KR101983068B1 - Composite Structure of Reinforced Concrete Filled Steel Pipe File - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강관파일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성 구조의 철근콘크리트 충진 강관파일에 관한 것이다.The present invention relates to a steel pipe pile, and more particularly to a reinforced concrete filled steel pipe pile of a synthetic structure.
일반적으로 강관(鋼管, Steel Pipe)은 내부에 빈 공간이 있고, 봉 형태를 띠는 철강 제품을 의미하며, 강관파일로도 불린다. 강관파일은 물, 기름, 가스 등의 유체가 통과하는 배관용 파일과, 토목, 건축, 기계 등의 구조물에 이용되는 구조용 파일 등으로 사용될 수 있다.In general, steel pipe (鋼管, steel pipe) refers to a steel product having an empty space inside, a rod-shaped, also called a steel pipe pile. Steel pipe piles may be used as piping piles through which fluids such as water, oil, and gas pass, and structural piles used in structures such as civil engineering, construction, and machinery.
이 가운데 건축, 토목 현장에서 사용되는 구조용 강관파일은, 강관만을 사용하거나 내부에 철근콘크리트를 충진하여 철근콘크리트 충진 강관파일로 사용될 수 있다.Among these, the structural steel pipe piles used in construction and civil engineering sites may be used as reinforced concrete-filled steel pipe piles by using only steel pipes or filling reinforced concrete therein.
보편적으로 철근콘크리트 충진 강관파일은 강관을 단순히 거푸집으로만 사용하고 강관 내부에 충진되는 철근콘크리트가 강관파일과 합성되지 않은 상태로 모든 하중을 부담하는 비합성 구조로 설계 및 시공된다. 비합성 구조의 철근콘크리트 충진 강관파일은 강관 제작, 압입과 굴착 시공이 용이하고, 철근망 삽입 시공이 용이한 장점이 있어 보편적으로 사용되고 있다.In general, reinforced concrete filled steel pipe piles are designed and constructed using a non-synthetic structure in which steel pipes are simply used as formwork and reinforced concrete filled inside the steel pipe bears all loads without being synthesized with the steel pipe piles. Reinforced concrete-filled steel pipe piles of non-synthetic structure are widely used because they are easy to manufacture, press-fit and excavate, and easy to insert rebar networks.
도 1은 일반적인 비합성 구조의 철근콘크리트 충진 강관파일를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a reinforced concrete filled steel pipe pile of a general non-synthetic structure.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 대부분의 해상 교량 등의 기초파일 시공시, 수중에서 지반의 토사를 굴착하고 굴착 후에 강관(10)을 압입한 후, 압입된 강관(10)의 내부에 철근망(30)을 삽입하고 콘크리트(40)를 타설한다.For example, as shown in Figure 1 during the construction of the foundation piles, such as most of the marine bridges, excavation of soil of the ground in the water and press the
즉, 해상 교량 등의 구조물에서 사용되는 철근콘크리트 충진 강관파일은, 강관(10)은 지반굴착과 거푸집 역할만 하고, 강관(10) 내부에 충진 시공되는 철근콘크리트(30, 40)가 모든 하중을 부담하도록 비합성 구조로 계산 및 설계가 된다.That is, the reinforced concrete-filled steel pipe pile used in structures such as offshore bridges, the
이 경우, 강관(10)은 지반굴착 목적으로 사용 후에는 단순히 콘크리트(40) 타설시 거푸집의 역할 이외에는 구조체로서의 역할을 설계시 고려하지 않고 있다. 따라서 철근콘크리트(30, 40)의 지지력 확보를 위해서는 철근콘크리트(30, 40)의 단면적이 커져야 하고, 이로 인해 부수적으로 강관(10)의 규모도 커져야 한다.In this case, the
따라서 비합성 구조의 철근콘크리트 충진 강관파일은, 직경이 큰 파일 구조에서 하중은 철근콘크리트가 모두 부담하여야 하므로 철근콘크리트의 단면적이 매우 커지므로 철근과 콘크리트 및 강관의 소요량도 많아 비경제적인 문제가 있다.Therefore, the reinforced concrete-filled steel pipe pile of the non-synthetic structure, because the load in the pile structure of large diameter must bear all of the reinforced concrete, so the cross-sectional area of the reinforced concrete is very large, so the requirements of the reinforcement and concrete and steel pipes are also uneconomical problems.
또한, 비합성 구조로 설계 시공이 되어지므로 지진 등의 외력 발생 시 모든 하중을 철근콘크리트가 받는 관계로 내진 저항성이 크게 떨어지는 등 구조적인 안전성도 불리한 문제점이 있다.In addition, since it is designed and constructed in a non-synthetic structure, there is a disadvantage in that structural safety is also disadvantageous, such that the seismic resistance is greatly reduced since the reinforced concrete receives all loads when an external force such as an earthquake occurs.
