KR102554427B1 - 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토압을 지지하기 위해 흙막이 가시설용에 설치되는 띠장에 외력을 제공받는 연장부 및 유압부재와, 상기 연장부와 결합되어 외력에 의해 휨모멘트를 발생시켜 띠장으로 전달하는 봉부재가 설치된 흙막이벽 띠장 결합 구조체 및 그 시공방법에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 띠장을 안정되게 지지하여 토압에 의해 지반이 붕괴되는 것을 방지할 수 있고, 띠장 또는 버팀재의 좌굴변위를 방지하여 시공성을 향상시키고 안정성을 증대시키는 효과가 있다.

Description

프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체 및 그 시공방법{Prestressed retaining wall wale bonding structure and its construction method}

본 발명은 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 가령 매립형 흙막이 띠장(재)에 결합하여 띠장에 대한 휨모멘트를 가변하여 프리스트레스를 발생시키는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 흙막이 공사는 흙벽 또는 암벽에 일체로 타설 형성되는 콘크리트 영구 흙막이와, 굴착 공사시에만 흙벽 또는 암벽이 무너지는 것을 방지하기 위해 설치하였다가 공사 완료 후 이를 해체하는 가설 흙막이 공사로 구분된다. 특히 가설 흙막이 공사시에는 임의 간격으로 엄지말뚝을 수직 방향으로 세우고, 서로 이웃하는 엄지말뚝의 플랜지 사이에 다수의 토류판을 적층 삽입하여 흙벽 또는 암벽을 받치게 하고, 엄지말뚝을 벽체에 고정시키기 위해 벽과 벽 사이에 엄지말뚝을 횡방향으로 가로지르는 다수의 버팀보를 설치한다. 또 버팀보를 설치하는 과정에서 엄지말뚝의 노출측 측면에는 횡방향의 띠장을 고정 설치함으로써 버팀보에 의한 토압 지지력을 향상시키고, 엄지말뚝에 대한 버팀보의 설치를 용이하게 한다.

띠장은 수직 방향으로 근입된 엄지말뚝을 횡방향으로 가로질러 고정 설치되는 것으로서, 띠장은 엄지말뚝과 버팀보의 사이에 위치하여 엄지말뚝에 작용하는 토압 및 토압에 대응하는 버팀보의 지지력을 동시에 받는 개체이므로 상당한 압력을 받게 된다. 이에 버팀보에 대하여 수평 설치가 이루어져야 한다. 또한, 띠장은 수직 방향으로 근입된 엄지말뚝의 노출측 표면에 엄지말뚝과 교차 방향을 갖도록 접합 형성된다. 띠장의 노출측 표면에는 횡방향으로의 버팀보가 접합 고정된다. 흙막이 벽체에 작용하는 고도의 토압 및 압력은 띠장을 통해 버팀보에 전달되므로 토압에 준하여 버팀보의 수평 간격을 설계 및 시공하게 된다.

그런데, 버팀보의 수평 간격이 넓거나 띠장의 단면적이 작을 경우에는 띠장에 대한 휨이나 비틀림이 발생하게 되고 경우에 따라서는 띠장이 횡방향 좌굴로 인해 심각한 안전사고를 유발시키게 된다. 이를 해결하기 위하여 종래에는 기존 흙막이 공법에서 띠장을 겹쳐 적용하거나 대단면의 띠장을 사용하는 등 버팀보의 수평 간격을 좁히거나 버팀보를 상하로 적층되게 배치하는 등 토압으로부터 합리적인 수준의 응력을 제공할 수 있도록 시공하기도 한다.

그러나, 이러한 시공법은 과도한 강재 사용이 뒤따르는 것은 물론 많은 양의 띠장 및 버팀보를 사용함에 따라 공사기간의 연장 및 공사비의 막대한 추가 발생이 일어나는 폐단이 있고, 응력 확보를 위해 적용된 추가 띠장 및 버팀보로 인해 작업 공간의 협소화를 초래하여 작업자의 움직임, 그리고 공구 및 자재의 운용에 상당한 불편함을 주는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 종래에는 띠장재에 케이블을 장착한 별도의 겹띠장재를 설치하여 케이블로부터 겹띠장재의 양단부에 소정의 프리스트레스(presterss)를 가하여, 여기서 발생되는 프리스트레스 모멘트를 이용하여 토압에 저항하도록 하는 흙막이 공법이 제시된 바 있다.

