KR100633796B1

KR100633796B1 - 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조

Info

Publication number: KR100633796B1
Application number: KR1020050109711A
Authority: KR
Inventors: 백승덕
Original assignee: (주)써포텍
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2006-10-16
Anticipated expiration: 2025-11-16

Abstract

본 발명은 지하 구조물의 구축을 위한 터파기 공사시 중앙 버팀보의 연결구조를 단순구조로 구성하면서도 토류벽과 띠장으로부터 전달되는 토압에 대한 지지력을 보강할 수 있도록 한 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조에 관한 것이다.

그 구조는 흙막이 가시설 공사를 위해 굴착된 부위의 내측 수직으로 연결되는 토류벽과, 그 토류벽에 일체로 결합되어 토압을 지지하는 띠장과, 그 토류벽들중 길이가 긴 변들 사이를 직각으로 가로지르도록 마련되어 토류벽으로부터 전달되는 토압을 지지하는 중앙 버팀보와, 그 중앙 버팀보의 단부에 띠장과의 연결구조를 대략 삼각형 형상을 갖도록 양측방향으로 경사지게 지지하기 위한 경사보로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 지하 구조물 구축을 위한 터파기 공사시 단순 구조의 중앙 버팀보의 지지구조를 삼각형 지지구조로 구성하여 넓은 단면의 토압을 충분히 지지할 수 있으므로, 복잡한 구조로 인한 공간이 협소해지는 것을 방지함과 아울러, 재료 절감을 통해 공사비용을 절감할 수 있으며, 작업공간이 넓어져 작업성이 향상되는 등의 효과를 갖는다.

Description

흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조{CONNECTING STRUCTURE OF MID SUPPORTING BEAM FOR TEMPORARY SOIL SHEATHING WORK}

도 1은 본 발명에 따른 중앙 버팀보 연결구조가 채용된 흙막이 가시설 공사를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명의 요부 사시도.

도 3은 본 발명의 요부인 제 1연결재를 나타낸 평면도.

도 4는 본 발명의 요부인 제 2연결재의 연결구조를 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 띠장 100 : 중앙 버팀보

150 : 선행하중잭 200 : 경사보

310 : 제 1연결재 310a,320a : 스티프너

312 : 수직보 314,316 : 양측 지지보

320 : 제 2연결재 322 : 가로보

22a : 전단키 324,326 : 양측 연결보

본 발명은 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조에 관한 것으로, 특히 지하구조물의 구축을 위한 터파기공사에서 굴착 평면중의 한변이 다른 한 변과 다른 길이인 넓은 직사각형 평면구조에서 사용되는 중앙 버팀보의 양단부 좌,우 양측에 경사보가 설치되어 간단한 구조로 토압에 대한 내하력을 증대시킬 수 있도록 한 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조에 관한 것이다.

통상 기존의 지하철 공사나 건물의 지하층을 만들기 위하여 터파기를 하는 경우의 시공방법은, 우선 계획된 평면을 따라 설계 깊이까지 구멍을 뚫고, 수직파일을 설치한다.

그 수직파일의 설치가 끝나면, 부분적으로 굴착을 하고, 주형보와 복공판을 설치한다.

이어서, 복공판의 설치가 끝나면 이후의 공사는 굴착작업과 굴착에 따른 버팀보의 설치가 반복되면서 공사가 진행된다.

따라서 이러한 가시설을 설계하기 위하여 굴착 단계별 토압과 버팀보에 작용하는 하중을 반복 계산하여, 최대값을 견딜 수 있도록 버팀보를 설치한다.

이런 방식으로 설계와 시공을 하다보니 버팀보의 개수가 많이 필요하게 되어, 대부분의 경우 2-3m 이내로 매우 촘촘하게 배치되며, 이렇게 촘촘하게 배치된 버팀보는 막장 내에서 건설자재의 운반이나, 중장비의 반입 및 공사 작업을 방해하는 매우 중대한 장애요인이 되고 있고, 추후 본 구조물이 설치될 때는 거푸집 작업이나 철근 작업에 막대한 지장을 초래하고 있으며, 본 구조물에 다수의 구멍이 생기는 것을 피할 수 없기 때문에, 완성된 지하구조물의 방수에 심각한 문제가 발생 되고 있다.

수직파일로는 강재 에이치 파일을 이용한 가시설 방법 이외에도 구멍 천공 후 콘크리트를 채워 넣는 콘크리트 파일을 사용하는 공법도 있고 강재 파일과 콘크리트 파일을 동시에 병행하여 사용하는 공법, 또는 쉬트파일을 사용하는 공법도 있으나, 지반에 구멍을 뚫은 뒤 파일로 벽면을 형성하여 지반 하중을 지지하도록 하는 기본 원리에는 큰 차이가 없다.

