KR20110114265A - 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토공사의 파일(P)의 주두에 사용되는 파일캡에서,
원반형태로써 상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 하부받침(10); 원기둥형태로써 상기 하부받침(10) 상부에 설치되는 방진패드(20); 원반형태로써 상기 방진패드(20) 상부에 설치되는 상부받침(30); 전체적으로 하부가 개방된 원통형상으로 내부의 수평면이 상기 상부받침(30) 상부에 일체로써 설치되되 수직면의 하단이 상기 파일(P)의 주두 이하로 내려오도록 설치되는 보호캡(50); 및, 상기 보호캡(50)을 관통하여 상기 상부받침(30) 상부에 수직으로 접합되는 다수 개의 스터드볼트(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡(C)을 제공한다. 또한 전체적으로 상하부가 개방된 원통형상으로 상기 보호캡(50) 수직면의 외주면에 설치되는 보호캡 스페이서(60); 및, 상기 보호캡(50) 수직면의 하단 내주면과 파일(P)의 주두사이의 틈에 설치되는 패드보호대(70);가 추가로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡(C)을 제공한다.
더불어 상기 면진 파일캡(C)을 이용하여 지반에 형성되는 파일구조에서,
굴착된 지반에 설치되는 파일(P); 상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 상기 면진 파일캡(C); 상기 지반부터 상기 보호캡(50)의 높이까지 포설되는 잡석; 및, 상기 보호캡(50)과 스터드볼트(40) 상부에 설치되는 구조물;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡을 이용한 면진 파일구조를 제공한다.

Description

면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조{Vibration Damping Pile Cap And Vibration Damping Pile Structure Using The Same}

본 발명은 건축물의 건설과정에서 지진에 대비한 면진구조를 형성함에 있어서 별도의 설계변경없이 저렴한 비용으로 기존의 파일공법에 추가하여 적용할 수 있는 파일캡 및 이를 이용한 파일구조에 관한 것으로, 비숙련공도 사용이 간편하고 설치 및 해체가 자유로운 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조에 관한 것이다.

과거와 달리 최근에는 국내를 포함한 전세계적으로 지진이 자주발생하고 있으며 그 피해가 증가됨에 따라 건축물에 있어서 내진 또는 면진에 대한 필요성이 증가되고 있다.

신축건물의 경우, 건축설계시 공동주택 및 고층빌딩은 각각 내진설계 및 면진설계가 이루어지고 있으나 상기 공동주택 및 고층빌딩외의 일반건물은 일부를 제외하곤 거의 모든 건물에서 지진에 대한 대비가 부족하다.

설사 내진설계 또는 면진설계를 적용한다고 하더라도 기존의 내진 또는 면진구조 및 공법은 구조체의 재료적 강도를 높이거나 고가의 면진장치를 별도로 구비하여 설치하는 것이므로 설계가 어렵고 시공기간 및 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

따라서 기존의 건물에 대한 별도의 설계변경없이 추가되는 간단한 구조로 면진효과를 극대화할 수 있는 저렴한 면진구조의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 다음과 같다.

첫째, 별도의 설계변경없이 기존의 파일의 주두에 적용할 수 있는 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공하고자 한다.

둘째, 구조가 간단하여 설치가 간편하고 파손의 우려가 적은 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공하고자 한다.

셋째, 건식화 및 기성화된 부재를 조립하므로 비숙련공이 설치하더라도 우수한 면진효과를 얻을 수 있는 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공하고자 한다.

넷째, 별도의 설계변경이 필요없고 구조가 간단하므로 공기와 공비를 줄일 수 있는 경제적인 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 토공사의 파일(P)의 주두에 사용되는 파일캡에서,

상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 하부받침(10); 상기 하부받침(10) 상부에 설치되는 방진패드(20); 상기 방진패드(20) 상부에 설치되는 상부받침(30); 전체적으로 상부가 막히고 하부가 개방된 형상으로 내부의 수평면이 상기 상부받침(30) 상부에 일체로써 설치되되 수직면의 하단이 상기 파일(P)의 주두 이하로 내려오도록 설치되는 보호캡(50); 및, 상기 보호캡(50)을 관통하여 상기 상부받침(30) 상부에 수직으로 접합되는 다수 개의 스터드볼트(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡(C)을 제공한다.

