)와 쐐기부(535x)를 구비한 간섭체(535)를 연결 키홈(529)에 함께 삽입시키면, 연결키 몸체(530a)와 쐐기부(535x)가 연결 키홈(529)에 충분히 삽입된 상태에서 간섭체(535)의 일면(535s)이 걸림 돌기(520x)의 외면(529s)에 접촉하면서 간섭체(535)의 이동이 제한된다.

이 상태에서, 파일(10, 20)의 바깥에서 연결키 몸체(530a)를 삽입 방향(530d1)으로 보다 큰 힘으로 밀면, 도19c 및 도19d에 도시된 것과 유사하게, 쐐기부(535x)가 수용홈(530x) 주변의 연결키 몸체(530a)를 삽입 축선의 바깥으로 밀어내고, 연결키 몸체(530a)와 연결 부재(510, 520)의 변형(de)이 유도되면서, 쐐기 효과에 의하여 연결키 몸체(530a)는 견고하게 연결 키홈(529)에 고정된다.

이를 통해, 회전봉(338)이나 고정봉(438) 등을 이용하지 않고서, 오로지 연결키 몸체(530a)를 연결 키홈(529)에 박는 단순한 공정에 의해서도, 연결키 몸체(530a)는 연결 키홈(529)에 견고하게 고정되면서, 제1파일(10)과 제2파일(20)을 종방향으로 견고하게 연결할 수 있게 된다.

마찬가지로, 도면에는 연결키 몸체(530a)의 수용홈(530x)에 간섭체(515, 525)의 쐐기부(515x, 525x)가 끼워지는 구성이 예시되어 있지만, 도20 및 도21에 도시된 형태와 유사하게, 연결키 몸체(530a)의 상면, 저면, 측면 중 어느 하나 이상에 수용면이 형성되고, 간섭체의 쐐기부가 연결키 몸체의 수용면과의 접촉 길이(삽입 방향으로 겹쳐지는 길이)가 증가하면서 연결키 몸체를 연결 키홈에 고정시키도록 구성될 수 있다.

이하, 첨부된 도4를 참조하여 본 발명에 따른 파일 이음 방법(S100)을 상술한다.

단계 1: 먼저, 지반(88)의 내지력을 높이기 위한 파일(10, 20; 70, 80)의 제작 시에 연결 부재(110, 120; 210, 220)를 미리 파일(10, 20; 70, 80)의 단부에 결합시킨다(S110, S120).

시공하고자 하는 파일이 강재 파일(10, 20)인 경우에는 연결 부재(110, 120)는 용접에 의하여 파일(10, 20)에 결합되고, 시공하고자 하는 파일이 콘크리트 파일(70, 80)인 경우에는 연결 부재(210, 220)는 긴장재(90)를 긴장시킨 후 정착되는 정착 볼트(95)와 긴장재(90)의 긴장력에 의하여 파일(10, 20)에 고정된다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '정착 볼트'는 긴장재를 긴장시킨 후 정착에 사용되는 모든 부재를 통칭하는 것으로, 반드시 나사산이 형성되어 있는 볼트 형상에 국한되지 아니한다. 예를 들어, 쐐기 형상의 정착구가 정착공(99)에 설치되는 것에 의하여, 연결 부재(210, 220)를 콘크리트 파일(70, 80)에 결합시키는 구성도 본 발명에 포함된다.

단계 1은 파일 시공의 이전에 미리 행해지며, 공장에서 미리 행해지는 것이 바람직하다. 그리고, 지반(88)에 삽입 시공되는 파일의 길이가 매우 긴 경우에는 다수의 파일의 양단부에 연결 부재(110, 120; 210, 220)이 결합되며, 최하측 및 최상측에 배치되는 파일에는 연결 부재(110, 120; 210, 220)가 하나의 단부에만 결합될 수도 있다.

단계 2: 단계 1에서 연결 부재(110, 120; 210, 220)가 결합된 파일(10, 20,..)을 시공 현장으로 운반한다. 파일(10, 20,...)의 길이(L)는 운송 수단의 제약에 의하여 15m 이하로 제작되는 것이 일반적이다.

단계 3: 도3 및 도10에 도시된 바와 같이, 제1파일(10, 70)을 지반(88)에 먼저 삽입(10d, 70d)한다. 이 때, 제1파일(10, 70)의 두부는 정해진 높이(H)만큼 지면의 바깥에 드러난 상태로 있으며, 제1파일(10, 70)의 두부에 고정된 제1연결부재(110, 210)는 평탄면이 상방향을 향하는 자세로 있게 된다.

