KR101247201B1 - 펀칭전단 방지용 보강재 및 이를 이용한 기초판 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공 말뚝의 두부에 조립되는 접시 형태의 보강재를 사용하여 펀칭전단력이 방지되고 중공 말뚝의 개수 및 기초판의 두께 그리고 철근 배근량을 감소시킬 수 있는 펀칭전단 방지용 보강재 및 이를 이용한 기초판 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 펀칭전단 방지용 보강재에 따른 적절한 실시 형태에 따르면, 소정의 두께를 갖는 상부 원판과; 상부 원판의 평면에 대해 소정의 각도에 의한 기울기를 둘레로 가지고 하방으로 연장되어 상방에서 하방으로 증가되는 단면적을 갖는 원추형 스커트부와; 상기 원추형 스커트부의 둘레에 일정 간격마다 관통 형성된 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공; 및 상기 상부 원판의 밑면에 수직 하방으로 입설되어 중공 말뚝에 삽입되는 인너 축이 포함된 것을 특징으로 한다.

Description

펀칭전단 방지용 보강재 및 이를 이용한 기초판 시공 방법{Reinforcement member for preventing punching shear and construction method using the same}

본 발명은 펀칭전단 방지용 보강재 및 이를 이용한 기초판 시공 방법에 관한 것으로, 특히 중공 말뚝의 두부에 조립되는 접시 형태의 보강재를 사용하여 펀칭전단이 방지되고 중공 말뚝의 개수 및 기초판의 두께 그리고 철근 배근량을 감소시킬 수 있는 펀칭전단 방지용 보강재 및 이를 이용한 기초판 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물이나 구조물을 세우는 경우 지반의 조건이나 건물 또는 구조물의 하중에 따라 상부 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초 공사를 하고 있다.

기초 공사시 말뚝을 관입시켜 기초판을 지지하는 경우 말뚝은 머리에 작용하는 단면력 분산효과가 뛰어나고 기초판과의 합성 및 부착성능이 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0926300호로서, 말뚝보강 지내력기초구조물 및 그 시공 방법이 제시되어 있다. 이는 상하부에 보강철근이 배치되며 지반 위에 설치되는 지내력기초와, 상기 지내력기초의 상부에 설치되는 구조물의 기둥의 하부측에서 지반에 관입되어 설치되는 보강무리말뚝부를 더욱 포함하여 구성되며, 상기 보강무리말뚝부는, 상기 지내력기초의 저면에 설치되는 기초판과, 상기 기초판의 하부에 일체로 설치되며 지반에 관입하여 설치되는 복수의 무리말뚝과, 상기 기초판과 상기 지내력기초와의 사이에 배치되는 타이밍 조인트를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 다양한 타이밍 조인트를 이용하여 시공이 간편하면서도 지내력기초와 말뚝의 안정된 연결이 가능하도록 하고 있다.

그러나 상기 배경기술은 기초판에 작용하는 펀칭전단력에 대한 대책이 제시되어 있지 않다. 따라서 말뚝 두부에 대한 별도의 보강이 요구되는 실정이다.

본 발명의 또 다른 배경기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1016455호로서, 콘크리트 말뚝 두부의 수평조절장치가 제시되어 있다. 이는 콘크리트 말뚝 두부의 상부에 결합되는 지지부, 이 지지부의 상부에 형성된 덮개부 및 이 덮개부에 형성된 복수의 결합홀에 결합된 지지부와 덮개부 사이의 이격거리를 조정하여 덮개부의 수평을 조절하는 조절부를 포함한다. 따라서 콘크리트 말뚝의 두부에 지지부와 덮개부를 설치하고 조절부로 덮개부의 수평을 조절함으로써, 기초판의 수직 하중이 콘크리트 말뚝 두부에 균일하게 전달되고, 건축구조물의 기초판과 콘크리트 말뚝 두부를 분리하도록 하여, 지진과 같은 수평력이 작용하는 경우에 콘크리트 말뚝 두부의 파괴를 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

그러나 상기 배경기술은 덮개부에 내부로 콘크리트를 타설할 수 없는 구조이며, 별도의 지지부가 설치되어야 한다. 또한 덮개부에 배근을 연결해 놓을 수 있는 구조가 없어 콘크리트와의 합성을 높이는데 한계를 갖는다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0783786호 한국 공개특허 공개번호 제10-2009-0126109호

본 발명은 중공 말뚝의 두부에 조립되는 접시 형태의 보강재를 사용하여 펀칭전단이 방지되고 중공 말뚝의 개수 및 기초판의 두께 그리고 철근 배근량을 감소시킬 수 있는 펀칭전단 방지용 보강재 및 이를 이용한 기초판 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 펀칭전단 방지용 보강재에 따른 적절한 실시 형태에 따르면,

소정의 두께를 갖는 상부 원판과;

상부 원판의 평면에 대해 소정의 각도에 의한 기울기를 둘레로 가지고 하방으로 연장되어 상방에서 하방으로 증가되는 단면적을 갖는 원추형 스커트부와;

