KR100594188B1 - 건설구조물의 부력방지 배수시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설구조물이 지하수의 부력에 의해 균열이 발생하거나 붕괴되는 것을 방지하기 위한 건설구조물의 부력방지 배수시스템에 관한 것이다.

본 발명은 건설구조물의 부력방지 배수시스템에 있어서, 배면 일측에 통공이 형성되어 지하구조물의 유공관이 연결되며, 상기 통공과 대향되는 전면에는 일정 구경의 그물망이 형성된 본체와; 상기 본체로부터 연장연결되어 격벽으로 구획되며, 저면의 그물캡을 통해 내부로 지하수가 유입되는 탱크부; 및 상기 격벽 내에 상하 회동가능하게 고정되어 상기 본체 및 탱크부 내부에 삽입되는 미세필터구동장치를 포함하되, 상기 미세필터구동장치는 상단에 플로우트가 결합되어 상기 탱크부 내에 위치되는 수직프레임과; 일단은 상기 수직프레임과 힌지결합되고 타단은 상기 그물망에 대응되는 미세 필터가 형성되어 상기 본체 내에 위치되는 수평프레임; 및 상기 수평프레임 상에 형성되어 상기 격벽에 고정되며, 이를 축으로 상기 수평프레임을 상하로 회동시키는 중심축볼을 포함하여, 지하수위 변화시 상기 플로우트의 위치변동에 따라 상기 미세 필터가 상기 중심축볼을 축으로 회동하여 상기 그물망을 자동으로 개폐(開閉)시키도록 구성되며, 상기 격벽은 전후로 분리 제작되고, 분리된 상기 격벽의 결합면 중앙에는 반구형의 홈이 형성되어 상기 반구형 홈의 좌우로는 소정 각도의 오픈홀이 연장연결되되, 상기 오픈홀의 각도는 지하수위 변동에 따른 상기 수평프레임의 회동 반경으로 설계되며, 이때 지하수위의 변동범위는 평상시 지하수위에서 목표지하수위까지의 변동범위이고, 그에 따른 상기 수평프레임의 회동 반경은 상기 미세 필터가 상기 그물망을 완전히 폐쇄한 상태에서 완전히 개방한 상태가 되었을 때의 회동반경인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지하수위의 변화에 따라 유동적으로 미세필터구동장치를 조절할 수 있어 홍수 등에 따른 비상지하수위에는 지하수의 유입을 보다 원활하게 하여 건설구조물의 부력에 의한 위험을 최소화할 수 있다.

지하수, 부력, 임계지하수위, 필터, 배수

Description

건설구조물의 부력방지 배수시스템{water distribution system for preventing buoyancy in constructin stuctures}

도1는 종래 건설구조물에서의 배수시스템을 도시한 단면도이다.

도2는 도1에 도시된 필터관의 상세도이다.

도3은 본 발명에 따른 배수시스템의 단면도이다.

도4는 본 발명에 따른 배수시스템의 저면도이다.

도5는 본 발명에 따른 미세필터구동장치의 사시도이다.

도6은 본 발명에 따른 배수시스템의 전체사시도이다.
도7은 본 발명에 따른 배수시스템을 건설구조물에 설치한 시공단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 유공관 10 : 본체

11 : 그물망 20 : 탱크부

21 : 그물캡 30 : 미세필터구동장치

31 : 수직프레임 32 : 수평프레임

33 : 힌지결합부 34 : 플로우트

35 : 미세 필터 36 : 중심축볼

40 : 격벽 41 : 반구형 홈

42 : 오픈홀

본 발명은 지하수의 부력에 의해 건설구조물에 균열이 발생하거나 붕괴되는 것을 방지하기 위한 부력방지 배수시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목표지하수위 이상으로 지하수위가 상승할 경우 신속하게 구조물 기초 하부에서 구조물의 내부로 지하수를 유입시켜 배수할 수 있도록 한 건설구조물의 부력방지 배수시스템에 관한 것이다. 여기서 목표지하수위는 임계지하수위에 안정계수를 반영한 이론적 수치이며, 상기 임계지하수위는 건축물의 자중과 건축물 바닥면에서의 지하수의 부력(양압력)에 의한 힘이 상호 균형을 이루는 상태의 지하수 수위이다, 또한, 건설구조물은 주택이나 아파트 등과 같은 건축구조물과 지하차도나 박스암거 등과 같은 토목구조물을 모두 포함한다.

