KR20050101145A

KR20050101145A - 버팀대 선행재하 시스템

Info

Publication number: KR20050101145A
Application number: KR1020050091854A
Authority: KR
Inventors: 정순용
Original assignee: 정순용
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2005-10-20
Also published as: KR100738970B1

Abstract

본 발명은 버팀대를 이용한 지반 굴착시 버팀대에 선행하중을 가하여 주변지반의 변형을 억제하는 것이 가능하게 하는 재하시스템에 관한 것이다. 버팀대에 원하는 크기의 선행하중을 가한 후 일반적으로 이용하는 스크류잭을 이용하여 하중을 지지하게 하는 것이 가능한 대칭형 재하시스템과, 재하시스템과 버팀대 사이의 연결이 용이한 볼트로 구성된다.

Description

버팀대 선행재하 시스템{Preloading system for strut}

본 발명은 버팀대를 이용한 지반 굴착시 버팀대에 미리 하중을 가하여 굴착에 따른 주변 지반의 변형을 억제하는 것을 목적으로 한다. 지반의 굴착은 단계적으로 이루어지는데 각 단계마다 버팀대를 이용하여 주변 지반이 무너지는 것에 저항하는 가시설을 형성하게 된다. 이때 버팀대에 선행 하중을 가하여 주변 지반을 강하게 밀어줄 경우 안정적으로 다음 단계의 굴착이 가능하며, 주변 지반의 변형을 최소화 할 수 있다.

초기에 개발된 '스크류잭'은 버팀대의 한쪽 끝에 설치하고, 손잡이를 중심으로 양쪽에 오른나사와 왼나사를 설치하여 손잡이를 돌리면 버팀대에 하중이 가해지게 된다. 그러나 해머 등으로 손잡이를 때려서 돌리더라도 원하는 하중에 크게 미치지 못하는 단점이 있으며, 현재는 약간의 선행 하중을 가하는 효과와 함께 주로 길이를 정확하게 맞추는 목적으로 널리 이용되고 있다.

일본 등지에서는 버팀대의 한쪽 끝에 스크류잭 대신 '유압실린더'를 설치하여 원하는 하중을 가하기도 하였으나 비용이 과도하게 소요되고 시간이 지남에 따라 유압실린더의 압력이 감소하는 문제가 발생하였다.

위의 두 가지 특성을 혼합한 구조로써 '프리로딩잭'으로 불리는 제품이 국내에서 개발되어 이용되고 있다. 초기에 하중을 가할 때는 유압실린더를 이용하고 나사를 이용하여 길이를 고정함으로써 하중을 유지하는 방식이다. 그러나 프리로딩잭은 새로운 구조의 제품을 적용해야 하는 단점으로 인하여 현재까지 널리 적용되지 못하고있다.

본 발명에서는 현재 널리 보급된 '스크류잭'을 이용하면서 버팀대에 원하는 크기의 하중을 가할 수 있는 재하시스템과, 재하시스템과 버팀대 사이의 연결이 용이한 볼트의 구조를 개발하였다. 버팀대와 스크류잭이 직렬로 연결되므로 반복 재사용이 가능한 재하시스템은 별도의 거치대가 필요한데, 버팀대와 스크류잭을 연결하는 볼트의 구조를 변경함으로써 이 문제를 해결하였다.

본 발명은 버팀대의 끝에 설치된 '스크류잭'에 원하는 크기의 선행 하중을 가할 수 있는 반복 재사용이 가능한 재하시스템과, 버팀대와 스크류잭의 설치에 지장을 주지 않으면서 재하시스템의 연결이 가능한 볼트를 제공하고자 하였다.

