KR200149767Y1

KR200149767Y1 - 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치

Info

Publication number: KR200149767Y1
Application number: KR2019970008841U
Authority: KR
Inventors: 박종도
Original assignee: 박종도
Priority date: 1997-04-26
Filing date: 1997-04-26
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR19980064188U

Abstract

본 고안은 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치에 관한 것으로, 건설 현장에서 지반을 강화하기 위한 목적으로 사용되는 파일을 항타 장치를 이용하여 땅에 박을 때 파일이 파손되는 것을 방지해 주는 충격 완충 장치에 관한 것으로, 파일항타 장치에 의하여 지면에 삽입되는 파일의 상부에 장착되는 장치에 있어서, 파일(70)을 항타해 주는파일 항타 장치의 해머로부터 타격력을 전달하는 피스톤(10)과; 상기한 피스톤(10)이 해머에 의해 타격되면 그 타격력을 완충시켜 주는 역할을 하기 위해 그 내부에 소정의 압력을 갖는 공기가 포함된 상부실린더(20)와; 파일(70)의 상단에 장착되는 아답터(60)와; 상기한 아답터(60)와 상기한 상부 실린더(20)를 연결해 주는것으로, 해머로부터 피스톤(10)에 가해진 타격력을 완충시켜 전달해 주는 상부 실린더(20)로부터 완충된 타격력을 전달받아 상기한 아답터(60)로 전달해 주는 하부 실린더(50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치.

Description

지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치

본 고안은 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치에 관한 것으로, 건설 현장에서 지반을 강화하기 위한 목적으로 사용되는 파일을 항타 장치를 이용하여 땅에 박을 때 파일이 파손되는 것을 방지해 주는 충격 완충 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 구조물이 고층화, 대형화하면서 지반의 기초 구조 보강을 위하여 원심 콘크리트 파일 또는 PC 파일(Prestressed Concrete pile)을 사용하고 있다. 이 PC 파일은 PC용 강재를 골격으로 하여 콘크리트를 이용하여 기둥 모양으로 형성하여 양생시켜 제조하고 있으며, 그 제조 방법은 약 80℃의 온도에서 약 5시간 정도 상압 증기 양생하여 제조하거나, 보다 강도를 강화하기 위하여, 현재에는 10기압, 200℃ 이하의 온도에서 약5시간 정도 양생하는 오토클레이브 양생 방법을 많이 사용하고 있다.

이렇게 오토클레이브 양생 방법으로 제조된 PC 파일은 종래의 상압 양생 방법으로 제조된 것보다 압축 강도가 약 800kgf/㎠로써 2배정도 강해진다.

이러한 특성을 갖고 있는 파일을 지면에 삽입하기 위해서는 파일 항타 장치를 이용하여 강제적으로 박는 방법을 이용한다.

그런데, 항타 장치의 해머에 접촉되는 파일의 상단 부분이 충격에 의하여 파손되기 때문에, 이를 방지하기 위하여 종래에는 파일과 해머사이에 나무 등과 같은 쿠션성을 갖는 부재를 장착하여 사용하였다. 다시 말하면, 파일에 가해지는 해머의 타격력에 대응하여 압축 응력에 의하여 파일의 상단부에 균열이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위하여 해머의 충격을 완충시켜 주는 완충 부재를 파일의 상단부에 올려 놓고 파일을 박았었다.

한편, 파일을 연약 지반에 박을 때에는 파일을 타격하는 해머의 힘이 너무 강하기 때문에 파일에 인장 응력이 발생하게 된다. 파일에 전달되는 해머의 타격력은 파일의 상단부에 종단을 거쳐 접촉도는 지면에 전해진다. 그런데, 파일이 박히는 지반이 강하면 파일에는 압축 응력만 발생하면서 모든 힘이 지면으로 전달되는데, 지반이 약하면 파일의 종단부까지 전달된 힘은 갑자기 남게 되어 파일의 종단부분이 순간적으로 늘어나려는 현상이 발생한다. 이 때에 파일에는 파일이 인장되는 현상에 대응하기 위하여 인장 응력이 발생하게 되는 것이다.

하지만, 콘크리트 파일은 압축력에 대응하는 압축 응력은 상대적으로 우수한 편이지만, 인장력에 대응하는 인장 응력은 매우 약하기 때문에 파일의 종축에 수직된 방향으로 크랙이 발생하게 되는 것이다.

그러나, 종래에는 파일을 박을 때 파일의 손상을 방지하기 위한 수단으로써 파일의 상부에 쿠션 부재를 올려 놓는 정도의 방법밖에 없었기 때문에 파일의 손상을 완전하게 방지할 수 없는 문제점이 있었던 것이다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지반 강화를 위하여 사용하는 파일을 땅에 박아 주는 파일 항타 장치의 해머에 의한 충격력으로 인하여 파일 상부의 압축 응력에 의한 파손과, 종축 방향으로 발생하는 인장 응력에 의한 파손 등을 방지해 주는 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 파일을 항타해 주는 파일 항타 장치의 해머로부터 타격력을 전달하는 피스톤과; 상기한 피스톤이 해머에 의해 타격되면 그 타격력을 완충시켜 주는 역할을 하기 위해 그 내부에 소정의 압력을 갖는 공기가 포함된 상부 실린더와; 파일의 상단에 장착되는 아답터와; 상기한 아답터와 상기한 상부 실린더를 연결해 주는 것으로, 해머로부터 피스톤에 가해진 타격력을 완충시켜 전달해 주는 상부 실린더로부터 완충된 타격력을 전달받아 상기한 아답터로 전달해 주는 하부 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치를 제공한다.