단계 4: 그리고 나서, 제2파일(20, 80)을 기중기 등으로 인상하여, 제2파일(20, 80)의 하단에 결합된 제2연결부재(120, 220)가 하방향을 향하는 자세로 있도록 한다.

그리고, 제1연결부재(110, 210)가 제2연결부재(210, 220)에 대략 수mm 내지 수십mm 정도로 근접한 상태에서, 작업자는 기중기에 매달려있는 제2파일(20, 80)을 회전시켜, 제2연결부재(120, 220)의 맞물림 돌기 및/또는 맞물림 홈이 제1연결부재(110, 210)의 맞물림 홈(116) 및/또는 맞물림 돌기(115)에 맞닿는 위치가 되게 회전시킨다.

그 다음, 기중기의 조작으로 제2파일(20, 80)의 인상 높이를 살짝 낮춰, 제1연결부재(110, 210)의 평탄면(110s, 210s)이 제2연결부재(210, 220)의 평탄면과 맞닿은 상태가 되도록 한다. 이 때, 제1연결부재(110, 210)의 맞물림 홈(116) 및/또는 맞물림 돌기(115)가 제2연결부재(120, 220)의 맞물림 돌기 및/또는 맞물림 홈이 에 끼워진 상태이므로, 제1연결부재(110, 210)의 제1키홈(112, 212)은 제2연결부재(210, 220)의 제2키홈(122, 213)과 서로 연통되어 연결 키홈(222, 222', 222")을 형성한다.

단계 5: 그리고 나서, 작업자는 연결 키(130)를 연결 부재(110, 120; 210, 220)의 연결 키홈(222,...)에 삽입하여, 제1파일(10)과 제2파일(20)을 연결할 수 있다.

여기서, 연결 키(130)를 연결 키홈에 삽입 설치하는 방법은 전술한 제1실시예 내지 제4실시예 또는 이들의 변형 실시 형태 중 어느 하나의 방식으로 행해질 수 있다.

이와 같은 방식으로, 연결 부재(110, 120; 210, 220)의 원주 방향을 따라 연결 키(130,...)를 연결 키홈(222,...)에 모두 삽입하면, 제1파일(10, 70)과 제2파일(20, 80)은 종방향으로 결합된 이음 상태가 된다.

단계 6: 그리고 나서, 별도의 수단에 의하여 연결된 제2파일(20, 80)을 보다 지면(88) 아래로 삽입한다.

단계 3 내지 단계 6은 정해진 길이의 이음 파일(10, 20,...; 70, 80,...)을 모두 삽입 설치할 때까지 반복하여 행해진다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

즉, 전술한 실시예에서는 중공 파일을 연결 부재를 매개로 종방향으로 상호 연결하는 구성을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 중실 파일에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '제1파일'과 '제2파일'은 지반(88)에 삽입되는 연결 파일들의 일부를 지칭하는 것으로 임의의 파일(pile)로 이해될 수 있다. 또한, 제1파일에 결합된 '제1연결부재'와 제2파일에 결합된 '제2연결부재'는 제1파일과 제2파일의 연결부에 설치되는 연결 부재로서, 다른 연결 파일들에도 이와 동일하거나 유사한 연결 부재가 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

10: 제1파일 20: 제2파일
70: 제1파일 80: 제2파일
100: 파일의 이음 구조, 110, 210: 제1연결부재
112, 212: 제1키홈 114: 자석
115: 맞물림 돌기 116: 맞물림 홈
118: 링형 돌기 120, 220: 제2연결부재
122: 제2키홈 124: 자석
128: 링형 돌기 130, 130', 130": 연결키
222: 연결 키홈

Claims (25)

