KR200195274Y1 - Vertical drainage unit for resisting uplift of sub-structure - Google Patents
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Abstract
본 고안은 지하건축물 부력방지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an underground building buoyancy prevention system.
일반적으로 건축구조물을 신축하게 되면 건축구조물의 지반에는 건축구조물에 의한 자중(사하중)이 발생하고, 지하수에 의한 부력이 동시에 작용하게 되는 바, 이 경우 건축물 바닥면에 작용하는 자중보다 지하수에 의한 부력(양압력)이 클 경우 건축물은 부상하게 되어 수압상승 및 감소에 따라 건축구조물은 큰 손상을 입게 된다.In general, when a building structure is newly constructed, its own weight (dead load) is generated on the ground of the building structure, and buoyancy due to groundwater acts at the same time. If (positive pressure) is large, the building will be injured and the building structure will be greatly damaged by the increase and decrease of hydraulic pressure.
따라서, 본 고안은 지하수위 변화조건을 충분히 고려하여 지반공학 및 수리공학과 관련한 적용근거를 응용하여 건물내부 바닥면에 간단한 수위(수압)조절용 설비를 설치하여 부력 발생이 예상되는 곳의 지하수위를 임계 지하수위(수압) 이하가 되도록 근본적으로 부력을 억제시키는 원리를 이용한 부력 방지 시스템으로, 평상시의 자연수위 상태에서는 배출이 되지 아니하나 우기시 지하수위의 높이가 본 고안의 배수관의 높이보다 올라가게 되면 자연법칙에 의하여 지하수가 월류하게 되어 자연적으로 배수관을 배출이 되도록 한 시스템이다.Therefore, this design considers the groundwater level change condition and installs a simple water level (water pressure) control facility on the floor of the building by applying the grounds for ground engineering and hydraulic engineering to limit the groundwater level where buoyancy is expected. It is a buoyancy prevention system using the principle of basically suppressing buoyancy to be below the groundwater level (water pressure) .It is not discharged in the normal natural water level, but if the height of the groundwater level rises above the height of the drain pipe during the rainy season, Under the natural law, groundwater overflows and drains naturally.
이와 같은 본 고안은 기존의 시공된 구조물이 양압력(부력)의 영향을 받을 때 효과적으로 사용될 수가 있는 것으로 설비가 간단하고 시공이 단순하여 전체적인 공정관리가 수월하다는 장점이 있는 것이다. 또한, 지하수량이 많고 다른 공법의 적용이 어려운 경우에도 손쉽게 적용이 가능한 것이며, 경제성, 시공성, 안정성등을 고려할 때 앵카공법이나 일반배수공법에 비하여 훨씬 우수한 효과를 낼 수 있는 아주 유용한 고안인 것이다.The present invention as described above can be effectively used when the existing structure is affected by the positive pressure (buoyancy) is that the installation is simple and the construction is simple, the overall process management is easy. In addition, it is easy to apply even when there is a large amount of groundwater and difficult to apply other methods, it is a very useful design that can produce a much superior effect compared to the anchor method or general drainage method in consideration of economical efficiency, construction properties, stability.
Description
본 고안은 지하건축물 부력방지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an underground building buoyancy prevention system.
일반적으로 건축구조물을 신축하게 되면 도1에 도시한 바와같이 건축구조물의 지반에는 건축구조물에 의한 자중(사하중)이 발생하고, 지하수에 의한 부력이 동시에 작용하게 되는 바, 이 경우 건축물 바닥면에 작용하는 자중보다 지하수에 의한 부력(양압력)이 클 경우 건축물은 부상하게 되어 수압상승 및 감소에 따라 건축구조물은 큰 손상을 입게 된다.In general, when a building structure is newly constructed, as shown in Fig. 1, the ground of the building structure generates self-weight (dead load) due to the building structure, and buoyancy due to groundwater acts simultaneously, in this case, acting on the floor of the building. If the buoyancy (positive pressure) by groundwater is greater than the weight of the building, the building will be injured and the building structure will be greatly damaged by the increase and decrease of hydraulic pressure.
