WO2011108858A2 - 보강된 격자지보 - Google Patents

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WO2011108858A2
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Abstract

본 발명은 강성이 향상되고 격자지보와 숏크리트이 결합력을 향상시킨 보강된 격자지보를 개시한다. 본 발명은 터널을 따라 연장되는 상부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 일정간격을 두고 상기 상부 스틸바를 따라 연장되는 하부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연결하여 고정시키는 고정부재로 이루어진 보강된 격자지보에 있어서, 상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바는 다각형 단면형상으로 이루어지고, 상기 고정부재는 다각형 단면을 이루는 상기 상부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 상부접촉부와, 상기 상부접촉부의 양 끝단에서 각각 절곡된 상태로 상기 하부 스틸바를 향해 연장되는 연결부와, 각각의 상기 연결부의 끝단에서 절곡되어 다각형 단면을 이루는 상기 하부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 하부접촉부로 구성됨으로써, 상수 스틸바 및 하부 스틸바와의 결합력과 강성이 향상될 수 있도록 한 것이다.

Description

보강된 격자지보
본 발명은 보강된 격자지보에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부 스틸바, 하부 스틸바 및 고정부재가 다각형 단면형상으로 이루어져 강성이 향상되고, 격자지보의 숏크리트 부착력이 향상되도록 하고, 현장에서 상부 스틸바 및 하부 스틸바를 연장하여 연결하고자 하는 경우 결합력이 향상되고 현장 설치가 용이하도록 하는 보강된 격자지보에 관한 것이다.
일반적으로 격자지보(Lattice girder)는 NATM(New Austrian Tunnelling Method)공법에 의한 터널공사시 아치형 지보공의 설치를 록볼트(rock bolt), 와이어 메쉬, 숏그리트(shotcrete) 등의 타설공사와 함께 수행할 때 적용된다.
즉, NATM 공법은 굴착 후, 초기 지반이 변형되기 전에 지반 부착성과 유연성이 좋은 숏크리트와 록볼트를 설치하여 원지반을 삼축압축 상태로 유지시킴으로써 지반의 강도저하를 방지할 수 있고, 지반 아치(arch)를 형성시켜서 지반자체의 지지력을 최대한 활용하며, 시공 중 주변지반과 지보공의 응력 및 변위거동을 계측 및 제어함으로써 터널의 안정을 확보할 수 있는 터널 토목 공법이다.
여기에서, 격자지보는 터널 주위에 발생하는 지압을 효과적으로 지지하여 지반의 초기 변형을 최대한 억제하고 숏크리트와 합쳐져 보다 안정된 터널구조를 만드는 강지보재인 것이다.
종래 구조로 이루어진 격자지보는 도 1에 도시된 바와 같이, 터널의 내측면을 따라 연장되는 원형 단면의 상부 스틸바(1)와, 이런 상부 스틸바(1) 보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 하부 스틸바(2, 3)의 사이에 가칭 스파이더(spider)라 불리는 다수의 고정부재(4)들을 길이방향으로 일정 간격을 유지하면서 각각 용접 시공한 것이다.
여기에서, 스파이더 또는 고정부재(4)는 래티스(lattice) 철선, 스틸 와이어 등을 길이 방향의 삼각 트러스트 형상, 즉 3차원 폐다각형 형태로 절곡시킨 후, 양 끝단을 용접시킨 것이다.
그러나 종래 구조의 격자지보는 상부 스틸바(1), 하부 스틸바(2, 3)와 고정부재(4)를 점용접으로 연결하므로 제품의 품질을 유지하기 어려움 문제점이 있다. 즉 부분적으로 용접불량이 발생되는 경우 용접불량부에 응력집중이 발생되어 손상될 위험이 높은 문제점이 있다. 또한, 상부 스틸바(1), 하부 스틸바(2, 3)와 고정부재(4)가 점 접촉된 상태에서 용접으로 고정하기 때문에 높은 강성이 요구되는 지반에서는 그 구조적인 특징으로 인해 높은 강성을 갖는데 한계가 있다.
