KR20050002951A - 원터치 방식의 관부재 이음장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강관 파일 등과 같은 관부재를 서로 연결함에 있어서, 원터치 방식의 간단한 방법에 의하여 단순히 관부재를 삽입하는 것만으로도 연결하고자 하는 양측의 관부재가 견고하게 연결될 수 있도록 하며, 특히 관부재의 일예로서 강관 파일의 경우 파일의 항타시에 발생하는 휨응력을 충분히 지지함과 동시에 항타후 지반에 의하여 강관 파일에 작용하게 되는 부마찰력에 의한 인장응력에도 충분히 지탱할 수 있도록 하는 새로운 구조의 원터치식 관부재 이음장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 관부재를 서로 연결시키는 이음장치(10)로서, 상하부에서 삽입되어 연결되는 관부재의 외경에 대응되는 내경을 가지는 원통형의 관형상으로 이루어지며; 상기 이음장치의 상부 구역 및 하부 구역 내벽에는 각각 오목부(11)가 형성되어 있고; 상기 오목부(11)에는 관부재가 이음장치의 내부로 삽입되었을 때 탄성력에 의하여 관부재의 외면을 가압하는 가압부재(12)가 설치되어 있어; 양측의 관부재를 외부에서 감싸서 연결하면서도 관부재가 인장력에 의하여 서로 분리되는 것을 가압부재(12)의 가압에 의하여 저항하므로써 양측 관부재를 견고하여 연결하는 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치가 제공된다.
Description
본 발명은 관부재의 이음장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 강관 파일(Pile) 등과 같은 관형상의 부재를 서로 연결함에 있어서, 간편한 원터치 방식으로 양측의 관부재를 연결할 수 있는 새로운 구조의 원터치식 관부재의 이음장치에 관한 것이다.
대표적인 관부재의 일예로서 강관 파일이 있는데, 이러한 강관 파일을 지중에 타입하여 시공하는 경우, 다수개의 강관 파일을 연결하여야 할 경우가 많이 있다. 종래에는 강관 파일을 서로 용접하므로써 연결하는 방법이 가장 일반적으로 사용되었다. 그런데, 용접에 의하여 강관 파일을 연결하는 경우, 강관 파일에 용접에 따른 열응력이 발생하여 구조적으로 강관 파일 자체에 악영향을 준다는 단점 이외에도 경우에 따라서는 충분한 연결강도를 유지할 수 없는 경우도 있다. 특히, 이러한 용접에 의한 연결에서는 용접에 따른 번잡한 연결작업이 수행되어야 하는 단점이 있다.
이에 간단한 방식으로 강관 파일 등과 같은 관부재를 서로 연결하여 이어줄 수 있는 새로운 방식에 대한 요구가 지속되고 있다.
본 발명은 종래의 관부재 연결방식이 가지는 단점들을 극복하고 위와 같이 업계의 필요성을 충족하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 강관 파일 등과 같은 관부재를 서로 연결함에 있어서, 원터치 방식의 간단한 방법에 의하여 단순히 관부재를 삽입하는 것만으로도 연결하고자 하는 양측의 관부재가 견고하게 연결될수 있도록 하며, 특히 강관 파일의 경우 파일의 항타시에 발생하는 휨응력을 충분히 지지함과 동시에 항타후 지반에 의하여 강관 파일에 작용하게 되는 부마찰력에 의한 인장응력에도 충분히 지탱할 수 있도록 하는 새로운 구조의 관부재 이음장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이음장치(10)를 이용하여 강관 파일(1)을 연결하는 상태를 보여주는 분해 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 이음장치(10)를 이용하여 강관 파일(1)이 연결되는 구성을 보여주는 단면 사시도인데, 도 2a는 강관 파일(1)이 삽입되어 연결되기 전의 상태이고 도 2b는 강관 파일(1)이 삽입되어 연결된 후의 상태이다..
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2a의 원A 및 도 2b의 원B의 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이음장치(10)에 강관 파일(1)이 삽입되어 설치된 형상을 보여주는 단면 사시도이다.
