KR102523155B1 - 중간거더 연결구조 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무가시설 지하구조물 공법에서 철골을 구성하는 복수의 H빔으로 구성되는 중간층 기둥과, 상기 중간층 기둥과 연결되어 버팀보 역할을 하는 중간거더를 상호 연결하는 중간거더 연결구조로서, H빔으로 구성되는 중간층 기둥의 양측에는 'T'자 형상의 강재 기둥이 상기 중간층 기둥의 판면에 접합되어 네 방향으로 평탄한 판면이 배치되도록 하고, 상기 중간거더의 단부에는 별도의 보강판넬이 용접 접합되고 상기 보강판넬의 판면에는 복수의 체결공이 관통 형성되어, 상기 중간층 기둥의 평탄한 상기 판면에 형성된 결합공과 상기 체결공에 체결볼트와 체결너트가 체결됨으로써 상기 중간층 기둥과 상기 중간거더가 일체로 조립된 것을 특징으로 하는 중간거더 연결구조 제시함으로써, 현장 용접 작업이 없이도 신속한 볼트조립으로 중간층 기둥과 중간거더를 상호 연결할 수 있도록 함으로써 시공 시간을 단축시킬 수 있도록 하여 굴착중 주변지반 변위와 침하를 방지하고, 아울러 정밀 시공이 가능하도록 하고, 현장 용접 작업이 이루어지지 않도록 하여 화재 사고나 산재 사고가 감소되도록 함으로써 인명 피해를 줄여 사회적인 안전 비용을 절감시킬 수 있다.

Description

중간거더 연결구조 및 그 시공방법{CONNECTING STRUCTURE OF MIDDLE GIRDER AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 토목 및 건축 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 중간거더 연결구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

종래의 지중 구조물의 시공방법은 크게 순타(順打)공법과 역타(逆打)공법으로 나누어 볼 수 있다.

순타공법은 보편적으로 적용되는 공법으로서, 지상으로부터 흙막이 벽체를 지지하는 버팀대, 앵커, 락볼트, 네일링, 레이커, 텐션 빔 등의 가설 지지수단에 의해 흙막이 벽체를 설치하면서 기초계획고까지 굴착한 후, 기초 구조물을 타설하고 최하단 흙막이 벽체 지지대를 철거하며 순차적으로 벽체 타설, 흙막이 벽체 지지대인 가시설철거를 반복적으로 수행하는 공법을 말한다.

역타공법은 탑다운(Top-Down) 방식의 공법으로서, 흙막이 벽체와 이를 지지하는 버팀보, 앵커, 락볼트, 네일링, 레이커, 텐션 빔 등 가설 지지수단을 설치하면서 굴착과 동시에 본 구조물 공사를 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 구축하는 방식을 말한다.

이러한 지중 구조물 공법에서 중간거더가 버팀보 역할을 하지만 통상적인 현장 접합방법은 서플라이스 강접합이나 핀접합으로 시공하고 있기 때문에 지하 흙막이 버팀보로 활용할 경우 시공이 어렵다는 문제점이 있다.

그리고, 강접합일 경우 브라켓이 설치되므로 지하 1 ~ 2 층보다 얕은 심도 정도에서 오픈컷 후 중간층 버팀보를 연결하고 있어 깊은 심도에서는 적용이 어려웠고, 핀접합일 경우 웨브 단면 정도만 하중을 지지하므로 모재 단면이 부족하여 토압을 받는 버팀보로서의 사용이 불가능하다는 문제점이 있다.

