KR20090080795A

KR20090080795A - 선단보강 슈를 갖는 피에이치씨 파일

Info

Publication number: KR20090080795A
Application number: KR1020080006761A
Authority: KR
Inventors: 최동섭
Original assignee: 최동섭; 신세계건설(주); 주식회사 씨에스구조엔지니어링
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-07-27

Abstract

본 발명은 선단면적을 증가시키고 슬라임 영향을 최소화할 수 있으며 안정된 지지층까지 항타가 가능하여 침하량을 저감시킴으로써 선단부 지지력을 증가시킬 수 있는 PHC파일에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 내부가 빈 원통형으로 이루어지고 선단부 둘레가 보강밴드로 둘러싸인 PHC파일과, 상기 PHC파일의 선단부에 상단부가 용접결합되며 하단부는 상기 PHC파일의 직경을 확장하면서 관입이 용이하도록 하향 돌출된 삼각뿔 형상으로 된 보강 슈를 포함하는 것을 특징으로 하는 선단보강 슈를 갖는 피에이치씨 파일이 제공된다.

PHC파일, 매입공법, 말뚝기초, 선단보강, 보강 슈

Description

선단보강 슈를 갖는 피에이치씨 파일{PHC pile having reinforcing shoe adhered to end}

본 발명은 PHC(프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리트, Pretensioned spun High strength Concrete)파일에 관한 것으로 보다 상세하게는 선단보강 슈를 갖는 PHC파일에 관한 것이다.

도심지 구조물의 고층화, 대형화 및 중량화 추세에 따라 파일 기초의 시공사례가 증가하고 있으며, 파일 공사시 환경요구 및 규제규준의 강화로 저진동/저소음공법이 요구되면서 선굴착 매입공법의 필요성이 증가하고 있다.

말뚝공법을 시공법에 따라 분류하면 타입공법(항타공법), 매입공법, 현장타설공법으로 분류할 수 있다. 타입공법은 말뚝을 지반에 직접 타격하는 방법으로 전통적으로 이용되어온 공법이다. 매입공법은 타입말뚝시공시 발생하는 소음 진동의 문제를 해결하기 위해 개발된 공법으로 여기에는 SIP(soil-cement injected precast pile)공법, SAIP(special auger SIP)공법, SDA(seperated doughnut auger)공법, 속파기공법, PRD(percussion rotary drill)공법 등이 있다.

이러한 매입공법은 1994년 소음 및 진동 규제법이 공표되면서 그 이용이 급 격히 증가하기 시작하였으며 최근에는 항타시 소음진동으로 인한 민원 문제가 없는 임해지역과 같은 특수한 경우를 제외한 대부분의 현장에서 이용된다.

한편 선굴착 매입공법 적용시 시공 및 지반 조건으로 인한 주면마찰력의 불확성이 발생한다.

주면마찰력 불확실성의 요인으로는 지하수위가 높으며 지반의 투수계수가 높아 시멘트 페이스트가 유출될 경우, 하천이나 해안가 또는 계곡 등에 위치하여 지하수의 흐름이 있는 경우, 점토나 뻘 등에서 시멘트 페이스트가 채워지지 않는 경우 등의 자연적 요인과 파일 시공시 시멘트 페이스트 주입 불량, 시멘트 페이스트 배합비 오류, 공벽이 붕괴되어 토사가 매립되는 경우, 파일이 흔들릴 경우, 주변공사의 진동 등에 의해 지반이 영향을 받는 경우 등의 인위적 요인이 있다.

따라서 매입말뚝 공법의 경우 선단지지력의 중요성이 대두되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 매입말뚝의 가장 큰 문제점인 슬라임 영향을 최소화할 수 있고 안정된 지지층까지 항타가 가능하여 침하량을 저감시킴과 아울러 선단면적을 증가시킴으로써 선단부 지지력을 증가시킬 수 있는 PHC파일을 제공하는 데 있다.

본 발명은 PHC파일의 지지력 확보를 위해 선단지지력을 증가시키려는 개념으로 개발되었다.

