KR101080160B1 - Construction work apparatus for enlarged endbearing capacity foundation with clothoid screw - Google Patents
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Abstract
본 발명은 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 확대 선단지지기초 시공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an enlarged tip support foundation construction apparatus having a screw blade in the form of a clausoid.
본 발명의 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 확대 선단지지기초 시공 장치는, 내부가 빈 관 형상의 기둥과, 기둥의 하부에 설치되어 있고, 상부가 기둥 직경보다 큰 직경을 가지며 하부로 가면서 점차 직경이 감소되는 콘 형태로 형성되어 있고 내부에 그라우트재나 콘크리트가 수용되도록 수용부를 갖는 콘기초와; 콘기초의 하부 외주면을 따라 점차적으로 곡선 반경이 작아지는 클로소이드 곡선 형태로 설치되는 스크류날개;를 포함하여 구성된다.The expanded tip support base construction device having a screw blade of the clausoid type of the present invention is provided with a hollow tubular pillar and a lower portion of the pillar, and the upper portion has a diameter larger than the pillar diameter and gradually goes to the lower portion. A cone base formed in a cone shape having a reduced diameter and having a receiving portion to accommodate grout material or concrete therein; It is configured to include; screw blades are installed in the form of a clausoid curve that gradually decreases the radius of curvature along the lower outer peripheral surface of the cone foundation.
본 발명의 확대 선단지지기초 시공 장치에 의하여, 직접 자천공으로 지반을 굴착하여 소정의 양질 지반에 확대기초를 용이하게 설치하게 하여 굴착으로 인해 인근 지반이나 구조물의 이완 또는 변위 발생을 방지할 수 있으며, 굴착 및 되메움의 공정이 생략되어 경제적이고 용이하게 확대기초를 설치할 수 있고, 사전에 계산된 단면을 갖는 기초를 설치함에 따라 정확한 선단지지력 확보가 용이할 뿐만 아니라 이로 인해 말뚝 수를 현저히 감소시킬 수 있어 경제적인 효과가 크며, 설치 방법도 단순하여 용이하게 말뚝기초의 지지력을 확실하게 확보할 수 있으며, 외부에서 항타를 가하지 않음에 따라 말뚝기초 설치시 소음이나 진동을 방지할 수 있고 회전 및 압입으로 인해 지반이 이완되어 지지력이 감소되는 부분을 선단지지력의 확실한 증대를 통하여 전체적으로는 말뚝의 지지력이 증대된다.By the expanded tip support base construction device of the present invention, by directly excavating the ground by self-puncture, it is possible to easily install the expansion foundation in a predetermined high-quality ground to prevent the occurrence of loosening or displacement of nearby ground or structure due to excavation and It is possible to install the expansion base economically and easily by eliminating the process of excavation and backfilling, and by installing the foundation with the pre-calculated cross section, it is not only easy to secure accurate tip bearing capacity but also significantly reduce the number of piles. Economical effect is large, and the installation method is simple, so it is easy to secure the bearing capacity of the pile foundation, and it is possible to prevent the noise or vibration when installing the pile foundation and to prevent the rotation and indentation by applying no external driving. Due to the fact that the ground is relaxed and the bearing capacity decreases, Overall, it increases the bearing capacity of the pile.
콘기초, 선단지지기초, 말뚝, 그라우트 Cone foundation, tip support foundation, pile, grout
Description
산업발달과 더불어 주거 시설뿐만 아니라 각종 시설물 및 구조물들이 필요하게 되었으며, 이에 따라 이들 구조물들을 안전하게 지지하기 위한 다양한 형태의 기초가 필요하게 되었다.In addition to industrial development, various facilities and structures as well as residential facilities are needed, and thus various types of foundations are required to safely support these structures.
최근에 들어서는 양질의 지반뿐만 아니라 연약한 세립토로 구성된 하천 충적층과 바닷가의 갯벌과 같은 연약한 토층 위에 구조물을 설치하여야 하는 경우도 많게 되어 이러한 연약한 토층에 안전하게 기초를 설치하기 위한 다양한 공법이 요구되고 있다.In recent years, there have been many cases in which structures have to be installed on soft soils such as river alluvial layers composed of soft fine-grained soils and coastal tidal flats, as well as high quality soils, and various construction methods are required to safely install foundations on such soft soils.
이에 대한 가장 보편적으로 사용하고 있는 기초공법으로 확대기초(footing foundation)와 말뚝기초(pile foundation)이 있다.The most commonly used foundation methods are footing foundation and pile foundation.
확대기초는 양질의 지반이 비교적 지표 부근에 위치하고 있어 기초 단면을 확대시켜 지지력을 증대시키는 가장 단순하고 보편적인 직접기초(direct footing), 또는 얕은기초(shallow footing)의 대표적인 공법이며, 말뚝기초는 양질의 지반이 지표 부근에 위치하고 있지 않아 지반내의 양질지반까지 말뚝을 통하여 하중을 전달시키는 깊은기초(deep foundation)의 대표적인 공법이다.Expanded foundation is the most common and simple method of direct footing or shallow footing, where the high quality ground is relatively close to the surface, which enlarges the foundation section to increase the bearing capacity. The ground is not located near the surface, so it is a representative method of deep foundation that transfers loads through piles to high quality ground in the ground.
