KR20150052694A - 보강둔부가 구비된 보강판 및 이를 이용한 직타용 파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선단이 평평하게 형성된 보강둔부가 구비된 보강판과 이를 이용한 직타용 파일에 관한 것으로, 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판(100)은 기저판(10) 및 선단에 평탄면(22)이 형성되고 상기 기저판(10)에 수직으로 결합되는 보강둔부(20)를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다. 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판이 장착된 직타용 파일(200)은 타입 매설 시 매설방향이 쉽게 변경되지 않으므로 매설 중 파일을 빼내어야 하는 경우가 거의 없고, 보강둔부 및 기저판의 구조와 형상을 최적화됨으로써 본 발명에 따른 직타용 파일의 매입 시 수직 방향 유지 및 관입성이 용이하므로, 토목 공사의 효율성이 향상된다.

Description

보강둔부가 구비된 보강판 및 이를 이용한 직타용 파일 {REINFORCE PLATE WITH DULL REINFORCE PART AND PILE FOR DIRECT DRIVING USING THEREOF}

본 발명은 파일의 선단에 장착되는 보강판 및 이를 이용한 직타용 파일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선단이 평평하게 형성된 보강둔부가 구비된 보강판과 이를 이용한 직타용 파일에 관한 것이다.

파일(concrete pile)은 건물이나 토목구조물을 지지하기 위하여 지중에 매설되는 기둥형 구조부재이다. 파일을 지중에 매설하는 방법으로는 해머로 파일을 타격하여 매설하는 타입공법, 회전 압입 등으로 파일을 매입하는 매입공법 등이 있고, 콘크리트 파일의 경우 굴착 후 콘크리트를 타설하여 양생하는 현장타설공법이 있다. 이 중 타입공법과 매입공법은 파일의 선단이 가늘게 형성되는 것이 매설에 유리하기 때문에 선단에 뾰족한 슈를 부착하여 공법을 시행하는 경우가 많다.

도 1은 종래의 회전 압입공법에 사용되는 첨단 슈를 도시한 것이다. 종래의 첨단 슈는 저판(1), 저판(1)에 형성된 굴착칼날(3)로 구성되고, 첨단 슈가 강관(5)의 일단에 결합되어 강관(5)의 회전압입을 용이하게 한다.

그러나 이러한 종래의 첨단 슈는 회전 압입공법에는 유리할지 모르나, 회전 없이 타격에 의해 파일을 매설하는 타입공법에는 사용하기가 어렵다는 문제점이 있다. 종래의 첨단 슈가 타입공법에 사용되기 어려운 이유는 종래의 첨단 슈의 굴착칼날(3)의 선단이 첨점으로 형성되어 있기 때문에 첨단 슈를 파일에 장착하여 파일의 회전 없이 타격만으로 타입공법을 수행하는 경우, 지중의 자갈 등의 장애물에 의해 파일의 매입방향이 쉽게 변경되기 때문이다.

JP 2003-119778 A (2003. 4. 23.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 보강둔부가 구비된 보강판의 구조 및 형상을 최적화하여, 직타공법에 적용 시 수직 방향 유지 및 관입이 용이한 보강판을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 직타공법에 적용 시 관입저항력을 낮추고, 파일에 부착이 용이한 보강판을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 본 발명에 따른 보강둔부를 구비한 보강판이 장착되어 직타공법을 적용하기에 유리한 직타용 파일을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판은 기저판 및 선단에 평탄면이 형성되고 상기 기저판에 수직으로 결합되는 보강둔부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판을 파일에 장착하고 파일을 타입 매설 시 매설방향이 쉽게 변경되지 않으므로 매설 중 파일을 빼내어야 하는 경우가 거의 없다.

또한, 보강둔부 및 기저판의 구조와 형상을 최적화됨으로써 본 발명에 따른 직타용 파일의 매입 시 수직 방향 유지 및 관입성이 용이하다.

