KR20110060291A - 거푸집 및 지하외벽 수직철근 겸용 철재수직토류판과 그 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하구조물 구축공사시 가시설로서 수직H형강을 박고 굴착하면서 H형강 사이에 철재수직토류판과 수평부재를 설치하여 토압에 대한 저항역할을 하게 하면서 지하구조물 벽체의 콘크리트 타설시 H형강 사이에 설치된 철재수직토류판을 외측 거푸집역할과 함께 수직 휨보강근의 역할을 겸할 수 있게 한 것에 관한 것이다.

H형강, 지하구조물, 철재수직토류판, 거푸집

Description

거푸집 및 지하외벽 수직철근 겸용 철재수직토류판과 그 지지구조{made of iron soil retaining plate and its support structure for form and retaining-wall vertical reinforcement}

본 발명은 지하구조물 구축공사시 수직H형강을 박고 굴착하면서 H형강 사이에 철재수직토류판을 삽입하여 토압에 대한 저항역할을 하게 하면서 지하구조물 벽체의 콘크리트 타설시 H형강 사이에 삽입된 철재수직토류판을 거푸집 역할과 함께 수직 휨보강근의 역할을 할 수 있게 한 것에 관한 것이다.

건축공사나 토목공사의 지하구조물 구축공사시 일반적인 공사방법으로는 지하굴착공사 전 수직H형강(엄지말뚝, 이하 엄지말뚝으로 칭함)을 압입 또는 타입하여 박고 굴착하면서 목재토류판을 수평방향으로 엄지말뚝에 걸치면서 적층식으로 설치하여 지하를 굴착한다.

이때 굴착하는 위치는 지하 외벽의 거푸집작업을 위한 공간을 위해 구조물 외곽선에서 약 500mm이상 이격된 위치에 굴착하게 된다.

지하 굴착이 끝난 후 지하외벽 설치위치에 맞추어 수직 및 수평보강근을 시공하고 이후 벽체 전·후면에 거푸집공사를 한 후 콘크리트를 타설하여 지하구조체를 완성하게 된다.

그러나 H형강과 목재토류판으로 토류벽을 형성하여 흙막이 벽체를 형성하는 공법은 지하구조물 벽체의 거푸집을 설치하고 작업하기 위하여 상당한 여유공간을 필요로 하는 만큼 터파기 작업량이 증가하고, 지하구조물 완성 후에는 되메우기 작업량이 늘어난다는 낭비적인 요소가 있어 지하외벽 전면에만 거푸집을 설치하여 공사하는 합벽 공사방법을 현장에서 사용되나 지하외벽 합벽시스템의 경우 시공오차 등의 관계로 벽체의 두께를 일정하게 확보되는 것이 힘들며, 콘크리트 타설시 거푸집에는 측압이 작용하게 되는데 이를 지탱하기 위해 전면 거푸집 앞면에 서포트를 촘촘히 설치해야 하는 등의 단점이 있었다.

종래 H빔과 목재판을 이용하여 토류벽을 형성하는 흙막이 벽체공법의 낭비적인 요소를 해소하기 위하여 KR공개특허제2003-10407호(2003.02.05공개)에서는 도 1과 같이 H형강으로 이루어진 엄지말뚝(1)을 지중에 수직으로 근입시켜 설치하고, 보강용 섬유를 함유하고 있는 섬유보강소일시멘트(2)를 연결철물(4)이 지하외벽(5)의 콘크리트에 걸쳐져 매립될 수 있도록 위치하게 한 후 섬유보강소일시멘트를 상기 엄지말뚝(1)을 둘러싸고 엄지말뚝 사이를 채우도록 타설하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물 시공방법을 제안하여 흙막이 구조물이 건축물의 지하외벽과 합성되게 하여 거푸집을 대신할 수 있게 한 것이 공지되어 있었다.

