KR20060109403A - 강관 파일의 두부 보강 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관 파일의 두부 보강 장치에 관한 것으로, 디스크 형태의 하부지지판(10)을 구비되어, 그 가장자리를 따라 관통된 지지공(12)을 다수개 형성하여 아이볼트(12a)를 고정하며; 원호 형상으로 일정 폭을 가지는 상부지지판(20)이 구비되어, 그 가장자리를 따라 끼움공(21), 지지공(22), 고정공(23)을 각각 관통되게 다수개 형성하고, 각 지지공(22)에는 아이볼트(22a)를 각각 고정하며, ‘ㄴ’자 단면을 가지고, 다수개의 고정공(24a)을 형성한 고정구(24)가 구비되어, 이를 상기 하부지지판(10)의 저면으로 볼트(24)와 너트(25)로 고정하고; 금속 로프인 와이어(30)와; 상기 하부지지판(10) 상부로 상부지지판(20)을 2 내지 3개를 원 형태로 배열하며, 상기 끼움공(21)으로 일정 길이의 보강철근(40)을 끼우고, 상·하로 마주하는 각 아이볼트(12a)(22a)로 와이어(30)를 걸어 두부 보강 장치를 구성하여, 항타한 강관 파일(1)의 돌출된 상부를 절단·정리하고, 그 상단 부분을 따라 관통된 고정공(1a)을 형성하며, 이에 상기 두부 보강 장치를 삽입하면서, 강관 파일(1)의 고정공(1a)과 고정구(24)의 고정공(24a)을 일치하여 볼트(24)와 너트(25)로 고정하고, 이에 콘크리트를 타설·경화하여 두부를 보강함에 따라, 재료비의 절감과 안전한 두부 보강을 할 수 있는 것이다.

강관 파일, 두부 보강, 콘크리트 채움, 아이 볼트

Description

강관 파일의 두부 보강 장치 { the apparatus for head reinforcement of steel pipe pile }

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 설치 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 두부 보강 장치의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 두부 보강 장치의 일부 절개 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 두부 보강 장치의 평면도.

도 6은 도 5의 AA′부분 단면도

도 7은 도 5의 BB′부분 단면도

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]

10 : 하부지지판 11 : 안착공 12, 22 : 지지공

12a, 22b : 아이볼트 20 : 상부지지판 21 : 끼움공

23, 24a : 고정공 24 : 고정구

30 : 와이어 40 : 보강철근

본 발명은 강관 파일의 두부 보강 장치에 관한 것으로, 디스크 형태의 하부지지판; 원호 형상으로 일정 폭을 가지는 상부지지판과, ‘ㄴ’자 단면의 고정구가 구비되어, 그 가장자리를 따라 끼움공을 형성하고, 상기 하부지지판의 저면으로 상기 고정구를 고정하며; 금속 로프인 와이어; 꺽임이 있는 일정 길이의 보강철근이 구비되어, 상기 하부지지판 상부로 상부지지판을 2 내지 3개로 배열하여 원형태로 가지도록 위치하며, 상기 끼움공으로 보강철근을 끼우고, 상부지지판과 하부지지판 사이에 와이어를 걸어 두부 보강 장치를 구성하여, 이를 항타한 강관 파일에 적용하여, 재료비의 절감과 안전한 두부 보강을 할 수 있는 것이다.

통상적으로 연약지반(soft ground)이라 함은 지반 자체가 상부 구조물로부터 전해오는 하중을 견딜 수 없거나 혹은 예측 침하량이 허용치를 넘는 경우로서, 연약한 점토, 느슨한 사질토, 유기질토 등이 이에 속하며, 이러한 연약한 점성토나 유기질토로 구성된 지반 위에 도로, 교량, 건물 등이 그대로 놓이면 전단면 침하량이 과대하여지고, 지지력이 부족하여 안전상의 문제가 생기며, 최근에 와서 쓰레기가 중요한 환경문제가 되고 있을 뿐만 아니라, 쓰레기 매립에 의해 이루어진 지반을 도로나 건축물의 기초로 활용하고자 하는 방안도 강구되고 있어, 이러한 지반에서도 과도한 침하와 지지력의 부족이 예상되므로 연약지반 처리대책이 요구된다.