그런데 아파트와 같은 대규모 건축물의 신축시에는 최근 법적으로 지하주차장이 의무화되었고, 입주자의 차량증가 추세 및 입주자의 녹지공간 확보에 대한 욕구 등으로 인해 아파트 지하주차장이 더욱 낮은 지대에 위치하게 됨으로써 지하수에 의한 부력에 보다 큰 영향을 받게 되는 것이다.However, when constructing a large-scale building such as an apartment, underground parking is mandatory in recent years, and the underground parking lot of an apartment is located in a lower zone due to the trend of increasing occupants and the desire to secure green space. The buoyancy will be more affected.
따라서, 이와 같은 발생부력에 대한 악영향을 근본적으로 없애기 위하여 현재까지는 대체로 구조물을 하부 기반암에 정착시키는 앵커공법(Permanent Anchor)과, 바닥면에서 지속적으로 배수를 실시하여 바닥면에 작용하는 부력 발생을 억제시키는 배수공법(Dewatering)이 사용되어 왔다.Therefore, in order to fundamentally eliminate such adverse effects on the buoyancy buoyant to date, the permanent anchor (Permanent Anchor) to anchor the structure to the lower bedrock generally, and the continuous drainage from the bottom to suppress the buoyancy acting on the floor Dewatering has been used.
그러나, 앵커공법의 경우 암반층까지 천공하고 스트랜드 삽입후 요구되는 하중이상을 인장하여 정착시키는 방법이므로 공사비가 고가이며, 시공기간도 길며, 앵커 천공 부분에 방수하자가 많이 발생하게 된다. 또한 긴장된 강선의 부식 및 스트레스 감소에 의한 구조물의 손상이 발생하기 쉽고, 보수가 어려우며, 이를 보완하기 위하여 재인장시스템의 경우도 공사비가 일반의 경우보다 2, 3배 고가인 단점이 있다.However, in the case of the anchoring method, since it is a method of perforating to the rock layer and tensioning and fixing more than the required load after inserting the strands, the construction cost is high, the construction period is long, and a lot of waterproof defects occur in the anchor drilling part. In addition, damage to the structure is easy to occur due to the corrosion and stress reduction of the tensioned steel wire, difficult to repair, and to compensate for this, the re-stretching system has a disadvantage that the construction cost is two or three times more expensive than the general case.
또한 배수공법의 경우도 시공이 간단하여 초기 공사비는 저가이지만 집수관을 통하여 유입된 지하수를 영구적으로 펌프에 의하여 배수처리를 행하여야 하므로 계속적으로 유지관리비를 부담해야 하는 단점이 있으며, 또한 지하수위가 강하되기 때문에 주변 지반의 침하를 유발하게 되는 결함이 있는 것이다.In addition, in the case of the drainage method, the construction cost is simple and the initial construction cost is low. However, the groundwater introduced through the water collection pipe must be permanently drained by a pump. Because of falling, there is a defect that causes settlement of the surrounding ground.
일반적인 부력방지 대책은 일상적인 자연수위 상태보다 우기시의 수위 급상승에 따른 영향을 최소화 하기 위한 공법이기 때문에 이에 대한 개선방안이 필요하다. 따라서, 본 고안은 지하수위 변화조건을 충분히 고려하여 지반공학 및 수리공학과 관련한 적용근거를 응용하여 건물내부 바닥면에 간단한 수위(수압)조절용 설비를 설치하여 부력 발생이 예상되는 곳의 지하수위를 임계 지하수위(수압) 이하가 되도록 근본적으로 부력을 억제시키는 원리를 이용한 부력 방지 시스템으로, 평상시의 자연수위 상태에서는 배출이 되지 아니하나 우기시 지하수위가 올라가 본 고안의 배수관의 높이보다 지하수위의 높이가 높아지게 되면 자연법칙에 의하여 자연적으로 지하수가 월류하게 되어 배출이 되도록 한 시스템이다.The general countermeasures against buoyancy are needed to minimize the effects of water level spikes during the rainy season rather than natural natural water level conditions. Therefore, this design considers the groundwater level change condition and installs a simple water level (water pressure) control facility on the floor of the building by applying the grounds for ground engineering and hydraulic engineering to limit the groundwater level where buoyancy is expected. Buoyancy prevention system using the principle of basically suppressing buoyancy to be below ground water level (water pressure) .It is not discharged in the normal natural water level, but the groundwater level rises during the rainy season and the ground water level is higher than the height of the drain pipe of the present invention. When is increased, the groundwater is naturally overflowed by natural law to discharge.
