KR101354857B1 - 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단면의 중심을 지나는 수직축과 수평축을 기준으로 모두 동일한 단면 대칭을 갖도록 하여 강축과 약축의 구별이 없고, 휨강성이 증대되도록 한 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보는, 길이 방향의 단면 중심을 수직으로 지나는 수직축과 단면 중심을 수평으로 지나는 수평축에 대해 동일한 중심 거리를 갖고 상호 나란하게 배치되어 있는 복수개의 강관파이프와; 복수개의 강관파이프에 길이 방향으로 일정 간격마다 접합되어 있는 다수개의 스티프너와; 복수개의 강관파이프의 양쪽 단부에 접합되어 있고, 관통된 복수개의 체결구멍을 갖는 연결플랜지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보{Strut having angle pipe section symmetrical with neural axis}

본 발명은 흙막이 벽 시공시 사용되는 버팀보에 관한 것으로, 특히 단면의 중심을 지나는 수직축과 수평축을 기준으로 모두 동일한 단면 대칭을 갖도록 하여 강축과 약축의 구별이 없고, 휨강성이 증대되도록 한 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보에 관한 것이다.

버팀보란 흙막이벽을 지지하는 지보공 중의 하나로써 벽체에 작용하는 하중을 반대편 벽체로 전달하여 흙막이벽을 지지하는 구조물이다. 다양한 흙막이 벽체를 사용하더라도 버팀보를 지보공으로 사용할 경우에는 벽체에 띠장을 설치하고 띠장에 버팀보를 설치하여 반대편 벽체와 동일한 방법으로 연결을 하는 구조를 갖고 있다.

버팀보는 재료의 응력 및 변형 등의 확인이 쉬우므로 안전관리가 용이한 공법에 속한다. 비교적 시공이 간편하고 지반조건에 크게 구애를 받지 않으므로 가장 광범위하게 사용된다. 버팀보로서 주로 H형강을 사용한다. H형강의 경우 단면 특성상 강축과 약축을 갖게 되는데, 양측 방향으로 좌굴에 대해서 불리하게 되며, 이를 위해 브레이싱과 같은 보강재를 병행해서 설계한다. 보강재를 설치할 경우 버팀보위에 작업자가 올라가서 직접 설치하는 위험한 작업이 발생되고 갑작스러운 양축 방향 파괴의 위험이 따르게 된다.

이에 비해 강관 버팀보는 강축, 약축의 구분이 없어 좌굴 및 비틀림에 유리한 구조단면을 갖고 있고 수평, 수직 브레이싱이 필요없어 공사비, 공사기간, 시공성(버팀보 설치/해체, 지반굴착, 본 구조물 시공) 등이 H형강 보다 상대적으로 유리함으로써 해외에서 대부분의 버팀보 형식으로 사용되고 있는 실정이다.

그러나 강관 버팀보는 단면 강성을 증대시키기 위해서는 직경이 커져야 하고, 버팀보 연결부가 개발되어져야 한다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0581610호로서, 압력에 저항하여 시공된 벽을 지지하는 버팀보의 연결구조에 있어서, 상호 연결되는 복수 개의 빔과, 상기 빔의 단부에 고정되어 상호 접하여 위치하는 연결부재와, 상호 접하여 위치하는 연결부재를 관통해 체결하는 체결부재 및, 접해 있는 상기 연결부재의 측면을 감싸서 고정함으로써 빔을 견고하게 연결하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 버팀보의 연결구조가 제시되어 있다. 이때 빔은 H단면을 갖는 형강이다.

또한 본 발명의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 등록실용신안 등록번호 제20-0399886호로서, 마주보는 양측 원형강관의 버팀보와, 상기 버팀보의 내측에 각각 고정되게 끼워져 연결되고, 내주면에 서로 반대방향의 나사산이 형성된 보조 연결관과, 양측 외주면에 서로 반대방향의 나사산이 형성되어 상기 보조 연결관에 나사 결합되는 회전잭을 포함하여, 상기 회전잭이 회전함에 따라 양측 버팀보간의 간격이 조절됨을 특징으로 하는 버팀보의 연결구조가 제시되어 있다.