또한, 상기의 문제점들을 해결하기 위해 강관파일을 철근콘크리트와 합성하기 위해 강관파일의 내면에 전단부재(볼트)들을 용접으로 결합할 수 있다. 그러나 개개의 전단부재들을 용접 결합하는 작업이 용이하지 아니하고, 또한 강관파일의 내부를 굴착하는 과정에 굴착장비의 삽입 및 반출과, 굴착 후 철근망의 삽입에 많은 어려움이 있다.In addition, in order to solve the above problems, the shear members (bolts) may be coupled to the inner surface of the steel pipe pile by welding to combine the steel pipe pile with the reinforced concrete. However, the welding and joining of the individual shear members is not easy, and also there are many difficulties in inserting and removing the excavation equipment in the process of excavating the inside of the steel pipe pile, and inserting the rebar network after the excavation.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서, 강관파일의 지지력이 증대되어 철근콘크리트의 소요량을 감소시키고 강관의 규모를 줄일 수 있어서 경제성과 구조적 안정적이 증대되는 합성 구조의 철근콘크리트 충진 강관파일을 제공하고자 한다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a reinforced concrete-filled steel pipe pile of composite structure, in which the bearing capacity of the steel pipe pile is increased, thereby reducing the requirement of the reinforced concrete and reducing the size of the steel pipe, thereby increasing economic efficiency and structural stability. To provide.
본 발명은 내부에 중공을 갖는 강관파일; 상기 강관파일의 중공 내부에서 격자 형태를 이루면서 상기 강관파일과 결합되는 강재전단연결체; 상기 강재전단연결체가 결합된 상기 강관파일의 내부에 삽입되는 철근망; 및 상기 강관파일의 중공 내부에 충진되는 콘크리트를 포함하며, 상기 강재전단연결체는, 상기 강관파일의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되며, 상기 강관파일의 내주면에 결합되는 다수의 수평전단강재링; 및 상기 강관파일의 중공 내부에서 일정 간격 이격되도록 수직방향으로 배치되며, 상기 다수의 수평전단강재링과 결합되는 다수의 수직전단철근;을 포함하는, 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 제공한다.The present invention is a steel pipe pile having a hollow inside; A steel shear connector coupled to the steel pipe pile while forming a lattice shape in the hollow inside of the steel pipe pile; Reinforcing bar network is inserted into the steel pipe pile coupled to the steel shear connector; And concrete filled in the hollow inside of the steel pipe pile, wherein the steel shear connecting body comprises a plurality of horizontal shear steel rings spaced apart at regular intervals along a length direction of the steel pipe pile and coupled to an inner circumferential surface of the steel pipe pile; And a plurality of vertical shear bars arranged in a vertical direction to be spaced apart at a predetermined interval in the hollow inside of the steel pipe pile and coupled to the plurality of horizontal shear steel ring.
상기 수직전단철근은 상기 수평전단강재링의 내측에 수직방향으로 용접 부착되고, 상기 수직전단철근은 상, 하단이 상기 강관파일의 내주면을 향하도록 절곡되어 상기 강관 내주면에 용접 부착될 수 있다.The vertical shear bars may be welded in a vertical direction to the inside of the horizontal shear steel ring, the vertical shear bars may be bent to the inner circumferential surface of the steel pipe pile is welded to the inner circumferential surface of the steel pipe pile.
상기 강재전단연결체는 상기 강관파일의 상단부 또는/및 하단부에만 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.The steel shear connector may be installed only at the upper end or / and the lower end of the steel pipe pile.
상기 철근망의 내부에 전단연결재들이 결합된 강재빔이 더 설치될 수 있다.Steel beams in which shear connection materials are coupled to the inside of the rebar network may be further installed.
상기 강재빔의 단면은 원형 형상, I자 형상 또는 I자가 교차한 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.The cross section of the steel beam may be characterized in that the circular shape, I-shaped or I-shaped cross shape.
상기 강관파일은 원형 강관, 타원형 강관, 사각형 강관 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The steel pipe pile may be made of any one of a circular steel pipe, an elliptical steel pipe, a square steel pipe.
상기 강관파일의 상단부, 하단부 중 적어도 어느 하나는 상기 강관파일의 중간부보다 두께가 클 수 있다.At least one of the upper end and the lower end of the steel pipe pile may be larger than the middle portion of the steel pipe pile.
상기 강관파일의 상단부, 하단부 중 적어도 어느 하나는 단부로 갈수록 점점 넓어지는 형상을 가질 수 있다.At least one of the upper end and the lower end of the steel pipe pile may have a shape that gradually widens toward the end.
상기 강재전단연결체는 상기 철근망과 용접 또는 매듭 연결 방법으로 서로 결합될 수 있다.The steel shear connector may be coupled to each other by the reinforcing bar and the welding or knot connection method.
