KR101590032B1 - 지중 매입 파일을 이용한 주열식 벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법 - Google Patents

지중 매입 파일을 이용한 주열식 벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법 Download PDF

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Abstract

지중매입식 파일을 이용하여 종방향으로 파일을 연결하면서 벽체를 시공하되 굽힘보강부를 파일에 형성시켜 효과적인 토압지지가 가능하며, 이러한 파일을 이용한 주열식 벽체를 이용하여 다양한 구조물을 시공할 수 있는 지중매입 파일을 이용한 주열식 벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법에 관한 것으로서, 상기 파일을 이용한 주열식 벽체는 파일과 접하는 부위가 닫힌 공간(S)이 형성되도록 제작된 엑스자형을 포함하는 연결금구; 및 상기 닫힌 공간(S)으로 주입되어 연결금구와 파일과 파일이 서로 일체화되도록 하는 그라우팅재;를 포함하는 파일연결재; 및 상기 파일연결재에 의하여 종방향으로 다수가 일체로 연결되며 내부에 속채움콘크리트(C)를 포함하는 굽힘보강부가 형성되는 지중매입 파일;을 포함한다.

Description

지중 매입 파일을 이용한 주열식 벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법{COLUMN WALL USING PILE AND STRUCTURE CONSTRUCTION METHOD THEREWITH}
본 발명은 지중 매입 파일을 이용한 주열식 벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 파일을 이용하여 종방향으로 파일을 연결하면서 벽체를 시공하되 굽힘보강부를 파일에 형성시켜 효과적인 토압지지가 가능하며, 이러한 파일을 이용한 주열식 벽체를 이용하여 다양한 구조물을 시공할 수 있는 지중 매입 파일을 이용한 주열식 벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법에 관한 것이다.
도 1a는 종래 흙막이 시설 단면도를 도시한 것이다.
즉, 구조물 경계선상을 따라 H파일(10)을 시공하게 된다.
이러한 H파일(10)은 엄지말뚝이라고도 하는데 항타, 압입 등의 방법으로 시공하면 되고 일정한 간격으로 도 1b와 같이 다수가 시공되어 있음을 알 수 있다.
이러한 H파일(10)의 전면에는 띠장(30, WALE)이 H파일(10)을 서로 수평으로 연결하도록 설치되어 있음을 알 수 있으며 굴착 깊이에 따라 상하로 다단 설치되어 있음을 알 수 있다. 즉, 일정한 깊이로 굴착하면서 시공된 H파일(10)에 하방으로 띠장(30)을 추가 설치하게 되는 것이다.
이러한 띠장(30)과 띠장(30) 사이에는 내측공간을 가로질러 스트럿(40)이 설치되어 지반에 의한 토압이 띠장(30)에 전달될 때 발생하는 휨 모멘트에 대하여 띠장(30)과 H파일(10)이 전도되지 않도록 하게 된다.
통상 흙막이 구조물이라 하면 상기 H파일(10), H파일(10) 사이에 설치되는 토류판(미도시), 띠장(30) 및 스트럿(40)을 포함하게 된다.
이러한 흙막이 구조물은 결국 H파일(10), 띠장(30) 및 스트럿(40)과 같이 강재로 제작된 부재를 이용하다 보니 경제성이 저하될 수밖에 없으며, H파일을 이용하는 경우 시공 높이에 한계가 있을 수밖에 없었다.
도 1b는 개착식으로 지중 콘크리트 구조물(20)의 시공사시도를 도시한 것이다.
즉 지반을 터파기 한 후, 양 벽체(21)를 프리캐스트 방식으로 설치하고, 양 벽체(21) 상면에 슬래브(23, 상판)를 시공하고, 양 벽체(21) 하부 사이에 현장타설 콘크리트로 저판(22)을 시공하고 있음을 알 수 있다.
즉, 지중박스 구조물 시공에 있어 프리캐스트 및 현장타설 방식을 혼용하여 시공하고 있음을 알 수 있다.
이러한 방법은 결국 콘크리트 부재를 효율적으로 시공하기 위한 것임을 알 수 있는데 지반 깊이를 깊게 형성시키는 경우에는 양 벽체(21)를 프리캐스트 방식으로 시공함에 있어서는 아무래도 한계가 있을 수밖에 없게 된다.
