KR101813579B1 - 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 기초저판(20)의 관통공(21)을 통해 지중에 매설된 말뚝(100); 상기 말뚝(100)의 외면에 고정된 받침부(200); 상기 받침부(200)에 의해 상측으로 지지됨과 아울러, 상기 관통공(21)의 내면에 접촉하도록 설치된 웨지(300); 상기 웨지(300)가 상기 관통공(21)에 밀착하여 고정되도록, 상기 말뚝(100)과 상기 웨지(300) 사이에 설치된 쐐기부재(400); 상기 말뚝(100), 받침부, 웨지 및 쐐기부재가 매몰되도록, 상기 관통공에 충전된 충전재(C);를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치를 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 하부에 형성된 기존말뚝(10)의 주위에 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 구조물의 기초저판(20)의 관통공(21)을 통해 지중에 매설된 말뚝(100); 상기 말뚝(100)의 외면에 고정된 받침부(200); 상기 받침부(200)에 의해 상측으로 지지됨과 아울러, 상기 관통공(21)의 내면에 접촉하도록 설치된 웨지(300); 상기 웨지(300)가 상기 관통공(21)에 밀착하여 고정되도록, 상기 말뚝(100)과 상기 웨지(300) 사이에 설치된 쐐기부재(400); 상기 말뚝(100), 받침부, 웨지 및 쐐기부재가 매몰되도록, 상기 관통공에 충전된 충전재(C);를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치를 제시한다.

상기 받침부(200)는 상기 말뚝(100)의 외주를 둘러 링형 구조로 설치된 것이 바람직하다.

상기 웨지(300)는 상측 트임부의 폭에 비해 하측 트임부의 폭이 점진적으로 축소되도록 형성되고, 상기 쐐기부재(400)는 상단의 폭에 비해 하단의 폭이 점진적으로 축소되도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 웨지(300)는, 상기 쐐기부재(400) 외면을 둘러싸도록 설치된 복수의 조각 본체부(310);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조각 본체부(310)의 외면에는 요철부(320)가 형성된 것이 바람직하다.

상기 조각 본체부(310)의 외면에는 상하방향을 따라 충전재 이동홈(311)이 형성되고, 상기 요철부(320)는 상기 충전재 이동홈(311)의 양측에 둘레방향을 따라 형성된 홈부(321)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 충전재 이동홈(311)의 상단은 폐쇄되고, 하단이 개방된 것이 바람직하다.

상기 받침부(200)에는 상하방향을 따라 충전재 주입공(201)이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 말뚝의 선행하중 재하장치를 이용한 선행하중 재하방법으로서, 상기 구조물의 기초저판(20)에 관통공(21)을 형성하는 단계; 상기 관통공(21)의 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하는 단계; 상기 관통공(21)의 내부에 상기 웨지(300), 쐐기부재(400)를 설치하되, 상기 웨지(300)는 상기 받침부(200)에 의해 상측으로 지지되도록 하고, 상기 쐐기부재(400)는 상기 웨지(300)의 트임부에 삽입되도록 하는 단계; 상기 말뚝(100)을 하측으로 가압하여 선행하중을 인가하는 단계; 상기 쐐기부재(400)를 하측으로 가압하여 상기 웨지(300)가 상기 관통공(21)에 밀착하여 고정되도록 하는 쐐기부재 가압단계; 상기 관통공(21)의 내부를 충전재(C)에 의해 충전하는 충전단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법을 제시한다.

상기 쐐기부재 가압단계는, 심부에 말뚝 관통공(31)이 형성된 관형 부재(30)에 의해, 상기 쐐기부재(400)의 상면을 하측으로 가압하는 것이 바람직하다.

상기 쐐기부재 가압단계 이후, 상기 충전단계 이전, 상기 쐐기부재(400)의 상측 영역인 상기 말뚝(100)의 외면에 지압판(110)을 설치하는 단계;를 더 포함하는 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 제1 실시예의 공정도.
도 5는 응력분포도.
도 6 내지 12는 선행하중 재하방법의 제2 실시예의 공정도.
도 13은 웨지의 정면도.
도 14는 웨지의 단면도.
도 15는 웨지의 사시도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 선행하중 재하방법은 기본적으로 다음과 같은 공정에 의해 구성된다.

하측으로 설치된 기존말뚝(10)과 함께 상부구조물의 하중을 지지하는 기초저판(20)에 대하여 관통공(21)을 형성하고, 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성한다(도 3).

