KR101661512B1 - 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 및 보강공법 - Google Patents

장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 및 보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 및 보강공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에이치빔 연결시의 시공성 및 접합부의 안전성이 확보된 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 및 보강공법에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
현장에서 용접가능한 연결부 보강 앵글을 구비하여 주형 연결부의 응력을 보강함으로써, 중간파일 시공을 배제하여 자재비 및 시공비를 절감할 수 있고, 공사기간 단축 및 시공효율성 향상의 장점이 있다.

Description

장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 및 보강공법 {omitted}
본 발명은 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 및 보강공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에이치빔 연결시의 시공성 및 접합부의 안전성이 확보된 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 및 보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 지하철 공사를 위한 가시설 공사시 통상적으로 중간파일의 간격이 교통처리 계획에 맞추다 보면 중간파일의 간격이 7.0m를 넘기가 힘듦에 따라, 부득이하게도 10m 이상 까지도 간격이 가능한 주형보의 응력을 전부 활용하지 못하므로 인하여 중간파일의 설치간격이 좁아져, 공사공간이 협소해지는 문제점이 있다.
등록특허 제10-1058784호(도 3 참고)는 상기 문제점을 해결하기 위하여 주형보 받침(12)의 하부에 가설기초(14)를 형성하고 주형보(28) 간을 철판(30)과 고장력볼트(32)로 연결함으로써 중간파일간의 간격을 늘릴 수 있어서, 중간파일의 사용량을 감소시킬 수 있다. 그러나 고장력볼트(32)의 연결시 볼트머리와 복공판(34)의 간섭을 피하기 위해 요홈부(36)가 형성된 복공판(34)을 별도로 필요로 한다는 단점이 있다.
또한 주형보(에이치빔)의 이음작업은 현장 작업자들에게는 매우 불량한 작업여건이므로 정밀한 품질관리 확보에 대한 불확실성과 복공판 및 가시설에서 전달되는 진동하중 등의 영향을 고려하면 계획된 도면을 기준으로 한 주형보 연결부의 안전성이 수치적인 해석결과와 달리 안전성 유지에 대한 신뢰도가 떨어질 우려가 있다. 따라서, 시공 품질의 불확실성 및 진동하중의 영향 등에 따른 보강방안으로 신기술 보강공법을 제안하고자 한다.
대한민국등록특허공보 제10-1058784호 (2011년08월17일)
본 발명에서 해결하려는 과제는 다음과 같다.
가시설의 중간파일 시공을 배제하기 위해 에이치빔 연결부의 응력을 보강하는 방안으로서 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 및 보강공법을 제시한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,
두 개 이상의 에이치빔(100)을 상호 연결한 에이치빔 구조물에 있어서,
상기 에이치빔(100)은,
에이치빔(100)의 단부 및 상부플랜지(110) 하측에 보강앵글(140)을 포함하여 형성되고,
상기 보강앵글(140)은,
에이치빔(100)의 길이 방향으로 평행하는 두 모서리가 각각 상부플랜지(110)와 웨브(120)에 접합되는 에이치빔접합부(141),
보강앵글(140)과 상부플랜지(110) 및 웨브(120)가 접합됨으로써 형성되는 보강앵글내부공간(144),
두 에이치빔(100) 연결시 각 보강앵글(140)이 맞닿는 이음부에 보강앵글접합부(142)가 형성되어
