KR102272258B1

KR102272258B1 - 강관을 이용한 h파일의 변위 저항 구조 및 이를 이용한 옹벽 시공방법

Info

Publication number: KR102272258B1
Application number: KR1020210031361A
Authority: KR
Inventors: 윤현승
Original assignee: 윤현승
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2021-07-01

Abstract

본 발명은 H파일의 변위 저항 보강 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착면에 위치한 H파일을 보강하여 토압에 충분히 견딜 수 있는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조는, 지반에 수직으로 설치되는 H파일; 상기 H파일 양측 홈에 수직으로 구비되는 강관; 상기 양 강관과 H파일을 관통하여 체결되는 고정 볼트 및 너트; 를 포함하되, 상기 고정 볼트는 서로 평행한 제1 볼트봉과 제2 볼트봉으로 이루어지며, 제1 볼트봉과 제2 볼트봉의 일단은 연결되어 일체화된다.
본 발명에 따른 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조는 H파일의 양 홈에 강관을 설치하여 합성단면을 형성함으로써 토압에 의한 H파일의 변위를 효과적으로 방지하는 효과가 있으며, H파일의 내구성이 향상됨으로써 H파일의 매립되는 길이를 대폭 줄일 수 있고, 지반으로부터 노출된 H파일의 높이를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조 및 이를 이용한 옹벽 시공방법{APPARATUS FOR WITHSTANDING AGAINST DISPLACEMENT, AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 H파일의 변위 저항 보강 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착면에 위치한 H파일을 보강하여 토압에 충분히 견딜 수 있는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조에 관한 것이다.

일반적으로 옹벽은 성토나 절토사면 등에 대한 붕괴를 방지하기 위해 설치되는 구조물로써, 그 시공 방법을 살펴보면, 먼저 계획된 옹벽 라인에 맞추어 배면 작업 공간을 감안하여 굴착하고, 천공장비를 통해 수직으로 천공 홀을 복수 개 천공한 다음 각 천공 홀에 H파일을 삽입한 후 천공 홀에 콘크리트를 타설하여 양생한다.

이와 같이 세워진 다수의 H파일에 패널을 설치하여 벽을 형성한 다음 H파일 배면에 토류판을 설치하여 패널과 토류판 사이에 콘크리트를 타설하거나 골재를 채워 옹벽을 형성한다.

이러한 종래의 옹벽은 노출되는 H파일의 길이가 길수록 변위가 크게 발생하는데, 굴착면 부분에 모멘트가 집중되어 변위가 시작된다. 이를 방지하기 위해서는 대형의 H파일을 설치해야 하나 매우 고가이므로 전체적인 시공비가 상승하는 문제점이 있다.

또한, H파일을 이중으로 시공하여 변위를 방지하기도 하나 이러한 방법 또한 시공비가 상승되며 이들을 고정하는 공정이 추가되어 공기가 길어지는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, H파일의 후방에 네일을 수평으로 설치하여 H파일의 변위를 방지하기도 하나 이는 네일의 길이가 길수록 부지를 확보해야 하므로 계획부지가 현저하게 좁아지는 문제점이 있다.

KR 등록실용신안 제20-0482057호(2016.12.05)

본 발명은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 굴착면에 위치한 H파일의 변위를 방지할 수 있는 강관을 일체화시켜 합성단면을 형성함으로써 토압에 의한 H파일의 변위를 효과적으로 방지하는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조는,

지반에 수직으로 설치되는 H파일;

상기 H파일 양측 홈에 수직으로 구비되는 강관;

상기 양 강관과 H파일을 관통하여 체결되는 고정 볼트 및 너트; 를 포함하되,

상기 고정 볼트는 서로 평행한 제1 볼트봉과 제2 볼트봉으로 이루어지며, 제1 볼트봉과 제2 볼트봉의 일단은 연결되어 일체화됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 H파일과 강관은 서로 대응되는 관통공을 상하부에 수평으로 나란히 관통 형성하여 고정 볼트의 제1 볼트봉과 제2 볼트봉이 관통하여 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정 볼트는 제1 볼트봉을 제2 볼트봉보다 짧게 형성하여 제1 볼트봉은 강관의 내부에서 너트가 체결되고, 제2 볼트봉은 강관의 외부에서 너트가 체결됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정 볼트는 와셔 또는 토류판을 끼운 상태에서 체결됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 H파일의 양측 홈과 강관의 내부에는 콘크리트를 타설하여 보강함을 특징으로 한다.

