KR102541497B1 - 철근망 전개부재 - Google Patents

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KR102541497B1 KR1020220098940A KR20220098940A KR102541497B1 KR 102541497 B1 KR102541497 B1 KR 102541497B1 KR 1020220098940 A KR1020220098940 A KR 1020220098940A KR 20220098940 A KR20220098940 A KR 20220098940A KR 102541497 B1 KR102541497 B1 KR 102541497B1
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박범수
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주식회사 한국시험공사
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Abstract

본 발명은 굴착공에 투입되는 철근망 하단에 고정되며 굴착공 하단 경사지에서 자중으로 전개하는 철근망 전개부재에 관한 것으로 전개부재는 중심봉과; 중심봉에 힌지 체결되는 2이상의 확경바와; 확경바에 힌지 체결되며 중심봉 주위를 감싸는 2이상의 전개강재로 이루어지되; 전개강재의 상부에는 철근망 하단 고정용 힌지의 일단이 체결되는 철근망 전개부재에 관한 기술이다.

Description

철근망 전개부재{Unfolding module for steel frame assembly}
본 발명은 굴착공에 투입되는 철근망 하단에 고정되며 굴착공 하단 경사지에서 자중으로 전개하는 철근망 전개부재에 관한 것으로 전개부재는 중심봉과; 중심봉에 힌지 체결되는 2이상의 확경바와; 확경바에 힌지 체결되며 중심봉 주위를 감싸는 2이상의 전개강재로 이루어지되; 전개강재의 상부에는 철근망 하단 고정용 힌지의 일단이 체결되는 철근망 전개부재에 관한 기술이다.
토목건축 현장 연약지반에 세워지는 말뚝은 구조적으로 취약하기 때문에 많은 현장에서는 연약지반은 선 강화 조치를 시행 후 철망을 투입하고 콘크리트를 타설한다.
이러한 말뚝타설시 문제해결을 위한 방법으로 한국등록특허제10-1177724호는 지반굴착장치를 이용한 암자갈층의 연직차수벽 구축공법에 관한 것으로 동력원인 모터가 장착된 채 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더를 따라 상,하로 왕복이동이 가능하게 설치되는 오거장치와, 상기 오거장치의 하단에 설치되어 모터의 회전동력을 전달하기 위한 복수의 기어들이 회전가능하게 장착되는 기어박스와, 상기 기어박스의 저부에 돌출되는 복수의 조인트 회전축과, 상기 조인트 회전축 각각의 상단에 설치되어 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 조인트 회전축의 중심부에 형성된 시멘트풀통로로 주입하는 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨과, 상기 조인트 회전축 각각의 하단에 형성된 조인트로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 수직상으로 연결됨과 동시에 상기한 시멘트풀통로에 연결되는 연결통로가 형성되어 있는 굴착롯드와, 상기 굴착롯드 각각의 하단에 장착되어 지반을 굴착하는 오거헤드를 포함하여 구성되는 지반굴착장치를 이용하여 지하연속벽체를 구축하는 연직차수벽 구축공법에 있어서, 상기 지반굴착장치는, 상기 조인트 회전축의 중심부를 관통하도록 형성된 시멘트풀통로의 주위에 이중관 구조로 형성되어 있는 공압 통로로 공압을 주입하기 위하여 상기 시멘트풀 공급용 스위벨의 하측에 위치하도록 기어박스의 상면에 장착된 상태로 공압 공급용 스위벨이 형성되어 있으며, 상기 굴착롯드는 수직상으로 연결 조립되는 상측 굴착롯드 및 하측 굴착롯드로 구분되며, 상기한 상,하측 굴착 롯드 각각의 회전축 외주에는 굴착되는 토사 및 파쇄된 돌멩이를 배토할 수 있도록 나선상으로 형성되는 나선형 스크류날개와, 상기 나선형 스크류날개의 나선방향을 향해 일정간격으로 나선형 스크류날개에서 돌출하는 길이를 갖는 복수의 막대형 교반날개가 일체로 결합된 상태로 형성되어 있으며, 상기 하측 굴착롯드의 회전축 내부에 장착되어 있는 해머드릴로 지하의 암층과 자갈층을 파쇄하면서 굴착되는 토사와 파쇄되는 돌멩이에 시멘트풀을 배출시켜서 상기한 시멘트풀이 고르게 혼합되는 토사와 돌멩이를 이용하여 지하에 연속벽체를 구축하도록 한 것이나, 이는 굴착되는 암층이나 자갈층을 시멘프풀과 혼합하기 위한 것일 뿐 굴착공의 특정 부위에 철근을 보강하는 방법은 인식이 없었다.
