KR20180005443A - 도로시설물 지주 고정용 파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로시설물 지주 고정용 파일에 관한 것이다.
본 발명은 원형의 단면으로 되는 원기둥 형상으로 몰드성형되는 본체와; 상기 본체의 원주상에서 일정한 간격으로 매설되며, 일측의 단부가 상기 본체의 상부로 노출되는 복수개의 고정볼트와; 상기 본체를 지반에 형성된 천공홀에 안내하는 가이드 수단과 배선 수단을 포함하여 작업현장에서 간편하고 신속하게 시공될 수 있고, 그 결과, 상기한 시설물들을 견고하고 안정하게 설치할 수 있게 된다.

Description

도로시설물 지주 고정용 파일{Pile for securing the post of the road facility}

본 발명은 도로변, 등산로, 공원 등에 설치되는 이정표, 교통관련 카메라, 신호등, 가로등과 같은 시설물들이 설치되는 지주를 지상에 고정될 수 있게 하는 파일에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 상기 파일을 고정하기 위해 지반에 일정한 깊이의 천공홀을 천공하고, 상기 천공홀에 상기 파일을 매립하여 작업현장에서 간편하고 신속하게 시공될 수 있고, 그 결과 상기한 시설물들을 견고하고 안정되게 설치할 수 있게 되는 도로시설물 지주 고정용 파일에 관한 것이다.

일반적으로 구조물을 시공할 때 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 지반을 보강하는 기초공사를 실시하거나, 파일을 사용하여 지지력을 보강하고 있다.

상기 파일은 재질에 따라 강관 파일( steel pipe pile), 콘크리트 파일( concrete pile), 합성 파일(composite pile) 등으로 구분할 수 있고, 시공방법은 타입 공법, 매입 공법 및 현장 타설 공법 등과 같은 방법이 있다.

상기 강관파일은 강철로 만들어지는 것으로, 강관의 내부에 콘크리트를 채워서 강관과 콘크리트가 일체가 되어 하중을 지지하게 되는 것과, 강관만으로 하중을 지지하게 되는 것이 있다. 이것은 중량이 가볍고 지지력이 커서 좋으나, 강관의 표면이 지반 속에서 습기와 계속 접촉하게 됨으로써 부식에 약한 것이 단점이다.

상기 콘크리트 파일은 공장에서 만드는 것과 현장에서 콘크리트를 타설하여 만드는 것이 있으며, 철근을 넣는 것과 넣지 않는 것으로 구분한다. 공장에서 만든 것을 기성 콘크리트 파일이라 하며, 원심력을 이용한 중공원통의 철근 콘크리트 또는 프리스트레스트 콘크리트(prestressed concrete)제품이 많고 3각형, 4각형, 8각형의 단면을 가진 것과, 해머에 의해 파일머리가 손상되지 않도록 칼라(collar)가 붙은 파일도 있다. 또 현장에서 만들어지는 파일은 제자리치기 콘크리트 파일이라 하며, 강관에 콘크리트관을 타설하거나, 땅 속에 수직으로 구멍을 뚫고 거기에 콘크리트를 타설하여 다져 넣는다. 이 방법은 그 형상이나 공법에 따라서 종류가 많으며, 일반적으로 내구성이 풍부하고 형상도 지반에 맞는 것을 선별할 수 있는 이점이 있어서 기초 파일 중에서 가장 많이 사용되고 있다.

합성파일은 상이한 종류의 파일을 서로 연결하여서 되는 것으로, 현장치기 콘크리트 파일과 기성 콘크리트 파일 등을 이어서 사용하는 것이다.

상기 타입 공법은 파일을 세운 다음, 위에서 파일을 타격하여 지반에 강제로 근입시키는 것으로, 항타 에너지에 의해 강제로 지반에 삽입될 때, 파일이 주변의 흙을 밀어 밀착시키면서 근입되므로 파일의 외부 지지력이 좋고, 시공이 간편한 반면, 디젤 햄머, 유압 햄머 등과 같은 타격장비를 사용하게 됨으로써, 소음 및 진동이 상대적으로 크게 발생하기 때문에 도심에서의 시공이 제한되고 있으며, 파일의 정확한 수직근입이 어려운 문제점이 있다.

상기 매입 공법은, 지반에 천공된 천공홀에 파일을 삽입하여 고정시키는 것으로, 타입 공법의 문제점을 해결할 수 있으므로 도심에서의 파일 기초 작업에 이용되면서 원심력 및 오토클레이브 양생에 의해 제조되는 PHC 파일에 많이 이용되고 있다.

