KR101644498B1 - 마이크로파일 보강구조체와 이를 이용한 기초콘크리트 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기초콘크리트 침하 시 기초콘크리트와 마이크로파일이 일체로 작용하여 기초콘크리트에 작용하는 하중을 지지하며, 마이크로파일에 의한 펀칭전단을 방지하고, 마이크로파일의 지지력을 증대할 수 있는 마이크로파일 보강구조체와 이를 이용한 기초콘크리트 보강공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기초콘크리트에 침하 등이 발생하는 경우 기초콘크리트의 지지력을 증대하기 위하여 기초콘크리트의 침하부분 상면에 코아홀을 형성하여 지반까지 천공하고 기초콘크리트 저면에서 케이싱 상면까지 상기 코아홀보다 그 폭이 확대된 확장 코아홀을 형성하여 마이크로파일 보강구조체를 설치하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

마이크로파일 보강구조체와 이를 이용한 기초콘크리트 보강공법{Micropile reinforcement structure and Reinforcing method of foot concrete using it}

본 발명은 기초콘크리트 침하 시 기초콘크리트와 지반에 마이크로파일을 설치하여 기초콘크리트가 더 이상 침하되지 않고 상부 구조물을 지지할 수 있도록 기초콘크리트를 지지 및 보강하는 마이크로파일 보강구조체와 이를 이용한 기초콘크리트 보강공법에 관한 것이다.

연약지반 등으로 인해 기초콘크리트에 침하, 균열 등이 발생하는 경우 기초콘크리트는 상부 구조물의 하중을 지반에 안전하게 전달하지 못하여 건물이 구조적으로 불안정하게 되므로, 기초콘크리트는 건물을 지지하기 위한 충분한 지지력을 가져야 한다.

도 1은 종래기술의 마이크로파일 보강구조체가 천공홀에 설치된 것을 나타내는 단면도이며, 도 2는 종래기술의 마이크로파일 보강구조체의 분리사시도로, 상기 종래기술은 기초콘크리트(110)의 침하된 부분 상면에서 유압드릴이나 천공기의 로드 및 비트를 사용하여 지반(120)까지 원형의 코아홀(104)을 천공한다.

지반(120)에 형성된 코아홀(104) 주위에는 마이크로파일(100)이 설치될 수 있도록 원형의 케이싱(106)을 설치하며, 기초콘크리트(110) 상면에 형성된 코아홀(104)에는 지상에서 조립된 마이크로파일 보강구조체를 소정 깊이의 지반(120)까지 설치한다.

상기 마이크로파일(100)은 강봉의 외주면에 숫나사가 연속되게 형성되어 있으며, 상기 마이크로파일 보강구조체는 상기 마이크로파일(100)의 상부에 록너트(103), 플레이트(102), 커플러(101), 플레이트, 커플러, 플레이트, 록너트 순으로 체결되어 이루어지며, 상기 마이크로파일 보강구조체가 상기 코아홀(104)에 설치되면 상기 코아홀(104) 주위에 무수축 몰탈 그라우트재(105)를 주입하여 파일기초를 완성한다.

상기 종래기술은 복수의 플레이트와 무수축 몰탈 그라우트재의 결합력에 의해 기초콘크리트와 마이크로파일 보강구조체의 결합부위에서 작용하는 펀칭전단에 저항하며, 상기 마이크로파일 보강구조체의 커플러 사이에 소정 간격으로 설치된 플레이트는 기초콘크리트에 작용하는 하중을 마이크로파일에 전달하여 마이크로파일이 지지하도록 한다.

그러나 종래기술은 기초콘크리트와 지반에 동일한 직경의 마이크로파일이 설치되어 마이크로파일에 의한 펀칭전단에 여전히 취약하며, 기초콘크리트에 광범위한 침하가 발생하는 경우 소구경의 마이크로파일을 사용함으로써 기초콘크리트 지지력에 기술적 한계가 있으며,

이로 인해 기초콘크리트에 다수의 마이크로파일을 설치하는 과정에서 기초콘크리트의 지지력을 손상시킬 수 있으므로, 기초콘크리트의 침하를 방지하며 마이크로파일의 지지력을 증대할 수 있는 기술개발이 필요하다.