상기 강재전단연결체가 설치되지 않은 부분의 강관파일을 제거한 것을 특징으로 할 수 있다.It may be characterized in that the steel pipe pile is removed from the portion where the steel shear connector is not installed.
상기 철근망은 상기 강관파일의 상단부 또는/및 하단부에만 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.The reinforcing bar network may be installed only at the upper end and / or the lower end of the steel pipe pile.
이와 같이, 본 발명의 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조에 따르면, 강재전단연결체를 통해 강관파일과 철근콘크리트의 지지력과 외부 저항력이 증대되어 철근콘크리트의 소요량을 감소시키고 강관의 규모를 줄일 수 있어서 경제성과 구조적 안정적이 증대될 수 있다.As described above, according to the composite structure of the reinforced concrete-filled steel pipe pile of the present invention, the bearing capacity and external resistance of the steel pipe pile and the reinforced concrete through the steel shear connector is increased to reduce the requirements of the reinforced concrete and reduce the size of the steel pipe Economics and structural stability can be increased.
또한, 필요에 따라서 부분단면 철근콘크리트 합성 강관파일을 적용하여, 상단부 또는 하단부 부분에서 구조적 필요성이 요구될 때는 필요 이상의 비용소모를 줄여서 경제성과 효율성을 더욱 높일 수 있다.In addition, by applying a partial cross-section reinforced concrete composite steel pipe pile as needed, when structural necessity is required at the upper end or the lower end portion, it is possible to further increase the economic efficiency and efficiency by reducing the cost consumption.
도 1은 종래의 일반적인 철근콘크리트 충진 강관파일의 비합성 구조를 보여주는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다.
도 5은 본 발명의 제4 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 강관파일의 내부에 삽입되는 철근망과 철근망 내부의 강재빔과 전단연결재의 다양한 실시예를 보여주는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 부분 합성 구조를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a non-synthetic structure of a conventional general reinforced concrete filled steel pipe pile.
2a and 2b is a view showing a composite structure of the reinforced concrete filled steel pipe pile according to the first embodiment of the present invention.
3 is a view showing a composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view showing a composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile according to a third embodiment of the present invention.
5 is a view showing a composite structure of the reinforced concrete-filled steel pipe pile according to a fourth embodiment of the present invention.
6A and 6B are diagrams illustrating various embodiments of steel beams and shear connecting materials inside of steel bars and steel bars inserted into the steel pipe piles.
7 is a view showing a composite structure of the reinforced concrete filled steel pipe pile according to a fifth embodiment of the present invention.
8 is a view showing a composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile according to a sixth embodiment of the present invention.
9 is a view showing a partial composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile according to other embodiments of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the reference numerals to the components of the drawings, the same components are to have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related well-known configuration or function disturbs the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. May be “connected”, “coupled” or “connected”.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다.2a and 2b is a view showing a composite structure of the reinforced concrete filled steel pipe pile according to the first embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조는 강관파일(100), 강재전단연결체(200), 철근망(300) 및 콘크리트(400)를 포함할 수 있다. 이하 내부, 내측, 내면은 강관파일의 중심방향쪽을 지칭하고, 외부, 외측은 그 반대방향을 지칭한다. 또한 상부, 상측은 강관파일을 수직으로 세운 것을 가정하여 위쪽방향을 지칭하고, 하부, 하측은 그 반대방향을 지칭한다.Referring to FIG. 2, the composite structure of the reinforced concrete-filled steel pipe pile according to the first embodiment may include a
강관파일(100)은 내부에 중공을 가지며, 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 강관파일(100)은 원형 강관, 타원형 강관, 사각형 강관 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 강관파일(100)은 상단부, 중간부, 하단부의 두께와, 단면적(직경)을 다르게 구성할 수도 있다.
