KR20080093388A - 선단확장철판을 관통볼트로 설치한 선단확장콘크리트파일. - Google Patents

선단확장철판을 관통볼트로 설치한 선단확장콘크리트파일. Download PDF

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KR20080093388A
KR20080093388A KR1020080034996A KR20080034996A KR20080093388A KR 20080093388 A KR20080093388 A KR 20080093388A KR 1020080034996 A KR1020080034996 A KR 1020080034996A KR 20080034996 A KR20080034996 A KR 20080034996A KR 20080093388 A KR20080093388 A KR 20080093388A
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Abstract

본 발명은 선굴착타입 콘크리트파일에서 선단부보강판에 선단확장철판을 부착한 선단확장파일에 관한 것이다. 종래 파일에서는 선단부보강판을 암나사로 가공하여 탭볼트(Tap bolt)방식으로 선단확장철판을 설치하였다. 따라서 암나사로 가공되는 보강판의 강도가 낮고, 두께가 제한되어 사용할 수 있는 볼트의 강도와 규격이 제한되었다. 이는 고장력볼트는 사용할 수 없고, 볼트직경을 작게 하고 볼트수를 증가시키거나, 보강판두께를 증가시켜야하는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 선단부보강판에 선단확장철판을 관통볼트(Through bolt)방식으로 설치하여 볼트수를 감소시켜 자재비와 설치인건비를 절감하고, 선단확장철판과 보강판연결부의 구조적 안전성과 파일의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
파일, 콘크리트파일, 말뚝, 콘크리트말뚝, 선단확장파일, 선단확장말뚝.

Description

선단확장철판을 관통볼트로 설치한 선단확장콘크리트파일.{Concrete Pile Which Be Established Extended Steel Plate At Bearing Part By Through Bolt}
본 발명은 선굴착타입 콘크리트파일(이하 '콘크리트파일' 은 '파일' 이라한다)에서 선단지지면적을 확장시킬 목적으로 선단부보강판에 보강판외경보다 외경이 큰 선단확장철판(이하 '선단확장철판' 은 '확장철판' 이라한다)을 관통볼트(Through Bolt)방식으로 설치한 선단확장파일에 관한 것이다.
1. 파일의 허용지지력은 파일의 주변마찰력과 선단지지력의 합계로 결정된다. 파일의 주변마찰력은 파일의 길이, 외경 등으로 결정되고, 선단지지력은 파일선단부의 지지면적과 지지지반에 근입깊이로 결정된다. 최근에는 선굴착 타입파일에 선단지지력을 증가시키고자 선단부보강판에 보강판외경보다 외경이 큰 확장철판을 설치한 선단확장파일이 사용되고 있다. 이런 파일들은 공장에서 파일선단부에 보강판(종래파일에서 선단부에 설치된 마밀라타입, 플래트타입, 밴드타입 등 여타 형식의 선단부보강판을 총칭하여 이하 '보강판' 이라한다)만 설치되어 현장반입 후 보강판에 추가로 보강판외경보다 외경이 큰 확장철판을 용접하거나 혹은 탭볼트(Tap bolt)방식으로 설치하고 있다. 본 발명에서는 탭볼트방식으로 확장철판을 설 치한 종래의 선단확장파일에서 문제점을 분석하고 그 문제점을 해결하고자 한다.
2. 도1a는 보강판(11)형상이 마밀라(Mamilla)타입, 도1b는 보강판형상이 플래트(Flat)타입, 도1c는 보강판형상이 밴드(Band)타입인 종래파일의 정면도 및 단면도가 그려져 있다. 도2는 도1의 종래파일에 확장철판(12)을 탭볼트방식으로 설치한 종래의 선단확장파일들이 그려져 있다.
도2a는 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0417102호, '피에이치시파일'에 등록된 발명(이하 '인용발명1' 이라한다)이고, 도2b는 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-0417103호, '피에이치시파일' 에 등록된 발명(이하 '인용발명2' 이라한다)이다. 도2의 인용발명들에서, 보강판(11)에 확장철판(12)을 설치한 것을 보면 너트가 없이 보강판에 암나사를 가공하여 탭볼트방식으로 설치하고 있다. 그러나 인용발명들의 탭볼트방식을 자세히 분석해보면 다음과 같은 문제점이 있다.