그런데, 겹띠장재는 기존의 띠장재에 별도의 겹띠장재를 추가로 시공하기 위한 대량의 볼트 및 너트를 필요로 하므로 그 작업시간이 매우 많이 소요됨은 물론 시공 전에 상호 간의 결합공을 띠장재 및 겹띠장재에 미리 천공하는 준비공정을 필요로 하면서도 매우 정밀시공을 요하고, 겹띠장재의 사용으로 인하여 구조물 벽체 시공시 간섭이 되며, 겹띠장재로 인해 작용하는 하중으로 인한 좌굴방지용 누름 브라켓을 별도로 설치해야 하는 등 많은 번거로움이 뒤따르고 있다.

특허문헌 1: 한국등록특허공보 제10-0188465호 (1999.01.12) 특허문헌 2: 한국등록특허공보 제10-1179770호 (2012.08.29)

본 발명의 실시예는 가령 매립형 흙막이 띠장(재)에 결합하여 띠장에 대한 휨모멘트를 가변시켜 프리스트레스를 발생시키는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체 및 그 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체는, 굴착된 지반의 굴착면 주변에 설치되는 띠장(재)에 프리스트레스를 발생시키는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체로서, 상기 띠장의 일측면에서 연장되어 형성되고, 상기 일측면상의 이격된 위치에 각각 형성되어 외력을 제공받는 복수의 연장부, 상기 복수의 연장부에 결합되며, 상기 외력에 의해 휨모멘트를 발생시켜 상기 띠장으로 전달하는 봉부재, 및 상기 복수의 연장부의 일측에 구비되어 상기 외력을 제공하는 유압부재를 포함한다.

상기 유압부재는 상기 띠장에 발생하는 토압을 상쇄시키기 위해 상기 외력을 조절해 상기 봉부재의 휨모멘트를 가변시킬 수 있다.

상기 복수의 연장부 각각은, 상기 띠장의 일측면에 장착되는 제1 연장부, 및 상기 제1 연장부와 분리 가능하며, 상기 유압부재로부터 상기 외력을 제공받는 제2 연장부를 포함할 수 있다.

상기 봉부재는 상기 제2 연장부에 결합되며, 복수개의 봉부재가 상기 제2 연장부에 각각 결합될 수 있다.

상기 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체는, 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부를 결합시키는 결합부를 더 포함하며, 상기 결합부는 상기 외력에 의해 상기 제2 연장부를 움직이는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체는, 상기 봉부재와 결합하여 상기 복수의 연장부 주변에 위치하며, 상기 유압부재가 고정되는 고정부재를 더 포함할 수 있다.

상기 봉부재는 상기 복수의 연장부를 각각 관통시키는 관통부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 연장부는 2개의 연장부가 세트를 구성해 동작하며, 상기 유압부재는 상기 세트를 구성하는 하나의 연장부에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 시공방법은, 굴착된 지반의 굴착면 주변에 설치되는 띠장(재)에 프리스트레스를 발생시키는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체를 이용한 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 시공방법으로서, 상기 띠장의 일측면에서 연장되어 형성되고 상기 일측면상의 이격된 위치에 각각 형성되어 외력을 제공받는 복수의 연장부에 봉부재를 결합하는 단계, 및 상기 복수의 연장부에 제공되는 상기 외력에 의한 휨모멘트를 상기 봉부재에 발생시켜 상기 띠장으로 전달하는 단계를 포함한다.

상기 외력은 상기 복수의 연장부의 일측에 구비되는 유압부재에 의해 제공되며, 상기 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 시공방법은 상기 외력을 조절하여 상기 봉부재의 휨모멘트를 가변시키기 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 연장부 각각은, 상기 띠장의 일측면에 설치되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부와 분리 가능한 제2 연장부를 포함하며, 상기 외력은 상기 유압부재에 의해 상기 제2 연장부에 제공될 수 있다.

