KR101838219B1 - 가변형 수평력 증대 파일 및 이를 이용한 기초 시공 공법 - Google Patents

가변형 수평력 증대 파일 및 이를 이용한 기초 시공 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변형 수평력 증대 파일 및 이를 이용한 기초 시공 공법에 관한 것으로, 서로 다른 특성의 말뚝을 합성하지 않고 또한 서로 다른 크기의 단면을 갖는 구조를 이용하지 않아도 수직력은 물론 수평력과 휨 모멘트에 대한 가변형 수평력을 증대하여 파일 본수를 줄이고 상부 구조물의 구조적 안정성을 향상함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일은, 파일 본체(10)와; 상기 파일 본체의 두부로부터 수평력에 대한 버팀 강성을 증대하기 위한 높이에 걸쳐 상기 파일 본체의 둘레부에 설치되는 보강 윙(20)과; 상기 보강 윙을 향하는 방향으로 상기 파일 본체쪽으로 경사지게 형성된 쐐기부를 구비하며 상기 파일 본체의 둘레부에 상기 보강 윙의 하부와 상부 중에서 일측 이상에 대응하도록 설치되어 상기 보강 윙과 상기 파일 본체를 긴결하는 쐐기를 포함하여 구성된다. 상기 쐐기는 상기 보강 윙의 하부에 설치되어 상기 보강 윙의 하부를 상기 파일 본체에 긴결하는 하부 쐐기(30), 상기 보강 윙의 상부에 설치되어 상기 보강 윙의 상부를 상기 파일 본체에 긴결하는 상부 쐐기(40)로 구성된다.
본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일을 이용한 기초 시공 공법은, 지중에 파일 본체를 삽입 설치하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 설치된 상기 파일 본체의 둘레부에 두부에서부터 일정 심도까지 보강 윙을 설치하여 가변형 수평력 증대 파일(100)을 시공하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 가변형 수평력 증대 파일의 상부와 지반에 걸쳐 콘크리트를 타설하여 기초부를 시공하는 제3단계를 포함하고, 상기 파일 본체의 둘레부에 상기 보강 윙의 하부를 쐐기식으로 긴결하는 하부 쐐기를 설치하는 단계, 상기 보강 윙의 상부에 상기 보강 위의 상부를 쐐기식으로 긴결하는 상부 쐐기를 설치하는 단계가 포함된다.

Description

가변형 수평력 증대 파일 및 이를 이용한 기초 시공 공법{VARIABLE PILE FOR INCREASING HORIZONTAL FORCE AND METHOD FOR CONSTRUCTING FOUNDATION OF STRUCTURE}
본 발명은 건축 토목 구조물의 기초 시공을 위한 파일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 특성의 말뚝을 합성하지 않고 또한 서로 다른 크기의 단면을 갖는 구조를 이용하지 않아도 수직력은 물론 수평력과 휨 모멘트에 대한 가변형 수평력을 증대하여 지반 조건에 일치하는 파일 구조로 본수를 줄이고 상부 구조물의 구조적 안정성을 향상할 수 있는 가변형 수평력 증대 파일 및 이를 이용한 기초 시공 공법에 관한 것이다.
건축 토목 구조물의 건축시 구조물의 안전과 보강을 위하여 지중에 파일에 의한 기초가 시공된다. 상기 기초는 지중에 다수의 파일을 삽입 설치하고 기초 콘크리트를 타설 양생한 후 이 위에 상부 구조물을 구축함으로써 상부 구조물의 하중을 지지층에서 안정적으로 지지하도록 하는 것이다.
파일 기초에 이용하는 파일로는 강관파일, 콘크리트파일이 이용되고 있다.
강관파일은 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
항타가 가능하며, 이에 따라 육상 및 해상 시공에서 많이 사용하고 있다. 지반에 설치된 후 파일의 두부가 손상없이 깔끔하게 정리될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 인장력에 대한 저항성이 크다는 장점이 있다. 선단 지지파일의 경우, 콘크리트파일보다 부마찰력에 대한 저항력이 우수하다는 장점이 있다. 하지만, 부식에 취약하여 조건에 따라 별도의 방식공법이 요구된다는 문제점이 있다. 그리고 강재 자재비의 변동에 따른 공사비의 변동이 심한 문제점이 있다.
