KR100858712B1 - 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 구조물의 구축을 위한 터파기 공사시 코너 부위의 연결구조를 단순구조로 구성하면서도 버팀보와 띠장으로부터 전달되는 토압에 대한 지지력을 보강할 수 있도록 한 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치에 관한 것이다.

그 구조는 흙막이 가시설 공사를 위해 굴착된 부위의 내측 수직으로 연결되는 토류벽과, 그 토류벽에 일체로 결합되어 토압을 지지하는 버팀보 및 띠장과, 그 토류벽과 벽 사이의 코너 부위에 마련되어 토류벽으로부터 전달되는 토압을 지지하는 코너 연결재로 대별된다.

이에 따르면 본 발명은 지하 구조물 구축을 위한 터파기 공사시 단순 구조의 코너 연결재를 이용하여 코너 부위측에 전달되는 토압을 충분히 지지할 수 있으므로, 복잡한 구조로 인한 공간이 협소해지는 것을 방지함과 아울러, 재료 절감을 통해 공사비용을 절감할 수 있으며, 작업공간이 넓어져 작업성이 향상되는 등의 효과를 갖는다.

Description

흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치{CORNER CONNECTING APPARATUS OF TEMPORARY SOIL SHEATHING WORK}

도 1은 본 발명에 따른 코너 연결구조가 채용된 흙막이 가시설 공사를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 2는 도 1의 "A"부위를 발췌하여 확대한 사시도.

도 3은 본 발명의 요부를 나타낸 평단면도.

도 4는 본 발명에 따른 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치의 다른 실시예를 나타낸 요부 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 토류벽 20 : 띠장

50 : 버팀보 100 : 코너 연결재

110 : 가로보 115 : 전단키

120 : 압축보 130 : 경사보

150 : 스티프너 310 : 보강 플레이트

본 발명은 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치에 관한 것으로, 특히 지하구조물을 구축을 위한 터파기공사시 굴착된 부위의 토압을 유지하기 위해 버팀보와 띠장의 코너 부위를 단순구조로 토압에 대한 내하력을 증대시킬 수 있도록 한 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치에 관한 것이다.

통상 기존의 지하철 공사나 건물의 지하층을 만들기 위하여 터파기를 하는 경우의 시공방법은, 우선 계획된 평면을 따라 설계 깊이까지 구멍을 뚫고, 수직파일을 설치한다.

그 수직파일의 설치가 끝나면, 부분적으로 굴착을 하고, 주형보와 복공판을 설치한다.

이어서, 복공판의 설치가 끝나면 이후의 공사는 굴착작업과 굴착에 따른 버팀보의 설치가 반복되면서 공사가 진행된다.

따라서 이러한 가시설을 설계하기 위하여 굴착 단계별 토압과 버팀보에 작용하는 하중을 반복 계산하여, 최대값을 견딜 수 있도록 버팀보를 설치한다.

이런 방식으로 설계와 시공을 하다보니 버팀보의 개수가 많이 필요하게 되어, 대부분의 경우 2-3m 이내로 매우 촘촘하게 배치되며, 이렇게 촘촘하게 배치된 버팀보는 막장 내에서 건설자재의 운반이나, 중장비의 반입 및 공사 작업을 방해하는 매우 중대한 장애요인이 되고 있고, 추후 본 구조물이 설치될 때는 거푸집 작업이나 철근 작업에 막대한 지장을 초래하고 있으며, 본 구조물에 다수의 구멍이 생기는 것을 피할 수 없기 때문에, 완성된 지하구조물의 방수에 심각한 문제가 발생되고 있다.

수직파일로는 강재 에이치 파일을 이용한 가시설 방법 이외에도 구멍 천공 후 콘크리트를 채워 넣는 콘크리트 파일을 사용하는 공법도 있고 강재 파일과 콘크리트 파일을 동시에 병행하여 사용하는 공법, 또는 쉬트파일을 사용하는 공법도 있으나, 지반에 구멍을 뚫은 뒤 파일로 벽면을 형성하여 지반 하중을 지지하도록 하는 기본 원리에는 큰 차이가 없다.

또한 프리플랙스보를 수직파일로 이용한 방법도 있으며, 쉬트파일에 에이치 파일을 붙여서 강성을 증가시키는 방법도 있다.