이는 잭과 버팀보 또는 잭과 띠장에 길이를 조절할 수 있는 수단을 구비하여 잭이 버팀보 또는 띠장에 결합되면서 길이조절이 가능하도록 함으로써 연결구조가 간단하고 짧은 시간에 결합할 수 있으며 이에 따라 연결용 잭의 설치가 쉬운 버팀보 연결구조를 제공한다.

이와 같이 배경기술들은 버팀보가 H 형강 또는 원형 강관으로 제작되어 있다. 따라서 H 형강의 경우 강축과 약축에 따른 설치 위치를 고려하여 시공되어져야 하고, 보강부재의 추가적인 설치가 필요하다. 또한, 원형 강관의 경우 이음부가 돌출되어 있고, 압축 강성을 높이기 위해서는 직경이 커져야 하는 문제가 있다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0587134호(연결축을 이용한 버팀포의 연결구조) 한국 공개특허 공개번호 제10-2008-0057016호(강관 버팀보 연결장치)

본 발명은 단면의 중심을 지나는 수직축과 수평축을 기준으로 모두 동일한 단면 대칭을 갖도록 하여 강축과 약축의 구별이 없고, 휨강성이 증대되도록 한 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보는,

길이 방향의 단면 중심을 수직으로 지나는 수직축과 단면 중심을 수평으로 지나는 수평축에 대해 동일한 중심 거리를 갖고 상호 나란하게 배치되어 있는 복수개의 강관파이프와;

복수개의 강관파이프에 길이 방향으로 일정 간격마다 접합되어 있는 다수개의 스티프너와;

복수개의 강관파이프의 양쪽 단부에 접합되어 있고, 관통된 복수개의 체결구멍을 갖는 연결플랜지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 강관파이프는 모두 4개가 설치되어 수직축과 수평축에 대하여 대칭적으로 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 강관파이프는 사각, 원형, 각형 중 어느 하나의 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 버팀보에 추가적으로 버팀보가 연결될 경우 상호 연결플랜지의 볼트 체결로 접합되어 길이가 증가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결플랜지의 접합 보강을 위해 한 쌍의 접합보강용 브라켓이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 버팀보의 단부에 스크류잭이 더 설치되고;

상기 스크류잭은,

동일한 단면적을 갖고 사각 둘레의 모서리에 각기 배치된 4개의 강관파이프와;

4개의 강관파이프의 일측 단부에 접합되어 있고 다수개의 잭 체결공을 갖는 잭 플랜지와;

4개의 강관파이프의 타측 단부에 접합되어 있는 너트 지지판과;

너트 지지판을 삽통하여 각기 강관파이프내로 일단이 삽입되어 있는 스크류축과;

스크류축의 타단에 접합되어 있는 지압판과;

스크류축에 나사 결합되어 있는 잠금너트를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 지압판에 정착용 브라켓이 더 설치되고;

정착용 브라켓은,

스크류잭의 지압판에 볼트로 접합되는 판상형의 접합판과;

일단이 접합판의 일면에 접합되어 있는 원통형 보스와;

원통형 보스의 타단에 접합되어 있는 체결판과;

원통형 보스를 접합판과 체결판에 연결하는 다수개의 보강리브를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보에 따르면, 단면의 중심을 지나는 수직축과 수평축을 기준으로 동일한 강관파이프 단면이 대칭적으로 배치된 구조를 갖게 되어 강축과 약축의 구별이 없어져 설치가 용이해진다. 또한 단면 중심에서 끝단가지의 거리를 증가시키는 경우 원형 강관이나 H 빔에 비해 단면2차모멘트(또는 단면계수)가 증가되어 휨강성을 증대시킬 수 있다.

