KR200482746Y1 - Phc 파일의 스마트 보강 부재 - Google Patents

Abstract

본 고안은 상하부 슈판, 상기 상하부 슈판에 결합되어 긴장되는 PC 강선 및 상기 PC 강선에 타설되어 양생되는 콘크리트 층을 포함하는 PHC 파일에 설치되는 것으로서, 상기 하부 슈판의 외경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 하부 슈판의 하부 면에 결합되는 지지판과, 상기 지지판의 외주를 따라 하부로 수직하게 연장 형성되는 근입관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 의하면, PHC 파일의 하부 슈판에 결합되는 지지판의 하부에 근입관을 설치하여 PHC 파일의 근입을 용이하게 함과 동시에 지지판과 하부 슈판을 상호 결합시키는 결합 볼트의 헤드 부분이 바닥 면에 닿는 것을 방지하여 PHC 파일의 선단에 분균일 하중이 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

PHC 파일의 스마트 보강 부재{THE SMART REINFORCING MEMBER OF PHC PILE}

본 고안은 PHC 파일의 스마트 보강 부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PHC 파일의 하부 슈판에 결합되는 지지판의 하부에 근입관을 설치하여 PHC 파일의 근입을 용이하게 함과 동시에 지지판과 하부 슈판을 상호 결합시키는 결합 볼트의 헤드 부분이 바닥 면에 닿는 것을 방지하여 PHC 파일의 선단에 분균일 하중이 발생되는 것을 방지하는 PHC 파일의 스마트 보강 부재에 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 근입시키는 것으로, 항타 에너지에 의해 강제로 지반에 삽입될 때 파일이 주변의 흙을 밀어 밀착시키며 근입되므로 파일의 외부 지지력이 좋고 시공이 간편한 반면에, 디젤햄머, 유압햄머 등 타격장비에 의한 시공법으로 소음 및 진동이 상대적으로 크게 발생되는 일반적인 파일시공 공법으로서, 깊게 파일을 설치할 때 근입에 어려움이 있고, 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 의해 상대적으로 소음, 진동의 발생이 적기 때문에 현재 도심에서의 파일기초는 매입 공법이 주로 이용되고 있다.

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

그 다음, 시멘트 페이스트를 충전하면서 천공장비를 인발한다. 그 후, 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 PHC 파일이 많이 이용되고 있다. PHC 파일은, 도 1에 도시된 바와 같이, 프리텐션 방식의 고강도 말뚝으로써, 상호 이격되도록 배치되는 상부 슈판(미도시) 및 하부 슈판(110)과, 상기 상부 슈판 및 하부 슈판(110)에 결합되어 긴장되는 PC 강선(120)과, PC 강선에 타설되어 양생되는 콘크리트 층(130)을 포함하여 구성된다. 상기한 PHC 파일(100)은 콘크리트의 허용압축응력이 대단히 커서 큰 축하중에 견딜 수 있고, 콘크리트 내에 프리스트레스를 도입하여 타격 내력에 우수하고 인장응력에 우수하다.

한편, PHC 파일(100)의 지지력은 PHC 파일(100) 선단의 선단지지력과 PHC 파일(100) 측면의 주변마찰력의 합에 의해 이루어지는 바, 지반을 PHC 파일(100)의 직경보다 크게 천공한 후 PHC 파일(100)을 근입하고 PHC 파일(100)과 지반 사이에 충진재를 주입하여 PHC 파일(100)의 주변마찰력을 증가시키고는 있지만, 시공 후의 PHC 파일(100) 지지력은 주변마찰력이 미미하고 대부분의 지지력은 PHC 파일(100) 선단의 선단지지력에 의해 좌우된다.

이에, PHC 파일(100)을 매입공법에 의해 시공하는 경우, PHC 파일(100)의 하부 슈판(110)에 PHC 파일(100)의 외경보다 큰 직경을 갖는 보강판(140)을 설치하여 PHC 파일(100) 선단의 지지력을 증가시키는 공법이 실행되고 있다.

