KR101388478B1 - 아치형 토류판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 구조물을 시공하면서 토압을 지지하기 위하여 H형강과 토류판을 사용하는 경우에 있어 상기 토류판에 관한 것으로서, 토류판을 아치형으로 구성하여 토압에 대한 강성이 크고 시공 및 해체가 용이한, 아치형 토류판에 관한 것이다.
상기 토류판은 흙막이벽의 H형강 말뚝 사이에 설치되어 복수개가 적층되는 것으로서, 길이방향의 중앙에 위치하여 흙막이벽 외측으로 볼록하게 형성된 아치부와 상기 아치부 양단에서 아치부와 일체로 형성되며 일단이 H형강 말뚝의 상·하부플랜지 사이에 삽입되는 평탄부로 이루어지고, 단면이 상·하부플랜지와 웨브로 이루어져 일측에 개방부가 형성된 ㄷ자 형상을 갖되 상기 개방부는 흙막이벽 내측을 향하는 것을 특징으로 한다.

Description

아치형 토류판{Arch-shaped retaining panel}

본 발명은 지하 구조물을 시공할 때에 토압을 지지하기 위하여 H형강 사이에 설치하는 토류판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토류판을 아치형으로 구성하여 토압에 대한 강성이 크고 시공 및 해체가 용이한 아치형 토류판에 관한 것이다.

지하 구조물을 시공하는 경우에는 지반의 굴착면을 안정화시켜 구조물의 시공이 용이하고 안전하게 이루어질 수 있도록 가설 공사로서 흙막이 공사를 하게 된다. 이러한 흙막이 공법의 종류로는 널말뚝 공법, 가로 널말뚝 공법, 지하연속벽 공법, 주열식 지중벽 공법 등이 있다.

상기 흙막이 공법들 중 가로 널말뚝 공법은 H형강 엄지말뚝(H)을 일정 간격을 두고 지반에 삽입한 후 인접하는 두 엄지말뚝 사이에 토류판을 설치함으로써 이루어진다. 과거에는 상기 토류판으로 목재가 많이 사용되었으나 강도가 약하고 재사용이 어려워 요즈음에는 강재가 사용되기도 한다.

도 1은 강재 토류판(S)을 사용한 가로 널말뚝 공법에 관한 것인데, 강재 토류판은 토압에 대한 강성 향상 및 시공의 용이성을 위하여 그 단면이 립을 가진 ㄷ자 형으로 형성되게 된다. 이러한 단면 형상을 갖는 강재 토류판은 토압에 의한 휨응력 발생시 토압을 효과적으로 지지할 수 있도록 웨브가 흙막이벽의 내측을 향하도록 한다. 이 경우 강재 토류판 단면의 개방된 부분이 토사면과 마주보도록 설치되기 때문에 개방부를 통해 토사가 강재 토류판 내로 유입되어 토류판의 해체 작업이 어려워질 수 있으므로 그 내부에 스티로폼 등으로 속채움을 하게 된다.

그러나 스티로폼 등으로 강재 토류판 내에 속채움(F)을 하게 되면 속채움 공정이 추가되면서 강재 토류판의 제작이 복잡해지고 제작 단가가 상승할 뿐만 아니라, 강재 토류판의 내부가 채워진 데다 단면의 개방부가 흙막이벽 후면의 지반을 향하고 있어 단면 내부에서의 작업이 불가능하고 이에 따라 각 강재 토류판들 사이의 접합을 현장에서 용접으로 해야하는 불편함이 있다. 그리고 지하 구조물 완성 후 흙막이를 해체할 때 토류판들 사이의 용접부위를 파단시키는 작업이 번거롭고 화기작업으로 인해 강재 토류판에 변형이 발생하여 이를 재사용하지 못하게 될 수 있다.

