KR101756272B1 - 부등침하 대응 시스템 - Google Patents

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KR101756272B1
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Abstract

본 발명은 건물의 최저 지하층에 발생하는 부등침하를 방지하거나 복원시킬 수 있는 부등침하 대응 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템은, 건물의 최저 지하층에 설치되는 부등침하 방지부와 상기 건물의 최저 지하층에 대해서 대각선 방향으로 상기 건물 최상단과 상기 최저 지하층 사이에 마련되며, 상기 건물의 부등침하에 대해 인장력을 가지는 프리스트레싱 부재 및 상기 프리스트레싱 부재에 연결되어 상기 건물의 추가 침하를 방지 또는 복원하는 침하 대응부재를 포함할 수 있다.

Description

부등침하 대응 시스템{System for restoration of disparity sinking construction}
본 발명은 부등침하 대응 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 건물의 최저 지하층에 구비되어 건물에 발생하는 부등침하를 방지하거나 복원시킬 수 있는 부등침하 대응 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 건물들의 대부분은 지반을 굴착하면서 지하구조물을 시공하고, 지하구조물 위에 각 층을 형성시키는 것이 통상적이다. 최근 들어, 도심지에서 고층 건물의 필요성이 증가하고 있어, 이를 위한 고층 건물 축조를 위한 공사 시에 고층 건물 자체하중뿐만 아니라 적설, 지진 및 태풍 등의 재해성의 과도한 하중이 발생함에 따라 건물의 안전을 설계만으로는 확인하기가 어렵다. 건물을 지지하고 있는 지반이 여러 이유로 국부적으로 침하하는 경우 건물도 지반이 침하는 쪽으로 기울어지는 현상이 발생하게 되어 건물의 안전을 크게 위협하게 되는데, 이에, 건물을 원 위치로 복구시키기 위하여 침하된 건물부위를 어떤 식으로든 인상시킬 필요가 있다.
특히, 도1을 참조하면, 건물의 균열, 침하 또는 붕괴 등은 건물(101)의 인접 건물, 주변지반 및 환경에 전혀 영향을 주지 않을 수 없다. 또한, 공사 이후 시간이 경과함에 따라, 건물(101) 자체하중에 대해 지내력이 부족하여 구조적으로 취약한 부분에 균열, 파손 나아가 부등침하가 발생하게 된다. 이때, 건물(101)의 가장 구조적으로 취약한 부분은 건물(101)의 하단부에 위치하고 있는 최저 지하층(103)이라고 볼 수 있으며, 최저 지하층(103)에 수평 침하량이 발생하여 벽체(105)의 최상단(109)이 기울어지며, 건물(101)을 지탱하고 있던 기초 역시 침하가 발생한다.
즉, 건물(101)을 보수 또는 보강하지 않는 경우 최저 지하층(103)에 발생하는 부등침하로 인해 상부건물(101)의 안전에 심각한 영향을 미치게 되어 결국 붕괴하고 마는 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 이를 위해, 건물(101)의 최저 지하층(103)의 부등침하에 따라 야기되는 건물(101)의 상부층의 피해를 사전 방지하기 위하여 다양한 노력들을 하고 있다.
종래에는, 고층 건물에 발생하는 부등침하를 방지하기 위해서 부등침하가 발생한 기초를 원상으로 복원하는 기술로는 기초 하부에 콘크리트를 주입하는 컴팩션 파일 그라우팅 시스템(Compaction Pile Grouting System)이 도입되어 있고 외국에서는 이와 유사한 침하 복원 방안이 발표되고 있다. 또는, 유압잭 등을 이용하여 버팀보에 선행 하중을 크게 도입해, 버팀보와 띠장 혹은 띠장과 토류벽 사이의 공간을 없앰으로써 건물의 벽체의 변위를 상당량 줄일 수 있었다. 이외에도, 침하된 지반에 우레탄수지계열의 충진재를 충전시킴으로써 침하된 지반을 인상시키는 공법이 소개되어 있기도 하다.
그러나, 이러한 부등침하 복원 기술은 상세한 공법 처리가 복잡하고 번거로우며 사전 투자 비용이 많이 소요되며, 지반침하가 아닌 다른 원인으로 건물이 부등침하 된 경우 건물의 국소부위만을 인상시킬 시스템이 선별적으로 적용 가능하지 않았다. 또한, 종래의 부등침하 복원 기술을 적용하기 위해서는 건물을 철거 후 재시공해야 하는 공법도 있어, 그 철거에 따라 막대한 양의 산업폐기물이 발생되어 환경오염을 부추기는 요인이 되는 문제점도 있다.