지하구조물을 건설하기 위한 가시설 공법 중 앞에서 언급된 버팀보가 없는 방법으로 어쓰앵커를 이용하여 강재 파일을 지지하는 공법이 있다. 이 방법은 파일의 뒷편 지반 속으로 경사구멍을 천공하여 강선이나 강봉을 삽입하고 삽입된 강봉의 끝 부분을 기계적인 방법이나 에폭시, 시멘트 그라우팅 등의 화학적인 방법을 사용하여 정착한 뒤, 강봉을 긴장하여 강재 파일을 고정시키는 방법이다.

이러한 방법으로 시공된 가시설은 내부 공간을 충분히 확보할 수 있어서 공사의 난이도가 개선되는 등의 장점이 있는 공법이다.

그러나, 이 공법의 최대 단점은 이 공법이 복잡한 시내에서 적용될 경우, 거의 대부분의 경우 인접 사유지를 침범하게 되어 민원이 발생될 여지가 많다는 점이며, 공사비가 비싸다는 점도 큰 문제점의 하나이다.

실용신안20-258949에는 트러스를 이용하여 가시설에서 굴착단면의 중간을 지나가는 버팀보를 제거하는 방법이 제시되어 있다. 이 방법은 비교적 깊이가 얕은 경우에 적용할 수 있을 것으로 기대되는데, 지표면 근처에 격자형으로 에이치빔을 이중으로 형성하고, 이들을 서로 수직재와 경사재로 보강하여 토압을 상부에 설치된 이들 2개 층의 트러스로서 받을 수 있도록 고안된 것이다.

이 방법은 지반 지지용 가시설의 버팀보 때문에 발생하는 굴착 및 본 구조물의 건설의 어려움을 극복하기 위하여 고안된 것으로, 굴착된 지반의 하부에 넓은 구조물이 들어가고 상부에는 좁은 구조물이 들어갈 경우에 편리한 공법으로 판단된다.

특허 10-188465와 실용신안 20-247053 및 일본특허 837994에는 프리스트레싱을 이용한 띠장의 보강방법이 제시되어 있다. 이 방법은 기 설치된 띠장 위에 추가로 띠장을 설치하여 강선을 긴장함으로써 버팀보 사이의 간격을 넓히는 기술로서, 하나는 추가 띠장이 있는 경우이며, 다른 하나는 기존 에이치빔의 플랜지를 보강하는 방법이 제시되어 있다.

이 방법은 버팀보의 간격을 넓히는데 어느 정도 효과가 있을 것으로 기대되나, 강선이 직선 배치되어 있어서, 토압에 의하여 띠장에 발생하는 포물선 형상의 모멘트 분포와 달리 일정한 크기의 부모멘트가 발생함으로써, 하중에 의한 모멘트와 그 분포가 서로 다르기 때문에 보강되는 띠장의 길이에 한계가 있다.

그런데, 평면에서 볼 때 사각형 단면구조를 갖는 굴착부위의 코너 부위가 띠장에 의해 발생되는 모멘트가 최소가 되기 때문에, 상대적으로 다른 부위보다 토압의 내하력이 저하될 뿐만 아니라, 앞서 설명한 바와 같이 다수의 버팀보가 촘촘하게 배치됨에 따라 작업공간이 협소해지게 되어 작업성이 저하되며, 재료의 과다 사용으로 인해 공사비용이 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 지하구조물 구축을 위한 터파기공사의 굴착부위들중 코너 부위에 경사보 연결재를 적용하여 단순구조로 공간활용성 및 토압에 대한 내하력을 증대시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지하 터파기 공사시 굴착된 부위에 다수개의 토류벽이 수직으로 설치되고, 상기 토류벽의 내측면에 다수의 버팀보와 띠장이 각각 연결되어 토압을 지지하되,

상기 코너 부위에 위치하도록 상기 띠장의 일측에 결합되는 가로보와,

상기 가로보의 일측면에 경사지게 결합되고 상기 버팀보의 단부와 일체로 연결되는 압축보와,

상기 압축보의 단부와 상기 가로보의 일측면을 연결하도록 일체로 결합되는 경사보로 구성된 코너 연결재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 경사보와 압축보는 서로 직각을 이루도록 연결되는 것이다.

또한, 상기 코너 연결재는 에이치빔을 채용하며, 상기 각 보들의 웨브 부위에 적어도 하나의 스티프너가 일체로 결합되는 것이다.

