KR102110804B1

KR102110804B1 - 회전강도가 보강된 헬리컬 파일

Info

Publication number: KR102110804B1
Application number: KR1020190174098A
Authority: KR
Inventors: 이윤주
Original assignee: 이윤주
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-05-14

Abstract

본 발명은, 상부관(20); 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30); 상기 상부관(20)의 하단과 상기 하부관(30)의 상단을 연결하되, 회전모터의 회전력을 상기 상부관(20)과 하부관(30)으로 전달하는 연결부(10)를 포함하는 헬리컬 파일에 관한 것이다.

Description

회전강도가 보강된 헬리컬 파일{Helical pile for easy connection}

본 발명은, 회전력에 의해 지반 속에 관입시켜 상부구조를 지지하는 헬리컬 파일에 관한 것으로, 특히 회전모터와 상부관으로부터 전해지는 회전력을 하부관으로 충분히 전달시킬 수 있고, 강한 회전력을 가하여도 파손, 변형되지 않는 헬리컬 파일에 관한 것이다.

건축물이나 토목구조물이 지반 위에서 안전하게 지지될 수 있도록 하기 위해, 상부구조물의 하중을 지지하고, 하중을 지반으로 전달하기 위해 지반 속으로 파일(Pile)을 설치하게 되는데, 파일의 설치는 파일에 타격을 가하여 타입하는 타격방법과 파일에 압입력을 가하여 압입하는 압입방법이 사용되어 왔다.

그러나 종래의 타격방법과 압입방법은 시공 시 소음과 진동에 의하여 안전상의 문제와 환경상의 문제가 지적되면서 최근에는 회전에 의한 압입방식이 개발되어 사용되고 있다.

회전압입방식에는 헬리컬 파일(Helical Pile)이 사용된다. 헬리컬 파일은 일반적으로 파이프형태로 된 샤프트와 헬리컬 날개, 지압판 등을 포함하여 구성된다.

헬리컬 파일은 헬릭스 모터를 이용한 회전 힘(Torque Force)을 이용하여 헬리컬 날개를 회전시켜 지반 속에 관입하게 된다.

관입되는 파일의 전체 길이와 동일한 관을 제작하기가 어렵고, 그러한 관을 시공하는 것 역시 어렵기 때문에, 통상 일정길이(3~m 내외)의 관을 준비하여, 헬리컬 날개가 부착된 하부관을 먼저 관입하고, 이후 하부관과 상부관을 연결하면서 순차적으로 회전관입한 후, 레미콘 및 시멘트 모르타르 등을 이용하여 관의 내부 및 외부에 그라우팅(Grouting)을 하고, 파일의 두부 정리 후 지압판을 설치하는 순서로 시공하게 된다.

이때 하부관과 상부관의 연결방법으로, 용접에 의해 부착시키는 방법, 상부관과 하부관에 나사선을 형성하여 나사결합하는 방법 등을 사용하고 있으나, 종래의 방법은 헬리컬 파일을 회전 관입할 때 회전력에 의해 하부관과 상부관의 연결부가 파손되어 파일의 회전 관입이 더 이상 진행되지 않는 경우가 발생하였고, 지중에서 파일의 연결부가 파손된 경우에는 이들의 제거 및 재시공을 위해 지반을 굴착하여 제거해야 하므로, 시공비용이 상승하고, 공기가 지연되는 등의 문제점이 있었다.

특허문헌 0001은, 상, 하부가 개방되고, 외주면에 나선부(11)가 단수 또는 복수 형성되는 하부파일(10); 상, 하부가 개방되며, 상기 하부파일(10)의 상부에 연결되는 상부파일(20); 및 상, 하부파일(20,10)을 탈착 가능하게 연결하는 연결수단(40) 등을 포함하는 선단확장형 헬리컬 파일에 관한 것인데, 특허문헌 0001도 나선형태의 연결구조이므로 위와 같은 문제점을 해소하지 못하였다.

따라서 상부관과 하부관을 간편하게 연결할 수 있으면서, 회전모터의 회전력이 하부관까지 전달이 잘 되며, 강한 회전력에도 연결부위가 파손되지 않는 헬리컬 파일의 개발이 요구되었다.