또한, 중간거더를 설치시에 공사 현장에서 용접 등의 접합 방식이 사용되기 때문에 대형화재 등과 같은 공사중 화재 발생에 대한 위험이 존재한다는 문제점이있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 현장 용접 작업이 없이도 신속한 볼트조립으로 중간층 기둥에 중간거더를 상호 연결할 수 있도록 함으로써 시공 시간을 단축시킬 수 있도록 함과 동시에 현장 용접 작업이 이루어지지 않도록 하여 화재 사고나 산재 사고가 감소되도록 함으로써 인명 피해를 줄여 사회적인 안전 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 중간거더 연결구조를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 무가시설 지하구조물 공법에서 철골을 구성하는 복수의 H빔으로 구성되는 중간층 기둥과, 상기 중간층 기둥과 연결되어 버팀보 역할을 하는 중간거더를 상호 연결하는 중간거더 연결구조로서, H빔으로 구성되는 중간층 기둥의 양측에는 'T'자 형상의 강재 기둥이 상기 중간층 기둥의 판면에 접합되어 네 방향으로 평탄한 판면이 배치되도록 하고, 상기 중간거더의 단부에는 별도의 보강판넬이 용접 접합되고 상기 보강판넬의 판면에는 복수의 체결공이 관통 형성되어, 상기 중간층 기둥의 평탄한 상기 판면에 형성된 결합공과 상기 체결공에 체결볼트와 체결너트가 체결됨으로써 상기 중간층 기둥과 상기 중간거더가 일체로 조립된 것을 특징으로 하는 중간거더 연결구조를 제시한다.

여기서, 상기 중간층 기둥의 주연부에는 상기 중간층 기둥을 감싸는 별도의 콘크리트 기둥이 상기 중간층 기둥의 높이 방향을 따라 타설되어 상기 중간층 기둥을 보강하도록 할 수 있다.

그리고, 상기 콘크리트 기둥은 장방 형상의 횡단면을 갖도록 형성되고 상기 콘크리트 기둥의 모서리는 모따기 가공되도록 할 수 있다.

또한, 상기 체결공은 상기 중간거더가 용접 접합된 상기 보강판넬의 판면에 상기 중간거더를 기준으로 좌우 방향 및 상하 방향으로 상호 대칭되게 관통 형성되어 상기 중간층 기둥의 상기 판면에 체결되도록 할 수 있다.

상기 과제의 해결을 위하여 본 발명은 상기 중간층 기둥이 관입될 수 있도록 지반에 천공홀을 천공하는 제1단계와; 상기 천공홀에 상기 강재 기둥이 접합된 중간층 기둥을 삽입하여 설치하는 제2단계와; 상기 천공홀 주변의 지반을 제거하여 지하 공간을 형성할 수 있도록 상기 지반을 터파기하는 제3단계와; 상기 터파기 후에 흙막이를 위하여 상기 중간거더의 단부에 용접 접합된 보강판넬과 상기 중간층 기둥의 상기 판면을 상호 볼팅하여 상기 중간층 기둥과 상기 중간거더를 조립함으로써 상기 중간거더를 설치하는 제4단계를; 포함한 중간거더 연결구조 시공방법을 제시한다.

여기서, 제1단계에서 천공되는 상기 천공홀은 450 mm 내외의 상용구경을 갖도록 형성되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 제4단계 이후에는 상기 중간층 기둥의 주연부에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기둥이 형성되도록 하는 단계를 더 진행할 수 있다.

