KR101852142B1 - 하중계를 이용한 파일 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파일(100)에 작용하는 축하중을 측정하도록, 상기 파일(100)에 하중계(200)를 설치하는 하중계 설치단계; 기초저판(20)의 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성하는 천공단계; 상기 관통공(21) 및 천공 홀(30)에 파일(100)을 설치하되, 충전재에 의해 상기 파일(100)과 상기 천공 홀(30)이 일체화되도록 하는 파일 설치단계; 가압장치(300)에 의해 상기 파일(100)을 하측으로 가압하여, 상기 파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 함과 아울러, 상기 하중계(200)에 의해 상기 파일(100)에 작용하는 축하중을 측정하는 가압단계; 상기 파일(100)의 상단과 상기 기초저판(20)을 일체화하는 마감단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하중계를 이용한 파일 시공방법을 제시함으로써, 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 한다.

Description

하중계를 이용한 파일 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR PILE USING LOAD CELL}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 파일의 시공방법에 관한 것이다.

아파트의 리모델링과 같이, 기존의 구조물의 규모를 확대(증축)할 필요가 있는 경우, 기초구조물의 보강이 문제시된다.

도 1,2는 이를 위한 종래의 파일 시공방법을 설명하기 위한 공정도이다.

종래에는 기존 구조물(1)의 기초저판(20)의 하부에 형성된 기존파일(10)의 주위에 추가파일(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 기존파일(10)은 본래 100의 하중을 각각 부담한다(도 1).

리모델링에 의해 확대된 구조물(2)이 400의 하중을 가진다고 한다면, 2개의 기존파일(10)과 2개의 추가파일(10a)은 각각 100의 하중을 부담하여야 한다.

그러나 실제에 있어서 종래의 공법에 의해 추가파일을 시공하는 경우, 기존파일(10)에는 더 많은 하중(120)이 작용하게 되고, 추가파일(10a)에는 더 작은 하중(80)이 작용한다는 문제가 있다.

파일은 주면마찰력(파일의 외주와 지반 사이의 마찰력)과 선단지지력에 의해 강도를 발휘하게 되는데, 주면마찰력이 발생하기 위해서는 그 전제로 파일의 외주와 지반 사이에 변위가 발생할 것이 요구된다.

그런데 종래의 공법에 의해 추가파일을 설치하는 경우, 추가파일의 외주와 지반 사이에 변위가 발생하지 않거나 미미한 상태에서 확대된 구조물(2)을 시공하게 되므로, 추가파일의 주면마찰력이 작용하지 않게 되어, 기존파일이 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 하중계를 이용한 파일 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 파일(100)에 작용하는 축하중을 측정하도록, 상기 파일(100)에 하중계(200)를 설치하는 하중계 설치단계; 기초저판(20)의 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성하는 천공단계; 상기 관통공(21) 및 천공 홀(30)에 파일(100)을 설치하되, 충전재에 의해 상기 파일(100)과 상기 천공 홀(30)이 일체화되도록 하는 파일 설치단계; 가압장치(300)에 의해 상기 파일(100)을 하측으로 가압하여, 상기 파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 함과 아울러, 상기 하중계(200)에 의해 상기 파일(100)에 작용하는 축하중을 측정하는 가압단계; 상기 파일(100)의 상단과 상기 기초저판(20)을 일체화하는 마감단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하중계를 이용한 파일 시공방법을 제시한다.

상기 하중계(200)는 링형 구조이고, 상기 하중계 설치단계는, 상기 파일(100)의 외주를 둘러 링형 구조의 하중계(200)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 하중계(200)의 상면에는 전선(201)이 상측을 향하여 연장되도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 파일(100)의 외주에는 나사산이 형성되고, 상기 하중계 설치단계는, 상기 파일(100)에 대하여 하부 너트(210)를 설치하는 단계; 상기 하부 너트(210)에 의해 지지되도록, 상기 하부 너트(210)의 상부에 상기 하중계(200)를 설치하는 단계; 상기 하중계(200)를 고정하도록, 상기 하중계(200)의 상부에 상부 너트(220)를 설치하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 하중계(200)의 상면에는 전선(201)이 상측을 향하여 연장되도록 설치되고, 상기 상부 너트(220)에는 상하방향의 관통공이 형성되며, 상기 상부 너트(220)는 상기 전선(201)이 상기 관통공을 통해 상측으로 관통하도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 하중계(200)의 내주에는 나사산이 형성되고, 상기 하중계 설치단계는, 상기 파일(100)에 대하여 상기 하중계(200)를 나사결합하여 설치하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 하중계 설치단계는, 상기 파일(100)에 대하여 하부 너트(210)를 설치하는 단계; 상기 하부 너트(210)에 의해 지지되도록, 상기 파일(100)에 설치된 상기 하부 너트(210)의 상부에 대하여 상기 하중계(200)를 나사결합하여 설치하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 하는 하중계를 이용한 파일 시공방법을 제시한다.

