KR20130050172A - 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부 토압으로 인한 시설의 변형을 방지함은 물론 시공의 안전성을 도모하고 시공비용을 절감할 수 있게 제공하도록, 지하 굴착구멍의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치되는 가시설 구조에 있어서, 상기 굴착구멍의 벽면을 지지하도록 접하여 지중에 수직으로 설치되는 흙막이부재와; 상기 흙막이부재의 하부에 한쪽이 고정 설치되고 반대쪽은 지상을 향해 길게 연장하도록 형성되는 와이어부재와; 상기 흙막이부재를 수직방향으로 잡아 고정할 수 있게 상기 와이어부재 중 지상을 향해 연장된 한쪽 끝단이 연결되고 상기 와이어부재가 긴장된 상태를 이루도록 조여 고정하는 조임수단;을 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 제공하고, 지하 굴착구멍의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치하는 가시설 공법에 있어서, 하부에 와이어부재의 한쪽을 고정한 흙막이부재를 준비하는 단계와; 굴착영역의 둘레를 따라 벽면을 이룰 수 있도록 지중에 상기 흙막이부재를 설치하는 단계와; 굴착영역을 따라 지표면의 지반을 굴착하여 지중에 굴착구멍을 형성하는 단계와; 지상에서 조임수단을 이용해 상기 와이어부재가 긴장된 상태를 이루도록 조여 상기 흙막이부재를 수직방향으로 고정하는 단계;를 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법을 제공한다.

Description

와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법{Self-supporting Temporary Structure Using Steel Wire And Method Of The Same}
본 발명은 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지하구조물의 구축을 위한 가시설을 수직방향으로 잡아주어 외부 토압으로 인한 시설의 변형을 방지함은 물론 시공의 안전성을 도모하고 시공비용을 절감하는 것이 가능한 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법에 관한 것이다.
최근 건물을 건축함에는 지형적으로 부족한 토지면적의 영향을 받아 건축비용에 토지비용이 상당한 비중을 차지하고, 이는 현대의 건물구조가 일정한 구역 내에서 최대한의 공간을 확보하도록 지상으로 건물을 높게 건축함은 물론 지하공간을 활용하고자 지하를 깊게 굴착시공하여 건물을 건축하고 있으며, 지하 구조물을 건설할 경우 지하 가시설의 시공함을 기초로 시공이 진행된다.
일반적으로 가시설은 지하를 향해 지반을 굴착하는데, 굴착한 벽을 보강하여 토압과 같은 외부 압력을 지탱하도록 굴착영역을 따라 토류벽을 형성토록 시공된다.
종래 가시설 공법으로는 가장 널리 사용되고 있는 버팀대를 이용한 버팀대(strut)지지공법이 있으며, 버팀대 없이 토류벽을 시공하는 지반앵커(earth anchor)공법 등이 사용되고 있다.
상기한 버팀대지지공법은 일정한 간격을 두고 기초기둥인 버팀대(예를 들면, 시트파일, H파일 등)를 설치하고, 버팀대 사이의 공간에는 토류판을 설치하여 가시설을 시공하는 것으로서, 가시설을 시공하도록 설계함에는 굴착 단계별 토압과 버팀대에 작용하는 하중을 반복적으로 계산하여 최대값을 견뎌 유지할 수 있도록 버팀대를 설치함에 따라 시공한다.
그러나 상기한 종래의 버팀대지지공법은 버팀대가 2~3m 이내로 그 간격이 매우 촘촘하게 배치되어 굴착영역이 큰 경우 많은 양의 버팀대가 사용됨에 따라 시공비용이 많이 소요되고, 다수의 버팀대로부터 굴착영역 내의 작업범위가 제한되므로 굴착장비의 이동은 물론 굴착한 토사 및 자재의 운반 등 버팀대가 여러 운반작업에 간섭되어 원활한 작업에 방해가 되며, 이는 구조물의 철근이나 거푸집 작업에도 지장을 초래하여 작업효율을 현저히 저하하는 문제점이 있었다.
또한 버팀대지지공법은 구조물에 수많은 관통공을 구비하여 시공하기 때문에 시공후 구조물의 내구성 및 방수성에 결함을 초래할 수 있는 문제가 있었다.
한편 상기한 지반앵커공법은 상기와 같은 버팀대지지공법의 문제로부터 가시설의 작업공간을 충분히 확보할 수 있는 공법으로 버팀대가 아닌 어스앵커를 이용하여 강재 파일을 지지한다. 즉, 파일의 뒤쪽 지반을 향해 경사를 이루는 구멍을 천공하고 와이어이나 강봉을 삽입한 후 강봉의 끝 부분에 기계적인 방법이나 에폭시, 시멘트 그라우팅 등의 화학적인 방법을 사용하여 정착시키며 강봉을 긴장하여 강재파일을 고정시키는 방법에 의해 시공한다.
그러나 상기한 종래의 지반앵커공법은 도심지에서의 공사가 이뤄지는 경우 시공현장의 조건에 제한이 많음은 물론 주변의 인접 사유지에 침범되어 민원이 발생할 여지가 높으며 대규모의 굴착이 아닌 공사에는 공사비용이 과다하게 소요된다는 문제점이 있었다.