KR 10-2004-0043770 A

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지하 구조물을 시공하면서 토압을 지지하기 위하여 H형강과 토류판을 사용하는 경우에 있어 상기 토류판을 아치형으로 구성하여 토압에 대한 강성이 크고 시공 및 해체가 용이한 아치형 토류판을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 흙막이벽의 H형강 말뚝 사이에 설치되어 복수개가 적층되는 토류판에 관한 것으로서, 상기 토류판은, 길이방향의 중앙에 위치하여 흙막이벽 외측으로 볼록하게 형성된 아치부와 상기 아치부 양단에서 아치부와 일체로 형성되는 것으로서 일단이 H형강 말뚝의 상·하부플랜지 사이에 삽입되는 평탄부로 이루어지고, 단면이 상·하부플랜지와 웨브로 이루어져 흙막이벽 내측으로 개방부가 형성된 ㄷ자 형상이며, 상기 웨브에는 토류판의 단면 내측으로 돌출 형성된 리브가 구비되어 있되, 상기 토류판의 상·하부플랜지는 단부가 절곡되어 서로 마주보도록 형성된 날개부가 구비되고, 플레이트로 형성되어 평탄부의 날개부 외측에 용접 결합되는 것으로 측단부가 H형강 말뚝의 하부플랜지 측면에 지지되고, 전단은 상기 H형강 말뚝의 하부플랜지 전면을 지지하도록 측단부에서 돌출 형성된 고정브라켓이 구비되는 것으로, H형강 말뚝에 의해 토류판이 지지되며, 상기 토류판의 상·하부플랜지에는 인접하는 토류판과의 결합을 위한 핀홀이 형성되어 있고, 상기 토류판의 평탄부는 아치부에 접하는 고정부와 토류판 말단의 가변부로 이루어져 있어 평탄부의 길이조절이 가능한 것으로, 상기 가변부는 고정부의 단면과 일치하는 단면을 갖도록 제작되어 고정부의 말단에 용접접합되거나, 고정부의 단면에 포함되거나 고정부의 단면을 포함하는 형상의 단면을 갖도록 제작되어 고정부와 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 아치형 토류판이 제공된다.

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본 발명에 의한 아치형 토류판은, 전체적인 형상이 아치형으로 이루어져 토류판의 압축응력에 의해 토압을 지지하므로 토압에 대한 강성이 우수하고, 이러한 아치형상에 의해 토류판 단면의 개방부가 흙막이벽의 내측을 향하도록 형성될 수 있기 때문에 토류판 단면 내에 흙이 들어가는 것을 방지하기 위한 채움을 할 필요가 없으며 토류판 단면 내부로의 접근이 용이하여 토류판의 시공 및 해체 작업을 용이하게 하는 것이 가능하다.

토류판에 형성된 날개부 및 리브는 토류판의 단면성능을 향상시켜 주어 토류판이 토압을 더 효과적으로 지지할 수 있도록 해준다.

또한, 토류판의 길이를 조절하는 것이 가능하기 때문에 시공 오차의 흡수가 용이하고, 토압, 지반 상태, 굴착심도, 구조물의 크기 등에 따라 H형강 말뚝의 간격을 다양하게 조절해주어야 하는 경우에도 규격화된 토류판을 사용할 수 있다.

그리고 토류판에 고정브라켓을 더 설치하는 경우, 고정브라켓이 토류판이 H형강 말뚝에 의해 지지될 수 있도록 해주어 아치형을 갖는 토류판이 벌어지는 것을 방지해주고, 이에 따라 토류판의 설치 또는 해체시 토류판 단부와 H형강 말뚝의 웨브 사이에 마찰이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 강재 토류판의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 토류판의 사시도이다.
도 3은 상기 토류판을 이용하여 흙막이벽을 시공한 모습이다.
도 4는 상기 토류판 단면의 여러 가지 실시예이다.
도 5는 상기 토류판의 평탄부가 고정부와 가변부로 이루어져 있는 경우의 설명도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 의한 토류판(100)의 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 상기 토류판(100)이 H형강 말뚝(200) 사이에 설치된 모습이 도시되어 있다.

본 발명에 의한 토류판(100)은, 흙막이벽의 H형강 말뚝(200) 사이에 설치되어 복수개가 적층되는 것으로, 길이방향의 중앙에 위치하여 흙막이벽 외측으로 볼록하게 형성된 아치부(A)와 상기 아치부(A) 양단에서 아치부(A)와 일체로 형성되는 것으로서 일단이 H형강 말뚝(200)의 상·하부플랜지 사이에 삽입되는 평탄부(E)로 이루어지고, 단면이 상·하부플랜지(110)와 웨브(120)로 이루어져 흙막이벽 내측을 개방부(D)가 형성된 ㄷ자 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

여기에서 흙막이벽 '내측'은 지반을 굴착함으로써 형성된 공간, 즉 지하구조물이 형성되는 부분을 가리키고, 흙막이벽 '외측'은 굴착이 이루어지지 않은 원지반 부분을 가리킨다.