일반적으로 건설구조물에는 건설구조물의 자중에 의한 축력과 지하수에 의한 부력이 동시에 작용한다. 그리고, 건축물 바닥면에 작용하는 자중보다 지하수에 의한 부력(양압력)이 클 경우에는 건축물이 부상하게 되며 그에 따른 수압상승으로 건설구조물은 큰 손상을 입게 된다.

구조물의 부력사고 방지를 위해 사용되는 공법에는 대표적으로 앵커공법과 배수공법이 있다. 상기 앵커공법은 축력보다 크게 작용되는 지하수에 의한 양압력에 대하여 건물이 견딜 수 있도록 건물 자체를 지반에 고정시키는 공법이나, 이 공법은 시공비가 매우 많이 들고 앵커가 부식되는 등의 문제점이 있다.

상기 배수공법은 구조물의 기초 하부에 지하수위에 의한 양압력이 형성되지 않도록, 구조물의 기초(1) 하부에 매설된 유공관(2)을 통해 잉여분의 지하수를 집수정(3)으로 유입한 후 이를 펌프(5)로 펌핑하여 배출관(4)을 통해 외부로 배출하는 공법이다(도1 참조).

이때, 상기 유공관(2)에는 통상적으로 지하수의 유입시 지반(6) 내의 토사 등을 걸러줄 수 있도록 그 외측에 필터관(7, 도2 참조)이 연결설치되는데, 상기 필터관(6)은 관체의 외주면에 다수의 구멍(7')이 천공되어 있고, 상기 구멍(7')이 천공된 외통체 외주면은 필터 역할을 할 수 있는 부직포(8,9)가 2중으로 감싸도록 구성된다.

그러나, 상기에서와 같이 지하수에 포함된 이물질을 걸러내기 위해 부직포(8,9)가 부착된 필터관(7)을 상기 유공관(2)에 연결하여 사용할 경우, 장마나 집중강우 등으로 지하수위가 급격히 상승하는 경우 고정된 투수율의 부직포(8,9)로 인해 늘어난 지하수압 만큼 원활히 유공관(2) 내부로 지하수가 유입되지 못하게 되므로, 결국 임계지하수위 이상으로 지하수위가 상승되어 구조물에 부력을 발생시키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명은 지하수위에 따라 유공관의 필터정도를 자동으로 조절할 수 있도록 하여 평소의 지하수위 이상으로 지하수위가 상승할 경우 지하수위가 원활하게 유입될 수 있도록 하여 건설구조물에 작용하는 부력을 최소화할 수 있는 건설구조물의 부력방지 배수시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 건설구조물의 부력방지 배수시스템에 있어서, 배면 일측에 통공이 형성되어 지하구조물의 유공관이 연결되며, 상기 통공과 대향되는 전면에는 일정 구경의 그물망이 형성된 본체와; 상기 본체로부터 연장연결되어 격벽으로 구획되며, 저면의 그물캡을 통해 내부로 지하수가 유입되는 탱크부; 및 상기 격벽 내에 상하 회동가능하게 고정되어 상기 본체 및 탱크부 내부에 삽입되는 미세필터구동장치를 포함하되, 상기 미세필터구동장치는 상단에 플로우트가 결합되어 상기 탱크부 내에 위치되는 수직프레임과; 일단은 상기 수직프레임과 힌지결합되고 타단은 상기 그물망에 대응되는 미세 필터가 형성되어 상기 본체 내에 위치되는 수평프레임; 및 상기 수평프레임 상에 형성되어 상기 격벽에 고정되며, 이를 축으로 상기 수평프레임을 상하로 회동시키는 중심축볼을 포함하여, 지하수위 변화시 상기 플로우트의 위치변동에 따라 상기 미세 필터가 상기 중심축볼을 축으로 회동하여 상기 그물망을 자동으로 개폐(開閉)시키도록 구성되며, 상기 격벽은 전후로 분리 제작되고, 분리된 상기 격벽의 결합면 중앙에는 반구형의 홈이 형성되어 상기 반구형 홈의 좌우로는 소정 각도의 오픈홀이 연장연결되되, 상기 오픈홀의 각도는 지하수위 변동에 따른 상기 수평프레임의 회동 반경으로 설계되며, 이때 지하수위의 변동범위는 평상시 지하수위에서 목표지하수위까지의 변동범위이고, 그에 따른 상기 수평프레임의 회동 반경은 상기 미세 필터가 상기 그물망을 완전히 폐쇄한 상태에서 완전히 개방한 상태가 되었을 때의 회동반경인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 배수시스템의 단면도이고, 도4는 본 발명에 따른 배수시스템의 저면도이며, 도5는 본 발명에 따른 미세필터구동장치의 사시도이고, 도6은 본 발명에 따른 배수시스템의 전체사시도이며, 도7은 본 발명에 따른 배수시스템을 건설구조물에 설치한 시공단면도이다. 상기에서 언급된 종래 기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배수시스템은 배면 일측에 통공(도면에 도시되지 않음)이 형성되어 지하구조물에 매설된 유공관(2)이 연결되며 상기 통공과 대향되는 전면에는 일정 구경의 그물망(11)이 형성된 본체(10)와, 상기 본체(10)와 격벽(40)으로 구획되며 저면을 통해 내부로 지하수가 유입되는 탱크부(20), 및 상기 격벽(40) 내에 좌우 회동가능하게 고정되는 미세필터구동장치(30)로 구성된다.