또한 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 PC강연선과 짧은 받침대를 이용하여 모멘트 형상과 유사하게 시공함에 따라 프리스트레스를 가한 PC강연선의 인장력이 토압에 의한 압축력으로 하중과 변위에 저항하도록 개발된 가설공법(ISP공법)이 제안되어 사용중에 있다.
그러나 상기한 종래의 가설공법은 가시설 구조물과 띠장 수직재가 서로 간섭하여 시공성이 결여되고 불시에 변위현상이 발생하는 경우 신속한 대응이 어려워 시공중 안전성이 취약한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가시설의 파일을 각각 수직방향으로 잡아 고정하는 수단을 구성하여 가시설에 가해지는 외부 압력으로부터 견고하게 외형의 변화를 억제하므로 건축물의 시공효율 및 품질을 높이고 공사진행중 시공의 안전성을 높일 수 있는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 견고하고도 간단한 시공구조를 이루어 굴착이나 자재운반작업이 용이하므로 원활한 작업을 도모함은 물론 공기를 단축하고 시공이 간편하여 시공의 편의성을 제공하며 시공비용을 대폭 절감할 수 있는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조는 지하 굴착구멍의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치되는 가시설 구조에 있어서, 상기 굴착구멍의 벽면을 지지하도록 접하여 지중에 수직으로 설치되는 흙막이부재와; 상기 흙막이부재의 하부에 한쪽이 고정 설치되고 반대쪽은 지상을 향해 길게 연장하도록 형성되는 와이어부재와; 상기 흙막이부재를 수직방향으로 잡아 고정할 수 있게 상기 와이어부재 중 지상을 향해 연장된 한쪽 끝단이 연결되고 상기 와이어부재가 긴장된 상태를 이루도록 조여 고정하는 조임수단;을 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 흙막이부재에 고정 설치되고 상기 와이어부재로부터 상기 흙막이부재에 가해지는 힘을 지지하여 변형을 억제할 수 있도록 형성되는 반력지지대를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 반력지지대는 상기 흙막이부재로부터 복수의 프레임이 한쪽으로 연장하여 서로 접하는 삼각대 형상으로 구성하는 것도 가능하고, 상기 반력지지대는 복수의 상기 흙막이부재를 연결하도록 횡방향으로 길게 설치되고 원형의 단면형상으로 구성하는 것도 가능하며, 상기 반력지지대는 복수의 상기 흙막이부재를 연결토록 구비되는 띠장의 한쪽 면에 연결 설치하여 띠장형으로 구성하는 것도 가능하다.
또한 상기 반력지지대에는 상기 흙막이부재로부터 상기 와이어부재가 지지되는 간격을 조절가능하도록 형성되는 거리조절수단을 구비하여 구성하는 것도 가능하다.
또한 상기 반력지지대는 상기 흙막이부재에 상하 간격을 두고 복수로 설치하여 구성하는 것도 가능하다.
그리고 상기 와이어부재가 지상에서 상기 조임수단을 통해 긴장된 상태로 고정하여 연결될 수 있도록 지면에 설치되는 고정수단을 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 고정수단은 상기 굴착구멍의 상측 둘레로부터 거리를 두고 설치되며 상기 와이어부재를 고정가능하도록 체결부가 형성된다.
또한 상기 고정수단은 상기 굴착구멍의 개방된 상측에 설치되고 상기 와이어부재 간에 서로 대응되는 방향에서 접하여 상기 조임수단을 통해 연결되도록 상기 와이어부재가 하부에서 상부를 향해 감싸질 수 있게 지지하는 수평버팀대로 구성하는 것도 가능하다.
또한 상기 수평버팀대에는 상기 굴착구멍을 가로질러 상부에 격자형태로 형성되고 다수의 상기 와이어부재가 하나의 군을 이루도록 모으는 안내부재가 구비되는 격자버팀대를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
그리고 본 발명이 제안하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법은 지하 굴착구멍의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치하는 가시설 공법에 있어서, 하부에 와이어부재의 한쪽을 고정한 흙막이부재를 준비하는 단계와; 굴착영역의 둘레를 따라 벽면을 이룰 수 있도록 지중에 상기 흙막이부재를 설치하는 단계와; 굴착영역을 따라 지표면의 지반을 굴착하여 지중에 굴착구멍을 형성하는 단계와; 지상에서 조임수단을 이용해 상기 와이어부재가 긴장된 상태를 이루도록 조여 상기 흙막이부재를 수직방향으로 고정하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
또한 상기 굴착구멍을 형성할 때에 상기 흙막이부재의 한쪽 면에 반력지지대를 설치하는 단계를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 반력지지대를 복수로 설치할 때에 상기 굴착구멍을 일정량의 깊이로 나눠 순차적으로 형성하되 상기 굴착구멍의 일정한 깊이로 굴착한 후 상기 반력지지대를 설치함을 반복하여 상기 반력지지대와 상기 굴착구멍을 단계별로 함께 형성한다.
상기 반력지지대를 단계별로 형성할 때마다 상기 와이어부재가 상기 반력지지대를 경유하도록 걸은 후 상기 조임수단을 이용하여 상기 와이어부재가 긴장된 상태로 상기 흙막이부재를 지지하도록 임시로 조여준다.