1. 제1파일의 일단과 제2파일의 타단을 상하 방향으로 연결하는 파일(pile)의 이음 구조로서,
   상기 제1파일의 일단에 고정되되, 상기 제1파일의 내면에 비하여 상기 제1파일의 중심부를 향하여 보다 내측으로 돌출 형성된 내측 부분을 구비하고, 제1키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제1연결부재와;
   상기 제2파일의 타단에 고정되되, 상기 제2파일의 내면에 비하여 상기 제2파일의 중심부를 향하여 보다 내측으로 돌출 형성된 내측 부분을 구비하고, 제2키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제2연결부재와;
   상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재가 서로 맞닿은 상태에서, 상기 제1키홈과 상기 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈에 삽입되되 상기 제1파일과 상기 제2파일의 연장 방향에 평행하지 않은 단면으로 형성되어, 상기 연결 키홈에 삽입되는 것에 의해 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재를 연결하는 연결키를;
   포함하여 구성되고,
   상기 연결 키는, 상기 연결 키홈에 삽입되는 연결키 몸체와, 상기 연결키 몸체를 향하여 점진적으로 단면이 작아지는 형태로 돌출 형성된 쐐기부를 구비한 간섭체를 포함하고;
   상기 연결키 몸체가 상기 연결 키홈에 삽입된 상태에서, 상기 쐐기부가 상기 연결키 몸체의 수용홈로 수용되면서, 상기 간섭체와 상기 연결키 몸체의 겹쳐지는 접촉 길이가 증가할수록, 상기 간섭체가 상기 수용홈로 수용되는 방향에 수직한 방향으로 상기 연결키 몸체의 일부가 벌어지면서, 상기 제1연결부재의 내측 부분과 상기 제2연결부재의 내측 부분 중 어느 하나 이상을 상기 쐐기부의 삽입 방향에 수직한 방향으로 벌어지게 변형시켜, 상기 연결키가 외부로 이탈하지 못하는 구속 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 쐐기부가 수용되는 상기 연결키 몸체의 상기 수용홈는 홈 형상인 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 연결키 몸체의 변형은 소성 변형인 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 간섭체는 상기 연결키 몸체를 관통하는 고정봉의 끝단부에 고정되게 형성되어, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체가 상기 연결 키홈에 삽입된 상태에서, 상기 고정봉을 잡아당기는 것에 의해 상기 간섭체의 상기 쐐기부가 상기 수용홈와의 겹쳐지는 접촉 길이가 증가하게 되는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 연결 키홈의 바깥에 노출된 상기 고정봉에는 고정 너트가 체결되어, 상기 고정 너트를 상기 연결키 몸체의 외면에 밀착시키는 것에 의하여, 상기 연결키 몸체에 대한 상기 간섭체의 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 연결 키홈에는 상기 쐐기부를 구비한 상기 간섭체의 삽입을 제한하는 작은 단면의 걸림 영역이 형성되어, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체를 상기 연결 키홈에 함께 삽입되어 상기 간섭체의 이동이 상기 걸림 영역에 의해 제한된 상태에서, 상기 쐐기부가 상기 연결키 몸체의 수용홈에 수용되면서, 상기 간섭체와 상기 연결키 몸체의 겹쳐지는 접촉 길이가 증가할수록, 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재를 상기 쐐기부의 삽입 방향에 수직한 방향으로 벌어지게 변형시키는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 수용홈는 상기 쐐기부가 삽입되는 홈 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 연결 키홈에는 상기 쐐기부가 형성된 상기 간섭체가 상기 제1연결 부재와 상기 제2연결부재 중 어느 하나 이상에 일체로 고정 형성되어 있고, 상기 연결키 몸체가 상기 연결 키홈에 삽입되어 위치 고정된 상기 간섭체의 상기 쐐기부와 상기 연결키 몸체의 겹쳐지는 접촉 길이가 증가하면서 서로 끼워져, 상기 연결키가 상기 연결 키홈에 고정되는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
9. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1파일과 상기 제2파일은 중공 파일인 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
   
10. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1연결 부재는 공장에서 미리 상기 제1파일에 결합되어 시공 현장으로 운반되는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
    
11. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1파일과 상기 제2파일은 프리캐스트 콘크리트 파일로 형성되고, 상기 프리캐스트 콘크리트 파일의 내부에는 긴장재가 마련되어, 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재는 상기 긴장재의 끝단이 고정된 것을 특징으로 하는 파일의 이음 구조.
    