도1은 지하건축구조물에 작용하는 부력의 개념도.1 is a conceptual diagram of buoyancy acting on the underground building structure.
도2는 본 고안의 연직배수관 설치상태도.Figure 2 is a vertical drain pipe installation state of the present invention.
도3은 연직배수관을 설치함에 있어 설치 높이를 나타낸 상태도.Figure 3 is a state diagram showing the installation height in installing the vertical drainage pipe.
도4는 연직배수관을 설치함에 있어 설치 간격을 나타낸 상태도.Figure 4 is a state diagram showing the installation interval in installing the vertical drainage pipe.
도5는 연직배수관을 설치함에 있어 설치 간격을 나타낸 평면도.5 is a plan view showing the installation interval in installing the vertical drainage pipe.
도6은 본 고안의 요부인 필터관의 단면도.6 is a cross-sectional view of a filter tube as a main part of the present invention.
도7은 본 고안의 요부인 필터관의 또다른 실시예 단면도.Figure 7 is a cross-sectional view of another embodiment of the filter tube, which is the main part of the present invention.
도면 부호의 설명Explanation of Reference Numbers
1 : 연직배수관 2 : 필터관1: vertical drainage pipe 2: filter pipe
2' : 구멍 3 : 유입관2 ': hole 3: inlet tube
4 : 배수관 5 : 배관4: drain pipe 5: piping
6 : 상부배관 6' : 구멍6: upper pipe 6 ': hole
7 : 건축구조물 8 : 부직포(필터)7: building structure 8: nonwoven fabric (filter)
9 : 부직포(필터) 11 : 기초 슬라브 바닥9: nonwoven fabric (filter) 11: foundation slab bottom
12 : 흙12: soil
기초 슬라브 바닥(11)에 배수공을 천공하고, 상기 배수공 내측에 유입관(3)을 수직으로 설치하되, 상기 유입관(3) 하단에는 땅(12)속에 수직으로 설치된 필터관(2)이 연결되며, 유입관(3) 상단에는 배관(5)과 상부배관(6)을 연결하되 배관(5)에 설치되는 배수관(4)의 높이는 평상시의 지하수위(GWL)의 높이에 맞추어 연결한 것을 특징으로 하는 지하건축물 부력방지용 연직배수관(1)의 구조이다.Drill the drain hole in the bottom of the foundation slab 11, and install the inlet pipe (3) vertically inside the drain hole, the filter pipe (2) installed vertically in the ground (12) is connected to the bottom of the inlet pipe (3) The upper part of the inlet pipe (3) is connected to the pipe (5) and the upper pipe (6), the height of the drain pipe (4) installed in the pipe (5) is characterized in that connected to the height of the usual ground water level (GWL) It is a structure of vertical drainage pipe (1) for preventing buoyancy of underground buildings.
상기에 있어 땅속에 수직으로 매립되는 필터관(2)은 관체의 외주면에 다수개의 구멍(2')이 천공되어 있으며, 상기 구멍(2')이 천공된 외통체 외주면은 필터 역할을 할 수 있는 부직포(8)(9)를 2중으로 감싸도록 하였다.In the filter tube 2 embedded in the ground vertically in the above, a plurality of holes (2 ') are perforated on the outer peripheral surface of the tube, the outer cylinder outer periphery of the hole (2') is perforated can act as a filter The nonwoven fabric 8 and 9 were wrapped in double.
또한, 연직배수관의 맨위에 설치되는 상부배관(6)의 상단에는 유입지하수량의 증가를 고려하여 수면상부가 대기압층과 접하도록 구멍(6')을 천공토록 하였다.In addition, the upper end of the upper pipe (6) installed on the top of the vertical drainage pipe in consideration of the increase in the inflow underground water so that the upper surface of the water surface 6 'to be in contact with the atmospheric pressure layer.