상기 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 시공방법은, 상기 제2 연장부에 각각 결합되는 복수의 봉부재를 이용하여 상기 외력에 의한 휨모멘트를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 봉부재에 결합되어 상기 복수의 연장부 주변에 위치하는 고정부재에 고정되는 유압부재에 의해 상기 외력을 제공할 수 있다.

상기 복수의 연장부는 2개의 연장부가 세트로 구성되어 동작하며, 상기 세트를 구성하는 하나의 연장부로 상기 외력을 제공할 수 있다.

상기 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 시공방법은 상기 외력을 조절해 상기 2개의 연장부의 거리를 변경하여 상기 휨모멘트를 가변하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

또한 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다”또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 토압을 지지하기 위해 가령 흙막이 가시설용에 설치된 띠장에 프리스트레스 발생수단인 연장부를 설치한 후 복수의 봉부재(예: 강봉)를 설치함으로써 띠장을 안정되게 지지하여 토압에 의해 지반이 붕괴되는 것을 방지할 수 있을 것이다.

또한, 시공의 효율성 증대 및 공사비의 대폭적인 절감이 가능하게 될 것이다. 가령, 굴착된 내벽을 지지하고 있는 띠장에 연장부와 복수의 강봉 및 유압부재(예: 유압잭)를 이용한 프리스트레스 발생수단을 제공함으로써 띠장 또는 버팀재의 좌굴변위를 방지하여 시공성을 향상시키고 안정성을 증대시키게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체를 나타내는 도면,
도 2는 도 1의 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체에서 연장부를 설치한 상태에서 바라본 좌측면도,
도 3은 도 1의 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체의 동작 원리를 설명하기 위한 도면,
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체의 설치, 해체 및 타설 과정을 나타내는 흐름도, 그리고
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체에 의한 프리스트레스 공법 과정을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명이 속하는 선호적인 실시예를 참고로 하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체에서 연장부를 설치한 상태에서 바라본 좌측면도이며, 도 3은 도 1의 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)는 복수의 연장부(101~105), 봉부재(110), 유압부재(120) 및 고정부재(130)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 고정부재(130)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)가 구성되거나 고정부재(130)와 같은 일부 구성요소가 연장부(101~105)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

토목 건설현장에서는 굴착된 지반의 굴착면에 그 굴착된 흙벽을 받쳐주고 그 흙벽에 토압에 의한 처짐 및 붕괴가 일어나지 않게 하는 흙막이 공법이 이루어지게 된다. 그 하나의 방법으로서 본 발명에서와 같이 굴착면 주변에 엄지말뚝(90)을 설치하고, 엄지말뚝(90)간에는 가령 토류판을 적층하여 삽입할 수도 있으며, 엄지말뚝(90)과 버팀보(97)의 사이에는 띠장(95)을 설치하게 된다. 띠장(95)은 가령 H형 강으로 형성되어 엄지말뚝(90)이 설치되는 방향과 수평한 방향으로 설치되고, 버팀보(97)는 그 수평방향과 수직된 방향으로 설치된다.

연장부(101~105)는 띠장(95)에 설치되며 띠장(95)의 일측면상에서 서로 이격된 위치에 복수의 연장부(101, 105)가 설치된다. 연장부(101, 105)는 띠장(95)에 결합되기 위한 결합수단에 의해 결합될 수 있다.

가령, 용접에 의할 수 있고, 접착재 등의 접착부재에 의해 결합될 수 있으며, 볼트나 너트의 결합 또는 나사 결합 등에 의해 결합될 수 있다. 이에 따라, 띠장(95)도 연장부(101~105)와 결합되는 결합부를 형성할 수 있다. 연장부(101~105)는 일측면상에서 연장되어 형성되어 띠장(95)의 장축길이방향과 수직된 방향으로 연장된다. 이에 따라 가령 버팀보(97)와 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 연장부(101~105)는 연장장치, 브라킷(bracket) 또는 결합장치 등 다양하게 명명될 수도 있을 것이다.