또한 버팀보의 이음부가 평면을 이루어 플랜지 접합이 가능하고, 스크류잭에 의해 시공 오차를 흡수할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 바람직한 실시 예에 따른 버팀보의 사시도.
도 2a는 도 1의 A-A선 단면도.
도 2b는 도 1의 B-B선 단면도.
도 3은 본 발명에 적용되는 버팀보 이음 구조의 예시도.
도 4는 본 발명에 적용되는 스크류잭 및 정착용 브라켓의 사시도.
도 5는 도 4의 C-C선 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 버팀보의 설치상태도.
도 7은 본 발명에 따른 버팀보와 스크류잭 및 정착용 브라켓의 설치 순서도.
도 8은 종래 버팀보와 본 발명에 따른 버팀보간의 단면계수를 비교하기 위한 단면 모식도.
도 9a는 본 발명에 바람직한 다른 실시 예에 따른 강관 파이프의 단면을 원형으로 구성한 버팀보의 사시도.
도 9b는 도 9a의 D-D선에서 본 단면도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1과 같이 버팀보(10)는 복수개의 강관파이프(12), 이들 강관파이프(12)를 결합시켜 주는 스티프너(14), 타측의 버팀보 또는 도 4에 도시된 스크류 잭(50)과 연결되기 위한 연결플랜지(16)를 갖는다.

복수개의 강관파이프(12)는 도 2a 및 도 2b와 같이 길이 방향의 단면 중심(O)을 수직으로 지나는 수직축(Y)과 단면 중심(O)을 수평으로 지나는 수평축(X)에 대해 동일한 중심 거리(L)를 갖고 상호 나란하게 배치되어 있다. 수직축(Y)과 수평축(X)은 압축과 인장을 받지 않는 중립축으로 이해할 수 있다. 이때 스티프너(14)에 의해 복수개의 강관파이프(12)는 상호 나란하게 배치된다. 강관파이프(12)는 금속재로서 예로 강재로 제작된 것이 될 수 있다.

여기서, 단면 중심(O)은 단면 도심으로 이해할 수 있고, O'는 강관파이프(12)의 단면 도심을 의미한다. 중심 거리(L)는 버팀보의 단면 중심(O)으로부터 강관파이프(12)의 단면 도심(O')까지의 거리이다.

본 실시 예에서 강관파이프(12)는 모두 4개가 설치되어 수직축(Y)과 수평축(X)에 대하여 대칭적으로 배치되어 있다. 즉, 수직축(Y)을 기준으로 좌우에 각기 2개씩 설치되고, 수평축(X)을 기준으로 상하에 각기 2개씩 설치되어 대칭적으로 배치된 구조를 갖는다. 강관파이프(12)는 4변의 길이가 동일한 단면을 갖는 강관파이프로 구성할 수 있다.

이같이 4개의 강관파이프로 구성하고, 수직축(Y)과 수평축(X)에 대해 동일한 중심 거리(L)와 동일한 단면적을 갖기 때문에 그 어느 축에 대하여도 단면2차모멘트의 값은 동일하게 된다. 또한 버팀보(10)를 90도 회전시켜 놓아도 동일한 단면 형상을 갖기 때문에 단면계수가 그 어느 축에서도 동일한 값을 갖게 된다. 따라서 버팀보(10)는 강축과 약축의 구별이 없어져 방향성이 없이 설치될 수 있는 이점을 갖게 된다.

스티프너(14)는 복수개의 강관파이프(12)에 길이 방향으로 일정 간격마다 접합되어 있다. 스티프너(14)는 일정판 두께를 갖는 판상형으로 구성하였으나 이러한 판상 구조나 예시된 설치 개수에 제한되는 것은 아니다. 예로, 4개의 강관파이프(12)의 중앙에 위치하여 접합되는 각형 블록 형태로 구성될 수도 있다. 스티프너(14)는 강관파이프(12)와 동일한 강재로 제작될 수 있다.

연결플랜지(16)는 복수개의 강관파이프(12)의 양쪽 단부에 접합되어 있다. 연결플랜지(16)는 강관파이프(12)의 양쪽 단부를 폐쇄시키고 동시에 이웃한 버팀보를 상호 연결시키기 위해 관통된 복수개의 체결구멍(16a)을 갖는다. 이때 복수개의 체결구멍(16a)은 수직축(Y)과 수평축(X)상에 위치되어 있다.

