KR20090083586A - 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재 및 이를 활용한기초구조물의 시공방법 - Google Patents

철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재 및 이를 활용한기초구조물의 시공방법 Download PDF

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신기훈
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    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D27/08Reinforcements for flat foundations

Abstract

철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재 및 이를 활용한 기초구조물의 시공방법이 개시된다. 본 발명의 기초보강재는, 상부에 철근이 삽입되도록 형성되는 적어도 하나의 상부관통홀과, 상부관통홀에 인접한 위치에 상부관통홀의 진행방향과 교차하여 형성되는 상부핀홀과, 하부에 철근이 삽입되도록 형성되는 적어도 하나의 하부관통홀과, 하부관통홀에 인접한 위치에 하부관통홀의 진행방향과 교차하여 형성되는 하부핀홀을 갖는 적어도 2개의 중공형 강관; 및 상부핀홀 및 하부핀홀에 각각 삽입되어 상부관통홀 및 하부관통홀에 삽입된 철근을 고정하는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 간편하고 신속하게 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재를 제작할 수 있으며, 완성된 철근콘크리트 구조물 전체의 안전성이 담보될 수 있다
철근콘크리트, 강관, 고정핀, 다울, 기초상부근, 기초하부근

Description

철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재 및 이를 활용한 기초구조물의 시공방법{Reinforcement for reinforced concrete footing and construction method using the same}
본 발명은 철근콘크리트 기초구조물(footing, 이하 생략)용 기초보강재 및 이를 활용한 기초구조물의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 중공형상의 강관 및 고정핀을 활용하여 기초보강재를 간편하고 신속하게 선조립할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 완성된 철근콘크리트 구조물 전체의 안전성이 담보될 수 있는 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재 및 이를 활용한 기초구조물의 시공방법에 관한 것이다.
철근콘크리트 구조물이란 나무, 석재, 강재(Steel), 철근콘크리트(Reinforced Concrete), 알루미늄 및 플라스틱 등의 재료를 사용하여 제조되는 구조물을 말하며, 건물, 교량, 육교, 옹벽, 터널, 댐, 수로 및 탑 등 현대 사회의 거의 모든 건축물에서 활용되는 일반적인 건축양식을 의미한다.
이러한 철근콘크리트 구조물의 경우 압축강도는 높지만 인장강도가 아주 낮은 콘크리트의 특성과, 콘크리트 속에 매립되어 콘크리트의 부족한 인장강도를 보 충하는 보강철근(Reinforcing Steel Bars)의 특성이 결합되어 가장 합리적이고 이상적인 결합체라는 평가를 받을 정도로 우수한 특성을 지닌다.
또한, 단단하게 굳은 콘크리트와 철근 사이의 부착력(Bond)이 철근의 미끄러짐을 방지시킬 뿐만 아니라, 적절하게 배합된 콘크리트의 불침투성(Impermeability)으로 철근의 부식이 방지되고, 철근과 콘크리트의 열 팽창율이 비슷하여 온도 응력이 발생되지 않게 되는바, 현대 사회를 대표하는 모든 대규모 건축물에서부터 간단한 구조물에 이르기까지 철근콘크리트 구조물을 활용하지 않는 분야란 거의 없을 정도라 해도 과언은 아닐 것이다.
또한, 구조재료로서 철근콘크리트는 높은 압축강도를 가지며 상대적으로 가격이 저렴하고 또한 물과 불에 대하여 큰 내구력과 내화력을 가지며, 피복두께가 적당한 부재에서 보강철근은 보통의 화재에 의해서 거의 손상을 받지 않을 뿐만 아니라, 철근콘크리트 구조물 자체의 강성으로 인해 처짐이 적고 진동 및 충격에 대한 저항력이 크며 유지보수비가 상대적으로 적게 들어 장기적인 관점에서 볼 때 경제적이고, 다른 건설재료에 비해서 사용수명이 길고, 단순한 슬라브나 보 또는 기둥에서 아치(Arch)나 쉘(Shell)에 이르기까지 임의의 형태로 제작가능하며, 상대적으로 다른 건설재료에 비해서 덜 숙련된 인력을 사용할 수 있으므로 비용절감의 효과까지 도모할 수 있는 장점을 지닌다.
그러나, 철근콘크리트 구조물은 여러 요인에 의하여 원래의 설계목적대로 제 기능을 발휘할 수 없게 되며 내구성, 안전성, 기능성이 저하되기도 하는데, 철근콘크리트 구조물이 사용기간 중 유효하게 사용되고 그 기능을 충분히 발휘하기 위해 서는 항상 구조물의 안전성을 검토하여야 하며, 노화나 파손부위가 발생할 경우에는 보수 및 보강 등을 실시하여 안전성을 확보해야 한다.
철근콘크리트 구조물의 안전성을 확보하기 위한 노력을 경시하거나 등한시 하는 경우에는 매우 심각한 문제가 발생할 수 있다.
