KR200469326Y1 - 보강부재가 형성된 기초 파일 - Google Patents

Abstract

본 고안의 보강부재가 형성된 기초파일은 파일; 및 상기 파일의 선단에 결합되는 링 형상의 보강부재;를 포함하며, 상기 보강부재는 금속 재질로, 원호 형상을 가지며, 일측에 홈이 형성된 복수개의 보강유닛이 결합되어 형성된다.
본 고안에 의하면, 보강부재가 금속 재질로 이루지며, 링 형태를 원주 방향으로 분할한 형태이기 때문에 제작 시 자재 소요량이 감소해서 비용이 절감되는 효과가 발생된다. 또한, 파일에 대한 결합이 용이하고 부분 교체가 가능하다는 효과가 있다.

Description

보강부재가 형성된 기초 파일{Based pile formed supporters}

본 고안은 보강부재가 형성된 기초 파일에 관한 것이다.

일반적으로, 건물이나 구조물을 세우는 경우, 지반의 조건이나 건물 또는 구조물의 하중에 따라 상부 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초 공사를 하고 있다.

이에 따라, 구조물의 하중이나 지반의 조건 등 여러 조건에 따라 얕은 기초나 깊은 기초가 행해지는데, 근입폭비가 1 이하의 경우를 얕은 기초라 하고, 근입폭비가 1 이상인 경우를 깊은 기초로 정의하고 있다.

상기 얕은 기초의 경우에는 파일을 사용하지 않고 구조물을 지반에 직접 지지시키고, 구조물 아래의 지반이 상부 구조물의 하중을 지지할 수 없을 경우에 파일을 사용하여 지지력을 보강하고 있다.

파일은 재질에 따라 강관 파일, 콘크리트 파일, 합성 파일 등으로 구분할 수 있고, 시공법에 따라 타입공법, 매입공법, 현장 타설 공법 등으로 나눌 수 있다.

타입공법은 파일을 세운 다음 위에서 파일을 타격하여 지반에 강제로 근입 시키는 것으로, 항타 에너지에 의해 강제로 지반에 삽입될 때 파일이 주변의 흙을 밀어 밀착시키며 근입되므로 파일의 외부 지지력이 좋고 시공이 간편한 반면에, 깊게 파일을 설치할 때 근입에 어려움이 있고, 디젤햄머, 유압햄머 등 타격장비를 사용하므로 진동과 소음이 과도하게 발생하여 도심에서의 시공이 제한되고 있다.

반면, SIP(Soil-cement Injected Precast Pile method)공법, SAIP공법, SDA공법 등 매입공법은 지반을 굴착하고 시멘트 페이스트를 주입한 후 기성말뚝을 삽입하여 고정하거나 삽입 후 최종 경타하여 고정하는 것으로, 항타공법에 비해 상대적으로 소음, 진동의 발생이 적기 때문에 현재 도심에서의 파일기초는 매입공법이 주로 이용되고 있다.

이러한 매입공법은, 우선 케이싱 스크류 등의 천공장비로 지반을 천공한다. 이때, 천공은 수직이 되어야 하며, 천공시 공벽의 붕괴우려가 있는 토질의 경우에는 케이싱을 관입하여 사용한다.

그런 다음, 시멘트 페이스트를 충전하면서 천공장비를 인발한다. 그런 다음, 말뚝을 수직으로 삽입하고 천공장비에 부착된 드롭헤머 등으로 말뚝의 두부가 파손되지 않도록 하면서 말뚝 선단이 천공깊이에 도달하도록 예비타를 실시한 후 경타기준에 맞도록 항타하여 말뚝을 근입시킨다.

최근에는 원심력 및 오토 클레이브 양생에 의해 제조되는 PHC파일이 많이 이용되고 있다. PHC파일은 프리텐션 방식의 고강도 말뚝으로써, 콘크리트의 허용압축응력이 대단히 커서 큰 축하중에 견딜 수 있고, 콘크리트 내에 프리스트레스를 도입하여 타격 내력이 우수하고 인장응력이 우수하다.