이하 본 고안을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 고안의 연직배수관(1)의 가장 큰 특징은 배수관(4)의 높이가 평상시의 지하수위(GWL) 높이 만큼의 위치에 설정되어 있다는 것이다. 따라서 평상시의 지하수위(GWL) 높이에서는 배수가 이루어지지 않는다는 것이며, 평상시의 지하수위보다 수위가 올라 갔을때에만 배수가 이루어진다는 것이다. 즉, 이를 다시 설명하면 연직배수관에 설치된 배수관의 높이가 평상시 지하수위 높이 만큼의 위치에 설치되어 있기 때문에, 평상시에는 지하수위의 높이가 배수관 높이 이상으로 상승되지 아니하므로 물이 배수되지 아니하나 지하수의 수위가 높아지면 배수관 높이 이상으로 지하수가 상승하게 되어 물이 자연적으로 배수하게 되는 것이다.The biggest feature of the vertical drainage pipe 1 of the present invention is that the height of the drainage pipe 4 is set at a position as high as the normal ground water level (GWL). Therefore, the drainage is not made at the normal groundwater level (GWL), and the drainage is made only when the water level rises above the normal groundwater level. In other words, since the height of the drain pipe installed in the vertical drainage pipe is normally installed at the position of the groundwater level, since the groundwater level does not rise above the drainage pipe height in normal times, water is not drained, but As the water level rises, the groundwater rises above the height of the drain pipe, and the water naturally drains.
한편, 연직배수관의 맨 하부에는 구멍(2')이 천공된 필터관(2)이 땅(12)속으로 수직되게 삽치되어 있어 구멍(2')을 통하여 지하수 물이 유입되는 것이며, 구멍 주위에는 부직포(8)(9)가 2중으로 감싸여져 있어 필터 역할을 하게 된다. 이 경우 필터 재료로 사용되는 부직포는 주변의 흙에 의하여 막히지 않아야 되며, 주변의 흙에 비하여 충분한 투수성을 가진 것이면 족하나 부직포의 인장력이 강하고 유연성이 양호한 것을 사용 하여야만 소기의 효과를 얻을 수 있게 된다.On the other hand, at the bottom of the vertical drainage pipe, a filter tube 2 having a hole 2 'is inserted vertically into the ground 12 so that groundwater water flows through the hole 2'. The nonwoven fabrics 8 and 9 are double wrapped to act as filters. In this case, the nonwoven fabric used as the filter material should not be blocked by the surrounding soil, and if it has sufficient permeability compared to the surrounding soil, it should be sufficient, but only if the nonwoven fabric has a strong tensile strength and good flexibility to achieve the desired effect. .
또한, 부직포를 2중으로 하여 필터관을 감싸는 경우에 있어서도 1겹의 부직포는 관통체 내측에 부착하고 나머지 1겹은 관통체 외측에 감싸도록 하여도 상관없다. 이하 연직배수관이 설치됨에 있어 연직배수관의 높이 및 간격을 결정하는 시스템을 설명하는 바이다.In the case where the nonwoven fabric is doubled to surround the filter tube, one layer of nonwoven fabric may be attached to the inside of the through body, and the other layer may be wrapped around the outside of the through body. Hereinafter will be described a system for determining the height and spacing of the vertical drain pipe in the installation of the vertical drain pipe.
일반적으로 지하구조물(7)의 부력발생의 영향요소는 건축물의 자중(사하중), 일반적인 평상시의 지하수위, 부력발생 임계상태의 지하수위, 최악상태의 수위상승고를 고려한 수위, 건물하부지반의 현장투수계수(k)의 영향요소로 부터 평가한다. 각각의 영향요소는 다음과 같이 정의한다.In general, the influence factors of buoyancy of underground structure (7) are self-weight (dead load) of building, normal groundwater level in general, groundwater level in critical state of buoyancy, water level considering worst case elevation, field permeability of building subsurface Evaluate from the influencing factors of factor (k). Each influencer is defined as follows.