본 발명은 이러한 두 가지의 기초 시공에 사용할 수 있는 시공장치 즉, 거푸집에 관한 것으로, 확대기초를 설치하되 기초가 위치하는 곳까지 지반을 굴착하고 기초를 설치한 다음 다시 되메우기를 통하여 소정의 위치에 기초를 위치시키는 기존의 전통적인 공법과는 달리 확대기초의 단면을 가진 콘 형태의 강화된 기초로 자천공을 하여 확대기초를 설치하여 별도의 굴착이나 되메움 등의 인위적인 작업이 생략된 단순하고 경제적인 공법이며, 말뚝기초의 경우 말뚝의 단면적보다 큰 확대된 단부의 단면을 갖게 하여 선단지지력을 획기적으로 증대시킨 것으로, 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 확대 선단지지기초 시공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a construction apparatus that can be used for these two basic constructions, that is, a formwork, to install the enlarged foundation, but excavated the ground to the place where the foundation is located, install the foundation and then backfill the predetermined position Unlike the existing traditional method of placing the foundation, it is simple and economical to eliminate the artificial work such as excavation or backfilling by installing the expansion foundation by self-punching reinforced cone-shaped foundation with the cross section of the expansion foundation. In the construction method, the pile foundation has an enlarged end section larger than the cross-sectional area of the pile to significantly increase the tip support force, and relates to an enlarged tip support foundation construction apparatus having a screw blade in the form of a clausoid.
대부분의 각종 구조물들은 양질의 지반 위에 위치하고 있다. Most structures are located on high quality ground.
양질의 지반위에 위치시키기 위해서는 구조물 하부에 기초를 설치하고 있으며, 이러한 기초는 구조물이 안전하게 유지할 수 있도록 계획되어 진다. In order to be placed on a good ground, a foundation is installed under the structure, which is planned to keep the structure safe.
이러한 기초는 구조물을 버틸 수 있는 양질의 지반이 지표면 부근에 위치하는가의 여부에 따라 얕은기초(shallow foundation)와 깊은기초(deep foundation)로 나눌 수 있다. These foundations can be divided into shallow foundations and deep foundations, depending on whether high-quality grounds capable of holding the structure are located near the earth's surface.
얕은기초는 구조물의 하중을 직접 양질의 지반에 전달시키는 공법으로 대표적인 공법으로 확대기초가 있다. The shallow foundation is a technique that transfers the load of the structure directly to the high quality ground.
확대기초는 양질의 지반과 맞닿은 기초면을 확대시켜 단위면적당 하중을 감소시키고 지지력을 증대시키는 방법으로 가장 대중적으로 많이 사용하고 있는 공법이다.Expanding foundation is the most widely used method to reduce the load per unit area and increase the bearing capacity by enlarging the base surface in contact with the high quality ground.
깊은기초는 양질의 지반이 비교적 지표면에서 깊게 위치하여 구조물의 하중을 양질의 지반에 전달시키기 위해 말뚝과 같은 다른 구조물을 설치하는 공법으로 대표적인 공법으로 말뚝기초가 있으며, 얕은 기초와 구분하기 위해 대략 지표면으로부터 양질 지반이 기초폭의 4 ~ 5배 정도 이상의 깊이에 위치하게 되는 경우 깊은기초로 구분할 수 있다.The deep foundation is a method of installing other structures such as piles to transfer the load of the structure to the high quality ground because the high quality ground is relatively deep on the ground, and there are pile foundations. If the good soil is located at a depth of about 4 to 5 times the foundation width, it can be classified as a deep foundation.
확대기초는 지표면으로부터 기초가 위치하는 지점까지 굴착을 한 다음 기초단면에 거푸집을 대고 철근과 같은 보강체로 보강을 한 다음 콘크리트를 타설하여 양생을 한 후 되메우기를 하여 완성을 하게 되는 것으로 하중을 전달하는 기둥에 비해 기초단면이 커서 지지력상 유리한 반면, 기초 위치까지 굴착과 거푸집 제작, 그리고 콘크리트 타설, 양생 및 거푸집 제거, 되메우기 등의 일련의 작업과정이 요구되며, 특히 연약지반을 관통하여 확대기초를 설치하게 되는 경우 지반 굴착시 굴착면이 쉽게 붕괴가 발생하게 되므로 별도의 가시설을 설치하거나 붕괴가 되지 않도록 완만한 경사로 지반을 굴착하여야 하므로 부지가 크게 요구되고 별도의 비용이 추가되며 시공과정이 복잡하게 되는 문제점이 있다. The enlarged foundation is excavated from the ground surface to the point where the foundation is located, and then the formwork is placed on the foundation section, reinforced with reinforcement such as reinforcing bars, then cast concrete, cured, and then backfilled to complete the load. While the foundation section is larger than the column, it is advantageous in terms of bearing capacity.However, a series of work processes such as excavation, formwork, concrete placement, curing and formwork removal, and backfilling are required, especially through soft ground. When the ground is excavated, the excavation surface is easily collapsed, so it is necessary to excavate the ground with a gentle slope so as not to install additional temporary facilities or collapse, so that the site is greatly required, additional costs are added, and the construction process is complicated. There is a problem.
