KR102116012B1 - 강관파일 연결구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하로 이웃하는 강관파일의 외주면에 형성된 걸림홈부에 외측결합밴드 내측면에 구비된 걸림홈부를 삽입하고 결합볼트로 내외측결합밴드를 결합하여 강관파일에 밀착 고정함으로써, 용접 공정 없이 볼트에 의해 강관파일을 이음할 수 있으면서 강관파일에 볼트체결공을 형성할 필요가 없고 경제적인 가공이 가능한 강관파일 연결구에 대한 것이다.
본 발명 강관파일 연결구는 하부강관파일과 상부강관파일을 연결하기 위한 것으로, 상기 하부강관파일과 상부강관파일의 이음부 내측에 밀착되도록 구비되는 내측결합밴드; 상기 하부강관파일과 상부강관파일의 이음부 외측에 밀착되도록 구비되는 것으로, 하부강관파일의 상부 및 상부강관파일의 하부 외주면에 원주 방향으로 형성된 걸림홈부에 삽입되는 걸림돌부가 내측면에 형성되는 외측결합밴드; 및 상기 외측결합밴드를 내측결합밴드에 고정하는 복수의 결합볼트; 로 구성되고, 상기 내측결합밴드의 중앙에는 하부강관파일과 상부강관파일의 사이에 삽입되는 지지링이 돌출 형성되며, 상기 결합볼트는 상기 지지링에 나사 결합된다.

Description

강관파일 연결구{Steel pile connector}

본 발명은 상하로 이웃하는 강관파일의 외주면에 형성된 걸림홈부에 외측결합밴드 내측면에 구비된 걸림홈부를 삽입하고 결합볼트로 내외측결합밴드를 결합하여 강관파일에 밀착 고정함으로써, 용접 공정 없이 볼트에 의해 강관파일을 이음할 수 있으면서 강관파일에 볼트체결공을 형성할 필요가 없고 경제적인 가공이 가능한 강관파일 연결구에 대한 것이다.

지중에 근입되는 강관파일은 제작 및 운반상의 제약 등으로 인해 일정 길이의 강관파일을 현장에서 연결하여 시공한다. 이에 강관파일의 이음이 불가피하다.

이를 위하여 기존에는 용접에 의한 이음이 많이 사용되었다. 그러나 현장 용접 공정은 작업자의 숙련도 및 현장 여건 등에 의한 영향을 많이 받기 때문에 신뢰성 있는 용접 품질 확보가 어렵다. 또한, 용접 검사에 많은 시간과 비용이 소요되어 비경제적이다.

아울러 파일 이음부에 용접살을 채우기 위해서는 강관 단부에 개선(開先, groove)을 형성하여야 하므로, 이로 인한 가공 비용 상승의 문제점이 있다. 뿐만 아니라 하부강관파일은 상부강관파일 거치를 위해 개선 형성이 어렵기 때문에, 상부강관파일의 하단에만 개선을 형성할 수밖에 없고 이에 따라 용접살 확보가 어려워 이음부 강도 확보에 곤란함이 있다.

나아가 높은 구조적 안정성이 요구되는 플랜트 구조물 등은 현장 용접이 허용되지 않아 고가의 기계적 이음에 의존하고 있는 현실이다.

한편, 등록실용신안 제20-0178015호와 같이 상부강관파일과 하부강관파일의 내부 및 외부에 보강밴드를 결합하고, 이들을 볼트 체결하여 파일을 이음하는 볼트 체결식 이음 방법도 사용되고 있다.