또한 전체적으로 상하부가 개방된 통형상으로 상기 보호캡(50) 수직면의 외주면에 설치되는 보호캡 스페이서(60); 및, 상기 보호캡(50) 수직면의 하단 내주면과 파일(P)의 주두사이의 틈에 설치되는 패드보호대(70);가 추가로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡(C)을 제공한다.

더불어 상기 면진 파일캡(C)을 이용하여 지반에 형성되는 파일구조에서,

굴착된 지반에 설치되는 파일(P); 상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 상기 면진 파일캡(C); 상기 지반부터 상기 보호캡(50)의 높이까지 포설되는 잡석; 및, 상기 보호캡(50)과 스터드볼트(40) 상부에 설치되는 구조물;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡을 이용한 면진 파일구조를 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 별도의 설계변경없이 기존의 파일의 주두에 적용할 수 있는 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공한다.

둘째, 구조가 간단하여 설치가 간편하고 파손의 우려가 적은 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공한다.

셋째, 건식화 및 기성화된 부재를 조립하므로 비숙련공이 설치하더라도 우수한 면진효과를 얻을 수 있는 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공한다.

넷째, 별도의 설계변경이 필요없고 구조가 간단하므로 공기와 공비를 줄일 수 있는 경제적인 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공한다.

도 1은 본 발명의 면진 파일캡의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조의 단면도이다.
도 3은 본 발명 중 스터드볼트, 보호캡 및 상부받침의 결합체를 도시한 사시도이다.
도 4 내지 6은 본 발명 중 스터드볼트, 보호캡 및 상부받침의 결합체의 제작과정을 순서대로 도시한 그림이다.
도 7은 본 발명 중 하부받침을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조가 지진 등으로 비롯되는 수평진동에 대응하는 거동을 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조가 지진 등으로 비롯되는 수직진동에 대응하는 거동을 도시한 개념도이다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

1. 면진 파일캡

도 1은 본 발명의 면진 파일캡의 분해사시도이며, 도 2는 본 발명의 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조의 단면도이다.

본 발명의 면진 파일캡(C)는 토공사의 파일(P)의 주두에 사용되는 파일캡에서,

상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 하부받침(10); 상기 하부받침(10) 상부에 설치되는 방진패드(20); 상기 방진패드(20) 상부에 설치되는 상부받침(30); 전체적으로 상부가 막히고 하부가 개방된 형상으로 내부의 수평면이 상기 상부받침(30) 상부에 일체로써 설치되되 수직면의 하단이 상기 파일(P)의 주두 이하로 내려오도록 설치되는 보호캡(50); 및, 상기 보호캡(50)을 관통하여 상기 상부받침(30) 상부에 수직으로 접합되는 다수 개의 스터드볼트(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 전체적으로 상하부가 개방된 통형상으로 상기 보호캡(50) 수직면의 외주면에 설치되는 보호캡 스페이서(60); 및, 상기 보호캡(50) 수직면의 하단 내주면과 파일(P)의 주두사이의 틈에 설치되는 패드보호대(70);가 추가로 더 구성될 수 있다.

도 7은 본 발명 중 하부받침을 도시한 사시도이다.

