KR20190084633A

KR20190084633A - 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법

Info

Publication number: KR20190084633A
Application number: KR1020180002620A
Authority: KR
Inventors: 유병훈
Original assignee: 유병훈
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-07-17
Also published as: KR102076969B1

Abstract

지중기둥부재와 지중벽체를 시공하여 지중구조물을 시공함과 더불어 지중기둥부재에 지상기둥부재를 연결 시공하여 지상구조물을 함께 시공하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.에 관한 것으로서, 상기 시공방법은 지중벽체 시공을 위한 강관파일과 지중기둥부재의 강관파일의 외주면에는 지중브라켓 저면을 지지하도록 전단지지플레이트를 설치하되, 상기 전단지지플레이트는 수직절곡편 형태로 제작하여 하방 연장되도록 하여 지반 관입저항을 감소시키면서, 강관파일들과의 용접부위는 전단지지플레이트의 상면, 저면, 양 측면(w1,w2,w3)에 각각 형성되도록 하여 전단력이 확보되도록 하게 되며 강관파일지중벽체는 숏크리트를 이용하여 신속하게 안정적으로 시공하게 된다.

Description

강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법{TOP-DOWN CONSTRUCTION METHOD FOR CONCRETE BUILDING STRUCTURE USING STEEL PILE UNDERGROUND WALL AND SHEAR SUPPORT PLATE}

본 발명은 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법에 관한 것이다. 지표면에서 지중기둥부재와 지중벽체를 시공하여 지중구조물을 시공함과 더불어 지중기둥부재에 지상기둥부재를 연결 시공하여 지상구조물을 함께 시공하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법에 관한 것이다.

도 1a는 종래 기둥부재와 브라켓의 설치구조도를 도시한 것이다.

즉, 기둥부재(10)에 브라켓(20)을 설치하고, 상기 브라켓(20)의 양 측방으로는 수평 빔부재(11)를 연결시키고 있음을 알 수 있다.

상기 브라켓(20)은 반원형 2개(21)를 서로 볼트와 너트를 이용하여 기둥부재(10)를 감싸도록 하여 세팅되도록 하고 있으며,

상기 브라켓(20)은 기둥부재(10) 외주면에 일체로 형성된 하부지지구(30)를 이용하여 지지되도록 하고 있음을 알 수 있다. 이러한 하부지지구(30)는 다수의 수직절편으로 형성되어 있음을 알 수 있다.

관련하여 도 1b는 종래 탑-다운 공법에 의한 지중벽체 시공도이다.

즉, 폭방향으로 특정간격 이격되도록 지반 양측에 트랜치(41)를 굴착하고, 굴착된 각각의 트랜치(41)에 PC 벽체의 몸체부(42)를 건입 하게 된다.

나아가 상기 지지용 강빔(45)을 삽입하기 위해, 건입된 PC벽체의 몸체부(42) 하부측에 중공홀 오거(44)를 천공하게 된다.

다음으로, 건입된 PC 벽체의 몸체부(42)에 형성된 중공홀 각각에 지지용 강빔(45)을 건입하여 PC 벽체를 지지시키게 된다.

다음으로, 지지용 강빔을 건입한 후, PC 벽체의 몸체부(42) 상단 일부가 드러날 때까지 PC벽체 사이의 지반 일부를 굴착하고 지장물 보호공을 설치하게 된다.

다음으로, 상부지반 일부를 굴착한 후, 이송 장비를 통해 PC 슬래브(46)를 투입하게 된다.

다음으로, 투입된 PC슬래브(46)를 회전시켜 PC 슬래브(46)를 PC 벽체 상단에 거치시키게 된다.

다음으로, PC슬래브(46) 양단을 한 쌍의 PC 벽체 상단 측 각각에 연결시키게 된다.

다음으로, 연결된 PC슬래브(46)의 상부측으로 현장 콘크리트를 타설하여 상부슬래브 제작을 완료하게 된다.

다음으로, 상부슬래브의 시공이 완료되면, 상부슬래브 상부측으로 되메움재를 타설하여 노면을 복구하게 된다.

다음으로, 노면을 복구한 상태에서, 시공된 상부슬래브의 하부 측 지반 내부를 굴착하게 된다.

다음으로, PC 벽체의 하단부가 드러날 때까지 지반을 굴착한 후, 하부슬래브(47)는 현장 콘크리트를 타설하여 시공하게 된다.

즉, 모듈식 지하구조물 시공을 위하여 PC 슬래브(46)를 PC 벽체 내측 상단에 설치하고, 되메움하여 노면을 복구한 후, PC 슬래브(46) 하부로 지반을 굴착한 후, 하부슬래브(47)를 시공하는 종래 탑-다운공법이 소개되어 있음을 알 수 있다.

