JP4213753B2 - 基礎補強材 - Google Patents

Description

本発明は大きな荷重を持つ物体または建物が安定的に地面に定着するように下端面を支持する基礎板に係り、より詳しくは体積が小さく形成されても大きな荷重を支持するように構成される基礎補強材に関するものである。

通常に、建物自重による地盤沈下現象が発生しないようにするために、建物施工の時、建物の下部には、建物の荷重を地盤に均等に伝達するために、基礎板が施工される。従来の基礎板は厚い鉄筋コンクリート構造に設計されて来た。

最近、建築物の規模が大きくなるにしたがい、基礎板に印加される荷重も増加している。従来の基礎板の場合、印加される荷重の大きさに応じて、一般の鉄筋コンクリート構造に製作された基礎板の大きさを増大させることで曲げ耐力とせん断耐力を増加させた。

したがって、基礎板の大きさが大きくなるにしたがい、基礎板を地面下に埋めるために、その基礎板の分だけ掘削の深さが深くなることになる。これにより、基礎板を埋めるための岩盤掘削の作業と基礎板製作の作業の規模が大きくなるから、工期と工事費が過度に消費される問題点があった。特に、建築物の下部が岩盤の場合、掘削を深くする作業は極めて難しいので、工期と工事費が大幅増加する。

また、従来のように鉄筋コンクリートで基礎板を施工する場合、掘削の深さが深くなることによって、基礎板と地下水との接触が不可避になる。このように基礎板が長期間地下水と接触すれば、鉄筋コンクリートの品質が低下して、建築物の荷重を正常に支持することができなくなるという欠点がある。

その外にも、掘削を深くしなければならない場合、壁面が崩れることを防止し作業空間の確保のために、上側が広くなるように斜めに掘らなければならなかった。このように、壁面が傾くように掘削を行えば、隣接建物に被害を与えることになるので、建物が密集している場所では多くの困難があるという欠点がある。また、上側部が広くなるように掘削を行えば、コンクリートが打ち込まれるべき空間がその分だけ大きくなるので、コンクリートを浪費することになるという欠点もあった。

本発明は前述した問題点を解消するためになされたもので、基礎を大きく施工しなくても外部荷重をより効果的に分散させることができ、大きな荷重が印加されても変形が発生しないように構成される基礎補強材を提供することに目的がある。

前述した目的を達成するための本発明による基礎補強材は、板状に形成され、直立して配列される二枚以上の基礎鉄板と；各基礎鉄板の両側上端部に結合される補強鉄板と；基礎鉄板の表面に対して平行に両端が補強鉄板に結合される緊結鉄棒とを含んで構成される。

この時、基礎鉄板は、並列構造に配列されることもでき、垂直中心線を軸として相互間に一定大きさの角を有するように放射状に配列されることもでき、横方向に並列に配列される二枚以上の横方向基礎鉄板と、縦方向に並列に配列されて横方向基礎鉄板と交差するように結合される一つ以上の縦方向基礎鉄板とを含んでなることもできる。

基礎鉄板が並列構造に配列される場合、補強鉄板は、各基礎鉄板の一側上端部と他側上端部にそれぞれ独立して結合され、基礎鉄板が放射状に配列される場合、補強鉄板は各基礎鉄板の両端部をすべて取り囲むように結合され、基礎鉄板が直角に交差するように配列される場合、補強鉄板は各基礎鉄板の両端部をすべて取り囲むように結合される。

また、基礎鉄板が放射状に配列される場合、各基礎鉄板が重なる部位には、垂直方向の中心軸を持つ中心パイプが設けられ、各基礎鉄板は垂直中心線に沿って切断された後、内側端部が中心パイプの外側面に溶接されるように構成されることが望ましい。

基礎鉄板は、上側中心部に下側に凹んでいる切欠部が形成される。この時、切欠部は折曲状に形成されることもでき、アーチ状に形成されることもできる。

緊結鉄棒は、基礎鉄板の幅方向に長さを有するように位置し、基礎鉄板と結合される地点を中心として左側及び右側に一定間隔で離隔するように対をなして補強鉄板に結合される。