말뚝기초는 양질지반까지 미리 제작된 말뚝을 타격을 가하여 설치하는 방법과 오거 등에 의해 천공을 한 다음 천공홀 속에 미리 제작된 말뚝을 설치하거나 현장에서 천공홀 속에 직접 콘크리트를 타설하여 말뚝을 제작하는 방식으로 나눌 수 있다. Pile foundation is a method of installing piles by hitting the pre-fabricated piles to high quality ground and drilling by augers, etc. and then installing pre-made piles in the drilling holes or casting concrete directly in the drilling holes in the field to manufacture piles. Can be divided into
이러한 말뚝기초는 구조물 하중을 말뚝을 통하여 양질지반으로 전달시키는 공법으로 말뚝 끝단의 선단지지력과 말뚝 주변의 마찰지지력의 합으로 기초의 지지력을 구하고 있는데, 확대기초와는 달리 기초단면을 크게 하기가 어렵고 단면이 크면 설치가 곤란하여 일반적으로 적은 단면을 가진 말뚝을 여러 개 설치하여야 하므로 이를 설치하기 위해 항타를 하는 경우 소음과 진동이 문제가 되며, 천공 후 말뚝을 설치하는 경우 천공비와 더불어 지지력이 감소되어 항타식으로 말뚝을 설치하는 경우에 비해 말뚝 설치 개수가 증가하므로 결과적으로 확대기초에 비해 비용이 크게 증가하는 등의 문제점이 있다.The pile foundation is a method that transfers the load of the structure to the high quality ground through the pile and obtains the supporting force of the foundation by the sum of the tip support of the pile end and the friction support around the pile, which is difficult to enlarge the foundation cross section. If the cross section is large, it is difficult to install, and in general, several piles with a small cross section should be installed. Therefore, noise and vibration are a problem when driving to install the pile. Since the number of pile installations is increased as compared to the case of installing piles by the driving method, there is a problem such that the cost is greatly increased compared to the expansion base.
항타시의 소음과 진동 문제 때문에 항타를 할 수 없는 경우 일반적으로 오거 등의 천공기로 천공을 행하고 여기에 말뚝을 설치하는 천공식 말뚝기초공법을 사용하게 되는데, 이 경우 미리 천공을 한 후 천공홀보다 작은 말뚝을 설치하게 됨에 따라 항타식에 비해 마찰지지력이 작게 되고 한편으로 천공홀 하부에 슬라임이 쌓이게 되어 단지지력이 감소되는 등의 문제점을 갖고 있어 이를 개선하는 방법으로 말뚝의 직경보다 작은 천공홀을 굴착한 다음 스크류가 달린 말뚝을 회전 압입시키거나(한국특허공보 제 10-0396393호의 '원추형 선단이 형성된 스크류의 말뚝공법'), 부분적으로 부착단면을 확대시켜 마찰저항 단면을 증대시키는 공법(한국특허공보 제 10-0690014호 '나선판을 갖는 강재 구조')이 있다.If the driving is not possible due to the noise and vibration problems at the time of driving, the drilling method is to use the perforated pile foundation method, in which a perforator such as an auger is installed and a pile is installed in this case. As small piles are installed, frictional support becomes smaller than that of driving type, and slime builds up in the lower part of the drilled hole, which reduces the complex bearing power. Excavation and rotationally press-fit the pile with screws ('Pile method of screw with conical tip' of Korean Patent Publication No. 10-0396393), or increase the frictional cross-section by partially attaching the attached section (Korea Patent Publication No. 10-0690014 'Steel Structure with Spiral Plate'.
이 경우 근원적으로 스크류가 달린 말뚝을 설치함으로서 기존의 천공식에 비해 마찰지지력의 감소를 억제할 수 있어 효과적이나 연약지반의 경우 마찰지지력보 다는 말뚝 끝단에서 나타나는 선단지지력이 주로 지지력의 크기를 좌우하고 있음을 감안하여 볼 때 지지력을 증대시키기 위해서는 말뚝의 선단면적을 증대시켜야 하므로 이에 대해서는 한계가 있으며, 부분적으로 부착단면을 확대시켜 마찰저항 단면을 증대시키는 공법은 설치시 지반을 교란시킴에 따라 이로 인해 단위면적당 마찰저항력이 감소되어 부착단면이 확대되었다 하더라도 결과적으로 그 효과에 대해서는 설계상 고려하기가 제한적인 한계를 갖고 있다.In this case, by installing piles with screws, it is possible to suppress the reduction of frictional support compared to the conventional drilling method. However, in the case of soft ground, the tip support appearing at the pile end rather than the frictional support mainly determines the size of the support. Considering the fact that it is necessary to increase the tip area of the pile in order to increase the bearing capacity, there is a limit to this, and the method of increasing the cross section of the frictional resistance by partially increasing the attachment cross section disturbs the ground during installation. Although the frictional resistance per unit area is reduced and the attached cross section is enlarged, the effect is limited to design consideration.
