KR102167188B1

KR102167188B1 - 분리 가능한 파일 연결 장치

Info

Publication number: KR102167188B1
Application number: KR1020200062674A
Authority: KR
Inventors: 김상남
Original assignee: 김상남
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2020-10-16

Abstract

본 발명은 분리 가능한 파일 연결 장치에 관한 것이다. 판 돌림 막대(70)로 체결판(50)을 회전시키면 PHC 파일(10)과 파일 연결 장치(30)가 서로 연결된다. 파일 연결 장치(30) 자체의 무게나 경타에 의하여 볼트턱(16)이 체결암(58)을 밀어 올림과 동시에 수직 스프링(53)이 압축되어 걸림돌기(57)가 걸림턱(47)을 빠져나오면서 스프링(46)의 탄성력에 의해 체결판(30)이 원위치로 돌아간다. 이로써 PHC 파일(10)과 파일 연결 장치(30)의 체결이 해제된다. 이와 같은 본 발명에 따르면 파일 연결 장치(30)의 체결과 분리가 매우 용이하다.

Description

분리 가능한 파일 연결 장치{A detachable joint for piles}

본 발명은 분리 가능한 파일 연결 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연약 지반을 보강하기 위해 근입하는 상부파일(지표면에서 기초 저면의 깊이), 하부 파일(기초 저면에서 파일 지지층까지의 깊이)에서 건축물 지지에 필요한 하부파일과 분리 가능하게 형성하고 상부파일을 인출 가능하게한 분리 가능한 파일 연결 장치에 관한 것이다.

연약지반에서 건물의 기초 지지력을 확보하기 위한 방법으로 파일 기초 보강법이 이용되고 있으며, 선굴착 PHC 파일 매입 공법이 알려져 있다. 선굴착 PHC 파일 매입 공법은 지표면에서 선굴착 및 시멘트 페이스트 주입 후 PHC 파일을 지지층까지 근입하여 최종 경타로 지지파일을 형성하는 공법을 말한다.

지표면에서 기초 저면의 깊이, 기초 저면에서 파일 지지층까지의 깊이에 따라 적절한 길이의 파일을 확보해야 한다. 따라서 하부 PHC 파일 위에 상부 강관을 연결하여 사용할 수도 있다. 이와 같이 파일들을 상하로 연결하는 장치로는 국내 등록특허 공보 제10-0739499호(슬라이딩 로킹 조인트를 이용한 파일 연결 구조)와 국내 등록 실용신안 제0309950호(피에이치씨 파일의 조인트 캡 및 이를 이용한 피에이치씨 파일의 조인트 장치) 등이 소개되어 있는데, 기초저면에서 파일지지층까지 건축물 지지에 필요한 PHC파일(하부파일)을 위치 시킬수 있도록 지표면에서 기초저면 깊이까지 연결할 수 있는 파일(상부파일)을 결합과 분리가 쉽게 이루어지는 장치의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0739499호(슬라이딩 로킹 조인트를 이용한 파일의 연결 구조) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0309950호(피에이치씨 파일의 조인트 캡 및 이를 이용한 피에이치씨파일의 조인트 장치)

본 발명의 목적은 결합과 분리가 용이한 파일 연결 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 분리 가능한 파일 연결 장치는 관통홀이 형성되는 본체판, 상기 본체판의 하부에 형성되고 PHC 파일 상단과 결합하는 PHC 파일 연결부, 상기 본체판의 상부에 형성되고 강관의 하단과 결합하는 강관 연결부, 상기 본체판 위에 회전 가능하게 설치되고 상기 관통홀을 통과한 PHC 파일의 파일볼트와 선택적으로 체결되는 체결판, 상기 본체판과 체결판에 양 단부가 고정되고 상기 체결판에 복원력을 제공하는 스프링을 포함하며, 상기 체결판의 저면에 형성된 걸림돌기가 상기 본체판의 상면에서 돌출되는 걸림턱을 타고 넘어 걸릴 수 있도록 구성된다.

상기 체결판은 상기 본체판 중앙에 형성되는 중심축의 상단 플랜지에 안착되고, 상기 체결판 위에 그 체결판을 눌러주는 수직스프링이 구비되어 상기 체결판과 상기 플랜지의 밀착상태가 유지되고 상기 걸림턱과 걸림돌기의 걸림상태가 유지된다.

상기 파일볼트의 측면에 볼트턱이 돌출되고 그 볼트턱이 상기 체결판의 체결암을 선택적으로 밀어 올려준다.

