KR200422931Y1 - 강관 파일의 두부 보강구조 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 건축이나 토목의 기초공사에 있어서, 지반을 보강하기 위해 타설한 강관의 상단부를 보강하는 지반 기초 공사용 강관의 상단부 보강구조에 관한 것으로 특히, 강관의 상단부 내측에 매립되는 수직 연결 철근과 강관을 일체로 고정함에 있어 간단한 체결 구조를 제공하며 또한 강관 내측으로 부어지는 콘크리트를 지지하는 원형판을 강관에 간단히 설치되도록 하는 강관 파일의 두부 보강구조에 관한 것이다.
특히, 본 고안은 강관 파일 내측에 고정하는 수직연결 철근을 좌우로 미동시킬 수 있도록 여유있게 고정하므로 말미암아 이에 직각으로 교차하는 수평 가로 및 세로 철근이 수직연결 철근에 간섭됨 없이 설치할 수 있도록 하여 수평 가로 및 세로 철근을 설계도면에서 요구하는 규격대로 설치할 수 있도록 하며, 수직연결 철근 및 그 내측에 콘크리트의 저지를 위해 설치하는 원형판을 강관 파일에 연결 고정함에 있어 체결 구멍을 약간 크게 뚫음으로 설치가 용이하며, 볼트나 너트 등의 체결도구의 사용 없이 간단히 수직 연결 철근 및 원형판을 설치 고정토록 하여 간단하며 저렴하며 신속하게 강관 파일의 두부를 구축도록 하는 것이다.
강관파일, 두부보강구조

Description

강관 파일의 두부 보강구조{A pile head reinforcement structure of steel pile}
도1 본 고안의 사시도.
도2 본 고안의 단면도.
도3 본 고안의 평면도.
도4 본 고안에 수평 가로 및 세로 철근을 설치한 단면도.
도5 도 4의 A-A 선 단면도.
도6 도 4의 B-B 선 단면도.
본 고안은 건축이나 토목의 기초공사에 있어서, 지반을 보강하기 위해 타설한 강관의 상단부를 보강하는 지반 기초 공사용 강관의 상단부 보강구조에 관한 것으로 특히, 강관의 상단부 내측에 매립되는 수직 연결 철근과 강관을 일체로 고정함에 있어 간단한 체결 구조를 제공하며 또한 강관 내측으로 부어지는 콘크리트를 지지하는 원형판을 강관에 간단히 설치되도록 하는 강관 파일의 두부 보강구조에 관한 것이다.
일반적으로 건물이나 교량을 축조할 때 또는 연약 지반 위에 구축을 축조할 때 지반을 보강하는 방법 중의 하나로 강관 파일을 일정 간격으로 박아 지반을 보강하는 강관 파일 지반 보강 공법을 볼 수 있다.
강관 파일 지반 보강 공법은 해머 등으로 강관을 대상 지면에 박아 기초를 다지며, 강관의 상부에 다수개의 수직 연결 철근과 원형 띠 철근을 배근하고, 이에 수평 가로, 세로 연결 철근을 배근한 다음 기초 확대 콘크리트를 타설하여 지반을 보강하는 것을 볼 수 있다.
본 고안은 이와 같은 지반을 보강하기 위해 박은 강관 파일의 다수개의 수직 연결 철근을 간단히 강관 파일의 두부에 설치 고정하며, 강관 파일 내측에 설치하는 콘크리트 저지 원형판을 간단히 설치하는 강관 파일의 두부 보강구조를 제공하는 것이다.
종래 강관 파일의 두부 보강 방법으로는 여러 가지 것들을 볼 수 있다.
그 일례로 강관 파일의 내주면에 보강판을 용접하고 덮개판을 강관 파일의 상단에 용접하고 철근을 덮개판 둘레에 용접하는 방식으로 덮개판을 강관 파일의 상단에 설치하는 방법이 있다.
이와 같은 방식은 현장에서 작업자가 덮개판 및 철근을 일일이 용접해야 하므로 노동력과 생산비가 증가 될 뿐만 아니라 용접 열로 인해 용접부의 변형, 균열 조직 약화 및 부식이 유발될 수 있고, 적은 용접 면적으로 인해 용접이 탈락 될 수도 있으며, 수직하중에 취약하여 구조물의 부실을 야기할 수 있는 단점을 갖게 된다.
또 다른 예로는 볼트식 강관 말뚝 두부 보강 공법이 있다.
