KR101086190B1 - 부등침하 저감 구조를 가지는 이질기초의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 구조를 가진 이질기초에서 침하량의 상이함으로 인하여 야기되는 균열 등의 하자 발생을 최소화할 수 있도록 부등침하 저감 구조를 가지는 구성으로 이질기초를 시공하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서는, 구조물의 지지를 위하여 서로 다른 형식이 하나의 기초를 이루고 있는 이질기초에서, 상부의 구조물로부터의 하중으로 인하여 부등침하 내지 응력 불균형이 발생하더라도, 그로 인하여 이질기초에 악영향이 발생하는 것을 방지함으로써, 부등침하로 인한 구조물의 균열 발생, 안전성 저하 등의 문제가 발생하는 것을 최소화하고 안전하게 구조물이 시공될 수 있도록 하는 새로운 시공방법이 제안된다.

Description

부등침하 저감 구조를 가지는 이질기초의 시공방법{Constructing Method of Dual Footing Structure}

본 발명은 서로 다른 구조를 가지는 이질기초를 시공하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 서로 다른 구조를 가진 이질기초에서 침하량의 상이함으로 인하여 야기되는 균열 등의 하자 발생을 최소화할 수 있도록 부등침하 저감 구조를 가지는 구성으로 이질기초를 시공하는 방법에 관한 것이다.

최근 구조물이 초고층화, 대형화함에 따라, 하나의 구조물에 대해서도 하부의 기초지반이 불균일한 경우가 많이 발생하게 된다. 즉, 하나의 구조물 아래에 있는 기초 지반이 예를 들어 일부분은 암반으로 되어 있고 일부분은 토사로 되어 있는 것처럼 균일하지 아니한 지반으로 이루어지는 경우가 빈번하게 발생되고 있다. 이와 같이 불균일한 기초 지반에 대해서 종래에는 구조물의 안전을 보수적으로 확보하기 위하여 대부분 동일한 한 가지 형식의 기초를 시공하고 있다. 즉, 위에서 예시한 것처럼 기초 지반이 암반과 토사의 혼합되어 있는 경우에는, 토사를 기준으로 말뚝 기초 형식으로 구조물의 기초를 설계, 시공하고 있는 실정이다.

그러나 위와 같이 기초 지반의 일부분은 양호한 지지력을 가지고 있음에도 불구하고, 지지력이 불량한 부분을 기준으로 기초 형식을 일괄적으로 결정하여 전체를 보수적인 형태로 기초를 시공하는 것은 비경제적이다.

이에 대한 대책으로서 "이질(異質) 기초"가 제안되어 있다. 즉, 기초 지반의 종류와 상태에 맞추어 서로 다른 형식의 기초를 하나의 구조물 지지를 위하여 사용하는 것이다. 예를 들어, 기초 지반에서 구조물의 하중을 충분히 지지할 수 있을 정도의 지지력을 가지는 부분에는 슬래브가 지반 위에 직접 놓이는 직접 기초를 적용하고, 토사 등과 같이 지반의 지지력이 불충분하여 직접 기초를 적용할 수 없는 부분에는 지반에 말뚝을 관입 설치하고 그 상부에 슬래브가 놓이는 말뚝 기초를 적용하는 것이다.