상기 두 개 이상의 에이치빔(100)이 길이방향으로 서로 맞대어져 각각의 에이치빔 단부의 보강앵글(140)이 이웃하여 결합되도록 형성됨을 특징으로 하는
장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물을 제시한다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
현장에서 용접가능한 연결부 보강 앵글을 구비하여 주형 연결부의 응력을 보강함으로써, 중간파일 시공을 배제하여 자재비 및 시공비를 절감할 수 있고, 공사기간 단축 및 시공효율성 향상의 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에이치빔 연결부.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 등록특허 제10-1058784호에 따른 교통처리를 감안한 가시설용 주형보 연결공법의 시공 상세도(a), 주형보 상에 복공판이 설치된 상태를 도시한 측면 상세도(b) 및 기존 복공판 사용을 위한 연결공법(c).
도 4는 중간파일이 설치되는 일반적인 흙막이 가시설 시공법.
도 5는 중간파일이 배제되는 개선된 흙막이 가시설 시공법.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시공순서.
도 7은 보강앵글이 구비된 에이치빔 연결부의 응력검토결과 그래프.
도 8은 보강앵글내부공간에 콘크리트를 충전한 에이치빔 연결부의 응력검토결과 그래프.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 에이치빔(a)과 연결 예시(b)를 입체적으로 나타낸 도면.
도 10은 보강앵글의 구조를 나타내기 위해 에이침에서 분해하여 나타낸 도면.
도 11은 에이치빔에 충전재투입구가 구비되어 앵글내부충전재가 충전된 상태를 나타낸 에이치빔 연결부 도면 및 단면도.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.
본 발명을 먼저 요약하면 다음과 같다.
즉, 두 개 이상의 에이치빔(100)을 상호 연결한 에이치빔 구조물에 있어서,
상기 에이치빔(100)은,
에이치빔(100)의 단부 및 상부플랜지(110) 하측에 보강앵글(140)을 포함하여 형성되고,
상기 보강앵글(140)은,
에이치빔(100)의 길이 방향으로 평행하는 두 모서리가 각각 상부플랜지(110)와 웨브(120)에 접합되는 에이치빔접합부(141),
보강앵글(140)과 상부플랜지(110) 및 웨브(120)가 접합됨으로써 형성되는 보강앵글내부공간(144),
두 에이치빔(100) 연결시 각 보강앵글(140)이 맞닿는 이음부에 보강앵글접합부(142)가 형성되어
상기 두 개 이상의 에이치빔(100)이 길이방향으로 서로 맞대어져 각각의 에이치빔 단부의 보강앵글(140)이 이웃하여 결합되도록 형성됨을 특징으로 하는
장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물에 관한 것이다.
도 4는 중간파일이 설치되는 일반적인 흙막이 가시설 시공법, 도 5는 중간파일이 배제되는 개선된 흙막이 가시설 시공법으로 도 4,5를 비교하면 중간파일(200)이 배제됨에 따른 시공편의성 및 구조물품질 향상의 효과를 확인할 수 있다. 중간파일(200)은 임시차도를 형성하는 복공 아래 주형보(에이치빔) 연결부를 지지하기 위한 것이다. 즉, 보강앵글(140)이 없는 일반적인 에이치빔(101)을 주형보로 사용할 경우 도 4와 같이 두 주형보(101a,101b) 사이 연결부에서 복공 위 차량통행에 따른 진동 및 하중으로 인해 응력이 가해지는바, 일반적인 결합 시공으로는 버티지 못하므로 중간파일(200)을 설치해야 한다.
그러나 도 5와 같이 두 주형보(100a,100b) 사이 연결부가 보강된다면 중간파일(200)을 설치하지 않고 임시받침(300)만으로 지지 가능하므로, 중간파일간의 간격을 늘릴 수 있어서, 중간파일의 사용량을 감소시킬 수 있고, 자연히 순공사비가 절감되는 효과가 있으며, 중간파일의 감소로 인하여 가시설 단면의 작업공간을 더욱 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
