KR102225899B1 - 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일 - Google Patents

철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철근 배근의 간격조절이 가능하고 인장 및 압축을 동시에 받을 수 있도록 한 소구경 파일을 제공한다.
본 발명의 적절한 일실시 형태에 따른 소구경 파일은, 하나 이상의 헬리컬 날개를 갖는 소구경 파일 본체와; 관통된 체결용 나사구멍을 가지고 상기 소구경 파일 본체의 상단에 지지 설치된 파일 스크류강봉 체결용 플러그와; 상기 파일 스크류강봉 체결용 플러그에 나사체결되어 소구경 파일 본체의 상부 중심축에 설치되는 파일 스크류강봉과; 소정의 두께를 갖는 강판으로 제작되고 중앙에 하부지압판 체결나사구멍을 가지고 상기 파일 스크류강봉에 나사 체결되어 기초콘크리트내의 하부에 매설되는 하부지압판과; 상기 파일 스크류강봉에 나사 체결되어 기초콘크리트내의 하부에 배근되는 하부철근의 위치를 잡아주는 하나 이상의 배근위치조절용 클램프와; 상기 파일 스크류강봉의 상부에 나사 결합되어 기초콘크리트내의 상부에 배근되는 상부철근의 지지와 인장력에 저항하기 위해 설치되는 상부지압판;을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일{Smallcaliber pile for rebar gap adjustment and tensile-compression charge}
본 발명은 구조물의 지지력을 얻기 위해 지반에 시공되는 소구경 파일에 관한 것으로, 특히 철근 배근의 간격조절이 가능하고 인장 및 압축을 동시에 받을 수 있도록 한 소구경 파일에 관한 것이다.
일반적으로 소구경 파일은 기존의 말뚝 기초공법의 적용이 곤란하고, 대형 장비의 진입이 어렵고, 작업공간이 협소하거나 제한된 지역에서 구조물의 보강 공법으로 적용되고 있다. 예로 마이크로파일은 고강도의 나선형 강봉을 주자재로 사용하며, 소구경 천공장비로 천공 후 강봉을 삽입하고, 시멘트 그라우트를 주입하여 말뚝체를 형성하는 공법으로 높은 하중을 전달하면서 천공구경을 최소화하고, 다양한 지반조건에서도 사용이 가능한 공법이다. 나선형(helix)날개를 갖는 헬릭스 파일은 강관 파일의 선단지지력 및 주변 마찰저항으로 파일에 대한 압축 하중과 인장하중에 대하여 지지력을 발휘하는 저소음 무진동 비배토 공법으로, 도심지내 근접시공이 가능한 친환경적 공법이다.
이러한 소구경 파일은 지반에 관입 후 지압판이 설치되고, 콘크리트가 타설되어 지압판이 기초에 매설된다. 그런데 종래의 지압판을 살펴보면, 말뚝의 두부에 판상형으로 단순히 접합되어 있는 구조로서, 기초콘크리트에 배근된 하부철근과는 연결이 되어 있지 않다. 따라서 기초콘크리트와의 일체된 거동이 확보되지 못하고, 펀칭 파괴에 취약할 수 밖에 없어 이에 대한 방안이 요구된다.
이를 해결 하기 위한 본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1864544호로서, '배근 이음겸용 지압판 유닛 및 이를 이용한 소구경 파일 그리고 소구경 파일의 지압구조'이 제안되어 있다. 이는 기초콘크리트의 하부 철근과 지압판이 이음되어 파일과의 일체된 거동을 유도하여 진동 및 지진에 대한 저항 성능을 높이고, 펀칭 파괴에 대한 안전성을 확보할 수 있도록 한 것이다.
그러나 상기 배경기술은 기초 철근과 연결시 기초콘크리트의 최소피복 두께 기준 때문에 상,하부간 어느 한쪽 설치로 인장력과 압축력을 동시에 받을 수 없다. 또한 기초 철근과 동일 선상에 연결시 지압판의 크기 및 두께 때문에 기초철근의 위치와 배근간격이 상이해져 설계상 상이한 철근배근이 이루어져 구조적인 안전성에 문제가 발생될 수 있다. 또한 지압판에 홈간격이 결정되어 철근 배근이 달라질 경우, 구조설계상 안정성 문제가 있고 철근이 추가되어 시공비용 증가된다. 또한 소구경 파일 특성상 정밀 위치시공이 불가능하며, 파일 기준상 허용오차 범위에 시공하여도 예로 10~20mm 위치만 달라져도 파일과 파일 사이의 철근 연결이 불가능해지는 문제가 있다.
