KR101731534B1 - 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법 - Google Patents

말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 추가 기초저판(21)에 매설됨과 아울러, 말뚝(100)의 상단이 삽입되도록 내부에 설치공(211)이 형성된 메인 파이프(210); 상기 메인 파이프(210)의 상부에 결합하는 보조 파이프(220); 상기 보조 파이프(220)의 상부에 결합하는 하중 재하부(230); 상기 하중 재하부(230)에 설치되어 상기 말뚝(100)의 상단을 가압하는 재하봉(240);을 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치(200)를 제시함으로써, 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 한다.

Description

말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법{PRE-LOADING APPARATUS FOR PILE AND PRE-LOADING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 말뚝의 시공방법에 관한 것이다.
아파트의 리모델링과 같이, 기존의 구조물의 규모를 확대(증축)할 필요가 있는 경우, 기초구조물의 보강이 문제시된다.
도 1,2는 종래의 추가말뚝 시공방법을 설명하기 위한 공정도이다.
종래에는 기존 구조물(1)의 기초저판(20)의 주변에 앵커(22) 등의 보강재를 활용하여 추가 기초저판(21)을 설치하고 그 하부에 추가말뚝(10a)을 설치하는 방식을 적용하여 왔다(도 1,2).
그런데, 종래의 공법에 의하는 경우, 다음과 같은 문제가 있었다.
기존구조물(1)이 200의 하중을 가진다고 할 때, 2개의 기존말뚝(10)은 본래 100의 하중을 각각 부담한다(도 1).
리모델링에 의해 확대된 구조물(2)이 400의 하중을 가진다고 한다면, 2개의 기존말뚝(10)과 2개의 추가말뚝(10a)은 각각 100의 하중을 부담하여야 한다.
그러나 실제에 있어서 종래의 공법에 의해 추가말뚝을 시공하는 경우, 기존말뚝(10)에는 더 많은 하중(120)이 작용하게 되고, 추가말뚝(10a)에는 더 작은 하중(80)이 작용한다는 문제가 있다.
말뚝은 주면마찰력(말뚝의 외주와 지반 사이의 마찰력)과 선단지지력에 의해 강도를 발휘하게 되는데, 주면마찰력이 발생하기 위해서는 그 전제로 말뚝의 외주와 지반 사이에 변위가 발생할 것이 요구된다.
그런데 종래의 공법에 의해 추가말뚝을 설치하는 경우, 추가말뚝의 외주와 지반 사이에 변위가 발생하지 않거나 미미한 상태에서 확대된 구조물(2)을 시공하게 되므로, 추가말뚝의 주면마찰력이 작용하지 않게 되어, 기존말뚝이 더 많은 하중을 부담하게 된다는 문제가 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 하는 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 추가 기초저판(21)에 매설됨과 아울러, 말뚝(100)의 상단이 삽입되도록 내부에 설치공(211)이 형성된 메인 파이프(210); 상기 메인 파이프(210)의 상부에 결합하는 보조 파이프(220); 상기 보조 파이프(220)의 상부에 결합하는 하중 재하부(230); 상기 하중 재하부(230)에 설치되어 상기 말뚝(100)의 상단을 가압하는 재하봉(240);을 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치(200)를 제시한다.
상기 보조 파이프(220)의 측벽에는 충전재(M) 주입을 위한 주입공(221)이 형성된 것이 바람직하다.
상기 메인 파이프(210)의 상부 내면에는 암나사부가 형성되고, 상기 보조 파이프(220)의 하부 외면에는 숫나사부가 형성되며, 상기 메인 파이프(210)와 상기 보조 파이프(220)는 상호 나사결합하는 것이 바람직하다.
상기 하중 재하부(230)의 하부에는 연결 파이프(250)가 설치되고, 상기 재하봉(240)은 상기 연결 파이프(250)의 중공을 통해 하측으로 노출되며, 상기 연결 파이프(250)의 하부 내면에는 암나사부가 형성되고, 상기 보조 파이프(220)의 상부 외면에는 숫나사부가 형성되며, 상기 연결 파이프(250)와 상기 보조 파이프(220)는 상호 나사결합하는 것이 바람직하다.