이에 지중벽체 시공과, 기둥부재 시공은 탑-다운 시공방법에서는 함께 진행될 수 있음을 알 수 있다. 하지만 PC 벽체가 아닌 강관기둥을 이용하여 탑-다운 방식으로 지중, 지상구조물을 시공함에 있어서 벽체부와 기둥부재 및 빔 부재를 효과적으로 연결 시공하기 위한 방법은 달리 개시되지 않아 관련 기술개발 필요성이 요구되었다.

대한민국 등록특허 10-1568194호(발명의 명칭: PC부재 연결방법 및 이를 이용하여 시공된 PC구조물, 공개일자:2015년11월12일) 대한민국 등록특허 10-1568194호(발명의 명칭: 강관기둥과 브라켓의 설치구조 및 방법, 공개일자:2016년06월21일)

이에 본 발명은 탑-다운 시공방법에서 시공되는 지중구조물의 경우 지중벽체와 지중기둥부재도 강관파일을 이용하여 시공하면서, 전단지지플레이트를 이용하여 기둥부재에 빔부재를 보다 안정적으로 연결 시공할 수 있도록 하고 지상구조물의 경우 지상기둥부재를 역시 강관파일을 이용하여 시공함에 있어서, 전단지지플레이트를 이용하되 소켓방식으로 지상기둥부재를 연결할 수 있도록 하여 보다 안정적이고 신속한 탑-다운 방식의 구조물 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 탑-다운 방식의 구조물의 지중구조물을 시공함에 있어서 지반의 추가 터파기량이 거의 발생하지 않아 토공량을 절대적으로 감소시키면서도, 종래의 가설지보공을 시공하지 않고서 영구적인 지중벽체를 숏크리트와 강관파일을 이용하여 합성강관파일을 시공함으로서 예컨대, 암반층에 있어서도 지중구조물 시공을 위한 공기지연 및 시공성과 작업성 저하를 방지할 수 있는 탑-다운 방식의 구조물 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법은, (a) 지중벽체 시공을 위한 강관파일을 시공함과 더불어 지중기둥부재의 강관파일도 함께 지반에 시공하는 단계; (b) 상기 지중벽체 시공을 위한 강관파일과 지중기둥부재의 강관파일이 노출되도록 굴착하되, 지중벽체 시공을 위한 강관파일을 지중브라켓의 연결플랜지가 노출되도록 숏크리트를 타설하여 지중벽체를 형성시키는 단계; (c) 상기 노출된 지중기둥부재의 강관파일에 연결플랜지가 형성된 지중브라켓을 감싸 설치하는 단계; 및 (d) 상기 지중기둥부재를 감싸 설치된 지중브라켓과 지중벽체 시공을 위한 강관파일에 설치된 지중브라켓의 연결플랜지와 지중빔부재의 연결플랜지를 서로 연결시키는 단계;를 포함하며, 상기 (a) 단계에서, 지중벽체 시공을 위한 강관파일과 지중기둥부재의 강관파일의 외주면에는 지중브라켓 저면을 지지하도록 전단지지플레이트를 설치하되, 상기 전단지지플레이트는 수직절곡편 형태로 제작하여 하방 연장되도록 하여 지반 관입저항을 감소시키면서, 강관파일들과의 용접부위는 전단지지플레이트의 상면, 저면, 양 측면(w1,w2,w3)에 각각 형성되도록 하여 전단력이 확보되도록 하게 된다.

본 발명에 의한 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.에 있어 지중구조물과 지상구조물을 시공하면서 기둥부재들과 빔부재들을 보다 용이하게 연결 시공할 수 있게 되며 별도의 용접작업등과 같은 부가 작업이 없어 신속한 시공이 가능하게 된다.

또한 지중벽체를 합성강관파일로 시공함에 있어 연결쉬트, 아치형 파일연결판, 숏크리트를 이용하여 차수성능을 충분히 확보할 수 있어 보다 안정적인 탑-다운 시공방법 제공이 가능하게 된다.

또한 브라켓을 이용하여 빔부재를 기둥부재에 연결시공함에 있어서 소요의 전단력을 충분히 확보할 수 있어 빔부재를 원형 단면의 기둥부재에 보다 용이하게 설치할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 지반이 암반층인 경우 지반 굴착이 현실적으로 어려운 경우가 발생하게 되지만 본 발명은 예컨대, 암반층까지 합성강관파일로 지중벽체를 바로 시공하여 종래 가설지보공을 시공하지 않고서 탑-다운 방식의 구조물의 지중구조물을 바로 시공할 수 있게 된다.