등록특허공보 10-1852826

본 발명은, 위와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해, 상부관과 하부관의 연결작업을 쉽고 간편하게 할 수 있고, 상부관의 회전력을 하부관으로 그대로 전달시킬 수 있으며, 회전모터의 강한 회전력에도 연결구조가 파손, 변형되지 않는 헬리컬 파일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

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본 발명에서는, 상부관(20); 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30); 상기 상부관(20)의 하단과 상기 하부관(30)의 상단을 연결하는 연결부(10)를 포함하고, 상기 연결부(10)는 회전모터의 회전력을 상기 상부관(20)으로부터 상기 하부관(30)으로 전달하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일에 있어서, 상기 연결부(10)는, 상기 상부관(20)의 하부 또는 상기 하부관(30)의 상부에 부착되는 지압돌기; 상기 하부관(30)의 상부 또는 상기 상부관(20)의 하부에 결합되는 연결관(100)을 포함하고, 상기 연결관(100)에는, 연결관(100)의 일부가 절개되어 일측이 개방되어 있는 지압홈(110)이 구비되고, 상기 지압돌기가, 상기 지압홈(110)의 개방된 일측으로 삽입되어 회전모터의 회전력을 전달하며, 상기 상부관(20)의 하부 또는 상기 하부관(30)의 상부에는 볼트공(21)이 구비되고, 상기 연결관(100)에는 볼트공(120)이 구비되며, 상기 지압돌기가 상기 지압홈(110)에 삽입된 상태에서 상기 볼트공(21)과 볼트공(120)에 볼트(301)를 체결하여, 회전력이 전달될 때 상기 볼트(301)에 의해 상기 지압홈(110)의 변형이 억제되고, 상기 지압돌기는, ㄷ자형 지압돌기(210)로서, 본체부(211); 상기 본체부(211)와 일체로 형성되는 상다리부(214) 및 하다리부(215)를 포함하고, 상기 본체부(211)의 일측면이 가압면(212)이 되며, 상기 하다리부(215)의 하단 일측에는 모따기면(213)을 구비하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일을 제공한다.

상기 본체부(211), 상다리부(214) 및 하다리부(215)에 의해 둘러싸이는 내부면과 상기 상부관(20) 또는 하부관(30)이 만나는 부위를 용접하여 상기 ㄷ자형 지압돌기(210)를 상기 상부관(20) 또는 하부관(30)에 부착하는 것을 특징으로 한다.

상기 지압홈(110)은, 지압돌기에 의해 가압되어 회전모터의 회전력을 전달하는 지압면(111); 상기 지압면(111)과 마주보는 쪽에 형성되어 지압돌기의 삽입을 안내하는 가이드면(113); 상기 지압면(111)과 상기 가이드면(113)을 연결하는 바닥면(112)을 포함하고, 상기 지압면(111), 바닥면(112) 및 가이드면(113)에 의해 형성되는 형상이 상기 지압돌기의 외곽선에 의한 형상과 같은 것을 특징으로 한다.

상기 볼트(301)는 1개 이상 체결되되, 이중 적어도 하나의 볼트(301)는, 상기 지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치에 체결되는 것을 특징으로 한다.

상기 지압면(111)에서 연장한 선과 연결관(100)의 중심이 만나는 선(l)과, 상기 볼트(301)의 중심선이 이루는 각(r)이 0도 보다 크고 90도보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 볼트(301)는 2개 이상 체결되되, 1개 이상의 볼트(301)는, 상기 지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치에 체결되고, 1개 이상의 볼트(301)는, 상기 바닥면(112)의 폭(w) 이내의 위치에 체결되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부관(20)의 하단과 상기 하부관(30)의 상단이 서로 접하도록 연결되되, 상기 지압돌기가 상기 상부관(20)의 하부에 부착되었을 때에는, 상기 상부관(20)의 하단이 상기 바닥면(112)보다 아래쪽에 위치하고, 상기 지압돌기가 상기 하부관(30)의 상부에 부착되었을 때에는, 상기 상부관(20)의 하단이 상기 바닥면(112)보다 위쪽에 위치함으로써, 연결관(100)의 내면 전체가 상부관 및 하부관에 의해 폐합되도록 하여 상부관과 하부관 사이에 작용하는 전단력과 휨모멘트를 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 헬리컬 파일은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 지압홈 속으로 지압돌기를 삽입하고, 볼트 체결을 하면 상부관과 하부관이 연결되므로, 상하부관의 연결작업이 쉽고 빠르다.