또, 상기 가로보와 압축보의 사이에 보강을 위한 보강 플레이트가 일체로 결합되는 것이다.

상기 가로보의 타측면에 상기 띠장의 압축력과 상응되는 위치에 위치하도록 연장 형성된 전단키를 더 구비하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치는, 도1 내지 도3을 참조하여 설명하면, 그 구조는 흙막이 가시설 공사를 위해 굴착된 부위의 내측 수직으로 연결되는 토류벽(10)과, 그 토류벽(10)에 일체로 결합되어 토압을 지지하는 버팀보(50) 및 띠장(20)과, 그 토류벽(10)과 벽 사이의 코너 부위에 마련되어 토류벽(10)으로부터 전달되는 토압을 지지하는 코너 연결재(100)로 대별된다.

더 상세히 설명하면, 그 버팀보(50) 대신에 스트럿을 설치할 수도 있으며, 띠장(20)은 토압의 모멘트에 대응되도록 프리스트레스트 방식을 채용할 수 있다.

또, 그 띠장(20)은 굴착되는 지하구조물의 길이와 깊이를 고려하여 단일 띠장 또는 겹띠장을 채용할 수 있다.

그 코너 연결재(100)는 전달되는 압력에 대해 안정적 구조인 삼각형 구조를 형성하는 가로보(110), 압축보(120), 경사보(130)로 구성되며, 자세한 구조는 띠장(20)과 일체로 결합되도록 대응되는 형상을 갖는 가로보(110)와, 그 가로보(110)의 전면 일측부로부터 경사지게 연장되도록 연결되고 버팀보(50)의 단부와 연결되는 압축보(120)와, 그 압축보(120)와 가로보(110)를 연결하도록 결합되는 경사보(130)로 이루어진 구조를 갖는다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 가로보(110)는 그 삼각형 구조의 외측으로 길게 연장되어 있다.

그 가로보(110)는 띠장(20)의 전면 일측에 볼트로 체결되어 일체화되고, 압 축보(120)는 경사진 일측면에 복수개의 버팀보(50)가 연결되어 그 버팀보(50)로부터 전달되는 토압의 하중을 다른 부재들로 전달하게 되며, 그 경사보(130)는 압축보(120)로부터 전달되는 하중을 분산 지지하는 기능을 갖게 된다.

그리고, 각각의 가로보(110), 압축보(120), 경사보(130)는 공지된 통상의 에이치빔(H-Beam)을 채용하는 것이 바람직하며, 그 에이치빔을 구성하는 웨브(web)부위에 스티프너(150)(stiffner)가 용접에 의해 결합되는 구조를 갖는다.

그 스티프너(150)는 부재들이 결합되는 부위 또는 힘이 전달되는 부위에 압축력을 지지하기 위해 마련되는 것이 바람직하다.

또, 그 가로보(110)의 양측 단부에는 각 띠장(20) 단부와의 연결을 위해 플레이트 형상의 마구리판(114)이 용접되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 가로보(110)와 압축보(120)의 사이에 보강 플레이트(310)가 마련되고, 그 보강 플레이트(310)의 양측면이 각각 가로보(110)와 압축보(120)에 면접촉되도록 일체화되어 압축력에 대한 지지력을 보강할 수 있다.

미설명부호 "102"는 각각의 보들에 빗물이 고이는 것을 방지하기 위한 물 배출공을 나타낸 것이다.

그리고, 도 4에서와 같이, 가로보(110)의 타측면에 연장 형성되고, 띠장(20)의 단부와 접촉되어 압축력과 상응되는 위치에 위치하도록 고장력 볼트에 의해 연결되는 전단키(115)를 더 구비하는 것이 바람직할 것이다.

이는, 압축력이 전달되는 띠장(20)의 단부와 압축보(120)로부터 전달되는 힘이 서로 힘의 방향이 반대되는 위치에 되므로, 그 힘이 상쇄되도록 한 것이다.

또한, 버팀보(50)의 중간에는 도면에 미도시되어 있지만 압축력을 전달하기 위한 실린더를 갖는 선행하중잭이 마련되고, 그 버팀보(50)들의 단부에 삼각형 구조의 코너 연결재(100)가 연결되도록 마련되도록 함으로써, 토압에 상응하는 압축 지지력을 선행 하중잭으로부터 코너 연결재(100)의 압축보(120)측에 전달하는 것이 바람직하다.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치는, 버팀보(50)와 띠장(20)의 코너 부위에 코너 연결재(100)가 설치되어 토류벽(10)을 통해 토압이 전달되는 것을 지지하도록 된 것이다.

