KR102407799B1 - 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보 - Google Patents

길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보 Download PDF

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Abstract

본 발명은 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보에 관한 것이다.
본 발명의 강합성 버팀보는, 내부가 빈 중공 형태를 취하는 금속관체(11)와, 상기 금속관체(11) 내부에 무수축 콘크리트가 충진 및 양생되어 형성된 충진부(12)로 구성되어 있는 본체부(10)와; 일측이 상기 본체부(10)와 끼움 결합되고, 타측은 띠장에 지지되는 스크류잭(20a)이 연결되어 있으며, 길이 조절이 가능하게 이루어진 길이조절부(20);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 강재와 콘크리트가 합성되어 축방향 하중이 크고, 좌굴 성능이 우수하고, 동일 단면 크기 기준으로 강관류에 비해 강도 발현이 우수한 버팀보를 제공하되, 단부에는 길이가 조절되는 길이조절부가 구비되어 콘크리트와 금속관체가 합성된 본체부의 규격을 일정하게 하고, 길이조절부를 통해 길이 조절을 함으로써 생산성 및 시공성이 향상될 수 있게 된다.

Description

길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보{steel-concrete composite struts with length control part}
본 발명은 콘크리트가 내부에 충진된 강합성 버팀보에 관한 것으로, 콘크리트가 충진된 강관을 일정한 규격으로 공장 제작하더라도 길이조절부를 이용하여 현장에서 간편하게 조립 시공할 수 있도록 한, 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보에 관한 것이다.
버팀보(1)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 토류벽이나 토류판을 구성하는 측면 파일(2)에 작용하는 토압을 지지해주는 기능을 한다.
이러한 버팀보에는 축방향의 압축 하중이 작용하게 되는데, 휨이나 전단 성능보다 압축 하중에 대한 내하력이 크고 압축 하중 작용시 길이가 긴 부재라 좌굴(뒤틀림)에 견디는 성능이 우수한 부재가 필요하다.
이러한 버팀보로는 H형강 버팀보, 원형 강관 버팀보, 사각 강관 버팀보 등이 있다.
H형강 보팀보는 단면 특성에 따라 강축과 약축을 가지며, 약축 방향으로 좌굴에 대해 불리하고, 이를 위해 브레이싱과 같은 보강재를 병행하여 설계해야 한다.
이러한 보강재 설치시 버팀보 위에서 작업자가 올라가 작업을 해야 하는 불편함과 안전 위험성이 있으며, 갑작스런 약축 방향 파괴 위험도 따르게 된다.
강관 버팀보는 약축에 대한 보강이 필요 없기 때문에 추가적인 강재를 필요로 하지 않고 좌굴에 대한 저항 성능이 우수하여 근래에는 H형강 버팀보를 대체하여 많이 사용되고 있다.
하지만, 가관 버팀보는 압축 강성의 증대 및 휨 강성의 증대를 위해 과도하게 직경이 커지거나 단면적을 크게 제작하기 때문에 강재 사용량이 많으며, 직경이 커짐에 따라 띠장과의 연결부에 대한 구조적 개선이 뒤따라야 하는 문제점이 있으며, 강관 버팀보 자체가 기존 H형강에 비해 온도 변화에 따른 수축 및 이완에 취약하기 때문에 다양한 보강작업을 추가로 적용해야 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 기술로, "스틸튜브를 이용한 콘크리트 버팀보"(한국 등록특허공보 제10-1730006호, 특허문헌 1)가 개시되어 있다.
상기 특허문헌 1은 금속 관체로 이루어진 스틸튜브 내부에 무수축 콘크리트가 충전되도록 하되, 연결 부위에서의 국부 좌굴을 억제하고, 기존 버팀보에 비해 압축 강성 및 휨 강성이 증대되도록 한 바 있다.
이처럼 무수축 콘크리트가 스틸튜브 내부에 충전되도록 하는 버팀보를 시공함에 있어서 단일 스틸튜브로 마주보는 띠장 사이를 연결할 수 없으며, 여러 개를 서로 연결시켜야 하며, 이러한 콘크리트 충진 스틸튜브의 경우 공장에서 일정한 규격으로 제작한 후 현장에서 상호 조립하는 것이 생산성을 높일 수 있다.
하지만 토류판 시공 현장에서 마주한 띠장 사이의 간격은 항상 균일해질 수 없기 때문에 각기 길이가 다른 콘크리트 충진 스틸튜브를 제작해야 하게 되는 바, 생산성이 극히 떨어지게 되는 문제점이 있다.
KR 10-1730006 (2017.04.19)