상기 PHC 파일은 프리텐션 방식의 고강도 파일로서, 콘크리트의 허용 압축 응력이 대단히 커서 축방향 하중 지지력이 우수하고, 콘크리트 내에 프리스트레스트를 도입하여 내력이 강하며, 휨 내력이 크다는 장점이 있다.

또한, 상기 매입 공법에 사용되는 PHC 파일의 선단지지력을 높일 수 있도록 선단부가 확장된 PHC 파일이 사용되는 것으로, PHC 파일의 직경보다 큰 직경의 하부판에 PC강선을 볼트 등의 고정수단으로 고정한 상태에서 몰드에 안착시키고, 콘크리트를 타설한 후, 강선에 프리스트레스트를 도입하여 원심성형하는 시공방법도 있다.

그러나 상기 PHC 파일을 지반에 천공된 천공홀에 삽입한 후, 타격을 할 때 천공홀의 바닥면에 밀착된 PHC 파일의 선단확장부가 타격의 충격에 의해 균열이 발생되면서 깨지는 현상이 발생함으로 PHC 파일의 선단지지력이 저하되는 문제점이 있다.

이에, 타격에 의한 균열이 발생하지 않도록 선단확장부의 길이를 PHC 파일 직경의 2배 이상 길게 형성하는데, 이는 선단확장부의 길이가 불필요하게 길게 형성됨과 아울러 그만큼 콘크리트를 많이 타설하기 때문에 양생시간이 길어 공사기간이 늘어날 뿐만 아니라 제조원가의 상승으로 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

통상적으로 가로등 및 도로표지판과 같은 도로시설물은 비교적 크기가 작기 때문에, 상기한 강관파일은 가격이 비싸고 부식이 발생한다는 점에서 콘크리트 파일보다 부적합하고, 합성파일은 상이한 종류의 파일을 서로 연결하여야 하는 구조적인 측면을 고려하면 바람직하지 않다.

일반적으로 가로등은 공원이나 아파트 단지 및 도로나 인도의 가장자리 등과 같이 많은 사람이 다니는 거리에서 보행자의 편의를 위하여 설치되거나, 인적이 한산한 곳에서 방범을 위한 목적으로 설치된다.

이러한 가로등을 설치하는 지주는 금속 관체의 구조이며, 그 설치는 지반에 앵커볼트를 구비하는 콘크리트 기초를 설치하고, 상기 콘크리트 기초의 상부에 상기 가로등 지주의 하단부를 세우고 상기 앵커볼트에 너트를 체결하여 고정된다. 그리고, 상기 지주의 하부 몸통 일측을 개구시켜 그 개구부를 통해 내부에 전기함을 설치하여 안정기나 누전차단기 등을 내장하고 덮개를 닫는 구조로 되어 있다.

한편, 도로 위를 통행하는 차량의 흐름을 통제하여 교통의 원활한 흐름을 확보하기 위해 교차로 및 횡단보도 전후방에는 교통신호등과 도로 표지판이 설치된다.

교통신호등은 차량의 진행과 보행자의 통행을 지시하는 다수개의 신호등을 운전자나 보행자가 잘 볼 수 있는 높이에 설치하기 위하여 지주에서 외팔보 형태로 도로를 향해 돌출되는 암대에 고정됨으로써 하중에 대하여 안전하게 고정되며, 상기 지주는 지반에 매설되는 기초 콘크리트에 고정된다. 또한 상기 지주의 하부 몸통 일측을 개구시켜 그 개구부를 통해 내부에 전기함을 설치하여 안정기나 누전차단기 등을 내장하고 덮개를 닫는 구조로 된다.

이러한 도로 시설물의 지주는 견고한 지지를 위해 지주의 하단부가 지반에 매설된 기초블록과 연결되어 지주가 쓰러지거나 기울어지지 않도록 한다.

도 1은 종래 도로표지판이 설치되는 지주가 콘크리트 기초블록에 고정되는 일례를 보여주고 있다.

이 도면을 참조하면, 상기 지주(20)는 긴 원기둥의 바(bar) 형상으로 되어 있으며, 상기 지주(20)의 상부에는 도로표지판(30)이 설치되고, 하부에는 외부로부터 작용하는 물리적인 힘에 대하여 안정된 설치상태를 유지할 수 있도록 복수의 보강리브(200)로 지지되는 넓은 고정판(201)을 구비하며, 지중에 매설된 기초 콘크리트(C)에 매설되어 상부로 노출된 앵커볼트(40)에 상기 고정판(201)을 너트(50)로 체결하여 고정된다.

