KR101991291B1 - 연직 보강부재에 의한 헬릭스 날개의 보강구조를 가지는 헬리컬 파일 - Google Patents

연직 보강부재에 의한 헬릭스 날개의 보강구조를 가지는 헬리컬 파일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 띠 형태의 부재로 이루어져서 파일본체의 외면에서 종방향으로 간격을 두고 형성되어 있는 꼬여있도록 구비된 헬릭스 날개 사이에 종방향으로 연장된 봉부재 형태의 연직 보강부재를 헬릭스 날개와 일체화시켜서 배치함으로써, 지반 관입 과정에서 헬릭스 날개의 변형을 방지함과 동시에 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에 잡석이 끼이는 것을 효과적으로 방지하며, 더 나아가 파일본체의 강성 향상에 의한 헬리컬 파일의 좌굴을 방지하고 수평력 증진을 통한 지진 저항성을 향상시킬 수 있게 되는 새로운 구성의 "연직 보강부재에 의한 헬릭스 날개의 보강구조를 가지는 헬리컬 파일"에 관한 것이다.

Description

연직 보강부재에 의한 헬릭스 날개의 보강구조를 가지는 헬리컬 파일{Helical Pile having Reinforced Structure for Helix Screw with Reinforcing Bars}
본 발명은 파일본체의 외면에 헬릭스(Helix) 날개(회전날개)가 구비되어 있어 파일본체가 회전하게 되면 헬릭스 날개의 꼬여있는 형상으로 인하여 파일본체가 지반에 관입되어 지중에 설치됨으로써 지상의 건축물이나 토목구조물로부터의 하중을 지지하는 헬리컬 파일(helical pile)에 관한 것으로서, 구체적으로는 띠 형태의 부재로 이루어져서 파일본체의 외면에서 파일본체의 길이방향("종방향")으로 간격을 두고 형성되어 있는 꼬여있도록 구비된 헬릭스 날개 사이에 종방향으로 연장된 봉부재 형태의 연직 보강부재를 헬릭스 날개와 일체화시켜서 배치함으로써, 지반 관입 과정에서 헬릭스 날개의 변형을 방지함과 동시에 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에 잡석이 끼이는 것을 효과적으로 방지하며, 더 나아가 파일본체의 강성 향상에 의한 헬리컬 파일의 좌굴을 방지하고 수평력 증진을 통한 지진 저항성을 향상시킬 수 있게 되는 새로운 구성의 "연직 보강부재에 의한 헬릭스 날개의 보강구조를 가지는 헬리컬 파일"에 관한 것이다.
지상의 건축물이나 토목구조물로부터의 하중을 지지하는 기초의 시공을 위하여 사용되는 파일(말뚝)로서, 꼬여있는 형상의 헬릭스 날개가 중공형 축부재로 이루어진 파일본체의 외면에 구비되어 있어서 파일본체가 회전하게 되면 헬릭스 날개의 꼬여있는 형상으로 인하여 파일본체가 지반에 관입되어 지중에 설치되는 헬리컬 파일이 사용된다. 대한민국 등록특허공보 제10-0388263호(2003. 06. 19. 공고)에는 이러한 헬리컬 파일의 일예가 개시되어 있다.
일반적으로 헬리컬 파일의 파일본체는 88.8mm, 114.3mm, 160mm 등의 작은 구경의 강관으로 이루어지므로, 종래의 헬리컬 파일의 경우에는 점토 등의 연약지반의 지중에 관입 설치되었을 때 파일본체에 좌굴이 발생될 수 있다는 단점이 있다. 헬릭스 날개는 꼬여있는 원판 링형태의 부재로 이루어져서 종방향으로 간격을 두고 파일본체의 외면에 일체로 구비되는데, 파일본체가 회전에 의해 지중에 관입되는 과정에서 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에 괴석이나 큰 돌들이 끼는 경우가 발생하게 되고, 이렇게 헬릭스 날개 사이에 괴석 등이 끼이는 경우에는 파일본체의 회전에도 불구하고 파일본체의 굴진이 정상적으로 이루어지지 않게 되어 파일본체의 지중 관입이 매우 어렵거나 사실상 불가능하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 파일본체가 설계된 심도로 지중 관입이 이루어지지 않은 경우에는 헬리컬 파일에 의한 충분한 지지력이 발휘되지 않을 뿐만 아니라, 헬리컬 파일의 침하로 인한 과도한 기초의 침하가 발생할 수도 있다.
