KR20120006896U - 조립이 용이한 복합파일 - Google Patents

Abstract

본 고안은, PHC파일(10)과 강관파일(20)이 상호 결합되어 형성된 복합파일에 있어서, 상기 PHC파일(10)의 상단부와 하단부에는 볼트(30)가 체결되어 내부까지 관통될 수 있도록 둘레면을 따라 구멍(14)가 인서트성형되고, 상기 강관파일(20)의 양단에는 PHC파일(10)의 상부 또는 하부로 삽입되며 외면에 구멍(14)를 관통한 볼트(30)가 결합될 수 있도록 너트(21a)가 구비된 연결부재(21)와, 중앙에 연통부(22a)가 구비된 가압판(22)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 실시 예에 따르면, 복합파일을 구성하는 PHC파일과 강관파일이 연결부재에 의해 상호 연결되므로 매우 쉽고 간단하게 상호 이음할 수 있으며, 나아가, 연결부재를 매개로 상호 이음된 PHC파일 및 강관파일이 볼트에 의해 고정되므로 연결에 따른 결속력을 크게 강화할 수 있는 이점이 있다.

Description

조립이 용이한 복합파일{Easily Assembly Composit Pile}

본 고안은 조립이 용이한 복합파일에 관한 것이다.

지반은 견고한 지층이 깊은 곳에 존재하여서 지중으로 깊숙하게 관입되는 파일의 시공방법 중 미리 제작된 기성 콘크리트파일 또는 강재파일을 지중에 박는 방법이 있다.

기성 콘크리트파일 중 한 종류인 PHC파일(Prestressed spun High strength Concrete Pile)은, 주지된 바와 같이 외력에 의해 일어나는 응력을 소정의 한도까지 상쇄할 수 있도록 그 응력의 분포와 크기를 정하여 콘크리트파일 제조시 인공적으로 프리스트레스(Prestress)를 주어 휨에 대한 저항 및 일정한 압축강도를 갖도록 제작한 콘크리트파일이다.

상기와 같은 PHC파일은 자재비가 저렴하고, 파일자체의 선단부가 폐쇄됨에 따라 선단지지력이 높은 장점이 있으나, 상기 PHC파일을 시공함에 있어서, 최종 지지층까지 파일을 항타하여 삽입하거나 또는 미리 파일이 삽입될 수 있도록 구멍을 형성한 상태에서 관입시킬 경우, 파일에 대한 지반의 저항력이 커서 목표한 최종 지지층까지 확실하게 관입시키는 것이 곤란할 뿐만 아니라, 최종지지측으로 삽입되어 갈수록 항타에너지가 많이 소요되므로 파일 두부손상을 유발할 가능성이 크며, 파일 두부손상은 곧바로 파일 전체로 두부의 균열이 전달되어 파일 자체를 사용할 수 없게 되므로, 파일의 재시공이 불가피한 경우가 빈번히 발생하는 문제가 있었다.

한편, 강재파일의 일종인 강관파일(Steel Pipe Pile)은 파일재질이 균일하여 파일 전 길이에 걸쳐 하중에 대한 저항력이 균일하며, 특히 휨모멘트와 축력 및 전단력에 대한 저항력이 우수한 장점이 있다.

또한, 재료의 강도가 높아 강한 타격에 잘 견디므로 항타시 두부손상이 적게 발생하고, 타격에 의한 두부손상이 발생할 경우라도 국부적인 손상만 발생하므로, 시공시 국부적인 두부 손상부만 절단해 내고 강관을 추가로 용접하여 시공할 수 있음으로서, 파일 두부에서의 하중 저항력에 대한 손실이 없는 장점이 있다.

하지만, 상기와 같은 강관파일은 자재비가 고가리고, 지중 관입을 위한 항타시 최종지지층으로 근입되는 파일 선단부가 큰 외력을 받아 파손될 우려가 있을 뿐만 아니라, 파일 선단부가 개방되어 있기 때문에 선단지지력이 약한 단점이 있다.

따라서, 근래에 들어서는 PHC파일과 강관파일의 장점은 극대화하면서도 단점은 최소화한 복합파일에 개발되었으며, 대표적인 것으로 국내 공개특허 특2002-0089033호“프리스트레스트 콘크리트 말뚝과 강관 말뚝을 조합한 말뚝시공방법”가 제한되었다.