본 발명의 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보는 상기한 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 강재와 콘크리트가 합성되어 축방향 하중이 크고, 좌굴 성능이 우수하고, 동일 단면 크기 기준으로 강관류에 비해 강도 발현이 우수한 버팀보를 제공하되, 단부에는 길이가 조절되는 길이조절부가 구비되어 콘크리트와 금속관체가 합성된 본체부의 규격을 일정하게 하고, 길이조절부를 통해 길이 조절을 함으로써 생산성 및 시공성이 향상될 수 있게 하려는 것이다.
본 발명의 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보는 상기한 과제를 해결하기 위하여, 내부가 빈 중공 형태를 취하는 금속관체(11)와, 상기 금속관체(11) 내부에 무수축 콘크리트가 충진 및 양생되어 형성된 충진부(12)로 구성되어 있는 본체부(10)와; 일측이 상기 본체부(10)와 끼움 결합되고, 타측은 띠장에 지지되는 스크류잭(20a)이 연결되어 있으며, 길이 조절이 가능하게 이루어진 길이조절부(20);를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 금속관체(11)의 단부에는 판상의 플레이트(11a)가 설치되어 있고, 상기 판상의 플레이트(11a)에는 상기 금속관체(11)의 길이 방향으로 연장되고, 내부에 중공부(13a)가 형성되어 있는 보조관체(13)가 설치되어 있으며, 상기 보조관체(13)의 상면과 저면에는 수직으로 일직선을 이루는 제1키삽입공(13b)이 형성되어 있으며, 상기 길이조절부(20)는, 일측 내부로 상기 금속관체(11) 및 보조관체(13)가 삽입 가능하도록 개방되어 있는 관체로 이루어지되, 상면과 저면에는 수직으로 일직선상을 이루는 한 쌍의 제2키삽입공(21a)이 일정 간격으로 다수 형성되어 있는 조절관(21)과; 상기 제2키삽입공(21a)의 좌우 또는 전후 방향 길이보다 길게 이루어져 제2키삽입공(21a)의 상부에 걸리도록 이루어진 헤드부(22a)와, 상기 헤드부(22a)의 하부에 형성되어 있으며, 수직으로 일직선상을 이루는 제1키삽입공(13b) 및 제2키삽입공(21a)을 관통하여 끼워지되, 조절관(21)의 상하부 길이보다 길게 이루어져 하부가 하부측 제2키삽입공(21a)의 저부로 돌출되고, 제2키삽입공(21a) 하부로 돌출된 부분에는 핀삽입공(22c)이 형성되어있는 몸체부(22b)로 구성된 고정핀(22)과; 상기 고정핀(22)의 핀삽입공(22c)에 결합되어 상기 고정핀(22)의 이탈을 방지하는 이탈방지핀(23);으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 길이조절부(20)는, 일측 내부로 상기 본체부(10)가 삽입 가능하도록 개방되어 있는 관체로 이루어져 있되, 타측 단부에는 상기 스크류잭(20a)과 연결되는 연결플레이트(21b)가 설치되어 있는 외부관(24)과; 상기 외부관(24)의 내부에 삽입되어 있으며, 일측 단부는 상기 연결플레이트(21b)에 연결되어 있고, 타측 단부에는 상기 본체부(10)에 맞닿도록 이루어진 지지부(25a)가 형성되어 있는 조절부재(25);로 구성되어 있고, 각기 길이가 다른 조절부재(25)가 외부관(24) 내부에 삽입되거나, 지지부(25a)가 이동 가능하게 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 금속관체(11)의 단부에는 판상의 플레이트(11a)가 설치되어 있고, 상기 판상의 플레이트(11a)에는 상기 금속관체(11)의 길이 방향으로 연장되고, 내부에 중공부(13a)가 형성되어 있으며, 단부에는 개구부(13c)가 형성되어 있는 보조관체(13)가 설치되어 있으며, 상기 조절부재(25)는 상기 외부관(24)의 내주면으로부터 내측으로 일정 거리 이격되도록 삽입되어 외부관(24)과의 사이로 삽입공간(26)을 형성하고, 상기 삽입공간(26)으로 상기 보조관체(13)의 벽면이 끼움 결합되며, 상기 플레이트(11a)가 상기 지지부(25a)에 맞닿아 지지되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 조절부재(25)는 내부가 빈 관으로 이루어져 있되, 내부에는 수직 방향으로 지지대(25b)가 설치되어 있으며, 내주면에 나사산이 형성되어 있는 스크류관(27)이 상기 조절부재(25) 내부에 설치되어 있되, 일측은 상기 연결플레이트(21b)에 연결되어 있고, 중간 부분은 상기 지지대(25b)에 체결되어 있으며, 외주면에 나사산이 형성되어 있는 스크류봉(28)이 구비되어 상기 스크류봉(28)의 일측이 상기 스크류관(27) 내부에 삽입된 채 나사 결합에 따라 스크류관(27)의 길이 방향으로 전후로 이동하도록 이루어져 있고, 상기 스크류봉(28)의 단부는 상기 조절부재(25)의 지지부(25a)에 자유 회전이 가능하도록 연결되어 있으며, 상기 지지부(25a)는 조절부재(25)와 분리되어 있어, 스크류봉(28)의 회전에 의해 상기 지지부(25a)가 길이 방향으로 이동 가능하게 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 