또한, 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판은 파일에 결합이 용이하다.

따라서 전체적인 토목 공사의 효율성이 향상된다.

도 1은 종래의 첨단 슈
도 2는 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판
도 3은 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판의 다른 실시형태
도 4는 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판의 제작 방법의 또 다른 실시형태
도 5는 본 발명에 따른 직타용 파일의 사시도
도 6은 도 5의 단면도
도 7은 본 발명에 따른 직타용 파일에 작용하는 힘의 개념도

아래에서는 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판을 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판의 사시도이다. 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판은 기저판(10) 및 선단에 평탄면(22)이 형성되고 기저판(10)에 수직으로 결합되는 보강둔부(20)를 포함하여 구성된다. 따라서 보강판의 선단이 도 1에 도시된 것과 같이 첨점으로 형성되는 것이 아니라 평평한 면으로 형성된다.

기저판(10)은 볼트공(12)이 형성된 링 형상의 강재 플레이트이다. 볼트공(12)에 볼트가 관통하여 기저판(10)이 파일의 일단에 결합될 수 있다.

기저판(10)에는 중공부(14)가 형성될 수 있다. 중공부(14)가 형성되는 경우, 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판이 파일에 결합되어 형성된 직타용 파일의 매입 시 지반이 중공부(14)를 통해 파일 내부로 유도되어 관입저향력이 낮아져 관입성이 향상되고, 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판을 파일에 결합하는 작업이 용이해진다. 더불어 중공부(14)의 크기에 따라 파일의 지지력이 향상될 수도 있다(중공부의 직경이 파일의 내경보다 작을 경우, 즉 기저판의 폭이 파일의 벽 두께보다 큰 경우).

보강둔부(20)는 도 2에 도시된 것과 같이 반원판(24, 26) 2개가 수직으로 교차된 형상 또는 타원을 자른 판 2개가 수직으로 교차된 형상으로 제작될 수 있다. 이하에서는 반원판의 경우로 설명한다. 반원판 2개의 교차점이 평탄면(22)을 형성하게 되는데, 평탄면(22)은 4변의 길이가 반원판의 두께(t2)와 같은 정사각형과 매우 흡사하다(곡률이 약간 있으므로 완전한 정사각형은 아니다).

보강둔부(20)는 기저판(10)의 외경에서 약간 이격되어{도 2(b)의 w 만큼} 결합되는데 그 이유는 기저판(10)과 보강둔부(20)를 용접 등으로 결합하는 경우 보강둔부(20)의 끝을 기저판(10)의 둘레에 맞추면 용접봉이 형성되어 기저판 밖으로 돌출되기 때문이다.

참고로 반원판(24, 26) 2개가 수직으로 교차된 형상의 보강둔부(20)를 제작하는 방법은 다음과 같다. 반원판(24, 26)의 재료가 되는 원판을 2등분하고, 반원판 중 하나(26)를 2등분하여 1/4원판을 2개 생성한다. 반원판(24)을 기저판(10)에 용접 등에 의해 결합시키고, 1/4원판 2개를 각각 기저판(10) 및 기저판(10)에 결합된 반원판(24)에 수직으로 결합시킨다. 결과적으로 반원판(24, 26) 2개가 수직으로 교차된 형상의 보강둔부(20)가 형성된다.

본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판은 기저판(10)과 보강둔부(20)의 형태에 따라 추후 직타용 파일에 장착하였을 시의 파일의 직진성이나 시공용이성 등이 상이해지므로 이에 대해 간략히 설명한다.

도 3는 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판의 다른 실시형태이다. 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판은 기저판(10) 및 선단에 평탄면(32)이 형성되고 기저판(10)에 수직으로 결합되는 보강둔부(30)를 포함하여 구성되되, 보강둔부(30)의 형상은 사다리꼴판(34, 36) 2개가 수직으로 교차된 형상으로 제작될 수 있다. 이때에는 교차된 사다리꼴판(34,, 36) 2개의 교차점이 열십(十)자 모양의 평탄면(32)을 형성하게 된다.

