KR20090101985A - 자립식 철골 트러스 흙막이 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면 흙막이 가시설을 구성하는 부재를 트러스 형태로 조합하여 흙막이 벽체의 강도 및 강성을 증가시킴으로써 굴착심도 약 10 미터까지는 지보공 없이 자립식으로 흙막이를 설치할 수 있다. 기존의 공법으로 지보공 없이 설치할 수 있는 자립식 흙막이의 최대 높이는 대략 3미터 정도에 불과하며, 이 높이를 초과하게 되면 지보공을 별도로 설치하여야 하는데, 주로 사용되는 지보공인 어스앵커(Earth Anchor), 스트러트(Strut), 레이커(Raker) 등은 현장여건이나 작업성 등을 고려할 때 설치가 매우 까다롭거나 아예 불가능한 경우도 있다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 다소나마 해결함과 동시에 자립식 철골 흙막이를 구성하는 부재를 모듈화하여 전용횟수를 획기적으로 증가시킴으로써 흙막이 설치 비용을 절감할 수 있는 방안도 추가로 제시하고자 한다.

Description

자립식 철골 트러스 흙막이 {Self-supporting Retaining Wall of Steel Truss}

본 발명은 흙막이 가시설 설계 및 철골구조물 설계에 관한 것이다.

일반적으로 굴착 심도가 크게 깊지 않고 수압이 과도하지 않은 경우 H-Pile을 주열식으로 시공하고 어스앵커, 스트러트, 레이커 등을 지보공으로 하는 흙막이공법이 널리 사용되고 있다. H-Pile은 H-Beam이 주로 사용되며 일정간격으로 흙막이 계획선을 따라 주열식으로 설치된다. 어스앵커는 배면측으로 여유 거리가 최소 7~8 미터 이상 확보되어야 설치할 수 있으며, 강연선을 삽입하고 시멘트 페이스트를 주입, 고결시킨 정착장에 의해 토압을 지지하므로 별도 양생 기간이 필요하다. 배면측으로 어스앵커의 여유 거리를 확보하기 어려운 경우 일반적으로 스트러트나 레이커가 지보공으로 사용된다. 스트러트는 수평으로 설치되어 각층 슬래브 타설 후 순차적으로 해체가 가능한 장점이 있으나, 지보공의 길이가 너무 길면 구조적으로 불안정해질 수 있으므로 적용이 곤란하며, 스트러트 자중을 지지하는 말뚝이 각층 슬래브를 관통함으로써 지하층 골조공사의 작업성이나 품질을 저하시키는 원인이 된다. 반면 레이커는 지하층 기초 저면에 콘크리트블록을 설치 후 경사방향으로 설치한 H-Beam을 지지하는 방식인데, 기초 저면이 연약지반인 경우는 적용이 곤란하고, 스트러트와 마찬가지로 지하외벽 및 슬래브 등을 관통하게 되므로 지하층 골조공사의 품질 저하뿐 만 아니라 외벽 누수의 원인이 될 수 있다.

굴착심도가 깊은 경우 지보공 설치는 필수적이나, 일반적으로 아파트 지하주차장와 같이 지하 1~2개층 높이로 면적에 비해 굴착심도가 그리 깊지 않은 경우에는 지보공 없이 자립식으로 흙막이 설치가 가능하도록 함으로써 지보공 설치에 따른 여러 가지 문제점을 해결하고자 한다.

일반적으로 흙막이를 구성하는 부재들은 개별적으로 설계되므로 사용되는 강재량에 비해서는 매우 비효율적인 설계가 이루어진다. 1차적으로 토압을 지지하는 H-Pile 및 띠장은 휨부재, 지보공은 인장 혹은 압축부재로 설계되며 힘의 흐름은 일방향으로 가정한다. 그러나, 단면에 비해 큰 강도를 가진 철골부재의 특성상 좌굴길이를 짧게 하는 등 형태적으로 긴밀하게 조합될 경우 더 큰 하중 및 변형에 저항할 수 있게 된다. 다시 말하면, 구조적으로 매우 안정적인 형태인 트러스 구조를 취함으로써 흙막이 벽체의 강성 및 강도를 크게 증가시킬 수 있다. 또한 철골부재는 볼트접합에 의해 서로 쉽게 연결하거나 분리할 수 있다는 장점을 이용하면 구성 부재를 모듈화하여 설치 기간 및 비용도 대폭 절감할 수 있다.

