KR101901391B1

KR101901391B1 - 더블 아이 빔을 이용한 띠장 구조 또는 버팀보 구조

Info

Publication number: KR101901391B1
Application number: KR1020170109047A
Authority: KR
Inventors: 이종범; 노재훈
Original assignee: (주)도건이엔씨; (주)제일기초이엔씨
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2018-09-28

Abstract

본 발명은 재료적 강도와 역학적 구조를 개선시켜 흙막이 벽체에 걸리는 토압 및 압축력에 대한 저항력을 높여 띠장 및 버팀보에 적용시 설치 간격을 넓혀 시공성 향상 및 경제성을 향상시킬 수 있는 더블 아이 빔을 이용한 띠장 및 버팀보 구조에 관한 것으로, 강판으로 이루어져 있으며 양 단부에 일정한 간격으로 제1, 2 결합홀을 형성하고 있는 상, 하판과, 상기 상, 하판에 결합할 수 있는 좌, 우판이 상, 하판 사이에서 ㅍ자 형상으로 배치되어 내부에 공간부를 형성하도록 구성되어 있으며, 공간부에는 배근된 철근 및 콘크리트가 채워지는 다수의 더블 아이 빔과 상기 더블 아이 빔을 연결할 수 있는 연결부재로 구성되어 있어, 재료적 강도와 역학적 구조를 개선시킨 더블 아이 빔을 통해 토압 및 압축력으로부터 띠장의 휨변형 최소화 및 띠장과 버팀보의 설치 간격을 넓혀 시공성 향상 및 경제성을 향상시킬 수 있는 더블 아이 빔을 이용한 띠장 및 버팀보 구조를 제공한다.

Description

더블 아이 빔을 이용한 띠장 및 버팀보 구조{Structure of Waling and Sturt by using Double I Beam}

본 발명은 재료적 강도와 역학적 구조를 개선시켜 흙막이 벽체에 걸리는 토압 및 압축력에 대한 저항력을 높여 띠장 및 버팀보에 적용시 설치 간격을 넓혀 시공성 향상 및 경제성을 향상시킬 수 있는 더블 아이 빔을 이용한 띠장 및 버팀보 구조에 관한 것이다.

최근 사회 간접시설에 대한 확충의 필요성이 증대됨에 따라 도심 내에 많은 지하 굴착공사가 진행되고 있다. 이러한 지하 굴착공사의 특징은 지하철, 고가도로, 지하구조물, 사무공간 및 주거공간을 위한 지상구조물 등이 근접하여 있는 근접시공과 제한된 지하공간을 최대한으로 활용하기 위한 최대공간 굴착 및 대심도 굴착이라 할 수 있다.

특히 도심지의 제한된 공간에서 대형 건축 지하구조물을 축조하기 위한 지하굴토공사는 주변지반의 안정이 최 우선되어야 하므로, 주변지반 안정유지에 필요한 흙막이 공사가 필수적으로 검토되어야 하며, 공사계획에서도 흙막이 공법선정이 상당히 중요한 부분을 차지하고 있다. 흙막이 공법은 가설 흙막이 구조를 활용하는 방법과 본 구조체가 토압, 수압에 대응하여 흙막이벽 역할을 하며 굴토공사와 병행하여 지하구조물을 축조하는 방법으로 크게 2가지 방법으로 구분할 수 있다. 가설 흙막이 구조는 민원유발의 가능성과 주변 지반의 안정성 문제에 따른 흙막이 구조의 붕괴 위험이 있으며, 실제로 붕괴된 사례도 상당수 있다. 또한, 주변 지반의 변위로 인하여 민원이 발생되어 공사중단 또는 민원보상을 하는 사례도 다수 있다.

현행 토공사에 흙막이를 위해 사용되는 가시설은, 강재 파일과 토류판을 사용하거나, CIP(Cast in Place Wall), SCW(Soil Cement Wall) 등이 사용되며, 흙막이를 지지하는 형식은 재래의 가설 Strut로 지지하는 방식과 Earth Anchor, Soil Nailing, Rock Bolt 그리고 Top-Down 공법으로 지지하는 방식 등이 있다.

