KR100469961B1 - 철골케이지 및 강섬유콘크리트와 철골케이지를 이용한보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철골케이지 및 이를 이용한 보강공법에 관한 것이다. 본 발명의 철골케이지(30)는 프레임(31)과 보강바아(35)를 포함하여 구성된다. 상기 프레임(31)은 대략 원통형상으로 되는 것으로 다수개의 컬럼(32)과 지지구(33)로 구성될 수 있다. 상기 지지구(33)에는 프레임(31)의 측방향으로 돌출되어 연장되게 보강바아(35)가 다수개 교차되게 설치된다. 상기 보강바아(35)들 사이의 간격을 유지하기 위해 간격유지구(37)가 적절한 갯수 사용된다. 상기 컬럼(32), 지지구(33), 보강바아(35) 및 간격유지구(37)는 각각 소정의 직경을 가지는 철봉으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 철골케이지(30)는 건축물의 기초가 되는 기초슬라브(60)나 매트(80) 내에 위치되는 것으로 주로 파일(52)이나 기둥(90)에 대응되게 배치된다. 여기서, 상기 기초슬라브(60)나 매트(80)를 형성하는 콘크리트에는 강섬유(70)가 섞여 있어 콘크리트의 두께를 최소화하게 된다.

Description

철골케이지 및 강섬유콘크리트와 철골케이지를 이용한 보강공법{Steel reinforcing cage and reinforcing method of construction using steel reinforcing cage and steel fiber concrete for soft ground}

본 발명은 철근케이지 및 이를 이용한 보강공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축물에서 하중이 집중되는 부분에 철근케이지를 설치하여 콘크리트의 강도를 보강하도록 한 철근케이지 및 이를 이용한 보강공법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물에서는 기초슬라브나 매트에 많은 하중이 작용하게 된다. 특히, 파일(Pile)과 지중보가 맞닿게 되는 부분이나 기둥(Column)과 매트가 맞닿게 되는 부분에 큰 전단력과 모멘트가 작용하게 된다.

먼저, 도 1을 참고하여 종래 기술에서 기초슬라브를 형성하는 것을 설명한다. 먼저, 건축물이 들어설 지반(1)에 파일(3)을 박는다. 상기 파일(3)은 건축물의 설계조건에 따라 다수개를 지반(1)에 박는다. 그리고 상기 파일(3)의 주두부, 즉 지반(1)위로 돌출된 부분을 일정 길이로 절단하여 정리한다.

그리고 건축물이 들어설 위치에 따른 터파기를 시행하고, 상기 파일(3)의 상단 사이를 연결하도록 지중보(5)를 형성한다. 상기 지중보(5)는 철근콘크리트로 구성되는 것으로, 이를 위해 먼저, 철근(6)(도2 참고)을 배근하고 지중보 거푸집을 형성한다. 그리고 상기 지중보 거푸집에 콘크리트를 타설하여 지중보(5)를 완성한다. 지중보(5)가 완성되면 터메우기를 시행한다.

다음으로, 상기 지중보(5) 상에 기초슬라브(7)를 형성하기 위한 슬라브철근(8)을 배근한다. 상기 슬라브철근(8)은 기초슬라브(7)가 형성되는 전체 영역에 배근된다. 상기 슬라브철근(8)의 배근이 완성되면 상기 슬라브철근(8)에 콘크리트를 타설하여 기초슬라브(7)를 완성한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 종래 기술에서는 기초슬라브(7) 형성하기 위해 상대적으로 많은 공정을 수행하여야 하므로 그 시공법이 복잡하고 공기가 길어지는 문제점이 있다.

그리고, 종래 기술에서는 상기 파일(3)의 상단에 철근콘크리트의 지중보(5)를 형성하고, 상기 지중보(5) 상에 기초슬라브(7)를 철근콘크리트로 형성하므로 전체적으로 공사비가 높아지게 된다. 여기서, 상기 기초슬라브(7)에는 그 전체에 슬라브철근(8)이 배근되어 공사비를 높이는 원인이 된다. 실제로 철근을 배근하는 작업은 많은 시간이 소요된다.

특히, 건축물의 완성후에 상기 파일(3)이 상기 지중보(5)를 지지할 때 건축물의 하중에 의해 도 1의 A영역에 큰 전단력과 모멘트가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 상기 영역의 파손을 피하기 위해서는 보다 많은 철근을 사용하고 지중보(5)나 기초슬라브(7)의 두께를 크게 하여야 한다. 이와 같이 되면 콘트리트와 철근이사용되는 양이 많아지게 되어 공사비가 많이 들게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건축물의 하중이 집중되는 부분의 강도를 보강할 수 있는 철근케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 철근케이지를 사용하여 건축물의 공기를 단축시키고 강도를 보강시킬 수 있는 보강공법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 연약지반용 슬라브공법을 설명하기 위한 단면도.