도 1a는 종래 기둥부재와 브라켓의 설치구조도,
도 1b는 종래 탑-다운 공법에 의한 지중벽체 시공도,
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d는 본 발명의 지중벽체, 지중기둥부재, 지중브라켓, 지상 및 지중빔부재, 지상기둥부재, 소켓형 지상브라켓 및 바닥슬래브의 구성도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법의 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 본 발명의 지중벽체(100), 지중기둥부재(200), 지중브라켓(300), 지상 및 지중빔부재(400a,400b), 지상기둥부재(500), 소켓형 지상브라켓(600) 및 바닥슬래브(700) ]

도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d는 본 발명의 탑-다운 구조물의 지상 및 지중구조물(A1,A2) 시공을 위하여 사용되는 지중벽체(100), 지중기둥부재(200), 지중브라켓(300), 지상 및 지중빔부재(400a,400b), 지상기둥부재(500), 소켓형 지상브라켓(600) 및 바닥슬래브(700)의 시공도를 각각 도시한 것이다.

이에 먼저, 지중벽체(100) 시공을 살펴보면 도 2a 및 도 2b와 같이, 지표면(G1) 상면으로부터 하방으로 연직 시공된 합성강관파일(110)을 이용하여 지중벽체(100)로 시공하게 된다. 지중벽체(100)는 지중구조물(A1)의 크기 및 형태에 따라 달라지게 되지만 도 2b에 의하면 가로 및 세로방향으로 다수가 직사각 테두리 형태로 시공되고 있음을 알 수 있다.

이러한 합성강관파일(110)에 있어 강관파일(111)은 도 2b와 같이 지표면(G1)에서 지반에 천공홀(오거링)을 먼저 형성시키고, 강관파일(111)을 천공홀에 삽입시켜 시공하는 경우 지표면 하부 암반층이 있더라도 시공 가능한 장점이 있게 된다.

이때 강관파일(111)은 서로 이격되어 시공하는 경우 차수문제가 발생할 수 있다. 이에 본 발명은 도 2b와 같이, 강관파일(111)의 외주면 양 측방으로 일체로 연장된 연결쉬트(113) 또는 차수그라우팅을 이용하여 연결 시공할 수 있도록 하게 된다.

즉, 지중에 먼저 연결쉬트(113)가 일체로 형성된 강관파일(111)을 시공하고 연결쉬트(113)의 고리부에 이격되어 시공되는 다른 강관파일의 연결쉬트(113)의 고리부가 상하로 서로 가이드 되면서 물려지도록 하여 시공하게 된다.

이로서 강관파일(111) 사이사이에는 연결쉬트(113)가 서로 물려져 차수판을 수직으로 형성시키는 것과 같이 강관파일(111) 시공 중 차수가 가능하게 되지만 연결쉬트(113)를 사용할 수 없는 지반의 경우에는 도 2a와 같이, 강관파일(111)을 이격 또는 접하도록 시공 하거나 차수그라우팅을 이용하여 배제도 가능하다.

나아가, 합성강관파일(110)은 추가로 배면쪽(지중기둥부재 시공부위 쪽)에서도 강관파일(111) 사이 공간이 마감될 수 있도록 파일연결판(112)을 서로 용접에 의하여 별도 설치하게 된다.

이러한 파일연결판(112)은 강관파일(111) 시공에 있어 노출된 부위의 심도만큼 아치형 절곡판을 이용하여 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 파일연결판(112)은 강관파일 사이 공간으로 누수를 추가로 방지할 수 있으며 강관파일(111) 시공이후에 형성시킨다는 점에서 연결쉬트(113)와 차이가 있으며 바람직하게는 토압저항, 방수에 유리하도록 아치형으로 형성된 것을 이용하는 것이 바람직하다.

또한 강관파일(111)은 도 2a와 같이 내부로 철근케이지(미도시)를 삽입하거나 삽입없이 콘크리트를 충전시켜 합성강관파일(110)로 형성되도록 하게 된다.

나아가 굴착에 의하여 노출된 강관파일(111) 사이 공간을 이용하여 강관파일(111)에 파일연결판(112)을 거푸집삼아 숏크리트(115)를 뿜칠시켜 서로 일체화시킨 합성강관파일(110)을 시공하게 된다.

이와 같이 강관파일(111)을 숏크리트(115)로 합성시키게 되면 강관파일(111)의 연장깊이가 커짐에 따라 발생하는 큰 토압을 저항함에 있어 매우 유리하게 되어 강관파일(111)의 단면두께를 최적화 시킬 수 있게 된다.

또한 숏크리트(115)를 이용하게 되므로 현장에서 매우 경제적으로 신속한 작업이 가능하게 된다.

이때 상기 강관파일(111)의 연결쉬트(113)와 파일연결판(112)을 함께 사용하더라도 파일연결판(112)과 강관파일(111)의 연결부위는 누수문제가 발생할 수 있다. 이에 상기 연결부위를 숏크리트(115)에 의한 뿜칠로 강관파일(111)과 합성되도록 하면서, 연결부위에 침투하여 방수처리가 가능하다는 장점이 있게 된다.