또한, 격자지보에 또다른 격자지보를 연장하여 연결하고자 하는 경우 종래에는 맞대기 이음 방식으로 각각의 격자지보를 연결하는 방법을 적용하므로 연결부의 하중지지력이 연결부가 없는 경우에 비해 30% 수준으로 크게 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 격자지보의 형상 및 구조를 개선하여 강성이 향상된 보강된 격자지보를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 격자지보의 숏크리트 부착력이 향상될 수 있도록 하는 보강된 격자지보를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상부 스틸바 및 하부 스틸바를 연장하여 연결하고자 하는 경우 결합력이 향상되고 현장 설치가 용이하도록 하는 보강된 격자지보를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 용접방식을 기존에 점 용접에서 면 용접형태로 개선함으로써 하중지지 성능이 향상된 격자지보를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 보강된 격자지보는 터널을 따라 연장되는 상부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 일정간격을 두고 상기 상부 스틸바를 따라 연장되는 하부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연결하여 고정시키는 고정부재로 이루어진 보강된 격자지보에 있어서, 상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바는 다각형 단면형상으로 이루어지고, 상기 고정부재는 다각형 단면을 이루는 상기 상부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 상부접촉부와, 상기 상부접촉부의 양 끝단에서 각각 절곡된 상태로 상기 하부 스틸바를 향해 연장되는 연결부와, 각각의 상기 연결부의 끝단에서 절곡되어 다각형 단면을 이루는 상기 하부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 하부접촉부로 구성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바는 사각형 단면형상을 갖는다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 고정부재는 상기 상부접촉부에 한 개의 상부 스틸바가 면접촉되고, 상기 하부접촉부에 한 개의 하부 스틸바가 면접촉된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 고정부재는 상기 상부접촉부의 양측부 사이에 이웃하는 다수 개의 상부 스틸바가 면접촉되고, 상기 하부접촉부의 양측부 사이에 다수 개의 하부 스틸바가 면접촉된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 고정부재에는 두 개의 상부 스틸바와 두 개의 하부 스틸바가 면접촉된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 연결부의 중앙영역에는 타설되는 숏크리트와의 결합력이 향상될 수 있도록 관통되는 결합공이 형성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 고정부재는 상기 상부접촉부, 상기 연결부 및 상기 하부접촉부가 연속적으로 절곡되어 다수개 형성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 고정부재는 상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바와 용접에 의해 결합된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바에 또 다른 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연장하여 연결하고자 하는 경우, 각각의 상부 스틸바와 하부 스틸바에 면접촉되는 면접촉부와, 상기 면접촉부를 연결하고 일측으로 연장되는 결합부로 이루어진 연결부재가 마주보는 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바의 끝단부에 각각 장착되고 상기 연결부재의 상기 결합부가 서로 결합된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 연결부재는 대각선을 이루도록 마주보는 각각의 상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바의 끝단부에 장착된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 결합부는 서로 면접촉 되도록 겹쳐진 상태에서 볼트가 체결될 수 있도록 적어도 하나의 체결홈이 관통된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 면접촉부는 상기 결합부의 양측면부에서 직각 방향으로 연장되어 형성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 결합부에는 상기 결합부의 끝단에서 상기 면접촉부를 따라 연장 절곡되어 상기 면접촉부를 지지하는 절곡부가 더 포함된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 면접촉부는 상기 결합부의 양측면부에 형성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 고정부재에 의해 연결되어 조립체를 이루는 상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바에 또 다른 조립체를 연결하고자 하는 경우, 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바와 이웃하는 또 다른 조립체의 상부 스틸바 및 하부 스틸바 사이에는 양 끝단이 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 각각 면접촉된 상태로 결합되는 간격부재;가 더 포함된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 간격부재는 사각의 바 형상으로 이루어진 간격부; 및 상기 간격부의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절곡되며 일측면이 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 면접촉되는 면결합부;를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 간격부재는 사각의 바 형상으로 이루어진 간격부; 및 상기 간격부의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절단되어 형성되며 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 면접촉되는 면결합부;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 보강된 격자지보는 터널을 따라 연장되는 상부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 일정간격을 두고 상기 상부 스틸바를 따라 연장되는 하부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연결하여 고정시키는 고정부재로 이루어진 보강된 격자지보에 있어서, 상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바는 다각형 단면형상으로 이루어지고, 상기 고정부재는 다각형 단면을 이루는 상기 상부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 상부접촉부와, 상기 상부접촉부의 양 끝단에서 각각 절곡된 상태로 상기 하부 스틸바를 향해 연장되는 연결부와, 각각의 상기 연결부의 끝단에서 절곡되어 다각형 단면을 이루는 상기 하부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 하부접촉부로 구성되고, 상기 고정부재에 의해 연결되어 각각의 조립체를 이루는 상부 스틸바 및 하부 스틸바는 이웃하는 또 다른 조립체를 이루는 상부 스틸바 및 하부 스틸바와 각각 간격부재에 의해 결합된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 간격부재는 사각의 바 형상으로 이루어진 간격부; 및 상기 간격부의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절곡되며 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 면접촉되는 면결합부;를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 간격부재는 사각의 바 형상으로 이루어진 간격부; 및 상기 간격부의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절단되어 형성되며 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 면접촉되는 면결합부;를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바는 사각형 단면형상으로 이루어지고, 상기 고정부재는 상기 상부접촉부에 한 개의 상부 스틸바가 면접촉되고, 상기 하부접촉부에 한 개의 하부 스틸바가 면접촉된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 고정부재는 상기 상부접촉부, 상기 연결부 및 상기 하부접촉부가 연속적으로 절곡되어 다수개 형성된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 고정부재는 상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바와 용접에 의해 결합된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바에 또 다른 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연장하여 연결하고자 하는 경우, 각각의 상부 스틸바와 하부 스틸바에 면접촉되는 면접촉부와, 상기 면접촉부를 연결하고 일측으로 연장되는 결합부로 이루어진 연결부재가 마주보는 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바의 끝단부에 각각 장착되고 상기 연결부재의 상기 결합부가 서로 결합된다.
