KR20230140227A - 강재 토류판 및 이를 갖는 토류벽 - Google Patents

Abstract

강재 토류판이 개시된다. 본 실시 예에 따른 강재 토류판은 일측이 개방된 전면과, 전면 맞은편 후면과, 전면과 후면을 연결하는 양측면을 포함한 메인 패널 및 메인 패널의 길이방향 양단부 근방에서 메인 패널의 후면에 겹치도록 설치되는 단부 보강 패널을 포함한다.

Description

강재 토류판 및 이를 갖는 토류벽{STEEL SOIL RETAINING PLATE AND EARTH RETAINING STRUCTURE HAVING THE SAME}

본 발명은 강재 토류판 및 이를 갖는 토류벽에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토압을 지지하는 흙막이벽에 이용되는 강재 토류판 및 이를 갖는 토류벽에 관한 것이다.

일반적으로, 건축물의 지하 지반공사 시 지반 굴삭부분의 가장자리, 또는 토목 공사 시 절개지 등에는 토사의 붕괴나 유출을 막기 위해 지면에 일정한 간격으로 H-빔을 지면에 소정깊이로 박아 고정시킨 후, H-빔의 사이에 토류판을 끼워 넣는 형태의 흙막이 공사가 이루어지게 되는 바, 이러한 토류판은 목재나 절곡된 철판 또는 토류 콘크리트 등으로 이루어져 있다.

이에 따라, 지면에 H-빔을 박은 후, 토사를 일정 깊이로 굴착한 후 각 H-빔 사이에 토류콘크리트 타설 또는 토류판을 끼워 적층시킴으로써 주변의 토사가 공사 현장 내부로 유입되지 않게 된다.

이 때, 토류판은 지하 절개 면에서 작용하는 토압을 자체적으로 지지할 수 있는 휨강도(압축강도)를 지녀야 하는데 휨 강도가 토압에 비해 부족 할 경우 토류판의 전단 파괴(부러짐)가 발생되어 H-빔의 플랜지로부터 이탈되어 토사의 붕괴로 이어진다.

따라서 흙막이의 목적을 달성하기 위해서는 토류판이 토압에 대응 할 수 있는 휨 강도 즉 압축강도와 인장 강도를 동시에 지녀야 하며 H-빔은 이러한 토류판들이 앞뒤로 밀려나지 않도록 지지하는 지지체의 역할을 하게 되는 것으로, 토류판의 휨 강도는 소재의 두께가 두껍게 형성되거나 소재의 비중 또는 밀도가 높은 것일수록 증대되는 특성을 갖고 있음에 따라, 토압이 크게 걸리는 흙막이 공사에 사용되는 토류판은 대개 철도목과 같은 목재를 이용하고 있다.

그러나 이와 같이 철도목과 같은 목재를 이용할 경우, 토류목 자체의 무게 및 하중에 의해 토류목의 운반, 또는 시공할 때 불편을 주게 되기 때문에 궁극적으로 작업효율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있으며, 설치 후 건습에 의한 부식과 옹이나 나이테 등나무의 상태에 따라 휨강도가 균일하지 못하며 환경오염이 크다. 토류콘크리트는 강성은 좋으나 복잡한 공정(토류판, 철근, 거푸집설치, 콘크리트타설. 양생)과 콘크리트타설시 많은 장비투입등으로 공사기간이 길어지고, H-pile과 콘크리트 등 자재가 지하에 매몰되므로 지하수 등 환경에 많은 영양을 주게 된다.

근래에는 내구성이 우수한 강재 토류판이 사용되고 있으며, 이러한 강재 토류판은 일정 간격으로 바닥에 H-beam을 세우고, H-beam 사이에 강재 토류판을 끼워 넣어 흙막이 벽을 구성하는 구성이 개시된다.