제1 실시예의 강관파일(100)은 상단부, 중간부, 하단부의 단면이 모두 원형이며, 서로 동일한 크기를 갖는 원형 강관을 예시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
강재전단연결체(200)는 강관파일(100)의 중공 내부에서 격자 형태를 이루면서 강관파일(100)과 결합된다. 강재전단연결체(200)는 강관파일(100)의 중공 내측으로 일정한 길이로 돌출됨으로써, 철근콘크리트와 강관파일(100)이 합성되게 할 수 있다.The
격자 형태의 강재전단연결체(200)는 합성 구조의 철근콘크리트 충진 강관파일이 외력을 받을 때 철근콘크리트와 강관파일 사이에 발생하는 전단력에 효율적으로 저항할 수 있다.The lattice-shaped
강재전단연결체(200)는 강관파일(100)의 상단부 또는/및 하단부에만 설치될 수 있다. The
철근콘크리트 충진 강관파일은 외력 작용시 주로 상단부와 하단부에서 강관파일(100)과 철근콘크리트의 변형율이 다르게 되면서 큰 전단력이 발생할 수 있다. 또한, 내부 철근콘크리트의 건조 수축 및 크리프(Creep)에 의해서도 상단부와 하단부에서 가장 크게 전단력이 발생하게 된다. 따라서 강재전단연결체(200)는 강관파일(100)의 상단부 또는 하단부에 설치되는 것이 효율적일 수 있다.Reinforced concrete-filled steel pipe pile is a large shear force can be generated as the strain rate of the
따라서, 강재전단연결체(200)는 강관파일(100)의 상단부 또는 하단부에 설치되거나, 상단부와 하단부에 모두 설치될 수 있다. 또한, 강재전단연결체(200)는 중간 부분까지 모든 구간에 설치될 수도 있다.Therefore, the
철근망(300)은 강재전단연결체(200)가 결합된 강관파일(100)의 내부에 삽입될 수 있다. 즉, 철근망(300)은 강관파일(100)의 중공 내부에 삽입되며, 콘크리트(400)는 강관파일(100)의 중공 내부에 충진되어 강관파일(100)과 합성되는 철근콘크리트를 구성할 수 있다.The
이처럼 강관파일(100)과 철근콘크리트의 합성 구조를 제공하는 강재전단연결체(200)는 보다 상세하게는 수평전단강재링(210)과, 수직전단철근(220)을 포함하여 구성될 수 있다. As described above, the
수평전단강재링(210)은 강관파일(100)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되며, 강관파일(100)의 내주면에 다수개가 설치된다. 즉, 수평전단강재링(210)은 링(Ring) 형상의 강재로서, 강관파일(100)의 내주면에 접하도록 설치되어 용접으로 결합되면서 내측으로 일정 길이만큼 돌출될 수 있다. 수평전단강재링(210)은 전단력 등이 크게 작용하는 상단부와 하단부에서의 간격을 줄임으로써 외력에 대한 저항력에 효과적으로 대응할 수 있다.Horizontal
수직전단철근(220)은 강관파일(100)의 중공 내부에서 일정 간격 이격되도록 다수개가 배치되며, 다수의 수평전단강재링(210)과 결합될 수 있다. 여기서 수직전단철근(220)은 수평전단강재링(210)의 내측에 수직방향으로 용접 부착될 수 있다.The plurality of vertical shear bars 220 are arranged to be spaced apart at a predetermined interval in the hollow inside of the
또한, 도 2b에 확대 도시된 바와 같이 수직전단철근(220)은 상, 하단이 강관파일(100)의 내주면을 향하도록 절곡되어 강관파일(100)의 내주면에 용접 부착될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2B, the
상술한 수평전단강재링(210)과 수직전단철근(220)의 격자 구조를 형성하면서 수평전단강재링(210)이 강관파일(100)의 내주면에 결합되므로 외부 저항성을 더욱 극대화할 수 있으며, 강관파일(100)과 콘크리트(400) 사이의 연직전단력 뿐만 아니라 콘크리트가 수평으로 서로 떨어지려는 이완 변위에도 효율적으로 저항할 수 있는 구조를 제공한다.The horizontal
또한, 종래의 전단볼트류에 비해 전단 저항성은 크게 증가시키면서, 시공시 강관 내부 공간을 극대화할 수 있다. 즉, 토사 굴착시 수직전단철근(220)은 수평전단강재링(210)의 간섭을 완화시킬 수 있는 가이드 형상을 제공함으로써, 굴착장비의 삽입과 반출을 용이하게 하여 토사 굴착을 용이하게 하고, 또한 철근망의 삽입을 용이하게 할 수 있다. 특히, 수직전단철근(220)의 상, 하단이 강관파일(100)의 내주면을 향하도록 절곡된 후 강관파일(100)의 내면에 용접 결합됨으로써, 굴착장비의 삽입 및 인출과 철근망의 삽입이 매우 편리할 수 있다. 또한, 수직전단철근(220)의 상, 하단이 강관파일(100)의 내면에 용접 결합됨으로써, 강관파일(100)과 강재전단연결체(200)의 결합력을 현저히 증대시킬 수 있다.In addition, the shear resistance is significantly increased compared to the conventional shear bolts, it is possible to maximize the internal space of the steel pipe during construction. That is, the
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다. 본 실시예에서는 전술한 실시예와 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다.3 is a view showing a composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the description will be mainly focused on different parts from the above-described embodiment.