또한 상기 흙막이부재를 설치할 때에 상기 와이어부재의 한쪽이 지상에서 고정될 수 있도록 지면에 고정수단을 설치하는 단계를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법에 의하면 가시설의 지주인 흙막이부재를 와이어에 의해 각각 수직방향으로 잡아 견고히 고정하도록 구성하므로 외부 압력에 의한 외형의 변화를 억제하고 계속해서 진행되는 시공과정에서 작업자의 안전성을 높이며 건축물의 우수한 시공품질을 도모할 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법은 시공할 영역으로만 굴착에 의한 공사가 이루어져 주변의 인접 사유지를 침범하지 않으며 지역적인 여건에 영향 없이 시공의 실효성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법은 간단하면서도 견고한 시공구조를 이루므로 공사비용을 대폭 절감하여 경제적인 시공을 제공하고 시공에 필요한 다양한 굴착장비나 자재 등의 운반작업이 용이하여 원활한 시공작업을 도모하며 이는 자유로운 운반작업을 통해 작업의 효율성을 높임은 물론 공기를 대폭 단축하고 시공의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자립식 가시설 구조의 일실시예를 나타내는 단면도.
도 2의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 자립식 가시설 구조에 있어서 고정수단의 제1실시예를 나타내는 부분확대도.
도 3은 본 발명에 따른 자립식 가시설 구조에 있어서 고정수단의 제2실시예를 나타내는 부분확대도.
도 4의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 자립식 가시설 구조에 있어서 고정수단의 제2실시예를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 자립식 가시설 구조의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 자립식 가시설 구조의 다른 실시예에 있어서 반력지지대의 제2실시예를 나타내는 부분확대도.
도 7은 본 발명에 따른 자립식 가시설 구조의 다른 실시예에 있어서 반력지지대의 제3실시예를 나타내는 부분확대도.
도 8은 본 발명에 따른 자립식 가시설 구조의 다른 실시예에 있어서 거리조절수단이 구비된 반력지지대를 나타내는 부분확대도.
도 9는 본 발명에 따른 자립식 가시설 공법의 일실시예를 나타내는 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 자립식 가시설 공법의 다른 실시예를 나타낸 블록도.
도 11은 본 발명에 따른 자립식 가시설 공법의 다른 실시예에 있어서 반력지지대의 설치과정을 나타내는 공정도.
본 발명은 지하 굴착구멍의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치되는 가시설 구조에 있어서, 상기 굴착구멍의 벽면을 지지하도록 접하여 지중에 수직으로 설치되는 흙막이부재와; 상기 흙막이부재의 하부에 한쪽이 고정 설치되고 반대쪽은 지상을 향해 길게 연장하도록 형성되는 와이어부재와; 상기 흙막이부재를 수직방향으로 잡아 고정할 수 있게 상기 와이어부재 중 지상을 향해 연장된 한쪽 끝단이 연결되고 상기 와이어부재가 긴장된 상태를 이루도록 조여 고정하는 조임수단;을 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 흙막이부재에 고정 설치되고 상기 와이어부재로부터 상기 흙막이부재에 가해지는 힘을 지지하여 변형을 억제할 수 있도록 형성되는 반력지지대를 더 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 반력지지대는 상기 흙막이부재로부터 복수의 프레임이 한쪽으로 연장하여 서로 접하는 삼각대 형상으로 구성되는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 반력지지대는 복수의 상기 흙막이부재를 연결하도록 횡방향으로 길게 설치되고 원형의 단면형상으로 구성되는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 반력지지대는 복수의 상기 흙막이부재를 연결토록 구비되는 띠장의 한쪽 면에 연결 설치하여 띠장형으로 구성되는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 반력지지대에는 상기 흙막이부재로부터 상기 와이어부재가 지지되는 간격을 조절가능하도록 형성되는 거리조절수단을 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 반력지지대는 상기 흙막이부재에 상하 간격을 두고 복수로 설치하여 구성되는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 와이어부재가 지상에서 상기 조임수단을 통해 긴장된 상태로 고정하여 연결될 수 있도록 지면에 설치되는 고정수단을 더 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 고정수단은 상기 굴착구멍의 상측 둘레로부터 거리를 두고 설치되며 상기 와이어부재를 고정가능하도록 체결부가 형성되는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 고정수단은 상기 굴착구멍의 개방된 상측에 설치되고 상기 와이어부재 간에 서로 대응되는 방향에서 접하여 상기 조임수단을 통해 연결되도록 상기 와이어부재가 하부에서 상부를 향해 감싸질 수 있게 지지하는 수평버팀대로 구성되는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 수평버팀대에는 상기 굴착구멍을 가로질러 상부에 격자형태로 형성되고 다수의 상기 와이어부재가 하나의 군을 이루도록 모으는 안내부재가 구비되는 격자버팀대를 더 포함하여 구성되는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조를 기술구성의 특징으로 한다.