본 발명은 토압에 효과적으로 저항할 수 있는 지중 매입 파일을 이용한 주열식 벽체를 이용하여, 지중 및 지상에 콘크리트로 시공되는 상부 및 하부슬래브를 설치하는 방식으로 구조물을 시공하여 부재(예컨대 강관으로 시공되는 주열식 벽체와 콘크리트로 시공되는 슬래브)의 특성 및 하중분산효과가 커져 시공성과 경제성을 확보할 수 있으며, 구조적으로도 강성이 큰 주열식 벽체를 사용함에 따라 스트럿 없이 시공(가시설)이 가능하여 시공 시 획기적 공기 단축이 가능하고,
종래 가시설은 차수그라우팅을 하여야 하고 강성이 적어 지반의 이완이 필연적으로 발생하여 터파기시 주변의 지반침하 및 지하수위 감소로 근접 구조물이나 도로가 침하를 발생하므로 주변 지반의 침사, 지하수 의 유출이 없어 가시설 등으로 시공시 안정성을 확보하고 영구적으로 이용이 가능한 파일을 이용한 주열식 벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법 제공을 지중 매입 파일을 이용한 주열식 벽체 및 이를 이용한 구조물 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
첫째, 종래 흙막이 구조물에서 토류벽, 엄지말뚝 및 띠장의 역할을 주열식 벽체로 대체하게 된다. 예컨대, 강관을 서로 인접하여 설치하고, 강관과 강관사이는 파일연결재(연결금구와 그라우팅)를 통해 강관과 강관을 서로 일체화시켜 주열식 벽체로 시공하게 된다. 이때 상기 주열식 벽체의 일정 깊이에 있어 각 강관 내부에 콘크리트를 충진시켜 굽힘보강부를 형성시키게 된다. 이러한 굽힘보강부는 주열식 벽체에 사용되는 강관의 길이가 길어짐에도 즉 작용하는 토압에 의한 휨 모멘트가 커지더라도 이에 효과적으로 저항할 수 있도록 하여 효과적인 주열식 벽체 시공이 가능하게 된다.
상기 강관과 강관은 서로 이격시켜 지반에 설치하고, 강관과 강관사이에 강재연결구를 삽입 설치하고, 강재연결구와 강관 사이에 그라우팅재를 주입하여 강관과 강관을 연결성능을 확보하면서 일체화시키면서 효과적인 지수가 가능하도록 하게 된다.
위와 같은 파일을 이용한 주열식 벽체는 캔틸레버 구조물, 흙막이 구조물, 지중박스구조물, 지상박스구조물과 같은 다양한 구조물에 이용된다.
둘째, 상기 흙막이 구조물, 지중박스구조물, 지상박스구조물에 있어서는 스트럿 역할을 상부 및 하부 슬래브로 대체하게 된다.
이때, 상기 주열식 벽체를 시공한 후, 내측 지반을 굴착하게 되면 토압이 작용하므로 먼저 주열식 벽체 상부 사이에 상부합성우각부를 이용하여 상부슬래브를 시공하게 된다. 즉 주열식 벽체의 상부를 상부슬래브로 구속하여 내측 지반 굴착에 따른 작용 토압을 효과적으로 지지하도록 한 것이다.
이때, 상기 상부합성우각부는 토압에 효과적으로 저항하기 위하여 철골을 이용하여 지중벽체와 상부슬래브의 효과적인 일체화 및 하중저항이 가능하도록 하게 된다.
또한 상부슬래브로 상부가 구속된 주열식 벽체 사이의 지반을 하방으로 굴착하되 강관의 굽힘보강부가 형성된 부위까지 굴착한 후, 굽힘보강부 사이에 하부슬래브를 시공하게 된다. 이에 하부슬래브의 양 단부는 전단연결재를 이용하여 굽힘보강부와 서로 일체화시키게 된다.
이로서 본 발명은 주열식 벽체 사이를 상부합성우각부와 굽힘보강부로 상부 및 하부슬래브를 시공하여 내측공간을 이용할 수 있는 구조물을 제공하게 된다.
본 발명에 의한 주열식 벽체는 강관을 이용하게 되므로 굴착 깊이가 깊어지더라도 토압에 효과적으로 저항할 수 있고, 강관은 서로 파일연결재(연결금구와 그라우팅)에 의하여 일체화되므로 벽체로서 토압을 효과적으로 저항할 수 있으며, 지수효과를 충분히 가질 수 있게 된다.
이에 주열식 벽체의 연결성능을 충분히 확보할 수 있으면서, 특히 캔틸레버식 구조물로 주열식 벽체를 이용하는 경우 배면에 전단저항슬래브를 설치하는 경우 깊은 캔틸레버 구조물 시공이 가능하게 된다.
또한 주열식 벽체 상부를 차량등이 통행할 수 있는 상부슬래브로 구속시켜 토압에 저항하도록 하게 되면서도 종래 흙막이 가시설에 있어 상부스트럿을 별도로 설치하고 차량통행을 위한 복공판 설치를 효과적으로 대체할 수 있게 된다.
또한, 주열식 벽체 사이 내부 지반을 하방으로 굴착하면서 일정 깊이에 도달하면 강관에 미리 설치한 굽힘보강부 사이에 하부슬래브를 일체로 시공하여, 상부슬래브, 하부슬래브 및 주열식 벽체는 서로 강결시킬 수 있어 지중구조물의 구조적 성능을 충분히 이용할 수 있게 된다.
또한 주열식 벽체는 파일연결재(연결금구와 그라우팅)를 이용하여 지수효과를 기대할 수 있으면서도 강관의 구조적 일체성 확보에 유리하게 된다.