그러나 이러한 종래 기술은 강관파일에 볼트 체결을 위한 볼트구멍을 형성해야 하므로 강관파일 가공비가 증가한다. 아울러 볼트구멍 주면 응력 집중으로 인해 파일의 구조적 성능이 저하되는 문제가 있으므로, 필요 이상으로 두께가 두꺼운 강관파일을 사용하게 되어 비경제적이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 용접 공정 없이 볼트에 의해서만 상하부강관파일을 이음할 수 있으면서 강관파일에 직접 볼트체결공을 형성할 필요가 없고 경제적인 가공이 가능한 강관파일 연결구를 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 하부강관파일과 상부강관파일을 연결하기 위한 강관파일 연결구에 관한 것으로, 상기 하부강관파일과 상부강관파일의 이음부 내측에 밀착되도록 구비되는 내측결합밴드; 상기 하부강관파일과 상부강관파일의 이음부 외측에 밀착되도록 구비되는 것으로, 하부강관파일의 상부 및 상부강관파일의 하부 외주면에 원주 방향으로 형성된 걸림홈부에 삽입되는 걸림돌부가 내측면에 형성되는 외측결합밴드; 및 상기 외측결합밴드를 내측결합밴드에 고정하는 복수의 결합볼트; 로 구성되고, 상기 내측결합밴드의 중앙에는 하부강관파일과 상부강관파일의 사이에 삽입되는 지지링이 돌출 형성되며, 상기 결합볼트는 상기 지지링에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 강관파일 연결구를 제공한다.

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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 내측결합밴드 및 외측결합밴드는 단면상 중앙에서 상부 및 하부로 갈수록 두께가 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 강관파일 연결구를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 내측결합밴드 및 외측결합밴드는 복수의 밴드유니트로 분할 형성되는 것을 특징으로 하는 강관파일 연결구를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 내측결합밴드의 밴드유니트와 외측결합밴드의 밴드유니트는 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 강관파일 연결구를 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 상하로 이웃하는 강관파일의 외주면에 형성된 걸림홈부에 외측결합밴드 내측면에 구비된 걸림홈부를 삽입하고 결합볼트로 내외측결합밴드를 결합하여 강관파일에 밀착 고정함으로써, 용접 공정 없이 볼트에 의해서만 강관파일을 이음할 수 있다. 따라서 강관파일 자체에 볼트 관통을 위한 볼트구멍을 형성하지 않아도 되므로, 응력 집중으로 인한 부재의 강성 저하 우려가 없다.

둘째, 외측결합밴드에 결합볼트 체결을 위해 형성되는 관통홀의 응력 집중만 고려하면 되므로, 외측결합밴드의 두께만 조절하면 충분하여 경제적이다.

셋째, 강관 절단 장비로 강관파일을 일정 깊이 홈파기하여 걸림홈부를 형성할 수 있으므로, 가공비를 최소화할 수 있다.

넷째, 상하부강관파일 사이에 내측결합밴드 외측에 형성된 지지링이 삽입되어 결합볼트가 지지링에 나사 결합되도록 구성하는 경우, 지지링에 의해 내외측결합밴드를 서로 밀착 고정할 수 있다. 아울러 내측결합밴드 설치시 그 위치를 가고정할 수 있으며, 강관파일의 압축력을 원활하게 전달 가능하다.

도 1은 본 발명 강관파일 연결구에 의한 상하부강관파일의 이음 상태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명 강관파일 연결구의 결합 관계를 도시하는 단면 사시도.
도 3은 본 발명 강관파일 연결구에 의한 상하부강관파일의 이음 상태를 도시하는 단면 사시도.
도 4 내지 도 7은 본 발명 강관파일 연결구에 의한 강관파일의 이음 과정을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명 강관파일 연결구에 의해 이음된 상하부강관파일을 도시하는 단면도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 강관파일 연결구에 의한 상하부강관파일의 이음 상태를 도시하는 도면이고, 도 2는 본 발명 강관파일 연결구의 결합 관계를 도시하는 단면 사시도이며, 도 3은 본 발명 강관파일 연결구에 의한 상하부강관파일의 이음 상태를 도시하는 단면 사시도이다.

도 1 내지 도 3 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 강관파일 연결구는 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')을 연결하기 위한 것으로, 상기 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')의 이음부 내측에 밀착되도록 구비되는 내측결합밴드(2); 상기 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')의 이음부 외측에 밀착되도록 구비되는 것으로, 하부강관파일(1)의 상부 및 상부강관파일(1')의 하부 외주면에 원주 방향으로 형성된 걸림홈부(11)에 삽입되는 걸림돌부(31)가 내측면에 형성되는 외측결합밴드(3); 및 상기 외측결합밴드(3)를 내측결합밴드(2)에 고정하는 복수의 결합볼트(4); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상하로 이웃하는 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1') 이음시, 용접 공정 없이 볼트에 의해서만 상하부강관파일(1, 1')을 이음할 수 있으면서도 경제적인 가공이 가능하고, 강관파일에 별도로 볼트구멍을 형성할 필요가 없는 강관파일 연결구를 제공하기 위한 것이다.