또한 본 발명은 지하 굴착구멍의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치하는 가시설 공법에 있어서, 하부에 와이어부재의 한쪽을 고정한 흙막이부재를 준비하는 단계와; 굴착영역의 둘레를 따라 벽면을 이룰 수 있도록 지중에 상기 흙막이부재를 설치하는 단계와; 굴착영역을 따라 지표면의 지반을 굴착하여 지중에 굴착구멍을 형성하는 단계와; 지상에서 조임수단을 이용해 상기 와이어부재가 긴장된 상태를 이루도록 조여 상기 흙막이부재를 수직방향으로 고정하는 단계;를 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법을 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 굴착구멍을 형성할 때에 상기 흙막이부재의 한쪽 면에 반력지지대를 설치하는 단계를 더 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법을 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 반력지지대를 복수로 설치할 때에 상기 굴착구멍을 일정량의 깊이로 나눠 순차적으로 형성하되 상기 굴착구멍의 일정한 깊이로 굴착한 후 상기 반력지지대를 설치함을 반복하여 상기 반력지지대와 상기 굴착구멍을 단계별로 함께 형성하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법을 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 반력지지대를 단계별로 형성할 때마다 상기 와이어부재가 상기 반력지지대를 경유하도록 걸은 후 상기 조임수단을 이용하여 상기 와이어부재가 긴장된 상태로 상기 흙막이부재를 지지하도록 임시로 조여주는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법을 기술구성의 특징으로 한다.
또한 상기 흙막이부재를 설치할 때에 상기 와이어부재의 한쪽이 지상에서 고정될 수 있도록 지면에 고정수단을 설치하는 단계를 더 포함하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 해당 기술분야에서 보통의 지식을 가진 자가 본 발명을 이해할 수 있도록 설명하기 위해서 제공되는 것이고, 도면에서 나타내는 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 예시적으로 나타내는 것이다. 그리고, 도면에서 동일한 구성은 동일한 부호로 표시하고, 반복적인 상세한 설명은 생략한다.
먼저 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 지하 굴착구멍(5)의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치되는 형태로서, 흙막이부재(10)와, 와이어부재(20)와, 조임수단(40)을 포함하여 이루어진다.
상기 흙막이부재(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 구성 중에서 가장 기초가 되는 구성으로, 지중에 수직으로 설치되고 상기 굴착구멍(5)의 벽면에 접하여 지지하는 역할을 하도록 구성된다.
상기 흙막이부재(10)는 막대형상으로 이루어져 가시설의 지주역할을 수행하는 것으로서, 상기 흙막이부재(10)는 상기 굴착구멍(5)이 이룰 깊이보다 길게 형성하여 지중을 향해 깊게 매설함이 바람직하다.
상기 흙막이부재(10)는 상기 굴착구멍(5)의 벽면을 지지할 수 있도록 소정의 강도를 갖는 강제(예를 들면, 시트파일(sheet pile), H파일(H-pile), CIP, MIP 등)를 이용하여 형성한다.
상기 흙막이부재(10)는 굴착할 영역의 둘레로 다수가 매설되는 것으로, 상기 굴착구멍(5)의 벽면을 따라 소정의 간격으로 연이어 매설하여 상기 굴착구멍(5)에 복수로 구비된다.
상기 흙막이부재(10) 간에는 가시설의 토류벽을 이루도록 끼워 고정하는 여러 장의 토류판(도면에 미도시)이 설치됨이 당연하다.
상기 흙막이부재(10)의 하부에는 상기 와이어부재(20)의 한쪽이 결합될 수 있도록 결속가능한 구조의 결합플랜지(11)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 와이어부재(20)는 한쪽이 상기 흙막이부재(10)의 하부에 고정 설치되고 반대쪽 끝단은 지상을 향해 길게 연장하여 고정된 상태를 이루도록 형성된다.
상기 와이어부재(20)는 상기 흙막이부재(10)를 당겨 고정하되 상기 굴착구멍(5)을 향해 안쪽으로 작용하는 외부 압력에 대항하여 바깥쪽으로 당기는 힘이 작용하도록 상기 흙막이부재(10)를 잡아당겨 지지하는 역할을 수행한다.
상기 와이어부재(20)는 내식성과 내열성 및 유연성 등이 우수한 강제로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 와이어부재(20)는 상기 결합플랜지(11)에 한쪽이 고정 설치된 상태에서 지상을 향해 충분한 길이로 연장하도록 형성된다. 즉, 상기 와이어부재(20)는 상기 흙막이부재(10)의 상단보다 더욱 연장된 길이를 이루어 지상에서 고정함이 용이하도록 형성된다.
상기 와이어부재(20)는 다양한 주변 조성물(예를 들면, 콘크리트나 토사, 지하수 등)에 의한 부식 등이 유해요소로부터 보호할 수 있도록 외면을 피복하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 와이어부재(20)는 일반적으로 토목이나 건축자재에 사용되는 와이어로프나 피씨강선 등 다양한 구조 및 재질의 선재를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 와이어부재(20)는 하나의 상기 흙막이부재(10) 상에 다수로 구비하여 더욱 견고히 지지할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
상기 조임수단(40)은 상기 와이어부재(20) 중 지상을 향해 연장된 한쪽 끝단이 연결되어 고정할 수 있도록 형성된다.