그러나, 상기한 보강판(140)은 결합 볼트(150)에 의해 하부 슈판(110)에 고정되기 때문에, 결합 볼트(150)가 보강판(140)의 외부로 돌출되게 되고, 이에 따라 결합 볼트(150)의 헤드 부분이 바닥 면에 닿기 때문에 분균일 하중을 받게되는 문제점이 있었다.

또한, 보강판(140)이 PHC 파일(100)의 외경보다 큰 직경을 갖도록 형성되기 때문에, PHC 파일(100)의 선단 면적이 증가되어 PHC 파일(100)의 선단지지력이 향상될 수는 있으나, 선단 면적이 넓어진 만큼 PHC 파일(100) 근입에 따른 저항도 커지기 때문에 PHC 파일(100) 근입이 어려운 문제점이 있었다.

따라서 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 간단하고 용이한 구조로써 더욱 안전하게 신속하게 시공이 가능하면서도 구조적으로 안전한 새로운 구조의 PHC 파일의 보강 부재에 대한 필요성이 여전히 대두되고 있다.

한국공개특허 제2011-0035521호 한국등록특허 제1147510호

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 PHC 파일의 하부 슈판에 결합되는 지지판의 하부에 근입관을 설치하여 PHC 파일의 근입을 용이하게 함과 동시에 지지판과 하부 슈판을 상호 결합시키는 결합 볼트의 헤드 부분이 바닥 면에 닿는 것을 방지하여 PHC 파일의 선단에 분균일 하중이 발생되는 것을 방지하는 PHC 파일의 스마트 보강 부재를 제공하는 것이다.

본 고안의 선호적인 실시예에 따르는 PHC 파일의 스마트 보강 부재는 상하부 슈판, 상기 상하부 슈판에 결합되어 긴장되는 PC 강선 및 상기 PC 강선에 타설되어 양생되는 콘크리트 층을 포함하는 PHC 파일에 설치되는 것으로서, 상기 하부 슈판의 외경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 하부 슈판의 하부 면에 결합되는 지지판과, 상기 지지판의 외주를 따라 하부로 수직하게 연장 형성되는 근입관에 의해 달성된다.

본 고안의 다른 실시예에 따르면, 상기 근입관의 내측 면 하부에서 지지판의 하부 면 중앙 측으로 연장 형성되되, 외면이 내부로 오목하게 형성되는 보강부를 더 포함할 수 있다.

본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 보강부 중간 영역의 두께는 그 외 영역의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지판의 중앙에 천공되는 원형의 중공부를 더 포함할 수 있다.

본 고안의 다른 실시예에 따르면, 상기 근입관의 내측 면과 지지판의 하부 면을 상호 연결하도록 설치되되, 지지판의 원주를 따라 상호 이격하도록 설치되는 복수 개의 보강 리브를 더 포함할 수 있다.

본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 각 보강 리브의 양측 면 단부에서 지지판과 근입관의 경계면 측으로 연장되도록 형성되는 보조 보강 리브를 더 포함할 수 있다.

또한 본 고안의 다른 실시예에 따르면, 상기 하부 슈판과 지지판은 지지판의 하부 면에서 하부 슈판 측으로 관통되는 복수 개의 결합 볼트에 의해 상호 고정되되, 상기 결합 볼트는 상기 결합 볼트의 헤드 면 중 지지판의 하부 면과 접촉되는 면에 돌출되도록 형성되는 돌출부와, 상기 돌출부가 형성된 결합 볼트의 헤드 면과 대향되는 헤드 면에 내부로 오목하게 함몰되도록 형성되는 함몰부와, 상기 돌출부 및 함몰부를 연결하도록 결합 볼트의 헤드 내부에 형성되는 수용공간과, 상기 수용공간에 수용되는 잉크를 더 포함하여 구성되어, 상기 결합 볼트가 하부 슈판 및 지지판을 결합시킬 때, 돌출부가 하부 슈판에 의해 가압되어 수용공간에 수용된 잉크가 함몰부로 토출될 수 있다.