그리하여, 통상적으로 건물이 기울어지거나 침하가 발생하여도 상기와 같은 비효율적이고 비경제적인 이유로 부등침하된 부분만을 복원하고자 하여 그 부분만을 재시공하는 것이 쉽지 않았다.
따라서, 본 출원인은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 개발하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는 등록특허공보 제10-1103530호 (발명의 명칭: 건물의 부등 침하 복원 또는 말뚝 선행하중 도입을 위한 장치, 등록일자: 2012년 01월 02일) 가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 부등침하 방지부를 통해 건물의 최저 지하층의 부등침하된 부분의 침하 또는 하강을 방지하여 안전성 및 용이성이 향상된 부등침하 대응 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 프리스트레싱 부재에 의해 쐐기부가 자동 삽입되어 건물의 하부층에 부등침하가 발생하여도 상부 구조는 원상태로 복원할 수 있도록 하는 부등침하 대응 시스템을 제공할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템은, 건물의 최저 지하층에 설치되는 부등침하 방지부와, 상기 건물의 최저 지하층에 대해서 대각선 방향으로 상기 건물 최상단과 상기 최저 지하층 사이에 마련되며, 상기 건물의 부등침하에 대해 인장력을 가지는 프리스트레싱 부재 및 상기 프리스트레싱 부재에 연결되어 상기 건물의 추가 침하를 방지 또는 복원하는 침하 대응부재를 포함할 수 있다.
상기 부등침하 방지부는 제1유압실린더와, 상기 제1유압실린더 보다 작은 단면적을 가지는 제2유압실린더 및 상기 제1유압실린더와 상기 제2유압실린더를 연결하는 유체관로를 포함할 수 있다.
상기 제1유압실린더 및 상기 제2유압실린더의 상면은 상기 건물 최저 지하층의 벽체의 하단부와 동시에 접촉하도록 마련될 수 있다.
상기 건물의 부등침하에 의해 상기 벽체의 하단부가 상기 제2유압실린더를 가압하면, 가압된 상기 제2유압실린더의 유체가 상기 유체관로를 통해 상기 제1유압실린더로 유입되어 상기 제1유압실린더는 상승하여 상기 벽체를 상승시킬 수 있다.
상기 제1유압실린더의 상승에 의해서 상기 벽체가 상승하게 되면 상기 벽체와 상기 부등침하 방지부 사이에 공간이 형성될 수 있다.
상기 침하 대응부재는 상기 프리스트레싱 부재의 장력에 의해서 상기 벽체와 상기 부등침하 방지부 사이에 형성된 상기 공간으로 삽입되어 상기 건물 또는 상기 벽체의 추가 침하를 방지할 수 있다.
상기 침하 대응부재는 상기 공간을 향해 삽입되는 쐐기부 및 상기 쐐기부의 표면에 형성된 다수개의 돌기부를 포함할 수 있다.
상기 돌기부는 상기 쐐기부의 삽입 방향과 반대 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 건물의 최저 지하층에 설치되는 부등침하 방지부, 상기 건물의 부등침하에 대해 인장력을 가지도록 상기 건물 최상단과 상기 최저 지하층 사이에 마련되며, 상기 건물의 추가 침하를 방지 또는 복원하는 침하 대응부재가 연결되는 프리스트레싱 부재 및 상기 건물의 부등침하에 대해 인장력을 가지도록 상기 건물 최상단과 상기 최저 지하층 사이에 마련되며, 상기 부등침하 방지부가 연결되는 복원 프리스트레싱 부재를 포함할 수 있다.
상기 부등침하 방지부는 제1유압실린더 및 상기 제1유압실린더에 연결된 제2유압실린더를 포함하며, 상기 복원 프리스트레싱 부재의 일단은 상기 제2유압실린더 내에 마련된 피스톤에 연결될 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명은, 건물의 최저 지하층에 부등침하 방지부를 구비함으로써 부등침하된 부분을 유압에 의해 즉각적으로 상승시켜 건물의 부등침하를 보다 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 부등침하에 의해 발생된 침하량을 역이용함에 따라, 부등침하 방지부를 통해 침하된 부분을 즉각적으로 상승시켜 자동으로 최저 지하층을 복원 또는 지지할 수 있다.
