KR102548386B1 - Phc 말뚝의 연결장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양측 지지면이 수직으로부터 한 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 상·하부돌기판의 일측 지지면에만 형성된 키홀에 전단고정키를 삽입해서 상부 PHC 말뚝과 하부 PHC 말뚝을 연결할 때 결합이 용이하고, 상·하부 PHC 말뚝의 이음 후, 이음부에 인장력이 작용하면 일측 지지면은 전단고정키에 의해 상·하부돌기판 사이에 분리와 회전이 억제되고 타측 지지면에서는 상부로 이동하려는 상부돌기판의 타측 지지면을 하부돌기판의 타측 지지면이 잡아주면서 분리가 억제되어 안정적인 연결상태를 유지할 수 있으며, 상·하부돌기판의 일측 지지면에만 키홀이 형성되어 기존 방식에 비해 전단고정키를 1/2만 사용하므로 재료비 및 시공비를 절감하고 시공시간을 단축하여 경제성을 확보할 수 있는 PHC 말뚝의 연결장치에 관한 것이다.

Description

PHC 말뚝의 연결장치{Connecting device for PHC pile}
본 발명은 상부 PHC 말뚝의 선단부에 고정된 상판과 상부돌기판, 하부 PHC 말뚝의 두부에 고정된 하판과 하부돌기판이 상호 결합되는 PHC 말뚝 연결장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양측 지지면이 수직으로부터 한 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 상·하부돌기판의 일측 지지면에만 형성된 키홀에 전단고정키를 삽입해서 상부 PHC 말뚝과 하부 PHC 말뚝을 연결했을 때 결합이 용이하고, 상·하부 PHC 말뚝의 이음 후, 이음부에 인장력이 작용하면 일측 지지면에서는 전단고정키에 의해서 상·하부돌기판 사이에 분리와 회전이 억제되고 타측 지지면에서는 상부로 이동하려는 상부돌기판의 타측 지지면을 하부돌기판의 타측 지지면이 잡아주면서 분리가 억제되어 안정적인 연결상태를 유지할 수 있으며, 상·하부돌기판의 일측 지지면에만 키홀이 형성되어 기존 방식에 비해 전단고정키를 1/2만 사용하므로 재료비 및 시공비를 절감하고, 시공시간을 단축하여 경제성을 확보할 수 있는 PHC 말뚝의 연결장치에 관한 것이다.
최근 들어 도심지가 급격히 확대되면서 도로와 교량 등의 기간시설과 각종 건축구조물을 포함한 많은 구조물이 연약지반에 건설되는 경우가 증가하고 있다.
이러한 지반에서는 일반적으로 지표면으로부터 지반강도가 큰 지지층까지의 깊이가 매우 깊기 때문에 구조물의 하중을 지지층에 전달하기 위하여 구조물에 시공되는 PHC 말뚝의 길이가 길어지게 된다.
그러나 현재 생산되고 있는 PHC 말뚝의 최대길이가 15m에 불과하기 때문에 지지층의 깊이가 15m 이상인 경우에는 동일한 직경의 PHC 말뚝을 다수개 연결해서 사용하는 것이 불가피하고, 하·상부 PHC 말뚝의 연결은 하부 PHC 말뚝의 두부와 상부 PHC 말뚝의 선단부에 결합된 금속재질의 단판을 서로 용접함으로써 이루어졌다.
그러나 용접에 의한 PHC 말뚝 연결방식은 작업성이 기후조건에 크게 영향을 받아서 바람이 불거나 비가 내리는 경우에는 용접이음이 어렵고 품질도 양호하지 못하며, 작업시간이 길어서 용접이음이 진행되는 오랜 시간동안 PHC 말뚝을 시공하는 고가의 시공장비가 작업을 중단하고 대기하여야 하므로 시공장비의 효율 저하와 그에 따른 공사기간 증가로 인해 공사비용이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 용접방식으로 PHC 말뚝을 연결하기 위해서는 말뚝을 생산할 때부터 PHC 말뚝의 두부 또는 선단부에 금속단판을 결합해야 하므로 현장에 PHC 말뚝을 원활하게 공급하기 위해서는 말뚝의 길이와 연결 여부에 따라 여러 종류의 PHC 말뚝을 제작해서 재고로 확보하고 있어야 하기 때문에 PHC 말뚝의 재고 관리에 많은 비용이 투입되는 문제점이 있었다.
최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1983287호로 'PHC파일 연결구'가 등록된 바 있다.