12. 제1파일의 일단과 제2파일의 타단을 상하 방향으로 연결하는 파일(pile)의 이음 방법으로서,
    제1키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제1연결부재를 상기 제1파일의 일단에 고정시키되, 상기 제1연결부재의 내측 부분이 상기 제1파일의 내면에 비하여 상기 제1파일의 중심부를 향하여 돌출 형성되게 상기 제1연결부재를 상기 제1파일의 일단에 고정시키는 제1연결부재 고정단계와;
    제2키홈이 외면에 다수 요입 형성된 제2연결부재를 상기 제2파일의 타단에 고정시키되, 상기 제2연결부재의 내측 부분이 상기 제2파일의 내면에 비하여 상기 제2파일의 중심부를 향하여 돌출 형성되게 상기 제2연결부재를 상기 제2파일의 타단에 고정시키는 제2연결부재 고정단계와;
    상기 제1파일이 지상에 일부 박혀진 상태에서, 상기 제2파일을 세워진 상태로 인상하여 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재를 서로 맞닿게 한 상태에서, 상기 제1키홈과 상기 제2키홈이 함께 형성하는 연결 키홈에 연결키를 삽입하여 상기 제1파일과 상기 제2파일을 종방향으로 연결하는 파일연결단계를;
    포함하여 구성되고,
    상기 연결 키는, 상기 연결 키홈에 삽입되는 연결키 몸체와, 상기 연결키 몸체를 향하여 점진적으로 단면이 작아지는 형태로 돌출 형성된 쐐기부를 구비한 간섭체를 포함하고;
    상기 연결키 몸체가 상기 연결 키홈에 삽입된 상태에서, 상기 쐐기부가 상기 연결키 몸체의 수용홈로 수용되면서, 상기 간섭체와 상기 연결키 몸체의 겹쳐지는 접촉 길이가 증가되면서, 상기 간섭체가 상기 수용홈로 수용되는 방향에 수직한 방향으로 상기 연결키 몸체의 일부가 벌어지면서,상기 제1연결부재의 내측부분과 상기 제2연결부재의 내측부분 중 어느 하나 이상을 상기 쐐기부의 삽입 방향에 수직한 방향으로 벌어지게 변형시켜, 상기 연결키가 외부로 이탈하지 못하는 구속 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 방법.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 연결키는, 상기 연결 키홈에 삽입되는 연결키 몸체와, 상기 연결키 몸체와의 접촉 길이에 따라 단면이 변화하는 쐐기부가 구비된 간섭체를 포함하여 구성되고;
    상기 파일 연결 단계는, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체를 함께 상기 연결 키홈에 삽입하되, 상기 연결키의 삽입 깊이의 끝단에 단면이 작은 걸림 영역이 구비되어, 상기 걸림 영역에서 상기 쐐기부가 위치 고정되어, 상기 연결키 몸체와 상기 쐐기부가 서로 끼워져 상기 연결 키홈의 공간을 확장시키는 변형을 유도하여 상기 제1연결부재와 상기 제2연결부재의 내측 부분이 벌어지면서, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체가 상기 연결 키홈에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 방법.
    
14. 제 12항에 있어서,
    상기 연결키는, 상기 연결 키홈에 삽입되는 연결키 몸체와, 상기 연결키 몸체와의 접촉 길이에 따라 단면이 변화하는 쐐기부가 구비된 간섭체를 포함하여 구성되고;
    상기 파일 연결 단계는, 상기 쐐기부가 구비된 상기 간섭체가 상기 연결 키홈의 내부에 미리 고정 설치되어, 상기 연결키 몸체를 상기 연결 키홈에 삽입하여 상기 연결키 몸체와 상기 쐐기부가 서로 끼워지는 것에 의하여, 상기 연결 키홈의 공간을 확장시키는 변형을 유도하여 상기 제1연결부재와 상기 제1연결부재의 내측부분이 벌어지면서, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체가 상기 연결 키홈에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 방법.
    
15. 제 12항에 있어서,
    상기 연결키는, 상기 연결 키홈에 삽입되고 삽입 방향으로 관통공이 형성된 연결키 몸체와, 상기 연결키 몸체와의 접촉 길이에 따라 단면이 변화하는 쐐기부가 구비되고 상기 관통공을 관통하는 고정 봉의 일단에 고정된 간섭체를 포함하여 구성되고;
    상기 파일 연결 단계는, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체를 함께 상기 연결 키홈에 삽입하고, 상기 고정 봉의 타단을 바깥에서 잡아당기는 것에 의하여 상기 쐐기부와 상기 연결키 몸체의 접촉 길이가 길어지면서 상기 연결 키홈의 공간을 확장시키는 변형을 유도하여 상기 제1연결부재와 상기 제1연결부재의 내측부분이 벌어지면서, 상기 연결키 몸체와 상기 간섭체가 상기 연결 키홈에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 파일의 이음 방법.
    
16. 제 12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쐐기부가 수용되는 상기 연결키 몸체의 상기 수용홈는 홈 형상인 것을 특징으로 하는 파일의 이음 방법.
    
17. 제 12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결키 몸체의 변형은 소성 변형인 것을 특징으로 하는 파일의 이음 방법.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1연결 부재와 상기 제2연결 부재 중 어느 하나 이상의 변형은 소성 변형인 것을 특징으로 하는 파일의 이음 방법.
    
    
    
    
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