또한 프리플랙스보를 수직파일로 이용한 방법도 있으며, 쉬트파일에 에이치 파일을 붙여서 강성을 증가시키는 방법도 있다.

한편, 지하구조물을 건설하기 위한 가시설 공법 중 앞에서 언급된 버팀보가 없는 방법으로 어쓰앵커를 이용하여 강재 파일을 지지하는 공법이 있다.

이 방법은 파일의 뒷편 지반 속으로 경사구멍을 천공하여 강선이나 강봉을 삽입하고 삽입된 강봉의 끝 부분을 기계적인 방법이나 에폭시, 시멘트 그라우팅 등의 화학적인 방법을 사용하여 정착한 뒤, 강봉을 긴장하여 강재 파일을 고정시키는 방법이다.

이러한 방법으로 시공된 가시설은 내부 공간을 충분히 확보할 수 있어서 공사의 난이도가 개선되는 등의 장점이 있는 공법이다.

그러나, 이 공법의 최대 단점은 이 공법이 복잡한 시내에서 적용될 경우, 거의 대부분의 경우 인접 사유지를 침범하게 되어 민원이 발생될 여지가 많다는 점이며, 공사비가 비싸다는 점도 큰 문제점의 하나이다.

실용신안20-258949에는 트러스를 이용하여 가시설에서 굴착단면의 중간을 지 나가는 버팀보를 제거하는 방법이 제시되어 있다. 이 방법은 비교적 깊이가 얕은 경우에 적용할 수 있을 것으로 기대되는데, 지표면 근처에 격자형으로 에이치빔을 이중으로 형성하고, 이들을 서로 수직재와 경사재로 보강하여 토압을 상부에 설치된 이들 2개 층의 트러스로서 받을 수 있도록 고안된 것이다.

이 방법은 지반 지지용 가시설의 버팀보 때문에 발생하는 굴착 및 본 구조물의 건설의 어려움을 극복하기 위하여 고안된 것으로, 굴착된 지반의 하부에 넓은 구조물이 들어가고 상부에는 좁은 구조물이 들어갈 경우에 편리한 공법으로 판단된다.

그런데, 현재에는 버팀보를 이용한 기존 터파기공사가 주로 사용되고 있으며, 이때 평면에서 볼 때 직사각형 평면구조를 갖는 중앙 부위에는 토압에 의한 모멘트가 최대가 되기 때문에, 상대적으로 다른 부위보다 더 큰 지지력이 요구된다.

따라서, 이를 위해 중앙 부위를 가로 지르는 다수의 중앙 버팀보가 요구되며, 이로 인해 공사비용의 상승 요인이 되며, 구조가 복잡하므로 공간이 협소해져 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 지하구조물 구축을 위한 터파기공사의 굴착부위들중 중앙 부위에 선행 하중잭이 설치되고 단부에 삼각형 지지구조를 갖는 중앙 버팀보를 적용하여 단순구조로 토압에 대한 지지력을 증대시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지하 터파기 공사시 직사각형 평면구조로 굴착된 중앙 부위를 중앙 버팀보가 가로 지르도록 설치되고 상기 중앙 버팀보의 단부가 띠장과 일체로 연결되며,

상기 중앙 버팀보는 복수개가 서로 연결되도록 중간에 선행 하중잭이 설치되고, 상기 단부의 좌,우측면에 상기 띠장과 일체로 제 1,2연결재에 의해 각각 연결되는 경사보가 일체로 결합되어 단부가 삼각형 형상을 갖는 지지구조로 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로, 상기 제 1연결재는 상기 중앙 버팀보와 경사보의 사이에 마련되고 상기 복수의 중앙 버팀보 사이에 개재되는 수직보와, 상기 수직보의 일측에 경사면을 갖도록 설치되고 상기 경사보의 단부가 삼각형 형상을 갖도록 일체로 결합되는 양측 지지보로 구성되는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징으로, 상기 제 2연결재는 상기 경사보와 띠장 사이에 마련되고 상기 띠장과 평행하게 면접촉되는 가로보와, 상기 가로보의 일측에 서로 경사지게 설치되고 상기 경사보의 단부가 삼각형 형상으로 일체로 결합되는 양측 연결보로 구성된 것이다.

