KR20110085632A - 지상 구조물 기초용 일체형 기초재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지상 구조물 기초용 일체형 기초재에 관한 것으로 특히, 수개의 결합 홀이 정해진 간격을 두고 천공된 형태를 갖는 직사각 판체형 상판과; 상기 상판의 면적에 대응하는 면적을 갖는 직사각 판체형 하판과; 상기 상,하판 사이에서 일정간격을 두고 종방향 및 횡방향으로 세워진 상태에서 상하면이 상,하판에 각각 앵커볼트나 용접으로 고정 설치되어 상,하판이 일정간격을 유지한 채 상호 일체로 결합되게 하는 수개의 종/황방향 지지판과; 상판의 결합 홀에 끼워져 결합되는 고정핀이 하판의 저면으로 돌출되도록 상기 상,하판의 양측부에서 수직방향으로 고정 설치되어 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 기초재들이 서로 일정간격을 두고 2단 또는 그 이상의 다단으로 상호 연결되게 하는 수개의 고정구;로 구성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 기초에 대한 간편 설계가 가능하고, 하중만 알면 구조물에 대한 기초는 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 기초재의 선 제작이 가능하며, 양산화를 통해 제작해 놓은 상태에서 바로 쓸 수 있도록 재고(Stock)가 가능하고, 비용과, 납기 및 인력투입 등의 절감을 통해 약 40%의 경제적 비용 절감이 가능하며, 특히 기초 시공과정을 매우 간편하게 시공할 수 있고, 또한 지상 구조물 중 500ton 이상의 집중하중이 작용되는 것에 매우 효율적으로 적용할 수 있으며, 교각 하부, 화공기기 하부 , 저유소, 가스, 및 원유 터미널에 적용할 수 있고, 원통형 대형철탑 및 화학공장 반응탑 수문 등 2차 하중 작용점 기초에 적용할 수 있는 것이다.

Description

지상 구조물 기초용 일체형 기초재{On shore assembly foundation unit}

본 발명은 지상 구조물 기초용 일체형 기초재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지상에서 구축되는 어떠한 구조물에도 가능 즉, 지상 구조물을 구축할 때 안식각을 포함한 터파기를 실시하고 버림 콘크리트 타설한 다음 실시되는 앵커볼트의 거치를 위한 구조물을 설치 및 이형철근의 배치 후 거푸집을 구성하고 콘크리트를 타설하는 공정을 생략하고 버림 콘크리트 상면에 소정 형상을 갖는 일체형 기초재를 다단으로 설치하여 지상 구조물의 기초를 형성시킬 수 있도록 하는 방식을 통해 기초 시공과정을 매우 간편하게 시공할 수 있고, 또한 지상 구조물 중 500ton 이상의 집중하중이 작용되는 것에 매우 효율적으로 적용할 수 있으며, 교각 하부, 화공기기 하부 , 저유소, 가스, 및 원유 터미널에 적용할 수 있고, 원통형 대형철탑 및 화학공장 반응탑 수문 등 2차 하중 작용점 기초에 적용할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 지상 구조물의 경우 안식각을 포함한 터파기를 실시한 후에 버림 콘크리트를 타설하고 앵커볼트를 거치를 위한 구조물을 설치한 다음 이형철근을 배치한 후 거푸집을 구성하고 콘크리트를 타설하는 시공방법을 채택하고 있어 이와 같은 방식으로 기초를 완성하는 기간은 대략 1개월 이상의 시간이 필요하게 된다.

한편, 수직 하중이 500ton 이상의 지상 구조물에 대한 기초재 선정 과정은 지질조사에서부터 토압 내 저항 콘크리트까지 고려해야 하므로 앵커볼트(Anchor Bolt), 엠비디드(Embeded), 보강재(Bracket) 등을 별도로 계산하여 적용하려면 조합 지지력에 대한 파악이 쉽지 않고 과 설계의 방지가 어려운 것이 현실이다.

즉, 수직 하중이 500ton 이상인 경우 기존의 기초방식은 위에서 논의된 앵커볼트를 기준으로 하중 검토를 하고 파지력이 모자랄 경우 앵커볼트를 2열 및 3열 배열 형식으로 구성하는 것이 일반적이다.

이러한 방법의 맹점은 엄청난 대형 토목 공사화되며, 기초비용이 전체 공사비에 발생하는 비율이 높게 확대된다.