또한, 건물의 지하층에 침하 대응부재를 구비함으로써 부등침하가 일어난 공간에 쐐기부가 삽입되어 건물의 부등침하를 보다 용이하고 경제적으로 복원할 수 있다.
도1은 통상적인 건물에 부등침하가 발생된 경우를 나타낸 상태도이다.
도2는 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템을 건물에 설치한 상태를 나타낸 도면이다.
도3은 도2에 따른 부등침하 방지부를 나타낸 도면이다.
도4는 도2에 따른 부등침하 대응 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도5의 도2의 A부분을 확대한 도면으로서, 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템의 작동원리를 나타내는 도면이다.
도6는 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템을 이용하여 부등침하된 건물이 복원된 상태를 나타낸 도면이다.
도7은 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도8은 도7에 따른 부등침하 방지부를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)은 지반이 약하거나 주변에서 지반 교란이 예상되는 건물(101), 특히 상부층의 하중이 큰 고층 건물(101)에 적용되어 사전 설치될 수 있다. 여기서, 상부층이라 함은 지면을 기준으로 지면 위쪽을 상부층이라 하고, 지면 아래쪽을 지하층이라고 한다.
본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)은 건물(101) 내에 설치되어 최저 지하층(103)이 부등침하를 일으켜도 상부층의 구조에는 변형이 발생하지 않도록 조치를 취할 수 있도록 하는 시스템이다.
하기에서는, 도면과 함께 본 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도2는 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)을 건물(101) 또는 벽체(105)에 설치한 상태를 나타낸 도면이다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)은 건물(101)의 최저 지하층(103)에 설치되는 부등침하 방지부(110), 건물(101)의 최저 지하층(103)에 대해서 대각선 방향으로 건물(101)의 최상단(109)과 최저 지하층(103) 사이에 마련되며, 건물(101)의 부등침하에 대해 인장력을 가지는 프리스트레싱 부재(130) 및 프리스트레싱 부재(130)에 연결되어 건물(101)의 추가 침하를 방지 또는 복원하는 침하 대응부재(150)를 포함할 수 있다.
즉, 건물(101)의 최저 지하층(103)에 부등침하가 발생하는 경우, 본 발명은 부등침하 방지부(110)를 통해 부등침하가 더 이상 발생하지 않도록 추가적인 부등침하를 방지하거나 부등침하를 어느 정도 복원할 수 있다.
이때, 부등침하로 인해 발생한 건물(101)의 침하량을 복원하거나 추가적인 부등침하를 방지하기 위해서 인장력을 가지는 프리스트레싱 부재(130) 및 프리스트레싱 부재(130)의 인장력에 의해 부등침하된 부분에 대응 또는 삽입되는 침하 대응부재(150)가 마련될 수 있다.
또한, 프리스트레싱 부재(130)는 최저 지하층(103)에서부터 상부 대각선 방향으로 건물(101)의 최상단(109)과 최저 지하층(103) 사이에 마련되어 건물(101)의 벽체(105)의 내부 또는 외부에 마련될 수 있다. 프리스트레싱 부재(130)는 건물(101)의 추가적인 부등침하를 방지하거나 부등침하를 어느 정도 복원하도록 인장력을 가지는 탄성수단으로 마련될 수 있으며 그 재질 및 종류는 한정하지 않는다.
즉, 프리스트레싱 부재(130)는 구조적으로 취약한 부분 또는 설계 해석 프로그램을 통해 부등침하가 예상되는 부분을 미리 인장력을 주어 건물(101)의 부등침하를 미연에 방지할 수 있다.
도3은 도2에 따른 부등침하 방지부(110)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도3에 도시된 바에 따라, 본 발명에 따른 부등침하 방지부(110)는 제1유압실린더(111)와, 제1유압실린더(111) 보다 작은 단면적을 가지는 제2유압실린더(113) 및 제1유압실린더(111)와 제2유압실린더(113)를 연결하는 유체관로(115)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2유압실린더(111,113)와 유체관로(115)의 내부에는 작동유체로 채워진다.
