KR102282115B1 - Natm공법에서 1조의 추가 전단보강부에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조 - Google Patents

Natm공법에서 1조의 추가 전단보강부에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 NATM공법에서 강지보재의 조인트부에 대하여 대칭구조의 기 체결볼트에 의해 체결하되 이때 지반력의 휨모멘트에 대해서는 안정된 구조이나 전단력에 대해서는 그 부족분이 생긴 상태이고, 그 전단면적의 부족분의 크기는 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하인 한편, 상기 대칭구조의 기 체결볼트를 전제로 하되 그 기 체결볼트가 그대로 유지된 상태에서, 추가체결볼트 없이 오로지 대칭구조의 「1조의 추가 전단보강부」를 형성함으로써 간단한 구조에 의해 그 전단면적 부족분에 대한 확대·보강이 효율적·경제적으로 이루어지게 한 발명이다.

Description

NATM공법에서 1조의 추가 전단보강부에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조{Structure of joints of the steel beams in the upper and lower ground reinforcing shear force with the combination of projection and acceptance plate in the NATM}
본 발명은 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조에 관한 것으로 강지보재의 조인트부에 대하여 대칭구조의 기 체결볼트에 의해 체결하되 이때 지반력의 휨모멘트에 대해서는 안정된 구조이나 전단력에 대해서는 그 부족분이 생긴 상태이고, 그 전단면적의 부족분의 크기는 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하인 한편, 상기 대칭구조의 기 체결볼트를 전제로 하되 그 기 체결볼트가 그대로 유지된 상태에서, 추가체결볼트 없이 오로지 대칭구조의 「1조의 추가 전단보강부」를 형성함으로써 간단한 구조에 의해 그 전단면적 부족분에 대한 확대·보강이 효율적·경제적으로 이루어지게 한 발명에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로 말하면, 강지보재 조인트부의 양측플랜지부에 형성된 상기 대칭구조의 「1조의 추가 전단보강부」는 한쪽 플랜지부에는 이에 직각으로 「돌출부」가, 그리고 다른 한쪽에는 이를 수용하는 「수용부」가 형성된 구조이고, 또 상기 「돌출부」와「수용부」는 각각 m-m 또는 n-n에 대하여 대칭구조를 이루며, 그 전단면적 부족분이 「돌출부」와「수용부」의 간단한 결합구조에 의해 확대·보강이 효율적으로 이루어지게 한 것이다.
또한 격자 지보재 및 CFT강관 지보재의 「1조의 추가 전단보강부」는 원형돌출 결합전단판 및 원형수용 결합전단판에 의해 이루어지되 원형돌출 결합전단판 및 원형수용 결합전단판은 n-n 또는 m-m에 대하여 대칭구조가 되게 함으로써 상기 조인트부의 전단력지지가 효율적으로 이루어지게 한 것이다.
그뿐 아니라 H 지보재의 「1조의 추가 전단보강부」는 4각돌출 결합전단판 및 4각수용 결합전단판에 의해 이루어지되 4각돌출 결합전단판 및 4각수용 결합전단판이 m-m축에 대하여 대칭구조가 되게 함으로써 상기 조인트부의 전단력지지가 효율적으로 이루어지게 한 유용한 발명이다.
NATM공법은 터널굴착이 먼저 이루어진 다음 그 지반지지가 뒤따르는 공법이다. 강지보재는 굴착지반의 초기하중의 휨모멘트에 의해 설계된다. 굴착지반의 초기하중 및 초기 변형량에 대하여 안정적 지지구조가 되게 하기 위해서다.
강지보재는 세그먼트로 분할·제작된다. 공장 대량제작이 용이하고 경제적이며 운반 및 설치취급이 용이하기 위해서다.
세그먼트제작은 조인트부의 형성이 불가피하다. 아치형태의 강지보재에는 3곳의 조인트부가 형성된다. 3개의 조인트부는 바로 첨단부 조인트부(JC)와 상·하반 조인트부(J1)(J2)이다(도1참조).
그 조인트부(JC)(J1)(J2)는 체결볼트에 의해 체결된다. 체결볼트에 의해 조인트부의 체결볼트에 의해 휨모멘트와 전단력이 지지된다.