그러나 이와 같은 이질기초의 경우에는 부등침하가 문제가 될 수 있다. 즉, 서로 다른 형식의 기초가 하나의 구조물을 지지하여 하중이 작용하고 있는 상태에서, 기초의 지지력 차이로 인하여 부등침하 등이 발생할 우려가 있으며, 그로 인하여 상부의 구조물에 균열 발생 등의 문제가 야기될 수 있는 것이다. 경제적으로 우수하다는 장점에도 불구하고 이러한 이유 때문에 실무적으로는 이질기초의 사용 사례가 매우 적다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 단점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구조물의 지지를 위하여 서로 다른 형식이 하나의 기초를 이루고 있는 이질기초에서, 상부의 구조물로부터의 하중으로 인하여 부등침하 내지 응력 불균형이 발생하더라도, 그로 인하여 이질기초에 악영향이 발생하는 것을 방지함으로써, 부등침하로 인한 구조물의 균열 발생, 안전성 저하 등의 문제가 발생하는 것을 최소화하고 안전하게 구조물이 시공될 수 있도록 하는 새로운 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 말뚝기초부 및 매트기초부가 하나의 슬래브로 형성되어 있는 단일슬래브 이질기초의 시공방법으로서, 상기 말뚝기초부는, 지반에 매립되어 있는 말뚝과, 그 상부에 연결된 상태로 지면 위에 놓여 상부의 구조물로부터 가해지는 하중을 지지하는 제1슬래브로 이루어지고; 상기 매트기초부는 지면 위에 직접 놓여 상부의 구조물로부터 가해지는 하중을 지지하는 제2슬래브로 이루어지고; 말뚝기초부의 최외곽 말뚝으로부터 매트기초부 방향으로 0.7 내지 3.0m의 보강길이를 가지며 지면 위에 직접 놓이는 제3슬래브로 이루어진 보강부가 존재하고; 말뚝기초부를 지지할 말뚝을 지반에 매설하여 설치하는 단계; 말뚝기초부의 제1슬래브 내부에 배근될 내부보강철근과 매트기초부의 제2슬래브 내부에 배근될 내부보강철근을 조립 설치하는 단계; 상기 제1슬래브와 제2슬래브 사이의 제3슬래브 형성 위치에 해당하는 보강길이에서, 양단부가 각각 제1슬 래브와 제2슬래브의 측면 일부까지 매립될 수 있도록 휨보강철근을 배근하고, 휨보강철근을 감싸는 형태로 수직하게 전단강도 스터럽을 복수개로 간격을 두고 배치하는 단계; 및 콘크리트를 타설하여 제1슬래브와 제2슬래브와 제3슬래브가 일체로 되어 있는 슬래브를 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일슬래브 이질기초의 시공방법이 제공된다.

또한, 본 발명에서는 말뚝기초부 및 매트기초부가 각각 독립적인 별개의 슬래브로 형성되어 있는 분리슬래브 이질기초의 시공방법으로서, 말뚝을 설치하고 그 상면에 제1슬래브를 형성하여 말뚝기초부를 시공하며, 말뚝기초부를 지지할 말뚝을 지반에 매설하여 설치하고, 말뚝기초부의 제1슬래브 내부에 배근될 내부보강철근을 조립 설치한 후 콘크리트를 타설하여 지면 위에 제1슬래브를 시공함으로써 말뚝기초부를 형성하는 단계; 제2슬래브의 내부에 배근될 내부보강철근을 조립 설치한 후 콘크리트를 타설하여 지면 위에 제2슬래브를 시공함으로써 매트기초부를 형성하는 단계; 말뚝기초부와 매트기초부의 상부의 구조물로부터 하중이 가해져서 말뚝기초부와 매트기초부를 지지하는 지반에 침하가 발생하도록 하는 단계; 및 지반의 침하가 발생된 후에 제1슬래브및 제2슬래브와 연결되지 아니한 별개의 연결보강 슬래브를 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리슬래브 이질기초의 시공방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 형식이 상이한 기초가 하나의 구조물을 지지하게 되는 이 질기초에서, 기초형식의 차이로 인한 기초의 지지력 차이에 의해 야기되는 부등침하를 억제할 수 있게 되며, 따라서 상부의 구조물로부터의 하중으로 인하여 부등침하 내지 응력 불균형이 발생하더라도, 이질기초에 악영향이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되며, 부등침하로 인한 구조물의 균열 발생, 안전성 저하 등의 문제가 발생하는 것을 최소화하고 안전하게 구조물을 시공할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

우선 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예로서, 말뚝 기초부와 매트 기초부가 하나의 슬래브로 이루어지되 말뚝기초부와 매트기초부 사이에 보강구간이 존재하는 형태의 본 발명에 따른 이질기초(이하, "단일슬래브 이질기초"라고 약칭한다)의 구조 및 그 시공방법을 설명한다.

