KR102311284B1 - 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강 및 토압에 대한 지지력이 강화된 터널시공방법 - Google Patents

Abstract

본발명의 일 실시예에 따른 지지력이 향상된 에이치형강은 상부 플랜지(10), 상기 상부 플랜지(10)와 마주하는 하부 플랜지(11) 및 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하는 웹(20)을 포함하는 에이치형강에 있어서, 상기 에이치형강은 일단 및 타단을 포함하되, 상기 에이치형강의 일단에는 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 상부 및 하부 플랜지(11)와 상기 웹(20)에 연결되는 제1 고정판; 상기 제1 고정판에 구비된 제1 체결부; 상기 상부 및 하부 플랜지(11) 사이를 연결하고, 상기 웹(20)을 중심으로 상기 제1 고정판과 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제2 고정판; 상기 제2 고정판에 구비되고 상기 제1체결부(40)와 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제2 체결부; 상기 제1고정판(30), 제2고정판(31)을 관통하는 제1관통홀(50); 상기 에이치형강의 타단에는 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)와 상기 웹(20)에 연결되는 제3고정판; 상기 상부 및 하부 플랜지(11) 사이를 연결하고, 상기 웹(20)을 중심으로 상기 제1 고정판과 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제4고정판; 상기 에이치형강의 타단의 제3고정판 및 제4고정판과 이격되고, 상기 웹(20)에 형성된 제2관통홀(51); 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 에이치형강 일단 및 타단의 제1 고정판 및 제2 고정판 사이에 소정의 거리로 이격되어 배치되고 제3관통홀(52)을 구비하되 제1홀더(60) 및 제2홀더(61)로 이루어진 홀더부; 일단이 상기 제1 고정판의 제1관통홀(50)을 관통해 상기 제1 체결부에 배치되고, 상기 홀더부의 제3관통홀(52), 상기 제2관통홀(51)을 경유하여 타단은 상기 제2 고정판을 통해 상기 제2 체결부의 제1관통홀(50)을 관통하여 배치되도록 상기 제1고정판(30), 상기 홀더부 및 상기 제2고정판(31)을 경유하는 강선(100); 상기 제2관통홀(51)을 경유하는 위치의 강선(100) 내측면과 접촉되고, 상기 에이치형강 타단의 웹(20)에 좌우로 대칭되어 배치되는 유턴지지부(200); 상기 제1홀더(60)의 제3관통홀(52) 및 제2홀더(61)의 제3관통홀(52)을 연결하고, 제3관통홀(52)의 양말단에서 연장되어 배치되는 지지파이프(70); 및 상기 제1체결부(40) 및 제2체결부(41)를 경유하는 강선(100)의 양말단을 고정하고, 강선(100)의 긴장력을 조절하는 정착부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유턴 강연선을 포함하는 에이치형강 및 토압에 대한 지지력이 강화된 터널시공방법{METHOD OF CONSTRUCTION OF A TUNNEL WITH STRONG SUPPORT FOR H-BEAM AND CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}

본 개시는 에이치형강을 이를 이용한 건설시공에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 지지력을 강화시킬 수 있는 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강에 관한 것이다. 본 개시는 터널시공으로만 제한되지 않으며, 상부 및/또는 측방향 지지를 위해 에이치형강이 사용되는 건설공사에도 적용될 수 있다.

터널 건설을 위한 공법은 다양하다. 그중 소형 터널을 건설하는 공법은 주로 개착식 공법으로서, 현재 Top-down 공법이 존재한다. Top-down 공법은, 터널이 지나갈 곳의 땅을 확보한 후 그 땅을 터널 천장의 깊이까지 파낸다. 그리고 터널 상부를 일부 공사용 입구 외에 모두 설치하고 그 구간의 지상은 복구한다. 이후 남겨놓은 공사용 입구를 통해 내부의 흙을 파내고 상부를 지지할 기둥과 바닥을 시공한다. 마지막으로 공사용 입구 구간의 터널 상부 구조물을 시공하고 지상을 복구한다.

관련하여 건설공사에서 일어나는 안전사고의 대부분은 공통적으로 지반침하, 시공자재의 낙하, 시공된 구조물의 무너짐, 지지되고 있던 대상(예, 흙이나 자재 등)의 내려앉음 등에 기인한다. 이에 따라 각 건설현상에서는 이러한 안전사고를 최소화하기 위한 다양한 대책이 마련되고 있고, 관련기술도 꾸준히 개발되고 있다.