補強鉄板は、それぞれの緊結鉄棒の端部と対応する地点に第１貫通孔が形成され、緊結鉄棒は、両端が第１貫通孔を貫通して補強鉄板の外側に突出するように結合され、補強鉄板の外側に突出する両端部には第１雄ネジ部が形成される。この時、緊結鉄棒は、第１雄ネジ部と結合可能な構造に形成される第１ナットによって補強鉄板に結合される。

また、基礎鉄板は、基礎鉄板の配列方向に貫通される一つ以上の第２貫通孔が形成され；本発明による基礎補強材は、各基礎鉄板の第２貫通孔を順次貫通して各基礎鉄板に結合される連結鉄棒を含んでなる。

連結鉄棒は、基礎鉄板の外側に両端が突出するように結合され、基礎鉄板の外側に突出する両端部には第２雄ネジ部が形成される。この時、連結鉄棒は、緊結鉄棒の場合と同様に、第２雄ネジ部に結合可能な構造に形成される第２ナットによって基礎鉄板に結合される。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例による基礎補強材の斜視図、図２は本発明の第１実施例による基礎補強材の平面図である。

図１及び図２に示すように、本発明による基礎補強材は、地面に垂直に直立して並列構造に配列される多数の基礎鉄板１００と、各基礎鉄板１００の両側にそれぞれ結合されて、各基礎鉄板１００の位置及び方向を固定させる一対の補強鉄板２００と、基礎鉄板１００の幅方向の長さを有するように位置し、基礎鉄板１００と補強鉄板２００が結合される地点を中心として、左側及び右側に一定間隔を置いて対を成して前記補強鉄板２００に結合されることにより、補強鉄板２００間の間隔を一定に維持させる緊結鉄棒３００と、各基礎鉄板１００の下端部を貫通するように結合されることにより、各基礎鉄板１００の下端部の位置を固定させる連結鉄棒４００とを含んで構成される。

このように構成された基礎補強材は、コンクリートが打ち込まれた後、建築物の下部に位置して建築物の荷重を支持する。この時、並列に配列される基礎鉄板１００の数は建築物の荷重などのいろいろの設計条件によって増減することができる。施工される建築物の面積が大きい場合、図１に示す基礎補強材を複数連結して使うことができ、どんな方向に荷重が印加されても均等に荷重を分散させるように各基礎補強材を相違なる方向に配置することができる。

図３は図１及び図２に示した基礎補強材の補強鉄板を示す正面図、図４は図１のＡ−Ａ線に沿って取った緊結鉄棒及びその周辺を示す断面図である。

本発明に適用される補強鉄板２００は、図３に示すように、横方向に長く形成され、緊結鉄棒３００と結合される部位に、緊結鉄棒３００の貫通が可能な大きさの第１貫通孔２１０がそれぞれ形成される。

したがって、緊結鉄棒３００は、図４に示すように、両端が補強鉄板２００の第１貫通孔２１０を通過して補強鉄板２００の外側に突出するように結合される。この時、補強鉄板２００の外側に突出する両端には第１雄ネジ部３１０が形成され、緊結鉄棒３００は、第１雄ネジ部３１０と結合可能な構造に形成される第１ナット３２０によって補強鉄板２００に固定結合される。第１ナット３２０を締めることによって、補強鉄板２００は基礎鉄板１００の側面にさらに密着される。

この時、緊結鉄棒３００が基礎鉄板１００から定間隔以上に離隔するように補強鉄板２００に結合されれば、第１ナット３２０の締結力によって基礎鉄板１００と接する部位の補強鉄板２００でモーメントが発生することになる。これによって補強鉄板２００の形状が変形されるので、緊結鉄棒３００は、図１に示すように、基礎鉄板１００と近い地点に位置するように、補強鉄板２００に結合されることが望ましい。