둘째, 회전모터에 의해 발생된 회전력은 상부관을 통해 전달되고, 상부관의 회전력은 지압돌기의 가압면이 지압홈의 지압면을 가압함으로써 회전력이 하부관으로 전달되는데, 가압면에 의한 압력에 의해 발생할 수 있는 지압홈의 변형을 볼트가 억제시켜 줄 수 있다. 즉, 전달되는 회전력에 의한 응력을 지압홈과 볼트가 분담함으로써 지압홈과 볼트의 파손 가능성을 줄이는 것에 더하여, 지압홈이 변형되는 것을 볼트가 잡아줌으로써 지압돌기와 볼트는 서로 유기적으로 회전력 전달기능을 수행하게 되며, 지압홈의 변형이 억제되므로 회전력 전달성능을 초기 상태 그대로 유지할 수 있다.

셋째, 지압홈의 가이드면 끝과 지압돌기의 하단 끝에 모따기면을 형성하고, 가압면에는 모따기면을 형성하지 않음으로써, 지압돌기가 지압홈에 삽입되는 것을 쉽게 하면서도, 가압면의 지압능력은 그대로 유지할 수 있도록 한다.

넷째, ㄷ자형 지압돌기와 ㅁ자형 지압돌기의 내부 공간에만 용접하여 상부관에 부착시키므로, 재료를 절감하고, 용접작업을 용이하게 하면서도 지압면적이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

다섯째, 본 발명에 의해 시공되는 헬리컬 파일은 강한 회전력이 헬리컬 날개가 부착된 하부관에 그대로 전달되어 종래의 파일에 비해 관입력을 증가시킬 수 있으므로, 종래에 비해 보다 깊은 견고한 지지층까지 관입이 가능하고, 파일의 지지력을 향상시키며, 파일의 지지력이 향상되므로 파일의 설치 개수가 감소하게 되어 시공비용을 절감할 수 있다.

도 1, 2는 종래기술이다.
도 3은 본 발명의 헬리컬 파일이 연결된 사시도이다.
도 4, 5는 본 발명의 헬리컬 파일의 분해 사시도이다.
도 6은 연결관의 사시도이다.
도 7은 지압홈의 정면도이다.
도 8은 ㄷ자형 지압돌기의 사시도이다.
도 9는 ㄷ자형 지압돌기의 평면도이다.
도 10은 ㅁ자형 지압돌기의 사시도이다.
도 11은 ㅁ자형 지압돌기의 평면도이다.
도 12는 사각형 지압돌기의 사시도이다.
도 13은 사각형 지압돌기의 평면도이다.
도 14 내지 18은 연결부의 실시예들이다.
도 19, 20은 본 발명의 다른 실시예이다.
도 21은 ㄷ자형 지압돌기 제작을 위한 철판 절단 개요도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 헬리컬 파일은, 상부관(20), 하부관(30), 연결부(10)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 하부관(30)에는 헬리컬 날개(31)가 구비되어 있고, 회전에 의해 헬리컬 날개가 관입됨으로써 지지력을 발휘하게 된다. 도 3을 보면, 상기 상부관(20)의 하단과 상기 하부관(30)의 상단이 연결부(10)에 의해 연결되어 있다. 상기 연결부(10)는 회전모터에 의해 발생된 상부관(20)의 회전력을 하부관(30)으로 전달시키게 된다.

도 3, 4, 5에서는 상기 상부관(20)을 하나만 도시하였으나, 최종 설치되는 파일의 규모, 길이 등에 따라 상기 상부관(20)은 복수가 될 수 있고, 복수가 되는 경우에는 상부관의 위로 다른 상부관이 연결되는 구조로 설치된다.

상기 연결부(10)는, 상기 상부관(20)의 하부에 부착되는 지압돌기(210, 220, 230)와 연결관(100)을 포함한다. 상기 연결관(100)은 하부관(30)의 상부에 결합되는데, 용접에 의해 부착될 수도 있고, 볼트결합에 의해 결합될 수도 있다. 그리고 상기 상부관(20)의 하부에는 볼트공(21)이 구비된다.