이와 같이 본 발명에 의한 보강된 격자지보는 상부 스틸바 및 하부 스틸바와 고정부재 간의 결합력을 향상시킴과 동시에 단면계수가 증가되어 강성이 향상되는 효과가 있다.
또한 타설되는 숏크리트와의 부착력이 향상되므로 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
또한 종래 구조의 격자지보에 비하여 단위길이 당 무게는 줄고 단면계수는 증가되므로 제조원가를 절감함과 동시에 제품의 신뢰성과 안전성이 향상되는 효과가 있다.
또한 상부 스틸바 및 하부 스틸바를 연장하여 연결하고자 하는 경우 상부 스틸바 및 하부 스틸바의 끝단에 연결부재가 면접촉되도록 용접하여 고정시킨 후에 현장에서 각각의 연결부재에 볼트를 체결하여 고정시키는 시공방법을 이용함으로써 작업성이 향상되며 이음부위 휨강성이 증가되는 효과가 있다.
또한 고정부재에 의해 결합되어 조립체를 이루는 상부 스틸바와 하부 스틸바는 이웃하는 또 다른 조립체의 상부 스틸바 및 하부 스틸바와 간격부재에 의해 면접촉된 상태로 결합되므로 구성품간의 결합력을 향상시킴과 동시에 단면계수가 증가되어 강성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 구조의 격자지보를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 보강된 격자지보를 도시한 사시도,
도 3은 보강된 격자지보를 도시한 정면도,
도 4는 도 3에 도시된 "A-A" 부분을 단면하여 도시한 단면도.
도 5는 보강된 격자지보의 연결부재를 도시한 사시도,
도 6은 보강된 격자지보의 연결부재를 도시한 평면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 보강된 격자지보를 도시한 사시도,
도 8은 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 보강된 격자지보를 도시한 사시도,
도 9는 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 보강된 격자지보를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 바람직한 제5 실시예인 보강된 격자지보를 도시한 사시도,
도 11은 본 발명의 바람직한 제6 실시예인 보강된 격자지보를 도시한 사시도,
도 12는 본 발명의 바람직한 제7 실시예인 보강된 격자지보를 도시한 사시도.
이와같이 본 발명에 의한 보강된 격자지보를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 보강된 격자지보를 도시한 사시도이고, 도 3은 보강된 격자지보를 도시한 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 "A-A" 부분을 단면하여 도시한 단면도이고, 도 5는 보강된 격자지보의 연결부재를 도시한 사시도이고, 도 6은 보강된 격자지보의 연결부재를 도시한 평면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 보강된 격자지보는 다각형 단면형상을 갖는 바 형상을 가지며 터널의 내측면을 따라 연장되는 다수개의 상부 스틸바(10)와, 상부 스틸바(10)의 하단측으로 일정간격을 두고 상부 스틸바(10)를 따라 연장되는 다수개의 하부 스틸바(20)와, 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20) 사이에 개재되며 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)를 서로 연결하여 고정시키는 고정부재(30)로 이루어진다.
상부 스틸바(10)는 터널의 내측면을 따라 등간격으로 다수개 배열되며 그 단면형상이 사각단면 형상을 갖는다. 상부 스틸바(10)는 그 단면형상이 삼각, 사각, 오각 등 다양한 다각형 단면형상을 가질 수 있으나, 도시된 바와 같이 사각형 단면형상을 갖는 것이 가장 바람직하다.
