KR20140143013A

KR20140143013A - 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일

Info

Publication number: KR20140143013A
Application number: KR1020130064898A
Authority: KR
Inventors: 임재근
Original assignee: 임재근
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-12-15

Abstract

본 발명은 강관파일의 내측에 철근 및 콘크리트를 결합함으로써 외부에서 작용하는 수평력에 대한 저항력을 증대시킨 피에이치씨파일(PHC pile)과 강관파일로 구성된 복합파일에 관한 것이다.
종래의 복합파일은 강관파일과 피에이치씨파일을 결합하기 위하여 별도의 접합보강부재를 제작해야 하기 때문에 비용이 증가할 뿐만 아니라 결합이 용이하지 않은 문제점이 있는데, 이를 해결하기 위하여 본 발명은 피에이치씨파일과 강관파일을 서로 결합하여 구성한 복합파일에 있어서, 중앙에 관통공이 형성되며, 강관파일의 하측에 결합되는 피에이치씨파일과; 하부면에 금속판이 용접 결합되고, 내측에는 복수의 수직철근 및 수평철근이 삽입되며, 상기 수직철근 및 수평철근은 제2콘크리트층에 의해 고정결합되는 강관파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일을 제안한다.
따라서 본 발명은 강관파일의 내측에 복수의 수직철근 및 수평철근을 삽입하고 콘트리트층을 형성하여 결합함으로써 강관파일의 두께를 줄일 수 있어 제작비용을 절감할 수 있으며, 강관파일의 강도가 더욱 증가하게 되어 외부에서 작용하는 수평력에 대한 저항력을 증대시킬 수 있다. 또한, 강관파일에 작용하는 수직축하중에 대하여 별도의 하중전달부재를 추가로 제작할 필요가 없어 제작비용 및 조립비용을 절감할 수 있으며, 외주면을 용접하는 것으로 간단하고 견고하게 결합됨으로써 제작공정이 더욱 용이해지는 장점이 있다.

Description

피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일{Complex pile with PHC pile and steel pipe pile}

본 발명은 피에이치씨파일(PHC pile)과 강관파일을 결합한 복합파일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강관파일의 내측에 철근 및 콘크리트를 결합함으로써 외부에서 작용하는 수평력에 대한 저항력을 증대시킨 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일에 관한 것이다.

일반적으로 건물이나 구조물을 세우는 경우, 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 상부의 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초공사를 하고 있다. 이 경우, 경질지반처럼 구조물에 접한 지반이 이것을 지지하기에 충분한 강도의 강성이 있는 경우에는, 경질지반에 직접 기초공사를 수행할 수 있다.

그러나 연약지반의 경우에는 지반침하가 발생 되지않도록, 파일(Pile; 말뚝)을 박거나 지반을 개량하는 지정공사를 수행한 후 이 위에 기초공사를 수행하고 있다. 상기의 파일기초는 지지층 심도가 깊은 경우에 채용되는 기초형식의 하나로서, 지지층까지 삽입된 파일 위에 상부 구조물을 구축함으로써 구조물의 중량을 지지층에서 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 것이다. 파일기초에는 콘크리트 파일, 강관 파일, 합성 파일이 이용되고 있다.

한편, 플랜트(Plant) 설비 등 하중이 큰 대형설비 공사에 있어서 파일의 항타 깊이는 지하 암반층까지이다. 그리고 이때 사용하는 파일의 종류는 강관파일(Steel Pipe Pile) 또는 피에이치씨파일(Pretensioned spun High strength Concrete Pile; PHC pile)이 일반적이다.

상기 강관파일은 강도가 우수하고 작은 외력으로도 손쉽게 삽입할 수 있는 파일로써, 연약지반의 지정공사에 일반적으로 사용되며, 최근에는 원심력 및 오토클레이브 양생에 의해 제조되는 피에이치씨파일(PHC pile)이 많이 이용되고 있다. 상기 피에이치씨파일은 프리텐션 방식의 고강도 말뚝으로써, 큰 축하중에 견딜 수 있고, 콘크리트 내에 프리스트레스를 도입하여 타격 내력에 우수하고 인장 응력에 우수하다.

상기의 두 파일을 비교하면, 강관파일의 경우, 파일 재질이 균일하여 파일의 전 길이에 걸쳐 하중에 대한 저항력이 균일하며 특히, 휨 모멘트 및 전단력에 대한 저항력이 우수하다. 그러나 강관파일의 자재비는 콘크리트 파일에 비해 2~3배 정도 고가여서 파일 항타 시에 시공비가 많이 소요되는 단점이 있다.

반면에 콘크리트 파일의 한 종류인 피에이치씨파일의 경우, 자체의 선단부가 폐쇄되어 선단 지지력이 높은 장점이 있으며, 자재비가 강관파일에 비해 저렴하여 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다. 그러나 작업성(관입성)이 강관파일에 비해 상대적으로 떨어지는 단점이 있다.

