KR20110018478A - 하중분산형 기초말뚝 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하중분산형 기초말뚝 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로,

몸체 외주면을 따라 소정 위치에 하나 이상의 관통구멍이 뚫리고, 하부바닥이 넓은 호형을 이루며 상부는 좁아지는 원뿔 형상으로 이루어진 하중분산형 기초말뚝을 구성하여 연약지반 보강 기초 공사시, 기초말뚝과 쇄석골재가 서로 일체 거동할 수 있는 구조를 구축하여 연약지반상에서 상부구조물의 하중을 효율적으로 지반에 분산시켜 안정적인 연약지반의 보강기초공사를 가능하게 하는 하중분산형 기초말뚝 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

연약지반 보강부재, 하중분산 기초말뚝, 보강부재, 지반보강

Description

하중분산형 기초말뚝 및 이를 이용한 시공방법{A FOUNDATION PILE FOR LOAD DISPERSION STYLE AND METHOD CONSTRUCTION USING THE SAME}

본 발명은 하중분산형 기초말뚝 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연약지반 상에 안정적인 구조물 시공을 가능하게 하고, 신속하고 경제적인 하중분산형 기초말뚝에 관한 것이다.

일반적으로 구조물 하부의 연약지반 보강기초에 관한 공법은 건축구조물이나 토목구조물의 하부지반이 연약할 경우 구조물 하부 기초공사에 주로 사용되어지는 공법이다. 이러한 연약지반 보강기초로는 연약지반 상에 콘크리트를 일정 두께 타설하거나 또는 쇄석골재를 일정 두께만큼 포설하는 방법이 일반적이다.

그러나 연약지반 상에 콘크리트를 일정 두께 타설하거나 쇄석골재을 포설하는 방법은 가장 일반적이나 기초지반이 연약하여 쇄석골재의 치환깊이가 깊어지거나 콘크리트 타설 깊이가 깊어질 경우 공사비가 증대되는 문제점이 있다. 또한 쇄석골재 치환깊이나 콘크리트 타설 깊이가 증가됨에 따른 별도의 가시설 터파기 공사가 병행되어야 하므로 안정성의 문제점이 발생되며 시공성 및 경제성이 떨어지는 문제점 또한 발생하였다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 하부바닥이 호형 형상을 가지고 상부는 좁아지는 원뿔형상으로 이루어진 기초말뚝을 구성하여 상기 기초말뚝을 일정간격 이격되도록 종.횡배열 배치시키고 철근으로 기초말뚝간 서로 결속한 후 기초말뚝 사이마다 형성된 공극에 쇄석골재를 포설한 후 다짐을 실시하여 상부측 구조물의 하중이 기초말뚝과 쇄석골재가 동시에 지지도록 하여 기초말뚝과 쇄석골재가 서로 일체 거동하며 하중을 안정적으로 분산시키며 지지할 수 있는 하중분산형 기초말뚝 및 이를 이용한 시공방법을 제시하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면,

[청구항 1]에 기재된 발명에 따르면; 몸체(10)에 하나 이상의 관통구멍(12)이 뚫리고, 상부는 좁고 하부는 넓은 호형 형상으로 형성되며, 상기 몸체(10) 상부면에 이송고리(20)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

[청구항 2]에 기재된 발명에 따르면; 상기 몸체(10) 상부는 원뿔 형상으로 좁아지게 구성된 것을 특징으로 한다.

[청구항 3]에 기재된 발명에 따르면; 제 1항의 하중분산형 기초말뚝(100)를 이용하여 굴착된 연약지반에 하중분산형 기초말뚝(100)을 평면상으로 다수개 종.횡 배열하여 위치시키되, 기초말뚝(100)이 일정간격 서로 이격되도록 위치시켜 관통구멍(12)으로 철근(30)을 끼워 기초말뚝(100)간 서로 연결되게 설치하고, 상기 기초 말뚝(100)과 기초말뚝(100) 사이마다 형성된 공극에 쇄석골재(300)를 채움하면 상부(11)는 좁고, 하부는 넒은 기초말뚝(100)에 의해 기초말뚝(100) 사이 공극에 충진되는 쇄석골재(300)가 상부는 넓게 포진되고 하부는 좁게 포진되는 구조를 형성하여 상부측 구조물의 하중을 기초말뚝(100)과 쇄석골재(300)가 동시에 전달받아 지반으로 고루 분산시킬 수 있는 시공방법을 구성한데 특징이 있다.

