KR101875075B1 - 선단 확장 보강판 및 선단 확장 파일 - Google Patents

선단 확장 보강판 및 선단 확장 파일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 파일 본체 하단에 위치되는 선단 확장 보강판의 측면에 평탄면을 형성함으로써, 파일 근입시 파일 회전에 따라 돌출부와의 간섭을 해소하여 시공성을 개선하면서도 충분한 선단지지력 확보가 가능한 선단 확장 보강판 및 선단 확장 파일에 대한 것이다.
본 발명은 중공 원통 형상의 콘크리트 파일 본체 하단에 결합되되, 상기 콘크리트 파일 본체의 외부로 돌출되는 선단 확장 보강판에 관한 것으로, 상기 선단 확장 보강판은 측면에 복수의 평탄면이 형성되어 정다각형을 이루되, 상기 선단 확장 보강판의 중심에서 각 평탄면까지의 거리는 콘크리트 파일 본체 외주면의 반지름 이상이고, 상기 선단 확장 보강판의 중심에서 각 꼭짓점까지의 거리는 선단 확장 파일의 삽입을 위하여 지반에 형성된 천공홀의 상부에 설치되는 케이싱 내주면의 반지름보다 5㎜ 이상 작은 것을 특징으로 한다.

Description

선단 확장 보강판 및 선단 확장 파일{Extended reinforcing plate and Pile with extended head}
본 발명은 콘크리트 파일 본체 하단에 위치되는 선단 확장 보강판의 측면에 평탄면을 형성함으로써, 파일 근입시 파일 회전에 따라 돌출부와의 간섭을 해소하여 시공성을 개선하면서도 충분한 선단지지력 확보가 가능한 선단 확장 보강판 및 선단 확장 파일에 대한 것이다.
지반 지지력은 지중에 설치되는 파일 강도 이내에서 결정되는데, 통상 지반 지지력이 파일 강도에 크게 못 미치므로 파일 내력을 충분히 활용하지 못하는 문제점이 있다.
이에 파일의 선단 면적을 늘려 선단지지력을 증가시킴으로써, 파일 자체의 강도를 충분히 활용할 수 있도록 파일 선단에 선단 확장 보강판을 부착한 이엑스티(EXT) 파일이 개발되어 사용되고 있다(특허 제10-0661123호).
상기 등록기술을 이용하는 경우 공사기간 단축과 파일 본수의 절감에 따른 경제성 향상 등의 장점이 있다.
상기 선단 확장 보강판으로는 통상 파일 외측으로 돌출되어 파일 외경보다 확대된 면적을 가진 원형 강판이 이용된다.
한편, 파일 시공시 지중에 천공홀을 형성하고, 공벽 붕괴를 방지하기 위해 천공홀 상부에 일정 길이로 케이싱을 설치한다.
그런데 상기 이엑스티 파일은 하단에 선단 확장 보강판이 결합되므로, 선단 확장 보강판과 케이싱 내주면 사이의 간격이 상대적으로 좁은 편이다.
그러므로 케이싱의 반복 사용으로 케이싱의 내주면에 변형이 발생하거나 기타 천공홀 내측으로 돌출된 부분이 존재하는 경우, 종래 원형 형상의 선단 확장 보강판은 케이싱 또는 천공홀 내부로 돌출된 부분과 간섭될 수 있다. 따라서 지중에 파일을 삽입하기 곤란한 경우가 발생할 수 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 선단 확장 보강판의 일측면에 평탄면을 형성하여 선단 확장 보강판과 케이싱 또는 천공홀 내부 돌출부와의 간섭시 파일을 회전시켜 파일을 지반에 용이하게 삽입할 수 있는 선단 확장 보강판 및 선단 확장 파일을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 중공 원통 형상의 콘크리트 파일 본체 하단에 결합되되, 상기 콘크리트 파일 본체의 외부로 돌출되는 선단 확장 보강판에 관한 것으로, 상기 선단 확장 보강판은 측면에 복수의 평탄면이 형성되어 정다각형을 이루되, 상기 선단 확장 보강판의 중심에서 각 평탄면까지의 거리는 콘크리트 파일 본체 외주면의 반지름 이상이고, 상기 선단 확장 보강판의 중심에서 각 꼭짓점까지의 거리는 선단 확장 파일의 삽입을 위하여 지반에 형성된 천공홀의 상부에 설치되는 케이싱 내주면의 반지름보다 5㎜ 이상 작은 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판을 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단 확장 보강판의 중심에서 각 꼭짓점까지의 거리는 콘크리트 파일 본체 외주면의 반지름보다 35㎜ 이상 큰 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단 확장 보강판의 중앙에는 관통공이 형성되되, 상기 관통공은 다각형을 이루고, 관통공의 최대 지름은 콘크리트 파일 본체의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단 확장 보강판은 좌우로 2등분 되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 분할된 선단 확장 보강판의 접합부 하부에는 연결강판이 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 중공 원통 형상의 콘크리트 파일 본체; 및 상기 콘크리트 파일 본체의 하단에 결합되는 상기 선단 확장 보강판; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 파일을 제공한다.