즉, 현대 철근콘크리트 구조물의 초고층화, 대형화, 그리고 구조물 설계시 내진 고려의 비중이 높아지는 등의 결과로 인해 구조물의 하부로 갈수록 자중이 증가하고 부재의 단면이 커짐은 불가피한 현실이라고 할 수 있으며, 이러한 경제적· 구조적 문제점을 해결하기 위해서 고강도-고성능 콘크리트의 생산에 대한 많은 연구와 개발이 진행되어 왔고, 이를 통해 고강도-고성능 콘크리트의 생산을 통한 구조물의 부재 단면의 축소가 가능해지면서 구조물 하부의 자중 증가의 문제점도 일부 해결된 것은 사실이나, 그렇다고 하여 철근콘크리트 구조물의 완전한 안전성이 담보되는 것은 아니며, 철근콘크리트 구조물의 문제점 특히, 슬라브와 기둥 사이에서 빈번하게 발생하는 전단파괴의 문제점은 여전히 상존하는 것이 현실이다.
또한, 건물 자중에 의한 지반 침하 현상이 발생 되지 않도록 하기 위하여 건물 시공 시 건물의 하부 부분에는 건물 하중이 지반에 골고루 전달될 수 있도록 기초판이 시공되는데, 최근 건축물의 규모 증대에 따라 기초판을 지면 내부에 묻을 수 있도록 하기 위한 터파기의 깊이도 상대적으로 증대되게 되었다.
더욱이 건축물 지반의 일부가 암반인 경우에는, 터파기를 깊게 하는 작업이 매우 어려울 뿐만 아니라 발파작업 등에 소모되는 비용이 증대되게 되며 이와 함께 시공현장에서의 위험성도 그만큼 높아지게 되고, 벽면의 무너짐 방지 및 작업공간 확보를 위해 상측이 넓어지도록 경사지게 터파기를 하는 경우 인접 건물에 피해를 주게 되며, 건물 밀집지역에서는 공사에 많은 어려움이 따를 뿐만 아니라 콘크리트의 낭비량이 증대된다는 문제점이 존재한다.
그러나, 전술한 문제점들을 간과하고 터파기의 깊이를 충분치 못하게 하는 경우에는 완성된 철근콘크리트 구조물 자체의 안전성을 확보하지 못하는 문제가 생길 수도 있는바, 예컨대 많은 인명피해 및 재산피해를 일으키는 철근콘크리트 구조물의 취성파괴가 발생할 수 있게 된다.
취성파괴는 철근비보다 더 많은 철근을 넣는 경우 콘크리트의 항복점이 철근의 항복점보다 앞에 있게 되므로 발생가능한 파괴의 양상이며, 마치 유리창에 돌을 던지면 유리장이 와장창 깨지는 것처럼 콘크리트도 이와 같이 붕괴될 수 있음을 의미한다.
즉, 콘크리트의 붕괴 시작 초기에는 철근의 부착력으로 일정기간 버틸 수 있으나, 전술한 콘크리트의 취성적 성질을 감안한다면 철근의 항복점 도달시 갑자기 구조물 전체가 와르르 무너져 내리게 되며 또한, 비록 철근이 항복을 하지 않는다 해도 콘크리트는 그 자중만으로도 엄청나기 때문에 사람들이 자주 이용하는 구조물이라면 취성파괴 발생시 무조건 대형참사가 발생하게 된다.
대표적인 예로 1995년 6월 29일 6시경에 502명의 사망자, 937명의 부상자, 1400억원 가량의 부동산 피해 및 1300억원 가량의 동산 피해를 발생시킨 삼풍백화점 붕괴사건을 들 수 있으며, 당시의 참혹상을 기억한다면 철근콘크리트 구조물에서의 안전성 확보가 얼만큼 중요한 문제인지를 절감할 수 있을 것이다.
한편, 상술한 철근콘크리트 구조물의 안전성과는 별도로 철근콘크리트 구조물 제작에 있어서 공사기간(이하 '공기'라 함)의 단축은 매우 중요한 문제라 볼 수 있다.
건설산업에 있어서의 공기는 사업성(분양성)과 원가적인 측면 등에서 절대적인 경쟁력이 부여되는 분야이며, 공기를 넉넉히 할수록 품질이 보장되는 장점이 있는 반면에 전반적인 사업기간의 장기화로 공사에 투입되는 간접비가 증가되게 되고, 물가상승에 따른 직접비의 증가로 이어지며, 이러한 원가상승 요인들은 결국은 시행자 및 소비자의 부담으로 작용되고, 또한 분양 후 입주시기의 장기화로 분양성에 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 이러한 공기단축의 문제는 초고층건물의 건축에 있어서 더욱 중차대한 문제로 인식될 수 있는바, 골조공사의 층당 10일이 걸린다고 생각해보면 300층 규모의 초고층건물의 건축시 완공에 걸리는 시간은 무려 3000일, 즉 8년을 초과하는 기간이 요구되게 되는 것이다.