따라서, 구조물별 형식에 따라서 다를 수 있지만 이 기초의 표준화로 어떤 구조물이든 집중하중 평균 하중으로 바꾸어 수직 분력을 분산시킬 수 있고, 설치는 기존의 방식에 비하여 효율적인 방식을 요구하고 있음은 물론 내진 해석을 동시에 검토할 수 있는 구조를 요구하고 있다.

특히 밀집형 공장 건물지역 이나 오일 가스 건축물은 동시에 구성되어야 하므로 터파기 공사의 안식각을 줄 수 있을 만큼의 여유가 없으므로 간단한 일체형 구조 기초가 요구되어 진다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 철판으로 된 상,하판과, 수개의 종/횡 지지판 및 고정구로 기초재를 형성하여 지상 구조물을 구축할 때 안식각을 포함한 터파기를 실시하고 버림 콘크리트 타설한 다음 실시되는 앵커볼트의 거치를 위한 구조물을 설치 및 이형철근의 배치 후 거푸집을 구성하고 콘크리트를 타설하는 공정을 생략하고 상기 버림 콘크리트 상면에 직접 다단으로 결합 설치할 수 있도록 함으로써 기초재 일체 형식을 통하여 간편설계(Optimization Design)가 가능하고, 하중만 알면 구조물에 대한 기초는 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 기초재의 선 제작이 가능하며, 양산화를 통해 제작해 놓은 상태에서 바로 쓸 수 있도록 재고(Stock)가 가능하고, 비용과, 납기 및 인력투입 등의 절감을 통해 약 40%의 경제적 비용 절감이 가능하며, 특히 기초 시공과정을 매우 간편하게 시공할 수 있고, 또한 지상 구조물 중 500ton 이상의 집중하중이 작용되는 것에 매우 효율적으로 적용할 수 있으며, 교각 하부, 화공기기 하부 , 저유소, 가스, 및 원유 터미널에 적용할 수 있고, 원통형 대형철탑 및 화학공장 반응탑 수문 등 2차 하중 작용점 기초에 적용할 수 있는 지상 구조물 기초용 일체형 기초재를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수개의 결합 홀이 정해진 간격을 두고 천공된 형태를 갖는 직사각 판체형 상판과; 상기 상판의 면적에 대응하는 면적을 갖는 직사각 판체형 하판과; 상기 상,하판 사이에서 일정간격을 두고 종방향 및 횡방향으로 수직하게 세워진 상태에서 상하면이 상,하판에 각각 앵커볼트나 용접으로 고정 설치되어 상,하판이 일정간격을 유지한 채 상호 일체로 결합되게 하는 수개의 종/황방향 지지판과; 상판의 결합 홀에 끼워져 결합되는 고정핀이 하판의 저면으로 돌출되도록 상기 상,하판의 양측부에서 수직방향으로 고정 설치되어 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 기초재들이 서로 일정간격을 두고 2단 또는 그 이상의 다단으로 상호 연결되게 하는 수개의 고정구;로 구성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 상판에 천공된 결합 홀의 내주면에는 상판 휨 방지용 연결핀를 더 용접 설치하되, 상기 상판 휨 방지용 연결핀의 저단부는 하판을 관통하도록 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상,하판에는 수개의 철근 설치공 겸 콘크리트 몰탈 통과공을 정해진 간격을 두고 더 천공시킨 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 철판 및 철재를 이용하여 철판으로 된 상,하판과, 수개의 종/횡 지지판 및 고정구을 상호 용접을 통해 결합한 구성을 갖는 기초재를 형성하여 지상 구조물을 구축할 때 안식각을 포함한 터파기를 실시하고 버림 콘크리트 타설한 다음 그 상면에 직접 다단으로 결합 설치할 수 있도록 함으로써 첫째 간편 설계(Optimization Design)가 가능하고, 둘째 하중만 알면 구조물에 대한 기초는 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 기초재의 선 제작이 가능하며, 셋째 양산화를 통해 제작해 놓은 상태에서 바로 쓸 수 있도록 재고(Stock)가 가능하고, 넷째 비용과 납기 및 인력투입 등에 따른 경제적 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 다섯째 기초 시공과정을 매우 간편하게 시공할 수 있고, 여섯째 지상 구조물 중 500ton 이상의 집중하중이 작용되는 것에 매우 효율적으로 적용할 수 있으며, 일곱째 교각 하부, 화공기기 하부 , 저유소, 가스, 및 원유 터미널에 적용할 수 있고, 여듭째 원통형 대형철탑 및 화학공장 반응탑 수문 등 2차 하중 작용점 기초에 적용할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 일체형 기초재의 사시도.
도 2는 본 발명 일체형 기초재의 정 단면 사시도.
도 3은 본 발명 일체형 기초재를 종방향으로 연결함은 물론 3단으로 적층한 상태를 보인 사시도.
도 4는 본 발명 일체형 기초재를 3단 격자형으로 적층한 상태를 보인 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 일체형 기초재의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 일체형 기초재의 정 단면 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 일체형 기초재를 종방향으로 연결함은 물론 3단으로 적층한 상태를 보인 사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 일체형 기초재를 3단 격자형으로 적층한 상태를 보인 사시도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명은, 수개의 결합 홀(11)이 정해진 간격을 두고 천공된 형태를 갖는 직사각 판체형 상판(1)과;

