KR102110806B1 - 강봉에 의한 보강 헬리컬 파일 시공 방법 - Google Patents

강봉에 의한 보강 헬리컬 파일 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 상부관의 상부에 강봉으로 보강하는 보강 헬리컬 파일의 시공방법에 관한 것이다.

Description

강봉에 의한 보강 헬리컬 파일 시공 방법{Construction method for reinforced helical pile}
본 발명은, 지반 속에 설치되는 파일의 상부 보강구조와 회전력에 의해 지반 속에 관입시켜 상부구조를 지지하는 헬리컬 파일에 관한 것으로, 특히 원형 단면의 파일과 헬리컬 파일의 상부를 보강할 수 있는 파일 시공 방법에 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(3~5m 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.
또한, 헬리컬 파일은 헬리컬 날개에 의해 지지력이 증대되기 때문에 제작비용과 공사비용을 절감하기 위해 관의 직경 및 두께 등을 줄여 시공하는 경우가 많은데, 파일의 직경이 줄어들게 되어 파일의 내하력이 저하되는 경우가 발생하고, 압축력뿐만 아니라 지진, 풍하중 등과 같은 수평하중에 대한 저항능력이 작은 단점이 있었고, 파일의 전체 직경을 크게 증가시킬 때에는 경제성이 저하되는 문제가 발생하였다.
따라서 파일의 전체 직경을 증가시키지 않고, 공사비를 크게 증가시키지 않으면서, 간편하고 효율적으로 파일의 지지력을 증대시킬 수 있는 방법의 개발이 요구되었다.
등록특허공보 10-1852826
본 발명은, 위와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해, 간단한 방법으로 상부관의 상부를 보강하는 헬리컬 파일 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 원형 단면을 갖는 파일의 상부를 보강할 수 있는 파일상부 보강구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는, 원형 단면으로 된 파일의 상부를 보강하는 파일상부 보강구조체에 있어서, 상기 파일의 상부 내부에 설치되는 강봉(90); 상기 파일의 상단을 덮는 지압판(80)을 포함하고, 상기 지압판(80)은, 지압판(80)의 중앙부에 상하 관통되도록 형성되는 그라우팅공(81)과 상기 그라우팅공(81) 주변으로 형성되는 2개 이상의 강봉삽입공(82)을 포함하고, 상기 강봉(90)은 2개 이상 설치되되, 상기 강봉삽입공(82)을 통과하여 상기 파일의 내면과 접하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 파일상부 보강구조체를 제공한다.
상기 파일상부 보강구조체는, 상기 지압판(80)의 위쪽에 위치하는 상기 강봉(90)에 체결되는 제3고정구(93) 또는 제4고정구(94)를 더 포함하되, 상기 제3고정구(93) 또는 제4고정구(94)는 상기 강봉에 프리텐션을 가하면서 체결됨으로써, 상기 프리텐션에 의해 상기 강봉(90)의 상하 위치를 고정하면서 상기 강봉이 상기 파일의 내면에 밀착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3고정구(93)는 철선, 와이어, 줄 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 2개 이상의 모든 강봉의 외측 둘레를 따라 프리텐션을 가하여 체결되는 것을 특징으로 한다.
상기 강봉은 2개 이상의 짝수 개로 이루어지고,
상기 제4고정구(94)는 철선, 와이어, 줄 중 어느 하나로 이루어지며,
상기 제4고정구(94)는, 상기 짝수 개의 강봉 중 서로 마주보는 강봉 2개씩 프리텐션을 가하여 체결하는 것을 특징으로 한다.
상기 지압판(80)의 하면에는 지압판위치고정구(83)가 일체로 구비되고, 상기 지압판위치고정구(83)가 상기 파일의 상단외측을 덮어서, 지압판의 중심과 상기 파일의 중심이 일치하도록 위치를 고정해주는 것을 특징으로 한다.
상기 파일상부 보강구조체는, 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)를 더 포함하되, 상기 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)의 탄성력에 의해 상기 강봉(90)을 파지하고, 상기 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)가 상기 지압판(80)의 상면에 걸쳐짐으로써, 상기 강봉(90)이 아래로 이동하는 것을 방지한다.