본 고안은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있으며, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 상세한 설명에서 구체적으로 설명한다. 그러나 이는 본 고안을 특정한 실시 형태에 대해서 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 도면부호를 사용하였다.

한편 본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 고안에 따른 PHC 파일의 스마트 보강 부재는 PHC 파일의 하부 슈판에 결합되는 지지판의 하부에 근입관을 설치하여 PHC 파일의 근입을 용이하게 함과 동시에 지지판과 하부 슈판을 상호 결합시키는 결합 볼트의 헤드 부분이 바닥 면에 닿는 것을 방지하여 PHC 파일의 선단에 분균일 하중이 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 대한 도면,
도 2는 본 고안에 따른 PHC 파일의 스마트 보강 부재가 PHC 파일에 설치된 것을 도시한 정 단면도,
도 3은 본 고안에 따른 PHC 파일의 스마트 보강 부재의 하면도,
도 4는 본 고안에 따른 PHC 파일의 스마트 보강 부재의 정 단면도,
도 5는 본 고안에 따른 PHC 파일의 스마트 보강 부재를 하부 슈판에 결합하기 위한 결합 볼트를 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명한다.

첨부된 도면은 본 고안의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 고안을 더욱 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 고안의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 고안에 따른 PHC 파일의 스마트 보강 부재는, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, PHC 파일(100)의 하부 슈판(110)의 외경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 하부 슈판(110)의 하부 면에 결합되는 지지판(200)과, 지지판(200)의 외주를 따라 하부로 수직하게 연장 형성되는 근입관(300)을 포함하여 구성된다

먼저, 지지판(200)은 소정 두께를 갖는 원 형상의 플레이트로서, 하부 슈판(110)의 외경보다 큰 직경을 갖도록 형성되고, 그 중앙에 원 형상의 중공부(210)가 천공된다. 상기 중공부(210)는 PHC 파일(100)이 근입 시 지지판(200)의 하부에서 압력이 발생되는 것을 방지하기 위한 것으로, PHC 파일(100)의 근입을 보다 용이하게 하기 위해 형성된다. 상기한 지지판(200)의 중공부(210) 인근에는 상호 이격하여 천공되는 복수 개의 결합 공(220)이 형성된다. 상기 결합 공(220)은 지지판(200)을 하부 슈판(110)과 결합시키기 위한 것으로 결합 공(220)에 삽입된 결합 볼트(150)가 하부 슈판(110)의 하부 면에 결합됨에 의해 지지판(200)과 하부 슈판(110)이 상호 결합되게 된다. 상술한 지지판(200)은 PHC 파일(100)의 하부 슈판(110)보다 큰 직경을 갖도록 형성되므로, PHC 파일(100)의 선단 면적을 증가시켜 선단 지지력을 향상시키게 된다.

여기서, 하부 슈판(110)과 지지판(200)을 상호 결합시키는 결합 볼트(150)의 헤드에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 돌출부(151), 함몰부(152), 수용공간 및 잉크(153)가 마련된다. 돌출부(151)는 결합 볼트(150)의 헤드 면 중 지지판(200)의 하부 면과 접촉되는 면에 돌출되도록 형성되고, 함몰부(152)는 돌출부(151)가 형성된 상기 헤드 면과 반대되는 헤드 면에 내부로 오목하게 함몰되도록 형성된다. 이때, 돌출부(151) 및 함몰부(152)를 상호 연결하도록 결합 볼트(150)의 헤드 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간 내부에 잉크(153)가 수용된다. 상기와 같이 형성되는 결합 볼트(150)는 하부 슈판(110)과 지지판(200)을 상호 결합시킬 때, 지지판(200)의 하부 면에 돌출부(151)가 가압되어 상기 수용공간에 수용된 잉크(153)를 함몰부(152) 측으로 밀어내게 된다. 작업자는 이를 육안으로 확인함에 의해 결합 볼트(150)가 단단히 조여졌는 지를 확인할 수 있게 된다.

