KR20210129952A - 흙막이용 자립식 지주 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지주 본체에 다단으로 프리스트레스를 도입함으로써, 지반 상부의 수동 토압 발생을 최소화하면서도 토압에 의한 모멘트가 크게 작용하는 부분에서는 프리스트레스를 최대화하여 별도의 지보재 없이 안정적인 지지가 가능하고, 주변 지반 침하의 우려가 없는 흙막이용 자립식 지주에 대한 것이다.
본 발명 흙막이용 자립식 지주는 횡방향으로 상호 이격되도록 지반에 근입되어 사이에 구비되는 토류판을 지지하는 것으로, 하부의 제1구간과 상부의 제2구간으로 구획되는 지주 본체; 상기 지주 본체 배면의 제1구간에 구비되어 지주 본체의 제1구간에만 긴장력을 도입하는 제1긴장재; 및 상기 지주 본체 배면의 제1구간과 제2구간에 연속으로 구비되어 지주 본체의 제1구간과 제2구간에 긴장력을 도입하는 제2긴장재; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

흙막이용 자립식 지주{Self-reliant support for retaining wall}
본 발명은 지주 본체에 다단으로 프리스트레스를 도입함으로써, 지반 상부의 수동 토압 발생을 최소화하면서도 토압에 의한 모멘트가 크게 작용하는 부분에서는 프리스트레스를 최대화하여 별도의 지보재 없이 안정적인 지지가 가능하고, 주변 지반 침하의 우려가 없는 흙막이용 자립식 지주에 대한 것이다.
지하 구조물 시공을 위한 지반 굴착 작업시, 주변 흙이나 물이 현장 내로 유입되는 것을 방지함과 동시에 주변 지반이나 인접 구조물의 침하 또는 붕괴를 방지하기 위하여 토압, 수압 등 측압에 저항하는 가설 구조물을 설치하는 흙막이 공사를 실시한다.
종래 흙막이 공사에는 지반에 H파일 등 엄지 말뚝을 근입하고, 인접하는 엄지 말뚝 사이에 토류판을 설치하는 가로널 말뚝 공법이 주로 사용된다.
흙막이벽을 설치하고 지반 굴착 공사를 실시하는 경우, 흙막이벽의 응력이나 변형, 주변 지반 변형 등 지반 조건, 시공 조건 및 굴착 순서 등에 대해 다각적인 검토가 이루어져야 한다. 이에 측압을 안정적으로 지지 가능하도록 레이커 공법, 스트럿 공법, 어스 앵커 공법 등이 사용된다.
그러나 레이커 공법이나 스트럿 공법은 현장 내에 배치되는 레이커나 스트럿의 간섭으로 타공정에 지장을 초래하여 작업 효율이 현저히 떨어진다.
어스 앵커 공법은 현장 내에 간섭 요인이 없으나, 인접 대지 내에 어스 앵커가 시공되어야 하므로 건물이 밀접한 도심지 공사에 적합하지 않다.
이에 따라 엄지 말뚝 자체만으로 측압을 지지할 수 있는 자립식 흙막이 공법이 개발되었다.
등록특허 제10-1795454호에는 말뚝을 2열로 배치한 자립식 흙막이 공법이 개시된다. 상기 등록특허의 경우, 레이커 공법이나 스트럿 공법에 비해 지보재 설치를 줄일 수 있다. 그러나 말뚝이 2열로 서로 이격 배치되므로 굴착 면적이 증가되는 문제가 있고, 인접 건물이 근접하여 위치한 경우 적용하기 어렵다.
등록특허 제10-1609805호는 엄지 말뚝에 프리스트레스를 도입하여 굴착 배면의 토압에 의한 엄지 말뚝의 휨 응력을 감소시킨다. 상기 등록기술에서는 긴장재 긴장시 엄지 말뚝의 전체 길이에 걸쳐 동일한 크기의 프리스트레스가 도입된다. 그런데 지반 상부는 흙막이 쪽으로 작용하는 토압이 없거나 매우 작아 엄지 말뚝의 휨모멘트가 역방향, 즉 배면 지반 측으로 작용하여 수동 토압이 발생한다. 그리고 하부에서는 흙이 흙막이를 전면 방향으로 이동시키는 주동 토압이 발생한다. 이와 같이 상부에서는 수동 토압이 발생하고, 중앙 하부에서는 주동 토압이 발생하게 되므로 주변 지반에 침하가 발생하는 문제가 있다(도 1).
도 1은 종래 프리스트레싱에 의한 자립식 흙막이 공법의 모멘트를 도시하는 도면으로, 도 1의 (a)는 토압에 의한 모멘트를 나타내고, 도 1의 (b)는 프리스트레싱에 의한 모멘트를 나타내며, 도 1의 (c)는 이들 모멘트의 합을 나타낸다.