상기 조임수단(40)은 상기 와이어부재(20)로부터 상기 흙막이부재(10)를 수직방향으로 잡아 고정할 수 있게 상기 와이어부재(20)가 긴장된 상태를 이루도록 조여 고정하는 역할을 한다.
상기 조임수단(40)은 한쪽에 상기 와이어부재(20)가 연결되고 반대쪽은 지상의 고정물체 상에 고정할 수 있도록 연결가능한 구조를 이루는 것으로, 양쪽 끝단에 각각 고정부(45)가 형성된다.
상기 조임수단(40)은 일반적으로 지지용 로프 등을 잡아당기거나 늦출 때 연결부품으로 사용하는 턴버클(turnbuckle)이나 잭(자키) 등의 구조 및 구성을 선택적으로 적용하여 실시하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조는 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 지상으로 연장된 상기 와이어부재(20)가 지상에서 상기 조임수단(40)을 통해 긴장된 상태로 고정하여 연결될 수 있도록 지면에 설치되는 고정수단(50)을 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 고정수단(50)의 제1실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 굴착구멍(5)의 상측 둘레로부터 거리를 두고 설치되며 상기 와이어부재(20)의 한쪽 끝단을 고정가능하도록 체결부(51)가 형성된다.
상기 고정수단(50)은 상기 흙막이부재(10)에 강한 지지력을 형성토록 지중에 매설된 형태로 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 고정수단(50)은 상기 흙막이부재(10)에 대해 가해지는 하중으로부터 상기 와이어부재(20)를 사용하여 지지 고정하도록 지중에 충분한 깊이로 매설되는 것이 바람직하다.
상기 고정수단(50)은 도 2의 (a)에서처럼 소정의 길이를 갖는 강제로 엄지말뚝을 사용하여 구성하는 것도 가능하고, 상기 고정수단(50)은 도 2의 (b)에서처럼 지중에 소정의 면적을 갖는 블럭형태인 콘크리트블럭을 적용하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 고정수단(50)은 상단에 구비된 상기 체결부(51)가 지상에 돌출된 구조를 유지하도록 형성하는 것도 가능하고, 상기 고정수단(50)은 상단에 구비된 상기 체결부(51)가 상기 조임수단(40)이 고정된 후 지중에 매립된 구조를 이루도록 형성하는 것도 가능하다.
상기 고정수단(50)은 지상에서의 다른 운반작업 등이 원활하게 이뤄질 수 있도록 상기 체결부(51)에 상기 조임수단(40)을 연결하여 조이는 작업을 모두 마친 후 지상으로 돌출됨이 없도록 매립시키는 것이 바람직하다.
상기 고정수단(50)은 여러 개의 상기 흙막이부재(10)에 대해 개별로 적용토록 구성하는 것도 가능하고, 상기 고정수단(50)에 2~3개의 상기 흙막이부재(10)를 지지하는 다수의 상기 와이어부재(20)가 고정될 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
또한 상기 고정수단(50)의 제2실시예는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 굴착구멍(5)의 개방된 상측에 설치되고 상기 와이어부재(20)가 감싸질 수 있게 지지하는 수평버팀대(55)로 구성된다.
상기 수평버팀대(55)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 와이어부재(20)가 하부에서 상부를 향해 감싸질 수 있도록 지지하고 서로 대응되는 방향에서 접하는 상기 와이어부재(20) 간에 상기 조임수단(40)을 통해 연결되어 고정할 수 있도록 구성된다.
상기 수평버팀대(55)는 지면에 고정된 상태를 이루도록 설치하되 해당영역의 가시설 시공을 완료한 후에는 또 다른 영역으로 이동하면서 재사용하는 것이 가능하다. 즉, 상기 수평버팀대(55)는 계속해서 시공을 진행해야만 하는 가시설(예를 들면, 지하차도 등)의 경우 시공방향을 따라 지속적으로 이동하면서 시공할 수 있기 때문에 공기를 단축함은 물론 비용을 절감하는 것이 가능하다.
상기 수평버팀대(55)는 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 서로 대응되는 상기 와이어부재(20)마다 각각 상기 조임수단(40)에 의해 연결되는 구조로 설치되는 것이 가능하다.
또한 상기 수평버팀대(55)에는 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 다수의 상기 와이어부재(20)가 하나의 군을 이루어 상기 와이어부재(20)에 의해 연결되는 구조를 이루도록 격자버팀대(57)를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 격자버팀대(57)는 상기 굴착구멍(5)을 가로질러 상부에 격자형태로 형성되도록 상기 수평버팀대(55)에 고정설치된다.
상기 격자버팀대(57)에는 다수의 상기 와이어부재(20)를 하나의 군으로 원활하게 모을 수 있도록 안내하는 안내부재(58)가 구비된다.
상기 격자버팀대(57)는 시공되는 가시설의 종류에 따라 소정의 간격을 두고 한쪽 방향으로만 형성하는 것이 가능하고, 두 방향에서 서로 교차한 구조를 이루도록 형성하는 것도 가능하다.