또 다른 특허기술인 한국등록특허제10-1481123호는 연약지반의 특정 부위를 보강하기 위하여 연약지반 안에 확장형 앵커체를 설치하여 보강하되 선단부에 타구간보다 단면적이 큰 선단확장공을 선시공한 후 이 선단확장공을 갖는 확장형 앵커공에 확정형 앵커체가 설치되도록 함으로써 선단부 붕괴를 유발하지않고 앵커체를 시공하는 방법에 관한 것이나, 본 기술은 외부로부터 확장형 앵커체를 조작하여하며, 구조가 복잡하고, 높은 비용으로 널리 보급하여 사용하는데 어려움이 있는 것으로 보인다.
이처럼 연약지반 말뚝의 안전성을 확보하기 위하여 말뚝 철근망이 세워지는 굴착공의 구조는 하부로 갈수록 직경이 완만하게 넓어지는 구조로 시공하는 기술은 지금까지 많이 제안되었음에도 실제 테이퍼진 굴착공으로 강재를 테이퍼지게 전개하는 기술은 널리 개발되지 못하고 있다.
- 한국등록특허제10-1177724호(2012.8.28.공고) - 한국등록특허제10-1481123호(2015.1.14.공고)
본 발명은 말뚝용 철근망을 굴착공에 투입하는 공정에서 하단 지면에 철근망 안착시 자동으로 강재가 사방에 테이퍼지게 전개하고 콘크리트 타설시 그대로 경화되어 보강 말뚝으로 손쉽게 제조하는 기술을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 저비용으로 말뚝 하부의 강재를 효과적으로 테이퍼지게 전개하여 보강하는 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 간단한 현장 작업으로 말뚝용 철근망 하부 강재를 안정적으로 전개, 설치하는 기술을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 말뚝용 철근망의 자중을 이용하여 강재가 테이퍼지게 전개하는 말뚝 구축기술을 제공하고자 한다.
이상의 기재 사항 이외에도 본 발명 과제는 아래의 구체적 기술 기재로부터 통상의 기술자에게 자명한 사항들이 모두 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이러한 문제를 해결하고자 본 발명은 굴착공의 하단 경사지에 도달시 철근망의 자중으로 철근망 하단에 고정된 전개부재가 펼쳐 확장하도록 이루어지는 철근망 하단 용접고정용 철근망 전개부재에 있어서, 상기 철근망 전개부재는 중심봉과, 중심봉에 힌지 체결되는 확경바 및, 상기 확경바에 힌지 체결되며 중심봉 주위를 감싸는 전개강재로 이루어지되, 상기 확경바 및 전개강재는 2이상 복수로 제공되며; 상기 전개강재의 상부에는 힌지의 일단부가 고정되고, 상기 힌지의 타단부는 철근소재의 철망 고정부재를 구비하여 철근망 하단 용접고정용으로 제공하며; 상기 힌지 또는 철망 고정부재는 "井"형태의 중심봉 가이드를 더 구비하며; 상기 철망 고정부재는 길게 연장한 장형 고정부재로 이루어지되 장형 고정부재에는 철근 강재를 용접한 “+”자형 중심봉 스토퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 철근망 하단 용접고정용 철근망 전개부재 및, 이러한 철근망 하단 용접고정용 철근망 전개부재를 이용하여 말뚝용 철근망을 설치하는 방법을 제공할 수 있다.