사다리꼴판(34, 36) 2개가 수직으로 교차된 형상의 쐐기판을 제작하는 방법은 반원판의 경우와 유사하다. 사다리꼴판(34, 36) 2개를 준비하고, 사디리꼴판 2개 중 하나(36)를 2등분하여 직각사다리꼴판을 2개 생성한다. 사다리꼴판(34)을 기저판에 용접 등에 의해 결합시키고, 직각사다리꼴판 2개를 각각 기저판(10) 및 기저판(10)에 결합된 사다리꼴판(34)에 수직으로 결합시킴으로써, 사다리꼴판(34, 36) 2개가 수직으로 교차된 형상의 보강둔부(30)가 생성된다.

본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판은 기저판(10)과 보강둔부(20, 30)의 형태에 따라 추후 직타용 파일에 장착하였을 시의 파일의 직진성이나 시공용이성 등이 상이해지므로 이에 대해 간략히 설명한다.

도 2(b) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이 기저판의 반지름을 R, 두께를 t1, 기저판에 형성된 중공부의 반지름을 r(중공부가 없는 경우 r=0이다), 기저판의 상면에서 평탄면까지의 길이를 h, 보강둔부를 형성하는 판의 두께를 t2, 보강둔부의 끝과 기저판 둘레까지의 길이를 w라고 할 때, 다음과 같은 조건에서 최적화가 이루어진다.

① 기저판의 직경 대비 보강둔부의 높이의 비 2R:h ≒ 3:1(±30%), 즉 2R:h가 2.1:1 내지 3.9:1의 범위에서 최적화가 이루어진다. 2R:h의 비율에 따라 반원판의 곡률이 결정되고, 타원판 형상일 경우 타원판의 이심률이 결정되며, 사다리꼴판 형상일 경우 사다리꼴의 빗면의 기울기가 결정된다.

② 기저판의 직경 대비 보강둔부의 아랫변 길이의 비 2R:2R-2w = R:R-w ≒ 1:0.95(0% ~ -30%), 즉 R:R-w가 1:0.95 내지 1:0.67의 범위에서 최적화가 이루어진다.

③ 중공부가 있는 경우 기저판의 직경 대비 중공부의 직경의 비 2R:2r = R:r ≒ 1:0.6(±30%), 즉 R:r이 1:0.78 내지 1:0.42의 범위에서 최적화가 이루어진다.

위 ① 내지 ③의 요건을 만족시키는 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판의 일 실시예는 다음과 같다.

R=300㎜, t1=15㎜, r=180㎜, h=185㎜, t2=15㎜, w=15㎜

위 실시예에서 2R:h는 약 3.24:1이고, 기저의 직경 대비 ‘보강둔부의 높이 + 기저판의 두께’의 비인 2R:h+t1은 3:1이다. 이는 대개의 경우 보강판의 두께가 보강둔부의 높이보다 매우 작기 때문에 기저판의 직경 대비 ‘보강둔부의 높이 + 기저판의 두께’의 비를 약 3:1로 하더라도 효과상 큰 차이가 없음을 의미한다.

도 4는 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판의 제작 방법의 또 다른 실시형태를 도시한 것이다. 도 2 또는 도 3의 보강둔부는 위에서 보았을 때 열십자 모양이므로, 반원판, 타원판 또는 사다리꼴판 2개를 교차시켜 형성할 수 있다. 도 4의 제작 방법은 보강둔부가 여러 개의 판으로 형성되는 경우에 적합한 방법으로 구체적인 단계는 다음과 같다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이 기저판(10)에 보강둔부를 형성하는 판(34)을 1개 결합한다. 결합된 판(34)에 중심봉(38)을 결합한다{도 4(b)}. 기저판(10)과 중심봉(38)에 다른 보강둔부를 형성하는 판(34)들을 결합한다{도 4(c)}. 필요한 개수만큼의 보강둔부를 형성하는 판(34)을 결합하여 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판의 제작을 완료한다{도 4(d)}. 도 4에 도시된 중심봉의 경우 선단이 첨형으로 형성될 수 있다. 왜냐하면, 중심봉 주면에 결합된 판(34)의 상부가 평단면을 이루기 때문에 도 1에 도시된 종래의 첨단 슈와 같이 지중의 장애물에 의해 파일의 매입방향이 쉽게 변경되지 않기 때문이다.