또한 상부슬래브는 주열식 벽체 상부에 우각부트러스를 이용하여 시공함으로서 토압에 의하여 주열식 벽체에 전달되는 하중을 상부슬래브에 효과적으로 전달하면서 상부우각부의 효과적인 보강이 가능하게 되며 콘크리트로 시공되는 상부슬래브와 주열식 벽체의 연결성능을 확보할 수 있도록 하게 된다.
또한 하부슬래브는 주열식 벽체 하부에 전단연결재를 이용하여 시공함으로서 역시 토압에 의하여 주열식 벽체에 전달되는 하중을 하부슬래브에 효과적으로 전달하면서 하부우각부의 효과적인 보강이 가능하게 되며 콘크리트로 시공되는 하부슬래브와 주열식 벽체의 연결성능을 확보할 수 있도록 하게 된다.
도 1a는 종래 흙막이 가시설 시공 단면도,
도 1b는 종래 지중 콘크리트 구조물의 시공사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 파일을 이용한 주열식 벽체의 구성사시도 및 시공사시도,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 본 발명의 파일을 이용한 주열식 벽체의 굽힘보강부 , 하부슬래브, 전단저항슬래브 및 이를 이용한 구조물(A)의 예시도,
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 파일을 이용한 주열식벽체를 이용한 구조물 시공방법의 순서도,
도 5는 본 발명의 주열식벽체를 구성하는 파일과 파일연결재의 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[ 본 발명의 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100) ]
도 2a 및 도 2b는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 구성 및 시공사시도이다.
먼저, 도 3a와 같은 주열식 벽체(100)는 도 2a와 같이 지중매입 파일(110) 및 파일연결재(120)를 포함하여 종방향으로 서로 다수의 지중매입 파일(110)이 서로 연결되어 벽체구조물로 기능하게 된다. 이때 지중매입 파일(110)은 강관을 이용할 수 있으며 중공파일, 쉬트파일 등이라도 상관없다.
이러한 지중매입 파일(110)과 지중매입 파일(110)은 파일연결재(120)를 이용하여 미리 연결시켜 놓게 된다. 물론 2개를 연결시켜 놓을 수도 있고, 그 이상도 가능할 것이다.
상기 지중 매입파일(110)은 지반에 천공흘을 형성시킨 상태에서 삽입 설치하는 방식으로 시공하기 때문에 미리 파일연결재(120)로 연결된 지중매입 파일(110)들의 시공이 가능하게 된다.
이러한 파일연결재(120)는 연결금구(121)와 그라우팅재(122)가 이용된다.
도 2a에 의하면 연결금구(121)는 지중매입 파일(110)과 지중매입 파일(110) 외주면 사이에 양 단부가 접하여 고정되도록 용접 등으로 미리 설치되어 있음을 알 수 있으며, 그 연장길이는 조정이 가능할 것이다.
이때 상기 연결금구(121)는 다양한 형태로 제작된 것을 이용할 수 있지만 엑스자형연결금구(H형의 양 플랜지를 구부린 형태)와 같이 지중매입 파일(110)과 접하는 부위가 닫힌 공간(S)이 형성되도록 제작된 것을 이용하면 되며 재질은 강재를 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 연결금구(121)는 도 2b와 같이 하부에 그라우팅홀(123)이 다수 형성되어 있으며, 닫힌 공간으로 그라우팅재(122)가 압력 주입되면 그라우팅홀(123)을 통해 주변 지반에 그라우팅재(122)가 주입되어 고결되도록 함으로서 지중매입 파일(110)이 시공된 주위 지반(연약지반등) 보강이 가능하도록 할 수 도 있다.
또한 상기 닫힌공간(S)에 분사홀이 형성된 트레미관(124)을 이용하여 주입된 그라우팅재(122)는 지중매입 파일(110)을 종방향으로 서로 연결금구(121)에 의하여 연결되도록 하는 역할을 하게 되며, 주열식 벽체의 지수가 가능하도록 역할을 하게 된다.
이에 본 발명에 의한 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)는 예컨대 도 3a와 같이 지중매입 파일(110)과 파일연결재(120)를 이용하여 종방향으로 서로 일체화되도록 형성된 벽체라 할 수 있다. 이에 이러한 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)는 예컨대, 캔틸레버 벽체(옹벽용 벽체), 흙막이 가시설용 벽체, 지중박스구조물용 벽체, 지상박스구조물용 벽체 등의 일부로 이용하게 된다.
나아가 도 5와 같이, 파일(110)이 강관인 경우 연결측면에 다양한 형태의 연결홈(111)을 형성시키고, 상기 연결홈(111)에 양 단부가 끼워진 파일연결재를 설치하여 파일(110)을 서로 일체화시킬 수 있다.
이때, 상기 파일연결재의 양 연결단부(113)는 연결홈(111)의 형태에 맞추어 형성되어 있고 수팽창지수제(112)가 일체로 형성된 것을 이용하는 것이 바람직하며, 이에 상기 연결홈(111)은 파일(110)의 연장길이에 따라 형성되어 있고, 연결홈(111)도 마찬가지이다. 이에 상기 연결단부(113) 사이에 일체로 형성된 연결판(114)이 형성되며 이러한 연결판(114)은 연직 또는 수직판 형태로 형성된다.