한편으로는 말뚝의 지지력을 증대시키기 위해서 기초지반이 연약한 경우 여기에 모르타르를 주입시켜 지반을 강화시키는 공법(한국특허공보 제 10-0792130호 '압입강관말뚝공법')이 있으며, 주변 지반 및 구조물에 영향을 최소화시킬 수 있는 방법으로 행하는 소구경 말뚝(micro pile)공법의 경우 지지력 증대를 위해 천공홀에 주입한 그라우트를 가압하여 지반의 안정성을 증대시키는 방법(한국특허공보 제 10-0779988 '소구경 말뚝의 시공방법')으로 말뚝기초의 효과를 증대시키는데, 이 경우 지반내로 그라우트를 주입하는 것은 지반 조건에 따라 크게 좌우되며, 일반적으로 그라우트의 주입이 용이하기 위해서는 지반내의 시멘트 풀이나 시멘트 모르타르와 같은 그라우트가 주입될 수 있는 틈새가 커야 하므로 그렇지 않은 경우 실제 주입이 어려우므로 가압을 행하는 데 이 경우에도 가압 효과에 대해서는 확인이 어려운 문제가 있으며, 통상적으로는 모르타르와 굴착된 지반을 혼합하는 방식을 많이 활용하고 있어 기초선단부를 확대해서 기초의 지지력을 증대시켜야 하는 데에는 제한적일 수밖에 없다.On the other hand, in order to increase the bearing capacity of piles, there is a method of reinforcing the ground by injecting mortar into it when the foundation is soft (Korean Patent Publication No. 10-0792130, 'Push-in Steel Pipe Pile Method'). In the case of a small diameter micro pile method that minimizes the effect, a method of increasing the stability of the ground by pressurizing grout injected into the drilling hole to increase the bearing capacity (Korean Patent Publication No. 10-0779988 The method of pile construction ') increases the effectiveness of pile foundations.In this case, the injection of grout into the ground is highly dependent on the soil conditions.In general, in order to facilitate the injection of grout, such as cement paste or cement mortar in the ground, The gap between grout must be large, otherwise the actual injection is difficult, so pressurization Performing for the even and is a difficult problem check for the pressure effect when, typically can not help but be limited There to be increased based on force of the close-based front end there is utilized a lot of ways of mixing the excavated with mortar ground.
본 발명의 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 확대 선단지지기초 시공 장치는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 지반을 인위적으로 굴착하고 콘크리트를 타설하여 확대기초를 설치한 후 되메우는 종래의 방법과는 달리 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 본 발명의 확대기초를 직접 자천공으로 지반을 굴착하여 소정의 양질 지반에 위치시킨 다음 시멘트 모르타르와 같은 그라우트재나 콘크리트를 콘 형태의 기초 내부에 채우거나, 콘기초를 미리 그라우트재나 콘크리트를 이용하여 콘과 기둥 형태로 형성하여 삽입함으로서, 결과적으로 확대기초를 종래의 방법보다 훨씬 용이하게 설치하게 하여 굴착으로 인해 인근 지반이나 구조물의 이완 또는 변위 발생을 방지하고, 굴착 및 되메움의 공정이 생략되어 경제적이고 시공이 용이한 시공장치를 제공하려는 것이다.Expanded tip support base construction device having a screw blade of the present invention is to solve the problems that occur in the prior art as described above, after artificially excavating the ground and installing concrete to install the expansion base Unlike the conventional method, the backfill is excavated with the self-perforation of the enlarged foundation of the present invention having a screw blade in the form of a cladding and placed in a predetermined high quality ground, and then a grout or concrete such as cement mortar is formed in a cone shape. Filling the inside of the foundation or inserting the cone foundation in the form of cones and pillars using grout or concrete in advance, consequently allowing the expansion foundation to be installed much more easily than the conventional method, so that nearby ground or structures are relaxed due to excavation. Or prevent displacement and avoid the excavation and backfilling process. It is to provide a factory factory that is economical and easy to construct.
보다 구체적으로, 말뚝기초의 경우 기초 단면부가 작아 선단지지력의 증대가 어려우므로 결과적으로 많은 수의 말뚝기초를 설치할 수밖에 없으며, 또한 연약지반을 관통하는 기초의 경우 선단지지력에 비해 마찰지지력이 작아 선단지지력의 확보를 위해 그라우트를 실시하고 있으나 현실적으로 그 효과에 대해 의구심이 있는 상태에서 미리 계산되어 제작된 단면을 갖는 기초를 설치함으로써 정확한 선단지지력 확보가 용이할 뿐만 아니라 이로 인해 말뚝 수를 현저히 감소시킬 수 있어 경제적인 효과가 크며, 설치 방법도 단순하여 용이하게 말뚝기초의 지지력을 확실하게 확보할 수 있게 하려는 것이다.More specifically, in the case of pile foundations, it is difficult to increase the tip bearing capacity because the foundation cross-section is small, and consequently, a large number of pile foundations have to be installed. Although grout is being carried out to secure the effect, it is not only easy to secure accurate tip bearing capacity but also the number of piles can be significantly reduced by installing a foundation having a pre-calculated cross section in a state of doubt about its effect. The economic effect is great, and the installation method is simple, so that it is easy to secure the bearing capacity of the pile foundation.
본 발명의 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 확대 선단지지기초 시공 장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 내부가 빈 관 형상의 기둥과; 기둥의 하부에 설치되어 있고, 상부가 기둥 직경보다 큰 직경을 가지며 하부로 가면서 점차 직경이 감소되는 콘 형태로 형성되어 있고 내부에 그라우트재나 콘크리트가 수용되도록 수용부를 갖는 콘기초와; 콘기초의 하부 외주면을 따라 점차적으로 곡선 반경이 작아지는 클로소이드 곡선 형태로 설치되는 스크류날개;를 포함하여 구성된다.Expanded tip support base construction device having a screw blade of the clausoid form of the present invention, in order to solve the above problems, and the tubular column hollow inside; A cone base installed in a lower part of the column, the upper part having a diameter larger than the diameter of the column, and formed in a cone shape gradually decreasing in diameter, and having a receiving part to accommodate grout material or concrete therein; It is configured to include; screw blades are installed in the form of a clausoid curve that gradually decreases the radius of curvature along the lower outer peripheral surface of the cone foundation.