상기 연결관(100)에는, 지압홈(110)과 볼트공(120)이 구비되고, 상기 지압돌기(210, 220, 230)가 상기 지압홈(110)에 삽입된 상태에서 상기 볼트공(21)과 볼트공(120)에 볼트(301)를 체결하여 상부관과 하부관이 결합, 연결된다.

도 6에 도시된 것과 같이, 상기 지압홈(110)은, 지압돌기의 가압면의 가압을 받아 회전모터의 회전력을 전달하는 지압면(111), 상기 지압면(111)과 마주보는 쪽에 형성되어 지압돌기의 삽입을 안내하는 가이드면(113), 상기 지압면(111)과 상기 가이드면(113)을 연결하는 바닥면(112)을 포함하는데, 상기 지압면(111), 바닥면(112) 및 가이드면(113)에 의해 형성되는 전체적인 형상이 사각형상이고, 상기 지압돌기(210, 220, 230)의 외곽선에 의한 전체적인 형상 역시 사각형상으로 하여 지압홈의 내부에 지압돌기가 맞물려 견고하게 결합될 수 있도록 한다.

이때 상기 가이드면(113)의 상단에는 모따기면(114)을 구비하여, 지압돌기의 삽입을 보다 쉽게 할 수 있다.

본 발명의 지압돌기는 세가지 - ㄷ자형 지압돌기(210), ㅁ자형 지압돌기(220), 사각형 지압돌기(230) - 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

도 8, 9에는 ㄷ자형 지압돌기(210)가 도시되어 있는데, ㄷ자형 지압돌기(210)는, 본체부(211), 상기 본체부(211)와 일체로 형성되는 상다리부(214) 및 하다리부(215)를 포함하고, 상기 본체부(211)의 일측면이 지압면(111)을 가압하는 가압면(212)이 된다.

이때 하다리부(215)의 하단 일측에는 모따기면(213)을 구비하여 지압홈 내부로 삽입되는 것을 쉽게 할 수 있다. 지압돌기의 삽입을 보다 쉽게 하기 위해서는, 상기 본체부(211)의 하단과 하다리부(215)의 하단 모두에 모따기면(213)을 형성할 수 있고, 가압면적이 감소되는 것을 방지하여 가압력을 크게 하고자 할 때에는 도 9에 도시한 것과 같이 하다리부(215)에만 모따기면을 구비할 수 있다.

그리고 도 3, 4에 도시한 것과 같이 상기 상부관(20)의 하부에 ㄷ자형 지압돌기(210)를 부착할 때에는, 상기 본체부(211), 상다리부(214) 및 하다리부(215)에 의해 둘러싸이는 내부면과 상기 상부관(20)이 만나는 부위를 용접하여 부착할 수 있다(도 9).

위와 같이 내부영역(도 9의 음영부분)에만 용접함으로써, 용접부에 의해 가압면(212)의 면적이 감소되는 것을 방지할 수 있고, 내부 영역에 ㄷ자형의 용접부(도 9의 음영부분)를 구비할 수 있게 되어 지압능력을 증대시킬 수 있다. 즉, 가압면(212)이 지압면(111)을 가압하게 되면, 본체부(211)가 압축 및 휨 모멘트를 받게 되고, 본체부에 작용하는 압축력과 휨 모멘트에 의해 가압면(212)이 바깥쪽으로 휘게 되는 변형을 초래할 수 있는데, 상다리부(214)와 하다리부(215)의 내측에 융착된 용접부와 상다리부 및 하다리부의 휨 강성에 의해 가압면(212)의 변형을 억제할 수 있다.

ㄷ자형 지압돌기(210)의 폭(w1)은 바닥면(112)의 폭(w)과 같게 하거나, 바닥면(112)의 폭(w)보다 조금 작게 하여 ㄷ자형 지압돌기(210)가 지압홈(110)의 내부에서 견고하게 맞물릴 수 있도록 한다.

위에서 설명한 것과 같이 지압돌기를 ㄷ자형 지압돌기(210)로 함으로써, 가압면적의 손실없이 재료를 절감할 수 있고, 잘라낸 부위를 활용하여 용접을 할 수 있으며, 용접을 내부면에 함으로써 용접부위가 가압면을 감소시키는 것을 방지할 수 있고, 가압면으로부터 발생되는 본체부(211)의 휨 모멘트에 대해 상하다리부와 용접부가 저항을 하게 되므로 구조적으로도 매우 효율적인 구조가 되는 것이다.