따라서, 세계의 모든 초고층건물의 건축에 있어서는 여러 신공법을 활용하여 3~4일에 1층씩을 올리는 기술이 적용되고 있는데, 이렇듯 공기를 지나치게 단축하고자 하는 경우 다시 한번 앞에서 살핀 철근콘크리트 구조물의 안전성 문제가 대두되게 되며, 결국 철근콘크리트 구조물의 안전성 확보 및 공기단축의 문제는 두 마리의 토끼를 한꺼번에 쫓는 것과 마찬가지로 매우 어려운 문제가 아닐 수 없다.
또한 철근콘크리트 구조물 건축에 있어서, 균일한 피복두께 확보 및 철근의 일정 간격 유지, 이를 통한 철근콘크리트 구조물의 품질향상의 요청은 전술한 안정 성 및 공기단축의 문제와 함께 반드시 고려해야만 할 중요 사항이라고 볼 수 있다.
출원인은 전술한 철근콘크리트 구조물 건축에 있어서의 중요 사항 및 이를 간과하고 있는 종래기술상의 문제점 해결을 위해, '철근 조립용 연결체 및 이를 이용한 철근의 연결방법(출원번호 제10-2007-0114394호)', '철근 선조립용 슬리브(출원번호 제20-2007-0018589호)' 및 '철근 선조립용 연결체 및 이를 이용한 철근의 결속방법(출원번호 제10-2007-0120086호)'를 출원한 바 있으며, 본원 발명은 상기 특허출원 등 및 실용신안출원에 게재된 발명 및 고안의 활용방안으로 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재 및 이를 활용한 기초구조물의 시공방법을 제공하기 위해 창안된 것이다.
본 발명의 목적은, 철근콘크리트 구조물 건축시 선조립 가능한 기초보강재를 제공함으로써 공기를 단축시킬 수 있고, 완성된 구조물의 안전성까지 함께 확보할 수 있는 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재 및 이를 활용한 기초구조물의 시공방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 상부에 철근이 삽입되도록 형성되는 적어도 하나의 상부관통홀과, 상기 상부관통홀에 인접한 위치에 상기 상부관통홀의 진행방향과 교차하여 형성되는 상부핀홀과, 하부에 철근이 삽입되도록 형성되는 적어도 하나의 하부관통홀과, 상기 하부관통홀에 인접한 위치에 상기 하부관통홀의 진행방 향과 교차하여 형성되는 하부핀홀을 갖는 적어도 2개의 중공형 강관; 및 상기 상부핀홀 및 상기 하부핀홀에 각각 삽입되어 상기 상부관통홀 및 상기 하부관통홀에 삽입된 철근을 고정하는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재에 의해 달성된다.
상기 강관은, 상기 강관의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 충진용홀을 더 포함할 수 있다.
상기 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재는, 플랜지와, 상기 플랜지 상측으로 돌출되고 상기 강관 하측이 삽입되는 삽입부를 갖는 써포터(Supporter)를 더 포함할 수 있다.
상기 고정핀은, 테이퍼핀일 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 공통 전체 기초 역할을 담당하는 기초하부근을 배근하는 단계; 다울을 설치하는 단계; 상기 다울에 인접하여 선조립된 본 발명의 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재를 위치시키는 단계; 및 공통 전체 기초 역할을 담당하는 기초상부근을 배근하는 단계를 포함하는 철근콘크리트 기초구조물의 시공방법에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재는 4개의 그룹으로 선조립되어 상기 다울 주변에 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재는 2개의 그룹으로 선조립되어 상기 다울을 중심으로 종·횡렬 상으로 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 중공형상의 강관 및 고정핀만으로도 삽입된 철근의 유동을 방지할 수 있도록 함으로써, 간편하고 신속하게 철근콘크리트 기초구조물에 사용되는 기초보강재를 제작할 수 있으며, 완성된 철근콘크리트 구조물 전체의 안전성이 담보될 수 있는 기초구조물의 시공이 가능해진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재의 사시도이고, 도 2는 도 1의 기초보강재에 사용되는 강관의 사시도이며, 도 3은 도 1의 기초보강재에 사용되는 써포터(Supporter, 이하 생략)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재의 사시도이며, 도 5는 도 4의 기초보강재에 사용되는 강관의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재의 평면도이다.
본 발명에 있어서 "선조립"의 의미는 철근콘크리트 구조물 건축시 콘크리트의 타설 전 기초보강재를 미리 조립한다는 뜻으로, 이하에서 사용되는 동일 용어는 동일한 의미이며, 다만 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재는 선조립 뿐만 아니라 시공현장에서 조립하여 사용할 수도 있으므로 본 발명의 권리범위는 용어에 한정되지 않음을 미리 밝혀둔다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예의 설명에 있어서, 이하에서 설시되는 기초보강재는 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재의 의미임 을 미리 밝혀둔다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재(10)는, 적어도 두 개의 중공형 강관(100), 강관(100)의 상부관통홀(110) 및 하부관통홀(130)에 삽입되는 철근(3) 및 고정핀(900)을 포함한다.