한국 등록특허 등록번호 제10-1864544호
본 발명은 철근 배근의 간격조절이 가능하고 인장 및 압축을 동시에 받을 수 있도록 한 소구경 파일을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 일 실시 형태에 따른 소구경 파일은, 하나 이상의 헬리컬 날개를 갖는 소구경 파일 본체와; 관통된 체결용 나사구멍을 가지고 상기 소구경 파일 본체의 상단에 지지 설치된 파일 스크류강봉 체결용 플러그와; 상기 파일 스크류강봉 체결용 플러그에 나사체결되어 소구경 파일 본체의 상부 중심축에 설치되는 파일 스크류강봉과; 소정의 두께를 갖는 강판으로 제작되고 중앙에 하부지압판 체결나사구멍을 가지고 상기 파일 스크류강봉에 나사 체결되어 기초콘크리트내의 하부에 매설되는 하부지압판과; 상기 파일 스크류강봉에 나사 체결되어 기초콘크리트내의 하부에 배근되는 하부철근의 위치를 잡아주는 하나 이상의 배근위치조절용 클램프와; 상기 파일 스크류강봉의 상부에 나사 결합되어 기초콘크리트내의 상부에 배근되는 상부철근의 지지와 인장력에 저항하기 위해 설치되는 상부지압판;을 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 적절한 다른 실시 형태에 따른 소구경 파일은, 기초콘크리트와 결합되기 위해 지반에 시공되는 소구경 파일에 있어서, 나선형 강봉으로 이루어진 소구경 파일 본체와; 소정의 두께를 갖는 강판으로 제작되고 중앙에 하부지압판 체결나사구멍을 가지고 상기 소구경 파일 본체에 나사 체결되어 기초콘크리트내의 하부에 매설되는 하부지압판과; 상기 소구경 파일 본체에 나사 체결되어 기초콘크리트내의 하부에 배근되는 하부철근의 위치를 잡아주는 하나 이상의 배근위치조절용 클램프와; 상기 소구경 파일 본체의 상부에 나사 결합되어 기초콘크리트내의 상부에 배근되는 상부철근의 지지와 인장력에 저항하기 위해 설치되는 상부지압판;을 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파일 스크류강봉 체결용 플러그는 상기 소구경 파일 본체의 상단에 플랜지 볼트 접합된 플러그 접속슬리브에 삽입 용접되어 지지된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배근위치조절용 클램프는 나사구멍을 가지는 클램프 보스와, 상기 클램프 보스의 둘레에 일정간격을 가지고 반경방향으로 연결된 클램프 아암과, 상기 아암의 말단에 각기 수직 방향으로 접합되어 있는 철근 이탈억지편으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배근위치조절용 클램프는 나사구멍을 가지는 클램프 보스와, 상기 클램프 보스의 둘레에 일정간격을 가지고 반경방향으로 연결되어 복수의 철근 지지홀을 갖는 철근지지용 날개판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부지압판의 상면에 ㄱ자 또는 T자 형상을 갖는 복수개의 상부철근연결용 고리가 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일에 따르면, 기초콘크리트의 상,하부에 지압판이 동시 설치됨으로써 인장력과 압축력에 모두 저항할 수 있어 구조물의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 상,하부 지압판이 기초콘크리트의 하부에 각각 위치하여 철근 배근과 간섭되지 않는다.
또한, 배근위치조절용 클램프가 설치되어 철근의 위치를 잡아주며, 철근 배근 간격을 자유롭게 조절할 수 있다.
또한, 하부지압판에 조임너트가 일체화되어 위치 조절이 자유로우며, 기존 더블 너트 체결방식에 비해 단일 너트를 사용하여 경제적이다.
또한, 내력 벽체의 시공시 파일 스크류강봉을 길게 시공하고, 배근위치조절용 클램프를 여러개 사용하여 철근을 연결하고, 지압판이 상,하부에 설치됨으로써 외력에 대한 저항 성능을 높일 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소구경 파일과 배근을 함께 도시한 사시도.
도 2a는 도 1에 도시된 소구경 파일의 시공상태도.