특히 ㄷ자형 지압돌기는 도 21에 도시한 것과 같이 철판을 절단하여 제작할 수 있으므로, 철판 폐자재를 전혀 발생시키지 않고 제작비용을 감소시키면서 소요의 강도를 얻을 수 있는 특별한 효과가 있다.

도 10, 11에는 ㅁ자형 지압돌기(220)가 도시되어 있는데, ㅁ자형 지압돌기(220)는, 본체부(221)를 포함하고, 상기 본체부(221)의 중앙부에는 관통구(224)가 구비되고, 본체부(221)의 일측면이 가압면(222)이 된다.

이때 본체부(221)의 하단 일측에는 모따기면(223)을 구비하여 지압홈 내부로 삽입되는 것을 쉽게 할 수 있다. 지압돌기의 삽입을 보다 쉽게 하기 위해서는, 상기 본체부(221)의 하단 양쪽에 모따기면(223)을 형성할 수 있고, 가압면적이 감소되는 것을 방지하여 가압력을 크게 하고자 할 때에는 도 11에 도시한 것과 같이 하단 한쪽(가압면의 반대쪽 하단)에만 모따기면을 구비할 수 있다.

그리고 상기 상부관(20)의 하부에 ㅁ자형 지압돌기(220)를 부착할 때에는, 상기 관통구(224)의 내부면과 상기 상부관(20)이 만나는 부위를 용접하여 부착할 수 있다.

위와 같이 내부영역(도 11의 음영부분)에만 용접함으로써, 용접부에 의해 가압면(222)의 면적이 감소되는 것을 방지할 수 있고, 내부 영역에 ㄷ자형의 용접부(도 11의 음영부분)를 구비할 수 있게 되어 지압능력을 증대시킬 수 있다. 즉, 가압면(222)이 지압면(111)을 가압하게 되면, 본체부(221)가 압축 및 휨을 받게 되고, 본체부에 작용하는 압축력과 휨 응력에 의해 가압면(222)의 변형을 초래할 수 있는데, 수평방향으로 융착된 용접부의 휨 저항에 의해 가압면(222)의 변형을 억제할 수 있다.

ㅁ자형 지압돌기(220)의 폭(w2)은 바닥면(112)의 폭(w)과 같게 하거나, 바닥면(112)의 폭(w)보다 조금 작게 하여 ㅁ자형 지압돌기(220)가 지압홈(110)의 내부에서 견고하게 맞물릴 수 있도록 한다.

도 12, 13에는 사각형 지압돌기(230)가 도시되어 있는데, 사각형 지압돌기(230)는, 본체부(231)를 포함하고, 본체부(231)의 일측면이 가압면(232)이 된다.

이때 본체부(231)의 하단 일측에는 모따기면(233)을 구비하여 지압홈 내부로 삽입되는 것을 쉽게 할 수 있다. 지압돌기의 삽입을 보다 쉽게 하기 위해서는, 상기 본체부(231)의 하단 양쪽에 모따기면(233)을 형성할 수 있고, 가압면적이 감소되는 것을 방지하여 가압력을 크게 하고자 할 때에는 도 13에 도시한 것과 같이 하단 한쪽(가압면의 반대쪽 하단)에만 모따기면을 구비할 수 있다.

그리고 상기 상부관(20)의 하부에 사각형 지압돌기(230)를 부착할 때에는, 가압면(232)이 없는 면과 상기 상부관(20)이 만나는 부위를 용접하여 부착할 수 있다.

사각형 지압돌기(230)의 폭(w3)은 바닥면(112)의 폭(w)과 같게 하거나, 바닥면(112)의 폭(w)보다 조금 작게 하여 사각형 지압돌기(230)가 지압홈(110)의 내부에서 견고하게 맞물릴 수 있도록 한다.

연결관(100)과 상부관(20)을 볼트(301)에 의해 체결하는 실시예들이 도 14 내지 18에 도시되어 있다.

