KR100911457B1 - 강관 구조체 시공 방법 및 이에 의해 시공된 강관 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관 구조체 시공 방법 및 이에 의해 시공된 강관 구조체에 관한 것으로, 강관 내부에 높이가 일정한 단면적을 유지하며 이때, 유효높이를 최대한 확보하여 구조체의 구조적 강성을 증대할 수 있고 강관들을 연결하는 연결재의 길이를 충분히 확보하여 강재 사용량을 줄일 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 강관 구조체 시공 방법은, 일측에는 일정 높이를 두고 각각 횡방향으로 연장 형성되면서 단부에 절곡부(11c)가 형성된 가이드부(11a)가 구비되며 타측에는 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수의 제1배근공(11b)이 구비된 제1강관(11), 상기 제1강관과 상기 가이드부의 사이에 각각 경사지게 배치되며 양측이 상기 제1강관과 상기 상하 가이드부에 각각 고정되어 상기 상하 가이드부를 지지하는 지지대(11d), 원형 단면이며 상기 제1강관의 제1배근공(11b)과 대응되는 부분에 제2배근공(12b)이 형성된 제2강관(12), 곡선형 단면의 판재로서 양측 단부가 상기 제1,2강관에 각각 고정되어 상기 제1,2강관을 이격시키는 상하부 연결재(13)로 이루어진 강관 조립체(10)를 준비하는 제1단계와; 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 상기 제1단계에 의해 준비된 강관 조립체를 압입 추진하는 제2단계와; 상기 제2단계에 의해 지중에 압입 추진된 강관 조립체의 제2강관의 옆에 다음 추진될 강관 조립체를 연결하기 위하여 상기 제2강관의 타측에 길이방향을 따라 절개부를 형성하여 개방하고 상기 제2강관의 상하면에 각각 지지되도록 보강대(14)를 설치하는 제3단계와; 상기 제1단계에서 준비한 다른 강관 조립체를 상기 제3단계에 의해 압입 추진된 강관 조립체의 옆에 두고 마주하는 가이드부와 절개부를 서로 끼운 후, 지중에 압입하는 제4단계와; 상기 제4단계를 통해 연결된 2개의 강관 조립체 중 후행한 다른 강관 조립체의 제1강관의 상하 가이드부 사이를 절개하여 개방하는 제5단계와; 상기 제1단계 내지 제5단계를 반복 수행하여 다수의 강관 조립체를 강관 구조체의 형태로 시공하는 제6단계와; 상기 제6단계 이후 일렬로 배열된 다수의 강관 조립체의 절개부와 제1,2배근공에 철근을 배근한 후 채움재를 채워 강관 구조체를 시공하는 제7단계와; 그리고, 상기 강관 구조체 내부를 굴착하는 제8단계를 포함하여 이루어진다.

강관, 루프, 콘크리트, 철근

Description

강관 구조체 시공 방법 및 이에 의해 시공된 강관 구조체{Pipe structures and construction method of pipe roof structures}

본 발명은 강관 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강관 내부에 배근되는 상하부 철근 사이를 최대한의 높이로 일정하게 유지하여 별도의 콘크리트 구조물없이 구조물로 사용될 수 있도록 한 강관 구조체 시공 방법 및 이에 의해 시공된 강관 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 지중에 구조물을 축조하는 방식으로 개착 및 비개착에 의한 구조물 축조방식이 있다.

기존 도로 및 철도 하부를 횡단해서 하수암거나 지하차도, 터널구조물 등을 설치해야 하는 경우 공사에 따른 지장물의 이전이 곤란하거나, 지장물 저촉, 차량 소통 장애 등으로 개착이 불가능하여 비개착공법이 요구되는데, 비개착에 의한 구조물 축조 공법에는 횡단하는 도로나 저장물의 양측으로 작업구 개념의 전진기지와 도달기지가 필수적이며, 대표적인 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 함체견인공 법과 강관루프공법 등을 들 수 있다.

함체견인공법은 함체가 통과할 지중에 미리 600mm 내외의 함체지지용 가설용 강관을 전진기지에서 도달기지 방향으로 수평으로 압입 관통시킨 후, 견인할 함체의 반대측 도달기지로부터 지중을 횡단하여 이어진 다수의 P.C 강선을 현장에서 제작된 함체와 결속한 후, 견인하여 함체내의 내부토사를 제거하고, 이와 같은 견인과 굴착작업을 반복하여 지중에 구조물을 설치하는 공법이다.