하부 스틸바(20)는 터널의 내측면과 일정간격을 두고 배열되는 상부 스틸바(10)의 하단측으로 일정 간격을 두고 다수개 배열되며 그 단면형상이 사각단면 형상을 갖는다. 하부 스틸바(20)는 그 단면형상이 삼각, 사각, 오각 등 다양한 다각형 단면형상을 가질 수 있으나, 도시된 바와 같이 사각형 단면형상을 갖는 것이 가장 바람직하다.
고정부재(30)는 절곡된 평판 형상 또는 사각단면을 갖는 바 형상으로 구성된다. 고정부재(30)는 상부 스틸바(10)에 면접촉되는 상부접촉부(31)와, 상부접촉부(31)의 양 끝단에서 각각 하부 스틸바(20) 측을 향해 절곡된 상태로 연장되는 연결부(32)와, 각 연결부(32)의 끝단에서 절곡되어 하부 스틸바(20)에 면접촉되는 하부접촉부(33)로 이루어진다. 연결부(32)의 중앙영역에는 타설되는 숏크리트와의 결합력이 향상될 수 있도록 관통되는 결합공(32a)이 적어도 하나 형성된다. 또한 상부접촉부(31)의 양측부에는 이웃하는 두 개의 상부 스틸바(10)가 면접촉된 상태에서 용접에 의해 결합되고, 하부접촉부(33)의 양측부에는 이웃하는 두 개의 하부 스틸바(20)가 면접촉된 상태에서 용접에 의해 결합된다.
도 5에 도시된 바와 같이 고정부재(30)가 장착된 상태의 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)에 또 다른 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)를 연결하여 연장시키고자 하는 경우에는 연결하고자 하는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 끝단부에 각각 장착된 연결부재(40)를 볼트(43)로 체결하여 결합시킨다.
연결부재(40)는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 내측면에 면접촉되는 면접촉부(41)와, 양 측면부에서 직각방향으로 연장되는 면접촉부(41)가 형성되고 일측으로 연장되는 결합부(42)로 이루어진다. 결합부(42)에는 다수개의 체결홈(42a)이 관통된다. 또한, 결합부(42)의 타측 방향에는 면접촉부(41)를 따라 소정의 길이만큼 연장되고 절곡되어 면접촉부(41)를 지지하는 절곡부(44)이 형성된다. 면접촉부(41)는 절곡부(44)에 용접 등으로 결합되어 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)를 지지하는 지지력을 증가시키는 것이다.
연결부재(40)는 서로 평행하게 마주보는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)에 각각 장착되어 연결되는 구조로 이루어질 수도 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 대각선을 이루도록 마주보는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20) 끝단에 장착되어 서로 엇갈리게 연결되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 보강된 격자지보는 도 3에 도시된 바와 같이 상부 스틸바(10)와 상부접촉부(31)가 면접촉된 상태로 용접에 의해 결합되고, 하부 스틸바(20)와 하부접촉부(33)가 면접촉된 상태로 용접에 의해 결합되는 구조로 이루어지므로 고정력이 향상된다.
또한 사각형 단면형상을 갖는 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)로 이루어진 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 보강된 격자지보는 종래의 H형강이나 원형단면형상을 갖는 봉으로 이루어진 격자지보에 비하여, 단위길이당 무게는 적으면서 단면계수가 높은 특징을 갖는다. 즉, 단위길이당 동일한 무게를 갖는 경우 종래의 격자지보에 비하여 단면계수와 관성모멘트 값이 높으므로 높은 강성을 갖게 되는 것이다.
그리고 상부 스틸바(10), 하부 스틸바(20) 및 고정부재(30)가 사각형 단면형상을 가지므로 타설되는 숏크리트와의 결합력이 향상된다. 또한, 고정부재(30)의 중앙영역에 관통된 결합공(32a)이 형성됨으로써 타설되는 숏크리트가 결합공(32a)에 채워져 숏크리트와 고정부재(30)의 결합력이 향상된다.
고정부재(30)가 장착된 상태의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 끝단에 또 다른 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)를 연결하고자 하는 경우에는 현장 작업 전에 우선 각각의 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20) 끝단에 연결부재(40)를 장착한다. 이때 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)의 내측면에 연결부재(40)의 면접촉부(41)가 면접촉되도록 한 상태에서 용접한다. 각각의 면접촉부(41)는 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)가 서로 마주보는 면에 면접촉되는 것이 바람직하다.