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본 발명은 말뚝용 철근망의 하단부가 굴착공 하단 지면에 안착시 철근 강재가 사방으로 전개하여 말뚝 하부를 효과적으로 지지하는 기술을 제공한다.
또한 본 발명은 저렴한 비용으로 말뚝 하부 강재를 효과적으로 테이퍼지도록 전개하는 기술을 제공한다.
또한 본 발명은 간단한 현장 작업만으로 말뚝용 철근망의 하부 강재를 안정적으로 설치하는 기술을 제공한다.
또한 본 발명은 말뚝용 철근망의 자중을 이용하여 철근망 하단에 고정하는 효과적으로 전개하는 말뚝 구축기술을 제공할 수 있다.
도1은 말뚝시공시 원통형 굴착공을 먼저 굴착하고, 중장비를 이용하여 원통형으로 미리 준비하되 하단은 통상 A와 같이 철근 등 강재를 이용하여 가로세로로 용접하여 마감 처리한 철근망을 굴착공에 투입하는 과정을 설명한다.
도2는 본 발명 철근망 전개부재의 기본형태로서, 중심봉과, 중심봉과 일단부에서 힌지 체결한 2이상의 확경바와, 중심봉 주위를 감싸며 확경바의 타단부에서 힌지 체결하는 2이상의 전개강재를 포함하되; 전개강재의 상부에는 철근망 하단 고정용 힌지의 일단이 고정되며, 힌지의 타단에는 철망 고정부재를 더 구비한 것을 도시한다.
도3은 본 발명의 철근망 전개부재가 원통형 철근망의 하단에 용접부(160)를 구비하여 고정된 상태로서(A), 전개부재와 철근망의 체결된 평면상태(B)에서 확인할 수 있다.
도4는 본 발명 철근망 전개부재가 지면에 접한 상태를 설명하며, 중심봉 하단면이 지면에 닿을 경우 철근망은 스스로의 자중으로 중심봉이 승강하며, 이때 힌지 체결된 전개강재는 확경바가 펴지면서 사방으로 같이 펼쳐져 전개한다.
도5는 본 발명 철근망 전개부재의 힌지 또는 철망 고정부재에 중심봉의 승하강을 안전하게 유도하기 위한 중심봉 가이드와 함께, 중심봉의 승강시 특정 높이에서 정지시키는 중심봉 스토퍼가 구비된 것을 도시한 것이다. 또한 철망 고정부재는 중심봉 길이와 대응할 정도의 장형 고정부재 상태로 제공할 수 있고, 그 일 지점에 중심봉 스토퍼를 구비하도록 제공할 수 있다.
또한 중심봉 가이드 및 중심봉 스토퍼는 철근 강재를 가로세로 조합하여 철근망 전개부재에 용접하여 제공할 수 있으나, 철근망 전개부재와 별도로 철근망 하단의 소정 위치에 용접하며 제공할 수도 있다.
도6은 본 발명의 철근망 전개부재에 중심봉 가이드와 중심봉 스토퍼가 모두 적용된 상태도로서, 철망 고정부재의 중심봉 가이드는 중심봉 승강시 좌우로 움직이지 않게 안내하며, 승강한 중심봉은 철망 고정부재 상 중심봉 스토퍼를 이용하여 전개강재 전개상태를 유지하도록 지지한다. 이를 통해 굴착공 하단의 테이퍼진 부위에 전개강재를 위치시킨 후 콘크리트를 타설할 수 있다.
도7은 하단부가 외향하며 테이퍼진 굴착공에 본 발명의 철근망 전개부개가 전개하며 정지하는 과정을 설명한 것으로서, 상부에 철근망이 체결된 철근망 전개부재가 굴착공으로 일단 투입되면(A), 철근망 전개부재의 중심봉이 하단 지면에 먼저 닿고, 순차적으로 철근망 자중이 작용하면서 중심봉은 중심봉 가이드의 안내로 안정되게 상승하여 중심봉 스토퍼의 작용으로 이후 정지하며, 확경바에 힌지 체결된 상태의 전개강재는 테이퍼진 굴착공 부위로 효과적으로 펼쳐져 전개한다(B).
