KR101448145B1 - 기둥 일체형 기초 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 기둥을 선굴착한 보링공 내부로 연장시켜 상부 하중을 지반에 효과적으로 전달하기 위한 기둥 일체형 기초에 대한 것이다.
본 발명은 기둥과 기초가 일체로 결합된 기둥 일체형 기초에 관한 것으로, 단면 형상이 원형인 콘크리트관으로 형성된 기둥; 상기 기둥 하단에 결합되는 것으로 복수의 볼트결합공이 형성된 마구리강판; 상기 마구리강판의 볼트결합공에 각각 결합되어 하부로 연장되는 복수의 전산볼트; 상기 각 전산볼트의 몸체에 복수개가 상호 일정 간격 이격되도록 결합되되, 중앙에 암나사산이 형성된 결합공이 형성되어 상기 전산볼트의 몸체와 나사 결합되는 판 형상의 앵커 플레이트; 및 상기 복수의 전산볼트 단부에 결합되는 단부강판; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 단면이 원형 형상인 콘크리트관으로 형성된 기둥을 선굴착한 보링공 내부로 연장시켜 기둥 하중을 지반에 안전하게 전달할 수 있으며, 기둥 본체에 손상을 주거나 변형을 초래하지 않으면서 기둥과 기초 부분을 일체화할 수 있다. 아울러 기둥과 기초 부분이 일체화된 공장 제작 콘크리트 구조물을 선굴착한 보링공에 삽입한 다음 콘크리트를 타설하는 공정만으로 시공 가능하므로, 설치 공정이 단순하고 시공 오차를 최소화할 수 있으며, 공기와 공사비를 절감할 수 있다.

Description

기둥 일체형 기초{Column Integrated Footing}

본 발명은 콘크리트 기둥을 선굴착한 보링공 내부로 연장시켜 상부 하중을 지반에 효과적으로 전달하기 위한 기둥 일체형 기초에 대한 것이다.

PHC 말뚝(Pretensioned spun high strength concrete pile)을 비롯한 말뚝은 디젤해머, 유압해머 등 타격장비에 의하여 타입하는 항타공법이 일반적인 시공공법이다. 그러나 항타공법은 말뚝을 항타하는 과정에서 발생하는 지반 진동과 소음 등 건설 공해로 인하여 그 적용이 감소하였으며, 이에 대한 대안으로 지반을 선굴착 후 말뚝을 삽입하는 공법이 주류를 이루고 있다.

말뚝 또는 기둥(이하, '기둥'이라 한다)을 선굴착한 구멍에 삽입하는 경우의 내력은 기둥 자체의 보유내력, 기둥의 설치 방법 및 토질 지반 상태를 감안하여 설계하여야 한다.

그런데 상기 기둥, 특히 PHC 말뚝 및 이를 개량하여 강선과 강봉 대신 미리 조립한 철근농에 원심력 콘크리트를 타설한 고강도 원심성형콘크리트 기둥은 기둥 자체의 보유 내력이 충분함에도 불구하고 이를 선굴착한 구멍 내에 삽입하는 방법과 토질 지반의 부실 등의 이유로 인하여 그 보유 내력을 충분히 활용하지 못하는 경우가 발생한다.

이러한 문제를 보완하기 위하여 도 1의 (a)에서와 같이 말뚝(100) 선단에 직경이 큰 단부확장강판(110)을 부착하여 지지력을 높이거나, 도 1의 (b)에서와 같이 말뚝(100) 선단의 직경을 확대한 확대선단부(120)를 위치시키는 방법 등이 제안되었다.

상기 도 1의 (a) 내지 (b)에 도시된 방법은 말뚝(100) 선단의 단면적을 키워서 지지력 상승을 기대하는 것에 공통점이 있다.

한편, 지지력이 큰 지반은 마찰내력도 큰 것이 당연하다. 따라서 말뚝 선단의 단면적을 증가시키는 것도 방법이지만, 경질지반에 말뚝의 길이를 연장시켜서 마찰내력을 향상시키는 것도 전체 내력 상승의 한 방법이 될 수 있다.

그러나 말뚝의 길이만을 연장시킨다면 말뚝 외피면과 토질지반과의 마찰계수가 크지 않아 내력 상승의 효과를 얻기에 충분하지 않다.