이 중에서 가설 Strut를 사용하는 경우는 가설재의 설치 및 해체 공정에 따른 공기의 증대와 해체시 주변지반의 변위를 유발할 가능성이 높으나 상대적으로 Top-Down 공법에 비하여 지하공사시의 작업환경이 양호하고, 슬래브의 단면을 감소시킬 수 있는 장점이 있어 현재 널리 사용되고 있다.

한편, 위와 같은 가설 Strut를 사용하는 경우에는 토류벽의 횡압을 지지하기 위하여 H-Pile 말뚝을 서로 마주보는 토류벽에 수직으로 설치한 후 위 H-Pile 말뚝과 직교하는 방향으로 다수의 횡방향 띠장을 배열하게 된다.

또한, 상기 띠장과 띠장 사이에 버팀보를 설치한다. 결국, 토류벽의 횡압은 H-Pile 말뚝 -> 띠장 -> 버팀보의 순서로 전달되는 것이다.

한편, 상기 띠장과 띠장 사이의 버팀보는 띠장의 지점으로서 역할하는 것이며, 결국 상기 버팀보와 버팀보 사이에서 띠장은 말뚝으로부터 전달되는 하중에 대하여 휨거동을 한다.

(특허문헌 1) KR10-0543059 B1 토류벽체 지지용 띠장재 및 그 시공방법

그런데, 부재의 휨변형은 지점의 지지조건에 따라서 상이하기는 하지만, 일반적으로 띠장의 스팬에 비례하여 휨변형이 증가하며, 등분포 하중이 재하되는 단순보의 경우를 예를 들어 설명하면, 스팬의 4제곱에 비례하여 증가한다. 이 때문에, 띠장의 휨변형을 방지하기 위하여 지점으로서 역할하는 버팀보의 간격을 줄일 수 밖에 없으며, 이로 인하여 버팀보의 개수 증가로 인한 비용의 증가와 시공 작업 공간이 협소해지는 시공 효율성 저하의 문제점을 동시에 야기하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 더블 아이 빔을 이용한 띠장 및 버팀보 구조는 재료적 강도와 역학적 구조를 개선시킨 더블 아이 빔을 통해 토압 및 압축력으로부터 띠장의 휨변형 최소화 및 띠장과 버팀보의 설치 간격을 넓혀 시공성 향상 및 경제성을 향상시킬 수 있는 더블 아이 빔을 이용한 띠장 및 버팀보 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 강도가 향상된 강판으로 ㅍ자 형상의 빔을 공장에서 제작한 후 내부에 철근의 배근 및 콘크리트를 타설하여 균일하면서 높은 기계적 강도를 형성한 더블 아이 빔을 띠장 및 버팀보로 이용함으로써 토압 및 압축력으로 부터 띠장의 휨변형 최소화 및 띠장과 버팀보의 설치 간격을 넓혀 시공성 향상 및 경제성을 향상시킬 수 있다.

특히, 더블 아이 빔의 제작시 상판을 결합하기 전 공간부에 철근 배근 작업을 실시하여 정확하게 배근이 이루어진 상태에서 상판을 용접 결합한 후에 콘크리트를 타설하여 균일한 기계적 강도를 발현하기 때문에 어떠한 위치에 적용하더라도 시공의 신뢰성을 확보할 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 더블 아이 빔을 연결부재로 결합한 상태를 도시한 상태도.
도 2는 본 발명에서 더블 아이빔의 다른 실시 예를 도시한 상태도.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

우선, 본 발명에서의 더블 아이 빔(10)은 종전의 SS400, SS490보다 강도가 높은 재질로 이루어진 강판을 이용하여 공장에서 사전 제작한다.

즉, 연장된 길이가 같은 강판 재질의 상, 하판(12, 11)을 제작한다.

도 1 내지 도 2에서와 같이 상기 상, 하판(12, 11)의 양 단부에는 다수의 제1, 2 결합홀(11a, 12a)이 일정 간격으로 관통되어 형성되어 있다.

또한, 상기 상, 하판(11, 12)과 연장 길이가 동일한 좌, 우판(13, 14)을 준비한다.