이와 같은 연약지반을 기초로 하는 구조물의 안정성과 침하문제에 대한 대책 중 흔히 사용되는 성토하중을 지지층에 도달하는 공법(PILE이용 공법)은, 공장에서 미리 생산된 강관 파일, PHC 파일, PC 파일 RC 파일 등을 타입공법(타격, 진동)이나 매입공법 등의 방법으로 시공하게 되며, 이러한 파일은 그 지반의 상태에 따라 타격 후에 연속으로 이어 타격되며, 적정하게 타격된 뒤에는 지방 상부로 돌출된 파일을 적절히 절단하고, 그 끝부분을 보강하게 되는바, 이렇게 파일 끝을 정리하면서 보강하는 것을 두부정리(頭部整理)라 하며, 이러한 두부를 정리·보강한 다음에는 그 상부에 수평 방향으로 철근을 배근하고, 기초 콘크리트를 타설하여 항타한 파일과 타설된 콘크리트에 의해, 이에 짓게 되는 구조물의 안정적으로 지지하도록하는 것이다.

이렇게 항타한 파일의 두부 정리(두부 보강)의 경우, 상기 항타한 파일 내부에 디스크 형태의 지지판을 일정 깊이로 삽입하고, 이에 보강 철근을 인입하거나 설치하면서, 상부로 보강철근 일정 길이가 돌출되게 배근하고 이에, 파일의 적정 깊이로 콘크리트를 타설하여 메우면서 파일의 두부 정리 및 두부 보강을 하게 되며, 이를 위해 다양한 두부 보강 방법, 두부 보강 장치 등이 개발되었다.

예를 들어, 상기 파일이 강관인 경우의 두부 보강은, 국내특허등록 제 0423933호에 개시된 ‘콘크리트와 볼트 합성식으로 보강되는 강관 말뚝용 머리보강장치’와 같이, 링형 덮개판, 단관, 지지철근, 버팀철근, 원판 등의 많은 구성품이 필요하여 제작 시간과 제작 단가가 증가하는 문제점이 있었으며, 이들은 순차적으로 조립되면서 용접과 같은 접합 방법이 사용됨에 따라 제작자에 의해 용접 불량으로 인한 전체적인 내구성과 강도의 저하가 발생할 문제점 있었다.

또한, 일반적인 두부 보강 장치는, 상부로 돌출되게 설치되는 보강 철근은 대부분 수직 방향으로 돌출되어 있고, 용접과 같은 방법으로 영구 고정되어 있으므로, 이에 구조물의 기초가 되도록 수평으로 배근되는 철근과의 간섭이 쉬이 발생하게 되는데, 이러한 간섭을 방지하거나 대체할 수 있는 방법이 특별히 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 디스크 형태의 하부지지판; 원호 형상으로 일정 폭을 가지는 상부지지판과, ‘ㄴ’자 단면의 고정구가 구비되어, 그 가장자리를 따라 끼움공을 형성하고, 상기 하부지지판의 저면으로 상기 고정구를 고정하며; 금속 로프인 와이어; 꺽임이 있는 일정 길이의 보강철근이 구비되어, 상기 하부지지판 상부로 상부지지판을 2 내지 3개로 배열하여 원형태로 가지도록 위치하며, 상기 끼움공으로 보강철근을 끼우고, 상부지지판과 하부지지판 사이에 와이어를 걸어 두부 보강 장치를 구성하여, 이는 항타한 강관 파일의 돌출된 상부를 절적한 높이를 두고 절단·정리하고, 그 상단 부분을 따라 관통된 고정공으 형성하며, 이에 상기 두부 보강 장치를 삽입하면서, 강관 파일의 고정공과 고정구의 고정공을 일치하여 볼트와 너트로 고정하고, 이에 콘크리트를 타설·경화하여 두부를 보강함에 따라, 상부지지판의 분리를 통한 재료비의 절감과 와이어와 보강철근을 통한 편심 이동 방지 및 안전한 두부 보강을 하도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 각 하부지지판과 상부지지판의 각 가장자리를 따라 관통된 지지공을 형성하고, 이에 아이볼트를 각각 고정함으로써 고리를 만들어 상·하로 서로 마주보게 구성하여, 이 아이볼트 통해 상기 와이어의 고정을 더욱 용이하게 하는데 그 목적이 있다.