이때 상기 숏크리트(115)의 두께는 지중벽체의 단면 설계에 따라 다를 수밖에 없지만 강관파일(111)과 숏크리트(115)의 합성성능 확보를 위하여 스터드(116)와 내부철근(117)을 추가 배치 및 배근하고, 숏크리트(115)를 타설하게 되면 지중벽체로서 구조적 보강이 가능하게 되며, 별도의 가설지보공이 필요 없어 시공성이 매우 증진된다.

즉, 합성강관파일(110)을 이용한 지중구조물(A1)은 지중구조물 주변의 부가적인 터파기량이 거의 발생하지 않아 차량통행이 시공 중이라도 가능하게 되며, 종래 지중벽체 시공을 위한 가설지보공을 설치하지 않고 있으며, 지중구조물의 양 지중벽체로 이용되고 있음을 알 수 있다.

다음으로 지중기둥부재(200)의 시공을 살펴보면, 도 2a 및 도 2c와 같이, 지중기둥부재(200)는 지중벽체(100)의 강관파일(111)을 시공하면서 함께 시공하게 되며 지표면(G1)에 역시 천공홀을 형성시키는 등의 방법으로 시공하면 된다.

기둥부재로 기능하게 되므로 지중벽체(100) 사이에 다수가 이격되어 시공되도록 하게 되며, 파일연결판(112), 스터드(116)와 내부철근(117), 숏크리트(115) 시공을 위한 굴착 작업 시 함께 노출된다.

이러한 지중기둥부재(200)는 기둥용 강관파일(210)을 역시 이용하게 되며 사이사이에 후술되는 지중브라켓(300)을 이용하여 지중빔부재(400a)가 연결된다.

상기 지중브라켓(300)은 도 2a, 도 2b 및 도 2c와 같이, 지중벽체(100)와 지중기둥부재(200)에 지중빔부재(400a)를 고정 설치하기 위한 것이다. 지중기둥부재(200)는 기둥용 강관파일(210)이 원형강관이고, 지중빔부재(400a)는 PC부재 또는 강재빔으로서 단면형태 및 재질이 서로 상이하여 서로 연결에는 연결부재가 필요할 수 있다.

이에 지중브라켓(300)에 연결플랜지(320)를 형성시키고, 지중빔부재(400a)에도 연결플랜지(420)를 용접등으로 형성시켜 연결플랜지(320,420)를 관통하는 체결볼트를 이용하여 서로 연결되도록 하게 된다.

이에 지중빔부재(400a)의 자중 및 작업하중은 지중브라켓(300)에 그대로 전달되기 때문에 지중브라켓(300)은 지중기둥부재(200)를 감싼 상태에서 지중기둥부재(200)에 미리 고정시켜야 한다.

이에 지중브라켓(300)은 도 2c와 같이, 지중기둥부재(200)를 감쌀 수 있는 형태로 형성시키게 되는데 반원형 또는 원형 몸통부(310)와 반원형 몸통부(310)의 양 단부로부터 절곡되어 수직판 형태의 연결플랜지(320)를 포함하도록 하게 형성되어 있음을 알 수 있다.

이에 지중브라켓(300)은 지중빔부재(400a)와 연결에 의하여 지중기둥부재(200) 외주면 타고 하방으로 낙하하려는 힘 작용하게 되므로 이를 지지하기 위하여 전단지지플레이트(900)를 지중기둥부재(200) 외주면에 형성시키게 된다.

전단지지플레이트(900)는 지중기둥부재(200) 외주면을 감싸 설치된 지중브라켓(300)이 지중기둥부재(200)에 안정적으로 지지되도록 하는 역할을 하게 된다.

이에 전단지지플레이트(900)는 지중기둥부재(200) 외주면에 접하는 지중브라켓(300)의 전단력 확보를 위하여 외주면 형상에 대응하는 수직절곡편 형태로 제작하여 전단지지플레이트(900)와 지중기둥부재(200)와 접하는 부위를 충분히 확보할 수 있도록 하방 연장되도록 하고, 용접시켜 지중브라켓(300)의 저면이 안정적으로 지지되도록 하게 된다.

이에 용접부위는 전단지지플레이트(900)의 상면, 저면, 양 측면(w1,w2,w3)에 각각 형성되어 전단력지지에 효과적임을 알 수 있으며, 수직으로 연장되어 있어 용접부위를 크게 형성시키면서도 강관부재(910)의 지중 관입 저항성이 크지 않도록 할 수 있게 된다.

이러한 전단지지플레이트(900)는 지중기둥부재(200) 외주면을 따라 다수개가 형성되도록 하게 되며, 지중기둥부재(200)를 천공홀에 삽입시키거나 압입시킬 때, 지중토사에 관입저항이 크지 않도록 두께를 최소한으로 하도록 하게 되며 그럼에도 지중기둥부재(200)와 용접 부위가 확장되어 전단력 확보에 문제가 없게 된다.