상기 상판(1)의 면적에 대응하는 면적을 갖는 직사각 판체형 하판(2)과;

상기 상,하판(1)(2) 사이에서 일정간격을 두고 종방향 및 횡방향으로 수직하게 세워진 상태에서 상하면이 상,하판(1)(2)에 각각 앵커볼트나 용접으로 고정 설치되어 상,하판(1)(2)이 일정간격을 유지한 채 상호 일체로 결합되게 하는 수개의 종/황방향 지지판(3)(4)과;

상판(1)의 결합 홀(11)에 끼워져 결합되는 고정핀(51)이 하판(2)의 저면으로 돌출되도록 상기 상,하판(1)(2)의 양측부에서 수직방향으로 고정 설치되어 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 기초재들이 서로 일정간격을 두고 2단 또는 그 이상의 다단으로 상호 연결되게 하는 수개의 고정구(5);로 구성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 상판(1)에 천공된 결합 홀(11)의 내주면에는 상판 휨 방지용 연결핀(6)를 더 용접 설치하되, 상기 상판 휨 방지용 연결핀(6)의 저단부는 하판을 관통하도록 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상,하판(1)(2)에는 수개의 철근 설치공 겸 콘크리트 몰탈 통과공(12)(22)을 정해진 간격을 두고 더 천공시킨 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 지상 구조물 기초용 일체형 기초재에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일체형 기초재는 직사각 판체 형상을 갖는 상,하판(1)(2)과 수개의 종/황방향 지지판(3)(4) 및 고정구(5)로 성형되어 안식각을 포함한 터파기가 실시된 후 타설되는 버림 콘크리트 상면에 서로 일정간격을 두고 2단 또는 그 이상의 다단으로 상호 연결되게 결합 설치할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 상기 상판(1)과 하판(2)은 각각 비교적 두께가 두꺼운 철판을 소정 면적을 갖는 직사각형 판체 형상으로 절단 성형하되, 상기 상판(1)의 중심선 상에는 정해진 간격을 두고 다른 일체형 기초재에 설치되어 있는 고정구(5)의 고정핀(51)이 끼워져 결합될 수 있는 수개의 결합 홀(11)이 더 천공된 구성을 갖는다.

상기에 있어서 상,하판(1)(2)의 고정은 수직 하중의 대,소에 따라 연결용 핀으로 고정하거나, 앵커볼트를 통과시켜 상면의 구조물과 고정시키는데, 이때 연결핀을 통한 고정인 경우 용접이 필요 하지만 상단 앵커볼트 형식은 기초재의 내진 연동을 위하여 용접하지 않고 핀으로만 고정할 수 있다.

또, 상기 종/황방향 지지판(3)(4)도 각각 비교적 두께가 두꺼운 철판을 소정 면적으로 절단하여 성형한 것으로, 이들은 각각 상기 상,하판(1)(2) 사이에 일정간격을 두고 종방향 및 횡방향으로 수직하게 세워진 후 상하면을 상기 상,하판(1)(2)에 각각 앵커볼트나 용접으로 고정 설치함으로써 상기 상,하판(1)(2)이 종/황방향 지지판(3)(4)의 높이데 대응하는 간격을 유지한 채 상호 일체로 결합되게 됨은 물론 상,하판(2)의 휨 강도가 그만큼 커지게 된다.

또한, 상기 고정구(5)는 저면에 상기 결합 홀(11)의 지름보다 작을 지름을 갖는 고정핀(51)이 일체로 구비된 정 형상을 갖는 것으로, 상기 상판(1)의 결합 홀(11)에 끼워져 결합되는 고정핀(51)이 하판(2)의 저면으로 돌출되도록 상기 상,하판(1)(2)의 양측부에서 수직방향으로 고정 설치된 상태에서, 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 기초재들이 서로 일정간격을 두고 2단 또는 그 이상의 다단으로 상호 연결되게 하는 기능을 수행하게 된다.

