KR20200102637A - 나선판을 갖는 파일 결합구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본인의 특허등록 제10-0690014호의 개량발명으로, 파일,네일링 및 그라운드 앵커로 사용하며, 선, 후행파일을 요철 형태로 맞물리도록 결합하고, 후행파일의 회전력이 선행파일에 잘 전달되어 회전 압축력이 증대되면서 파일이 지중에 삽입되는 나선판을 갖는 파일 결합구조를 제공함에 의해 달성되는데, 이 나선판을 갖는 파일 결합구조는 외주면에 나선판이 형성되고 상단에 오목부와 볼록부가 연속 반복되는 요철부가 구비된 선행파일; 상단과 하단에 오목부와 볼록부가 연속 반복된 요철부가 구비된 후행파일; 상기 후행파일의 하단 요철부의 외면에 설치되는 커플러; 및 상기 선행파일의 요철부를 커플러의 내부에 삽입하여 후행파일의 요철부와 서로 맞물리도록 결합한 상태에서 회전시켜 후행파일의 회전력이 선행파일에 전달되는 것을 포함하므로써, 회전 압축력이 증대되면서 파일이 지중에 삽입되는 것이다.

Description

나선판을 갖는 파일 결합구조{File coupling structure with spiral plate}
본 발명은 본인의 특허등록 제10-0690014호의 개량발명으로써, 파일, 네일링 및 그라운드 앵커로 사용하며, 선, 후행파일을 요철 형태로 맞물리도록 결합하고, 후행파일의 회전력이 선행파일에 잘 전달되어 회전 압축력이 증대되면서 파일이 지중에 삽입되는 나선판을 갖는 파일 결합구조이다.
일반적으로 건물을 시공할 때에는 지하에 박힌 기초 파일과 지상의 기둥을 연결하는 한편, 땅 꺼짐에 의한 건물의 붕괴를 막기 위해서 기초판을 시공하고 있는데, 이와 같은 기초판은 일반적으로 철근 콘크리트로 형성된다.
그러나 이와 같이 기초판을 형성하였음에도 불구하고 지반 침하 현상이 발생한 경우 건물이 한쪽으로 기울면서 균열이 발생하는 등 붕괴의 위험이 따르게 된다.
이러한 현상을 방지하기 위해 기초판 하부 지반에 원형의 강관파일을 회전 압입하게 되는데, 강관파일은 단단한 지반에서 작업시 쉽게 휘는 자굴 현상이 발생하며, 횡력에 대한 내구성이 취약하기 때문에 단단한 지반에 압입하는 과정에서 무리한 수직력이 가해지면 이를 이기지 못하고 어느 한 방향으로 휘어버리는 문제가 발생하였다.
또한, 강관파일을 지반에 박는 과정에서 일정 길이의 강관을 상하 용접하거나 볼트를 이용하여 연결하는데, 상하 강관파일의 용접이 단부에만 이루어지기 때문에 시공시 충격에 접합력이 취약한 단점이 있으며 볼트 연결은 강한 회전력에 의해 볼트가 절단되거나 휘어지게 된다.
특히, 상하 강관파일의 용접은 작업 중 현장에서 이루어지는데, 용접이 잘못되거나 접합력이 약하면 용접면이 떨어지면서 상하 강관의 단부가 이탈하게 되어 회전 관입시키는 파일은 더 이상 파일을 시공할 수 없게 된다.
또한, 볼트연결의 경우 강한 회전력에 의해 볼트가 쉽게 절단 및 휘어져 파일을 더 이상 회전 관입시킬 수 없는 문제점이 있다. 따라서 파일이 깊게 시공되지 않을 경우 지지력이 부족하여 구조물이 침하 또는 부등침하 하여 균열 또는 붕괴가 발생된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본인의 선등록 특허 제10-0690014호 "나선판을 갖는 강재 구조"를 파일로 적용할 수 있다.
상기 나선판을 갖는 강재는 첨부된 도면 도 1에서 보는 바와 같이, 하측단에 지반삽입구(11)가 형성된 강재(10)와, 강재(10)의 외주면에 형성되고 지름이 강재보다 길게 형성된 다수의 나선판(20)과, 나선판(20)을 갖는 강재(10)을 서로 연결하는 결합수단(30)으로 구성한다.
본인의 선등록 특허는 강재의 외주면에 나선판이 형성되어 있어, 지반과 나선판이 서로 맞물려 있어 구조물의 압축력과 인장력을 지반으로 전이시켜 안정성이 확보되는 것이다.