본 발명에서 “확경바”란 양측 단부에 힌지 체결되도록 이루어지고, 양측 체결 부재의 상대 운동을 거쳐 철근망 하부 직경이 확대되도록 하는 바(bar) 형태의 부재이고, “장형 고정부재”란 상대적으로 긴 고정부재를 의미한다.
본 발명은 굴착공에 투입되는 철근망 하단에 고정되며 굴착공 하단 경사지에서 자중으로 전개하는 철근망 전개부재(100)에 있어서, 상기 전개부재는 중심봉(110)과; 중심봉(110)에 힌지(150) 체결되는 2이상의 확경바(140)와; 확경바(140)에 힌지(150) 체결되며 중심봉(110) 주위를 감싸는 2이상의 전개강재(130)로 이루어지되; 상기 전개강재(130)의 상부에는 철근망 하단 고정용 힌지(150)의 일단이 체결된 철근망 전개부재(100)를 제공한다.
또한 본 발명 중심봉(110)의 길이방향 단면은 사각, 육각 또는 원형 중 어느 하나인 것으로 제공할 수 있고, 전개강재(130) 상부에 체결된 힌지(150)의 타단에는 철망 고정부재(120)가 더 구비되되 철망 고정부재(120)는 중심봉(110)의 승하강을 안내하는 중심봉 가이드(170)를 더 구비하도록 제공한다.
또한 본 발명 철망 고정부재(120)는 철근 등 강재를 제공할 수 있고, 철망 고정부재(120)는 소정 길이만큼 연장된 장형 고정부재(121)로 이루어지되 상기 장형 고정부재(121)의 일 지점에 중심봉(110) 상측이동 정지용 스토퍼가 더 구비되게 제공한다.
또한 본 발명은 이러한 철근망 전개부재(100)를 이용하여 말뚝 철근망을 설치하는 공사방법을 효과적으로 제공한다.
이하에서 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
본 발명은 굴착공에 투입되는 말뚝제조용 철근망의 하단에 고정되며, 굴착공 하단의 경사 굴착부위에 철근망의 자중으로 스스로 전개하여 안착하는 철근망 전개부재(100)에 관한 것이다.
즉 도 7 (A)와 같이 본 발명은 연약지반 등에 말뚝을 구축하는 경우 굴착공의 하부 단면에서 철근이 외향하여 테이퍼지게 안착하도록 작업하는 것을 지원하며, 이후 콘크리트를 타설하여 경화시면 말뚝 하단면의 지지력을 보강하는데 사용된다.
그런데 철근망의 하단부 테이퍼진 부위에는 수직으로 투입된 철망의 하단을 테이퍼지게 전개할 방법이 마땅하지 않기 때문에, 콘크리트 타설시 말뚝 하단부를 테이퍼지게 하여 보강하는 일은 실제 수행되지 못하게 된다.
이를 해결하기 위해 본 발명은 중심봉(110)과; 중심봉(110)에 힌지(150) 체결되는 2이상의 확경바(140)와; 확경바(140)에 힌지(150) 체결되며 중심봉(110) 주위를 감싸는 2이상의 전개강재(130)로 이루어지되; 상기 전개강재(130)의 상부에는 철근망 하단 고정용 힌지(150)의 일단을 체결함으로써 해결책을 제안한다.
본 발명의 중심봉(110)을 포함한 철근망 전개부재(100)의 소재로는 플라스틱, 목재 또는 철제 등 제한이 없으나, 철근망의 하단에 용접하고 지면에 닿아 힌지(150) 작용하며 지지력을 제공하고, 매립 후 콘크리트타설시 내부에서 지지하는 점을 고려할 때 본발명 전개부재는 철제 등 강재 소재인 것이 가장 바람직하다.
또한 본 발명 중심봉(110) 및 철근망 전개부재(100)의 형태는 사각, 육각 또는 원형 중 어느 하나로 이루어질 수 있으나 제한이 없다.
본 발명은 철근망 전개부재(100)가 펼쳐 확장하도록 자중과 힌지(150) 체결방식을 이용한다.