한국공개실용신안 제20-2010-0006805호(2010.07.05 공개)

본 발명의 실시 예들은 강재 토류판의 구조적 성능을 향상시켜 토류벽의 안정성을 높일 수 있는 강재 토류판을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, H형강 지주 사이에 설치되는 강재 토류판에 있어서, 판상의 강재가 복수회 벤딩되어 일측이 개방된 전면과, 상기 전면 맞은편 후면과, 상기 전면과 상기 후면을 연결하는 양측면을 포함한 메인 패널 및 상기 메인 패널의 길이방향 양단부 근방에서 각각 상기 메인 패널의 상기 후면에 겹치도록 설치되는 단부 보강 패널을 포함하는 강재 토류판을 제공할 수 있다.

상기 메인 패널의 길이방향 중앙부 근방에서 상기 메인 패널의 상기 후면에 겹치도록 설치되는 중앙 보강 패널을 더 포함할 수 있다.

상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널은 상기 메인 패널의 상기 후면과 상기 메인 패널의 상기 양측면을 연결하는 벤딩부를 감싸는 절곡플랜지를 포함한다.

상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널은 상기 메인 패널의 상기 후면 내측에 밀착될 수 있다.

상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널은 각각 한쪽 변을 제외한 나머지 변이 절개되어 벤딩된 결속클립을 포함하고, 상기 결속클립은 상기 메인 패널에 형성된 결속홀에 삽입된 후 벤딩됨에 따라 상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널을 상기 메인 패널에 고정시킬 수 있다.

상기 단부 보강 패널은 상기 메인 패널의 끝단에서부터 상기 메인 패널의 상기 길이(L)의 0.05배 이내에 위치될 수 있다.

여기서, L은 메인 패널의 일단에서 일단과 마주하는 타단까지 길이방향을 따라 연장된 길이임.

상기 중앙 보강 패널의 길이는 상기 메인 패널의 상기 길이의 0.06배 내지 0.1배일 수 있다.

상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널의 두께는 상기 메인 패널 두께의 1배 내지 2배일 수 있다.

상기 단부 보강 패널, 상기 중앙 보강 패널 및 상기 메인 패널은 항복강도 560Mpa 이상인 고강도 표면처리강판으로 제작될 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 전술한 강재 토류판을 갖는 토류벽을 제공할 수 있다.

상기 단부 보강 패널의 길이방향 중간지점은 상기 H형강 지주의 플랜지의 끝단에 위치될 수 있다.

본 실시 예들은 두께가 얇은 박물재를 사용하는 강재 토류판의 구조적 성능을 향상시켜 강재 토류판의 설계 토압을 증가시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 실시 예에 따른 토류벽을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 실시 예의 강재 토류판을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 실시 예의 강재 토류판의 단면도이다.
도 4는 본 실시 예의 강재 토류판의 단부 지지부를 도시한 것이다.
도 5는 본 실시 예의 강재 토류판과 보강패널의 분해 상태도이다.
도 6은 본 실시 예의 강재 토류판에 보강패널이 결합된 결합 상태도이다.
도 7은 본 실시 예의 토압에 의해 강재 토류판에 작용하는 응력분포를 도시한 것이다.
도 8은 본 실시 예의 강재 토류판의 단부에서 발생하는 응력집중을 나타낸 것이다.
도 9는 본 실시 예의 강재 토류판의 변위분포를 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 실시 예에 따른 토류벽을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 실시 예의 강재 토류판을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 실시 예의 강재 토류판의 단면도이고, 도 4는 본 실시 예의 강재 토류판의 단부 지지부를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 토류벽(10)은 지하철, 지하차도, 건축물 등을 건설하기 위하여 지반 굴착시 흙이 무너지지 않도록 임시적으로 설치되는 가설 흙막이 벽으로서, 지면에 수직으로 세워지는 H형강 지주(20)와, 이웃하는 H형강 지주(20) 사이에 설치되는 강재 토류판(30)을 포함한다.

H형강 지주(20)는 한 쌍의 플랜지(21)와 웨브(22)를 구비하고, 강재 토류판(30)은 그 단부가 한 쌍의 플랜지(21) 사이에 삽입된 상태로 H형강 지주(20) 사이에 설치되어 적층될 수 있다.

