KR102479888B1 - 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 및 토목 현장에서의 토사붕괴를 방지하기 위한 토압에 대응하는 굽힘모멘트를 우수하게 제공하여 굽힘모멘트의 변위를 최소화함으로써 흙막이 벽체의 붕괴를 방지하고 시공성을 우수하게 향상시킨 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치에 관한 것이다.
본 발명은 굴착배면과 굴착저면 사이에 설치되는 흙막이 장치에 있어서, 전면 프레임(10)과, 후면 프레임(12)과 상기 전면 프레임(10)과 후면 프레임(12)을 연결하는 중앙 프레임(14)으로 이루어지고, 상기 전면 프레임910)과 후면 프레임(12)의 사이에 보강 결합부(16)가 좌우 양측에 각각 형성되며, 상기 보강 결합부(16)에 하부에 콘크리트가 채워져서 하단 양생부(18)가 형성되고 상단부는 빈 공간의 인발 파지부(20)가 형성되도록 이루어지며 굴착배면(300)의 일측부 지반에 매설되어 굴착배면(300)에서 발생하는 주동토압(Pa)에 대항하는 굽힘 모멘트를 발생시켜서 토사가 쓸려내리거나 무너지지 않도록 잡아주기 위한 굽힘변위 프레임(102)과; 상기 굽힘변위 프레임(102)의 내측에 삽입되고 탄발적으로 작용하여 굽힘모멘트를 최소화시키기 위해 원호형상으로 형성되는 굽힘변위수단(110)과; 상기 굽힘변위수단(110)에 끼워져서 설치되고, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 내측에서 형성된 보강 결합부(16)에 고정 설치되는 다수의 강성 보강재들(104,106,108)과; 상기 보강 결합부(16)에 콘크리트를 채우고 굽힘변위 프레임(102)의 하단부에 하단 양생부(18)를 형성하여 굽힘변위 프레임(102)에 강성을 주기 위해 측면부를 막아주는 커버패널(118)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치{Shoring apparatus can bending moment small}

본 발명은 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 건축 및 토목 현장에서의 토사붕괴를 방지하기 위한 토압에 대응하는 굽힘모멘트를 우수하게 제공하여 굽힘모멘트의 변위를 최소화함으로써 흙막이 벽체의 붕괴를 방지하고 시공성을 우수하게 향상시킨 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치에 관한 것이다.

일반적으로 건축현장에서는 지반을 깊이 파고자 하는 경우, 굴착면이나 측면에서 발생하는 사면의 토압으로 인하여 발생하는 토사의 붕괴를 방지할 목적으로 흙막이 가시설이 설치된다.

즉, 지하 구조물의 시공을 하는 경우에는 지반의 깊은 굴착이 이루어지고, 이러한 경우 측벽의 흙이 무너질 염려가 있으므로 흙막이 벽체, 토류판 또는 토류벽 등을 시공하게 되는 것이다.

이때, 토사의 붕괴나 유출을 막기 위해 지면에 일정한 간격으로 H빔 파일을 소정의 깊이로 박아서 고정시키고 H빔 파일 사이에 목재, 철판 등과 같은 흙막이 벽체를 끼워 넣는 방식으로 흙막이 벽체를 시공하게 되는바, 흙막이 벽체는 토압에 대응하는 휨강도를 가져야 하며, H빔 파일들은 흙막이 벽체가 밀려나지 않도록 버틸 수 있는 지지체의 역할을 하게 된다.

하지만, 흙막이 벽체는 설치 높이가 9m 이상으로 높아지면 배면토사의 하중이 증가함에 따라서 H빔 파일들에 심각한 변위가 발생하게 된다. 왜냐하면, H빔 파일들의 후방에서 토사들이 무너지려고 작용하는 토압으로 인하여 상부와 하부가 고정되어 있는 상태에서 H빔의 중간부분에 큰 토압이 작용하기 때문이다. 이와 같은 이유로 H빔 파일이 후방에서 작용하는 토압으로 인하여 전방으로 휘어지는 굽힘현상(전방변위)이 발생하게 되는 것이다.

종래에 사용되는 흙막이 공법으로는 H-PILE 및 토류판 공법, 시트파일공법, 주열식 흙막이 공법, 슬러리월 공법 등이 사용되고 있다.

그리고, 흙막이 벽체를 시공하는 주된 방법으로는 H-PILE 및 토류판 공법으로서, 어스앵커를 사용하는 공법을 주로 사용하고 있었으나, 어스앵커 공법은 인접부지를 10M이상 근입하여 어스앵커를 정착하지만 인접부지의 사용이 제한될 경우에는 스트러트(strut) 또는 레이커(raker) 방식을 적용하는데 경제성 및 공사조건상 크게 불리한 단점이 있었다.