예를 들어, 도 1과 같이 터널 상부 구조물 상단에 본래 자리잡고 있는 흙 등의 중량물을 지지하고, 낙하를 방지하지하기 위하여 단면의 두께가 균일하게 분포되고 넓은 면을 갖는 에이치형강(또는 에이치형강)을 수평보로 상부 구조물로 매장시켜 골조의 휨 현상을 방지하고, 외부 충격으로부터 터널을 지지한다. 다만 H 빔의 경우, 단면의 굽힘강성은 매우 뛰어나지만 에이치형강의 일면부에 수직응력이 장기간 발생하는 경우 집중하중이 발생하여 단면이 휘거나 파단이 발생하는 문제점이 있다.

이를 보완하기 위하여 작업 중 골조 상부의 침하 방지 및 수평보를 지지하기 위하여 수평보 에이치형강 중심부에 수직응력에 대응하는 또 다른 에이치형강을 수직기둥(D2)으로 지지하는 지지대를 배치하고 있다.

그러나 에이치형강을 수직기둥(D2)으로 지지하는 지지대를 수평보의 중앙에 배치하는 경우, 터널 공사 시 내부 공간의 확보가 어렵고 작업자들의 동선과 자재의 운반이 불편한 문제점이 있다. 나아가 터널 공사 완료 후 터널 상부 구조물에 매립되어 있는 수직기둥(D2) 부분을 제외하고 나머지는 절단하여 제거하는 바, 오히려 수평보의 수직 집중하중에 부담을 주고, 장기간 집중하중을 견디는 스트레스에 의해 수평보의 파단이 발생할 수 있다.

일 실시예는 에이치형강의 수평방향으로 유턴 강연선을 도입하여 비틀림 모멘트를 최소화할 뿐 아니라, 수직하중이나 측방향으로부터 가해지는 외력을 분산시킴으로써 반력을 높일 수 있는 에이치형강(또는 에이치형강)을 제공한다.

일 실시예는 이러한 에이치형강을 이용하여 쉽고 편리하게 터널 상부 구조물의 내구성을 향상시키고, 터널의 수명을 연장시킬 수 있는 터널시공방법을 제공한다.

일 실시예는 그러한 에이치형강을 이용하여 터널 내 작업공간을 넓혀 작업자의 동선을 확보하고, 자재의 이동이 편리한 터널시공방법을 제공한다.

예시적인 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강은 상부 플랜지(10), 상기 상부 플랜지(10)와 마주하는 하부 플랜지(11) 및 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하는 웹(20)을 포함하는 에이치형강에 있어서, 상기 에이치형강은 일단 및 타단을 포함하되, 상기 에이치형강의 일단에는 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 상부 및 하부 플랜지(11)와 상기 웹(20)에 연결되는 제1 고정판; 상기 제1 고정판에 구비된 제1 체결부; 상기 상부 및 하부 플랜지(11) 사이를 연결하고, 상기 웹(20)을 중심으로 상기 제1 고정판과 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제2 고정판; 상기 제2 고정판에 구비되고 상기 제1체결부(40)와 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제2 체결부; 상기 제1고정판(30), 제2고정판(31)을 관통하는 제1관통홀(50); 상기 에이치형강의 타단에는 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)와 상기 웹(20)에 연결되는 제3고정판;

상기 상부 및 하부 플랜지(11) 사이를 연결하고, 상기 웹(20)을 중심으로 상기 제1 고정판과 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제4고정판; 상기 에이치형강의 타단의 제3 고정판 및 제4고정판과 이격되고, 상기 웹(20)에 형성된 제2관통홀(51); 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 에이치형강 일단 및 타단의 제1 고정판 및 제2 고정판 사이에 소정의 거리로 이격되어 배치되고 제3관통홀(52)을 구비하되 제1홀더(60) 및 제2홀더(61)로 이루어진 홀더부; 일단이 상기 제1 고정판의 제1관통홀(50)을 관통해 상기 제1 체결부에 배치되고, 상기 홀더부의 제3관통홀(52), 상기 제2관통홀(51)을 경유하여 타단은 상기 제2 고정판을 통해 상기 제2 체결부의 제1관통홀(50)을 관통하여 배치되도록 상기 제1고정판(30), 상기 홀더부 및 상기 제2고정판(31)을 경유하는 강선(100); 상기 제2관통홀(51)을 경유하는 위치의 강선(100) 내측면과 접촉되고, 상기 에이치형강 타단의 웹(20)에 좌우로 대칭되어 배치되는 유턴지지부(200); 상기 제1홀더(60)의 제3관통홀(52) 및 제2홀더(61)의 제3관통홀(52)을 연결하고, 제3관통홀(52)의 양말단에서 연장되어 배치되는 지지파이프(70); 및 상기 제1체결부(40) 및 제2체결부(41)를 경유하는 강선(100)의 양말단을 고정하고, 강선(100)의 긴장력을 조절하는 정착부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