図５は図１及び図２に示した基礎補強材の基礎鉄板の側面図である。

図５に示すように、本発明に適用される基礎鉄板１００は、上側に印加される荷重が容易に側面に伝達されるようにするために、上側一部に切欠部が形成される。この時、切欠部は、応力集中が発生しないように、アーチ状の円弧１１０の形状に形成されることが望ましい。上側に印加される荷重が側面に伝達される原理及び構造は以下に別の図面に基づいて説明する。

連結鉄棒４００が結合される部位には、連結鉄棒４００の貫通が可能な大きさの第２貫通孔１２０がそれぞれ形成される。よって、連結鉄棒４００は、図１に示すように、一定間隔で直立して並列構造に配列された各基礎鉄板１００の第２貫通孔１２０を順次貫通して、両端の一部が最外側の両基礎鉄板１００の外側に突出した状態を維持するように結合される。この時、最外側の基礎鉄板１００の外側に突出する連結鉄棒４００の端部には第２雄ネジ部４１０が形成され、第２雄ネジ部４１０に結合可能な構造に形成される第２ナット４２０によって基礎鉄板１００に結合される。

また、第２ナット４２０によって連結鉄棒４００に固定されなく、連結鉄棒４００が単純に貫通するように構成される、内側に位置する基礎鉄板１００は、連結鉄棒４００と接触する第２貫通孔１２０の部位を溶接することで、連結鉄棒４００と固定結合されるようにする。

このように結合される連結鉄棒４００は、基礎鉄板１００の下端部の間隔を一定に維持させるとともに、コンクリートの養生が完了した後、基礎鉄板１００がコンクリートから離脱する現象を防止する効果を持つ。

図６は本発明の他の実施例による基礎鉄板の側面図である。

基礎鉄板１００に形成される切欠部は、図６に示すように、側部及び底部が直線をなす折曲部１１０ａに形成されることもできる。

基礎鉄板１００の切欠部が折曲部１１０ａの形状に形成される場合は、切欠部が図５に示す円弧１１０の形状に形成された場合に比べ、上側に印加される荷重を側面に伝達させる効果では互いに同等な性能を現すが、製作が非常に容易になるという利点がある。

図７は本発明による基礎補強材に印加される荷重によって各部位で発生する応力の方向を示す概略側面図である。

図７に示すように、本発明による基礎補強材の上部に垂直荷重が印加されれば、印加荷重は一次に基礎鉄板１００によって支持される。

この時、本発明に適用される基礎鉄板１００が上部に円弧形切欠部１１０が形成されなかった長方形の平板形状に形成されれば、垂直荷重が基礎鉄板１００の上端面全体に均等に印加されなくて一側に偏って印加されて、基礎鉄板１００が破断するおそれが発生することになる。しかし、図５に示すように、基礎鉄板１００の上部に円弧形切欠部１１０が形成されれば、垂直荷重が一側に偏って印加されても、基礎鉄板１００は破断しなく、両側上端部が左右側に広がるか、あるいは前面側または後面側に曲がることになる。このように、基礎鉄板１００の両側上端部間の距離が大きくなれば、緊結鉄棒３００には引張力が印加されるが、緊結鉄棒３００の材料となる鋼材は圧縮力には弱いが引張力には強い特性を持っているので、基礎鉄板１００の両側上端部が変形しなくなる。

この時、緊結鉄棒３００には圧縮力が印加されなくて引張力のみが印加されるので、剛性の高い材質よりは、組職が緻密で耐引張力が大きい材質で製作されることが望ましい。これは、鉄棒形状でない鉄線形状に変形されて適用されることができる。

基礎鉄板１００の上側中心部を開放させる円弧形切欠部１１０は二つ以上の直線からなる折曲線形状の折曲部に変形して適用されることもできる。しかし、折曲部位に応力が集中して、クラック発生による破断のおそれがあるので、円弧形切欠部１１０は曲線形状に形成されることが望ましい。また、基礎鉄板１００の破断を防止する効果以外に、印加される荷重が基礎鉄板１００の全体に一層均等に分散される効果も得るために、円弧形切欠部１１０は、図５に示すように、左右に対称をなすアーチ状に形成されることが一番望ましい。