또한, 버팀보 및 앵커홀을 이용한 종래의 공법은 버팀보를 터파기 수직방향으로 2-3m 간격으로 촘촘하게 설치함으로서 작업공간이 협소하여 중장비 사용이 불편하였고, 어스앵커를 설치하는 경우에는 도심지 굴착에 사유지 침범 및 기존 구조물의 파손 등으로 인하여 공사가 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-2002059호 대한민국 등록특허공보 제10-1599327호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, H빔의 내측에 쉬스관(Sheath pipe)관을 설치하고 콘크리트로 타설한 후 강선을 넣어서 굽힘모멘트의 변위를 최소화할 수 있도록 인장강도를 우수하게 제공하기 위한 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 건설현장 및 토목현장의 굴착시 9m 미만의 얕은 굴착 현장에 사용하여 토압으로 인한 굽힘모멘트의 변위 즉, 전방변위를 최소화하도록 하기 위한 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 쉬스관(Sheath pipe) 내부에 다수의 강선을 넣어서 설치함으로써 토압으로 인한 굽힘모멘트에 대항하기 위한 인장강도를 향상시켜서 강선을 당김으로써 굽힘모멘트의 변위를 줄임과 동시에 재긴장이 가능하도록 하기 위한 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 지반의 굴착시 흙막이 벽체에 설치되는 H빔의 내부에 삽입 설치함으로써 H빔의 강성을 증대시켜서 별도의 버팀이나 어스앵커를 보강하지 않아도 H빔의 내구력을 이용하여 토압에 대응하는 강성을 제공하여 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, H빔의 내부에 쉬스관을 설치하되, 그 하단부를 굴착저면부에 가깝게 고정하고 상단부가 굴착저면부 방향으로 휘어져서 곡선이 되도록하여 굽힘모멘트의 변위를 최소화할 수 있는 역모멘트를 제공하여서 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 지반의 굴착시 설치되는 흙막이 장치에 사용되는 H빔의 상단부에 웨지 고정구를 설치하고 쉬스관과 연결되는 강선을 웨지고정구를 관통하도록 연결 설치하여 강선을 당김으로써 쉬스관의 모멘트를 유지하거나 모멘트를 제공하거나 재긴장시킬 수 있는 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 지반굴착시 설치되는 H 빔의 상단부에 인발시에 필요한 인발 파지부를 제공하고 하단부는 콘크리트를 양생하고 제거시에는 인발 파지부를 이용하여 신속하고 간단하게 해체할 수 있는 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 지반굴착시 토압에 의해 발생하는 굽힘모멘트의 변위를 방지하기 위해 설치되는 H빔의 일측 근접부에 어스앵커를 수직으로 설치하여 굴착저면의 토질이 물르거나 토질이 나빠서 쉽게 무너지는 경우에도 버틸 수 있도록 강성을 제공함과 동시에 사유지를 침범하지 않고도 시공을 빠르게 함으로써 시공기간을 줄일 수 있는 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 다른 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있으며, 본원발명의 해결하고자 하는 과제의 범위 내에 존재한다 할 것이다.

본 발명은 굴착배면과 굴착저면 사이에 설치되는 흙막이 장치에 있어서, 전면 프레임(10)과, 후면 프레임(12)과 상기 전면 프레임(10)과 후면 프레임(12)을 연결하는 중앙 프레임(14)으로 이루어지고, 상기 전면 프레임910)과 후면 프레임(12)의 사이에 보강 결합부(16)가 좌우 양측에 각각 형성되며, 상기 보강 결합부(16)에 하부에 콘크리트가 채워져서 하단 양생부(18)가 형성되고 상단부는 빈 공간의 인발 파지부(20)가 형성되도록 이루어지며 굴착배면(300)의 일측부 지반에 매설되어 굴착배면(300)에서 발생하는 주동토압(Pa)에 대항하는 굽힘 모멘트를 발생시켜서 토사가 쓸려내리거나 무너지지 않도록 잡아주기 위한 굽힘변위 프레임(102)과; 상기 굽힘변위 프레임(102)의 내측에 삽입되고 탄발적으로 작용하여 굽힘모멘트를 최소화시키기 위해 원호형상으로 형성되는 굽힘변위수단(110)과; 상기 굽힘변위수단(110)에 끼워져서 설치되고, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 내측에서 형성된 보강 결합부(16)에 고정 설치되는 다수의 강성 보강재들(104,106,108)과; 상기 보강 결합부(16)에 콘크리트를 채우고 굽힘변위 프레임(102)의 하단부에 하단 양생부(18)를 형성하여 굽힘변위 프레임(102)에 강성을 주기 위해 측면부를 막아주는 커버패널(118)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 상단부 일측면에 설치되어 굽힘변위 프레임(102)의 지반에 견고하게 잡아주기 위해 설치되는 프레임 고정구(116)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 프레임 고정구(116)에 어스앵커(122)가 수직하게 더 설치되어 상기 굽힘변위 프레임(102)의 지반에 수직하게 매설되어 잡아주기 위한 것이 바람직하다.