강재 토류판(30)은 판상의 강재로 구성될 수 있고, 복수회 절곡됨에 의해 일측이 개방된 박스 형태로 이루어질 수 있다.

강재 토류판(30)은 대략 0.8 내지 1.4mm의 두께를 가질 수 있고, 큰 토압을 지지하며 부식을 방지하기 위하여 항복강도 560MPa 이상인 고강도 표면처리강판으로 제작될 수 있다.

강재 토류판(30)은 일단(31)으로부터 일단(31)과 마주보는 타단(32)까지 길이방향을 따라 연장된 길이를 구비할 수 있다.

강재 토류판(30)의 길이(L)는 도 2와 같이 H형강 지주(20)와 접촉하는 일단(31)에서 다른 H형강 지주(20)와 접촉하는 타단(32)까지 연장된 길이를 의미한다.

강재 토류판(30)은 일측이 개방된 전면(41)과, 전면(41) 맞은편 후면(42)과, 전면(41)과 후면(42)을 연결하는 양측면(43)을 포함한 메인 패널(40)과, 메인 패널(40)의 강성을 보강하기 위해 메인 패널(40)에 국부적으로 설치되는 한 쌍의 단부 보강 패널(50) 및 중앙 보강 패널(60)을 포함한다.

메인 패널(40)의 후면(42) 중앙에는 메인 패널(40)의 내측방향으로 요입 절곡된 후면 요철부(42a)가 형성될 수 있고, 메인 패널(40)의 양측면(43)에는 각각 동일한 방향을 향해 요입 절곡된 측면 요철부(43a)가 형성될 수 있다.

후면 요철부(42a)와 측면 요철부(43a)는 메인 패널(40)에 강도를 부여할 수 있다.

메인 패널(40)의 양측면(43)과 후면(42)의 연결부분에는 벤딩부(44)를 포함한다. 벤딩부(44)에서 메인 패널(40)의 양측면(43)은 후면(42)에대해 소정각도 벤딩될 수 있다.

전면(41)은 메인 패널(40)의 양측면(43) 단부에서 각각 마주보는 방향을 향해 벤딩됨에 의해 형성될 수 있다.

전면(41)의 중앙은 개방된 형태로 마련되고, 전면(41)에는 강성 보강을 위해 내측으로 접힌 헤밍부(41a)가 구비될 수 있다.

이러한 메인 패널(40)이 H형강 지주(20) 사이에 설치되어 토압을 지지하는 경우에는 도 7과 같이 메인 패널(40)에는 등분포 하중이 작용하게 되고, 도 8에 도시된 바와 같이 메인 패널(40)과 H형강 지주(20)가 접촉하는 지점에는 하중이 집중됨에 따라 응력집중이 발생된다.

또한 메인 패널(40)과 H형강 지주(20)가 접촉하는 지점에서 응력집중이 해소되면 토압에 의한 등분포 하중에 의하여 도 9와 같이 메인 패널(40)의 중앙부에서는 최대변위가 발생하면서 최대응력이 발생한다.

이에, 본 실시 예의 단부 보강 패널(50)은 응력이 집중되는 메인 패널(40)의 양단부 근방에 설치될 수 있다.

단부 보강 패널(50)은 H형강 지주(20)와 접촉하는 메인 패널(40)의 양단부에서 응력집중에 의한 메인 패널(40)의 처짐을 방지할 수 있다.

중앙 보강 패널(60)은 최대 변위가 발생하는 메인 패널(40)의 중앙부 근방에 설치될 수 있다.

중앙 보강 패널(60)은 최대 변위가 발생하는 메인 패널(40)의 중앙부 영역을 보강함에 따라 단부 보강 패널(50)과 함께 토압을 지지하는 메인 패널(40)의 구조적 성능을 더욱더 효율적으로 향상시키게 된다.

단부 보강 패널(50)과 중앙 보강 패널(60)은 메인 패널(40)의 후면(42)에 겹치도록 설치되는 금속판재로 구성될 수 있다. 여기서, 금속판재는 판상의 강재일 수 있다.