본 발명 강관파일 연결구는 강관파일의 내외측에 각각 위치하는 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3) 및 결합볼트(4)를 포함하여 구성된다.

상기 내측결합밴드(2)는 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')이 이음되는 이음부 내측에 밀착되도록 구비된다.

상기 내측결합밴드(2)는 결합볼트(4)에 의해 외측결합밴드(3)를 강관파일 외측면에 밀착 고정한다.

상기 외측결합밴드(3)는 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')의 이음부 외측에 밀착되도록 구비된다.

상기 하부강관파일(1)의 상부와 상부강관파일(1')의 하부에는 각각 외주면에 원주 방향을 따라 소정 깊이로 걸림홈부(11)가 형성된다.

상기 외측결합밴드(3)는 내측면에 걸림돌부(31)가 돌출 형성되며, 상기 걸림홈부(11)에 걸림돌부(31)가 삽입된다.

이에 상기 외측결합밴드(3)는 상하부강관파일(1, 1')의 걸림홈부(11)에 삽입되어 걸리는 걸림돌부(31)에 의해 상하부강관파일(1, 1')을 서로 결합 고정하여 하중을 전달한다.

상기와 같이, 본 발명 강관파일 연결구를 이용하여 상하부강관파일(1, 1')을 이음하면, 강관파일 자체에 볼트구멍을 형성하지 않아도 된다. 이에 따라 응력 집중으로 인한 부재의 강성 저하 우려가 없다. 아울러 결합볼트(4) 체결을 위해 외측결합밴드(3)에 형성되는 관통홀(32)로 인한 응력 집중을 고려하여 외측결합밴드(3)의 두께만 조절하면 되므로 경제적이다.

또한, 상기 강관파일에 형성되는 걸림홈부(11)는 강관 절단 장비를 활용하여 일정 깊이로 홈파기하여 형성 가능하므로 가공비를 최소화할 수 있다.

상기 걸림홈부(11)는 적어도 1열 이상 형성 가능하다.

도 2의 실시예에서 상기 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')에는 걸림홈부(11)가 각각 3열로 형성되었다.

상기 결합볼트(4)는 외측결합밴드(3)를 내측결합밴드(2)에 고정하는 것으로 복수 개가 구비된다.

상기 결합볼트(4) 체결을 위해 상부강관파일(1')과 하부강관파일(1)은 일정 간격 이격되도록 결합한다.

상기 결합볼트(4)는 체결 후 볼트머리가 외부로 돌출되지 않도록 접시머리 볼트를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우 볼트머리에는 공구를 삽입하여 결합볼트(4)를 회전시키기 위한 렌치홈이 형성될 수 있다.

도 2 등에 도시된 바와 같이, 상기 내측결합밴드(2)의 중앙에는 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')의 사이에 삽입되는 지지링(21)이 돌출 형성되고, 상기 결합볼트(4)는 상기 지지링(21)에 나사 결합되도록 구성 가능하다.

상기 지지링(21)은 내측결합밴드(2)의 외측면 중앙에 돌출 형성되어 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1') 사이에 삽입된다.

이때, 상기 외측결합밴드(3)의 중앙에는 결합볼트(4)가 관통하여 볼트머리가 걸리는 관통홀(32)이 형성되고, 상기 지지링(21)에는 결합볼트(4)가 나사 결합되는 결합홀(22)이 형성될 수 있다.

여기에서 상기 지지링(21)의 외측은 외측결합밴드(3)의 후면에 밀착되어, 결합볼트(4) 체결시 과도한 조임으로 인해 내외측결합밴드(2, 3) 중앙이 당겨져 내외측결합밴드(2, 3)의 상단 및 하단이 벌어지는 것을 방지한다.

상기 결합홀(22)은 지지링(21)을 탭 가공하여 형성 가능한 것으로, 내측결합밴드(2)를 관통하여 형성되어도 무방하다.

필요에 따라 지지링(21)의 두께를 강관파일의 두께보다 약간 얇게 형성하면(예, 1㎜ 미만), 결합볼트(4)의 조임에 의해 내외측결합밴드(2, 3)와 강관파일 간 상호 마찰 접합 가능하다. 이에 따라 강관파일 회전 근입시 상부강관파일(1')의 회전력을 하부강관파일(1)로 원활하게 전달할 수 있다.