[청구항 4]에 기재된 발명에 따르면; 몸체(10A) 외주면을 따라 하나 이상의 관통구멍(12A)이 뚫리고, 하부바닥(13A)이 넓은 호형을 이루며, 상부(11A)는 좁아지는 원뿔 형상으로 내부에 중공부(16)가 형성되고, 상기 몸체(10A) 상부측 입구에 요입홈(14)이 형성되며, 하부바닥(13)에 하나 이상의 통공(15)이 뚫린 기초말뚝거푸집(200)을 구성하여 연약지반기초구축시 현장에서 타설하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하중분산형 기초말뚝 및 이를 이용한 시공방법에 의하면, 상부는 원뿔형상으로 좁고 하부는 넓은 호형 구조로 이루어진 기초말뚝을 구성함에 따라 연약지반 보강 기초 공사시, 기초말뚝과 쇄석골재가 서로 일체 거동할 수 있는 구조를 이루어 연약지반상에서 상부구조물의 하중을 효율적으로 지반으로 분산시켜 안정적인 보강구조공사를 제시할 수 있는 획기적인 발명인 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 연약지반 기초말 뚝으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하중분산형 기초말뚝을 보인 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 사용상태를 보인 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용상태 및 작용효과를 보인 단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 현장타설용 하중분산형 기초말뚝거푸집을 보인 사시도를 나타낸 것이며, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예의 사용상태를 보인 사시도를 나타낸 것이다.

본 발명의 하중분산형 기초말뚝(100)은 도 1에 보인바와 같이, 몸체(10) 외주면을 따라 소정 위치에 하나 이상의 관통구멍(12)이 뚫리고, 하부바닥(13)이 넓은 호형을 이루며 상부(11)는 좁아지는 원뿔 형상으로 이루어진다.

또한 하중분산형 기초말뚝(100)의 몸체(10) 상부면에는 이송시 용이성을 위해 이송고리(20)를 포함하여 구성된다.

상기 몸체(10) 외주면을 따라 내부를 관통하여 뚫리는 관통구멍(12)은 몸체 외주면에서 내부를 관통되게 형성한 것이며, 현장에서 기초말뚝(100)을 설치 및 시공시 도 2에 보인바와 같이, 관통구멍(12)으로 철근(30)을 관통되게 끼워 종.횡배열 설치되는 기초말뚝(100)끼리 서로 견고하게 연결·결합되도록 하여 연약지반상 에 설치시 지반에 대한 응력분산 효과를 갖음과 동시에 하중(荷重)을 효과적으로 분산시켜 지반에 부드럽게 전달하므로서 연약지반을 견고하게 보강할 수 있도록 한 것이다.

이러한 본 발명의 하중분산형 기초말뚝(100)은 본 발명에 의한 기초말뚝(100)의 형상대로 성형된 틀에 콘크리트를 부어 양생하여 공장에서 단일체로 제작하여 정해진 규격의 일정한 크기로 기성제품화한 후, 시공현장에 반입하여 설치할 수 있도록 제공하여 시공시간 및 기간의 단축으로 공사비 절감과 공장 제작에 따른 콘크리트 품질관리가 용이하게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 하중분산형 기초말뚝의 시공 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저 연약지반을 소정의 깊이로 굴착하여 일정한 공간부를 형성한 후, 하중분산형 기초말뚝(100)을 평면상으로 다수개 종.횡 배열되게 위치시키되, 기초말뚝(100)간 소정간격 서로 이격되도록 위치시켜 관통구멍(12)으로 철근(30)을 끼워 기초말뚝(100)과 서로 연결되게 설치한다. 그리고 상기 기초말뚝(100)과 기초말뚝(100) 사이마다 형성된 공극에 쇄석골재(300)를 채워 다짐한 후, 그 위에 바닥슬래브를 설치하는 단계로 시공하게 된다.

이와 같이 하부바닥(13)이 넓은 호형 형상을 이루고, 상부(11)는 점점 좁아지는 원뿔 형상을 가지는 본 발명에 따른 하중분산형 기초말뚝(100)을 일정간격으로 배치 및 배열하고 다수개의 철근(30)을 격자상으로 결속하여 연결한 후, 소정간격 이격되도록 설치함에 따라 기초말뚝(100) 사이마다 형성된 공극에 쇄석골재(300)로 채우고 다짐을 실시하여 연약지반보강기초를 구성하게 되면, 도 3에 사용상태 및 작용효과를 도시한 바와 같이, 상부(11)는 좁고, 하부는 넒은 기초말뚝(100)에 의해 기초말뚝(100) 사이 공극에 충진되는 쇄석골재(300)가 상부는 넓게 포진되고 하부는 좁게 포진되는 구조가 형성되어 기초말뚝(100) 사이에 아칭효과(A)가 발생하게 된다.

이에 쇄석골재(300)가 하부로 빠져나오지 않게 되므로 기초말뚝(100)과 쇄석골재(300)가 일체화된 구조(즉, 상부측 구조물의 하중을 기초말뚝과 쇄석골재가 동시에 전달 받아 서로 일체 거동할 수 있는 구조를 형성)가 형성되어 상부측 구조물의 하중을 효과적으로 분산시켜 지반에 부드럽게 전달하여 안정적인 보강기초를 구축할 수 있게 된다.