상기 하부받침(10)은 대체로 원반형태로써 상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 것으로 부식의 우려가 없는 강제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 하부받침(10)은 파일(P)의 두부를 정리한 후 설치되는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이 상부 및 하부에 각각 상기 방진패드(20)가 거치될 수 있는 크기 또는 직경을 가진 패드가이드(12) 및 상기 파일(P)의 중공에 삽입될 수 있는 크기 또는 직경의 파일가이드(14)가 더 형성될 수 있는 데, 지진으로 인한 수평진동이 발생되었을 때 상기 패드가이드(12) 및 파일가이드(14)가 각각 방진패드(20) 및 파일(P)이 하부받침(10)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 패드가이드(12)의 내경은 최소한의 유격을 가지고 상기 방진패드(20)의 외경보다 조금 크며, 상기 파일가이드(14)의 외경은 최소한의 유격을 가지고 상기 파일(P)의 내경보다 조금 작다.

또한 상기 하부받침(10)의 두께는 구조적 검토를 통해 충분한 강성과 두께를 가지는 것이 바람직하며, 부식방지를 위해 방청페인트 등으로 도장하는 것이 바람직하다.

상기 방진패드(20)는 대체로 원기둥형태로써 상기 하부받침(10) 상부에 설치되는 것으로, 교량등에 사용되는 일반적인 면진패드를 사용하며 단면과 직경은 파일(P)의 단면과 직경에 유사하게 정하는 것이 바람직하며 두께는 지진으로 인한 진동폭과 파일(P)의 선단지지력에 따라 적정한 수준으로 자유로이 정할 수 있다.

도 3은 본 발명 중 스터드볼트, 보호캡 및 상부받침의 결합체를 도시한 사시도이다.

상기 상부받침(30)은 대체로 원반형태로써 상기 방진패드(20) 상부에 설치되는 것으로, 주로 철판을 사용하며 구조물로부터 방진패드(20) 상부에 이르는 하중 전달 및 진동 흡수를 위한 강재로써 두께가 충분하여야 한다. 또한 하기 스터드볼트(40)를 용접 설치하며 방진패드(20)의 상부와 고정된다. 또한 상기 상부받침(30)의 두께는 구조적 검토를 통해 충분한 강성과 두께를 가지는 것이 바람직하며, 부식방지를 위해 방청페인트 등으로 도장하는 것이 바람직하다.

상기 보호캡(50)은 대체로 전체적으로 하부가 개방된 원통형상으로 내부의 수평면이 상기 상부받침(30) 상부에 일체로써 설치되되 수직면의 하단이 상기 파일(P)의 주두 이하로 내려오도록 설치되는 것으로, 상기 보호캡(50)을 관통하여 상기 상부받침(30) 상부에 수직으로 접합되는 다수 개의 스터드볼트(40)를 통하여 건축물의 구조체에 일체로써 시공된다.

상기 보호캡 스페이서(60)는 대체로 전체적으로 상하부가 개방된 원통형상으로 상기 보호캡(50) 수직면의 외주면에 설치되는 것으로, 상기 방진패드(20)와 유사한 소재로 내구성과 신축성이 좋은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 보호캡 스페이서(60)는 보호캡(50)으로 전달되는 지반(잡석층 포함)의 진동을 흡수할 공간을 확보하는 기능을 하며 상기 보호캡 스페이서(60)의 상부는 구조물의 콘크리트에 매립되는 부분을 제외한 나머지 부분까지 닿도록 하고 상기 보호캡 스페이서(60)의 하부는 보호캡(50)의 하부면까지 부착하여 수직 및 수평진동에 의한 진동흡수 공간을 확보할 목적으로 설치한다.

상기 패드보호대(70)는 상기 보호캡(50) 수직면의 하단 내주면과 파일(P)의 주두사이의 틈에 설치되는 것으로, 파일(P) 주두의 상부측면과 보호캡(50) 사이의 틈에 토사 또는 잡석 등의 혼입을 방지하여 진동 발생시 파일(P) 주두 측면과 보호캡(50)과의 진동에 의한 활동 공간을 확보하기 위해 설치한다. 소재로는 내구성이 좋고 공간확보 효과가 좋은 구조물의 신축이음재(JOINT FILLER)를 이용하는 것이 바람직하다.

