KR20100122883A - 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일 및 그 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일 및 상기 파일의 설치방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축 또는 토목공사 등의 기초공사를 시행하는 과정에서 연약지반을 보강하기 위하여 지면에 박는 파일에 있어서, 다양한 환경에 지반에 적절히 대응할 수 있도록 다양한 길이로 쉽게 변형이 가능하며 파일의 뼈대가 되는 에이치빔이 용접 또는 볼팅과 같은 방법에 의하여 완전히 일체화된 상태에서 외주면에 콘크리트를 타설하여 이음부를 보강함으로써 이음부가 외부 또는 지반에 닿지 아니함으로 부식이나 훼손이 없어 우수한 강도를 유지할 수 있는 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일 및 상기 파일의 설치방법에 관한 것이다.
또한, 건축물의 시공시 파일의 상부에 형성된 이음부에 각층을 형성하는 에이치빔을 바로 연결하여 각층의 뼈대를 시작함으로써 건축물 전체가 높은 경도를 갖도록 형성할 수 있는 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일 및 상기 파일의 설치방법에 관한 것이다.

Description

견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일 및 그 설치방법{The concrete file which has the senior means which is strong and the establishment method}

본 발명은 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일 및 상기 파일의 설치방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축 또는 토목공사 등의 기초공사를 시행하는 과정에서 연약지반을 보강하기 위하여 지면에 박는 파일에 있어서, 다양한 환경에 지반에 적절히 대응할 수 있도록 다양한 길이로 쉽게 변형이 가능하며 파일의 뼈대가 되는 에이치빔이 용접 또는 볼팅과 같은 방법에 의하여 완전히 일체화된 상태에서 외주면에 콘크리트를 타설하여 이음부를 보강함으로써 이음부가 외부 또는 지반에 닿지 아니함으로 부식이나 훼손이 없어 우수한 강도를 유지할 수 있는 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일 및 상기 파일의 설치방법에 관한 것이다.

또한, 건축물의 시공시 파일의 상부에 형성된 이음부에 각층을 형성하는 에이치빔을 바로 연결하여 각층의 뼈대를 시작함으로써 건축물 전체가 높은 경도를 갖도록 형성할 수 있는 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일 및 상기 파일의 설치방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축 또는 토목공사 등의 구조물이나 건축물의 시공에서는 안정성 확보와 지반의 침하현상의 방지를 위해 그 하부를 안전하게 지지하는 여러 개의 말뚝(Pile)을 지하 암반에 박아 넣거나 매립시켜서 기초를 다진 다음 그 위에 구조물이나 건축물을 시공한다.

특히, 지층이 불안정하거나 매립지, 뻘 등과 같이 지반이 약한 지역에서는 필히 파일을 타설 또는 매립하여 건축물이나 구조물을 견고하게 축적할 수 있도록 한다.

초기의 건축 또는 토목공사시에는 주로 자연에서 쉽게 구할 수 있는 나무말뚝을 사용하여 지지대를 형성하거나 그 지지대 위에 옥석을 부설하여 하중을 분산시키는 방법을 많이 이용하여 왔으며, 1990년 초에 원심제조공법을 이용한 중공형상의 콘크리트 파일이 개발되면서 SC(chemical prestress), PC(pretentioned spun concrete piles), PHC(pretentionedspun high strength concrete) 파일 등 현장의 다양한 여건에 적용 가능한 많은 종류의 중공형상 콘크리트 파일이 사용되고 있다.

이와 같이 개발된 콘크리트 말뚝에 대한 지반삽입방법으로 크게 해머를 이용하여 타격하는 항타공법과 별도의 천공장치로 목적지반에 말뚝 삽입공을 천공한 상태에서 그 천공에 콘크리트 말뚝을 삽입하는 방법이 있으나 지반에 암반층이 나올 때까지 파고들어간 후 콘크리트를 타설하는 것과 해머를 이용하여 타입하는 방법은 상당한 공사기간과 비용이 소요되고 특히, 해머를 이용하는 경우 콘크리트 파일의 두부가 손상 내지 파손됨으로써 최근에는 충분한 강성을 지니는 PHC 파일을 주로 이용하고 있는 실정이다.

또한, 목적지반까지의 천공하는 과정에서 길이가 규격화된 파일을 이음하거나 일정길이로 잘라 사용되는 경우가 많으며 이러한 경우 이음부위가 부실하여 지반침화와 같은 문제에 적절히 대응하지 못하는 문제점이 발생 되었다.