도 1,2는 종래의 추가파일 시공방법의 공정도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3,4는 파일 시공방법의 제1 실시예의 공정도.
도 5는 응력분포도.
도 6,7은 파일 시공방법의 제2 실시예의 공정도.
도 8,9는 파일 시공방법의 제3 실시예의 공정도.
도 10은 파일 시공방법의 제4 실시예의 공정도.
도 11은 파일 시공방법의 제5 실시예의 공정도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

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

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 파일(100)을 설치하되, 그라우팅(G) 작업 등에 의해 파일(100)과 천공 홀(30)이 일체화되도록 한다(도 4).

가압장치(300)에 의해 파일(100)을 하측으로 가압하여, 파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 함과 아울러, 파일(100)의 상단과 기초저판(20)을 일체화한다(도 5).

즉, 기초저판(20)에 대하여 파일(100)을 설치하는데 그치는 것이 아니라, 파일(100)을 하측으로 가압하여, 파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 한다는 점에 특징이 있는 것이다.

이와 같이 파일(100)과 지반 사이에 변위가 발생하도록 한 후, 기존구조물을 증축하는 경우, 위 변위로 인하여 파일(100)이 선단지지력 뿐만 아니라 주면마찰력을 발휘할 수 있게 되므로, 증축된 구조물의 추가 하중을 추가되는 파일(100)이 제대로 분담할 수 있고, 이로 인하여 기존파일(10)에 하중이 추가되는 부담을 없애거나 줄일 수 있다는 효과가 있다.

한편, 가압장치(300)에 의해 추가되는 파일(100)에 대하여 인가되는 하중이 너무 작으면 기존파일(10)과의 하중 분담효과를 별로 기대할 수 없고, 반대로 너무 크면 추가되는 파일(100)에 대하여 과도한 하중의 부담이 발생하게 된다.

따라서 가압장치(300)에 의해 추가되는 파일(100)에 대하여 인가되는 하중은 적절한 범위 내에 있어야 하고, 이를 위해서는 하중의 인가에 의해 파일(100)에 작용하는 축하중을 측정할 수 있어야 한다.

따라서 본 발명에 의한 파일 시공방법은 구체적으로 다음과 같은 공정을 제시한다.

파일(100)에 작용하는 축하중을 측정하도록, 파일(100)에 하중계(200)를 설치한다(도 6).

기초저판(20)의 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성한다.

관통공(21) 및 천공 홀(30)에 파일(100)을 설치하되, 충전재에 의해 파일(100)과 천공 홀(30)이 일체화되도록 한다.

가압장치(300)에 의해 파일(100)을 하측으로 가압하여, 파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 함과 아울러, 하중계(200)에 의해 파일(100)에 작용하는 축하중을 측정한다(도 7).

하중계(200)로부터 측정된 값(파일(100)에 작용하는 축하중)에 의해, 파일(100)에 대한 가압장치(300)의 인가하중이 적절한 범위 내에 있도록 가압장치(300)를 제어한다.

파일(100)의 상단과 기초저판(20)을 일체화한다.

이하, 파일(100)로서 마이크로 파일이 사용되는 경우를 전제로 하여, 하중계(200)와 관련된 구체적 실시예에 대하여 설명한다.

현재 일반적으로 사용되는 하중계(Load Cell)는 원통형 구조로서, 상하방향으로 가해지는 하중에 의해 상하방향을 따라 발생하는 변위로부터 그 작용하중의 크기를 측정하도록 구성된다.

본 발명에 의한 파일 시공방법의 경우, 파일(100)의 상단을 가압장치(300)가 하측으로 가압하는 구성을 취하는데, 일반적인 원통형 구조의 하중계를 적용한다면, 가압장치(300)와 파일(100)의 사이에 하중계를 설치하는 방식을 취할 수밖에 없다.

그러나 이는 가압장치(300)가 파일(100)에 대하여 가압하는 하중을 측정하는 것이지, 실제 위 가압에 의해 파일(100)에 작용하는 하중을 측정하는 것이 아니므로 적절한 방식이 아니다.

따라서 본 발명은 링형 구조(중앙부에 관통공이 형성됨)의 하중계(200)를 별도로 제작하고, 파일(100)의 외주를 둘러 링형 구조의 하중계(200)를 설치하는 방식을 취하는데, 이는 가압장치(300)의 하중에 의해 실제로 파일(100)에 발생한 변위로부터 파일(100)에 작용하는 하중을 측정할 수 있다는 장점이 있다.

유선 방식의 하중계(200)의 경우, 하중계(200)로부터 전선(201)이 외측으로 노출되는데, 이러한 전선(201)이 하중계(200)의 상면에서 상측을 향하여 연장되도록 설치되는 구조를 취하는 경우, 좁은 직경의 천공홀(30)에 대하여도 안정적으로 설치될 수 있다는 장점이 추가된다(도 8,9).

천공홀(30)에는 파일(100) 이외에도, 매설강관(40), 그라우트 주입호스(50) 등이 함께 삽입되는데, 천공홀(30)의 직경을 크게 하는 것은 시공비용의 상승과 직결되는 문제이므로, 좁은 직경의 천공홀(30)에 대하여도 안정적으로 설치될 수 있다는 것은 시공비용을 절감한다는 의미가 있는 것이다.