흙막이벽에는 토압이 외측에서 내측방향으로 작용하는데, 종래의 강재 토류판이 휨재로서 흙막이벽의 내측 방향으로 그 단면을 집중시키고 리브를 형성하는 등의 방법을 사용하여 흙막이벽의 내측에서 크게 작용하는 인장력에 대한 강성을 보강하고자 하였다면, 본 발명에 의한 토류판(100)은 아치 구조로 토압의 방향과 반대 방향으로 볼록하게 형성하고 흙막이벽의 외측 방향으로 단면을 집중시켜 흙막이벽의 외측에서 크게 작용하는 압축력에 대해 큰 강성을 갖도록 한다.

본 발명에 의한 토류판(100)은 전체적으로 흙막이벽 외측으로 볼록한 아치형상을 갖는다. 이렇게 아치형으로 이루어진 토류판(100)에는 토압에 의해 주로 압축응력이 작용하며, 이 압축응력은 토류판(100)의 내측에서보다는 외측에서 크게 작용하게 된다. 이에 따라 상기 토류판(100)의 단면은 상·하부플랜지(110)와 웨브(120)로 이루어져 흙막이벽의 내측으로 개방부(D)가 형성된 ㄷ자 형상을 갖도록 형성된다. 이처럼 토류판(100)의 외측에 집중되어 있는 단면은 상기한 바와 같이 토류판(100)의 외측에서 크게 작용하는 압축력을 견디기에 적합할 뿐만 아니라, 토류판(100)의 개방부(D)가 흙막이벽 내측을 향하고 있어 개방부를 통한 지반으로부터의 토사 유입의 염려가 없으므로 토류판(100) 내에 스티로폼 등의 채움재를 채울 필요가 없다.

또한, 토류판(100)의 개방부(D)가 흙막이벽의 내측을 향하고 토류판(100) 단면 내 공간이 비어있기 때문에 토류판(100) 단면 내로 손이나 도구를 넣을 수 있어 토류판(100)과 토류판(100) 사이의 결합작업 및 토류판(100)을 H형강 말뚝(200)에 지지하는 작업을 용이하게 할 수 있다.

위와 같이 아치형으로 형성되는 아치부(A)의 양단에는, 본 발명에 의한 토류판(100)이 H형강 말뚝(200)에 용이하게 지지될 수 있도록 곧은 형태를 갖는 평탄부(E)가 위치한다. 상기 평탄부(E)는 그 단부가 H형강 말뚝(200)의 상·하부플랜지 사이에 삽입되며, 단면의 형상은 아치부(A)의 단면형상과 같다.

상기 토류판(100)의 상·하부플랜지(110)에는 날개부(111)가 형성될 수 있고, 웨브(120)에는 토류판(100)의 단면 내측으로 돌출되는 리브(121)가 형성될 수 있다. 도 4에는 토류판(100)이 날개부(111) 및 리브(121)를 구비함에 따라 형성될 수 있는 토류판(100) 단면 형상의 다양한 실시예가 도시되어 있다.

상기 날개부(111) 및 리브(121)는 토류판(100)의 단면 성능을 향상시켜주어 토류판(100)에 작용하는 압축력에 의해 좌굴이 발생하는 것을 방지해준다.

상기 날개부(111)는 토류판(100)의 상·하부플랜지(110)가 절곡되어 형성되는데, 각 토류판(100)들의 결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 토류판(100)의 개방부(D) 방향으로 절곡되도록 하되, 개방부(D)를 통해 토류판(100)의 단면 내로 접근할 수 있도록 그 폭을 너무 크게 하지 않는 것이 바람직하다.

그리고 상기 리브(121)는, 웨브(120)를 절곡하여 형성하거나 웨브(120)에 별도의 긴 보강판을 용접하여 형성할 수 있다. 상기 리브(121)는 웨브(120)의 폭 상에서 다수 개가 형성될 수 있다.