보다 상세히 설명하면, 부등침하 방지부(110)는 파스칼의 원리에 의해 작동하는 부재라고 할 수 있다. 파스칼의 원리는 밀폐된 공간에 채워진 유체에 힘을 가하면, 내부로 전달된 압력은 밀폐된 공간의 각 면에 동일한 압력으로 작용한다는 원리로 알려져 있다. 이때, 단면적이 A1인 피스톤에 F1의 힘을 가하면 A1에 가해진 압력(P1)이 유체를 통해 같은 압력(P2)으로 단면적이 A2인 피스톤에 F2의 힘이 전달된다는 원리이다. 이를 식으로 나타내면 F2= A2 / A1* F1이고, F2는 A2 / A1의 면적 비율만큼의 힘을 낼 수 있다. 즉, 좁은 면적에서는 작은 힘(F1)을 가하더라도 전달되는 다른 쪽의 단면적을 넓히면 큰 힘으로 작용할 수 있음을 알 수 있다.
이러한 파스칼의 원리를 부등침하 방지부(110)에 적용하여 설명하면, 좁은 면적을 가진 제2유압실린더(113)가 건물(101)의 부등침하에 상응하는 크기의 하중(압력)을 받아 상대적으로 넓은 면적을 가진 제1유압실린더(111)를 상승시킬 수 있다. 이때, 제1유압실린더(111)가 상승되는 힘(F2)은 A2 / A1의 면적비 만큼을 낼 수 있다.
즉, 본 발명은 좁은 단면적의 제2유압실린더(113)에 작은 힘(F1)을 가해, 이 힘(F1)에 의해 제2유압실린더(113)에 있던 유체가 유체관로(115)를 통해 이동하고 최종적으로 제2유압실린더(113)의 힘이 의해 전달되어 넓은 단면적의 제1유압실린더(111)에서 큰 힘(F2)으로 작용하여 상승된다는 원리에 의해서, 건물(101)의 최저 지하층(103)의 부등침하된 부분의 추가 침하 방지 또는 복원을 하면서도 설치가 매우 간단하여 용이성이 향상된 부등침하 대응 시스템(100)을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 부등침하 방지부(110)는 부등침하로 인해 발생하는 힘(침하량)을 역으로 이용하여 건물(101)의 벽체(105) 또는 최저 지하층(103)을 밀어 올리는 방식을 반복함으로써, 큰 하중을 가지는 건물(101)의 최저 지하층(103)의 부등침하가 더 발생되지 않도록 방지 또는 다시 복원할 수 있다.
한편, 부등침하 방지부(110)는 종래의 유압잭, 잭서포트 등을 이용할 수 있는데 그 종류, 용량 및 구동방식은 현장여건, 구조물 지지수단의 제원 등에 따라 변경될 수 있다.
또한, 부등침하 방지부(110)는 부등침하된 최저 지하층(103) 또는 그 주위를 인상시킬 수 있을 정도의 용량을 가지도록 제작 및 설치될 수 있다.
즉, 부등침하 방지부(110)가 작동되면 제1유압실린더(111)가 상승하여 건물(101)의 벽체(105) 또는 최저 지하층(103)을 들어 올리게 되므로 건물(101)의 하중에 의해 제2유압실린더(113)에 재하되는 최대 압력(하중)을 계산하여 제1유압실린더(111)의 수직 상승 변위를 고려하여 제1유압실린더(111) 및 제2유압실린더(113)의 크기 또는 설치 높이를 정할 수 있다.
이는, 시공 전에 당시 구조적으로 취약한 부분을 설계프로그램을 통해 확인 또는 정할 수 있으며, 건물(101)의 작용하중상태를 고려하여 부등침하 방지부(110)가 최저 지하층(103)에 여러 개 설치될 수 있다. 즉, 부등침하 방지부(110)는 부등침하가 발생할 수 있는 국소부위에 모두 적용됨에 따라, 그 설치, 운반, 제작비용을 효율적으로 운용할 수 있다.
또한, 부등침하 방지부(110)의 하단에는 부등침하 방지부(110)의 제1유압실린더(111) 및 제2유압실린더(113)의 효율적인 작동을 위해 이를 지탱해주는 지지판이 더 형성될 수 있다. 또는 건물(101)의 기초가 상기 지지판의 역할을 수행할 수 있다.
