KR101667333B1 - 신축 및 확장이 자유로운 시트파일 - Google Patents

신축 및 확장이 자유로운 시트파일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신축 및 확장이 자유로운 시트파일에 관한 것으로, 단면이 반구형의 구조를 가지며 상현으로 배치되는 돌출형 원형부(10); 상기 돌출형 원형부(10)의 양측 끝단에 일단부가 인접하여 수평으로 형성되는 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b); 상기 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b)의 타단부에 소정의 각도로 경사지게 형성되는 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b); 상기 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b)의 끝단에 인접하여 수평방향으로 형성되는 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

신축 및 확장이 자유로운 시트파일{Closing Sheet Pile}
본 발명은 토목 공학 및 건설 분야에서 토류 구조물, 기초 구조물, 제방 보호 구조물 또는 차수벽용으로 사용되는 시트파일에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 신축과 확장이 가능한 구조를 가짐으로써 시트파일을 이용하여 가시설을 시공할 때 거리 조절 및 경사도의 조절이 가능하고 구조적으로 강성이 증대되는 신축 및 확장이 자유로운 시트파일을 제공한다.
일반적으로, 각종 건축이나 토목공사를 하기 위해 지반을 굴착할 때 그 굴착면의 흙이 붕괴되어 무너지는 것을 방지하는 목적으로 시트파일(sheet pile)을 사용하여 흙막이벽을 형성한다.
이러한 시트파일에는 여러가지 종류가 있으며, 보통 단면의 형태에 따라서 U자형, Z자형, 모자형, 직선 웨브형 등으로 분류된다. 또한 시트파일의 양단은 구멍형 또는 요철형 등의 연결걸이가 형성되어 있어서 이웃하는 시트파일과 서로 끼워 맞출 수 있게 되어 있다.
도 1은 종래의 U자형 시트파일의 시공 예를 도시한 것으로, 도 1a는 U자형 시트파일(100)이 연결걸이(40)를 통해 상호 연결된 흙막이벽의 단면도이고, 도 1b는 자립식 시트파일의 시공상태를 도시한 개요도이다. 그러나 실제 시공에 있어서는 시트파일을 지중에 차례로 타입을 진행할 경우 파일이 없는 자유면 방향으로 기울어지기 때문에 도 1b와 같이 정확하게 수직상태를 유지하면서 길게 시공하는 것은 거의 불가능하다. 즉, 도 2a와 같이 시트파일을 A방향으로 지중에 차례로 타입을 진행하면 타입되는 파일은 파일이 없는 자유면 방향으로 기울여진다. 특히 긴 파일을 항타할 때 이러한 현상이 심하게 발생하는데 기울기가 심하면 항타가 불가능하므로 이것을 수정하기 위해 도 3b 또는 도 3c와 같이 상부는 좁고 하부는 넓은 사다리꼴 모양의 쐐기 파일을 제작하게 되는데 비용과 시간이 많이 들고, 시트파일의 길이와 지반의 상태를 설계에 반영하므로 설계단가가 상승하게 된다. 대부분 시공방법에서는 도 2a와 같이 시트파일을 차례로 7개 정도 타입하면 상부와 하부의 기울기에 의해 시트파일 상부와 하부가 C만큼의 간격 차가 생기게 되고, 이때 타입이 불가능해지므로 쐐기파일을 사용하여 기울어진 각을 보정하게 되고 반복적으로 진행하는데 추가 비용이 방생하게 된다.