상기의 효과는 등록특허 제10-1058784호에 개시되어 있다.
도 3은 등록특허 제10-1058784호에 따른 교통처리를 감안한 가시설용 주형보 연결공법의 시공 상세도(a), 주형보 상에 복공판이 설치된 상태를 도시한 측면 상세도(b) 및 기존 복공판 사용을 위한 연결공법(c)이다.
상기 특허발명에 따른 교통처리를 감안한 가시설용 주형보 연결공법은 주형보 받침 설치단계(Ⅰ), 가설기초 형성단계(Ⅱ), 주형보 설치단계(Ⅲ); 상기 주형보 연결단계(Ⅳ) 및 복공판 설치단계(Ⅴ)를 순차적으로 시행함으로써 중간파일을 배제하는 공법을 제시한다.
즉, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 주형보 받침(12)의 하부에 가설기초(14)를 형성하고 주형보(28) 간을 철판(30)과 고장력볼트(32)로 연결함으로써 중간파일간의 간격을 늘릴 수 있어서, 중간파일의 사용량을 감소시킬 수 있다.
그러나 도 3(b)와 같이 고장력볼트(32)의 연결시 볼트머리와 복공판(34)의 간섭을 피하기 위해 요홈부(36)가 형성된 복공판(34)을 별도로 필요로 한다는 단점이 있다.
복공판은 가시설제품으로 단기간 임시사용을 위한 것이기 때문에 대량으로 적재된 기존의 복공판을 사용하므로 요홈부(36)가 형성된 복공판 추가제작은 시간적,경제적인 손실을 초래한다. 또한 요홈부(36)가 형성된 복공판은 상기 용도 이외로는 재사용하기도 힘든 문제점이 있다.
다만 도 3(c)와 같이 상부•랜지를 용접하는 방식으로만 연결할 경우 응력이 떨어지게 되므로, 안전성, 시공편의성 및 품질 등의 다각적인 측면에서 개선방안이 필요하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에이치빔(주형보) 연결부, 도 2는 도 1의 단면도, 도 9(a)는 보강앵글(140)이 구비된 에이치빔(100)의 입체도이다. 도 9(b)에서 에이치빔의 연결 예시를 확인할 수 있다.
도 1,2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상부플랜지(110), 하부플랜지(130), 웨브(120)로 구성되는 에이치빔에 보강앵글(140)이 더 형성됨으로써 주형연결부의 응력을 보강할 수 있는 방안을 제시한다.
본 발명인 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물은 상기 보강앵글(140)이 형성된 에이치빔(100)이 길이방향으로 서로 맞대어져 각각의 에이치빔 단부의 보강앵글(140)이 이웃하여 결합된다.
상기 보강앵글(140)은 에이치빔(100)의 단부 및 상부플랜지(110) 하측에 형성된다. 필요 사양에 따라 에이치빔(100)의 일단 또는 양단에 형성되거나, 웨브(120)의 단면 또는 양면에 형성되거나, 에이치빔(100)의 일측단부에서 타측단부로 이어지도록 형성되거나 하는 등의 설계변경이 가능하다.
다만, 본 실시예에서는 도 9와 같이 웨브(120)의 양면 및 에이치빔(100)의 양단부, 즉 에이치빔(100)을 위에서 바라볼 때 네 모서리에 하나씩 총 4개의 보강앵글(140)이 구비되는 경우를 기준으로 설명한다.
도 10은 보강앵글의 구조를 나타내기 위해 에이치빔에서 분해하여 나타낸 도면이다.
상기 보강앵글(140)은 에이치빔접합부(141)와 보강앵글접합부(142)로 형성된다.
에이치빔접합부(141)는 에이치빔(100)의 길이 방향으로 평행하는 보강앵글(140)의 두 모서리가 각각 상부플랜지(110)와 웨브(120)에 접합되는 부분으로서, 현장에서 기존 H빔에 용접시 불확실한 여건에 의해 품질확보가 어려운 바, 공장제작 즉 공장용접(shop welding)으로 시공함(s1 단계)이 바람직하다.
필렛용접으로 시공시 안전성을 확보하기 위한 용접길이 산출 식은 아래와 같다. 본 실시예의 기준 치수(단위:mm)는 에이치빔 폭 300 x 높이 900, L형강 폭 120 x 높이 120 x 두께 8 이다. 이 때 용접길이는 440~500mm의 범위 내로 설계한다.
Figure 112016009397302-pat00001