또한 헬릭스 날개는 횡방향(종방향과 직교하는 방향)으로 폭을 가지고 있으므로, 지상의 건축물이나 토목구조물로부터의 종방향 하중을 지지하는 과정에서 큰 하중이 작용하였을 때 헬릭스 날개가 종방향으로 꺾이는 등의 굴절 변형이 발생할 수 있으며, 경우에 따라서는 헬릭스 날개가 파일본체로부터 분리 탈락되는 문제가 발생할 수도 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0388263호(2003. 06. 19. 공고) 참조.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 단점을 개선하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 파일본체와 헬릭스 날개를 포함하여 구성되는 헬리컬 파일을 시공함에 있어서, 파일본체의 좌굴을 효과적으로 방지할 수 있으며, 파일본체의 회전에 의한 지중 관입 과정에서 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에 괴석이나 큰 돌들이 끼는 것을 예방함으로써 파일본체의 회전에 의한 지중 관입이 원활하게 이루어질 수 있도록 하고, 더 나아가 종방향의 하중 작용으로 인하여 헬릭스 날개에 굴절 변형이 발생하거나 또는 파일본체로부터의 분리 탈락이 발생하는 것을 예방할 수 있는 구성을 가지는 헬리컬 파일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 중공(中空)의 축부재로 이루어진 파일본체를 포함하며; 파일본체에서 지중에 관입되는 영역의 외면에는, 횡방향으로 폭을 가지고 있는 띠형태의 부재가 파일본체의 외면을 감으면서 꼬여진 형태의 헬릭스 날개가 종방향으로 간격을 두고 복수개로 파일본체에 일체로 구비되어 있고; 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에는, 종방향으로 연장된 연직 보강부재가 헬릭스 날개와 일체화된 상태로 구비됨으로써, 헬릭스 날개가 연직 보강부재에 의해 종방향으로 보강되어 있으며 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에 돌이 끼워지는 것이 연직 보강부재에 의해 방지되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일이 제공된다.
위와 같은 본 발명에 있어서, 연직 보강부재는 봉부재로 이루어져서, 복수개가 서로 평행을 이룬 상태로 헬릭스 날개의 횡방향 면적에 분포된 형태로 구비될 수 있으며, 파일본체의 종방향 관입단부에는, 파일본체의 회전에 의한 지중 관입 및 굴진을 위한 굴진날개가 일체로 구비될 수도 있다.
본 발명에 따른 헬리컬 파일의 경우, 파일본체의 지중 관입 과정에서 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에 괴석이나 큰 돌들이 끼는 것이 원천적으로 방지되므로, 파일본체가 매우 원활하게 지중에 관입되어 설계된 심도로 지중에 관입설치될 수 있으며, 그에 따라 원하는 충분한 지지력이 헬리컬 파일로부터 발휘되는 장점이 있다.
또한 본 발명에서는 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에 위치하는 연직 보강부재에 의해 헬릭스 날개가 지지되므로 종방향의 하중 작용으로 인한 헬릭스 날개 자체의 굴절 변형 및 분리 탈락을 매우 효과적으로 예방할 수 있게 되며, 헬릭스 날개 자체가 가지는 종방향 하중에 대한 지지력이 크게 향상되어 헬리컬 파일 전체로서의 종방향 하중 지지력이 증대되는 효과가 발휘된다.
더 나아가, 본 발명의 헬리컬 파일에서는 연직 보강부재의 보강에 의해 파일본체의 좌굴을 효과적으로 방지할 수 있게 되고, 헬리컬 파일의 강성이 증가되므로 수평력에 대한 저항력의 증가도 수반하게 되어 더욱 큰 내진성능을 발휘하게 되는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 헬리컬 파일을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 헬리컬 파일에 대한 개략적인 횡방향의 측면도이다.
도 4는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 종방향의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 또다른 실시예에 따른 헬리컬 파일을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 본 발명의 헬리컬 파일에 대한 개략적인 횡방향의 측면도이다.
도 8은 도 3에 도시된 헬리컬 파일의 측면 형상에서 수평하중이 헬리컬 파일에 작용할 때의 응력 발생 상태를 보여주는 개략도이다.