도 2는 도 1의 A-A'선 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 철골케이지의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.

도 4a는 철골케이지를 이용한 기초슬라브 보강공법을 설명하기 위한 단면도.

도 4b는 철골케이지를 이용한 기초슬라브 보강공법을 설명하기 위한 평면도.

도 4c는 도 4a의 A-A'선 단면도.

도 4d는 본 발명 실시예에서 철골케이지에 보조보강바아를 더 설치한 것을 보인 평면도.

도 5는 본 발명 실시예를 구성하는 강섬유의 사시도.

도 6은 철골케이지를 이용한 매트 보강공법을 설명하기 위한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 철골케이지 31: 프레임

32: 컬럼 33: 지지구

35: 보강바아 37: 간격유지구

50: 지반 52: 파일

60: 기초슬라브 70: 강섬유

71: 본체부 73: 절곡부

80: 매트 90: 기둥

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 통형상을 이루게 형성되고 하부가 바닥에 지지되는 프레임과, 상기 프레임에 지지되고 프레임의 측방향으로 연장되며 다수개가 교차되게 높이차를 두고 설치되어 콘크리트의 강도를 보강하는 보강바아를 포함하고, 상기 프레임은, 수직으로 세워지는 다수개의 컬럼과, 상기 컬럼들을 연결하고 상기 보강바아가 지지되는 다수개의 지지구로 구성되는 것으로, 상기 컬럼과 보강바아는 소정 직경의 철봉으로 형성된다.

상기 프레임의 일방향으로 연장된 보강바아들 사이의 간격을 유지하고 콘크리트의 강도를 보강하기 위한 간격유지구가 더 구비된다.

상기 보강바아에는 철골케이지가 안착되는 부분에 가해지는 하중 조건에 대응하여 보조보강바아가 더 배근된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 지반에 파일을 박는 단계와, 상기철골케이지의 프레임의 내부에 상기 지반에 박힌 파일의 상부가 위치되도록 철골케이지를 배치하는 단계와, 상기 철골케이지를 포함하는 지반표면에 콘크리트를 타설하여 기초슬라브를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.

상기 콘크리트에는 강섬유가 포함된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 건축물이 들어설 위치의 외곽선을 따라 동결심도만큼 터파기를 하는 단계와, 상기 단계에서 터파기된 바닥에 버림콘크리트를 타설하는 단계와, 건축물의 하중을 지지하는 기둥의 하부에 해당되는 상기 버림콘크리트 상에 상기 철골케이지를 배치하는 단계와, 상기 철골케이지가 배치된 버림콘크리트 상에 콘크리트를 일정 높이로 타설하는 단계를 포함하여 구성된다.

상기 콘크리트에도 강섬유가 포함된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 기초슬라브나 매트를 형성함에 있어서 철근배근을 최소화할 수 있으면서도 상대적으로 큰 하중이 작용하는 부분의 강도를 보강할 수 있으며 기초슬라브나 매트의 콘크리트 두께를 최소화할 수 있게 된다.

이하 본 발명에 의한 철근케이지의 바람직한 실시예 및 이를 이용한 보강공법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명 실시예의 철근케이지가 사시도로 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 철근케이지(30)의 골격을 프레임(31)이 형성한다. 상기 프레임(31)은 다수개의 컬럼(32)과 지지구(33)로 구성된다. 상기 컬럼(32)은 철근케이지(30)를 세울 수 있도록 하는 것으로, 본 실시예에서는 3개가 일정 간격으로 대략 수직으로 설치된다.

상기 컬럼(32)들을 연결하도록 지지구(33)가 구비된다. 상기 지지구(33)는 본 실시예에서 링형상으로 형성되어 그 외주에 상기 컬럼(32)이 소정 간격으로 체결되게 한다. 상기 지지구(33)는 반드시 링형상일 필요는 없으며 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면 지지구(33)를 사각형이나 삼각형 등의 다각형으로 형성할 수도 있다. 상기 지지구(33)는 설계조건에 따라 다수개가 소정 간격으로 상기 컬럼(32)에 체결될 수 있는데, 본 실시예에서는 지지구(33)를 2개 사용하고 있다. 상기 컬럼(32)과 지지구(33)의 체결은 용접으로 한다. 하지만 상기 컬럼(32)과 지지구(33)를 와이어로 체결할 수도 있다.

상기 프레임(31)의 지지구(33)에는 다수개의 보강바아(35)가 지지된다. 상기 보강바아(35)는 그 양단이 상기 지지구(33)에서 소정 길이 연장되도록, 대략 상기 지지구(33)에 보강바아(35)의 중심이 체결된다. 본 실시예에서는 각각 한쌍의 보강바아(35)가 십자형상이 되도록 상기 지지구(33)에 체결된다. 상기 보강바아(35)는 상기 지지구(33)에 각각 십자형상으로 구비된다. 하지만 상기 보강바아(35)가 반드시 직교하여 십자형상으로 될 필요는 없으며 직각이 아닌 다른 각도로 교차되도록 할 수도 있다.