콘크리트 파일은 PHC 파일, PC파일 등을 말하는 것으로서, 파일 자체의 선단부가 폐쇄되어 선단지지력이 높은 장점이 있으며, 자재비가 강관 파일에 비해 2~3배정도 저렴하여 공사비를 절감할 수 있는 장점, 압축강도가 크므로 타격력에 대한 저항성 및 기타 외력에 대한 휨모멘트 저항성이 크다는 장점, 부식의 우려가 없으므로 별도의 방식공법이 요구되지 않는다는 장점이 있다. 그러나, 콘크리트 파일은 지반에 설치된 후 두부 정리 시 두부의 손상 및 프리스트레스의 손실 등의 문제점이 있다.
한편, 이러한 파일들은 연직 지지력에 대해서는 장점이 되고 있지만, 지진 또는 풍하중처럼 큰 수평력이나 휨 모멘트가 발생하여 구조물에 미치는 수평하중이 크게 되어 파일 설치 면적과 파일 본수가 증가되는 문제점이 있다.
최근 들어, 지진으로 인한 피해가 커지고 지진의 발생빈도가 높아지면서 건축물에도 내진 설계가 엄격히 요구되고 있다.
종래에는 아파트나 오피스텔, 개인 건축물의 건축시 수직하중만 받는 PHC, PC 파일을 적용하였으며, 따라서, 이러한 파일은 내진(수평력)이 약한 단점이 있다.
상기와 같은 콘크리트 파일과 강관 파일의 장점을 극대화하면서 수평력과 휨 모멘트에 대항하기 위한 대안으로서 콘크리트 파일과 강관 파일을 연결한 복합 파일이 제시되고 있다.
복합 파일은 파일 하부는 선단지지력이 우수하면서 자재비가 저렴한 콘크리트파일을 사용하고, 모멘트 및 전단력이 크게 작용하는 파일 상부는 그것들에 대한 저항력이 우수한 강관파일을 연결함으로써 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 콘크리트파일과 강관파일은 상호 소재가 다르기 때문에, 조인트(joint)나 밴드(band) 등을 추가로 구성하여 용접방법에 의해 콘크리트파일과 강관파일을 결합시키고 있다. 따라서, 조인트(joint)나 밴드(band) 등의 추가 구성으로 인한 비용 상승, 용접으로 인한 시공 지연 및 비용 상승 등이 문제점으로 지적되고 있는 실정이다.
다른 대안으로 파일의 상부를 하부보다 큰 단면적으로 하는 것이 있다.
그러나 이러한 종래 기술들 역시 수평력과 휨 모멘트에 대항하는 버팀 강성이 미약하여 파일 본수가 많아지는 문제점이 있고 또한 제조성이 좋지 않은 문제점이 있다.
등록특허 제10-0999020호 공개특허 제10-2011-0000170호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 특성의 말뚝을 합성하지 않고 또한 서로 다른 크기의 단면을 갖는 구조를 이용하지 않아도 수직력은 물론 수평력과 휨 모멘트에 대한 가변형 수평력을 증대하여 지반 조건에 일치하는 파일 구조로 파일 본수를 줄이고 상부 구조물의 구조적 안정성을 향상할 수 있는 가변형 수평력 증대 파일 및 이를 이용한 기초 시공 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일은, PHC 파일을 포함하는 파일 본체와; 상기 파일 본체의 두부로부터 수평력에 대한 버팀 강성을 증대하기 위한 높이에 걸쳐 상기 파일 본체의 둘레부에 설치되는 보강 윙과; 상기 보강 윙을 향하는 방향으로 상기 파일 본체쪽으로 경사지게 형성되며 상기 파일 본체의 둘레부에 상기 보강 윙의 하부와 상부 중에서 일측 이상에 대응하도록 설치되어 상기 보강 윙과 상기 파일 본체를 긴결하는 쐐기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일을 이용한 기초 시공 공법은, 지중에 파일 본체를 삽입 설치하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 설치된 상기 파일 본체의 둘레부에 두부에서부터 일정 심도까지 보강 윙을 설치하여 가변형 수평력 증대 파일을 시공하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 가변형 수평력 증대 파일의 상부와 지반에 걸쳐 콘크리트를 타설하여 기초부를 시공하는 제3단계를 포함하고, 상기 파일 본체의 둘레부에 상기 보강 윙의 하부를 쐐기식으로 긴결하는 하부 쐐기를 설치하는 단계, 상기 보강 윙의 상부에 상기 보강 위의 상부를 쐐기식으로 긴결하는 상부 쐐기를 설치하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일 및 이를 이용한 기초 시공 공법에 의하면, 기존 파일의 구조 변경없이 수평력과 휨 모멘트가 가해지는 부분에 보강 윙을 설치하여 수평력과 휨 모멘트에 대한 가변형 수평력을 증대함으로써 상부 구조물의 안정성을 극대화할 수 있고 또한 파일 본수를 줄일 수 있으므로 공기를 단축함과 더불어 공사 비용을 대폭으로 절감하는 효과를 도출한다.