충진부(12)의 압축강도는 상기 금속관체(11)의 압축강도의 1 ~ 4배로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 금속관체(11)는 외부관체와 내부관체의 이중 구조로 이루어져 있으며, 상기 내부관체의 직경은 외부관체 직경의 0.1 ~ 0.5배의 길이로 이루어져 있고, 상기 내부관체의 단면적은 외부관체 단면적의 0.1 ~ 0.25배의 면적으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 금속관체(11)의 단부에는 판상의 플레이트(11a)가 설치되어 있고, 상기 판상의 플레이트(11a)에는 상기 금속관체(11)의 길이 방향으로 연장되고, 내부에 중공부(13a)가 형성되어 있되, 전면에 스톱플레이트(13d)가 구비된 보조관체(13)가 설치되어 있으며, 상기 길이조절부(20)는, 일측 내부로 상기 금속관체(11) 및 보조관체(13)가 삽입 가능하도록 개방되어 있는 관체로 이루어지되, 상면과 저면에는 수직으로 일직선상을 이루는 한 쌍의 제2키삽입공(21a)이 일정 간격으로 다수 형성되어 있는 조절관(21)과; 상기 제2키삽입공(21a)의 좌우 또는 전후 방향 길이보다 길게 이루어져 제2키삽입공(21a)의 상부에 걸리도록 이루어진 헤드부(22a)와, 상기 헤드부(22a)의 하부에 형성되어 있으며, 수직으로 일직선상을 이루는 제2키삽입공(21a)을 관통하여 끼워지되, 조절관(21)의 상하부 길이보다 길게 이루어져 하부가 하부측 제2키삽입공(21a)의 저부로 돌출되고, 제2키삽입공(21a) 하부로 돌출된 부분에는 핀삽입공(22c)이 형성되어있는 몸체부(22b)로 구성되며, 상기 스톱플레이트(13d)가 몸체부(22b)에 맞닿아 지지되도록 이루어진 고정핀(22)과; 상기 고정핀(22)의 핀삽입공(22c)에 결합되어 상기 고정핀(22)의 이탈을 방지하는 이탈방지핀(23);으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 있어서, 상기 본체부(10)는 일정한 길이를 갖는 한 쌍의 금속관체(11)와 충진부(12)로 이루어진 단위 유닛 여러 개가 연결장치(30)를 통해 연결되어 구성되며, 각 단위 유닛의 금속관체(11) 단부에는 플레이트(11a)가 설치되어 있고, 상기 플레이트(11a)로부터 길이 방향으로 연장되고 관으로 이루어진 돌출부(14)가 형성되어 있으며, 상기 돌출부(14)의 단부에는 하부가 바닥면에 비해 하향 돌출된 돌출플레이트(14a)가 설치되어 있고, 상기 연결장치(30)는, 연결장치(30)는 양측 돌출부(14)가 안착되도록 "∪"자 형상을 취하되, 양측 벽면에는 수평 방향으로 절곡되어 외측으로 돌출된 하부플랜지부(35b)가 형성되어 있으며, 바닥면에는 상기 돌출플레이트(14a)의 하단부가 끼워지는 끼움공(35a)이 형성되어 있는 하부권취부재(35)와; 상기 하부권취부재(35)와 반대로 "∩"자 형상을 취하고, 역시 양측 벽면에는 수평 방향으로 절곡되어 외측으로 돌출된 상부플랜지부(36a)가 형성되어 상기 하부플랜지부(35b)와 맞닿은 채 볼트 결합되고, 돌출부(14)의 상측을 감싸는 상부권취부재(36);로 구성되어 있으며, 상기 하부권취부재(35)와 상부권취부재(36)의 중간에는 상기 돌출플레이트(14a)가 지지되는 스토퍼(37)가 설치되어 있어 설치시 스토퍼(37)에 돌출플레이트(14a)가 맞닿으면서 돌출플레이트(14a)의 하단이 끼움공(35a)에 끼워지도록 함으로써 정확한 위치에 두 본체부(10)를 정위치시켜 연결시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 강재와 콘크리트가 합성되어 축방향 하중이 크고, 좌굴 성능이 우수하고, 동일 단면 크기 기준으로 강관류에 비해 강도 발현이 우수한 버팀보를 제공하되, 단부에는 길이가 조절되는 길이조절부가 구비되어 콘크리트와 금속관체가 합성된 본체부의 규격을 일정하게 하고, 길이조절부를 통해 길이 조절을 함으로써 생산성 및 시공성이 향상될 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 버팀보의 설치 개념을 나타낸 단면 개략도.
도 2는 본 발명의 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보의 일 실시예를 나타낸 부분 절단 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보의 다른 실시예를 나타낸 부분 절단 분해 사시도.
도 4는 도 3의 구성에서 보조관체가 길이조절부에 끼움 결합되도록 이루어진 예를 나타낸 부분 절단 분해 사시도.
도 5는 길이조절부가 이동 가능하게 이루어진 예를 나타낸 부분 절단 분해 사시도.
도 6은 길이조절부의 또다른 예를 나타낸 부분 절단 분해 사시도.
도 7은 7은 연결장치를 통한 단위 유닛의 연결 예를 나타낸 분해 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 버팀보가 설치된 예를 나타낸 평면도.