이에 전단지지플레이트(900)는 지중기둥부재(200)에 미리 지중빔부재(400a) 연결부위를 고려하여 형성시켜도 되고, 노출된 지중기둥부재(200)에 지중빔부재(400a) 연결부위를 고려하여 직접 형성시켜도 상관은 없다.

상기 지중빔부재(400a)는 지중기둥부재(200)와 앞서 살펴본 지중벽체(100)에 사이사이에 단부가 연결되어 지중구조물(A1)에 있어 바닥판을 시공하기 위한 것이라 할 수 있다. 예컨대 지중빔부재(400a)와 지중빔부재(400a) 사이에 데크플레이트를 설치하고 바닥판 콘크리트를 타설하여 바닥판 시공할 수 있을 것이다.

지중빔부재(400a)는 연결플랜지를 단부에 일체로 먼저 형성되도록 PC빔을 이용할 수 있지만 H형 형강, 강재빔도 가능하다.

도 2c와 같이, 지중기둥부재(200)와 지중벽체(100) 사이에 설치되는 지중빔부재(400a)의 경우 노출된 강관파일(111) 외주면에 반원형 지중브라켓(300)을 역시 강관파일(111) 외주면에 형성되어 있는 전단지지플레이트(900)를 이용하여 고정되도록 하고, 지중브라켓(300)의 연결플랜지와 지중빔부재(400a) 단부에 형성시킨 연결플랜지를 볼트와 너트등으로 체결시켜 고정시키면 된다.

이에 지표면(G1)굴착에 의하여 노출되는 지중벽체(100)의 강관파일(111)과 지중기둥부재(200)의 기둥용 강관파일(210)에 형성된 전단지지플레이트(900)를 이용하여 지중브라켓(300)을 설치하고, 지중빔부재(400a)를 연결 설치하게 된다.

이로서 원하는 깊이까지 굴착과 지중빔부재(400a)를 지중브라켓(300)을 이용하여 시공하게 되면 도 2a와 같이, 바닥슬래브(700)를 시공하여 지중벽체(100), 지중기둥부재(200), 바닥슬래브(700)에 의한 지중구조물(A1) 시공이 가능하게 된다.

상기 지상기둥부재(500)는 지중기둥부재(200)의 두부에 연결되어 상방으로 연장 시공되는 것이므로 동일한 단면으로 형성된 강관파일(510)을 이용하게 되며 지중구조물(A1) 시공을 위한 강관파일들은 지표면으로부터 상방으로 연장되어 있으므로 두부를 정리하여 동일한 높이에서 지상기둥부재(500)와 소켓형 지상브라켓(600)을 이용하여 상방으로 필요한 높이까지 다수를 연장 시공하면 된다.

지중벽체(100)의 강관파일(111)의 두부에 연결되는 지상기둥부재(500)는 지상벽체 시공을 위해 이용되며, 지중기둥부재의 기둥용 강관파일(210)의 두부에 연결되는 지상기둥부재(500)는 역시 지상빔부재(400b) 연결시공을 위해 이용된다.

상기 지상빔부재(400b)는 지중빔부재(400a)와 동일한 것을 사용하면 되고, 지상기둥부재(500)와 미도시한 지상벽체에 사이사이에 단부가 연결되어 지상구조물(A2)에 있어 바닥판을 시공하기 위한 것이라 할 수 있다. 예컨대 지상빔부재(400b)와 지상빔부재(400b) 사이에 데크플레이트를 설치하고 바닥판 콘크리트를 타설하여 바닥판 시공하면 된다.

지상빔부재(400b)도 소켓형 지상브라켓(600)에 단부가 연결플랜지에 의하여 연결되므로 연결플랜지를 단부에 일체로 먼저 형성되도록 PC빔, H형 형강, 강재빔을 이용하면 된다.

지상기둥부재(500)와 지상벽체 사이에 설치되는 지상빔부재(400b)의 경우 지상기둥부재(500)의 강관파일(510) 외주면에 도 2d와 같이, 반원형 소켓형 지상브라켓(600)을 역시 강관파일(510) 외주면에 형성되어 있는 전단지지플레이트(900)를 이용하여 고정되도록 하고, 소켓형 지상브라켓(600)의 연결플랜지와 지상빔부재(400b) 단부에 형성시킨 연결플랜지를 볼트와 너트등으로 체결시켜 고정시키는 것은 동일하다.

이에 지상기둥부재(500)의 강관파일(510)에 형성된 전단지지플레이트(900)를 이용하여 소켓형 지상브라켓(600)을 설치하고, 지상빔부재(400b)를 연결 설치하게 된다.

이로서 원하는 높이까지 지상빔부재(400b)를 소켓형 지상브라켓(600)을 이용하여 시공하게 되면 바닥슬래브를 시공하여 지상벽체, 지상기둥부재(500), 바닥슬래브에 의한 지상구조물(A2) 시공이 가능하게 된다.