이때, 일측이 기둥의 하부와 연결되어 있고, 타측이 상기 콘기초의 측벽면에 고정되어 있는 변형방지부재가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.At this time, one side is connected to the lower portion of the pillar, the other side is characterized in that it is further provided with a deformation preventing member is fixed to the side wall surface of the cone foundation.
또, 변형방지부재의 일측에 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, a hole is formed on one side of the deformation preventing member.
또한, 스크류날개는 콘기초 하부 외주면에 끼워져 분리 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the screw blade is characterized in that it is configured to be detachably inserted into the outer peripheral surface of the base cone.
또한, 스크류날개는 철판을 곡선 반경이 점차 작아지는 클로소이드 곡선 형태로 왜곡된 클로소이드 원 형태로 절삭한 다음 중앙부는 외주면과 일정한 간격을 갖도록 절개한 후 상하로 이완시켜 제작되거나, 와이어로프를 콘기초 외부에 콘 끝부분에 결속시킨 후 콘 상부를 향해 감아 형성하거나, 파이프 또는 강봉을 달팽이 모양으로 점차 직경이 작아지는 형태로 구부려서 클로소이드 형태로 이를 콘의 외부에 설치하여 형성한 것을 특징으로 한다.In addition, the screw blade is produced by cutting the iron plate in the form of a distorted closoid circle in the form of a clausoid curve in which the radius of curvature gradually decreases, and then cut the center portion at regular intervals from the outer circumferential surface, and then relax it up and down, or wire rope Bound to the top of the cone outside the cone base and then wound toward the top of the cone, or bent in the form of a pipe or steel rod gradually reduced in diameter in the form of a snail and formed by installing it outside the cone in the form of It features.
본 발명에 의해, 지반을 인위적으로 굴착하고 콘크리트를 타설하여 확대기초를 설치한 후 되메우는 종래의 방법과는 달리 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 본 발명의 확대기초를 직접 자천공으로 지반을 굴착하여 소정의 양질 지반에 위치시킨 다음 시멘트 모르타르와 같은 그라우트재나 콘크리트를 콘 형태의 기초 내부에 채우거나, 그라우트재나 콘크리트를 이용하여 미리 콘기초를 콘과 기둥 형태로 형성하여 삽입함으로서, 결과적으로 확대기초를 종래의 방법보다 훨씬 용이하게 설치하게 하여 굴착으로 인해 인근 지반이나 구조물의 이완 또는 변위 발생을 방지하고, 굴착 및 되메움의 공정이 생략되어 경제적이고 시공이 용이한 시공장치가 제공된다.According to the present invention, unlike the conventional method of artificially excavating the ground and placing concrete to install and then backfill the ground, the enlarged foundation of the present invention having a screw blade in the form of a clausoid is directly grounded by self drilling. Excavation is placed on a predetermined high-quality ground and then filled with grout or concrete, such as cement mortar, inside the cone-shaped foundation, or by forming and inserting the cone foundation in the form of cones and columns using grout or concrete beforehand. By installing the foundation much more easily than the conventional method to prevent the occurrence of loosening or displacement of the adjacent ground or structure due to the excavation, the process of excavation and backfill is omitted to provide an economical and easy construction device.
보다 구체적으로, 말뚝기초의 경우 기초 단면부가 작아 선단지지력의 증대가 어려우므로 결과적으로 많은 수의 말뚝기초를 설치할 수밖에 없으며, 또한 연약지반을 관통하는 기초의 경우 선단지지력에 비해 마찰지지력이 작아 선단지지력의 확보를 위해 그라우트를 실시하고 있으나 현실적으로 그 효과에 대해 의구심이 있는 상태에서 미리 계산되어 제작된 단면을 갖는 기초를 설치함으로써 정확한 선단지지력 확보가 용이할 뿐만 아니라 이로 인해 말뚝 수를 현저히 감소시킬 수 있어 경제적인 효과가 크며, 설치 방법도 단순하여 용이하게 말뚝기초의 지지력을 확실하게 확보할 수 있게 된다.More specifically, in the case of pile foundations, it is difficult to increase the tip bearing capacity because the foundation cross-section is small, and consequently, a large number of pile foundations have to be installed. Although grout is being carried out to secure the effect, it is not only easy to secure accurate tip bearing capacity but also the number of piles can be significantly reduced by installing a foundation having a pre-calculated cross section in a state of doubt about its effect. The economic effect is great, and the installation method is simple, so that the bearing capacity of the pile foundation can be secured easily.