도 9는 본체부의 샘플 제작 사진을 나타낸 도면.
도 10은 제작된 샘플의 압축 강도를 측정하는 상태를 나타낸 사진.
도 11은 금속관체, 콘크리트, 강합성 버팀보의 단면적에 따른 압축강도를 나타낸 표.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보는 크게 본체부(10)와 길이조절부(20)를 포함한다.
본체부(10)는 도 2 등에 도시되어 있는 바와 같이 내부가 빈 중공 형태를 취하는 금속관체(11)와, 상기 금속관체(11) 내부에 무수축 콘크리트가 충진 및 양생되어 형성된 충진부(12)로 구성되어 있다.
더하여, 길이조절부(20)는 일측이 상기 본체부(10)와 끼움 결합되고, 타측은 띠장에 지지되는 스크류잭(20a)이 연결되어 있으며, 길이 조절이 가능하게 이루어져 있다.
이때, 본체부(10)는 1개 단독으로 토류벽이나 토류판을 구성하는 측면 파일(2) 사이에 배치될 수도 있으나, 통상적으로 측면 파일(2) 사이의 거리는 매우 길기 때문에 금속관체(11)와 충진부(12)는 일정한 길이를 갖는 단위 유닛 여러 개가 연결장치(30)를 통해 연결되도록 구성될 수 있다.
도 2를 살펴보면, 금속관체(11)의 단부에는 판상의 플레이트(11a)가 설치되어 있고, 상기 판상의 플레이트(11a)에는 상기 금속관체(11)의 길이 방향으로 연장되고, 내부에 중공부(13a)가 형성되어 있는 보조관체(13)가 설치되어 있다.
아울러, 상기 보조관체(13)의 상면과 저면에는 수직으로 일직선을 이루는 제1키삽입공(13b)이 형성되어 있다.
도 2에서 길이조절부(20)는 조절관(21), 고정핀(22) 및 이탈방지핀(23)으로 구성되어 있다.
조절관(21)은 일측 내부로 상기 금속관체(11) 및 보조관체(13)가 삽입 가능하도록 개방되어 있는 관체로 이루어져 있되, 상면과 저면에는 수직으로 일직선상을 이루는 한 쌍의 제2키삽입공(21a)이 길이 방향을 따라 일정 간격으로 다수 형성되어 있다.
조절관(21)의 타측 단부는 스크류잭(20a)과 연결되기 위한 연결플레이트(21b)가 설치되어 있다.
고정핀(22)은 헤드부(22a)와 몸체부(22b)로 구성되어 있다.
헤드부(22a)는 상기 제2키삽입공(21a)의 좌우 또는 전후 방향 길이보다 길게 이루어져 제2키삽입공(21a)의 상부에 걸리도록 이루어져 있다.
몸체부(22b)는 상기 헤드부(22a)의 하부에 형성되어 있으며, 수직으로 일직선상을 이루는 제1키삽입공(13b) 및 제2키삽입공(21a)을 관통하여 끼워지되, 조절관(21)의 상하부 길이보다 길게 이루어져 하부가 하부측 제2키삽입공(21a)의 저부로 돌출되고, 제2키삽입공(21a) 하부로 돌출된 부분에는 핀삽입공(22c)이 형성되어있다.
이탈방지핀(23)은 상기 고정핀(22)의 핀삽입공(22c)에 결합되어 상기 고정핀(22)의 이탈을 방지하도록 이루어져 있다.
이탈방지핀(23)은 볼트 형상으로 이루어지고, 일측에는 너트가 체결될 수 있다.
도 2의 하부에는 상기한 구성이 결합된 상태가 도시되어 있다.
도면을 보면 금속관체(11)가 조절관(21)에 삽입되는 깊이 및 이에 대응되는 고정핀(22)의 체결 위치에 따라 길이조절부(20)의 길이 조절이 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 6에는 도 2와 약간 다른 구성이 도시되어 있다.
도면을 보면 보조관체(13)의 전면에 스톱플레이트(13d)가 구비되어 있으며,
보조관체(13)에는 제1키삽입공(13b)이 형성되어 있지 않으며, 길이조절부(20)는 도 2의 구성과 동일하다.
이러한 구성은 길이조절부(20)의 고정핀(22) 몸체부(22b)가 상기 스톱플레이트(13d)와 맞닿아 본체부(10)를 지지하게 된다.
도 3에는 길이조절부(20)의 다른 예가 도시되어 있다.
도 3의 길이조절부(20)는 외부관(24) 및 조절부재(25)로 이루어진다.
외부관(24)은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 일측 내부로 상기 본체부(10)가 삽입 가능하도록 개방되어 있는 관체로 이루어져 있되, 타측 단부에는 상기 스크류잭(20a)과 연결되는 연결플레이트(21b)가 설치되어 있다.
조절부재(25)는 상기 외부관(24)의 내부에 삽입되어 있으며, 일측 단부는 상기 연결플레이트(21b)에 연결되어 있다.
이러한 조절부재(25)의 타측 단부에는 상기 본체부(10)에 맞닿도록 이루어진 지지부(25a)가 형성되어 있다.
조절부재(25)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 각기 길이가 다른 조절부재(25)가 외부관(24) 내부에 삽입됨으로써 길이조절부(20)가 길이 조절 기능을 구비하도록 하거나, 도 5와 같이 지지부(25a)가 이동 가능하게 함으로써 길이 조절 기능이 구비되도록 할 수 있다.