이러한 기초 콘크리트는 현장에서 시공을 하게 됨에 따라, 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 제작하여 시공현장에 운반하고, 터파기가 된 공간에 배치하여야 하는 작업이 번거롭고, 이후에 콘크리트를 타설하고 양생한 후 거푸집을 분리하여야 하며, 상기 거푸집이 분리된 공간에 다시 흙을 채워주는데 까지 많은 시일이 소요되므로, 차량 통제에 따른 교통 혼잡으로 인해 운전자와 보행자들이 많은 불편을 겪게 되는 문제가 있다.

그리고 파일을 형성하는 부재의 횡단면은 사각체와 원형체가 있을 수 있다.

사각체는 원형체에 비해서 타부재와 용접 등 이음이 간편하고 수평재로 사용 시 구르지 않아서 취급과 조립이 쉬운 장점이 있고, 원형체는 단면의 2차반경이 일정하여 국부좌굴(local buckling)이 발생하지 않는 장점이 있다. 특히 원형체는 구조재로서 사각체 보다 강도가 크며, 휨 및 비틀림 강성이 우수한 특성을 가지고 있다. 이러한 이유로 파일과 같이 단일부재로 사용될 경우에는 통상 횡단면이 사각체인 형상보다는 원형의 단면형상으로 형성되는 것이다.

따라서, 종래의 파일들은 횡단면이 원형으로 형성되는데, 이는 사각체보다 원형체가 비틀림 강성이 우수한 점을 고려하며, 단지 지반에 형성된 천공홀에 삽입되어 지주의 역할을 하는 기능만 고려되어 제조되었으며, 작업의 편리성과 시공상의 안정성 등을 제공할 수 있는 구조가 마련되어 있지 아니한 것이었다.

즉, 파일의 횡단면이 원형인 경우 외주면과 천공홀의 내주면과의 접촉면적이 비교적 적어서 측방향으로 일정이상의 하중이 작용하면 지반의 강도가 약한 쪽으로 파일이 기울어지거나 연약지반에서는 수평토압이 낮은 쪽으로 굽힘현상이 발생되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 천공홀로 삽입되는 파일을 수직방향으로 안내할 수 있는 수단이 마련되지 아니하는 원통체는 파일이 원주방향으로 회전할 수 있게 됨으로써, 파일이 정확한 위치에 삽입고정되지 아니하여 가로등이나 도로표지판의 위치가 비틀어지게 됨으로 파일을 재삽입하여야 하는 작업상의 문제점도 있는 것이다.

또한, 가로등은 전등이 설치되는 관계로 안정기나 누전차단기 등과 같은 전기설비를 필요로 하며, 이를 위하여 지주 내부에 전기함이 설치되는데, 상기 전기함에 전원을 공급하기 위하여 기초 콘크리트 공사를 할 때에 지중전선을 인입시키기 위한 중공관을 설치하여야 함으로 기초 콘크리트 공사가 복잡해지게 된다.

KR 10-0787535 B1 (2007. 12.13.) KR 10-1569865 B1 (2015. 11. 11.)