예시적인 일 실시예에 의한 터널시공방법에 있어서, 쉴드 플레이트(SP)를 설치하는 단계; 및 상기 쉴드 플레이트(SP) 안쪽에 상기 쉴드 플레이트(SP)에 밀착되는 수직기둥(D2)과 수평 지보를 설치하는 단계; 를 포함하고, 상기 수직기둥(D2)과 상기 수평지보(D1) 중 상술한 에이치형강을 사용하는 것을 특징으로 한다.

발명의 일 예에 따른 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강은 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 연결하는 제1고정판(30), 제2고정판(31)과 이들을 연결하는 강선(100), 제1고정판(30)에서 유턴지지부(200)를 유턴하여 제2고정판(31)을 통과하는 강선(100)을 지지하는 홀더부를 두어 집중하중이 발생하는 수직하중, 측방향으로부터 아래로 발생하는 외력에 의한 모멘트에 대한 반력을 증가시키는 장점이 있다. 따라서 종래 에이치형강을 사용한 터널 시공시 보다 많은 양의 토사를 지지할 수 있고, 에이치형강의 사용량을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강을 장력 강화부재로 사용하여 수평지보(D1)를 지지하고, 장력을 강화시킴으로써 수직기둥(D2)을 배치하지 않고 터널공사를 진행할 수 있어 지지대의 설치 및 철수 공정을 생략할 수 있으며, 이로 인해 종래에 비해 상대적으로 넓은 작업 공간을 확보할 수 있는 장점이 있다. 따라서 종래 에이치형강을 사용한 터널 시공시 보다 많은 양의 토사를 지지할 수 있고, 에이치형강의 사용량을 감소시키면서 터널 시공 현장의 안전성을 충분히 확보할 수 있다.

도 1은 종래 에이치형강을 사용한 터널의 일 측면도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 개략적인 측면도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 개략적인 상측 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 지지파이프(70)의 부분 상세도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 유턴지지부(200) 일측면도이다.
도 6은 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 정착부(300)의 일측면도이다.
도 7은 도 1 내지 도6에 도시한 에이치형강을 이용하는, 일 실시예에 의한 터널시공방법을 나타낸 것으로, 터널입구를 정면에서 본 정면도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 개략적인 측면도이고, 도 3은 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 개략적인 상측 단면도이다. 도 4는 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 지지파이프(70)의 부분상세도이고, 도 5는 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강의 유턴지지부(200) 일측면도이고, 도 6은 일 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강 정착부(300)의 일측면도이다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 지지력 강화 수단을 포함하는 에이치형강에 대해 설명하도록 한다.

에이치형강은 일반적으로 상부 플랜지(10), 상기 상부 플랜지(10)와 마주하는 하부 플랜지(11) 및 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하는 웹(20)을 포함한다. 이러한 에이치형강은 넓고 두꺼운 상부 및 하부 플레이트와 얇은 웹(20)으로 구성되어 단면의 성능이 우수해 구조용 강재로 널리 사용되며, 강재를 결합하는 측면에서 구조적인 강점이 있어 터널과 같이 토압(토사의 압력)을 지지하기 위해 강재를 접합하여 시공하는 공사에 주로 사용된다.

종래 에이치형강을 이용한 터널 시공의 경우 에이치형강을 수평지보(D1)재로 다수개 접합하여 터널의 상단부를 지지하고, 이들 중간부에 수직기둥(D2)을 세워 수평지보(D1)재를 지지한 후, 터널을 시공하고 마감 작업 시 수직기둥(D2)을 제거하는 방법으로 수평지보재의 처짐을 방지하였다.