또한, 상기 강관과 H파일의 플랜지 사이에 리브형 보강대를 설치하되, 리브형 보강대는 플랜지와 밀착되는 지지판; 지지판의 일면으로 돌출되는 다수의 리브; 로 구성되며, 각 리브는 강관의 외주연에 밀착되도록 중앙부분은 짧게 돌출되고 양측으로 갈수록 길게 돌출됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 리브형 보강대는 H파일의 플랜지 양측에 위치하도록 대칭되게 형성하되, 양 지지판 사이에 플랜지가 삽입되는 수용홈을 형성함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조를 이용한 옹벽 시공방법은, 부지정지 단계, 빔 삽입 홀을 일정한 간격으로 형성하는 단계; 고정 볼트를 이용하여 H파일에 강관을 결합하는 단계; 빔 삽입 홀에 H파일을 삽입하되 강관이 지반에 걸쳐지도록 고정하는 단계; 빔 삽입홀과 강관에 콘크리트를 타설하여 양생하는 단계; 를 포함한다.

본 발명에 따른 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조는 H파일의 양 홈에 강관을 설치하여 합성단면을 형성함으로써 토압에 의한 H파일의 변위를 효과적으로 방지하는 효과가 있다.

또한, H파일의 내구성이 향상됨으로써 H파일의 매립되는 길이를 대폭 줄일 수 있고, 지반으로부터 노출된 H파일의 높이를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 강관과 H파일의 플랜지 사이에 리브형 보강대를 설치함으로써 H파일의 변위를 더욱 효과적으로 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 이용한 옹벽 시공 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 이용한 옹벽 시공 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 분리 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 평단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 정단면도.
도 6a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정 볼트의 구조를 도시한 사시도.
도 6b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고정 볼트의 결합단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 옹벽 시공과정을 나타낸 공정도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 옹벽의 다른 시공상태도.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 옹벽의 또 다른 시공 상태도.
도 10a는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 분리 사시도.
도 10b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 평단면도.
도 11a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 분리 사시도.
도 11b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 평단면도.
도 11c는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 분리 사시도.

이하, 본 발명에 따른 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 이용한 옹벽 시공 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 이용한 옹벽 시공 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 분리 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 평단면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 정단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조는, 지반에 수직으로 설치되는 H파일(10); 상기 H파일(10) 양측 홈에 수직으로 구비되는 강관(20); 상기 양 강관(20)과 H파일(10)을 관통하여 체결되는 고정 볼트(30) 및 너트(40); 를 포함한다.

상기 H파일(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 리브(11)를 중심을 리브(11) 양단에 플랜지(12)가 형성됨으로써 리브와 플랜지 사이 즉, H파일의 양측에 개방된 홈(13)이 형성된 구조를 가진다. 이러한 H파일(10)은 천공된 지반에 삽입되고 충진되어 타설되는 콘크리트(C)에 의해 수직으로 설치되는데, 지반이 시작되는 지점에 모멘트가 집중되므로 이 부위에서 H파일(10)의 변위가 발생한다. 이를 방지하고자 본 발명의 강관(20)을 H파일(10)의 양측 홈에 설치하여 보강한다.

상기 강관(20)은 도 3, 도4에 도시된 바와 같이 H파일(10)의 양측 홈(13)에 수직으로 설치되는 것으로 지반이 시작되는 지점이 강관(20)의 중앙에 위치하도록 그 높이가 결정되며, 모멘트가 집중되는 지점에 강관(20)이 위치하도록 하여 H파일(10)의 변위를 방지한다.