한편, 상기와 같이 강판 준비가 완료되면 바닥면에 하판(11)을 배치한 후 수직방향으로 좌, 우판(13, 14)을 ㅛ자 형상으로 배치 및 용접하여 좌, 우판(13, 14) 사이에 공간부(15)를 형성하도록 한 후 그 공간부(15)에 철근(16)을 배근한다.

여기서, 상술한 철근(16)은 일반 스틸 재질 또는 FRP(Fiber Reinforced Plastics)재질로 이루어지되 수평방향 및 수직방향으로 다수의 철근(16)을 배근하고, 각각의 철근(16)은 결속선 등으로 연결하여 고정한다.

그런 후, 상기 좌, 우판(13, 14)의 상측으로 하판(11)과 평행하게 상판(12)을 배치해 ㅍ자 형상이 되도록 한 후 상판(12)과 좌, 우판(13, 14)을 용접하여 빔을 제작하고, 이렇게 제작한 빔의 공간부(15)에 콘크리트(17)를 타설하여 더블 아이 빔(10)을 제작한다.

또한, 상기와 제작된 더블 아이 빔(10)은 철근(16) 배근시 상판(12)을 결합하지 않은 상태에서 배근 작업이 이루어져 각각의 철근(16)을 정확하게 연결함으로써 균일하면서 높은 기계적 강도를 발현할 수 있고, 더욱이 공장에서 사전 제작하기 때문에 균일한 강도를 얻을 수 있게 되며, 종전보다 더 강도가 높은 강판의 사용으로 인해 전체적인 두께를 줄일 수 있다.

여기서, 통상적으로 띠장 및 버팀보는 기본이 12m 정도로 형성되기에 그에 맞게 상, 하, 좌, 우판(11, 12, 13, 14)을 재단하도록 하고, 나머지는 현장 여건에 맞게 짧은 길이로 상, 하, 좌, 우판(11, 12, 13, 14)을 제작하여 사용하는 것이 좋다.

한편, 상기와 같은 더블 아이 빔(10)은 현장 여건에 맞게 맞춤형으로 제작하도록 하며, 12m를 초과한 띠장 또는 버팀보를 제작하여야 할 경우에는 연결부재(20)를 이용하여 다수의 더블 아이 빔(10)을 연결하여 사용하면 된다.

상기 연결부재(20)는 상, 하판(12, 11)과 맞닿아 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 결합할 수 있도록 체결홀(21a, 22a)을 형성하고 있는 상, 하판 연결부재(21, 22)와 좌, 우판(13, 14)과 맞닿아 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 결합할 수 있도록 체결홀(23a, 24a)을 형성한 좌, 우판 연결부재(23, 24)로 형성되어 있다.

여기서, 상술한 상, 하, 좌, 우판 연결부재(21, 22, 23, 24)는 볼트(B) 및 너트(N)를 이용하여 상, 하판(12, 11)에 형성되어 있는 제1, 2 결합홀(11a, 12a)에 결합할 수 있다.

따라서, 띠장 및 버팀보의 해체의 편리성과 더불어 더블 아이 빔(10)의 적재 및 이동시에도 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11) 내측 방향으로 연장 형성되는 고정결합홈(H)과 좌, 우판(13, 14)에 의해 H 형상의 공간부(15)가 형성되도록 하여 상기 H 형상의 공간부(15)에 배근되는 철근(16)과 콘크리트(17)가 채워지도록 하며, 상기 고정결합홈(H)과 대응되게 상, 하판 연결부재(21, 22)에는 고정돌출부(E)를 형성할 수 있고, 이때 좌, 우판 연결부재(23, 24)는 ㄷ자 형상에 체결홀(23a, 24a)를 형성하여 상, 하판 연결부재(21, 22)의 체결홀(21a, 22a)과 상, 하판(12, 11)의 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 좌, 우판 연결부재(23, 24)의 체결홀(23a, 24a)과 함께 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 일체로 결합할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예를 살펴보면, 더블 아이 빔(10)의 좌, 우판(13, 14) 내측 방향으로 관통되게 형성되는 고정결합홈(H)과 상, 하판(12. 11)에 의해 상, 하판(12, 11)에 일자 형상의 공간부(15)가 형성되도록 하여 상기 일자 형상의 공간부(15)에 배근되는 철근(16)과 콘크리트(17)가 채워지도록 하며, 상기 고정결합홈(H)과 대응되게 좌, 우판 연결부재(23, 24)에는 고정돌출부(E)와 ㄷ자 형상에 체결홀(23a, 24a)을 형성하도록 하여 상, 하판(12, 11)의 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 상, 하판 연결부재(21, 22)의 체결홀(21a, 22a)과 함께 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 일체로 결합할 수 있도록 한다.