이것은 유압 타공기로 강관 파일 측면에 다수개의 볼트 구멍을 타공하고 볼트식 강관 말뚝 두부 보강 덮개판을 강관 내부에 삽입하고 강관 파일 측면에 볼트를 조립하고, 지반에서 버팀 콘크리트를 타설하며, 확대 기초 하부 주철근과 배력 철근을 조립하고, 통상의 수직 연결 철근과 나사를 원형 덮개판에 체결하는 볼트식 강관 말뚝 보강 공법을 볼 수 있다.
이와 같은 공법에 있어서는 현장 용접 공정이 없으며, 미리 만들어진 덮개판을 사용함으로 시공시간의 단축 효과는 기대되나, 체결 고정을 위한 너트 등의 부자재 등이 많이 소요되며, 볼트식으로 체결하기 위해 나사산을 가공하는데 많은 비용 및 시간이 소요되는 단점을 갖는 것을 볼 수 있다.
또한, 강관 파일 내측에 십자형 보강판을 삽입하고 이를 강관 내부와 용접하고, 원형덮개판과 강관 말뚝 두부를 서로 용접하며 다수개의 수직 연결 철근을 강관 파일의 바깥 측면 둘레에 필렛 용접하고, 그 후 가로, 세로 확대 기초 철근을 조립하고 그 위에 콘크리트를 타설하는 방법이 있다.
이는 강관 파일 내측으로 콘크리트 채움이 불필요하지만 현장에서 용접을 하는 번거로움과 가로, 세로, 확대 기초철근 조립이 힘들며, 수송의 어려움과 공사비가 많이 소요되는 단점을 갖게 되며, 동시에 미끄럼 방지턱 장치가 별도로 필요하게 된다.
이와 같은 종래의 두부 보강 방법들이 단점을 해결하기 위해 본 고안이 안출된 것으로, 종래 공법에서 볼 수 있는 현장 용접에 의한 조립 방식을 탈피하고 강 관파일 내측으로 부어지는 콘크리트를 저지하는 원형판과, 강관파일 내측으로 설치되는 다수개의 수직 연결 철근을 체결하는 방법 및 그 구조를 제공하고자 안출 된 것이다.
본 고안은 강관 파일에 수직 연결 철근을 연결 고정하거나, 강관 파일 내측으로 타설되는 콘크리트를 저지하기 위해 설치하는 원형판을 볼트나 너트 등과 같은 연결 부속자재 내지 십자 연결수단, 원형고정판 등, 기타 연결 수단의 사용 없이 간단히 설치 고정토록 하며, 동시에 수직 보강 철근 자체가 미끄럼 방지턱 기능을 수행토록 하는 것이다.
본 고안은 상기와 같이 수직 연결 철근 및 원형판을 강관 파일 내측에 설치 고정함에 있어 강관 파일 외주면에 체결 구멍을 다수 개 뚫고, 이에 수직 연결 철근의 중간 부분을 사다리꼴 형상으로 절곡한 것을 결합하며, 상기 체결구멍에 원형판을 고정하는 연결구를 함께 결합하여, 간단히 수직 연결 철근 및 원형판을 강관 파일 내측에 고정되도록 하는 것이다.
이와 같은 본 고안과 유사한 선등록 특허 문헌으로는 특허 제518,658호를 볼 수 있다.
상기 선등록 특허에 있어서는 강관 파일에 수직 연결 철근을 체결고정함에 있어서 강관파일 외주면에 구멍을 천공하고, 이에 단부가 "
Figure 112006029630910-utm00001
"형상이나 "
Figure 112006029630910-utm00002
" 형상으로 구부린 수직 연결 철근을 끼워 결합하되, 강관의 외주면에 형성한 끼움 구멍과 철근이 유격이 없게 타이트하게 결합 되도록 하는 고정 쐐기를 결합 구멍에 끼워 고정하는 것을 볼 수 있으며, 원형판을 체결 고정하는 연결구를 고정하는 별 도의 구멍을 강관파일 외주에 뚫어 형성하는 것을 볼 수 있으나, 본 고안에 있어서는 강관의 외주에 구멍을 뚫어 수직 연결 철근을 결합하되 수직연결철근의 중간부위를 "
Figure 112006029630910-utm00003
" 와 같은 사다리꼴 형상으로 구부려 결합이 용이토록 하며, 동시에 미끄럼 방지턱 기능을 수행하며, 수직 연결 철근이 결합되는 구멍을 철근이 3~4가닥 결합 될 수 있는 큰 크기로 구멍을 형성하여 충분한 유격을 갖도록 하며, 이와 같이 크게 형성한 구멍에 원형판을 잡아 고정하는 연결구의 단부를 결합하도록 한 것이다.