이와 같은, 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치는, 굴착배면에서 작용하는 토압을 견딜수 있도록 강성을 우수하게 제공함과 동시에 굴착저면의 토질의 불량시 재긴장하여 강성을 보완할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은, 어스앵커를 수직으로 설치하여 사유지를 침범하지 않고도 굴착배면의 토압에 대항하도록 H빔을 잡아주어 넘어가지 않도록 하는 효과가 있고, H 빔의 내측부에서 토압에 대응하는 인장력 및 강성을 제공하여 굽힘모멘트의 변위를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 지반굴착시 토압에 의한 토사의 붕괴를 우수하게 방지하고, 시공이 간단하며 빠르게 시공이 가능하므로 시공성이 우수하고 설치 및 유지 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 구조를 보여주는 사시도
도 2는 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 구조를 보여주는 분해사시도
도 3은 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 구조를 보여주는 측면도
도 4는 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 구조를 보여주는 평면도
도 5는 도 3의 측면도
도 6은 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 H빔과 쉬스관의 설치 상태를 보여주는 도면
도 7은 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 H빔과 쉬스관의 작용관계를 보여주는 도면
도 8은 본 발명의 H빔과 웨지 고정구의 결합 설치 상태를 보여주는 일부 평면도
도 9는 본 발명의 어스앵커의 구조를 보여주는 저면도
도 10은 본 발명의 어스앵커의 작동 상태를 보여주는 동작 상태도

이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'으로 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하, 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치에 따른 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 구조를 보여주는 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 구조를 보여주는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 구조를 보여주는 평면도이며, 도 5는 도 3의 측면도이다.

그리고, 도 6은 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 H빔과 쉬스관의 설치 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치의 H빔과 쉬스관의 작용관계를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 H빔과 웨지 고정구의 결합 설치 상태를 보여주는 일부 평면도이고, 도 9는 본 발명의 어스앵커의 구조를 보여주는 저면도이며, 도 10은 본 발명의 어스앵커의 작동 상태를 보여주는 동작 상태도이다.

도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치를 설명하여 보면, 먼저 도 1 내지 도 5에 도시된 바와같이, 지반의 굴착시 굴착배면(300)과 굴착저면(400) 사이에 설치되어 토압에 대항하여 토사의 흘러내림과 붕괴를 막기 위해 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치(100)는, 다수개의 굽힘변위 프레임(102)과, 다수의 강성보강재(104,105,106,107,108,109)들과, 원호형상의 굽힘변위수단(110)과, 인장부재(114)와, 프레임 고정구(116)와, 커버패널(118)과, 토류판 연결구(120) 및 토류판(200)을 포함한다.

그리고, 상기 굽힘변위 프레임(102)를 지반에 고정하기 위한 어스앵커(122)를 더 포함할 수 있다.

상기 굽힘변위 프레임(102)은 굴착배면(300)과 직접 맞닿도록 설치되고, 토사의 압력에 의해 밀리지않고 버틸 수 있도로 강성을 지니고 있어야 하며, 특히 굽힘모멘트에 대하 변위가 작아야 하며 강성이 있는 재질을 사용하여야 하는데 본 발명에서는 바람직하기로는 H빔을 사용한다. 왜냐하면 재료의 비용이 저렴하면서도 양측부가 개구되어 있으므로 개구된 부분을 막아서 콘크리트를 채워서 강성을 더욱 부가시킬 수 있고, 개구된 부분을 별도의 구간으로 구획하여 사용할 수 있기 때문이다.

상기 굽힘변위 프레임(102)은 통상의 H빔을 사용하지만 본 발명에서의 실질적인 강성작용 상태는 고유한 기능이라 할 것이다.