각각의 연장부(101~105)가 설치되는 띠장(95)에서의 간격(d)은 기설정된 길이를 가질 수 있다. 다시 말해, 연장부(101~105)는 본 발명의 실시예에 따라 2개의 연장부(101~105)가 하나의 세트(set)를 구성하여 띠장(95)에 설치될 수 있으며, 그 간격은 유압부재(이하, 유압잭으로 가정하여 설명함)(120)를 통해 봉부재(이하, 강봉으로 가정하여 설명함)(110)에 휨모멘트(bending moment)를 발생시켜 띠장(95)으로 전달하기에 적합한 간격이 결정될 것이고, 그 간격은 공사현장과 같은 실환경에서의 설치에 의해 결정되거나 실험에 의해 결정될 수도 있을 것이다.

여기서, 휨모멘트는 외력에 의해 부재(예: 강봉)에 생기는 단면력의 하나로, 부재가 휘어지게 하는 힘이라 정의할 수 있다. 이에 따라 정(+)의 휨모멘트, 즉 일방으로의 휨모멘트가 작용하면 부재가 오목형으로 변형하여 위쪽은 압축되고 아래쪽은 인장될 수 있다. 도 3은 이를 잘 보여주고 있다. 다시 말해, 도 3은 유압잭(120)을 통해 외압을 조절하여 각 연장부(101~105)의 간격을 조절함으로써 휨모멘트를 가변시키는 것을 보여주고 있다.

본 발명의 실시예에 따른 연장부(101~105)는 제1 연장부(101), 제2 연장부(103) 및 결합부(105)를 포함할 수 있다. 물론 이는 하나의 예시에 해당된다. 제1 연장부(101)는 띠장(95)에 장착(예: 접착, 설치)되며 제2 연장부(103)는 결합부(105)에 의해 제1 연장부(101)에 결합된 후, 공사가 완료되면 분리된다. 여기서, 결합부(105)는 볼트와 너트의 결합, 나사 결합, 탄성부재(예: 스프링)를 이용한 탄성 결합 등 다양한 형태의 결합이 이루어질 수 있다.

가령 결합부(105)는 탄성 결합으로서 제1 연장부(101)와 제2 연장부(103)가 서로 마주보는 면에 각각 실리콘 또는 폴리재질의 물질을 형성하고, 그 제1층(layer)과 제2층의 사이에 강한 탄성력을 가진 탄성부재를 결합시킬 수 있다.

무엇보다, 본 발명의 실시예에 따른 제2 연장부(103)는 일측에 구비되는 유압잭(120)에 의해 외력, 즉 압력을 공급받아 압력이 작용하는 방향으로 움직이고 그 결과 강봉(110)에 휨모멘트를 발생시키게 된다. 발생된 휨모멘트는 띠장(95)으로 전달되며, 띠장(95)으로 전달된 힘은 토압에 의한 띠장(95)의 좌굴변위 즉 변형을 방지하게 될 것이다.

유압잭(120)에서 제공되는 압력의 크기에 따라 양측 제2 연장부(103)간 간격이 조절될 수 있으므로 그로 인해 휨모멘트는 가변되고, 가령 힘이 작용하는 위치나 방향, 또는 양이 변경될 수 있고, 그 결과 토압에 의한 띠장(95)의 변형에 적절하게 대응할 수 있게 된다.

각각의 연장부(101~105)를 구성하는 제2 연장부(103)는 이후에 설명하겠지만 공사가 완료된 후 띠장(95)이 매립되기 전에 제1 연장부(101)에서 분리된다. 이와 같이 매립형 흙막이 띠장(95)을 형성할 때 제2 연장부(103)를 분리해 낼 수 있게 됨에 따라 공사비용 등이 상당히 절약될 수 있게 될 것이다.

봉부재, 가령 강봉(110)은 한쌍 즉 세트(set)의 연장부(101~105)에 각각 결합되어 복수의 연장부(101~105)를 서로 물리적으로 연결한다. 이에 의해 강봉(110)에 휨모멘트를 발생시키는 구조를 형성하게 된다. 강봉(110)은 연장부(101~105)의 제2 연장부(103)에 각각 결합될 수 있다. 가령 볼트와 너트 등에 의한 결합이나 나사 결합 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 제2 연장부(103)에 형성된 볼트 즉 나사 구조에 강봉(110)을 삽입한 후 너트로 조여 강봉(110)을 고정시킬 수 있을 것이다.