현장에서는 각각의 상부 스틸바(10) 하부 스틸바(20)의 끝단에 장착된 연결부재(40)가 서로 겹쳐지도록 위치시킨 상태에서 볼트(43)를 체결하는 방법으로 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)를 연장시키는 것이다. 이때 연결부재(40)의 결합부(42)가 서로 면접촉되도록 겹쳐진 상태에서 체결홈(42a)을 관통하는 볼트(43)를 체결하는 것이 바람직하다. 연결부재(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 대각선을 이루도록 마주보는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20) 끝단에 장착되어 서로 엇갈리게 연결된다.
상기와 같이 현장에서 조립을 진행하기 전에 연결부재(40)의 면접촉부(41)가 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)에 면접촉된 상태로 고정되므로 견고하게 고정할 수 있고, 현장에서 연결부재(40)의 결합부(42)를 면접촉 시킨 상태에서 볼트로 체결하여 고정하는 구조로 이루어져, 작업성이 향상되고, 견고하게 고정할 수 있게 되는 것이다.
또한, 마찬가지로 본 발명의 바람직한 제2 다른 실시예인 보강된 격자지보는 도 7에 도시된 바와 같이 상부접촉부(31)에 세 개의 상부 스틸바(10)가 면접촉된 상태로 용접에 의해 결합되고, 하부접촉부(33)에 세 개의 하부 스틸바(20)가 면접촉된 상태로 용접에 의해 결합된다. 세 개 이상 다수개의 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)가 장착되는 구조로 이루어질 수도 있다.
또한, 마찬가지로 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 보강된 격자지보는 도 8에 도시된 바와 같이 고정부재(30)는 하부접촉부(33)에서 연결부(32)가 절곡되고, 연결부(32) 끝단에서 상부접촉부(31)가 절곡되고, 상부접촉부(31) 끝단에서 연결부(32)가 절곡되고, 연결부(32) 끝단에서 다시 하부접촉부(33)가 절곡되는 과정을 연속적으로 실시하여 상부접촉부(31), 연결부(32) 및 하부접촉부(33)가 다수개 연결되는 구조로 구성된다.
또한, 마찬가지로 본 발명의 바람직한 제4 실시예인 보강된 격자지보는 도 9에 도시된 바와 같이 다각형 단면형상을 갖는 바 형상을 가지며 터널의 내측면을 따라 연장되는 두개의 상부 스틸바(10)와, 상부 스틸바(10)의 하단측으로 일정간격을 두고 상부 스틸바(10)를 따라 연장되는 두개의 하부 스틸바(20)와, 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20) 사이에 개재되며 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)를 서로 연결하여 고정시키는 고정부재(30)로 이루어진 조립체로 구성된다.
고정부재(30)의 상부접촉부(31) 양측부에는 이웃하는 두 개의 상부 스틸바(10)가 면접촉된 상태에서 용접에 의해 결합되고, 하부접촉부(33)의 양측부에는 이웃하는 두 개의 하부 스틸바(20)가 면접촉된 상태에서 용접에 의해 결합된다.
고정부재(30)에 의해 결합된 각각의 조립체는 터널 내부의 호를 따라 터널을 가로질러 설치된다. 또한, 각각의 조립체는 터널의 길이방향을 따라 다수개가 배열된다. 이때, 고정부재(300에 의해 결합되어 조립체를 이루는 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)는 이웃하는 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)와 각각 간격부재(50)에 의해 결합된다.
간격부재(50)는 사각의 바 형상으로 이루어진 간격부(51)와, 간격부(51)의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절곡되며 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 측면에 면접촉되는 면결합부(52)로 구성된다. 면결합부(52)는 평행을 이루는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)에 면접촉된 상태로 결합되기 때문에 각각의 면결합부(52)가 서로 평행을 이루게 형성된다. 이때, 각각의 면결합부(52)는 간격부(51)의 길이방향에 대해 직각을 이루도록 서로 반대방향으로 절곡되는 것이 바람직하나, 절곡되는 방향이 서로 반대방향으로만 절곡되거나, 그 절곡각도가 직각으로만 한정되는 것은 아니다. 즉, 직각방향으로 절곡되는 면결합부(52)가 서로 같은 방향으로 절곡되어도 무관하고, 또한 일측의 면결합부(52)가 간격부(51)에 대해 135도의 각도로 절곡되면, 타측의 면결합부(52)는 간격부(51)에 대해 일측의 면결합부(52)가 절곡된 방향의 반대 방향으로 135도의 각도만큼 절곡되어 각각의 면결합부(52)가 서로 평행을 이루도록 구성될 수도 있다.