[ 본 발명의 지중매입 파일(110) 및 이를 이용한 주열식 벽체(100)의 굽힘보강부(200) ]
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 본 발명의 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 굽힘보강부(200) 및 이를 이용한 구조물(A)의 예시도를 도시한 것이다.
먼저 도 3a를 기준으로 살펴보면 캔틸레버 벽체(옹벽용 벽체)로서 앞서 살펴본 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)가 이용되고 있음을 알 수 있다.
즉, 지중매입 파일(110)은 종방향으로 파일연결재(120)에 의하여 서로 연장되어 있음을 알 수 있는데 이때 지중매입 파일(110)을 기준으로 구분된 일측 지반의 높이(H1)가 타측 지반의 높이(H2)보다 작게 되면 타측 지반 지표면 부위의 지중매입 파일(110)에는 토압에 의한 휨 모멘트가 매우 크게 발생하게 된다.
이에 토압에 의한 휨 모멘트에 효과적으로 저항하기 위하여 본 발명은 지중매입 파일(110) 내부에 속채움콘크리트(C)를 제한한 높이로 형성시키게 된다.
이에 상기 제한된 높이를 형성시킨 속채움콘크리트(C)는 상부 및 하부 마감판(210,220)과 상기 상부 및 하부 마감판(210,220) 사이의 공간에 설치된 내부철근(230)과, 속채움콘크리트(C)와 지중매입 파일(110)의 합성성능 증진을 위한 전단연결재(240) 또는 쉬트파일인경우 굽힘보강부 위치에 콘크리트가 합성되도록 블록체를 본 발명에서는 굽힘보강부(200)라 지칭하게 된다.
즉, 굽힘보강부(200)가 지중매입 파일(110)에 형성되면 굽힘보강부(200)에 발생하는 휨 모멘트(M)에 보다 효과적으로 저항할 수 있기 때문이다. 이러한 굽힘보강부(200)는 각 지중매입 파일(110)에 형성시켜도 상관없고, 이격 형성시켜도 상관없다.
이때 상기 굽힘보강부(200)는 예컨대 속채움콘크리트를 제외한 상부,하부마감판, 내부철근, 전단연결재는 미리 지중매입 파일(110)에 형성시켜 놓고 현장에서 속채움콘크리트(C)만 현장작업에 의한 시공이 가능하도록 하면 시공성에는 문제가 없게 된다.
즉, 지중매입 파일마다 정밀하게 굽힘보강부(200)를 형성시킬 필요까지는 없으며 토압에 의한 휨 모멘트가 크게 발생하는 부위는 충분히 예측이 가능하기 때문에 미리 굽힘보강부를 지중매입 파일에 형성시키면 된다.
이때 상기 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)에 있어 파일연결재(120)의 연결금구(121)로부터 그라우팅재(122)가 주위 지반에 주입되도록 하여 보강되도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 굽힙보강부(200)에는 도 3b와 같이 하부슬래브(300)가 더 연결될 수 있음을 알 수 있다. 이는 굽힘보강부(200)에 의한 주열식 벽체의 토압이 크게 발생하는 경우에 굽힘보강부(200)를 수평으로 지지해주기 위해 설치된다.
이에 상기 하부슬래브(300)는 슬래브전단연결재(400)에 의하여 합성된 콘크리트 바닥판으로 형성시키되 수평으로 연장된 길이(L)를 조정하여 캔틸레버 형태로 시공되는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)에 작용하는 토압에 보다 효과적으로 저항하도록 하게 된다.
이때, 상기 슬래브전단연결재(400)는 스터드 형태를 이용할 수 있으며, 주열식 벽체(100)의 외주면을 따라 반원형으로 형성되며 관통홀(430)이 형성된 굴곡면수평플랜지(410)와 전단홈(440)이 다수 이격 형성된 수직플랜지(420)를 포함하는 T형 전단연결재를 이용하는 것이 합성 성능 확보에 효과적이게 된다.
나아가 상기 슬래브전단연결재(400)를 이용하여 주열식 벽체(100)의 배면 상단 지중에 전단저항슬래브(900)를 더 설치하여 배면토압에 대한 전단저항을 획기적으로 감소시킬 수 있게 된다.
이러한 전단저항슬래브(900)는 앞서 살펴본 하부슬래브(300)에 사용되는 슬래브전단연결재(400)를 함께 이용해도 된다.
전단저항슬래브(900)는 상,하로 다단으로 형성시킬 수 있으며, 도 3c와 같이 주열식 벽체 배면에 브라켓(910)과 브라켓(910)에 지지되는 철골부재(920)와 철골부재 상면에 형성된 콘크리트상판(930)을 포함한 것을 이용해도 상관은 없다.
다음으로 도 3d를 기준으로 살펴보면 상부가 개방된 U형 지중박스구조물로서 앞서 살펴본 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)가 이용되고 있음을 알 수 있다.