체결볼트의 조인트부가 최대휨모멘트에 의해 설계된 것이므로 조인트부의 체결볼트에 의한 최대휨모멘트에 대한 지지는 부족함이 없이 충분히 안정된 구조이다. 그러나 최대휨모멘트에 대해서 조인트부의 체결볼트가 안정된 구조라 하더라도 그 체결볼트가 전단지지에 대해서까지 안정된 구조가 되는 것은 아니다. 그 체결볼트의 전단지지에 대해서는 충분치 못하고 부족분이 생기게 마련이다. 휨모멘트와 전단력은 그 역학적 작용이 서로 정반대이기 때문이다. 즉, 휨모멘트의 최대지점은 전단력의 최소지점이기 때문에 더욱 그렇다.
이때 전단력의 부족분(Δ)은 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기이하이다. 본 발명은 이 부족분(Δ)을 대상으로 확대·보강하되 추가체결볼트를 사용하지 않고, 「1조의 추가 전단보강부」구조에 의해 확대·보강하고자한 것이다.
도3c 및 도3d에 의하면, 조인트부의 체결볼트가 m-m 또는 n-n축에 대칭구조를 이루고 있다. 이때 도3c의 체결볼트 (a)(b) 및 도3d의 체결볼트 (a1)((a2)(b1)(b2)가 그것이다.이 상태의 조인트부의 체결볼트를,‘추가체결볼트’에 대하여 상대적으로 「기 체결볼트」라 부르기로 한다.
만약 도3c 및 도3d의 「기 체결볼트」에 1개의 추가체결볼트가 더해지게 되면, 다시 새로운 대칭구조의 조정 작업이 뒤따르게 되는 문제점이 있다. 체결볼트의 (새로운 ) 대칭구조는 휨모멘트 및 전단지지에 효율적이기 때문이다.
강재보재의 3개의 조인트부(JC)(J1)(J2)는 도1에 도시되어있다.
지반으로부터 오는 전단력은 도3c의 조인트부의 결합판(P)(Q)에 직각방향으로 체결된 체결볼트(a)(b)에 의해 지지된다.
CFT강관 지보재에 있어서도 격자지보재와 동일하다. 전단력은 3개의 조인트부(JC)(J1)(J2)에 직각방향으로 체결된 체결볼트에 의해 지지된다.
도4a에 의하면, CFT강관 지보재의 상·하반 조인트부(J1)는 상부 반단면 CFT강관 지보재(100A)의 플랜지부(FA2)와 하부 반단면 CFT강관 지보재(200B)의 플랜지부(FB1)로 이루어지고, 전단력은 직각방향의 체결볼트(N)에 의해 지지된다.
한편, 휨모멘트에 대하여 안정된 구조를 이루고 있는 조인트부의 「기 체결볼트」에 있어 전단력 부족분(Δ)에 대한 확대·보강이 ‘추가체결볼트’에 의해 이루어질 경우 「기 체결볼트」와 ‘추가체결볼트’에 따른 문제점을 살펴보면 다음과 같다.
여기서 「기 체결볼트」와 ‘추가체결볼트’는 시중에서 구입이 용이한 동일직경의 대량 제작된 기성 체결볼트사용을 전제로 한다. 주문 제작은 고가이어서 비경제적 비효율적이기 때문이다.
도3c 및 도3d는 격자지보재(330)의 경우이다.
도3c의 「기 체결볼트」는 체결볼트(a)(b)이고, m-m 또는 n-n에 대칭구조이다. 이와 마찬가지로 도3d의 「기 체결볼트」도 m-m 또는 n-n에 대칭구조이다.
이와 같이 m-m 또는 n-n에 대하여 대칭구조를 이룬 도3c 및 도3d의 「기 체결볼트」의 전단면적 부족분(Δ)에 대하여 1개의 ‘추가체결볼트’에 의해 확대·보강될 경우 「기 체결볼트」와 그 ‘추가체결볼트’는 함께 새로운 대칭구조를 이루어야하므로 그 조정으로 인한 작업의 번거로움과, 때로는 「기 체결볼트」가 이동되어야하는 경우도 뒤따르게 되어 설치의 비효율성인 문제점이 있게 된다. 이때 그 부족분(Δ)은 1개의 체결볼트의 전단면적크기 이하다.