도 1은 일반적인 확대기초의 개략도로서 도 1의 (A)는 사각형 확대기초이고, 도 1의 (B)는 원형 확대기초를 나타내고 있으며, 도 2는 일반적인 말뚝기초의 개략도로서 도 2의 (A)는 강재(steel) 또는 철근콘크리트로 미리 제작된 말뚝을 시공한 사시도이고, 도 2의 (B)는 소정의 깊이까지 굴착을 행한 다음 굴착부 내에 콘크리트를 타설하여 현장에서 설치하는 현장말뚝의 시공 단면도이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a general enlarged foundation, FIG. 1A is a rectangular enlarged foundation, FIG. 1B is a circular enlarged foundation, and FIG. 2 is a schematic diagram of a general pile foundation. Is a perspective view of the construction of a pile made of steel (steel) or reinforced concrete in advance, Figure 2 (B) is a cross-sectional view of the construction of the site pile to be installed in the site after the excavation to the predetermined depth to install concrete in the excavation site to be.
한편, 도 3은 본 발명의 클로소이드 형태의 스크류날개(300)를 갖는 확대 선단지지기초 시공 장치의 한 예를 나타낸 분해 사시도로서, 상부에 내부가 빈 관 형상의 기둥(100)이 설치되고, 콘기초(200)가 기둥(100)의 하부에 설치되어 있고, 콘기초(200)의 상부는 기둥(100) 직경보다 큰 직경을 가지며 하부로 가면서 점차 직경이 감소되는 콘 형태로 형성되어 있고 내부에 그라우트재나 콘크리트가 수용되도록 수용부(210)가 형성되어 있다.On the other hand, Figure 3 is an exploded perspective view showing an example of an extended tip support base construction apparatus having a
아울러, 콘기초(200)의 하부 외주면을 따라 점차적으로 곡선 반경이 작아지는 클로소이드 곡선 형태로 설치되는 스크류날개(300)가 형성되어 있다.In addition, the
이와 같이 구성된 본 발명의 확대 선단지지기초 시공 장치는 도 4 내지 도 9에 도시된 예와 같이 시공된다.The expanded tip support base construction device of the present invention configured as described above is constructed as shown in FIGS. 4 to 9.
도 4 및 도 5는 본 발명의 확대 선단지지기초 시공 장치가 확대기초에 적용된 상태를 나타낸 것이며, 도 6 내지 도 9는 말뚝기초에 적용된 상태를 나타낸 것이다.4 and 5 show a state in which the extended tip support base construction apparatus of the present invention is applied to the enlarged foundation, Figures 6 to 9 shows a state applied to the pile foundation.
여기서, 도 4 내지 도 9를 살펴보면, 기둥(100)의 하부와 일측이 연결되어 있고, 타측은 콘기초(200)의 수용부(210) 내에 위치하고, 특히 콘기초(200)의 측벽면에 고정되어 있는 변형방지부재(110)가 더 설치되어 있는 것을 볼 수 있다.Here, referring to Figures 4 to 9, the lower side and one side of the
이처럼 변형방지부재(110)를 설치하는 이유는 본 발명의 시공 장치를 회전 및 압입시켜 하부 지반을 굴착할 때 기둥(100)과 콘기초(200)가 서로 고정된 상태를 유지하여야만 굴착이 가능하기 때문이며, 특히 기둥(100)과 콘기초(200)의 수용부(210) 내부로 그라우트재나 콘크리트가 주입될 때 기둥(100)을 콘기초(200)의 중앙 축선상에 위치할 수 있도록 하기 위함이다.The reason for installing the
변형방지부재(110)를 기둥(100) 및 콘기초(200)에 고정하는 방법은 용접, 볼팅 등의 방법을 적용하면 된다.The method of fixing the
이러한 변형방지부재(110)는 도시된 것처럼 -자형, +자형 등 다양한 형태를 적용할 수 있다할 것이다.The
아울러, 변형방지부재(110)에는 도시된 바와 같이 홀(111)을 설치하여 그라우트재나 콘크리트의 원활한 분산 배출이 가능하도록 구성하는 것이 좋다.In addition, the
한편, 도 6 내지 도 7을 살펴보면, 기둥(100)의 측면 및 변형방지부재(110)의 상부에 그라우팅용 호스(400)가 설치되어 있고, 그라우팅용 호스(400)에는 다수 개의 호스홀(410)을 설치하여 분산된 호스홀(410)을 통해 그라우트재나 콘크리트를 분산 배출할 수 있도록 구성하였다.Meanwhile, referring to FIGS. 6 to 7, the
이러한 그라우팅용 호스(400)는 선택적으로 적용되어 사용되는 것으로 기둥(100) 및 콘기초(200)의 수용부(210)에 그라우트재나 콘크리트를 주입할 때 사용될 수 있다.The
아울러, 도 8 내지 도 9에는 그라우팅용 호스(400)를 기둥(100) 및 변형방지부재(110)의 내측에 위치하도록 한 실시예로써 그라우트재나 콘크리트를 보다 더 분산하여 배출할 수 있도록 구성하였다.8 to 9, the
한편, 도 10은 본 발명에서 중요한 구성요소 중 하나인 스크류날개(300)의 실시예를 도시하였다.On the other hand, Figure 10 shows an embodiment of a
먼저, 도 10의 (A),(B)는 철판을 이용하여 곡선 반경이 점차 작아지는 클로소이드 곡선 형태로 왜곡된 클로소이드 원 형태로 절삭한 다음 중앙부는 보다 곡선 반경이 작은 외곽부와 동일한 형태인 클로소이드 원 형태로 제거하여 한쪽을 절개한 후 상하로 이완시켜 제작된 철판형 스크류날개(300)를 도시하였다.First, FIGS. 10A and 10B are cut in the form of a distorted closoid circle in the form of a clausoid curve in which a radius of curvature gradually decreases using an iron plate, and then the center portion includes an outer portion having a smaller radius of curvature. Removed in the form of the same type of clausoid circle and cut one side and then relaxed up and down to show the iron plate-shaped