또한 본 발명에서는, 보강 헬리컬 파일의 시공 방법에 있어서, a) 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)을 지반 속에 회전 관입하는 단계; b) 연결부(10)에 의해 상기 하부관(30)의 상부와 상부관(20)의 하부를 연결하고 상기 하부관(30)과 상부관(20)을 함께 회전 관입하는 단계; c) 상기 하부관(30)과 상부관(20)의 내부, 외부를 1차 그라우팅하는 단계; d) 상기 1차 그라우팅이 굳기 전에, 중앙부에 상하 관통되도록 그라우팅공(81)이 형성되고, 상기 그라우팅공(81) 주변으로 2개 이상의 강봉삽입공(82)이 형성된 지압판(80)을, 상기 상부관(20)의 상단에 설치하는 단계; e) 상기 1차 그라우팅이 굳기 전에, 상기 강봉삽입공(82)을 통해 2개 이상의 강봉(90)을 삽입하는 단계; f) 상기 강봉(90)에, 제3고정구(93) 또는 제4고정구(94)를 프리텐션을 가하면서 체결하여, 상기 강봉(90)의 상하 위치를 고정하면서 상기 강봉(90)이 상부관(20)의 내면에 밀착되도록 고정하는 단계; g) 상기 1차 그라우팅을 양생하는 단계; h) 상기 그라우팅공(81)을 통해 2차 그라우팅하는 단계를 포함하는 보강 헬리컬 파일 시공 방법을 제공한다.
상기 e)단계에서, 상기 강봉은 상기 상부관(20) 외경의 5배까지 상부관(20) 내부로 설치하는 것을 특징으로 한다.
상기 f)단계에서, 상기 제3고정구(93)는 상기 지압판(80)의 위쪽에 위치하는 상기 강봉(90)에 체결하되, 상기 제3고정구(93)는 철선, 와이어, 줄 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 2개 이상의 모든 강봉의 외측 둘레를 따라 프리텐션을 가하여 체결되는 것을 특징으로 한다.
상기 강봉은 2개 이상의 짝수 개로 이루어지고, 상기 f)단계에서, 상기 제4고정구(94)는 상기 지압판(80)의 위쪽에 위치하는 상기 강봉(90)에 체결하되, 상기 제4고정구(94)는 철선, 와이어, 줄 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 짝수 개의 강봉 중 서로 마주보는 강봉 2개씩 프리텐션을 가하여 체결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파일상부 보강구조체 및 이를 이용한 보강 헬리컬 파일 시공 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 설치된 파일의 상부에 간단한 구조를 갖는 파일상부 보강구조체를 설치하면 파일 상부를 보강할 수 있으므로, 파일 상부의 보강작업이 간편하다.
둘째, 지압판을 통과하여 설치되는 강봉의 위치를 고정하기 위해 제1고정구 또는 제2고정구를 사용하는데, 상기 제1, 2고정구는 힘을 가하여 강봉을 끼운 후 힘을 제거하면 자체의 복원력에 의해 강봉을 파지하고 강봉이 지압판의 아래로 이동하는 것을 막아줄 수 있어 강봉의 설치 및 고정작업이 매우 간편하다.
셋째, 본 발명에서는 제3고정구 또는 제4고정구를 사용할 수 있는데, 상기 제3,4고정구는 강봉의 상부에 프리텐션을 가하면서 체결함으로써 상부관(파일)의 내부에 설치된 강봉이 상부관(파일)의 내면에 밀착되도록 하여, 단면계수를 최대한으로 발휘되도록 한다.
넷째, 상부관의 내부를 그라우팅한 후, 지압판에 형성된 그라우팅공을 통해 재차 그라우팅을 함으로써 상부관 내부의 그라우팅이 공극없이 밀실하게 이루어질 수 있다.
다섯째, 본 발명의 제1, 2고정구는 두 손으로 벌려서 고정하는 구조가 아니고, 눌러서 고정하는 구조를 취하고 있으므로, 한 손으로 눌러서 고정할 수 있는 장점이 있다. 즉, 일손이 부족한 현장에서 한손은 강봉을 잡고 다른 손은 제1, 2고정구를 잡아서 끼울 수 있으므로 혼자서도 쉽고 빠르게 강봉 고정작업을 진행할 수 있다.