한편, 버팀보(10)에 추가적으로 동일한 구조의 버팀보(10')를 연결하여 길이를 증가시킬 수 있다. 이때 상호 연결플랜지(16)(16)간의 볼트 접합을 통하여 이루어질 수 있으며, 도 3과 같이 한 쌍의 접합보강용 브라켓(20,20)이 더 설치될 수 있다. 한 쌍의 접합보강용 브라켓(20,20)은 접합면 둘레를 감싸는 구조로서 내면에 연결플랜지(16)(16)를 결합시키는 결합홈(21a)을 가질 수 있다. 한 쌍의 접합보강용 브라켓(20,20)은 단부에 플랜지를 갖는 ㄷ자 형태의 단면을 가지므로 상호 결합시 사각 박스 단면을 이룬다.

또한, 버팀보(10)의 설치시 도 7과 같이 띠장(5)과의 사이에 유간(G)이 발생될 경우 그 유간에 스크류잭(50)이 더 설치되어 버팀력을 발생시킬 수 있다. 따라서 스크류잭(50)으로 시공오차를 흡수한다.

스크류잭(50)은 도 4와 같이 동일한 단면적을 갖고 사각 둘레의 모서리에 각기 배치된 4개의 강관파이프(51)와, 4개의 강관파이프(51)의 일측 단부에 접합되어 있고 다수개의 잭 체결공(52a)을 갖는 잭 플랜지(52)와, 4개의 강관파이프(51)의 타측 단부에 접합되어 있는 너트 지지판(53)과, 너트 지지판(53)을 삽통하여 각기 강관파이프(51)내로 일단이 삽입되어 있는 스크류축(54)과, 스크류축(54)의 타단에 접합되어 있는 지압판(55)과, 스크류축(54)에 나사 결합되어 있는 잠금너트(56)로 구성된다.

스크류잭(50)의 4개의 강관파이프(51) 배치 구조는 버팀보(10)의 강관파이프의 배치구조와 동일하다. 강관파이프(51)의 길이는 상대적으로 버팀보(10)의 길이보다 짧게 구성된다. 또한, 강관파이프(51)는 버팀보(10)의 강관파이프(12)와 동일한 단면적으로 구성됨이 바람직하다. 4개의 강관파이프(51)들은 잭 플랜지(52)와 너트 지지판(53)에 의해 상호 나란하게 배치된다.

이와 같이 구성된 스크류잭(50)은 도 7(나)와 같이 너트 지지판(53)과 지압판(55)과의 사이에 통상의 유압잭(100)을 설치한 후, 유압으로 지압판(55)을 밀어 띠장(5)측에 밀착시켜 놓은 상태에서 도 7(다)와 같이 잠금너트(56)를 스크류축(54)에서 이송시켜 너트 지지판(53)에 밀착시켜 놓고, 유압잭(100)에 유압을 제거시킨 후 스크류잭(50)에서 탈거시켜 놓음으로써 버팀보(10)의 버팀력이 발생되고 토압에 저항하도록 설치된다.

한편, 도 6 및 도 7과 같이 버팀보(10)의 연결플랜지(16) 또는 스크류잭(50)에 H 형강으로 제작된 띠장(5)과의 연결을 위해 정착용 브라켓(60)이 더 설치될 수 있다.

정착용 브라켓(60)은, 도 4와 같이 스크류잭(50)의 지압판(55)에 볼트와 너트로 접합되는 판상형의 접합판(61)과, 일단이 접합판(61)의 일면에 접합되어 있는 원통형 보스(62)와, 원통형 보스(62)의 타단에 접합되어 있는 체결판(63)과, 원통형 보스(62)를 접합판(61)과 체결판(63)에 연결하는 다수개의 보강리브(64)로 구성된다.

이때 접합판(61)과 체결판(63)은 동일한 면적으로 각기 볼트 결합을 위해 결합공(61a,63a)을 갖으며, 결합공(61a,63a)의 위치는 상호 90도로 어긋나게 배치되어 체결판(63)에 형성된 결합공(63a)에 볼트를 통해 띠장(5)측 복부를 회피하여 플랜지에 용이하게 체결시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 버팀보 단면의 중심을 지나는 수직축과 수평축을 기준으로 동일한 강관파이프 단면이 대칭적으로 배치된 구조를 갖게 되어 강축과 약축의 구별이 없어져 설치가 용이해진다.