상기와 같은 이음부위의 경도를 높이기 위하여 다양한 기술들이 제공되고 있다.

그 일예로 대한민국 공개특허공보(공개번호 제10-2010-0024861호)에는 "천공 케이싱 파이프의 연결구의 기술"이 소개되어 있으며 기술구성의 내용인즉, 마이크로 파일 시공시 천공홀의 심도 내에 관입되는 케이싱 파이프와 이 파이프의 하단외연부에 돌출되는 체결핀 및 케이싱 파이프에 형성되는 연결구로 구성된 연결구가 구비된 마이크로 파일 천공 케이싱 파이프에 관한 것이다.

그러나, 천공케이스를 이용하여 천공한 상태를 유지시킨 상태에서 현장에서 내부에 철근배근하고 콘크리트를 타설하는 과정을 거쳐 파일을 형성함으로써 경도가 약하고 철근이 바닥면에 노출되어 부식되는 문제점으로 인하여 연악지반에서의 원하는 강도를 얻지 못하는 문제점이 있다.

종래의 다른 실시예로서 국내공개특허공보(공개번호 제10-2009-0049250호)에는 "콘크리트 파일을 연결하기 위한 체결구의 구성"이 소개되어 있다.

기술의 구성을 살펴보면 통공을 갖는 몸체부와 각각 플랜지 형상이면서 복수개의 볼트체결공을 갖고 상기 몸체부의 상하 양측단에 결합되는 플랜지부로 이루어진 것으로 체결구에 관한 것이다.

이와 같은 체결구는 체결구의 상하로 콘크리트 파일을 위치시키고 볼트체결방식으로 체결함으로써 연결이 간편할 수 있으나 콘크리트 파일의 내부에 형성된 뼈대가 일체화되지 않음으로써 이음부위의 경도가 다른 부분에 비하여 저하되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 경도의 저하를 볼트의 결합으로 보충할 수 있다고 하나 뼈대가 일체로 형성된 것에 비하여 경도의 차이가 발생될 수 뿐이 없다.

그밖에 종래기술로 국내공개특허공보(특허공개번호 제10-2004-0011722호)에는 "강관파일의 연결구"에 관한 기술이 소개되어 있다.

기술의 내용으로는 상부연결부와 하부연결부 사이에 걸침고리가 방사상으로 돌출되는 강관파일 연결구를 제공하는 것으로 외측으로 돌출된 걸침고리의 양면에 상부강관파일과 하부강관파일의 일면을 밀착시켜 형성하는 것으로 구조상 강한 경도를 발휘하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 건축물의 시공상에서는 파일의 설치 후 그 상부에 건축물을 시공하는데, 건축물의 기둥과 파일이 일체로 형성되지 않음으로써 건축물의 경도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 일정규격으로 표준화된 콘크리트 파일의 내부에 뼈대를 에이치빔을 사용하여 형성함으로써 피일의 제작이 쉽고 제작시간을 단축시킬 수 있는 콘크리트 파일을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적으로는 상기 콘크리트 파일의 일측 또는 양측에 이웃하는 콘크리트 파일의 연결을 원활하게 할 수 있도록 일정부분의 에이치빔을 노출시켜 이음부를 형성함으로써 이웃하는 콘크리트 파일과의 이음이 수월하고 이음부를 용접 또는 볼팅과 같이 현장상황에 맞는 방법으로 연결할 수 있으며 연결부위의 외주면에 콘크리트를 타설하여 이음부위가 외부로 노출이 안되도록 함으로써 연결된 피일 전체가 동일한 경도를 갖을 수 있도록 한 콘트리트 파일을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적으로는 건축물의 시공시 기초공사가 되는 연약지반에 파일을 박는 작업에서 파일의 상면과 건축물의 바닥면 및 각각의 층의 면을 일체로 형성되게 함으로써 건축물에 높은 경도를 갖도록 함으로써 견고한 건축물을 시공할 수 있는 콘크리트 파일을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적으로는 상기와 같은 콘크리트 파일을 이용한 새로운 파일의 설치방법을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연장수단을 갖는 콘크리트 파일은 연약지반을 보강하기 위-하여 지면에 박는 콘크리트 파일에 있어서, 상기 콘크리트 파일은 에이치빔의 외주면에 콘크리트를 타설하여 파일을 형성하고 그 일측에 에이치빔이 노출되는 이음부를 형성하여 이웃하는 파일의 이음부와 연결이 가능한 형태로 형성된 것에 특징이 있다.

