KR20160003941A

KR20160003941A - 보강 h 빔 및 이를 이용한 흙막이 구조물

Info

Publication number: KR20160003941A
Application number: KR1020140081728A
Authority: KR
Inventors: 이기환
Original assignee: 이기환
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2016-01-12

Abstract

본 발명은 일측 플랜지(101), 타측 플랜지(102) 및 웹(103)을 포함하고, 상기 일측 플랜지(101)의 외면에 돌출된 일측 보강부(110)가 형성되며, 상기 일측 플랜지(101) 및 일측 보강부(110)의 가장자리는 천공 홀에 삽입될 수 있는 영역을 한정하는 가상의 원(b) 상이나, 상기 가상의 원(b)의 내부 영역에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 보강 H 빔(100) 및 이를 이용한 흙막이 구조물을 제시함으로써, 엄지말뚝을 보강하여 지간이 긴 경우에도 효과적으로 토압에 저항할 수 있도록 한다.

Description

보강 H 빔 및 이를 이용한 흙막이 구조물{REINFORCED H-BEAM AND RETAINING WALL USING THE SAME}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 보강 H 빔 및 이를 이용한 흙막이 구조물에 관한 것이다.

도 1은 종래의 엄지말뚝 흙막이 구조물의 응력분포를 도시한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 복수의 엄지말뚝(10) 사이에 흙막이부재(미도시)이 설치되어 배후토사의 토압에 저항하는 구조로서, 엄지말뚝(10)의 영역 중 슬랩(20)이나 지보재가 설치된 영역은 부모멘트(-)가 형성되고, 나머지 영역은 정모멘트(+)가 형성된다.

지간(지보재의 사이 영역)이 긴 경우, 또는 토압이 크게 작용하는 하부 영역에는 정모멘트(+)가 크게 발생한다.

특히, 최저 위치의 지하층의 층고가 높게 형성되는 경우는 품질, 공기 등을 위해 한번에 벽체 타설을 해야 하는데, 이 경우 토압이 크게 작용하는 엄지말뚝(10)의 하부영역에 지간이 길게 형성되므로, 보강이 필요하다.

도 2,3은 이러한 경우의 응력분포도를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 엄지말뚝(10)의 지간 중앙지점을 기준으로, 배면(배후토사 측)에는 압축응력이 작용하고, 전면(시공영역 측)에는 인장응력이 작용하는데, 축응력(엄지말뚝에 설치되는 타 구조물(슬랩, 지보, 복공판 등)의 자중에 의한 응력 또는 어스앵커의 수직분력)이 더해짐에 따라 중립축이 전면 측으로 이동하게 되고, 이에 따라 엄지말뚝(10)의 배면에 작용하는 압축응력이 허용압축응력을 초과한다는 문제가 발생한다.

도 3은 도 2에 비해 지간이 더욱 길게 형성되는 경우에 관한 것으로서, 압축응력 뿐만 아니라 엄지말뚝(10)의 전면에 작용하는 인장응력까지 허용인장응력을 초과한다는 문제가 발생할 수 있다.

그런데 종래에는 이러한 문제를 해결할 수 있는 명쾌한 방안이 강구되지 않아 문제로 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 엄지말뚝을 보강하여 지간이 긴 경우에도 효과적으로 토압에 저항할 수 있도록 하는 보강 H 빔 및 이를 이용한 흙막이 구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 일측 플랜지(101), 타측 플랜지(102) 및 웹(103)을 포함하고, 상기 일측 플랜지(101)의 외면에 돌출된 일측 보강부(110)가 형성되며, 상기 일측 플랜지(101) 및 일측 보강부(110)의 가장자리는 천공 홀에 삽입될 수 있는 영역을 한정하는 가상의 원(b) 상이나, 상기 가상의 원(b)의 내부 영역에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 보강 H 빔(100)을 제시한다.

상기 타측 플랜지(102)의 외면에 돌출된 타측 보강부(120)가 형성되며, 상기 양측 플랜지(11,12) 및 보강부(110,120)의 가장자리는 상기 가상의 원(b) 상이나, 상기 가상의 원(b)의 내부 영역에 위치하도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 일측 보강부(110)의 단면적이 상기 타측 보강부(120)의 단면적에 비해 큰 것이 바람직하다.

상기 일측 보강부(110)는 방형 단면의 판 부재(110a)를 상기 일측 플랜지(101)에 결합하여 형성된 것이 바람직하다.

상기 일측 보강부(110)는 상기 일측 플랜지(101)의 중앙 영역에만 형성되고, 상기 일측 플랜지(101)의 상단 및 하단에는 타 H 빔과의 결합을 위한 여유영역(c)이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 보강 H 빔(100)을 이용한 흙막이 구조물로서, 상기 일측 보강부(110)가 배면을 향하도록 설치된 상기 보강 H 빔(100)을 구비한 구조에 의해 형성된 복수의 말뚝(A); 상기 복수의 말뚝(A) 사이에 설치된 흙막이부재;을 포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물을 제시한다.