도 9는 파일본체에 구비된 굴진날개의 내부 구성을 보여주는 도 5의 원 E부분에 대한 선 F-F에 따른 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 1 및 도 2에는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 헬리컬 파일을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1에 도시된 본 발명의 헬리컬 파일에 대한 개략적인 횡방향의 측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 종방향의 단면도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 헬리컬 파일(100)은, 중공(中空)의 연직한 축부재로 이루어진 파일본체(1)와, 횡방향으로 폭을 가지고 있는 띠형태의 부재가 파일본체(1)의 외면을 감으면서 꼬여진 형태로 종방향으로 간격을 두고 파일본체(1)에 일체로 구비되어 있는 복수개의 헬릭스 날개(2)와, 종방향으로 연장되어 있으며 헬릭스 날개(2)와 일체화된 상태로 헬릭스 날개(2) 사이의 간격에 배치되는 연직 보강부재(3)를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 실시예의 경우, 파일본체(1)에서 지중에 관입되는 영역의 외면에는 2개의 헬릭스 날개(2)가 종방향으로 간격을 두고 구비되어 있으며, 2개의 헬릭스 날개(2) 사이의 간격에 봉부재로 이루어진 연직 보강부재(3)가 배치되어 있는데, 연직 보강부재(3)의 종방향 양단은 2개의 헬릭스 날개(2)와 각각 일체화되어 있다. 특히, 도면에 도시된 실시예에서는 봉부재로 이루어진 연직 보강부재(3)의 종방향 양단이 각각 헬릭스 날개(2)를 종방향으로 관통하고 너트 등의 체결부재(30)가 연직 보강부재(3)의 종방향 양단에 결합됨으로써 연직 보강부재(3)의 종방향 양단이 헬릭스 날개(2)와 일체화되어 있다. 그러나 연직 보강부재(3)의 종방향 양단을 헬릭스 날개(2)와 일체화시키는 구성은 이에 한정되지 아니하며, 예를 들어 연직 보강부재(3)의 종방향 양단을 헬릭스 날개(2)에 용접이나 접착제에 의한 접착 등의 방법에 의해 일체화시킬 수 있으며, 기타 다양한 일체화 방법을 이용할 수도 있다.
한편, 이와 같이 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 봉부재로 이루어진 연직 보강부재(3)를 일체화시켜 배치함에 있어서, 연직 보강부재(3)는 복수개로 구비될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 것처럼 복수개의 연직 보강부재(3)가 서로 평행을 이룬 상태로 헬릭스 날개(2)의 횡방향 면적의 필요한 곳에 분포된 형태로 구비될 수 있는 것이다. 참고로 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예의 경우에는 3개의 연직 보강부재(3)가 구비된 것으로 도시되어 있으나, 연직 보강부재(3)의 개수는 이에 한정되지 않으며, 헬리컬 말뚝의 현장 시공 여건 및 관입설치될 지반의 상태, 조건 등에 따라 연직 보강부재(3)의 개수는 증감될 수 있다. 또한 연직 보강부재(3)는 종방향으로 연장된 봉부재로 이루어지는데, 이 때 연직 보강부재(3)를 이루는 봉부재는 그 종방향 단면이 원형이나 타원형을 가진 것에 그치지 않으며, 종방향 단면이 다각형이나 절곡된 형태로 이루어진 각재 형태의 막대부재 등도 연직 보강부재(3)로 사용될 수도 있다. 따라서 본 발명에서 연직 보강부재(3)를 이루는 봉부재는 이러한 다양한 형태의 종방향 단면을 가지는 막대부재를 모두 포함하는 의미로 이해되어야 한다.
도 5 내지 도 7에는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도면이 개시되어 있는데, 도 5 및 도 6에는 각각 본 발명의 또다른 실시예로서 파일본체(1)에서 지중에 관입되는 영역의 외면에 3개의 헬릭스 날개(2)가 종방향으로 간격을 두고 구비되어 있는 본 발명의 헬리컬 파일을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 5에 도시된 본 발명의 헬리컬 파일에 대한 개략적인 횡방향의 측면도가 도시되어 있다.