다만, 수직지보재를 다수개 접합한 터널의 상단부를 지지하기 위해 중앙 위치에 수직기둥(D2)을 설치하는 종래 터널 시공 방식의 경우, 시공 중 토압에 의한 집중하중을 저감할 수는 있으나 수직기둥(D2)에 의해 작업자의 동선과 자재의 이동 공간을 제한하여 불편을 초래한다. 또한 수평지보(D1)재로 이루어진 터널상단부의 양말단과 중간 위치에 설치된 수직기둥(D2)에 의한 지지력은 토압에 의해 발생하는 휨의 처짐 현상에 대한 변위를 보강하는 정도가 약할 뿐 아니라 완공 후 수직기둥(D2)을 제거하여 오히려 집중하중을 초래할 수 있는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에이치형강은 거시적으로, 고정판, 체결부, 관통홀, 홀더부, 강선(100), 유턴지지부(200), 지지파이프(70), 정착부(300)를 포함하며, 상기 강선(100)이 상기 고정판, 홀더부를 관통하여 에이치형강의 웹(20)을 감싸는 구조로서 상하부의 플레이트의 단면 지지력을 향상시켜 수직기둥(D2)을 사용하지 않고도 수평지보(D1)재가 토압으로부터 받는 하중에 대하여 지지력을 강화시키는 구성이다.

구체적으로, 도 2 및 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에이치형강은 일단(A) 및 타단(B)으로 이루어진다. 특히 에이치형강의 일단에는 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 상부 및 하부 플랜지(11)와 상기 웹(20)에 연결되는 제1고정판(30), 상기 제1고정판에 구비된 제1체결부(40), 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11) 사이를 연결하고, 상기 웹(20)을 중심으로 상기 제1고정판(30)과 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제2고정판(31), 상기 제2고정판(31)에 구비되고 상기 제1체결부(40)와 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제2체결부(41)를 포함한다.

보다 상세하게, 상기 제1고정판(30) 및 제2고정판(31)은 에이치형강의 일단(A)에서 말단에 가깝게 배치되며 웹(20)을 중심에 두고 대칭되도록 배치된다. 상기 제1고정판(30) 및 제2고정판(31)은 아래에서 설명하는 강선(100)이 관통하는 제1관통홀(50)을 포함하며, 강선(100)이 에이치형강 일단(A)의 제1관통홀(50)을 통과해 제1고정판(30) 및 제2고정판(31)과 체결될 수 있도록 각각 제1체결부(40) 및 제2체결부(41)를 구비한다. 이때 상기 제1체결부(40) 및 제2체결부(41)에는 제1관통홀(50)을 관통한 강선(100)의 말단부가 고정될 수 있고, 강선(100)의 긴장력을 조절할 수 있도록 정착부(300)를 배치할 수 있다.

한편 도 3을 참고하면, 상기 에이치형강의 타단(B)의 말단에는 강선(100)을 지지하는 제3고정판(32) 및 제4고정판(33)이 배치된다. 상기 제3고정판(32) 및 제4고정판(33)은 제1고정판(31) 및 제2고정판(30)이 제1관통홀(50)포함하여 강선이 제1관통홀을 관통하고, 제1체결부(40) 및 제2체결부(41)를 포함하여 강선이 결속 및 고정되는 것과는 다르게, 강선(100)이 유턴지지부로 자연스럽게 절곡될 수 있도록 강선을 지지하는 역할을 한다. 따라서 제3고정판(32) 및 제4고정판(33)은 웹(20)으로부터 연장되어 이격되고, 상호 대칭이되도록 배치된다. 이때 상기 웹(20)에는 제3고정판(32)으로 지지되어 유턴지지부를 유턴하는 강선이 관통할 수 있도록 제2관통홀(51)을 구비하며, 제2관통홀(51)을 통과한 강선(100은 제4고정판(33)에 의해 지지되어 아래 설명되는 홀더부의 제3관통홀로 향한다.

이와 관련하여 도 2 및 도 3을 참고하면 상기 제2관통홀(51)이 웹(20)에 구비되어 에이치형강 일단(A)에 배치되는 제1고정판(30)의 제1관통홀(50)을 관통한 강선(100)이 웹(20)의 제2관통홀(51)을 관통할 수 있다.