따라서, 볼트(B) 및 너트(N)의 결합 이외에 고정결합홈(H)에 연결부재(20)의 어느 방향에 형성되어 있는 판들에 형성된 고정돌출부(E)가 결합되어 결합부재의 체결 없이도 견고하게 각각의 더블 아이 빔(10)을 연결하여 사용할 수 있게 된다.

한편, 띠장 및 버팀보로서 재료적 강도와 역학적 구조를 개선시킨 더블 아이 빔(10)을 이용하게 되면 토압 및 압축력이 발생하더라도 균일하면서 향상된 기계적 강도를 형성한 더블 아이 빔(10)에 의해 휨변형을 최소화시킬 수 있음은 물론, 강도가 개선된 만큼 띠장 및 버팀보의 설치 간격이 넓어지게 되어 시공성 향상에 다른 경제성도 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자들에게 있어 명백한 것이다.

B1 : 삽입 볼트 B2 : 체결볼트
10 : 더블 아이 빔
H : 고정결합홈
11 : 하판 11a : 제1 결합홀 12 : 상판 12a : 제2 결합홀
13 : 좌판 13a : 제3 결합홀 14 : 우판 14a : 제4 결합홀
15 : 공간부 16 : 철근 17 : 콘크리트
18 : 보강판 19 : 파이프 19a : 중공부
20 : 연결부재
E : 고정돌출부
21 : 상판 연결부재 21a : 체결홀
22 : 하판 연결부재 22a : 체결홀
23 : 좌판 연결부재 23a : 체결홀
24 : 우판 연결부재 24a : 체결홀