한편, 파일의 지지력은 파일 선단의 선단지지력과 파일 측면의 주변마찰력의 합에 의해 이루어지는 바, 지반을 파일의 직경보다 크게 천공한 후 파일을 근입하고, 파일과 지반 사이에 충진재를 주입하여 파일의 주변마찰력을 증가시키고는 있지만, 시공 후의 파일의 지지력은 주변마찰력이 미미하고 대부분의 지지력은 파일 선단의 선단지지력에 의해 좌우되는 문제가 발생된다.

종래 선단지지력을 확보하기 위해서 한국공개특허 제10-2011-0035521호가 공개되어 있고, 상기 특허공보에는 선단을 지지하기 위해 보강판(50)이 기재되어 있다.

그러나, 상기 보강판은 링 형상으로 제작되어 제작 비용이 과다하게 사용되는 문제가 발생된다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 제작비용이 저렴하면서 선단지지력을 보강할 수 있고, 파일에의 결합이 용이한 구조를 갖는 기초 파일를 제공하는 것이다.

본 고안의 보강부재가 형성된 기초파일은 파일; 및 상기 파일의 선단에 결합되는 링 형상의 보강부재;를 포함하며, 상기 보강부재는 금속 재질로, 원호 형상을 가지며, 일측에 홈이 형성된 복수개의 보강유닛이 결합되어 형성된다.

상기 보강유닛의 홈 내에는 서로 이격된 복수개의 리브가 서로 마주하는 면에 결합되어 지지하는 것이 바람직하다.

상기 보강유닛의 일측에는 결합홈이 형성되고, 타측에는 결합돌기가 돌출 형성되어 상기 보강유닛들 사이에 서로 암수 결합되는 것이 바람직하다.

상기 보강유닛 중 상기 파일이 안착되는 면에는 안착홈이 형성되어 상기 파일에 상기 보강유닛이 결합된 경우 상기 파일의 하면 및 측면 하부가 상기 보강유닛에 밀착되는 것이 바람직하다.

본 고안은 보강부재가 금속 재질로 이루지며, 링 형태를 원주 방향으로 분할한 형태이기 때문에 제작 시 자재 소요량이 감소해서 비용이 절감되는 효과가 발생된다. 또한, 파일에 대한 결합이 용이하고 부분 교체가 가능하다는 효과가 있다.

즉, 링 형태로 형성된 경우, 그 제작 시 제1프레스에 의하여 원판 형태로 형성한 후 이 원판의 중심부에 홀을 형성하기 위해 제1프레스보다 작은 직경을 가진 제2프레스로 상기 원판의 중심부를 가압하여 링 형상을 형성함으로써, 버려지는 재료가 많아져 비효율적이고 비경제적인 단점이 있는데, 본 고안은 이렇게 버려지는 재료가 없어 경제적인 장점을 가진다.

그리고 보강부재에 홈이 형성되어 볼트 결합할 경우에 볼트가 보강부재의 외측에 노출되지 않는 구조를 형성할 수 있는 효과가 발생된다.

또한, 보강부재의 홈에 리브를 형성하여 보강부재의 강도를 보강할 수 있는 효과가 발생된다.

도 1은 본 고안인 보강부재가 형성된 기초 파일을 나타내는 정면도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 도 2의 저면도.
도 4는 도 3의 보강유닛을 나타내는 사시도.
도 5는 보강유닛 사이의 결합구조를 나타내는 개략도.
도 6은 보강유닛의 홈이 상방으로 향한 상태로 파일 선단에 결합되는 것을 나타내는 개략단면도.
도 7은 채널 형태의 보강유닛을 나타내는 사시도.
도 8은 보강유닛의 변형 형태를 나타내는 단면도.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 고안인 보강부재가 형성된 기초 파일을 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1의 단면도이며, 도 3은 도 2의 저면도이고, 도 4는 도 3의 보강유닛을 나타내는 사시도이다.

본 고안인 보강부재가 형성된 기초 파일은 일정 깊이로 천공된 지중으로 인입되는 원통 형상의 파일(100)과, 상기 파일(100)의 선단에 결합되는 보강부재(200)를 포함하여 구성된다.