강관(100)에 관한 자세한 설명은 후술하기로 하며, 본 발명의 기본적 형태로서 기초보강재(10)는, 적어도 두 개의 강관(100)에, 강관(100) 상측 및 하측에 각각 형성된 상부관통홀(110) 및 하부관통홀(130)을 따라 철근(3)이 삽입된 후, 고정핀(900)에 의해 고정된 상태로 1열 단위로 제작될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 있어서 사용되는 강관(100)의 모습을 알 수 있다. 도 2에 도시된 강관(100)은 중공형 부재로써 금속 재질 등으로 제작되고, 그 형상은 원기둥형 또는 직육면체형 기타 어떠한 형상이라도 무방하다. 다만, 도면 상에는 설명의 편의를 위해 직육면체형 강관(100)을 나타내었다.
본 실시예에 따른 강관(100)은, 상부관통홀(110), 상부핀홀(115), 하부관통홀(130) 및 하부핀홀(135)을 포함한다.
상부관통홀(110) 및 하부관통홀(130)은 강관(100)의 길이방향과 직교하는 방향으로 형성되고, 강관(100) 일 측면에서 시작하여 타 측면까지, 강관(100)의 상측 및 하측 일정부위를 완전히 관통하여 형성된다.
상부핀홀(115) 및 하부핀홀(135)은 고정핀(900) 삽입시 삽입통로가 되는 구성으로, 각각 상부관통홀(110) 및 하부관통홀(130)에 인접하여 그 진행방향과 교차하여 형성되며, 바람직하게는 도시된 바와 같이 상부관통홀(110) 및 하부관통 홀(130)의 진행방향과 직교하는 방향으로, 강관(100) 일 측면에서 시작하여 타 측면까지 강관(100)을 완전히 관통하여 형성된다.
본 실시예에서 상부핀홀(115)은 상부관통홀(110)의 하측에, 하부핀홀(135)의은 하부관통홀(130)의 상측에 나타내었으나, 사실상 상부핀홀(115) 및 하부핀홀(135)의 형성위치는 그 기능과 관련되어 질뿐, 상부관통홀(110) 및 하부관통홀(130)에 인접하여 형성된다면 위치상의 제약은 없다고 볼 수 있다.
다만, 도 2와 같은 위치에 상부핀홀(115) 및 하부핀홀(135)을 도시한 것은 강관(100)의 파괴가능성을 염두에 둔 것으로, 예컨대 상부핀홀(115)이 상부관통홀(110)의 상측에 형성된 경우라면 고정핀(900)의 강제삽입시 강관(100)의 상측과 인접한 상부핀홀(115)의 위치상 길이방향으로 강관(100)이 파손될 수도 있기 때문이다.
따라서, 강관(100)이 충분한 강성을 지니거나 상부핀홀(115)의 형성위치가 강관(100)의 상면으로부터 일정간격 이격된 경우라면 상부핀홀(115)은 상부관통홀(110)의 상측에 위치하여도 무방하며, 이는 하부핀홀(135)의 경우에도 마찬가지이다.
상부핀홀(115)은 상부관통홀(110)에 밀접하여 형성되는바, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부관통홀(110) 및 상부핀홀(115)의 높이차(h1)는 상부관통홀(110) 및 상부핀홀(115)의 반경을 합한 것과 같을 것이나, 상부핀홀(115)의 기능을 고려할 때 상부핀홀(115)의 위치는 높이차(h1)가 반경의 합보다 짧게, 즉 상부관통홀(110)의 하측에 바로 상부핀홀(115)이 위치하도록 하는 것이 아니라 상부핀홀(115)의 형 성위치와 상부관통홀(110)의 형성위치가 일정부분 오버랩되도록 하여 형성하는 것도 가능하다.
하부핀홀(135)의 형성위치 등에 대한 사항은 상부핀홀(115)에 관한 사항과 실질적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
또한 도 2를 참조하면, 강관(100)은 강관(100) 외주면을 관통하여 형성되는 충진용홀(150)을 더 포함할 수 있다.
충진용홀(150)은 철근콘크리트 기초구조물용 건축시 충진되는 콘크리트가 강관(100) 내부로 스며들도록 하기 위해 갖추어진 구성이며, 위치 및 형상의 제한 없이 콘크리트가 강관(100) 내부로 쉽게 흘러들 수 있도록 하면 충분하다.
물론 강관(100)은 중공형상을 지니는바 충진용홀(150)이 없는 경우라도 콘크리트는 강관(100) 내측 중공으로 흘러들 수 있을 것이나, 기초구조물 건축시 토면 또는 버림콘크리트 상면에 수직으로 강관(100)을 위치시키고 콘크리트를 타설하면, 상측으로 타설되는 콘크리트의 경우 문제되지 않으나 좌우측면에서 흘러들어오는 콘크리트의 경우 강관(100)에 의해 일종의 격벽현상이 발생할 수 있는바, 충진용홀(150)은 이를 방지하는 기능을 담당하게 된다.