따라서 최근에는 등록특허공보 제10-0720946호와 같이 두 파일의 장점을 취합하여 강관파일과 피에이치씨파일를 결합한 복합파일이 제안되고 있다.

그러나, 강관파일과 피에이치씨파일의 결합부위가 선접촉(線接觸)되어, 타격시 결합부위가 파손되는 경우가 발생되므로, 이를 보완하기 위해 결합부위에 별도의 보강부재를 삽입하게 된다.

또한, 종래의 강관파일은 외부에서 작용하는 수평력에 대한 저항력을 증대시키기 위해 일정 이상의 두께로 제작되어야 하므로, 전체 제작비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피에이치씨파일의 상측에 결합되는 강관파일의 두께를 축소하고, 강관파일 내측에 수직 및 수평 철근을 삽입한 상태에서 콘트리트를 충진함으로써 제작비용을 절감하고, 강관파일과 피에이치씨파일의 결합부위를 면접촉(面接觸)시킴으로써 강관파일에서 전해지는 축하중을 하부의 피에이치씨파일로 분산하여 전달할 수 있고, 외부에서 작용하는 수평력에 대한 저항력을 증대시킬 수 있는 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일은 피에이치씨파일과 강관파일을 서로 결합하여 구성한 복합파일에 있어서, 중앙에 관통공이 형성되며, 강관파일의 하측에 결합되는 피에이치씨파일과; 하부면에 금속판이 용접 결합되고, 내측에는 복수의 수직철근 및 수평철근이 삽입되며, 상기 수직철근 및 수평철근은 제2콘크리트층에 의해 고정결합되는 강관파일을 포함하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일에 의하면, 강관파일의 내측에 복수의 수직철근 및 수평철근을 삽입하고 콘트리트층을 형성하여 결합함으로써 강관파일의 두께를 줄일 수 있어 제작비용을 절감할 수 있으며, 강관파일의 강도가 더욱 증가하게 되어 외부에서 작용하는 수평력에 대한 저항력을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 복합파일을 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예로 복합파일을 나타낸 단면도,
도 3은 수평철근의 다른 실시 예를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 의한 복합파일의 결합상태를 나타낸 분해 사시도,
도 5는 도 2의 V 표시 부분 확대도.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.

본 발명의 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일은 도 1에서 도시한 바와 같이 하측에 피에이치씨파일(10)이 위치하고, 상기 피에이치씨파일(10)의 상측에는 용접부(B)에 의해 강관파일(20)이 견고하게 결합되어 연약지반에 복수로 매립된다.

상기 피에이치씨파일(10)은 도 2의 단면도 및 도 4의 분해사시도에 나타난 바와 같이 상측 및 하측에 도넛 형상의 상부금속링(11) 및 하부금속링(11a)이 결합되고, 상기 상부금속링(11)과 하부금속링(11a)은 길이방향으로 연장되는 복수의 강선(12)에 의해 결속되며, 상기 강선(12)은 피에이치씨파일의 내측부에 타설되는 제1콘크리트층(13)에 의해 고정결합되고, 피에이치씨파일(10)의 내측원을 형성하는 제1콘크리트층(13)의 중앙에는 관통공(14)가 형성되어 있다.

본 발명에 일 실시예로, 상기 상부금속링(11) 및 하부금속링(11a)에는 서로 지름이 다른 1쌍의 구멍이 연결된 끼움홀(도면미표시)이 형성되고, 상기 강선(12)의 양 끝단에는 상기 끼움홀에 삽입 고정되는 고정부(도면미표시)가 형성되며, 강선의 고정부를 끼움홀의 큰 구멍에 삽입한 상태에서 작은 구멍으로 이동 고정하게 되는데, 상기 '끼움홀/고정부' 고정결합방식은 종래 일반적인 공지기술이므로 이하 구체적인 기술설명은 생략한다.

또한, 상기 강관파일(20)은 하부면에 금속판(21)이 용접 결합되고, 내측에는 복수의 수직철근(22) 및 수평철근(23)이 삽입되며, 상기 수직철근(22) 및 수평철근(23)은 제2콘크리트층(24)에 의해 고정결합된다.

본 발명의 일실시예로, 상기 강관파일(20)에 구비되는 수직철근(22)은 복수가 간격을 이루며 방사상으로 결합되어 있으며, 상기 수직철근(22)의 외측에는 나선형으로 형성된 수평철근(23)이 용접 또는 와이어 등의 결합수단에 의하여 견고히 결합되어 있다.

이렇게 결합된 수직철근(22) 및 수평철근(23)은 강관파일(20)의 내측 지름보다 작게 형성되어 강관파일(20)의 내측에 삽입되며, 강관파일(20)의 내측에 콘크리트를 타설하여 제2콘크리트층(24)을 형성하는 것으로서, 상기 제2콘크리트층(24)은 강관파일(20)과 수직철근(22) 및 수평철근(23)을 견고히 결합하여 강관파일(20)에 작용하는 상부하중을 하부의 피에이치씨파일(10)에 균등하게 전달하는 역할을 한다.