이때, 상기 고정구(5)는 상,하판(1)(2)의 중심선 상에 설치할 경우 횡방향 지지판(4)과 교차될 우려가 있을 뿐만 아니라 일체형 기초재들을 다단으로 적층 결합하였을 때 상부에 위치되는 일체형 기초재의 일부가 하부에 위치되는 일체형 기초재보다 돌출될 우려가 있으므로 상,하판(1)(2)의 양측 단부에서 중심선을 기준으로 전방 또는 후방 측으로 일부 치우친 위치에 설치해 주는 것이 더 바람직하다.

한편, 상기 상판(1)에 타 일체형 기초재에 설치되어 있는 고정구(5)의 고정핀(51)을 결합하기 위한 결합 홀(11)을 단순히 천공시켜 줄 경우 해당 기초재의 상부로 결합되는 다른 일체형 기초재의 자중을 포함하여 이후 구축된 구조물의 중량이 상판(1)의 결합 홀(11) 측에 집중되어 일체형 기초재의 상판(1)이 결합 홀(11)을 중심으로 휘어질 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 상판(1)에 천공된 결합 홀(11)의 내주면에 상판 휨 방지용 연결핀(6)를 더 설치하되, 상기 상판 휨 방지용 연결핀의 저단부는 하판을 관통하도록 설치하여 줌으로써 해당 기초재의 상부로 결합되는 다른 일체형 기초재의 자중을 포함하여 그 상부로 구축되는 구조물의 중량이 상판(1)의 결합 홀(11) 주변에만 집중되지 않고 상판 휨 방지용 연결핀(6)을 통해 상판(1)을 물론 하판(2)에 분산되어 가해지므로 일체형 기초재의 상판(1)이 결합 홀(11)을 중심으로 휘어지는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 상기 상,하판(1)(2)을 단순히 판체로 성형할 경우 지상에 일체형 기초재들을 설치하여 기초를 형성한 후 콘크리트 타설을 통해 구조물을 구축할 때 필요한 철근을 설치함에 있어서 기초재와 철근을 상호 결합시키기 힘들 뿐만 아니라 별도의 용접 작업을 필요로 하게 됨은 물론 이후 기초재 상부로 콘크리트를 타설할 때 콘크리트 몰탈이 상,하판(1)(2)의 외주면과만 접촉되는 형태를 낳게 되어 상호 일체화되지 않을 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 상,하판(1)(2)에 수개의 철근 설치공 겸 콘크리트 몰탈 통과공(12)(22)을 정해진 간격을 두고 더 천공시켜 줌으로써 일체형 지지체 상에 수개의 철근 및 앵커볼트들을 수직방향으로 삽입 설치 즉, 상,하판(1)(2)에 천공된 철근 설치공 겸 콘크리트 몰탈 통과공(12)(22)에 각각 철근이나 앵커볼트들을 수직방향으로 삽입 설치할 수도 있을 뿐만 아니라, 철근 등의 설치 완료 후 콘크리트를 타설할 때 콘크리트 몰탈의 일부가 상기 철근 설치공 겸 콘크리트 몰탈 통과공(12)(22)을 통해 삽입되어 콘크리트가 상,하판(1)(2)의 상하면을 일체로 이어주는 형태를 낳게 되므로 일체형 지지체와 콘크리트 간의 고정상태가 매우 견고하고 양호한 상태를 갖게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일체형 기초재를 설치하고자 할 때에는 지상 구조물을 설치하고자 하는 장소에 안식각을 포함한 터파기를 실시하고 버림 콘크리트 타설한 다음 일체형 기초재를 직접 버림 콘크리트 상면에 정해진 간격을 두고 종방향 또는 횡방향으로 배치시킨 후 각각의 일체형 기초재들 상면부에 또 다른 일체형 기조재를 2단 또는 그 이상의 단으로 계속해서 결합 설치하면 된다.

이때, 버림 콘크리트 상면에 직접 설치되는 일체형 기초재의 하판(2) 저면으로 돌출된 고정구(5)의 고정핀(51)은 버림 콘크리트에 박혀 고정되고, 종방향 또는 횡방향으로 배치된 일체형 기초재의 상부로 올려져 결합되는 일체형 기초재의 고정구(5) 고정핀(51)은 해당 기초재의 상판(1)에 형성된 수개의 결합 홀(11) 중 상부에 결합 적층시키고자 하는 기초재의 설치 위치에 대응되는 위치에 천공된 결합 홀(11)에 끼워 상호 결합시키면 된다.