또한 기초말뚝(100)의 하부바닥(13)이 호형 형상으로 넓게 형성됨에 따라 상부 구조물로부터 받는 하중에 의해 발생되는 접지압을 지반으로 고루 분산시킬 수 있어 이는 지지력 증대 및 침하저감 효과를 볼 수 있다. 또한 기초말뚝(100) 사이의 쇄석골재(300)에 작용하는 하중은 기초말뚝(100)의 상부 원뿔 형상에 따른 경사면(11a)에 지지하게 되어 접지면으로 하중이 전달되게 함으로써 하중이 고루 분산되어 상부측 구조물을 안정적으로 받쳐주며 지지할 수 있는 특징을 가지게 된다.

또 상기와 같은 기초말뚝(100)의 연약지반 시공에 있어서 상부(11)는 좁고, 하부는 넒은 기초말뚝(100)에 의해 기초말뚝(100) 사이 공극에 충진되는 쇄석골재(300)가 상부는 넓게 포진되고 하부는 좁게 포진되는 안정적인 구조가 형성됨에 따라 시공시 지반 사정에 따라 기초말뚝(100)을 종횡배열.배치한 후 기초말뚝(100) 간 서로 격자상으로 연결하는 철근(30) 배설작업을 하지 않고, 공극 사이마다 쇄석골재(300)만 채워 기초말뚝(100)과 쇄석골재(300)만으로 보강기초공사를 완료할 수 있다. 이는 기초말뚝(100)의 일체화를 목적으로 격자형태로 연결하는 철근 배설이 없이도 기초말뚝(100)의 하부(13)가 넓게 형성되고, 상부(11)는 좁게 형성된 안정적인 구조와 기초말뚝(100)의 사이사이 공극을 쇄석골재(300)가 채움되어 기초말뚝(100)과 쇄석골재(300)가 상호보완하며 일체 거동할 수 있어 상부측 구조물의 하중을 지지할 수 있는 안정적인 보강구조를 이룰 수 있고 철근(30) 배설의 생략에 따른 공사비 절감 및 시공기간을 단축할 수 있는 경제적인 효과를 제공할 수 있는 것이다.

또 상기와 같은 기초말뚝(100)의 시공에 있어서 기초말뚝(100)간 철근(30)을 연결 배설시 기초말뚝(100)으로 형성되는 관통구멍(12)으로 철근(30)을 끼워 철근(30)이 기초말뚝(100)을 관통하며 내설되도록 하는 작업이 용이하지 못할 경우 기초말뚝(100)의 상부(11)에 형성되는 이송고리(20)를 이용하여 격사상으로 연결하며 시공할 수도 있다. 이송고리(14) 연결 체결시의 철근(30)의 격자상 체결방법은 통상적인 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 4 내지 도 5에 의거하여 본 발명에 의한 하중분산형 기초말뚝에 대해 현장 타설이 가능하도록 하는 다른 실시예를 설명하면,

현장타설이 가능하도록 몸체(10A) 외주면을 따라 소정 위치에 하나 이상의 관통구멍(12A)이 뚫리고, 하부바닥(13A)이 넓은 호형을 이루며 상부(11A)는 좁아지는 원뿔 형상으로 내부가 비워져 중공부(16)가 형성되고, 상부 입구에 요입홈(14) 이 형성되며, 하부바닥(13)에 통공(15)이 뚫린 기초말뚝거푸집(200)이 구성된다.

이와 같은 기초말뚝거푸집(200)은 현장시공시 굴착된 연약지반 위에 기초말뚝거푸집(200)을 종.횡 배열되게 거치시킨 후 다수개의 철근(30)을 기초말뚝거푸집(200) 몸체(10A)에 형성된 관통구멍(12A), 요입홈(14)에 격자상으로 서로 배치한 후 기초말뚝거푸집(200) 내부에 콘크리트를 타설하여 양생되도록 시공하게 된다.

즉, 상기 기초말뚝거푸집(200)을 시공 현장에 설치하고, 각각의 거푸집틀 내측에 콘크리트를 부어 양생시키면, 간단하게 기초말뚝(100)이 형성되는 것이므로, 그 전체적인 시공이 매우 간편하게 이루어지는 것이다.