상기 선 등록된 발명은 내측 연결링에 날개판과 공간부가 교대로 배치되어 결합된 PHC파일 연결구에 대한 것으로, 일측 지압연결판의 공간부에 타측 지압연결판의 날개판이 끼움 결합되고, 상기 날개판의 양측단에 측단 길이방향으로 형성된 반원형의 결합홈부에 의해 형성된 고정홀에 전단고정핀이 끼워지도록 구성된다.
그러나, 상기와 같은 선 등록된 발명은 날개판의 양측단부가 수직으로 형성되어 있기 때문에 전단고정핀에 의해서만 한 쌍의 지압연결판이 고정되는 구조이며, 한 쌍의 지압연결판을 견고하게 고정하기 위해서는 날개판의 양측단에 반원형의 결합홈부를 형성하고, 이들 결합홈부에 의해 형성되는 모든 고정홀에 전단고정핀을 끼워야 하기 때문에 전단고정핀의 시공수량이 많아져 재료비가 상승하여 비경제적일 뿐만 아니라 전단고정핀의 끼움에 소요되는 작업시간이 늘어나는 비효율적인 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1983287호(2019. 05. 22. 등록)
이에 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 양측 지지면이 수직으로부터 한 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 상·하부돌기판의 일측 지지면에만 형성된 키홀에 전단고정키를 삽입해서 상부 PHC 말뚝과 하부 PHC 말뚝을 연결했을 때 결합이 용이하며, 상·하부 PHC 말뚝의 이음 후, 이음부에 인장력이 작용하면 일측 지지면은 전단고정키에 의해 상·하부돌기판 사이에 분리와 회전이 억제되고 타측 지지면에서는 상부로 이동하려는 상부돌기판의 타측 지지면을 하부돌기판의 타측 지지면이 잡아줘 분리가 억제되는 PHC 말뚝 연결장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상·하부돌기판의 일측 지지면에만 키홀이 형성되어 기존 방식에 비해 전단고정키를 1/2만 사용하므로 재료비 및 시공비를 절감하고, 시공시간을 단축하는 PHC 말뚝 연결장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PHC 말뚝 연결장치는, 상부 PHC 말뚝의 선단부에 고정된 상판과 상부돌기판, 하부 PHC 말뚝의 두부에 고정된 하판과 하부돌기판이 상호 결합되는 PHC 말뚝 연결장치에 있어서, 상기 상·하판의 일측면에 양측 지지면이 수직으로부터 한 방향으로 일정 각도 경사진 상·하부돌기판이 상기 상·하부돌기판과 동일한 형상의 공간부와 번갈아가면서 방사상으로 구성되며, 상기 상·하부돌기판의 일측 지지면에 길이 방향으로 반원형의 결합홈부가 형성되어 상부돌기판이 하부돌기판 사이에 형성된 공간부로 삽입·결합되었을 때, 일측 지지면의 밀착부에 키홀이 형성되고, 상기 키홀에 체결되어 상·하부돌기판을 결합하는 전단고정키를 포함하며, 상기 상·하부 PHC 말뚝의 연결 후 이음부에 인장력이 작용하면 일측 지지면에서는 전단고정키에 의해 상·하부돌기판의 분리와 회전이 억제되고, 타측 지지면에서는 상부로 이동하려는 상부돌기판의 타측 지지면을 하부돌기판의 타측 지지면이 잡아줘 분리가 억제되는 것을 특징으로 한다.
상기 전단고정키는 선단부와 후단부의 직경이 동일한 원통형상이나 선단부보다 후단부의 직경이 큰 테이퍼 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 상·하부돌기판의 타측 지지면 입구부에 면취부를 형성하여 상·하부돌기판과 공간부의 결합을 용이하게 한 것을 특징으로 한다.
상기 상·하부돌기판의 일측 지지면의 수직으로부터 기울기를 타측 지지면의 기울기보다 크게 하여 상·하부돌기판의 입구부 폭보다 공간부의 입구부 폭이 더 커지도록 함으로써 상·하부돌기판의 결합을 용이하게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 양측 지지면이 수직으로부터 한 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 상·하부돌기판의 일측 지지면에만 형성된 키홀에 전단고정키를 삽입해서 상부 PHC 말뚝과 하부 PHC 말뚝을 연결했을 때 결합이 용이하며, 상·하부 PHC 말뚝의 이음 후, 이음부에 인장력이 작용하면 일측 지지면에서는 전단고정키에 의해 상·하부돌기판 사이에 분리와 회전이 억제되고 타측 지지면에서는 상부로 이동하려는 상부돌기판의 타측 지지면을 하부돌기판의 타측 지지면이 잡아주면서 분리가 억제되어 안정적인 연결상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상·하부돌기판의 일측 지지면에만 키홀이 형성되어 기존 방식에 비해 전단고정키를 1/2만 사용하므로 재료비 및 시공비를 절감하고, 시공시간을 단축하여 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 분리사시도이다.