또한, 두 개의 강재를 서로 결합하는 결합수단(30)은 첨부된 도면 도 2에서보는 바와 같이 원형관으로 된 강재(10a)의 일측단을 확관하고, 다른 원형관의 강재(10b)를 확관된 곳으로 삽입한 후에 이들을 볼트(15)와 너트(16)로 체결하여 고정하는 구조이다.
그러나 결합수단에 의해 결합된 두 개의 강재가 회전하게 될 때, 연결부분이 회전력을 잘 반영하지 못해 회전 압축력이 증대되지 못하는 아쉬움이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0690014호 "나선판을 갖는 강재 구조"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 그 목적은 지중에 삽입되는 파일, 네일링 및 그라운드 앵커로 사용하는 것이며, 선행파일와 후행파일를 요철 형태로 맞물리도록 결합함으로써, 파일 간의 결합이 견고함과 동시에 후행파일의 회전력이 선행파일에 잘 전달되어 압축력이 증대되면서 파일이 지중에 삽입되는 나선판을 갖는 파일 결합구조를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은 요철 형태로 결합된 상태에서 후행파일의 회전력이 선행파일에 잘 전달되도록 하는 나선판을 갖는 파일 결합구조를 제공함에 의해 달성되는데, 이 나선판을 갖는 파일 결합구조는 외주면에 나선판이 형성되고 상단에 오목부와 볼록부가 연속 반복되는 요철부가 구비된 선행파일; 상단과 하단에 오목부와 볼록부가 연속 반복된 요철부가 구비된 후행파일; 상기 후행파일의 하단 요철부의 외면에 설치되는 커플러; 및 상기 선행파일의 요철부를 커플러의 내부에 삽입하여 후행파일의 요철부와 서로 맞물리도록 결합한 상태에서 회전시켜 후행파일의 회전력이 선행파일에 전달되는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 나선판을 갖는 파일 결합구조는 지중에 삽입되는 파일,네일링 및 그라운드 앵커로 사용하는 것으로, 선행파일와 후행파일가 요철 형태로 맞물려 결합되어 있어, 후행파일의 회전력이 선행파일에 잘 전달되어 회전 압축력이 증대되는 효과가 있다.
또한, 커플러와 선행파일이 볼트와 너트로 고정되어 있어 선행파일이 커플러에서 이탈되는 것을 차단하여 안정되게 회전하는 효과가 있다.
도 1는 본인의 선등록 특허의 구성을 나타낸 정면도
도 2는 본인의 선등록 특허의 결합수단을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 사시도
도 4~5는 본 발명의 다른 구성을 나타낸 사시도
도 6~15은 본 발명의 또 다른 구성을 나타낸 단면도 및 사시도
도 16는 본 발명의 사용 상태를 나타낸 도면
이하에서 본 발명의 바람직한 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면 도 3을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 후행파일의 회전력이 선행파일에 잘 전달되면서 지중에 삽입되는 파일로 사용하는 나선판을 갖는 파일 결합구조를 제공하는 것이다.
이러한 나선판을 갖는 파일 결합구조(200)는 요철부를 갖는 선행파일(210)와 커플러(230)가 구비된 후행파일(220)로 이루어지며, 요철부를 서로 맞물리도록 결합하여 한몸이 되도록 하는 것이다.
상기 선행파일(210)는 금속 원형관이며, 하단에 뽀족한 지반삽입구(11)를 형성하여 지반 내부로 삽입이 용이하며, 외주면에 선행파일(210) 보다 지름이 넓으면서 일정 간격으로 두고 나선판(20)이 다수 구비되어 있다.
상기 선행파일(210)의 상단에 오목부(211)와 볼록부(212)가 연속 반복되게 형성된 요철부(213)를 갖는다.
상기 후행파일(220)은 금속 원형관이며, 상단과 하단에 오목부(221)와 볼록부(222)가 연속 반복된 상단 및 하단 요철부(223)(223')를 형성하고, 하단 요철부(223')의 외면에 커플러(230)를 설치한다.
상기 커플러(230)는 원형관이며, 내경 지름이 선행파일(210) 및 후행파일(220)의 외경 지름과 동일하다.
상기 커플러(230)는 하단 요철부(223')의 외면에 체결한 후에 용접(235)하여 고정한다.
그런 다음, 커플러(230)의 내부에 위치한 후행파일(220)의 하단 요철부(223')에 선행파일(210)의 요철부(213)를 결합한다.
이때, 하단 요철부(223')의 오목부(221)에 요철부(213)의 볼록부(212)가 삽입되고, 하단 요철부(223')의 볼록부(222)에 요철부(213)의 오목부(211)가 삽입되어 기어가 서로 맞물리는 형태로 결합되어 견고한 결합이 이루어진다.