본 발명은 기초콘크리트 침하 시 기초콘크리트와 마이크로파일이 일체로 작용하여 기초콘크리트에 작용하는 하중을 지지하며, 마이크로파일에 의한 기초콘크리트의 펀칭전단을 방지하고, 마이크로파일의 지지력을 증대할 수 있는 마이크로파일 보강구조체와 이를 이용한 기초콘크리트 보강공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 마이크로파일이 기초콘크리트 저면에서 하향으로 소정 길이에 걸쳐 링플레이트에 다수의 파일 보강근이 소정 간격으로 설치되고, 파일 보강근 외측에 나선철근이 감겨진 형태로 마이크로파일 보강구조체를 형성하며,

상기 마이크로파일 보강구조체는 기초콘크리트 저면에서 케이싱 상면까지 기초콘크리트에 형성된 천공홀 보다 그 폭이 확대된 확장 코아홀을 형성하고 지반에 설치되고, 기초콘크리트의 코아홀에 무수축 몰탈 그라우트재를 주입하여 상기 마이크로파일 보강구조체가 기초콘크리트의 지지력을 증대하는 단주(짧은 기둥)로 작용할 수 있도록 형성되는 것을 과제해결의 원리로 한다.

본 발명의 구체적인 일실시예인 마이크로파일 보강구조체는 강봉의 외주면에 숫나사가 연속으로 형성되는 마이크로파일(10); 상기 마이크로파일(10)의 두부에서 하향으로 소정 거리에서 마이크로파일에 체결, 고정되는 록 너트(19);

상기 록 너트(19)의 상부에 설치되며, 상기 마이크로파일(10)이 관통되어 설치될 수 있도록 내부는 원형의 중공부(14)가 형성되고, 소정 두께의 강재로 형성되는 원형의 링플레이트(11);

상기 링플레이트(11) 상면에는 원주 내측으로 소정 거리에 있는 동심원을 따라 소정 간격으로 설치하되, 상기 링플레이트(11) 상면에는 일측 단부가 용접접합되고, 타측 단부는 링플레이트 원주 외측으로 돌출되도록 경사지게 소정 길이로 형성되는 파일 보강근(12);

상기 링플레이트(11) 상면에 소정 간격으로 설치된 파일 보강근(12)의 외측을 하단에서 상단까지 나선형으로 감아돌아 설치되며, 상기 파일 보강근과 용접접합 또는 결속선으로 결합되는 나선철근(13)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 마이크로파일 보강구조체를 이용한 기초콘크리트 보강공법은 기초콘크리트(30)와 지반(40)에 마이크로파일(10)이 설치될 수 있도록 기초콘크리트에서 소정 깊이의 지반까지 원형의 코아홀(16)을 천공하는 단계;

상기 기초콘크리트(30) 저면에서 소정 깊이까지 파일 보강근과 나선철근이 설치될 수 있도록 상기 원형의 코아홀 폭이 확대된 원형의 확장 코아홀(17)을 천공하는 단계;

상기 확장 코아홀(17)의 저면에서 하향으로 소정 깊이의 지반까지 상기 코아홀(16)에 케이싱(24)을 설치하는 단계; 상기 기초콘크리트의 코아홀(16)에 삽입되어 소정 깊이의 지반(40)까지 상기 마이크로파일 보강구조체를 설치하는 단계;

상기 기초콘크리트의 원형의 코아홀(16)에 무수축 몰탈 그라우트재(18)를 주입하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기초콘크리트에 형성된 코아홀보다 그 폭이 확대된 확장 코아홀을 지반내의 소정 구간에 형성하여 상기 확장 코아홀에 마이크로파일 보강구조체를 설치함으로써, 마이크로파일 보강구조체가 단주로 작용하여 기초콘크리트의 지지력을 증대하는 효과가 있다.

또한 기초콘크리트 저면에서 마이크로파일 보강구조체가 역T자형상으로 형성되어 기초콘크리트를 지지함으로써, 마이크로파일에 의한 펀칭전단을 방지하며, 지반 침하 시 기초콘크리트와 마이크로파일 보강구조체가 일체로 작용하여 지반 침하를 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 마이크로파일 보강구조체가 천공홀에 설치된 것을 나타내는 단면도
도 2는 종래기술의 마이크로파일 보강구조체의 분리사시도
도 3a는 본 발명의 일실시예인 마이크로파일 보강구조체가 천공홀에 설치된 것을 나타내는 단면도
도 3b는 도 3a의 평면도
도 3c는 본 발명의 일실시예인 마이크로파일 보강구조체의 링플레이트에 파일 보강근과 나선철근이 설치된 것을 나타내는 사시도
도 3d는 도 3c는 본 발명의 일실시예인 마이크로파일 보강구조체를 나타내는 사시도
도 3e는 본 발명의 일실시예인 마이크로파일 보강구조체의 링플레이트에 파일 보강근과 띠철근이 설치된 것을 나타내는 사시도