상기 본체(10)와 상기 탱크부(20)는 전후로 분리 제작되어 조립식으로 결합되며, 상기 본체(10)와 상기 탱크부(20) 사이에는 격벽(40)이 형성되어 양 공간을 구획하게 된다. 이때, 상기 격벽(40) 또한 전후로 분리 제작되며, 상기 격벽(40)의 결합면 중앙에는 반구형의 홈(41)이 형성되고 상기 반구형 홈(41)의 좌우로는 소정 각도의 오픈홀(42)이 연장연결되어 상기 본체(10)와 상기 탱크부(20)의 결합시 상호 결합된다.

상기 탱크부(20)는 그 내부로 지하수가 항시 유입되도록 형성된 것으로, 이때 바람직한 실시예로는 저면을 오픈하고 그 오픈된 저면에는 그물캡(21)을 설치하여 큰 이물질 등은 상기 그물캡(21)을 통해 걸러질 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 미세필터구동장치(30)는 수직프레임(31)과 수평프레임(32)이 수직으로 힌지결합(33)된 것으로, 상기 수직프레임(31)의 타단에는 플로우트(34)가 결합되고, 상기 수평프레임(32)의 타단에는 미세 필터(35)가 결합된다. 또한, 상기 수평프레임(32) 상에는 상기 미세필터구동장치(30)의 중심을 잡아주는 중심축볼(36)이 형성되어, 상기 중심축볼(36)을 축으로 상기 수평프레임(32)이 상하로 회동가능하게 된다.

상기 중심축볼(36)은 측벽(40)에 형성된 반구형 홈(41)에 삽입된 후 상기 본체(10) 및 탱크부(20)의 조립시 그 결합에 의해 고정되며, 이때 상기 중심축볼(36)이 형성된 수평프레임(32)은 상기 반구형 홈(41)으로부터 좌우로 연장연결된 오픈홀(42)의 각도 내에서 상하로 회동된다.

상기 오픈홀(42)의 각도는 지하수위 변동에 따른 상기 수평프레임(32)의 회동 반경으로 설계하는 것이 바람직한데, 이때 지하수위의 변동범위는 평상시 지하수위에서 목표지하수위까지의 변동범위로 한정하고, 그에 따른 상기 수평프레임(32)의 회동 반경은 상기 미세 필터(35)가 상기 그물망(11)을 완전히 폐쇄한 상태에서 완전히 개방한 상태가 되었을 때의 회동반경으로 한정하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 지하수위 변동에 따른 상기 미세필터구동장치(30)의 동작 원리를 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.

상기 미세필터구동장치(30)는 평소의 지하수위(상수위)일 경우 상기 수직프레임(31)과 상기 수평프레임(32)가 수직인 상태를 유지하게 된다. 이때, 상기 그물망(11)은 상기 미세필터구동장치(30)의 미세 필터(35)에 의해 막혀 있는 상태로 외부에서의 지하수는 상기 미세 필터(35)를 통해 상기 유공관(2)으로 유입된다.