그러나, 이러한 공법은 함체추진시 함체의 추진하중이나 추진함체와 이미 지중에 설치된 가설강관과의 틈에 의해 함체 상부의 도로나 지장물에 침하가 발생할 우려가 있으며, 또한 함체가 미리 제작되어 견인 설치되므로 함체의 규모가 커지게 되면 견인에 제약이 따르게 되고 작업장의 규모가 큰 편이므로 심도가 깊은 지하공간에서의 작업이 곤란한 문제점이 있다.

또한, 함체간의 연결부 처리가 미흡하게 되면 누수 등이 발생할 우려가 있었는 바, 이러한 함체견인공법의 단점 등에 의하여 비개착식 지중구조물 축조공법으로는 강관루프 공법이 많이 적용되고 있는 실정이다.

강관 루프 구조체는, 강관의 일측에 연결돌기를 형성하고 타측에 연결돌기가 슬라이딩 가능하게 끼워지는 레일이 형성된 다수의 강관으로 이루어진다.

즉, 선행하는 강관의 레일에 맞춰 후행하는 강관의 연결돌기를 끼운 후 후행하는 강관을 압입함으로써 강관들이 결합되어 강관 루프 구조체를 이루는 것이다.

이와 같은 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

강관들은 연결돌기와 레일에 의해 결합되는바, 강관들의 결합이 외부에 있어 강관들 간에 비틀림이 발생되는 등 정밀 시공이 불가능하다.

그리고, 이러한 문제점을 해결하고 강관들의 버팀력 확보를 위하여 강관의 아래쪽에 횡방향 지지보를 추가로 설치하여야 하는 문제점도 있다.

한편, 강관 루프 구조체는 구조 보강을 위하여 철근이 배근된다. 이와 같은 철근 콘크리트 구조체는 폭과 높이가 일정하게 유지되어야만 구조계산이 가능하지만, 종래 강관 루프 구조체는 일정한 폭과 높이를 유지하지 못하여 실질적으로 철근 콘크리트 구조체라 할 수 없고, 따라서, 가설재로만 사용되어 내부에 별도의 철근 콘크리트 구조체가 시공되어야 한다. 이에 따라, 철근 콘크리트 구조체의 제조비용과 시공비용이 소요되고 공기가 길어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 강관 예를 들어 2개의 강관들을 연결재로 연결하여 일체화한 후 슬라이드식으로 압입 시공하고 강관과 연결부재 사이에 배근되는 상하부 철근 사이의 높이를 최대로 확보함으로써 구조적 강성을 통하여 철근 콘크리트 구조물로 사용될 수 있는 강관 구조체 시공 방법 및 이에 의해 시공된 강관 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 강관 구조체 시공 방법은, 일측에는 일정 높이를 두고 각각 횡방향으로 연장 형성되면서 단부에 절곡부가 형성된 가이드부가 구비되며 타측에는 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수의 제1배근공이 구비된 제1강관, 상기 제1강관과 상기 가이드부의 사이에 각각 경사지게 배치되며 양측이 상기 제1강관과 상기 상하 가이드부에 각각 고정되어 상기 상하 가이드부를 지지하는 지지대, 원형 단면이며 상기 제1강관의 제1배근공과 대응되는 부분에 제2배근공이 형성된 제2강관, 곡선형 단면의 판재로서 양측 단부가 상기 제1,2강관에 각각 고정되어 상기 제1,2강관을 이격시키는 상하부 연결재로 이루어진 강관 조립체를 준비하는 제1단계와; 횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 상기 제1단계에 의해 준비된 강관 조립체를 압입 추진하는 제2단계와; 상기 제2단계에 의해 지중에 압입 추진된 강관 조립체의 제2강관의 옆에 다음 추진될 강관 조립체를 연결하기 위하여 상기 제2강관의 타측에 길이방향을 따라 절개부를 형성하여 개방하고 상기 제2강관의 상하면에 각각 지지되도록 보강대를 설치하는 제3단계와; 상기 제1단계에서 준비한 다른 강관 조립체를 상기 제3단계에 의해 압입 추진된 강관 조립체의 옆에 두고 마주하는 가이드부와 절개부를 서로 끼운 후, 지중에 압입하는 제4단계와; 상기 제4단계를 통해 연결된 2개의 강관 조립체 중 후행한 다른 강관 조립체의 제1강관의 상하 가이드부 사이를 절개하여 개방하는 제5단계와; 상기 제1단계 내지 제5단계를 반복 수행하여 다수의 강관 조립체를 강관 구조체의 형태로 시공하는 제6단계와; 상기 제6단계 이후 일렬로 배열된 다수의 강관 조립체의 절개부와 제1,2배근공에 철근을 배근한 후 채움재를 채워 강관 구조체를 시공하는 제7단계와; 그리고, 상기 강관 구조체 내부를 굴착하는 제8단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 강관 구조체 시공방법 및 이에 의해 시공된 강관 구조체에 의하면, 2개의 강관이 연결재를 통해 연결된 강관 조립체가 압입 시공되고 강관과 연결재 내부에 배근되는 상하부 철근 사이의 높이를 최대한 확보하여 강관 구조체 자체가 구조물로 사용될 수 있으며, 결과적으로 강관 구조체가 가설재가 아닌 영구 구조물로 사용되어 별도의 콘크리트 구조물을 시공할 필요가 없으므로 시공원가를 획기적으로 절감하고 공기를 단축할 수 있다.