강봉(110)은 본 발명의 실시예에 따라 복수의 강봉(110)이 제2 연장부(103)에 결합되며, 설치되는 강봉(110)의 개수는 제조 목적이나 공사의 유형에 따라 다를 수 있겠지만, 본 발명의 실시예에서는 4개의 강봉(110)을 사용한다. 강봉(110)은 막대와 같이 봉의 형태를 가지며, 강, 즉 철(Fe)이나 합금을 사용하거나 철에 별도의 가공을 통해 형성한 재질을 사용하기 때문에 강봉(110)이라 명명될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 어떠한 모양이나 재질의 봉을 사용하는지에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 또한, 봉의 설치 개수나 재질 등과 같은 부분은 공사 비용에 직결되지만 공사의 안전을 먼저 도모하면서 동시에 비용을 절감시킬 수 있어야 한다.

강봉(110)은 제2 연장부(103)의 양측에 각각 나사 결합될 수 있지만, 가령 제2 연장부(103)의 일측면에 형성된 오목한 부위의 나사 구조와 강봉(110)에 형성된 나사 구조를 통해 결합될 수 있지만, 힘의 전달을 위한 다양한 형태를 가질 수도 있을 것이다. 다른 예로서, 강봉(110)은 제2 연장부(103)에 강봉(110)이 관통하는 관통부(예: 홀) 등을 형성하여 작업 공정을 수월히 하되, 위에서와 같이 휨모멘트가 수월하게 발생될 수 있도록 하는 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 휨모멘트를 가변시킬 수 있다면 어떠한 형태이어도 무관할 것이다.

유압부재, 가령 유압잭(120)은 도 1에 도시된 바와 같이, 연장부(101~105), 더 정확하게는 제2 연장부(103)의 일측에 구비된다. 더 정확하게는 세트를 이루는 하나의 연장부(101~105)의 제2 연장부(103)의 일측에 구비된다. 유압잭(120)은 고정부재(130)에 고정된다. 고정부재(130)는 강봉(110)에 결합되어 있기 때문에 유압잭(120)의 압력에 의해 제2 연장부(103)에 힘을 가하면 제2 연장부(103)에 가해진 힘에 의해 강봉(110)에 휨모멘트가 발생되게 된다. 더 정확히 말해, 세트를 이루는 복수의 연장부(101~105)의 사이에 해당되는 강봉(110)에 휨모멘트가 발생한다고 볼 수 있다.

따라서, 도 3에서와 같이 유압잭(120)에서의 압력이 조절되면 제2 연장부(103)에 가해지는 힘이 조절되어 결국 강봉(110)에 발생하는 휨모멘트가 가변하게 된다. 여기서, 휨모멘트가 가변한다는 것은 힘이 특정 위치에 강하게 작용되도록 하거나 또는 힘의 작용 방향을 변경시키는 것 등을 포함할 수 있다. 이와 같이 띠장(95)에 전달되는 휨모멘트는 다양한 형태로 전달된다고 볼 수 있을 것이다.

무엇보다 유압잭(120)은 어떠한 유압잭(120)을 사용하느냐에 따라 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)의 구성, 가령 강봉(110)의 설치 개수나 전체 수량 등이 달라질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 가령 유압잭(120)은 본 발명의 실시예에 부합하도록 적절히(예: 소형) 제조되어 사용될 수도 있는데, 소형은 펌프와 잭이 하나로 조립되는 경향을 보일 것이고, 다만 일체식이냐 분리식이냐는 관계 없다.

고정부재(130)는 유압잭(120)을 고정하기 위한 일종의 판(plate)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이 고정부재(130)는 일측면(131)상에 유압잭(120)이 고정되는 제1 고정부(혹은 제1 결합부)(131a)와 복수의 강봉(110)이 결합되는 제2 고정부(혹은 제2 결합부)(131b)를 포함하며, 타측면은 복수의 강봉(110)이 결합되는 제3 고정부(혹은 제3 결합부)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 고정부재(130)도 유압잭(120)과 같이 세트를 이루는 복수의 연장부(101~105) 중 하나의 연장부(101~105)의 일측에 구비된다. 더 정확하게는 유압잭(120)이 위치하는 제2 연장부(103)의 일측에 구비된다.