도 1에는 말뚝기초부 및 매트기초부의 단일슬래브 이질기초에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 선A-A에 따른 단면도가 도시되어 있다. 도면에서 기초에 의해 지지되어 기초로 하중을 가하는 상부 구조물(200)은 기둥 형태로 예시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 단일슬래브 이질기초는, 말뚝기초 부(10)를 이루는 제1슬래브(11)와, 매트기초부(20)를 이루는 제2슬래브(21)가 하나의 단일슬래브로 이루어져 있다. 상기 말뚝기초부(10)는 말뚝에 의해 지지되는 기초 형식에 해당하는 부분으로서, 말뚝기초부(10)에서는, 말뚝(100)이 지반에 관입되어 있고 상기 말뚝(100)의 상부에는 제1슬래브(11)가 배치되어 상부의 구조물(200)을 지지하고 있다. 한편, 매트기초부(20)는 직접 기초에 해당하는 부분으로서, 지면 위에 직접 놓여 상부의 구조물(200)을 지지하는 제2슬래브(21)로 이루어져 있다.

본 발명에서는 말뚝기초부(10)의 최외곽 말뚝(100)으로부터 매트기초부(20) 방향으로 소정의 보강길이(L)를 가지는 보강부(30)가 존재한다. 상기 보강부(30) 역시 지면 위에 직접 놓이는 제3슬래브(31)로 이루어져 있는데, 상기 제3 슬래브(31)는 실질적으로 매트기초부(20)의 제2슬래브(21)의 가장 자리 일부분에 해당할 수도 있고, 제2슬래브(21)와 별개의 부분으로 존재할 수도 있다. 어떠한 경우라도 상기 말뚝기초부(10)의 제1슬래브(11)와 매트기초부(20)의 제2슬래브(21)와 보강부(30)의 제3슬래브(31)는 하나의 슬래브로서 일체로 연속되어 있다.

말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)가 하나의 슬래브로 이루어진 단일슬래브 이질기초에서는, 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)의 지지력 차이로 인하여, 제1슬래브(11)와 제2슬래브(21) 사이를 연결하는 부분이 취약하게 된다. 본 발명에서는 이러한 취약부분을 보강부(30)로 구성하는데, 상기 보강부(30)의 제3슬래브(31) 내부에는 휨보강철근(32)과 전단보강 스터럽(33)이 구비되어 있다.

즉, 제1슬래브(11)와 제2슬래브(21), 그리고 보강부(30)에 걸쳐서 배치되는 통상의 내부보강철근(300)과 별도로, 보강부(30)의 제3슬래브(31) 내부에는 추가적으로 휨보강철근(32)이 더 구비되는 것이다. 상기 휨보강철근(32)은 제3슬래브(31) 내에 복수개로 배치되는데, 상기 휨보강철근(32)의 양단부는 각각 제1슬래브(11)와 제2슬래브(21)의 측면 일부까지 매립되도록 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 보강부(30)의 제3슬래브(31)에는 전단강도 보강을 위한 전단보강 스터럽(33)이 구비되어 있다. 예를 들어, 복수개로 간격을 두고 배치된 상기 휨보강철근(32)을 감싸는 형태로 수직하게 전단보강 스터럽(33)이 간격을 두고 배치될 수 있는 것이다.

한편, 상기 보강부(30)의 보강길이(L)는, 말뚝기초부(10)의 최외곽 말뚝으로부터 매트기초부(20) 방향으로 0.7 내지 3.0m이다. 즉, 보강부(30)의 폭(제1슬래브-제2슬래브-제3슬래브로 이어지는 횡방향으로의 폭)은 약 0.7 내지 3.0m가 되며, 이는 말뚝기초부(10)의 하부에서 지반에 매립 설치된 말뚝 중 매트기초부(20) 방향의 최외곽 말뚝으로부터 측정한 거리이다.