그리고, 2개의 강관을 연결하는 연결재의 길이 확보를 통해 2개의 강관 사이의 간격을 넓힘으로써 강재 사용량을 줄일 수 있으므로 시공 원가를 절감할 수 있다.

본 발명에 의한 강관 구조체 시공 방법은 다음과 같다.

(S10) 강관 조립체 준비.

본 발명에 의한 강관 구조체는 강관 조립체들이 연쇄적으로 연결됨으로써 이루어지는 것이며, 강관 조립체에 대해 먼저 설명한다.

도 1에서 보이는 것처럼, 강관 조립체(10)는 제1,2강관(11,12)과 이들(11,12)을 연결하는 상하부 연결재(13)로 구성된다.

제1강관(11)은 원형 단면으로 이루어지며 일측에는 가이드부(11a)가 형성되고 타측에는 제1배근공(11b)이 형성된다.

가이드부(11a)는 강관 조립체(10)들을 연쇄적으로 연결할 때 사용되는 것이며, 철근(20)을 배근하기 위한 높이를 결정한다.

가이드부(11a)는 판상으로서 제1강관(11)의 외주면에 평행하게 배치되어 단부가 용접 등으로 고정되며, 타측의 자유단부에는 선행 강관 조립체의 제2강관에 끼워지는 절곡부(11c)가 형성될 수 있다.

상하 가이드부(11a)가 판재인 경우 흔들림과 절단이 일어날 수 있으며 이를 보완하기 위하여 상하 가이드부(11a)를 지지하는 지지대(11d)(도 8참조)가 더 형성될 수 있다. 이 지지대(11d)는 제1강관(11)과 상하 가이드부(11a)의 사이에 각각 경사지게 배치되어 양단부가 제1강관(11)과 상하 가이드부(11a)에 각각 용접 결합되며, 철근(20)의 배근시 제거된다.

제1배근공(11b)은 가이드부(11a)가 형성된 곳의 반대쪽에 제1강관(11)의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되어, 다수의 근접되는 강관 조립체(10)들이 철근(20)과 채움재에 의해 서로 결속되도록 한다.

제2강관(12)은 지중에 압입되기 전에는 원형 단면이며, 지중에 압입된 후 다른 강관 조립체(10)가 연결될 때에는 다른 강관 조립체에 형성된 제1강관(11)의 가이드부(11a)가 연결될 수 있도록 일정 구간이 절개되어 제거됨으로써 일측이 개방된 형태이다. 또한, 제1강관(11)의 제1배근공(11b)과 대응되는 부분에는 제2배근공(12b)이 형성된다.

즉, 이와 같이 구성된 강관 조립체(10)에 의하면 상하부 연결재(13)와 가이드부(11a)의 높이에 따라 구조물의 높이가 결정될 수 있으며, 따라서, 가이드부(11a)는 철근(20)을 배근하고 강관 조립체(10)의 최소 강도를 확보할 수 있는 위치에 설치된다.