① 건축물의 자중(Structural Weight, SW) : 구조물의 단위 사하중으로 평가(t/㎡)① Structural Weight (SW) of building: Evaluated by unit dead weight of structure (t / ㎡)
② 건축물 하부지반의 투수계수(Permeability coefficient) : 지반조사에 의해서 평가된 지반의 투수계수(m/sec)② Permeability coefficient of the ground under the building: Permeability coefficient of the ground evaluated by the ground survey (m / sec)
③ 일반적인 평상시의 지하수위(Ground Water Level, GWL) : 지반조사로 부터 얻은 지하수위(GL-m)③ Normal ground water level (GWL): Ground water level obtained from the ground survey (GL-m)
④ 부력발생 임계상태의 지하수위(Critical Ground Water Level, CGWL) : 건물의 자중과 건물바닥면에서의 작용수압이 동일한 상태의 지하수위(GL-m)④ Critical Ground Water Level (CGWL): Critical Ground Water Level (CGWL): Groundwater level (GL-m) with the same self-weight of building and working water pressure on the floor
⑤ 최악의 상태 수위상승을 고려한 수위(Worst High Water Level, WHWL) : 우기 및 재해로부터 예상되는 최악의 수위조건으로 가정(GL±0m)⑤ Worst High Water Level (WHWL) considering worst case water level rise (WHWL): Assumed to be the worst level condition expected from rainy season and disaster (GL ± 0m)
먼저 연직배수관의 높이(H) 결정을 설명하면 연직배수관의 상단부는 일반적으로 평상시에는 배수발생량이 발생하지 않도록 하고 수위 상승시에만 배수토록 하기 위하여 현재의 지하수위 또는 그 상부로 우선하여 결정한다. 그러나, 각 수위별 발생수량을 검토한 후 건물의 형태에 따른 연직배수관의 수평간격의 상관관계를 고려하여 결정할 수도 있다.First, the height (H) determination of the vertical drainage pipe is described. In general, the upper end of the vertical drainage pipe is generally determined in preference to the current groundwater level or the upper part so that drainage does not occur normally and drains only when the water level rises. However, after considering the quantity generated at each level, it may be determined by considering the correlation of the horizontal spacing of vertical drainage pipes according to the type of building.
연직배수관의 간격(d)결정에 대하여 설명하면, 바닥슬라브 하부지반의 작용수압은 지반공학적, 수리공학적으로 파악된 특성으로 부터 최악상태의 수위상승을 고려한 수위(WHWL) 상승시에도 부력에 대하여 안정할 수 있도록 연직배수관 수평배치 간격을 결정한다. 이 경우 구조물 주변의 지하수위가 GWL에서 상승하여 WHWL이 되어도 건물내부에 설치된 연직배수관과 배수관 사이의 슬라브 바닥면에서 발생한 최대 발생 부력 발생에 의한 수위상승은 CGWL보다 작게 하여야 하는 바, 그 적용(응용)공식은 다음과 같다.Describing the spacing (d) of the vertical drainage pipe, the working pressure of the bottom slab ground is stable against buoyancy even when the water level (WHWL) rises considering the worst case water level from the geotechnical and hydraulic engineering characteristics. Determine vertical drainage spacing so that vertical drainage can be used. In this case, even if the groundwater level around the structure rises from GWL to become WHWL, the level rise due to the maximum generation of buoyancy generated at the slab bottom between the vertical drainage pipe and the drainage pipe installed inside the building should be smaller than CGWL. The formula is:
건물 외측으로부터의 거리 : Distance from the outside of the building:
연직배수관간의 거리 : Distance between vertical drains:
여기서,: 연직배수관 사이의 간격(m)here , = Spacing between vertical drains (m)
S : CGWL의 심도(m) - GWL의 심도(m)S: depth of CGWL (m)-depth of GWL (m)
k : 슬라브 하부지반의 투수계수(m/sec)k: Permeability coefficient of lower slab ground (m / sec)
상기 공식을 이용하면 일정면적의 구조물에 몇개의 연직배수관이 필요한가 결정할 수 있는바, 상기에 있어 F.S.는 안전율로서 현장시험으로 k값이 확인될 경우에는 그 계수를 1로 설정하면 되며, 일반적인 물성치로부터 추정치를 사용할 경우에는 그 계수를 3.0 이상으로 하면 안전하다.By using the above formula, it is possible to determine how many vertical drainage pipes are required for a certain area of the structure.In the above, FS is a safety factor, when the k value is confirmed by the field test, the coefficient is set to 1, and from the general physical properties When using estimates, it is safe to set the coefficient to 3.0 or higher.