도 1, 2는 종래기술이다.
도 3, 4는 본 발명의 헬리컬 파일의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 헬리컬 파일이 연결된 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.
도 22는 본 발명의 강봉이 연결부 위까지 설치된 모습이다.
도 23은 본 발명의 강봉이 연결부 아래까지 보강된 모습이다.
도 24는 본 발명의 파일 상부 보강구조체의 분해 사시도이다.
도 25는 제1고정구 또는 제2고정구에 의해 강봉이 지압판에 고정되어 있는 모습이다.
도 26은 제1고정구의 사시도이다.
도 27은 제1고정구의 평면도와 측면도이다.
도 28은 제1고정구에 힘을 가하여 제1,2파지부의 간격이 벌어진 모습이다.
도 29는 제2고정구의 평면도와 측면도이다.
도 30은 제2고정구에 힘을 가하여 제1,2파지부의 간격이 벌어진 모습이다.
도 31은 강봉에 제3고정구가 설치된 모습이다.
도 32는 강봉에 제4고정구가 설치된 모습이다.
도 33은 지압판의 하면에 지압판위치고정구(83)가 구비된 모습이다.
도 34는 1차 그라우팅이 완료된 후의 상부관 내부 모습이다.
도 35는 기초콘크리트 내에 지압판이 설치된 모습이다.
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 포함하고, 본 발명의 파일상부 보강구조체는 상기 상부관(20)의 상부에 설치될 수 있다.
먼저 상기 상부관(20), 하부관(30) 및 연결부(10)에 대해 상세히 설명하고, 파일상부 보강구조체와 보강 헬리컬 파일 시공 방법에 대해 설명한다.
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.
이하에서는 본 발명의 파일상부 보강구조체와 이를 헬리컬 파일에 적용하는 보강 헬리컬 파일 시공 방법에 대해 설명한다.
도 22는 본 발명의 강봉(90)이 연결부(10)의 위에 설치된 모습이고, 도 23은 본 발명의 강봉이 연결부(90) 아래까지 보강된 모습이다.
지진하중 또는 풍하중 등과 같이 수평력에 의한 모멘트 보강인 경우에는 도 22와 같이 강봉의 길이를 상부관 외경의 5배 내외로 하여 상부관의 상부만 보강할 수 있고, 헬리컬 파일의 길이가 짧거나 압축력 보강이 필요한 경우에는 도 23과 같이 파일의 선단 근처까지 길게 보강할 수 있다.
특히 하부관과 상부관 사이의 연결부(10)는 인장력 및 모멘트에 대한 저항력이 매우 작아 취약한 부분인데, 강봉을 연결부 아래까지 연장하여 보강할 경우 이러한 취약부분을 보강할 수 있다.
도 22, 33에는 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. 그리고 헬리컬 파일의 규모가 작을 경우에는, 상부관과 하부관으로 구분되지 않고, 헬리컬 날개가 구비된 하나의 관이 하나의 헬리컬 파일이 된다.
본 발명의 파일상부 보강구조체는, 지압판(80) 및 강봉(90)을 포함하고, 상기 강봉을 고정시키고, 위치를 유지하는데 사용되는 제1고정구(91), 제2고정구(92), 제3고정구(93), 제4고정구(94) 및 스페이서(95)를 더 포함할 수 있다.
상기 지압판(80)은 상부관 또는 파일의 상단을 덮게 되는데, 지압판(80)의 중앙부에 상하 관통되도록 형성되는 그라우팅공(81)과 상기 그라우팅공(81) 주변으로 형성되는 2개 이상의 강봉삽입공(82) 및 지압판위치고정구(83)를 구비한다.
지압판(80)의 평면 형상은 도면에 도시된 것과 같이 정사각형을 사용할 수 있고, 직사각형 또는 원형을 사용할 수도 있다.