도 3을 참조하면, 제2 실시예의 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조에서 강관파일(100)은 상단부와 하단부의 두께가 중간에 비해서 더욱 보강된 점이 다르다. 여기서 상단부와 하단부는 외력에 의해 전단력과 압축력이 크게 발생할 수 있는 상부 일부 및 하부 일부를 지칭한다.3, in the composite structure of the reinforced concrete-filled steel pipe pile of the second embodiment, the
즉, 강관파일(100)의 상단부(110) 또는/및 하단부(120)에는 강관파일(100)의 중간부보다 두께가 클 수 있다. 이러한 구조는 상술한 바와 같이 강관파일(100)과 철근콘크리트는 상단부(110)와 하단부(120)에서 외력에 집중 노출되므로 외력에 충분히 저항할 수 있도록 외부 저항성을 높일 수 있다.That is, the
따라서 본 실시예에서 강관파일(100)의 상단부(110)와 하단부(120)는 일정한 길이만큼 중간부에 비해서 두께가 두꺼운 형태로 실시될 수 있다. 두께가 두꺼운 형상은 강관파일(100) 자체의 두께를 두껍게 형성하거나, 또는 추가의 강관파일을 외측에 삽입한 후 용접 결합하여 구성할 수 있다.Therefore, in this embodiment, the
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다. 본 실시예에서는 전술한 실시예와 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다.4 is a view showing a composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the description will be mainly focused on different parts from the above-described embodiment.
도 4를 참조하면, 전술한 제1 및 제2 실시예에서 강관파일(100)은 단면적이 원형인 원형 강관인 반면에 본 실시예에서는 단면이 직사각형인 사각 강관파일(101)인 점에서 차이가 있다.Referring to FIG. 4, the
따라서 강관파일(101)의 형상 변화에 따라 강관파일(101)의 내주면에 결합되는 강재전단연결체(201)의 형상도 변형실시될 수 있다. 즉, 수평전단강재링(211)은 직사각형 형상에 대응하여 변형되고, 수직전단철근(221)도 수평전단강재링(211)의 형상에 맞게 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.Therefore, the shape of the
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다. 본 실시예에서는 전술한 실시예와 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다.5 is a view showing a composite structure of the reinforced concrete-filled steel pipe pile according to a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the description will be mainly focused on different parts from the above-described embodiment.
도 5을 참조하면, 제4 실시예의 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조에서 강관파일(101)은 제3 실시예의 변형으로서, 상단부(111)와 하단부(121)의 두께가 중간부에 비해서 더욱 보강된 점이 다르다.5, in the composite structure of the reinforced concrete-filled steel pipe pile of the fourth embodiment, the
본 실시예에서 사각형상의 강관파일(101)의 상단부(111)와 하단부(121)는 일정한 길이만큼 중간부에 비해서 외벽이 더욱 두꺼운 형태로 실시될 수 있다. In the present embodiment, the
도 6a 및 도 6b는 강관파일(100)의 내부에 삽입되는 철근망과 철근망의 내부에 설치되는 강재빔 및 전단연결재의 다양한 실시예를 보여주는 도면들이다.6A and 6B are views illustrating various embodiments of steel beams and shear connecting members installed in the reinforcing steel bars and the reinforcing steel bars inserted into the
전술한 바와 같이 철근망(302)은 강관파일(100)의 내부에 설치되면서 충진되는 콘크리트(400)와 함께 철근콘크리트를 구성한다. 강관파일(100) 내부에 삽입되는 강재는 철근망(302)을 사용하는 것이 보편적이지만 효율성 향상을 위해 철근망(302)과 함께 강재빔(500, 501, 502)과 전단연결재(600, 601, 602)를 강관파일(100) 내부에 설치할 수 있다.As described above, the
도 6을 참조하면, 철근망(302)은 합성 효율을 높이기 위해서 다양한 형태로 실시되는 전단연결재(600, 601, 602)와 강재빔(500, 501, 502)을 더 포함할 수 있다. 즉, 전단연결재(600, 601, 602) 및 강재빔(500, 501, 502)은 철근망(302)의 내부에 설치되면서 콘크리트(400)와 합성되어 철근콘크리트의 강도를 더욱 보강할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
강재빔(500, 501, 502)은 강관파일(100)의 중심부 영역에 수직으로 배치되고, 전단연결재(600, 601, 602) 는 강재빔(500, 501, 502)의 다양한 위치에서 다수개가 강재빔(500, 501, 502)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. The steel beams 500, 501, and 502 are disposed perpendicular to the central region of the
예를 들어, 도 6b의 (A) 및 (B)에는 중심부에 I자 형강이 서로 교차된 형상의 강재빔(500, 501)이 도시되었고, 도 6b의 (C)는 원기둥 형상으로 강재빔(502)이 변형 실시된 형태가 도시되었다. 또한, 도 6b의 (B)와 같이 전단연결재(602)가 설치된 강재빔(502)은 강관파일(100)의 중간부에는 전술한 철근망(302)이 생략되더라도 강관파일(100)과 철근콘크리트와의 합성력을 제공할 수 있다. 즉, 전단류가 거의 발생하지 않는 강관파일(100)의 중간부 부분에서는 강재빔(502)을 통해서 철근망(300)을 생략할 수 있다.For example, in FIGS. 6B and 6B,
철근콘크리트는 내진 시방규정에서 지진 발생시 최대 모멘트 발생부위에서 조밀한 띠철근을 배치하여 소성 힌지 영역을 배치하도록 되어 있다. 여기서 강관파일(100) 내부에 설치된 전단연결재(600, 601, 602)와 강재빔(500, 501, 502)에 합성된 철근콘크리트 합성 강관파일(100)은 기둥 전체가 강한 띠철근이 무한히 배치된 소성 영역과 같은 효과를 제공한다.Reinforced concrete is designed to arrange plastic hinge area by placing dense band reinforcing bar at the moment of maximum moment when earthquake occurs in seismic specification. Here, the reinforced concrete composite steel pipe pile (100) synthesized in the shear connecting members (600, 601, 602) and the steel beam (500, 501, 502) installed inside the steel pipe pile (100) is an infinitely wide band of reinforcing bars Provides the same effect as the firing zone.