이때, 종방향 또는 횡방향으로 상호 연결시키고자 하는 두 일체형 기초재의 간격은 각각의 기초재 상면에 천공된 결합 홀(11)의 간격을 중심으로 맞추면 되는데, 예를 들어 두 기초재의 상면에 결합시킬 또 다른 일체형 기초재에 설치되어 있는 한 쌍의 고정구(5)의 간격과 두 기초재의 상면에 천공된 수개의 결합 홀(11) 중 상면에 적층될 기초재의 고정구가 끼워질 결합 홀(11)의 간격이 동일하도록 맞춰 설치하면 된다.

이와 같은 본 발명의 일체형 기초재는 도 3에 도시된 바와 같이 종방향 또는 횡방으로 연속해서 연결하고 또한 이들을 2단 이상 다단(도면에서는 3단)으로 적층 연결할 수도 있고, 또 도 4와 같이 종/횡방향에 대해 격자모양으로 상호 결합시켜 다단으로 적층킬 수도 있으며, 또한 상호 연결된 일체형 기초재의 면적이나 연결 형상 및 적층 단수는 지반의 형태나 구출하고자하는 구조물의 크기나 중량 등을 고려하여 결정하면 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 일체형 기초재를 이용하게 되면 지상 구조물을 설치하고자 하는 장소에 안식각을 포함한 터파기를 실시하고 버림 콘크리트 타설한 다음 종래 실시되는 앵커볼트의 거치를 위한 구조물의 설치 및 이형철근의 배치 후 거푸집을 구성하는 공정 및 기초 콘크리트의 타설 공정을 생략할 수 있어 비용과 납기 및 인력투입 등을 대폭 절감할 수 있는데, 본 발명의 일체형 기초재를 구축물 시공 현장에 직접 적용하여 실시해 본 결과 약 40%의 절감효과를 얻을 수 있었다.

또한, 본 발명의 일체형 지초재를 이용하여 기초를 시공하여 실험한 결과 지상 구조물 중 500ton 이상의 집중하중이 작용 되는 것에는 매우 효율적이었음을 알 수 있었다. 따라서 교각하부, 화공기기하부, 저유소, 가스, 원유 터미널에 적용할 수 있고, 원통형 대형철탑, 화학공장 반응탑 수문 등 2차 하중 작용점 기초에 적용하면 좋다.

즉, 본 발명의 일체형 지초재를 이용하여 기초를 시행해본 결과, 비용과 시간적인 측면에서 획기적인 효과를 얻을 수 있었고, 또 추후 내진설계가 의무화되어 있고 고압가스 안전법이 적용되어야하는 화학공장, 고압가스를 사용하는 봄베어지지 구조물, 화학 반응답 등에서 사용한 결과 획기적 성과가 나타났다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1 : 상판 2 : 하판
3 : 종방향 지지판 4 : 횡방향 지지판
5 : 고정구 6 : 상판 휨 방지용 연결핀
11 : 결합 홀 12,22 : 철근 설치공 겸 콘크리트 몰탈 통과공
51 : 고정핀

Claims (2)

1. 수개의 결합 홀이 정해진 간격을 두고 천공된 형태를 갖는 상판과;
   상기 상판의 면적에 대응하는 면적을 갖는 하판과;
   상기 상,하판 사이에서 일정간격을 두고 종방향 및 횡방향으로 수직하게 세워진 상태에서 상하면이 상,하판에 각각 앵커볼트나 용접으로 고정 설치되어 상,하판이 일정간격을 유지한 채 상호 일체로 결합되게 하는 수개의 종/황방향 지지판과;
   상판의 결합 홀에 끼워져 결합되는 고정핀이 하판의 저면으로 돌출되도록 상기 상,하판의 양측부에서 수직방향으로 고정 설치되어 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 기초재들이 서로 일정간격을 두고 2단 또는 그 이상의 다단으로 상호 연결되게 하는 수개의 고정구;로 구성한 것을 특징으로 하는 지상 구조물 기초용 일체형 기초재.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상판에 천공된 결합 홀의 내주면에는 상판 휨 방지용 연결핀를 더 용접 설치하되, 상기 상판 휨 방지용 연결핀의 저단부는 하판을 관통하도록 설치한 것을 특징으로 하는 지상 구조물 기초용 일체형 기초재.

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