본 발명의 목적은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가로등, 또는 도로표지판이 설치되는 지주를 설치하기 위한 현장에서 기초 콘크리트 공사를 배제하고, 지반으로부터 일정한 깊이의 천공홀을 형성하며, 상기 천공홀에 상기 파일을 매립하여 작업현장에서 간편하고 신속하게 시공될 수 있는 도로시설물의 지주 고정용 파일을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가로등, 또는 도로표지판이 설치되는 지주를 설치하기 위하여 지반으로부터 일정한 깊이의 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 상기 파일을 매립함에 있어서, 상기 파일이 천공홀에 삽입되는 가이드 수단을 형성하여 파일이 설정된 위치에 정확하게 압입될 수 있게 되어, 가로등이나 도로표지판 등과 같은 도로 시설물을 정확한 위치에 설치할 수 있게 되는 도로시설물의 지주 고정용 파일을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가로등, 또는 도로표지판이 설치되는 현장에서의 기초 콘크리트 공사를 배제하고, 지반으로부터 일정한 깊이의 천공홀을 형성하여 파일을 매립하되, 상기 파일에 전기 배선을 위한 배선공을 형성하여 지중전선이 가로등의 지주에 도달할 수 있도록 함으로써, 현장에서의 설치 작업을 더욱 편리하고 신속하게 수행할 수 있는 도로시설물의 지주 고정용 파일을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 목적 및 그 기술적 과제는 앞서 기재한 기술적 과제에 한정되는 것이 아니다. 따라서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 원형의 단면으로 되는 원기둥 형상으로 몰드성형되며, 지반에 형성된 천공홀에 삽입되는 일측의 단부는 원뿔형의 삽입부가 형성되는 본체와; 상기 본체의 원주상에서 일정한 간격으로 매설되며, 일측의 단부가 상기 본체의 상부로 노출되는 복수개의 고정볼트와; 상기 본체를 지반에 형성된 천공홀에 안내하는 가이드 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 본체의 상부 표면에 보강판이 구비되고, 상기 보강판에는 상기 고정볼트가 삽입되는 통공이 형성되며, 상기 고정볼트가 상기 통공을 통하여 노출되게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 수단은 본체의 외주면으로부터 원주상으로 복수개의 가이드 돌기가 일정한 간격을 두고 돌출형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 돌기는 본체의 외주면 표면으로부터 점차 단면이 작아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체와 보강판은 축방향의 중심에 수직 배선공이 형성되며, 상기 수직 배선공은 상기 본체의 외주면을 관통하는 수평 배선공과 연속형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 지반에 형성된 천공홀에 삽입될 때 상기 본체는 상기 천공홀에 그대로 삽입되고, 본체의 외주면에 축방향으로 길게 형성되는 가이드 돌기가 천공홀의 내주면에 압입되면서 삽입됨으로써, 상기 본체는 상기 가이드 돌기에 의하여 삽입 초기에 설정된 위치에서 수직 방향으로 진직성(眞直性)을 유지하며 정확하게 천공홀에 삽입된다. 따라서, 후속적으로 결합되는 가로등이나 도로 표지판이 정확한 위치에 설치될 수 있게 된다.

또한, 본체 상부로 노출되는 고정볼트를 이용하여 가로등의 지주나 도로표지판의 지주 하단에 고정된 보강판과의 연결작업을 신속하게 수행할 수 있게 된다.

그리고, 상기 본체와 보강판에 형성되는 수직 배선공은 가로등의 지주나 도로표지판의 지주 하단에 고정된 보강판을 통하여 상기 지주 내부로 연속되는 공간을 형성하게 되고, 상기 수직 배선공은 수평 배선공을 통하여 지중에 연결됨으로써, 지중에 매설되는 전기배선을 상기 본체를 통하여 가로등의 지주나 도로표지판의 지주 내부로 배선하는 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 도로시설물 지주 고정용 파일은 지반에 삽입되는 가이드 돌기에 의하여 지반과 접촉되는 접촉면적이 종래 횡단면이 단순한 원형으로 형성되는 파일보다 보다 많아지게 되어, 수평방향 및 회전하는 방향으로 하중이 작용하더라도 파일이 기울어지거나 회동되지 않게 된다.

그 결과, 가로등 및 도로표지판과 같은 도로시설물들을 견고하고 안정되게 설치할 수 있게 된다.

상기한 본 발명의 특징과 장점들은 후술하는 실시 예에 의하여 명확하게 설명될 것이다.

본 발명에 따르면 본 발명은 콘크리트 파일과 매입공법을 이용하여, 교통신호등 및 도로표지판용 기초를 이루는 파일이 매립되도록 하는 구조로 현장에서 신속하고 간편하게 작업할 수 있다.

또한, 지반에 압입된 파일로 인하여 연약한 지반이 보강되며, 파일이 지반에 견고하게 결합될 수 있다.

또한, 파일의 외주면에서 축방향으로 형성되는 가이드 돌기가 형성되어 파일의 자체 강도가 향상될 뿐만 아니라, 상기 가이드 돌기에 의하여 일정한 범위 내에서 지반에 형성된 천공홀의 직경에 영향을 받지 않고 파일의 수직도를 용이하게 맞추면서 쉽고 견고하게 파일을 고정할 수 있다.

또한, 가이드 돌기가 지번에 압입되어 교통표지판 등이 바람의 영향으로 회전하는 힘을 받더라도 지중에서 회전하지 않게 됨으로써, 정확한 설치 위치를 항구적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 지중에 매설되는 파일에 형성된 배선공에 의하여 지중전선을 매설된 파일 내부를 통하여 지주에 인입 및 결선시킬 수 있게 되어 신속하고 간편하게 배선작업을 할 수 있게 되는 효과도 있다.