관통공(21) 및 천공 홀(30)에 추가로 마이크로 파일 등의 말뚝(100)을 설치하되, 그라우팅(G) 작업 등에 의해 말뚝(100)과 천공 홀(30)이 일체화되도록 한다(도 4).

말뚝(100)을 하측으로 가압하여, 말뚝(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 함과 아울러, 말뚝(100)의 상단과 기초저판(20)을 일체화한다(도 5).

즉, 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 있는 것이다.

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.

도 6 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 말뚝의 선행하중 재하장치는 구체적으로, 구조물의 기초저판(20)의 관통공(21)을 통해 지중에 매설된 말뚝(100); 말뚝(100)의 외면에 고정된 받침부(200); 받침부(200)에 의해 상측으로 지지됨과 아울러, 관통공(21)의 내면에 접촉하도록 설치된 웨지(300); 웨지(300)가 상기 관통공(21)에 밀착하여 고정되도록, 말뚝(100)과 웨지(300) 사이에 설치된 쐐기부재(400); 말뚝(100), 받침부, 웨지 및 쐐기부재가 매몰되도록, 관통공에 충전된 충전재(C);를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 위 말뚝의 선행하중 재하장치를 이용한 선행하중 재하방법은 다음과 같은 공정에 의해 구성된다.

구조물의 기초저판(20)에 관통공(21)을 형성하고(도 6), 관통공(21)의 하부 지반을 천공하여 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성한다(도 7).

관통공(21)의 내부에 웨지(300), 쐐기부재(400)를 설치하되, 웨지(300)는 받침부(200)에 의해 상측으로 지지되도록 하고, 쐐기부재(400)는 웨지(300)의 트임부에 삽입되도록 한다(도 8).

말뚝(100)을 하측으로 가압하여 선행하중을 인가하고, 쐐기부재(400)를 하측으로 가압하여 웨지(300)가 관통공(21)에 밀착하여 고정되도록 한다(도 10).

쐐기부재(400)는 심부에 말뚝 관통공(31)이 형성된 관형 부재(30)에 의해, 그 상면을 하측으로 항타하는 방식 등에 의해 가압할 수 있다(도 9).

여기서, 하측으로 가압된 말뚝(100)의 받침부(200)를 웨지(300)가 하측으로 지지하고, 이러한 웨지(300)를 쐐기부재(400)가 쐐기작용에 의해 관통공(21)에 밀착하여 고정하므로, 말뚝(100)을 하측으로 가압하는 장치(유압잭 등)를 제거한 이후에도 말뚝(100)이 상측으로 부상하는 것을 방지하게 된다.

이러한 상태에서, 쐐기부재(400)의 상측 영역인 말뚝(100)의 외면에 지압판(110)을 설치한다.

이후, 관통공(21)의 내부를 몰탈, 콘크리트 등의 충전재(C)에 의해 충전한다.

이는 상술한 증축된 구조물의 추가 하중을 말뚝(100)이 제대로 분담할 수 있다는 효과에 추가하여, 선행하중 재하작업을 안정적이고 간편하게 할 수 있다는 효과를 얻도록 한다.

받침부(200)는 웨지(300) 및 쐐기부재(400)에 의해 지지되어, 말뚝(100)의 부상을 방지하는 역할을 하므로, 말뚝(100)의 외주를 둘러 링형 구조로 설치되는 것이 구조적 안정성 측면에서 바람직하다(도 16).

웨지(300)는 상측 트임부의 폭에 비해 하측 트임부의 폭이 점진적으로 축소되도록 형성되고, 쐐기부재(400)는 위 웨지(300)의 구조에 대응하도록, 상단의 폭에 비해 하단의 폭이 점진적으로 축소되도록 형성된다.

쐐기부재(400)는 복수의 조각부재가 전체적으로 콘(원뿔형) 형상을 형성하는 구조 등에 의해 구현될 수 있다.

웨지(300) 또한 쐐기부재(400) 외면을 둘러싸도록 설치된 복수의 조각 본체부(310);를 포함하는 구조에 의해 구현될 수 있다(도 13 내지 15).

이는 쐐기부재(400)의 가압 시, 복수의 조각 본체부(310)가 자연스럽게 상호 간격이 벌어져 관통공(21)의 내면에 밀착함에 따라 안정적인 쐐기 효과를 얻도록 한다는 장점이 있다.

조각 본체부(310)의 외면에는 요철부(320)가 형성됨으로써, 관통공(21) 내부와의 마찰력을 증대시키는 것이 바람직하다.