더욱이, 상기 하부지지판의 상부 가장자리를 따라 안착홈을 형성한 안착부를 일정 간격으로 구성하여, 상부지지판에 끼움된 보강철근의 끝단이 상기 안착부에 안착되도록 구성하여, 보강철근이 상·하로 위치되도록 하면서, 보강철근이 회전할 수 있도록 구성하여, 이 두부 보강 장치의 설치 후에 수평으로 배치되는 철근에 의한 간섭의 발생을 최소화하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 강관 파일의 두부 보강 장치에 관한 것으로, 디스크 형태의 하부지지판(10)을 구비되어, 그 가장자리를 따라 관통된 지지공(12)을 다수개 형성하여 아이볼트(12a)를 고정하며; 원호 형상으로 일정 폭을 가지는 상부지지판(20)이 구비되어, 그 가장자리를 따라 끼움공(21), 지지공(22), 고정공(23)을 각각 관통되게 다수개 형성하고, 각 지지공(22)에는 아이볼트(22a)를 각각 고정하며, ‘ㄴ’자 단면을 가지고, 다수개의 고정공(24a)을 형성한 고정구(24)가 구비되어, 이를 상기 하부지지판(10)의 저면으로 볼트(24)와 너트(25)로 고정하고; 금속 로프인 와이어(30)와; 상기 하부지지판(10) 상부로 상부지지판(20)을 2 내지 3개를 원 형태로 배열하며, 상기 끼움공(21)으로 일정 길이의 보강철근(40)을 끼우고, 상·하로 마주하는 각 아이볼트(12a)(22a)로 와이어(30)를 걸어 두부 보강 장치를 구성하여, 항타한 강관 파일(1)의 돌출된 상부를 절단·정리하고, 그 상단 부분을 따라 관통된 고정공(1a)을 형성하며, 이에 상기 두부 보강 장치를 삽입하면서, 강관 파일(1)의 고정공(1a)과 고정구(24)의 고정공(24a)을 일치하여 볼트(24)와 너트(25)로 고정하고, 이에 콘크리트를 타설·경화하여 두부를 보강함에 따라, 재료비의 절감과 안전한 두부 보강을 할 수 있는 것이다.

본 발명은 크게 하부지지판(10), 상부지지판(20), 와이어(30) 및 보강철근(40)으로 이루어지며, 이를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면, 먼저 하부지지판(10)은, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 디스크 형태를 가지는 강도가 좋은 금속판으로, 그 상부 가장자리를 따라 안착부(11)와 지지공(12)을 일정 간격으로 다수개 형성하되, 상기 안착부(11)는 실린더 형상으로 파인 안착홈(12a)을 형성하고 있어, 상기 안착홈(12a)으로 보강철근(40)이 꼽힐 수 있도록 하며, 상기 지지공(12)은 관통된 구멍으로 형성되어, 각각의 지지공(12)에 아이볼트(12a)가 너트(12b)로 고정되어 후설하는 와이어(30)가 고정될 수 있도록 하는데, 상기 하부지지판(10)이 충분히 두껍다면, 상기 지지공(12)의 내주연에 암나사산이 형성되고, 이 지지공(12)에 아이볼트(12a)가 바로 끼움되어 고정되도록 한다.