도 1은 종래 도로표지판이 설치되는 구조의 일례를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 사시도.
도 3은 본 발명의 정면도.
도 4는 본 발명의 설치상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 횡단면도.
도 6은 본 발명에 따라 가로등이 설치된 일례를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명에 따라 도로표지판이 설치된 일례를 나타낸 단면도.

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시 예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

다음에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 설치상태를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 횡단면도이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 도로시설물 지주 고정용 파일(10)은 본체(100)가 원형의 단면으로 되는 원기둥 형상으로 형성되며, 상기 지반(G)에 형성된 천공홀(H)에 삽입되는 일측의 단부는 원뿔형의 삽입부(101)가 형성되는 본체(100)와, 상기 본체(100)의 원주상에서 일정한 간격으로 매설되며, 일측의 단부가 상기 본체(100)의 상부로 노출되는 복수개의 고정볼트(110)와, 상기 본체(100)의 상부로 형성되는 보강판(120)과, 상기 본체(100)를 상기 지반(G)에 형성된 천공홀(H)에 안내하는 가이드 수단 및 배선 수단을 포함하여 이루어진다.

즉, 본 발명의 도로시설물 지주 고정용 파일(10)은 지반(G)을 일정한 깊이로 파내서 형성되는 천공홀(H)에 상기 파일(10)을 안착시켜서 매립하는 매립형 파일에 있어서, 상기 파일(10)의 본체(100)가 원형의 단면으로 되는 원기둥 형상으로 형성되면서, 지반(G)에 형성된 천공홀(H)에 삽입되는 일측의 단부는 원뿔형의 삽입부(101)가 형성되고, 원주상에서 일정한 간격으로 매설되며, 일측의 단부가 상기 본체(100)의 상부로 노출되는 복수개의 고정볼트(110)와 보강판(120)이 형성되고, 상기 본체(100)를 지반(G)에 형성된 천공홀(H)에 안내하는 가이드 수단 및 지중전선을 배선하기 위한 배선 수단을 포함하여 구성된다.

상기 본체(100)는 콘크리트 구조물로서, 가이드 수단과 배선 수단을 구비하며, 하단부에는 끝단이 뾰족하게 되는 원추형의 삽입부(101)가 형성되고, 상부에는 고정볼트(110)가 노출되는 상태로 보강판(120)이 형성되어 있다.

상기 본체(100)는 상단부의 외주면으로부터 하단부의 외주면으로 갈수록 외경이 점차 작아지게 형성되어 지반에 삽입될 때에 저항을 감소시킬 수 있게된다.

또한, 파일의 하단부에 형성되어 지중에 삽입되는 삽입부(101)는 하단부로 갈수록 단면이 점차 좁아지는 형상으로 형성되어 본체(100)를 지중에 삽입할 때 지반으로부터의 저항을 감소시킬 수 있게 된다.

이러한 삽입부(101)의 각도(θ)는 본 발명의 파일이 지반의 설치장소에 미리 천공홀(H)을 형성한 다음 삽입되는 점을 감안하여 적정한 각도로 형성되는데, 파괴강도와 외관을 고려하여 45~60°를 이루는 것이 바람직하다

상기 삽입부(101)의 각도(θ)가 45°미만일 경우에는 끝단부의 강도가 취약해져서 파손될 우려가 있고, 60°가 넘을 경우에는 천공홀(H) 주변의 다양한 현장 상황에 적절하게 대처할 수 없다. 예를 들면, 천공된 천공홀(H)의 형상이 변형되거나, 본체(100)의 직경보다 천공홀(H)의 직경이 작게 형성되었을 때 지반 삽입 저항이 감소되는 상태로 삽입할 수 없게 된다.

상기 가이드 수단은 상기 본체(100)의 외주면으로부터 원주상으로 복수개의 가이드 돌기(102)가 일정한 간격을 두고 상기 본체(100)와 일체로 되어 돌출형성된다.

상기 가이드 돌기(102)는 지반 압입력 및 지지력을 향상시키기 위하여 본체(100)의 외주면으로부터 축방향으로 길게 형성되면서 반경방향으로 돌출되며, 천공홀(H)의 내주면에 용이하게 압입될 수 있도록 두 개의 경사면(103, 104)에 의하여 형성되는 단면이 점차 작아지도록 형성된다.