도4는 도2에 따른 부등침하 대응 시스템(100)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도4를 참조하면, 부등침하 방지부(110)는 최저 지하층(103)의 하단에 설치되어, 제1유압실린더(111) 및 제2유압실린더(113)의 상면은 건물(101)의 최저 지하층(103)의 벽체(105)의 하단부(107) 또는 최저 지하층(103)의 바닥과 동시에 접촉하도록 마련될 수 있다.
건물(101)의 부등침하에 의해 벽체(105)의 하단부(107) 또는 최저 지하층(103)의 바닥이 제2유압실린더(113)를 가압하면, 가압된 제2유압실린더(113)의 유체가 유체관로(115)를 통해 제1유압실린더(111)로 유입되고, 유입된 유체에 의해서 제1유압실린더(111)는 상승하여 벽체(105) 또는 최저 지하층(103)의 바닥을 상승시킬 수 있다.
즉, 건물(101)의 부등침하에 의한 하중(압력)에 의해 단면적이 좁은 제2유압실린더(113)가 가압되어, 유체가 유체관로(115)를 통해 단면적이 넓은 제1유압실린더(111)로 전달될 수 있다.
이때, 제1유압실린더(111)에는 제2유압실린더(113)가 받은 건물(101)의 부등침하에 의한 하중(침하량)보다 더 큰 압력 또는 힘을 발생시키게 되어 최저 지하층(103)의 바닥 또는 벽체(105)를 상승시킬 수 있다.
위와 같은, 제1유압실린더(111)의 상승에 의해서 벽체(105) 또는 최저 지하층(103)의 바닥이 상승하게 되면 벽체(105) 또는 최저 지하층(103)의 바닥과 부등침하 방지부(110) 사이에 공간이 형성될 수 있다. 이때, 침하 대응부재(150)는 프리스트레싱 부재(130)가 침하 대응부재(150)를 끌어 당기는 장력에 의해서 벽체(105) 또는 최저 지하층(103)의 바닥과 부등침하 방지부(110) 사이에 형성된 공간 내지 틈으로 삽입되어 건물(101) 또는 벽체(105)의 추가 침하를 방지할 수 있다.
즉, 프리스트레싱 부재(130)는 건물(101)에 미리 인장력을 주어 건물(101) 자체의 부등침하를 방지할 뿐만 아니라, 침하 대응부재(150)를 당김으로써 제1유압실린더(111)의 상승에 의해서 벽체(105) 또는 최저 지하층(103)의 바닥과 부등침하 방지부(110) 사이의 형성된 공간에 침하 대응부재(150)가 삽입 또는 인입될 수 있도록 한다.
한편, 침하 대응부재(150)는 프리스트레싱 부재(130)가 연결된 쐐기부(151) 및 쐐기부(151)의 표면에 돌출 형성된 다수개의 돌기부(153)를 포함할 수 있다.
제1유압실린더(111)의 상승에 의해 벽체(105) 또는 건물(101)과 부등침하 방지부(110) 사이에 만들어진 공간 내지 틈에 쐐기부(151)가 삽입 또는 인입되어 부등침하된 부분을 어느 정도 복원시키거나 추가 침하를 방지할 수 있다.
즉, 제1유압실린더(111)의 작동에 의해 건물(101) 또는 벽체(105)의 수직 상승 변위가 발생하며, 건물(101) 또는 벽체(105)가 상승된 상태를 유지할 수 있도록 쐐기부(151)가 형성될 수 있다.
이때, 벽체(105) 또는 건물(101)과 부등침하 방지부(110) 사이에 만들어진 공간 내지 틈에 삽입된 쐐기부(151)가 건물(101) 또는 벽체(105)와 부등침하 방지부(110) 사이에 형성된 공간 또는 틈에 고정될 수 있게 쐐기부(151)의 표면에는 돌기부(153)가 형성되며, 돌기부(153)는 의 쐐기부(151)의 삽입 방향 즉, 프리스트레싱 부재(130)에 장력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 쐐기부(151)는 쐐기로 마련될 뿐만 아니라 잭 서포트, 스크류잭 등으로 대체될 수 있으며, 건물(101) 또는 벽체(103)의 상승된 변위를 고정시켜 줄 수 있는 수단이라면 그 종류를 한정하지 않는다.