상기 소켓형 지상브라켓(600)은 지중브라켓(300)과 대비하여 전단연결플레이트(900)를 이용하여 지상기둥부재(500)에 고정 설치되는 것은 동일하지만 특히 하부 지상기둥부재(500)에 상부 지상기둥부재(500)의 하단을 삽입 연결시키기 위하여 소켓형으로 형성되도록 함에 특징이 있다.

이에 상기 소켓형 지상브라켓(600)은 지상기둥부재(500)에 상방에서 그대로 삽입될 수 있도록 원형 브라켓 형태로 제작한 것을 이용하여 전단지지플레이트(900)에 고정 설치되도록 하되, 하부 지상기둥부재(500) 상면에 상부 지상기둥부재(500)의 저면이 가이드 되어 접하도록 소켓형 지상브라켓(600)을 이용하게 된다.

이로서 지상기둥부재(500)는 소켓형 지상브라켓(600)에 하단을 삽입하는 것만으로 시공이 완료될 수 있도록 하게 되므로 시공이 보다 신속하게 이루어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

이에 소켓형 지상브라켓(600)은 도 2d와 같이, 지상기둥부재(500)를 감쌀 수 있는 형태로 형성시키게 되는데 원형 몸통부(610)의 양 측방으로 연장되어 수직판 형태의 연결플랜지(620)와 상부 지상기둥부재(500)의 저면이 지지될 수 있도록 내측지지링(630)이 포함하도록 하게 형성되어 있음을 알 수 있다.

이에 소켓형 지상브라켓(600)은 지상 빔부재(400b)와 연결에 의하여 지상기둥부재(500) 외주면 타고 하방으로 낙하하려는 힘이 역시 작용하게 되므로 이를 지지하기 위하여 전단지지플레이트(900)를 지상기둥부재(500) 외주면에 형성시키는 것은 동일하다.

즉, 지상기둥부재(500)에 형성되는 전단지지플레이트(900)도 지상기둥부재(500)의 외주면에 접하는 소켓형 지상브라켓(600)의 전단력 확보를 위하여 외주면 형상에 대응하는 수직절곡편 형태로 제작하여 전단지지플레이트(900)와 지상기둥부재(500)와 접하는 부위를 충분히 확보할 수 있도록 하방 연장되도록 하고, 용접시켜 소켓형 지상브라켓(600)의 저면이 안정적으로 지지되도록 하게 된다.

이에 용접부위는 전단지지플레이트(900)의 상면, 저면, 양 측면(w1,w2,w3)에 각각 형성되어 전단력지지에 효과적임을 알 수 있으며, 수직으로 연장되어 있어 용접부위를 크게 형성시킬 수 있게 된다.

이러한 전단지지플레이트(900)는 지상기둥부재(500)) 외주면을 따라 다수개가 형성되도록 하게 되며 지상에서는 노출되도록 하되 두께를 충분히 확보할 수 있도록 할 수 있으며, 지상기둥부재(500)와 용접 부위가 확장되어 전단력 확보에 유리하게 된다.

역시 전단지지플레이트(900)는 지중기둥부재(200)에 미리 지중빔부재(400a) 연결부위를 고려하여 형성시켜도 되고, 노출된 지중기둥부재(200)에 지중빔부재(400a) 연결부위를 고려하여 직접 형성시켜도 상관은 없다.

상기 바닥슬래브는 지중에 설치되는 것과 지상에 설치되는 것으로 구분되지만 동일하게 데크플레이트와 바닥콘크리트를 타설하여 시공할 수 있으며 지중벽체(100)와 마찬가지로 지상구조물(A2)에도 지상벽체를 시공하고 전단벽도 시공할 수 있다.

[ 본 발명의 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법 ]

본 발명은 탑-다운 방식으로 지중벽체(100)와 지중기둥부재(200)를 먼저 지중에서시공하고, 지표면으로부터 하방으로 지반을 굴착하여 노출되는 지중벽체(100)와 지중기둥부재(200) 사이사이에 지중브라켓(300)을 이용하여 지중빔부재(400a)를 연결시공하게 된다.

이에 원하는 깊이로 지중구조물을 시공한 이후에는 바닥슬래브(700)를 시공하여 지중구조물(A1) 시공을 완료하게 되는데, 지표면(G1) 근처를 굴착하면서 지표면 상부로 노출된 지중기둥부재(200)의 상단에 지상기둥부재(500)를 소켓형 지상브라켓(600)을 이용하여 연결 시공하고, 소켓형 지상브라켓(600)에 사이에 지상빔부재(400b)를 연결시공 하게 된다.

이에 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 강관기둥을 이용한 탑-다운 구조물 시공방법을 살펴본다.

먼저 도 3a와 같이, 지표면(G1)에 지중벽체(100)를 시공하기 위한 합성강관파일(110)용 강관파일(111)을 시공하면서 지중기둥부재(200)를 시공하기 위한 기둥용 강관파일(210)을 함께 시공하게 된다.