그리고, 상기 보강바아(35)에는 보조보강바아(35')가 더 설치될 수 있다. 즉, 철골케이지(30)가 설치되는 부분에 가해지는 하중조건에 따라 도 4d에 도시된 바와 같이, 보조보강바아(35')를 가로세로로 더 배근하는 것이다.

한편, 상하의 지지구(33)에 각각 같은 방향으로 연장된 보강바아(35) 들은 간격유지구(37)에 의해 연결되어, 그 간격이 일정하게 유지된다. 본 실시예에서는 같은 방향으로 연장된 보강바아(35) 4개를 사각형 형상의 간격유지구(37)로 연결하고 있다. 상기 보강바아(35)와 상기 간격유지구(37)의 체결은 역시 용접이나 와이어로 이루어질 수 있다. 상기 간격유지구(37)는 상기 보강바아(35)의 연장길이에 대응하여 적절한 갯수가 사용된다. 따라서, 상기 간격유지구(37)는 보강바아(35)의 길이에 따라서는 사용되지 않을 수도 있다. 여기서 상기 간격유지구(37) 역시 콘크리트의 강도를 보강하는 역할을 일부 수행한다.

이와 같은 철골케이지(30)를 구성하는 프레임(31)(컬럼(32), 지지구(33)), 보강바아(35) 및 간격유지구(37)는 금속재질로 제작되는 것이 바람직한데, 예를 들면 철근으로 이들을 제작할 수 있다.

한편, 상기 철골케이지(30)는 반드시 철근으로만 제조하여야 하는 것은 아니며, 예를 들면 프레임은 금속판을 원통형으로 만들고, 지지구 대신에 통공을 형성하고 철근으로 된 보강바아는 상기 통공을 관통하여 설치되도록 할 수도 있다.

그리고, 상기 철골케이지(30)는 상기 프레임(31)만을 공장에서 미리 제작하고 상기 보강바아(35)는 공사현장의 여건에 따라 적절한 길이의 것을 지지구(33)에 체결하여 사용할 수도 있다.

다음으로 상기 철골케이지(30)를 사용하여 기초슬라브나 매트를 보강하는 공법을 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 의한 기초슬라브 보강공법을 사용한 기초슬라브의 구성이 도시되어 있다. 이를 참고하여 기초슬라브 보강공법을 설명한다.

먼저, 파일(52)을 건축물이 들어설 지반(50)에 박는다. 상기 파일(52)을 지반(50)에 박은 후에는, 지반의 표면에서 일정 높이만큼만 돌출되게 파일 선단을 절단하여 정리한다.

다음으로, 상기 파일(52)이 박혀진 부분에 각각 철골케이지(30)를 안착시킨다. 즉, 상기 철골케이지(30)의 프레임(31) 하측이 상기 파일(52)의 상부에 대응되는 위치가 되도록 한다. 이와 같이 각각의 파일(52)에 상기 철골케이지(30)를 안착시킨다. 이는 파일(52)에 의해 기초슬라브(60)에 전단력과 모우멘트가 가해지더라도 견딜 수 있는 강도를 기초슬라브(60)에 제공하기 위해서 있다.

그리고, 상기 철골케이지(30)가 안착되는 부분에 가해지는 하중 조건에 따라서는 철골케이지(30)에 보조보강바아(35')를 더 배근한다. 즉, 도 4b에는 기본적인 철골케이지(30)만이 설치된 것이 도시되어 있고, 도 4d에는 보조보강바아(35')가 더 배근된 것이 도시되어 있다.

상기와 같이 철골케이지(30)를 배치한 후에는 상기 지반(50) 표면에 콘크리트를 타설한다. 이때, 상기 콘크리트에는 강섬유(70)(Steel fiber)가 섞여 있다. 상기 강섬유(70)는 도 5에 도시된 바와 같이 강재질로 형성된 것으로 직선으로 소정의 길이를 가지는 본체부(71)와 그 양단에 형성된 절곡부(73)로 구성된다. 상기 강섬유(70)는 콘크리트에 포함되어 콘크리트의 강도를 보강하는 역할을 한다.

여기서 본 발명의 기초슬라브(60)는 상대적으로 큰 힘이 작용하는 부분에 철골케이지(30)를 설치하여 강도를 보강하였다. 그리고, 상기 강섬유(70)가 포함된콘크리트를 사용함에 의해 기초슬라브(60) 전체에 철근을 배근하지 않아도 되는 것이다.