도4a는 CFT강관 지보재(100, 200)의 경우이다. H 지보재(430)도 CFT강관 지보재(100, 200)의 경우와 같은 개념이므로 생략한다.
도4a에 의하면, J1은 상ㆍ하반 조인트부이고, Fc는 체결볼트(N)의 볼트구멍이다. 「기 체결볼트(N)」는 체결볼트 N에 의해 이루어지는 대칭구조다.
도4a의「기 체결볼트(N)」의 전단면적 부족분(Δ)을 1개의 ‘추가체결볼트’에 의해 확대·보강될 경우「기 체결볼트(N)」와 그 ‘추가체결볼트’는 함께 새로운 대칭구조를 이루어야하므로 그 조정으로 인한 작업의 번거로움과, 때로는 「기 체결볼트」가 이동되어야하는 경우도 뒤따르게 되어 설치의 비효율성인 문제점이 있게 된다. H 지보재(430)의 문제점도 이와 동일하다.
여기서 도4b의 200B의 원형 표시는 하부 반단면 CFT강관 지보재(200B)가 플랜지부(FB1)위에 위치된 경계면 표시일 뿐, 뚫린 공간이 아니고 막혀진 평면판이다. 콘크리트 몰탈의 내부충진의 누출을 막기 위해서다.
⒜ 본 발명은 NATM공법에서 강지보재의 3곳 조인트부[즉, 첨단부 조인트부(JC), 상ㆍ하반 조인트부(J1, J2)]에 대하여 대칭구조의 기 체결볼트에 의해 체결하되 이때 지반력의 휨모멘트에 대해서는 안정된 구조이나 전단력에 대해서는 그 부족분이 생긴 상태이고, 그 전단면적의 부족분의 크기는 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하인 한편, 상기 대칭구조의 기 체결볼트를 전제로 하되 그 기 체결볼트가 그대로 유지된 상태에서, 추가체결볼트 없이 오로지 대칭구조의 「1조의 추가 전단보강부」를 형성함으로써 간단한 구조에 의해 그 전단면적 부족분에 대한 확대·보강이 효율적·경제적으로 이루어지게 함에 그 목적이 있고,
⒝ 강지보재 조인트부의 양측플랜지부에 형성된 상기 대칭구조의 「1조의 추가 전단보강부」는 한쪽 플랜지부에는 이에 직각으로 「돌출부」가, 그리고 다른 한쪽에는 이를 수용하는 「수용부」가 형성된 구조이고, 또 상기 「돌출부」와「수용부」는 각각 m-m 또는 n-n에 대하여 대칭구조를 이루며, 그 전단면적 부족분이 「돌출부」와「수용부」의 간단한 결합구조에 의해 확대·보강이 효율적으로 이루어지게 함에 다른 목적이 있으며,
⒞ 격자 지보재의 「1조의 추가 전단보강부」는 원형돌출 결합전단판 및 원형수용 결합전단판에 의해 이루어지되 원형돌출 결합전단판 및 원형수용 결합전단판은 n-n 또는 m-m에 대하여 대칭구조가 되게 함으로써 상기 조인트부의 전단력지지가 효율적으로 이루어지도록 함에 또 다른 목적이 있고,
⒟ H 지보재의 「1조의 추가 전단보강부」는 4각돌출 결합전단판 및 4각수용 결합전단판에 의해 이루어지되 4각돌출 결합전단판 및 4각수용 결합전단판이 m-m축에 대하여 대칭구조가 되게 함으로써 상기 조인트부의 전단력지지가 효율적으로 이루어지도록 함에 다른 목적이 있다.
본 발명 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조의 구성을 설명하면 다음과 같다.
NATM공법에서 강지보재 3개의 조인트부의 전단저항에 대하여 1조의 기 양측플랜지부와 기 체결볼트의 체결에 의한 전단구조에 있어서
상기 조인트부에 대하여 대칭구조의 기 체결볼트에 의해 체결하되 이때 지반력의 휨모멘트에 대해서는 안정된 구조이나 전단력에 대해서는 그 부족분이 생긴 상태이고, 그 전단면적의 부족분의 크기가 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하인 한편, 상기 대칭구조의 기 체결볼트를 전제로 하여 상기 기 체결볼트가 그대로 유지된 상태에서 추가체결볼트 없이 오로지 「1조의 추가 전단보강부」를 형성함으로써 그 부족분을 확대·보강하되 상기 「1조의 추가 전단보강부」의 구조는, 한쪽 플랜지부에는 이에 직각으로 「돌출부」가, 그리고 다른 한쪽에는 이를 수용하는 「수용부」가 설치되고, 또 상기 「돌출부」와「수용부」는 각각 m-m 또는 n-n에 대하여 대칭구조를 이루며, 상기 「돌출부」와「수용부」의 결합에 의해 그 부족분이 확대·보강됨을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조이다.