도 4 내지 6은 본 발명 중 스터드볼트, 보호캡 및 상부받침의 결합체의 제작과정을 순서대로 도시한 그림이다.

본 발명 중 스터드볼트, 보호캡 및 상부받침의 결합체의 제작과정을 살펴보면,

도 4(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 먼저 하부거푸집(F1)을 조합하여 전체적으로 원통형상를 만들고, 도 4(c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 그 위에 스터드볼트(40)가 용접된 상부받침(30)을 거치한 후,

도 5(e) 내지 (g)에 도시된 바와 같이 상부거푸집(F2)을 조합하여 상기 하부거푸집(F1) 주위에 일정한 간격을 두고 설치한다. 이어서 도 5(h)에 도시된 바와 같이 철근을 배근하고 콘크리트를 타설한다.

도 6(i) 또는 (j)에 도시된 바와 같이 상부거푸집(F2) 및 하부거푸집(F1)을 탈형하면 도 6(k)와 같은 스터드볼트, 보호캡 및 상부받침의 결합체가 완성된다.

상술한 본 발명 중 스터드볼트, 보호캡 및 상부받침의 결합체의 제작과정은 단지 하나의 실시예로써, 상기 보호캡(50)을 철제로 구성한 다른 실시예로도 구성할 수 있다.

2. 면진 파일캡을 이용한 면진 파일구조

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 면진 파일캡을 이용한 면진 파일구조는 상기 면진 파일캡(C)을 이용하여 지반에 형성되는 파일구조에서,

굴착된 지반에 설치되는 파일(P); 상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 상기 면진 파일캡(C); 상기 지반부터 상기 보호캡(50)의 높이까지 포설되는 잡석; 및, 상기 보호캡(50)과 스터드볼트(40) 상부에 설치되는 구조물;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 파일(P)은 굴착된 지반에 설치되는 파일로써 주두에 중공이 형성된 통상적인 콘크리트 파일이 사용될 것이나 H-파일, PC 또는 PHC 파일 등도 이용될 수 있다.

상기 면진 파일캡(C)은 상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 것으로, 이에 대한 설명은 상술했으므로 설명을 생략한다.

상기 잡석은 상기 지반부터 상기 보호캡(50)의 높이까지 포설되는 것으로, 통상적으로 건축공사에서 지반과 구조체 사이에 포설되는 잡석을 말한다.

상기 구조물은 상기 보호캡(50)과 스터드볼트(40) 상부에 설치되는 것으로, 건물 등 각종 구조물을 말한다.

도 8은 본 발명의 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조가 지진 등으로 비롯되는 수평진동에 대응하는 거동을 도시한 개념도이고, 도 9는 본 발명의 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조가 지진 등으로 비롯되는 수직진동에 대응하는 거동을 도시한 개념도이다.

먼저 본 발명의 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조가 지진 등으로 비롯되는 수평진동에 대응하는 거동을 살펴보면,

본 발명이 적용되지 않은 종래의 파일구조는 파일의 주두의 스터드 볼트나 수직철근에 직접적으로 바닥철근을 배근하고 바닥콘크리트를 타설하여 형성하므로 지반에서 진동이 발생하면 구조물이 직접적으로 영향을 받아 붕괴의 위험이 높다.

그러나 본 발명의 경우에는 평상시에는 도 8(a)의 상태로 유지되며, 지진 등으로 비롯되는 수평진동이 발생하면 도 8(b) 내지 (d)에 도시된 바와 같이 지반에 고정된 파일(P)의 수평변위가 일어나고 그 변위를 방진패드(20)가 변형을 일으키며 흡수하여 상기 상부받침(30), 스터드볼트(40), 보호캡(50) 및 구조체는 변위가 발생하지 않는다. 이때 잡석에서 발생하는 변위는 잡석과 보호캡(50) 사이에 설치된 보호캡 스페이서(60)가 변형을 일으키며 흡수한다.