특히, 토압의 안정적인 지지를 위해 도입되는 프리스트레스의 크기를 크게 할수록 엄지 말뚝 상단의 배면 방향 휨모멘트가 커져 주변 지반 침하 위험 또한 증가한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 지반 상부의 수동 토압 발생을 최소화하면서도 토압에 의한 모멘트가 크게 작용하는 부분에서는 프리스트레스를 최대화함으로써, 별도의 지보재 없이 흙막이벽의 안정적인 지지가 가능하고 주변 지반의 침하 우려가 없는 흙막이용 자립식 지주를 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 횡방향으로 상호 이격되도록 지반에 근입되어 사이에 구비되는 토류판을 지지하는 흙막이용 자립식 지주에 관한 것으로, 하부의 제1구간과 상부의 제2구간으로 구획되는 지주 본체; 상기 지주 본체 배면의 제1구간에 구비되어 지주 본체의 제1구간에만 긴장력을 도입하는 제1긴장재; 및 상기 지주 본체 배면의 제1구간과 제2구간에 연속으로 구비되어 지주 본체의 제1구간과 제2구간에 긴장력을 도입하는 제2긴장재; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 지주 본체의 배면 하부에는 제1긴장재와 제2긴장재의 하단이 고정되는 정착브래킷이 구비되고, 상기 지주 본체 배면의 제1구간 상부에는 제1긴장재의 단부가 정착되는 제1긴장측 정착구가 지지되는 제1긴장브래킷이 구비되며, 상기 지주 본체 배면의 제2구간 상부에는 제2긴장재의 단부가 정착되는 제2긴장측 정착구가 지지되는 제2긴장브래킷이 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1긴장측 정착구는 전후방이 개방된 통 형상으로 내부에 단면상 경사진 웨지홀이 형성된 웨지배럴, 상기 웨지배럴의 웨지홀에 삽입되어 제1긴장재를 고정하는 웨지, 상기 웨지배럴의 후방에 결합되는 것으로 제1긴장재가 관통되는 캡부재 및 상기 웨지배럴 내부의 웨지와 캡부재 사이에 구비되어 웨지를 전방으로 가압하는 가압스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 지주 본체의 배면 하부에는 하단이 원호 형상으로 형성된 터닝새들이 구비되고, 상기 제1긴장재의 하단과 제2긴장재의 하단은 서로 연결되어 연속된 긴장재로 형성되어 상기 터닝새들 하단에 슬라이딩 가능하게 지지되며, 상기 지주 본체 배면의 제1구간 상부에는 제1긴장재의 단부가 고정되는 정착브래킷이 구비되고, 상기 지주 본체의 배면 제2구간 상부에는 제2긴장재의 단부가 정착되는 제2긴장측 정착구가 지지되는 제2긴장브래킷이 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 긴장재는 비부착 강선인 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 지주 본체는 제2구간 상부에 제3구간이 더 구비되어 3개의 구간으로 구획되되, 상기 제3구간은 프리스트레싱이 도입되지 않는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제2긴장측 정착구는 전후방이 개방된 통 형상으로 내부에 단면상 경사진 웨지홀이 형성된 웨지배럴, 상기 웨지배럴의 웨지홀에 삽입되어 제2긴장재를 고정하는 웨지, 상기 웨지배럴의 후방에 결합되는 것으로 제1긴장재가 관통되는 캡부재 및 상기 웨지배럴 내부의 웨지와 캡부재 사이에 구비되어 웨지를 전방으로 가압하는 가압스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 지주 본체의 배면 제3구간 상부에는 지주 본체의 상부까지 연장되는 긴장재의 상단을 긴장하기 위한 반력대가 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 반력대의 상단에는 상기 지주 본체의 상단에 걸려 거치되는 걸림부가 형성되어 지주 본체에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 지주 본체의 배면 제1구간에는 긴장재의 하단을 지지하는 편향구가 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 긴장재는 편향구에 의해 내측으로 편향되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주를 제공한다.
본 발명에 따르면 지주 본체 하부의 제1구간에만 제1긴장재를 구비하고, 지주 본체 상하부의 전 구간에 걸쳐 제2긴장재가 연속 구비되도록 함으로써, 토압에 의한 휨모멘트에 대응되는 크기로 지주 본체에 다단으로 프리스트레스를 도입할 수 있다.
이에 따라 굴착부 배면 상단에서 지주가 배면측으로 과도하게 휘어 발생하는 수동토압과 그 아래 쪽의 배부름 현상을 최소화하면서도 토압에 의한 모멘트가 크게 작용하는 부분에서는 프리스트레스를 최대화하여 별도의 지보재 없이 안정적인 지지가 가능하고, 주변 지반 침하 우려가 없는 흙막이용 자립식 지주를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 프리스트레싱에 의한 자립식 흙막이 공법의 모멘트를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제1실시예를 도시하는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 흙막이용 자립식 지주를 도시하는 정면도.