따라서, 충진용홀(150)은 위치 및 형상의 제한을 받지 않고 강관(100) 내측 중공으로 콘크리트가 충분히 흘러들 수 있도록 강관(100) 외주면을 관통하여 적어도 하나 이상 형성시키는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재(10)를 지지하는 써포터(700)의 모습을 알 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 써포터(700)는 삽입 부(710), 플랜지(730) 및 플랜지홀(731)을 포함한다.
본 실시예에 따른 기초보강재(10)는 고정핀(900)에 의해 고정된 철근(3)으로 연결된 적어도 두 개의 강관(100)을 포함하는바, 기초구조물 제작시 선조립된 기초보강재(10)를 적절한 위치에 놓는 것만으로도 스스로 자립하게 될 것이나, 기초보강재(10)가 놓이는 바닥면이 울퉁불퉁한 토면 또는 버림콘크리트 상면임을 고려할 때 바닥면의 편평도를 고려하여 써포터(700)의 추가 여부를 결정함이 바람직하다.
즉, 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재(10)가 안정적으로 자립하는 경우를 제외하고는 외부 힘에 의하여 기초보강재(10)가 넘어지는 일이 없도록 써포터(700)를 추가 설치하는 것이 가능하다.
도 3에 도시된 써포터(700)의 삽입부(710)는 강관(100) 하측과 결합되는 부분이므로 강관(100)의 형상에 따라 그 형상이 결정되어야 한다.
즉, 직육면체형 강관을 사용하는 경우라면 삽입부(710)의 형상도 직육면체형이 되어야 하며, 원형 강관을 사용하는 경우라면 삽입부(710)도 원형 형상이 되도록 해야 한다.
강관(100) 하측 및 삽입부(710)의 결합깊이는 강관(100)의 무게 등에 따라 결정될 문제로서, 써포터(700)를 위치시키고 강관(100)을 삽입시킨 경우 강관(100)이 쓰러지지 않도록 하면 충분하므로 이를 고려하여 결정한다.
플랜지(730)는 삽입부(710) 하단으로부터 각 방향으로 연장되며 일체로 형성되는 구성으로 전술한 사항과 마찬가지로 강관(100)이 쓰러지지않도록 하기 위해 요구된다.
플랜지홀(731)은 플랜지(730)의 끝단에 하나 이상 포함되는 구성으로 못 등의 체결요소를 관통시킴으로써 플랜지(730)를 임시적으로 고정하는 역할을 담당한다.
다만, 플랜지(730) 및 플랜지홀(731)은, 토면 또는 버림콘크리트 상면에 배치되는 써포터(700)가 견고히 지지될 수 있도록 하기 위한 구성에 불과하므로, 삽입부(710)만으로도 동일한 기능을 수행할 수 있는 경우라면 임의로 생략 가능하다.
또한, 써포터(700)는 필요에 따라 도 1에 도시된 수개의 강관(100) 전부와 결합 될 수도 있을 것이나, 최외곽에 위치한 강관(100)들에만 결합시켜도 무방하며, 기초보강재(10)가 위치하게 될 바닥면의 상태 또는 기초보강재(10)의 무게 등을 고려하여 결정함이 바람직하다.
전술한 충진용홀(150) 및 써포터(700)에 관한 사항은 후술하는 본 발명의 다른 실시예에 있어서도 동일하게 적용 가능한바, 이하에서는 설명의 명료성을 위해 반복되는 내용에 관한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기초보강재(20)는 적어도 4개의 강관(200)을 포함하여 종·횡렬 상으로 2열 이상의 단위로도 제작 가능하며(다만 도 2에는 3 X 3 행렬 단위의 기초보강재(20)를 나타내었다.), 이는 시공하고자 하는 철근콘크리트 구조물의 시공면적 등과 밀접한 관련이 있는 사항이다.
도 5를 참조하면, 도 4에 따른 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재(20)에 사용되는 강관(200)의 모습을 알 수 있다.
도 5에 따른 강관(200)은 제1 상부관통홀(111), 제2 상부관통홀(113), 상부 핀홀(115), 제1 하부관통홀(131), 제2 하부관통홀(133) 및 하부핀홀(135)을 포함한다.
즉, 도 2에 따른 상부관통홀(110)은 제1 상부관통홀(111) 및 제2 상부관통홀(113)로, 그리고 하부관통홀(130)은 제1 하부관통홀(131) 및 제2 하부관통홀(133)로 나뉘어 구성될 수 있다.
인접한 제1 상부관통홀(111), 제2 상부관통홀(113) 및 상부핀홀(115)의 특성상 도면상 나타내기 어려운 면이 있으나, 제1 상부관통홀(111) 하측에 그 진행방향과 직교하여 제2 상부관통홀(113)이 형성되고, 제2 상부관통홀(113) 하측에 그 진행방향과 직교하여 상부핀홀(115)이 형성된다.