왜냐하면 말뚝의 마찰내력은 통상 말뚝 외피면과 선 굴착한 보링공 내에 주입한 콘크리트 사이의 마찰 및 부착력, 및 상기 콘크리트와 보링 공벽 사이의 마찰력에 의하여 결정되는데, 이중 콘크리트와 보링 공벽 사이의 마찰력은 공벽에 형성된 요철면에 콘크리트가 채워져서 공벽과 콘크리트가 접촉하는 면적이 충분한 크기를 갖지만, PHC 말뚝을 비롯한 기둥은 표면이 매끄러워 콘크리트와의 마찰력을 확보하기 어렵고, 선굴착한 구멍의 크기가 제한되어 기둥 측면에 전단연결재를 부착하는 등의 공법 사용이 불가능하기 때문이다.

또한, 선굴착한 보링공에 콘크리트를 채우고 기둥을 압입하는 경우에도 기둥과 현장 타설한 콘크리트와의 부착내력이 크지 않기는 마찬가지여서 상기와 같은 문제점이 여전히 존재하였다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 기둥을 선굴착한 보링공 내부로 연장시켜 내력 상승의 효과를 얻을 수 있는 기둥 일체형 기초를 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 기둥과 기초가 일체로 결합된 기둥 일체형 기초에 관한 것으로, 단면 형상이 원형인 콘크리트관으로 형성된 기둥; 상기 기둥 하단에 결합되는 것으로 복수의 볼트결합공이 형성된 마구리강판; 상기 마구리강판의 볼트결합공에 각각 결합되어 하부로 연장되는 복수의 전산볼트; 상기 각 전산볼트의 몸체에 복수개가 상호 일정 간격 이격되도록 결합되되, 중앙에 암나사산이 형성된 결합공이 형성되어 상기 전산볼트의 몸체와 나사 결합되는 판 형상의 앵커 플레이트; 및 상기 복수의 전산볼트 단부에 결합되는 단부강판; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기둥 일체형 기초를 제공한다.

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또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 단부강판에는 상기 전산볼트의 단부가 삽입되어 결합되는 복수의 볼트결합공이 형성되고, 상기 단부강판 중앙에는 관통공이 형성되며, 상기 전산볼트는 단부강판 상부 및 하부에서 너트로 상기 단부강판과 결합되는 것을 특징으로 하는 기둥 일체형 기초를 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 복수의 전산볼트 외측을 감싸는 횡방향철근이 더 구비된 것을 특징으로 하는 기둥 일체형 기초를 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기둥을 선굴착한 보링공 내부로 연장시키고 현장타설 콘크리트 기둥인 기초의 직경이 보링공과 동일하게 확장되는 효과가 있어, 기둥 하중을 지반에 안전하게 전달할 수 있다.

둘째, 기둥 하단에 형성된 볼트결합공에 전산볼트를 체결하는 방법으로 기초 부분을 구성하는 철물을 부착함으로써, 기둥 본체에 손상을 주거나 변형을 초래하지 않으면서 기둥과 기초 부분을 확실하게 일체화할 수 있다.

셋째, 선굴착한 보링공에 기초를 삽입할 때 공벽에 손상을 주지 않는다.

넷째, 기둥 하단의 기초부가 콘크리트와 일체화되므로 말뚝 표면과 콘크리트와의 마찰력 부족으로 인한 지지력 저하에 대한 문제가 없고, 콘크리트가 선굴착 공벽의 요철 부위와 기초 내부에 빈틈없이 채워지므로 마찰 저항을 극대화할 수 있다.

다섯째, 기둥과 기초 부분을 연결하는 전산볼트의 몸체가 지상에 노출되지 않으므로, 전산볼트 단부가 부식되는 것을 방지할 수 있다.

여섯째, 기둥과 기초 부분이 일체화된 공장 제작 콘크리트 구조물을 선굴착한 보링공에 삽입한 다음 콘크리트를 타설하여 시공을 완료할 수 있으므로, 설치 공정이 단순하고 시공 오차를 최소화할 수 있으며, 공기와 공사비를 절감할 수 있다.

일곱째, 앵커 플레이트가 기초콘크리트에 긴결되어, 인장말뚝으로서의 효과가 탁월하다.