도 4는 제1실시예에 의한 모멘트를 도시하는 도면.
도 5는 도 2의 A 부분을 도시하는 확대도.
도 6은 도 2의 B 부분을 도시하는 확대도.
도 7은 도 2의 C 부분을 도시하는 확대도.
도 8은 스프링 정착형 정착구를 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제2실시예를 도시하는 사시도.
도 10은 도 9에 도시된 흙막이용 자립식 지주를 도시하는 정면도.
도 11은 도 9의 A 부분을 도시하는 확대도.
도 12는 도 9의 B 부분을 도시하는 확대도.
도 13은 도 9의 C 부분을 도시하는 확대도.
도 14는 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제3실시예를 도시하는 사시도.
도 15는 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제4실시예를 도시하는 사시도.
도 16은 제3, 4실시예에 의한 모멘트를 도시하는 도면.
도 17은 도 14의 A 부분을 도시하는 확대도.
도 18은 도 14의 B 부분을 도시하는 확대도.
도 19는 반력대를 도시하는 사시도.
도 20은 도 14의 C 부분을 도시하는 확대도.
도 21은 편향구에 의한 긴장재 지지 상태를 도시하는 도면.
도 22는 편향구에 의해 지지된 긴장재를 도시하는 단면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제1실시예를 도시하는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 흙막이용 자립식 지주를 도시하는 정면도이며, 도 4는 제1실시예에 의한 모멘트를 도시하는 도면이다.
도 2, 도 3 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 흙막이용 자립식 지주는 횡방향으로 상호 이격되도록 지반에 근입되어 사이에 구비되는 토류판을 지지하는 것으로, 하부의 제1구간(L1)과 상부의 제2구간(L2)으로 구획되는 지주 본체(1); 상기 지주 본체(1) 배면의 제1구간(L1)에 구비되어 지주 본체(1)의 제1구간(L1)에만 긴장력을 도입하는 제1긴장재(2a); 및 상기 지주 본체(1) 배면의 제1구간(L1)과 제2구간(L2)에 연속으로 구비되어 지주 본체(1)의 제1구간(L1)과 제2구간(L2)에 긴장력을 도입하는 제2긴장재(2b); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다단으로 프리스트레스를 도입하여 지반 상부의 수동 토압 발생을 최소화하면서도 토압에 의한 모멘트가 크게 작용하는 부분에서는 프리스트레스를 최대화하여 별도의 지보재 없이 안정적인 지지가 가능하고, 주변 지반 침하의 우려가 없는 흙막이용 자립식 지주를 제공하기 위한 것이다.
본 발명 흙막이용 자립식 지주는 지반을 천공하여 천공홀을 형성한 후 천공홀 내에 근입된다.
본 발명 흙막이용 자립식 지주는 지주 본체(1), 제1긴장재(2a), 제2긴장재(2b)를 포함하여 구성된다.
상기 지주 본체(1)는 H형강 등으로 구성할 수 있다.
상기 지주 본체(1)는 하부의 제1구간(L1)과 상부의 제2구간(L2)으로 구획된다.
상기 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)는 지주 본체(1)의 배면에 구비되어 긴장력을 도입한다.
구체적으로 상기 제1긴장재(2a)는 제1구간(L1)에만 구비되고, 제2긴장재(2b)는 제1구간(L1)과 제2구간(L2)의 전 구간에 걸쳐 연속으로 구비된다.
이에 따라 제1긴장재(2a)는 지주 본체(1)의 제1구간(L1)에만 긴장력을 도입하고, 제2긴장재(2b)는 지주 본체(1)의 제1구간(L1)과 제2구간(L2)에 긴장력을 도입한다.
즉, 지주 본체(1)는 하부의 제1구간(L1)에서는 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)에 의해 이중으로 프리스트레스가 도입되고, 상부의 제2구간(L2)에서는 제2긴장재(2b) 단독에 의해서만 프리스트레스가 도입된다. 따라서 토압에 의한 휨모멘트의 크기에 대응되는 크기로 프리스트레스를 도입할 수 있다.
그러므로 토압이 작은 상부에서 수동 토압 발생을 최소화할 수 있다(도 4의 (c) 참조).
도 4는 본 발명 적용시 모멘트를 나타내는 것으로, 도 4의 (a), (b)는 각각 토압에 의한 모멘트, 프리스트레싱에 의한 모멘트를 나타내고, 도 4의 (c)는 이들 모멘트의 합을 나타낸다.
상기 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)는 프리스트레스 도입시 편심이 발생하지 않도록 각각 좌우 대칭이 되게 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다.