이러한 상부가 개방된 U형 지중박스구조물은 일종의 흙막이 구조물로서 개착식 구조물로 시공하는 경우라 할 수 있다.
이에 서로 횡방향으로 이격된 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)를 각각 시공하도록 하게 된다.
나아가 상기 지중매입 파일(110)에는 앞서 살펴본 굽힘보강부(200)를 추가로 형성시키게 된다.
이에 서로 마주보는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100) 내측 지반을 하방으로 터파기 하면서 필요한 경우 스트럿(130)을 설치하고, 하방으로 더 터파기 하면서 하부슬래브(300)를 슬래브전단연결재(400)를 이용하여 굽힘보강부(200)에 시공하게 된다.
이때 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100) 상단에는 종방향으로 연속 형성된 상단캡콘크리트(500)를 더 시공하게 된다.
이는 일종의 방호벽으로도 기능하게 되며 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 상단을 종방향으로 서로 구조적으로 연결시켜 토압에 대한 저항성능을 증진시킬 수 있게 된다.
즉, 상단캡콘크리트(500)는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 상단을 서로 구속해주는 역할을 하게 된다.
다음으로 도 3e의 경우에는 본 발명의 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)를 이용하여 도 3d와 같은 상부가 개방된 U형 지중박스구조물로서 앞서 살펴본 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)가 이용되고 있음을 알 수 있다.
이에 도 3d와 다른 점은 상단캡콘크리트(500)가 없고, 굴착 깊이가 커지게 되면 지중매입 파일의 하부는 상부보다 큰 토압이 발생하게 되므로 지중매입 파일 하부에는 굽힙보강부(200)를 다수 형성시키고 지중매입 파일 상부에는 스트럿(130)을 이용하여 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)를 시공하는 예라 할 수 있다.
다음으로 도 3f 및 도 3g를 기준으로 살펴보면 상부가 마감된 지중 또는 지상박스구조물로서 앞서 살펴본 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)가 이용되고 있음을 알 수 있다.
이러한 상부가 마감된 지중 또는 지상박스구조물은 역시 일종의 박스구조물로서 상부슬래브를 이용하여 차량 등의 통행이 가능하도록 한 것이라 할 수 있다.
이에 상부가 마감된 지중 박스구조물을 먼저 살펴보면 도 3f와 같이 서로 횡방향으로 이격된 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)를 각각 시공하도록 하게 된다.
또한 지중매입 파일(110)에 굽힘보강부(200)를 각각 형성시키게 된다.
이에 서로 마주보는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100) 내측 지반을 하방으로 터파기 하면서 필요한 경우 스트럿(130)을 설치하고, 하방으로 더 터파기 하면서 하부슬래브(300)를 슬래브전단연결재(미도시)를 이용하여 시공하게 됨은 동일하다.
이때 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100) 상단에는 종방향으로 연속형성된 상단캡콘크리트(500)를 더 시공하게 된다.
이때 서로 이격된 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 상단을 상부슬래브(700)로 연결시켜 주게 된다.
이러한 상부슬래브(700)는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 상단을 서로 횡방향으로 합성시키는 역할을 하는 것으로서 일종의 콘크리트 바닥판이라 할 수 있다.
이러한 상부슬래브(700)는 복공판 역할을 하게 되어 차량이 통행하게 되면 휨 부모멘트가 상부슬래브(700)의 양 단부와 주열식 벽체(100) 상단에 작용하게 된다.
이에 이러한 휨 부모멘트를 분산저항하기 위하여 본 발명은 지중매입 파일(110)과 상부슬래브(700)의 연결부위 보강수단으로서 상부우각부재(800)를 이용하게 된다.
즉, 지중매입 파일(110) 상단 내부로부터 상방으로 연장되는 수직재(810)와, 상기 수직재(810) 상단으로부터 상부슬래브 내부 중앙부쪽으로 일정길이 연장된 수평재(820)와 상기 수직재와 수평재의 내측부와 저부를 서로 연결하는 경사재(830)를 포함하는 상부우각부재(800)를 먼저 철골부재를 이용하여 설치하고, 상단캡콘크리트(500)를 형성시켜 상부우각부재가 매립되도록 하고,
상기 상부우각부재(800)의 측면으로 연장된 수평재(820)를 이용하여 상부슬래브(700)를 합성 연결시키게 된다.
이에 역시 지중매입 파일을 이용한 주열식 벽체(100)의 상부를 상부슬래브(700)로 구속하여 내측 지반 굴착에 따른 작용 토압을 효과적으로 지지할 수 있게 된다.
나아가 서로 마주보는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100) 내측 지반을 하방으로 터파기 하면서 필요한 경우 스트럿(130)을 설치하고, 하방으로 더 터파기 하면서 하부슬래브(300)를 슬래브전단연결재(미도시)를 이용하여 굽힘보강부(200)에 시공하게 된다.
또한 상단캡콘크리트(500)는 측면브라켓을 형성시키 접속슬래브가 지지되어 설치되도록 할 수도 있다.