여기에다,
상부강봉(A)과 하부강봉(B)(B) 및 전단판(D)으로 이루어진 격자지보재(330)의 조인트부에 대하여 대칭구조의 기 체결볼트에 의해 체결하되 이때 지반력의 휨모멘트에 대해서는 안정된 구조이나 전단력에 대해서는 그 부족분이 생긴 상태이고, 그 전단면적의 부족분의 크기가 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하이고, 상기 대칭구조의 기 체결볼트를 전제로 하여 그 기 체결볼트가 그대로 유지된 상태에서 추가체결볼트 없이 오로지 「1조의 추가 전단보강부(300)」를 형성함으로써 그 부족분을 확대·보강하되 상기 「1조의 추가 전단보강부(300)」의 구조는, 한쪽 전단판(D)에는 양측 원형돌출 결합전단판(310)이, 그리고 이에 대응되는 다른 한쪽 전단판(D)에는 양측 원형수용 결합전단판(320)이 형성되고, 이때 상기 원형돌출 결합전단판(310)에는 그 중심부에 설치된 원형 공간부(312)의 원주를 따라 전단보강돌출환테(314)와, 그리고 그 상하에 설치된 체결볼트공(316)이 형성되며, 이에 대응된 상기 원형수용 결합전단판(320)에는 그 중심부에 설치된 원형 수용 공간부(322)와, 그리고 그 상하에 설치된 체결볼트 조정장공(324)이 형성되는 한편, 상기 양측 원형돌출 결합전단판(310) 및 상기 양측 원형수용 결합전단판(320)은 각각 m-m 및 n-n에 대하여 대칭구조를 이루고, 원형돌출 결합전단판(310)과 원형수용 결합전단판(320)의 결합에 있어 상기 원형돌출 결합전단판(310)의 전단보강돌출환테(314)의 외경이 상기 원형수용 결합전단판(320)의 원형 수용 공간부(322)의 원주면에 내접·대칭 결합되어 그 전단 면적의 부족분이 확대·보강됨을 특징됨을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조이다.
또한,
원형돌출 결합전단판(310)의 전단보강돌출환테(314)의 돌출길이가 2~6mm임을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조이다.
또, 원형수용 결합전단판(320)의 상하에 체결볼트 조정장공(324)이 형성하되 n-n에 대하여 대칭이 되게 함을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조이다.
그뿐 아니라,
상하부플랜지(432)(434)와 웨브(436)로 이루어진 H 지보재(430)의 조인트부(J)에 대하여 「1조의 추가 전단보강부(400)」를 형성함으로써 전단면적의 부족분을 확대·보강하되 「1조의 추가 전단보강부(400)」구조는, H 지보재(430)의 조인트부(J)의 한쪽 단부에는 4각돌출 결합전단판(410)이, 그리고 이에 대응되는 다른 한쪽 단부에는 수용 결합전단판(420)이 형성되고, 이때 4각돌출 결합전단판(410)에는 그 상부에 체결볼트공(416)이, 그리고 하부에 전단보강4각돌출부(414)가 형성되며, 이에 대응된 수용 결합전단판(420)에는 그 상부에 체결볼트공(424)이, 그리고 하부에 4각 수용 공간부(422)가 형성되는 한편, 4각돌출 결합전단판(410) 및 수용 결합전단판(420)은 각각 m-m에 대하여 대칭구조를 이루며, 4각돌출 결합전단판(410)과 수용 결합전단판(420)의 결합에 있어 상기 4각돌출 결합전단판(410)의 전단보강4각돌출부(414)가 상기 수용 결합전단판(420)의 4각 수용 공간부(422)에 내접·결합되어 각기 m-m에 대하여 대칭구조를 이루면서 그 전단 면적의 부족분이 확대·보강됨을 특징됨을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조이다.