마찬가지로, 하부핀홀(135) 하측에 그 진행방향과 직교하여 제2 하부관통홀(133)이 형성되고, 제2 하부관통홀(133) 하측에 그 진행방향과 직교하여 제1 하부관통홀(131)이 형성된다.
도 2에 도시된 강관(100)은 단방향의 철근 조립을 위해서는 되는 것이나, 상호 직교하는 쌍방향의 철근 조립을 위해서는 도 5와 같은 강관(200)을 사용해야하며, 이는 조립하고자하는 철근콘크리트 기초구조물의 면적 및 휨·전단응력량 등을 고려하여 결정할 문제이다.
도 1을 참조하면, 고정핀(900)이 상부핀홀(115) 및 하부핀홀(135)에 삽입된 상태를 알 수 있다.
고정핀(900)은 그 삽입과정의 진행에 따라 점차 직경이 증가하는 테이퍼핀을 사용하는 것이 바람직하며, 전술한 바와 같이 상부관통홀(110) 및 상부핀홀(115)이 일정부분 오버랩되어 형성된 경우라면 일반적인 평행핀을 사용하여도 무방하다.
고정핀(900)을 테이퍼핀으로 하는 경우, 고정핀(900)의 최초 삽입부위가 되는 상부관통홀(110) 일측 및 하부관통홀(130) 일측은 테이퍼핀 일측의 직경보다 커야 하며, 테이퍼핀 타측 직경보다는 작아야 한다.
즉, 고정핀(900)의 삽입개시 단계에서는 상부관통홀(110) 및 하부관통홀(130)에 쉽게 삽입될 수 있으나, 삽입에 따른 테이퍼핀의 직경 증가에 의해 삽입종료 단계에서는 억지 끼워맞춤의 형식이 되도록 하는 것이 바람직하다.
고정핀(900)의 삽입에 따른 철근고정의 효과에 대한 사항은 후술하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 총 9개의 도 5에 도시된 강관(200)을 사용하여 제작된 기초보강재(30)의 완성상태를 알 수 있다.
앞서 살펴 보았듯이, 도 1에 도시된 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재(10)의 가장 기본적인 실시태양은 적어도 두 개의 강관(100)을 사용하여 1열 단위로 제작되는 것이나, 필요에 따라 도 6에 도시된 것과 같은 기초보강재(30) 제작도 가능하며, 시공면적 또는 자중을 고려하여 보다 큰 규모의 기초보강재 제작도 가능함은 자명한 사항이라 볼 수 있다.
도 6에 도시된 기초보강재(30)는, 도 4에 도시된 기초보강재(20)에 사용되는 주철근에 추가하여 보강철근을 결합시킨 것으로, 주철근과 보강철근의 결합은 일반적인 결속선(5, 예컨대, 반생과 같은 결속선)을 이용하여도 무방하다.
도 6에 도시된 기초보강재(30)는 기초보강재(30)가 담당하는 휨·전단응력량 이 큰 경우에 활용되게 될 것이다.
이하에서는 도 1에 도시된 기초보강재(10)의 경우를 가정하여 본 발명의 구체적 실시태양을 설명하기로 한다.
철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재(10)를 제작하기 위해서는, 먼저 철근콘크리트 구조물 건축시 요구되는 시공면적 및 기초구조물이 받게 될 휨·전단 응력 량을 계산하고 이에 대응하는 기초보강재(10)의 크기를 결정해야 한다.
다음으로 기초보강재(10)에 사용되는 강관(100)을 적절한 위치에 위치시킨 후, 상부관통홀(110) 및 하부관통홀(130)에 철근(3)을 삽입하여 강관(100) 상호 간을 개략적으로 연결시키고, 마지막으로 상부핀홀(115) 및 하부핀홀(135)에 고정핀(900)을 삽입하여 철근(3)을 견고히 결속시키게 된다.
고정핀(900)의 삽입에 의하여 상부관통홀(110) 및 하부관통홀(130)에 삽입된 철근(3)이 강관(100)과 견고히 결속되게 되는 원리는 다음과 같다.
고정핀(900)의 삽입개시 전에는, 상부관통홀(110)에 삽입된 철근(3)은 자중에 의해 상부관통홀(110)의 하측에 위치하게 된다.
전술한 바와 같이 고정핀(900)을 테이퍼핀으로 하는 경우, 일측의 직경이 타측의 직경보다 큰 테이퍼핀의 특성상, 고정핀(900)의 삽입과정 진행에 따라 삽입된 철근(3)은 점차 상부관통홀(110)의 상측으로 밀리게 되고, 그 결과, 고정핀(900)의 삽입과정 종료단계에서는 상부관통홀(110)에 삽입된 철근(3) 상측이 상부관통홀(110)에 완전히 밀착되어 그 유동이 방지되게 되는 것이다.