상기 강관(20)은 원형의 파이프 형상을 가지며 그 중심이 H파일(10)의 플랜지(12)를 벗어나지 않는 사이즈로 선택한다. 물론, 상기 강관(20)은 사각형이나 다각형으로 제조할 수 있음을 밝혀둔다.

상기 H파일(10)의 리브(11)와 강관(20)은 서로 대응되는 관통공(24)을 수평 방향으로 관통 형성하되, 소정의 간격을 두고 위아래 두 개를 형성하여, 고정 볼트(30)가 삽입되도록 한다.

상기 고정 볼트(30)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 서로 평행한 제1 볼트봉(31)과 제2 볼트봉(32)으로 이루어지며, 제1 볼트봉(31)과 제2 볼트봉(32)의 일단은 연결되어 일체화된다. 이러한 고정 볼트(30)는 하나의 봉을 2단 절곡하여 'ㄷ' 모양으로 형성하거나, 제1 볼트봉(31)과 제2 볼트봉(32)의 일단을 수직판에 용접하여 일체화할 수 있다.

상기 고정 볼트(30)는 제1 볼트봉(31)의 길이를 제2 볼트봉(32)의 길이보다 짧게 형성하고, 제1 볼트봉(31)과 제2 볼트봉(32)의 말단에는 수나사산을 형성하여 너트(40)에 의해 체결될 수 있도록 한다.

이와 같은 구조에 의해 상기 강관(20)은 H파일(10)의 양 홈(13)에 위치한 상태에서 고정 볼트(30)를 일측의 강관(20) 관통공(24)으로부터 삽입하면 타측의 강관(20)의 관통공(24)을 관통하여 노출되는데, 제1 볼트봉(31)의 말단은 타측 강관(20)의 내부에서 너트(40)가 체결되고, 제2 볼트봉(32)은 타측 강관(20)의 외부에서 너트(40)가 체결된다.

이 과정에서 고정 볼트(30)는 'ㄷ' 모양이므로 너트(40) 체결 시 회전하지 않으며, 일측에서만 너트(40)의 체결이 이루어지므로 작업자 혼자서도 손쉽게 체결할 수 있다.

이러한 고정 볼트(30)는 강관(20)의 상부와 하부에 각각 체결하여 견고한 결합이 이루어지도록 하되, 제1 볼트봉(31)은 강관(20)의 양 단부 쪽에 위치시켜야 제2 볼트봉(32)의 간섭 없이 너트(40) 체결이 가능하다.

상기 고정 볼트(30)는 도 6a에 도시된 바와 같이 제1 볼트봉(31)과 제2 볼트봉(32)을 동일한 길이로 형성할 수 있다. 이러한 경우 도 6b에 도시된 바와 같이 일측 강관(20)으로부터 고정 볼트(30)가 삽입되고, 타측 강관(20)의 외측으로 제1 볼트봉(31)과 제2 볼트봉(32)의 단부가 모두 노출되면 너트(40)를 체결하겨 고정한다.

한편, 상기 고정 볼트(30)에는 와셔(W)를 설치하거나 토류판을 설치할 수 있다. 토류판을 설치한 경우 토류판 고정과 강관(20) 고정이 한 번에 이루어지는 장점이 있다.

이와 같이 고정 볼트(30) 및 너트(40)의 체결이 완료되면 H파일(10)의 양측 홈(13)과 강관(20)의 내부에는 콘크리트(C)를 타설하고 양생시킴으로써 더욱 견고한 결합력과 보강이 이루어지는데, 콘크리트(C) 내부에 고정 볼트(30)가 매립된 상태이므로 철근 역할을 함으로써 무근이 아닌 유근 상태가되어 더욱 견고한 내구성을 가지게 된다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조를 이용한 옹벽 시공 방법은, 부지정지 단계(ST100), 빔 삽입 홀을 일정한 간격으로 형성하는 단계(ST200); 고정 볼트(30)를 이용하여 H파일(10)에 강관(20)을 결합하는 단계(ST300); 빔 삽입 홀에 H파일(10)을 삽입하되 강관(20)이 지반에 걸쳐지도록 고정하는 단계(ST400); 빔 삽입홀과 강관(20)에 콘크리트를 타설하여 양생하는 단계(ST500); 를 포함한다.