도 5는 본 발명에 따른 직타용 파일의 사시도이고, 도 6은 그 단면도이다. 본 발명에 따른 직타용 파일은 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판(100) 및 이에 결합되는 파일(200)을 포함하여 구성되고, 파일(200)이 콘크리트 파일 등 슈(300)를 필요로 하는 경우 슈(300)가 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판(100)과 파일(200) 사이에 개재될 수 있다.

경우에 따라서는 콘크리트 파일 등 슈(300)를 필요로 하는 경우라 할지라도 본 발명에 따른 직타용 파일이 보강둔부가 구비된 보강판(100) 및 이에 결합되는 파일(200)로만 구성될 수도 있는데, 파일(200)의 제작 시에 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판(100)이 함께 제작되어 보강판(100)이 슈의 역할을 겸할 수 있을 때가 그러한 경우이다.

도 6에는 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판(100)의 기저판의 폭이 파일(200)의 벽 두께보다 큰 경우가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 파일에 요구되는 선단지지력의 크기에 따라 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판(100)의 기저판의 폭이 파일(200)의 벽 두께 이하로 형성되는 것도 가능하다.

도 7은 본 발명에 따른 직타용 파일에 작용하는 힘을 도시한 것이다. 보강판(100) 주변의 선은 선단저항력(Pb)을 도시한 것인데, 본 발명에 따른 보강둔부가 구비된 보강판(100)의 구근효과에 의하여 선단지지력이 향상된 것을 알 수 있다.

파일을 연결 매입하는 경우 본 발명에 따른 직타용 파일은 최초 매입되는 파일에 적용된다. 왜냐하면, 최초 매입되는 파일 이후에 연결되는 파일에 보강둔부가 구비된 보강판이 있으면 파일 간 결합이 어렵기 때문이다. 또, 직타 시 지반의 경화 등으로 매입이 어려운 경우 파일을 빼내고 오거 스크류 등으로 지반을 교반하여 지반을 연질화시킨 후 다시 파일을 직타 매입하는 방법으로 파일의 직타 작업을 수행할 수도 있다.

10 기저판 12 볼트공
14 중공부 20, 30 보강둔부
22, 32 평탄면 24, 26 반원판
34, 36 사다리꼴판 38 중심봉
100 보강둔부가 구비된 보강판
200 파일 300 슈

Claims (5)

1. 기저판(10) 및
   선단에 평탄면(22)이 형성되고 상기 기저판(10)에 수직으로 결합되는 보강둔부(20)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 보강둔부가 구비된 보강판.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강둔부(20)는 반원판(24, 26) 2개가 수직으로 교차된 형상이고, 상기 반원판 2개의 교차점이 평탄면(22)을 형성하는 것을 특징으로 하는 보강둔부가 구비된 보강판.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강둔부(20)는 상기 기저판(10)의 외경에서 이격되어 결합되는 것을 특징으로 하는 보강둔부가 구비된 보강판.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 기저판(10)의 반지름을 R, 기저판(10)의 상면에서 상기 평탄면까지의 길이를 h라 할 때, 2R:h는 2.1:1 내지 3.9:1인 것을 특징으로 하는 보강둔부가 구비된 보강판.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 보강둔부가 구비된 보강판(100) 및
   상기 보강둔부가 구비된 보강판(100)에 결합되는 파일(200)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직타용 파일.
   
   

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