또한,
CFT강관 지보재(100, 200)의 조인트부에 대하여 대칭구조의 기 체결볼트에 의해 체결하되 이때 지반력의 휨모멘트에 대하여는 안정된 구조이나 전단력에 대하여는 그 부족분이 생긴 상태이고, 그 전단면적의 부족분의 크기가 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하이고, 상기 대칭구조의 기 체결볼트를 전제로 하여 그 기 체결볼트가 그대로 유지된 상태에서 추가체결볼트 없이 오로지 「1조의 추가 전단보강부(300)」를 형성함으로써 그 부족분을 확대·보강하되 상기 「1조의 추가 전단보강부(300)」의 구조는, 조인트부(J)의 한쪽 단부에는 원형돌출 결합전단판(310)이, 그리고 이에 대응되는 다른 한쪽 단부에는 원형수용 결합전단판(320)이 형성되고, 이때 상기 원형돌출 결합전단판(310)에는 그 중심부에 설치된 원형 공간부(312)의 원주를 따라 전단보강돌출환테(314)가, 그리고 이에 대응된 상기 원형수용 결합전단판(320)에는 원형 수용 공간부(322)가 형성되는 한편, 상기 원형돌출 결합전단판(310) 및 원형수용 결합전단판(320)은 각각 m-m 및 n-n에 대하여 대칭구조를 이루고, 원형돌출 결합전단판(310)과 원형수용 결합전단판(320)의 결합에 있어 상기 원형돌출 결합전단판(310)의 전단보강돌출환테(314)의 외경이 상기 원형수용 결합전단판(320)의 원형 수용 공간부(322)의 원주면에 내접·대칭 결합되어 그 전단 면적의 부족분이 확대·보강됨을 특징됨을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조이다.
이와 같이 본 발명은 대칭구조의「기 체결볼트」에 의해 조인트부가 연결·체결된 상태이고, 이를 전제로 조인트부의 전단면적 부족분(Δ)이 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하이고, 「1조의 추가 전단보강부」의 간단한 구조에 의해 그 전단면적 부족분(Δ)이 확대·보강된 것이다.
본 발명은 NATM공법에서 강지보재의 조인트부에 대하여 대칭구조의 「기 체결볼트」에 의해 체결하되 이때 지반력의 휨모멘트에 대해서는 안정된 구조이나 전단력에 대해서는 그 부족분(Δ)이 생긴 상태이고, 그 전단면적의 부족분(Δ)의 크기는 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하인 한편, 상기 대칭구조의 「기 체결볼트」를 전제로 하되 그 「기 체결볼트」가 그대로 유지된 상태에서, 추가체결볼트 없이 오로지 대칭구조의 「1조의 추가 전단보강부」를 형성함으로써 간단한 구조에 의해 그 전단면적 부족분(Δ)에 대한 확대·보강이 효율적·경제적으로 이루어지는 효과가 있고,
⒝ 강지보재 조인트부의 양측플랜지부에 형성된 상기 대칭구조의 「1조의 추가 전단보강부」는 한쪽 플랜지부에는 이에 직각으로 「돌출부」가, 그리고 다른 한쪽에는 이를 수용하는 「수용부」가 형성된 구조이고, 또 상기 「돌출부」와「수용부」는 각각 m-m 또는 n-n에 대하여 대칭구조를 이루며, 그 전단면적 부족분(Δ)이 「돌출부」와「수용부」의 결합에 의해 확대·보강됨으로써 간단한 구조에 의해 효율적으로 보강되는 효과가 있으며,
⒞ 격자 지보재의 「1조의 추가 전단보강부」는 원형돌출 결합전단판 및 원형수용 결합전단판에 의해 이루어지되 원형돌출 결합전단판 및 원형수용 결합전단판은 n-n 또는 m-m에 대하여 대칭구조가 되게 함으로써 상기 조인트부의 전단력지지가 효율적으로 이루어지는 효과가 있고,
⒟ H 지보재의 「1조의 추가 전단보강부」는 4각돌출 결합전단판 및 4각수용 결합전단판에 의해 이루어지되 4각돌출 결합전단판 및 4각수용 결합전단판이 m-m축에 대하여 대칭구조가 되게 함으로써 상기 조인트부의 전단력지지가 효율적으로 보강되는 효과가를 지닌 유용한 발명이다.