도 14, 15는 2세트의 볼트(301), 너트(302)를 체결하되, 2개의 볼트가 상하로 동일한 방향으로 체결된 실시예가 도시되어 있고, 도 16은 하나의 볼트, 너트에 의해 체결된 실시예가 도시되어 있으며, 도 17, 18은 2세트의 볼트(301), 너트(302)를 체결하되, 2개의 볼트가 상하로 서로 다른 방향으로 체결된 실시예가 도시되어 있다.

도 14에 도시되어 있는 2개의 볼트(301)는 상하로 서로 이격되어 있으면서, 설치되어 있는 방향은 동일하다. 다만, 상부에 설치된 볼트는 바닥면(112)보다 높은 위치, 즉 지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치에 체결된다.

도 14에 도시되어 있는 방향으로 상부관(20)이 회전하면, 가압면이 지압면(111)을 가압하게 되고, 강한 압력에 의해 연결관을 바깥쪽으로 휘게 하는 휨모멘트가 발생하게 되어, 지압면(111) 주변과 지압홈(110)의 형태가 변형될 수 있다. 이때 도 14와 같이 적어도 하나의 볼트가 지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치에 체결됨으로써 연결관을 바깥쪽으로 휘게 하는 휨모멘트에 저항할 수 있게 되어 지압면(111)과 지압홈(110)의 변형을 억제할 수가 있는 것이다. 억제 효과를 최대한으로 발휘하기 위해서는 볼트가 지압면(111) 높이(h)의 1/3~2/3 높이 위치에 체결하는 것이 바람직하다.

이때 볼트의 높이를 위와 같이 하면서, 체결각도를 지압면(111)과 가까운 위치로 하면, 지압홈의 변형 방지효과가 더욱더 커지게 되고, 회전력을 전달하는 구조의 변형이 억제되므로, 회전이 반복되더라도 회전력 전달능력이 감소되지 않고 초기 상태 그대로 회전력을 전달할 수 있게 된다.

즉, 도 15에 도시된 것과 같이, 상기 지압면(111)에서 연장한 선과 연결관(100)의 중심(O)이 만나는 선(l)과, 상기 볼트(301)의 중심선이 이루는 각(r)이 0도 보다 크고 90도보다 작도록, 보다 바람직하게는 0도보다 크고 45도보다 작도록 체결하면 지압홈의 변형 방지효과가 더욱더 증대될 것이다.

도 16에는 하나의 볼트만 체결한 실시예가 도시되어 있는데, 볼트를 하나만 체결하는 경우, 위에서 설명한 것과 같이 볼트의 상하 위치를 지압면(111) 높이(h)의 1/3~2/3 위치로 하고, 볼트의 체결 방향을 지압면(111)에서 연장한 선과 연결관(100)의 중심(O)이 만나는 연장선(l)과, 상기 볼트(301)의 중심선이 이루는 사잇각(r)이 0도 보다 크고 90도보다 작도록 또는 0도보다 크고 45도보다 작도록 체결하면 지압홈의 변형을 최대한 억제할 수 있을 것이다.

도 17에는 2개의 볼트가 상하로 서로 다른 방향으로 체결된 실시예가 도시되어 있다.

도 17에서 볼 수 있는 것과 같이, 상부에 설치된 볼트는 바닥면(112)보다 높은 위치(지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치)에 체결되고, 하부에 설치된 볼트는 바닥면(112)보다 낮은 위치에 체결되되, 바닥면(112)의 폭(w) 이내의 위치에 체결된다.

상부의 볼트를 지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치에 체결하는 이유에 대해서는 위에서 설명한 바 있고, 바닥면(112)보다 낮은 위치에 체결되는 볼트를 바닥면(112)의 폭(w) 이내의 위치에 체결하는 것은, 회전시 바닥면(112) 주변에서 일어날 수 있는 변형을 하부의 볼트가 구속시키기 위한 것이다.

도 18에 도시된 것과 같이, 상부의 볼트는 바닥면보다 높은 위치에서 r의 각도로 설치하고, 하부의 볼트는 바닥면의 연직 하방에 설치함으로써 지압면 주변을 비롯한 바닥면 주변의 변형을 구속시킬 수 있게 된다.

도 14 내지 18에는 1 또는 2세트의 볼트와 너트를 체결한 실시예를 도시하였으나, 본 발명에서는 볼트의 수를 1개 또는 2개로 한정하는 것이 아니고, 보다 강한 체결력과 저항력을 필요로 하는 경우에는 더 많은 수의 볼트를 체결할 수 있다.