상기 원추형 스커트부의 둘레에 일정 간격마다 관통 형성된 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공; 및

상기 상부 원판의 밑면에 수직 하방으로 입설되어 중공 말뚝에 삽입되는 인너 축이 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원추형 스커트부의 기울기 각도는 0˚<θ<90˚를 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원추형 스커트부 하단에서 상부 원판과 나란하도록 수평 절곡된 일정한 폭을 갖는 원형 플랜지가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 펀칭전단 방지용 보강재를 이용한 기초판 시공 방법의 적절한 실시 형태는,

지면에 다수의 중공 말뚝을 일정 깊이로 관입시켜 놓는 단계와;

어느 하나의 상기 펀칭전단 방지용 보강재를 구비하여 다수의 중공 말뚝의 두부에 각기 인너 축을 끼움시켜 설치해 놓는 단계와;

중앙에 위치된 펀칭전단 방지용 보강재상에 기둥의 설치를 위한 철근을 배근하는 단계와;

상호 이웃한 펀칭전단 방지용 보강재에 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공을 이용하여 트러스부재를 지지시켜 놓는 단계와;

전단 방지용 보강재와 트러스부재에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기초판을 시공하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재 및 이를 이용한 기초판 시공 방법은, 중공 말뚝의 두부에 조립되는 접시 형태의 보강재를 사용하여 펀칭전단이 방지된다. 또한 보강재에 배근된 철근과의 합성이 이루어져 두부측에 직중되는 하중을 분산시킬 수 있다. 따라서 기초판의 두께 및 철근 배근량 그리고 말뚝 수량을 감소시킬 수 있는 이점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재의 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 2a는 도 1a의 정단면도.
도 2b는 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재가 설치된 기초판의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재와 배근된 철근과의 조립상태도.
도 4는 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재를 이용한 기초판의 시공순서도.
도 5의 (가),(나)는 종래와 본 발명을 비교한 배근량과 말뚝의 감소를 나타낸 개략도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1a 내지 도 2b에서와 같이 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 금속재로 제작된다. 예로, 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 강재로 제작될 수 있다. 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 소정의 두께를 갖는 상부 원판(12)과, 상부 원판(12)의 평면에 대해 소정의 각도(θ)에 의한 기울기를 가지고 하방으로 연장되어 상방에서 하방으로 증가되는 단면적을 갖는 원추형 스커트부(14)와, 원추형 스커트부(14)에 그 둘레로 일정 간격마다 관통 형성된 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)과, 상부 원판(12)의 밑면에 수직 하방으로 입설되어 중공 말뚝(100)에 삽입되는 인너 축(18)이 포함된다. 또한 원추형 스커트부(14)의 하단에는 상부 원판(12)과 나란하도록 수평 절곡되어 일정한 폭을 갖는 원형 플랜지(16)를 더 가질 수 있다.

이때 상부 원판(12)과 원추형 스커트부(14)는 일체로 제작되거나 각기 별도로 제작되어 용접으로 접합될 수 있다. 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 도 2b에 도시된 중공 말뚝(100)의 두부에 집중되는 하중을 충분히 견딜 수 있는 구조적 강도를 그 두께가 결정된다.

여기서, 기울기 각도(θ)의 최소각은 원추형 스커트부(14)가 원추형태를 유지할 수 있는 충분한 강도를 갖도록 하는데서 결정되며, 그의 최대각은 전단력이 미치는 범위가 기존 말뚝이 받는 전단력의 범위보다 넓게 증가되도록 하는데서 결정된다. 따라서 원추형 스커트부(14)가 갖는 기울기 각도(θ)는 0˚<θ<90˚를 이루도록 함이 바람직하다. 원추형 스커트부(14)의 두께는 상부 원판(12)과 동일하거나 더 두껍게 구성할 수 있다.

트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)은 기초판(110)의 시공시 원추형 스커트부(14)의 내부 공간으로 타설된 콘크리트가 주입되도록 하는 통로를 제공한다. 또한 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)은 타설된 콘크리트를 통해 펀칭전단 방지용 보강재(10)의 내외부를 결속시켜 주는 결속 수단으로 작용한다. 또한 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)은 도 2b 및 도 3과 같이 트러스부재(112)를 펀칭전단 방지용 보강재(10)에 지지시켜 놓는 기능을 한다. 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)은 원추형 스커트부(14)의 둘레로 일정 간격을 가지고 배치되며, 트러스부재(112)를 삽입 지지시키기 위한 최소 크기를 가지며 원추형 스커트부(14)의 구조적 강성을 저하시키지 않는 범위 내에서의 최대 크기를 갖는다. 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)의 형태는 특정한 것에 제한되는 것은 아니다.