상기 그라우팅공(81)은 상부관 내부에 2차 그라우팅을 실시할 때 사용하기 위한 것이고, 상기 강봉삽입공(82)은 강봉을 삽입하기 위해 형성하는 것인데 경우에 따라 강봉삽입공으로 그라우팅을 실시할 수도 있다.
상기 지압판위치고정구(83)는, 도 33에 도시된 것과 같이 상기 지압판(80)의 하면에 형성되고, 지압판위치고정구(83)의 내경이 상부관의 외경과 같거나, 상부관 외경보다 조금 크도록 형성하여, 상기 지압판위치고정구가 상부관의 상단에 밀착하여 씌워지도록 하여 지압판의 중심과 상부관 또는 파일의 중심이 일치하도록 하여 지압판이 흔들림없이 고정될 수 있도록 한다.
상기 강봉(90)은 2개 이상 설치할 수 있는데, 상부관의 내면에 서로 대칭되도록 균일한 간격으로 배치하고, 최대한 상부관의 내면에 밀착되도록 설치하여 단면계수를 높이는 것이 바람직하다. 강봉은 상기 강봉삽입공(82)을 통과하여 설치된다.
강봉으로는 원형 강봉, 이형 철근 등을 사용할 수 있다.
상기 강봉을 지압판의 강봉삽입공(82)에 삽입시키고, 그대로 두게 되면 강봉이 아래로 이동하게 되어 시공정밀도가 떨어질 수 있으므로, 강봉삽입공에 강봉을 삽입한 후에는 강봉을 고정시켜야 한다.
상기 강봉을 고정시키기 위해, 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)를 사용할 수 있다.
도 25에 도시된 것과 같이 상기 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)는 강봉을 파지하고, 상기 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)가 상기 지압판(80)의 상면에 걸쳐짐으로써, 상기 강봉(90)이 아래로 이동하는 것을 방지하게 된다.
제1고정구(91)는, 도 26 내지 28에 도시된 것과 같이, 제1부재(911), 제2부재(912) 및 탄성부(913)를 포함하고, 상기 탄성부(913)에 의해 상기 제1부재(911)와 제2부재(912)가 일체로 연결된다.
상기 제1부재(911)는, 제1파지부(9111)와 제1누름부(9112)를 포함하고, 상기 제2부재(912)는, 제2파지부(9121)와 제2누름부(9122)를 포함하며, 상기 제1파지부(9111)와 제2파지부(9121)가 상기 탄성부(913)에 의해 일체로 연결되어, 상기 제1누름부(9112)와 제2누름부(9122)에 손 또는 도구로 힘을 가하면(도 26의 화살표 방향), 상기 제1파지부(9111)와 제2파지부(9121)의 간격이 벌어져서(도 28 참조) 상기 강봉(90)을 끼울 수 있게 되고, 상기 힘을 제거하면 상기 탄성부(913)에 의한 복원력에 의해 상기 제1파지부(9111)와 제2파지부(9121)의 간격이 좁아지면서 상기 강봉(90)을 파지하게 된다.
도 26, 27에 도시된 것처럼 상기 제1누름부(9112)가 상기 제2누름부(9122)의 위에 위치하도록 하여 화살표 방향으로 힘을 가할 때 서로 간섭하지 않게 된다.
도 25에 도시된 것과 같이 제1고정구(91)가 강봉을 파지한 상태로 지압판 위에 걸쳐지면, 강봉이 아래로 이동되지 않고 고정될 수 있다.
이때 상기 제1누름부(9112)가 상기 제2누름부(9122)의 위에 위치하기 때문에 높낮이가 달라 강봉 고정 후 제1고정구가 기울어져 강봉의 연직도가 나빠질 우려가 있으므로, 상기 제1누름부(9112)의 말단 하단에는 다리부(9113)를 구비하고, 상기 다리부(9113), 상기 제2누름부(9122), 상기 탄성부(913) 및 제1, 2파지부(9111, 9121)의 저면 높이를 동일하게 하여 상기 강봉을 파지한 제1고정구(91)의 수평이 유지될 수 있도록 한다.
상기 제1, 2파지부(9111, 9121)에서 강봉과 접하는 면에는 가로 및/또는 세로 방향의 미끄럼방지돌기(914)를 형성할 수 있다(도 26 참조).
