KR20090015190A - 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형연결구조 - Google Patents

서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형연결구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토목이나 건축 구조물의 파일 시공시 횡방향 하중이 작용하는 파일 상부의 파일 직경이 파일 본체의 직경보다 큰 구조를 가지는 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조에 관한 것으로, 파일이 수평지지력을 분담하는 상부구간의 하부 끝 부분에 파일 본체 직경보다 큰 중공의 연결판을 파일 본체의 외측면에 형성한 후 연결판과 동일한 직경을 가지는 파일의 끝부분을 연결판에 부착하여 형성함으로써 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 제공한다.
특히, 본 발명에서 확두구조를 가지는 기초파일의 상부내부에 일정길이의 정착부를 가지게 함으로써 서로 다른 직경을 가지는 기초파일이 일체형 구조의 거동 할 수 있도록 하는 특징이 있다.
또한, 본 발명은 수평지지력을 분담하는 파일 상부 구간의 파일 직경을 크게 하여 수평지지력을 증대시키고 파일의 하부는 직경을 작게 함으로써 재료절감을 하여 시공성이 좋고 경제적이며 안정적인 구조를 가지게 하는 특징이 있다.
확두구조, 서로 다른 직경, 연결판, 보강리브, 수평지지력

Description

서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조{The structure of which a pile connected to another pile with a longer diameter}
본 발명은 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조에 관한 것으로, 구체적으로는 파일이 수평지지력을 분담하는 상부구간은 파일의 직경을 크게 하여 수평지지력을 증대시키고 그 하부는 파일의 직경을 작게하여 경제성을 가지는 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일을 제공하기 위해 고안된 연결부에 일정의 정착길이를 가지는 확두형 연결구조에 관한 것이다.
일반적으로 횡방향 하중이 작용하는 토목이나 건축 구조물의 기초파일의 설계시 연직지지력에 대하여 안전하게 되는 직경으로 수평지지력이 안전하지 않게 되면 파일의 직경을 크게 하여 수평지지력을 증대시킨다.
상기에서 파일이 수평지지력을 분담하는 길이(H)는 일반적으로 말뚝의 특성치(β=
Figure 112007057381858-PAT00001
)의 역수로 결정된다.(여기서, β: 말뚝의 특성치, K : 횡방향 지반반력계수(kgf/㎤), D : 말뚝의 직경(㎝), E : 말뚝의 탄성 계수(kgf/㎠), I : 말뚝의 단면 2차 모멘트(
Figure 112007057381858-PAT00002
)를 나타낸다.)
파일의 수평지지력 분담 깊이 계산시 파일의 수평지지력 계수를 1/β보다 깊은 지반까지 고려하면 수평지지력을 과대평가하게 된다. 따라서 실제 수평지지력 고려시 수평지지력 분담 깊이까지만 고려하게 되며 수평지지력을 증대시키기 위해서 파일의 직경을 증대시키게 된다.
여기서, 수평지지력 분담깊이까지만 파일의 직경을 증대시키면 되는데 현재는 수평지지력을 만족하지 못하면 기초파일의 전 길이의 파일 직경을 일률적으로 크게 하여 설계 직경을 결정하고 있다. 이로 인해 재료의 경제성이 떨어지는 단점이 있고 1/β보다 깊은 곳의 파일이 있는 위치는 과다설계의 요인으로 작용한다. 더우기, 직경이 큰 파일을 시공하게 되어 시공의 능률저하를 야기할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로, 구체적으로는 파일이 수평지지력을 분담하는 상부구간의 파일 직경을 파일 본체의 직경 보다 크게 하여 안정적이고 경제적인 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일을 제공하는 것에 발명의 목적이 있다.
본 발명에 의하면, 횡방향 하중을 받는 기초파일의 직경을 줄여 경제성을 높일 수 있으며 상부 파일 이외의 파일 본체의 직경이 줄어듦으로써 파일의 무게가 감소하여 시공성이 향상되며 수평지지력을 발휘하는 상부에 직경을 조절함으로써 횡방향 하중에 더욱 안정한 파일을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 확두구조를 가지는 기초파일의 상부내부에 일정길이의 정착부를 가지게 함으로써 압축력과 인발력이 작용할 경우나 직경이 변화하는 구간에서 지진과 같은 큰 수평하중을 받을 경우 서로 다른 두개의 직경을 연결하는 확두구조는 일체형화 된 구조적 거동하게 되는 특징을 가진다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조에 관한 것으로, 기초파일 본체의 상부에 기초파일 본체의 직경과 동일한 중공을 가지며 직경이 파일 본체보다 큰 연결판을 용접하여 부착한 후 보강리브를 상·하부와 기초파일 본체의 외주면에 일정 간격으로 돌아가며 용접하여 형성시키고 연결판과 동일한 직경을 가지는 상부 기초파일을 연결판에 용접하여 형성시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 인발력 및 수평하중이 작용할 경우 확두연결부근의 구조적 결함을 해소하기 위해 상부기초파일의 내부에 일정 길이의 정착부를 가지게 하여 일체화된 구조를 형성하는 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 사시도 및 확대도 이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 강관파일 본체(10)의 상부에 파일 본체의 직경과 동일한 중공을 가지며 직경이 파일 본체보다 큰 연결판(20)을 용접하여 부착시키고 보강리브(30)를 연결판의 상·하부와 파일 본체의 외주면에 일정간격으로 돌아가며 용접하여 부착하고 연결판의 직경과 동일한 직경의 상부 강관파일(11)을 연결판에 용접하여 형성시킨다.
또한, 상부 강관파일의 내부에 일정길이의 정착부를 가지는 강관파일 본체를 형성함으로써 인발력과 수평력이 작용하는 경우에 직경이 변화하는 구간에서 견고한 일체형 거동을 하기 위해 콘크리트 충진을 할 수 있는 구조를 겸비하고 있다.
상기 보강리브(30)는 설계시 파일 본체에 집중되는 응력을 분산시키기 위함이며 파일의 허용응력 이내에 파일에 응력이 발생하도록 갯수를 조절하여 부착할 수 있으며 모양은 삼각형, 사각형 등 다양한 모양으로 형성이 가능하다.
그리고 본 발명의 확두구조를 가지는 기초파일을 회전압입강관파일 공법에 적용할 경우, 시공하중에 의해 견고하게 견딜 수 있는 구조를 이루고 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강관파일 대신 PHC파일에 적용한 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 5에서 도시된 바와 같이, PHC파일 본체(12)의 상부에 파일 본체의 직경과 동일한 중공을 가지며 직경이 파일 본체보다 큰 연결판(20)을 용접하여 부착시키고 보강리브(30)를 연결판의 상·하부와 파일 본체의 외주면에 일정간격으로 돌아가며 용접하여 부착하고 연결판의 직경과 동일한 직경의 상부 PHC파일(13)을 연결판에 용접하여 형성시킨다.
상기에서 상부 PHC파일(13)의 단부는 공장제작시 선단부 보강밴드(41)와 이를 부착고정시키는 연결핀(50)이 PC강선(60)과 같이 타설되어 제작되므로 이 단부에 연결판을 용접시켜 부착할 수 있다.
또한, PHC파일 본체(12)에 연결판(20)이 부착되는 외주면에도 공장 제작시 위와 같이 외부강판(40)을 부착할 수 있으므로 연결판을 용접하여 부착시킬 수 있 다.
도 6은 본 발명에 따른 확두형 연결구조를 합성말뚝과 유공강관말뚝에 적용한 예를 보여주는 도면이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상부의 강관말뚝(10)과 하부의 PHC말뚝(12)으로 이루어진 합성말뚝(14)은 연결판(20)의 용접을 용이하게 하기 위하여 연결판이 부착되는 합성말뚝의 상부 부분이 강관파일(11)이나 PHC말뚝(13)으로 형성된다.
도 6b에서 도시된 바와 같이, 유공강관말뚝(15)에 연결판(20)이 부착되는 부분은 구멍이 없도록 하여 연결판의 부착이 용이하게 할 수 있다.
상기에서 횡하중을 받는 상부 직경이 큰 파일 부분과 하부 직경이 작은 파일 부분은 강관파일, PHC파일, 합성말뚝, 유공강관말뚝 등 생산되는 모든 파일에 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 1예에 따른 연결판과 직경이 큰 상부 파일 내부에 콘크리트를 충진한 모습을 보여주는 도면이다.
상기에서 파일 본체(10,12,14,15)의 상부와 연결판(20), 상부파일(11,13,16)로 형성되는 내부 공간에 콘크리트(30)로 충진하여 연결구조의 정착을 더욱 견고하게 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 2예에 따른 콘크리트 충진 시 부착강도를 크게 하기 위하여 파일 본체에 보강철근을 부착한 모습을 보여주는 도면이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 보강철근(80)은 파일본체(10,12,15,16)의 상부 외주면에 원형으로 용접하여 부착된다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 보강철근(80)은 파일본체(10,12,15,16)의 상부 외주면에 나선형으로 용접하여 부착된다.
도 1은 일반적으로 시공된 파일에서 수평지지력을 분담하는 길이를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 사시도 및 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 평면도와 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강관파일 대신 PHC파일에 적용한 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 확두형 연결구조를 합성말뚝과 유공강관말뚝에 적용한 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 1예에 따른 연결판과 직경이 큰 상부 파일 내부에 콘크리트를 충진한 모습을 보여주는 도면이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 다른 실시 2예에 따른 콘크리트 충진 시 부착강도를 크게 하기 위하여 파일 본체에 보강철근을 원형 또는 나선형으로 부착한 모습을 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기초파일 900 : 구조물 기초
10 : 강관파일 본체 11 : 상부 강관파일 12 : PHC파일 본체
13 : 상부 PHC파일 14 : 합성말뚝 15 : 유공강관말뚝 본체
16 : 상부 유공강관말뚝
20 : 중공의 연결판
30 : 보강리브
40 : PHC파일 외부강판 41 : PHC파일 선단부 보강밴드
50 : 연결판
60 : PC강선
70 : 콘크리트
80 : 보강철근