도 5는 도 2의 A 부분을 도시하는 확대도이고, 도 6은 도 2의 B 부분을 도시하는 확대도이며, 도 7은 도 2의 C 부분을 도시하는 확대도이다.
도 2, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 지주 본체(1)의 배면 하부에는 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)의 하단이 고정되는 정착브래킷(3)이 구비되고, 상기 지주 본체(1) 배면의 제1구간(L1) 상부에는 제1긴장재(2a)의 단부가 정착되는 제1긴장측 정착구(40)가 지지되는 제1긴장브래킷(4)이 구비되며, 상기 지주 본체(1) 배면의 제2구간(L2) 상부에는 제2긴장재(2b)의 단부가 정착되는 제2긴장측 정착구(50)가 지지되는 제2긴장브래킷(5)이 구비될 수 있다.
상기 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)의 하단은 지주 본체(1)의 하단에 고정하고, 상기 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)의 상단은 제1구간(L1)의 상부와 제2구간(L2)의 상부에서 각각 정착할 수 있다.
이를 위해 상기 지주 본체(1)의 하부에는 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)의 하단이 고정되는 정착브래킷(3)을 구비한다(도 5).
상기 정착브래킷(3)에는 긴장재(2a, 2b)의 단부에 결합되어 정착브래킷(3)에 지지되는 고정측 정착구(30)가 구비될 수 있다.
상기 제1구간(L1)의 상부, 즉 제1구간(L1)과 제2구간(L2)의 경계부에는 제1긴장재(2a)의 상단을 정착하기 위한 제1긴장브래킷(4)이 구비된다(도 6).
상기 제1긴장재(2a)는 긴장력이 도입된 상태에서 제1긴장측 정착구(40)에 의해 제1긴장브래킷(4)에 정착된다.
이에 상기 정착브래킷(3)은 제1긴장재(2a)의 고정단, 제1긴장브래킷(4)은 제1긴장재(2a)의 긴장단이 된다.
여기서 '긴장단'은 긴장된 강선이 정착되는 위치를 의미하는 것으로서 실제 긴장재의 긴장은 파일 설치를 위한 천공홀의 되메움 이후에 파일 상부에서 이루어진다.
상기 제2구간(L2)의 상부에는 제2긴장재(2b)의 상단을 정착하기 위한 제2긴장브래킷(5)이 구비된다(도 7).
상기 제2긴장재(2b)는 긴장력이 도입된 상태에서 제2긴장측 정착구(50)에 의해 제2긴장브래킷(5)에 정착된다.
이에 상기 정착브래킷(3)은 제2긴장재(2b)의 고정단, 제2긴장브래킷(5)은 제2긴장재(2b)의 긴장단이 된다.
상기 제2긴장재(2b)는 제1긴장브래킷(4)을 지나 제2긴장브래킷(5)에 정착 가능하다.
도 8은 스프링 정착형 정착구를 도시하는 단면도이다.
도 8의 (a) 내지 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1긴장측 정착구(40)는 전후방이 개방된 통 형상으로 내부에 단면상 경사진 웨지홀(411)이 형성된 웨지배럴(41), 상기 웨지배럴(41)의 웨지홀(411)에 삽입되어 제1긴장재(2a)를 고정하는 웨지(42), 상기 웨지배럴(41)의 후방에 결합되는 것으로 제1긴장재(2a)가 관통되는 캡부재(43) 및 상기 웨지배럴(41) 내부의 웨지(42)와 캡부재(43) 사이에 구비되어 웨지(42)를 전방으로 가압하는 가압스프링(44)으로 구성될 수 있다.
본 발명 흙막이용 자립식 지주는 천공홀 내부에 근입된 상태에서 천공홀 되메움 후에 파일 상단에서 유압잭 등에 의해 긴장재(2a, 2b)에 긴장력이 도입된다. 그런데 제1긴장재(2a)의 긴장단이 정착되는 제1긴장브래킷(4)은 지주 본체(1)의 상단에서 일정 거리 하부로 이격된 위치에 구비되므로, 제1긴장브래킷(4)에서 제1긴장재(2a)를 긴장하는 것이 용이하지 않다.
그러므로 상기 제1긴장브래킷(4)에서 멀리 떨어진 위치에서 제1긴장재(2a)를 당겨 긴장력을 도입하고, 정착은 제1긴장브래킷(4)에서 이루어지게 할 수 있어야 한다.
이를 위해 상기 제1긴장측 정착구(40)를 웨지(42)가 수용되는 웨지배럴(41)의 웨지(42) 후단에 가압스프링(44)을 설치하고, 웨지배럴(41) 후단에 캡부재(43)를 결합하여 스프링형 정착형 정착구로 구성할 수 있다.