그리고, 보강 윙을 파일 본체의 둘레부에 덧대어 설치하는 간단한 작업에 의해 시공이 가능하여 종래 콘크리트 파일과 강관 파일을 합성한 복합 파일과 상부가 하부보다 더 큰 단면적의 파일을 제조 및 시공하는 것보다 경제적이고 시공성도 월등히 우수하며, 불특정한 지반의 특성에 맞춰 보강 윙을 적소에 쉽게 설치할 수 있으므로 내진력을 극대화하고 결과적으로 지진으로 인한 각종 건축 토목 구조물의 손상과 인명피해를 줄이는 효과가 있다.
또한, 쐐기를 이용하여 보강 윙을 파일 본체와 긴결하여 보강 윙과 파일 본체를 일체로 합성함으로써 외력(수평력, 휨 모멘트)에 대항하는 큰 버팀력을 확보한다.
도 1은 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일의 분해 사시도.
도 2 내지 도 4는 각각 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일의 시공 상태 단면도.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일에 적용된 하부 쐐기와 상부 쐐기의 구조를 보인 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일에 적용된 보강 윙의 변형도.
도 7은 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일에 적용된 하부 쐐기와 상부 쐐기의 변형도.
도 8은 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일을 이용한 기초 시공 공정도.
도 9는 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일에 적용된 보강 윙의 다른 예를 보인 평면도.
도 10은 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일의 다른 예로서 보강 윙이 2단으로 설치되는 예를 보인 단면도.
도 11은 도 10에 의한 가변형 수평력 증대 파일의 시공 공정도.
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 수평력 증대 파일(100)은, 파일 본체(10)와; 파일 본체(10)의 둘레부에 설치되는 보강 윙(20), 파일 본체(10)의 하부와 상부 중에서 일측 이상에 설치되어 보강 윙(20)을 파일 본체(10)에 긴결하는 쐐기로 구성된다.
파일 본체(10)는 PHC 파일, 강관 파일, 마이크로파일 등 다양한 기성 제품의 사용이 가능하며 길이방향의 일측에서부터 타측에 걸쳐 전체적으로 동일한 형상과 크기의 단면[센터(center) 유지를 위한 센터유지구 등을 제외한 구조의 단면)으로 이루어진다.
보강 윙(20)은 전체적으로 크기가 동일한 파일 본체(10)를 사용하여도 수평력에 대항하는 버팀 강성을 증대하기 위하여 사용되는 것이며, 예를 들어 파일 본체(10)의 외부에 덧대어지는 관형의 윙 본체(21), 윙 본체(21)의 둘레부에 방사형으로 형성되는 다수(도 1에는 4개로 도시되고, 도 9에는 8개로 도시됨)의 윙(22)으로 구성된다.
보강 윙(20)은 파일(100)을 지중에 설치할 때 파일 본체(10)에 미리 고정되어 파일 본체(10)와 함께 지중에 설치될 수도 있고, 파일 본체(10)를 지중에 설치한 후 파일 본체(10)에 설치될 수도 있으며, 전자의 경우 윙(22)이 방사형으로 돌출되어 있기 때문에 파일 본체(10)의 설치시 간섭을 일으킬 수 있고 후자의 경우 전자보다 보강 윙(20)을 자유롭고 용이하게 설치할 수 있다.
이러한 구조의 보강 윙(20)은 파일 본체(10)의 전구간에 걸쳐 설치되는 것도 가능하지만 수평력이 작용하는 부분에만 설치되어 수평력에 대항하는 버팀 강성을 확보하는 것이며, 즉 윙(22)은 상부에서 하부에 걸쳐 동일한 크기의 판재로 형성될 수도 있고 도면에서처럼 수평력의 크기에 맞도록 하부로 가면서 크기가 작아지는 것도 무방하다.