상기 말뚝(A)은 상기 보강 H 빔(100) 및 일반 H 빔(200)의 조합에 의해 형성된 것이 바람직하다.

상기 보강 H 빔(100)은 상기 말뚝(A) 중 상대적으로 지간이 긴 영역에 위치하고, 상기 일반 H 빔(200)은 상기 말뚝(A) 중 상대적으로 지간이 짧은 영역에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 보강 H 빔(100)은 상기 말뚝(A)의 하부 영역에 위치하고, 상기 일반 H 빔(200)은 상기 말뚝(A)의 상부 영역에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 엄지말뚝을 보강하여 지간이 긴 경우에도 효과적으로 토압에 저항할 수 있도록 하는 보강 H 빔 및 이를 이용한 흙막이 구조물을 제시한다.

도 1 내지 3은 종래기술의 문제점을 도시한 것으로서,
도 1은 흙막이 구조물의 측단면도.
도 2,3은 엄지말뚝의 응력분포도.
도 4 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 4는 보강 H 빔의 제1실시예의 응력분포도.
도 5는 보강 H 빔의 제2실시예의 응력분포도.
도 6은 보강 H 빔의 제2실시예의 평면도.
도 7은 흙막이 구조물의 제1실시예의 측단면도.
도 8은 흙막이 구조물의 제2실시예의 측단면도.
도 9는 보강 H 빔의 제3실시예의 사시도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 4 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 보강 H 빔(100)은 기본적으로, 일측 플랜지(101), 타측 플랜지(102) 및 웹(103)을 포함하고, 일측 플랜지(101)의 외면에 돌출된 일측 보강부(110)가 형성되며, 일측 플랜지(101) 및 일측 보강부(110)의 가장자리는 천공 홀에 삽입될 수 있는 영역을 한정하는 가상의 원(b) 상이나, 가상의 원(b)의 내부 영역에 위치하도록 형성된 구성을 취한다.

H 빔의 강도 증대를 위하여 단면이 큰 것을 사용하여 천공 홀의 직경을 크게 하는 경우 공사비용이 과도하게 증대한다는 문제가 있는데, 본 발명의 경우 일측 보강부(110)에 의한 보강구조를 취하면서도 천공 홀의 직경을 크게 할 필요가 없다는 효과가 있다.

본 발명에 의한 흙막이 구조물은 기본적으로, 일측 보강부(110)가 배면을 향하도록 설치된 보강 H 빔(100)을 구비한 구조에 의해 형성된 복수의 말뚝(A); 복수의 말뚝(A) 사이에 설치된 흙막이부재;을 포함하여 구성된다.

엄지말뚝 흙막이 공법의 경우에는, 위 말뚝(A)이 엄지말뚝에 해당하고, 흙막이부재는 토류판에 해당하게 된다.

CIP 공법이나 SCW 공법의 경우에는, 위 말뚝(A)이 보강 H 빔(100)을 심재로 사용한 콘크리트 고결체에 해당하고, 흙막이부재는 그 사이에 형성되는 콘크리트 고결체에 해당하게 된다.

이러한 구조를 취하는 경우, 엄지말뚝의 하부 영역에 지간이 크게 형성되는 경우라 하더라도, 보강 H 빔(100)의 배면에 형성된 일측 보강부(110)로 인하여 도 2의 경우에 비해 전체적으로 중립축이 배면 측으로 이동하게 되는바, 보강 H 빔(100)의 배면에 발생하는 압축응력이 허용압축응력을 초과하지 않게 된다(도 4,7).

말뚝(A)의 전영역에 걸쳐 위 보강 H 빔(100)을 적용할 수도 있으나, 슬랩이나 지보재에 의해 보강되는 영역은 일반 H 빔(200)을 사용하면 충분하므로, 말뚝(A)은 보강 H 빔(100) 및 일반 H 빔(200)의 조합에 의해 형성되는 것이 경제성 측면에서 바람직하다.

이러한 구조를 취하는 경우, 보강 H 빔(100)은 말뚝(A) 중 상대적으로 지간이 긴 영역에 위치하도록 하고, 일반 H 빔(200)은 말뚝(A) 중 상대적으로 지간이 짧은 영역에 위치하도록 하는 것이 효율적이다.

토압 측면에서는, 보강 H 빔(100)은 토압이 큰 말뚝(A)의 하부 영역에 위치하도록 하고, 일반 H 빔(200)은 토압이 상대적으로 작은 말뚝(A)의 상부 영역에 위치하도록 하는 것이 효율적이다.

도 3과 같이 엄지말뚝의 압축응력 뿐만 아니라 인장응력도 허용인장응력을 초과하는 경우에는, H 빔(100)의 양면을 보강하는 것이 필요하다.

즉, 일측 플랜지(101)의 일측 보강부(110) 뿐만 아니라, 타측 플랜지(102)의 외면에 타측 보강부(120)가 돌출형성된 구조가 필요하며, 이 경우에도 양측 플랜지(11,12) 및 보강부(110,120)의 가장자리는 가상의 원(b) 상이나, 가상의 원(b)의 내부 영역에 위치하도록 형성되는 것이 경제성 측면에서 바람직하다(도 6).