Claims (4)

  1. 수평하중이 큰 구조물의 지반공사용 기초파일에 있어서,
    파일 본체의 상부에 파일 본체의 직경과 동일한 중공을 가지며 직경이 파일 본체보다 큰 연결판을 부착하고 보강리브를 연결판의 상·하부와 기초파일 본체의 외주면에 돌아가며 일정 간격으로 부착한 후 연결판의 직경과 동일한 상부 파일을 연결판에 부착하여 견고한 결합이 형성되는 것을 특징으로 하는 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조
  2. 제 1항에 있어서,
    파일 본체와 상부 파일은 강관파일, PHC파일, 합성말뚝, 유공강관말뚝 등 기존의 다양한 파일에 형성될 수 있음을 특징으로 하는 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조
  3. 제 1항에 있어서,
    파일 본체의 상부와 연결판, 상부 파일로 형성되는 내부 공간에 콘크리트를 충진하여 연결구조를 견고하게 하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조
  4. 제 3항에 있어서,
    내부 공간에 콘크리트를 충진하는 경우에 있어서, 결합에 대한 부착강도를 증대시키기 위해 파일본체 상부에 보강철근이 원형 또는 나선형으로 부착되는 것을 특징으로 하는 서로 다른 직경을 가지는 지반공사용 기초파일의 확두형 연결구조
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