도 4b는 본 발명에 구비되는 가압부재(2)의 또다른 실시예로서 가압부재(2)로서 탄성링 형태를 가지는 가압부재(12)를 보여주는 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 강관 파일 10 이음장치
11 오목부 12 가압부재
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 관부재를 서로 연결시키는 이음장치로서, 상하부에서 삽입되어 연결되는 관부재의 외경에 대응되는 내경을 가지는 원통형의 관형상으로 이루어지며; 상기 이음장치의 상부 구역 및 하부 구역 내벽에는 각각 오목부가 형성되어 있고; 상기 오목부에는 관부재가 이음장치의 내부로 삽입되었을 때 탄성력에 의하여 관부재의 외면을 가압하는 가압부재가 설치되어 있어; 양측의 관부재를 외부에서 감싸서 연결하면서도 관부재가 인장력에 의하여 서로 분리되는 것을 가압부재의 가압에 의하여 저항하므로써 양측 관부재를 견고하여 연결하는 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치가 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기한 이음장치의 구체적인 실시예로서, 상기 가압부재는 판형상으로 이루어져 있으며, 상기 가압부재는 오목부의 내측면으로 설치된 탄성체에 의하여 부여된 탄성력을 갖고 있고, 관부재가 삽입되었을 때 상기 판형상의 가압부재 단부가 관부재의 외면에 가압 및 마찰되어 관부재가 분리되는 것에 대하여 저항하는 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치가 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기 가압부재를 자체적으로 탄성력을 가지는 판스프링으로 구성하도록 한 실시예가 제공된다.
또한, 본 발명에서는 또다른 실시예로서, 상기 오목부는 이음장치의 내면 원주를 따라 형성되어 있고, 상기 가압부재는 탄성을 가지고 있으며 그 내면에는 마찰 돌기부가 형성되어 있는 탄성링으로 이루어지며, 관부재가 삽입되었을 때 상기 가압부재 내면의 마찰 돌기부가 관부재의 외면에 가압 및 마찰되어 관부재가 분리되는 것에 대하여 저항하는 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 또다른 구체적인 실시예로서, 상기한 관부재 이음장치의 내면에는 양측 관부재의 단부가 마주하는 위치에서 상기 관부재의 단부가 감싸져 끼워지는 간격을 가지도록 상기 이음장치의 내면으로부터 돌출되어 형성된 끼움부재가 더 구비되어 있어, 상기 끼움부재와 이음장치의 내면 사이의 간격에 상기 관부재의 단부가 끼워지도록 하여 관부재의 분리를 방지하는 부가적인 마찰력이 더 작용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치가 제공된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예의 구성과 작용효과에 대하여 설명한다. 다음에서는 관부재의 대표적인 일실시예로서 강관 파일(1)을 예시하여 본 발명의 장치를 설명한다. 그러나, 후술하는 바와 같이 본 발명이 적용되는 관부재는 강관 파일에 한정되지 아니한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이음장치(10)를 이용하여 강관 파일(1)을 연결하는 상태를 보여주는 분해 개략도이고, 도 2a 및 도 2b는 이음장치(10)를 이용하여 강관 파일(1)이 연결되는 구성을 보여주는 단면 사시도인데, 도 2a는 강관 파일(1)이 삽입되어 연결되기 전의 상태이고 도 2b는 강관 파일(1)이 삽입되어연결된 후의 상태이다. 도 3a 및 도 3b는 각각 도 2a의 원A의 확대도 및 도 2b의 원B의 확대도이다.
이음장치(10)는, 상하부에서 삽입되어 연결되는 강관 파일(1)의 외경에 대응되는 내경을 가지는 원통형의 관형상으로 이루어진다. 상기 이음장치(10)의 내벽에는 상부와 하부에서 각각 삽입되는 강관 파일(1)의 외면을 가압하거나 또는 걸려지는 구성이 구비되어 있다. 구체적으로, 이음장치(10)를 상부 강관 파일(1)이 삽입되어 위치하는 구역 즉, 상부 구역과 하부 강관 파일(1)이 삽입되어 위치하는 구역 즉, 하부 구역으로 구분할 때, 상기 이음장치(10)의 상부 구역 및 하부 구역에는 각각 오목부(11)가 형성되어 있고, 상기 오목부(11)에는 탄성력에 의하여 강관 파일(1)의 외면을 가압하거나 또는 외면과 걸리게 되는 가압부재(12)가 설치된다.
