KR100627691B1 - 인발저항용 텐던 보강형 심형기초 및 그 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송전철탑용 심형기초에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인발저항력을 강화하여 송전철탑의 지지력을 강화한 텐던 보강형 심형기초에 관한 것이다.

이의 달성을 위해, 본 발명에서는, 굴착된 지표면 내부로 소정의 깊이와 직경을 가지며 내부에 주철근과 원형철근을 함유하는 구체부와, 상기 구체부의 상단부에 일체로서 형성된 주체부로 구성되는 송전철탑용 심형기초에 있어서, 상기 구체부의 둘레에 1이상의 층을 가지고 각 층에 대해 일정간격으로 돌출형성되는 텐던을 더 포함하고, 상기 텐던은 수평축으로부터 소정각도 하향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 심형기초가 개시된다.

심형기초, 구체부, 주체부, 텐던, 그라우팅

Description

인발저항용 텐던 보강형 심형기초 및 그 설치방법{Foundation for Steel tower and method thereof}

도 1 은 종래의 심형기초를 나타내는 투시도,

도 2 는 본 발명의 심형기초를 나타내는 투시도,

도 3 은 도 2 의 구체부 및 텐던을 설명하는 도면,

도 4 는 도 2 의 텐던의 설치상태를 도시하는 확대 단면도,

도 5 는 본 발명의 심형기초 설치방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 지표면 122 : 주철근

124 : 원형철근 126 : 구체부

128 : 주체부 129 : 텐던

130 : 그라우트

본 발명은 텐던 보강형 심형기초 및 그 설치방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 심형기초의 추가적인 지지력을 확보하여 대형화하는 심형기초의 공사비를 절감하고 과다한 환경훼손을 방지하기 위한 심형기초 및 그 설치방법에 관한 것이다.

송전철탑은 주로 산간지역에 시설됨에 따라 작업공간이 좁고 공사에 필요한 재료 및 기계의 운반이 어렵기 때문에 인력굴착 및 작업환경의 제약이 적은 심형기초를 사용하여 시설한다.

종래의 송전철탑용 심형기초는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 지표면(10)을 소정의 깊이와 직경으로 굴착하여 주철근(22)과 원형철근(24)을 시설한 후 콘크리트를 타설하여 구체부(26)와 주체부(28)를 형성함으로써 완성된다.

그러나, 최근 원거리 송전이 늘어나고 송전철탑의 입지조건의 제약에 따라 송전철탑이 대형화하는 추세에 있으며, 이때에도 상기 종래의 심형기초를 시설하는 경우에는 심형기초의 깊이와 직경이 대형화될 것이 요구되어 기초공사비가 과다하게 증가한다는 문제가 있다.

또한, 송전철탑의 심형기초는 압축력에 대하여 지지하는 경우보다는 인발 및 수평력에 대하여 지지하는 경우가 많은 관계로 인발 및 수평력에 의한 심형기초의 지지력 및 변형량이 그 지반의 역학적 성질에 크게 좌우된다. 이는 암반이 많이 분포한 우리나라의 산악 지반의 경우에는 특히 그러하다. 그러나, 상기와 같은 종래의 심형기초는 이러한 점을 간과하고 설치됨에 따라 지반에 따라서는 부적절한 시공이 될 수 있다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 대용량 송전철탑용 심형기초의 형상 및 그 설치 방법을 개선하여 기초공사비의 과다한 증가를 막고, 송전철탑에 작용하는 인발 및 수평력에 대해 효율적으로 지지할 수 있는 심형기초를 제작하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 굴착된 지표면 내부로 소정의 깊이와 직경을 가지며 내부에 주철근과 원형철근을 함유하는 구체부와, 상기 구체부의 상단부에 일체로서 형성된 주체부로 구성되는 송전철탑용 심형기초에 있어서, 상기 구체부의 둘레에 1이상의 층을 가지고 각 층에 대해 일정간격으로 돌출형성되는 텐던을 더 포함하고, 상기 텐던은 수평축으로부터 소정각도 하향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 심형기초를 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 지표면의 굴착단계, 상기 굴착된 벽면 둘레로 삽입공을 1단으로 하여 천공하는 단계, 상기 삽입공에 그라우팅을 주입하는 단계, 상기 삽입공에 텐던을 삽입설치함과 동시에 굴착 중심부에 철근을 배근하는 단계, 굴착된 부분에 콘크리트를 타설하여 구체부 1단을 형성하는 단계, 상기 구체부 1단 상단부에 철탑기초를 각입하는 단계, 상기 구체부 1단 상부에 철근을 배근하고, 상기 철근의 상단부에 주체부 철근을 배근하는 단계, 상기 구체부 1단 상부에 콘크리트를 타설하여 구체부 2단을 형성하는 단계, 및 주체부에 콘크리트를 타설하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인발저항용 텐던 보강형 심형기초 설치방법을 제공한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 인발저항용 텐던 보강형 심형기초는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 굴착된 지표면(110) 내부에 위치하는 구체부(126)와, 상기 구체부(126)의 상단부에 일체로서 돌출형성된 주체부(128)와, 상기 구체부(126)의 둘레에 일정간격으로 돌출형성된 텐던(129)을 포함한다.