이에 상기 상부슬래브(700)는 지중에 매립되도록 할 수도 있지만 지표면에 노출되도록 할 수도 있을 것이다.
다음으로 도 3g의 경우에는 도 3f와 대비하여 지중매입 파일(110)의 상부가 지표면 상방으로 연장되는 상부가 마감된 지상박스구조물이라 할 수 있으며 앞서 살펴본 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)가 이용되고 있음은 동일하다.
이에 도 3f와 같이 서로 횡방향으로 이격된 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)를 각각 시공하도록 하게 되며 지중매입 파일(110)의 상단은 지표면 상방으로 노출되도록 시공하게 된다.
또한 지중매입 파일(110)에 굽힘보강부(200)를 각각 지중에 형성시키게 된다.
이에 서로 마주보는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100) 내측 지반을 하방으로 터파기 하면서 필요한 경우 스트럿(130)을 설치하고, 하방으로 더 터파기 하면서 하부슬래브(300)를 슬래브전단연결재(미도시)를 이용하여 시공하게 됨은 동일하다.
이때 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100) 노출된 상단에는 종방향으로 연속형성된 상단캡콘크리트(500)를 더 시공하게 된다.
이때 서로 이격된 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 상단을 상부슬래브(700)로 연결시켜 주게 됨은 도 3d와 동일하다.
이에 이러한 상부슬래브(700)는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 상단을 서로 횡방향으로 합성시키는 역할을 하는 것으로서 일종의 콘크리트 바닥판이라 할 수 있다.
이러한 상부슬래브(700)는 지상에 노출되므로 건축물의 바닥판으로 이용 가능하다.이에 역시 휨 부모멘트가 상부슬래브(700)의 양 단부와 지중매입 파일(110) 상단에 작용하게 된다.
이에 이러한 휨 부모멘트를 분산저항하기 위하여 역시 지중매입 파일(110)과 상부슬래브(700)의 연결부위 보강수단으로서 상부우각부재(800)를 이용하게 됨은 동일하다.
즉, 지중매입 파일(110) 상단 내부로부터 상방으로 연장되는 수직재(810)와, 상기 수직재(810) 상단으로부터 상부슬래브 내부 중앙부쪽으로 일정길이 연장된 수평재(820)와 상기 수직재와 수평재의 내측부와 저부를 서로 연결하는 경사재(830)를 포함하는 상부우각부재(800)를 먼저 철골부재를 이용하여 설치하고, 상단캡콘크리트(500)를 형성시켜 상부우각부재가 매립되도록 하고,
상기 상부우각부재(800)의 측면으로 연장된 수평재(820)를 이용하여 상부슬래브(700)를 합성 연결시키게 된다.
이에 역시 지중매입 파일을 이용한 주열식 벽체(100)의 상부를 상부슬래브(700)로 구속하여 내측 지반 굴착에 따른 작용 토압을 효과적으로 지지할 수 있게 된다.
나아가 서로 마주보는 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식벽체(100) 내측 지반을 하방으로 터파기 하면서 필요한 경우 스트럿(130)을 설치하고, 하방으로 더 터파기 하면서 하부슬래브(300)를 슬래브전단연결재(400)를 이용하여 굽힘보강부(200)에 시공하게 된다.
[ 지중매입 파일을 이용한 주열식벽체를 이용한 구조물 시공방법 ]
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 지중매입 파일을 이용한 주열식벽체를 이용한 구조물 시공방법의 순서도를 도시한 것이다.
즉, 도 3f와 같은 상부가 마감된 지중 박스구조물로서 서로 횡방향으로 이격된 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식벽체(100)를 각각 시공하는 방법이라 할 수 있다.
이에 도 4a와 같이 지반을 일부 터파기 한 후, 터파기된 지표면에 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식벽체(100)를 종방향으로 연속하여 시공하게 된다. 이는 파일연결재(120)를 이용하여 시공하게 되며 그라우팅재에 의한 지반보강은 도시되지 않았으나 필요에 따라 실시하면 된다.
다음으로 도 4b와 같이 굽힘보강부(200)를 상부슬래브(700) 시공위치에 맞추어 지중매입 파일(110)에 각각 시공하게 된다.
다음으로는 도 4c와 같이 지중매입 파일(110) 상단에 앞서 살펴본 상부우각부재(800)를 설치하고, 상단캡콘크리트(500)를 형성시킨 이후 상부슬래브(700)를 시공함과 더불어 접속슬래브도 함께 시공하게 된다.
다음으로는 도 4d와 같이 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식벽체(100) 내측 지반을 하방으로 터파기 하면서 깊이에 따른 스트럿(130)을 설치하게 된다.