예를 들면, 지하차도 등과 같이 주파기하며 계속해서 평행한 벽면의 가시설을 시공하는 경우에는 서로 대응되는 한 쌍의 벽면으로만 토류벽이 시공됨에 따라 가로방향 및 세로방향 중 토류벽을 연결하는 어느 한쪽 방향으로만 상기 격자버팀대(57)가 형성되고, 건물 등과 같은 사면을 갖는 벽면의 가시설을 시공하는 경우에는 상기 격자버팀대(57)가 가로방향과 세로방향으로 서로 교차한 구조를 갖도록 형성된다.
그리고 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조의 다른 실시예는 도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 흙막이부재(10)에 고정 설치되고 상기 와이어부재(20)로부터 상기 흙막이부재(10)에 가해지는 힘을 지지하여 변형을 억제할 수 있도록 형성되는 반력지지대(30)를 더 포함하여 이루어진다.
상기 반력지지대(30)는 상기 흙막이부재(10)의 한쪽 면으로부터 상기 굴착구멍(5)을 향해 연장하여 돌출된 구조를 이루고, 상기 와이어부재(20)를 걸어 지상을 향해 안내하며 지지하도록 형성된다.
상기 반력지지대(30)는 상기 흙막이부재(10)로부터 수직선상의 중간에 위치하여 고정설치된다. 즉, 상기 반력지지대(30)는 기본적으로 상기 흙막이부재(10)의 중간에 한 개를 설치하여 구성된다.
상기 반력지지대(30)는 상기 흙막이부재(10)의 상부와 하부의 위치에도 상기 흙막이부재(10)에 가해지는 힘을 지지할 수 있도록 중간에 설치된 상기 반력지지대(30)로부터 상하 간격을 두고 복수로 설치하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 반력지지대(30) 중 상기 흙막이부재(10)의 상부와 하부에 각각 설치되는 상기 반력지지대(30)는 상기 흙막이부재(10)의 중간의 위치에 설치되는 상기 반력지지대(30)보다 작은 크기로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 반력지지대(30)의 제1실시예는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 흙막이부재(10)로부터 복수의 프레임이 한쪽으로 연장하여 서로 접하는 삼각대 형상으로 구성하는 것이 가능하다.
상기 반력지지대(30)는 복수의 프레임이 서로 연결된 구조를 이루되 상기 흙막이부재(10)로부터 연장되는 한쪽 끝단이 서로 접하여 서로 연결된 구조를 이룬다.
상기 반력지지대(30)에는 한쪽에 상기 와이어부재(20)가 접하여 지지될 수 있도록 완만한 곡면을 이루는 반원형의 가이드부재(31)가 구비된다.
상기 가이드부재(31)는 상기 와이어부재(20)가 용이하게 수용된 상태를 이룰 수 있도록 완만한 곡면의 홈이 형성된 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 반력지지대(30)의 제2실시예는 도 6에 나타낸 바와 같이, 원형의 단면형상으로 구성하는 것도 가능하다.
상기 반력지지대는 원형의 강재로서 용접 등의 방법을 통해 접합되고 복수의 상기 흙막이부재(10)를 연결하도록 횡방향으로 길게 설치된다.
상기 반력지지대(30)는 상하로 지지가능한 플레이트를 설치하여 안정적인 설치관계를 이루도록 구성하는 것도 가능하다.
상기 반력지지대(30)의 제3실시예는 도 7에 나타낸 바와 같이, 띠장형으로 구성하는 것도 가능하다.
상기 반력지지대(30)는 복수의 상기 흙막이부재(10)를 횡방향으로 연결하는 띠장을 설치하고, 띠장의 한쪽 면에 상기 와이어부재(20)를 지지하는 완만한 곡면의 가이드부재(31)가 형성된 구조를 이룬다.
상기 반력지지대(30)에도 상하에 플레이트를 설치하여 안정적으로 지지된 구조를 이루도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 반력지지대(30)의 제2실시예 및 제3실시예와 같이 구성하게 되면, 복수의 상기 흙막이부재(10) 간에 1차적으로 연결된 구조를 이루므로 구조물이 보다 견고한 상태를 이룸과 함께 상기 반력지지대(30)로부터 상기 흙막이부재(10)에 가해지는 힘을 지지하여 더욱 강하게 가시설의 변형을 억제하는 것이 가능하다.
또한 상기 반력지지대(30)에는 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 흙막이부재(10)로부터 상기 와이어부재(20)가 지지되는 간격을 조절가능하도록 거리조절수단(35)을 구비하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 거리조절수단(35)은 상기 반력지지대(30)에서 상기 와이어부재(20)에 접하는 한쪽이 길이를 연장하거나 좁힐 수 있도록 구성됨에 따라 상기 와이어부재(20)의 긴장상태를 조절하는 것이 가능하다.
상기 거리조절수단(35)은 일반적으로 건설기계나 토목기계 등이 장치에서 구조물을 전후방향으로 이동시킬 수 있도록 사용되는 스크류잭(screw jack)이나 유압잭(oil jack) 등의 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 거리조절수단(35)은 도면에서 상기 반력지지대(30)의 제3실시예에만 적용하여 설명하였지만, 상기 반력지지대(30)의 제1실시예 및 제2실시예에도 각각 적용하여 구성될 수 있음은 당연하다.