도 5 내지 도 7에 예시된 실시예처럼, 본 발명의 헬리컬 파일(100)의 파일본체(1)에서 지중에 관입되는 영역의 외면에는, 3개의 헬릭스 날개(2)가 종방향으로 간격을 두고 구비될 수 있는데, 종방향으로 서로 이웃하는 2개의 헬릭스 날개(2) 사이의 간격에는, 앞서 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로 봉부재로 이루어진 연직 보강부재(3)가 각각의 헬릭스 날개(2)와 일체화된 상태로 배치된다. 특히, 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예의 헬리컬 파일(100)처럼, 파일본체(1)에 3개 또는 그 이상의 개수로 복수개의 헬릭스 날개(2)가 구비될 경우, 연직 보강부재(3)는 복수개의 헬릭스 날개(2) 전부를 관통하도록 설치될 수 있다. 즉, 연직 보강부재(3)가 종방향으로 길게 연장된 봉부재로 이루어져서, 봉부재의 종방향 양단이 각각 최외측에 위치하는 헬릭스 날개(2)를 관통하도록 봉부재가 3개의 헬릭스 날개(2)를 모두 관통하고, 최외측에 위치하는 헬릭스 날개(2)를 관통한 연직 보강부재(3)의 양단에 체결부재(30)가 결합될 수 있는 것이다.
또한 복수개의 헬릭스 날개(2)를 종방향으로 간격을 두고 파일본체(1)에 설치함에 있어서, 도 5 내지 도 7에 예시된 것처럼, 종방향으로 위쪽으로 가면서 헬릭스 날개(2)의 직경이 점차로 증가되도록 할 수도 있다. 이 경우, 헬리컬 파일(100)의 지중 관입이 더욱 용이해지는 유리한 효과가 발휘된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 더 나아가 헬릭스 날개(2)의 개수도 헬리컬 말뚝의 현장 시공 여건 및 관입설치될 지반의 상태, 조건 등에 따라 증감될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 7을 참조하여 살펴본 것처럼, 헬리컬 파일(100)에서, 파일본체(1)의 지중에 관입되는 영역 외면에 복수개의 헬릭스 날개(2)와 연직 보강부재(3)가 구비됨에 있어서, 이러한 헬릭스 날개(2)와는 별도로 파일본체(1)의 종방향 관입단부 즉, 파일본체(1)가 연직하게 세워져서 지중에 관입될 때 가장 먼저 지중에 관입되는 단부에는, 헬릭스 날개(2)와는 별도로, 파일본체(1)의 지중 관입 및 굴진을 위한 굴진날개(4)가 별도로 일체 구비될 수 있다. 굴진날개(4)는 도면에 예시된 것처럼 손가락 형상이나 발톱형상을 가지도록 돌출된 비트형태를 가지고 있으며 복수개가 파일본체(1)에 일체로 구비될 수 있는데, 종방향 상향으로 가면서 굴진날개(4)의 돌출된 길이가 점차로 증가되도록 할 수도 있다. 이와 같이 굴진날개(4)가 구비되어 있으면 지반 관입시 굴진날개(4)가 돌들을 좌우로 밀치면서 용이하게 지반에 관입되며, 특히 지반이 풍화암 등과 같이 단단한 경우에도 굴진날개(4)에 의해 파일본체(1)가 매우 용이하게 관입될 수 있으므로, 파일본체(1)가 단단한 지반에 깊게 관입 설치될 수 있고, 그에 따라 헬리컬 파일(100)의 침하량을 줄이고 지지력을 극대화시키며 인발하중에 대해서도 더 큰 인발저항력을 발휘할 수 있게 만드는 장점이 있다.
특히, 비트형태의 굴진날개(4)에는 파일본체(1)의 중공 내부와 연통되는 토출구멍(40)을 형성할 수 있다. 도 9에는 굴진날개(4)의 내부 구성을 보여주는 도 5의 원 E부분에 대한 선 F-F에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도면에 예시된 것처럼 굴진날개(4)에 토출구멍(40)이 형성된 경우 굴착과 동시에 상기 토출구멍(4)을 통해서 그라우트재를 지반에 주입하여 고결시킬 수 있다. 즉, 시멘트 등과 같은 그라우트재를 파일본체(1)의 중공을 통해서 공급하여 굴진날개(4)의 토출구멍(40)을 통해서 지반에 그라우트재를 주입할 수 있는데, 굴진날개(4)는 파일본체(1)로부터 돌출되어 있으므로, 굴진날개(4)의 토출구멍(40)을 통해 주입되는 그라우트재는 파일본체(1)로부터 멀리까지 주변지반에 스며들게 되며, 그에 따라 파일본체(1) 주변의 넓은 범위의 지반을 고화시킬 수 있게 된다. 따라서 파일본체(1) 주변의 마찰력을 증대시킬 수 있게 되고, 그에 따라 헬리컬 파일(100)에 의해 발휘되는 압축 및 인발에 대한 지지력을 크게 증대시킬 수 있게 된다.
