KR102275813B1 - 매트를 이용한 기초 보강 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매트를 이용한 기초 보강 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 매트를 이용한 기초 보강 구조물, 굴착면 바닥에 안착되고, 유연한 섬유질로 이루어져 있고, 표면에 다수 개의 하부관통홀(11)이 형성되어 있는 매트(10)와; 중앙에 상하로 관통된 상부관통홀(21)이 형성되어 있고, 상기 상부관통홀(21)이 하부관통홀(11)과 연통되도록 상기 매트(10) 상부에 설치되어 있는 보강부재(20)와; 상부가 개방된 원통형 관 형상을 취하되, 하단부는 뾰족한 형태로 막혀 있으며, 상기 상부관통홀(21) 및 하부관통홀(11)을 통해 굴착면 하부로 관입 시공되되, 외경이 상기 상부관통홀(21)의 내경보다 작게 이루어져 상부 외주면이 상기 보강부재(20)의 내주면과 이격된 틈을 형성하고, 상부는 상기 매트(10) 상측으로 돌출되는 원추형 강관부재(30)와; 하부에 상기 원추형 강관부재(30)의 외주면과 보강부재(20)의 내주면 사이로 끼워지는 끼움결합부(41)가 형성되어 있고, 상부는 상기 원추형 강관부재(30)의 외측 수평방향으로 돌출되어 상기 보강부재(20)를 가압하는 지압부재(40);를 포함하여 구성되고, 상기 매트(10) 및 지압부재(40)의 상부에 쇄석이 시공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 단순히 성토체와 연약지반의 교반을 방지하는 수준의 매트 시공이 아니라, 매트를 시공하면서 연약지반에 원추형 강관을 시공하고, 원추형 강관의 상부에 지압부재를 설치함으로써, 매트 상부에 가해지는 하중이 매트 및 지압부재를 통해 원추형 강관에 전달되도록 하여 기초 하중을 고르게 분산시킬 수 있게 된다.

Description

매트를 이용한 기초 보강 구조물{structrue for reinforcement of foundation using mat}

본 발명은 유연한 섬유질로 이루어진 매트와 단부가 뾰족한 원형 강관을 이용하여 기초 보강의 시공이 용이하고, 전체적인 일체성을 유지할 수 있도록 한, 매트를 이용한 기초 보강 구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 연약지반에는 그 자체로 토목 및 건축 기초를 시공하기 어렵기 때문에 기초 하부에 기초를 보강하기 위한 보강 구조물을 시공하게 된다.

연약지반의 기초 보강 구조물에 관한 다양한 기술 중, "연약 기초지반 보강용 복합형 매트"(한국 등록실용신안공보 제20-0267058호, 특허문헌 1)에는 연약 기초지반 상부에 폴리에틸렌 망으로 이루어진 매트를 시공하고, 그 위에 성토를 함으로써 기초 지반을 보강하는 구조가 제시되어 있다.

또다른 기술로, "얀약지반용 기초매트"(한국 공개특허공보 제10-2009-0058331호, 특허문헌 2)에는 폴리프로필렌, 안정제, 산화안정제, 카본 블랙 등을 포함하여 이루어지며, 굴토면에 설치되는 매트가 공개되어 있다.

상기한 특허문헌 1, 2에 제시된 매트들은 단순히 매트를 굴토면 바닥에 설치함으로써 매트 미설치시 성토체와 연약지반이 교반되어 원하는 지반 강도를 얻을 수 없고, 성토체의 불규칙한 침하로 압밀이 지연되고 축방 유동을 일으켜 그 상부에 축조된 구조물의 부동 침하를 방지하기 위한 용도로 사용된다.

그러나, 이러한 단순 매트만으로는 연약지반상의 기초 구조물의 하중을 지지하고, 분산하는 효과를 거두기는 어려운 바, 기초 보강은 별도의 또다른 토목 공사를 필요로 하게 되는 문제점이 있다.

KR 20-0267058 (2002.02.22) KR 10-2009-0058831 (2009.06.09)

본 발명의 매트를 이용한 기초 보강 구조물은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 단순히 성토체와 연약지반의 교반을 방지하는 수준의 매트 시공이 아니라, 매트를 시공하면서 연약지반에 원추형 강관을 시공하고, 원추형 강관의 상부에 지압부재를 설치함으로써, 매트 상부에 가해지는 하중이 매트 및 지압부재를 통해 원추형 강관에 전달되도록 하여 기초 하중을 고르게 분산시킬 수 있게 하려는 것이다.

더하여, 지압부재에 경사부가 형성되어 바닥이 평평한 사각 각추 형상이 형성되도록 함과 더불어, 여기에 상부몸체가 체결되도록 함으로써 지압부재가 동일한 형태를 취하면서 상부는 서로 높이가 다른 상부몸체를 선택적으로 조립할 수 있게 하여 기초 저부에 단차가 형성되는 경우에 지압부재가 미설치되는 사각지대를 최소화하여 구조적 안정성을 보다 배가시킬 수 있게 하려는 것이다.