상기 국내공개특허 특2002-0089033호“프리스트레스트 콘크리트 말뚝과 강관 말뚝을 조합한 말뚝시공방법”을 간단하게 설명하면, PHC말뚝의 상면으로 강관말뚝을 얹혀준 상태에서 PHC말뚝과 강관말뚝의 경계부분을 용접을 매개로 상호 연결하는 구조를 이루고 있어 앞서 언급한 PHC파일과 강관파일의 장점을 극대화할 수 있다는 점에서는 매우 유리한 이점이 있다.

하지만, 상기 조합말뚝은, 단순히 PHC말뚝의 상면에 강관말뚝을 배치한 상태에서 경계면을 용접을 매개로 조합하는 방법을 채택하고 있기 때문에 고정성의 담보 및 결속력에 문제가 있으며, 더군다나 강관파일을 크레인을 매개로 인양한 상태에서 PHC말뚝의 상면에 강관말뚝을 얹혀야 하기 때문에 PHC말뚝과 강관말뚝을 동일선상에 배치하기가 매우 어려운 문제가 있다.

따라서, 상기와 같은 문제를 해소하고자 국내등록특허 제10-1010028호“PHC말뚝과 강관으로 이루어진 복합말뚝의 접합구조”가 제한되었다.

상기 국내등록특허 제10-1010028호“PHC말뚝과 강관으로 이루어진 복합말뚝의 접합구조”에 대해 간단하게 설명하면, PHC파일의 상면으로 강관의 하단부 외면을 감싸는 접합결합구를 설치하고, 설치된 접합결합구의 내측으로 강관의 하단부를 삽입한 상태에서 용접을 매개로 고정한 것으로, 앞서 언급한 국내공개특허 특2002-0089033호에 비해 매우 쉽고 간편하게 PHC말뚝과 강관을 연결할 수 있는 이점이 있다.

하지만, 상기 제한된 발명은, 접합결합구가 불필요하게 외부로 돌출되어 있기 때문에, 항타작업을 시행할 경우 돌출된 접합결합구가 지면을 긁으면서 관입될 수 밖에 없고, 이로 인하여 외력이 접합결합구에 지속적으로 작용하여 손상이 발생할 수 밖에 없어 상호 연결되도록 용접한 부위가 떨어져 이음강도가 크게 떨어지는 문제가 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, PHC파일과 강관파일 간의 조립을 매우 쉽게 연결할 수 있도록 하여 시공의 편의성 및 이음강도를 크게 향상시킨 조립이 용이한 복합파일을 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은,

PHC파일과 강관파일이 상호 결합된 복합파일에 있어서,

상기 PHC파일의 외면 상단부와 하단부에는 내부와 연통되는 구멍이 형성되고,

상기 강관파일의 양단에는 구멍을 관통한 볼트와 상호 체결되는 너트를 갖추고서, PHC파일의 상부 또는 하부로 삽입되는 연결부재와, 중앙에 연통부를 갖춘 가압판이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 실시 예에 따르면, 복합파일을 구성하는 PHC파일과 강관파일이 연결부재에 의해 상호 연결되므로 매우 쉽고 간단하게 상호 이음할 수 있으며, 나아가, 연결부재를 매개로 상호 이음된 PHC파일 및 강관파일이 볼트에 의해 고정되므로 연결시 결속력을 크게 강화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 고안은 강관파일을 포함해 PHC파일의 외면에 형성된 요철부가 밀크와 결합하기 때문에 결합력을 크게 강화시켜 줄 수 있어 구조물의 하중에 의해 침하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 지지력과 인발력을 증강시켜 줄 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 조립이 용이한 복합파일의 결합상태를 도시한 사시도.
도 2는 본 고안에 따른 조립이 용이한 복합파일의 분해사시도.
도 3은 본 고안에 따른 조립이 용이한 복합파일의 결합단면도.
도 4는 본 고안에 따른 조립이 용이한 복합파일의 시공을 예시한 도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 조립이 용이한 복합파일은, PHC파일(10)과 강관파일(20)로 구성된다.

상기 PHC파일(10)은 콘크리트관(11)과, 긴장재고정홀(12a,12a')을 갖추고서 콘크리트관(11)의 양쪽 선단에 맞대어지는 좌판(12,12')과, 콘크리트관(11)에 내설되며 양단이 긴장재고정홀(12a,12a')에 결합되는 긴장재(13)로 구성되는 것은 종래와 동일하다.