상기한 구성은 본체부(10)의 일부가 외부관체(24) 내측에 끼워진 채 조절부재(25)의 지지부(25a)가 금속관체(11)와 맞닿게 하여 연결 상태를 유지하게 된다.
이때, 연결 상태에서 상하, 좌우 방향의 유격을 억제하고 견고한 연결 상태를 유지할 수 있도록 하기 위하여 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 상기 금속관체(11)의 단부에는 판상의 플레이트(11a)가 설치되어 있고, 상기 판상의 플레이트(11a)에는 상기 금속관체(11)의 길이 방향으로 연장되고, 내부에 중공부(13a)가 형성되어 있으며, 단부에는 개구부(13c)가 형성되어 있는 보조관체(13)가 설치되도록 하고, 상기 조절부재(25)는 상기 외부관(24)의 내주면으로부터 내측으로 일정 거리 이격되도록 삽입되어 외부관(24)과의 사이로 삽입공간(26)을 형성하고, 상기 삽입공간(26)으로 상기 보조관체(13)의 벽면이 끼움 결합되도록 할 수도 있다.
이때는 플레이트(11a)가 상기 지지부(25a)에 맞닿아 지지되도록 이루어진다.
도 5에는 지지부(25a)가 이동 가능하게 한 예가 도시되어 있다.
도면을 보면, 상기 조절부재(25)는 내부가 빈 관으로 이루어져 있되, 내부에는 수직 방향으로 지지대(25b)가 설치되어 있다.
더하여, 내주면에 나사산이 형성되어 있는 스크류관(27)이 상기 조절부재(25) 내부에 설치되어 있되, 일측은 상기 연결플레이트(21b)에 연결되어 있고, 중간 부분은 상기 지지대(25b)에 체결되어 있다.
더하여, 외주면에 나사산이 형성되어 있는 스크류봉(28)이 구비되어 상기 스크류봉(28)의 일측이 상기 스크류관(27) 내부에 삽입된 채 나사 결합에 따라 스크류관(27)의 길이 방향으로 전후로 이동하도록 이루어져 있다.
이때, 상기 스크류봉(28)의 단부는 상기 조절부재(25)의 지지부(25a)에 자유 회전이 가능하도록 연결되어 있으며, 이때 상기 지지부(25a)는 조절부재(25)와 분리되어 있어 스크류봉(28)의 회전에 의해 상기 지지부(25a)가 길이 방향으로 이동 가능하게 이루어져 있다.
지지부(25a)에는 스크류봉(28)이 관통되기 위한 홀이 형성되어 있고, 이 홀 외주면에는 미도시된 베어링 등이 설치될 수 있다.
스크류봉(28)의 단부에는 이 홀의 크기보다 크기가 큰 헤드가 구비되고, 이 헤드에는 드라이버 등과 같은 공구가 체결되기 위한 홈이 형성되어 있거나, 핸들이 설치될 수 있다.
이때, 지지부(25a)의 중앙은 홈(25c)이 파여 헤드가 플레이트(11a)에 접촉되지않도록 하고, 홈(25c) 주변의 벽면이 지지될 수 있도록 한다.
이러한 길이 조절 기능은 시공시 실측을 한 후 지지부(25a)의 예상 위치를 계산한 후 스크류봉(28)을 회전시켜 지지부(25a)를 예상 지점까지 이동시킨 후 본체부(10)와 끼움 결합시키는 방식으로 조립이 이루어지도록 할 수 있다.
상기한 구성에 있어서 연결장치(30)를 이용한 연결 방식은 공지의 다양한 방식이 적용될 수 있으나, 도 7과 같은 방식으로 구성됨이 바람직하다.
도면을 보면 서로 연결되기 위한 단위 유닛의 금속관체(11) 단부에는 플레이트(11a)가 설치되어 있으며, 이 플레이트(11a)로부터 길이 방향으로 연장된 돌출부(14)가 구비되어 있다.
상기 돌출부(14)는 관체로 이루어져 있되, 단부에는 하부가 바닥면에 비해 하향 돌출된 돌출플레이트(14a)가 설치되어 있다.
연결장치(30)는 양측 돌출부(14)가 안착되도록 "∪"자 형상을 취하되, 양측 벽면에는 수평 방향으로 절곡되어 외측으로 돌출된 하부플랜지부(35b)가 형성되어 있으며, 바닥면에는 상기 돌출플레이트(14a)의 하단부가 끼워지는 끼움공(35a)이 형성되어 있는 하부권취부재(35)와, 상기 하부권취부재(35)와 반대로 "∩"자 형상을 취하고, 역시 양측 벽면에는 수평 방향으로 절곡되어 외측으로 돌출된 상부플랜지부(36a)가 형성되어 상기 하부플랜지부(35b)와 맞닿은 채 볼트 결합되고, 돌출부(14)의 상측을 감싸는 상부권취부재(36)로 구성될 수 있다.
이때, 하부권취부재(35)와 상부권취부재(36)의 중간에는 상기 돌출플레이트(14a)가 지지되는 스토퍼(37)가 설치되어 있어 설치시 스토퍼(37)에 돌출플레이트(14a)가 맞닿으면서 돌출플레이트(14a)의 하단이 끼움공(35a)에 끼워지도록 함으로써 정확한 위치에 두 본체부(10)를 정위치시켜 연결시키도록 구성될 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보는 토류벽이나 토류판을 구성하는 측면 파일(2) 사이의 거리가 다양한 상태에서도 충진부(12)와 그 외측의 금속관체(11)로 이루어진 본체부(10)의 길이를 최소한의 사양으로 일정 규격으로 공장 제작하여 단위 유닛으로 준비하고, 스크류잭에 연결되는 단위 유닛에는 길이조절부(20)를 연결하고, 단위 유닛끼리 연결되는 부위에는 전술한 돌출부(14)를 연결하여 공장 제작을 완료한 후, 현장에서는 연결장치(30)를 이용하여 단위 유닛끼리 연결함과 더불어 스크류잭에 연결하는 작업을 함으로써 시공성이 향상될 수 있게 된다.