◆ 인용발명들의 문제점.
(1). 너트는 선재를 소정의 길이로 절단하여 외형을 단조로 가공한 후 나사산은 전조로 가공한다. 따라서 자동화된 기계에서 대량생산이 가능하며, 나사산은 단류선(Grain flow)이 끊어지지 않고 금속입자가 치밀해져 나사산의 강도가 강하다. 인용발명들에서 보강판에 나사산을 만드는 과정을 살펴보면, 보강판에 드릴로 구멍을 뚫고 구멍 내에 나사산을 만든다. 따라서 나사산에서 단류선이 절단되어 나사산의 강도가 약하다. 또한 보강판의 구멍을 나사로 가공하는 것은 보강판에 단순히 구멍만 뚫고 관통볼트방식으로 연결하는 경우보다 자동화가 어렵고 훨씬 더 많은 시간과 노력, 비용이 소요된다.
(2). 관통볼트방식에서 너트는 조임시 나사산의 마모를 방지하기위해서 볼트강도보다 동일 혹은 상위강도강종을 사용한다. 그러나 인용발명들에서는 보강판과 볼트의 강도는 별론 한다하더라도, 볼트의 나사산은 소성가공을 하고 보강판의 나사산은 절삭가공을 함으로 보강판의 나사산강도는 볼트의 나사산강도보다 숙명적으로 더 약하다. 따라서 볼트조임 시 보강판의 나사산이 마모되어 조임토크관리가 곤란하고 볼트강도를 최대한 사용할 수 없다. 또한 보강판과 확장철판, 탭볼트는 파일이 수명을 다할 때까지 주로 압축력을 받는 구조임으로 보강판의 나사산강도가 파일의 안전성과 내구성을 지배하는데 보강판의 나사산강도가 약하여 파일의 안전성과 내구성이 저하된다.
(3). 파일을 경타 시 보강판의 나사산강도가 볼트의 나사산강도보다 낮아 보강판 나사산이 마모되어 볼트가 헐거워져 보강판과 확장철판이 분리되고, 헐거워진 볼트주위 틈새로 지하수 등이 유입되어 파일의 안전성과 내구성이 저하된다. 또한 인용발명2에서는 경타 시 볼트꼬리부에서 파일본체로 집중하중이 작용하는 구조로 파일에 균열이 발생하기 쉬우며, 파일본체내로 볼트체결여유길이 확보가 어렵다.
(4). 보강판과 확장철판은 압연강재로서 인장강도는 340∼540N/mm2정도이고, 일반적으로 사용하는 보강판과 확장철판의 인장강도는 400N/mm2 정도이다. 반면에 볼트는 선재를 전조한 것으로 인장강도는 400∼1,200N/mm2정도이고, 일반적으로 사용되는 인장강도는 600∼1,200N/mm2 등이다. 이처럼 선재가 압연강재보다 강도가 높 은 것은 선재는 성분조정강에서 추가적인 열처리를 하여 조질강으로 만들어지기 때문이다.
인용발명들과 같은 탭볼트방식에서는 볼트와 암나사모재의 인장강도가 같은 경우에 암나사구멍깊이를 볼트공칭직경의 1.2배 이상이 되도록 하고 있다. 반면에 관통볼트방식에서는 볼트와 너트의 인장강도가 같은 경우에 너트높이를 볼트공칭직경의 0.8배 이상을 요구한다. 이런 차이는 탭볼트방식의 경우 암나사 나사산의 단류선 절단과 자동화 및 표준화된 방법으로 나사산의 가공곤란 등으로 관통볼트방식에서 너트만큼 강도발현이 어렵기 때문이다. 따라서 동일한 강도에서 탭볼트방식의 암나사높이는 관통볼트방식의 너트높이보다 높이가 5할 이상 높아야한다.
