KR102649099B1 - 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전열 흙막이부재(101)의 양단을 지지하도록 열지어 설치된 H 파일 구조의 전열말뚝(100); 후열 흙막이부재(201)의 양단을 지지하도록 열지어 설치됨과 아울러, 배후토사의 토압에 대하여 저항하도록 프리스트레스가 도입된 H 파일 구조의 후열말뚝(200); 다수의 상기 전열말뚝(100)의 후면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치된 전열띠장(300); 다수의 상기 후열말뚝(200)의 전면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치된 후열띠장(400); 상기 후열말뚝(200)의 프리스트레스 힘이 상기 전열말뚝(100)에 전달되도록, 상기 전열띠장(300)과 후열띠장(400) 사이에 상호 간격을 두고 설치된 다수의 연결부재(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물을 제시함으로써, 굴착심도가 큰 작업현장의 경우라 하더라도, 굴착영역 내부의 지보재의 설치를 생략할 수 있도록 하여 우수한 시공성을 얻도록 한다.

Description

프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물{SOIL RETANING STRUCTURE FOR TWO ROWS PILE USING PRESTRESSED PILE}
본 발명은 건설 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물에 관한 것이다.
흙막이 구조물이란, 건설공사 현장에서 비탈지거나 굴토해낸 자리에 설치되어, 낙석이나 파편의 비산을 방지하며, 기초공사 등을 위한 굴토구간의 터파기시 흙벽이 무너져 내리는 것을 방지하기 위하여 임시적으로 설치되는 구조물을 일컫는다.
즉, 흙막이 구조물은 터파기를 안전하게 하기 위한 수단으로 충분한 강도와 강성을 가져 작용하중에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.
최근, 굴착 영역(작업 영역) 내부에 설치되는 지보재에 의한 시공의 불편함을 해소하고자, 2열로 엄지말뚝을 설치하고 이에 대하여 흙막이 부재를 설치하는 2열 흙막이 공법이 개발되었다.
그러나 종래의 2열 흙막이 공법은 굴착심도가 커지면 결국 지보재를 설치할 수 밖에 없으므로, 여전히 굴착 영역 내부에 설치되는 지보재에 의한 시공의 불편함을 감수해야 한다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 굴착심도가 큰 작업현장의 경우라 하더라도, 굴착영역 내부의 지보재의 설치를 생략할 수 있도록 하여 우수한 시공성을 얻도록 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 전열 흙막이부재(101)의 양단을 지지하도록 열지어 설치된 H 파일 구조의 전열말뚝(100); 후열 흙막이부재(201)의 양단을 지지하도록 열지어 설치됨과 아울러, 배후토사의 토압에 대하여 저항하도록 프리스트레스가 도입된 H 파일 구조의 후열말뚝(200); 다수의 상기 전열말뚝(100)의 후면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치된 전열띠장(300); 다수의 상기 후열말뚝(200)의 전면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치된 후열띠장(400); 상기 후열말뚝(200)의 프리스트레스 힘이 상기 전열말뚝(100)에 전달되도록, 상기 전열띠장(300)과 후열띠장(400) 사이에 상호 간격을 두고 설치된 다수의 연결부재(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물을 제시한다.
상기 전열말뚝(100)의 높이에 비해 상기 후열말뚝(200)의 높이가 높게 설치되고, 상기 전열띠장(300)은 상기 전열말뚝(100)의 상단에 결합하고, 상기 연결부재(500) 및 후열띠장(400)은 상기 전열띠장(300)과 동일평면 상에 위치하도록 설치된 것이 바람직하다.
상기 후열말뚝(200)은, H 파일 구조의 몸통부; 상기 몸통부의 상단의 전후플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하도록 설치됨과 아울러, 긴장재(205)의 상단이 관통하여 정착되는 상부 정착공(211)이 후방에 치우쳐 형성된 상부 정착판(210); 상기 몸통부의 하단의 전후플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하도록 설치됨과 아울러, 상기 긴장재(205)의 하단이 관통하여 정착되는 하부 정착공(221)이 후방에 치우쳐 형성된 하부 정착판(220); 상단이 상기 상부 정착공(211)에 정착되고, 하단이 상기 하부 정착공(221)에 정착된 상기 긴장재(205); 상기 하부 정착판(220) 및 긴장재(205)의 하단을 덮어 보호하도록, 상기 몸통부의 하단에 설치된 보호부재(230);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 후열말뚝(200)은, 상기 몸통부의 상하부 사이의 중앙부의 전방에 형성된 걸이부(240);를 더 포함하고, 상기 긴장재(205)는 중앙부가 상기 걸이부(240)에 걸려 절곡배치되는 것이 바람직하다.