Claims

전, 후 방향으로 일정한 간격을 두고 연장되는 강판으로 이루어져 있으며 전단부 또는 후단부에 제1, 2 결합홀(11a, 12a)을 형성하고 있는 상, 하판(12, 11)과, 상기 상, 하판(12, 11) 사이에 좌, 우판(13, 14)이 ㅍ자 형상으로 배치되어 상, 하판(12, 11) 내측 방향으로 연장 형성된 고정결합홈(H)과 좌, 우판(13, 14)에 의해 형성된 H 형상의 공간부(15)와, 상기 H 형상의 공간부(15)에 배근되는 철근(16)과 콘크리트(17)가 채워지도록 형성된 더블 아이 빔(10);
상기 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 맞닿도록 배치되되 다수의 더블 아이 빔(10)을 연결하기 위해 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 형성된 제1, 2 결합홀(11a, 12a)에 대응하는 체결홀(21a, 22a)과 상기 고정결합홈(H)에 대응하여 삽입할 수 있는 고정돌출부(E)가 형성된 상, 하판 연결부재(21, 22)와, 상기 더블 아이 빔(10)의 좌, 우판(13, 14)에 맞닿도록 배치되되 더블 아이 빔(10)을 연결하기 위해 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 형성된 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 대응되도록 ㄷ자 형상에 체결홀(23a, 24a)이 형성된 좌, 우판 연결부재(23, 24)와, 상기 상, 하판 연결부재(21, 22)의 체결홀(21a, 22a)과 상, 하판(12, 11)의 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 좌, 우판 연결부재(23, 24)의 체결홀(23a, 24a)과 함께 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 일체로 결합하도록 형성된 연결부재(20);로 이루어진 것에 특징이 있는 더블 아이 빔을 이용한 띠장 구조.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 더블 아이 빔(10)은 좌, 우판(13, 14) 내측 방향으로 관통되게 형성되는 고정결합홈(H)과 상, 하판(12. 11)에 의해 상, 하판(12, 11)에 형성된 일자 형상의 공간부(15)와, 상기 일자 형상의 공간부(15)에 배근되는 철근(16)과 콘크리트(17)가 채워지도록 형성되며,
상기 연결부재(20)는 상기 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 형성된 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 대응되도록 체결홀(21a, 22a)이 형성된 상, 하판 연결부재(21, 22)와, 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 형성된 제1, 2 결합홀(11a, 12a)에 대응하도록 ㄷ자 형상에 형성된 체결홀(23a, 24a)과 상기 고정결합홈(H)에 대응하여 삽입할 수 있는 고정돌출부(E)가 형성된 좌, 우판 연결부재(23, 24)와, 상기 상, 하판 연결부재(21, 22)의 체결홀(21a, 22a)과 상, 하판(12, 11)의 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 좌, 우판 연결부재(23, 24)의 체결홀(23a, 24a)과 함께 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 일체로 결합하도록 이루어진 것에 특징이 있는 더블 아이 빔을 이용한 띠장 구조.
전, 후 방향으로 일정한 간격을 두고 연장되는 강판으로 이루어져 있으며 전단부 또는 후단부에 제1, 2 결합홀(11a, 12a)을 형성하고 있는 상, 하판(12, 11)과, 상기 상, 하판(12, 11) 사이에 좌, 우판(13, 14)이 ㅍ자 형상으로 배치되어 상, 하판(12, 11) 내측 방향으로 연장 형성된 고정결합홈(H)과 좌, 우판(13, 14)에 의해 형성된 H 형상의 공간부(15)와, 상기 H 형상의 공간부(15)에 배근되는 철근(16)과 콘크리트(17)가 채워지도록 형성된 더블 아이 빔(10);
상기 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 맞닿도록 배치되되 다수의 더블 아이 빔(10)을 연결하기 위해 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 형성된 제1, 2 결합홀(11a, 12a)에 대응하는 체결홀(21a, 22a)과 상기 고정결합홈(H)에 대응하여 삽입할 수 있는 고정돌출부(E)가 형성된 상, 하판 연결부재(21, 22)와, 상기 더블 아이 빔(10)의 좌, 우판(13, 14)에 맞닿도록 배치되되 더블 아이 빔(10)을 연결하기 위해 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 형성된 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 대응되도록 ㄷ자 형상에 체결홀(23a, 24a)이 형성된 좌, 우판 연결부재(23, 24)와, 상기 상, 하판 연결부재(21, 22)의 체결홀(21a, 22a)과 상, 하판(12, 11)의 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 좌, 우판 연결부재(23, 24)의 체결홀(23a, 24a)과 함께 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 일체로 결합하도록 형성된 연결부재(20);로 이루어진 것에 특징이 있는 더블 아이 빔을 이용한 버팀보 구조.
제 4항에 있어서, 상기 더블 아이 빔(10)은 좌, 우판(13, 14) 내측 방향으로 관통되게 형성되는 고정결합홈(H)과 상, 하판(12. 11)에 의해 상, 하판(12, 11)에 형성된 일자 형상의 공간부(15)와, 상기 일자 형상의 공간부(15)에 배근되는 철근(16)과 콘크리트(17)가 채워지도록 형성되며,
상기 연결부재(20)는 상기 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 형성된 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 대응되도록 체결홀(21a, 22a)이 형성된 상, 하판 연결부재(21, 22)와, 더블 아이 빔(10)의 상, 하판(12, 11)에 형성된 제1, 2 결합홀(11a, 12a)에 대응하도록 ㄷ자 형상에 형성된 체결홀(23a, 24a)과 상기 고정결합홈(H)에 대응하여 삽입할 수 있는 고정돌출부(E)가 형성된 좌, 우판 연결부재(23, 24)와, 상기 상, 하판 연결부재(21, 22)의 체결홀(21a, 22a)과 상, 하판(12, 11)의 제1, 2 결합홀(11a, 12a)과 좌, 우판 연결부재(23, 24)의 체결홀(23a, 24a)과 함께 볼트(B) 및 너트(N)에 의해 일체로 결합하도록 이루어진 것에 특징이 있는 더블 아이 빔을 이용한 버팀보 구조.