그러나 상기와 같은 구성은 엄지말뚝 주위와 사이에 섬유보강소일시멘트를 채워 넣는 흙막이 벽체를 형성하여야 하고, H빔을 흙막이 벽체와 함께 영구히 지하에 매설하여야 하므로 공사비가 과다하게 소요된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 건축물의 지하구조물 옹벽을 시공하기 위한 터파기 작업량을 줄이고 되메우기 작업을 생략할 수 있게 하면서 협소한 공간에서 거푸집을 설치하고 해체하는 공정과 지하구조물 옹벽 후면 수직근의 배근공정이 불필요하게 하며, 흙막이 벽체형성을 위하여 지하에 수직으로 인입한 H형강을 벽체설치 후 인발회수하여 재활용할 수 있게 하여 전체적인 공기를 줄이고 공사비용을 절감할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 지하굴착공사 전에 H형강을 지하에 형성될 구조물벽체의 외곽경계선과 H형강의 내측면을 일치시켜 일정한 간격으로 설치하고 지반을 굴착한다.

설치되는 H형강 사이에 설치되는 철재수직토류판과, 철재수직토류판을 연결고정하는 철재수직토류판 지지구조에 의하여 철재수직토류판을 지지하고 고정하여 토압을 저항하는 흙막이 역할을 하게 한다.

본 발명은 기존의 목재토류판 시스템이 아닌 철재수직토류판을 형성함으로써 토압에 대한 저항역할과 콘크리트 타설시 거푸집 역할을 하게 하여 불필요한 터파기량 및 되메우기량을 줄일 수 있고, 협소한 공간에서 거푸집작업이 필요 없게 되 어 공사중 안전사고를 방지하게 할 수 있다.

또한 기존의 목재토류판의 경우 회수에 어려움이 있어 대부분 사장되나 본 발명의 철재수직토류판은 외측 평판과 내측T립이 콘크리트와 일체화되어 수직 휨보강근의 역할을 하게 되어 지하외벽의 수직철근을 대체함으로써 본 구조체로서 재사용된다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명 철재수직토류판과 그 지지구조의 부분사시도이고, 도 3은 본 발명 철재수직토류판의 상세단면도이며, 도 4는 본 발명 철재수직토류판의 또 다른 실시 예이고, 도 5는 본 발명 철재수직토류판 지지골조인 수평부재의 상세단면도로서 a)는 평면도이며, b)는 정면도이고, 도 6은 본 발명에서 콘크리트 타설 전 단면의 상세도로서 도 2의 A단면도 및 B단면도이며, 도 7은 본 발명 자유이동연결철물의 상세도이고, 도 8은 본 발명 자유이동연결철물의 또 다른 실시 예이며, 도 9는 a)는 본 발명 엄지말뚝과 자유이동연결철물의 결합상세도이며, b)는 자유이동연결철물과 수평부재의 결합상세도이고, c)는 엄지말뚝과 자유이동연결철물과 수평부재의 결합상세도이고, 도 10은 본 발명에서 콘크리트 타설 후 단면의 상세도로서 a)는 도 2의 A단면이고, b)는 도 2의 B단면도이며, c)는 상기 A, B 단면도의 C단면도이고, 도 11은 트러스형 사재 원형철근이 사용된 철재수직토류판에서 콘크리트 타 설 후 단면의 상세도이다.

본 발명은 가시설로서 토압에 저항하기 위한 목재 토류판과 지하벽체의 외측수직철근 및 콘크리트 타설시 구체의 형상을 유지하기 위한 거푸집을 대체하는 철재수직토류판 및 그 지지구조이다.

도 3에 도시된 바와 같이 철재수직토류판(1)의 형상은 외측 평판(1-1)과 내측 T립(Rib)(1-2)의 형상으로 구성되어 외측 평판과 내측 T립은 일체화되어 지하굴착공사 중 토압에 저항하는 토류판 역할과 콘크리트 타설시 거푸집역할을 하게 되며, 연속성을 가진 내측 T립의 넓은 부착면적은 콘크리트와 일체화되어 수직 휨보강근의 역할을 하게 되어 지하외벽의 수직철근을 대체하게 된다.

도 4는 철재수직토류판(1)의 또 다른 실시 예로서 외측 평판(1-1)과 내측 원형철근(1'-2)과 일체화시켜주는 트러스형 사재 원형철근(1'-3)으로 구성되어 지하굴착공사 중 토압에 저항하는 토류판 역할과 콘크리트 타설시 거푸집역할을 하게 하며, 콘크리트 경화 후에는 내측 원형철근이 콘크리트와 일체화되어 수직 휨보강근의 역할을 하게 되어 지하외벽의 수직철근을 대체하게 된다.