또, 상부몸체와 지압부재는 별도의 공구 없이 간편하게 조립이 가능한 구조로 이루어짐으로써 현장 작업자의 시공이 편리해질 수 있게 하려는 것이다.

특히, 상부몸체와 지압부재에는 조립홈과 조립돌기가 형성되어 있음으로써 서로 상부몸체의 높이가 다른 팽이조립체를 연결할 때 인접한 팽이조립체의 지압부재와 상부몸체가 조립홈과 조립돌기를 통해 견고하게 연결됨으로써 부동침하를 방지하고 하중의 분산이 원할히 이루어질 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 매트를 이용한 기초 보강 구조물은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 굴착면 바닥에 안착되고, 유연한 섬유질로 이루어져 있고, 표면에 다수 개의 하부관통홀(11)이 형성되어 있는 매트(10)와; 중앙에 상하로 관통된 상부관통홀(21)이 형성되어 있고, 상기 상부관통홀(21)이 하부관통홀(11)과 연통되도록 상기 매트(10) 상부에 설치되어 있는 보강부재(20)와; 상부가 개방된 원통형 관 형상을 취하되, 하단부는 뾰족한 형태로 막혀 있으며, 상기 상부관통홀(21) 및 하부관통홀(11)을 통해 굴착면 하부로 관입 시공되되, 외경이 상기 상부관통홀(21)의 내경보다 작게 이루어져 상부 외주면이 상기 보강부재(20)의 내주면과 이격된 틈을 형성하고, 상부는 상기 매트(10) 상측으로 돌출되는 원추형 강관부재(30)와; 하부에 상기 원추형 강관부재(30)의 외주면과 보강부재(20)의 내주면 사이로 끼워지는 끼움결합부(41)가 형성되어 있고, 상부는 상기 원추형 강관부재(30)의 외측 수평방향으로 돌출되어 상기 보강부재(20)를 가압하는 지압부재(40);를 포함하여 구성되고, 상기 매트(10) 및 지압부재(40)의 상부에 쇄석이 시공되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 있어서, 상기 원추형 강관부재(30)의 내부에 충진재가 충진되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 지압부재(40)의 벽면으로부터 외곽측으로 상향 경사진 형태를 취해 하단이 평평한 각추 형상을 형성하고, 내부에 충진재가 충진되는 하부충진공간(42)을 형성하는 경사부(43)가 형성되어 있으며, 상기 경사부(43)의 상면 둘레에 조립홈(44)이 형성되어 있되, 상기 조립홈(44)은 상면 둘레로부터 수직으로 일정 폭을 이루는 수직홈부(44a)와, 상기 수직홈부(44a)의 하부에 연결되며 내측으로 돌출된 쐐기 형상을 이루는 쐐기홈부(44b)로 구성되고, 상기 지압부재(40)의 상측 둘레 형상에 대응되는 각형 기둥 형태를 이루며, 내부에 충진재가 충진되는 상부충진공간(51)이 형성되어 있고, 상부 둘레에는 상부충진공간(51)을 향해 수평으로 절곡된 상부절곡부(53)가 형성되어 있으며, 하부 둘레에는 상기 수직홈부(44a)의 폭과 동일한 두께를 이루는 수직돌기부(52a)와, 쐐기홈부(44b)와 동일한 형상을 이루며 수직돌기(52a) 하부에 연결되어 있는 쐐기부(52b)로 구성된 조립돌기(52)가 형성되어 있으며, 상기 지압부재(40)의 상부에 연결되는 상부몸체(50);가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사부(43)의 상측 내주면(45)은, 지압부재(40)의 단부로부터 외측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 내측외향경사면(45a)과, 상기 내측외향경사면(45a)의 상단과 연결되며, 내측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 내측내향경사면(45b)과, 상기 내측내향경사면(45b)의 상단과 연결되며, 수직 방향으로 연장되어 형성되는 내측수직면(45c)으로 구성되고, 상기 경사부(43)의 상측 외주면(46)은, 뾰족한 외측 중앙 하단으로부터 상기 내측외향경사면(45a)과 일정한 두께로 외측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 외측외향경사면(46a)과, 상기 외측외향경사면(46a)의 상단과 연결되며, 수직 방향으로 연장되어 형성되는 외측수직면(46b)으로 구성되며, 상기 상부몸체(50)는 측벽(54)이, 상기 조립돌기(52)의 상부와 일체로 연결되며, 상부충진공간(51)의 외측을 향해 상향 경사진 상향경사부(54a)와, 상기 상향경사부(54a)의 상부와 일체로 연결되며, 수직으로 상향되게 형성되고 상단에 상기 상부절곡부(53)가 일체로 연결되는 측벽부(54b)로 구성되고, 상기 측벽부(54b)의 외주면은 상기 외측수직면(46b)과 수직으로 일직선을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지압부재(40)의 일측(a) 측벽을 형성하는 외측수직면(46b)에는 다수가 상하로 일정 간격으로 층을 이루는 하부레벨돌기(47)가 형성되어 있고, 상기 하부레벨돌기(47)가 형성된 일측(a) 측벽의 반대측 타측(b) 측벽을 형성하는 외측수직면(46b)에는 하부레벨돌기(47)와 동일한 크기를 가지면서 다수가 상하로 하부레벨돌기(47)와 동일한 간격으로 하부레벨홈(48)이 형성되어 있으며, 상기 상부몸체(50)의 일측(a) 측벽부(54b) 외주면에는 상기 하부레벨돌기(47)들의 간격과 동일한 간격으로 다수가 상하로 층을 이루는 상부레벨돌기(55)가 형성되어 있고, 상기 일측(a) 측벽부(54b)의 반대측 타측(b) 측벽부(54b)에는 상부레벨돌기(55)와 동일한 크기를 가지면서 다수가 상하로 상부레벨돌기(55)와 동일한 간격으로 상부레벨홈(56)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 단순히 성토체와 연약지반의 교반을 방지하는 수준의 매트 시공이 아니라, 매트를 시공하면서 연약지반에 원추형 강관을 시공하고, 원추형 강관의 상부에 지압부재를 설치함으로써, 매트 상부에 가해지는 하중이 매트 및 지압부재를 통해 원추형 강관에 전달되도록 하여 기초 하중을 고르게 분산시킬 수 있게 된다.