즉, 상기 강관파일(20)의 제2콘크리트층(24)과 피에이치씨파일(10)이 서로 면접촉(面接觸)됨으로써 상부의 강관파일(20)에서 전해지는 축하중을 하부의 피에이치씨파일(10)로 효과적으로 분산하여 전달하는 기술구성에 본원발명의 기술적 특이성이 있다.

한편, 상기 수평철근(23)을 나선형으로 구성한 것은 수직철근(22)과 일체로 결합하게 함으로써 강관파일(20)의 수평력을 최대한 높이기 위한 것이며, 이러한 나선형에 국한되는 것이 아니라 도 3에서 도시한 바와 같이 복수의 링 형상인 수평철근(23a)으로 구성하여 수직철근(22)에 상하로 간격을 이루며 복수로 결합할 수도 있다.

상기 수직철근(22)과 수평철근(23)(23a)의 개수 및 간격은 외부에서 작용하는 수평력에 저항할 수 있도록 설계시에 결정된다.

한편, 상기 피에이치씨파일(10)과 강관파일(20)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 금속판(21) 및 상부금속링(11)이 밀착된 부위에 용접 결합함으로써 용접부(B)를 형성하게 된다.

또한, 상기 상부금속링(50)의 하측과 하부금속링(50a)의 상측에는 복합파일을 지면에 삽입하기 위해 타격을 가하는 경우, 피에이치씨파일(10)의 선단이 파손되는 것을 방지하기 위해 금속제 보강밴드(53)가 용접에 의해 결합되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 복합파일은 피에이치씨파일(10)과 강관파일(20)의 장점을 취합할 뿐만 아니라, 상기 강관파일(20)의 내측에 삽입된 복수의 수직철근(22) 및 수평철근(23)(23a)을 제2콘크리트층(24)에 의해 견고하게 결합함으로써 강관파일(20)의 강도가 더욱 증가하게 되어 외부에서 작용하는 수평력에 대한 저항력을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 수직철근(22), 수평철근(23)(23a) 및 제2콘크리트층(24)이 구비된 본 발명의 강관파일(20)은 수직방향의 축하중에 대하여 분산하게 되므로, 별도의 하중전달부재를 추가로 제작할 필요가 없어 제작비용 및 조립비용을 절감할 수 있으며, 외주면을 용접하는 것으로 간단하고 견고하게 결합됨으로써 제작공정이 더욱 용이해지는 장점이 있다.

상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

10 : 피에이치씨파일 11 : 상부금속링
11a: 하부금속링 12 : 강선
13 : 제1콘크리트층 14 : 관통공
15 : 보강밴드
20 : 강관파일 21 : 금속판
22 : 수직철근 23,23a : 수평철근
24 : 제2콘크리트층 B : 용접부

Claims

피에이치씨파일과 강관파일을 서로 결합하여 구성한 복합파일에 있어서,
중앙에 관통공(11)이 형성되며, 강관파일(20)의 하측에 결합되는 피에이치씨파일(10)과;
하부면에 금속판(21)이 용접 결합되고, 내측에는 복수의 수직철근(22) 및 수평철근(23)(23a)이 삽입되며, 상기 수직철근(22) 및 수평철근(23)(23a)은 제2콘크리트층(24)에 의해 고정결합되는 강관파일(20);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일.
제1항에 있어서,
상기 피에이치씨파일(10)은 상측 및 하측에 도넛 형상의 상부금속링(11) 및 하부금속링(11a)이 결합되고, 상기 상부금속링(50)과 하부금속링(50a)은 길이방향으로 연장되는 복수의 강선(12)에 의해 결속되며, 상기 강선(12)은 피에이치씨파일(10)의 내측 중앙부에 관통공(14)이 형성되는 형태로 타설되는 제1콘크리트층(13)에 의해 고정결합되는 것을 특징으로 하는 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일.
제 2항에 있어서,
상기 상부금속링(11)은 강관파일(20)의 금속판(21)과 서로 용접에 의해 결합되어 용접부(B)를 형성하는 것을 특징으로 하는 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일.
제 2항에 있어서,
상기 상부금속링(11)의 하측과 하부금속링(11a)의 상측에는 복합파일을 지면에 삽입하기 위해 타격을 가하는 경우, 피에이치씨파일(10)의 선단이 파손되는 것을 방지하기 위해 금속제 보강밴드(15)가 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일.
제1항에 있어서,
상기 수평철근(23)(23a)은 나선형으로 수직철근(22)에 결합되거나, 링 형상으로 형성되어 복수가 수직철근(22)에 상하로 간격을 이루며 결합된 것을 특징으로 하는 피에이치씨파일과 강관파일로 구성된 복합파일.