상기 합성강관파일(110)용 강관파일(111)은 차수용 영구벽체로 시공하는 것이므로 강관파일(111)에 연결쉬트(113)가 형성된 것인 반면, 지중기둥부재(200)를 시공하기 위한 기둥용 강관파일(210)은 연결플랜지 없는 원형강관 형태인 것으로 시공하게 되며, 양 자 모두 전단플레이트(900)를 미리 형성시킨 것을 이용하여 관입저항이 최소화되도록 하게 됨은 동일하다.

이에 지중벽체 및 지중기둥부재의 강관파일(111,210)들의 시공이 완료되면 지표면(G1) 굴착을 통해 지중벽체 및 지중기둥부재의 강관파일(111,210)들을 노출시키고 지중빔부재(400a)를 시공하기 위한 위치까지 굴착을 1차로 완성시키게 된다.

이에 도 2b와 같이, 지중벽체용 강관파일(111)은 연결쉬트(113)를 이용하여 이격간격이 비교적 작은 반면 기둥용 강관파일(210)은 지중빔부재(400a)가 사이에 시공되므로 비교적 이격간격이 커지게 된다.

이에 지중벽체용 강관파일(111)들은 파일연결판(112)을 서로 용접에 의하여 별도 설치하고, 강관파일(111)은 내부로 철근케이지를 삽입한 후 콘크리트를 충전시켜 콘크리트가 충전된 강관파일로 형성시키면서, 지중벽체용 강관파일(111) 외주면에 스터드(116)와 내부철근(117)을 추가 배근하고 숏크리트(115)를 타설하여 합성강관파일(110)에 의한 지중벽체를 시공하게 된다.

또한 상기 지중벽체용 강관파일(111)들에는 전단지지플레이트(900)가 설치되어 있으므로 예컨대 반원형 지중브라켓(300)을 설치하여 지중브라켓(300)의 연결플랜지(320)가 숏크리트 면으로부터 노출되도록 하게 된다.

또한 노출된 지중기둥부재(200)의 외주면에 형성된 전단지지플레이트(900)에 역시 예컨대 반원형 지중브라켓(300)을 감싸 설치되도록 하여, 지중연결빔(400a)을 노출된 지중기둥부재(200) 사이사이에 연결 설치하게 된다.

이에 지중벽체용 강관파일(111)과 지중기둥부재(200)의 기둥용 강관파일(210)은 지표면(G1)으로부터 상방으로 연장 시공되어 일정 높이를 가지게 되는데, 지상으로 상부가 노출되므로 두부를 커팅하여 동일한 상면높이로 형성되도록 하고, 지중기둥부재(200)의 두부에 소켓형 지상브라켓(600)을 상방에서 바로 함께 삽입 설치하고, 소켓형 지상브라켓(600)의 연결플랜지(620)를 이용하여 역시 지중연결빔(400b)을 연결시공하게 된다.

다음으로는 도 3b와 같이, 지중구조물(A1)용 지중벽체(100)와 지중연결빔(400a)을 계속해서 시공하게 되면 함께, 지상구조물(A1)용 지상벽체와 지상연결빔(400b)도 함께 시공함으로서 원하는 깊이와 높이로 지중구조물(A1)과 지상구조물(A2)를 시공하게 된다. 또한 원하는 높이의 지상기둥부재(500) 다수를 수직 연결시공함에 있어서 지상기둥부재(500)는 소켓형 지상브라켓(600)의 내측에 삽입되는 방식으로 상,하 연결하게 되므로 매우 신속하고 안정적인 지상구조물(A2) 시공이 가능하게 된다.

이에 지중 및 지상구조물(A1,A2)에 있어 지중연결빔(400a,400b)에 데크플레이트를 설치하고 바닥판콘크리트를 타설하여 지중 및 지상구조물(A1,A2)을 완성 시공하게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 지중벽체 110: 합성강관파일
111: 강관파일 112: 파일연결판
113: 연결쉬트
115: 숏크리트 116: 스터드
117: 내부철근 200: 지중기둥부재
210: 기둥용 강관파일 300: 지중브라켓
310: 몸통부 320: 연결플랜지
400a,400b: 지중빔부재 및 지상빔부재
420: 연결플랜지 500: 지상기둥부재
510: 강관파일 600: 소켓형 지상브라켓
610: 원형 몸통부 620: 연결플랜지
700: 바닥슬래브 G1: 지표면