토류판(100)의 상·하부플랜지(110)에는 인접하는 토류판(100)과의 접합을 위한 핀홀(Ph)이 형성될 수 있다.

상기 토류판(100)은 가로 방향으로 형성되는 부재로서, 도 3의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, H형강 말뚝(200) 사이에 적층됨으로써 토류벽을 이루게 되는데, 상기 핀홀(Ph)을 통해 상하로 인접하는 토류판(100)들을 접합함으로써 토류판(100)을 일체화시킬 수 있다. 도 3의 (a)에 도시되어 있는 토류판(100)들은 볼트(B)에 의해 결합되어 있으며, 도 3의 (b)에 도시되어 있는 토류판(100)들은 핀(P)으로 결합되어 있다.

종래의 강재 토류판의 경우, 토류판 단면 내로의 접근이 용이하지 않아 토류판들을 현장에서 용접함으로써 토류판들을 일체화시켜주었던 반면, 본 발명에 의한 토류판(100)은 상기했던 바와 같이 토류판(100) 단면 내로의 접근이 용이하므로 현장에서 핀으로 각 토류판(100)들을 결합시키는 것이 가능하다. 이에 따라 토류판(100)들을 일체화시켜주기 위한 현장에서의 작업이 감소하게 되고 흙막이벽을 해체할 때에도 핀을 풀기만 하면 되기 때문에 해체 작업이 용이해질 뿐만 아니라, 종래 용접에 의해 접합된 토류판들을 해체할 때와는 달리 해체시 화기 작업이 없으므로 토류판(100)에 변형이 발생할 가능성이 거의 없어 토류판(100)의 재사용률이 증가하게 된다. 아울러 화기 작업을 최소화함으로써 화재의 발생률을 감소시킬 수 있다.

상기 토류판(100)의 평탄부(E)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 아치부(A)에 접하는 고정부(c)와 토류판(100) 말단의 가변부(v)로 이루어질 수 있다.

흙막이벽을 시공할 때에 먼저 시공되는 H형강 말뚝(200)은 일정한 간격으로 수직하게 형성시켜주어야 하지만 시공 오차로 인해 인접하는 H형강 말뚝(200) 사이의 간격이 일정하지 않을 수 있는데, 상기 고정부(c)와 가변부(v)를 각각 형성시켜 평탄부(E)의 길이조절이 가능하게 함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.

또한, 후면 지반의 토압, 굴착심도, 지하 구조물의 규모 등에 따라 H형강 말뚝(200)의 간격은 달라지게 되는데, H형강 말뚝(200)의 간격에 따라 다른 길이를 갖는 토류판(100)을 따로 제작할 필요 없이 규격화된 토류판(100)의 길이를 조절하여 사용하는 것이 가능하다.

도 5의 (a)에 도시되어 있는 토류판(100)의 평탄부(E)는 가변부(v)가 고정부(c)의 단면을 포함하는 형상의 단면을 가지고 있어 고정부(c)와 끼움결합되어 있다. 이 경우 고정부(c)와 가변부(v)가 겹쳐지는 길이를 조절함으로써 평탄부(E)의 길이를 조절하는 것이 가능하다. 상기 가변부(v)는 고정부(c)의 단면에 포함되는 형상의 단면을 갖는 것을 사용하는 것도 무방하며, 가변부(v)와 고정부(c)는 서로 용접접합하거나 각 웨브(120) 부분을 볼트접합함으로써 결합시킬 수 있다.

그리고 도 5의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이, 가변부(v)로 고정부(c)의 단면과 일치하는 단면을 갖는 것을 사용하여 가변부(v)를 고정부(c)의 말단에 용접접합시킬 수도 있다. 이 경우, 다양한 길이를 갖는 가변부(v)를 사용함으로써 평탄부(E)의 길이를 조절할 수 있다.

상기 토류판(100)의 평탄부(E)에는 플레이트로 형성되어 평탄부(E)의 날개부(111) 외측에 용접 결합되는 것으로 측단부가 H형강 말뚝(200)의 하부플랜지 측면에 지지되고, 전단은 상기 H형강 말뚝(200)의 하부플랜지 전면을 지지하도록 측단부에서 돌출 형성된 고정브라켓(130)이 구비되는 것으로, H형강 말뚝(200)에 의해 토류판(100)이 지지되도록 해줄 수 있다.