도 2는 본 발명 상·하부돌기판이 결합된 상태에서 원통형상의 전단고정키로 고정하는 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명 상·하부돌기판이 결합된 상태에서 테이퍼 형상의 전단고정키로 고정하는 상태의 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 조립상태를 나타낸 정면구성도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 분리사시도이고, 도 2는 본 발명 상·하부돌기판이 결합된 상태에서 원통형상의 전단고정키로 상·하부돌기판을 고정하는 상태의 사시도이다.
먼저, 본 발명 PHC 말뚝 연결장치는, 상부 PHC 말뚝(10)의 선단부에 고정된 상판(20)과 상부돌기판(40), 하부 PHC 말뚝(10')의 두부에 고정된 하판(30)과 하부돌기판(50)이 상호 결합되는 PHC 말뚝 연결장치에 있어서,
상기 상·하판(20)(30)의 일측면에 양측 지지면이 수직으로부터 한 방향으로 일정 각도 경사진 상·하부돌기판(40)(50)이 방사상으로 구성되며, 상기 상·하부돌기판(40)(50)의 일측 지지면(41)(51)에 길이 방향으로 반원형의 결합홈부(60)(70)가 형성되어 상부돌기판(40)이 하부돌기판(50) 사이에 형성된 공간부(53)로 삽입·결합되었을 때, 일측 지지면(41)(51)의 밀착부에 키홀(H)이 형성되고, 상기 키홀(H)에 체결되어 상·하부돌기판(40)(50)을 결합하는 전단고정키(80)를 포함하며, 상기 상·하부 PHC 말뚝(10)(10')의 연결 후 이음부에 인장력이 작용하면 일측 지지면(41)(51)에서는 전단고정키(80)에 의해 상·하부돌기판(40)(50) 사이에 분리와 회전이 억제되고, 타측 지지면(42)(52)에서는 상부로 이동하려는 상부돌기판(40)의 타측 지지면(42)을 하부돌기판(50)의 타측 지지면(52)이 잡아줘 분리가 억제되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상·하로 이웃하는 상부 PHC 말뚝(10)과 하부 PHC 말뚝(10')의 연결 시 제조원가를 줄이면서 시공이 편리한 PHC 말뚝 연결장치(100)를 제공하기 위한 것이다.
상기 상부 PHC 말뚝(10)의 선단부와 상호 대면하는 하부 PHC 말뚝(10')의 두부에는 각각 상판(20)과 상부돌기판(40), 하판(30)과 하부돌기판(50)이 고정된다.
상기 상·하판(20)(30)의 일측면에 방사상으로 형성되는 상·하부돌기판(40)(50)은 양측 지지면이 수직으로부터 한 방향으로 일정 각도 경사지게 형성되고, 상·하부돌기판(40)(50)의 사이에는 상·하부돌기판(40)(50)이 삽입·결합될 수 있는 공간부(43)(53)가 형성되는 것이 특징이며, 상·하부 PHC 말뚝(10)(10')의 연결 시 상부돌기판(40)의 일측 지지면(41)이 하부돌기판(50)의 일측 지지면(51)의 경사면을 따라 회전하면서 결합되도록 구성된다.
상기 상·하부돌기판(40)(50)은 일측 지지면(41)(51)과 타측 지지면(42)(52)으로 이루어지며, 일측 지지면(41)(51)에는 반원형의 결합홈부(60)(70)가 지지면(41)(51)의 길이 방향으로 형성되고, 타측 지지면(42)(52)에는 결합홈부(60)(70)가 형성되지 않고 경사면으로만 형성된다.
상기 상부돌기판(40)의 일측 지지면(41)이 하부돌기판(50)의 일측 지지면(51)의 경사면을 따라 자연스럽게 미끄러짐과 동시에 회전하면서 결합될 수 있도록 일측 지지면(41)(51)에 형성되는 반원형의 결합홈부(60)(70)의 내측은 막혀있는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 일측 지지면(41)(51)과 타측 지지면(42)(52)의 기울기는 동일하게 형성될 수도 있고, 다를 수도 있다.