구체부(126)는 콘크리트로 기질을 이루고 있으며, 내부에 수직방향으로 배열된 주철근(122)과 원형으로 다수 적층배열된 원형철근(124)을 함유하고 있다.

주체부(128)는 상기 구체부(126)의 상단부에 돌출되어 일체로서 형성되어 있으며, 송전철탑 프레임의 하단부가 결합된다.

텐던(129)은 상기 구체부(126)의 둘레에 일정간격으로 배치되어 돌출형성된다. 상기 텐던(129)은 지반속으로 침투하여 심형기초의 지지력을 보완하는 역할을 한다. 이러한 지지력은 철탑에 작용하는 압축력, 수평력 및 인발력에 대응하여 작용하는 것으로서, 상기 텐던(129)은 특히 수평력과 인발력에 대한 지지력을 보완하는 역할을 한다. 상기 수평력은 바람에 의해 철탑에 작용하는 풍하중, 전선의 장력 및 설치각도에 의한 수평하중 등을 원인으로 하여 발생하며, 상기 인발력은 상기 수평력과 철탑본체 등의 자중에 의한 수직하중의 합성에 의해 발생한다.

상기 텐던(129)의 돌출각도는 본 발명에 따른 심형기초가 시설되는 지반에 따라 다르도록 하여야 한다. 지반이 풍화토로 이루어지거나 방향성이 없는 암반으로 이루어진 경우에는 수평축으로부터 30°하방을 향하도록 형성시키는 것이 바람직하다. 일반적으로, 상기 각도(30°)는 풍화토에 대한 최소주응력 방향에 해당한다. 한편, 지반이 방향성이 있는 암반으로 이루어져 있을 경우에는 암반의 결 진행방향에 수직되는 방향으로 텐던(129)의 돌출각도를 정한다. 이는 상기 텐던(129)이 암반에 결합하여 앵커(anchor)와 같은 역할을 하여 심형기초를 암반에 단단히 결합시키는 기능을 하게 된다.

상기 텐던(129)의 길이는 심형기초의 시설상의 편의를 제공하고, 텐던(129) 형성에 의한 보강효과를 더욱 효과적으로 발휘할 수 있도록 하여야 한다. 실험에 의하면 이러한 조건을 만족하는 텐던(129)의 길이는 다음의 경험식에 의함이 바람직하다.

" 텐던의 길이(m) = 구체부의 직경(m) - 0.5(m) "

텐던(129)은 SD40 이형철근으로서 지름이 32mm인 것을 표준으로 한다. 다만, 설치대상에 대한 별도의 검토가 있는 경우에는 아래의 표 1 을 기준으로 하여 SD40으로서 지름이 32mm 이상의 철근을 사용할 수 있다(SD40 이형철근의 경우, fy=4,000kgf/㎠).

그리고, 텐던(129)의 설치는 3개의 층으로 하고, 각 층당 5~10개로 동일간격으로 하는 것이 바람직하며, 구체적인 텐던(129)의 설치개수는 다음 표 2 와 같다.

구체부(126)의 1단당 높이로는 직경이 2.5m일 때 1.67m로, 직경이 3.0m일때 2m로, 직경이 3.5m일때에는 2.3m로 하는 것이 바람직하다. 철탑의 심형기초는 주로 10°이상의 경사지에 적용되기 때문에 안전을 고려하여야 함에 따라 상기 구체부(126)의 1단당 높이는 2m 이상으로 하여야 한다. 그리고, 상기 텐던(129)은 시공을 고려하여 상기 구체부(126) 저면에서 0.75m 이상으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 인발저항용 텐던 보강형 심형기초의 설치방법은, 도 5 에 도시된 순서도와 같다. 즉, 지표면의 굴착단계, 굴착된 벽면 하부에 삽입공을 천공하는 단계, 삽입공에 그라우팅을 주입하는 단계, 삽입공에 텐던을 삽입설치함과 동시에 철근을 배근하는 단계, 구체부 1단을 타설하는 단계, 철탑기초를 각입하는 단계, 구체부 2단의 텐던 및 철근, 주체부 철근을 배근하는 단계, 구체부 2단을 타설하는 단계 그리고 주체부 콘크리트를 타설하는 단계로 이루어져 있다.

이를 설명하면, 먼저 굴착기를 사용하여 지표면에 구체부 지름을 갖는 원통형의 공간을 굴착한다.