본 발명에 따르면 콘크리트 파일 본체의 하단에 결합되는 선단 확장 보강판의 측면에 평탄면을 형성함으로써, 선단 확장 보강판과 케이싱 또는 천공홀 내부 돌출부와의 간섭시 파일을 회전시켜 가며 이들 간섭을 해소하여 파일을 지반에 용이하게 삽입할 수 있다.
이에 따라 시공성을 개선하면서도 충분한 선단지지력 확보로 파일 본수의 절감 및 이에 따른 공사기간 단축으로 경제성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 선단 확장 파일을 도시하는 저면 사시도.
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명에 의한 선단 확장 파일을 도시하는 저면 사시도 및 선단 확장 보강판의 실시예를 도시하는 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 선단 확장 파일의 근입 개념을 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명 선단 확장 보강판의 다른 실시예를 도시하는 평면도.
도 5는 본 발명 선단 확장 보강판의 크기를 나타내는 평면도.
도 6은 다각형의 관통공이 형성된 선단 확장 보강판을 도시하는 평면도.
도 7은 또 다른 실시예에 의한 선단 확장 보강판이 구비된 선단 확장 파일을 도시하는 사시도.
도 8은 연결강판이 구비된 선단 확장 파일을 도시하는 사시도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명에 의한 선단 확장 파일을 도시하는 저면 사시도 및 선단 확장 보강판의 실시예를 도시하는 평면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 선단 확장 파일의 근입 개념을 도시하는 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명 선단 확장 보강판은 중공 원통 형상의 콘크리트 파일 본체(21) 하단에 결합되되, 상기 콘크리트 파일 본체(21)의 외부로 돌출되는 선단 확장 보강판(22)에 관한 것으로, 상기 선단 확장 보강판(22)의 측면에 복수의 평탄면(221)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 콘크리트 파일 본체(21)는 내부에 중공이 형성된 원통 형상의 파일로, 내부에 PC 강선이 매설된 PHC(Pretensioned Spun High Strength Concrete) 파일을 이용할 수 있다.
상기 선단 확장 보강판(22)은 콘크리트 파일 본체(21)의 하단에 결합되는 것으로, 외주면이 콘크리트 파일 본체(21)의 외부로 돌출된다.
이에 따라 확장된 파일 선단에 의하여 선단지지력이 증가된다.
상기 선단 확장 보강판(22)은 볼트로 콘크리트 파일 본체(21) 하단에 결합할 수 있다. 이를 위하여 선단 확장 보강판(22)에는 미리 볼트결합공을 형성하여 둘 수 있다.
상기 선단 확장 보강판(22)에는 측면에 평탄면(221)이 형성된다.
케이싱(12) 내부에 돌출된 부분이 있는 경우, 종래 원형 보강판은 일측이 돌출된 부분에 걸려 통과하기 어려울 수 있다.
그러나 선단 확장 보강판(22)에 평탄면(221)이 형성되면, 선단 확장 보강판(22)을 회전하면서 평탄면(221) 측이 케이싱(12) 내측 돌출된 부분에 위치되도록 하여 파일을 쉽게 근입할 수 있다.
상기 평탄면(221)은 원형 보강판의 일측면을 절단하여 제작 가능하다.