또한 간격부재(50)는 고정부재(30)의 상부 접촉부(31) 나 하부 접촉부(33)와 나란한 위치에 설치되는 것이 바람직하나, 일부의 간격부재(50)는 상부 접촉부(31)나 하부 접촉부(33)와 나란하지 않은 위치에 설치될 수도 있다.
마찬가지로, 본 발명의 바람직한 제5 실시예인 보강된 격자지보는 도 10에 도시된 바와 같이 다각형 단면형상을 갖는 바 형상을 가지며 터널의 내측면을 따라 연장되는 한개의 상부 스틸바(10)와, 상부 스틸바(10)의 하단측으로 일정간격을 두고 상부 스틸바(10)를 따라 연장되는 한개의 하부 스틸바(20)와, 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20) 사이에 개재되며 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)를 서로 연결하여 고정시키는 고정부재(30)로 이루어진 조립체로 구성된다.
상부 스틸바(10)는 그 단면형상이 사각단면 형상을 갖는다. 상부 스틸바(10)는 그 단면형상이 삼각, 사각, 오각 등 다양한 다각형 단면형상을 가질 수 있으나, 도시된 바와 같이 사각형 단면형상을 갖는 것이 가장 바람직하다.
하부 스틸바(20)는 상부 스틸바(10)의 하단측으로 일정 간격을 두고 배열되며 그 단면형상이 사각단면 형상을 갖는다. 하부 스틸바(20)는 그 단면형상이 삼각, 사각, 오각 등 다양한 다각형 단면형상을 가질 수 있으나, 도시된 바와 같이 사각형 단면형상을 갖는 것이 가장 바람직하다.
고정부재(30)는 절곡된 평판 형상이나 사각단면을 갖는 바 형상을 갖는다. 고정부재(30)는 상부 스틸바(10)에 면접촉되는 상부접촉부(31)와, 상부접촉부(31)의 양 끝단에서 각각 하부 스틸바(20) 측을 향해 절곡된 상태로 연장되는 연결부(32)와, 각 연결부(32)의 끝단에서 절곡되어 하부 스틸바(20)에 면접촉되는 하부접촉부(33)로 이루어진다. 도시되진 않았지만, 연결부(32)의 중앙영역에는 타설되는 숏크리트와의 결합력이 향상될 수 있도록 관통되는 결합공(32a)이 적어도 하나 추가적으로 형성될 수 있다.
고정부재(30)의 상부접촉부(31)에는 한 개의 상부 스틸바(10)가 면접촉된 상태에서 용접에 의해 결합되고, 하부접촉부(33)에는 이웃하는 한 개의 하부 스틸바(20)가 면접촉된 상태에서 용접에 의해 결합된다. 고정부재(30)에 의해 결합된 각각의 조립체는 터널 내부의 호를 따라 터널을 가로질러 설치된다. 또한, 각각의 조립체는 터널의 길이방향을 따라 다수개가 배열된다. 이때, 고정부재(30)에 의해 결합되어 조립체를 이루는 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)는 이웃하는 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)와 각각 간격부재(50)에 의해 결합된다.
간격부재(50)는 사각의 바 형상으로 이루어진 간격부(51)와, 간격부(51)의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절곡되며 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 측면에 면접촉되는 면결합부(52)로 구성된다. 면결합부(52)는 평행을 이루는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)에 면접촉된 상태로 결합되기 때문에 각각의 면결합부(52)가 서로 평행을 이루게 형성된다. 이때, 각각의 면결합부(52)는 간격부(51)의 길이방향에 대해 직각을 이루도록 서로 반대방향으로 절곡되는 것이 바람직하나, 절곡되는 방향이 서로 반대방향으로만 절곡되거나, 그 절곡각도가 직각으로만 한정되는 것은 아니다. 즉, 직각방향으로 절곡되는 면결합부(52)가 서로 같은 방향으로 절곡되어도 무관하고, 또한 일예로 일측의 면결합부(52)가 간격부(51)에 대해 135도의 각도로 절곡되면, 타측의 면결합부(52)는 간격부(51)에 대해 일측의 면결합부(52)가 절곡된 방향의 반대 방향으로 135도의 각도만큼 절곡되어 각각의 면결합부(52)가 서로 평행을 이루도록 구성될 수도 있다.
또한 간격부재(50)는 고정부재(30)의 상부 접촉부(31) 나 하부 접촉부(33)와 나란한 위치에 설치되는 것이 바람직하나, 일부의 간격부재(50)는 상부 접촉부(31)나 하부 접촉부(33)에 나란하지 않은 위치에 설치될 수도 있다.