[도1] NATM공법에서 3곳의 조인트부(JC, J1, J2)가 표시된 단면도
[도2] 터널 강지보재의 강성비교표
[도3a] 격자지보의 사시도
[도3b] 도3a의 단면도
[도3c] 1개의 체결볼트에 의해 체결된 격자지보의 조인트부의 단면도
[도3d] 2개의 체결볼트에 의해 체결된 격자지보의 조인트부의 단면도
[도3e] 도3c의 조인트부를 나타낸 실물사진
[도4a] CFT강관 지보재의 조인트부(J1)가 체결볼트(N)에 의해 체결ㆍ연결된 상태를 보인 단면도
[도4b] 도4a의 B-B단면도
[도5a] 본 발명의 돌출 결합판과 수용 결합판으로 형성된 「1조의 추가 전단보강부」의 분해사시도
[도5b] 도5a의 결합사시도
[도6a] 본 발명 격자지보재의 「1조의 추가 전단보강부」의 원형돌출 결합전단판(310)에 전단보강돌출환테(314)가 형성된 상태를 보인 상태단면도
[도6b] 본 발명 격자지보재의 「1조의 추가 전단보강부」의 원형수용 결합전단판(320)에 원형 수용 공간부(322)가 형성된 상태를 보인 상태단면도
[도7a] 본 발명 H 지보재의 「1조의 추가 전단보강부」의 4각돌출 결합전단판과, 그리고 이에 대응된 수용 결합전단판이 분해된 분해사시도
[도7b] 도7a의 결합시시도
NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 (추가)체결볼트의 보강됨 없이「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)에 의해 그 전단면적 부족분이 확대·보강한 발명이다.
「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)의 전단면적 부족분은 휨모멘트에 대하여 안정된 구조이고 전단력의 부족분의 크기가 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하이다. 이 크기의 부족분을 확대·보강하고자한 것이다.
강지보재는 휨모멘트에 의해 설계된다. 이때 조인트부(JC, J1, J2)는 체결볼트에 의해 체결된다. 휨모멘트는 체결볼트에 의해 지지된다. 체결볼트는 대칭구조일 때 휨모멘트 및 전단력지지가 효율적이다.
그런데 휨모멘트에 대한 조인트부(JC, J1, J2)의 지지력이 대칭구조의 체결볼트에 의해 효율적 구조가 되었다하더라도 그 체결볼트에 의한 전단지지력에 대해서는 그 부족분이 생기게 마련이다.
휨모멘트와 전단력은 역학적 작용이 서로 정반대이기 때문이다. 즉, 휨모멘트의 최대 점은 전단력의 최소점이고, 그 역도 성립되기 때문에 더욱 그렇다.
체결볼트에 의한 전단력의 부족분은 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기보다 작다. 이 경우의 부족분만을 대상으로 확대·보강하고자한 것이 본 발명이다.
체결볼트에 의해 강지보재의 조인트부(JC, J1, J2)가 휨모멘트지지에 대하여 안정된 구조를 이루고 있는데도 불구하고 조인트부의 전단지지면적에는 그 부족분이 생기게 마련인바 이때 그 부족분의 크기는 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적크기보다 작으며, 이 부족분을 (추가)체결볼트의 보강 없이 오직 「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)에 의해 그 부족분의 확대·보강이 이루어진다. 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)에 대하여 설명한다.
「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)는 기 체결볼트에 의한 전단면적의 부족분에 대하여 그 부족분을 확대·보강하는 구조이다. 이때 「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)는 체결볼트와는 달리 한쪽에는 「돌출부」가, 그리고 다른 한쪽에는 이를 수용하는 「수용부」가 형성된 구조이다.
격자지보재(330)의 경우 「돌출부」는 원형돌출 결합전단판(310)이고, 이에 대응되는 「수용부」는 원형수용 결합전단판(320)이 그것이다(도6a 및 도6a참조).
또 H 지보재(430)의 경우 「돌출부」는 4각돌출 결합전단판(410)이고, 이에 대응되는 「수용부」는 수용 결합전단판(420)이 그것이다(도7a 및 도7a참조).