선단지지력의 편심을 방지하기 위해 평탄면(221)은 상하 좌우 대칭으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 2의 (a) 내지 (b)에 도시된 실시예에서는 선단 확장 보강판(22)에 6개의 평탄면(221)이 형성되었으나, 이외에도 평탄면(221)의 개수는 다양하게 조절할 수 있다.
풍화암이나 연암의 경우 파일 선단은 하부 지반의 45도 경사지게 확대된 영역에서 지반의 전단강도에 의해 지지된다.
따라서 원형 보강판의 일부 면을 절단하여 평탄면(221)이 형성된 선단 확장 보강판(22)을 이용하는 경우, 선단 확장 보강판(22)의 일부 구간에서 지름이 감소한다 하더라도 보강판의 최대 지름을 유지할 수 있으므로 선단지지력의 크기에는 거의 영향이 없다.
그러므로 본 발명의 선단 확장 보강판(22)을 적용하는 경우에는 파일 시공성을 개선하면서도 종래 선단 확장 보강판(22)과 유사한 수준의 선단지지력 확보가 가능하다.
도 4는 본 발명 선단 확장 보강판의 다른 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 선단 확장 보강판(22)은 복수의 평탄면(221)이 정다각형을 이루도록 구성할 수 있다.
선단 확장 보강판(22)은 커다란 강판을 절단하여 제작하는데, 종래 도 1에 도시된 원형 보강판은 이웃하는 다른 보강판과의 사이에 낭비되는 강판의 면적이 넓어 비경제적이다.
이에 비하여 선단 확장 보강판(22)을 정다각형으로 형성하면, 강판을 절단하여 복수의 선단 확장 보강판(22)을 제작할 때 이웃하는 선단 확장 보강판(22) 사이의 간격이나 선단 확장 보강판(22) 사이의 면적을 최소화할 수 있어 경제적이다.
아울러 강판을 직선 절단하여 선단 확장 보강판(22)을 제작할 수 있으므로 제작 면에서도 용이하다.
한편, 천공홀(11) 내주면에 돌출부가 있는 경우에는 선단 확장 보강판(22)이 천공홀(11) 주변의 지반을 절삭하면서 근입되어야 하나 원형 보강판은 주변 지반을 절삭하면서 삽입되기 어렵다.
이에 반하여 선단 확장 보강판(22)을 정다각형으로 구성하면 이웃하는 평탄면(221)에 의하여 형성되는 정다각형의 날카로운 꼭짓점이 천공홀(11) 내부의 돌출된 부분을 효과적으로 절삭하면서 근입될 수 있다.
나아가 지반 절삭이 어려운 경우 선단 확장 파일(2)을 적절하게 회전시키면서 근입하면, 다각형 형상의 선단 확장 보강판(22)과 돌출부와의 간섭을 피할 수 있어 시공이 편리하다.
뿐만 아니라 선단 확장 파일(2)을 적절하게 좌우로 회전하면서 근입할 경우 다각형의 선단 확장 보강판(22)이 하부 잔여슬라임층을 파헤치면서 하부로 근입된다.
이에 따라 원형보다 다각형 형상의 선단 확장 보강판(22)이 천공홀(11) 하부의 잔여슬라임층을 뚫고 하부 지반에 안착되는데 유리하다.
도 5는 본 발명 선단 확장 보강판의 크기를 나타내는 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선단 확장 보강판(22)의 중심(O)에서 각 평탄면(221)까지의 거리(R1)는 콘크리트 파일 본체(21) 외주면의 반지름(R3) 이상이 되도록 구성할 수 있다.
즉, 파일의 선단지지력을 충분히 확보할 수 있도록 선단 확장 보강판(22)을 콘크리트 파일 본체(21)의 크기보다 크게 형성하여 선단 확장 보강판(22)이 콘크리트 파일 본체(21)의 하단을 모두 덮도록 한다.