상기의 구성에 따라, 가령 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~105)를 통해 프리스트레스를 띠장(95)에 발생시켰다고 가정해 보자. 물론 프리스트레스는 초기 응력으로, 재료의 제작, 가공할 때 생기는 잠재 응력을 말하고, 부재의 접합이나 구조물을 세울 때 시공 오차, 치수 오차 등 때문에 생기는 응력을 말하며, 프리스트레스 콘크리트에 있어서 사전에 가하는 응력 등을 총칭한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~105)는 가령 위의 초기 응력에 대응하기 위하여 제1 휨모멘트를 발생시켰다면 변화된 토압에 의해 띠장(95)에 발생하는 좌굴변위를 방지하기 위해 제2 휨모멘트로 가변할 수 있을 것이다. 다시 말해, 힘의 작용 위치나 방향을 변경한다고 볼 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~105)는 공사가 완료된 후, 해체 작업이 진행된다. 다시 말해, 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~105)는 매립형 흙막이 공사에 사용되는 장치로서, 띠장(95)에 결합되어 있는 제1 연장부(101)가 띠장(95)과 함께 매립된다. 대략적으로는 설치단계의 역순으로 해체 작업이 진행될 수 있다고 볼 수 있다. 자세한 내용은 이후에 좀더 살펴보기로 한다.

실제 공사현장에서 제1 연장부(101)는 용접에 의해 띠장(95)에 고정될 수 있으므로 띠장(95)과 함께 매립될 수 있겠지만, 용접이 아닌 경우에는 제1 연장부(101)도 띠장(95)에서 매립 전에 분리될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 매립되는 것에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

뿐만 아니라, 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 연장부(103)가 해체된 후에는 제1 연장부(101)가 매립되도록 콘크리트가 타설 및 양생되고, 그 타설 및 양생된 콘크리트의 지하 외벽과 기설정된 거리를 두고 중공벽이 형성되게 된다. 지하외벽과 중공벽은 기설정된 공간을 형성할 수 있다.

상기의 구성 결과, 본 발명의 실시예는 서로 다른 크기의 토압에 대응하여 다양하게 활용될 수 있으며, 이를 이용해 토목건축 분야에서의 다양한 장소에 시공이 이루어질 수 있을 것이다.

삭제

삭제

본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)의 해체 과정은 제2 연장부(103)와 강봉(110)을 결합하는 결합부의 볼트(400)를 해제 즉 풀어 강봉(110)을 제2 연장부(103)에서 분리한다.

삭제

물론 그 이전에 유압잭(120)에 의해 제공된 유압이 있는 경우에는 제공된 압력을 줄이고, 고정부재(130) 및 제2 연장부(103)의 볼트를 해제할 수도 있다.

강봉(110)은 본 발명의 실시예에 따라 4개의 강봉(110)이 사용되기 때문에 제2 연장부(103)의 일측면과 타측면에 각각 결합된 복수의 강봉(110)이 해체된다고 볼 수 있다. 그 결과, 복수의 연장부(101~105)만 남게 된다. 이의 과정에서 물론 고정부재(130)에 연결된 강봉(110)도 해체된다.

그런 다음, 남은 각 연장부(101~105)에서 제2 연장부(103)를 각각 분리해 낸다. 제2 연장부(103)가 가령 볼트와 너트로 결합된 상태라면 이를 해제하여 해체 과정을 수행하겠지만, 탄성부재에 의해 결합된 상태라면 이를 탈착시킴으로써 해체 과정이 이루어지게 될 것이다.

이후, 띠장(95) 및 제1 연장부(101)를 매립하여 콘크리트를 타설 및 양생하고, 지정된(혹은 소정의) 공간을 형성하여 중공벽(700)을 시공한다.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체의 설치, 해체 및 타설 과정을 나타내는 흐름도이다.