단부 보강 패널(50)과 중앙 보강 패널(60)은 메인 패널(40)과 동일한 재질로 제작될 수 있거나, 다른 재질로 제작 가능하다.

단부 보강 패널(50)과 중앙 보강 패널(60)은 항복강도 560MPa 이상인 고강도 표면처리강판으로 제작될 수 있다.

단부 보강 패널(50)과 중앙 보강 패널(60)의 두께는 구조적 효율성을 위해 메인 패널(40) 두께의 1 내지 2배로 구성될 수 있다.

단부 보강 패널(50)과 중앙 보강 패널(60)은 동일한 형상으로 제작될 수 있고, 메인 패널(40)의 후면(42)에 밀착되어 포개지도록 메인 패널(40)의 후면(42)과 동일한 형태로 이루어질 수 있다.

즉, 보강 패널(50,60)은 메인 패널(40)의 후면 요철부(42a)와 대응하는 보강 요철부(51,61)와, 보강 요철부(51,61)의 양측으로 편평하게 연장된 한 쌍의 연장부(52,62)를 포함한다.

보강 패널(50,60)의 한 쌍의 연장부(52,62)의 단부에는 메인 패널(40)에서 응력이 집중되는 벤딩부(44)를 감싸도록 벤딩된 절곡플랜지(53,63)가 형성될 수 있다.

절곡플랜지(53,63)는 메인 패널(40)의 벤딩부(44)만을 감싸도록 연장된 길이를 가지거나, 메인 패널(40)의 벤딩부(44)와 양측면(43)의 일부만을 감싸도록 소정길이 연장될 수 있다.

절곡플랜지(53,63)가 메인 패널(40)의 양측면(43) 전부를 덮지 않은 구성으로 인하여 메인 패널(40)에 보강 패널(50,60)의 설치 작업을 용이하게 할 수 있고, 필요한 벤딩부(44) 부분에만 강성 확보를 가능하게 하여 불필요한 재료 소모를 방지하여 비용을 절감할 수 있게 된다.

보강 패널(50,60)은 메인 패널(40)의 후면(42) 내측에 밀착 지지되도록 설치될 수 있다. 또한 보강 패널(50,60)은 메인 패널(40)의 후면(42) 외측에 설치될 수 있다.

단부 보강 패널(50)은 메인 패널(40)의 끝단(31,32)에서부터 각각 메인 패널(40)의 길이(L)의 0.05배 이내에 위치될 수 있다.

H형강 지주(20)에 지지되는 단부 보강 패널(50)은 도 4에 도시된 바와 같이 단부 보강 패널(50)의 길이(L2) 중간지점(C)이 H형강 지주(20)의 플랜지(21)의 끝단(21a)에 위치될 수 있다.

중앙 보강 패널(60)은 메인 패널(40)의 중앙부 근방에 설치되고, 구조적 효율을 위해 메인 패널(40)의 길이(L)의 0.06 내지 0.1배의 길이(L3)를 가질 수 있다.

이러한 구성을 통해, 메인 패널(40)이 토압을 지지하는 경우 메인 패널(40)의 양단부에 가해지는 응력 집중에 대한 저항력을 증가시켜 처짐을 방지하고, 최대 변위가 발생하는 메인 패널(40)의 중앙부 근방의 구조적 성능을 향상시킴에 의해 강재 토류판(30)의 설계토압을 10% 가량 향상시킬 수 있다.

또한 본 실시 예의 보강 패널(50,60)은 메인 패널(40)의 전체 영역이 아니라 메인 패널(40)의 양단부 및 중앙부의 최대응력이 발생하는 지점만을 부분적으로 보강하게 함으로써 최소의 추가 강재를 사용하여 토압에 대한 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 실시 예의 강재 토류판과 보강패널의 분해 상태도이고, 도 6은 본 실시 예의 강재 토류판에 보강패널이 결합된 결합 상태도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 메인 패널(40)과 보강 패널(50,60)의 결합을 위해 메인 패널(40)에는 절개된 결속홀(45)이 형성되고, 보강 패널(50,60)에는 결속홀(45)에 삽입된 후 벤딩 가능한 결속클립(70)이 구비된다.