한편, 굴진날개(4)가 단단한 지반을 굴착할 때, 마찰에 의해 상당한 열이 발생하고, 굴진날개(4)의 마모가 촉진될 수 있다. 그런데, 본 발명에서는 굴진날개(4)에 형성된 토출구멍(40)을 통해서는 물을 배출할 수도 있으며, 이러한 물 주입을 통해서 굴진날개(4)을 냉각시킴으로써, 위와 같은 굴착 과정에서의 열 발생으로 인한 굴진날개(4)의 마모를 억제할 수 있게 되며, 더 나아가 물 주입을 통해서 굴착 주변 지반을 연화(軟化)시킴으로써 굴진 효율이 향상되고 굴진 속도를 증가시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
그 뿐만 아니라, 굴진날개(4)는 손가락 형상이나 발톱형상으로 이루어져서 소정 넓이를 가지게 되므로, 굴진날개(4) 자체도 연직방향의 지지력을 발휘하게 되며, 특히 주변 지반에 그라우트재가 주입/고결된 상태에서는 굴진날개(4)가 원추모양으로 그라우트재 및 지반과 일체화되어 헬리컬 파일(100)의 전체적인 연직하중에 대한 지지력을 크게 증대시키는 매우 유리한 효과를 발휘하게 된다.
위와 같이, 복수개의 헬릭스 날개(2)와 연직 보강부재(3)를 구비한 헬리컬 파일(100)을 지상에 연직하게 세운 상태에서, 파일본체(1)를 회전시키면 파일본체(1)가 지반으로 관입된다. 회전에 의한 파일본체(1)이 지중 관입이 계속되면 헬릭스 날개(2)가 지중으로 관입되는데, 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 연직 보강부재(3)가 존재하므로, 이러한 파일본체(1)의 지중 관입 과정에서 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 괴석이나 큰 돌들이 끼는 것이 원천적으로 방지된다. 종래에는 파일본체가 회전에 의해 지중에 관입되는 과정에서 헬릭스 날개 사이의 종방향 간격에 괴석이나 큰 돌들이 끼는 경우가 발생하여 파일본체의 회전에도 불구하고 파일본체의 굴진이 정상적으로 이루어지지 않는 문제가 발생하게 되는데, 본 발명은, 이러한 종래 기술과 달리, 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 연직 보강부재(3)가 구비되어 있어서 괴석이나 큰 돌들이 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격으로 끼어들어 오는 것을 원천적으로 차단하게 되는 것이다. 따라서 본 발명의 헬리컬 파일(100)의 경우, 파일본체(1)이 회전되면 파일본체(1)가 매우 원활하게 지중에 관입되어 설계된 심도로 지중에 관입설치될 수 있으며, 그에 따라 원하는 충분한 지지력이 헬리컬 파일(100)로부터 발휘된다.
또한 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 위치하는 연직 보강부재(3)는 헬릭스 날개(2)를 지지하는 기능을 발휘하게 된다. 따라서 종방향의 하중 작용으로 인하여 헬릭스 날개(2) 자체가 굴절 변형되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이러한 종방향 하중으로 인하여 헬릭스 날개(2)가 파일본체(1)로부터의 분리 탈락되는 것을 매우 효과적으로 예방할 수 있게 된다. 특히, 연직 보강부재(3)가 이와 같이 헬릭스 날개(2)를 종방향으로 지지하고 있으므로, 헬릭스 날개(2) 자체가 가지는 종방향 하중에 대한 지지력이 크게 향상되며 그에 따라 헬리컬 파일(100) 전체로서의 종방향 하중 지지력이 증대되는 효과가 발휘된다. 또한 연직 보강부재(3)와 지반 또는 그라우트재 사이의 마찰력 발생을 통해서 헬리컬 파일(100) 전체의 종방향 하중 지지력을 더욱 증가시키게 되는 효과를 가져오게 된다.