한편, 건물(101)에 부등침하가 발생함에 따라 제1유압실린더(111)의 상승으로 인해 침하 대응부재(150)는 제1유압실린더(111)에 의한 건물(101) 또는 벽체(103)의 상승과 거의 동시에 벽체(105) 또는 건물(101)과 부등침하 방지부(110) 사이에 만들어진 공간 내지 틈에 삽입될 수 있기 때문에 삽입된 쐐기부(151)에 의해 부등침하가 어느 정도 원상으로 회복되거나 추가적인 부등침하를 방지할 수 있다. 이때, 최저 지하층(103)에 설치된 부등침하 방지부(110) 또는 침하 대응부재(150)를 컨트롤 할 수 있는 제어장치(미도시)를 설치함이 바람직하다.
상기 제어장치는 제1유압실린더(111) 및 제2유압실린더(113)의 작동신호를 조정할 수 있으며, 이에, 수직 변위를 조정할 수 있도록 부등침하 방지부(110)에 근접 설치될 수 있다.
도5를 참조하여, 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)의 작동을 단계적으로 상세하게 설명하고자 한다.
먼저, 도5(a)는 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)이 건물(101)의 최저지하층에 설치된 상태를 도시한 도면이며, 도5 (b)는 건물(101)에 부등침하가 발생했을 경우 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)의 작동상태를 나타내는 도면이고, 도5 (c)는 건물(101)의 부등침하를 복원하거나 추가 침하를 방지하기 위한 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)의 작동상태를 나타내는 도면이다.
도5(a)에 도시된 바에 따르면, 건물(101)의 최저 지하층(103)의 하단에 본 발명의 부등침하 방지부(110)를 설치하고, 벽체(105)의 내부 또는 외부에 건물(101)의 최상단(109)과 최저 지하층(103) 사이에 대각선 방향으로 마련되며 인장력을 갖는 프리스트레싱 부재(130)를 구비하며, 프리스트레싱 부재(130)와 연결되어 침하가 발생되는 부분에 직접 대응되어 부등침하를 방지 또는 복원하는 침하 대응부재(150)를 설치할 수 있다.
이때, 프리스트레싱 부재(130)는 건물(101)의 최저부와 최상부 사이에서 대각선 방향으로 마련하며, 건물(101)에 인장력을 부여하여 건물(101) 또는 최저 지하층(103)의 부등침하를 1차적으로 방지할 수 있다.
다음으로, 도5 (b)에 도시된 바에 따라, 건물(101)에 부등침하가 발생되는 경우, 건물(101)의 부등침하에 상응하는 크기의 하중(침하된 수직 변위)을 제2유압실린더(113)가 받게 되면, 제2유압실린더(113)가 하강하여 압축되고 이로 인해 제2유압실린더(113) 내의 유체가 유체관로(115)를 통해 제1유압실린더(111)로 이동함으로써 제1유압실린더(111)가 상승할 수 있다.
이때, 제1유압실린더(111)의 상승에 의해 부등침하된 건물(101)의 최저 지하층(103) 또는 벽체(105)가 들어 올려질 수 있다(상승). 이와 같이 들어 올려지는 힘에 의해 최저 지하층(103) 또는 벽체(105)와 부등침하 방지부(110) 사이에 공간 또는 틈이 형성될 수 있다.
도5 (c)에 도시된 바에 따라, 프리스트레싱 부재(130)가 쐐기부(151)를 끌어 당기고 있기 때문에 최저 지하층(103) 또는 벽체(105)와 부등침하 방지부(110) 사이에 형성된 공간 또는 틈 안으로 쐐기부(151)가 삽입되거나 끌려 들어갈 수 있다.
이와 같이, 프리스트레싱 부재(130)의 인장력에 의해 쐐기부(151)가 최저 지하층(103) 또는 벽체(105)와 부등침하 방지부(110) 사이에 형성된 공간 또는 틈 안으로 삽입됨으로써 건물(101) 또는 최저 지하층(103)의 부등침하를 2차적으로 방지할 수 있다.
이때, 쐐기부(151)는 벽체(105)를 들어 올려 침하량을 어느 정도 복원할 수 있도록 하며, 돌기부(153)는 벽체(105) 또는 최저 지하층(103)의 바닥과 부등침하 방지부(110)의 외부면에 걸려 쐐기부(151)를 고정 또는 지지해주는 역할을 한다.
도6은 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)에 의해서 부등침하된 건물(101)이 복원된 상태를 나타낸 도면이다.