한편, 근입관(300)은 지지판(200)의 외부를 따라 하부로 수직하게 연장 형성되는 파이프로서, 지지판(200)과 일체로 형성될 수도 있고, 별도로 제작되어 용접 등에 의해 결합될 수도 있다. 상기한 근입관(300)은 PHC 파일(100)의 직경보다 확장된 지지판(200)에 의해 PHC 파일(100)의 근입이 어려운 것을 해소하기 위한 것으로, 근입관(300)에 의해 PHC 파일(100)의 근입성이 향상되어 보다 견고한 지지층에 PHC 파일(100)을 근입시킬 수 있게 된다.

또한, 본 고안은 근입관(300)의 내측 면 하부에서 지지판(200)의 하부 면 중앙 측으로 연장 형성되는 보강부(400)를 더 포함할 수 있다. 상기 보강부(400)는 근입관(300)의 내측 면과 지지판(200)의 하부 면을 상호 연결하도록 형성되되, 외면이 내부로 오목하게 함몰되도록 형성된다. 즉, 보강부(400)는 근입관(300)의 내측 면과 지지판(200)의 하부 면 상에 설치되는 아치 형상의 구조물로 마련될 수 있다. 상기한 보강부(400)는 근입관(300)과 지지판(200)과 일체로 형성될 수 있으며, 별로로 제작되어 용접 등에 의해 결합될 수도 있다. 이때, 보강부(400)의 중간 영역의 두께(도 4의 M)는 그 외 영역의 두께(도 4의 T, B)보다 두껍게 형성될 수 있다. 보강부(400)가 상기와 같이 형성되는 이유는 PHC 파일(100)의 구조 상 보강부(400)의 상부(도 4의 T) 및 하부(도 4의 B) 영역보다 중간(도 4의 M) 영역에 보다 많은 하중이 작용되므로 이를 보상하기 위함이다.

한편, 본 고안은 근입관(300)과 지지판(200)을 상호 연결하도록 설치되는 복수 개의 보강 리브(410)를 더 포함한다. 보강 리브(410)는 소정 두께를 갖는 삼각 형상의 플레이트로서, 근입관(300)의 내측 면 하부에서 지지판(200)의 하부 면 중앙 측으로 연장 형성되며, 지지판(200)의 원주를 따라 상호 이격하도록 배치된다.

상술한 보강부(400) 및 보강 리브(410)는 PHC 파일(100)로부터 전달되어 내려오는 하중을 지지판(200)을 통해 근입관(300)으로 균일하게 전달시키는 역할을 하는 것으로, 근입관(300)의 국부적인 변형 또는 파괴를 방지하게 된다.

또한, 보강 리브(410)의 양측 면 단부에서 지지판(200)과 근입관(300)의 경계면 측으로 연장되도록 형성되는 보조 보강 리브(420)가 형성되어, 보강 리브(410)를 더욱 보강하여 근입관(300)이 변형 또는 파괴되는 것을 방지하게 된다. 본 실시 예에서는, 도면에 도시된 것처럼, 보조 보강 리브(420)가 보강 리브(410)의 측면에 보강 리브(410)와 수직한 방향으로 형성되는 것으로 설명하지만, 반드시 이에 한정되지 않고 트러스 구조 등 보강 리브(410)를 보강할 수 있는 다양한 형태를 모두 포함한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 고안에 따른 PHC 파일의 스마트 보강 부재는 PHC 파일(100)의 하부 슈판(110)에 결합되는 지지판(200)의 하부에 근입관(300)을 설치하여 PHC 파일(100)의 근입을 용이하게 함과 동시에 지지판(200)과 하부 슈판(110)을 상호 결합시키는 결합 볼트(150)의 헤드 부분이 바닥 면에 닿는 것을 방지하여 PHC 파일(100)의 선단에 분균일 하중이 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 고안에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 고안의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 고안의 기술적인 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.