또한 도시되진 않았지만, 상기 고정부재(30)는 하나의 상부접촉부(31) 양측에 각각 연결부(32)와 하부접촉부(33) 하나씩 형성되는 구조를 일예로 들어 설명하였으나, 상부접촉부(31), 연결부(32) 및 하부접촉부(33)가 연속적으로 다수개 형성될 수도 있다. 즉, 연결부(32)에 일측 끝단이 연결된 하부접촉부(33)의 타측 끝단에 연결부(32)가 형성되고, 연결부(32) 끝단에 상부접촉부(31)가 형성되고, 다시 상부접촉부(31)의 끝단에 연결부(32)가 형성되는 구조가 반복되어 연속적으로 형성될 수 있다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제6 실시예인 보강된 격자지보는 도 11에 도시된 바와 같이, 고정부재(30)에 의해 결합되어 조립체를 이루는 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)는 이웃하는 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)와 각각 간격부재(150)에 의해 결합된다.
간격부재(150)는 사각의 바 형상으로 이루어진 간격부(151)와, 간격부(51)의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절단되어 형성되며 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 측면에 면접촉되는 면결합부(152)로 구성된다. 면결합부(152)는 간격부(151)의 양 끝단면으로서 평행을 이루는 각각의 상부 스틸바(10) 또는 하부 스틸바(20)에 면접촉된 상태로 결합되기 때문에 각각의 면결합부(152)가 서로 평행을 이루게 형성된다. 이때, 각각의 면결합부(152)는 경사지게 절단되어 형성되고, 도시된 바와 같이 지그재그로 엇갈리게 배열되는 것이 바람직하나, 면결합부(152)가 간격부(151)의 길이방향에 대해 직각을 이루도록 형성될 수도 있고 나란하게 배열될 수도 있다.
상기 간격부재(150) 이외의 구성은 본 발명의 다른 실시예와 동일하다.
마찬가지로 본 발명의 바람직한 제7 실시예인 보강된 격자지보는 도 12에 도시된 바와 같이 고정부재(30)가 장착된 상태의 상부 스틸바(10)와 하부 스틸바(20)에 또 다른 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)를 연결하여 연장시키고자 하는 경우에는 연결하고자 하는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 끝단부에 각각 장착된 연결부재(140)를 볼트(143)로 체결하여 결합시킨다.
연결부재(140)는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 내측면 또는 측면에 면접촉되는 면접촉부(141)와, 양 측면부에 면접촉부(141)가 형성되고 일측으로 연장되는 결합부(142)로 이루어진다. 결합부(142)에는 적어도 하나의 체결홈(142a)이 관통된다. 면접촉부(141)가 형성되는 결합부(142)의 양 측면부라는 것은, 도 12에 도시된 바와 같이 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 내측면에 면접촉되는 결합부(142)의 양측면이나, 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)의 측면에 면접촉되는 결합부(142) 일측면의 양 측면부 끝단측을 일컫는다.
연결부재(140)는 서로 평행하게 마주보는 각각의 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)에 각각 장착되어 연결되는 구조로 이루어지며 일정구간이 서로 겹쳐진 상태에서 체결홈(142a)에 볼트(143)를 체결하여 결합시킨다. 연결부재(140)가 상부 스틸바(10) 및 하부 스틸바(20)에 용접으로 결합되는 구간은 작업자의 선택에 따라 조절될 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (24)

  1. 터널을 따라 연장되는 상부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 일정간격을 두고 상기 상부 스틸바를 따라 연장되는 하부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연결하여 고정시키는 고정부재로 이루어진 보강된 격자지보에 있어서,
    상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바는 다각형 단면형상으로 이루어지고,
    상기 고정부재는 다각형 단면을 이루는 상기 상부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 상부접촉부와,
    상기 상부접촉부의 양 끝단에서 각각 절곡된 상태로 상기 하부 스틸바를 향해 연장되는 연결부와,
    각각의 상기 연결부의 끝단에서 절곡되어 다각형 단면을 이루는 상기 하부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 하부접촉부로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바는 사각형 단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고정부재는
    상기 상부접촉부에 한 개의 상부 스틸바가 면접촉되고, 상기 하부접촉부에 한 개의 하부 스틸바가 면접촉되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고정부재는
    상기 상부접촉부의 양측부 사이에 이웃하는 다수 개의 상부 스틸바가 면접촉되고, 상기 하부접촉부의 양측부 사이에 다수 개의 하부 스틸바가 면접촉되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 고정부재에는
    두 개의 상부 스틸바와 두 개의 하부 스틸바가 면접촉되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 연결부의 중앙영역에는
    타설되는 숏크리트와의 결합력이 향상될 수 있도록 관통되는 결합공이 형성되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 고정부재는
    상기 상부접촉부, 상기 연결부 및 상기 하부접촉부가 연속적으로 절곡되어 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정부재는
    상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바와 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바에 또 다른 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연장하여 연결하고자 하는 경우,