본 발명에 따르면, 파일 연결 장치 또는 강관 파일에 타격을 가하면 체결판(50)이 원위치로 돌아가 파일볼트(12)와의 체결이 해제되므로 파일 연결 장치(30)의 분리가 매우 쉬워진다. 기존에 파일 연결 장치나 강관 파일을 돌려서 분리시켜야 했던 어려운 작업을 해소하여 시공성을 크게 개선할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일부 구성인 체결판을 아래에서 바라본 사시도.
도 3은 본 발명 파일 연결 장치를 체결하기 전 상태를 보인 횡단면도.
도 4는 본 발명 파일 연결 장치의 체결 상태를 보인 횡단면도.
도 5는 본 발명 파일 연결 장치의 체결 상태를 보인 종단면도.
도 6은 본 발명 파일 연결 장치의 해제 상태를 보인 종단면도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 파일 연결 장치(30)의 전체적인 구성이 분해 사시도로 도시되어 있으며 그 하부에 PHC 파일(10)이 도시되어 있다.

파일 연결 장치(30)는 연약 지반을 보강하는 PHC 파일(10)의 길이를 연장하기 위해 사용된다. 도시하지 않았지만 파일 연결 장치(30)의 상부에는 소정 길이의 강관 파일이 결합되어 있다. 선굴착 PHC 파일 매입 공법에서는 하부에 있는 PHC 파일(10) 상부에 파일 연결 장치(30)를 결합하여 PHC 파일(10)과 강관 파일(미도시)을 연결한다. 상하 파일이 연결되면 기초 파일의 길이가 연장된다.

파일 연결 장치(30)는 PHC 파일(10)의 상면에 구비되는 다수의 파일볼트(12)와 체결됨으로써 PHC 파일(10)과 연결된다. 파일볼트(12)의 상단에는 파일볼트(12)의 횡단면보다 큰 면적을 가지는 볼트헤드(14)가 형성되고, 파일볼트(12)의 측면에는 볼트턱(16)이 측방향으로 돌출되게 형성된다.

파일 연결 장치(30)의 구조를 대략 살펴보면, 본체판(31)과, 본체판(31)의 하부에 형성된 PHC 파일 연결부(33), 본체판(31)의 상부에 형성된 강관 연결부(35), 상기 본체판(31)에 회전 가능하게 설치되는 체결판(50)로 되어 있다.

PHC 파일 연결부(33)는 PHC 파일(10)의 상단부와 결합한다. 그리고 강관 연결부(35)는 연결이 필요한 강관 파일(미도시)의 하단부와 결합한다.

본체판(31)에 회전 가능하게 설치된 체결판(50)을 판 돌림 막대(70)를 이용하여 도 3의 화살표 방향으로 돌려주면 체결판(50)의 체결암(58)이 PHC 파일(10)의 볼트헤드(14)와 볼트턱(16) 사이에 들어가 PHC 파일(10)과 강관 연결장치(30)의 결합이 이루어진다.

강관 연결부(35)의 일측에 막대홀(37)이 형성된다. 도 3과 같이 체결판(50)을 회전시키기 위한 판 돌림 막대(70)를 막대홀(37)을 통해서 체결판(50)에 결합한다. 보다 상세하게는 판 돌림 막대(70)의 일단은 막대홀(37)을 통과하여 체결판(50)에 고정되고 판돌림 막대(70)의 타단은 강관연결장치(30)의 외부에 돌출된다.

작업자는 파일의 길이 연장이 필요할 때 판 돌림 막대(70)를 막대홀(37)에 삽입한다. 그리고 판 돌림 막대(70)를 도 3의 화살표 방향으로 돌릴 수 있다. 판 돌림 막대(70)를 화살표 방향으로 돌리면 도 4와 같이 체결판(50)의 체결암(58)이 PHC 파일(10)의 파일볼트(12)와 체결되면 판 돌림 막대(70)를 체결판에서 분리한다.

더욱 상세한 구성들을 살펴본다.

본체판(31)에는 PHC 파일(10)의 볼트헤드(14)가 통과할 수 있는 크기인 관통홀(41)이 형성된다. 그리고 본체판(31)의 중앙에는 중심축(42)이 있다. 중심축(42)의 상부 끝에는 플랜지(43)가 형성되고 플랜지(43) 위에 체결볼트(44)가 소정 길이 더 돌출되어 있다.

계속해서 본체판(31)에는 후술할 스프링(46)의 일단부를 고정하기 위한 두 개의 제1고정단(45)이 상기 중심축(42)을 중심으로 대칭되는 위치에 구비된다. 스프링(46)의 타단은 후술할 체결판(50)의 아래쪽에 구비되는 제2고정단(55)에 고정된다. 스프링(46)은 체결판(50)이 원위치로 복원할 수 있도록 복원력을 제공하는 부품이다.