또한 도 8과 같이 (가)의 H형 단면이나 (나)의 원형 단면에 비해 단면 중심에서 끝단가지의 거리(e)를 증가시킬 경우 (다)는 강관파이프 단면의 단면2차모멘트(또는 단면계수)가 증가되어 버팀보의 휨강성을 증대시킬 수 있다.

또한 버팀보의 이음부가 평면을 이루어 내,외측 접합판(18,20)에 의해 플랜지 접합이 가능하고, 스크류잭(50)의 설치가 가능하여 시공오차를 흡수할 수 있고, 정착용 브라켓(60)에 의해 띠장과의 접합을 용이하게 할 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 강관파이프(12)를 사각 단면을 갖는 사각파이프로 구성하여 설명하였으나 본 발명에 적용되는 강관파이프(12)는 도 9a 및 도 9b와 같이 원형 단면을 갖는 원형 강관으로 할 수도 있다. 또한 강관파이프(12)는 육각, 팔각 등의 다각 단면을 갖는 각형 강관으로 할 수도 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

12: 강관파이프
14: 스티프너
16: 연결플랜지
18: 내측 접합판
20: 외측 접합판
50: 스크류잭

Claims (7)

1. 길이 방향의 단면 중심(O)을 수직으로 지나는 수직축(Y)과 단면 중심(O)을 수평으로 지나는 수평축(X)에 대해 동일한 중심 거리(L)를 갖고 상호 나란하게 배치되어 있는 복수개의 강관파이프(12)와;
   복수개의 강관파이프(12)에 길이 방향으로 일정 간격마다 접합되어 있는 다수개의 스티프너(14)와;
   복수개의 강관파이프(12)의 양쪽 단부에 접합되어 있고, 관통된 복수개의 체결구멍(16a)을 갖는 연결플랜지(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보.
2. 제 1항에 있어서,
   강관파이프(12)는 모두 4개가 설치되어 수직축(Y)과 수평축(X)에 대하여 대칭적으로 배치된 것을 특징으로 하는 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보.
3. 제 2항에 있어서,
   강관파이프(12)는 사각, 원형, 각형 중 어느 하나의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보.
4. 제 1항에 있어서,
   버팀보(10)에 추가적으로 버팀보(10')가 연결될 경우 상호 연결플랜지(16)(16)의 볼트 체결로 접합되어 길이가 증가되는 것을 특징으로 하는 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 연결플랜지(16)(16)의 접합 보강을 위해 한 쌍의 접합보강용 브라켓(20,20)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보.
6. 제 1항에 있어서,
   버팀보의 단부에 스크류잭(50)이 더 설치되고;
   상기 스크류잭(50)은,
   동일한 단면적을 갖고 사각 둘레의 모서리에 각기 배치된 4개의 강관파이프(51)와;
   4개의 강관파이프(51)의 일측 단부에 접합되어 있고 다수개의 잭 체결공(52a)이 형성되며 버팀보의 연결플랜지(16)에 접합되는 잭 플랜지(52)와;
   4개의 강관파이프(51)의 타측 단부에 접합되어 있는 너트 지지판(53)과;
   너트 지지판(53)을 삽통하여 각기 강관파이프(51)내로 일단이 삽입되어 있는 스크류축(54)과;
   스크류축(54)의 타단에 접합되어 있는 지압판(55)과;
   스크류축(54)에 나사 결합되어 있는 잠금너트(56)를 갖는 것을 특징으로 하는 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보.
7. 제 6항에 있어서,
   스크류잭(50)의 지압판(55)에 정착용 브라켓(60)이 더 설치되고;
   정착용 브라켓(60)은,
   스크류잭(50)의 지압판(55)에 볼트로 접합되는 판상형의 접합판(61)과;
   일단이 접합판(61)의 일면에 접합되어 있는 원통형 보스(62)와;
   원통형 보스(62)의 타단에 접합되어 있는 체결판(63)과;
   원통형 보스(62)를 접합판(61)과 체결판(63)에 연결하는 다수개의 보강리브(64)를 포함한 것을 특징으로 하는 중립축에 대칭되는 강관파이프 단면을 갖는 버팀보.

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