더하여, 지압부재에 경사부가 형성되어 바닥이 평평한 사각 각추 형상이 형성되도록 함과 더불어, 여기에 상부몸체가 체결되도록 함으로써 지압부재가 동일한 형태를 취하면서 상부는 서로 높이가 다른 상부몸체를 선택적으로 조립할 수 있게 하여 기초 저부에 단차가 형성되는 경우에 지압부재가 미설치되는 사각지대를 최소화하여 구조적 안정성을 보다 배가시킬 수 있게 된다.

또, 상부몸체와 지압부재는 별도의 공구 없이 간편하게 조립이 가능한 구조로 이루어짐으로써 현장 작업자의 시공이 편리해질 수 있게 된다.

특히, 상부몸체와 지압부재에는 조립홈과 조립돌기가 형성되어 있음으로써 서로 상부몸체의 높이가 다른 팽이조립체를 연결할 때 인접한 팽이조립체의 지압부재와 상부몸체가 조립홈과 조립돌기를 통해 견고하게 연결됨으로써 부동침하를 방지하고 하중의 분산이 원할히 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 매트를 이용한 기초 보강 구조물을 나타낸 부분 절단 분해 사시도.
도 2 내지 3은 본 발명에 따른 기초 보강 구조물의 시공 순서의 일 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에서 지압부재에 경사부가 형성되고, 상부몸체가 더 구비된 예를 나타낸 단면도.
도 5는 도 4에 따른 상부몸체 및 경사부의 조립 예를 나타낸 도면.
도 6은 도 4 및 도 5의 구성에 따라 굴토면이 단차가 형성된 경우의 시공 예를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명에서 상부몸체의 또다른 구성을 나타낸 부분 절단 사시도.
도 8은 도 7의 구성에 따른 시공 예를 나타낸 단면도.
도 9는 종래에 단차가 구비된 굴토면의 구조물 시공 상태를 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 매트를 이용한 기초 보강 구조물에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 기초 보강 구조물은 크게 매트(10), 보강부재(20), 원추형 강관부재(30) 및 지압부재(40)를 포함하여 구성되어 있다.

본 발명의 구성요소인 매트(10)는 도 1 내지 3에 도시되어 있는 바와 같이 굴착면 바닥에 안착되는 것으로, 유연한 섬유질로 이루어져 있고, 표면에 다수 개의 하부관통홀(11)이 형성되어 있다.

매트(10)의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 합성수지 시트상으로 구성될 수도 있고, 코이어펠트 등과 같은 친환경적인 토목 섬유로 구성될 수도 있으며, 이들이 상호 혼합된 매트상으로 이루어진 재질로 구성될 수도 있다.

하부관통홀(11)은 설계상에 따라 원추형 강관부재(30)가 설치될 위치에 커팅 등의 방법에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 구성요소인 보강부재(20)는 경질 합성수지나, 금속, 목재 등으로 구성될 수 있으며, 중앙에는 도시된 바와 같이 상하로 관통된 상부관통홀(21)이 형성되어 있다.