제2고정구(92)는, 도 29, 30에 도시된 것과 같이, 제1부재(921), 제2부재(922) 및 탄성부(923)를 포함하고, 상기 탄성부(923)에 의해 상기 제1부재(921)와 제2부재(922)가 일체로 연결된다.
상기 제1부재(911)는, 제1파지부(9211)와 제1누름부(9212)를 포함하고, 상기 제2부재(922)는, 제2파지부(9221)와 제2누름부(9222)를 포함하며, 상기 제1누름부(9212)와 제2누름부(9222)가 상기 탄성부(923)에 의해 일체로 연결되어, 상기 제1누름부(9212)와 제2누름부(9222)에 손 또는 도구로 힘을 가하면(도 30의 화살표 방향), 상기 제1파지부(9211)와 제2파지부(9221)의 간격이 벌어져서(도 30 참조) 상기 강봉(90)을 끼울 수 있게 되고, 상기 힘을 제거하면 상기 탄성부(923)에 의한 복원력에 의해 상기 제1파지부(9211)와 제2파지부(9221)의 간격이 좁아지면서 상기 강봉(90)을 파지하게 된다.
상기 제1파지부(9211)와 제1누름부(9212)는 제1단차부(9213)에 의해 일체로 연결되고, 상기 제2파지부(9221)와 제2누름부(9222)는 제2단차부(9223)에 의해 일체로 연결되는데, 도 29, 30에 도시된 것처럼 상기 제1단차부(9213)가 제2단차부(9223)의 위에 위치하도록 하여 화살표 방향으로 힘을 가할 때 서로 간섭하지 않게 된다.
도 25에 도시된 것과 같이 제2고정구(92)가 강봉을 파지한 상태로 지압판 위에 걸쳐지면, 강봉이 아래로 이동되지 않고 고정될 수 있다.
이때 강봉이 기울어져 연직도가 나빠지는 것을 방지하기 위해, 상기 제1, 2파지부(9211, 9221) 및 제1, 2누름부(9212, 9222)의 저면 높이를 동일하게 하여 상기 강봉을 파지한 제2고정구(92)의 수평이 유지될 수 있도록 한다.
상기 제1, 2파지부(9211, 9221)에서 강봉과 접하는 면에는 가로 및/또는 세로 방향의 미끄럼방지돌기(미도시)를 형성할 수 있다.
상기 제1, 2고정구는 금속, 합성수지 등으로 제작할 수 있고, 전체가 하나의 재질로 일체로 제작되어 파지가 간편하고 파손되지 않아 반영구적으로 사용할 수 있다.
그라우트 양생이 완료되면 제거할 수 있다.
그리고 본 발명의 파일상부 보강구조체는, 강봉을 상부관의 내면에 밀착시키기 위한 구성으로 제3고정구(93) 또는 제4고정구(94)를 더 포함할 수 있다.
도 31에는 제3고정구(93)가 모든 강봉의 외측 둘레를 따라 감겨져 있는 것이 도시되어 있고, 도 32에는 제4고정구(94)가 강봉 2개에 연결되어 있는 것이 도시되어 있는데, 제3, 4고정구는 프리텐션을 가하면서 철선, 와이어, 줄 등으로 강봉을 묶는 방식이다.
위와 같은 방식으로 제3, 4고정구를 설치함으로써, 강봉 하부가 상부관 내면에 밀착할 수 있게 되어, 단면계수를 증가시켜 모멘트에 대한 저항 능력을 향상시킬 수 있고, 강봉과 상부관을 강제 밀착시켜 강봉과 상부관 사이의 마찰력으로 그라우트가 굳기 전까지 외부 충격에 대한 움직임을 방지하여 그라우트와 강봉 사이의 부착력이 증대될 수 있으며, 그라우트가 굳기 전에 강봉이 보다 더 견고하게 고정될 수 있다.