본 발명에 따른 중간거더 연결구조는 현장 용접 작업이 없이도 신속한 볼트조립으로 중간층 기둥에 중간거더를 상호 연결할 수 있도록 함으로써 굴착공사중 주변 지반변위와 침하를 방지하고 시공 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 중간층 기둥과 중간거더를 볼트 조립으로 연결할 수 있도록 함으로써 정밀 시공이 가능하도록 하고, 현장 용접 작업이 이루어지지 않도록 하여 화재 사고나 산재 사고가 감소되도록 함으로써 인명 피해를 줄여 사회적인 안전 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 중간층 기둥과 중간거더의 연결부위에 별도의 보강판넬을 사용함에 따라 심부구속으로 내진성능을 향상시킬 수 있고, 중간층 기둥과 중간거더의 연결부위에 중간층 기둥이 단절되어도 보강판넬의 볼팅 결합으로 인하여 중간층 기둥의 단면손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 분해하여 도시한 분해사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 상측에서 내려다본 구조를 도시한 평면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 중간거더 연결구조 시공방법을 순차적으로 기재한 시공흐름도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 분해하여 도시한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 상측에서 내려다본 구조를 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 중간거더 연결구조 시공방법을 순차적으로 기재한 시공흐름도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 중간거더 연결구조는, 무가시설 지하구조물 공법에서 철골을 구성하는 복수의 H빔으로 구성되는 중간층 기둥(100)과, 상기 중간층 기둥(100)과 연결되어 버팀보 역할을 하는 중간거더(200)를 상호 연결하는 중간거더 연결구조로서, H빔으로 구성되는 중간층 기둥(100)의 양측에는 'T'자 형상의 강재 기둥(110)이 상기 중간층 기둥(100)의 판면에 접합되어 네 방향으로 평탄한 판면이 배치되도록 하고, 상기 중간거더(200)의 단부에는 별도의 보강판넬(210)이 용접 접합되고 상기 보강판넬의 판면에는 복수의 체결공(211)이 관통 형성되어, 상기 중간층 기둥(100)의 평탄한 상기 판면에 형성된 결합공(120)과 상기 체결공(211)에 체결볼트(130)와 체결너트(140)가 체결됨으로써 상기 중간층 기둥(100)과 상기 중간거더(200)가 일체로 조립된 것을 특징으로 한다.

중간층 기둥(100)은 무가시설 지하구조물 공법에서 지하의 바닥면에 매립된 기둥의 상부에 위치하여 전후좌우 네 방향으로 중간거더(200)가 연결되어 토압에 대한 저항력을 형성할 수 있도록 하여 중간거더(200)를 지하 흙막이 버팀보로 활용할 수 있도록 하는데 사용되는 부재이다.

이러한 중간층 기둥(100)은 중앙에 H빔이 배치되도록 하고, 상기 H빔의 개구된 양측면에는 'T'자 형상의 종단면을 갖는 강재 기둥(110)이 각각 접합되도록 하여 전후좌우 네 방향으로 평탄한 판면이 배치되도록 한 구성을 갖는다.

그리고, 상기 판면에는 버팀보 역할을 할 수 있는 중간거더(200)를 연결할 수 있도록 하는 복수의 결합공(120)이 관통 형성되는데, 결합공(120)은 H빔으로 구성되는 중간거더(200)의 종단면을 기준으로 상하 방향 및 좌우 방향으로 상호 대칭되게 배치되어 있다.

이러한 중간층 기둥(100)의 주연부에는 네 방향으로 중간거더(200)가 연결된 상태에서 중간층 기둥(100)을 감싸는 별도의 콘크리트 기둥(300)이 중간층 기둥(100)의 높이 방향을 따라 타설되어 중간층 기둥(100)을 보강할 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

중간층 기둥(100)이 콘크리트 기둥(300)으로 감싸도록 콘크리트 타설됨으로써 중간층 기둥(100)과 중간거더(200)를 영구용으로 사용할 수 있도록 하여 부재를 철거할 필요가 없도록 하고 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 콘크리트 기둥(300)은 장방 형상의 횡단면을 갖도록 형성되고 상기 콘크리트 기둥(300)의 모서리는 모따기 가공되도록 함으로써 모서리 영역이 깨짐으로 인하여 콘크리트 기둥(300)이 전체적으로 균열됨을 방지할 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

중간거더(200)는 H빔 형상으로 형성되어 중간층 기둥(100)과 가로 방향으로 배치된 상태로 연결되어 버팀보 역할을 하는 부재로서, 공사 현장에서의 화재 발생에대한 안전을 도모할 수 있도록 중간거더(200)와 중간층 기둥(100)을 현장 용접없이 연결할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위하여 중간거더(200)의 단부에는 별도의 보강판넬(210)이 구비되고, 보강판넬(210)은 용접 등의 접합 방법에 의하여 중간거더(200)의 단부에 고정 결합된다.