이와 같이 본 발명에 따른 단일슬래브 이질기초에서는, 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20) 사이의 구조적으로 가장 취약한 부분을, 휨보강철근(32)과 전단보강 스터럽(33)으로 보강된 보강부(30)로 구성함으로써, 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)를 하나의 구조물로서 거동하게 하며, 기초형식의 차이로 인한 기초의 지지력 차이에 의해 야기되는 부등침하를 억제할 수 있게 된다. 따라서 상부의 구조물로부터의 하중으로 인하여 부등침하 내지 응력 불균형이 발생하더라도, 이질기초에 악영향이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되며, 부등침하로 인한 구조물의 균열 발 생, 안전성 저하 등의 문제가 발생하는 것을 최소화하고 안전하게 구조물을 시공할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

이러한 본 발명에 따른 단일슬래브 이질기초의 시공방법을 살펴보면, 우선 말뚝기초부(10)를 지지할 말뚝(100)을 지반에 매설하여 설치하고, 말뚝기초부(10)의 제1슬래브(11) 내부에 배근될 내부보강철근(300)을 조립 설치한다. 후속하여 매트기초부(20)의 제2슬래브(21) 내부에 내부보강철근(300)을 조립 설치한다. 도면에 도시된 것처럼 내부보강철근(300)이 제1슬래브(11)와 제2슬래브(21)에 걸쳐져 하나의 철근으로 배근되는 경우에는 제1슬래브(11)의 내부와 제2슬래브(21)의 내부에 내부보강철근(300)을 동시에 조립 설치하게 된다.

보강부(30)에 대해서는 추가적으로 휨보강철근(32)과 전단보강 스터럽(33)을 조립 설치한다. 이와 같이 보강 철근 등의 조립이 완료되면, 일괄적으로 콘크리트를 타설하여 제1, 제2 및 제3슬래브(11, 21, 31)를 일체로 시공하게 된다.

한편, 말뚝기초부(10)의 제1슬래브(11)와 매트기초부(20)의 제2슬래브(21)가 분리되어 있는 분리슬래브 이질기초일 경우에는 다음과 같은 구성을 가진다.

도 3에는 본 발명의 또다른 실시예로서 분리슬래브 이질기초에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 편의상 도 3에서 제1슬래브(11) 및 제2슬래브(21)의 내부에 배치되는 내부보강철근의 도시는 생략하였다.

도면에 도시된 것처럼, 분리슬래브 이질기초의 경우에는 말뚝기초부(10)의 제1슬래브(11)와 매트기초부(20)의 제2슬래브(21)가 각각 별개의 독립적인 슬래브로 이루어져 있다. 이러한 경우에는 도 3에 도시된 것처럼 제1슬래브(11)와 제2슬 래브(21)의 시공 후에 상기 제1슬래브(11)의 상부에 설치된 구조물(200)과 제2슬래브(21)의 상부에 설치된 구조물(200) 사이로 양단이 제1슬래브(11)의 상면과 제2슬래브(21)의 상면에 걸쳐지도록 별개로 시공된 연결보강 슬래브(40)가 형성된다.

시공순서로 보면, 우선 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)를 각각 시공한다. 즉, 말뚝(100)을 설치하고 그 상면에 제1슬래브(11)를 형성하여 말뚝기초부(10)를 시공하며, 제2슬래브(21)를 형성하여 매트기초부(20)를 시공한다. 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)의 시공순서는 자유롭게 선택할 수 있다.

이와 같이 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)가 시공되면 그 상부의 구조물(200)을 형성하여 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)가 각각 구조물(200)에 의한 상재 하중을 받도록 함으로써, 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)를 지지하는 지반에 충분한 침하가 발생하도록 한다. 지반의 침하가 발생된 후에는 제1슬래브(11) 및 제2슬래브(21)와 연결되지 아니한 별개의 연결보강 슬래브(40)를 타설한다.