그러나, 지하수위가 평소의 지하수위 이상으로 상승하게 되면, 상기 탱크부(20)의 내부 지하수위가 상승하게 되고, 상기 미세필터구동장치(20)의 플로우트(34) 및 수직프레임(31) 또한 지하수위 변위만큼 상승하게 된다. 이처럼 상기 수직프레임(31)이 상승하게 되면, 상기 수직프레임(31)에 힌지결합된 상기 수평프레임(32)이 상기 중심축볼(36)을 축으로 회전하여 상기 미세 필터(35)가 하강하게 된다. 이에 따라 상기 본체(10)의 그물망(11)을 막고 있던 미세 필터(35)가 개방되어 지하수가 상기 유공관(2)내로 신속하게 유입될 수 있게 함으로써, 종래와 같이 지하수위가 갑작스럽게 증가할 경우 지하수 유입부의 미세한 필터로 인해 지하수의 유입이 원활하지 않아 건설구조물이 안정치 이상의 부력을 받게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 배수시스템의 시공방법을 도면을 참조하여 하기에 상세히 설명한다.

먼저, 지하 구조물의 지반에 천공부를 형성하고, 모래를 채운다. 이때, 상기 천공부의 주변에는 지하수의 침투가 용이하도록 둥근 자갈을 배치한다. 이후, 상기 천공부의 모래에 유공관(2)을 삽입한 후 물다짐을 하고, 상기 유공관(2)의 내부를 피하여 지하 구조물의 콘크리트를 타설한다.

콘크리트의 양생이 완료되면, 상기 유공관(2)을 상기 본체(10)의 배면 일측에 형성된 통공(도면에 도시되지 않음)에 삽입한 후, 상기 탱크부(20)의 상부에 형성된 고정철물(22)을 이용하여 상기 배수시스템을 지하 구조물에 고정시켜 설치완료한다.

한편, 상술한 본 발명은 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 즉, 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기 술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 건설구조물의 부력방지 배수시스템에 있어서 지하수위의 변화에 따라 유동적으로 미세필터구동장치를 조절할 수 있게 되어 홍수 등에 따른 임계지하수위에서는 구조물 내부로 지하수의 유입을 보다 원활하게 하여 건설구조물의 부력에 의한 위험을 최소화할 수 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 건설구조물의 부력방지 배수시스템에 있어서,

   배면 일측에 통공이 형성되어 지하구조물의 유공관이 연결되며, 상기 통공과 대향되는 전면에는 일정 구경의 그물망이 형성된 본체와;

   상기 본체로부터 연장연결되어 격벽으로 구획되며, 저면의 그물캡을 통해 내부로 지하수가 유입되는 탱크부; 및

   상기 격벽 내에 상하 회동가능하게 고정되어 상기 본체 및 탱크부 내부에 삽입되는 미세필터구동장치를 포함하되, 상기 미세필터구동장치는

   상단에 플로우트가 결합되어 상기 탱크부 내에 위치되는 수직프레임과;

   일단은 상기 수직프레임과 힌지결합되고 타단은 상기 그물망에 대응되는 미세 필터가 형성되어 상기 본체 내에 위치되는 수평프레임; 및

   상기 수평프레임 상에 형성되어 상기 격벽에 고정되며, 이를 축으로 상기 수평프레임을 상하로 회동시키는 중심축볼을 포함하여, 지하수위 변화시 상기 플로우트의 위치변동에 따라 상기 미세 필터가 상기 중심축볼을 축으로 회동하여 상기 그물망을 자동으로 개폐(開閉)시키도록 구성되며,

   상기 격벽은 전후로 분리 제작되고, 분리된 상기 격벽의 결합면 중앙에는 반구형의 홈이 형성되어 상기 반구형 홈의 좌우로는 소정 각도의 오픈홀이 연장연결되되, 상기 오픈홀의 각도는 지하수위 변동에 따른 상기 수평프레임의 회동 반경으로 설계되며, 이때 지하수위의 변동범위는 평상시 지하수위에서 목표지하수위까지의 변동범위이고, 그에 따른 상기 수평프레임의 회동 반경은 상기 미세 필터가 상기 그물망을 완전히 폐쇄한 상태에서 완전히 개방한 상태가 되었을 때의 회동반경인 것을 특징으로 하는 건설구조물의 부력방지 배수시스템

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