또한, 상기 파일의 이음부에 콘크리트를 타설하기 위하여 콘크리트 주입구를 갖으며 양측 단면이 볼팅에 의하여 체결되는 는 한 쌍의 커버로 구성된 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 에이치빔은 길이방향으로 수평 또는 상협하광의 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같이 구성된 콘크리트 파일의 설치과정은 연약지반을 보강하기 위하여 지면에 박는 파일을 설치함에 있어서, 지면위로 에이치빔이 노출되도록 지반에 파일을 박는 1차 파일 삽입단계와, 노출된 파일의 에이치빔 상면에 상하부에 에이치빔이 노출된 이웃하는 파일을 위치시키고 용접하여 서로 일체화 되도록 형성하는 2차 파일 연결단계와, 연결부의 외주면에 홀더를 밀착시키고 내부에 콘크리트를 타설하여 연결부를 마감하는 연결마감단계 및 연결된 2차 파일을 지반에 박는 2차 파일 삽입단계를 포함하며 이루어짐에 특징이 있다.

본 발명은 연악지반에서의 콘크리트 파일의 시공시 여러 개의 콘크리트 파일을 작업현장에서 일체로 연결하여 목적지반까지 쉽게 파일을 박을 수 있어 공사기간을 단축할 수 있으며 각각의 파일을 이음한 이음부분이 파일의 다른 부분과 동일한 경도를 갖음으로써 이음된 파일 또한 우수한 경도를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 각각의 파일을 연결한 이음부의 외주면에 별도의 홀더를 이용하여 콘크리트 타설하여 마감함으로써 외형적으로 이음부위가 노출되지 않아 이음부분에 발생되는 부식, 훼손 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 콘크리트 파일의 내부에 형성되는 에이치빔의 형태를 길이방향으로 수평이나 상협하광의 형태와 같이 다양하게 형성할 수 있어 시공환경에 맞는 최적의 경도를 발휘할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 파일의 이음부를 연장하여 이음부에 각층의 바닥면을 형성하는 뼈대와 바로 연결함으로써 건축물의 시공시 견고함을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 다른 실시예의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 이음부를 나타낸 부분 확대 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 연결부분에 홀더를 설치하기 위한 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 연결부분에 홀더를 설치하고 콘크리트를 타설한 상태의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 콘크리트 파일이 다른 실시예들과 연결된 상태의 요부 확대 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 또 다른 실시예의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 또 다른 실시예의 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 콘크리트 파일의 설치방법을 설명하기 위한 블럭도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 연장수단을 갖는 콘크리트 파일을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 콘크리트 파일(100)은 에이치빔(10)의 외주면에 콘크리트(20)를 형성하여 일체로 형성한다.

또한, 상기 에이치빔(10)은 콘크리트(20)의 상부로 일정부분 노출시켜 이음부(30)를 구성하며 이 이음부(30)에 연결되는 파일의 이음부(30)가 밀착된 상태로 용접 또는 볼팅에 의하여 결합된다.

한편, 상기 콘크리트(20)는 금형(미도시)의 내부에 에이치빔(10)을 삽입하고 콘크리트를 타설하고 양생함으로써 파일(100)을 형성하며 원형 또는 각형으로 다양한 형태를 취할 수 있다.

한편, 도 3에는 앞에서 설명한 기본 구조의 콘크리트 파일과 연결되는 다른 실시예의 콘크리트 파일이 도시되어 있다.

도시한 바와 같이 본 실시예의 콘크리트 파일(100')은 길이방향으로 양측에 에이치빔(10')을 노출시켜 이음부(30')를 형성함으로써 기본형태의 파일(100)에 형성된 이음부(30)와 결합할 수 있도록 형성한다.

한편, 상기의 실시예와 같이 파일의 양측에 이음부(30')를 형성함으로써 파일의 삽입시 목적지반에 도달시까지 본 실시예의 파일을 계속 이음하여 설치함으로써 안정적이고 우수한 경도를 갖는 콘크리트 파일을 목적지반까지 박을 수 있는 것이다.