도 2a 내지 도 3b에 도시된 실시예에서 상기 가압부재(12)는 판형상의 부재로 이루어져 있고, 오목부(11)에 삽입되어 그 단부가 이음장치(10)의 내측 즉, 강관 파일(1) 방향으로 돌출되도록 설치된다. 상기 가압부재(12)는 탄성을 가지고 있어서, 강관 파일(1)이 이음장치(10) 내로 삽입될 때는 자연스럽게 그 단부가 오목부(11) 내로 후퇴되지만, 가압부재(12)의 단부는 탄성력에 의하여 강관 파일(1)의 외면을 가압하게 된다. 파일의 항타 후에 지반으로부터 강관 파일(1)에 부마찰력이 작용하는 등과 같이 강관 파일(1)을 뽑아서 분리하려는 인장력이 가해지는 경우, 상기 가압부재(12)가 강관 파일(1)의 외면을 가압하고 있으므로 그로 인하여 마찰력이 작용하게 되어 강관 파일(1)에 가해지는 인장력에 저항하게 된다.
또한, 가압부재(12)의 가압에 의한 마찰력 뿐만 아니라, 강관 파일(1)이 상부로 뽑혀져 움직이려고 하게 되면 가압부재(12)가 변형되는데, 이러한 가압부재(12)의 변형에 의하여 강관 파일(1)에 가해지는 인장력에 반대되는 방향으로 힘이 작용하게 되어 인장력을 상쇄하게 된다. 이와 같이, 가압부재(12)가 탄성력에 의하여 강관 파일(1)을 가압하고 있으므로, 비록 강관 파일(1)에 인장력이 가해지더라도 강관 파일(1)이 뽑혀지는 것이 방지된다.
상기 가압부재(12)에 탄성력을 부여하는 방안으로는 도 2a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이 가압부재(12)의 단부 내측에 고무 등과 같이 탄성 재질을 가진 오링(O-ring) 등의 탄성체(16)를 설치하여 가압부재(12)의 단부에 탄성력을 부여할 수 있다. 그 이외에도 가압부재(12)를 판 스프링 형태로 제작하여 그 자체가 탄성력을 가지도록 구성할 수도 있다. 가압부재(12)의 또다른 실시예에 대해서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 후술한다.
한편, 강관 파일(1)에 인장력이 작용하여 뽑히려고 할 때, 강관 파일(1)의 외면의 가압하고 있는 가압부재(12)의 단부가 걸려지도록 강관 파일(1)의 외면을 거친면으로 형성할 수도 있다.
위와 같이 오목부(11)에 가압부재(12)를 설치하는 구조는 이음장치(10)의 상부 구역 뿐만 아니라 하부 구역에도 서로 대칭이 되도록 설치된다. 또한, 상기한 오목부(11)에 가압부재(12)를 설치하는 구조는 이음장치(10)의 원주 방향으로 복수개 설치될 수 있는데, 그 개수와 구체적인 설치 위치는 저항하여야 할 강관 파일(1)의 인장력에 맞추어 적절히 선택할 수 있다. 또한, 동일한 원주 방향에서뿐만 아니라 이음장치(10)의 종방향으로도 복수개 설치될 수 있다.
본 발명의 이음장치(10)에는 위와 같은 오목부(11) 및 가압부재(12) 구조에 더하여 강관 파일(1)의 단부가 감싸져 끼워지게 되는 끼움부재(13)가 더 구비될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있듯이, 상, 하부의 강관 파일(1)의 단부가 마주하게 되는 위치에 강관 파일(1)의 단부를 감쌀 수 있도록 돌출되어 있는 끼움부재(13)가 설치되어 끼움부재(13)와 이음장치(10)의 내면 사이의 공간에 상기 강관 파일(1)의 단부가 끼워지도록 하는 것이다. 이와 같이 끼움부재(13)를 설치하여 상기 강관 파일(1)의 단부가 끼워지도록 하게 되면 그에 따른 부가적인 마찰력이 더 작용하게 되므로, 강관 파일(1)을 뽑아지도록 작용하게 되는 인장력에 대한 저항성이 더욱 커지게 된다. 상기 끼움부재(13)는 하부 강관 파일(1)에 이음장치(10)를 설치할 때, 하부 강관 파일(1)이 삽입되는 위치를 제한하는 스토퍼로서도 기능한다.