더 나아가, 본 발명의 헬리컬 파일(100)에서는 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 연직 보강부재(3)가 구비됨으로써, 파일본체(1)의 좌굴을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 본 발명의 헬리컬 파일(100)에서는, 종방향으로 작용하는 축하중에 대하여 지지력을 발휘하게 되는 부재로서 파일본체(1) 이외에도 종방향으로 배치된 복수개의 연직 보강부재(3)가 더 존재한다. 즉, 본 발명의 헬리컬 파일(100)에서는 종방향으로 작용하는 축하중을 연직 보강부재(3)로도 분산시키게 되는 것이다. 따라서 본 발명의 헬리컬 파일(100)은 종방향의 축하중에 대한 크게 증대된 강성을 가지게 되어 좌굴에 대한 보강이 이루어지며, 그에 따라 종방향의 축하중으로 인하여 파일본체(1)에 좌굴이 발생하는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 된다.
특히, 연직 보강부재(3)에 의한 헬리컬 파일(100)의 강성 증가는 수평력에 대한 저항력의 증가도 수반하게 되며 그에 따라 더욱 큰 내진성능을 발휘하게 된다. 도 8에는 도 3에 도시된 헬리컬 파일(100)의 측면 형상에서 수평하중이 헬리컬 파일(100)에 작용할 때의 응력 발생 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 것처럼 지반에 관입 설치된 헬리컬 파일(100)에 대하여, 지진을 포함한 다양한 원인으로 인하여 수평방향 즉, 횡방향의 하중이 작용할 경우, 본 발명에서는 횡방향 하중이 가해지는 횡방향 일측에 위치한 연직 보강부재(3)는 횡방향 하중으로 인한 인장응력에 대한 저항력을 발휘하게 되고 횡방향 타측에 위치한 연직 보강부재(3)는 횡방향 하중으로 인한 압축응력에 대한 저항력을 발휘하게 됨으로써, 횡방향 하중에 대해 헬리컬 파일(100) 전체적으로 매우 강한 저항력을 발휘하게 된다. 즉, 헬릭스 날개(2) 사이에 구비된 연직 보강부재(3)가 횡방향 하중으로 인한 응력을 나누어서 부담하게 되므로 파일본체(1)에 직접적으로 작용하는 횡방향 하중이 감소하게 되며, 전체적으로 헬리컬 파일(100)은 큰 횡방향 하중 저항력을 발휘하게 되는 것이다. 따라서 이러한 본 발명에 따른 헬리컬 파일(100)에 의해 지지되는 기초를 구비한 상부 구조물은 우수한 내진성능을 발휘할 수 있게 된다.
1: 파일 본체
2: 헬릭스 날개
3: 연직 보강부재
4: 굴진날개
100: 헬리컬 파일

Claims (4)

  1. 중공의 축부재로 이루어진 파일본체(1)를 포함하며;
    파일본체(1)에서 지중에 관입되는 영역의 외면에는, 횡방향으로 폭을 가지고 있는 띠형태의 부재가 파일본체(1)의 외면을 감으면서 꼬여진 형태의 헬릭스 날개(2)가 종방향으로 간격을 두고 3개 또는 그 이상의 복수개로 파일본체(1)에 일체로 구비되어 있고;
    헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에는, 종방향으로 연장된 연직 보강부재(3)가 헬릭스 날개(2)와 일체화된 상태로 구비됨으로써, 헬릭스 날개(2)가 연직 보강부재(3)에 의해 종방향으로 보강되어 있으며 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 돌이 끼워지는 것이 연직 보강부재(3)에 의해 방지되는 구성을 가지는데;
    종방향으로 위쪽으로 가면서 헬릭스 날개(2)의 직경은 점차로 증가되고;