상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법의 일실시예는 도 9에 나타낸 바와 같이, 지하 굴착구멍(5)의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치하는 가시설 공법으로서, 흙막이부재(10)를 준비하는 단계(S10)와, 흙막이부재(10)를 설치하는 단계(S20)와, 굴착구멍(5)을 형성하는 단계(S40)와, 와이어부재(20)를 조이는 단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
상기 흙막이부재(10)를 준비하는 단계(S10)에서는 시트파일 또는 H파일 등의 강제를 상기 흙막이부재(10)가 매설되고자하는 깊이의 길이로 절단하여 동일하게 여러 개를 준비한다.
상기 흙막이부재(10)의 하부 한쪽에는 상기 와이어부재(20)가 견고히 결합하여 연결된 상태를 유지할 수 있도록 고정설치한다.
상기 흙막이부재(10)를 설치하는 단계(S20)에서는 가시설을 시공하고자하는 굴착영역을 향해 상기 흙막이부재(10)를 설치한다.
상기 흙막이부재(10)를 설치함에는 지면을 향해 상기 흙막이부재(10)를 박는 기계장치를 사용하여 항타하거나 인발한다.
상기 흙막이부재(10)는 굴착영역의 둘레를 따라 복수의 상기 흙막이부재(10)를 계속해서 간격을 두고 설치한다.
또한 상기 흙막이부재(10)를 설치할 때에 상기 와이어부재(20)의 한쪽이 지상에서 고정될 수 있도록 지면에 고정수단(50)을 설치하는 단계(S30)를 포함하여 이루어진다.
상기 고정수단(50)은 지중에 충분한 길이로 매설하는 구조로 설치하는 것이 가능하다.
상기 고정수단(50)에는 상기 와이어부재(20)의 한쪽을 상기 조임수단(40)에 의해 연결하여 고정한다.
또한 상기 고정수단(50)은 상기 굴착구멍(5)의 개방된 상측에 상기 와이어부재(20)가 감싸질 수 있도록 위치한 후 고정설치하는 것도 가능하다.
상기와 같이 고정수단(50)을 구성하는 경우 서로 대응되는 방향에서 접하는 상기 와이어부재(20) 간에 상기 조임수단(40)을 통해 연결하여 고정된 상태를 유지토록 한다.
상기 굴착구멍(5)을 형성하는 단계(S40)에서는 상기 흙막이부재(10)로부터 구획되는 굴착영역을 따라 지표면의 지반을 굴착기나 오거 등을 사용하여 굴착함에 따라 상기 굴착구멍(5)을 형성한다.
상기 굴착구멍(5)을 굴착할 때는 내측 벽면이 일정한 수직면을 이루도록 작업함은 물론 바닥면이 평탄한 수평면을 이루도록 시공하는 것이 바람직하다.
상기 굴착구멍(5)은 일정한 깊이씩 단계별로 굴착하되 매 단계마다 상기 조임수단(40)을 이용하여 상기 와이어부재(20)를 임시로 조여주며 굴착작업을 진행하는 것이 바람직하다.
상기 와이어부재(20)를 조이는 단계(S50)에서는 상기 흙막이부재(10)가 수직방향으로 고정될 수 있도록 지상에서 상기 조임수단(40)을 이용해 상기 와이어부재(20)가 긴장된 상태로 최대한 당겨지게 조인다.
그리고 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법의 다른 실시예는 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 굴착구멍(5)을 형성할 때에 상기 흙막이부재(10)의 한쪽 면에 반력지지대(30)를 설치하는 단계(S45)를 더 포함하여 이루어진다.
상기 반력지지대(30)는 상기 굴착구멍(5)을 형성하는 과정에서 상기 흙막이부재(10)에 고정설치한다. 즉, 상기 굴착구멍(5)을 일정한 깊이로 굴착한 후 상기 반력지지대(30)를 설치하고 다시 상기 굴착구멍(5)을 굴착한다.
상기 반력지지대(30)는 상기 흙막이부재(10)에 볼트 등의 결합수단에 의해 고정하여 설치하는 것도 가능하고, 상기 반력지지대(30)를 용접 등에 의해 접합하여 설치하는 것도 가능하다.
상기 반력지지대(30)를 복수로 설치할 때는 상기 굴착구멍(5)을 일정량의 깊이로 나눠 순차적으로 굴착하면서 하나씩 설치함이 바람직하다. 즉, 상기 반력지지대(30)는 상기 굴착구멍(5)의 일정한 깊이로 굴착한 후 상기 반력지지대(30)를 설치함을 반복하여 상기 반력지지대(30)와 상기 굴착구멍(5)을 단계별로 함께 형성한다.
상기 반력지지대(30)를 단계별로 형성할 때마다 상기 와이어부재(20)가 상기 반력지지대(30)를 경유하도록 걸은 후 상기 조임수단(40)을 이용하여 상기 와이어부재(20)가 긴장된 상태로 상기 흙막이부재(10)를 지지하도록 임시로 조여주는 작업을 실시한다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법에 의하면, 가시설의 지주인 흙막이부재를 와이어를 통해 각각 수직방향으로 잡아 견고히 고정하도록 구성하므로 외부 압력에 의한 외형의 변화를 억제하고 계속해서 진행되는 시공과정에서 작업자의 안전성을 높이며 건축물의 우수한 시공품질을 도모하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명은 시공할 영역으로만 굴착에 의한 공사가 이루어져 주변의 인접 사유지를 침범하지 않으며 지역적인 여건에 영향 없이 시공의 실효성을 높이는 것이 가능하다.