그리고, 본 발명은 상기 가로보의 타측면에 연장 형성되어 상기 띠장의 단부와 면접촉되는 전단키를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제 1,2연결재는 에이치빔을 채용하며, 상기 에이치빔의 웨브 부위에 압축력을 보강하기 위한 하나이상의 스티프너(stiffner)가 일체로 용접되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 그 구조는 직사각형 평면구조를 갖는 흙막이 가시설 공사를 위해 굴착된 부위의 내측 수직으로 연결되는 토류벽(미도시됨)에 일체로 결합되어 토압을 지지하는 띠장(20)과, 그 토류벽들중 길이가 긴 변들 사이를 직각으로 가로 지르도록 마련되어 토류벽으로부터 전달되는 토압을 지지하는 중앙 버팀보(100)와, 그 중앙 버팀보(100)의 단부에 띠장(20)과의 연결구조를 대략 삼각형 형상을 갖도록 양측방향으로 경사지게 지지하기 위한 경사보(200)로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 그 중앙 버팀보(100)는 복수개의 버팀보들이 연결되어 양단부가 띠장(20)에 일체로 결합되고, 중간 부위에 선행하중잭(150)이 마련되어 토압에 대한 지지력을 가변 조절할 수 있는 구조를 갖는다.

그 띠장(20)은 그 굴착되는 터의 크기에 따라 단일 띠장 또는 겹띠장을 채용할 수 있으며, 토압의 모멘트에 대응되도록 프리스트레스트 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

그 경사보(200)들은 중앙 버팀보(100)의 단부와 띠장(20)에 대해 경사지게 설치되어 각각 삼각형 형상을 구성하게 되고, 그 경사보(200)들의 단부들은 제 1,2연결재(310)(320)에 의해 중앙 버팀보(100)와 띠장(20)에 각각 일체로 연결되며, 그 제 1,2연결재(310)(320)는 경사보(200)의 양단부를 각각 지지하기 위해 대략 삼각형 형상을 갖는 것이다.

그 제 1연결재(310)는 중앙 버팀보(100)와 경사보(200)의 사이에 마련되고 복수의 중앙 버팀보(100)들 사이에 연결되도록 개재되는 수직보(312)와, 그 수직보(312)의 일측에 경사면을 갖도록 설치되고 경사보(200)의 단부가 삼각형 형상을 갖도록 일체로 결합되는 양측 지지보(314)(316)로 구성되는 구조를 갖는다.

또, 제 2연결재(320)는 경사보(200)와 띠장(20) 사이에 마련되고 띠장(20)과 평행하게 면접촉되는 가로보(322)와, 그 가로보(322)의 일측에 서로 경사지게 설치되고 경사보(200)의 단부가 삼각형 형상으로 일체로 결합되는 양측 연결보(324)(326)로 구성된 것이다.

그 제 2연결재(320)의 가로보(322)는 띠장(20)의 전면 일측에 볼트로 체결되어 일체화되고, 그 양측 연결보(324)(326)는 경사보(200)로부터 전달되는 하중을 분산 지지하는 기능을 갖게 된다.

그리고, 제 1,2연결재(310)(320)의 각 보들은 공지된 바와 같이 플랜지와 웨브로 이루어진 통상의 에이치빔(H-Beam)을 채용하는 것이 바람직하며, 그 에이치빔을 구성하는 웨브(web)부위에 스티프너(310a)(320a)가 용접에 의해 결합되는 구조를 갖는다.

그 스티프너(310a)(320a)는 부재들이 결합되는 부위 또는 힘이 전달되는 부위에 압축력을 지지하기 위해 마련되는 것이 바람직하다.

또, 그 가로보(322)와 수직보(312)의 양측 단부에는 각 띠장(20) 또는 중앙 버팀보(100)와의 연결을 위해 플레이트 형상의 마구리판이 각각 용접되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 제 1,2연결재(310)(320)는 수직보(312)와 양측 지지보(314) 사이 및 가로보(322)와 양측 연결보(324) 사이에 보강 플레이트(310b)(320b)가 각각 마련되고, 그 보강 플레이트(310b)(320b)의 양측면이 각각 면접촉되도록 일체화되어 압축력에 대한 지지력을 보강할 수 있다.

그리고, 가로보(322)의 타측면에 연장 형성되고, 띠장(20)의 단부와 접촉되어 압축력과 상응되는 위치에 위치하도록 고장력 볼트에 의해 연결되는 전단키(322a)를 더 구비하는 것이 바람직할 것이다.

이는, 압축력이 전달되는 띠장(20)의 단부와 경사보(200)로부터 전달되는 힘이 서로 힘의 방향이 반대되는 위치에 되므로, 그 힘이 상쇄되도록 한 것이다.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보(100) 연결구조는, 중앙 버팀보(100)의 양단부에 띠장(20)과의 연결을 위한 경사보(200)가 양측으로 삼각형 지지구조를 갖도록 설치되어 토류벽을 통해 중앙부위의 토압이 전달되는 것을 지지하도록 된 것이다.

이때, 중앙 버팀보(100)의 중간 부위에 설치된 선행 하중잭(150)에서 양방향으로 선행 하중을 전달함에 따라 중앙 버팀보(100)의 양단부가 띠장(20)측으로 압력을 가해 토압에 대해 상응하는 압축 지지력을 전달하게 된다.