탭볼트방식은 보강판의 두께가 9∼12mm, 인장강도가 400N/mm2인 일반적인 파일에 가장 인장강도가 낮은 400N/mm2의 볼트만 사용하여도 사용 가능한 볼트의 공칭직경은 M7∼M10이하로 제한된다. 물론 더 인장강도가 높은 볼트를 사용할수록 사용할 수 있는 볼트의 공칭직경은 작아지며, 인장강도가 높은 볼트나 공칭직경이 큰 볼트를 사용하려면 그에 상응하게 보강판두께를 키우거나 보강판의 인장강도를 높여야한다. 예를 들어 인장강도 1,200N/mm2인 고장력볼트를 일반적인 파일의 보강판에 사용할 경우 사용할 수 있는 고장력볼트의 공칭직경은 M2∼M3이하로 제한된다. 또한 일반적인 파일의 보강판에 공칭직경 M20, 인장강도 1,200N/mm2인 고장력볼트를 사용하려면 보강판두께를 72mm이상으로 키워야한다. 따라서 인용발명에서는 보강판 두께를 키우지 않는 이상 인장강도가 낮거나 공칭직경이 작은 볼트를 여러 개 사용해야하고 고장력볼트는 사용할 수가 없다.
그러나 공칭직경을 작게 하거나 강도를 낮춘 볼트를 여러 개 사용한다 해도 볼트설치시 인접한 볼트간에 필요한 최소이격거리를 준수하여야함으로 보강판 면적 내에서 안전에 필요한 볼트를 다 설치할 수 없는 경우가 생긴다. 설령 보강판 면적 내에서 인접한 볼트간 최소이격거리를 유지하면서 안전에 필요한 수만큼 볼트설치가 가능하다 하여도, 볼트설치개소가 증가하여 작업성이 떨어지고 설치인건비와 재료비가 증가하여 비경제적이다. 또한 고장력볼트를 사용하거나 볼트공칭직경을 키워 볼트를 적게 설치하려면 보강판두께를 키워야하나, 보강판두께가 두꺼워지면 볼트길이도 길어져 자재단가가 올라가고, 보강판 암나사 가공량도 증가한다.
(5). 너트가 없어 볼트체결부의 내구성이 저하되고, 볼트체결시 수동체결만 가능하며 전동체결구는 사용불가하다.
(6). 충격과 진동하중에 강한 고장력볼트, 집중하중을 분산시키고 풀림을 방지하는 와셔를 사용하기 어렵다.
(7). 인용발명들에서는 선굴착공에 파일을 건입하고 경타할 경우 확장된 선단지지부 때문에 리바운드가 증가하고 항타에너지가 소실되어 지지지반에 관입이 어렵고, 지지지반관입을 위한 과다한 항타로 파일의 두부손상이 우려되는 구조다. 또한 항타시 확장철판(12)의 변형을 방지하기 위하여 확장철판의 두께를 과도하게 키워야하는 구조다.
본 발명에서는 전술한 인용발명들에서 나타난 문제점들을 모두 해결하고, 후술한 본 발명의 효과를 얻고자한다. 이를 위하여 선단부보강판(11)에 확장철판(12)을 관통볼트방식으로 볼트(16)와 너트(17)로 설치한다. 또한, 확장철판하면에 리브를 설치하여 경타 시 지지지반에 관입을 양호하게하고, 동시에 항타로 인한 파일두부손상을 예방하고 확장철판의 두께감소를 유도하고자한다.
구체적인 과제해결수단으로서 선단부보강판과 확장철판을 서로 관통하는 볼트를 설치하고 너트로 체결하는 방법 등을 제시하며 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'에서 상세히 설명한다.
1. 보강판(11)에 암나사를 가공하는 시간과 노력을 단축하면서, 확장철판(12)과 보강판을 품질과 강도가 검증된 관통볼트방식으로 연결하여 확장철판과 보강판의 연결부에서 안전성과 내구성이 향상된다.
2. 충격과 진동하중에 강한 고장력볼트, 하중분산 및 풀림방지목적으로 와셔를 사용하여 경타 시 확장철판과 보강판의 일체성을 유지하여 항타에너지의 손실을 막을 수 있고 파일의 내구성과 안전성을 도모할 수 있다.
3. 보강판의 두께와 강도에 관계없이 볼트의 인장강도와 공칭직경, 길이 등을 자유로이 선택해 사용할 수 있음으로 볼트설치개소를 줄여 자재비와 설치인건비를 절감하고, 작업성개선과 공기단축을 도모할 수 있다.