윙(22)은 지중에 원활하게 삽입 설치될 수 있도록 하단부가 얇게 형성되는 것도 바람직하다.
보강 윙(20)은 파일 본체(10)와 동일한 재질, 다른 재질 모두가 사용 가능하며, 예를 들어 스틸(steel)이 바람직하다.
지반의 특성과 구조물의 하중 등에 따라 수평력의 크기가 달라지며, 따라서 수평력의 크기에 맞는 버팀강성의 확보를 위하여 보강 윙(20)의 윙(22)의 크기는 다양하게 구성된다.
상기 쐐기는 하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)로 구분되며 보강 윙(20)과 파일 본체(10)가 단품으로 이루어지고 생산오차 등으로 인하여 상호 간에 틈이 발생되더라도 보강 윙(20)과 파일 본체(10)를 긴결하는 매개체이다.
하부 쐐기(30)는 보강 윙(20)의 하부에 설치되어 보강 윙(20)을 저부에서 받쳐 지지함과 아울러 보강 윙(20)과 파일 본체(10)를 견고하게 긴결하는 것이고, 상부 쐐기(40)는 보강 윙(20)의 상부에 설치되어 보강 윙(20)과 파일 본체(10)를 견고하게 긴결하는 것이다. 도 1과 도 4에서 보이는 것처럼, 하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)는 함께 사용되는 것으로 한정되지 아니하고 도 2에서처럼 하부 쐐기(30)만 설치될 수 있으며 또는 도 3에서처럼 상부 쐐기(40)만 설치될 수도 있다.
하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)는 각각 외주면이 보강 윙(20)을 향하는 방향으로 가면서 파일 본체(10)쪽으로 경사지게 형성되어 즉 단면이 적어지게 형성되는 구조물이며, 도 1에서 보이는 바와 같이 파일 본체(10)의 둘레부에 전체적으로 덧대어지도록 링(ring) 형상으로 이루어져 하나가 설치될 수 있고, 또는 2개 이상이 상호 간에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.
하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)는 스틸 등 다양한 재질의 사용이 가능하고 예를 들어 도 5a에서 보이는 바와 같이, 내부에 빈 공간이 없는 외부 경사형 단면(삼각단면)의 입체형, 도 5b에서처럼 파일 본체(10)에 고정되는 고정부(31,41), 보강 윙(20)을 긴결하기 위한 방향으로 탄성 거동이 가능하도록 고정부(31,41)의 상단부에 경사지도록 연장 형성되는 쐐기부(32,42)(탄성 거동이 가능하도록 절개부를 통해 다수개가 구성)로 구성될 수 있으며 또는 도 5c처럼, 내부에 공간이 있는 외부 경사형 단면(삼각단면)의 입체형일 수도 있다. 도 5c의 구조인 경우 하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)의 내부 공간은 콘크리트를 충진하는 공간으로 사용될 수 있으며, 단 상기 콘크리트는 보강 윙(20)의 설치시 외부[보강 윙(20)과 파일 본체(10)의 사이]로 분출되어야 하므로 하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)는 보강 윙(20)에 의해 개방(파단 등)되는 분출부가 구성되어야 한다.
하부 쐐기(30)는 보강 윙(20)보다 먼저 파일 본체(10)에 설치되어 있으며, 보강 윙(20)이 항타 등으로 파일 본체(10)에 설치될 때 보강 윙(20)의 하부가 외부 경사형의 쐐기부(32)의 경사를 따라 벌어지도록 하여 보강 윙(20)의 하부와 파일 본체(10) 사이에 개재되면서 보강 윙(20)과 파일 본체(10)를 긴결한다.
하부 쐐기(30)는 보강 윙(20)의 아래쪽에 배치되기 때문에 파일 본체(10)에 미리 설치되어 파일 본체(10)와 함께 단일 공정으로 시공되며 따라서 보강 윙(20)의 위치를 설정하는 기능도 겸한다.
하부 쐐기(30)는 자신의 재질과 파일 본체(10)의 재질 등에 따라 다양한 방법으로 파일 본체(10)에 고정되며, 예를 들어 직접 용접식으로 고정되는 방법, 파일 본체(10)의 둘레부에 형성된 스토퍼를 통해 지지되어 고정되는 방법, 앵커 등을 통해 파일 본체(10)에 고정되는 방법 등이 있다.
