KR102085615B1 - 중공형 금속관을 이용한 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 지지장치는 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제1금속관; 상기 제1금속관과 이격되어 구비되고 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제2금속관; 및 상기 제1금속관 및 상기 제2금속관과 이격되어 구비되되 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제3금속관;을 포함하되, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관은 평행하게 배치되고, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관의 단부는 삼각형의 꼭지점에 배치되며, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관은 연결부재에 의해 상호 결합되고, 상기 제1금속관, 상기 제2금속관 및 제3금속관의 결합부에는 외주면으로부터 반경방향을 따라 내주면을 관통하는 관통홀이 각각 형성되고, 한편, 상기 연결부재는 중공형 관 또는 와이어 형태로 구성되고, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관과 용접으로 결합되되, 상기 연결부재가 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관과 결합되는 단부는 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관에 각각 형성된 관통홀에 각각 삽입되어 상기 제1금속관, 제2금속관, 제3금속관 및 연결부재가 가결합된 상태에서, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관의 외주면에서 상기 연결부재와 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관이 용접되어 결합될 수 있다.

Description

중공형 금속관을 이용한 지지장치{Support apparatus using steel tubes}

본 발명은 중공형 금속관을 이용한 지지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중공형 금속관을 연결하여 터널 입구의 굴착면 등을 지지하는 지지장치에 관한 것이다.

터널 등을 굴착하게 되면 굴착면을 지지하기 위하여 지지장치를 설치하게 된다. 종래에는 H형강을 지지장치로 사용하였다. 도 1에는 터널 굴착면에 H형강(1)으로 이루어진 지지장치를 설치한 구성이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 것처럼 H형강(1)을 터널 굴착 단면 형상으로 구부려서 터널 굴착면에 접촉하도록 배치하여 H형강이 터널 굴착면을 지지하게 된다. H형강(1)의 지지장치를 설치한 후에 필요에 따라 H형강의 지지장치 위로 숏크리트를 타설하여 매립할 수 있다.

그런데 H형강(1)을 이용한 지지장치는 고중량으로 인하여 취급이 어려워 설치가 지연되는 경우가 많아 터널 막장의 조기안정을 유지하는데 어려움이 있었다. 특히 H형강(1)의 플랜지로 인해 숏크리트가 H형강(1)의 배면으로 완전히 타설되지 않아 배면 공동이 국부적으로 형성되어 숏크리트와 지지장치가 일체화된 복합구조체를 형성하지 못하였다. 그 결과 숏크리트와 지지장치가 분리되어 거동하기 때문에 효과적인 하중 지지효과를 나타내지 못하는 문제점이 있었다.

또한, H형강(1) 지지장치는 숏크리트와 부착력이 낮아서 숏크리트 리바운드량이 많은 단점이 있고, 숏크리트와 결합성이 낮아서 방수효과가 떨어짐으로 인해 고품질의 지지장치 숏크리트 복합구조체를 시공하기 어려운 문제가 있었다.

등록특허공보 제10-0837212호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 지지장치의 지지력을 높임과 동시에 지지장치의 무게를 현저하게 감소시켜 시공성을 향상시키기 위한 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지지장치는 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제1금속관; 상기 제1금속관과 이격되어 구비되고 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제2금속관; 및 상기 제1금속관 및 상기 제2금속관과 이격되어 구비되되 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제3금속관;을 포함하되, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관은 평행하게 배치되고, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관의 단부는 삼각형의 꼭지점에 배치되며, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관은 연결부재에 의해 상호 결합되고, 상기 제1금속관, 상기 제2금속관 및 제3금속관의 결합부에는 외주면으로부터 반경방향을 따라 내주면을 관통하는 관통홀이 각각 형성되고, 한편, 상기 연결부재는 중공형 관 또는 와이어 형태로 구성되고, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관과 용접으로 결합되되, 상기 연결부재가 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관과 결합되는 단부는 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관에 각각 형성된 관통홀에 각각 삽입되어 상기 제1금속관, 제2금속관, 제3금속관 및 연결부재가 가결합된 상태에서, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관의 외주면에서 상기 연결부재와 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관이 용접되어 결합될 수 있다.