다음으로는 도 4e 및 도 4f와 같이 지중매입 파일에 형성된 굽힙보강부(200) 사이에 하부슬래브(300)를 시공한 후, 스트럿(130)을 제거하게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 주열식벽체
110: 지중매입파일 111: 연결홈
112: 수팽창지수제 113: 연결단부
114: 연결판 120: 파일연결재
121: 연결금구 122: 그라우팅태
123: 그라우팅홀 130: 스트럿
200: 굽힘보강부
210: 상부 마감판 220: 하부 마감판
230: 내부철근 240: 전단연결재
300: 하부슬래브 400: 슬래브전단연결재
500: 상단캡콘크리트 700: 상부슬래브
800: 상부우각부재 810: 수직재
820: 수평재 830: 경사재

Claims (10)

  1. 지중매입 파일(110)과 접하는 부위가 닫힌 공간(S)이 형성되도록 제작된 엑스자형을 포함하는 연결금구(121); 및 상기 닫힌 공간(S)으로 주입되어 연결금구(121)와 지중매입 파일(110)과 지중매입 파일(110)이 서로 일체화되도록 하는 그라우팅재(122);를 포함하는 파일연결재(120);를 포함하며,
    상기 연결금구(121)는 그라우팅홀(123)이 형성되어 주입되는 그라우팅재(122)가 주위 지반에 주입되도록 하며,
    상기 지중매입 파일(110)의 미리 설정된 위치에 형성되는 굽힘보강부(200)는 하부슬래브(300) 또는 지중에 전단저항슬래브(900)가 연결되도록 하여 파일을 이용한 주열식벽체에 작용하는 토압에 저항하도록 하되, 상기 하부슬래브(300) 또는 전단저항슬래브(900)는 굽힘보강부(200) 슬래브전단연결재(400)에 의하여 굽힘보강부(200)에 일체로 형성되며, 상기 슬래브전단연결재(400)는 주열식 벽체(100)의 외주면을 따라 반원형으로 형성되며 관통홀(430)이 형성된 굴곡면수평플랜지(410); 및 상기 굴곡면수평플랜지(410)의 단부에 수직하게 연결되며 상하 대칭으로 형성된 전단홈(440)이 다수 이격 형성된 수직플랜지(420)를 포함하는 T형 전단연결재;를 포함하여 형성되도록 하며,
    상기 굽힘보강부(200)는 각 파일 내측면에 형성된 상부마감판(210) 및 하부 마감판(220); 상기 상부 및 하부 마감판(210,220) 사이의 공간에 설치된 내부철근(230); 속채움콘크리트(C)와 지중매입 파일(110)의 합성성능 증진을 위한 전단연결재(240);를 포함하여 파일 내부에 제한적인 깊이를 가지도록 형성되며, 상기 굽힘보강부(200)의 주위에 상기 연결금구(121)로부터 그라우팅재(122)가 주입되도록 하는 것을 특징으로 하는 지중매입 파일을 이용한 주열식 벽체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 파일을 이용한 주열식 벽체(100)는 서로 횡방향으로 서로 이격되도록 설치되어 지중매입 파일(110)의 상단부에는 파일상단캡콘크리트(500)가 종방향으로 연속하여 형성되도록 하여, 지중매입 파일(110)을 이용한 주열식 벽체(100)의 상단을 서로 구속해주는 역할을 하도록 하는 지중매입 파일을 이용한 주열식 벽체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 파일을 이용한 주열식 벽체(100)는 서로 횡방향으로 서로 이격되도록 설치되어 지중매입 파일(110)의 상단부 사이에 상부슬래브(700)에 의하여 연결되도록 하되, 상기 상부슬래브(700)는 상부우각부재(800)에 의하여 파일의 상단에 연결되도록 하며,
    상기 상부우각부재(800)는 지중매입 파일(110) 상단 내부로부터 상방으로 연장되는 수직재(810); 상기 수직재(810) 상단으로부터 상부슬래브 내부 중앙부쪽으로 일정길이 연장된 수평재(820); 및 상기 수직재와 수평재의 내측부와 저부를 서로 연결하는 경사재(830);를 포함하는 상부우각부재(800)를 설치하고, 상기 상부우각부재(800)의 측면으로 연장된 수평재(820)를 이용하여 상부슬래브(700)를 파일상단캡콘크리트(500)를 이용하여 합성 연결시키는 지중매입 파일을 이용한 주열식 벽체.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 파일상단캡콘크리트(500)는 지상에 노출되도록 하거나 지중에 매립되도록 하여 파일을 이용한 주열식 벽체가 지중에 매립되거나 상부가 지표면 상부로 노출되도록 설치할 수 있는 지중매입 파일을 이용한 주열식 벽체.