한편, 도 6에는 철골건물의 매트 기초부분에 본 발명의 보강공법을 적용한 것이 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 지반(50)의 표면에 형성된 매트(80)의 내부에는 기둥(90)의 하부에 대응되는 위치에 철골케이지(30)가 위치된다. 그리고 상기 매트(80)를 형성하는 콘크리트에는 강섬유(70)가 섞여 있다.

이와 같은 구성을 형성하는 과정을 설명한다. 먼저, 건축물이 안착되는 위치의 지반(50) 표면을 정지하는 작업을 한다. 이때 바닥 외곽선을 따라 동결심도 만큼 터파기를 한다.

다음으로, 상기 정지된 바닥에 버림콘크리트를 타설한다. 상기 버림콘크리트에도 강섬유(70)를 섞어 주는 것이 바람직하다. 그리고 상기 버림콘크리트 상에 철골케이지(30)를 안착시킨다. 이때 상기 철골케이지(30)가 안착되는 위치는 건축에서 하중이 많이 작용하는 위치, 예를 들면 기둥(90)의 하부에 해당하는 곳이다.

이와 같이 철골케이지(30)를 배치한 후에는 강섬유(70)가 섞인 콘크리트를 타설하여 매트(80)를 완성시킨다.

상기와 같이 매트(80)를 형성함에 의해 기둥주위의 펀칭전단력을 견딜 수 있는 힘을 상기 철골케이지(30)가 제공한다. 그리고 강섬유(70)가 섞인 콘크리트를 사용함에 의해 매트(80) 전체에 철근을 배근하지 않고도 콘크리트의 균열을 방지할 수 있는 등 물리적 성질이 높아진다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 철골케이지 및 이를 이용한 보강공법에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 철골케이지를 사용함에 의해 기초슬라브나 매트중 상대적으로 큰힘이 작용하는 부분을 보강할 수 있고 강섬유가 섞인 콘크리트에 의해 기초슬라브나 매트의 강도를 보강할 수 있다. 따라서, 기초슬라브나 매트 전체에 걸쳐 철근을 배근하지 않아도 되고, 상대적으로 기초슬라브나 매트의 두께를 줄일 수 있게 된다.

기초슬라브나 매트 전체에 걸쳐 철근을 배근하지 않아도 되므로 철근배근에 소요되는 작업시간을 제거할 수 있어 상대적으로 용이하게 기초슬라브나 매트를 형성할 수 있게 된다.

그리고 강섬유를 사용하므로 기초슬라브나 매트의 두께를 줄일 수 있어 콘크리트를 형성하기 위한 재료의 소비량을 최소화할 수 있게 되어 공사기간을 단축하고 공사비를 절감할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 통형상을 이루게 형성되고 하부가 바닥에 지지되는 프레임과,

   상기 프레임에 지지되고 프레임의 측방향으로 연장되며 다수개가 교차되게 높이차를 두고 설치되어 콘크리트의 강도를 보강하는 보강바아를 포함하고;

   상기 프레임은,

   수직으로 세워지는 다수개의 컬럼과,

   상기 컬럼들을 연결하고 상기 보강바아가 지지되는 다수개의 지지구로 구성되는 것으로,

   상기 컬럼과 보강바아는 소정 직경의 철봉으로 형성됨을 특징으로 하는 철골케이지.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임의 일방향으로 연장된 보강바아들 사이의 간격을 유지하고 콘크리트의 강도를 보강하기 위한 간격유지구가 더 구비됨을 특징으로 하는 철골케이지.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 보강바아에는 철골케이지가 안착되는 부분에 가해지는 하중 조건에 대응하여 보조보강바아가 더 배근됨을 특징으로 하는 철골케이지.
5. 지반에 파일을 박는 단계와,

   제1항 내지 제4항중 어느 하나의 철골케이지의 프레임의 내부에 상기 지반에 박힌 파일의 상부가 위치되도록 철골케이지를 배치하는 단계와,

   상기 철골케이지를 포함하는 지반표면에 콘크리트를 타설하여 기초슬라브를 형성하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철골케이지를 이용한 슬라브보강공법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 콘크리트에는 강섬유가 포함됨을 특징으로 하는 철골케이지를 이용한 슬라브보강공법.
7. 건축물이 들어설 위치의 외곽선을 따라 동결심도만큼 터파기를 하는 단계와,

   상기 단계에서 터파기된 바닥에 버림콘크리트를 타설하는 단계와,

   건축물의 하중을 지지하는 기둥의 하부에 해당되는 상기 버림콘크리트 상에 제1항 내지 제4항중 어느 하나의 철골케이지를 배치하는 단계와,

   상기 철골케이지가 배치된 버림콘크리트 상에 콘크리트를 일정 높이로 타설하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 철골케이지를 이용한 매트보강공법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 콘크리트에는 강섬유가 포함됨을 특징으로 하는 철골케이지를 이용한 매트보강공법.