설명의 편의상 도 4을 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)의 관련 공사는 장치의 설치, 해체 및 타설 과정을 포함하며, 여기서 타설 과정은 해체 과정에 포함될 수도 있을 것이다.

설치 단계는, 도 1의 띠장(95)의 설치 단계(S801), 도 1의 연장부(101~105) 설치 단계(S803), 강봉(110)의 설치 단계(S805) 및 유압잭(120)의 설치 단계(S807)를 포함하며, 유압잭(120)의 설치 단계(S807)는 고정부재(130)의 설치 단계를 포함할 수 있다. 나아가 설치 단계에서는 설치 완료 후에 프리스트레스 모멘트를 발생시키는 단계(S809)를 더 포함할 수 있을 것이다.

앞서 언급한 대로, 각각의 연장부(101~105)는 띠장(95)의 일측면상에서 이격된 위치에 각각 설치될 것이고, 용접이나 나사 결합 등에 의해 설치된다. 또한, 연장부(101~105)를 구성하는 제2 연장부(103)의 양측 결합부를 통해서는 강봉(110)이 볼트와 너트에 의한 결합이나 나사 결합 등을 통해 결합되고, 제2 연장부(103)의 일측에서는 즉 유압잭(120)이 위치하는 부위에서는 고정부재(130)의 결합부에도 강봉(110)과 유압잭(120)이 결합된다. 이와 관련해서는 앞서 충분히 설명하였으므로 더 이상의 설명은 생략한다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 4개의 강봉(110)이 각각 사용되지만, 본 발명의 실시예에서는 이에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

반면, 해체 단계는 도 4에서와 같이 볼트(400)를 해체(혹은 해제)하는 단계(S821), 강봉(110)을 해체하는 단계(S823) 및 제2 연장부(103)를 해체하는 단계(S825)를 포함하며, 해제가 완료된 후 지하외벽 타설 단계(S831)가 더 이루어질 수 있다. 설계도상의 설정된 범위에 따라 제1 연장부(101)가 매립되도록 콘크리트를 타설 및 양생하고, 기설정된 거리를 두고 중공벽(700)을 시공하여 지하외벽 타설 단계(S831)를 마무리하게 된다.

삭제

삭제

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체에 의한 프리스트레스 공법(혹은 시공방법) 과정을 나타내는 흐름도이다.

설명의 편의상 도 5를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)는 굴착된 지반의 굴착면 주변에 설치되는 띠장(95)에 프리스트레스를 발생시키는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)를 이용한 프리스트레스 공법으로서, 띠장(95)의 일측면상에서 연장되어 형성되고 일측면상의 (서로) 이격된 위치에 각각 형성되어 외력을 제공받는 복수의 연장부(101~105)에 봉부재 가령 강봉(110)을 결합한다(S900).

이에 따라, 띠장(95)에는 가령 세트를 구성하는 각각의 연장부(101~105)와 각 연장부(101~105)를 서로 연결하는 강봉(110)이 결합된 상태가 된다.

이후, 복수의 연장부(101~105)에 외력을 제공함으로써 외력에 의해 휨모멘트를 강봉(110)에 발생시켜 띠장(95)으로 전달시킨다(S910).

여기서, 외력은 연장부(101~103)의 일측에 구비되는 유압잭(120)에 의해 제공되며, 유압잭(120)에서 공급되는 압력을 조절함으로써 강봉(110)에서 발생하는 휨모멘트를 가변하게 되며, 이에 따라 띠장(95)으로 전달되는 힘 즉 휨모멘트도 변경시킬 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 공법은 공사방법이므로, 따라서 위에서와 같이 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)를 설치하고, 프리스트레스 가령 휨모멘트를 발생시킨 후, 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체(101~130)의 일부를 해제한 후, 제1 연장부(101)를 타설하고, 또 일정 공간을 두고 중공벽(700)을 형성하는 단계를 모두 포함한다고 볼 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 위의 내용에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 연장부(101~105)를 구성하는 제2 연장부(103)는 이후에 설명하겠지만 공사가 완료된 후 띠장(95)이 매립되기 전에 제1 연장부(101)에서 분리된다. 이와 같이 매립형 흙막이 띠장(95)을 형성할 때 제2 연장부(103)를 분리해 낼 수 있게 됨에 따라 공사비용 등이 상당히 절약될 수 있게 될 것이다.