다음에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 또다른 형태의 가압부재(12)를 구비한 본 발명의 이음장치(10) 실시예를 설명한다. 도 4a는 이음장치(10)에 강관 파일(1)이 삽입되는 형상을 보여주는 단면 사시도이고, 도 4b는 본 실시예에 구비되는 가압부재(2)로서 탄성링 형태를 가지는 가압부재(12)를 보여주는 사시도이다. 도 4a에서 하부의 강관 파일(1)은 완전히 삽입된 상태로 도시되어 있으며, 상부의 강관 파일(1)은 완전히 삽입되기 전의 상태로 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예에서, 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부재번호를 사용하고 그에 대한 반복 설명은 생략한다.
본 실시예에서는, 오목부(11)가 이음장치(10)의 내주면에 걸쳐 형성되고, 상기 오목부(11)에는 도 4b에 도시된 바와 같은 탄성링 형태의 가압부재(12)가 설치된다. 상기 탄성링 형태의 가압부재(12)는 일측이 절단되어 있어서, 오므린 상태로 상기 오목부(11)에 장착하게 된다. 상기 가압부재(12)의 내면에는 톱니형태의 마찰 돌기부(14)가 형성되어 있다. 상기 돌기부(14)는 도면에 도시된 것처럼 강관 파일(1)이 삽입될 때는 이를 방해하지 않고 강관 파일(1)이 뽑힐 때는 그에 저항하도록 하는 방향으로 형성된다.
따라서, 강관 파일(1)이 이음장치(10)에 삽입될 때는, 가압부재(12)의 탄성에 의하여 오목부(11) 내로 더욱 밀려들어가 강관 파일(1)이 용이하게 삽입되는데 강관 파일(1)이 삽입된 상태에서는 탄성력에 의하여 상기 돌기부(14)가 강관 파일(1)의 외면을 가압하게 된다. 따라서, 강관 파일(1)에 인장력이 작용하여 강관 파일(1)이 뽑히려고 하는 경우에는 상기 돌기부(14)의 가압에 의한 마찰력에 의하여 저항력이 발생하게 된다. 한편, 돌기부(14)와의 마찰과 걸려지는 현상을 더욱 배가 시키기 위하여 상기 강관 파일(1)의 외면을 거친 면으로 형성하는 것도 바람직하다. 필요에 따라서는 상기 탄성링 형태의 가압부재(12)는 이음장치(10)의 종방향으로 복수개 설치될 수도 있다.
상기 이음장치(10)의 외면 하부는 강관 파일(1)을 연결하여 계속하여 항타할 경우 지반에 삽입할 때의 토압을 감소시킬 수 있도록 경사진 형태로 구성하는 것도 바람직하다.
이상에서는 강관 파일(1)을 예시하여 본 발명의 이음장치 구성을 살펴보았으나, 본 발명의 이음장치가 적용되는 관부재는 강관 파일에 한정되는 것은 아니며, 강재로 이루어진 다양한 용도의 관부재는 물론, 콘크리트 파일 등의 기타 콘크리트 및 다른 재질(예를 들면 섬유강화 복합소재 등)로 이루어진 관부재에도 적용할 수 있는 것이다. 또한, 이음장치 자체의 재질 역시 강재에만 한정되지 아니하며 기타 섬유강화 복합소재 등과 같은 재질로 구성될 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 이음장치는 원터치 방식으로 이루어져 있으므로, 원통형의 이음장치(10) 내측으로 관부재를 삽입하게 되면, 이음장치(10)의 내측에 구비되어 있던 가압부재(12)가 그 탄성력에 의하여 관부재의 외면을 가압하여 마찰을 일으키거나 또는 외면에 걸려져서, 관부재가 뽑히도록 작용하게 되는 인장력에 저항하게 된다.
