KR102177793B1 - 선재하에 의한 말뚝의 고정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 기초저판(20)에 설치공(21)을 형성하는 단계; 상기 설치공(21)의 내부 영역에 위치할 상기 말뚝(100)의 상부의 외주에 링부재(200)를 설치하는 단계; 상기 설치공(21)의 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)의 하부를 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하는 단계; 심부에 상기 말뚝(100)이 관통하기 위한 관통공(301)이 형성되고, 하향 가압을 위한 피스톤(310)을 구비한 유압장치(300)를 준비하는 단계; 상기 말뚝(100)이 상기 관통공(301)을 관통함과 아울러, 상기 피스톤(310)의 하단이 상기 링부재(200)의 상면에 접촉하도록, 상기 유압장치(300)를 상기 설치공(21)의 내부 영역에 설치하는 단계; 상기 유압장치(300)의 외면과 상기 설치공(21) 사이에 쐐기부재(400)를 설치하여, 상기 유압장치(300)를 고정하는 단계; 상기 유압장치(300)의 피스톤(310)에 의해 상기 링부재(200)를 하향 가압하여 선재하 하중을 도입하는 단계; 상기 설치공(21)의 내부를 충전재(C)에 의해 충전하는 충전단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선재하에 의한 말뚝의 고정방법을 제시함으로써, 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 한다.

Description

선재하에 의한 말뚝의 고정방법{FIXING METHOD FOR PILE}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 말뚝의 고정방법에 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.

위 종래기술의 도면부호는 당해 종래기술의 설명에 대하여만 한정되는 것으로 한다.

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)에 설치공(21)을 형성하는 단계; 상기 설치공(21)의 내부 영역에 위치할 상기 말뚝(100)의 상부의 외주에 링부재(200)를 설치하는 단계; 상기 설치공(21)의 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)의 하부를 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하는 단계; 심부에 상기 말뚝(100)이 관통하기 위한 관통공(301)이 형성되고, 하향 가압을 위한 피스톤(310)을 구비한 유압장치(300)를 준비하는 단계; 상기 말뚝(100)이 상기 관통공(301)을 관통함과 아울러, 상기 피스톤(310)의 하단이 상기 링부재(200)의 상면에 접촉하도록, 상기 유압장치(300)를 상기 설치공(21)의 내부 영역에 설치하는 단계; 상기 유압장치(300)의 외면과 상기 설치공(21) 사이에 쐐기부재(400)를 설치하여, 상기 유압장치(300)를 고정하는 단계; 상기 유압장치(300)의 피스톤(310)에 의해 상기 링부재(200)를 하향 가압하여 선재하 하중을 도입하는 단계; 상기 설치공(21)의 내부를 충전재(C)에 의해 충전하는 충전단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선재하에 의한 말뚝의 고정방법을 제시한다.

상기 유압장치(300)는 외경이 하측을 향하여 확대된 경사형 외면(302)을 구비한 것이 바람직하다.

상기 쐐기부재(400)는 상기 유압장치(300)의 경사형 외면(302)과 상기 설치공(21) 사이에 삽입되어 상기 유압장치(300)를 하측으로 지지하도록, 상부 폭에 비해 하부 폭이 점진적으로 축소된 것이 바람직하다.

상기 설치공(21)의 내부 영역에 위치하는 상기 말뚝(100)의 상부 영역에는 외주면에 숫나사부(101)가 형성되고, 상기 말뚝(100)의 숫나사부(101)와 나사결합하도록, 상기 링부재(200)의 삽입공(210)의 내주면에 암나사부(211)가 형성된 것이 바람직하다.

상기 유압장치(300)의 피스톤(310)은 상기 유압장치(300)의 저면에 상기 관통공(301)을 둘러 배치된 링형 판 구조의 피스톤(311)인 것이 바람직하다.