또한, 상기 내측결합밴드(2)는 강관파일의 내부에 구비되므로 외측결합밴드(3) 결합 전까지 위치 고정이 어렵다.

그러나 내측결합밴드(2)의 외측에 지지링(21)이 돌출 형성되면, 지지링(21)을 하부강관파일(1)의 상단에 걸칠 수 있으므로 내측결합밴드(2)의 위치 고정이 용이하다.

아울러 본 발명은 결합볼트(4) 체결을 위해 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1') 사이가 서로 이격되므로, 지지링(21)이 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1') 사이에 삽입되어 지압에 의해 강관파일의 압축력을 전달 가능하다.

구체적으로 인장력은 주로 걸림돌부(31)의 전단력에 의해 외측결합밴드(3)를 통해 전달되고, 압축력은 지지링(21)의 지압에 의해 전달 가능하다.

상기와 같이, 지지링(21)은 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3)를 서로 밀착 고정하고, 내측결합밴드(2) 설치시 내측결합밴드(2)의 위치를 가고정하며, 강관파일의 압축력을 전달하는 역할을 할 수 있다.

도 2 등에 도시된 바와 같이, 상기 내측결합밴드(2) 및 외측결합밴드(3)는 단면상 중앙에서 상부 및 하부로 갈수록 두께가 얇게 형성되도록 구성할 수 있다.

강관파일에 인장력 작용시 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3)의 상단과 하단은 각각 서로 벌어지려는 수평 방향 힘이 발생한다.

그런데 상기 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3)는 중앙부만 결합볼트(4)로 상호 고정된다. 그러므로 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3)는 각각 상단과 하단이 캔틸레버 구조를 형성하게 되어, 위와 같은 수평 방향 힘에 대해 단면 중앙부에서 모멘트가 크게 발생하고 상하단부로 갈수록 모멘트가 감소한다.

따라서 큰 모멘트가 발생하는 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3)의 중간 두께를 두껍게 형성하고, 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3)의 상단과 하단으로 갈수록 두께를 얇게 형성하면 강재량을 절약할 수 있다.

도 4, 도 6 등에 도시된 바와 같이, 상기 내측결합밴드(2) 및 외측결합밴드(3)는 복수의 밴드유니트(20, 30)로 분할 형성 가능하다.

상기 외측결합밴드(3)는 걸림돌부(31)가 걸림홈부(11) 내부에 삽입되어 걸리는 구조이므로, 상부강관파일(1')과 하부강관파일(1)을 각각 지지링(21)의 상단과 하단에 위치시킨 상태에서 외측결합밴드(3)를 결합해야 한다.

따라서 외측결합밴드(3)를 일체의 링 형상으로 형성할 경우에는 외측결합밴드(3)를 강관파일에 설치 불가능하다.

그러므로 외측결합밴드(3)를 복수의 밴드유니트(30)로 분할함으로써, 강관파일 외측에서 밴드유니트(30)를 쉽게 결합하도록 구성 가능하다.

상기 내측결합밴드(2)의 경우에도 내측결합밴드(2)의 외측면을 강관파일 내측면에 밀착 결합하여야 한다. 이에 따라 내측결합밴드(2)의 외경을 강관파일의 내경과 동일하게 형성할 수 있는데, 이 경우 내측결합밴드(2)를 강관파일 내부에 삽입하기 곤란하다.

따라서 내측결합밴드(2) 역시 복수의 밴드유니트(20)로 분할하여 강관파일 내부에 쉽게 삽입할 수 있도록 구성 가능하다.

상기 내측결합밴드(2)를 구성하는 복수의 밴드유니트(20)는 각각 측단은 이웃하는 다른 밴드유니트(20)에 의해 지지되고, 외측면은 지지링(21) 하부의 하부강관파일(1) 상단에 걸쳐져 위치가 고정된다. 그러므로 상기와 같이 내측결합밴드(2)를 분할하여도 외측결합밴드(3) 결합시 각 밴드유니트(20)가 내부로 밀릴 염려가 없다.