즉, 굽힘변위 프레임(102)의 양측 개구부를 커버패널(118,119)로 막은 후에 굽힘모멘트를 최소화시킬 수 있도록 굴착배면(300) 방향으로 휘어져서 원호형상으로 형성된 굽힘변위수단(110)을 넣고 콘크리트로 양생하는 경우, 강성과 인장력을 크게 발휘할 수 있고, 휨모멘트에 대한 대향력이 우수해져서 굴착배면(300)으로부터 발생되는 토사의 토압에 대한 강성을 지니게 되므로 굽힘모멘트의 변위를 최소화할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 굽힘변위수단은 쉬스관(Sheath pipe)일 수 있으나 본 발명에서는 굽힘 모멘트에 대항하기 위하여 아치형상 또는 원호형상으로 휘어지게 형성되어 볼록하게 튀어나온 부분이 굴착배면의 주동토압에 대해 반대방향으로 항력-탄력적인 반력이 작용하도록 형성한 것이다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 굽힘변위 프레임(102)은 전면 프레임(10)과 상기 전면 프레임(10)과 평행하게 위치하는 후면 프레임(12)와, 상기 전면 프레임(10)과 후면 프레임(12)를 중간부분에서 종방향으로 연결하는 중앙 프레임(14)으로 구분되고, 상기 중앙 프레임(14)에 의해서 좌우측부에 상방향으로 개구된 2곳의 개구부로 구획되어 보강 결합부(16)가 각각 형성된다.

상기 보강 결합부(16)는 하단부에 콘크리트가 채워져서 양생되는 하단 양생부(18)와 콘크리트가 채워지지 않고 빈 공간의 개구부로 남아서 철거시에 인발가능하도록 파지부가 형성되는 인발 파지부(20)로 이루어진다.

상기 보강 결합부(16)는 일면이 개구되고 상하방향으로 개구되도록 형성되어 있으며, 이때, 개구된 일면을 커버패널(118)로 막음 처리할 수 있다.

상기 커버패널(118)로 막음 처리하기 전에 토압에 대응하는 굽힘강성을 강화하기 위해 상기 굽힘변위수단(110)을 보강 결합구(16)에 넣어서 설치함이 바람직하다.

상기 굽힘변위수단(110)의 통공(112)을 갖는 중공의 파이프 형태로 형성되고, 일방향으로 원호형상을 갖도록 휘어진 상태로 이루어진다. 그리고 상기 휘어져서 볼록하게 된 부분이 굴착배면(300) 방향으로 위치하도록 보강 결합부(16)내에 설치되는바, 이는 상기 굴착배면(300)으로부터 작용한 주동토압(Pa)에 대응하는 강성을 강화하기 위한 것이기 때문이다.

이때, 상기 다수의 강성 보강재(104,105,106,107,108,109)들을 상기 커버패널로 막기전 개구된 상태에서 보강 결합부(16)에 삽입 용착시킨다.

즉, 상기 다수의 강성 보강재(104,106,108)를 일측 개구된 보강 결합부(16)넣어서 융착시키고, 반대측에 개구되어 형성된 보강 결합부(16)에도 다수의 강성 보강재(105,107,109)를 넣어서 융착 고정한다.

상기 다수의 강성 보강재(104,105,106,107,108,109)들은 토사의 압력에 대응하기 위해 굴착배면(300)의 주동토압(Pa)으로부터 작용되는 굽힘 모멘트를 가장 크게 받는 부위에 대응하도록 굽힘변위 프레임 내측부에 고정 설치하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 다수의 강성 보강재(104,106,108)에 원호형상으로 굽혀진 굽힘변위수단(110)을 튀어나온 부분이 굴착배면(300) 방향으로 향하도록 끼워서 고정하고, 상기 다수의 강성 보강재(105,107,109)에도 원호형상으로 이루어진 굽힘변위수단(110)을 동일한 방향으로 끼워서 설치한다.

상기 굽힘변위수단(110)은 본 발명에서는 하나를 설치함을 실시예로 설명하지만 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위해 수요자의 요구와 설계, 지반의 지질 정도에 따라 적어도 하나 이상의 굽힘변위수단(110)을 설치할 수 있음은 자명하다 할 것이고, 활모양으로 휘어진 상태에서 두개 이상을 겹쳐서 설치할 수 있으며, 이는 본 발명의 권리범위 내에 있다 할 것이다.

이어서, 상기 다수의 강성 보강재(104,105)는 3개의 강성 보강재 몸체(22)로 이루어지고 강성 보강재(106,107)는 2개로 강성 보강재 몸체(26)로 이루어지며, 강성 보강재(108,109)는 3개의 강성 보강재 몸체(30)로 이루어진다.

그리고, 상기 3개의 강성 보강재 몸체(22)에는 결합공(24a)(24b)(24c)들이 각각 형성되되, 상기 결합공(24a,24b,24c)들의 중심은 서로 일치하지 않도록 형성되며, 전술한 원호형상의 굽혀진 굽힘변위수단(110) 상단부에 일정한 간격으로 이격되어 끼워지도록 형성됨이 바람직하다.