이때 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 에이치형강 일단 및 타단의 제1 고정판 및 제2 고정판 사이에 소정의 거리로 이격되어 배치되고 제3관통홀(52)을 구비하되 제1홀더(60) 및 제2홀더(61)로 이루어진 홀더부를 포함한다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 홀더부는 에이치형강 일단 및 타단의 말단부에 근접하여 배치되는 제1고정판(30) 및 제2고정판(31)과 소정의 거리를 두고 이격되어 배치되며, 홀더부는 제1홀더(60)부 및 제2홀더(61)부로 쌍을 이루어 복수개로 배치된다. 특히 상기 홀더부는 제1고정판(30)을 관통하는 강선(100)이 제1홀더(60)부 및 제2홀더(61)부를 관통하여 제2관통홀(51)을 통해 제2고정판(31)의 제1관통홀(50)을 관통할 수 있도록 제3관통홀(52)을 구비한다.

특히 상기와 같이 강선(100)이 제1고정판(30), 복수개의 홀더부 및 제2관통홀(51)을 관통하여 제2고정판(31)을 관통하여 제1체결부(40) 및 제2체결부(41)에 체결되는 형상은 도 2와 같이 강선(100)이 상부 플레이트로부터 하부 플레이트를 향해 아치를 이루도록 구성할 수 있다. 이는 에이치형강의 상부 플레이트의 중심부에서 지면을 향한 수직방향으로 가해지는 집중하중을 에이치형강의 양말단으로부터 중심부에 연결된 강선(100)을 통해 분산시킴으로써 집중하중을 에이치형강 전반에 걸쳐 고르게 분포시키는 역할을 한다.

따라서 상기 강선(100)은 그 일단이 상기 제1 고정판을 통과하고 상기 제1 체결부에 배치되며, 상기 제1홀더(60) 및 제2홀더(61)의 제3관통홀(52)을 경유하고 제2관통홀(51)을 통과하여 다시 제1홀더(60) 및 제2홀더(61)로 이루어진 복수개의 홀더부를 경유한 후 상기 제2 고정판을 통해 그 타단이 상기 제2 체결부에 배치된다.

이때 상기 강선(100)이 고정판 및 홀더부를 통과하여 에이치형강의 양 말단으로 당겨지는 힘에 의해 에이치형강이 토압으로부터 받는 집중하중을 상부 및 하부 플레이트 전체로 분산시키는 과정에서 홀더부의 제3관통홀(52)에 하부로부터 상부로 향하는 집중응력이 발생할 수 있다.

이를 위해 도 4와 같이 접지폭이 작은 제1홀더(60) 및 제2홀더(61)를 연결하는 지지파이프(70)를 구비하여 강선(100)과 홀더부 수직방향 단면의 접지폭을 증가시켜 제1홀더(60) 및 제2홀더(61)의 이격공간으로 집중응력을 분산시킬 수 있다. 따라서 장기간 가해지는 강선(100)의 긴장력을 분산시킴으로써 반력을 확보하여 강선(100) 및 홀더부의 파단에 대한 구조적인 안정성을 확보할 수 있다. 나아가 상기 지지파이프(70)를 각 홀더부 말단으로부터 소정의 거리로 돌출되게 구성하여 홀더부와 강선(100)의 마찰에 의한 강선(100)의 파단을 방지할 수 있을 뿐 아니라 응력을 지지파이프의 말단으로 추가적 분산시킴으로써 에이치형강의 강성을 추가적으로 확보할 수 있는 장점이 있다.

한편 상기 강선(100)이 상기 제2관통홀(51)을 경유하는 경우 강선(100)과 웹(20)의 측면부가 마찰되어 발생하는 파단의 위험을 해소하기 위해 강선(100) 내측면과 접촉되고, 상기 에이치형강 타단의 웹(20) 좌우에 대칭되도록 유턴지지부(200)를 배치할 수 있다. 또한 상기 유턴지지부(200)는 제1고정판(30)으로부터 제2관통홀(51)을 경유하여 제2고정판(31)을 관통하는 강선(100)과의 유격공간을 통해 제1고정판(30) 및 제2고정판(31)에 강선(100)이 고정된 후에도 긴장력을 스스로 조절할 수 있도록 하여 힘의 불균형을 해결할 수 있도록 한다.