예를 들어, 지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치에서 r의 각도를 같거나 다르게 하여 복수의 볼트를 체결할 수 있고, 바닥면의 연직 하방으로도 설치 높이와 각도를 같거나 달리하여 복수개의 볼트를 체결할 수도 있을 것이다.

연결관, 상부관, 하부관의 재질은 강관을 사용할 수 있고, ㄷ자형 지압돌기(210), ㅁ자형 지압돌기(220), 사각형 지압돌기(230)를 용접에 의해 상부관에 부착하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라 볼트에 의해 결합할 수도 있다.

ㄷ자형 지압돌기(210), ㅁ자형 지압돌기(220), 사각형 지압돌기(230)의 상하 길이는 지압면(111)의 높이(h)와 같게 하는 것이 바람직하다.

위에서 설명한 모따기면(114, 213, 223, 233)은 경사진 직선(평면) 형태, 라운드진 곡선(곡면) 형태를 적용할 수 있다.

그리고 상기 실시예에서는 상부관에 지압돌기를 부착하고, 연결관이 하부관의 상부에 부착되는 것으로 설명하였으나, 도 19, 20에서 보는 것과 같이 하부관(30)의 상부에 지압돌기를 부착하고, 연결관(100)이 상부관(20)의 하부에 결합되는 구조로도 실시가 가능하다. 이때 도 19에 도시된 방향(시계방향)으로 회전력이 전달되는 경우, 앞선 도 3, 4, 5의 실시예와는 달리 ㄷ자형 지압돌기의 본체부(211)가 우측에 위치하게 되고, 힘의 전달은, 앞선 도 3, 4, 5의 실시예에서는 가압면(212)→지압홈(110)의 지압면(111)이었으나, 도 19, 20의 실시예에서는 지압홈(110)의 지압면(111)→가압면(212)으로 전달되게 된다.

그리고 본 발명은, 상기 상부관(20)의 하단과 상기 하부관(30)의 상단이 서로 접하도록 연결하되, 연결관(100)의 내면 전체가 상부관 및 하부관에 의해 완전히 폐합되도록 하여 상부관과 하부관 사이에 작용하는 전단력과 휨모멘트가 모두 충실하게 전달되도록 한다.

즉, 도 3 내지 6, 14, 16, 17과 같이 지압돌기가 상기 상부관(20)의 하부에 부착되었을 때에는, 상부관(20)의 하단과 하부관(30)의 상단이 상기 바닥면(112)보다 아래쪽에 위치하도록 하여, 연결관의 바닥면(112)과 상부관(20)의 하단 사이의 연결관 내면에 빈공간이 생기지 않고 상부관과 하부관에 의해 완전히 밀폐접합될 수 있도록 한다.

이렇게 함으로써 연결부 내부에 강성이 강한 폐합강관을 형성할 수 있어, 하부관과 상부관 사이에 전달되는 전단력과 휨모멘트를 모두 전달할 수 있고, 이렇게 시공된 헬리컬 파일은 말뚝으로서의 지지기능을 충실히 발휘하게 된다.

또한 도 19, 20과 같이, 상기 하부관(30)의 상부에 부착되었을 때에는, 상기 상부관(20)의 하단과 하부관(30)의 상단이 상기 바닥면(112)보다 위쪽에 위치하도록 하여, 하부관(30)의 상단과 연결관의 바닥면(112) 사이의 연결관 내면에 빈공간이 생기지 않고 상부관과 하부관에 의해 완전히 밀폐접합될 수 있도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10. 연결부
100. 연결관
110. 지압홈 111. 지압면
112. 바닥면 113. 가이드면
114. 모따기면
120. 볼트공
210. ㄷ자형 지압돌기
211. 본체부 212. 가압면
213. 모따기면 214. 상다리부
215. 하다리부
220. ㅁ자형 지압돌기
221. 본체부 222. 가압면
223. 모따기면 224. 관통구
230. 사각형 지압돌기
231. 본체부 232. 가압면
233. 모따기면
301. ?트 302. 너트
20. 상부관 21. 볼트공
30. 하부관 31. 헬리컬 날개