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 일실시예를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 기초콘크리트에 침하, 균열 등이 발생하는 경우 기초콘크리트의 지지력을 증대하기 위하여 기초콘크리트의 침하, 균열부분에 코아홀을 형성하여 지반까지 천공하고 기초콘크리트 저면에서 케이싱 상면까지 상기 코아홀보다 그 폭이 확대된 확장 코아홀을 형성하여 마이크로파일 보강구조체를 설치함으로써, 상기 마이크로파일 보강구조체가 기초콘크리트에 작용하는 하중을 지지하는 단주(짧은 기둥)로 작용하여 기초콘크리트의 지지력을 증대하며,

상기 마이크로파일 보강구조체가 역T자형상으로 형성되어 기초콘크리트와 마이크로파일 보강구조체가 일체로 작용함으로써, 지반 침하를 방지하고 마이크로파일에 의한 펀칭전단을 방지하는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 3a는 본 발명의 일실시예인 마이크로파일 보강구조체가 천공홀에 설치된 것을 나타내는 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 평면도로, 본 발명은 기초콘크리트(30)의 침하부분 상면에 마이크로파일(10)이 설치될 수 있도록 기초콘크리트(30) 상면에서 소정 깊이의 지반(40)까지 유압드릴 등을 이용하여 원형의 코아홀(16)을 천공한다.

상기 기초콘크리트(30)의 저면에서 소정 깊이까지 마이크로파일 보강구조체가 설치될 수 있도록 상기 원형 코아홀(16)보다 그 폭이 확대된 원형의 확장 코아홀(17)을 천공한다.

상기 확장 코아홀(17)의 저면에서 하향으로 소정 깊이의 지반까지 원형의 코아홀(16)에 케이싱(24)을 설치하여 지반의 토사가 코아홀(16)에 유입되는 것을 방지하여 마이크로파일(10)이 안전하게 설치될 수 있도록 한다.

상기 마이크로파일 보강구조체는 기초콘크리트(30) 상면에 형성된 코아홀(16)에 삽입되어 소정 깊이의 지반(40)까지 설치되며, 상기 마이크로파일 보강구조체의 파일 보강근(12)과 나선철근(13)은 기초콘크리트(30)의 코아홀(16)을 통과하면서 수축상태로 이동하다가 확장 코아홀(17)에서 본래의 모습으로 확대되어 설치되며, 확장 코아홀(17) 하부인 케이싱(24) 설치부분에는 마이크로파일(10)이 설치된다.

상기 기초콘크리트(30) 상면의 원형 코아홀(16)에 무수축 몰탈 그라우트재(18)를 주입하여 기초콘크리트(30)를 보강하는 파일기초가 완성되며, 상기 파일기초는 마이크로파일 보강구조체가 단주로 작용함으로써 기초콘크리트(30)를 지지하는 지지력을 증대시킨다.

또한 기초콘크리트의 코아홀 부분과 마이크로파일 보강구조체가 설치된 확장 코아홀 부분이 역T자형상으로 형성되어 결합됨으로써, 기초콘크리트의 마이크로파일에 인한 펀칭전단(punching shear) 현상을 방지하며, 기초콘크리트 저면과 마이크로파일 보강구조체가 일체로 결합되어 작용함으로써 지반 침하를 억제한다.

도 3c는 본 발명의 일실시예인 마이크로파일 보강구조체의 링플레이트에 파일 보강근과 나선철근이 설치된 것을 나타내는 사시도이며, 도 3d는 도 3c는 본 발명의 일실시예인 마이크로파일 보강구조체를 나타내는 사시도이고, 도 3e는 본 발명의 일실시예인 마이크로파일 보강구조체의 링플레이트에 파일 보강근과 띠철근이 설치된 것을 나타내는 사시도이다.

상기 마이크로파일 보강구조체는 강봉의 외주면에 숫나사가 연속으로 형성되는 마이크로파일(10)과 상기 마이크로파일(10)에 체결되는 록 너트(19), 상기 록 너트(19)의 상부에 설치되며 상기 마이크로파일(10)이 관통되어 설치되는 링플레이트(11), 상기 링플레이트(11) 상면 내측에 소정 간격으로 용접접합되는 파일 보강근(12) 및 파일 보강근(12) 외측을 하단에서 상단까지 나선형으로 감아도는 나선철근(13)으로 이루어진다.

상기 록 너트(19)는 마이크로파일(10)의 두부에서 하향으로 소정 거리에서 마이크로파일에 체결, 고정되며, 상기 링플레이트(11)는 상기 록 너트(19)의 상부에 설치되며 소정 두께의 강재로 원형으로 형성되고, 상기 마이크로파일이 관통, 설치될 수 있도록 내부에 원형의 중공부(14)가 형성된다.