이 경우, 흙막이 구조물에서 일측 보강부(110)는 배면을 향하게 되고, 타측 보강부(120)는 전면을 향하게 된다.

이러한 구조를 취하는 경우, 보강 H 빔(100)의 배면 측 뿐만 아니라 전면 측의 인장강도도 증대하므로, 보강 H 빔(100)의 배면에 형성된 일측 보강부(110)로 인하여 도 3의 경우에 비해 전체적으로 중립축이 배면 측으로 이동하여 보강 H 빔(100)의 배면에 발생하는 압축응력이 허용압축응력을 초과하지 않게 됨과 아울러, 보강 H 빔(100)의 전면에 발생하는 인장응력 또한 허용인장응력을 초과하지 않게 된다(도 5,8).

다만, 타측 보강부(120)의 단면적(A2)이 너무 큰 경우 중립축이 전면 측으로 이동함에 따라 압축응력에 불리한 영향을 미칠 수 있으므로, 일측 보강부(110)의 단면적(A1)이 타측 보강부(120)의 단면적(A2)에 비해 크도록 하는 것이 바람직하다.

일측 보강부(110)는 방형 단면의 판 부재(110a)를 일측 플랜지(101)에 용접 또는 볼트 등에 의해 결합하여 형성하는 것이 경제적이다(도 9).

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 보강 H 빔(100)은 일반 H 빔(200)과 조합하여 사용하는 것이 효율적인데, 이러한 보강 H 빔(100)과 일반 H 빔(200)의 결합을 안정적으로 이루기 위해서는, 일측 보강부(110)가 일측 플랜지(101)의 중앙 영역에만 형성되고, 일측 플랜지(101)의 상단 및 하단에는 타 H 빔과의 결합을 위한 여유영역(c)이 형성된 구조를 취하는 것이 바람직하다(도 9).

보강 H 빔(100)의 타측 플랜지(102)에 타측 보강부(120)를 형성하는 경우도 마찬가지이다.

위에서는, 보강 H 빔(100)이 엄지말뚝 흙막이 공법의 엄지말뚝으로 사용된 경우의 예를 설명하였으나, 이는 CIP 공법이나 SCW 공법에서 콘크리트 고결체의 심재로 사용되는 일반 H 빔을 대신하여 사용될 수 있으며, 이 경우에도 위와 같은 효과를 얻을 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 보강 H 빔 101 : 일측 플랜지
102 : 타측 플랜지 103 : 웹
110 : 일측 보강부 110a : 판 부재
120 : 타측 플랜지 200 : 일반 H 빔
A : 말뚝

Claims

일측 플랜지(101), 타측 플랜지(102) 및 웹(103)을 포함하고, 상기 일측 플랜지(101)의 외면에 돌출된 일측 보강부(110)가 형성되며, 상기 일측 플랜지(101) 및 일측 보강부(110)의 가장자리는 천공 홀에 삽입될 수 있는 영역을 한정하는 가상의 원(b) 상이나, 상기 가상의 원(b)의 내부 영역에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 보강 H 빔(100).
제1항에 있어서,
상기 타측 플랜지(102)의 외면에 돌출된 타측 보강부(120)가 형성되며, 상기 양측 플랜지(11,12) 및 보강부(110,120)의 가장자리는 상기 가상의 원(b) 상이나, 상기 가상의 원(b)의 내부 영역에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 보강 H 빔(100).
제2항에 있어서,
상기 일측 보강부(110)의 단면적이 상기 타측 보강부(120)의 단면적에 비해 큰 것을 특징으로 하는 보강 H 빔(100).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일측 보강부(110)는 방형 단면의 판 부재(110a)를 상기 일측 플랜지(101)에 결합하여 형성된 것을 특징으로 하는 보강 H 빔(100).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일측 보강부(110)는 상기 일측 플랜지(101)의 중앙 영역에만 형성되고, 상기 일측 플랜지(101)의 상단 및 하단에는 타 H 빔과의 결합을 위한 여유영역(c)이 형성된 것을 특징으로 하는 보강 H 빔(100).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 보강 H 빔(100)을 이용한 흙막이 구조물로서,
상기 일측 보강부(110)가 배면을 향하도록 설치된 상기 보강 H 빔(100)을 구비한 구조에 의해 형성된 복수의 말뚝(A);
상기 복수의 말뚝(A) 사이에 설치된 흙막이부재;을
포함하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
제6항에 있어서,
상기 말뚝(A)은 상기 보강 H 빔(100) 및 일반 H 빔(200)의 조합에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
제7항에 있어서,
상기 보강 H 빔(100)은 상기 말뚝(A) 중 상대적으로 지간이 긴 영역에 위치하고, 상기 일반 H 빔(200)은 상기 말뚝(A) 중 상대적으로 지간이 짧은 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.
제7항에 있어서,
상기 보강 H 빔(100)은 상기 말뚝(A)의 하부 영역에 위치하고, 상기 일반 H 빔(200)은 상기 말뚝(A)의 상부 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 흙막이 구조물.