즉 도 1과 같이, 종래의 철근망은 하단면에 소정 길이의 철근 등 강재를 이용하여 원통형철근망을 마감하지만, 본 발명에선 철근망 전개부재를 철근망 하단에 체결하여 마감하며, 이를 통해 철근망 전개부재의 중심봉(110)이 하단 지면에 도달시 힌지(150)가 작용하도록 설계하였다.
또한 본 발명 철근망 전개부재(100)를 철근망의 하단에 고정하기 위하여 본 발명의 전개강재(130) 상부에 힌지(150) 결합한 힌지(150)의 타단부, 또는 힌지(150) 타단부에 고정된 철망 고정부재(120)는 용접부(160) 등 고정방법으로 단단히 고정할 수 있다.
또한 본 발명 중심봉(110) 및 전개강재(130)는 확경바(140)의 양단부를 힌지(150) 체결하고 고정함으로써 상호 작용한다. 즉 확경바(140) 양측 단부에는 힌지(150)가 체결되고, 이를 중심봉(110)과 전개강재(130)에 각각 힌지(150)의 타단부를 고정하는 경우 중심봉(110)과 전개강재(130)는 힌지(150)를 중심으로 상호 작용한다.
즉 본 발명은 철근망 전개부재(100)의 전개강재(130) 상부에 일단부가 고정되는 힌지(150)나, 그 고정된 힌지(150)의 상부에 용접 등으로 연장되는 철망 고정부재(120)가 존재할 경우 힌지(150)의 타단부나, 철망 고정부재(120)의 타단부를 철근망 하단에 용접 등으로 단단히 고정할 수 있다.
또한 도4와 같이, 철근망 전개부재(100)의 힌지 또는 철망 고정부재가 일단 철근망 하단에 고정되면 굴착공 내로 투입시 철근망은 힌지(150) 또는 철망 고정부재(120)를 자중으로 누르게 되고, 상대적으로 힌지 체결된 중심봉(110) 하단부가 전개강재(130)의 단부보다 지면에 먼저 도달하면 중심봉(110)은 힌지(150)로 연결되는 철근망 자중으로 인해 상부로 상승하고, 철근망에 힌지(150)체결된 전개강재(130)는 확경바(140)가 힌지(150) 체결된 중심봉(110)과 상호 작용하며 반대로 움직이면서 전개강재(130) 하단이 펼쳐지며 테이퍼지게 전개한다. 이러한 과정을 통해 철근망 전개부재(100)는 전개강재(130)가 지면에 접해 온전히 테이퍼지게 펼쳐지고, 특히 굴착공 주위 테이퍼진 공간으로 효과적으로 강재를 확장시켜 위치하게 지원한다.
또한 본 발명은 철근망 전개부재의 전개강재(130) 상부 힌지(150)에 철망 고정부재(120)를 더 구비함으로써 철근망의 하단에 더욱 효과적으로 고정하도록 지원한다.
일예로서 철망 고정부재(120)는 철근 소재일 수 있는데, 작업자는 용접을 통해 철망 고정부재(120)를 철근망 하단에 쉽게 고정할 수 있고, 소정 길이의 철망 고정부재(120)를 길이방향으로 여러 겹으로 지원함으로써 더욱 단단하게 용접하여 고정할 수도 있다. 이를 통해 철망 고정부재(120)의 아래에 힌지(150) 체결된 전개강재(130)는 중심봉(110)과 힌지(150)를 매개로 더욱 안정적으로 회동하게 지원한다.
또한 본 발명의 철망 고정부재(120)는 중심봉(110) 승하강을 안내하는 중심봉 가이드(170)를 더 구비할 수 있다.
즉 도 2, 도 3 및 도 4와 같이, 철근망 전개부재(100)는 중심봉 가이드(170)가 없을 경우 중심봉(110) 이동 방향이 불규칙하게 되고, 이 때문에 지하 깊숙이 매설되는 철근망 전개부재(100)가 작동되지 못하는 경우 다시 철근망을 끌어올려 문제를 제거한 후에 다시 투입하는 재작업을 해야한다.