보강앵글(140)은 상부플랜지(110)에 접합되어 상하진동에 의한 충격을 분담하고, 웨브(120)에 접합되어 상기 충격을 웨브(120)로 분산시킴과 동시에 연결된 두 에이치빔(100a,100b)의 결합력을 강화시키는 역할을 한다. 따라서 보강앵글(140)은 도 2의 단면도에서 보는 바와 같이 상부플랜지(110)로부터 웨브(120)로 굽어진 앵글형태로서, 시공성 및 안전성 확보 측면에서 볼 때 단면이 L자 형태로 각진 형상이 바람직하다.
두 에이치빔(100) 연결시 각 보강앵글(140)이 맞닿는 이음부에 보강앵글접합부(142)가 형성된다. 즉, 도 1 및 9(b)을 참고하면, 보강앵글(140)이 구비된 두 개의 에이치빔(100a,100b)을 횡으로 연결할 때 연결부(이음부)에서 맞닿는 보강앵글(140a,140b)의 단면이 보강앵글접합부(142)이다.
공사현장에서 이루어지는 에이치빔 연결작업은 상기 보강앵글접합부(142)를 용접하는 단계(s2 단계)를 포함한다. 즉 보강앵글접합부(142)는 현장용접(field welding)되는 부분으로 도 6과 같이 V형 홈용접으로 시공하도록 스캘럽(143)이 형성될 수 있다.
상기 보강앵글(140)이 상부플랜지(110) 및 웨브(120)에 접합됨으로써 형성되는 보강앵글내부공간(144)에는 후술하는 바와 같이 앵글내부충전재(150)가 충전될 수 있다. 따라서 앵글내부충전재(150)가 보강앵글(140)의 이음부, 즉 보강앵글접합부(142)의 반대편 단부로 흘러내리지 않도록 보강앵글접합부(142)의 타단부는 도 10과 같이 막음벽(145)이 형성되어 보강앵글내부공간(144)을 구분짓도록 한쪽이 막힌 형태로 설계함이 바람직하다.
상기 보강앵글(140)을 이용한 추가적인 보강방안으로 보강앵글내부공간(144)에 앵글내부충전재(150)를 투입하여 1차적으로 보강앵글(140)에 의해 연결부를 보강하고 2차적으로 앵글내부충전재(150)가 굳어짐에 따라 응력을 부담할 수 있다. 이러한 방법은 또한 s2 단계에서의 용접불량에 따른 구조적인 안전성이 확보되지 못하는 경우를 대비할 수 있다.
앵글내부충전재(150)를 투입(충전)하는 단계는 상기 보강앵글접합부(142)의 현장용접단계(s2) 후 이루어진다. 도 11과 같이 상부플랜지(110) 상측에서 하측의 보강앵글내부공간(144)으로 관통하는 충전재투입구(111)가 형성되어, 상기 충전재투입구(111)를 통해 보강앵글내부공간(144)에 앵글내부충전재(150)를 충전한다(s3 단계).
상기 앵글내부충전재(150)는 충전재투입구(111)로 투입가능한 액체상태에서 일정시간 이후 굳어져 견고해지는 재질로서, 콘크리트를 예로 들 수 있다. 특히 굳어질 때의 수축에 의한 변형을 방지하기 위해 무수축 콘크리트를 사용함이 바람직하다.
도 7은 보강앵글이 구비된 에이치빔 연결부의 응력검토결과 그래프, 도 8은 보강앵글내부공간에 콘크리트를 충전한 에이치빔 연결부의 응력검토결과 그래프이다. 도 7 및 8에서, 보강앵글(140)에 의한 응력부담상태 및 콘크리트인 앵글내부충전재(150)에 의한 응력부담상태를 확인할 수 있다.
이상에서의 설명된 본 발명의 주요 특징부는 도1,2와 같이 웨브(120)와 하부플랜지(130)에 이음철판(160)을 덧대고 고장력볼트(170)로 체결하는 연결구조를 전제로 한다. 이는 이미 공지된 바로 자세한 설명은 생략한다. 다만, 필요사양에 따라 웨브(120) 또는 하부플랜지(130)의 이음철판(160) 및 고장력볼트(170)가 생략될 수 있을 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
현장에서 용접가능한 연결부 보강 앵글을 구비하여 주형 연결부의 응력을 보강함으로써, 중간파일 시공을 배제하여 자재비 및 시공비를 절감할 수 있고, 공사기간 단축 및 시공효율성 향상의 장점이 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
101 : 보강앵글이 없는 에이치빔
100 : 에이치빔
110 : 상부플랜지
111 : 충전재투입구
120 : 웨브
130 : 하부플랜지
140 : 보강앵글
141 : 에이치빔접합부
142 : 보강앵글접합부
143 : 스캘럽
144 : 보강앵글내부공간
145 : 막음벽
150 : 앵글내부충전재
160 : 이음철판
170 : 고장력볼트
200 : 중간파일
300 : 임시받침