예를 들어, 강관파일(100)의 두께와 철근의 직경이 같을 경우, 철근을 100mm 간격으로 2단 배치한 수직 주철근과 100mm 간격으로 2단 배치한 띠철근의 각각에 대해서 5배 이상의 단면적을 강관파일(100)이 갖고 있다고 볼 수 있다.For example, when the thickness of the
이와 같이 강관파일(100) 내부에 전단연결재(600, 601, 602)가 설치된 강재빔(500, 501, 502)을 포함하면, 철근콘크리트 압축 파괴시, 완벽한 3축 압축상태가 되어 철근콘크리트의 파괴강도를 크게 증가시킬 수 있으므로 띠철근보다 강관파일(100)에 의한 폐합 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.As such, when the steel beams 500, 501, and 502 provided with the
따라서 비합성 구조인 철근콘크리트 강관파일보다 합성구조인 철근콘크리트 강관파일(100)의 단면적을 축소시킬 수 있으므로 경제성과 시공성을 대폭 증대시킬 수 있다.Therefore, the cross-sectional area of the reinforced concrete
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다. 본 실시예에서는 전술한 실시예들과 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다.7 is a view showing a composite structure of the reinforced concrete filled steel pipe pile according to a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a description will be mainly given of parts different from the above-described embodiments.
도 7을 참조하면, 본 실시예에서 강관파일(101)의 상단부(112) 또는 하단부는 단부, 즉, 상측 또는 하측으로 갈수록 점점 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상을 갖는 강관파일(101)은 상단부(112)와 하단부에서 강관파일(101)과 철근콘크리트의 합성량을 더욱 증대시키므로 외력에 저항할 수 있는 외부 저항성을 더욱 더 높일 수 있다.Referring to FIG. 7, in the present exemplary embodiment, the
이때, 강관파일(101)은 직사각형, 사각형, 원형, 타원형 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.At this time, the
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조를 보여주는 도면이다. 본 실시예에서는 전술한 실시예들과 다른 부분을 위주로 설명하기로 한다.8 is a view showing a composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile according to a sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a description will be mainly given of parts different from the above-described embodiments.
도 8을 참조하면, 본 실시예에서는 전술한 제6 실시예의 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조에서 강관파일(100)은 상단부 영역과 하단부 영역의 두께가 중간부에 비해서 더욱 보강된 점이 다르다. 즉, 본 실시예에서 사각 형상 또는 타원 형상의 강관파일(100)의 상단부 영역(112-1)은 외측으로 갈수록 점점 넓어지는 형상을 가지며, 하단부 영역(122-2)의 외측이 일정하게 외벽이 더욱 두꺼운 형태로 실시될 수 있다.Referring to FIG. 8, in the present embodiment, in the composite structure of the reinforced concrete-filled steel pipe pile according to the sixth embodiment, the
도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 철근콘크리트 충진 강관파일의 부분 합성 구조를 보여주는 도면이다.9 is a view showing a partial composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile according to other embodiments of the present invention.