상부 쐐기(40)는 보강 윙(20)의 둘레부에 설치되며 하부 쐐기(30)와 달리 보강 윙(20)보다 나중에 설치되며 외부 경사형의 쐐기부(42)가 이미 설치되어 있는 보강 윙(20)과 파일 본체(10) 사이를 파고들어 보강 윙(20)의 상부를 벌어지게 함으로써 보강 윙(20)과 파일 본체(10)를 긴결한다.
상부 쐐기(40)는 링 구조, 2개 이상의 쐐기편 등으로 구성 가능하다.
이상의 구조에 따르면 보강 윙(20)의 하부와 상부가 하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)에 의해 벌어지는 것이기 때문에 도 6에서처럼, 보강 윙(20)의 하부와 상부에 각각 하나 또는 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 2개 이상의 절개부(23a,24a)를 형성하여 절개부(23a,24a)들 사이에 탄성 거동이 가능한 긴결부(23,24)를 구성하는 것도 가능하다.
이와 같은 구성의 하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)에 따르면, 파일 본체(10)의 둘레부에 설치되는 보강 윙(20)이 파일 본체(10)에 견고하게 긴결됨으로써 파일 본체(10)와 보강 윙(20)을 일체로 합성하는 효과가 있고, 더불어, 하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)의 구조상 보강 윙(20)의 하부와 상부 그리고 파일 본체(10)의 둘레부 사이에는 빈 공간이 형성되며 이 빈 공간에 콘크리트[지중의 파일공에 채워지는 콘크리트 또는 하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)의 내부에 충진된 콘크리트]이 채워짐으로써 합성력을 증대하는 효과도 있다.
하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)는 각각 콘크리트의 보다 원활한 충진을 위하여 도 7에서 보이는 바와 같이, 내주면에 하나 이상의 충진홈(34,44)이 형성된다.
하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)는 스틸 등 다양한 재질이 가능하다.
도 8을 참조하여 본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일을 이용한 기초 시공 공법을 설명한다.
(S10) 파일공 천공.
토목 구조물을 시공할 지반에 공지의 천공장비를 이용하여 파일공(1)을 천공한다. 이때, 지반선 밑으로 터파기하여 작업 공간(2)을 확보할 수 있다. 이와 같은 작업 공간(2)은 보강 윙(20)의 삽입 깊이를 줄이게 되어 보강 윙(20)을 신속하고 용이하게 삽입 설치하는 효과를 도출한다.
(S20) 파일 본체 시공.
파일 본체(10)를 파일공(1)의 내부에 삽입 시공한다. 파일 본체(10)에는 보강 윙(20)의 위치에 맞도록 하부 쐐기(30)를 미리 고정한 상태이고, 즉 하부 쐐기(30)가 설치된 파일 본체(10)를 파일공(1)에 삽입 시공한다. 물론 하부 쐐기(30)는 선택적으로 적용되는 것이므로 하부 쐐기(30)가 적용되지 않는 경우에는 파일 본체(10)만 삽입 시공한다.
파일 본체(10)를 시공하면 파일 본체(10)의 일부분이 작업공간(2)으로 돌출된 상태이며 두부가 지반선 위로 돌출될 수도 있다.
본 발명은 파일공 천공 - 파일 본체 시공으로 한정되지 아니하며 파일공의 천공없이 파일 본체(10)를 지중에 바로 항타 등으로 시공하는 것도 포함된다.
(S30) 보강 윙 설치.
보강 윙(20)을 파일 본체(10)의 둘레부에 끼우고 항타식으로 설치하는 보강 윙(20)의 상부에 항타용 캡을 설치한 후 항타하여 보강 윙(20)을 설치한다. 보강 윙(20)은 파일 본체(10)를 가이드로 하여 파일 본체(10)를 따라 하강하면서 지중에 삽입 설치되며 이미 작업공간(2)을 확보한 조건에서는 작업공간(2)의 저부구간에서만 지반과 마찰되므로 보강 윙(20)을 적은 항타력으로 신속하게 설치할 수 있다.