결속클립(70)은 보강 패널(50,60)의 표면에서 한쪽 변을 제외한 나머지 변이 절개된 후 한쪽 변을 기준으로 젖혀져 보강 패널(50,60)의 표면에서 소정각도로 벤딩되어 제작될 수 있다.

메인 패널(40)과 보강 패널(50,60)이 결합되는 경우 도 5에 도시된 바와 같이 결속클립(70)을 메인 패널(40)에 구비된 결속홀(45)에 삽입시키고, 메인 패널(40)과 보강 패널(50,60)을 압착시키면 도 6에 도시된 바와 같이 결속클립(70)은 메인 패널(40)의 표면을 향해 벤딩 후 압착되어 보강 패널(50,60)은 메인 패널(40)에 손쉽게 고정되게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 토류벽, 20: H형강 지주,
30: 강재 토류판, 40: 메인 패널,
50: 단부 보강 패널, 60: 중앙 보강 패널,
70: 결속클립.

Claims (11)

1. H형강 지주 사이에 설치되는 강재 토류판에 있어서,
   판상의 강재가 복수회 벤딩되어 일측이 개방된 전면과, 상기 전면 맞은편 후면과, 상기 전면과 상기 후면을 연결하는 양측면을 포함한 메인 패널; 및
   상기 메인 패널의 길이방향 양단부 근방에서 각각 상기 메인 패널의 상기 후면에 겹치도록 설치되는 단부 보강 패널;을 포함하는 강재 토류판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인 패널의 길이방향 중앙부 근방에서 상기 메인 패널의 상기 후면에 겹치도록 설치되는 중앙 보강 패널;을 더 포함하는 강재 토류판.
3. 제2항에 있어서,
   상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널은 상기 메인 패널의 상기 후면과 상기 메인 패널의 상기 양측면을 연결하는 벤딩부를 감싸는 절곡플랜지를 포함하는 강재 토류판.
4. 제2항에 있어서,
   상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널은 상기 메인 패널의 상기 후면 내측에 밀착되는 강재 토류판.
5. 제2항에 있어서,
   상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널은 각각 한쪽 변을 제외한 나머지 변이 절개되어 벤딩된 결속클립을 포함하고,
   상기 결속클립은 상기 메인 패널에 형성된 결속홀에 삽입된 후 벤딩됨에 따라 상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널을 상기 메인 패널에 고정시키는 강재 토류판.
6. 제2항에 있어서,
   상기 단부 보강 패널은 상기 메인 패널의 끝단에서부터 상기 메인 패널의 길이(L)의 0.05배 이내에 위치되는 강재 토류판.
   여기서, L은 메인 패널의 일단에서 일단과 마주하는 타단까지 길이방향을 따라 연장된 길이임.
7. 제2항에 있어서,
   상기 중앙 보강 패널의 길이는 상기 메인 패널의 길이(L)의 0.06배 내지 0.1배인 강재 토류판.
   여기서, L은 메인 패널의 일단에서 일단과 마주하는 타단까지 길이방향을 따라 연장된 길이임.
8. 제2항에 있어서,
   상기 단부 보강 패널과 상기 중앙 보강 패널의 두께는 상기 메인 패널 두께의 1배 내지 2배인 강재 토류판.
9. 제2항에 있어서,
   상기 단부 보강 패널, 상기 중앙 보강 패널 및 상기 메인 패널은 항복강도 560Mpa 이상인 고강도 표면처리강판으로 제작되는 강재 토류판.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 강재 토류판을 갖는 토류벽.
11. 제10항에 있어서,
    상기 단부 보강 패널의 길이방향 중간지점은 상기 H형강 지주의 플랜지의 끝단에 위치되는 토류벽.
    
    

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