도 9를 참조하면, 강재전단연결체(200)와 강관파일(100)은 전부 설치되지 않고 (A) 상단부(111)와 하단부(121), (B) 상단부(111), (C) 하단부(121) 영역에만 부분적으로 설치될 수 있다. 즉, 본 발명은 철근콘크리트 충진 강관파일(100)의 부분 합성 구조로도 시공할 수 있다.9, the
즉, 강재전단연결체(200)와 강관파일(100)은 파일의 상단부(110) 또는 하단부(120) 중 적어도 어느 하나의 구간에만 설치될 수 있다.That is, the
여기서 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이, 강재전단연결체(200)는 전술한 철근망(300)과 용접 또는 매듭 연결 방법(230)으로 서로 결합될 수 있다. 따라서 강관파일(100), 강재전단연결체(200) 및 철근망(300)과 일체화되면서 합성력이 더욱 증대될 수 있다.Here, as shown in FIG. 9B, the
철근콘크리트 합성 강관파일(100)을 해상, 호수, 하천 등 수중 구간에 걸쳐서 파일 시공을 하여야할 경우는 강관파일(100)의 전 길이에 해당하는 강재전단연결체(200)를 구비한 철근콘크리트 합성 강관파일(100)을 적용하는 것이 경제성과 시공성에서 유리하다.Reinforced concrete composite When the
그러나 육상구간에서는 현장여건상 강관파일(100)의 단면, 즉 직경을 축소 적용하여야 하는 특수한 경우를 제외하고는 전단면 철근콘크리트 합성강관파일(100)을 사용하는 것은 경제성과 시공성에서 불리하다. 따라서 경제성과 시공성을 제고하면서 지진 등 외력에 의한 안전성을 추가적으로 확보하기 위해서 상단부(110) 부분을 철근콘크리트 합성 강관파일(100)로 구성을 하고, 나머지 중간부와 하단부(120) 부분은 철근콘크리트 파일로 구성하는 일부구간 즉, 부분 단면 철근콘크리트 합성 강관파일(100)로 구성할 수있다. However, in the land section, it is disadvantageous in terms of economy and workability to use the sheared reinforced concrete composite
부분단면 철근콘크리트 합성 강관파일(100)의 경우에 하단부(121) 부분에서 구조적 필요성이 요구될 때는 하단부(121) 구간에도 철근콘크리트 합성 강관파일(100)을 구성할 수도 있다.In the case of the partial cross-section reinforced concrete composite
도 9의 (A)와 같은 상단부(111) 및 하단부(121) 부분은 철근콘크리트 합성 강관파일(101)로 형성하는 구조는 엑스트라 도즈교의 기둥 부재로 유용하게 사용할 수 있으며, 도 9의 (B)와 같이 상단부(111) 부분만 철근콘크리트 합성 강관파일(100)로 형성하는 구조는 구조물의 기초지반에 사용하는 기초파일용으로 유용하며, 도 9의 (C)와 같이 하단부(121) 부분만 철근콘크리트 합성 강관파일(100)로 형성하는 구조는 교량의 교각 기둥구조로 유용하게 사용할 수 있다.The
이때, 전술한 바와 같이 부분단면 철근콘크리트 합성 강관파일(100)의 경우는 각 단부 강관파일(100)을 철근망(300)과 사전에 일체화 시켜서 철근망(300) 삽입시 일체로 삽입한 후 콘크리트(400)를 타설하여 철근콘크리트와 강관을 합성한다. 부분단면 철근콘크리트 합성 강관파일(100)에 있어서 철근망(300)과 강관을 일체화하는 구조는 부분단면 철근콘크리트 합성 강관파일(100)의 각 단부 부분의 철근망(300)과 상호 용접 접합하거나 매듭 방법(230)으로 결속 접합하여 일체화 시킨다.In this case, as described above, in the case of the reinforced concrete composite
각 부분에 위치하는 철근망(300)과 강관파일(100)의 내주면에 있는 수평전단강재링(210)과 수직전단철근(220)으로 구성된 격자형 전단강재에 용접 또는 매듭 연결방법으로 접합하여 일체화하는 구조로 한다. 상기와 같은 구조는 강관파일(100)이 철근망(300)과 일체화되어 지반굴착부에 손쉽게 삽입 고정할 수가 있다. Integrate by welding or knot connection method to the lattice type shear steel consisting of the horizontal
이와 같이, 본 발명의 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조에 따르면, 강재전단연결체를 통해 강관파일과 철근콘크리트의 지지력과 외부 저항력이 증대되어 철근콘크리트의 소요량을 감소시키고 강관의 규모를 줄일 수 있어서 경제성과 구조적 안정적이 증대될 수 있다.As described above, according to the composite structure of the reinforced concrete-filled steel pipe pile of the present invention, the bearing capacity and external resistance of the steel pipe pile and the reinforced concrete through the steel shear connector is increased to reduce the requirements of the reinforced concrete and reduce the size of the steel pipe Economics and structural stability can be increased.