Claims (3)

  1. 두 개 이상의 에이치빔(100)을 상호 연결한 에이치빔 구조물에 있어서,
    상기 에이치빔(100)은,
    에이치빔(100)의 단부 및 상부플랜지(110) 하측에 보강앵글(140)을 포함하여 형성되고,

    상기 보강앵글(140)은,
    에이치빔(100)의 길이 방향으로 평행하는 두 모서리가 각각 상부플랜지(110)와 웨브(120)에 접합되는 에이치빔접합부(141),
    보강앵글(140)과 상부플랜지(110) 및 웨브(120)가 접합됨으로써 형성되는 보강앵글내부공간(144),
    두 에이치빔(100) 연결시 각 보강앵글(140)이 맞닿는 이음부에 보강앵글접합부(142)가 형성되어

    상기 두 개 이상의 에이치빔(100)이 길이방향으로 서로 맞대어져 각각의 에이치빔 단부의 보강앵글(140)이 이웃하여 결합되도록 형성되며,

    상기 에이치빔의 상부플랜지(110)는,
    플랜지 상측에서 하측의 보강앵글내부공간(144)으로 관통하는 충전재투입구(111)를 더 포함하여 형성되고,

    상기 보강앵글(140)은,
    보강앵글접합부(142)의 타측 단부에 보강앵글내부공간(144)을 구분짓는 막음벽(145)이 형성되어,

    이웃하여 결합된 에이치빔(100a,100b)은,
    보강앵글접합부(142a,142b)가 맞닿아 결합된 보강앵글(140a,140b)과 막음벽(145a,145b)으로 인해 폐쇄된 보강앵글내부공간(144a,144b)이 형성되어,
    상기 보강앵글내부공간(144a,144b)에 충전재투입구(111a,111b)를 통해 충전된 앵글내부충전재(150)를 더 포함하여 형성됨을 특징으로 하는 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물.
  2. 두 개 이상의 에이치빔(100)을 상호 연결한 에이치빔 구조물에 있어서,
    상기 에이치빔(100)은,
    에이치빔(100)의 단부 및 상부플랜지(110) 하측에 보강앵글(140)을 포함하여 형성되고,
    상부플랜지(110) 상측에서 하측의 보강앵글내부공간(144)으로 관통하는 충전재투입구(111)가 형성되며,
    상기 보강앵글(140)은,
    에이치빔(100)의 길이 방향으로 평행하는 두 모서리가 각각 상부플랜지(110)와 웨브(120)에 접합되는 에이치빔접합부(141),
    보강앵글(140)과 상부플랜지(110) 및 웨브(120)가 접합됨으로써 형성되는 보강앵글내부공간(144),
    두 에이치빔(100) 연결시 각 보강앵글(140)이 맞닿는 이음부에 보강앵글접합부(142),
    보강앵글접합부(142)의 타측 단부에 보강앵글내부공간(144)을 구분짓는 막음벽(145)이 형성되어,
    상기 두 개 이상의 에이치빔(100)이 길이방향으로 서로 맞대어져 각각의 에이치빔 단부의 보강앵글(140)이 이웃하여 결합되도록 형성됨을 특징으로 하되,

    상기 에이치빔접합부(141)를 공장용접(shop welding)하는 단계(s1),
    연결하려는 두 에이치빔(100) 사이 맞닿은 보강앵글접합부(142)를 현장용접(field welding)하는 단계(s2),
    상기 충전재투입구(111)를 통해 보강앵글내부공간(144)에 앵글내부충전재(150)를 충전하는 단계(s3)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 장지간 주형보 제작을 위한 연결부 보강장치가 형성된 에이치빔 구조물 보강공법.
  3. 삭제
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