보강 윙(20)은 파일 본체(10)를 따라 지중에 삽입 설치되며, 하부 쐐기(30)의 설치 위치에서 하부가 하부 쐐기(30)에 의해 벌어지면서 하부 쐐기(30)에 긴결된다. 즉, 하부 쐐기(30)를 매개로 하여 보강 윙(20)과 파일 본체(10)가 일체로 합성된다.
(S40) 상부 쐐기 설치.
보강 윙(20)을 설치한 후 보강 윙(20)의 상부에 다음과 같이 상부 쐐기(40)를 설치한다. 상부 쐐기(40)가 링 구조인 경우 상부 쐐기(40)를 파일 본체(10)의 둘레부에 끼운 후 보강 윙(40)의 상부까지 하강시키고, 이어서 상부 쐐기(40)를 하강시키면 상부 쐐기(40)가 보강 윙(20)과 파일 본체(10)의 사이를 파고 들게 되어 보강 윙(20)의 상부가 벌어지면서 상부 쐐기(40)에 긴결된다. 따라서, 보강 윙(20)의 상부는 상부 쐐기(40)를 매개로 하여 파일 본체(10)와 일체로 합성된다.
(S50) 두부 정리 및 기초 콘크리트 타설.
(S40) 상부 쐐기 설치 공정을 통해 본 발명의 파일(100)은 시공이 완료되며, 필요한 경우 파일 본체(10)의 두부를 정리하고 파일(100)의 주변과 지반 위에 일정 높이로 종/횡방향의 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하여 기초부를 시공한다.
일부 콘크리트는 파일 본체(10)와 파일공(1) 사이에 충진되며, 여기서 일부 콘크리트가 보강 윙(20)과 파일 본체(10) 사이의 빈 공간에 충진되어 결과적으로 보강 윙(20)과 파일 본체(10)의 합성력이 증대된다.
본 발명에 의한 가변형 수평력 증대 파일은 파일 본체(10)에 2개 이상의 보강 윙(20)이 적용될 수 있다.
도 10에서처럼 연약지반에 맞춰 보강 윙(20-1,20-2)을 설치한다. 즉, 연약지반이 다른 지층과 층상구조로 이루어진 경우 사전 지질조사를 통해 연약지반을 확인하고 연약지반에 맞춰 보강 윙(20-1,20-2)을 설치하는 것이다.
도 11을 참고로 시공 방법을 설명하면, 파일 본체(10) 근입 - 1차 보강 윙(20-1) 설치 - 2차 보강 윙(20-2) 설치의 공정으로 이루어진다.
1. 파일 본체 근입(S10).
파일 본체(10)를 항타 또는 천공을 통해 지중에 근입한다. 파일 본체(10)는 보강 윙(20-1,20-2)의 설치를 위하여 두부가 지표면 위쪽에 배치되도록 근입될 수 있고, 또는 파일 본체(10)의 두부를 지표면 아래까지 근입하는 경우 두부 부근을 터파기하여 보강 윙(20-1,20-2)의 설치를 위한 공간을 확보한다.
2. 1차 보강 윙 설치.
파일 본체(10)의 지중 근입을 완료한 후 1차 보강 윙(20-1)을 파일 본체(10)의 둘레부에 설치하며, 물론, 1차 보강 윙(20-1) 설치 위치는 연약지반의 위치이고, 세부 설치 방법은 다음과 같다.
가. 1차 보강 윙(20-1) 거치(S20).
1차 보강 윙(20-1)을 파일 본체(10)의 두부에 거치한다. 1차 보강 윙(20-1)은 파일 본체(10)의 둘레부에 결합되며, 저부가 지표면에 지지되도록 한다.
나. 항타 지그 설치(S30).
1차 보강 윙(20-1)을 항타하여 연약지반 위치에 설치하고, 이를 위하여 항타 지그(200)가 적용된다.
항타 지그(200)는 1차 보강 윙(20-1)의 형태에 맞는 원형의 홀(또는 홈)이 구비되고 외형은 원형으로 한정되지 않는다. 또한, 항타 지그(200)는 1차 보강 윙(20-1)의 윙 본체와 윙을 감싸면서 윙 본체의 상면과 측면을 함께 감싸는 턱이 구성될 수 있다.
항타 지그(200)는 강관이 바람직하고, 1차 보강 윙(20-1)의 설치 심도에 맞는 크기로 구성되는 것이 바람직하며, 또는 2개 이상이 설치 심도에 맞춰 연결되어 사용되는 것도 가능하다.