또, 양측의 띠장(20)으로부터 전달되는 토압의 압축력은 중앙 버팀보(100)의 양단부측에 설치된 경사보(200)를 통해 삼각형 형상으로 분산 지지되어 안정적인 지지력을 얻을 수 있게 된다.

그리고, 띠장(20)을 통해 전달되는 압력은 띠장(20)의 스톱퍼와 밀착되도록 면접촉되는 가로보(322)의 마구리판측에 전달되며, 그 가로보(322)에 전단키(322a)가 있을 경우에는 띠장(20)으로부터 전달되는 압축력이 버팀보를 통해 가로보(322)측에 전달되는 압력과 서로 힘의 전달방향이 상반되므로, 그 힘들이 서로 상충되면서 흡수됨과 아울러 고장력볼트에 의해 지지력을 보완할 수 있다.

또, 삼각형 지지구조를 구성하는 경사보(200)들도 중앙 버팀보(100)와 띠장(20)에 연결되는 구조가 삼각형 지지구조로 연결되므로, 보다 안정적으로 힘을 분산 지지할 수 있게 된다.

또한, 에이치빔을 채용한 제 1,2 연결재의 웨브 부위에 스티프너(310a)(320a)가 용접에 의해 일체화되어 있으므로, 압축력에 대한 강성을 보강할 수 있을 뿐만 아니라, 보강플레이트가 각각 마련되어 있으므로 경사보(200)로부터 전달되는 압축력에 대한 지지력을 보완할 수 있다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 지하 구조물의 구축을 위한 직사각형 평면 구조를 갖는 터파기 공사시 중앙 버팀보의 연결구조를 단순구조로 구성하면서도 토류벽과 띠장으로부터 전달되는 토압에 대한 지지력을 보강할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 지하 구조물 구축을 위한 터파기 공사시 단순 구조의 중앙 버팀보의 지지구조를 삼각형 지지구조로 구성하여 토압을 충분히 지지할 수 있으므로, 복잡한 구조로 인한 공간이 협소해지는 것을 방지함과 아울러, 재료 절감을 통해 공사비용을 절감할 수 있으며, 작업공간이 넓어져 작업성이 향상되는 등의 효과 를 갖는다.

또한, 중앙 버팀보의 양단부를 삼각형 지지구조로 지지하게 되므로, 실제로 토압이 전달되는 토류벽을 기존의 중앙 버팀보의 연결구조보다 더 넓은 지지면적으로 지지할 수 있게 되어 토압에 대해 상응하는 압축력을 가하면서 지지력을 향상시키는 효과를 갖게 된다.

Claims

지하 터파기 공사시 직사각형 평면구조로 굴착된 중앙 부위를 중앙 버팀보(100)가 가로 지르도록 설치되고 상기 중앙 버팀보(100)의 단부가 띠장(20)과 일체로 연결되는 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조에 있어서,

상기 중앙 버팀보(100)는 복수개가 서로 연결되도록 중간에 선행 하중잭(150)이 설치되고, 상기 단부의 좌,우측면에 경사지게 연결되는 경사보(200)가 제 1,2연결재(310)(320)에 의해 일체로 각각 결합되어 상기 단부가 삼각형 형상을 갖는 지지구조를 가지며,

상기 제 1연결재(310)는 상기 중앙 버팀보(100)의 좌,우측면과 경사보(200)의 일단부 사이에 마련되고 상기 복수의 중앙 버팀보(100) 사이에 개재되는 수직보(312)와, 상기 수직보(312)의 외측면 양단에 각각 경사지게 연결되어 삼각형 형상을 갖도록 일체로 결합되는 양측 지지보(314)(316)로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제 2연결재(320)는 상기 경사보(200)의 타단부와 띠장(20) 사이에 마련되고 상기 띠장(20)과 평행하게 면접촉되는 가로보(322)와, 상기 가로보(322)의 일면 양단에 서로 경사지게 각각 결합되어 삼각형 형상을 갖도록 일체로 결합되는 양측 연결보(324)(326)로 구성된 것을 특징으로 하는 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조.
제 3항에 있어서,

상기 제 2연결재(320)는 상기 가로보(322)의 타측면에 연장 형성되어 상기 띠장(20)의 단부와 면접촉되는 전단키(322a)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조.
제 3항에 있어서,

상기 제 1,2연결재(310)(320)는 에이치빔을 채용하며, 상기 에이치빔의 웨브 부위에 압축력을 보강하기 위한 하나이상의 스티프너(310a)(320a)가 일체로 용접되는 것을 특징으로 하는 흙막이 가시설 공사의 중앙 버팀보 연결구조.