본 발명의 일측면에 따르면 내부가 빈 원통형으로 이루어지고 선단부 둘레가 보강밴드로 둘러싸인 PHC파일과, 상기 PHC파일의 선단부에 상단부가 용접결합되며 하단부는 상기 PHC파일의 직경을 확장하면서 관입이 용이하도록 하향 돌출된 삼각 뿔 형상으로 된 보강 슈를 포함하는 것을 특징으로 하는 선단보강 슈를 갖는 피에이치씨 파일이 제공된다.

여기서, 상기 보강 슈는 상기 PHC파일의 선단부가 삽입되고 상기 PHC파일과 용접결합되는 원통관과, 상기 원통관 하면에 결합되며 상기 PHC파일의 외경보다 큰 외경을 가져 상기 PHC파일의 선단지지력을 증가시키는 중공보강판과, 상기 중공보강판의 하면에 수직하게 결합되고 이등변 삼각형 형상을 갖는 제1굴착보강판과 상기 중공보강판의 하면에 수직하게 결합되고 상기 제1굴착보강판과 직교되도록 그 양측면에 결합되며 직각 이등변 삼각형 형상을 갖는 한 쌍의 제2굴착보강판으로 구 성되어 항타시 관입이 용이하도록 하는 굴착보강판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 보강 슈 사용에 따른 PHC파일의 선단지지력 증가로 PHC파일의 수량을 절감할 수 있고, 그에 따라 획기적인 공기 및 공사비 절감이 가능하며, 기초판의 크기를 축소할 수 있어 골조공사비가 절감되는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 PHC파일의 분해사시도이고 도 2는 결합상태의 종단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 선단보강 슈의 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 표준 PHC파일을 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 내부가 빈 원통형으로 이루어지고 선단부 둘레가 보강밴드(11)로 둘러싸인 PHC파일(10)과, 상기 PHC파일(10)의 선단부에 상단부가 용접결합되며 하단부는 상기 PHC파일의 직경을 확장하면서 관입이 용이하도록 하향 돌출된 삼각 뿔 형상으로 된 보강 슈(20);를 포함한다.

PHC파일(10)은 기성 콘크리트말뚝의 일종으로서 KS F 4306에서는 프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리트말뚝(Pretensioned spun High strength Concrete Pile)으로 정의하고 있으며 콘크리트 강도는 800kg/㎠를 넘는 고강도이다.

PHC파일의 도입배경으로는 구조물의 고층화, 대형화, 지가상승, 환경 문제 등으로 인한 각종 특수 공사의 증가, 연약지반의 건설, 해안공사의 활발, 내진 설계법 도입에 의한 구조물의 안전성에 대한 인식 변화 등으로 기초구조 보강을 위한 좀 더 깊은 관입량과 큰 지지력을 갖는 파일의 필요성 대두 등을 들 수 있다.

PHC파일의 선단부에는 도 4a에 도시된 마밀라(MAMILLA)형 슈와 도 4b에 도시된 플랫(FLAT)형 슈가 사용되며 이들은 공통적으로 선단부 둘레가 보강밴드(11)로 둘러싸여져 있다.

본 발명에서는 PHC파일의 선단부에 결합된 슈에 보강 슈를 결합하여 선단지지력을 증가시키려는 개념으로 개발되었다.

보강 슈(20)는 PHC파일의 선단부 직경을 확장시키면서 관입이 용이하도록 창작된 삼각뿔 형상으로서 원통관(21), 중공보강판(22) 및 굴착보강판(23)으로 구성된다.

상기 원통관(21)은 상기 PHC파일(10)의 선단부가 삽입되고 상기 PHC파일(10)과 용접결합된다(PHC파일의 선단부를 둘러싸고 있는 보강밴드(11)에 용접된다). 따라서 원통관(21)은 상기 PHC파일(10)의 외경보다 큰 내경을 갖는다.

상기 중공보강판(22)은 상기 원통관(21) 하면에 결합되며 상기 PHC파일(10)의 외경보다 큰 외경을 가져 상기 PHC파일(10)의 선단면적을 증대시킴으로써 선단지지력을 증가시킨다. 그리고 관입이 용이하도록 함과 동시에 선단부 폐색효과를 위해 중심부에 구멍이 형성된 중공형상을 갖는다.