다음으로, 「1조의 추가 전단보강부」(300)(400) 결합에 의한 전단면적의 부족분의 확대·보강에 대하여 설명한다.
「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)은 「돌출부」와 「수용부」에 의해 서로 결합된다.
격자지보재(330)의 「1조의 추가 전단보강부」(300)의 경우 원형돌출 결합전단판(310)의 「돌출부」는 전단보강돌출환테(314)이고, 「수용부」는 원형수용 결합전단판(320)의 원형 수용 공간부(322)이다. 전단보강돌출환테(314)의 외경이 원형 수용 공간부(322)에 돌출·내접되고, 그 돌출에 의해 전단 면적이 그만큼 증가된다.
또 H 지보재(430)의 「1조의 추가 전단보강부」(400)의 경우 4각돌출 결합전단판(410)의 「돌출부」는 전단보강4각돌출부(414)이고, 「수용부」는 수용 결합전단판(420)의 4각 수용 공간부(422)이다. 전단보강4각돌출부(414)가 수용 결합전단판(420)에 돌출·내접되고, 그 돌출에 의해 전단 면적이 그만큼 증가된다.
그 다음으로, 「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)와 기 체결볼트 및 추가체결볼트와의 관계에 대하여 설명한다.
「돌출부」와「수용부」를 갖는 「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)를 통해 전단면적의 부족분이 확대·보강될 뿐 아니라 추가체결볼트가 전혀 사용되지 않음으로써 기 체결볼트의 대칭구조가 그대로 유지되어 새로운 대칭구조로의 변화가 생략되므로 「1조의 추가 전단보강부」(300)(400)의 간단한 구조에 의해 그 부족분이 효율적이고 경제적으로 확대·보강되는 이점이 있다.
다음으로, 격자지보재(330)의 원형돌출 결합전단판(310)의 체결볼트공(316)과 원형수용 결합전단판(320)의 체결볼트 조정장공(324)과의 관계에 대하여 설명한다(도6a 및 도6a참조).
격자지보재(330)의 원형돌출 결합전단판(310)의 체결볼트공(316)과 원형수용 결합전단판(320)의 체결볼트 조정장공(324)이 체결볼트(318)에 의해 결합된다.
격자지보재(330)의 원형돌출 결합전단판(310)의 전단보강돌출환테(314)가 원형수용 결합전단판(320)의 원형 수용 공간부(322)에 내접된다.
이와 같이 본 발명은 대칭구조의 「기 체결볼트」에 의해 조인트부가 연결 ·체결된 상태이고, 이를 전제로 조인트부의 전단면적 부족분(Δ)이 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하이고, 「1조의 추가 전단보강부」의 간단한 구조에 의해 그 전단면적 부족분(Δ)이 확대·보강된 것이다. 이때 간단한 구조에 의해 그 부족분(Δ)의 확대·보강됨으로써 효율적이고 경제적인 이점을 갖는 유용한 발명이다.
[CFT강관 지보재]
100, 200; CFT강관 지보재,
100A; 상부 반단면 CFT강관 지보재, 200B; 하부 반단면 CFT강관 지보재,
FA2; 플랜지부, Fa, Fb 볼트구멍, N; 체결볼트,
FB1; 플랜지부, Fc; 볼트구멍,J; 연결부, P,Q; 결합판, a, b; 체결볼트,
[격자지보재]
300; 「1조의 추가 전단보강부」,
310; 원형돌출 결합전단판, 312; 원형 공간부, 314; 전단보강돌출환테,
316; 체결볼트공, 318; 체결볼트,
320;원형수용 결합전단판,322; 원형 수용 공간부,324; 체결볼트 조정장공,
330; 격자지보재, A; 상부강봉, B; 하부강봉, D; 전단판,
[H 지보재]
400; 「1조의 추가 전단보강부」,
410; 4각돌출 결합전단판, 414; 전단보강4각돌출부, 416; 체결볼트공(416), 418; 체결볼트,
420; 수용 결합전단판, 422; 4각 수용 공간부, 424; 체결볼트공,
430; H 지보재, 432; 상부플랜지, 434; 하부플랜지, 436; 웨브