다음으로, 상부지지판(20)은, 도2 내지 도3에 도시한 바와 같이, 일정 폭을 가진 원호 형상으로 다수개 형성하는데, 양단으로 일정 간격을 두고 배열되어 중앙이 관통된 원판 형상을 가지는바, 이는 2 내지 3개로 구성되되, 2개로 구성된 경우에는, 서로 마주보게 배열되어 원형을 형성하도록 구성하며, 도3과 같이 상부지지판(20)이 3개로 구성된 경우에는 일정 간격을 두고 배열되어 원형을 형성하도록 구성한다.

또, 각 상부지지판(20)에는 도2에 도시한 바와 같이, 끼움공(21)과 지지공(22) 및 고정공(23)이 각각 관통되어 일정 간격으로 다수개 형성하는데, 상기 끼움공(21)은 관통된 구멍으로 후설하는 보강철근(40)이 끼움될 수 있는 지름으로 관통되게 형성하고, 상기 지지공(22)은 관통된 구멍으로 형성되어, 각각의 지지공(22)에 아이볼트(22a)가 너트(22b)로 고정되어 후설하는 와이어(30)가 고정될 수 있도록 하는데, 상기 상부지지판(20)이 충분히 두껍다면, 상기 지지공(22)의 내주연에 암나사산이 형성되고, 이 지지공(22)에 아이볼트(22a)가 바로 끼움되어 고정되도록 한다.

또한, 상기 고정공(23)은 관통된 구멍으로, 이에 고정구(24)를 고정하게 되는데, 상기 고정구(24)는 ‘ㄱ’자의 단면으로 일정폭을 형성한 금속판으로, 각 면에는 관통된 고정공(24a)이 하나 또는 그 이상을 형성하며, 이는 도2에 도시한 바와 같이, 상기 상부지지판(20) 저면에 고정구(24)를 위치시키되, 각각의 고정공(23)(24a)을 일치시켜 이에 볼트(25)와 너트(26)를 이용하여 서로 조립하게 되는 데, 참고로, 상기 상부지지판(20)과 고정구(24)의 결합은 상기 고정공(23)(24a)을 형성하지 않고, 정확한 위치에 용접과 같은 방법으로도 조립·결합할 수 있다.

이에 덧붙여, 상기 하부지지판(10)과 상부지지판(20)의 각 외경은 이들을 설치하는 강관 파일(1) 내경과 거의 일치하거나 조금 더 작은 지름으로 공차를 두어, 시공하는 강관 파일(1)에 삽입되도록 하는 것이 바람직하다.

이에 추가로, 상기 하부지지판(10)과 상부지지판(20)을 이어주는 와이어(30)와 이들을 보강 및 지지하는 보강철근(40)을 살펴보면, 먼저 와이어(30)는 강도가 좋은 금속 로프로 구성되고, 보강철근(40)은 일반 철근으로 구성되는데, 철근을 일정 길이로 형성하거나, 또는, 전체적으로는 ‘일(一)’자 형상이되, 적정 위치에 중간에 두 번의 꺾임이 형성되어, ‘

’ 내지는 도6 및 도7에 도시한 바와 같이,‘

’의 꺾임을 가지지는 것으로 구성된다.

이렇게 구성한 하부지지판(10); 고정구(24)가 조립된 상부지지판(20); 와이어(30); 보강철근(40)을 이용한 강관 파일의 두부 보강 장치를 도1, 도2, 도6 및 도7을 참고하여 설명하면, 이는 상기 하부지지판(10) 상부로 상부지지판(20)을 원형을 가지도록 다수개 위치하되, 각 안착홈(11a)과 끼움공(21)의 위치를 일치시키고, 각 고정된 아이볼트(12a)(22a)가 상·하로 서로 마주보도록 위치를 일치시키며, 상부지지판(20)의 끼움공(21)으로 보강철근(40)을 끼움하고, 그 보강철근(40) 의 끝단을 하부지지판(10의 안착홈(11a)에 안착하는데, 이러한 보강철근(40)은 상부지지판(40)의 상부로 꺾이는 부분에 의해 걸리면서, 그 상부로 일정 길이로 돌출되도록 구성한다.