도 1은 종래 지지력 상승을 위하여 선단 단면적을 확장한 말뚝의 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 기둥 일체형 기초를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 기둥 일체형 기초를 도시하는 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 기둥 일체형 기초의 단계별 시공 공정을 도시하는 측단면도이다.
도 5는 하단부가 확장된 본 발명의 기둥 일체형 기초를 도시하는 측단면도이다.
도 6은 본 발명에 이용된 앵커 플레이트를 도시하는 사시도이다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 기둥 일체형 기초를 도시하는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 기둥 일체형 기초를 도시하는 분해사시도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기둥 일체형 기초는 기둥과 기초가 일체로 결합된 기둥 일체형 기초에 관한 것으로, 단면 형상이 원형인 콘크리트관으로 형성된 기둥(1); 상기 기둥(1) 하단에 결합되는 것으로 복수의 볼트결합공(21)이 형성된 마구리강판(2); 상기 마구리강판(2)의 볼트결합공(21)에 각각 결합되어 하부로 연장되는 복수의 전산볼트(3); 상기 각 전산볼트(3)의 몸체에 복수개가 상호 일정 간격 이격되도록 결합되되, 중앙에 암나사산(41)이 형성된 결합공이 형성되어 상기 전산볼트의 몸체와 나사 결합되는 판 형상의 앵커 플레이트(4); 및 상기 복수의 전산볼트(3) 단부에 결합되는 단부강판(5); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 기둥(1)은 단면이 원형 형상이며, 기둥(1)의 실시예로 PHC 말뚝 또는 PHC 말뚝의 강선과 강봉을 철근농으로 대신하여 원심력 콘크리트를 타설한 것으로, 내부에 중공이 형성된 고강도 원심성형콘크리트 기둥(CRC 기둥)을 이용할 수 있다.

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도 3에 도시된 바와 같이 기둥(1) 하부에 마구리강판(2)이 있는 경우, 마구리강판(2)에 복수의 볼트결합공(21)이 형성된다. 기둥(1) 제작시 마구리강판(2)에 기둥 주근을 용접하고, 마구리강판(2)의 볼트결합공(21) 하부에서 마구리강판(2)의 상면으로 소정 길이만큼 연장되는 볼트를 체결한 다음, 기둥 콘크리트를 타설하고, 상기 볼트를 제거하면 마구리강판(2)의 볼트결합공(21)이 기둥 콘크리트에 의해 막히는 것을 방지할 수 있다.

또한, 기둥(1) 하부에 마구리강판(2)이 없는 경우, 내부에 암나사가 형성된 매립커플러를 기둥 하단에 매립하여 볼트결합공을 형성할 수도 있다.

그리고 마구리강판(2)의 중앙에는 관통공(22)이 형성되어, 기둥의 중공 내부로 콘크리트가 충전될 수 있도록 한다.

상기 전산볼트(3)는 기둥(1) 하부의 기초 부분을 구성하는 것으로, 기둥(1)의 주근을 기초까지 연장시키는 역할을 한다. 전산볼트(3)는 상단이 기둥의 볼트결합공(21)에 결합되며, 하단은 기둥(1) 하부로 연장된다.

상기 각 전산볼트(3)에는 판 형상의 앵커 플레이트(4)가 서로 일정 간격 이격되도록 복수 개 결합된다.

상기 앵커 플레이트(4)는 전산볼트(3)의 축하중을 기초콘크리트에 효과적으로 전달하는 것으로, 후타설되는 콘크리트에 긴결되어 본 발명의 기둥 일체형 기초가 압축 및 인장 양방향에 모두 효과적으로 저항할 수 있도록 한다.

상기 앵커 플레이트(4)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전산볼트(3)의 외주면에 형성된 나사산을 따라 전산볼트(3)의 축 방향을 따라 이동 가능하도록 내주면에 암나사산(41)이 형성된다.

도 6에는 상기 앵커 플레이트(4)가 원형으로 도시되어 있지만, 원형 뿐 아니라 다각형도 무방하다.

아울러 본 발명에서 상기 복수의 전산볼트(3) 단부에는 단부강판(5)이 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 단부강판(5)은 외력에 의하여 전산볼트(3)가 휘거나 벌어지는 것을 방지하는 것으로, 전산볼트(3) 상호 간의 간격을 구속하고, 전산볼트(3)의 선단지지력을 증대하여 축력을 기초콘크리트에 전달한다.

상기 단부강판(5)은 전산볼트(3)와 용접 결합 가능하나, 단부강판(5)에 상기 전산볼트(3)의 단부가 삽입되어 결합되는 복수의 볼트결합공(51)을 형성하고, 단부강판(5) 상부 및 하부에서 너트(53)로 전산볼트(3)와 단부강판(5)을 결합하는 기계적 결합도 가능하다.

이때, 상기 단부강판(5) 중앙에는 인접 전산볼트(3)에 의하여 형성되는 내부 공간에 콘크리트가 원활하게 충전될 수 있도록 관통공(52)이 형성될 수 있다.

아울러 본 발명에서는 상기 복수의 전산볼트(3) 외측을 감싸는 횡방향철근(6)을 더 구비할 수 있다.