상기 커플러(230)의 내면에 선행파일(210)의 외면이 밀착 결합됨과 동시에 요철부(213)(223')가 서로 맞물려 결합되므로, 후행파일(220)의 회전력이 선행파일(210)에 잘 전달되면서 후행파일(220)과 선행파일(210)이 동일한 반향으로 회전하게 된다.
또한, 상기 선행파일(210)의 상단에 첨부된 도면 도 4에서 보는 바와 같이 경사돌기(215)와 경사홈(217)을 연속 반복되게 형성된 요철부(213)를 형성하고, 경사돌기(215)의 하측 전면에 외부로 돌출된 걸림턱(216)을 형성한다.
상기 후행파일(220)의 상단과 하단에 경사돌기(225)와 경사홈(226)이 연속 반복되게 형성된 요철부(229)를 형성하고, 경사홈(226)의 내부 전면에 걸림홈(227)을 형성한다.
그리고 후행파일(220)의 요철부(229)의 외면에 내경 지름이 선행파일(210) 및 후행파일(220)의 외경 지름과 동일한 커플러(230)를 용접(235)하여 고정한다.
그런 다음, 첨부된 도면 도 5와 같이 커플러(230)의 내부에 위치한 후행파일(220)의 요철부(229)에 선행파일(210)의 요철부(213)를 결합한다.
이때, 요철부(229)의 경사홈(226)에 요철부(213)의 경사돌기(215)가 삽입 결합됨과 동시에 걸림턱(216)이 걸림홈(227)에 체결되고, 요철부(229)의 경사돌기(225)는 요철부(213)의 경사홈(217)가 삽입 결합되어 기어가 서로 맞물리는 형태로 결합되어 견고한 결합이 이루어진다.
이로 인해, 후행파일(220)의 회전력이 선행파일(210)에 잘 전달되면서 후행파일(220)과 선행파일(210)이 동일한 반향으로 회전하게 된다.
상기 선행파일(210)에 후행파일(220)을 결합한 파일는 지반에 천공작업이 필요 없이 직접 삽입하므로 천공작업 및 그라우팅과 그라우트 양생과 같은 시공공정을 줄이므로 공기 단축 및 공사비를 절감할 수 있는 것이다.
또한, 후행파일(220)의 회전력이 선행파일(210)에 잘 전달되어 압축력이 되어 파일의 삽입이 수월하게 된다.
본 발명의 다른 실시 예를 첨부된 도면 도 6 및 도 7을 통해 설명하면 다음과 같다.
후행파일(220)의 하단 요철부(223')에 용접(235)되는 커플러(230)의 외면에 볼트공(231)을 관통되게 형성하고, 이와 대응되도록 선행파일(210)의 상측에 볼트공(215)을 관통되게 형성한다.
상기 커플러(230)의 내부에 위치한 후행파일(220)의 하단 요철부(223')에 선행파일(210)의 요철부(213)를 맞물리도록 견고하게 결합한 후, 볼트공(231)(215)에 볼트(350)를 삽입하고 너트(340)를 체결하여 고정한다.
상기와 같은 결합구조는 선행파일(210)에 인장력이 크게 작용하는 경우에 사용하며, 선행파일(210)이 후행파일(220)에서 분리되는 것을 차단함과 안전적인 회전력이 확보된다.
본 발명의 또 다른 실시 예를 첨부된 도면 도 8 및 도 9를 통해 설명하면 다음과 같다.
상기 커플러(230)의 내면은 일정 각도로 경사지면서 상측 내주면에 걸림홈(235)을 형성하고, 선행파일(210)의 상단 외주면에 외부로 돌출된 걸림턱(216)을 형성한다.
상기 선행파일(210)를 커플러(230)의 경사진 내부에 삽입하여 걸림턱(216)이 걸림홈(235)에 삽입될때까지 밀어넣어 결합한다. 이때, 커플러(230)의 내면이 경사지게 형성되어 있어 선행파일(210)의 체결이 용이하게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예를 첨부된 도면 도 10 및 도 11을 통해 설명하면 다음과 같다.
상기 선행파일(210)의 요철부(213) 중 볼록부(212) 양쪽 상단에 외부로 돌출된 걸림턱(217)을 형성하고, 후행파일(220)의 요철부(223) 중 오목부(221) 상단에 걸림홈(227)을 형성한다.
상기 선행파일(210)의 볼록부(212)가 후행파일(220)의 오목부(221)에 삽입될 때, 걸림턱(217)이 걸림홈(227)에 삽입되어 고정된다.
상기 오목부(221)는 경사지게 형성되어 있어 볼록부(212)의 삽입이 용이하다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 첨부된 도면 도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이 후행파일(220)의 하단 요철부(223') 내주면에 내부 커플러(260)를 외부로 돌출되게 설치한다.