상기 다수의 강성 보강재(106,107)는 2개의 강성 보강재 몸체(26)로 이루어지는바, 강성 보강재 몸체(26)에는 결합공(28a)(28b)이 각각 형성되어 있으며, 결합공((28a)(28b)의 중심은 서로 일치하지 않도록 형성되며 전술한 원호형상의 굽힘변위수단(110) 중단부에 일정한 간격으로 각각 이격되어 끼워지도록 형성됨이 바람직하다.

상기 다수의 강성 보강재(108,109)는 3개의 강성 보강재 몸체(30)로 이루어지는바, 상기 3개의 강성 보강재 몸체(30)에는 결합공(32a)(32b)(32c)들이 각각 형성되되, 상기 결합공(32a,32b,32c)들의 중심은 서로 일치하지 않도록 형성되며, 전술한 원호형상의 굽힘변위수단(110) 하단부에 일정한 간격으로 이격되어 끼워지도록 형성됨이 바람직하다.

상기와 같이 원호형상으로 휘어진 굽힘변위수단(110)에 강성 보강재(104,105,106,107,108,109)는 상기 굽힘변위수단(100)을 흔들림과 비틀림 등이 발생하지 않도록 지지함과 동시에 강성을 더해줌으로써 주동토압(Pa)에 대항하는 굽힘모멘트를 최대한 가질 수 있도록 상단,중단 및 하단의 각 지점에 다수개 설치됨이 바람직하다.

계속해서, 상기 굽힘변위수단(110)의 통공(112)에는 인장부재(114)가 끼움 설치될 수 있다.

상기 인장부재(114)는 강선으로 형성되어 있으며, 적어도 두개 이상의 강선을 이용하여 꼬임결합된 상태로 형성된다.

상기 인장부재(114)가 상기 굽힘변위수단(110) 내에 삽입되고 하단부가 고정되도록 설치됨으로써 전술된 굴착배면(300)에서 발생하는 주동토압(Pa)에 의해 굽힘프레임(102)에 휨이 발생하고 상기 굽힘변위수단(110)이 대응하는 경우, 상기 굽힘변위 프레임(102)과 굽힘변위수단(110)의 굽힘 모멘트가 크게 향상되는 경우, 상기 인장부재(114)를 상방향으로 당겨서 대응력을 발휘시키거나 시공 작업시 필요에 따라 재긴장시킬 수 있다.

상기 인장부재(114)는 본 발명에서는 하나의 강선 또는 적어도 두개 이상의 강선을 꼬아서 형성할 수 있으나 더 나아가서는 어스앵커를 사용할 수 있다.

한편, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 상단부 일측, 바람직하기로는 굴착배면(300)방향에는 상기 굽힘변위 프레임(102)를 잡아주기 위한 프레임 고정구(116)가 설치되어 있다.

상기 프레임 고정구(116)는, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 후면 프레임(12)에 고정되도록 수직하게 수직 보강몸체(34)가 형성되어 있고, 상기 수직 보강몸체(34)의 일측면부에는 수평 방향으로 수평지지 보강판(36)이 형성되어 있으며, 상기 수평지지 보강판(36)과 상기 수직 보강몸체(34)를 연결하는 두개의 보강리브(42)가 삼각형상으로 고정 설치되어 있다.

상기 수직 보강몸체(34)에는 후면 프레임(12)과 고정되도록 고정공(35)이 형성되어 있고, 상기 수평지지 보강판(36)에는 상하로 관통되는 앵커공(38)이 형성되어 있으며, 상기 수평지지 보강판(36)의 앵커공(38) 좌우측부에는 전단 보강구(40)가 고정되어 있다.

상기 전단 보강구(40)는 직사각형상으로 이루어지고 상기 수직 보강몸체(34)일측면과 상기 수평지지 보강판(36)의 상면에 접하도록 고정 설치된다.

한편, 상기와 같이 이루어진 흙막이 장치(100)는 전술한 바와 같이, 굽힘변위수단(110)에 다수의 강성 보강재(104,106,108)를 끼우고 고정 시킨후, 상기 보강 결합부(16)에 삽입 설치하거나 상기 다수의 강성 보강재(104,106,108)를 상기 보강 결합부(16)에 먼저 고정 용착시키고 상기 굽힘변위수단(110)을 끼워서 설치할 수 있다. 상기와 같은 설치 방법은 당업자의 설계변경에 따라 다양하게 실시될 수 있다 할 것이다.

이후, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 양측에 개구된 보강 결합부(16)를 상기 커버패널(118)로 막은 후, 콘크리트를 보강 결합부(16)에 일정량만큼 채워서 양생함으로써 더욱 우수한 강성을 갖게 된다.