상기 유압장치(300)의 피스톤(310)은 상기 유압장치(300)의 저면에 방사대칭구조로 배치된 막대 구조의 피스톤(312)인 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 3,4는 선행하중 재하의 개념에 관한 공정도.
도 5는 응력분포도.
도 6 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 6 내지 9는 말뚝의 고정방법의 공정도.
도 10,11은 유압장치의 제1 실시예의 사용상태도.
도 12,13은 유압장치의 제2 실시예의 사용상태도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 6 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 말뚝의 고정방법은 다음과 같은 공정에 의해 이루어진다.

구조물의 기초저판(20)에 설치공(21)을 형성한다(도 6).

설치공(21)의 내부 영역에 위치할 말뚝(100)의 상부의 외주에 링부재(200)를 설치한다.

설치공(21)의 하부 지반을 천공하고, 말뚝(100)의 하부를 근입한 후, 그라우트(G)를 주입하여 말뚝기초를 형성한다(도 7).

심부에 말뚝(100)이 관통하기 위한 관통공(301)이 형성되고, 하향 가압을 위한 피스톤(310)을 구비한 유압장치(300)를 준비한다(도 10 내지 13).

말뚝(100)이 관통공(301)을 관통함과 아울러, 피스톤(310)의 하단이 링부재(200)의 상면에 접촉하도록, 유압장치(300)를 설치공(21)의 내부 영역에 설치하고, 유압장치(300)의 외면과 설치공(21) 사이에 쐐기부재(400)를 설치하여, 유압장치(300)를 고정한다(도 7).

유압장치(300)의 피스톤(310)에 의해 링부재(200)를 하향 가압하여 선재하 하중을 도입한다(도 8).

설치공(21)의 내부를 콘크리트 등의 충전재(C)에 의해 충전한다(도 9).

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.

또한, 소규모의 유압장치(300)를 설치공(21)의 내부에 설치한 상태에서 선재하 하중을 인가할 수 있으므로, 선행하중 재하작업을 안정적이고 간편하게 할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명에 의한 말뚝의 고정방법은 유압장치(300)를 설치한 상태에서 충전재에 의해 설치공(21)을 충전하므로, 유압장치(300)를 회수할 수 없다는 단점이 있다.

하지만, 유압장치(300)를 제거하면 하측으로 가압된 말뚝(100)에 상측으로 부상하려는 힘이 남게 되어 선재하의 효과가 감소하게 되므로 더 많은 수의 말뚝의 시공이 필요하고, 이를 방지하기 위해서는 더욱 복잡한 구조와 공정이 필요하다.

따라서 소규모의 유압장치(300)의 회수를 포기하고 말뚝(100)에 대하여 확실한 선재하 하중이 인가되도록 하는 것이 전체적으로 볼 때 더욱 경제적이고 안정적이라 할 수 있다.

유압장치(300)는 외경이 하측을 향하여 확대된 경사형 외면(302)을 구비한 구조를 취하는 경우, 유압장치(300)의 외면과 설치공(21) 사이에 쐐기부재(400)를 설치하여 유압장치(300)를 고정하는 작업을 더 쉽게 할 수 있고, 유압장치(300)를 더욱 안정적으로 고정할 수 있다.

이 경우, 쐐기부재(400)는 유압장치(300)의 경사형 외면(302)과 설치공(21) 사이에 삽입되어 유압장치(300)를 하측으로 지지하도록, 상부 폭에 비해 하부 폭이 점진적으로 축소된 구조를 취하는 것이 바람직하다.

설치공(21)의 내부 영역에 위치하는 말뚝(100)의 상부 영역에는 링부재(200)가 결합하는데, 이는 나사결합, 용접결합 기타 어떠한 결합구조를 취하더라도 관계없다.

말뚝(100)의 상부 영역의 외주면에 숫나사부(101)가 형성되고, 말뚝(100)의 숫나사부(101)와 나사결합하도록, 링부재(200)의 삽입공(210)의 내주면에 암나사부(211)가 형성된 나사결합구조를 취하는 경우, 설치공(21)에 대한 말뚝(100)의 삽입작업에 앞서 나사결합작업에 의해 말뚝(100)과 링부재(200)을 결합하고, 이 상태의 말뚝(100)을 설치공(21)에 삽입할 수 있으므로, 작업이 간편하다는 장점이 있다.