상기 전열띠장(300)은 H 빔 구조이고, 상기 전열띠장(300)의 일측 플랜지(301)의 전면이 상기 전열말뚝(100)의 후방 플랜지(102)의 후면에 면접촉하도록 결합한 것이 바람직하다.
상기 후열띠장(400)은 H 빔 구조이고, 상기 후열띠장(400)의 타측 플랜지(402)의 후면이 상기 후열말뚝(200)의 전방 플랜지(202)의 전면에 면접촉하도록 결합한 것이 바람직하다.
상기 연결부재(500)는 H 빔 구조이고, 상기 연결부재(500)의 전방에는 상하플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하는 전방 폐쇄판(510)이 설치되고, 상기 연결부재(500)의 전방 폐쇄판(510)의 전면과 상기 전열띠장(300)의 타측 플랜지(302)의 후면이 면접촉하도록 결합한 것이 바람직하다.
상기 연결부재(500)의 후방에는 상하플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하는 후방 폐쇄판(520)이 설치되고, 상기 연결부재(500)의 후방 폐쇄판(520)의 후면과 상기 후열띠장(400)의 일측 플랜지(401)의 전면이 면접촉하도록 결합한 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 2열 흙막이 구조물의 시공방법으로서, 상기 후열말뚝(200)에 대하여 프리스트레스를 도입하는 단계; 상기 프리스트레스 힘이 후방 토압을 상쇄하도록, 상기 후열말뚝(200)을 근입하는 단계; 상기 후열말뚝(200)의 전방을 일부굴착하고, 상기 후열 흙막이부재(201)를 설치하는 단계; 상기 후열말뚝(200)의 전방에 간격을 두고 상기 전열말뚝(100)을 근입하는 단계; 다수의 상기 전열말뚝(100)의 상단 후면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 상기 전열띠장(300)을 설치하는 단계; 다수의 상기 후열말뚝(200)의 전면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 상기 후열띠장(400)을 설치하는 단계; 상기 후열말뚝(200)의 프리스트레스 힘이 상기 전열말뚝(100)에 전달되도록, 상기 전열띠장(300)과 후열띠장(400) 사이에 상호 간격을 두고 상기 다수의 연결부재(500)를 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2열 흙막이 구조물의 시공방법을 제시한다.
본 발명은 굴착심도가 큰 작업현장의 경우라 하더라도, 굴착영역 내부의 지보재의 설치를 생략할 수 있도록 하여 우수한 시공성을 얻도록 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물을 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 2열 흙막이 구조물의 구성도.
도 2는 후열말뚝의 사시도.
도 3은 후열말뚝의 측면도.
도 4는 2열 흙막이 구조물의 평면도.
도 5는 전열말뚝과 전열띠장의 결합부의 평면도.
도 6은 후열말뚝과 후열띠장의 결합부의 평면도.
도 7은 전열띠장과 연결부재의 결합부의 사시도.
도 8은 후열띠장과 연결부재의 결합부의 사시도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 2열 흙막이 구조물은 기본적으로, 전열말뚝(100), 프리스트레스가 도입된 후열말뚝(200), 전열띠장(300), 후열띠장(400), 연결부재(500)를 포함하여 구성된다.
전열말뚝(100)은 토류판과 같은 전열 흙막이부재(101)의 양단을 지지하도록 열지어 설치된 H 파일 구조를 취한다.
후열말뚝(200)은 후열 흙막이부재(201)의 양단을 지지하도록 열지어 설치됨과 아울러, 배후토사의 토압에 대하여 저항하도록 프리스트레스가 도입된 H 파일 구조를 취한다.
전열띠장(300)은 다수의 전열말뚝(100)의 후면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치된다.
후열띠장(400)은 다수의 후열말뚝(200)의 전면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치된다.
연결부재(500)는 후열말뚝(200)의 프리스트레스 힘이 전열말뚝(100)에 전달되도록, 전열띠장(300)과 후열띠장(400) 사이에 상호 간격을 두고 설치된다.