또한 공사기간을 단축하기 위하여 양측에서 시트파일을 시공하거나, 여러 구간으로 나누어 시트파일을 시공하게 된다. 이 경우에도 시트파일들이 시트파일이 없는 자유면 쪽으로 기울어지게 되고 전체적으로 경사지게 배치되게 된다. 즉, A방향으로 설치된 시트파일(12, 12a)들과 B방향으로 설치된 시트파일(14, 14a)들이 임의의 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 따라서, 흙막이벽의 전체 길이를 통해서, 그 상단부에서의 최종 시트파일들(12a 및 14a) 사이의 거리(D)가 그 하단부에서의 최종 시트파일들(12a 및 14a) 사이의 거리(d)보다 크거나 혹은 작을 수 있다. 그리고 양방향에서 시공되는 최종 시트파일들(12a 및 14a) 사이의 거리를 조절하는 것이 어려우므로 마무리를 위해 시공되는 시트파일의 칫수가 적합하지 않을 수 있다. 이러한 경우 상단부에서의 최종 시트파일들(12a 및 14a) 사이의 거리(D)에 일반 시트파일을 설치하면 시트파일이 찢어지는 일이 자주 발생하므로 쐐기파일을 사용하여 시공한다. 이러한 시공은 도 2b에 도시한 바와 같이 A방향 및 B방향에서 각각 시트파일을 시공하는 부분이 만나게 된다. 이 경우, A방향으로 시공된 최종 시트파일(12a)과 B방향으로 시공된 최종 시트파일(14a) 사이에 도 3b와 같은 쐐기파일을 끼워 맞춤으로써 흙막이벽의 설치를 마무리하게 된다. 하지만, 도 3b와 같은 쐐기파일을 설치하여도 쐐기파일이 신축성이 작기 때문에 시트파일이 찢어지는 일이 잦고 이로 인해 경제적 손실도 크게 발생하며, 도 3c와 같은 철판형의 쐐기파일은 시트파일 전체 구조물에 탄성이 떨어지는 단점이 발생한다.
한편, 양방에서 시공된 최종 시트파일들의 거리를 조절하기 위한 종래기술로 등록특허공보 10-635416호에는 도 4와 같이 종래의 U자형 시트파일을 종으로 절단한 형상에서 일측의 제1플랜지(25)와 타측의 플랜지에는 소정의 간격을 유지한 제2,3플랜지(25a, 25b)를 구비하여 상기 제2,3플랜지 사이에 상기 제1플랜지(25)를 삽입하는 구조로 하여 시트파일들의 거리를 조절하도록 하고 있다. 하지만 상기의 기술은 양방향에서 시공된 최종 시트파일들의 거리를 조절할 수 있을 뿐, 시트파일을 지중에 차례로 타입해 나가는 중에도 인접한 시트파일의 경사방향이 달라 상부와 하부의 간격이 크게 벌어지게 되고 시트파일이 찢어지는 현상을 방지하지 못한다. 또한, 제2,3플랜지의 구조를 갖는 시트파일은 제조하기 어렵고, 2 부분으로 나누어진 시트파일을 결합하여 타설하는데 어려움이 따르며, 시공 후에도 제2,3플랜지 사이에 상기 제1플랜지(25)가 삽입된 상태만을 유지하므로 결합부분에 탄성이 유지되지 않아 연약한 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-0635416호 대한민국 등록특허 10-1517884호 대한민국 등록실용신안 20-0229178호 대한민국 등록특허 10-0675524호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 흙막이벽의 최종 마무리를 위하여 거리의 조절 및 경사도의 조절이 가능한 신축 및 확장이 자유로운 시트파일을 제공하여 경사도에 의한 거리 조절이 가능하므로, 양방향에서 시공된 최종 시트파일들 사이의 거리 혹은 상기 최종 시트파일들의 경사상태에 무관하게 사용하는 것이다.