도 2b는 도 2a의 요부확대도.
도 3은 도 1에 도시된 소구경 파일의 분해사시도.
도 4는 도 2a에서 플러그 접속슬리브가 제거된 상태에서 파일 스크류강봉 체결용 플러그의 설치상태도.
도 5는 본 발명에 적용되는 배근위치조절용 클램프의 다른 형태를 도시한 예시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 소구경 파일이 내력벽에 시공된 사시도 및 일측면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소구경 파일의 시공상태도.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 소구경 파일(10)은 기초콘크리트(200)와 결합되며 기초콘크리트(200)에 배근되는 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 것이다. 여기서 소구경 파일(10)은 소구경 헬리컬 파일 또는 마이크로 파일이 될 수 있다.
도 1 내지 도 3에서와 같이 일 실시 예에 따른 소구경 파일(10)은 나선형 강봉으로 이루어지거나 헬리컬 날개(101)를 갖는 소구경 파일 본체(100)를 구비한다. 소구경 파일 본체(100)의 상단에 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)가 지지되어져 설치된다. 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)는 관통된 체결용 나사구멍(121)을 가지고 있다. 또한 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)는 외주면에 설치 삽입을 용이하기 위해 다수의 가이드 리브(122)가 형성되어 있다. 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)는 플러그 접속슬리브(13)에 삽입된 후 용접되어져 설치되거나 도 4와 같이 소구경 파일(10)의 본체 상단에 직접 용접되어져 설치될 수 있다. 이때 플러그 접속슬리브(13)는 소구경 파일(10)의 상단에 플랜지로 접하여 볼트 접합된다.
여기서 도 2와 같이 플러그 접속슬리브(13)를 사용하는 경우, 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)가 플러그 접속슬리브(13)에 일체되어져 볼트 결합을 통해 소구경 파일 본체(100)에 용이하게 설치될 수 있는 장점을 제공한다.
파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)에 전길이에 걸쳐 나사산이 형성된 파일 스크류강봉(14)이 나사체결되어 설치된다. 따라서 파일 스크류강봉(14)은 소구경 파일(10)의 상부 중심축에 설치되어 위치한다.
파일 스크류강봉(14)에 나사 체결되어 기초콘크리트(200)내의 하부에 매설되는 하부지압판(16)이 구비된다. 하부지압판(16)은 소정의 두께를 갖는 강판으로 제작되어져 중앙에 하부지압판 체결나사구멍(161)을 갖는다. 이같이 하부지압판(16)은 하부지압판 체결나사구멍(161)을 갖고 파일 스크류강봉(14)에 나사 체결되어 설치 높낮이 조절이 가능하다. 또한 종래와 같이 상,하부로 모두 2개의 너트를 사용하여 하부지압판(16)을 체결하는 방식이 아니므로 조립 부품의 전체비용이 절감된다. 하부지압판(16)은 하부철근(201)의 하부에 위치하여 철근 배근과 간섭되지 않게 설치된다.
파일 스크류강봉(14)에 하나 이상의 배근위치조절용 클램프(18)가 나사 체결된다. 도 2 및 도 4와 같이 배근위치조절용 클램프(18)는 기초콘크리트(200)내에 배근되는 하부철근(201)의 위치를 잡아준다. 이때 배근위치조절용 클램프(18)는 파일 스크류강봉(14)에 나사 결합되어 있어 상하 조절이 가능함으로 철근 배근 간격을 자유롭게 조절할 수 있다.
일 형태의 배근위치조절용 클램프(18)는 도 2b 및 도 3에서와 같이 나사구멍(181a)을 가지고 파일 스크류강봉(14)에 나사 결합되는 클램프 보스(181)와, 클램프 보스(181)의 둘레에 일정간격을 가지고 반경방향으로 연결된 클램프 아암(182)과, 상기 아암(182)의 말단에 각기 수직 방향으로 접합되어 있는 철근 이탈억지편(183)으로 이루어져 있다. 따라서 하부철근(201)은 배근위치조절용 클램프(18)에 의해 철근 이탈억지편(183)의 안쪽으로 클램프 아암(182)이 허용하는 구간내에서 고정 설치될 수 있다. 또한 배근위치조절용 클램프(18)는 파일 스크류강봉(14)에 나사 결합되어 상하로 이동할 수 있어 철근 배근의 간격 조절에 대응할 수 있다.