더하여, 본체부(10)는 금속관체(11)와 충진부(12)가 합성된 형태를 취함으로써 축방향 하중이 크고, 좌굴 성능이 우수하여 동일 성능을 기준으로 버팀보의 면적을 줄이고, 배치 간격을 넓혀 후속 작업시 간섭을 최소화하여 작업 공기를 단축시키고, 공사비의 절감을 가능하게 해준다.
도 8을 살펴보면 좌측에는 일반 강재 버팀보(1)가 배치되어 있고, 우측에는 본 발명에 따른 강합성 버팀보(1')가 배치된 것으로, 강합성 버팀보 배치시 강재 버팀보의 설치 간격에 비해 배치 간격을 훨씬 더 넓힐 수 있게 된다.
이러한 본체부(10)는 단면 형상이 도시된 사각으로 제한되는 것은 아니며, 원형 등 다양한 형태가 가능하다.
더하여, 금속관체(11)가 외부강관과 내부강관의 이중 구조로 이루어질 수도 있으며, 이중구조일 때 충진부(12)는 외부강관의 직경이 큰 경우 외부강관과 내부강관 사이에만 충진되도록 하여 상황에 따라 콘크리트 수요량을 줄일 수도 있다.
이러한 본체부(10)를 구성함에 있어서, 금속관체(11)와 충진부(12)의 강도 조합은 길이조절부(20) 외에도 아주 중요한 기술적 요소 중의 하나이다.
만일 금속관체(11)의 압축강도보다 충진부(12)의 압축강도가 작을 경우, 축방향 하중이 작용시 강재의 압축강도가 초과해서 하중이 작용할 때 강재가 먼저 항복하여 좌굴이 발생하게 되면 강재의 내측면에 부착된 콘크리트면이 분리되는 현상이 발생하여 전체적인 강도 저하가 발생하게 된다.
따라서, 항상 콘크리트의 압축 하중은 강재의 압축 하중보다 크거나, 최소 동일한 수준이 되어야 한다.
한편, 금속관체(11) 압축하중의 결정 요소는 강재의 단면적, 두께가 좌우하며, 동일 단면일 경우에는 강재의 두께가 압축강도를 좌우하게 된다.
충진부(12)를 구성하는 콘크리트는 대략 280 ~ 800kg/㎠까지 다양하게 배합 가능하다.
충진부(12)를 구성하는 콘크리트의 축하중의 결정 요소는 충진부(12)의 단면적과, 배합된 콘크리트의 배합 강도 두 가지가 좌우한다.
이때, 동일 단면적일 경우에는 배합 강도가 축하중의 결정 요소이다.
도 9에 나타나 있는 바와 같이 다양한 규격의 본체부(10) 샘플을 제작하여 도 10과 같은 측정 장비를 이용하여 압축 강도를 측정하여, 동일 규격의 강관, 콘크리트의 압축강도와 비교하여 도 11의 표로 나타냈다.
도 11의 표는 금속관체의 규격 및 두께에 따른 압축하중과, 상기 금속관체의 유격에 따른 충진부의 압축강도와, 금속관체의 규격 및 충진부 규격에 따른 본체부의 강도별 압축하중을 나타낸 것이다.
도 11을 보면 알 수 있듯이, 본체부(10)의 규격 선정은 우선 금속관체의 단면적 및 두께를 선정한 후, 이에 적합한 충진부의 배합 강도를 확정하게 된다.
금속관체의 단면적에 충진부의 단면적이 결정되므로, 콘크리트는 배합 강도의 조정을 통해 금속관체의 압축 하중과 조합을 이루게 된다.
전술한 것처럼 충진부의 압축하중은 금속관체의 압축하중보다 적어도 같거나 커야 하는데, 만일 충진부의 압축하중이 금속관체의 4배를 초과하는 경우 콘크리트에 작용하는 하중이 허용 하중을 초과하여 콘크리트의 파괴(부피 팽창)시 강관의 인장 강도를 초과하게 되어 부재의 파단으로 이루어지게 된다.
한편, 금속관체를 외부강관과 내부강관의 이중 구조로 배치하는 경우 외부강관의 단면이 커질 경우 내부 충진된 콘크리트로 인해 버팀보 부재의 자중이 과도하게 증가하여 취급 및 다른 가시설 부재에 영향을 미치므로 외부강관과 내부강관 사이의 공간에만 콘크리트를 타설하여 충진부를 구성함이 바람직하다.
이때, 상기 내부관체의 직경은 외부관체 직경의 0.1 ~ 0.5배의 길이로 이루어짐이 바람직하고, 상기 내부관체의 단면적은 외부관체 단면적의 0.1 ~ 0.25배의 면적으로 이루어짐이 바람직하다.
버팀보의 단면적이 작은 경우에는 각형 강관의 두께를 늘려 압축 강도를 최대한 증가시키는 것이 제작성 어렵기 때문에 십자형과 같은 보강부재를 추가로 배침하이 바람직하다.
1 : 버팀보 1' : 본 발명의 버팀보
2 : 파일 10 : 본체부
11 : 금속관체 11a : 플레이트
12 : 충진부 13 : 보조관체
13a : 중공부 13b : 제1키삽입공
13c : 개구부 13d : 스톱플레이트
14 : 돌출부
14a : 돌출플레이트 20 : 길이조절부
20a : 스크류잭 21 : 조절관
21a : 제2키삽입공 21b : 연결플레이트
22 : 고정핀 22a : 헤드부
22b : 몸체부 22c : 핀삽입공
23 : 이탈방지핀 24 : 외부관
25 : 조절부재 25a : 지지부
25b : 지지대 25c : 홈
26 : 삽입공간 27 : 스크류관
28 : 스크류봉 30 : 연결장치
35 : 하부권취부재 35a : 끼움공
35b : 하부플랜지부 36 : 상부권취부재
36a : 상부플랜지부 37 : 스토퍼