또한 상기와 같이 축방향으로 길게 형성되는 가이드 돌기(102)의 하부는 천공홀(H)의 내주면에 용이하게 압입될 수 있도록 반경방향의 끝단부로부터 본체(100)의 외주면으로 갈수록 단면이 점차 좁아지게 되는 두 개의 경사면(105, 106)에 의하여 단면이 점차 작아지게 형성된다.

상기 경사면(103, 104, 105, 106)은 지반 압입을 용이하게 하기 위한 구조로서, 지반 압입을 더욱 용이하게 하기 위하여 상기 가이드 돌기(102)를 포함하여 상기 본체(100)의 상부에서 하부로 갈수록 점차 작아지는 단면의 형상으로 형성될 수 있다.

상기 가이드 돌기(102)는 적어도 2개가 형성되며, 본 실시 예의 도 5에서는 3개의 가이드 돌기(102, 102a, 102b)가 본체(100)에 일체로 형성되는 상태를 도시하고 있다.

이러한 가이드 돌기(102)는 본체(100)가 지반(G)에 형성된 천공홀(H)에서 설정된 위치에 삽입되도록 안내하면서 천공홀(H)에 압입되어 수평, 수직 방향과 회전하는 방향으로 견고한 지지력을 발생시킨다.

본체(100)의 외주면으로부터 반경방향으로 돌출되는 가이드 돌기(102)의 길이(L5)는 본체(100)를 형성하는 반경(R)의 1/10~1/2 이 되도록 한다. 상기 길이(L5)가 1/10 미만일 경우에는 지반 지지력, 특히 회전하는 방향에 대한 지지력이 약해지게 되고, 1/2 이상이 될 경우에는 지반 지지력은 높아질 수 있지만, 지중에 삽입될 때 저항이 커지게 되어 설치작업이 어려워지게 되며, 콘크리트의 소모량도 많아지게 되어 효율적이지 못하다. 바람직하게, 상기 가이드 돌기(102)의 돌출길이(L5)는 반경(R)의1/5~1/3 로 이루어지도록 한다.

상기 가이드 돌기(102)의 상하 길이(L2)는 경사면을 제외한 본체 상하길이(L1)에 대해 2/3 ~ 5/7의 범위에서 중간부위에 형성되도록 함으로써 지반의 삽입저항을 감소시킴과 함께 운반과정 등에서 하단부의 파손이 감소될 수 있도록 함이 바람직하다.

즉, 상기 가이드 돌기(102)를 삽입부(101)를 형성하는 경사면으로부터 일정 거리(L3)를 두고 형성하게 되면, 삽입부(101)의 경사면으로부터 연속적으로 형성되는 경우보다 지반의 삽입저항을 감소시킬 수 있고, 운반하는 과정에서 하단부가 파손될 우려도 감소될 수 있다.

또한, 가이드 돌기(102)를 본체(100)의 상단부로부터 일정 거리(L4)를 두고 형성하게 되면, 운반하는 과정에서 상단부가 파손될 우려를 감소시킬 수 있고, 외관도 좋게 된다.

상기 배선 수단은 본체(100)에 형성되는 수직 배선공(107)과 수평 배선공(108)으로 이루어진다.

상기 수직 배선공(107)은 본체(100)의 상부면 중앙으로부터 축방향으로 일정한 깊이로 형성된다.

상기 수평 배선공(108)은 상기 수직 배선공(107)으로부터 본체(100)를 수평방향으로 관통하며 형성되어 지중전선을 상기 본체(100)내부로 인입시킬 수 있게 한다.

상기 고정볼트(110)는 본체(100)에 도로 시설물의 지주를 정착하기 위해 그 길이의 대부분이 콘크리트로 되는 본체(100)에 다수개가 일정한 간격으로 매립되는 것으로, 콘크리트 본체(100)에 견고하게 매립된 상태를 유지할 수 있도록 하부가 굽어져서 앵커볼트(anchor bolt)와 같은 역할을 하며, 상부의 일부분이 본체(100)의 상부면 위로 나와서 보강판(120) 외부로 노출되게 하여 도로 시설물의 지주를 고정시킬 수 있게 한다.

이러한 고정볼트(110)는 도로시설물의 지주 하단에 고정되는 고정판(201)에 형성되는 고정용 통공(202)에 대응하는 위치에 배치되어 매립되며, 도시된 "J"형상 이외에 "L"형상, 또는 팽볼트(fang bolt)가 적용될 수도 있다.

상기 보강판(120)은 본체(100)의 외경과 같은 외경을 가지는 원판형으로 형성되어 상기 고정볼트(110)가 삽입되는 통공(121)이 형성되며, 상기 고정볼트(110)가 상기 통공(121)을 통하여 노출되게 되는 것이다.