4. 볼트조임시 너트나사산의 마모가 없으며, 조임토크관리가 용이하고 볼트강도를 최대한 사용할 수 있다.
5. 볼트의 체결여유길이가 충분히 확보되어 볼트체결부의 장기적 안전성, 내구성이 양호하다.
6. 확장철판에 리브(13)를 설치하여 확장철판의 두께를 줄일 수 있고, 경타 시 지지지반에 파일관입이 용이하며, 리바운드를 감소시켜 과다한 항타로 파일두부손상을 예방할 수 있다.
본 발명의 구성은 첨부된 도면을 참조하면서 자세히 설명한다.
1. 도3a에는 마밀라타입 보강판(11)에 확장철판(12)을 관통볼트방식으로 연결한 선단확장파일의 사시도가, 도3b에는 플래트타입 보강판에 리브(13)가 구비된 확장철판을 관통볼트방식으로 연결한 선단확장파일의 사시도가, 도3c에는 도3a의 측면도와 도3b의 단면도가 반쪽씩 그려져 있다.
2. 도3a, 도3c를 보면 확장철판의 외경은 보강판외경보다 크고 내경은 보강판외경보다 작다. 확장철판은 외반경과 내반경의 차이를 폭원으로 하는 원형 테 형상이며, 파일에 매설된 볼트(16)위치에 대응되는 위치에 볼트나사부가 끼워질 수 있도록 볼트구멍이 뚫려져있다. 보강판에는 볼트나사부만 통과할 수 있도록 볼트공칭직경에 여유치를 더한 크기의 볼트구멍이 뚫려져있어 보강판 안쪽에서 볼트머리가 걸리고 볼트나사부는 보강판 바깥쪽으로 돌출되게 제작된다. 확장철판과 보강판의 연결은 파일에 매설되어 돌출된 볼트의 나사부에 확장철판의 볼트구멍을 맞춰 끼우고 너트(17)를 체결한다. 보강판과 확장철판을 서로 관통하는 볼트에 너트를 체결하여 연결하면 보강판이나 확장철판의 강도에 관계없이 볼트의 규격과 강도를 정할 수 있고, 인용발명들에서 제기된 문제점 중 (1)항부터 (6)항까지가 저절로 해결된다.
3. 도3b, 도3c에는 리브가 설치된 확장철판을 보강판에 확장철판과 보강판을 관통하여 설치한 볼트(16)에 너트(17)를 체결하여 연결한 모습이 그려져 있다. 확장철판의 형상은 도3a와 동일하며 리브가 추가로 부착되어있다. 리브는 공장에서 확장철판 제작 시에 확장철판과 일체로 제작되나 현장에서도 설치될 수 있다. 리브가 설치된 확장철판을 파일보강판에 연결하는 방법은 도3a와 동일하다. 리브는 파일 경타 시 지지지반에 관입을 용이하게 해주며, 확장철판의 변형을 방지하고, 확장철판의 두께를 감소시켜주며, 리바운드를 감소시켜 해머의 효율성증진과 파일두부손상을 예방한다. 즉, 확장철판에 리브를 설치하여 인용발명들에서 제기된 문제점 중 (7)항을 해결할 수 있다.
4. 도3c에는 상단에 도3a의 측면도가, 하단에 도3b의 단면도가 반쪽씩 그려져 있다. 리브는 경타 시 지반에 파일관입을 용이하게 하기위해 확장철판의 하면 즉 지반에 관입되게 설치한다. 확장철판의 상면에 리브를 설치하면 파일을 회전시키면서 용접하여야하고, 두께가 얇은 보강밴드(14)와도 용접을 하여야하고, 확장철판상면과 보강판 외경측면이 이루는 구석부분은 용접작업성이 불량하기 때문이다. 그러나 확장철판 상면과 보강판 외경측면이 이루는 구석부분은 경타 시 확장철판에 가장 큰 압축력이 작용하는 곳으로 이곳을 완전용입시키지 못하고 리브를 설치하는 것은 리브의 역할과 기능을 축소시키는 것이다. 따라서 리브를 확장철판하면에 설치하는 것이 여러 면에서 타당하다.