즉, 일측 지지면(41)(51)과 타측 지지면(42)(52)의 기울기가 동일하면 상·하부돌기판(40)(50)의 입구부 폭과 공간부(43)(53)의 입구부 폭이 동일해 결합이 용이하지 않을 수 있으며, 수직을 기준으로 일측 지지면(41)(51)의 기울기가 타측 지지면(42)(52)의 기울기보다 크게 되면 상·하부돌기판40)(50)의 입구부 폭보다 공간부(43)(53)의 입구부 폭이 더 커지므로 상·하부돌기판(40)(50)의 결합이 용이하게 된다.
또한, 상기 상·하부돌기판(40)(50)의 결합으로 반원형의 결합홈부(60)(70)가 서로 합쳐지면서 일측 지지면(41)(51)의 밀착부에만 키홀(H)이 형성되며, 상기 키홀(H)은 다양한 단면으로 형성될 수 있으나 제작성과 연결성능을 고려하여 원형 단면으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 키홀(H)은 별도의 유격없이 전단고정키(80)가 억지끼움으로 타격에 의해 삽입될 수 있도록 전단고정키(80)와 동일한 단면으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 전단고정키(80)는 선단부와 후단부의 직경이 동일한 원통형상으로 이루어지는 것이 바람직하나, 도 3에 도시된 바와 같이, 전단고정키(80)는 선단부보다 후단부의 직경이 큰 테이퍼 형상으로 제작할 수도 있으며, 상기 전단고정키(80)가 결합되는 결합홈부(60)(70) 또한 이와 동일한 형상으로 형성되어야 함은 물론이다.
상기 상·하부돌기판(40)(50)의 타측 지지면(42)(52) 입구부에는 수직 또는 그 이상의 각도로 면취부(90)를 형성하여 상·하부돌기판(40)(50)의 결합을 용이하게 할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 조립과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상·하부 PHC 말뚝(10)(10')의 선단부와 두부에 일체로 형성된 상·하판(20)(30)과 상·하부돌기판(40)(50)을 각각 위치시킨 후 상·하부돌기판(40)(50)에 형성된 통공(h)을 통해 고정볼트를 삽입하여 일체로 형성된 상판(20)과 상부돌기판(40)을 상부 PHC 말뚝(10)의 선단부에 그리고 하판(30)과 하부돌기판(50)을 하부 PHC 말뚝(10')의 두부에 통상의 방법으로 고정시킨다.
상기와 같이 일체로 형성된 상·하판(20)(30)과 상·하부돌기판(40)(50)이 각각 고정된 상·하부 PHC 말뚝(10)(10')을 제작한 상태에서 상기 하부 PHC 말뚝(10')을 말뚝 이음용 천공홀에 삽입한 후, 하부 PHC 말뚝(10')에 상부 PHC 말뚝(10)을 연결하기 위해 상기 상부 PHC 말뚝(10)을 크레인과 같은 장비로 인양한 상태에서 하부 PHC 말뚝(10')의 상부에 안착시킨다.
이때, 상기 상부돌기판(40)을 하부돌기판(50) 사이에 형성된 공간부(53)와 동일 수직선상에 위치시킨 후, 상부 PHC 말뚝(10)을 하강시키게 되면 상부돌기판(40)의 일측 지지면(41)이 하부돌기판(50)의 일측 지지면(51)을 따라 미끄러짐과 동시에 회전하면서 상부돌기판(40)이 하부돌기판(50) 사이의 공간부(53)에 삽입·결합된다.
한편, 상기 상부돌기판(40)이 하부돌기판(50) 사이에 형성된 공간부(53)로 결합될 때, 상·하부돌기판(40)(50)의 타측 지지면(42)(52) 입구부에 면취부(90)가 형성되어 있기 때문에 상부돌기판(40)이 하부돌기판(50) 사이의 공간부(53)로 용이하게 삽입·결합될 수 있는 것이다.
상기와 같이 상·하부부돌기판(40)(50)이 상호 결합되면, 일측 지지면(41)(51)에는 상부돌기판(40)에 형성된 반원형의 결합홈부(60)와 하부돌기판(50)에 형성된 반원형의 결합홈부(70)가 통합되어 키홀(H)을 형성하게 되며, 타측 지지면(42)(52)은 일정 각도로 밀착된 상태가 된다.
즉, 상기 일측 지지면(41)(51)에는 키홀(H)이 형성되고, 타측 지지면(42)(52)에는 키홀(H)이 형성되지 않고 밀착된 상태를 유지하게 되며, 상기와 같이 일측 지지면(41)(51)의 밀착부에만 형성된 키홀(H)에 전단고정키(80)를 결합하므로 기존에 비해 전단고정키(80)의 사용 수량이 1/2 감소하여 재료비를 줄이고 시공시간이 단축되어 시공비를 절감할 수 있게 된다.