또한, 상기 하부지지판(10)과 상부지지판(20)의 각 일치된 아이볼트(12a)(12b) 위치에 상·하로 와이어(30)를 걸어서 그 각 끝을 각각 금속 등으로 고정하여 두부 보강 장치를 구성하며, 이렇게 구성하는 두부 보강 장치는, 공장이나 제작소 등에서 만든 미리 제작되거나 구비된 하부지지판(10), 고정구(24), 상부지지판(20), 와이어(30), 보강철근(40) 등이 현장으로 이송되어, 강관 파일의 두부 보강이 필요한 현장에서 적절히 조립되어 구성한다.

이와 함께, 상기 상부지지판(20)의 개수, 즉 2 또는 3개로 이루어지는 상부지지판(20)의 개수에 의해, 하부지지판(10)에 형성되는 안착부(11)의 개수, 상부지지판(20) 및 이에 형성 또는 고정되는 끼움공(21), 지지공(22), 고정공(23)의 개수 및 고정구(24)의 개수, 와이어(30)의 개수, 보강철근(40)의 개수 등을 다음 표1로 나타내면 다음과 같다.

[표1]

실시예		실시예1 : 상부지지판 2개	실시예 2 : 상부지지판 3개
종류		개수	개수	비고(관련 사항)
하부지지판	안착부	8개	9개	보장철근 안착
	지지공	4개	3개	와이어 고정을 위한 아이볼트 설치
상부지지판	끼움공	각각 4개 총 8개	각각 3개 총 9개	보강철근 끼움
	지지공	각각 2개 총 4개	각각 1개 총 3개	와이어 고정을 위한 아이볼트 설
	고정공	각각 2개 총 4개	각각 2개 총 6개	고정구의 설치
고정구		4개	6개
와이어		4개	3개
보강철근		8개	9개

먼저, 항타한 강관 파일(1)의 상부를 지면과의 적정 높이에서 절단하고, 그 끝단 부분을 정리한 다음, 그 상부 가장자리를 따라 관통된 고정공(1a)을 다수개 형성하며, 그 강관 파일(1) 내부로 상기 조립된 두부 보강 장치를 삽입하면서, 그 고정구(24)의 고정공(24a)과 강관 파일(1)의 고정공(1a)을 일치하여, 이에 볼트(25)와 너트(26)를 고정하며, 이에 콘크리트를 타설·경화하여 메움하여 두부 보강을 마무리하게 되며, 이어 상기 돌출된 보강철근(40)의 수직방향으로 철근을 수평 방향으로 배근을 하게 되는데, 이때 꺾임이 있는 보강철근(40)의 경우에는, 상기 타설된 콘크리트(40)가 굳기 전에 회전하여 방향을 바꾸어, 수평으로 배근되는 철근에 간섭을 최소화하도록 한다.

상기와 같이 구성한 두부 보강 장치는, 현장에서의 조립 및 설치가 용이하고, 기존 디스크 형태를 가지던 상부지지판(20)을 2 내지 3개로 분리하여 구성함에 따라, 재료비의 절감 및 이에 따른 원가 절감을 가져오고, 이 상부지지판(20)과 하부지지판(10)은 와이어(30)로 결속되고, 그 상부지지판(20)이 고정구(24)에 의해 보강할 강관 파일(1) 상단에 볼트(25) 및 너트(26)로 고정하게 되므로, 편심 이동 이 방지되어 두부를 보강한 상태가 안전한 특징이 있으며, 상부지지판(20)과 하부지지판(10)을 연결한 와이어(30)는 상부지지판(20)이 하부지지판(10)을 더욱 견고히 고정함은 물론, 보강철근(40)과 함께 타설되는 콘크리트의 강도를 더욱 높이는 특징이 있다.