또한 본 발명은 시트파일을 시트파일을 지중에 차례로 타입해 나가는 중에도 시트파일이 신축과 확장이 용이한 구조를 가짐으로써 인접한 시트파일의 경사방향이 달라 상부와 하부의 간격이 크게 벌어지게 되더라도 신축작용에 의해 시트파일이 찢어지는 것을 방지하고 시공후에도 탄성이 유지됨으로써 구조적으로 강성이 증대되어 토압 및 수압에 대하여 저항 능력이 크고, 구조적으로 안정적인 공사를 할 수 있으며, 시트파일이 경사지게 타설되는 경우 별도의 쐐기형 시트파일을 사용할 필요가 없이 본 발명의 시트파일만으로 수직하게 설치될 수 있도록 경사도를 보정할 수 있는 시트파일을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 신축 및 확장이 자유로운 시트파일에 관한 것으로, 단면이 반구형의 구조를 가지며 상현으로 배치되는 돌출형 원형부(10); 상기 돌출형 원형부(10)의 양측 끝단에 일단부가 인접하여 수평으로 형성되는 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b); 상기 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b)의 타단부에 소정의 각도로 경사지게 형성되는 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b); 상기 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b)의 끝단에 인접하여 수평방향으로 형성되는 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b), 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b), 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 상기 돌출형 원형부(10)의 중심축과 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 돌출형 원형부(10)의 두께는 상기 제1플랜지(20a) 및 제2플랜지(20b)의 두께보다 얇게 형성되며, 상기 돌출형 원형부(10)의 두께와 제1플랜지(20a) 및 제2플랜지(20b)의 두께는 10:13인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 종래의 시트파일의 연결걸이와 호환되어 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 시트파일을 이용하여 흙막이벽을 형성하는 경우에 시트파일을 지중에 차례로 타입해 나가는 중에도 시트파일이 신축과 확장이 용이한 구조를 가짐으로써 인접한 시트파일의 경사방향이 달라 상부와 하부의 간격이 크게 벌어지게 되더라도 신축작용에 의해 시트파일이 찢어지는 것을 방지하고 시공후에도 탄성이 유지됨으로써 구조적으로 강성이 증대되어 토압 및 수압에 대하여 저항 능력이 크고, 구조적으로 안정적인 공사를 할 수 있으며, 시트파일이 경사지게 타설되는 경우 시트파일이 수직하게 설치될 수 있도록 시트파일의 경사도를 보정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 흙막이벽의 최종 마무리를 위하여 거리의 조절 및 경사도의 조절이 가능한 신축 및 확장이 자유로운 시트파일을 제공하여 경사도에 의한 거리 조절이 가능하므로, 양방향에서 시공된 최종 시트파일들 사이의 거리 혹은 상기 최종 시트파일들의 경사상태에 무관하게 사용할 수 있는 효과가 있다..
또한 시트파일이 경사지게 타설되는 경우 별도의 쐐기형 시트파일을 사용할 필요가 없이 본 발명의 시트파일만으로 수직하게 설치될 수 있도록 경사도를 보정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 종래의 시트파일의 연결걸이와 호환되어 사용되는 구조를 가짐으로써, 종래의 시트파일에 대해 쐐기파일로 대용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 시트파일의 결합 및 시공을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 시트파일 시공시 기울기로 인해 상부와 하부의 간격이 상이하게 발생하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래 마감용 시트파일 및 쐐기파일을 보여주는 도면이다
도 4는 본 발명의 신축 및 확장이 자유로운 시트파일의 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 시트파일의 시공을 설명하기 위한 면도이다.
도 6은 본 발명의 시트파일의 수축작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 단면이 반구형의 구조를 가지며 상현으로 배치되는 돌출형 원형부(10); 상기 돌출형 원형부(10)의 양측 끝단에 일단부가 인접하여 수평으로 형성되는 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b); 상기 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b)의 타단부에 소정의 각도로 경사지게 형성되는 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b); 상기 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b)의 끝단에 인접하여 수평방향으로 형성되는 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b);를 포함하여 구성되며 그 단면 은
Figure 112016024249495-pat00001
의 형상을 갖게 된다.
상기와 같은 구조는 도 5와 같이 파일을 차례로 시공해 나갈 때 양쪽 가장자리에 형성된 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)의 의해 당겨질 때 중심부에 형성된 반구형의 돌출형 원형부(10)와 제1,2웨브(30a, 30b)가 팽창하는 구조를 갖게 된다. 상기 본 발명의 구조의 특징은 도 2에서와 같이 공사기간을 단축하기 위하여 양측에서 시트파일을 시공하거나, 여러 구간으로 나누어 시트파일을 시공하게 될 때, 시트파일들은 시트파일이 없는 자유면 쪽으로 기울어지게 되므로, 도 2a와 같이 일측만 C만큼 간격이 넓게 발생하는 경우나, 도 2b와 같이 상단부에서의 최종 시트파일들(12a 및 14a) 사이의 거리(D)가 그 하단부에서의 최종 시트파일들(12a 및 14a) 사이의 거리(d)보다 작게 형성되는 경우에 본 발명의 시트파일을 삽입하여 항타하게 되면 도 6과 같이 좌우에 있는 시트파일의 연결걸이에 좌우로 팽창하면서 결합되는 구조가 되므로 탄성이 유지되고 시트파일에 의한 흙막이 벽 등의 구조물이 견고하게 형성된다. 종래 기술인 도 3b와 같은 쐐기형을 사용할 때 수축과 팽창이 안되므로 그 간격이 맞지 않았을 때는 쐐기형 시트파일뿐만 아니라 일반 시트파일도 찢어지는 일이 자주 발생되었으나, 본 발명의 시트파일의 구조는 수축과 팽창이 자유롭게 되므로 상기의 문제점을 해결할 수 있고, 시공후에도 탄성이 유지됨으로써 구조적으로 강성이 증대되어 토압 및 수압에 대하여 저항 능력이 크고, 구조적으로 안정적인 공사를 할 수 있다. 또한 종래 쐐기형의 시트파일을 제작시에는 많은 비용이 들고, 설계에 반영해야 하므로 공사비용이 증가 되었으나, 본 발명의 시트파일은 별도의 쐐기형의 시트파일을 제작할 필요가 없게 된다.