제1도는 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치를 나타낸 사시도.

제2도는 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 피스톤 20 : 상부 실린더

30 : 체결 볼트 40 : 가스켓

50 : 하부 실린더 60 : 아답터

70 : 파일

본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치의 구성 및 작용을 본 고안의 일 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도1은 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치를 나타낸 사시도이고, 도2는 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치를 나타낸 단면도이다.

먼저, 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치의 구성은 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 파일(70)을 항타해 주는 파일 항타 장치의 해머(도면에 미 도시함.)로부터 타격력을 전달하는 피스톤(10)과; 상기한 피스톤(10)이 해머에 의해 타격되면 그 타격력을 완충시켜 주는 역할을 하기 위하여 내부에 소정의 압력을 갖는 공기가 포함된 것으로, 상기한 피스톤이 장착되어 왕복하는 상부 실린더(20)와; 파일(70)의 상단에 장착되는 아답터(60)와; 상기한 아답터(60)와 상기한 상부 실린더(20)를 연결해 주는 것으로, 해머로부터 피스톤(10)에 가해진 타격력을 완충시켜 전달해 주는 상부 실린더(20)로부터 완충된 타격력을 전달받아 상기한 아답터(60)로 전달해 주는 하부 실린더(50)로 이루어진다.

여기서, 상기한 피스톤(10)과 상부 실린더(20)간의 접촉면이 밀폐성을 유지하기 위하여, 피스톤(10)에는 여러 개의 피스톤 링(13)이 장착되어 있으며, 서로 마모되는 것을 방지하고, 밀폐성 유지를 보조하기 위하여 피스톤(10)의 내부에 윤활유를 충진하여 오일링(13)에 공급되도록 피스톤(10)의 측벽에 오일 구멍(15)을 형성시켜 놓는다. 그리고, 상기한 피스톤(10)은 파일 항타 장치로부터 강한 충격을 받는 부분이므로,기계적 내구성을 강화시키기 위하여 피스톤(10)의 내부에 써포트(11)를 설치하며, 이 써포트(11)는 한 개의 봉 형태 또는 방사상으로 설치한다.

한편, 상기한 상부 실린더(20)와 하부 실린더(40)가 접촉되는 접촉부에는 상부 실린더(20)의 밀폐성을 위하여 가스켓(40)을 부착하여 결합 나사(30)를 이용하여 조립한다. 그리고, 상기한 하부 실린더(50)의 상단부에, 상부 실린더(20)에 공기를 공급할 수 있도록 공기 주입구(53)와, 내부 공기를 외부로 배출시킬 수 있는 공기 유출구(55)를 형성하여, 소정의 압력을 갖는 공기를 주입할 수 있게 하며, 내부 압력을 낮출 때 또는 유지 보수를 위하여 내부 공기를 배출시킬 때 사용한다. 그리고, 이 공기 주입구(53)에는 상부 실린더(20)내의 압력을 측정하기 위한 압력 센서를 부착하여 운전자가 언제든지 내부 압력을 확인할 수 있도록 한다.

또한, 상기한 아답터(60)의 중앙부와, 하부 실린더(50)의 측벽에 공기 배출구(54,61)를 형성시켜 파일이 타격될 때 발생되는 고압 공기가 배출될 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치는 다음과 같이 작용한다.

먼저, 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치를 파일의 상단부에 장착시킨다. 즉,아답터(60)를 파일(70)의 상단에 장착하는 것이다.

이렇게 파일(70)에 장착하고, 파일 항타 장치의 해머를 피스톤(10)에 타격하면, 피스톤(10)은 해머에 의하여 타격되는 동시에 상부 실린더(20) 내에서 하단으로 내려가면서, 해머의 강한 타격력을 흡수한다.

이 때, 이 상부 실린더(20) 내의 공기가 해머의 타격력에 의해 압축되며, 따라서 내부의 공기는 고압으로 된다. 점증하는 상부 실린더(20) 내부의 공기압은 작용-반작용의 과정으로 해머의 타격력에 저항하며, 이 저항력은 곧 하부 실린더(50) 및 아답터(60)를 통하여 항타하고자 하는 파일(70)에 전달되는 것이다.

따라서, 본 장치는 해머의 급격한 타격력으로 발생하는 최대 압축 응력 및 인장 응력을 공기 완충 효과를 이용하여 작용 시간을 늘리므로써 기존보다 크게 줄이게 된다.