지반에 관입성증진과 확장철판의 변형방지을 위하여 도3c의 상세도에서처럼 리브의 단변(상세도에서 'Z')이 지반에 관입되게, 장변(상세도에서 'Z+2X')이 확장철판에 용접되게 한다. 또한 파일단면에서 내외경측으로 돌출되는 길이(상세도에서'X')가 대칭되게 설치하는 것이 경타 시 파일벽체로부터 전달되는 관입력을 편심 없이 지반에 전달할 수 있다. 리브는 높이방향으로 강성이 크고 횡좌굴에 대한 우려도 없음으로 두께는 확장철판의 두께이하로 하는 것이 바람직하다. 리브는 확장철판의 외경끝단에서 확장철판의 중심쪽으로 약간(상세도에서 'Y') 들어와서 설치된다. 그 이유는 확장철판 외경 끝부분은 작용하는 힘이 작아 확장철판의 두께를 줄이는 리브의 역할이 필요 없기 때문이다.
5. 도4에는 본 발명의 리브(13)가 부착된 확장철판(12)과 보강판(11)이 관통볼트방식으로 연결된 것을 분해한 사시도가 그려져 있다. 확장철판에 설치되는 리브의 개수와 형상은 임의로 조정할 수 있다. 보강판은 피씨강봉(15)으로 파일(미도시)과 일체로 연결되며, 보강판과 확장철판에는 각각 동일한 곳에 볼트(16)가 삽입될 수 있는 볼트구멍이 원주방향으로 일정간격으로 뚫려져있다.
도4의 분해사시도를 결합하여 파일선단부와 일체로 연결시키면 도3 및 도5와 같은 관통볼트로 확장철판이 설치된 선단확장파일이 된다.
도5에는 본 발명의 확장철판(12)이 관통볼트방식으로 선단부보강판(11)에 부 착된 다양한 실시 예를 보여주고 있다. 확장철판은 외경이 보강판외경보다 크고 내경은 보강판외경보다 작다. 확장철판은 외반경과 내반경의 차이를 폭원으로 하는 원형 테 형상이다. 확장철판과 보강판의 연결은 두판을 관통하여 설치된 볼트(16)에 너트(17)가 체결되어 연결된다. 예시에는 없더라도 종래파일에 도4의 확장철판 및 리브(13)가 부착될 수 있음은 당연하다. 도5a부터 도5f까지 각 도면에서 정면도부분은 리브가 설치된 모습이, 단면도부분에는 리브가 설치되지 않은 모습이 그려져 있으나 이는 도면상 표현방법이고 실시에서는 리브를 임의로 설치할 수 있다.
1. 도5a에는 도4a의 확장철판(12)과 도4b의 리브(13)가 플래트타입 보강판(11)에 설치된 선단확장파일이 그려져 있다. 확장철판과 보강판은 볼트(16)와 너트(17)로 연결되며 보강판과 확장철판의 같은 위치에 볼트나사부가 끼워질 수 있도록 볼트구멍이 형성되어있다. 파일은 공장에서부터 볼트구멍이 뚫린 보강판에 볼트를 매설하여 볼트머리는 보강판에 걸려 고정되고 볼트나사부는 보강판 밖으로 돌출되게 제작된다. 돌출된 볼트나사부는 방식처리를 하여 파일제작 후 장기간 야적되어도 부식되지 않게 할 수 있다.
확장철판의 설치는 보강판의 돌출된 볼트나사부에 확장철판의 볼트구멍을 맞춰 끼우고 너트를 체결하여 연결한다. 너트의 체결은 전동체결구를 사용할 수도 있고, 수동토크렌치를 사용할 수도 있다. 볼트는 토크관리가 용이하고 전동체결로 작업성이 용이한 토크쉐어(Torque Shear)타입 고장력볼트가 사용될 수 있으며, 집중하중의 분산, 마찰력확보, 풀림방지 등을 위하여 와셔가 사용될 수도 있다. 이렇게 보강판과 확장철판을 관통하여 볼트와 너트의 체결로 확장철판을 보강판에 연결하 면, 인용발명의 탭볼트에서 제기된 문제점들은 모두 다 해결할 수 있고 전술한 본 발명의 효과를 충분히 달성할 수 있다.