또한, 본 발명의 상기 돌출형 원형부(10)의 두께는 상기 제1플랜지(20a) 및 제2플랜지(20b)의 두께보다 얇게 형성되어 플랜지에 비해 수축이 더 용이한 구조를 갖는다. 바람직하게는 돌출형 원형부(10)의 두께와 제1플랜지(20a) 및 제2플랜지(20b)의 두께는 1:1.3의 비율이 가장 수축력이 양호하고, 시공 후 최적의 탄성과 강도가 유지되는 것으로 나타났으나, 상기 두께와 비율은 사용형태에 따라 다양하게 적용할 수 있다.
또한 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b), 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b), 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 상기 돌출형 원형부(10)의 중심축과 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는데, 상기의 구조는 도 2a와 같이 일측면만 기울어질 때나, 2b와 같이 양쪽으로 같은 간격으로 기울어졌을 때 원할하게 팽창하면서 탄성을 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 종래의 시트파일의 연결걸이와 호환되어 종래 일반형 U자형 시트파일의 쐐기파일 대용으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
100: 시트파일
10: 돌출형 원형부
20a: 제1플랜지
20b: 제2 플랜지
30a: 제1웨브(30a)
30b: 제2웨브(30b)
40a: 제1연결걸이
40b: 제2연결걸이

Claims (5)

  1. 신축 및 확장이 자유로운 시트파일에 있어서,
    단면이 반구형의 구조를 가지며 상현으로 배치되는 돌출형 원형부(10);
    상기 돌출형 원형부(10)의 양측 끝단에 일단부가 인접하여 수평으로 형성되는 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b);
    상기 제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b)의 타단부에 소정의 각도로 경사지게 형성되는 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b);
    상기 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b)의 끝단에 인접하여 수평방향으로 형성되는 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b);를 포함하여 시트 파일이 구성되고,
    상기 시트 파일을 차례로 시공해 나갈 때 상기 시트 파일의 양쪽 가장자리에 형성된 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)의 의해 당겨질 때 중심부에 형성된 반구형의 돌출형 원형부(10)와 제1,2웨브(30a, 30b)가 팽창하고, 상기 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 상기 돌출형 원형부(10)의 중심축과 대칭되게 형성되어, 상기 시트 파일이 일측면만 기울어질 때나, 양쪽으로 같은 간격으로 기울어졌을 때 상기 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 팽창하면서 탄성을 유지하고,
    돌출형 원형부(10)의 두께는 상기 제1플랜지(20a) 및 제2플랜지(20b)의 두께보다 얇게 형성되며,
    상기 돌출형 원형부(10)의 두께와 제1플랜지(20a) 및 제2플랜지(20b)의 두께는 10:13인 것을 특징으로 하는 신축 및 확장이 자유로운 토건용 시트파일.
  2. 제1항에 있어서,
    제1플랜지(20a) 및 제2 플랜지(20b), 제1웨브(30a) 및 제2웨브(30b), 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 상기 돌출형 원형부(10)의 중심축과 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 신축 및 확장이 자유로운 토건용 시트파일
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1연결걸이(40a) 및 제2연결걸이(40b)는 종래의 시트파일의 연결걸이와 호환되어 사용되는 것을 특징으로 하는 신축 및 확장이 자유로운 토건용 시트파일.
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