이러한 보강판(120)은 콘크리트 구조물인 본체(100)의 상단부를 보호하고, 배선 수단으로서 상기 수직 배선공(107)과 연속되는 배선공간을 이루는 통공(121)이 형성되어, 지중전선을 콘크리트 구조물인 본체(100)의 상단부로 인입시키거나 결선시킬 수 있게 한다.

상기 통공(121)은 가로등의 지주 내부 공간과 연속되는 공간을 형성하여 지중전선을 가로등 지주 내부로 배선할 수 있게 한다.

이러한 파일(10)의 본체(100)는 시멘트의 수화반응을 이용하여 물, 굵은 골재(coarse aggregate), 잔 골재(fine aggregate) 및 혼화재를 일정비율로 배합 설계(design of mix proportion) 하여, 상기한 형상과 구조로 양생한 철근 콘크리트 제품으로 콘크리트 실린더 몰드(concrete cylinder mold)를 이용하여 연약 지반(G)을 보강할 수 있는 PC 파일(prestressed concrete pile)과 같은 형태로 제작된다.

상기 콘크리트 실린더 몰드는 도면으로 도시하지는 않았으나, 일반적인 구조와 같이 힌지 결합된 4개의 나비너트로 서로 대응되게 조립될 수 있는 2개의 반원통체와, 상기 반원통체의 중앙 하단에 2개의 나비너트에 의하여 조립될 수 있는 받침체를 갖는 것으로, 반원통체 간의 접합면이 서로 합치될 수 있도록 이루어지는 것이다.

이러한 콘크리트 실린더 몰드는 상기 가이드 수단과 배선 수단을 구비토록 하는 구조에 고정볼트(110)와 보강판(120)이 배치되어 배합된 콘크리트가 주입된다.

상기에서 굵은 골재는 바람직하게, 최대치수 25mm, 압축강도 40MPa, 슬럼프 180mm 를 유지하도록 배합된다.

그리고 사용되는 콘크리트의 혼화재로는 콘크리트 총중량의 5~10중량%를 혼합할 경우에는 포졸란 작용을 하는 플라이애쉬, 규조토, 화산재, 규산백토, 잠재수경성이 있는 고로슬래그 미분말, 오토클레이브 양생으로 고강도를 내는 규산질 미분말, 실리카흄, 기타 고강도용 혼화재로서 폴리머, 증량재에서 적어도 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 콘크리트 총중량의 1~5중량% 이하를 사용할 경우에는 응결, 경화시간을 조절하기 위한 지연제, 촉진제, 급결제, 초지연제, 방수효과를 나타내는 방수제, 기포의 작용에 따라 충전성의 개선 또는 중량을 경감시키기 위한 것으로 기포제, 발포제, 기타 유동화제, 보수제, 방청제 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 그러나 혼화제 성능에 따라 배합의 성능이 크게 달라지므로 혼화제는 고감수제 또는 고성능감수제, 유동화제 중에서 감수율이 20% 내외가 되도록 사용되는 것이 좋다.

그리고, 충분한 강도를 발현하기 위해 다짐방법, 양생방법 등을 적절하게 실시하여 제품의 품질특성을 만족시켜줄 수 있도록 한다.

다짐방법으로는 배합된 콘크리트를 콘크리트 실린더 몰드에 투입하여 양생하거나, 콘크리트의 강도 및 조직을 치밀하게 하기 위하여 형틀을 회전시키는 원심력에 의한 다짐방법을 이용할 수 있다

상기 콘크리트 실린더 몰드는 스팀 양생이 가능하도록 스팀 공급 파이프를 부착하여 스팀을 공급할 수 있게 된 것으로, 원심회전이 완료된 형틀을 양생실에 넣고 스팀 양생을 하고, 양생 후 탈형하여 제조를 완료한다.

양생기간은 시멘트 수화반응에 유리한 증기양생방법을 사용할 경우 콘크리트 실린더 몰드에 타설한 후 7일~20일 정도가 소요되며, 상압증기양생, 고온고압증기양생 방법이 적용될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 도로시설물 지주 고정용 파일은 굴착 드릴링 머신을 이용하여 지반(G)으로부터 일정한 깊이로 천공된 천공홀(H)에 미리 제작된 본 발명의 파일(10)을 삽입하게 된다. 이때 파일(10)은 설치될 가로등이나 도로표지판의 위치를 감안하여 고정볼트(110)의 수직방향과 위치를 결정하고, 끝단이 뾰족한 삽입부(101)를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하게 된다.