Claims

(a) 지중벽체 시공을 위한 강관파일(111)을 시공함과 더불어 지중기둥부재(200)의 강관파일(210)도 함께 지반에 시공하는 단계;
(b) 상기 지중벽체 시공을 위한 강관파일(111)과 지중기둥부재의 강관파일(210)이 노출되도록 굴착하되, 지중벽체 시공을 위한 강관파일(111)을 지중브라켓의 연결플랜지가 노출되도록 숏크리트를 타설하여 지중벽체를 형성시키는 단계;
(c) 상기 노출된 지중기둥부재(200)의 강관파일(210)에 연결플랜지가 형성된 지중브라켓(300)을 감싸 설치하는 단계; 및
(d) 상기 지중기둥부재(200)를 감싸 설치된 지중브라켓과 지중벽체 시공을 위한 강관파일에 설치된 지중브라켓의 연결플랜지와 지중빔부재의 연결플랜지를 서로 연결시키는 단계;를 포함하며,
상기 (a) 단계에서, 지중벽체 시공을 위한 강관파일과 지중기둥부재의 강관파일의 외주면에는 지중브라켓 저면을 지지하도록 전단지지플레이트(900)를 설치하되, 상기 전단지지플레이트(900)는 수직절곡편 형태로 제작하여 하방 연장되도록 하여 지반 관입저항을 감소시키면서, 강관파일들과의 용접부위는 전단지지플레이트의 상면, 저면, 양 측면(w1,w2,w3)에 각각 형성되도록 하여 전단력이 확보되도록 하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계의 상기 지중벽체 시공을 위한 강관파일(111)은 연결시트(113)을 포함하여 차수성을 확보하면서 시공할 수 있도록 하되, 콘크리트를 충전시켜 합성강관파일(110)로 형성되도록 하며, 굴착에 의하여 노출된 강관파일(111) 사이 공간 사이에 설치된 강관파일(111)에 파일연결판(112)을 거푸집삼아 숏크리트(115)를 뿜칠시켜 가설지보공 없이, 서로 일체화되도록 하되, 강관파일(111)과 숏크리트(115)의 합성성능 확보를 위하여 스터드(116)와 내부철근(117)을 추가 배치 및 배근하고, 숏크리트(115)를 타설하며, 상기 숏크리트는 파일연결판(112)과 강관파일 연결부위도 차수될 있도록 형성되는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계의 지중벽체 시공을 위한 강관파일의 지중브라켓은 몸통부(310)의 양 단부로부터 절곡되어 수직판 형태의 연결플랜지(320)를 포함하도록 하여 상기 연결플랜지가 숏크리트면으로부터 노출되어 지중빔부재의 연결플랜지와 서로 연결되도록 하며, 상기 지중빔부재는 PC부재를 포함하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계의 지중기둥부재의 강관파일에 연결플랜지가 형성된 지중브라켓은 반원형 몸통부(310)와 반원형 몸통부(310)의 양 단부로부터 절곡되어 수직판 형태의 연결플랜지(320)를 포함하도록 하여 상기 연결플랜지가 지중빔부재의 연결플랜지와 서로 연결되도록 하며, 상기 지중빔부재는 PC부재를 포함하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 (d) 단계에서, 지중브라켓의 연결플랜지와 지중빔부재의 연결플랜지는 서로 볼트와 너트를 이용하여 서로 체결시켜 연결되도록 하며, 지중브라켓은 강관파일 외주면에 전단력에 의해서만 지지되도록 하여 용접작업이 필요 없도록 하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후, 지중벽체 시공을 위한 강관파일과 지중기둥부재의 강관파일 하부 사이에는 바닥슬래브(700)를 시공하여 지중벽체(100), 지중기둥부재(200), 바닥슬래브(700)에 의한 지중구조물(A1) 시공되도록 하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 지중벽체 시공을 위한 강관파일과 지중기둥부재의 강관파일의 두부는 지표면 상방으로 연장되어 두부에 소켓형 지상브라켓(600)을 추가로 설치하되, 상기 소켓형 지상브라켓은 하부 지상기둥부재와 상부 지상기둥부재가 서로 소켓방식으로 상,하 연결되도록 하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 7항에 있어서,
상기 소켓형 지상브라켓(600)은 원형 몸통부(610)의 양 측방으로 연장되어 수직판 형태의 연결플랜지(620)와 상부 지상기둥부재(500)의 저면이 지지될 수 있도록 내측지지링(630)이 포함하도록 하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 8항에 있어서,
상기 지상기둥부재(500)의 외주면에도 소켓형 지상브라켓 저면을 지지하도록 전단지지플레이트를 설치하되, 상기 전단지지플레이트는 수직절곡편 형태로 제작하여 하방 연장되도록 하면서, 강관파일들과의 용접부위는 전단지지플레이트의 상면, 저면, 양 측면(w1,w2,w3)에 각각 형성되도록 하여 전단력이 확보되도록 하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.
제 7항에 있어서,
상기 하부 지상기둥부재와 상부 지상기둥부재가 서로 소켓방식으로 상,하 연결되도록 한 이후에는 지상빔부재가 지상기둥부재에 설치된 소켓형 지상브라켓 사이에 연결플랜지를 이용하여 연결되어 지상구조물이 시공되도록 하는 강관파일지중벽체와 전단지지플레이트를 이용한 탑-다운 시공방법.