유압장치(300)의 피스톤(310)은 말뚝(100)에 결합한 링부재(200)의 상면에 고르게 하향 가압을 할 수 있는 구조를 취하는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 유압장치(300)의 피스톤(310)은 유압장치(300)의 저면에 관통공(301)을 둘러 배치된 링형 판 구조의 피스톤(311)에 의해 구현되는 것이 바람직하다(도 10,11).

경우에 따라, 유압장치(300)의 피스톤(310)은 유압장치(300)의 저면에 방사대칭구조로 배치된 막대 구조의 피스톤(312)에 의해 구현될 수도 있다(도 12,13).

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 : 설치공
100 : 말뚝 101 : 숫나사부
200 : 링부재 210 : 삽입공
211 : 암나사부 300 : 유압장치
301 : 관통공 302 : 경사형 외면
310 : 피스톤 400 : 쐐기부재

Claims (6)

1. 구조물의 기초저판(20)에 설치공(21)을 형성하는 단계;
   상기 설치공(21)의 내부 영역에 위치할 말뚝(100)의 상부의 외주에 링부재(200)를 설치하는 단계;
   상기 설치공(21)의 하부 지반을 천공하고, 상기 말뚝(100)의 하부를 근입한 후, 그라우트를 주입하여 말뚝기초를 형성하는 단계;
   심부에 상기 말뚝(100)이 관통하기 위한 관통공(301)이 형성되고, 하향 가압을 위한 피스톤(310)을 구비한 유압장치(300)를 준비하는 단계;
   상기 말뚝(100)이 상기 관통공(301)을 관통함과 아울러, 상기 피스톤(310)의 하단이 상기 링부재(200)의 상면에 접촉하도록, 상기 유압장치(300)를 상기 설치공(21)의 내부 영역에 설치하는 단계;
   상기 유압장치(300)의 외면과 상기 설치공(21) 사이에 쐐기부재(400)를 설치하여, 상기 유압장치(300)를 고정하는 단계;
   상기 유압장치(300)의 피스톤(310)에 의해 상기 링부재(200)를 하향 가압하여 선재하 하중을 도입하는 단계;
   상기 설치공(21)의 내부 영역에 유압장치(300)를 설치한 상태에서, 상기 설치공(21)의 내부를 충전재(C)에 의해 충전하는 충전단계;를 포함하고,
   상기 유압장치(300)는 외경이 하측을 향하여 확대된 경사형 외면(302)을 구비하고,
   상기 쐐기부재(400)는 상기 유압장치(300)의 경사형 외면(302)과 상기 설치공(21) 사이에 삽입되어 상기 유압장치(300)를 하측으로 지지하도록, 상부 폭에 비해 하부 폭이 점진적으로 축소된 것을 특징으로 하는 선재하에 의한 말뚝의 고정방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 설치공(21)의 내부 영역에 위치하는 상기 말뚝(100)의 상부 영역에는 외주면에 숫나사부(101)가 형성되고,
   상기 말뚝(100)의 숫나사부(101)와 나사결합하도록, 상기 링부재(200)의 삽입공(210)의 내주면에 암나사부(211)가 형성된 것을 특징으로 하는 선재하에 의한 말뚝의 고정방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 유압장치(300)의 피스톤(310)은 상기 유압장치(300)의 저면에 상기 관통공(301)을 둘러 배치된 링형 판 구조의 피스톤(311)인 것을 특징으로 하는 선재하에 의한 말뚝의 고정방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 유압장치(300)의 피스톤(310)은 상기 유압장치(300)의 저면에 방사대칭구조로 배치된 막대 구조의 피스톤(312)인 것을 특징으로 하는 선재하에 의한 말뚝의 고정방법.

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