또한, 필요에 따라서 부분단면 철근콘크리트 합성 강관파일을 적용하여, 상단부 또는 하단부 부분에서 구조적 필요성이 요구될 때는 필요 이상의 비용소모를 줄여서 경제성과 효율성을 더욱 높일 수 있다.In addition, by applying a partial cross-section reinforced concrete composite steel pipe pile as needed, when structural necessity is required at the upper end or the lower end portion, it is possible to further increase the economic efficiency and efficiency by reducing the cost consumption.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In the above description, all elements constituting the embodiments of the present invention are described as being combined or operating in combination, but the present invention is not necessarily limited to the embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be configured or operated by selectively combining one or more of them. In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be inherent unless specifically stated otherwise, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms commonly used, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be construed in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100, 101 : 강관파일
110, 111, 112, 112-1 : 상단보강부
120, 121, 122, 122-1 : 하단보강부
200, 201 : 강재전단연결체
210, 211, 212, 213 : 수평전단강재링(210)
220, 221, 222, 223 : 수직전단철근
300, 301, 302 : 철근망
400 : 콘크리트
500, 501, 502 : 강재빔
600, 601, 602 : 전단연결재100, 101: steel pipe pile
110, 111, 112, 112-1: upper reinforcement
120, 121, 122, 122-1: lower reinforcement
200, 201: steel shear connector
210, 211, 212, 213: horizontal shear steel ring (210)
220, 221, 222, 223: vertical shear rebar
300, 301, 302: Rebar network
400: concrete
500, 501, 502: steel beam
600, 601, 602: Shear connector
Claims (11)
상기 강관파일의 중공 내부에서 격자 형태를 이루면서 상기 강관파일과 결합되는 강재전단연결체;
상기 강재전단연결체가 결합된 상기 강관파일의 내부에 삽입되는 철근망; 및
상기 강관파일의 중공 내부에 충진되는 콘크리트를 포함하며,
상기 강재전단연결체는,
상기 강관파일의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되며, 상기 강관파일의 내주면에 결합되는 다수의 수평전단강재링; 및 상기 강관파일의 중공 내부에서 일정 간격 이격되도록 수직방향으로 배치되며, 상기 다수의 수평전단강재링과 결합되는 다수의 수직전단철근;을 포함하고,
상기 수직전단철근은 상기 수평전단강재링의 내측에 용접 부착되고,
상기 수직전단철근은 상, 하단이 상기 강관파일의 내주면을 향하도록 절곡되어 상기 강관파일의 내주면에 용접 부착되며,
상기 강재전단연결체는 상기 강관파일의 전체에 설치되고,
상기 강재전단연결체는 상기 철근망과 용접 또는 매듭 연결 방법으로 서로 결합되는, 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조.Steel pipe pile having a hollow inside;
A steel shear connector coupled to the steel pipe pile while forming a lattice shape in the hollow inside of the steel pipe pile;
Reinforcing bar network is inserted into the steel pipe pile coupled to the steel shear connector; And
It includes concrete filled in the hollow inside of the steel pipe pile,
The steel shear connector,
A plurality of horizontal shear steel rings spaced apart from each other along a longitudinal direction of the steel pipe pile and coupled to an inner circumferential surface of the steel pipe pile; And a plurality of vertical shear bars arranged in the vertical direction so as to be spaced apart at a predetermined interval in the hollow inside of the steel pipe pile and coupled with the plurality of horizontal shear steel rings.
The vertical shear bar is welded to the inside of the horizontal shear steel ring,
The vertical shear bar is bent so that the upper and lower ends toward the inner circumferential surface of the steel pipe pile is welded to the inner circumferential surface of the steel pipe pile,
The steel shear connector is installed on the entire steel pipe pile,
The steel shear connector is a composite structure of reinforced concrete-filled steel pipe pile is coupled to each other by the reinforcing bar network and the welding or knot connection method.
상기 철근망의 내부에 전단연결재들이 결합된 강재빔이 더 설치되는 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조.The method of claim 1,
Composite structure of reinforced concrete-filled steel pipe pile is further provided with a steel beam coupled to the shear connector in the reinforcing bar network.
상기 강재빔의 단면은 원형 형상, I자 형상 또는 I자가 교차한 형상인 것을 특징으로 하는, 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조.The method of claim 4, wherein
The cross section of the steel beam is a circular shape, I-shaped or I-shaped cross-section, characterized in that the composite structure of reinforced concrete-filled steel pipe pile.
상기 강관파일은 원형 강관, 타원형 강관, 사각형 강관 중 어느 하나로 이루어지는, 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조.The method of claim 1,
The steel pipe pile is made of any one of a circular steel pipe, an elliptical steel pipe, a square steel pipe, composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile.
상기 강관파일의 상단부, 하단부 중 적어도 어느 하나는 상기 강관파일의 중간부보다 두께가 큰, 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조.The method of claim 1,
At least one of the upper end and the lower end of the steel pipe pile is larger than the middle portion of the steel pipe pile, the composite structure of reinforced concrete-filled steel pipe pile.
상기 강관파일의 상단부, 하단부 중 적어도 어느 하나는 단부로 갈수록 점점 넓어지는 형상을 갖는, 철근콘크리트 충진 강관파일의 합성 구조.The method of claim 1,
At least one of the upper end and the lower end of the steel pipe pile has a shape that gradually widens toward the end, composite structure of reinforced concrete filled steel pipe pile.
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---|---|---|---|---|
CN112030961A (en) * | 2020-08-07 | 2020-12-04 | 湖北中南岩土工程有限公司 | Vibration pipe following construction process for long spiral cast-in-place pile |
CN112030961B (en) * | 2020-08-07 | 2021-11-02 | 湖北中南岩土工程有限公司 | Vibration pipe following construction process for long spiral cast-in-place pile |
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