상기 보강부재(200)의 형상은 금속 재질의 링 형태로 전체 폭(a)이 파일(100)의 두께(b)보다 두껍게 형성되며, 보강부재(200)가 파일(100)의 선단에 결합된 상태에서 파일(100)의 외측으로 일부 돌출되는 형태가 된다.

그리고 상기 보강부재(200)는 원호 형상을 가진 복수개의 보강유닛(200a, 200b, 200c)으로 형성되며, 복수개의 보강유닛(200a, 200b, 200c)이 파일(100)의 선단에 결합된다.

상기 보강부재(200)가 복수개의 보강유닛(200a, 200b, 200c)으로 형성되는 이유는 보강유닛(200a, 200b, 200c) 중 일부가 파손된 경우 파손된 부분만 교체가 가능하여 비용이 절감되기 때문이다.

또한, 보강유닛(200a, 200b, 200c)의 제작 시 원호 형상의 커터를 가진 프레스에 의하여 찍어낼 수 있으므로, 종래와 같이 제작 시 버려지는 부분이 줄어들어 경제적인 장점을 가진다.

상기 보강유닛(200a, 200b, 200c)에는 내측으로 홈(210)이 형성되며, 상기 홈(210)에는 하나 이상의 리브(220a, 220b)가 형성된다.

한편, 상기 파일(100)의 선단에는 볼트결합홈(102)이 형성되고, 상기 보강유닛(200a, 200b, 200c)에는 볼트관통공(230)이 형성되어 파일(100) 선단과 보강부재(200) 사이는 볼트(300) 등의 결합부재에 의해 결합된다.

보강부재(200)의 중간 단면은 홈(210)에 의해 대략 “ㄷ”자 형상을 형성하거나 “U” 형상을 형성한다.

본 고안에서는 도 2와 같이 보강부재(200)의 홈(210)이 하방으로 향하게 위치된 후에 볼트(300)가 상기 홈(210)에 인입되어 파일(100)의 선단에 형성된 볼트결합홈(102)에 결합된다.

이 경우에 상기 볼트(300)는 홈(210)에 위치되어 보강부재(200)의 하방으로 돌출되지 않기 때문에 보강부재(200)의 하면만 지면에 안정적으로 거치된다.

한편, 보강유닛(200a, 200b, 200c) 중 파일(100)이 안착되는 면에는 안착홈(미도시)이 형성되어 파일(100)에 보강유닛(200a, 200b, 200c)이 결합 시 파일(100)의 하면 및 측면 하부가 보강유닛(200a, 200b, 200c)에 밀착된다.

이에 의하면, 파일(100)과 보강유닛(200a, 200b, 200c)의 결합력을 증대시키고, 파일(100)에 보강유닛(200a, 200b, 200c)을 결합 시 결합 위치를 가이드할 수 있으므로 결합 작업이 용이한 장점을 가진다.

도 5는 보강유닛 사이의 결합구조를 나타내는 개략도이고, 도 6은 보강유닛의 홈이 상방으로 향한 상태로 파일 선단에 결합되는 것을 나타내는 개략단면도이다.

본 고안은 복수개의 보강유닛(200a, 200b, 200c)이 서로 접하는 구조이며, 필요한 경우에는 도 5와 같이 보강유닛(200-1, 200-2) 사이에 결합홈(210-1)과 결합돌기(210-2) 구조를 형성하여 서로 맞물리면서 결합되는 구조를 형성하는 것도 가능하다.

이 경우에 보강유닛(200-1, 200-2) 사이의 결합력이 증가하고 전체 보강부재 사이의 형상 변형이 방지되는 효과가 발생된다.

여기서, 결합홈(210-1)은 보강유닛(200-1, 200-2)의 일측에 형성되고, 결합돌기(210-2)는 타측에 형성된 구조일 수 있다.

그리고 본 고안은 도 6과 같이 보강유닛(200-3)의 홈(210-3)이 상방으로 향한 상태로 파일(100)의 선단과 결합되는 것도 가능하며, 이 경우에 볼트(300)가 보강유닛(200-3)의 하방으로 노출되는 것을 방지하기 위해서 보강유닛(200-3)의 외측에 볼트(300) 거치용 오목부(250-3)가 형성된다.