본체판(31)에는 두 개의 걸림턱(47)이 역시 중심축(42)을 중심으로 대칭되는 위치에 구비된다. 걸림턱(47)은 후술할 체결판(50)의 아래쪽에 돌출되는 걸림돌기(57)가 걸리는 부분이다. 걸림턱(47)의 상단에는 상기 걸림돌기(57)가 체결되는 방향으로 이동할 때 걸림턱(47)을 용이하게 타고 넘어갈 수 있도록 경사부가 형성된다. 걸림돌기(57)가 걸림턱(47)을 타고 넘어가면 걸림턱(47)에 걸리게 되어 외력의 도움이 없으면 걸림이 해제되지 않는다. 걸림돌기(57)와 걸림턱(47)이 체결판(50)의 체결을 유지하는 역할을 하는 것이다.

다음으로, 도 1과 도 2를 기초하여 체결판(50)의 구조를 설명한다.

체결판(50)은 대략 원판 형상이고 체결볼트(44)가 통과하는 중앙통공(51)을 가진다. 중앙통공(51)을 통과한 체결볼트(44)에 체결너트(52)가 체결되고 그 아래 수직스프링(53)이 설치된다. 수직스프링(53)은 체결판(50)을 본체판(31)의 플랜지(43)에 밀착되도록 밀어주고 있다. 수직스프링(53)이 체결판(50)을 밀어주므로 걸림돌기(57)가 걸림턱(47)에 걸린 상태가 임의로 해제되지 않는다.

체결판(50)에는 4개의 체결암(58)이 방사상으로 연장되어 있고 서로 일정한 간격을 두고 있다. 체결암(58)의 끝에는 홈부(59)가 형성되는데 체결판(50)의 체결시에 PHC 파일(10)의 파일볼트(12)가 홈부(59)에 안착된다. 보다 정확하게는 파일볼트(12)의 볼트턱(16)과 볼트헤드(14) 사이에 홈부(59)가 위치하게 된다. 이 때문에 체결판(50)과 파일볼트(12)가 상하로 분리되지 않는다.

한편, 체결판(50)의 저면에는 앞서 설명한 스프링(46)의 타단부를 고정하기 위한 제2고정단(55)이 구비된다. 제2고정단(55)은 2개소가 중앙통공(51)을 중심으로 대칭되는 위치에 있다.

그리고 체결판(50)의 저면에는 본체판(31)의 걸림턱(47)에 걸리는 걸림돌기(57) 두 개가 형성되어 있다.

본 발명에 따른 파일 연결 장치(30)의 동작을 설명한다.

도 3에는 파일 연결 장치를 PHC 파일 상단에 끼우되 체결판(30)의 회전 전 상태가, 도 4에는 체결판(30)을 회전시킴에 따라 파일 연결 장치와 PHC 파일이 결합된 상태가 각각 횡단면도로 도시되어 있다. 그리고 도 5에는 PHC 파일과 강관 연결장치의 결합 상태가 A-A' 선에 따른 단면도로 도시되어 있다. 아울러 도 6에는 PHC 파일과 파일 연결 장치의 해체 상태가 A-A' 선에 따른 단면도로 도시되어 있다.

PHC 파일(10)에 파일 연결 장치(30)를 결합하는 과정을 설명한다. 참고로 파일 연결 장치(30)의 상부에는 강관 파일(미도시)이 연결 되어 있는데 도면상에서는 생략하였다.

먼저, PHC 파일(10)의 상부에 파일 연결 장치(30)를 끼운다. 그러면 도 3과 같이 PHC 파일(10)의 파일볼트(12)들이 파일 연결 장치(30)의 관통홀(41)을 관통하여 상부로 돌출된다. 이때 파일볼트(12)와 간섭되지 않는 위치에 체결판(50)이 놓인다.

이 상태에서 체결판(50)을 도 3의 화살표 방향으로 회전시켜 파일볼트(12)에 체결시켜야 한다. 이를 위해 막대홀(37)에 판 돌림 막대(70)를 넣어 체결판(50)에 결합시킨다. 파일 연결 장치(30)의 외부로 노출된 판 돌림 막대(70)를 도 3의 화살표 방향으로 회전시킨다. 이때 체결판(50)의 스프링(46)이 늘어나며 체결판(50)은 그 스프링(46)의 탄성력을 극복하면서 회전하고 체결판(50)의 걸림돌기(57)가 걸림턱(47)을 타고 넘어 걸리게 되면 체결판(50)의 체결상태가 유지된다. 이 상태에서 판돌림 막대를 분리한다. 이러한 상태가 도 5에 도시되어 있다. 수직스프링(53)이 체결판(50)을 눌러 체결판(50)이 중심축(42)의 플랜지(43)에 밀착된 상태이며 체결판(50)의 홈부(59)에 파일 볼트(12)의 볼트 헤드(14)가 물려 체결이 완료된다.