만약 3, 4고정구에 프리텐션을 안주면 강봉과 상부관 내면 사이가 밀착이 안되어 쉽게 움직일 수 밖에 없으며, 이러한 움직임은 강봉의 수직도를 맞추기가 어렵고 그라우팅후 그라우팅이 굳기 전에 바람 및 외부 충격, 작업자에 의한 강봉의 움직임이 발생할 경우 강봉과 그라우트 사이 분리 현상을 유발하여 강봉과 그라우트 사이 부착력 저하를 초래하고 그에 따른 강봉과 상부관 사이의 합성 단면을 형성 할 수가 없어 강봉 보강 효과를 발휘될 수 가 없게 되어 구조적으로 매우 취약한 문제가 발생되게 된다.
즉, 일반적으로 많이 사용하면서 프리텐션을 안주게 되는 나선 철근이나 띠철근을 이용하여 강봉을 고정시킬 경우 강봉과 상부관 내면 사이가 밀착이 안되어 쉽게 움직일 수 밖에 없어 강봉과 그라우트사이 부착력의 품질을 보장할 수가 없다.
따라서 제3, 4 고정구의 프리텐션은 매우 중요한 의미 및 효과를 가지고 있다.
특히 제4고정구(94)는 반대편 강봉 사이를 프리텐션을 주면서 고정시킴으로써 강봉을 상부관 내면에 상부관 반원 바깥 방향으로 더욱 강하게 밀착시킬 수 있어 강봉의 단면계수를 증대시키면서 강봉의 움직임을 방지함은 물론 2개 이상의 강봉의 수평 간격을 쉽게 균등히 유지시킬 수 있다.
고정구를 강봉에 용접하여 고정하게 되면, 일반적인 철근은 용접이 가능한 재질이 아니므로 강봉(철근)의 강도가 저하될 우려가 있고, 작업이 번거롭고 시간이 많이 걸리는 단점이 있는데, 본 발명의 제1, 2고정구는 별다른 작업없이 눌렀다 놓기만 하면 강봉을 견고하게 고정시켜 주고(한 손으로 강봉을 잡고 있는 상태에서 다른 손으로 제1, 2고정구를 체결할 수 있으므로 혼자서도 쉽고 빠르게 강봉 고정작업을 진행할 수 있다), 제3, 4고정구는 강봉 둘레로 묶어서 조이기만 하면 고정되므로, 작업이 매우 간편하고, 철근의 강도저하 우려가 없다는 장점이 있다.
제3, 4고정구는 그라우트 양생이 완료되면 제거할 수 있다.
그리고 상부관의 내부에는 강봉의 간격과 위치를 유지하기 위한 스페이서(95)를 둘 수 있다. 스페이서는 원형 철선, 원형 플라스틱, 나선형 철근 등을 사용할 수 있다.
이하에서는 위에서 설명한 파일상부 보강구조체를 이용한 보강 헬리컬 파일 시공 방법에 대해 설명한다.
먼저, 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)을 지반 속에 소정 깊이 회전 관입하고, 위에서 설명한 연결부(10)에 의해 상기 하부관(30)의 상부와 상부관(20)의 하부를 연결한 후 상기 하부관(30)과 상부관(20)을 함께 회전 관입한다.
필요로 하는 깊이만큼 하부관과 상부관의 관입이 완료되면, 상기 하부관(30)과 상부관(20)의 내부, 외부를 1차 그라우팅한다.
그리고 상기 1차 그라우팅이 굳기 전에, 상부관(20)의 상단에 지압판(80)을 설치하고, 강봉삽입공(82)을 통해 2개 이상의 강봉(90)을 삽입한다.
원하는 깊이만큼 강봉을 삽입한 후에는 상기 강봉(90)의 상부에, 제3고정구(93) 또는 제4고정구(94)를 설치하여 상기 강봉(90)이 아래로 이동하지 않고, 상부관의 내면에 밀착하도록 조치한다. 이전에 상기 강봉(90)에는, 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)를 먼저 설치할 수도 있다.
1차 그라우팅은 통상 24시간 내외 양생시간을 거치게 된다.