상기 콘크리트는 내화 시멘트와 내화점토, 폴리프로필렌(PP)을 7:2:1로 혼합하여 우수한 강성을 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 보강 결합구(16)의 양측면을 막아주는 커버패널(118)을 설치한 후, 콘크리트를 채워 넣어서 양생시키는 경우, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 보강 결합부(16) 상단부는 전술한 바와 같이 빈 공간으로 두어 인발 파지부(20)를 형성하도록 하고, 하단부는 굽힘모멘트를 최소화 할 수 있도록 강성을 가지도록 콘크리트로 채워지는 하단 양생부(18)를 형성하게 되는 것이다.

상기 인발 파지부(20)는 좌우 양측면부에 나사산을 형성하여 인발철거시 인발장치가 정확하고견고하게 파지할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 커버패널(118)의 일측면에는 주동토압(Pa)의 굽힘모멘트에 대한 측면으로부터 전달되는 대항력을 보강하기 위해 하단 양생부(18)에 다수의 전단 보강수단(도면부호 도시안함)이 형성될 수 있다.

상기 다수의 전단보강수단은 반원형상, 직사각형, 타원형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

이어서, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 좌우측면부에 커버패널(118)이 설치되고 콘크리트가 양생되면 양측면부에 토류판 고정구(120)가 용착 고정된다. 상기 토류판 고정구(120)는 엘(L)자 형상의 앵글 또는 형강을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 엘자(L) 또는 니은자(ㄴ)형상의 토류판 고정구(120)에는 판형상의 토류판(200)이 각각 양측면부에 연장되도록 고정 설치된다.

도 3은 본 발명의 설치 상태를 보여주는 측면도로서, 우측의 굴착배면(300)과 좌측의 굴착저면(400) 사이에 흙막이장치(100)가 설치된다.

상기 흙막이 장치(100)의 굽힘변위 프레임(102)이 지반 깊숙하게 매립되고, 그 내측부에는 다수의 강성 보강재(104,106,108)가 설치되어 있으며, 상기 다수의 강성 보강재(104,106),108)을 관통하면서 굽힘변위수단(110)이 끼워져서 설치되어 있다.

이때, 상기 굽힘변위수단(110)은 굴착배면(300) 방향으로 아치형상을 이루면서 설치되어 있고, 상기 아치형상의 최대높이 지점이 상기 굴착배면(300)에서 작용하는 주동토압(Pa)과 대응하도록 설치됨이 바람직하다.

그리고, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 좌측부에는 굴착저면(400)이 위치하는바, 상기 굴착저면(400)에서 작용하는 수동토압(Pp)은 상기 굽힘변위 프레임(102)의 하단부에 작용하여 하단부를 견고하게 고정하는 역할을 한다.

상기와 같이 굽힘변위 프레임(102)의 내측부에 설치된 다수의 굽힙변위수단(110)은 상기 주동토압(Pa)에 대응하여 밀리더라도 화살표 방향으로 탄력적으로 밀어내는 반력이 작용하게 되므로 굽힘모멘트의변위를 최소화하게 되는 것이다.

또한, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 상단부 우측면에는 프레임 고정구(116)가 설치되는바, 상기 프레임 고정구(116)는 상기 굽힘변위 프레임(102)를 지반에 단단하게 고정시키기 위한 기능을 하는 것으로서, 종래에는 굴착배면(300)의 대각선 방향으로 설치되어 사유지를 침범하는 문제로 인하여 설치가 어려웠으나 본 발명에서는 사유지를 침범하지 않고 별도의 버팀대를 사용하지 않으면서도 휨강성을 보강하기 위해 수직으로 어스앵커(122)를 설치한다.

상기 어스앵커(122)는 상기 프레임 고정구(116)의 앵커공(38)을 통과함과 동시에 수직하게 지반에 매립된다.

상기 어스앵커(122)의 하단부에는 걸림장치(124)가 설치되어 있고, 지반에 매립후 상기 걸림장치(124)를 펼쳐서 단단하게 고정시킨다.

그리고, 상기 어스앵커(122)의 상단부에는 인장조절수단(126)이 체결 설치된다. 상기 인장조절수단(126)을 회전하여 상방향으로 어스앵커(122)를 당겨서 긴장력을 제공하여 팽팽하게 장력을 유지함으로써 굴착배면(300)의 토사의 흘러내림을 방지하고 상기 걸림장치(124)를 지점으로 하여 굽힘변위 프레임(102)의 상단부를 굴착배면 방향으로 당겨주는 기능을 함으로써 굽힘모멘트를 최소화할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 흙막이 장치의 설치 상태를 보여주는 평면도로서, 다수의 흙막이 장치(100)가 설치되어 있고, 상기 다수의 흙막이 장치(100)의 사이 사이에 토류판(200)이 설치되어 있다.