먼저, 계획된 옹벽 라인에 배면의 작업 공간을 감안하여 단계적으로 굴착하는 부지정지 단계(ST100)를 진행한다.

그리고 천공장비를 이용하여 H파일(10)이 설치될 위치에 수직으로 천공하여 빔 삽입 홀을 일정한 간격으로 연속 형성하는 단계(ST200)를 진행한다.

다음으로, 준비된 H파일(10)에 강관(20)을 결합하는 단계(ST300)를 진행한다. H파일(10)의 양 홈(13)에 강관(20)을 위치시키되, H파일(10)의 리브(11)와 강관(20)에 형성된 관통공(14)(24)을 일치시킨 상태에서 일측 강관(20)으로부터 고정 볼트(30)를 삽입하면 타측의 강관(20)으로 노출되는 고정 볼트(30)에 너트(40)를 체결하여 고정한다. 이 과정에서 고정 볼트(30)는 'ㄷ' 모양으로 형성되므로 회전하지 않고, 일측에서만 너트(40)를 체결하면 되므로 매우 손쉽게 고정할 수 있다. 이러한 방법으로 모든 고정 볼트(30)를 체결하여 H파일(10)과 강관(20)을 결합하여 일체화한다.

H파일(10)과 강관(20)의 결합이 완료되면, 강관(20)이 일체화된 H파일(10)을 빔 삽입 홀에 삽입하여 고정하는 단계(ST400)를 진행한다. 각각의 빔 삽입 홀에 H파일(10)을 삽입하되, 강관(20)이 지반에 걸쳐지도록 한다.

마지막으로 빔 삽입 홀과 강관(20)에 콘큰리트(C)를 타설하여 양생하는 단계(ST500)를 진행한다. 이때, 빔 삽입 홀과 강관(20)의 내부는 물론 강관(20)과 H파일(10)의 플랜지(12) 사이의 홈(13)에도 모두 충진시켜 H파일(10), 강관(20), 콘크리트(C)가 하나의 몸체가 되도록 한다.

H파일(10)의 시공이 완료되면, 띠장(2) 및 패널(3)을 설치하고 이들을 연결하며 패널(3)의 배면에 골재(4)를 채우는 공정을 통해 옹벽 시공을 완료한다.

도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 옹벽의 다른 시공상태도로서, 도면에 도시된 바와 같이 H파일(10)을 전방에 소정의 간격을 두고 또 다른 H파일(10)을 지중에 매립하며, 이들 H파일(10)을 서로 연결하여 두 개의 H파일(10)을 통해 토압을 견디도록 한 것이다. 이러한 H파일(10) 또한 강관(20)을 설치하여 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 옹벽의 또 다른 시공 상태도로서, 도면에 도시된 바와 같이 지반이 시작되는 지점에 강관(20)을 설치함은 물론, 지상으로 노출된 H파일(H)의 길이가 긴 경우 또는 H파일(10)이 연결된 경우 강관(20)을 하나 더 설치하여 취약한 지점의 H파일(10)을 보강할 수 있도록 한 것이다.

도 10a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 분리 사시도이고, 도 10b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 평단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조는 상기 강관(20)과 H파일(10)의 플랜지(12) 사이에 리브형 보강대(50)가 설치된다.

상기 리브형 보강대(50)는 H파일(10)의 플랜지(12)와 밀착되는 지지판(51); 지지판(51)의 일면으로 돌출되는 다수의 리브(52); 로 구성되며, 각 리브(52)는 강관(20)의 외주연에 밀착되도록 중앙부분은 짧게 돌출되고 양측으로 갈수록 길게 돌출되어 각 리브(52)는 강관(20)의 외주연에 밀착된다. 이러한 리브형 보강대(50)는 강관(20)의 외주연 일부는 감싸는 형태이므로 이탈되지 않으며 용접에 의해 강관(20) 및 H파일(10)과 일체화할 수 있다.