또, 도 10의 (C)는 파이프 또는 강봉을 달팽이 모양으로 점차 직경이 작아지는 형태로 구부려서 클로소이드 형태로 이를 콘의 외부에 설치하는 강 달팽이형 스크류날개(300)를 도시하였다.In addition, (C) of Figure 10 shows a steel snail-
또한, 도 10의 (D)는 와이어로프를 콘기초(200)의 외부에 콘 끝부분에 결속시킨 후 콘 상부를 향해 적절히 감아 만든 와이어로프형 스크류날개(300)를 도시하였다.In addition, Figure 10 (D) shows the wire
상기와 같은 실시예들은 종래의 각종 굴착 장비에 설치된 스크류날개(300)가 축이 되는 부재에 완전 고정되거나 일체로 형성되어 있는 것과 차별되는 것으로써, 종래의 굴착장비들의 경우 스크류날개(300)가 파손되면 그 축과 함께 장비를 새로 교체해야만 했다.As described above, the
반면, 상기와 같은 본 발명의 스크류날개(300)는 콘기초(200)에 간단히 끼워 설치할 수 있으며, 분리할 수 있게 되어 있어, 스크류날개(300)가 파손되면 손쉽게 끼워주기만 하면 설치되므로 종래의 스크류날개(300)에 비해 훨씬 더 편리하게 설치할 수 있으며, 굴착장비의 비용까지 절감시킬 수 있는 장점을 갖게 된다.On the other hand, the
특히, 클로소이드 곡선을 이용하여 콘 끝단으로부터 콘의 상부를 향하여 점차 직경이 증대되는 성질을 이용하여 별다른 결속수단 없이 용이하게 설치할 수 있으며, 기초 설치를 위해 지반 굴착시 자연스럽게 콘의 외부에 결속되어 스크류날개(300)가 형성되는 특성이 있다. In particular, by using the property that the diameter gradually increases from the end of the cone toward the top of the cone by using the clausoid curve, it can be easily installed without any other binding means, and when the ground is excavated for foundation installation, it is naturally bound to the outside of the cone. There is a characteristic that the
도 11은 본 발명의 스크류날개(300)가 클로소이드 곡선을 이루는 것을 구체적으로 제시한 것으로 원뿔형태의 콘 기초의 외부에 연속적인 스크류날개(300)가 위치하는 지점을 연결하게 되면 이때 그려지는 곡선은 콘의 끝단을 향하여 곡선반경이 지속적으로 줄어드는 클로소이드 곡선을 그리게 된다.11 shows that the
이상과 같이 구성된 본 발명에서 기둥(100)이나 콘기초(200)는 강재(steel)나 에프알피(FRP) 재질로 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention configured as described above, the
위와 같은 구성을 갖는 본 발명의 확대 선단지지기초 시공 장치를 이용하여 확대 선단지지기초를 시공하였을 때 다음과 같이 지지력을 증대시키는 효과를 갖는다.When the expanded tip support base is constructed using the expanded tip support base construction device of the present invention having the above configuration, it has the effect of increasing the bearing capacity as follows.
예를 들어 도 4, 5 및 도 6, 7과 같이 기둥(100)이나 말뚝 선단 단면적을 확대하면 선단지지력이 증대되므로 이를 확인하기 위해 우선 직접기초의 확대기초에 대해 일반적인 단위면적당 허용지지력공식을 보면,For example, as shown in Figs. 4, 5 and 6, 7, increasing the tip cross-sectional area of the
로서 통상 양질지반에 기초가 위치한다면 단위면적당 허용지지력은 기초폭 B의 크기에 비례하여 증가하므로 폭 B가 클수록 유리하며, 또한 상부하중 Q에 의한 단위면적당 하중, 즉 작용압력 q = Q/A 이므로 기초의 단면적 A가 클수록 작용압력 q가 작아져서 결과적으로 기초는 단위면적당 허용지지력과 작용압력과의 관계는 qa > q 의 조건을 만족해야 하므로 기초단면의 확대는 안전한 기초를 성립하는데 필수적으로 필요한 사항이다.In general, if the foundation is located on the high-quality ground, the allowable bearing capacity per unit area increases in proportion to the size of the foundation width B, so that the larger the width B is, the more favorable it is. The larger the cross-sectional area A of the foundation is, the smaller the working pressure q is. As a result, the relationship between the allowable bearing force per unit area and the working pressure is q a Since the condition of q must be satisfied, expansion of the foundation section is essential for establishing a safe foundation.
한편, 말뚝기초의 경우 극한지지력 Qu는 선단지지력 Qp와 마찰지지력 Qs의 합이고 허용지지력 Qa는 극한지지력 Qu를 안전율 Fs로 나눈 것으로써,Meanwhile, in the case of pile foundations, the ultimate bearing capacity Qu is the sum of the tip bearing force Qp and the friction bearing force Qs, and the allowable bearing force Qa is obtained by dividing the ultimate bearing force Qu by the safety factor Fs.