1차 그라우팅을 실시하면, 그라우팅이 하부관의 선단 구멍 등으로 침투하게 되어 도 34에서 보는 것과 같이 그라우팅의 상부에 빈 공간이 발생할 수 있다. 따라서 지압판의 그라우팅공(81)을 통해 2차 그라우팅을 실시하여 상부관의 상부를 밀실하게 그라우팅한다. 이러한 과정을 거쳐 보강 헬리컬 파일의 시공이 완료된다.
2차 그라우팅은 지압판의 강봉삽입공(82)를 통해 이루어질 수도 있으나, 1차 그라우팅 후 강봉이 삽입된 상태이므로 강봉삽입공과 강봉 사이에는 2차 그라우팅을 위한 여유 공간이 부족한 상태이고, 제1, 2고정구가 설치된 경우에는 강봉삽입공(82)의 틈이 가려져 있는 상태이며, 제1, 2 고정구를 제거한 후에 강봉삽입공을 통해 2차 그라우팅을 수행할 수가 있으나 제1, 2 고정구를 제거하고 틈 사이로 2차 그라우팅을 실시해야 하므로 시공성 및 경제성이 떨어질 수 있다.
또한 강봉삽입공을 통해 2차 그라우팅을 주입하기 위해서는 강봉삽입공의 크기가 커야하나, 강봉삽입공은 상부관(20)의 벽면에 근접하여 있으면서 상부관 벽체의 고 응력부에 위치하고 있어 강봉삽입공을 크게 만들 경우에는 고응력부에 큰 구멍을 뚫게 되어 역학적으로 불안정한 지압판이 되므로 불안정한 구조물이 되게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 그라우팅공(81)을 구비하게 된 것이며, 이러한 그라우팅공(81)은 지압판 중앙부분에 있어 상부관 벽체와 이격되게 되어 고응력부를 피하게 위치하여 지압판의 구조적인 안정성에 영향을 미치지 않게 되므로 그라우팅공(81)의 효과 및 기능은 매우 중요하다.
지압판은 파일의 수직력을 기초에 전달하는 기능을 수행하므로, 지압판(80)의 중심과 상부관의 중심이 일치하도록 설치하여 지압판이 지압에 의해 회전하지 않도록 하고, 지압력이 균등하게 전달되도록 하여야 한다.
이후 도 35에서 보는 것과 같이 상부관의 상부 일부가 기초콘크리트 속에 묻히도록 하여 기초콘크리트 상부의 하중이 강봉, 지압판과 상부관으로 전달되도록 한다. 강봉이 기초콘크리트에 정착되어 힘을 전달시킬 수 있도록 충분히 매입되도록 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
80. 지압판 81. 그라우팅공
82. 강봉삽입공 83. 지압판위치고정구
90. 강봉
91. 제1고정구
911. 제1부재 912. 제2부재
913. 탄성부 914. 미끄럼방지돌기
9111. 제1파지부 9112. 제1누름부
9113. 다리부
9121. 제2파지부 9122. 제2누름부
92. 제2고정구
921. 제1부재 922. 제2부재
923. 탄성부
9211. 제1파지부 9212. 제1누름부
9213. 제1단차부
9221. 제2파지부 9222. 제2누름부
9223. 제2단차부
93. 제3고정구 94. 제4고정구
95. 스페이서
g : 그라우팅

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 원형 단면으로 된 파일의 상부를 보강하는 파일상부 보강구조체에 있어서,
    상기 파일의 상부 내부에 설치되는 강봉(90);
    상기 파일의 상단을 덮는 지압판(80)을 포함하고,
    상기 지압판(80)은, 지압판(80)의 중앙부에 상하 관통되도록 형성되는 그라우팅공(81)과 상기 그라우팅공(81) 주변으로 형성되는 2개 이상의 강봉삽입공(82)을 포함하고,
    상기 강봉(90)은 2개 이상 설치되되, 상기 강봉삽입공(82)을 통과하여 상기 파일의 내면과 접하도록 설치되며,
    상기 파일상부 보강구조체는, 상기 지압판(80)의 위쪽에 위치하는 상기 강봉(90)에 체결되는 제3고정구(93) 또는 제4고정구(94)를 더 포함하되,
    상기 제3고정구(93) 또는 제4고정구(94)는 상기 강봉에 프리텐션을 가하면서 체결됨으로써, 상기 프리텐션에 의해 상기 강봉(90)의 상하 위치를 고정하면서 상기 강봉이 상기 파일의 내면에 밀착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는,
    파일상부 보강구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3고정구(93)는 철선, 와이어, 줄 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 2개 이상의 모든 강봉의 외측 둘레를 따라 프리텐션을 가하여 체결되는 것을 특징으로 하는