이와 같이 설치되는 리브형 보강대(50)는 H파일(10)의 플랜지(12)와 강관(20) 간의 공간을 없애고 최소한의 자재를 이용하면서 내부에 콘크리트(C)를 충진할 수 있는 데다가 특히 리브(52)의 방향이 토압이 발생하는 방향과 나란하게 형성되므로 더욱 견고한 보강이 이루어지는 장점이 있다.

도 11a는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 분리 사시도이고, 도 11b는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조를 도시한 평단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4 실시 예에 따른 H파일의 변위 저항 구조는 상기 리브형 보강대(50)를 H파일(10)의 플랜지(12) 양쪽에 위치하도록 한 것이다.

즉, 리브형 보강대(50)는 H파일(10)의 플랜지(12) 양측에 위치하도록 대칭되게 형성하되, 양 지지판(51) 사이에 플랜지(12)가 삽입되는 수용홈(53)을 형성한다.

리브형 보강대(50)는 플랜지(12)의 양측에서 한 번 더 보강하므로 매우 강력한 보강이 이루어져 H파일(10)은 토압으로부터 충분히 견딤으로써 변위가 발생하지 않는다.

이러한 리브형 보강대(50)는 도 11c에 도시된 바와 같이 그 길이를 짧게 형성하고 소정의 간격을 두면서 하나의 리브형 보강대(50)에 여러개 설치할 수 있음을 나타낸 것이다. 이와 같이 형성하면 과도한 자재의 소비를 방지하여 시공비를 낮출 수 있으면서 보강이 가능한 효과가 있다.

10 : H파일 11, 52 : 리브 12 : 플랜지
13 : 홈 14, 24 : 관통공 20 : 강관
30 : 고정 볼트 31 : 제1 볼트봉 32 : 제2 볼트봉
40 : 너트 50 : 리브형 보강대 51 : 지지판
53 : 수용홈 C : 콘크리트 W : 와셔

Claims

지반에 수직으로 설치되는 H파일(10);
상기 H파일(10) 양측 홈(13)에 수직으로 구비되는 강관(20);
상기 양 강관(20)과 H파일(10)을 관통하여 체결되는 고정 볼트(30) 및 너트(40);
상기 강관(20)과 H파일(10)의 플랜지(12) 사이에 설치되는 리브형 보강대(50); 를 포함하되,
상기 리브형 보강대(50)는,
H파일(10)의 플랜지(12)와 밀착되는 지지판(51);
지지판(51)의 일면으로 돌출되는 다수의 리브(52); 로 구성되며,
각 리브(52)는 강관(20)의 외주연에 밀착되도록 중앙부분은 짧게 돌출되고 양측으로 갈수록 길게 돌출됨을 특징으로 하는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조.
제1 항에 있어서, 상기 고정 볼트(30)는 서로 평행한 제1 볼트봉(31)과 제2 볼트봉(32)으로 이루어지며, 제1 볼트봉(31)과 제2 볼트봉(32)의 일단은 연결되어 'ㄷ' 모양으로 일체화됨을 특징으로 하는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조.
제2 항에 있어서, 상기 고정 볼트(30)는 제1 볼트봉(31)을 제2 볼트봉(32)보다 짧게 형성하여 제1 볼트봉(31)은 타측 강관(20)의 내부에서 너트(40)가 체결되고, 제2 볼트봉(32)은 타측 강관(20)의 외부에서 너트(40)가 체결됨을 특징으로 하는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조.
제1 항에 있어서, 상기 고정 볼트(30)는 와셔 또는 토류판을 끼운 상태에서 체결됨을 특징으로 하는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조.
제1 항에 있어서, 상기 H파일(10)의 양측 홈(13)과 강관(20)의 내부에는 콘크리트(C)를 타설하고 양생하여 보강함을 특징으로 하는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조.
제1 항에 있어서, 상기 리브형 보강대(50)는 H파일(10)의 플랜지(12) 양측에 위치하도록 대칭되게 형성하되, 양 지지판(51) 사이에 플랜지(12)가 삽입되는 수용홈(53)을 형성함을 특징으로 하는 강관을 이용한 H파일의 변위 저항 구조.
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