추가 기초저판(21)과의 결합을 강화하도록, 상기 메인 파이프(210)의 외면에는 고정부(212)가 돌출형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 말뚝의 선행하중 재하장치(200)를 이용한 선행하중 재하방법으로서, 기존 기초저판(20)에 인접한 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하는 단계; 상기 말뚝(100)의 상단이 상기 메인 파이프(210)의 설치공(211)에 위치하도록, 상기 메인 파이프(210)를 설치하는 단계; 상기 메인 파이프(210)가 매설됨과 아울러, 상기 기존 기초저판(20)과 일체구조를 이루도록, 콘크리트를 타설하여 상기 추가 기초저판(21)을 형성하는 단계; 상기 메인 파이프(210)에 대하여 상기 보조 파이프(220), 하중 재하부(230), 재하봉(240)을 설치하고, 상기 하중 재하부(230)에 의해 상기 말뚝(100)에 대하여 선행하중을 인가하는 단계; 상기 설치공(211)의 내부를 충전재(M)에 의해 충전하는 충전단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법을 제시한다.
본 발명은 상기 말뚝의 선행하중 재하장치(200)를 이용한 선행하중 재하방법으로서, 상기 메인 파이프(210)를 설치하고, 상기 메인 파이프(210)가 매설되도록, 콘크리트를 타설하여 상기 추가 기초저판(21)을 형성하는 단계; 상기 메인 파이프(210)의 설치공(211)의 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하여, 상기 말뚝(100)의 상단이 상기 메인 파이프(210)의 설치공(211)에 위치하도록 하는 단계; 상기 메인 파이프(210)에 대하여 상기 보조 파이프(220), 하중 재하부(230), 재하봉(240)을 설치하고, 상기 하중 재하부(230)에 의해 상기 말뚝(100)에 대하여 선행하중을 인가하는 단계; 상기 설치공(211)의 내부를 충전재(M)에 의해 충전하는 충전단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법을 제시한다.
상기 충전단계 이후, 상기 보조 파이프(220), 하중 재하부(230) 및 재하봉(240)의 전부 또는 일부를 회수하는 단계;를 더 포함하고, 상기 충전단계는 상기 보조 파이프(220)의 회수가 가능할 정도로 상기 충전재(M)를 충전하는 것이 바람직하다.
본 발명은 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 하는 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법을 제시한다.
도 1,2는 종래의 추가말뚝 시공방법의 공정도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3,4는 선행하중 재하방법의 공정도.
도 5는 응력분포도.
도 6은 선행하중 재하장치의 단면도.
도 7은 메인 파이프의 사시도.
도 8은 보조 파이프의 사시도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 말뚝의 선행하중 재하장치(200)는 기본적으로, 추가 기초저판(21)에 매설됨과 아울러, 말뚝(100)의 상단이 삽입되도록 내부에 설치공(211)이 형성된 메인 파이프(210); 메인 파이프(210)의 상부에 결합하는 보조 파이프(220); 보조 파이프(220)의 상부에 결합하는 하중 재하부(230); 하중 재하부(230)에 설치되어 말뚝(100)의 상단을 가압하는 재하봉(240);을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 말뚝의 선행하중 재하장치(200)를 이용한 선행하중 재하방법은 다음과 같은 공정에 의해 이루어진다.
기존 기초저판(20)에 인접한 하부 지반을 천공하고, 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성한다(도 3).
말뚝(100)의 상단이 메인 파이프(210)의 설치공(211)에 위치하도록, 메인 파이프(210)를 설치하고, 메인 파이프(210)가 매설됨과 아울러, 기존 기초저판과 일체구조를 이루도록, 콘크리트를 타설하여 추가 기초저판(21)을 형성한다(도 4).
메인 파이프(210)에 대하여 보조 파이프(220), 하중 재하부(230), 재하봉(240)을 설치하고, 하중 재하부(230)에 의해 말뚝(100)에 대하여 선행하중을 인가한 후, 설치공의 내부를 몰탈 등의 충전재(M)에 의해 충전한다.
하중 재하부(230)는 재하봉(240)을 통해 말뚝(100)에 대하여 선행하중을 재하할 수 있는 구조이면, 유압장치 기타 어느 것이나 관계없다.
메인 파이프(210), 보조 파이프(220)는 선재하중의 재하 시 발생하는 응력에 대하여 견딜 수 있도록 강관 등의 견고한 재질에 의해 형성한다.
즉, 본 발명은 말뚝(100)을 하측으로 가압하여, 말뚝(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 함과 아울러, 말뚝(100)의 상단과 기초저판(20)을 일체화하는 것이다(도 5).