  7. (a) 지반을 일부 터파기 한 후, 터파기된 지표면에 지중매입 파일(110)과 접하는 부위가 닫힌 공간(S)이 형성되도록 제작된 엑스자형을 포함하는 연결금구(121); 및 상기 닫힌 공간(S)으로 주입되어 연결금구(121)와 지중매입 파일(110)과 지중매입 파일(110)이 서로 일체화되도록 하는 그라우팅재(122);를 포함하는 파일연결재(120); 및 상기 파일연결재(120)에 의하여 종방향으로 다수가 일체로 연결되며 내부에 속채움콘크리트(C)를 포함하는 굽힘보강부(200)가 형성되는 지중매입 파일(110);을 포함하며 상기 연결금구(121)는 그라우팅홀(123)이 형성되어 주입되는 그라우팅재(122)가 주위 지반에 주입되도록 하는 파일을 이용한 주열식 벽체를 종방향으로 연속하여 시공하고,
    (b) 상기 지중매입 파일(110) 상단에 지중매입 파일(110) 상단 내부로부터 상방으로 연장되는 수직재(810); 상기 수직재(810) 상단으로부터 상부슬래브 내부 중앙부쪽으로 일정길이 연장된 수평재(820); 및 상기 수직재와 수평재의 내측부와 저부를 서로 연결하는 경사재(830);를 포함하는 상부우각부재(800)를 설치하고, 상기 상부우각부재(800)의 측면으로 연장된 수평재(820)를 이용하여 상부슬래브(700)를 파일상단캡콘크리트(500)를 이용하여 합성 연결시키고,
    (c) 상기 파일에 형성된 굽힙보강부(200) 사이에 하부슬래브(300)를 시공하는 단계를 포함하며,
    상기 (c) 단계의 하부슬래브(300)는 굽힘보강부(200) 슬래브전단연결재(400)에 의하여 굽힘보강부(200)에 일체로 형성되며, 상기 슬래브전단연결재(400)는 주열식 벽체(100)의 외주면을 따라 반원형으로 형성되며 관통홀(430)이 형성된 굴곡면수평플랜지(410); 및 상기 굴곡면수평플랜지(410)의 단부에 수직하게 연결되며 상하 대칭으로 형성된 전단홈(440)이 다수 이격 형성된 수직플랜지(420)를 포함하는 T형 전단연결재;를 포함하여 형성되도록 하며,
    상기 굽힘보강부(200)는 각 파일 내측면에 형성된 상부마감판(210) 및 하부 마감판(220); 상기 상부 및 하부 마감판(210,220) 사이의 공간에 설치된 내부철근(230); 속채움콘크리트(C)와 지중매입 파일(110)의 합성성능 증진을 위한 전단연결재(240);를 포함하여 파일 내부에 제한적인 깊이를 가지도록 형성되며, 상기 굽힘보강부(200)의 주위에 상기 연결금구(121)로부터 그라우팅재(122)가 주입되도록 하는 것을 특징으로 하는 지중매입 파일을 이용한 주열식 벽체를 이용한 구조물 시공방법.
  8. 삭제
  9. 각 파일 내부에 속채움콘크리트(C)를 제한한 높이로 형성시키되, 상기 제한된 높이를 형성시킨 속채움콘크리트(C)는 상부 및 하부 마감판(210,220)과 상기 상부 및 하부 마감판(210,220) 사이의 공간에 설치된 내부철근(230)과, 속채움콘크리트(C)와 지중매입 파일(110)의 합성성능 증진을 위한 전단연결재(240)를 포함하며,
    상기 지중매입 파일(110)과 접하는 부위가 닫힌 공간(S)이 형성되도록 제작된 엑스자형을 포함하는 연결금구(121); 및 상기 닫힌 공간(S)으로 주입되어 연결금구(121)와 지중매입 파일(110)과 지중매입 파일(110)이 서로 일체화되도록 하는 그라우팅재(122);를 포함하는 파일연결재(120);를 포함하며, 상기 연결금구(121)는 그라우팅홀(123)이 형성되어 주입되는 그라우팅재(122)가 주위 지반에 주입되도록 하며,
    상기 파일연결재(120)에 의하여 종방향으로 다수가 일체로 연결되며 내부에 속채움콘크리트(C)를 포함하는 굽힘보강부(200)가 형성되고, 상기 굽힘보강부(200)의 주위에 상기 연결금구(121)로부터 그라우팅재(122)가 주입되도록 하며,
    상기 굽힘보강부(200)는 하부슬래브(300) 또는 지중에 전단저항슬래브(900)가 연결되도록 하여 파일을 이용한 주열식벽체에 작용하는 토압에 저항하도록 하되, 상기 하부슬래브(300) 또는 전단저항슬래브(900)는 굽힘보강부(200) 슬래브전단연결재(400)에 의하여 굽힘보강부(200)에 일체로 형성되며, 상기 슬래브전단연결재(400)는 주열식 벽체(100)의 외주면을 따라 반원형으로 형성되며 관통홀(430)이 형성된 굴곡면수평플랜지(410); 및 상기 굴곡면수평플랜지(410)의 단부에 수직하게 연결되며 상하 대칭으로 형성된 전단홈(440)이 다수 이격 형성된 수직플랜지(420)를 포함하는 T형 전단연결재;를 포함하여 형성되도록 하는 굽힘보강부(200)가 형성된 지중매입식 파일.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 파일(110)과 파일(110)의 연결측면에 형성된 연결홈(111); 상기 연결홈(111)에 양 단부가 삽입되며 수팽창지수제(112)가 일체로 형성된 연결단부(113) 및 연결단부(113) 사이에 일체로 형성된 연결판(114);을 포함하는 지중매입식 파일.
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