건축물이나 토목구조물을 지반에 구축하기에 앞서 지반을 보강하기 위해, 또는 연약지반을 보강하기 위해 강관 파일을 타설하며, 타설된 강관 파일 위해 기초콘크리트로 지반을 구축하기 위해, 강관파일에 수직 연결 철근을 설치 고정하며,
강관 파일과 인접하는 강관 파일 위에는 수평 가로 및 세로 철근을 바둑판과 같이 배근하고 그 위에 콘크리트를 타설하여 지반을 보강하게 되는바,
본 고안은 강관 파일 내측에 고정하는 수직연결 철근을 좌우로 미동시킬 수 있도록 여유있게 고정하므로 말미암아 이에 직각으로 교차하는 수평 가로 및 세로 철근이 수직연결 철근에 간섭됨 없이 설치할 수 있도록 하여 수평 가로 및 세로 철근을 설계도면에서 요구하는 규격대로 설치할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하며,
또한, 본 고안은 수직연결 철근을 강관파일에 구멍을 뚫고 이에 직접 수직 연결 철근을 고정하므로 말미암아 견고하게 고정됨은 물론이거니와 수직 연결 철근에 인장 응력이 작용할 시 빠지는 것을 방지하기 위해 통상적으로 설치하던 미끄럼 방지턱이 필요 없게 되며, 강관파일 내측에 콘크리트의 저지를 위해 설치하는 원형판을 강관 파일에 연결 고정함에 있어 체결 구멍을 약간 크게 뚫음으로 설치가 용이하며, 원형판의 지지 고정하는 연결구는 그 상하단을 구부려 강관파일과, 원형판에 강관파일에 연결 고정시킴으로 볼트나 너트 등의 체결재료의 사용 없이 간단히 수직 연결 철근 및 원형판을 설치 고정토록 하여 간단하며 저렴하며 신속하게 강관 파일의 두부를 구축하는 것을 목적으로 개발된 것이다.
강관 파일(11) 외주면에 다수개의 철근 체결구멍(12)을 가지며, 상기 체결 구멍에 수직 연결철근(15)을 설치 고정하며, 강관 파일(11) 내측에 타설되는 콘크리트를 저지하는 원형판(21)을 가지며, 상기 원형판(21)은 다수개의 연결구결합구멍(23)과 이에 하단부를 "ㄴ" 형태로 구부린 연결구(22)로 결합하는 것에 있어서, 상기 강관파일(11)에 천공하는 철근 체결구멍(12)은 체결되는 철근이 여유있게 움직일 수 있도록 철근 3-4가닥 굵기의 크기로 구멍을 뚫으며, 이에 체결되는 각각의 수직 연결철근(15)은 "
Figure 112006029630910-utm00004
" 와 같은 사다리꼴 형상으로 구부려 형성하며, 상기 강관 파일(11) 내주면에 타설되는 콘크리트를 지지하기 위해 설치하는 원형판(21)을 지지고 정하는 연결구(22)의 상단부는 "
Figure 112006029630910-utm00005
" 형태로 구부려 형성하며, 이를 상 기 철근 체결구멍(12)에 함께 결합 되도록 한 것이다.
도면 중 미설명부호는 18은 수직 연결 철근(15)을 잡아주는 통상의 원형상의 띠 철근이며, 19는 수평 가로 철근이며 20은 수평 세로 철근이다.
이와 같은 구조를 갖는 본 고안을 보다 상세히 설명함과 동시에 그 작용을 살펴보면 다음과 같다.
일반적으로 강관파일(11)을 이용한 지반 보강 공사는 대상 지면에 강관 파일(11) 향타하여 매립하거나, 드릴링하여 지면에 구멍을 천공한 다음 이에 강관 파일을 매립한 다음, 강관 파일(11)의 두부를 일정 높이로 절단하여 수평을 맞추며, 각각의 강관 파일(11) 내측에 타설하는 콘크리트늬 낙하를 저지하는 원형판을 고정하며, 강관 파일(11) 두부에 다수개의 수직 연결 철근(15)과 원형 형태의 띠 철근(18)을 설치하며, 매립한 다른 강관파일을 서로 연결하는 수평 가로 철근(19)과 수평 세로 철근(20)을 배근한 후, 상기 수평 가로 및 세로 철근에 확대 기초 콘크리트를 타설하여 지반을 보강하게 되는 것이다.
이와 같이 강관 파일로 지반을 보강함에 있어 강관파일(11) 내측에 매립 설치되는 다수개의 수직 연결 철근(15)은 잡아당기거나 밀어 넣었을 때 빠지거나 밀리는 현상이 없이 견고하게 고정되어야 한다.