상기 내부 커플러(260)는 원형 관이며, 선행파일(210)의 요철부(213) 내주면에 용접(235)을 통해 고정한다.
상기 선행파일(210)의 요철부(213)를 후행파일(220)의 하단 요철부(223)에 결합하면, 내부 커플러(260)가 선행파일(210)의 내부에 삽입되면서 서로를 연결된다.
즉, 요철부(213)(223')가 서로 맞물려 결합됨과 동시에 내부 커플러(260)가 선행파일(210)와 후행파일(220)를 지지하므로 견고하고 안전된 결합이 이루어진다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예는 첨부된 도면 도 14 및 도 15에서 보는 바와 같이
선행파일(210)의 요철부(213) 내주면에 내부 커플러(260)를 설치하고, 후행파일(220)의 후단 요철부(223')의 외주면에 커플러(230)를 설치한다.
상기 선행파일(210)의 요철부(213)를 후행파일(220)의 하단 요철부(223)에 결합하면, 내부 커플러(260)가 선행파일(210)의 내부에 삽입됨과 동시에 후행파일(220)은 커플러(230)의 내면에 밀착되어 이중으로 결합되는 상태가 된다.
상기와 같은 본 발명은 첨부된 도면 도 16에서 보는 바와 같이 나선판(20)이 구비된 선행파일(210)의 요철부(213)를 후행파일(220)의 커플러(230)에 밀착 삽입되면서 후행파일(220)의 하단 요철부(223')에 결합하고, 다른 후행파일(220)를 요철 형태로 연결하여 사용자가 원하는 길이의 파일을 형성할 수 있다.
그런 다음, 후행파일(220)을 천공장비에 설치하고 회전하게 되면, 선행파일(210)과 후행파일(220)이 서로 요철형태로 맞물려 있고 커플러(230)의 지지를 받으면서 회전하게 된다.
이때, 후행파일(220)의 회전력이 선행파일(210)에 잘 전달되면서 선,후행파일(210)(220)가 서로 안정적으로 회전함과 동시에 압축력이 증대되면서 지중에 삽입된다.
이상에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 청구범위에 기재된 범위 내에서 변경이 가능할 것이다.
210:선행파일 211,221:오목부
212,222:볼록부 213:요철부
220:후행파일 223:상단 요철부
223';하단 요철부 230:커플러
231:볼트공 235:용접
240:너트 250:볼트
260:내부 커플러

Claims (5)

  1. 외주면에 나선판이 형성되고 상단에 오목부와 볼록부가 연속 반복되는 요철부가 구비된 선행파일;
    상단과 하단에 오목부와 볼록부가 연속 반복된 요철부가 구비된 후행파일;
    상기 후행파일의 하단 요철부의 외면에 설치되는 커플러; 및
    상기 선행파일의 요철부를 커플러의 내부에 삽입하여 후행파일의 요철부와 서로 맞물리도록 결합한 상태에서 회전시켜 후행파일의 회전력이 선행파일에 전달되는 것을 포함하는 나선판을 갖는 파일 결합구조.
  2. 외주면에 나선판이 형성되고 상단에 오목부와 볼록부가 연속 반복되는 요철부와 외면에 볼트공이 관통된 선행파일;
    상단과 하단에 오목부와 볼록부가 연속 반복된 요철부가 구비된 후행파일;
    상기 후행파일의 하단 요철부의 외면에 설치되며 외면에 볼트공이 관통된 커플러; 및
    상기 선행파일의 요철부를 커플러의 내부에 삽입하여 후행파일의 요철부와 서로 맞물리도록 결합하고, 볼트공에 볼트와 너트를 이용하여 커플러와 선행파일이 한몸이 되도록 하는 것을 포함하는 나선판을 갖는 파일 결합구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    내면이 경사지면서 상측에 걸림홈이 형성된 커플러;
    상단 외주면에 걸림턱이 형성된 선행파일; 및
    선행파일의 걸림턱을 커플러의 걸릴홈에 결합하는 것을 포함하는 나선판을 갖는 파일 결합구조.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선행파일의 볼록부 양쪽 상단에 외부로 돌출된 걸림턱을 형성하고,
    후행파일의 오목부 상단에 걸림홈을 형성하며,
    선행파일의 걸림턱을 후행파일의 걸림홈에 삽입하여 고정하는 것을 포함하는 나선판을 갖는 파일 결합구조.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선행파일나 후행파일 어느 한쪽 내주면에 외부로 돌출되는 내부 커플러가 구비된 것을 포함하는 나선판을 갖는 파일 결합구조.
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