물론, 이와 같은 과정은 해머가 피스톤(10)을 타격하는 순간에 이루어지는 것으로, 상부 실린더(20) 내부에 압축되어 있는 공기에 의하여 해머의 강한 타격력이 완충되어 그 힘이 파일(70)로 전달되는 것이다.

따라서, 해머의 타격력이 모두 파일(70)에 전달되기 위해서는 상부 실린더(20) 내부의 공기가 소정의 압력 이상으로 압축되어 있어야만 타격력이보다 효율적으로 전달될 것이다. 그리고, 상부 실린더(20) 내의 압력은 파일(70)의 길이 및 직경, 지면의 상태(강도) 등을 고려하여 상기한 공기 주입구(53)와 공기 유출구(55)를 이용하여 조절한다.

한편, 상기한 피스톤(10)과 상부 실린더(20)간의 접촉면에 발생하는 마찰을 줄이고, 상부 실린더(20)내의 압축 공기가 유실되는 것을 방지하기 위하여 상기한 피스톤(10)의 내부에 윤활유를 충진하고, 이 윤활유가 오일 주입구(15)를 통하여 오일링(13)에 공급되어 윤활 작용 및 밀폐 작용을 하게 된다.

그리고, 아답터(60)에 그 상부가 장착되어 지면에 삽입되는 파일(70)에 타격력이 가해지면 파일(70)의 내부에 있던 공기가 순간적으로 압축되어 파일(70)을 팽창시키게 된다. 이 현상은 비록 그 힘이 약하지만 지속적으로 누적되어 파일(70)을 파손시키는 힘으로 작용하므로 이를 제거해 줄 필요가 있다. 따라서, 타격이 이루어질 때 발생하는 압축 공기는 아답터(60)의 상부와, 하부 실린더(50)의 측벽에 형성된 공기 배출구(61, 54)를 통하여 외부로 제거된다.

이와 같이 이루어진 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치는 소음 및 진동이 크게 줄어 들며, 항타 중에 발생하는 최대 압축 응력 및 인장 응력이 작으므로 더 큰 항타 에너지의 사용이 가능하여 항타 효율을 높일 수 있는 것이다.

또한, 이지질충(異地質層)으로 인하여 항타가 불가능하게 될 경우에 항타기를 교체하지 않고 상부 실린더(20)의 내부 공기압을 조절하여 항타가 가능하게 할 수 있다.

그리고, 본 고안과 비슷한 방식의 유체식 완충 장치 즉, 완충 수단으로 공기압을 이용하지 않고 유압을 이용하는 유체식 완충 장치의 최종 지지력 결정 이론이 아직까지 신뢰성 있게 정립되어 있지 않은 상태이다.

따라서, 기존 유체식 이론에 따른 최종 지지력에 의구심이 있는 경우에는 최종 항타시 공기 유출구(55)를 통하여 상부 실린더(20) 내부의 공기를 모두 제거하면 피스톤(10)의 하부가 하부 실린더(40)에 닿게 되어 기존의 지지력 공식을 사용하여 지지력을 산정할 수있다.

상기한 바와 같이 구성되어 작용하는 본 고안에 따른 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치는 지반 강화를 위하여 사용하는 콘크리트 파일을 지면에 삽입해 주는 파일 항타 장치의 헤머에 의한 충격력으로 인하여 발생하는 압축 응력 및 인장 응력에 의하여 파일이 파손되는 것을 억제 해 주는 효과를 제공한다.

지금까지 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖은 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

파일 항타 장치에 의하여 지면에 박혀지는 지반 강화용 파일의 상단부에 장착되는 장치에 있어서, 파일(70)을 항타해 주는 파일 항타 장치의 해머로부터 타격력을 전달하는 피스톤(10)과; 상기한 피스톤(10)이 해머에 의해 타격되면 그 타격력을 완충시켜 주는 역할을 하기 위해 그 내부에 소정의 압력을 갖는 공기가 포함된 상부 실린더(20)와; 파일(70)의 상단에 장착되는 아답터(60)와; 상기한 아답터(60)와 상기한 상부 실린더(20)를 연결해 주는 것으로, 해머로부터 피스톤(10)에 가해진 타격력을 완충시켜 전달해 주는 상부 실린더(20)로부터 완충된 타격력을 전달받어 상기한 아답터(60)로 전달해 주는 하부 실린더(50)로 구성되어, 해머의 타격력에 의한 파일의 파손을 억제시켜 주는 것을 특징으로 하는 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치.
청구항 1에 있어서, 상기한 하부 실린더(50)에는 내부 공기의 압력을 조절하기 위하여 공기 주입구(53)와 공기 유출구(55)가 형성되는 것을 더 포함하는 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치.
청구항 1에 있어서, 상기한 피스톤(10)에는 상부실린더(20) 내부의 밀폐성 유지와 피스톤 링(13) 및 상부실린더(20) 내부의 마모를 방지하기 위하여 피스톤(10) 측벽에 윤활유 주입용 오일구멍(15)이 형성되는 것을 더 포함하는 지반 강화용 파일 항타기의 완충 장치.