상기 캡부재(43)는 웨지배럴(41)에 나사 결합될 수 있다.
상기 제1긴장재(2a)를 지주 본체(1)의 상단까지 연장하여 유압잭 등에 의해 제1긴장재(2a)를 당기면, 웨지(42)가 같이 상승하다가 가압스프링(44)과 캡부재(43)에 의해 상승이 제한된다. 그리고 상기 제1긴장재(2a)만 계속 당겨져 프리스트레스가 도입된다(도 8의 (a)).
이렇게 프리스트레스 도입을 완료한 후 유압잭의 압력을 낮추면, 가압스프링(44)이 웨지(42)를 하부로 밀어 웨지(42)가 웨지배럴(41)의 웨지홀(411) 측으로 삽입 밀착되면서 웨지(42)가 제1긴장재(2a)를 고정한다. 이에 따라 제1긴장재(2a)는 프리스트레스가 도입된 상태로 정착된다(도 8의 (b)).
상기 제1긴장재(2a)의 상단은 제2긴장브래킷(5)까지 연장되어 제2긴장브래킷(5)에서 유압잭에 의해 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)를 긴장할 수 있다.
도 9는 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제2실시예를 도시하는 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 흙막이용 자립식 지주를 도시하는 정면도이다. 그리고 도 11은 도 9의 A 부분을 도시하는 확대도이고, 도 12는 도 9의 B 부분을 도시하는 확대도이며, 도 13은 도 9의 C 부분을 도시하는 확대도이다.
도 9, 도 10 등에 도시된 바와 같이, 상기 지주 본체(1)의 배면 하부에는 하단이 원호 형상으로 형성된 터닝새들(6)이 구비되고, 상기 제1긴장재(2a)의 하단과 제2긴장재(2b)의 하단은 서로 연결되어 연속된 긴장재(2)로 형성되어 상기 터닝새들(6) 하단에 슬라이딩 가능하게 지지되며, 상기 지주 본체(1) 배면의 제1구간(L1) 상부에는 제1긴장재(2a)의 단부가 고정되는 정착브래킷(3)이 구비되고, 상기 지주 본체(1)의 배면 제2구간(L2) 상부에는 제2긴장재(2b)의 단부가 정착되는 제2긴장측 정착구(50)가 지지되는 제2긴장브래킷(5)이 구비될 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 실시예는 터닝새들(6)이 구비된 경우로, 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제2실시예를 나타낸다.
제2실시예에서는 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)를 분리하지 않고, 하나의 연속된 긴장재(2)로 구성할 수 있다.
이를 위해 상기 지주 본체(1)의 배면 하부에는 긴장재(2)가 걸려 방향이 전환되는 터닝새들(6)이 구비된다(도 11).
상기 긴장재(2)는 터닝새들(6)을 기점으로 방향이 전환되어 일측은 제1긴장재(2a), 타측은 제2긴장재(2b)가 된다.
상기 제1구간(L1)의 상부에는 정착브래킷(3)이 구비되어 긴장재(2)의 제1긴장재(2a) 측 일단이 고정되고(도 12), 제2구간(L2)의 상부에는 제2긴장브래킷(5)이 구비되어 긴장재(2)의 제2긴장재(2b) 측 일단이 제2긴장측 정착구(50)에 의해 정착된다(도 13).
이 경우 상기 긴장재(2)의 제1긴장재(2a) 측 단부가 정착브래킷(3)에 고정된 상태에서 긴장재(2)의 제2긴장재(2b) 측 단부를 상부로 당기면, 제2긴장재(2b)는 상향으로 당겨지고 이와 일체로 연결된 제1긴장재(2a)는 하향으로 당겨지면서 각각 프리스트레스가 도입된다.
이에 따라 1회의 긴장만으로 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)에 동시에 프리스트레스가 도입되므로 신속한 시공이 가능하다.
상기 긴장재(2) 긴장시, 터닝새들(6)에 밀착된 긴장재(2)가 원활하게 슬라이딩 이동할 수 있도록 터닝새들(6)의 외주면에는 윤활제가 도포될 수 있다.
상기 긴장재(2)는 비부착 강선일 수 있다.
상기 긴장재(2) 긴장시, 긴장재(2)가 터닝새들(6)에서 더욱 원활하게 슬라이딩 이동할 수 있도록 긴장재(2)를 비부착 강선으로 구성할 수 있다.
비부착 강선은 강선 외부에 플라스틱 튜브를 피복하여 구성할 수 있다. 이 경우 터닝새들(6) 하단에서 긴장재(2)를 미끄러뜨리기 용이하다.