다. 항타(S40).
항타기로 항타 지그(200)를 항타하여 1차 보강 윙(20-1)을 설치한다.
3. 2차 보강 윙 설치.
2차 보강 윙(20-2)을 1차 보강 윙(20-1)의 설치 방법과 동일한 방법으로 항타 설치한다.
하부 쐐기(30)와 상부 쐐기(40)는 전술한 방법과 동일하게 설치되므로 구체적인 설명을 생략하며, 즉, 하부 쐐기(30) 설치 - 1차 보강 윙 설치(20-1) - 상부 쐐기(40) 설치에 의한 1차 보강 윙 설치 완료, 하부 쐐기(30) 설치 - 2차 보강 윙(20-2) 설치 - 상부 쐐기(40) 설치에 의한 2차 보강 윙 설치 완료로 이루어지며, 마지막으로 두부 정리 및 기초 콘크리트 타설 공정을 거친다.
10 : 파일 본체, 20 : 보강 윙
21 : 윙 본체, 22 : 윙
30 : 하부 쐐기, 31,41 : 고정부
32,42 : 쐐기부, 34,44 : 충진홈
40 : 상부 쐐기,

Claims (10)

  1. 파일 본체(10)와;
    상기 파일 본체의 두부로부터 수평력에 대한 버팀 강성을 증대하기 위한 높이에 걸쳐 상기 파일 본체의 둘레부에 설치되는 하나 이상의 보강 윙(20)과;
    상기 보강 윙을 향하는 방향으로 상기 파일 본체쪽으로 경사지게 형성된 쐐기부를 구비하며 상기 파일 본체의 둘레부에 상기 보강 윙의 하부와 상부 중에서 일측 이상에 대응하도록 설치되어 상기 보강 윙과 상기 파일 본체를 긴결하는 쐐기를 포함하고,
    상기 보강 윙은 상기 파일 본체의 외부에 덧대어지는 관형의 윙 본체(21), 상기 윙 본체의 둘레부에 방사형으로 형성되는 다수의 윙(22)으로 이루어지며,
    상기 쐐기는 상기 파일 본체(10)에 고정되는 고정부, 상기 보강 윙을 향하는 방향으로 상기 파일 본체쪽으로 경사지게 형성된 쐐기부, 상하 양측이 개방되어 콘크리트가 충진되도록 하는 하나 이상의 충진홈로 이루어지며, 상기 충진홈을 통해 상기 파일 본체와 보강 윙 사이의 공간에 콘크리트가 채워지도록 하여 상기 파일 본체와 보강 윙과 쐐기 및 콘크리트를 일체로 합성하는 것을 특징으로 하는 가변형 수평력 증대 파일.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 쐐기는 상기 보강 윙의 하부에 설치되는 하부 쐐기와 상기 보강 윙의 상부에 설치되는 상부 쐐기로 구분되는 것을 특징으로 하는 가변형 수평력 증대 파일.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 보강 윙의 하부와 상부 중에서 일측 이상에는 종방향으로 이루어진 하나 이상의 절개부(23a,24a)에 의해 탄성 거동하여 상기 쐐기에 긴결되는 긴결부(23,24)가 포함되는 것을 특징으로 하는 가변형 수평력 증대 파일.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 파일 본체는 PHC 파일, 강관 파일, 마이크로 파일을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가변형 수평력 증대 파일.
  8. 지중에 파일 본체를 삽입 설치하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 설치된 상기 파일 본체의 둘레부에 두부에서부터 일정 심도까지 보강 윙을 설치하여 가변형 수평력 증대 파일(100)을 시공하는 제2단계와;
    상기 제2단계 이후 상기 가변형 수평력 증대 파일의 상부와 지반에 걸쳐 콘크리트를 타설하여 기초부를 시공하는 제3단계를 포함하고,
    상기 제1단계는 상기 파일 본체의 둘레부에 상기 보강 윙의 위치에 맞도록 하부 쐐기를 설치하여 상기 하부 쐐기가 설치된 파일 본체를 지중에 삽입 설치하되, 상기 하부 쐐기는 상기 파일 본체(10)에 고정되는 고정부(31), 상기 보강 윙을 향하는 방향으로 상기 파일 본체쪽으로 경사지게 형성된 쐐기부(32), 상하 양측이 개방되어 몰탈이 충진되도록 하는 하나 이상의 충진홈(34)으로 이루어지며,
    상기 제2단계는 상기 파일 본체의 외부에 덧대어지는 관형의 윙 본체(21), 상기 윙 본체의 둘레부에 방사형으로 형성되는 다수의 윙(22)으로 구성된 보강 윙을 상기 파일 본체의 둘레부에 설치하되 하부가 상기 하부 쐐기에 쐐기식으로 긴결되도록 설치하고,
    상기 제3단계는 상기 충진홈을 통해 상기 파일 본체와 보강 윙 사이의 공간에 콘크리트가 채워지도록 하여 상기 파일 본체와 보강 윙과 하부 쐐기 및 콘크리트를 일체로 합성하는 것을 특징으로 하는 가변형 수평력 증대 파일을 이용한 기초 시공 공법.