다음으로, 굴착된 지표 벽면에 텐던을 시공하기 위해 벽면 하단부에 일정하게 3개의 층으로 삽입공을 천공한다. 상기 삽입공은 지표면의 지반이 풍화토이거나 방향성이 없는 암반인 경우에는 수평선보다 30°하방향을 향하도록 천공하고, 지표면이 방향성을 갖는 지반인 경우에는 해당 지반의 방향에 수직되도록 천공한다. 그리고, 상기 삽입공은 구체부의 각 단별로 천공한다. 여기서, 상기 삽입공의 길이는,

삽입공의 길이(m) = 구체부의 직경(m) - 0.5(m) 로 한다.

그리고 나서, 삽입공에 그라우트를 주입한다. 상기 그라우트는 상기 삽입공에 삽입설치될 텐던과 지표면이 고정결합하도록 하는 매개체 역할을 한다. 상기 그라우트의 재질은 시멘트 페이스트(Cement Paste) 모르타르(Mortars)로서, 공인기관의 강도시험에 의하는 경우 일축의 압축강도가 300kgf/㎠ 이상이고 부착강도가 12kgf/㎠ 이상인 것을 사용한다.

그라우트가 주입된 후 삽입공에 텐던을 삽입설치하고, 이와 함께 구체부를 지지할 철근을 배근한다. 상기 텐던은 철근의 일종으로서 상기 삽입공에 삽입하고 남는 텐던의 연장부분은 수직상방을 향하도록 하여 상기 철근과 함께 구체부를 지지하도록 한다. 상기 철근은 수직방향으로 배근되는 다수의 주철근과 수평 둘레방향으로 배근되는 원형철근으로 이루어진다.

텐던과 철근의 배근이 완료되면 구체부 1단을 타설한다. 즉, 구체부 1단에는 3개층의 텐던과 철근을 골격으로 하고 있으며, 콘크리트 타설에 의해 소정 높이를 갖는 구체부 1단이 형성된다.

구체부 1단이 완전히 형성된 후, 철탑의 하단구조에 해당하는 지지부를 상기 구체부 1단의 상단부에 각입한다.

그리고, 구체부 2단의 해당 삽입공에 텐던을 삽입하고 해당 주철근 및 원형철근을 배근한다.

마지막으로, 구체부 2단을 콘크리트로 타설하고, 상단부의 주체부를 타설한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인발저항용 텐던 보강형 심형기초에 의하면, 대용량 송전철탑용 심형기초의 형상 및 그 설치방법을 개선하여 기초공사비의 과다한 증가를 막고, 송전철탑에 작용하는 인발 및 수평력에 대해 효율적으로 지지할 수 있는 심형기초를 제작할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 굴착된 지표면 내부로 소정의 깊이와 직경을 가지며 내부에 주철근과 원형철근을 함유하는 구체부와, 상기 구체부의 상단부에 일체로서 형성된 주체부로 구성되는 송전철탑용 심형기초에 있어서, 상기 구체부의 둘레에 1이상의 층을 가지고 각 층에 대해 일정간격으로 돌출형성되는 텐던을 더 포함하고, 상기 텐던은 수평축으로부터 소정각도 하향으로 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 심형기초.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 텐던은,

   수평축으로부터 30° 하향으로 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 심형기초.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 텐던은,

   암반인 지반의 지층 형성 방향에 수직한 방향으로 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 심형기초.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 텐던은,

   텐던의 길이(m) = 구체부의 직경(m) - 0.5(m)

   의 공식에 의해 길이가 결정되는 것을 특징으로 하는 심형기초.
5. 지표면의 굴착단계;

   상기 굴착된 벽면 둘레로 삽입공을 1이상의 층으로 하여 천공하는 단계;

   상기 삽입공에 그라우팅을 주입하는 단계;

   상기 삽입공에 텐던을 삽입설치함과 동시에 굴착 중심부에 철근을 배근하는 단계;

   굴착된 부분에 콘크리트를 타설하여 구체부 1단을 형성하는 단계;

   상기 구체부 1단 상단부에 철탑기초를 각입하는 단계;

   상기 구체부 1단 상부에 철근을 배근하고, 상기 철근의 상단부에 주체부 철근을 배근하는 단계;

   상기 구체부 1단 상부에 콘크리트를 타설하여 구체부 2단을 형성하는 단계; 및

   주체부에 콘크리트를 타설하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인발저항용 텐던 보강형 심형기초 설치방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 삽입공의 천공은,

   수평축으로부터 30°하방향으로 천공하는 것을 특징으로 하는 심형기초 설치방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 삽입공의 천공은,

   암반인 지반의 형성방향에 수직한 방향으로 천공하는 것을 특징으로 하는 심형기초 설치방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 삽입공은,

   삽입공의 길이(m) = 구체부의 직경(m) - 0.5(m) 의 공식에 의해 길이가 결정되는 것을 특징으로 하는 심형기초 설치방법.

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