또한 본 발명은 간단하면서도 견고한 시공구조를 이루므로 공사비용을 대폭 절감하여 경제적인 시공을 제공하고 시공에 필요한 다양한 굴착장비나 자재 등의 운반작업이 용이하여 원활한 시공작업을 도모하며 이는 자유로운 운반작업을 통해 작업의 효율성을 높임은 물론 공기를 대폭 단축하고 시공의 편의성을 제공하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조 및 그 공법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
5 : 굴착구멍 10 : 흙막이부재 11 : 결합플랜지
20 : 와이어부재 30 : 반력지지대 31 : 가이드부재
35 : 거리조절수단 40 : 조임수단 45 : 고정부
50 : 고정수단 51 : 체결부 55 : 수평버팀대
57 : 격자버팀대 58 : 안내부재

Claims (16)

  1. 지하 굴착구멍의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치되는 가시설 구조에 있어서,
    상기 굴착구멍의 벽면을 지지하도록 접하여 지중에 수직으로 설치되는 흙막이부재와;
    상기 흙막이부재의 하부에 한쪽이 고정 설치되고 반대쪽은 지상을 향해 길게 연장하도록 형성되는 와이어부재와;
    상기 흙막이부재를 수직방향으로 잡아 고정할 수 있게 상기 와이어부재 중 지상을 향해 연장된 한쪽 끝단이 연결되고 상기 와이어부재가 긴장된 상태를 이루도록 조여 고정하는 조임수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흙막이부재에 고정 설치되고 상기 와이어부재로부터 상기 흙막이부재에 가해지는 힘을 지지하여 변형을 억제할 수 있도록 형성되는 반력지지대를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 반력지지대는 상기 흙막이부재에 상하 간격을 두고 복수로 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 반력지지대는 상기 흙막이부재로부터 복수의 프레임이 한쪽으로 연장하여 서로 접하는 삼각대 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 반력지지대는 복수의 상기 흙막이부재를 연결하도록 횡방향으로 길게 설치되고 원형의 단면형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 반력지지대는 복수의 상기 흙막이부재를 연결토록 구비되는 띠장의 한쪽 면에 연결 설치하여 띠장형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 반력지지대에는 상기 흙막이부재로부터 상기 와이어부재가 지지되는 간격을 조절가능하도록 형성되는 거리조절수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 와이어부재가 지상에서 상기 조임수단을 통해 긴장된 상태로 고정하여 연결될 수 있도록 지면에 설치되는 고정수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 고정수단은 상기 굴착구멍의 상측 둘레로부터 거리를 두고 설치되며 상기 와이어부재를 고정가능하도록 체결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 고정수단은 상기 굴착구멍의 개방된 상측에 설치되고 상기 와이어부재 간에 서로 대응되는 방향에서 접하여 상기 조임수단을 통해 연결되도록 상기 와이어부재가 하부에서 상부를 향해 감싸질 수 있게 지지하는 수평버팀대로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 수평버팀대에는 상기 굴착구멍을 가로질러 상부에 격자형태로 형성되고 다수의 상기 와이어부재가 하나의 군을 이루도록 모으는 안내부재가 구비되는 격자버팀대를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 구조.
  12. 지하 굴착구멍의 벽면을 보강하여 외부 압력을 지탱하도록 설치하는 가시설 공법에 있어서,
    하부에 와이어부재의 한쪽을 고정한 흙막이부재를 준비하는 단계와;
    굴착영역의 둘레를 따라 벽면을 이룰 수 있도록 지중에 상기 흙막이부재를 설치하는 단계와;
    굴착영역을 따라 지표면의 지반을 굴착하여 지중에 굴착구멍을 형성하는 단계와;
    지상에서 조임수단을 이용해 상기 와이어부재가 긴장된 상태를 이루도록 조여 상기 흙막이부재를 수직방향으로 고정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 굴착구멍을 형성할 때에 상기 흙막이부재의 한쪽 면에 반력지지대를 설치하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 반력지지대를 복수로 설치할 때에 상기 굴착구멍을 일정량의 깊이로 나눠 순차적으로 형성하되 상기 굴착구멍의 일정한 깊이로 굴착한 후 상기 반력지지대를 설치함을 반복하여 상기 반력지지대와 상기 굴착구멍을 단계별로 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 반력지지대를 단계별로 형성할 때마다 상기 와이어부재가 상기 반력지지대를 경유하도록 걸은 후 상기 조임수단을 이용하여 상기 와이어부재가 긴장된 상태로 상기 흙막이부재를 지지하도록 임시로 조여주는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법.
  16. 청구항 12 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흙막이부재를 설치할 때에 상기 와이어부재의 한쪽이 지상에서 고정될 수 있도록 지면에 고정수단을 설치하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 자립식 가시설 공법.
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