예를 들어, 에이치형강 일단의 제1고정판(30) 및 제2고정판(31)과 에이치형강 말단의 제1고정판(30) 및 제2고정판(31)을 연결하는 각각의 강선(100)이 연결된 상태인 경우, 양 강선(100)의 긴장력 정도는 완전히 동일할 수 없다. 나아가 시간이 경과할수록 양 강선(100)의 긴장력은 상이해지고 한 쪽 강선(100)에 작용하는 비틀림에 의한 모멘트가 계속 증가하여 외부 하중에 의한 지지능력이 저하되어 한 쪽의 강선(100)이 휘거나, 파단이 발생하는 등 구조적인 취약점이 있다.

그러나 본발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 에이치형강의 말단에 유턴지지부(200)를 두고, 에이치형강의 일단에 고정판을 두어 강선(100)을 일단에서 고정하되, 말단에서 강선(100)이 유턴지지부(200)의 외측면을 감싸 유턴하도록 함으로써 유턴지지부(200)와 강선(100) 사이에 미세한 유격 공간을 확보한다. 즉 한 쪽으로 긴장력이 쏠림을 방지하여 긴장력에 불균형을 해소할 수 있도록 하여 비틀림에 의한 모멘트를 차단하여 강선(100)의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한 에이치형강의 일단에서 강선(100)을 체결하면 되어 양말단에서 수작업으로 긴장력의 균형여부를 예감하여 시공하는 경우에 비하여 긴장력을 정밀하게 분포할 수 있어 시공 용이성이 있다.

상술한 바와 같이 본발명의 일 실시예에 따른 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강은 에이치형강의 강선(100)이 일단에서 홀더부를 통과하여 말단의 유턴지지부(200)를 거쳐 일단에 고정되어 에이치형강 전체에 긴장력을 부여함으로써 상부 토압으로부터 받는 집중하중을 분산시키고, 지지파이프(70)와 유턴지지부(200)를 두어 강선(100)의 접지부를 확장하여 응력을 분산시켜 터널의 수명을 연장시킬 수 있다.

아울러 종래 상부 토압으로부터 처짐, 쏠림, 낙하 등의 문제점을 해결하기 위하여 수평지보(D1)재의 중간 위치에 설치되는 수직기둥(D2)을 설치하는 공정, 설치 후 이를 제거하는 공정 및 마감 공정, 생략할 수 있어 공정을 간소화할 수 있고, 이로 인해 발생하는 재료, 인력, 시간의 낭비를 최소화할 수 있어 공정 효율성이 향상된 효과가 있다. 또한 수평지보(D1)재와 수직기둥(D2)의 접합부분에 의해 상부슬래브 시공 시 철근의 배치가 원활하지 않은 문제점이 해결되어 시공 용이성이 향상된 효과가 있다. 또한 수직기둥(D2)을 설치하여 발생하는 공간 활용의 제약으로부터 작업자의 동선과 재료의 이동 공간을 확보할 수 있어 시공 편의성이 향상된 효과가 있다.

한편 도 7은 상술한 예시적인 실시예에 의한 유턴 강연선을 포함하는 에이치형강을 사용하는 터널시공방법을 설명하기 위한 도면으로써, 터널입구에 대한 정면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 터널(170)의 노출되는 벽면을 따라 쉴드 플레이트(SP)을 설치한다. 곧, 터널(170)의 노출되는 벽면을 쉴드 플레이트(SP)로 덮는다. 이에 따라 터널(170)의 수직 측벽과 천장 등이 쉴드 플레이트(SP)로 덮인다. 쉴드 플레이트(SP)는 나란히 설치된 복수의 플레이트를 포함한다. 쉴드 플레이트(SP) 안쪽에 쉴드 플레이트(SP)를 매개로 터널(170)을 지지하기 위한 수직기둥과 수평지보가 설치된다. 수평지보는 터널(170)의 천장을 지지하기 위한 것으로, 양단이 수직 기둥에 의해 지지되며 천장을 덮는 쉴드 플레이트(SP)에 밀착되어 지지된다. 수직기둥은는 터널(170) 내 좌측 및 우측으로 쉴드 플레이트(SP)에 밀착되게 설치될 수 있다. 수직기둥 및/또는 수평지보는는 도 7에 도시한 수직 H빔일 수 있다. 수직 기둥 및/또는 수평지보를 상술한 일 실시예에 따른 에이치형강을 사용함으로써, 터널 측벽에 대해 기존의 H빔을 사용한 터널 시공 시보다 토압에 대한 높은 지지력을 제공할 수 있고, 터널 내부의 작업공간에 별도의 보조 지지대가 필요치 않거나 필요하더라도 기존의 H빔을 사용할 때보다 그 수가 적을 수 있다. 이에 따라 터널내 작업공간은 기존의 터널시공방법을 따를 때보다 넓어질 수 있다. 이때 수직기둥은 1개 또는 1개 이상의 에이치형강일 수 있다. 예컨대, 동일한 2개의 에이치형강을 수직기둥으로 사용할 수도 있다.