즉, 강관파일(11) 내측에 매립 설치되는 다수개의 수직 연결 철근(15)은 일정한 압축 강도와 인발 강도를 유지해야하며, 이를 위해 수많은 두부 보강 구조가 개발되고 있는 것을 볼 수 있다.
또한, 확대기초 콘크리트를 형성하기 위해 강관 파일(11) 내측에 다수개의 수직 연결철근(15)을 설치 고정함과 동시에, 강관파일(11) 위의 수직 연결 철근(15)은 바둑판 형상과 같이 수평 가로철근(19)과, 수평 세로철근(20)을 배열하여 확대 기초 철근을 포설하게 되나, 수평 가로 및 세로 철근을 배근함에 있어 수직으로 미리 설치한 수직 연결 철근(15)에 간섭되어, 수평 가로 및 세로 철근을 용이하게 배근하지 못하는 문제점을 갖게 된다.
특히, 다수개의 수직 연결철근을 강관 파일에 견고하게 고정하는 종래의 모든 강관 파일 두부 보강 방법에 있어서는, 수직 연결철근과 가로 및 세로철근의 간섭을 피하기 위하여 부득불 도면과 상이하게 시공되는 것을 볼 수 있다.
본 고안은 이와 같이 종래 강관 파일 내측에 설치 고정되는 수직 연결 철근(15)과 이에 교차하여 결합 되는 수평 가로 철근 및 수평 세로 철근이 간섭을 발생하는 경우 수직 연결철근 뭉치 전체를 약간씩 미동 시킴으로써 간섭을 피하며, 수직 보강철근이 설계도면대로 등분포하도록 배치할 수 있는 것이다.
즉, 본 고안은 강관파일(11) 외주면에 수직연결 철근이 결합 되는 다수개의 체결구멍(12)을 천공하되 체결구멍(12)의 크기가 결합 되는 철근의 굵기에 보다, 3~4배 큰 크기로 체결구멍(12)을 천공하며, 이에 끼워 결합 되는 수직 연결철근(15)의 체결부의 형상을 "
Figure 112006029630910-utm00006
"와 같은 사다리꼴 형상으로 구부려 형성토록 한 것이다.
이와 같은 수직 연결 철근(15)의 체결부 형상은 강관 파일(11)의 체결구멍(12)에 용이하게 끼울 수 있는 구조를 갖게 된다.
체결구멍(12)에 체결된 수직 연결 철근(15)은 상기에서 언급한 바와 같이 체결구멍(12)의 크기가 수직 연결 철근(15)의 굵기보다 3~4배 큰 크기를 가지므로, 체결구멍(12) 내측에서 미동이 가능하며, 전체적인 등분 포가 유지되면서 철근은 임의 위치로 조절할 수 있게 된다.
따라서, 수평 가로 철근(19)과 수평 세로 철근(20)을 강관파일(11) 위에 설치한 수직 연결 철근(15) 사이로 배근할 시 수직 연결 철근(15)을 좌, 우로 이동시켜 그 위치를 조절할 수 있으며, 이로 인해 수직 연결 철근(15)에 간섭되지 않고, 수평 가로 및 세로 철근을 배근할 수 있게 되는 것이다.
또한, 좌우로 미동 되는 수직 연결철근(15)은 좌우로 이동하여 이에 교차하는 수평 가로 및 세로 철근과 밀접시켜 결속하여, 확대 기초 철근을 견고하게 설치하며 작업자가 용이하게 이를 수행할 수 있게 되는 것이다.
강관 파일(11)에 형성한 수직 연결 철근(15) 체결 구멍(12)의 직경이 수직연결철근(15)의 굵기보다 3~4배 크게 뚫었다 하더라도, 수직 연결 철근(15)의 인장하중이나 압축하중에는 전혀 문제가 발생 되지 않게 된다. 왜냐하면, 수직 연결 철근(15)은 강관 파일(11)에 체결 구멍(12)에 끼워 결합으로 인해, 수직 연결 철근(15)에 압축 하중이나 인발 하중이 작용할 시 그 하중은 모두 강관 파일(11)에 작용하기 때문에 그 어떠한 체결 구조보다도 견고한 체결 구조를 갖게 되는 것이다.
또한, 체결구멍(12)의 직경이 이에 결합하는 수직 연결 철근(15)의 굵기보다 3~4배 크기를 가짐으로, 강관 파일(11) 내측에 타설되는 콘크리트의 저지를 위해 설치하는 원형판(21)의 연결구(22)를 강관파일에 고정하는 또 다른 구멍을 굳이 천공할 필요가 없으며, 원형판(21)의 연결구(22)를 함께 체결구멍(12)에 결합하여 연결구(22)를 강관파일(11)에 고정할 수 있게 된다.