또한, 도 7은 채널 형태의 보강유닛을 나타내는 사시도이다.

본 고안은 보강유닛(200-4)을 채널 형태로 형성하여 채널에 형성된 오목공간이 파일(100) 선단을 감싸는 형태로 접한 후에 볼트(300) 결합되는 것도 가능하다.

이 경우에 보강유닛(200-4)과 파일(100) 선단 사이의 결합은 매우 긴밀하게 유지될 수 있어 지지력 증가와 파일(100) 선단의 내구성 증가 효과가 발생된다.

도 8은 보강유닛의 변형 형태를 나타내는 단면도이다.

본 고안은 보강유닛(200-6)의 지지력 증가 기능을 향상시키기 위해서 홈(210-6)이 형성된 부분의 하부가 상부보다 폭이 넓게 형성되어 상부와 하부 사이에 경사면(270)이 형성되는 것도 가능하다.

그리고 위와 반대로 보강유닛(200-7)의 홈(210-7)이 형성된 부분의 하부가 상부보다 폭이 좁게 형성되어 하부를 기준으로 상방으로 점점 폭이 증가되도록 경사면(270-1)이 형성되는 것도 가능하다.

종래에는 보강부재가 링 형상으로 형성되어 제작 시 자재 소요량이 많았으나, 본 고안은 보강부재가 결합 시 링 형상을 형성하는 복수개의 원호 형상으로 형성되기 때문에 제작 시 자재 소요량이 감소해서 비용이 절감되는 효과가 발생된다.

그리고 보강부재에 홈이 형성되어 볼트 결합할 경우에 볼트가 보강부재의 외측에 노출되지 않는 구조를 형성할 수 있는 효과가 발생된다.

또한, 보강부재의 홈에 리브를 형성하여 보강부재의 강도를 보강할 수 있는 효과가 발생된다.

한편, 본 고안에서 보강부재는 홈이 형성된 구조를 개시하였으나, 홈이 형성되지 않은 판상의 원호 형태를 가질 수도 있다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 파일 102: 볼트결합홈
200: 보강부재 230: 볼트관통공
300: 볼트

Claims (4)

1. 파일; 및 상기 파일의 선단에 결합되는 링 형상의 보강부재;를 포함하는 보강부재가 형성된 기초 파일에 있어서,
   상기 보강부재는 금속 재질로, 원호 형상을 가지며, 일측에 홈이 형성된 복수개의 보강유닛이 결합되어 형성되고,
   상기 보강유닛의 홈 내에는 서로 이격된 복수개의 리브가 서로 마주하는 면에 결합되어 지지하며,
   상기 보강유닛의 일측에는 결합홈이 형성되고, 타측에는 결합돌기가 돌출 형성되어 상기 보강유닛들 사이에 서로 암수 결합되고,
   상기 보강유닛 중 상기 파일이 안착되는 면에는 안착홈이 형성되어 상기 파일에 상기 보강유닛이 결합된 경우 상기 파일의 하면 및 측면 하부가 상기 보강유닛에 밀착되며,
   상기 파일의 선단에는 볼트결합홈이 형성되고, 상기 보강유닛에는 상기 볼트결합홈에 대응되게 볼트관통공이 형성되어 상기 볼트결합홈과 볼트관통공으로 결합부재가 삽입되어 상기 파일과 상기 보강유닛 사이를 결합하고,
   상기 보강유닛은 하부가 상부보다 폭이 넓게 형성되어 상부와 하부 사이에 경사면이 형성되며,
   상기 보강유닛의 중간 단면은 상기 홈에 의해 "ㄷ"자 또는 "U"자 형상으로 형성되어, 상기 홈이 하방으로 향한 상태에서 상기 파일과 결합 시 상기 홈 내에는 지중의 흙이 삽입되어 상기 결합부재는 상방으로 가압되는 것을 특징으로 하는 보강부재가 형성된 기초파일.
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