한편, 파일(100)에 발생한 변위로부터 파일(100)에 작용하는 하중을 정확히 측정하기 위해서는, 파일과 하중계가 일체로 거동하도록 하는 설치구조가 필요하다.

이를 위한 2가지 실시예에 관하여 설명한다.

첫째, 하중계(200)의 내주에 나사산이 형성되지 않고, 파일(100)의 외주에 나사산이 형성되며, 하부 너트(210) 및 상부 너트(220)에 의해 하중계(200)를 고정하는 방식에 의해 파일과 하중계의 일체 거동구조를 이룰 수 있다(도 10).

파일(100)에 대하여 하부 너트(210)를 설치하고, 하부 너트(210)에 의해 지지되도록, 하부 너트(210)의 상부에 링형 구조의 하중계(200)를 설치한 후, 하중계(200)를 고정하도록, 하중계(200)의 상부에 상부 너트(220)를 설치한다.

즉, 링형 구조의 하중계(200)가 파일(100)에 직접 고정되는 것이 아니고, 파일(100)에 고정설치된 하부 너트(210) 및 상부 너트(220)의 사이에 하중계(200)가 간접적으로 고정설치되는 것이다.

작용하중에 의해 파일(100)에 변위가 발생하면(길이가 줄어들면), 하부 너트(210)와 상부 너트(220)의 사이가 좁아지면서 하중계(200)의 상하면에 응력이 발생하게 되고, 이로부터 파일(100)에 대한 작용하중을 측정하게 된다.

이는 링형 구조의 하중계(200)의 내주에 별도의 나사가공을 할 필요가 없다는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 하중계(200)의 상면에는 전선(201)이 상측을 향하여 연장되는 구조를 취하는 것이 바람직한데, 이를 위하여 상부 너트(220)에는 상하방향의 관통공이 형성되며, 상부 너트(220)는 전선(201)이 관통공을 통해 상측으로 관통하도록 설치되는 것이 바람직하다.

둘째, 하중계(200)의 내주 및 파일(100)의 외주에 나사산을 형성하고, 이들의 나사결합에 의해 파일과 하중계의 일체 거동구조를 이룰 수도 있다(도 11).

이는 나사결합에 의해 파일(100)의 외주와 하중계(200)의 내주가 직접적으로 상호 고정되므로, 작용하중에 의해 파일(100)에 변위가 발생하면(길이가 줄어들면), 하중계(200)의 내주에 압축응력이 발생하게 되고, 이로부터 파일(100)에 대한 작용하중을 측정하게 된다.

이는 별도의 너트 등의 부재 없이, 단지 파일에 대하여 하중계만 설치하면 된다는 장점이 있다.

나아가, 파일(100)에 대하여 하부 너트(210)를 설치하고, 하부 너트(210)에 의해 지지되도록, 파일(100)에 설치된 하부 너트(210)의 상부에 대하여 하중계(200)를 나사결합하여 설치하는 구조를 취하는 경우, 구조적 안정성 및 측정의 정확성이 증대된다는 장점이 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 : 천공 홀 100 : 파일
200 : 하중계 201 : 전선
210 : 하부 너트 220 : 상부 너트
300 : 가압장치

Claims (7)

1. 외주에 나사산이 형성된 파일(100)에 작용하는 축하중을 측정하도록, 상기 파일(100)에 링형 구조의 하중계(200)를 설치하는 하중계 설치단계;
   기초저판(20)의 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성하는 천공단계;
   상기 관통공(21) 및 천공 홀(30)에 파일(100)을 설치하되, 충전재에 의해 상기 파일(100)과 상기 천공 홀(30)이 일체화되도록 하는 파일 설치단계;
   가압장치(300)에 의해 상기 파일(100)을 하측으로 가압하여, 상기 파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 함과 아울러, 상기 하중계(200)에 의해 상기 파일(100)에 작용하는 축하중을 측정하는 가압단계;
   상기 파일(100)의 상단과 상기 기초저판(20)을 일체화하는 마감단계;를 포함하고,
   상기 하중계 설치단계는,
   상기 파일(100)에 대하여 하부 너트(210)를 설치하는 단계;
   상기 파일(100)의 외주를 둘러 링형 구조의 하중계(200)를 설치하되, 상기 하부 너트(210)에 의해 지지되도록, 상기 하부 너트(210)의 상부에 상기 하중계(200)를 설치하는 단계;
   상기 하중계(200)를 고정하도록, 상기 하중계(200)의 상부에 상부 너트(220)를 설치하는 단계;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 하중계를 이용한 파일 시공방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 하중계(200)의 상면에는 전선(201)이 상측을 향하여 연장되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 하중계를 이용한 파일 시공방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 하중계(200)의 상면에는 전선(201)이 상측을 향하여 연장되도록 설치되고,
   상기 상부 너트(220)에는 상하방향의 관통공(221)이 형성되며,
   상기 상부 너트(220)는 상기 전선(201)이 상기 관통공을 통해 상측으로 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 하중계를 이용한 파일 시공방법.
6. 삭제
7. 삭제

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