도 1은 '스크류잭(이하 부호 (10)으로 표현)'을 나타낸 것으로 스크류잭의 몸체(11a, 11b)와 손잡이(12)와 일체로 구성된 왼나사(13a)와 오른나사(13b)로 구성된다. 손잡이(12)를 돌리면 두 몸체 (11a)와 (11b)가 가까워지고, 손잡이를 반대 방향으로 돌리면 두 몸체 (11a)와 (11b)가 멀어지게 된다. 도 1의 (가)는 두 몸체 (11a)와 (11b)가 가까워졌을 때를 나타내고, (다)는 두 몸체 (11a)와 (11b)가 멀어졌을 때를 나타낸다. (나)는 (가)와 동일한 상태를 나사(13a, 13b)부분이 보이게 나타낸 것이고, (라)는 (다)와 동일한 상태를 나사(13a, 13b)부분이 보이게 나타낸 것으로 스크류잭(10)의 길이 변화를 표현하기 위함이다. 이후의 도면에서는 주로 (나)와 (라)로 표현하였다.

도 2는 본 발명의 '재하시스템(이하 부호 (20)으로 표현)'을 이용하여 버팀대(21)에 하중을 가하고 스크류잭의 길이를 늘이기 전의 모습을 나타낸 것이다. 버팀대(21)에 스크류잭(10)과 재하시스템(20)을 설치하고 재하시스템의 유압실린더(23a, 23b)를 이용하여 선행 하중을 가한 상태이다. (22)는 띠장으로 (22a)는 띠장으로 이용되는 H-형강의 웹(web)이며 (22b)와 (22c)는 플랜지(flange)를 나타낸다. 스크류잭(10)을 중심으로 양쪽에 대칭으로 설치된 유압실린더(23a, 23b)는 각각의 끝에 연결된 지지대(24a, 24b)를 통하여 버팀대(21)의 끝에 설치된 지지판(25)에 연결된다. 도 2에서 재하시스템(20)이 없고 (26)의 파선으로 표시된 원 안의 볼트가 일반적인 볼트인 경우는 현재 적용되는 스크류잭(10)의 연결 방법에 해당한다.

도 3은 도 2의 (26)을 상세히 표현한 것으로 본 발명의 이중볼트(31)를 이용한 재하시스템(20)의 연결을 나타내고 있다. 버팀대(21)의 끝에 설치된 지지판(25)에 스크류잭의 몸체(11)를 고정시킴과 동시에 재하시스템(20)의 지지대(24)를 연결 할 수 있는 두부가 확대된 이중볼트(31)를 나타내고 있다. (32)와 (33)은 이중볼트(31)에 맞는 너트를 나타낸다. 도 4는 이중볼트(31)의 각 부분을 상세히 나타낸 것으로, (가)와 같이 버팀대용 볼트부(41)와 조임용 볼트 두부(42)에 재하시스템(20)의 지지대(24)를 거치하기 위한 확대두부(43)가 형성되고 이어서 재하장치 고정용 나사부(44)가 일체로 구성된다. 조임용 볼트 두부(42)는 렌치 등으로 돌려서 조일 수 있는 형태로 AA단면을 나타낸 도 4의 (나)와 같이 육각형의 형태가 합당하다. 이중볼트(31)의 변형으로 도 5와 같이 버팀대용 볼트부(41)와 조임용 볼트 두부(42)에 재하시스템(20)의 지지대(24)를 거치하기 위한 확대두부(43)가 형성되고 이어서 재하장치 고정 막대(51)가 일체로 구성되며, 재하장치 고정 막대(51)에는 핀홀(52)을 형성하여 핀으로 재하시스템(20)의 지지대(24)를 고정시킬 수 있다.

도 6은 재하시스템(20)의 양쪽에 대칭으로 설치된 유압실린더(23a, 23b)와 지지대(24a, 24b) 사이에 각각 설치되어 서로 대칭인 양쪽 부재 사이에 일정한 거리를 유지할 수 있게 하는 지지프레임(61, 62)를 나타낸 것으로, 도 6과 도 7 이외의 도면에서는 간략한 표현을 위하여 생략한 부분이다. 이러한 지지프레임(61, 62)은 그 수는 중요하지 않으며 서로 대칭인 양쪽의 부재(유압실린더, 지지대 등)가 일정한 거리를 유지할 수 있는 강도와 강성을 가지면 된다. 즉, 재하시 양쪽의 부재가 힘을 받아 전체 시스템이 과도하게 변형되거나 양쪽의 부재 사이가 벌어지지 않게 고정하는 역할을 하게 된다.