    각각의 상부 스틸바와 하부 스틸바에 면접촉되는 면접촉부와, 상기 면접촉부를 연결하고 일측으로 연장되는 결합부로 이루어진 연결부재가 마주보는 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바의 끝단부에 각각 장착되고 상기 연결부재의 상기 결합부가 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 연결부재는
    대각선을 이루도록 마주보는 각각의 상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바의 끝단부에 장착되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 결합부는
    서로 면접촉 되도록 겹쳐진 상태에서 볼트가 체결될 수 있도록 적어도 하나의 체결홈이 관통되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 면접촉부는
    상기 결합부의 양측면부에서 직각 방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 결합부에는
    상기 결합부의 끝단에서 상기 면접촉부를 따라 연장 절곡되어 상기 면접촉부를 지지하는 절곡부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 면접촉부는
    상기 결합부의 양측면부에 형성되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  15. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정부재에 의해 연결되어 조립체를 이루는 상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바에 또 다른 조립체를 연결하고자 하는 경우,
    상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바와 이웃하는 또 다른 조립체의 상부 스틸바 및 하부 스틸바 사이에는 양 끝단이 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 각각 면접촉된 상태로 결합되는 간격부재;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 간격부재는
    사각의 바 형상으로 이루어진 간격부; 및
    상기 간격부의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절곡되며 일측면이 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 면접촉되는 면결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 간격부재는
    사각의 바 형상으로 이루어진 간격부; 및
    상기 간격부의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절단되어 형성되며 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 면접촉되는 면결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  18. 터널을 따라 연장되는 상부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 일정간격을 두고 상기 상부 스틸바를 따라 연장되는 하부 스틸바와 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연결하여 고정시키는 고정부재로 이루어진 보강된 격자지보에 있어서,
    상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바는 다각형 단면형상으로 이루어지고,
    상기 고정부재는 다각형 단면을 이루는 상기 상부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 상부접촉부와, 상기 상부접촉부의 양 끝단에서 각각 절곡된 상태로 상기 하부 스틸바를 향해 연장되는 연결부와, 각각의 상기 연결부의 끝단에서 절곡되어 다각형 단면을 이루는 상기 하부 스틸바의 일측면에 면접촉되는 하부접촉부로 구성되고,
    상기 고정부재에 의해 연결되어 각각의 조립체를 이루는 상부 스틸바 및 하부 스틸바는 이웃하는 또 다른 조립체를 이루는 상부 스틸바 및 하부 스틸바와 각각 간격부재에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 간격부재는
    사각의 바 형상으로 이루어진 간격부; 및
    상기 간격부의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절곡되며 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 면접촉되는 면결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 간격부재는
    사각의 바 형상으로 이루어진 간격부; 및
    상기 간격부의 양 끝단에서 서로 평행을 이루도록 절단되어 형성되며 상기 상부 스틸바 및 하부 스틸바에 면접촉되는 면결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바는 사각형 단면형상으로 이루어지고, 상기 고정부재는 상기 상부접촉부에 한 개의 상부 스틸바가 면접촉되고, 상기 하부접촉부에 한 개의 하부 스틸바가 면접촉되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 고정부재는
    상기 상부접촉부, 상기 연결부 및 상기 하부접촉부가 연속적으로 절곡되어 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  23. 제 18항에 있어서, 상기 고정부재는
    상기 상부 스틸바 및 상기 하부 스틸바와 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
  24. 제 18항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 스틸바와 상기 하부 스틸바에 또 다른 상부 스틸바와 하부 스틸바를 연장하여 연결하고자 하는 경우,
    각각의 상부 스틸바와 하부 스틸바에 면접촉되는 면접촉부와, 상기 면접촉부를 연결하고 일측으로 연장되는 결합부로 이루어진 연결부재가 마주보는 상기 상부 스틸바와 하부 스틸바의 끝단부에 각각 장착되고 상기 연결부재의 상기 결합부가 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 보강된 격자지보.
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