상부관통홀(21)의 직경은 전술한 하부관통홀(11)과 동일한 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 보강부재(20)는 도시되어 있는 바와 같이 상부관통홀(21)이 하부관통홀(11)과 연통되도록 상기 매트(10) 상부에 설치된다.

이때, 설치된 보강부재(20)의 이탈을 방지하기 위하여 보강부재(20)를 매트(10)에 접착 고정할 수 있다.

또는, 보강부재(20)에는 상부관통홀(21) 둘레에 미도시된 핀설치홀이 형성될 수 있으며, 이 핀설치홀을 통해 상부가 "∩" 형태로 꺾인 고정핀의 일측 다리가 끼워지고, 타측 다리는 매트(10)에 끼워질 수도 있다.

이 경우 가설치 상태에서 보강부재(20)의 이탈이 방지될 수 있다.

본 발명의 구성요소인 원추형 강관부재(30)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상부가 개방된 원통형 관 형상을 취하되, 하단부는 뾰족한 형태로 막혀 있다.

더하여, 상기 상부관통홀(21) 및 하부관통홀(11)을 통해 굴착면 하부로 관입 시공된다.

이때, 상기 강관부재(30)는 외경이 상기 상부관통홀(21)의 내경보다 작게 이루어져 상부 외주면이 상기 보강부재(20)의 내주면과 이격된 틈을 형성함이 바람직하며, 상부는 상기 매트(10) 상측으로 돌출 시공됨이 바람직하다.

더하여, 상기 원추형 강관부재(30)의 내부에는 골재에서부터 고화재, 그라우트 등의 충진재가 충진됨으로써 구조적 강도를 보다 높일 수도 있다.

본 발명의 구성요소인 지압부재(40)는 도 1 내지 3에 도시되어 있는 바와 같이 평평한 판상의 합성수지, 금속 등으로 이루어질 수 있으며, 그 하부에는 상기 원추형 강관부재(30)의 외주면과 보강부재(20)의 내주면 사이로 끼워지는 끼움결합부(41)가 형성되어 있고다.

이러한 지압부재(40)의 상부 몸체는 상기 원추형 강관부재(30)의 외측 수평방향으로 돌출되어 상기 보강부재(20) 및 그 하부의 매트(10)를 가압하도록 이루어져 있다.

이상과 같은 구성에서 도 1에 도시된 바와 같이 상기 매트(10) 및 지압부재(40)의 상부에는 쇄석이 시공된다.

이때, 쇄석 다신 다른 골재가 포설될 수도 있으며, 고화재가 타설 및 양생될 수도 있다.

이처럼 쇄석이 매트(10) 전체 면적에 대해 전체적으로 도포될 경우 상부의 하중이 쇄석을 통해 매트(10)에 가해지며, 일정한 간격으로 설치된 지압부재(40)들은 원추형 강관부재(30)의 지지력을 고르게 분산해주게 된다.

상기한 구성의 본 발명의 기초 보강 구조물의 시공 예가 도 2 내지 3에 도시되어 있다.

먼저, 굴토면에 매트(10)를 설치한 후, 매트(10)에 원추형 강관부재(30)의 시공 위치에 맞게 하부관통홀(11)을 형성한다.

그런 다음 각 하부관통홀(11)의 상부에 보강부재(20)를 정위치시켜 배치한다.

이어 각 보강부재(20) 위치마다 원추형 강관부재(30)를 관입 시공한다.

이때, 하부관통홀(11)의 형성, 보강부재(20)의 배치, 강관부재(30)의 설치는 강관부재(30) 하나를 시공할 때마다 각각 진행될 수 있다.

또는, 굴토면에 강관부재(20)들을 모두 시공한 다음 매트(10)에 하부관통홀(11)들을 일괄적으로 형성하여 매트(10)가 강관부재(20) 상부를 관통하도록 배치하고, 그 위로 보강부재(20)를 설치할 수도 있다.

도 2의 하부에 나타난 바와 같이 매트(10)에 보강부재(20) 설치 및 강관부재(30) 관입이 모두 끝난 상태에서는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 지압부재(40)를 준비하여 각 강관부재(30)와 지압부재(40) 하부가 끼워지도록 설치한다.

이어 도 3의 하부에 도시되어 있는 바와 같이 그 상부로 쇄석을 포설함으로써 본 발명의 기초 보강 구조물의 시공이 완료된다.

쇄석이 포설된 상태에서는 그 상부에 바로 기초구조물의 시공을 실시할 수 있다.

상기한 구성에서 각 지압판(40)들은 상호 이격된 상태로 시공될 수도 있으나, 서로 접하도록 시공될 수도 있다.

이 경우 지압판(40) 사이의 공간이 최소화되므로 매트(10)가 단독으로 상부 하중을 부담하는 공간이 없어져 하중 부담 효과가 높아진다.