한편, 도 4에는 기본형태의 파일(100)과 다른 실시예의 파일(100')의 이음부(30, 30')를 밀착시키고 이 이음부에 각각의 층을 형성하는 뼈대(40)를 연결한 상태의 실시예를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이 각각의 이음부(30, 30')를 용접이나 볼팅으로 연결한 상태에서 파일의 상면에서 볼 때 "+"형, "ㄱ" 또는 "-"형의 형태로 각각의 층을 형성하는 기본 뼈대(40)를 일체로 형성함으로써 각 층을 형성하는 기본 뼈대(40)를 파일과 일체로 형성한 상태에서 콘크리트 타설하여 각층을 형성함으로써 건축물 전체에 우수한 경도를 갖도록 시공할 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 6에는 앞에서 설명한 기본 형태의 콘크리트 파일의 이음부와 다른 실시예의 콘크리트의 이음부를 연결하는 구체적인 구성이 도시되어 있다.

도시한 바와 같이 아래에 기본형태의 파일(100)을 위치한 상태에서 기본파일(100)의 상부에 형성된 이음부(30)에 이웃하는 다른 실시예 파일(100')의 하부에 형성된 이음부(30')를 안착시킨 후 용접하여 에이치빔(10, 10')을 일체화 시키고 이어서 이음부(30, 30')의 외주면에 홀더(50)를 이용하여 콘크리트 타설함으로써 이음부(30, 30')가 외부로 노출되는 것을 방지함과 동시에 외부에서 이음부를 확인할 수 없도록 한다.

상기 홀더(50)는 도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같이 파일의 이음부에 콘크리트를 타설하기 위하여 콘크리트 주입공(51)를 갖으며 양측 단면이 볼팅에 의하여 체결되는 는 한 쌍의 몸체(52)로 구성된다.

즉, 홀더(50)는 내면에 파일의 콘크리트 면과 밀착되도록 반원형의 몸체(52)가 한 쌍으로 형성되어 서로 밀착시 콘크리트(20)의 외주면에 밀착되도록 형성한다.

이때, 밀착된 상태를 유지시키기 위하여 몸체(52)의 양측에 여러 개의 연결공(53a)이 형성된 연장판(53)을 각각 형성하여 연결공(53a)에 볼트를 합입하여 서로 견고하게 밀착시킨다.

한편, 상기 몸체(52)의 일측에는 콘크리트를 내부에 주입할 수 있도록 주입공(51)가 형성된다.

도 6에 도시한 바와 같이 주입공(51)을 통하여 이음부의 외주면에 콘크리트를 타설한 후 양생하여 콘크리트면(20)과 동일한 형태를 갖도록 함으로써 이음부(30, 30')의 부식이나 훼손을 방지할 수 있으며 외관상 이음부분을 알 수 없어 우수한 미관을 갖는다.

한편, 도 7에는 본 발명의 콘크리트 파일의 기본형태와 다른 실시예의 결합을 이용하여 건축물의 시공에서 각층의 바닥면을 일체로 형성한 상태를 예시한 도면이다.

도시한 바와 같이 하부는 각각의 파일에 노출된 이음부(30, 30')를 서로 연결하여 하나의 파일로 형성하고 그 상부의 이음부에는 각층을 형성하는 뼈대(40)를 연결하여 건축물을 형성하는 실시예가 도시되어 있다.

즉, 기본형태의 파일(100)의 상부에 다른 실시예의 파일(100‘)을 안착시키고 이음부(30, 30')를 서로 연결하여 일체화 한 후 다시 다른 실시예의 파일(100') 상부에 노출된 이음부(30')에 기본형태 파일의 이음부(30)를 밀착시켜 용접함으로써 최종적으로 에이치빔(10)이 외부로 노출되지 않음으로써 부식이나 훼손이 방지된다.

현편, 도 8 내지 도 9에는 에이치빔의 다른 실시예들이 도시되어 있다.

먼저, 도 8에 도시한 바와 같이 에이치빔(10')의 형태를 상협하광으로 형성함으로써 하부의 경도를 높게 형성할 수 있으며 또한, 상부의 파일을 엷게 형성하여도 높은 경도를 유지할 수 있도록 형성함으로써 다양한 건축물의 기둥으로 형성할 수 있는 특징이 있다.

또한, 도 9는 파일의 양측에 크기가 다른 에이치빔(10")을 위치시키고 그 중간부분을 상협하광의 형태의 에이치빔으로 서로 연결하여 더욱 경도가 우수하고 다른 크기의 에이치빔의 연결을 보다 쉽게 할 수 있는 특징이 있다.