100 : PHC 파일 110 : 하부 슈판
120 : PC 강선 130 : 콘크리트 층
140 : 보강판 150 : 결합 볼트
151 : 돌출부 152 : 함몰부
153 : 잉크 200 : 지지판
210 : 중공부 220 : 결합 공
300 : 근입관 400 : 보강부
410 : 보강 리브 420 : 보조 보강 리브

Claims (7)

1. 하부 슈판(110)에 결합되어 긴장되는 PC 강선(120) 및 상기 PC 강선(120)에 타설되어 양생되는 콘크리트 층을 포함하는 PHC 파일(100)과;
   상기 하부 슈판(110)의 외경보다 큰 직경을 갖도록 형성되고 그 중앙에 원 형상의 중공부(210)가 천공되며, 상기 중공부(210)는 PHC 파일(100)이 근입 시 지지판(200)의 하부에서 압력이 발생되는 것을 방지하기 위해 하부 슈판(110)의 하부 면에 결합되는 지지판(200)과;
   상기 지지판(200)은 PHC 파일(100)의 하부 슈판(110)보다 큰 직경을 갖도록 형성되되 상기 지지판(200)의 외주를 따라 하부로 수직연장 형성되는 근입관(300);을 포함하는 PHC 스마트 파일 보강 부재에 있어서, 상기 스마트 파일 보강 부재는
   소정의 위치에 형성된 복수 개의 결합 공(220)에 의해 결합된 상기 지지판(200)과 PHC 파일 내부 구성에 PC 강선(120)에 긴장된 하부 슈판(110)이 체결되었는지 확인 가능한 결합 볼트(150);로 구성되며,
   상기 결합 볼트(150) 헤드 부분 하부면에는 볼록하게 형성된 복수 개의 돌출부(151)와, 결합 볼트(150) 헤드 부분 상부면에는 오목하게 형성된 복수 개의 함몰부(152)와, 상기 돌출부(151)와 함몰부(152) 사이에는 잉크로 구성된 복수 개의 잉크(153)를 포함하며,
   상기 결합볼트(150)에 의해 체결된 지지판(200)과 상기 지지판(200)의 외주를 따라 하부로 수직연장 형성되는 근입관(300);을 포함하며,
   상기 근입관(300)은 내측 면 하부에서 지지판(200)의 하부 면 중앙 측으로 외면이 내부로 오목하게 연장 형성되되, 연장 형성된 상부(T) 및 하부(B)영역보다 중간(M)영역에 보다 많은 하중이 작용되는 것을 보상하기 위해 중간 영역의 두께(M)는 그 외 영역의 두께(T, B)보다 두껍게 형성되는 보강부(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 PHC 파일의 스마트 보강 부재.
   
2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 1 항에 있어서,
   상기 하부 슈판과 지지판은 지지판의 하부 면에서 하부 슈판 측으로 관통되는 복수 개의 결합 볼트에 의해 상호 고정되되,
   상기 결합 볼트는,
   상기 결합 볼트의 헤드 면 중 지지판의 하부 면과 접촉되는 면에 돌출되도록 형성되는 돌출부와;
   상기 돌출부가 형성된 결합 볼트의 헤드 면과 대향되는 헤드 면에 내부로 오목하게 함몰되도록 형성되는 함몰부와;
   상기 돌출부 및 함몰부를 연결하도록 결합 볼트의 헤드 내부에 형성되는 수용공간과;
   상기 수용공간에 수용되는 잉크를 더 포함하여 구성되어,
   상기 결합 볼트가 하부 슈판 및 지지판을 결합시킬 때, 돌출부가 하부 슈판에 의해 가압되어 수용공간에 수용된 잉크가 함몰부로 토출되는 것을 특징으로 하는 PHC 파일의 스마트 보강 부재.
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