하지만, 여기서 주목할 점은 본 고안의 경우 상기 콘크리트관(11)의 상단부와 하단부에는 볼트(30)가 내측으로 삽입관통될 수 있도록 구멍(14)이 형성된다는 점과, 구멍(14)이 형성된 콘크리트관(11)의 상단부와 하단부 둘레면에 보강밴드(15)가 더 구비된다는 점이다.

상기 구멍(14)은 콘크리트관(11)의 상단부와 하단부의 둘레면을 따라 방사상으로 배열된다. 본 실시 예의 경우 평면에서 보았을 때, 60도 각도로 6개가 배열한 것을 도시하였나, 이는 어디까지나 하나의 실시 예에 불과하며, 필요에 따라 6개보다 많거나 적게 변형 실시될 수 있다. 상기 구멍(14)을 형성할 때에는 긴장재(13)를 피해 긴장재(13)와 긴장재(13) 사이에 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구멍(14)의 경우 콘크리트관(11)에 직접 성형할 수도 있지만, 도 3의 확대도와 같이 콘크리트관(11)에 금속재질의 부시를 삽입하여 구멍을 형성할 수도 있다.

상기와 같이 금속재질의 부시를 매개로 구멍(14)을 형성할 경우 볼트(30)를 부시의 구멍(14)에 삽입한 상태에서 항타작업이 이루어진다 하더라도 볼트(30)의 외면 나선이 콘크리트관(11)을 직접적으로 부딪치지 않게 되므로 충격에 의한 크랙발생을 차단할 수 있는 이점이 있다.

상기 구멍(14)으로 삽입된 볼트(30)는 이후에 설명될 강관파일(20)의 너트(21a)에 체결되므로서, PHC파일(10)과 강관파일(20)를 하나로 연결하게 된다.

상기 보강밴드(15)는 볼트(30)의 머리가 삽입되는 삽입공(15a-1)을 갖추고서, 둘레면을 감싸는 직선부(15a)와, 직선부(15a)에서 연장되는 요철부(15b)로 구성된 것으로서, 항타작업 시 콘크리트관(11)의 선단부가 충격에 의해 깨지는 것을 방지함과 동시에 밀크(M)와 용이하게 결합하기 위한 것이다.

상기 보강밴드(15)의 직선부(15a)에 형성된 삽입공(15a-1)은 구멍(14)의 갯 수와 동일하게 형성되며, 구멍(14)에 체결되는 볼트(30)의 머리가 내측으로 삽입되어 보호된다.

본 실시 예의 경우 직선부(15a)에 형성된 삽입공(15a-1)의 직경을 구멍(14)의 직경보다 크게 형성하였지만, 이는 어디까지나 하나의 실시 예에 불과하며, 필요에 따라 삽입공(15a-1)의 직경 역시 구멍(14)의 직경과 동일하게 변형 실시할 수 있다.

상기 보강밴드(15)의 요철부(15b)는 직선부(15a)에서 연장되는 것으로서, 정면에서 본 단면형상이 파형을 이루되, 파형의 내면은 콘크리트관(11)의 상단부 및 하단부 외면에 밀착고정되고, 파형의 외면은 밀크(M)와 결합된다.

계속해서, 상기 강관파일(20)의 양단에는 연결부재(21)와 가압판(22)이 형성된다. 여기서, 상기 연결부재(21)는 PHC파일(10)과 강관파일(20)을 연결하는 기능을 하는 것이고, 가압판(22)은 천공홀(H)에 주입된 밀크(M)가 지반의 크랙부분 및 복합파일의 외면과 천공홀(H) 내면 사이가 밀크(M)에 의해 매워지도록 밀크(M)를 가압하는 역할을 한다.

특히, 상기 강관파일(20)의 직경은 PHC파일(10)의 직경에 비해 상대적으로 크게 형성되는데, 이는 강관파일(20)이 지중에 삽입시 PHC파일(10)에 비해 큰 단면적을 갖도록 하여 PHC파일(10)에 대한 지지력을 강화토록 한 것이다.