그러나, 각 지압판(40) 및 원추형 강관부재(30)는 유연한 매트(10)만으로 상호 연결 관계를 갖기 때문에 하중의 전달 효과는 다소 적은 것이 사실이다.

따라서, 상부에 시공되는 구조물의 하중이 클 경우 별도의 기초 보강 구조를 더 필요로 할 수 있다.

도 4 내지 8에는 이러한 문제점을 해결하기 위한 구성이 도시되어 있다.

도시된 구성은 상기 지압부재(40)의 각 벽면으로부터 외곽측으로 상향 경사진 형태를 취하는 경사부(43)가 형성되어 지압부재(40)는 하부가 평평한 사각 각추 형상이 되도록 이루어져 있다.

이처럼 경사부(43)가 형성됨에 따라 지압부재(40)의 내부에는 골재, 몰탈 등 다양한 공지의 충진재가 충진되는 하부충진공간(42)이 형성된다.

이러한 지압부재(40)는 경사부(43) 상부 둘레에 도시된 바와 같이 조립홈(44)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

조립홈(44)은 도시된 바와 같이 경사부(43) 상면 둘레로부터 수직으로 일정 폭을 이루는 수직홈부(44a)와, 상기 수직홈부(44a)의 하부에 연결되며 내측으로 돌출된 쐐기 형상을 이루는 쐐기홈부(44b)로 구성되어 있다.

쐐기 형상의 쐐기홈부(44b)는 상부몸체(50)와의 결합을 견고하게 해주게 되며, 조립시에는 경사면을 이용하여 탄성을 이용하여 강제 끼움 결합이 이루어지게 해준다.

상기한 지압부재(40)의 상부에는 상부몸체(50)가 체결된다.

상부몸체(50)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 지압부재(40)의 경사부(43) 상측 둘레 형상에 대응되는 각형 기둥 형태를 이루며, 상하로 개방되어 있으며, 내부에는 상부충진공간(51)이 형성되어 있다.

상부몸체(50)의 상부 둘레에는 상부충진공간(51)을 향해 수평으로 절곡된 상부절곡부(53)가 형성되어 있어, 충진재의 충진시 레벨링이 용이해지도록 하고, 충진된 충진재의 이탈을 방지하게 된다.

이러한 상부몸체(50)의 하부 둘레에는 상기 조립홈(44)에 체결되는 조립돌기(52)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

조립돌기(52)는 도시된 바와 같이 상기 수직홈부(44a)의 폭과 동일한 두께를 이루는 수직돌기부(52a)와, 쐐기홈부(44b)와 동일한 형상을 이루며 수직돌기(52a) 하부에 연결되어 있는 쐐기부(52b)로 구성된다.

이러한 조립돌기(52)는 조립홈(44)에 부재의 재질 특성을 이용하여 강제로 끼워 결합하며, 결합 후에는 쐐기부(52b)에 의해 이탈이 방지되게 된다.

이러한 지압부재(40)와 상부몸체(50)의 재질은 플라스틱과 같은 합성수지류, 철재류, 목재 등 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 두 몸체들의 조립은 공장, 현장 등 시공 여건에 따라 달라질 수 있다.

채움재는 상부충진공간(51) 및 하부충진공간(42)에 공학적 거동에 다라 현장 콘크리트 타설, 쇄석 채움 등으로 구성된다.

더하여, 인접하여 설치되는 각 지압부재의 경사부(43) 사이 공간은 통상적인 팽이 파일 시공 방식과 마찬가지로 쇄석 등으로 채워 보강하면 된다.

도 6에는 도 4, 5의 구성에 따른 기초 보강 구조물의 단면 구조가 도시되어 있다.

도면을 보면 알 수 있듯이, 굴착면이 평평한 일측수평면(2)과, 상기 일측수평면(2)보다 레벨이 낮은 타측수평면(3)과, 상기 일측수평면(2)과 타측수평면(3)을 연결하는 경사진 경사면(1)으로 구성된 바닥면에 설치되어 상부의 기초(4)를 지지하게 되는데, 일측수평면(2)과 타측수평면(3)에는 각각의 지압부재(40)들이 상호 인접하여 서로 연결되어 설치되어 있다.

이때, 각 지압부재(40)들은 상부몸체(50)의 높이가 각각 동일한 유닛으로 이루어진다.

한편, 경사면(1)에는 일측수평면(2) 및 타측수평면(3)에 설치된 지압부재들에 연결된 상부몸체(50)와 달리 상부몸체(50)의 높이가 높게 이루어져 최종 설치되고 난 후에는 상부 표면이 도면과 같이 일측수평면(2)에 설치된 상부몸체 상단과 동일한 높이의 상부면을 이룬다.