도 14는 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제3실시예를 도시하는 사시도이고, 도 15는 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제4실시예를 도시하는 사시도이며, 도 16은 제3, 4실시예에 의한 모멘트를 도시하는 도면이다. 그리고 도 17은 도 14의 A 부분을 도시하는 확대도이고, 도 18은 도 14의 B 부분을 도시하는 확대도이다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 지주 본체(1)는 제2구간(L2) 상부에 제3구간(L3)이 더 구비되어 3개의 구간으로 구획되되, 상기 제3구간(L3)은 프리스트레싱이 도입되지 않도록 구성할 수 있다.
지반 상부는 흙막이 쪽으로 작용하는 토압이 매우 작아 지주에 프리스트레스를 도입할 필요가 없다. 따라서 지주 최상단 일부의 제3구간(L3)에는 프리스트레스가 도입되지 않도록 구성할 수 있다.
이에 따라 토압에 의해 발생하는 모멘트가 가장 큰 하부 제1구간(L1)에서는 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)의 프리스트레싱에 의해 큰 모멘트가 발생하도록 하고, 제1구간(L1) 상부의 제2구간(L2)에서는 제2긴장재(2b)만 프리스트레싱하여 모멘트의 크기를 감소시키며, 최상단인 제2구간(L2) 상부의 제3구간(L3)에서는 프리스트레싱에 의한 모멘트가 발생하지 않도록 한다(도 16의 (a) 내지 (c) 참조).
이 경우 상부 지반에 수동 토압이 발생하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 14와 도 15에는 각각 본 발명 흙막이용 자립식 지주의 제3실시예와 제4실시예가 도시된다.
도 14는 최하단에 정착브래킷(3)이 구비되고 제1구간(L1) 상부에 제1긴장브래킷(4)이 구비되는 제1실시예와 관련하여 최상단인 제3구간(L3)에 프리스트레스가 미도입되는 제3실시예이다. 그리고 도 15는 터닝새들(6)이 구비되는 제2실시예와 관련하여 최상단인 제3구간(L3)에 프리스트레스가 미도입되는 제4실시예이다
도 8, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제2긴장측 정착구(50)는 전후방이 개방된 통 형상으로 내부에 단면상 경사진 웨지홀(511)이 형성된 웨지배럴(51), 상기 웨지배럴(51)의 웨지홀(511)에 삽입되어 제2긴장재(2b)를 고정하는 웨지(52), 상기 웨지배럴(51)의 후방에 결합되는 것으로 제1긴장재(2a)가 관통되는 캡부재(53) 및 상기 웨지배럴(51) 내부의 웨지(52)와 캡부재(53) 사이에 구비되어 웨지(52)를 전방으로 가압하는 가압스프링(54)으로 구성될 수 있다.
최상단인 제3구간(L3)에 프리스트레싱이 도입되지 않도록 하는 경우, 제2긴장브래킷(5)도 천공홀 내부에 위치하여 제2긴장재(2b)의 긴장이 용이하지 않다.
따라서 전술한 제1긴장측 정착구(40)와 마찬가지로 제2긴장측 정착구(50) 역시 가압스프링(54)의 가압에 의해 웨지(52)가 웨지배럴(51)의 웨지홀(511)로 가압되도록 구성함으로써, 제2긴장브래킷(5)과 이격된 위치에서 제2긴장재(2b)의 긴장이 가능하도록 구성할 수 있다.
도 19는 반력대를 도시하는 사시도이다.
도 18, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 지주 본체(1)의 배면 제3구간(L3) 상부에는 지주 본체(1)의 상부까지 연장되는 긴장재(2a, 2b)의 상단을 긴장하기 위한 반력대(7)가 구비될 수 있다.
상기 제2긴장브래킷(5)이 지주 본체(1)의 최상단에 위치하는 경우, 제2긴장브래킷(5)을 반력대(7)로 하여 유압잭으로 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)를 긴장하면 된다.
그러나 프리스트레싱이 도입되지 않는 최상단 제3구간(L3)이 존재하는 경우에는 제2긴장브래킷(5)을 유압잭의 반력대(7)로 사용할 수 없다.
따라서 이 경우에는 지주 본체(1)의 최상단에 별도의 반력대(7)를 구비하고, 제1긴장재(2a) 또는 제2긴장재(2b)의 단부를 반력대(7)까지 연장하여 반력대(7)에서 유압잭으로 긴장재(2a, 2b)를 긴장하도록 구성할 수 있다.
상기 반력대(7)에는 일측에 반력플레이트(71)가 돌출 형성될 수 있으며, 반력플레이트(71)에는 긴장재(2a, 2b)가 관통되는 복수의 관통홈(711)이 형성될 수 있다.