다른 형태의 배근위치조절용 클램프(18)는 도 3에서와 같이 나사구멍(181a)을 가지고 파일 스크류강봉(14)에 나사 결합되는 클램프 보스(181)와, 상기 클램프 보스(181)의 둘레에 일정간격을 가지고 반경방향으로 연결되어 하부철근(201)이 지지되는 복수의 철근 지지홀(184a)을 갖는 철근지지용 날개판(184)으로 이루어져 있다. 이때 복수의 철근 지지홀(184a)은 폐쇄형으로 구성되거나 일측이 트여진 개방형으로 형성될 수 있다.
파일 스크류강봉(14)의 상부에 상부지압판(20)이 나사 결합되어 있다. 상부지압판(20)은 기초콘크리트(200)내의 상부에 배근되는 상부철근(202)의 지지와 인장력에 저항하기 위해 설치된다. 상부지압판(20)의 상면에는 ㄱ자 형상을 갖는 복수개의 상부철근연결용 고리(21)가 나사 결합되어 설치될 수 있다. 상부철근연결용 고리(21)는 T자 형상을 가질 수 있다.
이와 같이 구성된 소구경 파일(10)의 시공 과정을 설명한다.
먼저, 지반에 소구경 파일 본체(100)를 관입시켜 설치한다.
그 다음, 소구경 파일 본체(100)에 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)가 설치된 플러그 접속슬리브(13)를 플랜지 볼트 결합을 통해 연결한다.
그 다음, 플러그 접속슬리브(13)에 파일 스크류강봉(14)을 나사 체결시켜 결합하고, 파일 스크류강봉(14)에 하부지압판(16)을 나사 결합시켜 설치하고, 하부철근(201)의 배근을 실시한다. 이때 하부지압판(16)은 하부철근(201)의 배근 높이에 따라 높낮이가 조절될 수 있다.
그 다음, 파일 스크류강봉(14)에 배근위치조절용 클램프(18)을 나사 결합시켜 하부철근(201)을 잡아준다. 따라서 하부철근(201)은 배근위치조절용 클램프(18)에 고정되어져 클램프 아암(182)의 길이에 의해 배근 간격이 결정된다.
그 다음, 파일 스크류강봉(14)의 상부에 상부지압판(20)이 나사 결합으로 설치되고, 이후 상부지압판(20)의 상면으로 상부철근(202)이 배근된다.
이같이 하여, 소구경 파일(10)의 설치와 철근 배근이 모두 완료되면 콘크리트가 타설되어 기초콘크리트(200)가 시공된다.
따라서 하부지압판(16)은 기초콘크리트(200)의 수직하중(압축력)을 소구경 파일(10)에 전달하여 지지력을 얻고, 상부지압판(20)은 인발하중(인발력)을 소구경 파일(10)에 전달하여 저항을 얻게 된다.
이와 같이 본 발명의 소구경 파일(10)에 따르면, 기초콘크리트(200)의 상,하부에 각기 상부지압판(20)과 하부지압판(16)이 설치되어져 인장력과 압축력에 동시에 저항할 수 있어 지진이나 풍하중 발생시 시공구조물의 설치 안전성을 높일 수 있다.
또한, 상부지압판(20)과 하부지압판(16)은 배근된 철근의 하부에 위치하여 철근 배근에 간섭을 주지 않으므로 시공성이 향상된다.
또한, 배근위치조절용 클램프(18)의 설치로 철근의 위치를 잡아주고, 철근 배근의 위치를 자유롭게 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 소구경 파일(10)은 도 6a 및 도 6b와 같이 내력벽(500)의 시공시에도 적용될 수 있다. 이를 위해 소구경 파일(10)은 파일 스크류강봉(14)의 길이를 증가시키고 배근위치조절용 클램프(18)가 배근 상태를 고려하여 복수개 이상으로 설치된다. 따라서 내력벽(500)을 소구경 파일(10)에 의해 외력에 대한 저항 성능을 더욱 높일 수 있다. 이때 배근위치조절용 클램프(18)는 내력벽(500)에 배근된 철근(203)을 지지한다.