이하, 도 6을 중심으로 상부 파일과 하부 파일의 분리 과정을 설명한다.

파일 연결 장치(30)와 결합된 PHC 파일(10)은 파일 지지가 되는 위치까지 근입시킨 상태에서 파일 선단 부분에 몰탈을 주입하고 파일 연결 장치(30) 상부를 경타로 타격하여 선단을 고정시키고 해체하는 작업이 이루어진다.

PHC 파일(10)이 파일 지지 위치에 위치하면 파일 연결 장치(30)의 무게 및 경타 타격에 의해 파일볼트(12)의 볼트턱(16)이 체결판(50)을 상부로 밀어올리며 이때 밀어 올리는 힘에 의해 수직스프링(53)이 압축된다. 이와 동시에 걸림돌기(57)가 걸림턱(47)에서 빠져나오고 스프링(46)들이 압축되어 체결판(50)을 원위치로 이동시켜 파일볼트(12)의 볼트헤드(14)가 체결판(50)의 홈부(59)를 빠져나온다. 그 결과 체결판(50)의 체결이 해제되어 파일 연결 장치(30)를 분리할 수 있는 상태가 된다.

기존에는 PHC 파일을 파일 선단 지지부부터 지반 레벨까지 PHC 파일을 설치하고 흙을 기초 레벨까지 파 내려가면서 PHC 파일을 잘라서 폐기해야 하므로 시공의 어려움이 있었다. 본 발명에 따른 파일 연결 장치(30)는 파일 연결 장치(30) 또는 강관 파일(상부 파일)에 타격을 가하면 체결판(50)이 원위치로 돌아가 그 체결이 해제되므로 파일 연결 장치(30)의 분리가 매우 용이하다. 기존에 파일 연결 장치나 강관 파일을 돌려서 분리시켜야 하는 어려운 작업을 해소하여 시공성을 크게 개선할 수 있게 되었다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 명세서에서는 하부에 있는 PHC 파일과 상부에 있는 강관 파일을 연결하는 실시예를 기재하였다. 그러나 본 발명의 파일 연결 장치가 적용되는 파일의 종류나 재질은 이에 한정되지 않는다.

10: PHC 파일 12: 파일 볼트
14: 볼트 헤드 16: 볼트 턱
30: 파일 연결 장치 31: 본체판
33: PHC 파일 연결부 35: 강관 연결부
37: 막대홀 41: 관통홀
42: 중심축 43: 플랜지
45: 제1고정단 46: 스프링
47: 걸림턱 50: 체결판
51: 중앙통공 53: 수직스프링
52: 체결너트 55: 제2고정단
57: 걸림돌기 58: 체결암
59: 홈부 70: 판 돌림 막대

Claims

관통홀(41)이 형성되는 본체판(31),
상기 본체판(31)의 하부에 형성되고 PHC 파일 상단과 결합하는 PHC 파일 연결부(33),
상기 본체판(31)의 상부에 형성되고 강관의 하단과 결합하는 강관 연결부(35),
상기 본체판(31) 위에 회전 가능하게 설치되고 상기 관통홀(41)을 통과한 PHC 파일(10)의 파일볼트(12)와 선택적으로 체결되는 체결판(50),
상기 본체판(31)과 체결판(50)에 양 단부가 고정되고 상기 체결판(50)에 복원력을 제공하는 스프링(46)을 포함하며,
상기 체결판(50)의 저면에 형성된 걸림돌기(57)가 상기 본체판(31)의 상면에서 돌출되는 걸림턱(47)을 타고 넘어 걸릴 수 있도록 구성되는 분리 가능한 파일 연결 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 체결판(50)은 상기 본체판(31) 중앙에 형성되는 중심축(42)의 상단 플랜지(43)에 안착되고, 상기 체결판(50) 위에 그 체결판(50)을 눌러주는 수직스프링(53)이 구비되어 상기 체결판(50)과 상기 플랜지(43)의 밀착상태가 유지되고 상기 걸림턱(47)과 걸림돌기(57)의 걸림상태가 유지되는 분리 가능한 파일 연결 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 파일볼트(12)의 측면에 볼트턱(16)이 돌출되고 그 볼트턱(16)이 상기 체결판(50)의 체결암(58)을 선택적으로 밀어 올려주는 분리 가능한 파일 연결 장치.