도6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템(100)은 최저 지하층(103) 또는 건물(101)을 다시 들어 올림으로써 전체적으로 침하된 건물(101)이 어느 정도 원상태로 복원되게 하거나 건물(101)이 추가적으로 침하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 최저 지하층(103)의 인상에 의하여 건물(101)의 상부층도 자연스럽게 인상될 수 있음을 의미한다.
결론적으로, 본 발명은 건물(101)의 최저 지하층(103)에 부등침하가 발생하면 즉각적으로 부등침하된 만큼의 하중을 역이용함에 따라, 부등침하 방지부(110)에 의해 침하된 부분을 상승시켜 자동으로 최저 지하층(103)을 복원 또는 지지하는 부등침하 대응 시스템(100)을 제공할 수 있다.
도7은 본 발명에 따른 부등침하 대응 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도8은 도7에 따른 부등침하 방지부의 작동원리를 나타낸 도면이다.
앞서 설명했던 실시예와 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도7 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부등침하 대응 시스템(200)은 건물(101)의 최저 지하층(103)에 설치되는 부등침하 방지부(210), 건물(101)의 부등침하에 대해 인장력을 가지도록 건물(101) 최상단과 최저 지하층(103) 사이에 마련되며, 건물(101)의 추가 침하를 방지 또는 복원하는 침하 대응부재(150)가 연결되는 프리스트레싱 부재(130) 및 건물(101)의 부등침하에 대해 인장력을 가지도록 건물(101) 최상단과 최저 지하층(103) 사이에 마련되며, 부등침하 방지부(210)가 연결되는 복원 프리스트레싱 부재(230)를 포함할 수 있다.
이때, 부등침하 방지부(210)는 제1유압실린더(211) 및 제1유압실린더(211)에 연결된 제2유압실린더(213)를 포함하며, 복원 프리스트레싱 부재(230)의 일단은 제2유압실린더(213) 내에 마련된 피스톤(214)에 연결될 수 있다.
즉, 건물(101)의 최저 지하층(103)에 부등침하가 발생하는 경우, 본 발명은 부등침하로 인해 발생한 건물(101)의 침하량을 복원하거나 추가적인 부등침하를 방지하기 위해서 침하 대응부재(150)가 연결되어 인장력을 가지는 프리스트레싱 부재(130) 및 부등침하에 대해 인장력을 가지며 부등침하 방지부(210)가 연결되어 부등침하 방지부(210)를 작동하도록 하는 복원 프리스트레싱 부재(230)가 마련될 수 있다.
본 발명에 다른 실시예에 관하여서는 하기에서 자세히 설명하도록 한다.
본 발명의 복원 프리스트레싱 부재(230)는 부등침하 방지부(210)의 제2유압실린더(213)와 대각선 방향에 있는 건물(101)의 최상단을 연결할 수 있다. 상세하게는, 복원 프리스트레싱 부재(230)는 제2유압실린더(213)에 마련된 피스톤(214)에 연결되어 부등침하 발생시 제2유압실린더(213)에 마련된 피스톤(214)을 안쪽으로 즉, 제1유압실린더(211) 쪽으로 당길 수 있도록 인장력을 가진 탄성수단으로 마련될 수 있다.
이때, 복원 프리스트레싱 부재(230)는 부등침하 방지부(210)의 내부로 관통되어 제2유압실린더(213)에 마련된 피스톤(214)에 연결되는 방식으로 구현되는 것이 바람직하나, 복원 프리스트레싱 부재(230)가 제2유압실린더(213)에 마련된 피스톤(214)에 연결되어 피스톤(214)을 제1유압실린더(211) 쪽으로 당길 수 있는 방식이라면 어떠한 방식이라도 적용될 수 있다.
인장력을 가지는 복원 프리스트레싱 부재(230)는 제2유압실린더(213)에 마련된 피스톤(214)를 안쪽으로 당겨 제2유압실린더(231) 내부의 작동유체가 가압됨에 따라 작동유체는 제1유압실린더(211) 쪽으로 움직이게 되고, 이에 따라 제1유압실린더(211)에 마련된 피스톤(212)을 상승시킬 수 있다. 즉, 복원 프리스트레싱 부재(230)의 인장력으로 인하여 제2유압실린더(213)의 피스톤(214)가 안쪽으로 당겨져, 제1유압실린더(211)의 피스톤(212)의 수직 상승 변위를 발생시킬 수 있다.