이러한 구성은 조립체가 상부몸체(50), 지압부재(40)가 조립식으로 이루어진 것에 의해 가능한 것이다.

특히, 각추 형상은 높이를 다양하게 제조할 경우 막대한 제작비가 소요되는데, 본 발명과 같이 상부몸체(50)의 길이만 변경되도록 구성될 경우 도면과 같은 구조물의 시공이 가능해지기 때문에 시공의 편리함에 더하여 보다 구조적 안정성을 갖게 해주게 된다.

이러한 구성에서 인접한 팽이 조립체들을 연결하기 위한 방식은 종래와 같이 몸체에 홀 타공을 한 후 철근을 관통시킬 수도 있으나, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 대략 "C" 형상을 갖는 클립(70)을 이용하여 양측 팽이 조립체의 상부절곡부(53)에 하단 수평 부분이 걸리도록 하여 간편하게 조립할 수 있다.

더불어, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 단차를 형성하는 부분에는 홀 타공 하여 리벳(80)이나 볼팅 등을 이용하여 상호 고정할 수 있다.

그런데, 지압부재(40)에 조립홈(44)을 형성함에 따라 상부몸체(50)의 측벽면은 지압부재(40)의 측벽면과 단차를 갖게 되며, 이로 인해 시공시 인접한 팽이조립체들의 상측에 공간이 형성되게 된다.

그런데, 이 공간은 상부몸체(50)의 두께보다 약간 큰 정도이기 때문에 쇄석 등으로 마감하여 충전하기도 어렵다.

즉, 이 공간에서는 충분히 하중을 지지하고 분산하지 못하고 빈 틈이 발생하기 쉽다.

더욱이, 클립(70)을 이용하여 상부몸체(50)들끼리 결합하는 경우 자칫 지압부재(40)들이 수평방향으로 힘을 받게 될 경우 지압부재(40)가 이탈하거나, 몸체가 변형되는 현상이 발생할 수도 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 상부몸체(50)와 지압부재(40)는 도 7, 8에 도시된 구성으로 이루어짐이 보다 바람직하다.

도시된 구성을 구체적으로 설명하면, 상기 경사부(43) 내주면(45)이 내측 중앙 하단으로부터 외측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 내측외향경사면(45a)과, 상기 내측외향경사면(45a)의 상단과 연결되며, 내측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 내측내향경사면(45b)과, 상기 내측내향경사면(45b)의 상단과 연결되며, 수직 방향으로 연장되어 형성되는 내측수직면(45c)으로 구성되어 있다.

또, 상기 경사부(43)의 외주면(46)은, 외측 하단으로부터 상기 내측외향경사면(45a)과 일정한 두께로 외측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 외측외향경사면(46a)과, 상기 외측외향경사면(46a)의 상단과 연결되며, 수직 방향으로 연장되어 형성되는 외측수직면(46b)으로 구성되어 있다.

더하여, 상기 상부몸체(50)는 측벽(54)이, 상기 조립돌기(52)의 상부와 일체로 연결되며, 상부충진공간(51)의 외측을 향해 상향 경사진 상향경사부(54a)와, 상기 상향경사부(54a)의 상부와 일체로 연결되며, 수직으로 상향되게 형성되고 상단에 상기 상부절곡부(53)가 일체로 연결되는 측벽부(54b)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 측벽부(54b)의 외주면은 상기 외측수직면(46b)과 수직으로 일직선을 이룬다.

이러한 구성은 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 팽이 조립체들을 인접시켜 조립할 때, 측벽부(54b)들이 서로 맞닿아 밀착되고, 외측수직면(46b)들이 서로 맞닿아 밀착하게 되므로, 인접한 팽이 조립체들 사이에 틈을 최소화할 수 있게 되어 구조적 안정성을 배가시킬 수 있게 된다.

또한, 이러한 형태를 이루기 위해 형성된 내측내향경사면(45b)은 채움재가 지압부재(40)에서 이탈하는 것을 억제해주는 역할까지 해주게 된다.

더하여, 도 7 내지 8에 도시되어 있는 구성은 상기 지압부재(40)의 일측 측벽을 형성하는 외측수직면(46b)에는 다수가 상하로 일정 간격으로 층을 이루는 하부레벨돌기(47)가 형성되어 있고, 상기 하부레벨돌기(47)가 형성된 일측 측벽의 반대측 타측 측벽을 형성하는 외측수직면(46b)에는 하부레벨돌기(47)와 동일한 크기를 가지면서 다수가 상하로 하부레벨돌기(47)와 동일한 간격으로 하부레벨홈(48)이 형성되어 있다.