다음으로 본 발명의 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조가 지진 등으로 비롯되는 수직진동에 대응하는 거동을 살펴보면,

평상시에는 도 9(a)의 상태로 유지되며, 지진 등으로 비롯되는 수직진동이 발생하면 도 9(b) 내지 (d)에 도시된 바와 같이 지반에 고정된 파일(P)의 수직변위가 일어나고 그 변위를 방진패드(20)가 변형을 일으키며 흡수하여 상기 상부받침(30), 스터드볼트(40), 보호캡(50) 및 구조체는 변위가 발생하지 않는다.

결론적으로 본 발명은 별도의 설계변경없이 기존의 파일의 주두에 적용할 수 있으며, 구조가 간단하여 설치가 간편하고 파손의 우려가 적다. 또한 건식화 및 기성화된 부재를 조립하므로 비숙련공이 설치하더라도 우수한 면진효과를 얻을 수 있으며, 별도의 설계변경이 필요없고 구조가 간단하므로 공기와 공비를 줄일 수 있는 경제적인 면진 파일캡 및 이를 이용한 면진 파일구조를 제공한다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.

따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

P: 파일
C: 면진 파일캡
F1: 하부거푸집
F2: 상부거푸집
10: 하부받침
12: 패드가이드
14: 파일가이드
20: 방진패드
30: 상부받침
40: 스터드볼트
50: 보호캡
60: 보호캡 스페이서
70: 패드보호대

Claims (5)

1. 토공사의 파일(P)의 주두에 사용되는 파일캡에서,
   상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 하부받침(10);
   상기 하부받침(10) 상부에 설치되는 방진패드(20);
   상기 방진패드(20) 상부에 설치되는 상부받침(30);
   전체적으로 상부가 막히고 하부가 개방된 형상으로 내부의 수평면이 상기 상부받침(30) 상부에 일체로써 설치되되 수직면의 하단이 상기 파일(P)의 주두 이하로 내려오도록 설치되는 보호캡(50); 및,
   상기 보호캡(50)을 관통하여 상기 상부받침(30) 상부에 수직으로 접합되는 다수 개의 스터드볼트(40);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡(C).
   
2. 제1항에서,
   전체적으로 상하부가 개방된 통형상으로 상기 보호캡(50) 수직면의 외주면에 설치되는 보호캡 스페이서(60); 및,
   상기 보호캡(50) 수직면의 하단 내주면과 파일(P)의 주두사이의 틈에 설치되는 패드보호대(70);
   가 추가로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡(C).
   
3. 제1항 또는 제2항에서,
   상기 하부받침(10)은 상부 및 하부에 각각 상기 방진패드(20)가 거치될 수 있는 크기를 가진 패드가이드(12) 및 상기 파일(P)의 중공에 삽입될 수 있는 크기의 파일가이드(14)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡(C).
   
4. 제1항 또는 제2항의 면진 파일캡(C)을 이용하여 지반에 형성되는 파일구조에서,
   굴착된 지반에 설치되는 파일(P);
   상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 상기 면진 파일캡(C);
   상기 지반부터 상기 보호캡(50)의 높이까지 포설되는 잡석; 및,
   상기 보호캡(50)과 스터드볼트(40) 상부에 설치되는 구조물;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡을 이용한 면진 파일구조.
   
5. 제3항의 면진 파일캡(C)을 이용하여 지반에 형성되는 파일구조에서,
   굴착된 지반에 설치되는 파일(P);
   상기 파일(P)의 주두 상부에 설치되는 상기 면진 파일캡(C);
   상기 지반부터 상기 보호캡(50)의 높이까지 포설되는 잡석; 및,
   상기 보호캡(50)과 스터드볼트(40) 상부에 설치되는 구조물;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면진 파일캡을 이용한 면진 파일구조.
   

Images