이때, 그 토류벽(10)의 토압은 코너 부위에 버팀보(50)로부터 전달되는 압축력과 띠장(20)으로부터 전달되는 횡방향 압력으로 지지하게 되며, 그 코너 연결재(100)의 압축보(120)는 버팀보(50)로부터 전달되는 압력을 가로보(110)와 경사보(130)측으로 분산시켜 힘을 전달함으로써, 단순 구조로도 내하력을 증대시킬 수 있게 된다.

그리고, 띠장(20)을 통해 전달되는 압력은 띠장(20)과 밀착되도록 면접촉되는 가로보(110)의 마구리판(114)측에 전달되며, 그 가로보(110)에 전단키(115)가 있을 경우에는 띠장(20)으로부터 전달되는 압축력이 버팀보(50)를 통해 가로보(110)측에 전달되는 압력과 서로 힘의 전달방향이 상반되므로, 그 힘들이 서로 상충되면서 흡수됨과 아울러 고장력볼트에 의해 지지력을 보완할 수 있다.

또한, 에이치빔을 채용한 코너 연결재(100)의 웨브 부위에 스티프너(150)가 용접에 의해 일체화되어 있으므로, 압축력에 대한 강성을 보강할 수 있을 뿐만 아니라, 보강플레이트가 가로보(110)와 압축보(120) 사이에 개재되도록 마련되어 버팀보(50)로부터 전달되는 압축력에 대한 지지력을 보완할 수 있다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 지하 구조물의 구축을 위한 터파기 공사시 코너 부위의 연결구조를 단순구조로 구성하면서도 버팀보와 띠장으로부터 전달되는 토압에 대한 지지력을 보강할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 지하 구조물 구축을 위한 터파기 공사시 단순 구조의 코너 연결재를 이용하여 코너 부위측에 전달되는 토압을 충분히 지지할 수 있으므로, 복잡한 구조로 인한 공간이 협소해지는 것을 방지함과 아울러, 재료 절감을 통해 공사비용을 절감할 수 있으며, 작업공간이 넓어져 작업성이 향상되는 등의 효과를 갖는다.

Claims (4)

1. 지하 터파기 공사시 굴착된 부위 내측에 수직으로 설치되는 다수의 토류벽(10)과, 상기 토류벽(10)에 일체로 결합되어 토압을 지지하는 버팀보(50) 및 긴장재가 내부에 정착되는 프리스트레스트 띠장(20)과, 상기 토류벽(10) 사이의 코너 부위에 위치되어 상기 토류벽(10)으로부터 전달되는 토압을 지지하는 코너 연결재(100)를 포함하는 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치에 있어서,

   상기 코너 연결재(100)는,

   상기 프리스트레스트 띠장(20)의 전면 일측에 연결되는 가로보(110)와,

   상기 가로보(110)의 일측면으로부터 경사지게 연장되도록 일체로 연결되고, 상기 버팀보(50)의 단부와 일체로 연결되는 압축보(120)와,

   상기 압축보(120)의 단부와 상기 가로보(110)의 일측면을 일체로 연결하는 경사보(130)를 구비하고,

   상기 가로보(110), 압축보(120), 및 경사보(130)는 전달되는 압력에 대해 안정적 구조인 삼각형 구조를 형성하고,

   상기 가로보(110)는 삼각형 구조의 외측으로 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가로보(110)와 압축보(120)의 사이에 보강 플레이트(310)가 위치되어, 상기 보강 플레이트(310)의 양측면이 각각 가로보(110)와 압축보(120)에 면접촉되도록 일체화되어 압축력에 대한 지지력을 보강하는 것을 특징으로 하는 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 코너 연결재(100)는 에이치빔을 채용하되,

   상기 각 보들의 웨브부위에 적어도 하나의 스티프너(150)가 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가로보(110)의 타측면에 연장 형성되고, 상기 프리스트레스트 띠장(20)의 단부와 접촉되어 압축력과 상응되는 위치에 위치하도록 연결되는 전단키(115)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 흙막이 가시설 공사의 코너 연결장치.

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