상기 횡방향철근(6)은 전산볼트(3)의 위치를 고정하고 횡변형을 구속하며, 부착내력을 증진한다.

다음으로, 도 4는 본 발명의 기둥 일체형 기초의 단계별 시공 공정을 도시하는 측단면도이고, 도 5는 하단부가 확장된 본 발명의 기둥 일체형 기초를 도시하는 측단면도이다.

본 발명의 기둥 일체형 기초의 시공은 도 4의 (a)에서와 같이 소정의 크기로 지반에 보링공(8)을 굴착하는 순서로 시작된다. 상기 보링공(8)의 직경은 기둥(1) 직경과 같거나 다소 크게 할 수 있으며, 연약지반 등에서와 같이 지지력 상승을 필요로 할 경우에는 도 5에서와 같이 보링공(8)의 하단부 직경을 확장할 수도 있다.

그리고 도 4의 (b)에서와 같이, 상기 보링공(8) 내부로 미리 제작한 본 발명의 기둥 일체형 기초(10)을 삽입하고, 도 4의 (c)에서와 같이 하부에 콘크리트(9)를 타설한다.

이때, 상기 기둥 일체형 기초(10)의 내부에는 소정 직경을 갖는 중공이 형성되어 있기 때문에, 상기 (b) 단계와 (c) 단계의 순서를 바꿔 먼저 보링공(8) 내부에 콘크리트(9)를 타설한 다음, 기둥 일체형 기초(10)를 삽입하는 순서로 시공하는 것도 가능하다.

도 4의 (c) 단계에서 타설되는 콘크리트(9)는 기둥과 같은 중공이 아니고 단면적이 기둥에 비해 크기 때문에 기둥 본체 콘크리트 강도보다 적은 것을 사용하여도 무방하다. 기초 부분을 구성하는 콘크리트(9) 부분은 내부에 중공이 형성된 기둥보다 단면적이 크기 때문에 기둥의 직압을 능히 받을 수 있고, 선굴착한 보링공(8) 내벽의 요철 부위에 콘크리트(9)가 확실하게 침투 양생되므로 기초 길이를 증가시키면 확실한 마찰저항을 기대할 수 있으며, 콘크리트(9) 선단부 지압내력을 일반 말뚝기초와 동일하게 확보할 수 있다.

본 발명의 기둥 일체형 기초를 일반 말뚝으로 사용할 경우 도 4의 (a) 내지 (c)단계를 거쳐 시공할 수 있고, 탑다운 공사의 경우 도 4의 (d)와 같이 기초부 상부의 지반을 굴착하는 단계를 추가하여 지하부 기둥을 형성할 수 있다.

즉, 본 발명의 기둥 일체형 기초는 일반 말뚝으로 이용되는 기둥이나 탑다운 공사용 기둥으로 널리 활용 가능하다.

1: 기둥 2: 마구리강판
3: 전산볼트 4: 앵커 플레이트
5: 단부강판 6: 횡방향철근
8: 보링공 9: 콘크리트
10: 기둥 일체형 기초 21: 볼트결합공
22: 관통공 41: 암나사산
51: 볼트결합공 52: 관통공
53: 너트 100: 말뚝
110: 단부확장강판 120: 확대선단부

Claims (4)

1. 기둥과 기초가 일체로 결합된 기둥 일체형 기초에 관한 것으로,
   단면 형상이 원형인 콘크리트관으로 형성된 기둥(1);
   상기 기둥(1) 하단에 결합되는 것으로 복수의 볼트결합공(21)이 형성된 마구리강판(2);
   상기 마구리강판(2)의 볼트결합공(21)에 각각 결합되어 하부로 연장되는 복수의 전산볼트(3);
   상기 각 전산볼트(3)의 몸체에 복수개가 상호 일정 간격 이격되도록 결합되되, 중앙에 암나사산(41)이 형성된 결합공이 형성되어 상기 전산볼트의 몸체와 나사 결합되는 판 형상의 앵커 플레이트(4); 및
   상기 복수의 전산볼트(3) 단부에 결합되는 단부강판(5); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기둥 일체형 기초.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 단부강판(5)에는 상기 전산볼트(3)의 단부가 삽입되어 결합되는 복수의 볼트결합공(51)이 형성되고, 상기 단부강판(5) 중앙에는 관통공(52)이 형성되며, 상기 전산볼트(3)는 단부강판(5) 상부 및 하부에서 너트(53)로 상기 단부강판(5)과 결합되는 것을 특징으로 하는 기둥 일체형 기초.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 전산볼트(3) 외측을 감싸는 횡방향철근(6)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기둥 일체형 기초.
4. 삭제

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