그리고, 중간거더(200)와 접합된 보강판넬(210)을 중간층 기둥(100)과 볼팅 방식으로 결합시킬 수 있도록 보강판넬(210)의 판면에는 결합공(120)과 대응되는 위치에 복수의 체결공(211)이 관통 형성되어 있다.

체결공(211)은 중간거더(200)가 용접 접합된 보강판넬(210)의 판면에 중간거더(200)를 기준으로 좌우 방향 및 상하 방향으로 상호 대칭되게 관통 형성되어 상기 중간층 기둥(100)의 상기 판면에 체결되도록 하는 것이 바람직하다.

이는 가로 방향으로 설치되는 중간거더(200)의 중량에 의하여 중간층 기둥(100)에 가해지는 하중을 균일하게 분산시켜 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.

그리고 구조적인 안정성을 더욱 향상시키기 위하여 보강판넬(210)과 보강판넬(210)에 접합되는 중간거더(200) 사이에는 일측면이 보강판넬(210)에 고정되고 타측면이 중간거더(200)에 고정되는 별도의 보강리브(220)가 상하 방향으로 설치되어 있다.
보강판넬(210)은, 중간거더(200)의 상하 플랜지 및 웹과 결합하는 중간부(210a); 중간부(210a)의 상부에 형성된 상측 연장부(210b); 중간부(210a)의 하부에 형성된 하측 연장부(210c);를 포함하여 구성된다.(도 2,4)
강재 기둥(110)의 판면은 상측 연장부(210b), 하측 연장부(210c)를 포함하는 보강판넬(210)의 판면과 동일한 면적을 갖도록 형성된다.
보강판넬(210)의 중간부(210a), 상측 연장부(210b) 및 하측 연장부(210c)는 각각 상기 중간층 기둥(100)의 판면 및 상기 강재 기둥(110)의 판면에 볼트결합한다.
상술한 바와 같이, 보강판넬(210)과 중간거더(200) 사이에 보강리브(220)가 설치된다.
보강리브(220)는 구체적으로, 보강판넬(210)의 상측 연장부(210b)와 중간거더(200)의 상면 사이에 설치된 상측 보강리브(220a); 보강판넬(210)의 하측 연장부(210c)와 중간거더(200)의 하면 사이에 설치된 하측 보강리브(220b);를 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 중간거더 연결구조를 시공하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

우선, 중간층 기둥(100)이 관입될 수 있도록 지반에 천공홀을 천공하는 제1단계를 진행하게 되는데, 천공홀은 구경 450 mm 내외의 상용구경으로 천공이 이루어지도록 함으로써 비용을 절감시킬 수 있도록 하고 지하 굴착시에 완벽한 버팀 기능을 발휘할 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

상기 천공의 천공이 완료되면 천공홀에 강재 기둥(110)이 접합된 중간층 기둥(100)을 삽입하여 설치한 후에 상기 천공홀 주변의 지반을 제거하여 지하 공간을 형성할 수 있도록 상기 지반을 터파기하는 단계를 진행하게 된다.

터파기 완료 후에는 흙막이를 위하여 중간거더(200)의 단부에 용접 접합된 보강판넬(210)과 중간층 기둥(100)의 상기 판면을 상호 볼팅하여 중간층 기둥(100)과 중간거더(200)를 조립함으로써 중간거더(200)가 중간층 기둥(100)에 고정되도록 한다.

그 후에는 상기 중간층 기둥(100)의 주연부에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기둥(300)이 형성되도록 하는 단계를 진행하여 중간층 기둥(100)과 중간거더(200) 사이의 결합력을 증대시킴으로써 중간거더 연결구조의 시공이 완료된다.