이 상태에서 상기 키홀(H)에 전단고정키(80)를 삽입한 후, 공구를 이용하여 타격하게 되면 전단고정키(80)가 키홀(H)에 결합되면서 상·하부 PHC 말뚝(10)(10')의 이음시공이 완료된다.
따라서, 상기와 같이 본 발명에 의해 상·하부 PHC 말뚝(10)(10')이 연결된 상태에서 이음부에 인장력이 발생하게 되면, 일측 지지면(41)(51)은 전단고정키(80)가 결합되어 있기 때문에 상·하부돌기판(40)(50) 사이에 분리와 회전이 억제되며, 타측 지지면(42)(52)에서는 상부로 이동하려는 상부돌기판(40)의 타측 지지면(42)을 하부돌기판(50)의 타측 지지면(52)이 잡아주게 되므로 상·하부돌기판(40)(50)의 분리가 억제되어 안정적인 연결상태를 유지할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명은, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: 상부 PHC 말뚝 10': 하부 PHC 말뚝
20: 상판 30: 하판
40: 상부돌기판 41: 일측지지면
42: 타측 지지면 43: 공간부
50: 하부돌기판 51: 일측지지면
52: 타측 지지면 53: 공간부
60,70: 결합홈부 80: 전단고정키
90: 면취부

Claims (4)

  1. 상부 PHC 말뚝(10)의 선단부에 고정된 상판(20)과 상부돌기판(40), 하부 PHC 말뚝(10')의 두부에 고정된 하판(30)과 하부돌기판(50)이 상호 결합되는 PHC 말뚝 연결장치에 있어서,
    상기 상·하판(20)(30)의 일측면에 양측 지지면이 수직으로부터 한 방향으로 일정 각도 경사진 상·하부돌기판(40)(50)이 상기 상·하부돌기판(40)(50)과 동일한 형상의 공간부(43)(53)와 번갈아가면서 방사상으로 구성되며,
    상기 상·하부돌기판(40)(50)의 일측 지지면(41)(51)에 길이 방향으로 반원형의 결합홈부(60)(70)가 형성되고, 상기 반원형의 결합홈부(60)(70)의 내측은 상부돌기판(40)의 일측 지지면(41)이 하부돌기판(50)의 일측 지지면(51)의 경사면을 따라 자연스럽게 미끄러짐과 동시에 회전하면서 결합될 수 있도록 막혀있는 구조로 형성되고, 상부돌기판(40)이 하부돌기판(50) 사이에 형성된 공간부(53)로 삽입·결합되었을 때, 일측 지지면(41)(51)에는 상부돌기판(40)에 형성된 반원형의 결합홈부(60)와 하부돌기판(50)에 형성된 반원형의 결합홈부(70)가 통합되어 키홀(H)을 형성하게 되고, 타측 지지면(42)(52)은 키홀(H)이 형성되지 않고 일정 각도로 밀착된 상태가 되며,
    상기 키홀(H)에 체결되어 상·하부돌기판(40)(50)을 결합하는 전단고정키(80)를 포함하며,
    상기 상·하부 PHC 말뚝(10)(10')의 연결 후 이음부에 인장력이 작용하면 일측 지지면(41)(51)에서는 전단고정키(80)에 의해 상·하부돌기판(40)(50)의 분리와 회전이 억제되고, 타측 지지면(42)(52)에서는 상부로 이동하려는 상부돌기판(40)의 타측 지지면(42)을 하부돌기판(50)의 타측 지지면(52)이 잡아줘 분리가 억제되는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 연결장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전단고정키(80)는 선단부와 후단부의 직경이 동일한 원통형상이나 선단부보다 후단부의 직경이 큰 테이퍼 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 연결장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상·하부돌기판(40)(50)의 타측 지지면(42)(52) 입구부에 면취부(90)를 형성하여 상·하부돌기판(40)(50)과 공간부(43)(53)의 결합을 용이하게 한 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 연결장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상·하부돌기판(40)(50)의 일측 지지면(41)(51)의 수직으로부터 기울기를 타측 지지면(42)(52)의 기울기보다 크게 하여 상·하부돌기판(40)(50)의 입구부 폭보다 공간부(43)(53)의 입구부 폭이 더 커지도록 함으로써 상·하부돌기판(40)(50)의 결합을 용이하게 한 것을 특징으로 하는 PHC 말뚝 연결장치.

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