이하, 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 연장수단을 갖는 콘크리트 파일의 설치방법을 구체적인 단계별로 설명하면 다음과 같다.

1차 파일 삽입단계.

먼저 시공하려는 연약지반에 콘크리트 파일을 박아 삽입하는데, 이때 파일의 하부에 에이치빔이 노출되지 않음으로써 오랜 시간 뒤에도 파일의 경도가 변화없이 동일한 경도를 유지할 수 있다.

2차 파일 연결단계.

만일 1차 파일을 전부 삽입하였음에도 불구하고 목적지반까지 파일이 도달안된 상황에서는 양측에 이음부가 형성된 2차 파일을 1차 파일의 이음부 상면에 위치한 상태에서 용접이나 볼팅 등의 방법으로 서로 연결하여 재차 박음작업을 수행할 수 있도록 준비한다

한편, 건축물의 시공에서는 노출된 1차 파일의 이음부에 2차 파일의 이음부를 연결하고 그 이음부의 외주면에 각층의 바닥면을 형성하기 위한 뼈대를 연결하여 형성하고 이와 같은 과정을 반복하여 건축물을 시공함으로써 건축물 전체에 우수한 경도를 부여할 수 있는 특징이 있다.

연결 마감단계.

상기와 같이 1차 파일과 2차 파일의 이음부를 연결하거나 여기에 각층의 뼈대를 더 연결한 상태에서 그 외주면에 홀더를 이용하여 콘크리트를 타설함으로써 이음부가 보호되어 부식이나 변형이 발생되지 않으며 외관상 이음부를 확인할 수 없을 정도의 우수한 외관을 갖도록 연결하고 다시 박음 작업을 수행하여 목적지반까지 파일을 박을 수 있다.

2차 파일 삽입단계.

박은 과정이 진행되는 파일이 목적지반까지 도달안된 상태에서는 2차 파일을 연결한 상태로 계속 박음과정을 진행하여 목적지반까지의 박음이 가능하도록 형성한다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명한 것이나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게는 다양한 변형 및 다른 실시예가 가능하다는 점이 이해될 것이다.

100, 100' ... 콘크리트 파일 10, 10', 10" ... 에이치빔
20 ... 콘크리트 30, 30' ... 이음부
40 ... 뼈대 50 ... 홀더
51 ... 주입공 52 ... 몸체
53 ... 연장판 53a ... 연결공

Claims (5)

1. 연약지반을 보강하기 위하여 지면에 박는 콘크리트 파일에 있어서,
   상기 콘크리트 파일은 에이치빔(10)의 외주면에 콘크리트(20)를 타설하여 파일(100)을 형성하고 그 일측에 에이치빔(10)이 노출되는 이음부(30)를 형성하여 이웃하는 파일(100')의 이음부(30')와 연결 및 건축물의 바닥면의 뼈대와 연결이 가능한 형태로 형성됨을 특징으로 하는 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 파일(100)의 이음부(30)에 콘크리트를 타설하기 위하여 중앙부분에 콘크리트 주입공(51)과 양측에 연결공(53a)이 형성된 연장판(53)이 일체로 형선된 몸체(52)가 한 쌍으로 구성된 홀더(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 에이치빔(10)은 길이방향으로 수평 또는 상협하광의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 견고한 연장수단을 갖는 콘크리트 파일.
   
4. 연약지반을 보강하기 위하여 지면에 박는 파일을 설치함에 있어서,
   지면위로 에이치빔이 노출되도록 지반에 파일을 박는 1차 파일 삽입단계;
   노출된 파일의 에이치빔 상면에 상하부에 에이치빔이 노출된 이웃하는 파일을 위치시키고 용접하여 서로 일체화 되도록 형성하는 2차 파일 연결단계;
   연결부의 외주면에 홀더를 밀착시키고 내부에 콘크리트를 타설하여 연결부를 마감하는 연결마감단계;
   연결된 2차 파일을 지반에 박는 2차 파일 삽입단계;를 포함하며,
   여기서, 상기와 같은 단계를 연속하여 원하는 깊이까지 파일을 삽입하여 연약지반에서도 우수한 지지력을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일의 설치방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 2차 파일 연결단계 후 이음부의 측면으로 건축물의 바닥면 또는 천정을 형성을 위한 뼈대를 연결하여 건축물 전체에 경도를 증가시키는 이음부 뼈대 연결단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 파일의 설치방법.

Images