도 18, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 반력대(7)의 상단에는 상기 지주 본체(1)의 상단에 걸려 거치되는 걸림부(72)가 형성되어 지주 본체(1)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 반력대(7)는 긴장재(2a, 2b)의 긴장시에만 사용 가능하면 되는 것으로, 긴장재(2a, 2b)에 프리스트레스가 도입된 후에는 긴장측 정착구(40, 50)에 의해 긴장재(2a, 2b)가 정착되므로 반력대(7)가 지주 본체(1)에 영구 부착될 필요가 없다.
따라서 상기 반력대(7)는 지주 본체(1)의 상단에 착탈 가능하게 거치되도록 구성할 수 있다.
이를 위해 상기 반력대(7)의 일측에 걸림부(72)를 형성하여 지주 본체(1)의 상단에 걸림부(72)가 걸려 반력대(7)가 거치되도록 구성한다.
따라서 긴장 작업 대상 지주에 반력대(7)를 거치하여 긴장재(2a, 2b)를 긴장하고, 긴장재(2a, 2b)의 긴장 작업 완료 후에는 다음 지주로 반력대(7)를 이동하여 반복 작업하면서 시공할 수 있다.
도 20은 도 14의 C 부분을 도시하는 확대도이고, 도 21은 편향구에 의한 긴장재 지지 상태를 도시하는 도면이며, 도 22는 편향구에 의해 지지된 긴장재를 도시하는 단면도이다.
도 2, 도 9, 도 20 등에 도시된 바와 같이, 상기 지주 본체(1)의 배면 제1구간(L1)에는 긴장재(2a, 2b)의 하단을 지지하는 편향구(8)가 구비될 수 있다.
토압에 의한 휨모멘트는 제1구간(L1) 내에서 최대가 되는데, 이러한 휨모멘트의 크기는 제1구간(L1)의 길이 전체에 걸쳐 동일한 것은 아니다. 이 경우, 토압에 의한 휨모멘트가 최대인 지점에서 프리스트레스에 의한 지주 본체(1)의 휨모멘트를 증가시키는 것이 구조적으로 유리하다.
따라서 제1구간(L1)에서 토압에 의한 휨모멘트가 최대인 지점 부근에서 긴장재(2a, 2b)를 들어올려 편심 거리가 증가하도록 긴장재(2a, 2b)의 하단 부근에 편향구(8, deviator)를 설치할 수 있다(도 21).
상기 편향구(8)에 의해 긴장재(2a, 2b)가 들어올려진 부분은 동일한 긴장력에 의하더라도 지주 본체(1)에 더 큰 휨모멘트를 유발한다. 이에 따라 지주에 도입된 프리스트레스에 의한 모멘트가 토압에 의해 작용하는 모멘트와 유사하게 유지되도록 하여 구조적 효율을 극대화할 수 있다.
상기 편향구(8)에는 거치되는 긴장재(2a, 2b)의 위치가 고정될 수 있도록 일측에 복수 개의 삽입홈(81)이 형성될 수 있다.
상기 편향구(8)에서 상부, 중앙으로 긴장재(2a, 2b)가 편향된다.
상기 편향구(8)는 지주의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 복수 개가 구비될 수 있다.
도 3, 도 10, 도 22 등에 도시된 바와 같이, 상기 긴장재(2a, 2b)는 편향구(8)에 의해 내측으로 편향되게 구성할 수 있다.
지주가 근입되는 천공홀(H)의 단면은 통상 원형을 이루므로, 단면 중앙부에서 지주 본체(1)와 천공홀(H) 사이의 거리가 가장 멀다.
따라서 상기 긴장재(2)와 지주 본체(1)의 편심 거리를 증가시키기 위해서는 긴장재(2)가 지주 본체(1)의 중심 측에 위치하는 것이 유리하다.
이를 위해 편향구(8)에 형성된 삽입홈(81)을 중심 측으로 배치하여 긴장재(2a, 2b)가 내측으로 편향되도록 할 수 있다.
경우에 따라 긴장재(2)의 편심 거리 증가를 통한 긴장 효과 증대, 강성 및 강도 증가 등을 위해 지주 본체(1)의 전면, 즉 굴착면 측에 부분적으로 보강판(11)을 부착하는 것도 가능하다(도 21, 도 22).