하부관통홀(130)에 삽입된 철근(3)도 동일한 원리에 의해 고정되게 되는바 자세한 설명은 생략한다.
상호 직교하는 쌍방향 철근의 조립을 위해 도 5와 같은 강관(100)을 활용해야 하는 경우라면, 고정핀(900)의 삽입과정 진행에 따라 상부핀홀(115)에 인접한 제2 상부관통홀(113)에 삽입된 철근(3)이 상측으로 강제이동되게 되고, 철근(3)의 강제이동에 따라 제1 상부관통홀(111)에 삽입된 철근(3)이 다시 상측으로 강제이동 되게 되는바 단방향 철근을 고정하는 경우와 마찬가지의 효과를 누릴 수 있다.
이와 더불어, 고정핀(900)을 일반적인 평행핀으로 하는 경우라면, 전술한 바와 같이 상부관통홀(110) 및 상부핀홀(115)의 형성위치가 일정부분 오버랩되어 있어야 하며, 고정핀(900)의 삽입에 따라 철근(3)이 고정되는 과정은 테이퍼핀인 경우와 마찬가지이다.
다만, 고정핀(900)이 테이퍼핀인 경우는 크게 문제되지 않으나 평행핀을 사용하는 경우라면 고정핀(900)이 맞닿는 철근(3)의 하측과의 면적을 고려하여, 망치 등을 통해 고정핀(900)을 삽입할 때 과도한 힘을 가함으로써 고정핀(900) 또는 철근(3)이 파손되거나 변형되는 일이 발생하지 않도록 주의해야 한다.
이하에서는 도 4에 도시된 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재(20)를 활용하여 기둥 또는 벽체를 건축하는 시공방법을 상술하기로 한다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 선조립된 기초보강재(20)를 활용하여 철근콘크리트 기초구조물(기둥의 경우)을 건축하는 방법을 알 수 있다.
물론 도 7a 내지 도 7c에 따른 기초구조물 건축의 경우, 기초보강재(20)를 선조립하여 사용하는 것뿐만 아니라, 강관(200), 철근(3) 및 고정핀(900)을 운반한 후 현장에서 직접 이를 조립하여 설치하는 것도 가능하겠으나, 이하에서는 기초보강재(20)를 선조립하고, 이를 활용하는 경우를 가정하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기초구조물의 시공방법을 상술하기로 한다.
도 7a를 참조하면, 먼저 지정된 보강 범위의 크기를 고려하여 토면 또는 버림콘크리트 상면에 공통 전체 기초 역할을 담당하는, 즉 철근콘크리트 기초구조물 건축에 있어서 종래기술에서 활용되는 기초하부근(4)을 배근하고, 다음으로 기초 보강 상부의 기둥 배근 또는 벽체 배근재로서 다울(9)(dowel, 이하 생략)을 설치한다.
다울(9)은 전단력보강을 목적으로 C.J(construction joint)나 기타 콘크리트의 타설시 어쩔 수 없이 이음을 해야하는 경우에 접합부의 콘크리트의 전단력을 보완하기 위해 추가적으로 배근하는 전단철근 또는, 압축력 보강을 목적으로 기둥의 압축력에 대한 기초 등의 콘크리트 접합면의 압축에 따른 지압파괴를 방지하기 위한 목적으로 배근하는 철근을 의미한다.
다울(9)의 설치까지 완료된 후에는 선조립된 기초보강재(20)를 다울(9) 주변에 설치하게 되는데, 도 7b와 같이 전체가 하나의 결합체로써 형성된 기초보강재(20)의 경우 중앙부근에 다울(9)의 너비만큼 빈 공간이 형성된 상태로 선조립되어야하며, 이처럼 선조립된 기초보강재(20)를 타워크레인으로 인양한 후 다울(9)을 관통하여 위치시키는 것만으로 설치과정이 완료되게 되므로 기초구조물 건축의 편의가 도모된다.
기초보강재(20)의 설치까지 완료된 후에는 기초보강재(20) 상측을 따라 공통 전체 기초 역할을 담당하는 기초상부근(5)을 배근하면 되며, 도 7c를 참조하면 기초상부근(5) 배근이 완료된 모습을 알 수 있다.
도 7d를 참조하면, 벽체 건축을 위해 설치된 기초하부근(4) 및 다울(9)의 모습을 알 수 있으며, 기초보강재(20) 및 기초상부근(5)의 설치 및 배근과정은 기둥의 경우와 마찬가지이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 8a를 참조하면, 4개의 그룹(G1, G2, G3, G4)으로 선조립된 기초보강재(20)의 실시태양을 알 수 있다.
다시 말해 본 발명의 기초보강재(20)는 도 7c에 도시된 것과 같이 한 개의 그룹으로 결합되는 방법 외에도 도 8a에 따라 4개의 그룹으로 결합 될 수 있는 것이다.