흙막이벽체의 강성 및 강도가 크게 증가되어 굴착심도 약 10 미터까지는 지보공 없이 자립식으로 흙막이를 설치할 수 있으므로 현장여건 등 외적 영향을 최소화하고 지하층 골조공사와의 간섭을 피할 수 있어 작업성 및 품질 향상이 기대된다. 또한 모듈화된 부재를 사용하면 작업속도뿐 만 아니라 현장가공에 따른 인건비 및 자재 손실을 최소화할 수 있어 비용도 크게 절감할 수 있다.

도 1은 자립식 철골 트러스 흙막이의 단면도 사례,

도 2은 자립식 철골 트러스 흙막이의 수평 사보강재를 포함한 평면도 사례,

도 3은 자립식 철골 트러스 흙막이 접합부 브라켓 상세도이다.

흙막이 계획선에 기존과 동일하게 H-Pile(이하 외측 H-Pile)을 일정간격으로 설치한 다음, 부지 내측으로 약 3 미터 가량 떨어진 위치에 H-Pile(이하 내측 H-Pile)을 외측 H-Pile의 2배 간격으로 설치한다. 이때 시공 오차 및 추후 변형을 고려하여 내측 H-Pile과 지하구조물 외벽 사이에는 100 밀리미터 정도 거리를 두고 설치하는 것이 바람직하다. 단면상 외측 H-Pile과 내측 H-Pile의 강축을 연결하는 사보강재 및 수평재, 입면상 외측 H-Pile을 서로 연결하는 띠장, 평면상 내측 H-Pile의 약축 방향 좌굴을 방지하기 위한 수평 사보강재(도 2)를 굴착단계별로 순차적으로 설치하면 자립식 철골 트러스 흙막이 설치가 완료된다.

설치순서를 다시 정리하면 다음과 같다.

1.외측 H-Pile, 내측 H-Pile을 시공한다.

2. 단면상 상부 역삼각형 토사 제거 후 브라켓 및 사보강재를 설치한다.

3. 단면상 하부 삼각형 구간의 토사 제거 후 브라켓 및 수평재를 설치한다.

4. 입면상 외측 H-Pile을 서로 연결하는 띠장을 설치한다.

5. 평면상 내측 H-Pile의 좌굴을 방지하기 위한 수평 사보강재를 연결한다.

6. 최종 굴착 높이까지 2항 ~ 5항 작업을 반복한다.

토압은 내측 H-Pile과 외측 H-Pile의 반력으로 치환된다. 다시 말하면, 토압에 의한 전도모멘트는 내측 H-Pile의 압축저항과 외측 H-Pile의 인발저항에 의해 지지되며 활동모멘트 역시 근입장 구간의 수동토압에 의해 지지된다. 내측 H-Pile은 압축저항을 위해 충분히 단단한 지반(풍화암 이상)까지 연장되어야 하며, 외측 H-Pile은 인발 저항을 위해 충분한 근입장이 확보되어야 한다. 특히, 인발에 저항하는 외측 H-Pile은 필요시 근입장 주변에 그라우팅을 실시하여 지반과의 밀착력을 크게 할 필요가 있다.

흙막이 부재의 각 절점은 설치 및 해체가 용이하고 전용이 가능하도록 볼트접합을 적용한 모듈화된 브라켓을 적용한다. 또한 띠장의 위치는 브라켓 직상부에 두어 경우에 따라 브라켓에 작용하는 수직 전단력을 보완할 수 있도록 한다. (도 3)

지하구조물 완성 후 흙막이 해체순서는 다음과 같다.

1. 토압이 지하구조물 외벽으로 직접 전달되도록 최하단을 제외한 나머지 수평재 위치마다 내측 H-Pile과 지하구조물 외벽 사이에 끼움판을 설치한다.

2. 추후 인발이 용이하도록 필요시 내측, 외측 H-Pile 하단부를 절단한다.

3. 사보강 앵글, 사보강재, 띠장, 수평재 순으로 1단 해체한다.

4. 1차 되메우기한다.

5. 최종 되메우기 높이까지 3항 ~ 4항 작업을 반복한다.

6. 내측, 외측 H-Pile을 인발한다.

Claims (1)

1. 흙막이 가시설을 구성하는 부재를 트러스 형태로 조합하여 흙막이 벽체의 강도 및 강성을 증가시킴으로써 굴착심도 약 10 미터까지 지보공 없이 자립식으로 흙막이를 설계하는 방법