2. 도5b에는 도4a의 확장철판(12)외경에 노치가 추가되어 마밀라타입 보강판(11)에 설치된 경우를 보여주고 있다. 경타 시 노치로 구속된 지반압이 해방되고 지하수가 배출되어 리바운드가 감소하고 관입성이 양호하다. 발명의 구성은 도5a와 거의 유사하여 설명은 생략한다.
3. 도5c에는 도4b의 확장철판(12)과 도4a의 리브(13)가 밴드타입 보강판(11)에 설치된 선단확장파일이 그려져 있다. 이 경우는 보강판 안쪽에 캡너트(18)를 매설하여 확장철판 밖에서 볼트나사부를 삽입하여 확장철판을 설치하는 것을 설명한다. 보강판과 확장철판에는 캡너트 위치에 각각 볼트구멍이 뚫어져있다. 캡너트는 보강판의 볼트구멍에 맞춰 공장에서 파일제작 시부터 매설되어있다. 파일제작 시에는 캡너트와 보강판의 볼트구멍은 스티로폼 혹은 고무마개로 막아 캡너트 내로 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 현장에서 확장철판을 연결할 때 이를 제거한다. 확장철판의 연결은 보강판의 볼트구멍과 확장철판의 볼트구멍을 맞추고 볼트를 삽입하여 체결한다. 이러한 파일은 보강판 밖으로 볼트나사돌출부가 없어 파일제작이 편리하고, 파일을 장기간 야적해도 방식할 필요가 없다.
또한 여기서 캡너트 대신에 일반적인 너트가 사용될 수도 있다. 보강판 안쪽에서 볼트구멍에 맞춰 너트를 매설하고 보강판과 너트를 확장철판 연결 시 실제 사용할 볼트로 가체결하여 파일을 제작한 후 현장에서 확장철판을 연결할 때 가체결한 볼트를 풀어내고 확장철판을 설치한 후 풀어낸 볼트로 다시 체결할 수도 있다. 가체결할 볼트는 사전에 윤활유 혹은 박리제 등을 발라두어 볼트나사부와 꼬리부가 콘크리트파일과 쉽게 분리되도록 한다. 가체결할 볼트대신에 캡너트에서처럼 보강판과 너트를 관통하는 스티로폼 혹은 고무마개를 설치하여 파일을 제작한 후 현장에서 확장철판을 설치할 때 이를 제거할 수도 있다. 이때 스티로폼 혹은 고무마개는 볼트의 체결여유길이를 확보하고, 경타시 볼트꼬리부에서 파일에 충격이 전달되지 않도록 파일안쪽으로 조금 여유 있는 길이로 한다. 파일을 제작할 때 보강판 안쪽의 캡너트나 너트가 보강판과 서로 분리되지 않도록 캡너트나 너트를 보강판과 용접할 수도 있다.
또한 캡너트나 너트를 콘크리트파일에 매설하지 않고 보강판에서 파일내경측에 설치할 수도 있다. 즉 볼트구멍을 보강판에서 파일내경측에 설치하고 보강판의 볼트구멍 안쪽에 캡너트나 너트를 볼트구멍과 맞추고 보강판과 서로 용접할 수도 있다.