상기 다수의 흙막이 장치(100)의 굽힘변위 프레임(102)의 일측면부에는 프레임 고정구(116)가 각각 대응 설치되어 굽힘변위 프레임(102)을 지반에 견고하게 고정시키과 동시에 상단부를 굴착배면(300) 방향으로 당겨서 긴장시켜줌으로써 토사의 주동토압(Pa)에 대응하는 굽힘모멘트를 크게 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 굽힘변위 프레임에 설치된 어스앵커(122)의 구조를 보여주는 측면도로서, 굽힘변위 프레임(102)의 전부에 어스앵커(122)가 설치되어 있고, 상기 어스앵커(122)가 지반에 고정되기 전의 상태를 보여주고 있으며, 이때 걸림장치(124)는 아직 펼쳐지지 않은 상태이다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 흙박이 장치의 굽힘변위 프레임의 설치상태와 작용상태를 보여주는 측단면도로서, 굽힘변위 프레임(102)의 내측에 다수의 강성 보강재들이 설치되어 있고, 상단 강성 보강재(104,105), 중단 강성 보강재(106,106), 하단 강성부강재(108,109)가 각각 설치되어 있고, 상기 강성 보강재들에는 굽힘변위수단(110)이 끼움 설치되어 있으며, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 하단부에는 콘크리트가 채워져서 강성이 제공되는 하단 양생부(18)가 형성되어 있고, 상단부에는 시공이 끝난 후, 철거작업시에 굽힘변위 프레임(102)를 잡고 빼낼 수 있도록 꼭 필요한 빈 공간의 인발 파지부(20)가 형성되어 있다.

상기 인발 파지부(20)가 없는 경우에는 철거작업이 이루어지지 않으므로 굽힘변위 프레임(102)의 상단부에 반드시 형성되어야 하는 부분이다.

상기와 같은 굽힘변위 프레임(102)은 도 7에서와 같이 굴착배면(300)으로부터 주동토압(Pa)가 좌측방향에서 우측방향으로 작용하고, 굴착저면(400)으로부터는 수동토압(Pp)이 굽힘변위 프레임(102)의 하단부 우측방향에서 좌측방향으로 수동토압(Pp)가 작용한다.

이때, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 내부에 설치된 굽힘변위수단(110)은 우측방향을 향하여 활처럼 휘어져 있으므로 주동토압(Pa)의 굽힘 모멘트가 작용하여 굽힘변위 프레임(102)을 밀어내려고 하는 경우, 상기 주동토압(Pa)의 굽힘모멘트에 대한 굽힘변위수단(110)의 탄력적인 반력(A)이 화살표 방향으로 작용하여 굽힘모멘트의 변위(전방변위)를 최소화시켜서 토사가 쓰러지지 않도록 방지하게 된다.

도 8은 본 발명의 흙막이 장치의 굽힘변위 프레임(102)의 일부 확대 평면도로서, 굽힘변위 프레임(102)에 보강 결합부(16)가 형성되어 있고, 상기 보강 결합부(16)의 좌우측면부가 커버패널(118)에 의해 막혀 있으며, 상기 보강 결합부(16)의 내측부에 굽힘변위수단(110)이 내설되며, 상기 굽힘변위수단(110)의 내측 중공 부에는 인장부재(114)가 더 설치되어 있는 상태를 보여주고 있다.

그리고, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 우측면부에는 프레임 고정구(116)가 설치되어 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 흙막이 장치의 굽힘변위 프레임(102)를 보강하기 위해 수직으로 설치되는 어스앵커(122)의 저면도를 보여주는 도면으로서, 강선(44)이 형성되어 있고, 강선(44)의 좌우측부에 걸림장치(124)의 제1 걸림돌기(48)와 제2 걸림돌기(50)가 설치되어 있는 구조를 보여주고 있다.

도 10을 참고로 설명하면, 상기 어스앵커(122)는 강선(44)의 하단부에 어스앵커 몸체(46)가 형성되어 있고, 상기 어스앵커 몸체(46)의 하단부에는 제1 걸림돌기(48)가 설치되어 있으며, 상기 제1 걸림돌기(48)와 대향하여 제2 걸림돌기(50)가 회전 가능하도록 설치되고 상기 제1 및 제2 걸림돌기(48,50)의 중앙에는 장공(52)이 형성되고, 상기 장공(52)에는 힌지축(54)이 결합 설치되어 상기 힌지축(54)을 중심으로 상기 제1 걸림돌기(48)와 제2 걸림돌기(50)가 회전하여 수평으로 펼쳐지도록 설치되어 있다. 즉, 제1 걸림돌기(48)와 제2 걸림돌기(50)는 지반에 매립되는 경우 수직하게 박히고 지반의 어느 지점에 고정하고자 하는 경우, 제1 걸림돌기(48)와 제2 걸림돌기(50)를 회전시켜서 지반에 흔들리지 않도록 견고하게 고정하게 되는 것이다.