봉부재, 가령 강봉(110)은 한쌍 즉 세트(set)의 연장부(101~105)에 각각 결합되어 복수의 연장부(101~105)를 서로 물리적으로 연결한다. 이에 의해 강봉(110)에 휨모멘트를 발생시키는 구조를 형성하게 된다. 강봉(110)은 연장부(101~105)의 제2 연장부(103)에 각각 결합될 수 있다. 가령

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이행할 수 있을 것이다.

90: 엄지말뚝 95: 띠장(재)
97: 버팀보 101: 제1 연장부
103: 제2 연장부 105: 결합부
110: 강봉(혹은 봉부재) 120: 유압잭(혹은 유압부재)
130: 고정부재 400: 볼트

Claims (3)

1. 굴착된 지반의 굴착면 주변에 설치되는 띠장(재)에 프리스트레스(prestress)를 발생시키는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체로서,
   상기 띠장의 일측면에서 연장되어 형성되고, 상기 일측면상의 이격된 위치에 각각 형성되어 외력을 제공받는 복수의 연장부;
   상기 복수의 연장부에 결합되며, 상기 외력에 의해 휨모멘트(bending moment)를 발생시켜 상기 띠장으로 전달하는 봉부재; 및
   상기 복수의 연장부의 일측에 구비되어 상기 외력을 제공하는 유압부재;를 포함하며,
   상기 유압부재는 상기 띠장에 발생하는 토압을 상쇄시키기 위해 상기 외력을 조절해 상기 봉부재의 휨모멘트를 가변시키며,
   상기 봉부재와 결합하여 상기 복수의 연장부 주변에 위치하며, 상기 유압부재가 고정되는 고정부재를 포함하고,
   상기 봉부재는 상기 복수의 연장부를 각각 관통시키는 관통부를 포함하며,
   상기 봉부재는 제2 연장부에 결합되며, 복수개의 봉부재가 제2 연장부에 각각 결합되고,
   상기 복수의 연장부는 2개의 연장부가 세트를 구성해 동작하며, 상기 유압부재는 상기 세트를 구성하는 하나의 연장부에 설치되는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 연장부 각각은,
   상기 띠장의 일측면에 장착되는 제1 연장부;
   상기 제1 연장부와 분리 가능하며, 상기 유압부재로부터 상기 외력을 제공받는 제2 연장부;
   상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부를 결합시키는 결합부;를 더 포함하며,
   상기 결합부는, 상기 외력에 의해 상기 제2 연장부를 움직이는 탄성부재를 포함하는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체.
   
3. 굴착된 지반의 굴착면 주변에 설치되는 띠장(재)에 프리스트레스를 발생시키는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 결합 구조체를 이용한 프리스트레스 공법으로서,
   상기 띠장의 일측면에서 연장되어 형성되고 상기 일측면상의 이격된 위치에 각각 형성되어 외력을 제공받는 복수의 연장부에 봉부재를 결합하는 단계;
   상기 외력은 상기 복수의 연장부의 일측에 구비되는 유압부재에 의해 제공되며, 상기 외력을 조절하여 상기 봉부재의 휨모멘트를 가변시키기 단계;
   상기 복수의 연장부에 제공되는 상기 외력에 의한 휨모멘트를 상기 봉부재에 발생시켜 상기 띠장으로 전달하는 단계;를 포함하고
   상기 복수의 연장부 각각은, 상기 띠장의 일측면에 설치되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부와 분리 가능한 제2 연장부를 포함하며, 상기 외력은 상기 유압부재에 의해 상기 제2 연장부에 제공하고
   상기 제2 연장부에 각각 결합되는 복수의 봉부재를 이용하여 상기 외력에 의한 휨모멘트를 발생시키는 단계;를 포함하고,
   상기 외력을 조절해 상기 2개의 연장부의 거리를 변경하여 상기 휨모멘트를 가변하는 단계;를 더 포함하는 프리스트레스가 적용된 흙막이벽 띠장 시공방법.

Images