따라서, 종래의 경우처럼 양측 관부재를 연결하기 위한 특별한 조치, 예를 들면 용접 등과 같은 부수적인 작업이 전혀 필요하지 않고, 단지 관부재의 삽입만으로도 간단하게 양측 관부재가 견고하게 연결되므로 그 연결작업이 매우 간편하게 이루어질 수 있다.
또한, 앞서 예시하였던 강관 파일의 경우, 지반으로부터 강관 파일에 작용하는 부마찰력에 의한 인장력에도 충분한 저항력을 갖게 되어 강관 파일의 연결상태가 견고하게 유지된다. 즉, 관부재를 서로 분리하려는 인장력에도 충분한 저항력을 발휘하게 되는 것이다.
아울러, 연결부분에서 관부재의 외부를 감싸는 형태로 이루어져 있기 때문에, 관부재의 연결부분에 작용하는 휨응력에도 충분한 저항력을 갖게 된다. 특히, 강관 파일과 같이 세장비가 큰 관부재의 경우 연결부분이 휨응력에 충분한 저항력을 가지 않은 경우, 좌굴 등에 취약할 수 있으나, 본 발명은 관부재를 외부에서 감싸는 형태로 이루어져 있기 때문에, 충분한 휨저항력을 갖게 되어 위와 같은 문제점이 전혀 발생하지 않게 되는 효과가 있다.
Claims (5)
- 관부재를 서로 연결시키는 이음장치(10)로서, 상하부에서 삽입되어 연결되는 관부재의 외경에 대응되는 내경을 가지는 원통형의 관형상으로 이루어지며;상기 이음장치의 상부 구역 및 하부 구역 내벽에는 각각 오목부(11)가 형성되어 있고;상기 오목부(11)에는 관부재가 이음장치의 내부로 삽입되었을 때 탄성력에 의하여 관부재의 외면을 가압하는 가압부재(12)가 설치되어 있어;양측의 관부재를 외부에서 감싸서 연결하면서도 관부재가 인장력에 의하여 서로 분리되는 것을 가압부재(12)의 가압에 의하여 저항하므로써 양측 관부재를 견고하여 연결하는 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가압부재(12)는 판형상으로 이루어져 있으며,상기 가압부재(12)는 오목부(11)의 내측면으로 설치된 탄성체(16)에 의하여 부여된 탄성력을 갖고 있고,관부재가 삽입되었을 때 상기 판형상의 가압부재(12) 단부가 관부재의 외면에 가압 및 마찰되어 관부재가 분리되는 것에 대하여 저항하는 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가압부재(12)는 자체적으로 탄성력을 가지는 판스프링으로 있으며,관부재가 삽입되었을 때 상기 가압부재(12) 단부가 관부재의 외면에 가압 및 마찰되어 관부재가 분리되는 것에 대하여 저항하는 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치.
- 제1항에 있어서, 상기 오목부(11)는 이음장치(10)의 내면 원주를 따라 형성되어 있고,상기 가압부재(12)는 탄성을 가지고 있으며 그 내면에는 마찰 돌기부(14)가 형성되어 있는 탄성링으로 이루어지며, 관부재가 삽입되었을 때 상기 가압부재(12) 내면의 마찰 돌기부(14)가 관부재의 외면에 가압 및 마찰되어 관부재가 분리되는 것에 대하여 저항하는 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 이음장치(10)의 내면에는 양측 관부재의 단부가 마주하는 위치에서 상기 관부재의 단부가 감싸져 끼워지는 간격을 가지도록 상기 이음장치(10)의 내면으로부터 돌출되어 형성된 끼움부재(13)가 더 구비되어 있어, 상기 끼움부재(13)와 이음장치(10)의 내면 사이의 간격에 상기 관부재의 단부가 끼워지도록 하여 관부재의 분리를 방지하는 부가적인 마찰력이 더 작용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 관부재 이음장치.
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