한편, 상기 강관파일(20)의 양단에 설치되는 연결부재(21)와 가압판(22)에는, 외주선단으로부터 강관파일(20)의 두께만큼 간격을 두고 돌출되는 보강재(23)가 더 보강 구비된다. 본 실시 예의 경우 상기 연결부재(21)와 가압판(22)은 보강재(23)를 매개로 강관파일(20)의 양단에 삽입되어 고정될 수 있지만, 필요에 따라 확실한 고정성을 담보하기 위하여 강관파일(20)의 양단과 연결부재(21) 및 가압판(22)의 경계부분은 용접을 매개로 고정하는 것이 바람직하다.

상기 보강재(23)는 소정의 두께를 갖는 원통형의 띠(밴드)이거나 또는 방사상으로 배열되는 소정의 두께를 갖는 편(片) 중 어느 하나로 형성된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안의 시공법을 설명하면 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 본 고안의 복합파일을 시공하기 위해서는 우선, 오거에 구비된 스크류로 지면에 천공홀(H)을 굴착하고, 천공홀(H)의 내부 저면에 몰타르를 주입하여 몰타르와 흙이 섞인 통칭 밀크(M)를 형성한 후, 강관파일(20) 및 PHC파일(10)의 하단부 둘레면의 요철부(15b)가 파묻히도록 복합파일을 천공홀(H)에 삽입하여 밀크(M)가 경화되면서 복합파일이 천공홀(H)의 내부에 고정되도록 한다.

상기와 같이 복합파일을 시공하면, 유동성을 갖는 밀크(M)가 강관파일(20) 및 PHC파일(10)의 하단부 둘레면의 요철부(15b)에 유입된 상태로 경화되어 복합파일과 경화된 밀크(M) 사이의 결합력이 매우 높아진다.

따라서, 복합파일에 작용되는 구조물의 하중이 밀크(M)에 전달되어 천공홀(H) 내부면 전체로 분산되므로, 구조물의 하중이 복합파일의 하단면에 집중되어 복합파일이 침하되는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 복합파일과 밀크(M) 사이의 결합력이 높아짐에 따라 복합파일의 지지력과 인발력을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

특히, 상기 밀크(M)는 천공홀(H) 내부에 충진되어 그 하단면이 천공홀(H)과 동일한 면적을 가질 뿐만 아니라, 밀크(M)의 주성분인 몰타르는 압축강도가 매우 강하므로, 이와 같이 복합파일과 밀크(M)의 결합력이 높아지면 복합파일의 하단면 면적이 천공홀(H)의 내부 저면의 면적과 동일하게 확대되는 효과를 얻어 하중을 효과적으로 분산하게 되는 이점이 있다.

본 고안은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에 있어서 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10: PHC파일 11: 콘크리트관 12.12': 좌판
12a.12a': 긴장재고정홀 13: 긴장재 14: 구멍
15: 보강밴드 15a: 직선부 15a-1: 삽입공
15b: 요철부 20: 강관파일 21: 연결부재
21a: 너트 22: 가압판 22a: 연통부
23: 보강재

Claims (5)

1. PHC파일(10)과 강관파일(20)이 상호 결합된 복합파일에 있어서,
   상기 PHC파일(10)의 외면 상단부와 하단부에는 내부와 연통되는 구멍(14)이 형성되고,
   상기 강관파일(20)의 양단에는 구멍(14)을 관통한 볼트(30)와 상호 체결되는 너트(21a)를 갖추고서, PHC파일(10)의 상부 또는 하부로 삽입되는 연결부재(21)와, 중앙에 연통부(22a)를 갖춘 가압판(22)이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 조립이 용이한 복합파일.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 강관파일(20)의 직경은 PHC파일(10)의 직경에 비해 상대적으로 크게 형성된 것을 특징으로 하는 조립이 용이한 복합파일.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 PHC파일(10)의 상단부와 하단부에는,
   볼트(30)의 머리가 삽입되는 삽입공(15a-1)을 갖추고서, 둘레면을 감싸는 직선부(15a)와,
   직선부(15a)에서 연장되는 요철부(15b)로 구성된 보강밴드(15)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 조립이 용이한 복합파일.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 강관파일(20)의 양단에 설치되는 연결부재(21)와 가압판(22)에는, 외주선단으로부터 강관파일(20)의 두께만큼 간격을 두고 상호 대향되게 돌출되는 보강재(23)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 조립이 용이한 복합파일.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 보강재(23)는 원통형의 띠이거나 또는 방사상으로 배열되며 소정의 두께를 갖는 편 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조립이 용이한 복합파일.
   

Images