    연직 보강부재(3)는 종방향으로 길게 연장된 봉부재로 이루어져서, 복수개가 서로 평행을 이룬 상태로 헬릭스 날개(2)의 횡방향 면적에 분포하여 복수개의 헬릭스 날개(2) 전부를 종방향으로 관통한 후, 각각 최외측에 위치하는 헬릭스 날개(2)를 관통한 연직 보강부재(3)의 종방향 양단에 체결부재(30)가 체결됨으로써 헬릭스 날개(2)와 일체로 결합되어 구비되어, 파일본체(1)의 지중 관입 과정에서 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 괴석 또는 돌들이 끼는 것을 방지하고 종방향 하중으로 인하여 헬릭스 날개(2)가 파일본체(1)로부터의 분리 탈락되는 것을 예방하며 종방향의 축하중에 대한 강성을 증가시켜서 종방향의 축하중으로 인한 파일본체(1)의 좌굴 발생을 예방하게 되며;
    파일본체(1)가 연직하게 세워져서 지중에 관입될 때 가장 먼저 지중에 관입되는 파일본체(1)의 종방향 관입단부에는, 파일본체(1)의 회전에 의한 지중 관입 및 굴진을 위하여, 비트형태를 가지면서 파일본체(1)로부터 돌출된 복수개의 굴진날개(4)가 헬릭스 날개(2)와는 별도로 파일본체(1)에 일체로 구비되어 있는데;
    종방향 상향으로 가면서 굴진날개(4)의 돌출된 길이가 점차로 증가되며;
    굴진날개(4)에는 파일본체(1)의 내부와 연통되는 토출구멍(40)이 형성되어 있어서, 파일본체(1)의 중공을 통해서 공급된 물 또는 그라우트재가, 파일본체(1)로부터 돌출되어 있는 굴진날개(4)의 토출구멍(40)을 통해서 파일본체(1)로부터 멀리까지 주변지반에 주입되는 구성을 가지는 두고 3개 또는 그 이상의 복수개로 파일본체(1)에 일체로 구비되어 있고;
    헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에는, 종방향으로 연장된 연직 보강부재(3)가 헬릭스 날개(2)와 일체화된 상태로 구비됨으로써, 헬릭스 날개(2)가 연직 보강부재(3)에 의해 종방향으로 보강되어 있으며 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 돌이 끼워지는 것이 연직 보강부재(3)에 의해 방지되는 구성을 가지는데;
    종방향으로 위쪽으로 가면서 헬릭스 날개(2)의 직경은 점차로 증가되고;
    연직 보강부재(3)는 종방향으로 길게 연장된 봉부재로 이루어져서, 복수개가 서로 평행을 이룬 상태로 헬릭스 날개(2)의 횡방향 면적에 분포하여 복수개의 헬릭스 날개(2) 전부를 종방향으로 관통한 후, 각각 최외측에 위치하는 헬릭스 날개(2)를 관통한 연직 보강부재(3)의 종방향 양단에 체결부재(30)가 체결됨으로써 헬릭스 날개(2)와 일체로 결합되어 구비되어, 파일본체(1)의 지중 관입 과정에서 헬릭스 날개(2) 사이의 종방향 간격에 괴석 또는 돌들이 끼는 것을 방지하고 종방향 하중으로 인하여 헬릭스 날개(2)가 파일본체(1)로부터의 분리 탈락되는 것을 예방하며 종방향의 축하중에 대한 강성을 증가시켜서 종방향의 축하중으로 인한 파일본체(1)의 좌굴 발생을 예방하게 되며;
    파일본체(1)가 연직하게 세워져서 지중에 관입될 때 가장 먼저 지중에 관입되는 파일본체(1)의 종방향 관입단부에는, 파일본체(1)의 회전에 의한 지중 관입 및 굴진을 위하여, 비트형태를 가지면서 파일본체(1)로부터 돌출된 복수개의 굴진날개(4)가 헬릭스 날개(2)와는 별도로 파일본체(1)에 일체로 구비되어 있는데;
    종방향 상향으로 가면서 굴진날개(4)의 돌출된 길이가 점차로 증가되며;
    굴진날개(4)에는 파일본체(1)의 내부와 연통되는 토출구멍(40)이 형성되어 있어서, 파일본체(1)의 중공을 통해서 공급된 물 또는 그라우트재가, 파일본체(1)로부터 돌출되어 있는 굴진날개(4)의 토출구멍(40)을 통해서 파일본체(1)로부터 멀리까지 주변지반에 주입되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일.
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  3. 삭제
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