本実施例においては、本発明による基礎補強材が建築物の荷重を支持する用途にだけ使用されると説明しているが、本発明による基礎補強材の適用例はこれに限定されなく、荷重の大きい機械構造またはその他の物体を支持する用途にも使用することができる。

図８は本発明の第２実施例による基礎補強材の平面図、図９は図８のＢ−Ｂ線に沿って取った基礎補強材の断面図である。

本発明による基礎補強材の基礎鉄板１００は、図８及び図９に示すように、垂直中心線を軸として相互間に一定大きさの角を有するように放射状に配列されることができる。このように、基礎鉄板１００が放射状に配列される場合は、印加される荷重が放射状に分散されるので、支持力と安全性が向上するという利点がある。

この時、すべての基礎鉄板１００が一つの地点で同時に結合されれば、各基礎鉄板１００の結合が難しくなるだけでなく、外力によって結合部位が損傷するおそれがある。したがって、各基礎鉄板１００が重なる部位には垂直方向の中心軸を有する中心パイプ１０２が設けられ、各基礎鉄板１００は垂直中心線に沿って切断した後、内側端部が中心パイプ１０２の外側面に溶接されるように構成されることが望ましい。このように、各基礎鉄板１００が独立して中心パイプ１０２に結合されれば、各基礎鉄板１００の溶接部位が重ならないので、結合力が低下するおそれがなくなる。

また、基礎鉄板１００が放射状に配列される場合、補強鉄板２００はそれぞれの基礎鉄板１００の両端部をすべて取り囲むように円形に結合され、各緊結鉄棒３００は相互に干渉しないように、垂直高さが互いに違うように結合される。

図１０は本発明の第３実施例による基礎補強材の平面図、図１１は図１０のＣ−Ｃ線に沿って取った基礎補強材の断面図である。

本発明による基礎補強材の基礎鉄板１００は、図１０及び図１１に示すように、横方向に並列に配列される二枚以上の横方向基礎鉄板１００ａと、縦方向に並列に配列されて、横方向基礎鉄板１００ａと交差するように結合される二枚以上の縦方向基礎鉄板１００ｂとを含んで構成されることもできる。

このように、多数の横方向基礎鉄板１００ａと縦方向基礎鉄板１００ｂが直角に交差するように配列される第２実施例は、上面に印加される荷重が外側四方に分散されるので、図１に示した第１実施例場合に比べて、支持力及び安全性が向上し、各基礎鉄板１００ａ、１００ｂの結合部位が一地点に集中しないので、結合力が低下するおそれもないという利点がある。

基礎鉄板１００ａ、１００ｂが直角に交差するように配列される場合、補強鉄板２００はそれぞれの基礎鉄板１００の両端部をすべて取り囲むように多角形態に結合され、縦方向に配列される緊結鉄棒３００と横方向に配列される緊結鉄棒３００は互いに干渉しないように、垂直高さが互いに違うように結合される。

また、図１０及び図１１に示した第３実施例においては、図１及び図８に示した実施例で具備した連結鉄棒４００が含まれていないが、基礎鉄板１００間の締結力強化のためにさらに具備することができる。

本発明による基礎補強材は、基礎鉄板１００に形成された切欠部１１０、１１０ａが上向きになって使用することもでき、基礎鉄板１００に形成された切欠部１１０、１１０ａが下向きになるように裏返して使用することもできる。

基礎鉄板１００に形成された切欠部１１０、１１０ａが下向きになるように裏返されて使用される場合にも、上側に印加される荷重とこれによる反力によって、基礎補強材には図７に示したものと同様に各部に応力が発生する。したがって、使用者は使用目的及び設置場所に応じて本発明による基礎補強材の設置方向を自由に変更して使うことができる。

本発明の技術思想を前記好適な実施例に基づいて具体的に記述したが、前記実施例は本発明の例示のためのもので、本発明の技術分野の通常の当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施例が可能であることが理解できるであろう。

本発明による基礎補強材は、基礎に印加される荷重が偏重しても、荷重を均等に分散させることができ、引張力または圧縮力にも強い耐力を持つので、基礎上に建てられる物体をより安定的に支持することができるという利点がある。