상기에서 설명한 바와 같이 하면 연직배수관의 높이와 간격을 결정할 수가 있는 바, 이 경우 연직배수관의 높이를 평상시의 지하수위 조건 하부로 할 경우에는 연직배수관의 간격을 넓힐 수는 있으나, 이와 같은 경우 펌프량이 증가하고, 배수관을 높일 경우에는 간격을 조밀하게 하는 상관관계가 있으므로 건축물 바닥 슬라브 상부면으로 부터 배수관 상단 높이 조건을 조정하면서 연직배수관의 간격을 검토하여야 할 것이다.As described above, the height and spacing of the vertical drainage pipe can be determined. In this case, when the height of the vertical drainage pipe is lower than the normal groundwater condition, the spacing of the vertical drainage pipe can be widened. When the drain pipe is increased, the gap between the drain pipes and the drain pipe is increased, so the gap between the vertical drain pipes should be examined while adjusting the height of the drain pipe top height from the top surface of the building floor slab.
본 고안의 연직배수관은 기초슬라브 바닥에 배수공을 천공하고 일정지하수위를 유지할 수 있는 배수관을 설치하여 월류하는 유입지하수를 집수정으로 모아 펌프에 의해 배수처리하므로 부력을 감소시키는 방법이다.The vertical drainage pipe of the present invention is a method of reducing buoyancy by installing a drainage pipe that drills a drainage hole at the bottom of the foundation slab and maintains a constant groundwater level, and collects inflowing groundwater flowing into the sump well and drains it by a pump.
그러나, 본 고안의 연직배수관은 상기에서 설명한 바와같이 평상시의 지하수위(GWL)에서는 배수가 이루어지지 아니하는 것이어서 펌프량이 발생하지 아니하여 유지관리비가 발생하지 않는 큰 장점이 있는 것이다.However, the vertical drainage pipe of the present invention is a drainage is not made in the normal ground water level (GWL) as described above is that there is a big advantage that the maintenance cost does not occur because the pump amount does not occur.
또한, 우기때처럼 지하수위가 평상시의 지하수위보다 올라가게 되면 지하수위가 배수관의 높이보다 높게되어 자동적으로 지하수가 월류하게 되어 지하수위의 높임을 방지할 수가 있게 되는 것이다.In addition, when the groundwater level rises above the normal groundwater level as in the rainy season, the groundwater level becomes higher than the height of the drainage pipe, so that the groundwater overflows automatically to prevent the groundwater level.
이와 같은 본 고안은 기존의 시공된 구조물이 양압력의 영향을 받을 때 효과적으로 사용될 수가 있는 것으로 설비가 간단하고 시공이 단순하여 전체적인 공정관리가 수월하다는 장점이 있는 것이다. 또한, 지하수량이 많고 다른 공법의 적용이 어려운 경우에도 손쉽게 적용이 가능한 것이며, 경제성, 시공성, 안정성등을 고려할 때 앵카공법이나 일반배수공법에 비하여 훨씬 우수한 효과를 낼수 있는 아주 유용한 고안인 것이다.The present invention as described above can be effectively used when the existing structure is affected by the positive pressure is that the installation is simple and the construction is simple, the overall process management is easy. In addition, it is easy to apply even when there is a large amount of groundwater and difficult to apply other methods, it is a very useful design that can produce a much superior effect compared to the anchor method or general drainage method in consideration of economical efficiency, construction properties, stability.
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KR2020000009171U KR200195274Y1 (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Vertical drainage unit for resisting uplift of sub-structure |
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KR2020000009171U KR200195274Y1 (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Vertical drainage unit for resisting uplift of sub-structure |
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CN113742826A (en) * | 2021-09-02 | 2021-12-03 | 贵州正业工程技术投资有限公司 | Active anti-floating design method based on anti-floating variable water level |
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2000
- 2000-03-31 KR KR2020000009171U patent/KR200195274Y1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113742826A (en) * | 2021-09-02 | 2021-12-03 | 贵州正业工程技术投资有限公司 | Active anti-floating design method based on anti-floating variable water level |
CN113742826B (en) * | 2021-09-02 | 2024-03-19 | 贵州正业工程技术投资有限公司 | Active anti-floating design method based on anti-floating variable water level |
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