상기 파일 보강근(12)은 상기 링플레이트(11) 상면에서 원주 내측으로 소정 거리에 있는 동심원을 따라 소정 간격으로 설치하되, 상기 링플레이트(11) 상면에는 일측 단부가 용접접합되고, 타측 단부는 링플레이트 원주 외측으로 돌출되도록 경사지게 소정 길이로 형성된다.

상기 나선철근(13)은 링플레이트(11) 상면에 소정 간격으로 설치된 파일 보강근(12)의 외측을 하단에서 상단까지 나선형으로 감아돌아 설치되며, 상기 파일 보강근(12)과 용접접합 또는 결속선(미도시)으로 결합된다.

본 발명의 마이크로파일 보강구조체에 사용되는 나선철근(13) 대신에 원형의 띠철근(15)을 사용할 수 있으며, 상기 띠철근(15)은 상기 링플레이트(11) 상면에 소정 간격으로 설치된 파일 보강근(12)의 외측을 원형 철근으로 하단에서 상단까지 소정 간격으로 설치되며, 상기 파일 보강근(12)과 용접접합 또는 결속선(미도시)으로 결합된다. 상기 나선철근이나 띠철근은 지름 6mm 이하의 이형철근 등을 사용한다.

10 : 마이크로파일 11 : 링플레이트
12 : 파일 보강근 13 : 나선철근
14 : 중공부 15 : 띠철근
16 : 코아홀 17 : 확장 코아홀
18 : 무수축 몰탈 그라우트재 19 : 록 너트
20 : 케이싱 30 : 기초콘크리트
40 : 지반
100 : 마이크로파일 101 : 커플러
102 : 플레이트 103 : 록너트
104 : 코아홀 105 : 무수축 몰탈 그라우트재
106 : 케이싱 110 ; 기초콘크리트
120 : 지반

Claims (3)

1. 강봉의 외주면에 숫나사가 연속으로 형성되는 마이크로파일(10);
   상기 마이크로파일(10)의 두부에서 하향으로 소정 거리에서 마이크로파일에 체결, 고정되는 록 너트(19);
   상기 록 너트(19)의 상부에 설치되며, 상기 마이크로파일(10)이 관통되어 설치될 수 있도록 내부는 원형의 중공부(14)가 형성되고, 소정 두께의 강재로 형성되는 원형의 링플레이트(11);
   상기 링플레이트(11) 상면에는 원주 내측으로 소정 거리에 있는 동심원을 따라 소정 간격으로 설치하되, 상기 링플레이트(11) 상면에는 일측 단부가 용접접합되고, 타측 단부는 링플레이트 원주 외측으로 돌출되도록 경사지게 소정 길이로 형성되고, 타측단부가 기초콘크리트하부와 맞닿아 기초콘크리트 하중을 지지하는 파일 보강근(12);
   상기 링플레이트(11) 상면에 소정 간격으로 설치된 파일 보강근(12)의 외측을 하단에서 상단까지 나선형으로 감아돌아 설치되며, 상기 파일 보강근과 용접접합 또는 결속선으로 결합되는 나선철근(13)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파일 보강구조체.
2. 제1항에 있어서, 상기 나선철근(13)은 상기 링플레이트(11) 상면에 소정 간격으로 설치된 파일 보강근(12)의 외측을 원형 철근으로 하단에서 상단까지 소정 간격으로 설치되며, 상기 파일 보강근(12)과 용접접합 또는 결속선으로 결합되는 띠철근(15)으로 대체되어 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파일 보강구조체.
3. 기초콘크리트(30)와 지반(40)에 마이크로파일(10)이 설치될 수 있도록 기초콘크리트에서 소정 깊이의 지반까지 원형의 코아홀(16)을 천공하는 단계;
   상기 기초콘크리트 저면에서 소정 깊이까지 파일 보강근과 나선철근이 설치될 수 있도록 상기 원형의 코아홀 폭이 확대된 원형의 확장 코아홀(17)을 천공하는 단계;
   상기 확장 코아홀(17)의 저면에서 하향으로 소정 깊이의 지반(40)까지 상기 코아홀(16)에 케이싱(24)을 설치하는 단계;
   상기 기초콘크리트의 코아홀(16)에 삽입되어 소정 깊이의 지반(40)까지 상기 청구항 1 또는 청구항 2의 마이크로파일 보강구조체를 설치하는 단계;
   상기 기초콘크리트의 원형의 코아홀(16)에 무수축 몰탈 그라우트재(18)를 주입하는 단계로 구성되고,
   상기 마이크로파일 보강구조체의 상기 파일보강근이 화장 코아홀 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로파일 보강구조체를 이용한 기초콘크리트 보강공법.

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