도 7은 전체 시스템의 이해를 돕기 위하여 위에서 본 도면인 (가)의 BB단면을 나타낸 (나)와 함께 도시한 것으로, (가)는 굴착 현장을 위에서 본 모습이며 (나)는 측면에서 본 단면이다. (21a)는 버팀대로 이용되는 H-형강의 웹(web)이며 (21b)와 (21c)는 H-형강의 플렌지(flange)에 해당한다.

이상에서 본 발명의 재하시스템(20)과 버팀대(21)와 재하시스템의 연결이 가능하게 하는 이중볼트(31)의 구조에 대하여 설명하였다.

다음은 본 발명의 재하시스템(20)을 이용하여 버팀대(21)에 선행 하중을 가하는 과정을 설명하고자 한다.

도 8의 (가)에서부터 (바)까지의 도면은 본 발명의 재하시스템(20)을 이용하여 버팀대(21)에 선행 하중을 가하는 일련의 과정을 순차적으로 나타낸 것으로, 굴착면을 위에서 본 모습이며 간략한 도면을 위하여 지지프레임(61, 62)은 생략하였다. (가)는 버팀대(21)에 이중볼트(31)를 이용하여 스크류잭(10)과 재하시스템(20)을 연결한 모습이며, (나)는 (가)의 조립체를 크레인 등의 장비를 이용하여 띠장(22)의 고정할 위치에 들어올린 모습으로 이때 유압실린더(23)의 길이는 최소화된 상태이다. (다)는 (나)의 상태에서 유압실린더(23)에 원하는 크기의 선행 하중을 가한 상태로 이때 띠장(22)과 버팀대(21) 사이의 하중을 재하시스템(20)이 지지하게 된다. (라)는 (다)의 상태에서 스크류잭(10)의 손잡이(12)를 돌려 띠장(22)에 닿을 때까지 길이를 늘린 다음 띠장(22)과 스크류잭(10)을 볼트(81)로 고정시킨 모습이며, (마)는 (라)의 상태에서 유압을 제거하여 유압실린더(23)의 길이를 줄인 것으로 이때부터 스크류잭(10)이 선행 하중을 지지하게 된다. (바)는 (마)의 상태에서 재하시스템(20)을 제거한 모습으로 버팀대(20)에 선행 하중을 가하는 일련의 과정이 종료된 모습이다.

또한 공사 종료 후 버팀대(21)와 띠장(22)을 분리할 때에도 본 발명의 재하시스템(20)을 유용하게 이용할 수 있으며 그 순서는 도 9의 (가)에서부터 (바)에 이르는 일련의 과정으로 설명할 수 있다. (가)는 도 8의 (바)와 같은 상태로 스크류잭(10)이 버팀대(21)와 띠장(22) 사이에서 선행 하중을 지지하고 있다. (나)는 (가)의 상태에서 이중볼트(31)를 이용하여 재하시스템(20)을 설치하고 스크류잭(10)과 띠장(22)을 고정하고 있는 볼트(81)를 제거한 모습으로, 이때 재하시스템(20)의 유압실린더(23)는 길이가 짧은 상태이다. (다)는 (나)의 상태에서 유압을 가하여 유압실린더(23)의 길이를 늘여서 스크류잭(10)과 띠장(22)이 분리되게 한 것으로, 이때 스크류잭(10)은 하중을 지지하지 않고 재하시스템(20)이 모든 하중을 지지하게 된다. (라)는 (다)의 상태에서 스크류잭의 손잡이(12)를 돌려 스크류잭(10)의 길이가 짧아지게 한 상태이며, (마)는 (라)의 상태에서 유압을 제거하여 유압실린더(23)의 길이를 짧게 한 것을 나타내고 있으며 이때부터 버팀대(21)와 띠장(22) 사이에는 아무런 구속이 없어지게 된다. (바)는 (마)의 상태에서 버팀대(21)를 띠장(22)에서 분리하여 제거한 상태를 나타내며 이것으로 버팀대의 해체가 종료된다.