또, 상기 상부몸체(50)의 일측 측벽부(54b) 외주면에는 상기 하부레벨돌기(47)들의 간격과 동일한 간격으로 다수가 상하로 층을 이루는 상부레벨돌기(55)가 형성되어 있고, 상기 일측 측벽부(54b)의 반대측 타측 측벽부(54b)에는 상부레벨돌기(55)와 동일한 크기를 가지면서 다수가 상하로 상부레벨돌기(55)와 동일한 간격으로 상부레벨홈(56)이 형성되어 있다.

즉, 모든 레벨홈과 돌기들의 크기 및 간격을 일정하게 한 것으로, 상부몸체(50)의 상하 길이를 다르게 하여 다수 제조하는 경우에도 지압부재(40)에 형성되어 있는 최하단의 하부레벨돌기(47)를 기준으로 동일 배율의 간격으로 형성되도록 한다.

이렇게 되면, 레벨홈들과 레벨돌기들이 서로 치합된 구조를 이루기 때문에 상부에서 국부 집중 하중이 가해지더라도 인접한 팽이 조립체들의 레벨홈과 레벨돌기들이 하중을 견고하게 분산시켜 부동 침하 가능성을 확연히 줄여줄 수 있게 된다.

또, 전술한 등배율 홈, 돌기 구성을 취할 경우 도시되어 있는 바와 같이 크기가 큰 상부몸체(50)를 이용한 조립시 조립이 매우 용이해지게 된다.

이상과 같은 구성은 굴착면이 단차가 있는 경우의 종래 기초 보강 구조물에 비해 현저히 우수한 효과를 갖게 된다.

도 9에는 종래의 기초 보강 구조물의 시공 예가 도시되어 있다.

종래에 팽이파일을 이용하여 이처럼 지반보강층이 단차를 형성하게 시공하는 방법은 지반을 굴착할 때 굴착면에 단차를 형성하게 된다.

이때, 단차의 경계면은 토사의 특징상 직각으로 형성할 수 없게 되고, 도면에 나타난 바와 같이 경사면(1)으로 형성하게 되는 바, 이 구간에는 팽이의 설치가 불가능하게 된다.

따라서, 팽이말뚝을 외곽에서부터 중앙으로 연달아 설치한 후 단차의 경계 부분 즉, 굴착면이 안식각을 갖는 경사면에는 팽이파일을 설치하지 않으며, 단차를 형성하기 위해 상부에 버림콘크리트(6)를 타설하게 된다.

따라서, 구조물(5)의 하중은 단차를 기준으로 서로 분리되어 배치된 팽이들이 각각 지지하게 되는데, 기초(4) 두께가 두꺼운 부분에 가해지는 하중이 그 하부 외측의 다른 영역으로 잘 전달되지 못하게 되는 문제점이 있다.

즉 구조적 안정성이 떨어지게 된다.

반면, 본 발명의 경우 조립이 가능하고 다양한 길이를 갖는 상부몸체(50)를 활용하여 도 6 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 경사면(1)에도 배제되는 공간 없이 지압부재(40)가 모두 설치되기 때문에 하중이 고르게 잘 전달되어 구조적 안정성을 높여줄 수 있게 된다.

1 : 경사면 2 : 일측수평면
3 : 타측수평면 4 : 기초
5 : 구조물 6 : 버림콘크리트
10 : 매트 11 : 하부관통홀
20 : 보강부재 21 : 상부관통홀
30 : 강관부재 40 : 지압부재
41 : 끼움결합부 42 : 하부충진공간
43 : 경사부 44 : 조립홈
44a : 수직홈부 45 : 내주면
45a : 내측외향경사면 45b : 내측내향경사면
45c : 내측수직면 46 : 외주면
46a : 외측외향경사면 46b : 외측수직면
47 : 하부레벨돌기 48 : 하부레벨홈
50 : 상부몸체 51 : 상부충진공간
52 : 조립돌기 52a : 수직돌기부
52b : 쐐기부 53 : 상부절곡부
54 : 측벽 54a : 상향경사부
54b : 측벽부 55 : 상부레벨돌기
56 : 상부레벨홈

Claims (5)

1. 기초 보강 구조물에 있어서,
   굴착면 바닥에 안착되고, 유연한 섬유질로 이루어져 있고, 표면에 다수 개의 하부관통홀(11)이 형성되어 있는 매트(10)와;
   중앙에 상하로 관통된 상부관통홀(21)이 형성되어 있고, 상기 상부관통홀(21)이 하부관통홀(11)과 연통되도록 상기 매트(10) 상부에 설치되어 있는 보강부재(20)와;
   상부가 개방된 원통형 관 형상을 취하되, 하단부는 뾰족한 형태로 막혀 있으며, 상기 상부관통홀(21) 및 하부관통홀(11)을 통해 굴착면 하부로 관입 시공되되, 외경이 상기 상부관통홀(21)의 내경보다 작게 이루어져 상부 외주면이 상기 보강부재(20)의 내주면과 이격된 틈을 형성하고, 상부는 상기 매트(10) 상측으로 돌출되는 원추형 강관부재(30)와;
   하부에 상기 원추형 강관부재(30)의 외주면과 보강부재(20)의 내주면 사이로 끼워지는 끼움결합부(41)가 형성되어 있고, 상부는 상기 원추형 강관부재(30)의 외측 수평방향으로 돌출되어 상기 보강부재(20)를 가압하는 지압부재(40);를 포함하여 구성되고, 상기 매트(10) 및 지압부재(40)의 상부에 쇄석이 시공되되,
   