또한, 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관은 금속판을 절곡한 후 양단부를 용접하여 구성될 수 있다.

또한, 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관 중 적어도 어느 하나의 내부에는 보강부재가 삽입될 수 있다.

또한, 보강부재는 십자형 판재 또는 관일 수 있다.

또한, 보강부재는 숏크리트일 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 지지장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 무게가 매우 가벼워 취급이 용이하므로 빠른 시공이 가능하고 유지보수가 용이하다.

둘째, 지지장치가 숏크리트와 일체화되어 효과적으로 하중을 지지할 수 있다.

셋째, 하중 크기에 따라 지지장치의 구성을 쉽게 변경할 수 있다.

넷째, 고강도 기성품인 판재를 사용하여 금속관을 제조함으로써 금속관 품질에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 터널 입구에 설치되는 지지장치를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 지지장치의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 지지장치를 단면도
도 4는 본 발명에 따른 금속관의 단면도

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 중공형 금속관을 이용한 지지장치에 대해 설명한다.

지지장치는 내부에 관통홀(110, 210, 310)이 형성된 중공형 금속관(100, 200, 300)를 이용하여 구성된다. 상기 중공형 금속관(100, 200, 300)는 강재를 굽혀 성형한 후 끝단을 용접하여 제작될 수 있다. 이때 금속관(100, 200, 300)의 형상은 원형으로 구성되나, 삼각형, 사각형 등의 다각형 형상으로 구성될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 지지장치는 제1금속관(100), 제2금속관(200) 및 제3금속관(300)을 포함한다. 상기 제1, 제2 및 제3금속관은 평행하게 배치되되, 단부는 삼각형의 꼭지점에 배치된다. 물론, 상기 금속관의 개수에 제한은 없고, 4개의 금속관이 평행하게 배치되고 단부가 사각형의 꼭지점에 위치하거나, 다섯개 또는 여섯개 등의 관이 평행하게 배열되고 단부가 다각형의 꼭지점에 배치되는 구성도 가능하다. 또한, 상기 금속관(100, 200, 300)의 직경에 제한은 없고, 하중의 크기 등을 고려하여 다양하게 구성 가능하다.

또한, 상기 금속관들(100, 200, 300)은 금속판 또는 와이어 등의 연결부재(400)를 통해 결합될 수 있다.

도 3을 참조하여 연결부재의 구성에 대해 살펴본다.

도 3은 지지장치를 금속관의 축방향과 수직한 방향에서 바라본 평면도이다.

도 3(a) 및 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 지지장치(10)를 구성하는 복수의 금속관(100, 200, 300)은 연결부재(400)를 통해 상호 결합된다. 상기 연결부재(400)는 금속으로 이루어지는데, 금속판 또는 와이어의 형태로 구성될 수 있다. 한편, 상기 연결부재(400)는 금속관(100, 200, 300)과 용접(30)을 통해 결합될 수 있다.

또한, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 연결부재(400)와 금속관(100, 200, 300) 사이의 결합부에 강도를 향상시키기 위하여, 상기 금속관의 외주면으로부터 반경방향을 따라 내주면을 관통하는 관통홀(120)을 형성하고, 상기 관통홀(120)에 연결부재(400)의 단부가 삽입 체결된 후 용접(30)을 통해 상기 연결부재(400)와 금속관(100, 200, 300)를 결합시킬 수 있다.

이때, 연결부재(400)의 단부가 관통홀(120)을 관통하여 금속관(100, 200, 300)의 내주면에 접하도록 구성할 수도 있다.

이와 같은 결합구조는 금속관의 외주면에 연결부재를 용접(30)하는 구성과 비교하여 체결력을 더욱 높일 수 있음은 물론, 관통홀(120)을 이용한 가결합 상태에서 용접을 수행하므로 지지장치의 제조가 용이한 장점이 있다. 도 3(c)에는 연결부재(400)로 금속판(410)을 이용한 경우만 도시되어 있으나, 연결부재(400)로 와이어를 이용하는 경우에도 금속관(100, 200, 300)에 관통홀(120)을 형성하고, 와이어를 관통홀(120)에 용접하여 결합할 수 있음은 당연하다.