이와 같이 본 발명은, 디스크 형태의 하부지지판; 원호 형상으로 일정 폭을 가지는 상부지지판과, ‘ㄴ’자 단면의 고정구가 구비되어, 그 가장자리를 따라 끼움공을 형성하고, 상기 하부지지판의 저면으로 상기 고정구를 고정하며; 금속 로프인 와이어; 꺽임이 있는 일정 길이의 보강철근이 구비되어, 상기 하부지지판 상부로 상부지지판을 2 내지 3개로 배열하여 원형태로 가지도록 위치하며, 상기 끼움공으로 보강철근을 끼우고, 상부지지판과 하부지지판 사이에 와이어를 걸어 두부 보강 장치를 구성하여, 이는 항타한 강관 파일의 돌출된 상부를 절적한 높이를 두고 절단·정리하고, 그 상단 부분을 따라 관통된 고정공으 형성하며, 이에 상기 두부 보강 장치를 삽입하면서, 강관 파일의 고정공과 고정구의 고정공을 일치하여 볼트와 너트로 고정하고, 이에 콘크리트를 타설·경화하여 두부를 보강함에 따라, 상부지지판의 분리를 통한 재료비의 절감과 와이어와 보강철근을 통한 편심 이동 방지 및 안전한 두부 보강이 이루어지는 효과가 있다.

또한, 상기 각 하부지지판과 상부지지판의 각 가장자리를 따라 관통된 지지공을 형성하고, 이에 아이볼트를 각각 고정함으로써 고리를 만들어 상·하로 서로 마주보게 구성하여, 이 아이볼트 통해 상기 와이어의 고정을 더욱 용이하게 하는 효과가 있다.

더욱이, 상기 하부지지판의 상부 가장자리를 따라 안착홈을 형성한 안착부를 일정 간격으로 구성하여, 상부지지판에 끼움된 보강철근의 끝단이 상기 안착부에 안착되도록 구성하여, 보강철근이 상·하로 위치되도록 하면서, 보강철근이 회전할 수 있도록 구성하여, 이 두부 보강 장치의 설치 후에 수평으로 배치되는 철근에 의한 간섭의 발생을 최소화하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 디스크 형태의 하부지지판(10)을 구비하고;

   원호 형상으로 일정 폭을 가지는 상부지지판(20)와;‘ㄴ’자 단면으로 일정 폭을 가지고, 각 면에 관통된 고정공(24a)을 형성한 고정구(24) 구비되어, 상기 상부지지판(20)의 가장자리를 따라 끼움공(21), 고정공(23)을 각각 관통되게 다수개 형성하고, 이를 상기 하부지지판(10)의 저면으로 고정구(24)를 볼트(24)와 너트(25)로 고정하고;

   금속 로프인 와이어(30)와; 일정 길이의 보강철근(40)이 구비되어,

   상기 하부지지판(10) 상부로 상부지지판(20)을 2 내지 3개를 원 형태로 일정 간격을 두고 배열하며, 상기 끼움공(21)으로 보강철근(40)을 끼우고, 하부지지판(10)와 상부지지판(20)의 가장자리를 따라 상·하를 와이어(30)로 고정한 두부 보강 장치를 구성하여,

   상기 두부 보강 장치를 항타한 강관 파일에 투입·고정하고, 이에 콘크리트를 타설·경화하여 두부를 보강함에 따라, 재료비의 절감과 안전한 보강이 이루어 짐을 특징으로 하는 강관 파일의 두부 보강 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하부지지판의 상부 가장자리를 따라 안착홈을 형성한 안착부가 형성되 어, 상기 끼움공을 통과한 보강철근의 끝단이 상기 안착홈에 안착하여,

   보강철근이 수직으로 위치되어, 상기 안착홈 내에서 자유 회전이 가능하도록 함을 특징으로 하는 강관 파일의 두부 보강 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 하부지지판(10)과 상부지지판(20)은 각각 가장자리를 따라 관통된 지지공(12)(22)을 다수개 형성하며, 각각의 지지공(12)(22)에는 아이볼트(12a)를 상·하로 마주보도록 고정하여,

   상기 아이볼트의 고리에 와이어가 걸어 잘 고정되도록 함을 특징으로 하는 강관 파일의 두부 보강 장치.

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