이때, 제1유압실린더(211)의 피스톤(212)의 상승으로 인하여, 제1유압실린더(211)의 상면과 접촉되어 있는 최저 지하층(103)의 바닥 또는 벽체(105)가 상승될 수 있다.
이로 인해, 최저 지하층(103)의 바닥 또는 벽체(105)와 부등침하 방지부(210) 사이에 공간 내지 틈이 형성되며, 최저 지하층(103)의 바닥 또는 벽체(105)와 부등침하 방지부(210) 사이에 공간 내지 틈으로 침하 대응부재(150)가 삽입되어 건물(101) 또는 벽체(105)의 추가적인 침하를 방지 또는 복원할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2유압실린더(213) 또는 제2유압실린더(213)에 마련된 피스톤(214)은 건물(101)의 하중에 의해 가압되거나 또는 복원 프리스트레싱 부재(230)에 의해 당겨져 제1유압실린더(211)를 상승시키며, 이에, 최저 지하층(103)의 바닥 또는 벽체(105)와 부등침하 방지부(210) 사이에 공간 내지 틈이 형성되도록 하는 역할을 하는 것으로 앞서 설명했던 실시예와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 한편, 앞서 언급한 기능을 수행할 수 있는 형상이라면 제1유압실린더 및 제2유압실린더의 형상을 실시예에만 한정하지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 파스칼의 원리를 이용하는 기술을 적용한 용이하고 경제적인 시스템이며, 본 발명에서는 건물(101)의 최저 지하층(103)을 주 대상으로 설명하였으나, 건물의 기둥, 층간, 벽체뿐만 아니라, 교량 및 도로 등의 구조물에도 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100,200: 부등침하 대응 시스템 101: 건물
103: 최저 지하층 105: 벽체
107: 하단부 109: 최상단
110,210: 부등침하 방지부 111,211: 제1유압실린더
113,213: 제2유압실린더 115: 유체관로
130: 프리스트레싱 부재 150: 침하 대응부재
151: 쐐기부 153: 돌기부
212,214: 피스톤 230: 복원 프리스트레싱 부재

Claims (10)

  1. 건물의 건축시 사전에 상기 건물의 최저 지하층에 설치되는 부등침하 방지부;
    상기 건물의 최저 지하층과 상기 건물의 최상단을 상부 대각선 방향으로 연결하고 상기 최저 지하층과 상기 최상단 사이를 지지하여 상기 건물의 최상단과 상기 최저 지하층을 서로 끌어당기는 인장력을 발생시키는 프리스트레싱 부재; 및
    상기 최저 지하층 쪽에 마련된 상기 프리스트레싱 부재에 연결되어 상기 건물의 추가적인 침하를 방지하거나 복원하는 침하 대응부재;를 포함하며,
    상기 부등침하 방지부는, 제1유압실린더; 상기 제1유압실린더 보다 작은 단면적을 가지는 제2유압실린더; 및 상기 제1유압실린더와 상기 제2유압실린더를 연결하는 유체관로;를 포함하고,
    상기 프리스트레싱 부재는 상기 건물의 벽체의 면 방향으로 배치되도록 상기 건물의 벽체 내부 또는 외부에 마련되며,
    상기 제1유압실린더 및 상기 제2유압실린더의 상면은 상기 건물 최저 지하층의 벽체의 하단부와 동시에 접촉하도록 마련되고,
    상기 건물의 부등침하에 의해 상기 벽체의 하단부가 상기 제2유압실린더를 가압하면, 가압된 상기 제2유압실린더의 유체가 상기 유체관로를 통해 상기 제1유압실린더로 유입되어 상기 제1유압실린더가 상승하면 상기 벽체가 상승되며,
    상기 벽체의 상승에 의해 상기 벽체와 상기 부등침하 방지부 사이에 형성된 공간으로 상기 프리스트레싱 부재의 장력에 의해서 상기 침하 대응부재가 삽입되어 상기 건물의 추가적인 침하를 방지하거나 복원하는 것을 특징으로 하는 부등침하 대응 시스템.

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 침하 대응부재는 상기 공간을 향해 삽입되는 쐐기부 및 상기 쐐기부의 표면에 형성된 다수개의 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부등침하 대응 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 쐐기부의 삽입 방향과 반대 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 부등침하 대응 시스템.
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