また、本発明による基礎補強材を使えば、従来より基礎の体積を小さく施工することができて掘削深さを浅くすることができるので、建物が密集している場所でも容易に建築物を施工することができ、基礎が地下水と接触する現象を防止することができるという利点がある。

また、本発明による基礎補強材を使えば、上面に印加される荷重を使用者の選択によって多様な方向に分散させることができるという利点がある。

本発明の第１実施例による基礎補強材の斜視図である。 本発明の第１実施例による基礎補強材の平面図である。 図１及び図２に示した基礎補強材の補強鉄板の正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って取った緊結鉄棒及びその周辺の断面図である。 図１及び図２に示した基礎補強材の基礎鉄板の側面図である。 本発明の他の実施例による基礎鉄板の側面図である。 本発明による基礎補強材に印加される荷重によって各部位で発生する応力の方向を示す概略側面図である。 第本発明の２実施例による基礎補強材の平面図である。 図８のＢ−Ｂ線に沿って取った基礎補強材の断面図である。 本発明の第３実施例による基礎補強材の平面図である。 図１０のＣ−Ｃ線に沿って取った基礎補強材の断面図である。

符号の説明

１００ 基礎鉄板
１０２ 中心パイプ
１１０ 円弧形切欠部
１２０ 貫通孔
２００ 前記補強鉄板
２００ 補強鉄板
２１０ 貫通孔
３００ 緊結鉄棒
３１０ 雄ネジ部
３２０ ナット
４００ 連結鉄棒
４１０ 雄ネジ部
４２０ ナット

Claims (10)

1. 板状に形成され、直立して配列される二枚以上の基礎鉄板と；
   前記各基礎鉄板の両端部に結合される補強鉄板と；
   前記基礎鉄板の表面に対して平行になるように、両端が前記補強鉄板に結合される緊結鉄棒と；
   を含んでなることを特徴とする基礎補強材。
2. 前記基礎鉄板は並列構造に配列されることを特徴とする請求項１に記載の基礎補強材。
3. 前記基礎鉄板は、垂直中心線を軸として相互間に一定大きさの角を有するように放射状に配列されることを特徴とする請求項１に記載の基礎補強材。
4. 前記基礎鉄板は、
   横方向に並列に配列される二枚以上の横方向基礎鉄板と、
   縦方向に並列に配列されて、前記横方向基礎鉄板と交差するように結合される一つ以上の縦方向基礎鉄板と、
   を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の基礎補強材。
5. 前記基礎鉄板は、上側面中心部に下側に凹んでいる切欠部が形成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基礎補強材。
6. 前記補強鉄板は、前記各緊結鉄棒の端部と対応する地点に第１貫通孔が形成され、
   前記緊結鉄棒は、両端が前記第１貫通孔を貫通して前記補強鉄板の外側に突出するように結合され、補強鉄板の外側に突出する両端部には第１雄ネジ部が形成され、前記第１雄ネジ部と結合可能な構造に形成される第１ナットによって前記補強鉄板に結合されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基礎補強材。
7. 前記緊結鉄棒は、
   前記基礎鉄板の幅方向に長さを有するように位置し、前記基礎鉄板と結合される地点を中心として左側及び右側に一定間隔で離隔して対をなして前記補強鉄板に結合されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基礎補強材。
8. 前記基礎鉄板は、配列方向に貫通される一つ以上の第２貫通孔が形成され、
   前記基礎鉄板の第２貫通孔を順次貫通して各基礎鉄板に結合される連結鉄棒をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基礎補強材。
9. 前記連結鉄棒は、前記基礎鉄板の外側に両端が突出するように結合され、基礎鉄板の外側に突出する両端部には第２雄ネジ部が形成され、前記第２雄ネジ部に結合可能な構造に形成される第２ナットによって前記基礎鉄板に結合されることを特徴とする請求項８に記載の基礎補強材。
10. 前記連結鉄棒は、前記第２貫通孔を単純に貫通するように結合される部位が前記基礎鉄板に熔接で固定結合されることを特徴とする請求項８に記載の基礎補強材。

Images