도 1은 강관 조립체(10)가 제작된 상태이며, 도 2는 강관 조립체(10)가 지중에 압입된 후 다른 강관 조립체(10)를 연결하기 위하여 일부분을 절개한 상태를 도시한 것이다.

상하부 연결재(13)는 곡선형 단면으로 형성되며 볼록한 부분이 바깥쪽을 향 하도록 상하 대칭으로 배치되어 양측이 제1,2강관(11,12)에 용접 등으로 고정된다.

상하부 연결재(13)는 제1,2강관(11,12) 보다는 곡률이 작은 것이 사용되며, 제1,2강관(11,12) 사이의 거리를 넓게 확보함으로써 강재 사용량을 줄일 수 있는 효과를 도출한다.

도면에서 구체적으로 설명하지는 않았지만, 철근(20)은 강관 조립체(10)의 내부에 매달리는 등의 방법에 의해 고정될 수 있고 강관 조립체(10)의 압입 후 지상에서부터 운반되어 시공될 수 있다.

(S20) 강관 조립체 추진.

제1,2강관(11,12)과 상하부 연결재(13)에 의해 강관 조립체(10)가 구성되며, 이 강관 조립체(10)는 하나씩 지중에 압입될 수 있다.

강관 조립체(10)의 추진 방법은 기존과 동일하므로 구체적인 설명을 생략하며, 먼저 기준이 되는 강관 조립체(10)를 압입한다. 설명과 이해를 돕기 위하여 가장 먼저 압입되는 강관 조립체를 제1강관 조립체(10-1)라 한다. 제1강관 조립체(10-1)는 제1강관(11-1)과 제2강관(12-1)의 조립에 의해 이루어지는 것으로 설명한다. 그리고, 제1강관 조립체(10-1)에 연결되면서 후행하는 것을 제2강관 조립체(10-2)라 칭하며, 제2강관 조립체(10-2)는 제2강관(11-2)과 제2강관(12-2)의 조립에 의해 이루어지는 것으로 설명한다.

도 3에서처럼, 제1강관 조립체(10-1)를 지중에 압입한다. 제1강관 조립체(10-1)는 제1강관(11-1)에 가이드부(11a)가 없는 것으로 도시하였다.

제1강관 조립체(10-1)의 압입 완료되면 도 4에서처럼, 제1강관 조립체(10-1)의 도면 기준 우측에 제2강관 조립체(10-2)를 연결 압입하여야 하며, 제2강관 조립체(10-2)를 압입하기 전에 먼저 제1강관 조립체(10-1)의 제2강관(12-1)의 일부분을 절개하여 제거한다. 제2강관(12-1)의 절개부는 제2강관 조립체(10-2)의 가이드부(11a)를 연결하기 위한 공간이다. 상기 절개부의 높이는 상하부 연결재(13) 사이의 간격에 근접될 것이다.

제2강관(12-1)의 변형을 막기 위하여 보강대(14-1)를 조립한다.

이어서, 제1강관 조립체(10-1)에 제2강관 조립체(10-2)를 연결 및 압입한다. 구체적으로 설명하면, 제2강관 조립체(10-2)의 가이드부(11a)를 제1강관 조립체(10-1)의 절개부측 단부에 끼워 연결한 후 제2강관 조립체(10-2)를 추진하면, 제2강관 조립체(10-2)는 제1강관 조립체(10-1)를 따라 지중에 압입된다.

이와 같은 방법으로 다수의 강관 조립체들을 일렬로 연결하여 지중 구조물의 형태를 맞춘다.

(S30) 철근 배근.

제1강관 조립체(10-1)와 제2강관 조립체(10-2)의 내부에 철근(20)을 배근하기 위하여 제1,2강관 조립체(10-1,10-2)를 연통시켜야 할 것이며, 이를 위하여 제2강관 조립체(10-2)에서 가이드부(11a) 사이를 절개하여 제거한다. 구조체의 단면적(높이×폭, 높이는 철근(20)들 사이의 높이가 해당됨)은 상하부에 배근된 철근(20)들 사이의 높이에 따라 달라질 것이므로 철근(20)을 가이드부(11a)에 최대한 근접되도록 제2강관 조립체(10-2)의 제2강관(12-1)에 절개부를 형성하여야 할 것이다(도 5참고). 왜냐하면 절개부에 철근(20)을 최대한 근접하여야 철근(20)들 사이의 높이를 높게 할 수 있기 때문이다.