4. 도5d에는 도4c의 확장철판(12)과 도4d의 리브(13)가 설치된 선단확장파일이 그려져 있다. 여기서는 볼트(16)를 파일에 매설하지 않고 현장에서 설치하는 경우를 설명한다. 확장철판은 외경이 보강판외경보다 크고 중앙에는 지하수 유입구멍이 뚫어져있고, 보강판(11)의 볼트위치에 대응되는 곳에는 볼트나사부가 끼워질 수 있도록 볼트구멍이 뚫어져있다. 보강판중앙에는 큰 구멍이 뚫어져있고, 보강판에서 파일내경안쪽에 원주방향으로 일정간격으로 볼트구멍이 뚫어져있다. 확장철판과 보강판의 연결은 보강판중앙에 뚫린 큰 구멍으로 볼트를 통째로 넣어 볼트머리는 보강판에 걸리게 하고 볼트나사부는 돌출시킨 후, 돌출된 볼트나사부에 확장철판의 볼트구멍을 맞춰 끼우고 너트(17)를 체결한다. 볼트를 보강판의 볼트구멍에 삽입하여 볼트나사부를 돌출시킬 때 볼트를 보강판에 임시 고정시켜 확장철판의 설치를 용이하게 하기위해 볼트나사부에 테이핑(Taping)을 할 수 있다. 즉, 볼트외경과 보강판 볼트구멍내경 사이의 여유틈새로 볼트가 보강판에 삽입된 후 이탈하는 것을 방지하기위해 볼트외경에 테이핑을 할 수 있다. 또한 확장철판과 보강판의 볼트구멍은 슬롯(Slot)형태로 하거나 와셔를 사용할 수 도 있다. 이러한 확장철판은 공장에서 파일에 볼트나 캡너트(18)를 매설해 제작하는 불편이 없고, 볼트나사돌출부를 방식 처리할 필요가 없다.
또한 보강판에 볼트구멍을 도4d와 같이 변경하여 실시할 수 있다. 도4d에는 보강판(11) 중앙에 볼트(16)머리만 들어갈 수 있는 크기의 볼트머리구멍과 이 구멍에서 방사상으로 볼트공칭직경에 여유치를 더한 폭원의 슬롯(Slot)이 형성되어있다. 볼트머리구멍으로 볼트머리만 넣어 슬롯에 볼트머리가 걸리고 볼트나사부는 보강판 바깥쪽으로 돌출되게 설치한다. 그 외 확장철판(12)의 연결방법은 전술한 바와 유사하다.
또한 도4d에서 보강판직경이 커서 슬롯이 길어지거나, 중앙의 볼트머리구멍과 연통된 슬롯으로 보강판의 강성이 취약해질 우려가 있는 경우 등에는 중앙의 볼트머리구멍과 방사상의 슬롯을 없애고 도5e에서처럼 각각 볼트마다 볼트머리구멍과 그 구멍에 인접하게 연결된 볼트구멍이 있게 할 수도 있다. 볼트머리구멍으로 볼트머리를 삽입하고 인접한 볼트구멍에서 볼트머리가 걸리고 볼트나사부는 보강판 바깥쪽으로 돌출되게 하여 확장철판을 설치한다.
5. 도5f에는 도4e의 확장철판(12)과 도4b의 리브(13)가 설치된 선단확장파일이 그려져 있다. 보강판(11)에는 외경측에 볼트공칭직경에 여유치를 더한 폭원의 슬롯이 파여져 있다. 슬롯은 보강판외경에서 원주방향으로 일정한 간격으로 형성되어 있다. 볼트(16)는 보강판 외경측에서 슬롯에 볼트머리가 걸리고 볼트나사부는 보강판 바깥쪽으로 돌출되게 끼워 넣는다. 파일 내에서 볼트머리가 차지할 공간은 파일제작 시에 고무 혹은 스티로폼을 사전에 매설해두고 확장철판을 연결할 때 제거한다. 이 경우에는 보강판 외경측에서 슬롯에 볼트를 끼워 넣는 깊이를 조정할 수 있다. 즉, 볼트를 파일의 콘크리트벽체 중심에 설치하지 않고 보강판 외경측에 가까이 설치할 수 있다. 이는 볼트를 파일중심에서 가능한 한 멀리 설치할 수 있어 동일한 규격의 볼트를 사용하더라도 보강판과 확장철판의 휨 인장하중에 대한 결속력을 크게 할 수 있다. 또한 볼트머리부에 와셔를 사용하면 보강판에 볼트머리를 더욱 견고하게 고정할 수 있어 볼트를 파일중심에서 더 멀리 설치할 수 있다.