여기서 배치.배열되는 기초말뚝거푸집(200)의 철근(30)을 연결시 기초말뚝거푸집(200)의 상부 입구에 형성된 요입홈(14)으로 기초말뚝거푸집(200)의 상부측에서 철근(30)을 안착시키는 식으로 용이하게 연결할 수 있고, 기초말뚝거푸집(200) 내부에 타설되는 콘크리트가 양생되면서 철근(30)으로 연결된 기초말뚝거푸집(200) 전체를 일체화시키게 된다. 또한 기초말뚝거푸집(200) 내부에 콘크리트를 타설시 하부 바닥부에 뚫린 통공(15)을 타고 콘크리트가 기초말뚝거푸집(200)의 하부바닥(13A) 외부로 누설되도록 하여 기초말뚝거푸집(200)의 하부바닥(13A)이 호형임에 따라 형성되는 하부바닥(13A) 저면과 굴착지면 사이 간극(B)에 누설된 콘크리트가 긴밀하게 채워져 기초말뚝거푸집(200)이 지면에 보다 안정적으로 정착하게 된다(도 6 참조). 이는 후공정인 쇄석골재(300)를 기초말뚝거푸집(200)의 사이 공극마다 채움시 쇄석골재(300)가 기초말뚝거푸집(200)의 하부바닥(13A) 저면과 굴착지면 사이 간극에 채워지지 않는 것을 보완할 수도 있는 것이다.

상기 기초말뚝거푸집(200) 내부에 콘크리트 타설이 완료 및 철근(30)과 배열된 기초말뚝거푸집(200)간에 일체화가 이루어지면, 배열시 소정간격 이격된 기초말뚝거푸집 사이 공극으로 쇄석골재(300)로 채움을 실시한 다음 다짐을 실시하게 되면 기초말뚝거푸집(200)에 의한 하중분산형 기초말뚝의 현장타설 시공을 완료하게 된다. 이에 대한 작용효과는 단일체로 기성제품화 된 기초말뚝과 동일하다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하중분산형 기초말뚝 및 이를 이용한 시공방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 하중분산형 기초말뚝을 보인 사시도

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 사용상태를 보인 사시도

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용상태 및 작용효과를 보인 단면도

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 현장타설용 하중분산형 기초말뚝거푸집을 보인 사시도

도 5 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예의 사용상태를 보인 사시도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 기초말뚝 200 : 부재거푸집 300 : 쇄석골재

10,10A : 몸체 11,11A : 상부 12,12A : 관통구멍

13,13A : 하부바닥 14 : 요입홈 15 : 통공

16 : 중공부

30 : 철근

Claims (6)

1. 몸체(10)가 상부는 좁고 하부는 넓은 호형 형상으로 형성되며,

   상기 몸체(10) 상부면에 이송고리(20)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 기초말뚝.
2. 제 1항에 있어서, 상기 몸체(10) 상부는 원뿔 형상으로 좁아지게 구성된 것을 특징으로 하는 하중분산형 기초말뚝.
3. 제 1항에 있어서, 상기 몸체(10)에 하나 이상의 관통구멍(12)이 형성된 것을 특징으로 하중분산형 기초말뚝.
4. 제 1항의 하중분산형 기초말뚝(100)을 이용하여 굴착된 연약지반에 하중분산형 기초말뚝(100)을 평면상으로 다수개 종.횡 배열하여 위치시키되, 기초말뚝(100)이 일정간격 서로 이격되도록 위치시켜 관통구멍(12)으로 철근(30)을 끼워 기초말뚝(100)간 서로 연결되게 설치하고,

   상기 기초말뚝(100)과 기초말뚝(100) 사이마다 형성된 공극에 쇄석골재(300)를 채움하면 상부(11)는 좁고, 하부는 넒은 기초말뚝(100)에 의해 기초말뚝(100) 사이 공극에 충진되는 쇄석골재(300)가 상부는 넓게 포진되고 하부는 좁게 포진되는 구조를 형성하여 상부측 구조물의 하중을 기초말뚝(100)과 쇄석골재(300)가 동 시에 전달받아 지반으로 고루 분산시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 하중분산형 기초말뚝의 시공방법.
5. 제 1항의 하중분산형 기초말뚝(100)을 이용하여 굴착된 연약지반에 하중분산형 기초말뚝(100)을 평면상으로 다수개 종.횡 배열하여 위치시키되, 기초말뚝(100)이 일정간격 서로 이격되도록 위치시키고, 상기 기초말뚝(100)과 기초말뚝(100) 사이마다 형성된 공극에 쇄석골재(300)를 채움만으로 보강기초시공하는 것을 특징으로 하는 하중분산형 기초말뚝의 시공방법.
6. 몸체(10A) 외주면을 따라 하나 이상의 관통구멍(12A)이 뚫리고,

   하부바닥(13A)이 넓은 호형을 이루며, 상부(11A)는 좁아지는 원뿔 형상으로 내부에 중공부(16)가 형성되고,

   상기 몸체(10A) 상부측 입구에 요입홈(14)이 형성되며, 하부바닥(13)에 하나 이상의 통공(15)이 뚫린 기초말뚝거푸집(200)을 구성하여 연약지반기초구축시 현장에서 타설하여 사용하는 것을 특징으로 하는 하중분산형 기초말뚝.

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