상기 굴착보강판(23)은 상기 중공보강판(22)의 하면에 수직하게 결합되고 이등변 삼각형 형상을 갖는 제1굴착보강판(231)과, 상기 중공보강판(22)의 하면에 수 직하게 결합되고 상기 제1굴착보강판(231)과 직교되도록 그 양측면에 결합되며 직각 이등변 삼각형 형상을 갖는 한 쌍의 제2굴착보강판(232)으로 구성되어 항타시 관입이 용이하도록 한다. 즉, 제1굴착보강판(231)과 그 양측면에 결합된 한 쌍의 제2굴착보강판(232)이 삼각뿔 형상이 되도록 서로 직교하도록 결합된다. 따라서 직각 이등변 삼각형 네 개를 결합하여 삼각뿔 형상으로 구성할 수도 있다.

본 발명에 따른 PHC파일이 선단지지력을 높이는 원리는 다음과 같이 설명할 수 있다.

F_p = A x q_ub

여기서, F_p는 선단지지력, A는 파일의 선단면적, q_ub는 단위지지력을 나타낸다.

즉, 선단지지력은 파일의 선단면적에 비례함을 알 수 있다. 이때, 원형인 파일의 선단면적은 반지름의 제곱 함수이므로 약간의 반지름을 확장하여도 면적은 그 제곱으로 늘어나 큰 효과를 볼 수 있게 됨을 알 수 있다. 이에 본 발명에서는 파일의 선단면적을 증가시키기 위해 PHC파일의 외경보다 큰 외경을 갖는 중공보강판을 PHC파일의 선단에 결합하였다.

한편, 중공보강판을 사용할 경우 굴착시 발생하는 슬라임의 영향으로 PHC파일의 선단이 굴착공의 하면에 접지되지 못하고 또한 PHC파일의 최종 경타시에도 PHC파일의 선단이 굴착 깊이보다 깊은 곳으로 관입되지 못하게 된다.

이에 본 발명에서는 PHC파일의 선단에 보강판과 삼각뿔 형상의 굴착보강판을 결합하여 마무리 경타시 선단지반밀도를 증가시키고 관입파괴를 방지하여 침하량에 저감시킴과 아울러 파일 선단의 폐색효과로 선단지지력이 향상되도록 하였다.

도 1은 본 발명에 따른 PHC파일의 분해사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 PHC파일의 결합상태의 종단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 선단보강 슈의 사시도이다.

도 4a 및 도 4b는 표준 PHC파일을 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : PHC파일

11 : 보강밴드

20 : 선단보강 슈

21 : 원통관

22 : 중공보강판

23 : 굴착보강판

Claims

내부가 빈 원통형으로 이루어지고 선단부 둘레가 보강밴드로 둘러싸인 PHC파일과;

상기 PHC파일의 선단부에 상단부가 용접결합되며 하단부는 상기 PHC파일의 직경을 확장하면서 관입이 용이하도록 하향 돌출된 삼각뿔 형상으로 된 보강 슈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선단보강 슈를 갖는 피에이치씨 파일.
제1항에 있어서, 상기 보강 슈는,

상기 PHC파일의 선단부가 삽입되고 상기 PHC파일과 용접결합되는 원통관과,

상기 원통관 하면에 결합되며 상기 PHC파일의 외경보다 큰 외경을 가져 상기 PHC파일의 선단지지력을 증가시키는 중공보강판과,

상기 중공보강판의 하면에 수직하게 결합되고 이등변 삼각형 형상을 갖는 제1굴착보강판과 상기 중공보강판의 하면에 수직하게 결합되고 상기 제1굴착보강판과 직교되도록 그 양측면에 결합되며 직각 이등변 삼각형 형상을 갖는 한 쌍의 제2굴착보강판으로 구성되어 항타시 관입이 용이하도록 하는 굴착보강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 선단보강 슈를 갖는 피에이치씨 파일.