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 콘크리트 충진 강합성 버팀보에 있어서,
    내부가 빈 중공 형태를 취하는 금속관체(11)와, 상기 금속관체(11) 내부에 무수축 콘크리트가 충진 및 양생되어 형성된 충진부(12)로 구성되어 있는 본체부(10)와;
    일측이 상기 본체부(10)와 끼움 결합되고, 타측은 띠장에 지지되는 스크류잭(20a)이 연결되어 있으며, 길이 조절이 가능하게 이루어진 길이조절부(20);를 포함하여 구성되어 있되,

    상기 금속관체(11)의 단부에는 판상의 플레이트(11a)가 설치되어 있고,
    상기 판상의 플레이트(11a)에는 상기 금속관체(11)의 길이 방향으로 연장되고, 내부에 중공부(13a)가 형성되어 있는 보조관체(13)가 설치되어 있으며,
    상기 보조관체(13)의 상면과 저면에는 수직으로 일직선을 이루는 제1키삽입공(13b)이 형성되어 있으며,

    상기 길이조절부(20)는,
    일측 내부로 상기 금속관체(11) 및 보조관체(13)가 삽입 가능하도록 개방되어 있는 관체로 이루어지되, 상면과 저면에는 수직으로 일직선상을 이루는 한 쌍의 제2키삽입공(21a)이 일정 간격으로 다수 형성되어 있는 조절관(21)과;
    상기 제2키삽입공(21a)의 좌우 또는 전후 방향 길이보다 길게 이루어져 제2키삽입공(21a)의 상부에 걸리도록 이루어진 헤드부(22a)와, 상기 헤드부(22a)의 하부에 형성되어 있으며, 수직으로 일직선상을 이루는 제1키삽입공(13b) 및 제2키삽입공(21a)을 관통하여 끼워지되, 조절관(21)의 상하부 길이보다 길게 이루어져 하부가 하부측 제2키삽입공(21a)의 저부로 돌출되고, 제2키삽입공(21a) 하부로 돌출된 부분에는 핀삽입공(22c)이 형성되어있는 몸체부(22b)로 구성된 고정핀(22)과;
    상기 고정핀(22)의 핀삽입공(22c)에 결합되어 상기 고정핀(22)의 이탈을 방지하는 이탈방지핀(23);으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보.
  3. 콘크리트 충진 강합성 버팀보에 있어서,
    내부가 빈 중공 형태를 취하는 금속관체(11)와, 상기 금속관체(11) 내부에 무수축 콘크리트가 충진 및 양생되어 형성된 충진부(12)로 구성되어 있는 본체부(10)와;
    일측이 상기 본체부(10)와 끼움 결합되고, 타측은 띠장에 지지되는 스크류잭(20a)이 연결되어 있으며, 길이 조절이 가능하게 이루어진 길이조절부(20);를 포함하여 구성되어 있되,

    상기 길이조절부(20)는,
    일측 내부로 상기 본체부(10)가 삽입 가능하도록 개방되어 있는 관체로 이루어져 있되, 타측 단부에는 상기 스크류잭(20a)과 연결되는 연결플레이트(21b)가 설치되어 있는 외부관(24)과;
    상기 외부관(24)의 내부에 삽입되어 있으며, 일측 단부는 상기 연결플레이트(21b)에 연결되어 있고, 타측 단부에는 상기 본체부(10)에 맞닿도록 이루어진 지지부(25a)가 형성되어 있는 조절부재(25);로 구성되어 있고,
    각기 길이가 다른 조절부재(25)가 외부관(24) 내부에 삽입되거나, 지지부(25a)가 이동 가능하게 이루어진 것을 특징으로 하는,
    길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 금속관체(11)의 단부에는 판상의 플레이트(11a)가 설치되어 있고,
    상기 판상의 플레이트(11a)에는 상기 금속관체(11)의 길이 방향으로 연장되고, 내부에 중공부(13a)가 형성되어 있으며, 단부에는 개구부(13c)가 형성되어 있는 보조관체(13)가 설치되어 있으며,
    상기 조절부재(25)는 상기 외부관(24)의 내주면으로부터 내측으로 일정 거리 이격되도록 삽입되어 외부관(24)과의 사이로 삽입공간(26)을 형성하고,
    상기 삽입공간(26)으로 상기 보조관체(13)의 벽면이 끼움 결합되며,
    상기 플레이트(11a)가 상기 지지부(25a)에 맞닿아 지지되도록 이루어진 것을 특징으로 하는,
    길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 조절부재(25)는 내부가 빈 관으로 이루어져 있되, 내부에는 수직 방향으로 지지대(25b)가 설치되어 있으며,
    내주면에 나사산이 형성되어 있는 스크류관(27)이 상기 조절부재(25) 내부에 설치되어 있되, 일측은 상기 연결플레이트(21b)에 연결되어 있고, 중간 부분은 상기 지지대(25b)에 체결되어 있으며,
    외주면에 나사산이 형성되어 있는 스크류봉(28)이 구비되어 상기 스크류봉(28)의 일측이 상기 스크류관(27) 내부에 삽입된 채 나사 결합에 따라 스크류관(27)의 길이 방향으로 전후로 이동하도록 이루어져 있고,
    상기 스크류봉(28)의 단부는 상기 조절부재(25)의 지지부(25a)에 자유 회전이 가능하도록 연결되어 있으며,
    상기 지지부(25a)는 조절부재(25)와 분리되어 있어,
    스크류봉(28)의 회전에 의해 상기 지지부(25a)가 길이 방향으로 이동 가능하게 이루어진 것을 특징으로 하는,
    길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보.
  6. 제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충진부(12)의 압축강도는 상기 금속관체(11)의 압축강도의 1 ~ 4배로 이루어진 것을 특징으로 하는,
    길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보.
  7. 제 2항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속관체(11)는 외부관체와 내부관체의 이중 구조로 이루어져 있으며,
    상기 내부관체의 직경은 외부관체 직경의 0.1 ~ 0.5배의 길이로 이루어져 있고,
    상기 내부관체의 단면적은 외부관체 단면적의 0.1 ~ 0.25배의 면적으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는,
    길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보.
  8. 콘크리트 충진 강합성 버팀보에 있어서,
    내부가 빈 중공 형태를 취하는 금속관체(11)와, 상기 금속관체(11) 내부에 무수축 콘크리트가 충진 및 양생되어 형성된 충진부(12)로 구성되어 있는 본체부(10)와;
    일측이 상기 본체부(10)와 끼움 결합되고, 타측은 띠장에 지지되는 스크류잭(20a)이 연결되어 있으며, 길이 조절이 가능하게 이루어진 길이조절부(20);를 포함하여 구성되어 있되,