원형 플랜지(16)는 원추형 스커트부(14)의 하단 둘레를 보강시켜 주는 역할을 하며 설치시 접지 면적을 증가시킨다. 본 실시 예에서 원형 플랜지(16)는 원추형 스커트부(14)에서 수직으로 절곡된 후 수평으로 2차 절곡되어져 형성되어 있으나 원추형 스커트부(14)에서 수평으로 바로 절곡된 구조로 나타날 수도 있다.

이와 같이 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 원추형 스커트부(14)를 갖기 때문에 접시 형태를 갖는다.

이와 같이 구성된 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 도 4와 같이 시공된다.

먼저, 도 4의 (가)와 같이 지면에 다수의 중공 말뚝(100)을 일정 깊이로 관입시켜 놓는다.

다음, 상기한 펀칭전단 방지용 보강재(10)를 구비하여 다수의 중공 말뚝(100)의 두부에 각기 인너 축(18)을 끼움시켜 설치해 놓는다. 이때 인너 축(18)이 중공 말뚝(100)의 중공부에 도 2b 및 도 4의 (다)와 같이 끼움된다.

그 다음, 도 4(나)와 같이 기둥(120)이 설치될 철근(121)을 배근한다. 철근(121)은 중앙에 위치된 펀칭전단 방지용 보강재(10)상에 위치시켜 배근된다.

그 다음, 도 4(다)와 같이 상호 이웃한 펀칭전단 방지용 보강재(10)에 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)을 이용하여 트러스부재(112)를 지지시켜 놓는다.

그 다음, 도 4(마)와 같이 전단 방지용 보강재(10)와 트러스부재(112)에 콘크리트를 타설하여 도 2b와 같이 콘크리트 기초판(110)을 시공한다. 이때 콘크리트를 타설시 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)을 통해 펀칭전단 방지용 보강재(10)의 내부로 콘크리트가 충진된다.

따라서 콘크리트의 양생이 완료되어 콘크리트 기초판(110)이 완성되면 중공 말뚝(100)과 기초판(110)의 접합부에 펀칭전단 방지용 보강재(10)가 위치하여 고정된다.

따라서 기초판(110)에서 중공 말뚝(100)으로 작용하는 펀칭전단력의 확장 범위는 원추형 스커트부(14)가 경사면으로 기울어져 구성되어져 더 넓어진다. 따라서 기초판(110)의 펀칭전단을 방지할 수 있다. 또한 중공 말뚝(100)은 펀칭전단 방지용 보강재(10)의 설치로 인해 별도의 두부 보강구조가 불필요해진다.

그러므로 종래 도 5(가)와 같이 설치된 중공 말뚝(100)의 개수보다 본 발명의 시공 방법에 따르면 도 5(나)와 같이 중공 말뚝(100)의 설치 개수를 감소시킬 수 있다. 또한 펀칭전단력이 방지되므로 기초판의 두께 그리고 철근 배근량을 감소시킬 수 있어 경제적 시공이 가능하다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 펀칭전단 방지용 보강재
12: 상부 원판
14: 스커트부
15: 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공
16: 원형 플랜지
18: 인너 축
100: 중공 말뚝
110: 기초판
112: 트러스부재

Claims (4)

1. 소정의 두께를 갖는 상부 원판(12)과;
   상부 원판(12)의 평면에 대해 소정의 각도(θ)에 의한 기울기를 둘레로 가지고 하방으로 연장되어 상방에서 하방으로 증가되는 단면적을 갖는 원추형 스커트부(14)와;
   상기 원추형 스커트부(14)의 둘레에 일정 간격마다 관통 형성된 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15); 및
   상기 상부 원판(12)의 밑면에 수직 하방으로 입설되어 중공 말뚝(100)에 삽입되는 인너 축(18)이 포함된 것을 특징으로 펀칭전단 방지용 보강재.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 원추형 스커트부(14)의 기울기 각도(θ)는 0˚<θ<90˚를 이루는 것을 특징으로 하는 펀칭전단 방지용 보강재.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 원추형 스커트부(14) 하단에서 상부 원판(12)과 나란하도록 수평 절곡된 일정한 폭을 갖는 원형 플랜지(16)가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펀칭전단 방지용 보강재.
4. 지면에 다수의 중공 말뚝(100)을 일정 깊이로 관입시켜 놓는 단계와;
   청구항 1 내지 청구항 3에서 택일된 어느 하나의 펀칭전단 방지용 보강재(10)를 구비하여 다수의 중공 말뚝(100)의 두부에 각기 인너 축(18)을 끼움시켜 설치해 놓는 단계와;
   중앙에 위치된 펀칭전단 방지용 보강재(10)상에 기둥(120)의 설치를 위한 철근(121)을 배근하는 단계와;
   상호 이웃한 펀칭전단 방지용 보강재(10)에 트러스부재 설치겸용 충진재 주입공(15)을 이용하여 트러스부재(112)를 지지시켜 놓는 단계와;
   전단 방지용 보강재(10)와 트러스부재(112)에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기초판을 시공하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 펀칭전단 방지용 보강재를 이용한 기초판 시공 방법.

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