조각 본체부(310)의 외면에 상하방향을 따라 충전재 이동홈(311)이 형성되고, 요철부(320)는 충전재 이동홈(311)의 양측에 둘레방향을 따라 형성된 홈부(321)를 포함하는 구조를 취하는 경우, 쐐기부재(400) 사이의 틈이나 받침부(200)에 상하방향을 따라 형성된 충전재 주입공(201)을 통해 하부로 주입된 충전재가 충전재 이동홈(311)을 따라 상부로 이동하는 한편, 홈부(321)를 통해 둘레방향으로 퍼지면서 충전되므로, 웨지(300)의 외면에 빠짐없이 충전재를 충전되도록 한다는 효과가 추가된다.

충전재 이동홈(311)의 상단은 폐쇄되고, 하단이 개방되는 경우, 상술한 안정적인 충전효과를 더욱 크게 얻을 수 있다.

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 : 기초저판 21 : 관통공
30 : 관형 부재 31 : 말뚝 관통공
100 : 말뚝 110 : 지압판
200 : 받침부 201 : 충전재 주입공
300 : 웨지 310 : 조각 본체부
311 : 충전재 이동홈 320 : 요철부
321 : 홈부 400 : 쐐기부재
C : 충전재

Claims (11)

1. 구조물의 기초저판(20)의 관통공(21)을 통해 지중에 매설된 말뚝(100);
   상기 말뚝(100)의 외면에 고정된 받침부(200);
   상기 받침부(200)에 의해 상측으로 지지됨과 아울러, 상기 관통공(21)의 내면에 접촉하도록 설치된 웨지(300);
   상기 웨지(300)가 상기 관통공(21)에 밀착하여 고정되도록, 상기 말뚝(100)과 상기 웨지(300) 사이에 설치된 쐐기부재(400);
   상기 말뚝(100), 받침부, 웨지 및 쐐기부재가 매몰되도록, 상기 관통공에 충전된 충전재(C);를 포함하고,
   상기 웨지(300)는 상측 트임부의 폭에 비해 하측 트임부의 폭이 점진적으로 축소되도록 형성되고,
   상기 쐐기부재(400)는 상단의 폭에 비해 하단의 폭이 점진적으로 축소되도록 형성되고,
   상기 웨지(300)는, 상기 쐐기부재(400) 외면을 둘러싸도록 설치된 복수의 조각 본체부(310);를 포함하고,
   상기 조각 본체부(310)의 외면에는 요철부(320)가 형성되고,
   상기 조각 본체부(310)의 외면에는 상하방향을 따라 충전재 이동홈(311)이 형성되고,
   상기 요철부(320)는 상기 충전재 이동홈(311)의 양측에 둘레방향을 따라 형성된 홈부(321)를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 받침부(200)는 상기 말뚝(100)의 외주를 둘러 링형 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 충전재 이동홈(311)의 상단은 폐쇄되고, 하단이 개방된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 받침부(200)에는 상하방향을 따라 충전재 주입공(201)이 형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
9. 제1항, 제2항, 제7항, 제8항 중 어느 한 항의 말뚝의 선행하중 재하장치를 이용한 선행하중 재하방법으로서,
   상기 구조물의 기초저판(20)에 관통공(21)을 형성하는 단계;
   상기 관통공(21)의 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)을 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하는 단계;
   상기 관통공(21)의 내부에 상기 웨지(300), 쐐기부재(400)를 설치하되, 상기 웨지(300)는 상기 받침부(200)에 의해 상측으로 지지되도록 하고, 상기 쐐기부재(400)는 상기 웨지(300)의 트임부에 삽입되도록 하는 단계;
   상기 말뚝(100)을 하측으로 가압하여 선행하중을 인가하는 단계;
   상기 쐐기부재(400)를 하측으로 가압하여 상기 웨지(300)가 상기 관통공(21)에 밀착하여 고정되도록 하는 쐐기부재 가압단계;
   상기 관통공(21)의 내부를 충전재(C)에 의해 충전하는 충전단계;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 쐐기부재 가압단계는,
    심부에 말뚝 관통공(31)이 형성된 관형 부재(30)에 의해, 상기 쐐기부재(400)의 상면을 하측으로 가압하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 쐐기부재 가압단계 이후, 상기 충전단계 이전,
    상기 쐐기부재(400)의 상측 영역인 상기 말뚝(100)의 외면에 지압판(110)을 설치하는 단계;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.

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