반면에 휨 압축하중에 대해서는 파일이 주로 저항함으로 볼트머리가 차지하는 공간을 보강판 외경측보다 파일내경측에 설치하는 것이 역학적 혹은 파일의 건전성측면에서는 더 유리하다. 따라서 볼트는 보강판 외경측에서 설치하는 것에 국한하지 않고 파일의 내경측에서도 설치할 수 있다. 즉 도5e에서 보강판에 볼트머리구멍을 파일내경에 내접시켜 설치하고 슬롯을 보강판 외경측으로 파일 내에 설치하여 볼트를 설치할 수 있다. 이러한 확장철판은 선단부보강판이 밴드타입일 경우에는 보강판에 볼트머리구멍을 설치할 필요도 없어 적용이 아주 용이하다. 그 외 확장철판의 연결방법은 도5a와 유사하다.
▶ 도면부호 - 보강판 (11), 확장철판 (12), 리브 (13), 보강밴드 (14), 피씨강봉 (15), 볼트(16), 너트(17), 캡너트 (18)
▶ 도1a는 선단부형상이 마밀라타입, 도1b는 선단부형상이 플래트타입, 도1c는 선단부형상이 밴드타입인 종래콘크리트파일의 정면도 및 단면도.
▶ 도2a, 도2b는 각각 인용발명1, 2의 정면도 및 단면도.
▶ 도3a는 확장철판을 관통볼트방식으로 설치한 선단확장콘크리트파일의 사시도.
▶ 도3b는 리브가 구비된 확장철판을 관통볼트방식으로 설치한 선단확장콘크리트파일의 사시도.
▶ 도3c는 도3a의 측면도와 도3b의 단면도.
▶ 도4는 관통볼트방식으로 연결되는 확장철판과 보강판의 분해사시도.
▶ 도5는 본 발명의 다양한 실시 예.

Claims (7)

  1. 선단부보강판에 볼트구멍을 뚫어 볼트머리는 보강판 안쪽에 걸리고 볼트나사부는 돌출되게 한 후, 외경은 보강판외경보다 크고 볼트나사부와 대응되게 볼트구멍이 뚫린 확장철판을 볼트나사부에 끼우고 너트를 체결하여 확장철판을 설치한 것을 특징으로 하는 선단확장콘크리트파일.
  2. 선단부보강판에 볼트구멍을 뚫고 보강판볼트구멍 안쪽에는 캡너트 나 너트를 설치한 후, 외경은 보강판외경보다 크고 보강판구멍과 대응되게 볼트구멍이 뚫린 확장철판을 서로 볼트구멍을 맞추고 볼트를 체결하여 확장철판을 설치한 것을 특징으로 하는 선단확장콘크리트파일.
  3. 선단부보강판에 큰 구멍과 볼트구멍을 뚫어 큰 구멍으로 볼트를 통째로 넣어 볼트구멍에서 볼트머리가 걸리고 볼트나사부는 돌출되게 한 후, 외경은 보강판외경보다 크고 볼트나사부와 대응되게 볼트구멍이 뚫린 확장철판을 볼트나사부에 끼우고 너트를 체결하여 확장철판을 설치한 것을 특징으로 하는 선단확장콘크리트파일.
  4. 선단부보강판에 볼트머리구멍과 이에 연통된 슬롯 혹은 볼트구멍을 뚫고 볼트머리구멍으로 볼트머리를 넣어 슬롯 혹은 볼트구멍에서 볼트머리가 걸리고 볼트나사부는 돌출되게 한 후, 외경은 보강판외경보다 크고 볼트나사부와 대응되게 볼 트구멍이 뚫린 확장철판을 볼트나사부에 끼우고 너트를 체결하여 확장철판을 설치한 것을 특징으로 하는 선단확장콘크리트파일.
  5. 선단부보강판에서 보강판외경측 혹은 파일내경측 중 어느 한곳 이상에 슬롯을 설치하고 슬롯에 볼트머리가 걸리고 볼트나사부는 돌출되게 한 후 외경은 보강판외경보다 크고 볼트나사부와 대응되게 볼트구멍이 뚫린 확장철판을 볼트나사부에 끼우고 너트를 체결하여 확장철판을 설치한 것을 특징으로 하는 선단확장콘크리트파일.
  6. 청구항 1내지 5 중 하나에, 확장철판하면에 리브가 부착된 것을 특징으로 하는 선단확장콘크리트파일.
  7. 청구항 1내지 5 중 하나에, 확장철판외경에 노치가 설치된 것을 특징으로 하는 선단확장콘크리트파일.
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