상기 분할된 각 밴드유니트(20, 30)는 설치가 용이하도록 공차를 고려하여 설치 상태에서 이웃하는 밴드유니트(20, 30) 사이에 약간의 간격이 존재하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3)의 설치 및 작업 편의성 등을 고려하면, 내측결합밴드(2)와 외측결합밴드(3)는 각각 3개로 분할하는 것이 바람직하다.

도 4 내지 도 7은 본 발명 강관파일 연결구에 의한 강관파일의 이음 과정을 도시하는 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참고하여 본 발명 강관파일 연결구에 의한 강관파일 이음 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4와 같이 하부강관파일(1)의 상단 내측에 내측결합밴드(2)를 거치한 후, 도 5와 같이 내측결합밴드(2)의 상부에 상부강관파일(1')을 설치한다.

그리고 도 6과 같이 상하부강관파일(1, 1')의 외측에 외측결합밴드(3)를 위치시킨 후 도 7과 같이 결합볼트(4)를 이용하여 외측결합밴드(3)를 강관파일에 밀착시켜 강관파일의 이음을 완료한다.

도 8은 본 발명 강관파일 연결구에 의해 이음된 상하부강관파일을 도시하는 단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 내측결합밴드(2)의 밴드유니트(20)와 외측결합밴드(3)의 밴드유니트(30)는 서로 엇갈리게 배치할 수 있다.

상기 내측결합밴드(2)의 밴드유니트(20)와 외측결합밴드(3)의 밴드유니트(30)는 평면상 상호 엇갈리게 겹쳐지도록 배치하여 스플라이스(splice) 이음이 되도록 구성할 수 있다.

분할된 내외측 밴드유니트(20, 30)는 서로 엇갈리게 겹쳐진 상태에서 결합볼트(4)에 의해 서로 결합 가능하다.

즉, 외측결합밴드(3)의 밴드유니트(30)가 내측결합밴드(2)의 분할된 좌우 밴드유니트(20)를 연결하여 고정 가능하다. 역으로 내측결합밴드(2)의 밴드유니트(20)는 외측결합밴드(3)의 분할된 좌우 밴드유니트(30)를 연결하여 고정 가능하다. 이로써 분할된 밴드유니트(20, 30)가 일체로 하나의 폐쇄된 후프(hoop)를 형성할 수 있게 된다.

이에 따라 강관파일에 작용하는 인장력으로 외측결합밴드(3)에 벌어지는 힘이 발생할 때, 원주 방향의 후프 텐션(hoop tension)에 의해 이를 지지할 수 있다.

1: 하부강관파일
1': 상부강관파일
11: 걸림홈부
2: 내측결합밴드
20: 밴드유니트
21: 지지링
22: 결합홀
3: 외측결합밴드
30: 밴드유니트
31: 걸림돌부
32: 관통홀
4: 결합볼트

Claims (5)

1. 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')을 연결하기 위한 강관파일 연결구에 관한 것으로,
   상기 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')의 이음부 내측에 밀착되도록 구비되는 내측결합밴드(2);
   상기 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')의 이음부 외측에 밀착되도록 구비되는 것으로, 하부강관파일(1)의 상부 및 상부강관파일(1')의 하부 외주면에 원주 방향으로 형성된 걸림홈부(11)에 삽입되는 걸림돌부(31)가 내측면에 형성되는 외측결합밴드(3); 및
   상기 외측결합밴드(3)를 내측결합밴드(2)에 고정하는 복수의 결합볼트(4); 로 구성되고,
   상기 내측결합밴드(2)의 중앙에는 하부강관파일(1)과 상부강관파일(1')의 사이에 삽입되는 지지링(21)이 돌출 형성되며, 상기 결합볼트(4)는 상기 지지링(21)에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 강관파일 연결구.
   
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 내측결합밴드(2) 및 외측결합밴드(3)는 단면상 중앙에서 상부 및 하부로 갈수록 두께가 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 강관파일 연결구.
   
4. 제1항에서,
   상기 내측결합밴드(2) 및 외측결합밴드(3)는 복수의 밴드유니트(20, 30)로 분할 형성되는 것을 특징으로 하는 강관파일 연결구.
   
5. 제4항에서,
   상기 내측결합밴드(2)의 밴드유니트(20)와 외측결합밴드(3)의 밴드유니트(30)는 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 강관파일 연결구.

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