이상에서와 같이 기술된 본 발명은 상기에 기술된 바와 같은 바람직한 일실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 다양한 재질 및 형상으로 변형실시가 가능한 것은 물론이며, 그와 같은 변경실시는 본 발명의 핵심요소로 기재된 청구범위 내에 존재한다고 할 것이다.

10 : 전면 프레임 12 : 후면 프레임
14 : 중앙 프레임 16 : 보강 결합부
18 : 하단 양생부 20 : 인발 파지부
22,26,30 : 강성 보강재 몸체 24a,24b,24c : 결합공
28a,28b: 결합공 32a,32b,32c : 결합공
34 : 수직보강 몸체 36 : 수평지지 보강판
38 : 앵커공 40 : 전단 보강구
42 : 보강리브 44 : 강선
46 : 어스앵커몸체 48 : 제1 걸림돌기
50 : 제2 걸림돌기 52 : 장공
54 : 힌지축
100 : 흙막이 장치 200 : 토류판
300 : 굴착배면 400 : 굴착저면

Claims (3)

1. 굴착배면과 굴착저면 사이에 설치되는 흙막이 장치에 있어서,
   전면 프레임(10)과, 후면 프레임(12)과 상기 전면 프레임(10)과 후면 프레임(12)을 연결하는 중앙 프레임(14)으로 이루어지고, 상기 전면 프레임(10)과 후면 프레임(12)의 사이에 보강 결합부(16)가 좌우 양측에 각각 형성되며, 상기 보강 결합부(16)에 하부에 콘크리트가 채워져서 하단 양생부(18)가 형성되고 상단부는 빈 공간의 인발 파지부(20)가 형성되도록 이루어지며 굴착배면(300)의 일측부 지반에 매설되어 굴착배면(300)에서 발생하는 주동토압(Pa)에 대항하는 굽힘 모멘트를 발생시켜서 토사가 쓸려내리거나 무너지지 않도록 잡아주기 위한 굽힘변위 프레임(102)과;
   상기 굽힘변위 프레임(102)의 내측에 삽입되고 탄발적으로 작용하여 굽힘모멘트를 최소화시키기 위해 원호형상으로 형성되는 굽힘변위수단(110)과;
   상기 굽힘변위수단(110)에 끼워져서 설치되고, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 내측에서 형성된 보강 결합부(16)에 고정 설치되는 다수의 강성 보강재들(104,106,108)과;
   상기 보강 결합부(16)에 콘크리트를 채우고 굽힘변위 프레임(102)의 하단부에 하단 양생부(18)를 형성하여 굽힘변위 프레임(102)에 강성을 주기 위해 측면부를 막아주는 커버패널(118)을 포함하되,
   상기 굽힘변위 프레임(102)의 상단부 일측면에 설치되어 굽힘변위 프레임(102)의 지반에 견고하게 잡아주기 위해 설치되는 프레임 고정구(116)를 더 포함하고,
   상기 프레임 고정구(116)에 어스앵커(122)가 수직하게 더 설치되어 상기 굽힘변위 프레임(102)의 지반에 수직하게 매설되고,
   상기 프레임 고정구(116)는, 상기 굽힘변위 프레임(102)의 후면 프레임(12)에 고정되도록 수직하게 수직 보강몸체(34)가 형성되고, 상기 수직 보강몸체(34)의 일측면부에는 수평 방향으로 수평지지 보강판(36)이 형성되며, 상기 수평지지 보강판(36)과 상기 수직 보강몸체(34)를 연결하는 두개의 보강리브(42)가 삼각형상으로 고정 설치되고,
   상기 수직 보강몸체(34)에는 후면 프레임(12)과 고정되도록 고정공(35)이 형성되고, 상기 수평지지 보강판(36)에는 상하로 관통되는 앵커공(38)이 형성되며, 상기 수평지지 보강판(36)의 앵커공(38) 좌우측부에는 전단 보강구(40)가 고정되는 것을 특징으로 하는 토압에 대응하는 굽힘모멘트의 변위를 최소화하기 위한 흙막이 장치.
   
   
2. 삭제
3. 삭제

Images