강관파일(11)에 다수개의 수직 연결 철근(15)을 설치함에 있어, 수직연결철근(15)의 갯수 및 굵기는 그 위에 설치되는 구조물의 규모에 따라 결정되어 지는데 보통 6~12개의 수직연결철근(15)을 설치하게 된다.
또한, 강관파일(11) 내측에 콘크리트의 지지를 위해 설치하는 원형판(21)은 3~4개의 연결구(22)를 사용하게 되며, 연결구(22)는 하단부를 "ㄴ" 형태로 구부리고 구부린 부분을 원형판(21)의 체결구멍에 끼워 결합하고 연결구(22)의 상단부는 "
Figure 112006029630910-utm00007
"형태로 구부리고 이를 강관 파일(11)의 체결구멍(12)에 끼워 고정하게 된다.
이와 같은 본 고안은 지반 보강을 위해 매립한 강관 파일에 설치하는 수직연결철근과, 타설되는 콘크리트를 저지하는 원형판이 간단하며 견고하게 설치되어 지며, 수직연결철근과 교차 되어 배근 되는 수평 가로 및 세로 철근이 간섭됨 없이 설치되어 작업이 용이하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이 건축물이나 교량 등의 토목 구조물을 축조하기에 앞서 지반을 보강하거나 연약지반 등을 보강 구축함에 있어 지반에 매립하는 강관 파일 내측에는 수직 연결철근을 연결 고정하며, 강관 파일과 인접하는 강관 파일 위에는 수평 가로 및 세로 철근을 바둑판과 같이 배근하고 그 위에 콘크리트를 타설하여 지반을 보강하게 되는바, 본 고안은 강관 파일 내측에 고정하는 수직 연결 철근을 강관 파일에 구멍을 뚫고 이에 끼워 결합함으로 말미암아 굳은 결합력을 갖게 되며 굳은 결합력으로 말미암아 통상적으로 설치하던 미끄럼 방지턱 등의 부가 미끄럼 방지 수단의 설치가 필요 없게 되며, 체결되는 구멍의 크기를 수직 연결 철근이 좌우로 미동 될 수 있는 큰 크기를 가지므로 수직 연결 철근을 여유있게 고정시킬 수 있게 되며, 이로 말미암아, 수직 연결 철근과 직각으로 교차하는 수평 가로 및 세로 철근이 수직 연결 철근에 간섭됨 없이 설치할 수 있게 되므로 수평 가로 및 세로 철근을 설계도면의 규격대로 정확히 설치하는 효과를 갖게 된다.
또한, 본 고안은 수직연결 철근 및 그 내측에 콘크리트의 저지를 위해 설치하는 원형판을 강관 파일에 연결 고정함에 있어 체결 구멍을 약간 크게 뚫음으로 설치가 용이하며, 볼트나 너트 등의 체결재료의 사용 없이 간단히 수직 연결 철근 및 원형판을 설치 고정토록 하여 간단하며 저렴하며 신속하게 강관 파일의 두부를 보강하게 되는 아주 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

  1. 강관 파일(11) 외주면에 다수개의 철근 체결구멍(12)을 가지며, 상기 체결 구멍에 수직 연결철근(15)을 설치 고정하며, 강관 파일(11) 내측에 타설되는 콘크리트를 저지하는 원형판(21)을 가지며, 상기 원형판(21)은 다수개의 연결구결합구멍(23)과 이에 하단부를 "ㄴ" 형태로 구부린 연결구(22)로 결합하는 것에 있어서, 상기 강관파일(11)에 천공하는 철근 체결구멍(12)은 체결되는 철근이 여유있게 움직일 수 있도록 철근 3-4가닥 굵기의 크기로 구멍을 뚫으며, 이에 체결되는 각각의 수직 연결철근(15)은 "
    Figure 112006029630910-utm00008
    " 와 같은 사다리꼴 형상으로 구부려 형성하며, 상기 강관 파일(11) 내주면에 타설되는 콘크리트를 지지하기 위해 설치하는 원형판(21)을 지지고정하는 연결구(22)의 상단부는 "
    Figure 112006029630910-utm00009
    " 형태로 구부려 형성하며, 이를 상기 철근 체결구멍(12)에 함께 결합 되도록 한 것을 특징으로 하는 강관 파일의 두부 보강구조.
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