  9. 지중에 파일 본체를 삽입 설치하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 설치된 상기 파일 본체의 둘레부에 두부에서부터 일정 심도까지 보강 윙을 설치하여 가변형 수평력 증대 파일(100)을 시공하는 제2단계와;
    상기 제2단계 이후 상기 가변형 수평력 증대 파일의 상부와 지반에 걸쳐 콘크리트를 타설하여 기초부를 시공하는 제3단계를 포함하고,
    상기 제2단계는 상기 보강 윙을 상기 파일 본체의 둘레부에 설치하고 상기 보강 윙의 상부에 상부 쐐기를 설치하여 상기 보강 윙의 상부가 상기 상부 쐐기에 쐐기식으로 긴결되도록 설치하되,
    상기 상부 쐐기는 상기 파일 본체(10)에 고정되는 고정부(41), 상기 보강 윙을 향하는 방향으로 상기 파일 본체쪽으로 경사지게 형성된 쐐기부(42), 상하 양측이 개방되어 몰탈이 충진되도록 하는 하나 이상의 충진홈(44)으로 이루어지며,
    상기 제3단계는 상기 충진홈을 통해 상기 파일 본체와 보강 윙 사이의 공간에 콘크리트가 채워지도록 하여 상기 파일 본체와 보강 윙과 상부 쐐기 및 콘크리트를 일체로 합성하는 것을 특징으로 하는 가변형 수평력 증대 파일을 이용한 기초 시공 공법.
  10. 지중에 파일 본체를 삽입 설치하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 설치된 상기 파일 본체의 둘레부에 두부에서부터 일정 심도까지 보강 윙을 설치하여 가변형 수평력 증대 파일(100)을 시공하는 제2단계와;
    상기 제2단계 이후 상기 가변형 수평력 증대 파일의 상부와 지반에 걸쳐 콘크리트를 타설하여 기초부를 시공하는 제3단계를 포함하고,
    상기 제1단계는 상기 파일 본체의 둘레부에 상기 보강 윙의 위치에 맞도록 하부 쐐기를 설치하여 상기 하부 쐐기가 설치된 파일 본체를 지중에 삽입 설치하되, 상기 하부 쐐기는 상기 파일 본체(10)에 고정되는 고정부(31), 상기 보강 윙을 향하는 방향으로 상기 파일 본체쪽으로 경사지게 형성된 쐐기부(32), 상하 양측이 개방되어 몰탈이 충진되도록 하는 하나 이상의 충진홈(34)으로 이루어지며,
    상기 제2단계는 상기 보강 윙을 상기 파일 본체의 둘레부에 설치하고 상기 보강 윙의 상부에 상부 쐐기를 설치하여 상기 보강 윙의 상부가 상기 상부 쐐기에 쐐기식으로 긴결되도록 설치하되,
    상기 상부 쐐기는 상기 파일 본체(10)에 고정되는 고정부(41), 상기 보강 윙을 향하는 방향으로 상기 파일 본체쪽으로 경사지게 형성된 쐐기부(42), 상하 양측이 개방되어 몰탈이 충진되도록 하는 하나 이상의 충진홈(44)으로 이루어지며,
    상기 제3단계는 상기 충진홈을 통해 상기 파일 본체와 보강 윙 사이의 공간에 콘크리트가 채워지도록 하여 상기 파일 본체와 보강 윙과 상부 쐐기와 하부 쐐기 및 콘크리트를 일체로 합성하는 것을 특징으로 하는 가변형 수평력 증대 파일을 이용한 기초 시공 공법.
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