Claims

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상부관(20); 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30); 상기 상부관(20)의 하단과 상기 하부관(30)의 상단을 연결하는 연결부(10)를 포함하고, 상기 연결부(10)는 회전모터의 회전력을 상기 상부관(20)으로부터 상기 하부관(30)으로 전달하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일에 있어서,
상기 연결부(10)는,
상기 상부관(20)의 하부 또는 상기 하부관(30)의 상부에 부착되는 지압돌기; 상기 하부관(30)의 상부 또는 상기 상부관(20)의 하부에 결합되는 연결관(100)을 포함하고,
상기 연결관(100)에는, 연결관(100)의 일부가 절개되어 일측이 개방되어 있는 지압홈(110)이 구비되고,
상기 지압돌기가, 상기 지압홈(110)의 개방된 일측으로 삽입되어 회전모터의 회전력을 전달하며,
상기 상부관(20)의 하부 또는 상기 하부관(30)의 상부에는 볼트공(21)이 구비되고,
상기 연결관(100)에는 볼트공(120)이 구비되며,
상기 지압돌기가 상기 지압홈(110)에 삽입된 상태에서 상기 볼트공(21)과 볼트공(120)에 볼트(301)를 체결하여, 회전력이 전달될 때 상기 볼트(301)에 의해 상기 지압홈(110)의 변형이 억제되고,
상기 지압돌기는, ㄷ자형 지압돌기(210)로서, 본체부(211); 상기 본체부(211)와 일체로 형성되는 상다리부(214) 및 하다리부(215)를 포함하고, 상기 본체부(211)의 일측면이 가압면(212)이 되며, 상기 하다리부(215)의 하단 일측에는 모따기면(213)을 구비하는 것을 특징으로 하는
헬리컬 파일.
제5항에 있어서,
상기 본체부(211), 상다리부(214) 및 하다리부(215)에 의해 둘러싸이는 내부면과 상기 상부관(20) 또는 하부관(30)이 만나는 부위를 용접하여 상기 ㄷ자형 지압돌기(210)를 상기 상부관(20) 또는 하부관(30)에 부착하는 것을 특징으로 하는,
헬리컬 파일.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 지압홈(110)은,
지압돌기에 의해 가압되어 회전모터의 회전력을 전달하는 지압면(111);
상기 지압면(111)과 마주보는 쪽에 형성되어 지압돌기의 삽입을 안내하는 가이드면(113);
상기 지압면(111)과 상기 가이드면(113)을 연결하는 바닥면(112)을 포함하고,
상기 지압면(111), 바닥면(112) 및 가이드면(113)에 의해 형성되는 형상이 상기 지압돌기의 외곽선에 의한 형상과 같은 것을 특징으로 하는
헬리컬 파일.
제7항에 있어서,
상기 볼트(301)는 1개 이상 체결되되, 이중 적어도 하나의 볼트(301)는, 상기 지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치에 체결되는 것을 특징으로 하는
헬리컬 파일.
제7항에 있어서,
상기 지압면(111)에서 연장한 선과 연결관(100)의 중심이 만나는 선(l)과, 상기 볼트(301)의 중심선이 이루는 각(r)이 0도 보다 크고 90도보다 작은 것을 특징으로 하는,
헬리컬 파일.
제7항에 있어서,
상기 볼트(301)는 2개 이상 체결되되,
1개 이상의 볼트(301)는, 상기 지압면(111)의 높이(h) 이내의 위치에 체결되고,
1개 이상의 볼트(301)는, 상기 바닥면(112)의 폭(w) 이내의 위치에 체결되는 것을 특징으로 하는
헬리컬 파일.
제7항에 있어서,
상기 상부관(20)의 하단과 상기 하부관(30)의 상단이 서로 접하도록 연결되되,
상기 지압돌기가 상기 상부관(20)의 하부에 부착되었을 때에는, 상기 상부관(20)의 하단이 상기 바닥면(112)보다 아래쪽에 위치하고,
상기 지압돌기가 상기 하부관(30)의 상부에 부착되었을 때에는, 상기 상부관(20)의 하단이 상기 바닥면(112)보다 위쪽에 위치함으로써,
연결관(100)의 내면 전체가 상부관 및 하부관에 의해 폐합되도록 하여 상부관과 하부관 사이에 작용하는 전단력과 휨모멘트를 전달하는 것을 특징으로 하는
헬리컬 파일.