여기서, 콘크리트를 타설하여 콘크리트 기둥(300)을 형성시에 콘크리트 기둥(300)의 모서리 부분은 모따기 가공되도록 함으로써 응력 집중으로 인한 콘크리트 기둥(300)의 모서리 부분의 파손을 방지할 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 중간거더 연결구조는, 현장 용접 작업이 없이도 신속한 볼트조립으로 중간층 기둥과 중간거더를 연결할 수 있도록 함으로써 시공 시간을 단축시킬 수 있도록 함과 아울러 정밀 시공이 가능하도록 하고, 현장 용접 작업이 이루어지지 않도록 하여 화재 사고나 산재 사고가 감소되도록 함으로써 인명 피해를 줄여 사회적인 안전 비용을 절감시킬 수 있게 된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 중간층 기둥 110 : 강재 기둥
120 : 결합공 130 : 체결볼트
140 : 체결너트 200 : 중간거더
210 : 보강판넬 220 : 보강리브

Claims (7)

1. 무가시설 지하구조물 공법에서 철골을 구성하는 복수의 H빔으로 구성되는 중간층 기둥(100)과, 상기 중간층 기둥(100)과 연결되어 버팀보 역할을 하는 중간거더(200)를 상호 연결하는 중간거더 연결구조로서,
   H빔으로 구성되는 중간층 기둥(100)의 양측에는 'T'자 형상의 강재 기둥(110)이 상기 중간층 기둥(100)의 판면에 접합되어 네 방향으로 평탄한 판면이 배치되도록 하고,
   상기 중간거더(200)의 단부에는 별도의 보강판넬(210)이 용접 접합되고 상기 보강판넬의 판면에는 복수의 체결공(211)이 관통 형성되어, 상기 중간층 기둥(100)의 평탄한 상기 판면에 형성된 결합공(120)과 상기 체결공(211)에 체결볼트(130)와 체결너트(140)가 체결됨으로써 상기 중간층 기둥(100)과 상기 중간거더(200)가 일체로 조립되고,
   상기 중간층 기둥(100)의 주연부에는 상기 중간층 기둥(100)을 감싸는 별도의 콘크리트 기둥(300)이 상기 중간층 기둥(100)의 높이 방향을 따라 타설되어 상기 중간층 기둥(100)을 보강하도록 하고,
   상기 콘크리트 기둥(300)은 장방 형상의 횡단면을 갖도록 형성되고 상기 콘크리트 기둥의 모서리는 모따기 가공되고,
   상기 체결공(211)은 상기 중간거더(200)가 용접 접합된 상기 보강판넬(210)의 판면에 상기 중간거더(200)를 기준으로 좌우 방향 및 상하 방향으로 상호 대칭되게 관통 형성되어 상기 중간층 기둥의 상기 판면에 체결되고,
   상기 보강판넬(210)은,
   상기 중간거더(200)의 상하 플랜지 및 웹과 결합하는 중간부(210a);
   상기 중간부(210a)의 상부에 형성된 상측 연장부(210b);
   상기 중간부(210a)의 하부에 형성된 하측 연장부(210c);를 포함하여 구성되고,
   상기 강재 기둥(110)의 판면은 상기 상측 연장부(210b), 하측 연장부(210c)를 포함하는 상기 보강판넬(210)의 판면과 동일한 면적을 갖도록 형성되고,
   상기 보강판넬(210)의 중간부(210a), 상측 연장부(210b) 및 하측 연장부(210c)는 각각 상기 중간층 기둥(100)의 판면 및 상기 강재 기둥(110)의 판면에 볼트결합하고,
   상기 보강판넬(210)과 상기 중간거더(200) 사이에 보강리브(220)가 설치되고,
   상기 보강리브(220)는,
   상기 보강판넬(210)의 상측 연장부(210b)와 상기 중간거더(200)의 상면 사이에 설치된 상측 보강리브(220a);
   상기 보강판넬(210)의 하측 연장부(210c)와 상기 중간거더(200)의 하면 사이에 설치된 하측 보강리브(220b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 중간거더 연결구조.
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