1: 지주 본체 11: 보강판
2: 긴장재 2a: 제1긴장재
2b: 제2긴장재 3: 정착브래킷
30: 고정측 정착구 4: 제1긴장브래킷
40: 제1긴장측 정착구 41: 웨지배럴
411: 웨지홀 42: 웨지
43: 캡부재 44: 가압스프링
5: 제2긴장브래킷 50: 제2긴장측 정착구
51: 웨지배럴 511: 웨지홀
52: 웨지 53: 캡부재
54: 가압스프링 6: 터닝새들
7: 반력대 71: 반력플레이트
711: 관통홈 72: 걸림부
8: 편향구 81: 삽입홈
H: 천공홀 L1: 제1구간
L2: 제2구간 L3: 제3구간

Claims (11)

  1. 횡방향으로 상호 이격되도록 지반에 근입되어 사이에 구비되는 토류판을 지지하는 흙막이용 자립식 지주에 관한 것으로,
    하부의 제1구간(L1)과 상부의 제2구간(L2)으로 구획되는 지주 본체(1);
    상기 지주 본체(1) 배면의 제1구간(L1)에 구비되어 지주 본체(1)의 제1구간(L1)에만 긴장력을 도입하는 제1긴장재(2a); 및
    상기 지주 본체(1) 배면의 제1구간(L1)과 제2구간(L2)에 연속으로 구비되어 지주 본체(1)의 제1구간(L1)과 제2구간(L2)에 긴장력을 도입하는 제2긴장재(2b); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  2. 제1항에서,
    상기 지주 본체(1)의 배면 하부에는 제1긴장재(2a)와 제2긴장재(2b)의 하단이 고정되는 정착브래킷(3)이 구비되고, 상기 지주 본체(1) 배면의 제1구간(L1) 상부에는 제1긴장재(2a)의 단부가 정착되는 제1긴장측 정착구(40)가 지지되는 제1긴장브래킷(4)이 구비되며, 상기 지주 본체(1) 배면의 제2구간(L2) 상부에는 제2긴장재(2b)의 단부가 정착되는 제2긴장측 정착구(50)가 지지되는 제2긴장브래킷(5)이 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  3. 제2항에서,
    상기 제1긴장측 정착구(40)는 전후방이 개방된 통 형상으로 내부에 단면상 경사진 웨지홀(411)이 형성된 웨지배럴(41), 상기 웨지배럴(41)의 웨지홀(411)에 삽입되어 제1긴장재(2a)를 고정하는 웨지(42), 상기 웨지배럴(41)의 후방에 결합되는 것으로 제1긴장재(2a)가 관통되는 캡부재(43) 및 상기 웨지배럴(41) 내부의 웨지(42)와 캡부재(43) 사이에 구비되어 웨지(42)를 전방으로 가압하는 가압스프링(44)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  4. 제1항에서,
    상기 지주 본체(1)의 배면 하부에는 하단이 원호 형상으로 형성된 터닝새들(6)이 구비되고, 상기 제1긴장재(2a)의 하단과 제2긴장재(2b)의 하단은 서로 연결되어 연속된 긴장재(2)로 형성되어 상기 터닝새들(6) 하단에 슬라이딩 가능하게 지지되며, 상기 지주 본체(1) 배면의 제1구간(L1) 상부에는 제1긴장재(2a)의 단부가 고정되는 정착브래킷(3)이 구비되고, 상기 지주 본체(1)의 배면 제2구간(L2) 상부에는 제2긴장재(2b)의 단부가 정착되는 제2긴장측 정착구(50)가 지지되는 제2긴장브래킷(5)이 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  5. 제4항에서,
    상기 긴장재(2)는 비부착 강선인 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  6. 제2항 또는 제4항에서,
    상기 지주 본체(1)는 제2구간(L2) 상부에 제3구간(L3)이 더 구비되어 3개의 구간으로 구획되되, 상기 제3구간(L3)은 프리스트레싱이 도입되지 않는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  7. 제6항에서,
    상기 제2긴장측 정착구(50)는 전후방이 개방된 통 형상으로 내부에 단면상 경사진 웨지홀(511)이 형성된 웨지배럴(51), 상기 웨지배럴(51)의 웨지홀(511)에 삽입되어 제2긴장재(2b)를 고정하는 웨지(52), 상기 웨지배럴(51)의 후방에 결합되는 것으로 제1긴장재(2a)가 관통되는 캡부재(53) 및 상기 웨지배럴(51) 내부의 웨지(52)와 캡부재(53) 사이에 구비되어 웨지(52)를 전방으로 가압하는 가압스프링(54)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  8. 제7항에서,
    상기 지주 본체(1)의 배면 제3구간(L3) 상부에는 지주 본체(1)의 상부까지 연장되는 긴장재(2a, 2b)의 상단을 긴장하기 위한 반력대(7)가 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  9. 제8항에서,
    상기 반력대(7)의 상단에는 상기 지주 본체(1)의 상단에 걸려 거치되는 걸림부(72)가 형성되어 지주 본체(1)에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  10. 제1항에서,
    상기 지주 본체(1)의 배면 제1구간(L1)에는 긴장재(2a, 2b)의 하단을 지지하는 편향구(8)가 구비되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
  11. 제10항에서,
    상기 긴장재(2a, 2b)는 편향구(8)에 의해 내측으로 편향되는 것을 특징으로 하는 흙막이용 자립식 지주.
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