이 때문에 본 발명은 도 5와 같이 힌지(150) 또는 힌지(150) 상부에 고정된 철망 고정부재(120)에는 중심봉 가이드(170)를 구비하는 것이 바람직하다.
즉 도 5의 (C)와 같이, 본 발명의 철망 고정부재(120)가 중심봉(110)을 기준으로 4개이상 구비되면 중심봉(110)을 바르게 위치한 상태에서 철근 등 강재를 힌지(150) 또는 힌지 상부 철망 고정부재(120)에 용접 등을 통해 고정하여 중심봉 가이드(170)로 제공할 수 있다. 그 일예로서 도5와 같이 "井" 형태의 가이드로 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 철망 고정부재(120)는 소재 제한이 없으나, 바람직하게는 철근 등 강재가 바람직하다. 이를 통해 철근망과 용접하여 쉽게 고정할 수 있다.
또한 본 발명 철망 고정부재(120)는 소정 길이만큼 길게 연장되는 장형 고정부재(121)로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉 철망 고정부재를 다소 긴 형태의 장형 고정부재(121)로 제공하는 경우 중심봉(110)의 상승을 정지시키도록 장형 고정부재에는 중심봉 스토퍼(180)를 구비할 수 있다. 일예로 도 5와같이 철근 강재를 용접하여 "+"자형으로 중심봉 스토퍼를 제공할 수 있다.
즉 철근망 전개부재(100)에 중심봉 가이드가 없으면 중심봉(110)은 승하강시 좌우로 심하게 움직이며 문제가 발생할 수 있고, 중심봉 가이드가 추가되더라도 중심봉(110)의 승강 상한이 없을 경우 철망 전개부재는 힌지의 힘만으로 철근망을 지지하기 때문에 불균형상태가 계속 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 중심봉(110) 하단면이 하부 지면에 닿을 경우 철근망의 내부에서 상측 이동하는 중심봉(110)도 더 이상 상승하지 못하도록 중심봉 스토퍼(180)가 구비되는 것이 바람직하다. 이를 통해 철근망 전개부재(100)의 전개강재(130)가 온전히 테이퍼지게 퍼진 상태에서 상부에 체결된 철근망을 더욱 효과적으로 지지할 수 있다.
이상과같이 본 발명은 철근망 전개부재(100)를 이용하여 굴착공 하단의 테이퍼진 부위에 철근 강재를 효과적으로 굴착공에 설치하는 새로운 방법을 제공한다.
10 : 철근망 11 : 강재
100 : 철근망 전개부재 110 : 중심봉
120 : 철망 고정부재 121 : 장형 고정부재
130 : 전개강재 140 : 확경바
150 : 힌지 160 : 용접부
170 : 중심봉 가이드 180 : 중심봉 스토퍼

Claims (6)

  1. 굴착공의 하단 경사지에 도달시 철근망의 자중으로 철근망 하단에 고정된 전개부재가 펼쳐 확장하도록 이루어지는 철근망 하단 용접고정용 철근망 전개부재에 있어서,
    상기 철근망 전개부재는 중심봉과, 중심봉에 힌지 체결되는 확경바 및, 상기 확경바에 힌지 체결되며 중심봉 주위를 감싸는 전개강재로 이루어지되, 상기 확경바 및 전개강재는 2이상 복수로 제공되며;
    상기 전개강재의 상부에는 힌지의 일단부가 고정되고, 상기 힌지의 타단부는 철근소재의 철망 고정부재를 구비하여 철근망 하단 용접고정용으로 제공하되 힌지 또는 철망 고정부재는 "井" 형태의 중심봉 가이드를 더 구비하며;
    상기 철망 고정부재는 길게 연장한 장형 고정부재로 이루어지되 장형 고정부재에는 철근 강재를 용접한 “+”자형 중심봉 스토퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 철근망 하단 용접고정용 철근망 전개부재
  2. 제1항의 철근망 하단 용접고정용 철근망 전개부재를 이용하여 말뚝용 철근망을 설치하는 방법
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