   상기 지압부재(40)의 벽면으로부터 외곽측으로 상향 경사진 형태를 취해 하단이 평평한 각추 형상을 형성하고, 내부에 충진재가 충진되는 하부충진공간(42)을 형성하는 경사부(43)가 형성되어 있으며,
   상기 경사부(43)의 상면 둘레에 조립홈(44)이 형성되어 있되, 상기 조립홈(44)은 상면 둘레로부터 수직으로 일정 폭을 이루는 수직홈부(44a)와, 상기 수직홈부(44a)의 하부에 연결되며 내측으로 돌출된 쐐기 형상을 이루는 쐐기홈부(44b)로 구성되고,
   상기 지압부재(40)의 상측 둘레 형상에 대응되는 각형 기둥 형태를 이루며, 내부에 충진재가 충진되는 상부충진공간(51)이 형성되어 있고, 상부 둘레에는 상부충진공간(51)을 향해 수평으로 절곡된 상부절곡부(53)가 형성되어 있으며, 하부 둘레에는 상기 수직홈부(44a)의 폭과 동일한 두께를 이루는 수직돌기부(52a)와, 쐐기홈부(44b)와 동일한 형상을 이루며 수직돌기(52a) 하부에 연결되어 있는 쐐기부(52b)로 구성된 조립돌기(52)가 형성되어 있으며, 상기 지압부재(40)의 상부에 연결되는 상부몸체(50);가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는,
   매트를 이용한 기초 보강 구조물.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 원추형 강관부재(30)의 내부에 충진재가 충진되는 것을 특징으로 하는,
   매트를 이용한 기초 보강 구조물.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 경사부(43)의 상측 내주면(45)은,
   지압부재(40)의 단부로부터 외측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 내측외향경사면(45a)과,
   상기 내측외향경사면(45a)의 상단과 연결되며, 내측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 내측내향경사면(45b)과,
   상기 내측내향경사면(45b)의 상단과 연결되며, 수직 방향으로 연장되어 형성되는 내측수직면(45c)으로 구성되고,
   상기 경사부(43)의 상측 외주면(46)은,
   뾰족한 외측 중앙 하단으로부터 상기 내측외향경사면(45a)과 일정한 두께로 외측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있는 외측외향경사면(46a)과,
   상기 외측외향경사면(46a)의 상단과 연결되며, 수직 방향으로 연장되어 형성되는 외측수직면(46b)으로 구성되며,
   상기 상부몸체(50)는 측벽(54)이,
   상기 조립돌기(52)의 상부와 일체로 연결되며, 상부충진공간(51)의 외측을 향해 상향 경사진 상향경사부(54a)와,
   상기 상향경사부(54a)의 상부와 일체로 연결되며, 수직으로 상향되게 형성되고 상단에 상기 상부절곡부(53)가 일체로 연결되는 측벽부(54b)로 구성되고,
   상기 측벽부(54b)의 외주면은 상기 외측수직면(46b)과 수직으로 일직선을 이루는 것을 특징으로 하는,
   매트를 이용한 기초 보강 구조물.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 지압부재(40)의 일측(a) 측벽을 형성하는 외측수직면(46b)에는 다수가 상하로 일정 간격으로 층을 이루는 하부레벨돌기(47)가 형성되어 있고,
   상기 하부레벨돌기(47)가 형성된 일측(a) 측벽의 반대측 타측(b) 측벽을 형성하는 외측수직면(46b)에는 하부레벨돌기(47)와 동일한 크기를 가지면서 다수가 상하로 하부레벨돌기(47)와 동일한 간격으로 하부레벨홈(48)이 형성되어 있으며,
   상기 상부몸체(50)의 일측(a) 측벽부(54b) 외주면에는 상기 하부레벨돌기(47)들의 간격과 동일한 간격으로 다수가 상하로 층을 이루는 상부레벨돌기(55)가 형성되어 있고,
   상기 일측(a) 측벽부(54b)의 반대측 타측(b) 측벽부(54b)에는 상부레벨돌기(55)와 동일한 크기를 가지면서 다수가 상하로 상부레벨돌기(55)와 동일한 간격으로 상부레벨홈(56)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   매트를 이용한 기초 보강 구조물.

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