한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한번 첨언한다.

10: 상부플랜지 100: 강선
11: 하부플랜지
A: 일단
B: 타단 200: 유턴지지부
20: 웹 70: 지지파이프
30: 제1고정판
31: 제2고정판
32: 제3고정판
33: 제4고정판
300: 정착부
40: 제1체결부
41: 제2체결부
50: 제1관통홀
51: 제2관통홀
52: 제3관통홀
60: 제1홀더 61: 제2홀더
D1: 수평지보 D2: 수직기둥
SP: 쉴드플레이트 170: 터널

Claims (2)

1. 상부 플랜지(10), 상기 상부 플랜지(10)와 마주하는 하부 플랜지(11) 및 상기 상부 및 하부 플랜지(11)를 연결하는 웹(20)을 포함하는 에이치형강에 있어서,
   상기 에이치형강은 일단(A) 및 타단(B)을 포함하되,
   상기 에이치형강의 일단(A)에는 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)와 상기 웹(20)에 연결되는 제1 고정판(30);
   상기 제1 고정판에 구비된 제1 체결부;
   상기 상부 및 하부 플랜지(11) 사이를 연결하고, 상기 웹(20)을 중심으로 상기 제1 고정판과 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제2 고정판(31);
   상기 제2고정판에 구비되고 상기 제1체결부(40)와 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제2체결부;
   상기 제1고정판(30), 제2고정판(31)을 관통하는 제1관통홀(50);
   상기 에이치형강의 타단에는 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)와 상기 웹(20)에 연결되는 제3고정판(32);
   상기 상부 및 하부 플랜지(11) 사이를 연결하고, 상기 웹(20)을 중심으로 상기 제1 고정판과 좌우 대칭을 이루도록 구비된 제4고정판(33);
   상기 에이치형강의 타단의 제3고정판 및 제4고정판과 이격되고, 상기 웹(20)에 형성된 제2관통홀(51);
   상기 상부(10) 및 하부 플랜지(11)를 연결하고, 상기 에이치형강 일단 및 타단의 제1 고정판 및 제2 고정판 사이에 소정의 거리로 이격되어 배치되고 제3관통홀(52)을 구비하되 제1홀더(60) 및 제2홀더(61)로 이루어진 홀더부;
   일단이 상기 제1 고정판의 제1관통홀(50)을 관통해 상기 제1 체결부에 배치되고, 상기 홀더부의 제3관통홀(52), 상기 제2관통홀(51)을 경유하여 타단은 상기 제2 고정판을 통해 상기 제2 체결부의 제1관통홀(50)을 관통하여 배치되도록 상기 제1고정판(30), 상기 홀더부 및 상기 제2고정판(31)을 경유하는 강선(100);
   상기 제2관통홀(51)을 경유하는 위치의 강선(100) 내측면과 접촉되고, 상기 에이치형강 타단의 웹(20)에 좌우로 대칭되어 배치되는 유턴지지부(200);
   상기 제1홀더(60)의 제3관통홀(52) 및 제2홀더(61)의 제3관통홀(52)을 연결하고, 제3관통홀(52)의 양말단에서 연장되어 배치되는 지지파이프(70); 및
   상기 제1체결부(40) 및 제2체결부(41)를 경유하는 강선(100)의 양말단을 고정하고, 강선(100)의 긴장력을 조절하는 정착부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에이치형강.
2. 터널시공방법에 있어서,
   쉴드 플레이트(SP)를 설치하는 단계; 및
   상기 쉴드 플레이트(SP) 안쪽에 상기 쉴드 플레이트(SP)에 밀착되는 수직기둥(D2)과 수평 지보를 설치하는 단계; 를 포함하고,
   상기 수직기둥(D2)과 상기 수평지보(D1) 중 적어도 하나로 청구항 1의 에이치형강을 사용하는 터널시공방법.

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