다른 한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소구경 파일(10)이 도 7에 도시되어 있다. 도 7에서 소구경 파일(10)은 나선형 강봉으로 이루어진 소구경 파일 본체(100)를 구비한다. 이같이 소구경 파일 본체(100)는 나선형 강봉으로 이루어져 마이크로 파일이 될 수 있다. 따라서 도 7에 도시된 소구경 파일(10)은 하나 이상의 헬리컬 날개(101)를 갖는 소구경 파일 본체(100)에 적용된 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)와 파일 스크류강봉(14)이 제거된 상태에서, 나머지 하부지압판(16), 하나 이상의 배근위치조절용 클램프(18), 상부지압판(20)을 동일하게 사용하게 된다. 이같이 도 7에 도시된 소구경 파일(10)의 경우에도 일 실시예와 동일한 작용 효과를 얻으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
100: 소구경 파일 본체
12: 파일 스크류강봉 체결용 플러그
13: 플러그 접속슬리브
14: 파일 스크류강봉
16: 하부지압판
18: 배근위치조절용 클램프
20: 상부지압판

Claims (6)

  1. 기초콘크리트(200)와 결합되기 위해 지반에 시공되는 소구경 파일(10)에 있어서,
    하나 이상의 헬리컬 날개(101)를 갖는 소구경 파일 본체(100)와;
    관통된 체결용 나사구멍(121)을 가지고 상기 소구경 파일 본체(100)의 상단에 지지 설치된 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)와;
    상기 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)에 나사체결되어 소구경 파일 본체(100)의 상부 중심축에 설치되는 파일 스크류강봉(14)과;
    소정의 두께를 갖는 강판으로 제작되고 중앙에 하부지압판 체결나사구멍(161)을 가지고 상기 파일 스크류강봉(14)에 나사 체결되어 기초콘크리트(200)내의 하부에 매설되는 하부지압판(16)과;
    상기 파일 스크류강봉(14)에 나사 체결되어 기초콘크리트(200)내의 하부에 배근되는 하부철근(201)의 위치를 잡아주는 하나 이상의 배근위치조절용 클램프(18)와;
    상기 파일 스크류강봉(14)의 상부에 나사 결합되어 기초콘크리트(200)내의 상부에 배근되는 상부철근(202)의 지지와 인장력에 저항하기 위해 설치되는 상부지압판(20);을 포함한 것을 특징으로 하는 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일.
  2. 기초콘크리트(200)와 결합되기 위해 지반에 시공되는 소구경 파일(10)에 있어서,
    나선형 강봉으로 이루어진 소구경 파일 본체(100)와;
    소정의 두께를 갖는 강판으로 제작되고 중앙에 하부지압판 체결나사구멍(161)을 가지고 상기 소구경 파일 본체(100)에 나사 체결되어 기초콘크리트(200)내의 하부에 매설되는 하부지압판(16)과;
    상기 소구경 파일 본체(100)에 나사 체결되어 기초콘크리트(200)내의 하부에 배근되는 하부철근(201)의 위치를 잡아주는 하나 이상의 배근위치조절용 클램프(18)와;
    상기 소구경 파일 본체(100)의 상부에 나사 결합되어 기초콘크리트(200)내의 상부에 배근되는 상부철근(202)의 지지와 인장력에 저항하기 위해 설치되는 상부지압판(20);을 포함한 것을 특징으로 하는 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파일 스크류강봉 체결용 플러그(12)는 상기 소구경 파일 본체(100)의 상단에 플랜지 볼트 접합된 플러그 접속슬리브(13)에 삽입 용접되어 지지된 것을 특징으로 하는 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 배근위치조절용 클램프(18)는 나사구멍(181a)을 가지는 클램프 보스(181)와, 상기 클램프 보스(181)의 둘레에 일정간격을 가지고 반경방향으로 연결된 클램프 아암(182)과, 상기 아암(182)의 말단에 각기 수직 방향으로 접합되어 있는 철근 이탈억지편(183)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 배근위치조절용 클램프(18)는 나사구멍(181a)을 가지는 클램프 보스(181)와, 상기 클램프 보스(181)의 둘레에 일정간격을 가지고 반경방향으로 연결되어 복수의 철근 지지홀(184a)을 갖는 철근지지용 날개판(184)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 상부지압판(20)의 상면에 ㄱ자 또는 T자 형상을 갖는 복수개의 상부철근연결용 고리(21)가 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 철근 배근의 간격조절과 인장·압축을 동시에 받기 위한 소구경 파일.
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