높은 수직공간을 철재수직토류판 만으로는 자립될 수 없으므로 철재수직토류판에 작용하는 토압을 토압지지구조인 엄지말뚝에 전달시키는 시스템이 필요하며 지지구조가 그 역할을 하게 구성하였다.

본 발명에서 지지구조는 철재수직토류판(1) 지지골조인 수평부재(2)와 상·하 및 전·후 자유이동연결철물(3)로 구성된다.

도 5에 도시된 바와 같이 수평부재(2)는 육각형 형태의 평철 상·하현재(2- 1)와 선재의 사재(2-2)로 구성되어 콘크리트 타설시 콘크리트가 쉽게 통과되어 밀실하게 시공되도록 하였으며, 상·하 현재는 하중의 크기(모멘트의 크기)에 따라 단부보다 중앙부가 큰폭이 되도록 육각형 형태로 구성하였으며, 선재의 사재는 전단력이 크게 작용하는 단부에는 2겹으로, 전단력이 적은 중앙부는 1겹의 라운드바(Round Bar)로 구성하였다.

수평부재(2)와 엄지말뚝(4)은 상·하 및 전·후 자유이동연결철물(3)에 의해 결속되어진다.

상·하 및 전·후 자유이동연결철물(3)은 토압의 크기에 따라 상·하방향으로 수평부재(2)의 설치간격을 조절가능하도록 하며, 지하구조물 벽체콘크리트 타설 후 엄지말뚝(4)이 콘크리트에 구속되지 않도록 하고 엄지말뚝(4)이 자유로이 인발되도록 하기 위해 설치 및 해체시 상·하방향으로 구속되지 않는 형상으로 하였으며, 엄지말뚝(4)의 압입 또는 타입시 엄지말뚝(4)의 수직도 및 설치위치가 정확하지 않을 수 있고 굴착면과 평행하지 않게 비틀어지게 시공될 수 있어 이에 대한 보정이 필요하다.

따라서 상·하 및 전·후 자유이동연결철물(3)은 전·후(수직도 보정), 좌·우(위치보정) 및 비틀어짐에 대한 보정이 가능하도록 그 형상을 구성하였다.

수직 자유이동연결철물(3)은 상·하 혀(3-2)를 낸 ㄷ형상(3-1)이 엄지말뚝(4)의 플랜지에 양측에서 끼우는 방식으로 결합되어 설치시 상·하 방향으로 이동이 가능하도록 하였으며, 플랜지의 일부에만 끼워지도록 하여 엄지말뚝(4) 인발시 장애가 최소화되도록 구성하였다.

혀(3-2)와 ㄷ형상(3-1)은 볼트(3-5)에 의한 회전가능한 방식으로 결합되므로 엄지말뚝(4) 시공시 용인될 수 있는 비틀어짐 시공오차를 설치시 보정이 가능하도록 구성하였다.

ㅜ형상의 상부(3-3)와 ㅗ형상의 하부(3-4)는 ㄷ형상(3-1)에 붙어있는 상하 혀(3-2)에 끼워지는 방식으로 결합된다.

엄지말뚝(4)의 전·후방향으로 수직도가 일정치 않는 경우 설치시 끼우는 깊이를 조절하여 이후 설치될 철재수직토류판(1)의 수직도를 조절할 수 있도록 하였으며, ㅜ형상의 상부(3-3)와 ㅗ형상의 하부(3-4)의 위치가 확정된 이후 혀(3-2)에 현장용접하여 그 위치가 고정되도록 하였다.

도 8은 상부(3-3)와 하부(3-4)의 또 다른 형상을 나타낸 것이다.

또한 철재수직토류판(1) 지지골조인 수평부재(2)는 상·하 및 전·후 자유이동연결철물(3)에 걸치는 형식으로 구속되며, 좌·우방향으로 자유로이 이동되면서 그 설치위치를 고정할 수 있으므로 엄지말뚝(4)의 시공오차에 의해 전·후 및 좌·우 방향으로 수직도가 유지되지 않아도 벽면시공은 수직도가 유지가능하도록 구성하였다.

따라서 철재수직토류판(1)과 그 지지골조인 수평부재(2)가 일체화되어 가시설로서의 토압에 대한 저항역할과 콘크리트 타설시 거푸집 역할 및 수직 휨보강근의 역할을 하게 되어 불필요한 터파기량 및 되메우기량을 줄일 수 있으며, 하나의 부재로서 3가지의 역할을 동시에 하게 되므로 경제적일 뿐만 아니라 전체적인 공기를 줄일 수 있는 효과가 있으며, 협소한 공간에서 거푸집작업이 필요없게 되어 공 사 중 안전사고를 방지할 수 있다.