아울러 상기 선단 확장 보강판(22)의 중심(O)에서 각 꼭짓점까지의 거리(R2)는 콘크리트 파일 본체(21) 외주면의 반지름(R3)보다 35㎜ 이상 크고, 선단 확장 파일(2)의 삽입을 위하여 지반(1)에 형성된 천공홀(11)의 상부에 설치되는 케이싱(12) 내주면의 반지름(R4)보다 5㎜ 이상 작게 구성할 수 있다.
콘크리트 파일 본체(21)의 크기보다 선단 확장 보강판(22)의 크기가 충분히 크도록 선단 확장 보강판(22)의 중심(O)에서 각 꼭짓점까지의 거리(R2)는 콘크리트 파일 본체(21) 외주면의 반지름(R3)보다 35㎜ 이상 크게 제작할 수 있다.
그리고 천공홀(11) 내에 케이싱(12)이 원활하게 삽입될 수 있도록 선단 확장 보강판(22)과 케이싱(12) 사이의 거리는 5㎜ 이상 되도록 구성할 수 있다.
다각형 형상의 선단 확장 보강판(22)에서 다각의 수는 콘크리트 파일 본체(21)의 외경과 케이싱(12)의 내경 크기에 따라 결정된다.
예를 들어, 콘크리트 파일 본체(21)의 지름이 500㎜, 케이싱(12)의 외경과 내경이 각각 608㎜와 584㎜인 경우, 선단 확장 보강판(22)의 중심(O)에서 각 꼭짓점까지의 거리(R2)는 285㎜ < R2 < 287㎜의 범위이고, 선단 확장 보강판(22)은 최소 7각형 이상이 되어야 한다.
도 6은 다각형의 관통공이 형성된 선단 확장 보강판을 도시하는 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 선단 확장 보강판(22)의 중앙에는 관통공(222)이 형성되되, 상기 관통공(222)은 다각형을 이루고, 관통공(222)의 최대 지름은 콘크리트 파일 본체(21)의 내경보다 작도록 구성할 수 있다.
상기 관통공(222)은 천공홀(11) 하부의 잔여슬라임 배출을 위해 콘크리트 파일 본체(21)의 중공과 연통되도록 선단 확장 보강판(22)의 중앙에 형성할 수 있다.
이때, 상기 관통공(222)은 원형 형상으로 구성할 수 있다.
그러나 도 6과 같이 다각형 형상으로 관통공(222)을 제작하면 선단 확장 파일(2)을 천공홀(11)에 회전 관입할 때 잔여슬라임의 교란에 용이하여 선단 확장 파일(2)의 근입이 보다 용이하다.
아울러 선단 확장 파일(2)의 회전이 필요한 경우, 장비로 콘크리트 파일 본체(21)의 상단을 고정하여 회전하면 파일 토션에 의해 콘크리트 파일 본체(21)가 파손될 우려가 있다.
따라서 장비를 콘크리트 파일 본체(21)의 내부에 삽입하여 콘크리트 파일 본체(21)의 하단에 결합하여 회전시키는 것이 안전하다고 할 수 있다.
이때, 관통공(222)을 다각형 형상으로 제작하는 한편 장비의 하단을 다각형 형상의 관통공(222)과 대응하는 다각형 형상으로 구성하면, 장비의 삽입에 따라 간단하게 장비와 콘크리트 파일 본체(21)를 결합할 수 있으며 파일 손상 없이 회전력을 콘크리트 파일 본체(21)의 하단에 안전하게 전달할 수 있다.
상기 선단 확장 보강판(22)이 콘크리트 파일 본체(21) 하단에 견고하게 결합될 수 있도록 관통공(222)의 최대 지름은 콘크리트 파일 본체(21)의 내경보다 작도록 구성할 수 있다.
도 6의 실시예에는 8각형 형상의 관통공(222)이 도시되었으나, 이에 국한되지 않고 다양한 다각형 형상으로 관통공(222)을 구성할 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 의한 선단 확장 보강판이 구비된 선단 확장 파일을 도시하는 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 선단 확장 보강판(22a, 22b)은 좌우로 2등분 되도록 구성할 수 있다.
상기 좌우로 2등분된 선단 확장 보강판(22a, 22b) 각각은 공간을 적게 차지하므로, 선단 확장 보강판(22)의 운반 및 적재에 유리하다.