이어서, 도 6과 같이, 철근(20)을 제1,2강관 조립체(10-1,10-2)에 걸쳐 횡방향으로 배근한다. 철근(20)의 배근은 철사 등으로 매달아 고정하는 방법 등에 이루어질 수 있다. 이러한 방법으로 모든 강관 조립체들에 철근(20)을 배근한 후 강관 조립체들 내부에 채움재(30)를 채운다. 채움재(30)는 콘크리트일 수 있다.

(S40) 굴착

강관 구조체(100) 안쪽의 흙을 굴착한다.

본 발명에 따르면, 상하부 철근(20) 사이의 높이가 일정한 단면적을 유지하여 구조물로 사용될 수 있고, 특히 상하부 철근(20)을 최대한 강관 조립체(10)의 단부에 근접시켜 상하부 철근(20) 사이의 높이를 최대로 확보할 수 있으므로 강관 구조체(100) 내부에 별도의 콘크리트 구조물을 시공하지 않아도 구조체로 사용이 가능하기 때문에 강관 구조체(100)의 안쪽에 있는 흙만 굴착하고 노면만 정리하여도 강관 구조체(100) 안쪽에 구조물(도로 등)이 형성된다.

도 1은 본 발명에 의한 강관 구조체 시공 방법에 적용된 강관 조립체의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 강관 구조체 시공 방법에 적용된 강관 조립체가 지중에 압입된 후 일부분이 절개된 상태의 사시도.

도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 강관 구조체 시공 방법의 공정도.

도 8은 본 발명에 의한 강관 구조체 시공 방법에 적용된 가이드부의 보강을 위한 지지대를 보인 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100 : 강관 구조체, 10 : 강관 조립체

20 : 철근,

Claims (5)

1. 일측에는 일정 높이를 두고 각각 횡방향으로 연장 형성되면서 단부에 절곡부(11c)가 형성된 가이드부(11a)가 구비되며 타측에는 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수의 제1배근공(11b)이 구비된 제1강관(11), 상기 제1강관과 상기 가이드부의 사이에 각각 경사지게 배치되며 양측이 상기 제1강관과 상기 상하 가이드부에 각각 고정되어 상기 상하 가이드부를 지지하는 지지대(11d), 원형 단면이며 상기 제1강관의 제1배근공(11b)과 대응되는 부분에 제2배근공(12b)이 형성된 제2강관(12), 곡선형 단면의 판재로서 양측 단부가 상기 제1,2강관에 각각 고정되어 상기 제1,2강관을 이격시키는 상하부 연결재(13)로 이루어진 강관 조립체(10)를 준비하는 제1단계와;

   횡단할 도로나 지장물의 양측에 작업구를 설치한 후 상기 제1단계에 의해 준비된 강관 조립체를 압입 추진하는 제2단계와;

   상기 제2단계에 의해 지중에 압입 추진된 강관 조립체의 제2강관의 옆에 다음 추진될 강관 조립체를 연결하기 위하여 상기 제2강관의 타측에 길이방향을 따라 절개부를 형성하여 개방하고 상기 제2강관의 상하면에 각각 지지되도록 보강대(14)를 설치하는 제3단계와;

   상기 제1단계에서 준비한 다른 강관 조립체를 상기 제3단계에 의해 압입 추진된 강관 조립체의 옆에 두고 마주하는 가이드부와 절개부를 서로 끼운 후, 지중에 압입하는 제4단계와;

   상기 제4단계를 통해 연결된 2개의 강관 조립체 중 후행한 다른 강관 조립체의 제1강관의 상하 가이드부 사이를 절개하여 개방하는 제5단계와;

   상기 제1단계 내지 제5단계를 반복 수행하여 다수의 강관 조립체를 강관 구조체의 형태로 시공하는 제6단계와;

   상기 제6단계 이후 일렬로 배열된 다수의 강관 조립체의 절개부와 제1,2배근공에 철근을 배근한 후 채움재를 채워 강관 구조체를 시공하는 제7단계와; 그리고,

   상기 강관 구조체 내부를 굴착하는 제8단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 강관 구조체 시공 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 의해 시공된 것을 특징으로 하는 강관 구조체.

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