Claims (6)

  1. 삭제
  2. NATM공법에서 강지보재 3개의 조인트부의 전단저항에 대하여 1조의 기 양측플랜지부와 기 체결볼트의 체결에 의한 전단구조에 있어서

    상부강봉(A)과 하부강봉(B)(B) 및 전단판(D)으로 이루어진 격자지보재(330)의 조인트부에 대하여 대칭구조의 기 체결볼트에 의해 체결하되 이때 지반력의 휨모멘트에 대해서는 안정된 구조이나 전단력에 대해서는 그 부족분이 생긴 상태이고, 그 전단면적의 부족분의 크기가 상기 1개의 체결볼트가 갖는 전단면적의 크기 이하이고, 상기 대칭구조의 기 체결볼트를 전제로 하여 그 기 체결볼트가 그대로 유지된 상태에서 추가체결볼트 없이 오로지 「1조의 추가 전단보강부(300)」를 형성함으로써 그 부족분을 확대 · 보강하되 상기 「1조의 추가 전단보강부(300)」의 구조는, 한쪽 전단판(D)에는 양측 원형돌출 결합전단판(310)이, 그리고 이에 대응되는 다른 한쪽 전단판(D)에는 양측 원형수용 결합전단판(320)이 형성되고, 이때 상기 원형돌출 결합전단판(310)에는 그 중심부에 설치된 원형 공간부(312)의 원주를 따라 전단보강돌출환테(314)와, 그리고 그 상하에 설치된 체결볼트공(316)이 형성되며, 이에 대응된 상기 원형수용 결합전단판(320)에는 그 중심부에 설치된 원형 수용 공간부(322)와, 그리고 그 상하에 설치된 체결볼트 조정장공(324)이 형성되는 한편, 상기 양측 원형돌출 결합전단판(310) 및 상기 양측 원형수용 결합전단판(320)은 각각 m-m 및 n-n에 대하여 대칭구조를 이루고, 원형돌출 결합전단판(310)과 원형수용 결합전단판(320)의 결합에 있어 상기 원형돌출 결합전단판(310)의 전단보강돌출환테(314)의 외경이 상기 원형수용 결합전단판(320)의 원형 수용 공간부(322)의 원주면에 내접 · 대칭 결합되어 그 전단 면적의 부족분이 확대 · 보강됨을 특징됨을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조
  3. 제2항에 있어서
    원형돌출 결합전단판(310)의 전단보강돌출환테(314)의 돌출길이가 2~6mm임을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조
  4. 삭제
  5. NATM공법에서 강지보재 3개의 조인트부의 전단저항에 대하여 1조의 기 양측플랜지부와 기 체결볼트의 체결에 의한 전단구조에 있어서

    상하부플랜지(432)(434)와 웨브(436)로 이루어진 H 지보재(430)의 조인트부(J)에 있어 「1조의 추가 전단보강부(400)」를 형성함으로써 전단면적의 부족분을 확대 · 보강하되 「1조의 추가 전단보강부(400)」구조는, H 지보재(430)의 조인트부(J)의 한쪽 단부에는 4각돌출 결합전단판(410)이, 그리고 이에 대응되는 다른 한쪽 단부에는 수용 결합전단판(420)이 형성되고, 이때 4각돌출 결합전단판(410)에는 그 상부에 체결볼트공(416)이, 그리고 하부에 전단보강4각돌출부(414)가 형성되며, 이에 대응된 수용 결합전단판(420)에는 그 상부에 체결볼트공(424)이, 그리고 하부에 4각 수용 공간부(422)가 형성되는 한편, 4각돌출 결합전단판(410) 및 수용 결합전단판(420)은 각각 m-m에 대하여 대칭구조를 이루며, 4각돌출 결합전단판(410)과 수용 결합전단판(420)의 결합에 있어 상기 4각돌출 결합전단판(410)의 전단보강4각돌출부(414)가 상기 수용 결합전단판(420)의 4각 수용 공간부(422)에 내접 · 결합되어 각기 m-m에 대하여 대칭구조를 이루면서 그 전단 면적의 부족분이 확대 · 보강됨을 특징됨을 특징으로 하는 NATM공법에서 「1조의 추가 전단보강부」에 의해 강지보재 조인트부의 전단면적 부족분에 대한 전단보강구조
  6. 삭제
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