여기서 선단지지력 Qp = qu ·Ap는 단위면적당 선단지지력 qu와 선단면적 Ap의 곱이므로 말뚝의 선단면적 Ap가 증가할수록 말뚝의 지지력은 크게 되는 것이다.The tip bearing force Qp = qu · Ap is the product of the tip bearing force qu per unit area and the tip area Ap, so that the bearing capacity of the pile increases as the tip area Ap of the pile increases.
상기와 같은 검토 결과 콘기초(200) 상부 직경은 기둥(100)의 직경보다 2 ~ 5 배 크게 형성하여 충분한 단면을 확보할 수 있도록 구성하는 것이 가장 바람직하다.As a result of the above examination, the upper diameter of the
상기와 같은 본 발명의 확대 선단지지기초 시공 장치에서 기둥(100)은 하나만 설치되는 것은 아니며, 도 12에 도시된 것처럼 선택적으로 다수 개가 설치될 수도 있다 할 것이다.In the expanded tip support base construction device of the present invention as described above, only one
아울러, 인근 구조물이나 지반 이완이 문제가 되는 곳의 경우 종래의 방법으로는 확대기초를 설치하기 어려웠으나, 본 발명에 의해 지반 굴착이나 되메우기의 작업을 하지 않고 용이하게 확대기초를 설치할 수 있고, 말뚝기초의 경우 단단한 지반과 만나는 선단면적을 확대시켜 말뚝의 선단지지력을 증대시킴에 따라 기존의 방법으로 설치되는 말뚝기초 수를 줄여서 경제적인 시공이 되게 할 수 있을 뿐 아니라 구조적으로도 확실한 선단지지력을 확보함에 따라 설계시 보다 확실하게 지지력을 확보할 수 있을 것이다.In addition, in the case of a nearby structure or a place where ground loosening is a problem, it was difficult to install the expansion foundation by the conventional method, it can be easily installed expansion foundation without the work of ground excavation or backfilling, pile In the case of foundations, the tip area that meets the solid ground increases the tip bearing capacity of the piles, thereby reducing the number of pile foundations installed by the existing method, which enables economic construction, as well as securing structural strength. Therefore, it will be possible to secure the bearing capacity more reliably in the design.
본 발명의 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 확대 선단지지기초 시공 장치는 소구경 말뚝이나 사면활동 억제용 말뚝공법, 그리고 연약지반의 절개지 안정을 위한 억제 공법 등에도 용이하게 사용된다 할 것이다.The expanded tip support base construction device having a screw blade in the form of clathoid of the present invention will be easily used in small diameter piles or slope activity restraint pile methods, and restraint construction methods for stabilizing soft ground.
도 1은 종래의 확대기초의 개략도.1 is a schematic diagram of a conventional enlarged basis.
(A) : 사각형 확대기초의 개략도.(A): Schematic of square enlargement basis.
(B) : 원형 확대기초의 개략도.(B): Schematic diagram of the circular enlargement basis.
도 2는 종래의 말뚝기초의 모습을 나타낸 단면 개략도.Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing a state of a conventional pile foundation.
(A) : 기성 제품의 말뚝기초의 단면을 나타낸 단면 개략도.(A): Cross-sectional schematic which shows the cross section of the pile foundation of a ready-made product.
(B) : 현장 치기 말뚝기초의 단면을 나타낸 개략도.(B): Schematic diagram showing a cross section of a field-pound pile foundation.
도 3은 본 발명의 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 확대 선단지지기초 시공 장치를 나타낸 분해 사시도.Figure 3 is an exploded perspective view showing an expanded tip support base construction device having a screw blade of the clasoid form of the present invention.
도 4는 본 발명의 시공 장치가 말뚝기초에 콘과 관이 결합된 형태로 적용된 확대 선단지지 말뚝의 사시도.Figure 4 is a perspective view of the expansion tip support pile applied to the construction device of the present invention in the form of a cone and a pipe coupled to the pile foundation.
도 5는 본 발명의 시공 장치가 말뚝기초에 콘 형태로 적용된 확대 선단지지 말뚝의 사시도.Figure 5 is a perspective view of the expansion tip support pile applied to the construction device of the pile foundation in the form of a cone.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 도 4 및 도 5의 시공장치를 말뚝기초에 적용하여 설치한 상태를 나타낸 사시도.6 to 9 is a perspective view showing a state installed by applying the factory factory of Figures 4 and 5 of the present invention to the pile foundation.
도 10은 본 발명에서 스크류날개의 실시예를 나타낸 사시도.10 is a perspective view showing an embodiment of a screw blade in the present invention.
도 11은 본 발명에서 스크류날개가 클로소이드 곡선을 이루는 것을 나타낸 사시도.Figure 11 is a perspective view showing that the screw blades form a clausoid curve in the present invention.
도 12는 본 발명에서 기둥이 다수 개 설치된 상태를 나타낸 사시도.12 is a perspective view showing a state in which a plurality of pillars are installed in the present invention.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명><Detailed Description of Major Symbols in Drawing>
100 : 기둥 110 : 변형방지부재100: pillar 110: deformation preventing member
111 : 홀 200 : 콘기초
210 : 수용부 300 : 스크류날개210: accommodating part 300: screw wing
400 : 혼합교반부 400 : 호스400: mixed stirring 400: hose
410 : 호스홀410: hose hole
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