이는 기초저판(20)에 대하여 말뚝(100)을 설치하는데 그치는 것이 아니라, 말뚝(100)을 하측으로 가압하여, 말뚝(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 한다는 점에 특징이 있다.
이와 같이 말뚝(100)과 지반 사이에 변위가 발생하도록 한 후, 기존구조물을 증축하는 경우, 위 변위로 인하여 말뚝(100)이 선단지지력 뿐만 아니라 주면마찰력을 발휘할 수 있게 되므로, 증축된 구조물의 추가 하중을 말뚝(100)이 제대로 분담할 수 있고, 이로 인하여 기존말뚝(10)에 하중이 추가되는 부담을 없애거나 줄일 수 있다는 효과가 있다.
한편, 시공 후 사용상의 문제가 없도록 하기 위해서는, 메인 파이프(210)의 상단이 추가 기초저판(21)의 상면보다 상측으로 돌출되지 않아야 하는데, 이러한 구조에서는 유압장치와 같은 하중 재하부(230)를 메인 파이프(210)의 상부에 견고하게 고정하기가 어렵다.
그러나 본 발명과 같은 구조를 취하는 경우, 메인 파이프(210)의 상부에 먼저 보조 파이프(220)를 결합하고, 그 위에 하중 재하부(230)를 설치하므로 위와 같은 문제를 해소할 수 있다.
또한, 말뚝(100)에 대한 가압 완료 후, 메인 파이프(210)의 내부 설치공(211)은 충전재에 의해 충전되어야 하는데, 보조 파이프(220)의 측벽에 충전재(M) 주입을 위한 주입공(221)이 형성되는 경우, 위 충전작업을 용이하고 안정적으로 수행할 수 있다는 장점이 추가된다(도 6,8).
메인 파이프(210)의 상부 내면에는 암나사부가 형성되고, 보조 파이프(220)의 하부 외면에는 숫나사부가 형성되며, 메인 파이프(210)와 보조 파이프(220)는 상호 나사결합하는 구조를 취하는 경우, 메인 파이프(210)와 보조 파이프(220)의 견고한 결합이 형성되어 선재하중의 작업 중 발생하는 유해응력에 저항할 수 있다는 효과가 있다(도 6).
하중 재하부(230)의 하부에는 연결 파이프(250)가 설치되고, 재하봉(240)은 연결 파이프(250)의 중공을 통해 하측으로 노출되며, 연결 파이프(250)의 하부 내면에는 암나사부가 형성되고, 보조 파이프(220)의 상부 외면에는 숫나사부가 형성되며, 연결 파이프(250)와 보조 파이프(220)는 상호 나사결합하는 구조를 취하는 경우, 하중 재하부(230)와 보조 파이프(220)의 견고한 결합이 형성되므로 위 효과를 더욱 안정적으로 얻을 수 있다(도 6).
메인 파이프(210)의 외면에 봉, 링, 판 등의 구조에 의한 고정부(212)가 돌출형성된 경우, 추가 기초저판(21)과의 결합을 강화할 수 있다는 장점이 있다(도 5).
위에서는 말뚝(100)의 설치 후 메인 파이프(210)를 비롯한 선행하중 재하장치(200) 및 추가 기초저판(21)을 설치하는 실시예를 설명하였으나, 경우에 따라 선행하중 재하장치(200) 및 추가 기초저판(21)을 먼저 설치하고 이후 말뚝(100)을 설치하는 방식을 취할 수도 있다.
즉, 메인 파이프(210)를 설치하고, 메인 파이프(210)가 매설되도록, 콘크리트를 타설하여 추가 기초저판(21)을 형성하는 단계; 메인 파이프(210)의 설치공(211)의 하부 지반을 천공하고, 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하여, 말뚝(100)의 상단이 메인 파이프(210)의 설치공(211)에 위치하도록 하는 단계; 메인 파이프(210)에 대하여 보조 파이프(220), 하중 재하부(230), 재하봉(240)을 설치하고, 하중 재하부(230)에 의해 말뚝(100)에 대하여 선행하중을 인가하는 단계; 설치공(211)의 내부를 충전재(M)에 의해 충전하는 충전단계;를 포함하는 공정에 의해 말뚝의 선행하중 재하방법을 구현할 수도 있다.