각 선단 확장 보강판(22a, 22b)은 콘크리트 파일 본체(21) 하단에 각각 볼트 결합한다.
도 8은 연결강판이 구비된 선단 확장 파일을 도시하는 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 분할된 선단 확장 보강판(22a, 22b)의 접합부 하부에는 연결강판(23)이 결합될 수 있다.
따라서 연결강판(23)의 양측이 분할된 선단 확장 보강판(22a, 22b)에 각각 결합되므로, 선단 확장 보강판(22a, 22b)의 결합을 견고하게 할 수 있다.
상기 연결강판(23)은 각 선단 확장 보강판(22a, 22b)을 콘크리트 파일 본체(21)의 하단에 결합한 후 선단 확장 보강판(22a, 22b)의 하부에 용접 또는 볼트 결합한다.
볼트 결합의 경우 연결강판(23) 및 선단 확장 보강판(22a, 22b)에는 대응되는 위치에 미리 볼트결합공을 형성하여 둠이 바람직하다.
선단 확장 보강판(22)의 중앙에 관통공(222)이 형성된 경우에는 연결강판(23)이 관통공(222)과 간섭되지 않도록 배치하여야 할 것이다.
본 발명 선단 확장 파일은 중공 원통 형상의 콘크리트 파일 본체(21); 및 상기 콘크리트 파일 본체(21)의 하단에 결합되는 상기 선단 확장 보강판(22); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 선단 확장 파일(2)은 콘크리트 파일 본체(21)와 도 2 내지 도 8의 실시예를 참고하여 전술한 본 발명 선단 확장 보강판(22)으로 구성된다.
상기 선단 확장 보강판(22)에 의하여 파일 선단부가 확장되므로 선단지지력 증가에 따라 파일 수량을 최소화할 수 있어 경제적이다.
상기 선단 확장 보강판(22)은 공장에서 사전 부착하거나 현장에서 조립하여 콘크리트 파일 본체(21)의 하단에 결합할 수 있다.
1: 지반
11: 천공홀
12: 케이싱
2: 선단 확장 파일
21: 콘크리트 파일 본체
22, 22a, 22b: 선단 확장 보강판
221: 평탄면
222: 관통공
23: 연결강판

Claims (8)

  1. 중공 원통 형상의 콘크리트 파일 본체(21) 하단에 결합되되, 상기 콘크리트 파일 본체(21)의 외부로 돌출되는 선단 확장 보강판(22)에 관한 것으로,
    상기 선단 확장 보강판(22)은 측면에 복수의 평탄면(221)이 형성되어 정다각형을 이루되,
    상기 선단 확장 보강판(22)의 중심(O)에서 각 평탄면(221)까지의 거리(R1)는 콘크리트 파일 본체(21) 외주면의 반지름(R3) 이상이고,
    상기 선단 확장 보강판(22)의 중심(O)에서 각 꼭짓점까지의 거리(R2)는 선단 확장 파일(2)의 삽입을 위하여 지반(1)에 형성된 천공홀(11)의 상부에 설치되는 케이싱(12) 내주면의 반지름(R4)보다 5㎜ 이상 작은 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판.
  2. 제1항에서,
    상기 선단 확장 보강판(22)의 중심(O)에서 각 꼭짓점까지의 거리(R2)는 콘크리트 파일 본체(21) 외주면의 반지름(R3)보다 35㎜ 이상 큰 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판.
  3. 제1항에서,
    상기 선단 확장 보강판(22)의 중앙에는 관통공(222)이 형성되되,
    상기 관통공(222)은 다각형을 이루고, 관통공(222)의 최대 지름은 콘크리트 파일 본체(21)의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판.
  4. 제1항에서,
    상기 선단 확장 보강판(22a, 22b)은 좌우로 2등분 되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판.
  5. 제4항에서,
    상기 분할된 선단 확장 보강판(22a, 22b)의 접합부 하부에는 연결강판(23)이 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 보강판.
  6. 중공 원통 형상의 콘크리트 파일 본체(21); 및
    상기 콘크리트 파일 본체(21)의 하단에 결합되는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의한 선단 확장 보강판(22); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 파일.
  7. 삭제
  8. 삭제
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