도 1은 KR공개특허제2003-10407호(2003.02.05공개)의 평단면도

도 2는 본 발명 철재수직토류판과 그 지지구조의 부분사시도

도 3은 본 발명 철재수직토류판의 상세단면도

도 4는 본 발명 철재수직토류판의 또 다른 실시 예

도 5는 본 발명 철재수직토류판 지지골조인 수평부재의 상세단면도로서 a)는 평면도, b)는 정면도

도 6은 본 발명에서 콘크리트 타설 전 단면의 상세도로서 도 2의 A단면도 및 B단면도

도 7은 본 발명 자유이동연결철물의 상세도

도 8은 본 발명 자유이동연결철물의 또 다른 실시 예

도 9는 a)는 본 발명 엄지말뚝과 자유이동연결철물의 결합상세도이며, b)는 자유이동연결철물과 수평부재의 결합상세도이고, c)는 엄지말뚝과 자유이동연결철물과 수평부재의 결합상세도

도 10은 본 발명에서 콘크리트 타설 후 단면의 상세도로서 a)는 도 2의 A단면도이고, b)는 도 2의 B단면도이며, c)는 상기 A, B 단면도의 C단면도

도 11은 트러스형 사재 원형철근이 사용된 철재수직토류판에서 콘크리트 타설 후 단면의 상세도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 철재수직토류판 1-1. 평판

1-2. T립 1'-2. 내측 원형철근

1'-3. 트러스형 사재 원형철근 2. 수평부재

2-1. 상·하현재 2-2. 사재

3. 자유이동철물 3-1. ㄷ형상

3-2. 혀 3-3. 상부

3-4. 하부 3-5. 볼트

4. 엄지말뚝

Claims (6)

1. H형강이 타설된 지반을 굴착하여 흙막이 벽을 형성한 후 지하구조물벽체 시공을 위하여 거푸집을 설치하고 지지하는 구조에 있어서,

   수직으로 타설된 엄지말뚝(4)에 적정 간격으로 설치된 수평부재(2)와 그 뒷면에 설치된 철재수직토류판(1)이 콘크리트 타설 전에는 토류판 역할을, 콘크리트 타설시에는 거푸집 역할, 콘크리트 경화 후에는 휨보강근 역할을 하게 한 것을 특징으로 하는 거푸집 및 지하외벽 수직철근 겸용 철재수직토류판과 그 지지구조.
2. 제 1항에 있어서, 철재수직토류판(1)은 외측 평판(1-1)과 내측T립(1-2)으로 일체화되는 것을 특징으로 하는 거푸집 및 지하외벽 수직철근 겸용 철재수직토류판과 그 지지구조.
3. 제 1항에 있어서, 철재수직토류판(1)은 외측 평판(1-1)과 내측 원형철근(1'-2)으로 일체화되는 것을 특징으로 하는 거푸집 및 지하외벽 수직철근 겸용 철재수직토류판과 그 지지구조.
4. 제 1항에 있어서, 수평부재(2)는 상·하 및 전·후 자유이동연결철물(3)과 육각형태의 평철 상·하현재(2-1) 및 선재의 사재(2-2)로 구성된 것을 특징으로 하는 거푸집 및 지하외벽 수직철근 겸용 철재수직토류판과 그 지지구조.
5. 제 3항에 있어서, 연결철물(3)은 상·하혀(3-2)를 낸 ㄷ형상(3-1)이 엄지말뚝(4)의 양측에서 플랜지에 끼우는 방식으로 결합된 것을 특징으로 하는 거푸집 및 지하외벽 수직철근 겸용 철재수직토류판과 그 지지구조.
6. 제 4항에 있어서, 상·하혀(3-2)와 ㄷ형상(3-1)은 볼트(3-5)에 의하여 회전가능한 방식으로 결합되어 엄지말뚝(4) 시공시 용인될 수 있는 비틀어짐 시공오차를 설치시 보정가능하게 구성한 것을 특징으로 하는 거푸집 및 지하외벽 수직철근 겸용 철재수직토류판과 그 지지구조.

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