위 두실시예 어느 경우나, 충전재의 충전 이후, 메인 파이프(210)는 기초저판(21)에 매설된 채로 두더라도, 보조 파이프(220), 하중 재하부(230) 및 재하봉(240)의 전부 또는 일부를 회수하여 재사용하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 메인 파이프(210)의 설치공(211)에 대한 충전재의 충전공정은, 보조 파이프(220)의 회수가 가능할 정도(충전재의 경화에 의해 보조 파이프(220)가 고정되지 않을 정도의 깊이)로 충전재(M)를 충전하는 것이 필요하다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
20 : 기존 기초저판 21 : 추가 기초저판
100 : 말뚝 200 : 선행하중 재하장치
210 : 메인 파이프 211 : 설치공
212 : 고정부 220 : 보조 파이프
221 : 주입공 230 : 하중 재하부
233 : 하측 지지부 240 : 재하봉
250 : 연결 파이프

Claims (8)

  1. 추가 기초저판(21)에 매설됨과 아울러, 말뚝(100)의 상단이 삽입되도록 내부에 설치공(211)이 형성된 메인 파이프(210);
    상기 메인 파이프(210)의 상부에 결합하는 보조 파이프(220);
    상기 보조 파이프(220)의 상부에 결합하는 하중 재하부(230);
    상기 하중 재하부(230)에 설치되어 상기 말뚝(100)의 상단을 가압하는 재하봉(240);을 포함하고,
    상기 보조 파이프(220)의 측벽에는 충전재(M) 주입을 위한 주입공(221)이 형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치(200).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 파이프(210)의 상부 내면에는 암나사부가 형성되고, 상기 보조 파이프(220)의 하부 외면에는 숫나사부가 형성되며, 상기 메인 파이프(210)와 상기 보조 파이프(220)는 상호 나사결합하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치(200).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하중 재하부(230)의 하부에는 연결 파이프(250)가 설치되고, 상기 재하봉(240)은 상기 연결 파이프(250)의 중공을 통해 하측으로 노출되며, 상기 연결 파이프(250)의 하부 내면에는 암나사부가 형성되고, 상기 보조 파이프(220)의 상부 외면에는 숫나사부가 형성되며, 상기 연결 파이프(250)와 상기 보조 파이프(220)는 상호 나사결합하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치(200).
  5. 제1항에 있어서,
    추가 기초저판(21)과의 결합을 강화하도록, 상기 메인 파이프(210)의 외면에는 고정부(212)가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치(200).
  6. 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항의 말뚝의 선행하중 재하장치(200)를 이용한 선행하중 재하방법으로서,
    기존 기초저판(20)에 인접한 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하는 단계;
    상기 말뚝(100)의 상단이 상기 메인 파이프(210)의 설치공(211)에 위치하도록, 상기 메인 파이프(210)를 설치하는 단계;
    상기 메인 파이프(210)가 매설됨과 아울러, 상기 기존 기초저판(20)과 일체구조를 이루도록, 콘크리트를 타설하여 상기 추가 기초저판(21)을 형성하는 단계;
    상기 메인 파이프(210)에 대하여 상기 보조 파이프(220), 하중 재하부(230), 재하봉(240)을 설치하고, 상기 하중 재하부(230)에 의해 상기 말뚝(100)에 대하여 선행하중을 인가하는 단계;
    상기 설치공(211)의 내부를 충전재(M)에 의해 충전하는 충전단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.
  7. 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항의 말뚝의 선행하중 재하장치(200)를 이용한 선행하중 재하방법으로서,
    상기 메인 파이프(210)를 설치하고, 상기 메인 파이프(210)가 매설되도록, 콘크리트를 타설하여 상기 추가 기초저판(21)을 형성하는 단계;
    상기 메인 파이프(210)의 설치공(211)의 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하여, 상기 말뚝(100)의 상단이 상기 메인 파이프(210)의 설치공(211)에 위치하도록 하는 단계;
    상기 메인 파이프(210)에 대하여 상기 보조 파이프(220), 하중 재하부(230), 재하봉(240)을 설치하고, 상기 하중 재하부(230)에 의해 상기 말뚝(100)에 대하여 선행하중을 인가하는 단계;
    상기 설치공(211)의 내부를 충전재(M)에 의해 충전하는 충전단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 충전단계 이후, 상기 보조 파이프(220), 하중 재하부(230) 및 재하봉(240)의 전부 또는 일부를 회수하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 충전단계는 상기 보조 파이프(220)의 회수가 가능할 정도로 상기 충전재(M)를 충전하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.
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