    파일상부 보강구조체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 강봉은 2개 이상의 짝수 개로 이루어지고,
    상기 제4고정구(94)는 철선, 와이어, 줄 중 어느 하나로 이루어지며,
    상기 제4고정구(94)는, 상기 짝수 개의 강봉 중 서로 마주보는 강봉 2개씩 프리텐션을 가하여 체결하는 것을 특징으로 하는
    파일상부 보강구조체.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지압판(80)의 하면에는 지압판위치고정구(83)가 일체로 구비되고,
    상기 지압판위치고정구(83)가 상기 파일의 상단외측을 덮어서, 지압판의 중심과 상기 파일의 중심이 일치하도록 위치를 고정해주는 것을 특징으로 하는
    파일상부 보강구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파일상부 보강구조체는, 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)를 더 포함하되,
    상기 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)의 탄성력에 의해 상기 강봉(90)을 파지하고, 상기 제1고정구(91) 또는 제2고정구(92)가 상기 지압판(80)의 상면에 걸쳐짐으로써, 상기 강봉(90)이 아래로 이동하는 것을 방지하는
    파일상부 보강구조체.
  7. 보강 헬리컬 파일의 시공 방법에 있어서,
    a) 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)을 지반 속에 회전 관입하는 단계;
    b) 연결부(10)에 의해 상기 하부관(30)의 상부와 상부관(20)의 하부를 연결하고 상기 하부관(30)과 상부관(20)을 함께 회전 관입하는 단계;
    c) 상기 하부관(30)과 상부관(20)의 내부, 외부를 1차 그라우팅하는 단계;
    d) 상기 1차 그라우팅이 굳기 전에, 중앙부에 상하 관통되도록 그라우팅공(81)이 형성되고, 상기 그라우팅공(81) 주변으로 2개 이상의 강봉삽입공(82)이 형성된 지압판(80)을, 상기 상부관(20)의 상단에 설치하는 단계;
    e) 상기 1차 그라우팅이 굳기 전에, 상기 강봉삽입공(82)을 통해 2개 이상의 강봉(90)을 삽입하는 단계;
    f) 상기 강봉(90)에, 제3고정구(93) 또는 제4고정구(94)를 프리텐션을 가하면서 체결하여, 상기 강봉(90)의 상하 위치를 고정하면서 상기 강봉(90)이 상부관(20)의 내면에 밀착되도록 고정하는 단계;
    g) 상기 1차 그라우팅을 양생하는 단계;
    h) 상기 그라우팅공(81)을 통해 2차 그라우팅하는 단계를 포함하는
    보강 헬리컬 파일 시공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 e)단계에서, 상기 강봉은 상기 상부관(20) 외경의 5배까지 상부관(20) 내부로 설치하는 것을 특징으로 하는
    보강 헬리컬 파일 시공 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 f)단계에서, 상기 제3고정구(93)는 상기 지압판(80)의 위쪽에 위치하는 상기 강봉(90)에 체결하되,
    상기 제3고정구(93)는 철선, 와이어, 줄 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 2개 이상의 모든 강봉의 외측 둘레를 따라 프리텐션을 가하여 체결되는 것을 특징으로 하는
    보강 헬리컬 파일 시공 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 강봉은 2개 이상의 짝수 개로 이루어지고,
    상기 f)단계에서, 상기 제4고정구(94)는 상기 지압판(80)의 위쪽에 위치하는 상기 강봉(90)에 체결하되,
    상기 제4고정구(94)는 철선, 와이어, 줄 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 짝수 개의 강봉 중 서로 마주보는 강봉 2개씩 프리텐션을 가하여 체결하는 것을 특징으로 하는
    보강 헬리컬 파일 시공 방법.













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