지반 굴착시 버팀대에 선행 하중을 가하는 것은 굴착면의 안정성 확보와 주변 지반의 변형을 억제하는데 매우 효과적인 방법이며, 공학적으로 반드시 실행되어야 할 과정이다. 그러나 현재까지는 널리 보급된 스크류잭의 재하 하중의 한계 등으로 인하여 원하는 선행 하중을 가하지 못하였다. 본 발명의 재하시스템을 적용함으로써 스크류잭을 이용하여 버팀대와 띠장 사이에 원하는 크기의 선행 하중을 가하여 안정적이고 경제적인 지반 굴착이 가능하다.

도 1 : 스크류잭(10) 개요도

도 2 : 재하시스템(20) 개요도

도 3 : 이중볼트(31)를 이용한 버팀대, 스크류잭 및 재하시스템의 연결 모습

도 4 : 본 발명의 이중볼트

도 5 : 본 발명의 변형된 이중볼트

도 6 : 지지프레임(61, 62)을 이용한 대칭인 양쪽 부재의 연결

도 7 : 재하시스템(20) 단면도

도 8 : 재하시스템의 작동 단계(스크류잭 설치)

도 9 : 재하시스템의 작동 단계(스크류잭 해체)

Claims

스크류잭(10)을 중심으로 양쪽에 대칭으로 설치된 유압실린더(23a, 23b); 유압실린더의 끝에 설치되어 유압실린더를 지지하는 각각의 지지대(24a, 24b); 양쪽에 대칭으로 설치된 유압실린더(23a, 23b) 및 지지대(24a, 24b) 사이에 각각 설치되어 서로 대칭인 양쪽의 부재 사이의 일정한 거리를 유지할 수 있게 하는 지지프레임(61, 62); 버팀대(21)에 스크류잭(10)과 지지대(24a, 24b)를 연결할 수 있게 하는 이중볼트(31)로 구성되어,

이중볼트(31)를 이용하여 버팀대(21)에 설치하고 유압실린더(23a, 23b)를 이용하여 버팀대와 띠장(22) 사이에 원하는 크기의 선행 하중을 가한 후 스크류잭(10)의 길이를 늘여 선행 하중을 지지하게 한 후 유압실린더(23)의 유압을 제거하여 재하시스템(20)의 분리가 가능하게 함으로써,

버팀대(21)와 띠장(22) 사이에 설치하는 스크류잭(10)에 원하는 크기의 선행 하중을 가할 수 있는 것을 특징으로 하는 버팀대 선행재하 시스템
제 1항의 이중볼트(31)에 있어서,

수나사로 구성된 버팀대용 볼트부(41); 정육각형 등의 형태로 렌치 등을 이용하여 돌릴 수 있는 조임용 볼트두부(42); 재하시스템(20)의 지지대(24)를 거치하기 위하여 단면적이 확대된 확대두부(43); 재하시스템(20)의 지지대(24)를 고정 할 수 있는 수나사 형태의 재하장치 고정용 나사부(44)가 일체로 구성되어,

버팀대용 볼트부(41)와 너트(32)를 이용하여 버팀대와 스크류잭(10)을 연결하고; 확대두부(43)에 재하시스템(20)의 지지대(24)를 거치하고; 재하장치 고정용 나사부(44)와 너트(33)를 이용하여 지지대(24)를 고정시킬 수 있게 구성된 이중볼트를 이용하는 것을 특징으로 하는 버팀대 선행재하 시스템
제 1항의 이중볼트(31)에 있어서,

수나사로 구성된 버팀대용 볼트부(41); 정육각형 등의 형태로 렌치 등을 이용하여 돌릴 수 있는 조임용 볼트 두부(42); 재하시스템(20)의 지지대(24)를 거치하기 위하여 단면적이 확대된 확대두부(43); 재하시스템(20)의 지지대(24)를 고정 할 수 있고 핀홀(52)이 형성된 재하장치 고정막대(51)로 구성되어,

버팀대용 볼트부(41)와 너트(32)를 이용하여 버팀대와 스크류잭(10)을 연결하고; 확대두부(43)에 재하시스템(20)의 지지대(24)를 거치하고; 재하장치 고정막대(51)의 핀홀(52)에 핀을 꽂아 지지대(24)를 고정시킬 수 있게 구성된 이중볼트를 이용하는 것을 특징으로 하는 버팀대 선행재하 시스템