이때, 천공홀(H)은 본체(100)의 외경과 거의 마찰이 발생하지 않도록, 상기 본체(100)의 외경 보다 크게 형성되는데, 상기 본체(100)의 외경 보다 본체(100)의 가이드 돌기(102)가 형성하는 가상외경(109)이 작게 형성될 때에는 상기 가이드 돌기(102)가 천공홀(H)의 내경에 삽입되며 압입된다. 여기서, 상기 가이드 돌기(102)는 하부의 경사면(105, 106)에 의하여 천공홀(H)에 일치되는 축선을 유지하면서 압입될 수 있게 된다.

그리고, 상기 본체(100)의 외경 보다 본체(100)의 가이드 돌기(102)가 형성하는 외경(109)이 크게 형성될 때에는 파일(10)을 삽입한 다음, 본체(100)와 천공홀(H) 사이의 공간에 흙을 채워주게 된다.

이렇게 본 발명의 파일(10)은 지반(G)에 매설되어 주변의 지반(G)을 견고하게 보강하며, 도 4, 도 6 및 도 7에서 보듯이 가로등 지주(20)나 도로표지판 지주(60)의 고정판(201)에 형성된 고정용 통공(202)에 고정볼트(110)를 삽입한 다음 너트(50)를 체결하면 각종 도로 시설물을 견고하게 설치할 수 있게 된다.

본 발명의 파일을 구성하는 본체(100)는 콘크리트로 제작되는 일반적인 특성에 따라 내구성(durability)과 압축 강도(compressive strength)가 크다는 장점이 있지만, 큰 압축 강도에 비해 인장 강도(tensile strength)가 매우 작다는 단점을 가지고 있다. 또한 본 발명을 실시하기 위한 압입 방법은 항타공법과 달리 지반(G)에 천공홀(H)을 형성하고 파일을 삽입하는 프리보링(preboring)공법이 적용됨으로써, 저소음, 저진동으로 시공이 가능하고, 파일의 손상 및 결함이 방지되어 강도 및 지지력이 확보되며, 시공 및 관리가 용이하여 공기단축 및 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있으나, 타격공법, 중공굴착공법, 워터젯 공법과 비교하면 대체로 지지력이 약하다. 따라서 인장 강도를 보완하는 방법으로서 따라 철근 콘크리트(RC: Reinforced Concrete), 프리스트레스트 콘크리트 또는 피에스 콘크리트(PSC: Prestressed Concrete) 공법을 선택적으로 적용하여 제조될 수도 있다.

지금까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 관련된 것이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형된 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

따라서 본 발명은 제시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위에 기재된 기술사상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능한 실시 예가 있을 수 있다.

10 : 파일 20 : 지주
30 : 도로표지판 40 : 앵커볼트
50 : 너트 100 : 본체
101 : 삽입부 102, 102a, 102b: 가이드 돌기
103, 104, 105, 106 경사면 107 : 수직 배선공
108 : 수평 배선공 109 : 가상외경
110 : 고정볼트 120 : 보강판
201 : 고정판 202 : 고정용 통공
G : 지반 H : 천공홀
C : 기초콘크리트

Claims (5)

1. 원형의 단면으로 되는 원기둥 형상으로 형성되며, 지반에 형성된 천공홀에 삽입되는 일측의 단부는 원뿔형의 삽입부가 형성되는 본체와;
   상기 본체의 원주상에서 일정한 간격으로 매설되며, 일측의 단부가 상기 본체의 상부로 노출되는 복수개의 고정볼트와;
   상기 본체를 지반에 형성된 천공홀에 안내하는 가이드 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도로시설물 지주 고정용 파일.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 상부 표면에 보강판이 구비되고, 상기 보강판에는 상기 고정볼트가 삽입되는 통공이 형성되며, 상기 고정볼트가 상기 통공을 통하여 노출되게 되는 것을 특징으로 하는 도로시설물 지주 고정용 파일.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 수단은,
   본체의 외주면으로부터 원주상으로 복수개의 가이드 돌기가 일정한 간격을 두고 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 도로시설물 지주 고정용 파일.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 가이드 돌기는,
   본체의 외주면 표면으로부터 점차 단면이 작아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도로시설물 지주 고정용 파일.
   
5. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 본체와 보강판은,
   축방향의 중심에 수직 배선공이 형성되는 것을 특징으로 하는 도로시설물 지주 고정용 파일.

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