도 1은 본 발명에 따른 말뚝기초부 및 매트기초부의 단일슬래브 이질기초에 대한 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1의 선A-A에 따른 단면도이다.

도 3은 본 발명의 또다른 실시예로서 분리슬래브 이질기초에 대한 개략적인 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 말뚝기초부

20 : 매트기초부

30 : 보강부

100 : 말뚝

Claims (2)

1. 말뚝기초부(10) 및 매트기초부(20)가 하나의 슬래브로 형성되어 있는 단일슬래브 이질기초의 시공방법으로서,

   상기 말뚝기초부(10)는, 지반에 매립되어 있는 말뚝(100)과, 그 상부에 연결된 상태로 지면 위에 놓여 상부의 구조물(200)로부터 가해지는 하중을 지지하는 제1슬래브(11)로 이루어지고;

   상기 매트기초부(20)는 지면 위에 직접 놓여 상부의 구조물(200)로부터 가해지는 하중을 지지하는 제2슬래브(21)로 이루어지고;

   말뚝기초부(10)의 최외곽 말뚝(100)으로부터 매트기초부(20) 방향으로 0.7 내지 3.0m의 보강길이(L)를 가지며 지면 위에 직접 놓이는 제3슬래브(31)로 이루어진 보강부(30)가 존재하고;

   말뚝기초부(10)를 지지할 말뚝(100)을 지반에 매설하여 설치하는 단계;

   말뚝기초부(10)의 제1슬래브(11) 내부에 배근될 내부보강철근(300)과 매트기초부(20)의 제2슬래브(21) 내부에 배근될 내부보강철근(300)을 조립 설치하는 단계;

   상기 제1슬래브(11)와 제2슬래브(21) 사이의 제3슬래브(31) 형성 위치에 해당하는 보강길이(L)에서, 양단부가 각각 제1슬래브(11)와 제2슬래브(21)의 측면 일부까지 매립될 수 있도록 휨보강철근(32)을 배근하고, 휨보강철근(32)을 감싸는 형태로 수직하게 전단강도 스터럽(33)을 복수개로 간격을 두고 배치하는 단계; 및

   콘크리트를 타설하여 제1슬래브(11)와 제2슬래브(21)와 제3슬래브(31)가 일체로 되어 있는 슬래브를 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일슬래브 이질기초의 시공방법.
2. 지중에 설치된 말뚝(100)의 상부에는 지면에 놓이는 제1슬래브(11)가 형성되어 있는 말뚝기초부(10), 및 지면에 직접 놓이는 제2슬래브(21)로 이루어진 매트기초부(20)가 각각 독립적인 별개의 슬래브로 형성되어 있는 분리슬래브 이질기초의 시공방법으로서,

   말뚝기초부(10)를 지지할 말뚝(100)을 지반에 매설하여 설치하고, 말뚝기초부(10)의 제1슬래브(11) 내부에 배근될 내부보강철근(300)을 조립 설치한 후 콘크리트를 타설하여 지면 위에 제1슬래브(11)를 시공함으로써 말뚝기초부(10)를 형성하는 단계;

   제2슬래브(21)의 내부에 배근될 내부보강철근(300)을 조립 설치한 후 콘크리트를 타설하여 지면 위에 제2슬래브(21)를 시공함으로써 매트기초부(20)를 형성하는 단계;

   말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)의 상부의 구조물(200)로부터 하중이 가해져서 말뚝기초부(10)와 매트기초부(20)를 지지하는 지반에 침하가 발생하도록 하는 단계; 및

   지반의 침하가 발생된 후에 제1슬래브(11) 및 제2슬래브(21)와 연결되지 아 니한 별개의 연결보강 슬래브(40)를 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리슬래브 이질기초의 시공방법.

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