다울(9)의 높이가 높거나 또는 선조립된 기초보강재(20)의 자중이 큰 경우 등의 문제로 인해 하나의 그룹으로 제작된 기초보강재(20)를 설치하기 어려운 경우에는, 도 8a와 같이 4개의 그룹(G1, G2, G3, G4)으로 기초보강재(20)를 제작한 후 각각 적절한 위치에 이를 설치하는 것만으로 기초구조물용 시공이 완료되므로 건축과정상 편의를 극대화할 수 있는 효과가 제공되게 된다.
전술한 바와 같이 4개의 그룹(G1, G2, G3, G4)으로 기초보강재(20)를 제작하는 경우라도 각각의 그룹크기는 상호 달라질 수 있으며 설치되는 위치 또한 얼마든지 자유롭게 할 수 있음은 자명한 사항이라고 볼 수 있다.
즉, 중요한 점은 먼저 철근콘크리트 구조물 건축시 요구되는 시공면적 및 기초구조물이 받게 될 휨·전단 응력 량을 계산하고 이에 대응하는 기초보강재(20)의 크기를 결정하는 것이며, 이에 따라 사용될 기초보강재(20)를 제작하는 방식 및 설치되는 위치를 결정하는 것은 각각의 시공환경에 맞추어 자유롭게 할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 기초보강재(20)는 두 개의 그룹(G1, G2)으로 선조립되어 다울(9)을 중심으로 종·횡렬 상으로 배치될 수도 있으며, 이 경우 도 8a에 도시된 기초보강재(20)보다 시공시간을 줄일 수 있는 장점을 가진다.
물론 하나의 그룹으로 일체화하여 기초보강재(20)를 설치하는 것이 가장 간편한 경우겠으나 기초구조물용 면적, 다울(9)의 높이 및 선조립된 기초보강재(20)의 무게 등을 고려하여 시공상 최적화된 방법을 찾아내어 기초보강재(20)를 설치하는 것이 가장 바람직하므로 본 발명에서는 다양한 실시예에 따라 기초보강재(20)를 시공할 수 있도록 하였다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재의 사시도이다.
도 2는 도 1의 기초보강재에 사용되는 강관의 사시도이다.
도 3은 도 1의 기초보강재에 사용되는 써포터의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재의 사시도이다.
도 5는 도 4의 기초보강재에 사용되는 강관의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재의 평면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 4의 기초보강재를 활용하여 기초구조물(기둥의 경우)을 시공하는 과정을 나타낸 공정 순서 사시도이다.
도 7d는 벽체 건축시 사용되는 기초하부근 및 다울의 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 수개의 그룹으로 나누어 선조립된 도 4의 기초보강재가 배치된 모습을 나타낸 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 20, 30 : 기초보강재 100, 200 : 강관
110 : 상부관통홀 111 : 제1상부관통홀
113 : 제2상부관통홀 115 : 상부핀홀
130 : 하부관통홀 131 : 제1하부관통홀
133 : 제2하부관통홀 135 : 하부핀홀
150 : 충진용홀 700 : 써포터
710 : 삽입부 730 : 플랜지
731 : 플랜지홀 900 : 고정핀
3 : 철근 4 : 기초하부근
5 : 기초상부근 5 : 결속선(반생)
9 : 다울

Claims (7)

  1. 상부에 철근이 삽입되도록 형성되는 적어도 하나의 상부관통홀과, 상기 상부관통홀에 인접한 위치에 상기 상부관통홀의 진행방향과 교차하여 형성되는 상부핀홀과, 하부에 철근이 삽입되도록 형성되는 적어도 하나의 하부관통홀과, 상기 하부관통홀에 인접한 위치에 상기 하부관통홀의 진행방향과 교차하여 형성되는 하부핀홀을 갖는 적어도 2개의 중공형 강관; 및
    상기 상부핀홀 및 상기 하부핀홀에 각각 삽입되어 상기 상부관통홀 및 상기 하부관통홀에 삽입된 철근을 고정하는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 강관은,
    상기 강관의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 충진용홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재.
  3. 제 1항에 있어서,
    플랜지와, 상기 플랜지 상측으로 돌출되고 상기 강관 하측이 삽입되는 삽입부를 갖는 써포터(Supporter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고정핀은 테이퍼핀인 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재.
  5. 공통 전체 기초 역할을 담당하는 기초하부근을 배근하는 단계;
    다울을 설치하는 단계;
    상기 다울에 인접하여 선조립된 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 철근콘크리트 기초구조물용 기초보강재를 위치시키는 단계; 및
    공통 전체 기초 역할을 담당하는 기초상부근을 배근하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기초구조물의 시공방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 기초보강재는,
    4개의 그룹으로 선조립되어 상기 다울 주변에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기초구조물의 시공방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 기초보강재는,
    2개의 그룹으로 선조립되어 상기 다울을 중심으로 종·횡렬 상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기초구조물의 시공방법.
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