이하 도 4를 참조하여 보강부재(600, 700)의 구성을 설명한다.

본 발명에 따른 지지장치(10)는 내부가 빈 중공형 금속관(100, 200, 300)를 이용하므로 그 무게가 매우 가볍다. 또한, 지지장치(10)에 요구되는 기계적 강도 및 강성 등을 고려하여, 상기 금속관(100, 200, 300)의 중공형 내부에 부가적인 보강부재(600, 700)를 삽입하여 금속관(100, 200, 300)의 기계적 특성을 손쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 상기 보강부재(600)는 금속으로 구성될 수 있다. 상기 보강부재(600)의 형상은 십자형상으로 구성되거나 상기 금속관(100, 200, 300) 보다 직경이 더 작은 금속 또는 비금속 관일 수 있다.

또한, 지지장치(10)가 설치된 이후 지지장치 주변으로 숏크리트가 타설된다. 이때 지지장치(10)를 구성하는 중공형 금속관(100, 200, 300)의 일단부에 숏크리트를 주입하고, 타단부에 음압을 발생시켜 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 금속관의 내부를 숏크리트(700)로 채워넣을 수도 있다.

뿐만 아니라, 지지장치(10)를 설치하는 과정에서 중공형 금속관(100, 200, 300)이 지면과 접하는 양단부에만 숏크리트를 주입하여 응력이 집중되는 곳에만 부분적으로 강도를 향상시킬 수도 있다

한편, 상기 지지장치와 숏크리트가 결합되어 일체형 복합구조체로 작용하기 위해서는 지지장치와 숏크리트 사이에 결합력이 중요하다. 상기 결합력을 향상시키기 위해 상기 지지장치를 구성하는 금속관 외주면에 표면 거칠기를 향상시킬 수 있는 샌드블라스팅 또는 숏피닝 등의 표면처리가 수행될 수 있다. 또는, 금속관의 외주면에 복수의 홀을 형성할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 지지장치
30: 용접
100: 제1금속관
110, 210, 310: 중공홀
120: 관통홀 200: 제2금속관
300: 제3금속관 400: 연결부재
600: 보강부재 700: 숏크리트

Claims (5)

1. 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제1금속관;
   상기 제1금속관과 이격되어 구비되고 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제2금속관; 및
   상기 제1금속관 및 상기 제2금속관과 이격되어 구비되되 내부에 관통공이 형성된 중공형의 제3금속관;을 포함하되,
   상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관은 평행하게 배치되고, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관의 단부는 삼각형의 꼭지점에 배치되며,
   상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관은 연결부재에 의해 상호 결합되고,
   상기 제1금속관, 상기 제2금속관 및 제3금속관의 결합부에는 외주면으로부터 반경방향을 따라 내주면을 관통하는 관통홀이 각각 형성되고,
   한편, 상기 연결부재는 중공형 관 또는 와이어 형태로 구성되고, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관과 용접으로 결합되되,
   상기 연결부재가 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관과 결합되는 단부는 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관에 각각 형성된 관통홀에 각각 삽입되어 상기 제1금속관, 제2금속관, 제3금속관 및 연결부재가 가결합된 상태에서, 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관의 외주면에서 상기 연결부재와 상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관이 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 중공형 금속관을 이용한 지지장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관은 금속판을 절곡한 후 양단부를 용접하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중공형 금속관을 이용한 지지장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1금속관, 제2금속관 및 제3금속관 중 적어도 어느 하나의 내부에는 보강부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 중공형 금속관을 이용한 지지장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 보강부재는 십자형 판재 또는 관인 것을 특징으로 하는 중공형 금속관을 이용한 지지장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 보강부재는 숏크리트인 것을 특징으로 하는 중공형 금속관을 이용한 지지장치.

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