    상기 금속관체(11)의 단부에는 판상의 플레이트(11a)가 설치되어 있고,
    상기 판상의 플레이트(11a)에는 상기 금속관체(11)의 길이 방향으로 연장되고, 내부에 중공부(13a)가 형성되어 있되, 전면에 스톱플레이트(13d)가 구비된 보조관체(13)가 설치되어 있으며,

    상기 길이조절부(20)는,
    일측 내부로 상기 금속관체(11) 및 보조관체(13)가 삽입 가능하도록 개방되어 있는 관체로 이루어지되, 상면과 저면에는 수직으로 일직선상을 이루는 한 쌍의 제2키삽입공(21a)이 일정 간격으로 다수 형성되어 있는 조절관(21)과;
    상기 제2키삽입공(21a)의 좌우 또는 전후 방향 길이보다 길게 이루어져 제2키삽입공(21a)의 상부에 걸리도록 이루어진 헤드부(22a)와, 상기 헤드부(22a)의 하부에 형성되어 있으며, 수직으로 일직선상을 이루는 제2키삽입공(21a)을 관통하여 끼워지되, 조절관(21)의 상하부 길이보다 길게 이루어져 하부가 하부측 제2키삽입공(21a)의 저부로 돌출되고, 제2키삽입공(21a) 하부로 돌출된 부분에는 핀삽입공(22c)이 형성되어있는 몸체부(22b)로 구성되며, 상기 스톱플레이트(13d)가 몸체부(22b)에 맞닿아 지지되도록 이루어진 고정핀(22)과;
    상기 고정핀(22)의 핀삽입공(22c)에 결합되어 상기 고정핀(22)의 이탈을 방지하는 이탈방지핀(23);으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보.
  9. 콘크리트 충진 강합성 버팀보에 있어서,
    내부가 빈 중공 형태를 취하는 금속관체(11)와, 상기 금속관체(11) 내부에 무수축 콘크리트가 충진 및 양생되어 형성된 충진부(12)로 구성되어 있는 본체부(10)와;
    일측이 상기 본체부(10)와 끼움 결합되고, 타측은 띠장에 지지되는 스크류잭(20a)이 연결되어 있으며, 길이 조절이 가능하게 이루어진 길이조절부(20);를 포함하여 구성되어 있되,

    상기 본체부(10)는 일정한 길이를 갖는 한 쌍의 금속관체(11)와 충진부(12)로 이루어진 단위 유닛 여러 개가 연결장치(30)를 통해 연결되어 구성되며,

    각 단위 유닛의 금속관체(11) 단부에는 플레이트(11a)가 설치되어 있고,
    상기 플레이트(11a)로부터 길이 방향으로 연장되고 관으로 이루어진 돌출부(14)가 형성되어 있으며, 상기 돌출부(14)의 단부에는 하부가 바닥면에 비해 하향 돌출된 돌출플레이트(14a)가 설치되어 있고,

    상기 연결장치(30)는,
    연결장치(30)는 양측 돌출부(14)가 안착되도록 "∪"자 형상을 취하되, 양측 벽면에는 수평 방향으로 절곡되어 외측으로 돌출된 하부플랜지부(35b)가 형성되어 있으며, 바닥면에는 상기 돌출플레이트(14a)의 하단부가 끼워지는 끼움공(35a)이 형성되어 있는 하부권취부재(35)와;
    상기 하부권취부재(35)와 반대로 "∩"자 형상을 취하고, 역시 양측 벽면에는 수평 방향으로 절곡되어 외측으로 돌출된 상부플랜지부(36a)가 형성되어 상기 하부플랜지부(35b)와 맞닿은 채 볼트 결합되고, 돌출부(14)의 상측을 감싸는 상부권취부재(36);로 구성되어 있으며,

    상기 하부권취부재(35)와 상부권취부재(36)의 중간에는 상기 돌출플레이트(14a)가 지지되는 스토퍼(37)가 설치되어 있어 설치시 스토퍼(37)에 돌출플레이트(14a)가 맞닿으면서 돌출플레이트(14a)의 하단이 끼움공(35a)에 끼워지도록 함으로써 정확한 위치에 두 본체부(10)를 정위치시켜 연결시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는,
    길이조절부가 구비된 콘크리트 충진 강합성 버팀보.
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