고정브라켓(130)은 플레이트로 형성될 수 있으며 토류판(100)의 상부 및/또는 하부플랜지(110)의 날개부(111)의 외측면에 용접접합된다. 그리고 이때 고정브라켓(130)은 H형강 말뚝(200)의 하부플랜지(흙막이벽의 내측에 위치한 플랜지) 전면을 지지한다.

토류판(100)의 길이는 토류판(100) 설치 또는 해체시에 작업의 용이성을 위하여 H형강 말뚝(200) 사이의 간격보다 약간 작게 형성되어 토류판(100) 단부와 H형강 말뚝(200)의 웨브 사이에 마찰이 발생하지 않는 것이 바람직한데, 본 발명에 의한 토류판(100)은 아치구조로 형성되어 토압 작용시 양단부가 바깥쪽으로 벌어지려는 횡력이 발생하므로 토류판(100)의 길이를 H형강 말뚝(200) 사이의 간격보다 짧게 형성시키더라도 아치부(A)가 토압에 의해 변형되어 토류판(100)과 H형강 말뚝(200) 사이에서는 마찰이 발생할 수 있다.

상기 고정브라켓(130)은 토류판(100)이 H형강 말뚝(200)에 의해 지지될 수 있도록 해줌으로써 상기와 같이 토류판(100)이 토압에 의해 벌어지는 것을 방지하게 된다.

그리고 상기 고정브라켓(130)은 토류판(100) 및 H형강 말뚝(200)에 태그용접으로 접합될 수 있는데, 이는 흙막이벽의 해체시 작업용 공구 등으로 충격을 가하여 쉽게 해제할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하게 하기 위한 예시에 불과한 것이므로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100 : 토류판 110 : 플랜지
111 : 날개부 120 : 웨브
121 : 리브 130 : 고정브라켓
200 : H형강 말뚝
A : 아치부 B : 볼트
Bh : 볼트공 c : 고정부
D : 개방부 E : 평탄부
P : 핀 Ph : 핀홀
v : 가변부

Claims (7)

1. 흙막이벽의 H형강 말뚝(200) 사이에 설치되어 복수개가 적층되는 토류판(100)에 관한 것으로서,
   상기 토류판(100)은, 길이방향의 중앙에 위치하여 흙막이벽 외측으로 볼록하게 형성된 아치부(A)와 상기 아치부(A) 양단에서 아치부(A)와 일체로 형성되는 것으로서 일단이 H형강 말뚝(200)의 상·하부플랜지 사이에 삽입되는 평탄부(E)로 이루어지고, 단면이 상·하부플랜지(110)와 웨브(120)로 이루어져 흙막이벽 내측으로 개방부(D)가 형성된 ㄷ자 형상이며, 상기 웨브(120)에는 토류판(100)의 단면 내측으로 돌출 형성된 리브(121)가 구비되어 있되,
   상기 토류판(100)의 상·하부플랜지(110)는 단부가 절곡되어 서로 마주보도록 형성된 날개부(111)가 구비되고, 플레이트로 형성되어 평탄부(E)의 날개부(111) 외측에 용접 결합되는 것으로 측단부가 H형강 말뚝(200)의 하부플랜지 측면에 지지되고, 전단은 상기 H형강 말뚝(200)의 하부플랜지 전면을 지지하도록 측단부에서 돌출 형성된 고정브라켓(130)이 구비되는 것으로, H형강 말뚝(200)에 의해 토류판(100)이 지지되며,
   상기 토류판(100)의 상·하부플랜지(110)에는 인접하는 토류판(100)과의 결합을 위한 핀홀(Ph)이 형성되어 있고,
   상기 토류판(100)의 평탄부(E)는 아치부(A)에 접하는 고정부(c)와 토류판(100) 말단의 가변부(v)로 이루어져 있어 평탄부(E)의 길이조절이 가능한 것으로, 상기 가변부(v)는 고정부(c)의 단면과 일치하는 단면을 갖도록 제작되어 고정부(c)의 말단에 용접접합되거나, 고정부(c)의 단면에 포함되거나 고정부(c)의 단면을 포함하는 형상의 단면을 갖도록 제작되어 고정부(c)와 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 아치형 토류판.
   
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