이는 프리스트레스가 도입된 후열말뚝(200)으로 인하여, 종래의 2열 흙막이 구조물에 비해 더욱 큰 강도를 발휘하도록 하므로, 굴착심도가 큰 경우라 하더라도 굴착영역 내부의 지보재의 설치를 생략할 수 있도록 하여 우수한 시공성을 얻도록 한다는 효과가 있다.
전열말뚝(100)의 높이에 비해 후열말뚝(200)의 높이가 높게 설치되고, 전열띠장(300)은 전열말뚝(100)의 상단에 결합하고, 연결부재(500) 및 후열띠장(400)은 전열띠장(300)과 동일평면 상에 위치하도록 설치된 구조를 취함으로써, 프리스트레스가 도입되는 후열말뚝(200)의 높이를 크게 하는 것이 시공성 및 구조적 안정성 측면에서 바람직하다.
후열말뚝(200)은, H 파일 구조의 몸통부; 몸통부의 상단의 전후플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하도록 설치됨과 아울러, 긴장재(205)의 상단이 관통하여 정착되는 상부 정착공(211)이 후방에 치우쳐 형성된 상부 정착판(210); 몸통부의 하단의 전후플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하도록 설치됨과 아울러, 긴장재(205)의 하단이 관통하여 정착되는 하부 정착공(221)이 후방에 치우쳐 형성된 하부 정착판(220); 상단이 상부 정착공(211)에 정착되고, 하단이 하부 정착공(221)에 정착된 긴장재(205); 하부 정착판(220) 및 긴장재(205)의 하단을 덮어 보호하도록, 몸통부의 하단에 설치된 보호부재(230);를 포함하여 구성될 수 있다.(도 2)
이러한 구조의 후열말뚝(200)에 대하여 긴장재(205)를 긴장하여 설치하는 경우, 직선형 구조의 긴장재(205)가 후방에 치우쳐 설치됨에 따라 편심이 발생하므로, 후열말뚝(200)의 후방에 압축응력이 발생하는 프리스트레스가 도입된다.
후열말뚝(200)의 몸통부의 상하부 사이의 중앙부의 전방에 걸이부(240)가 형성되고, 긴장재(205)의 중앙부가 걸이부(240)에 걸려 절곡배치되는 구조를 취하는 경우, 더욱 큰 프리스트레스 힘을 얻을 수 있다.(도 3)
일반적인 흙막이 구조물의 경우, 띠장은 다수의 엄지말뚝의 전면에 결합하고, 이 띠장에 대하여 각종 지보재(어스앵커, 레이커 등)가 결합하는 구조를 취한다.
이와 달리, 본 발명에 의한 2열 흙막이 구조물의 경우, 전열띠장(300)은 다수의 전열말뚝(100)의 후면에 결합한다는 차이가 있는데, 이는 프리스트레스가 도입된 후열말뚝(200)과의 견고한 결합을 가능하게 하고, 다수의 전열말뚝(100)에 대하여 프리스트레스 힘이 골고루 전달되도록 한다는 효과가 있다.(도 5)
또한 전열띠장(300)이 전열말뚝(100)의 전방(작업 영역)에 위치하지 않으므로, 더욱 우수한 시공성을 얻을 수 있다는 부수적 효과도 있다.
이를 위하여, 전열띠장(300)은 H 빔 구조이고, 전열띠장(300)의 일측 플랜지(301)의 전면이 전열말뚝(100)의 후방 플랜지(102)의 후면에 면접촉하여 볼트, 용접 등에 의해 결합한다.
후열띠장(400)은 H 빔 구조로서 다수의 후열말뚝(200)의 전면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치되는데, 후열띠장(400)의 타측 플랜지(402)의 후면이 후열말뚝(200)의 전방 플랜지(202)의 전면에 면접촉하여 볼트, 용접 등에 의해 결합한다.(도 6)
연결부재(500)는 후열말뚝(200)의 프리스트레스 힘이 전열말뚝(100)에 전달되도록, 전열띠장(300)과 후열띠장(400) 사이에 상호 간격을 두고 설치된다.
이는 H 형강, 각관, 원형강관 등에 의해 구현될 수 있다.
연결부재(500)가 H 빔 구조를 취하는 경우, 연결부재(500)의 전방에는 상하플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하는 전방 폐쇄판(510)이 설치되고, 연결부재(500)의 전방 폐쇄판(510)의 전면과 전열띠장(300)의 타측 플랜지(302)의 후면이 면접촉하여 볼트, 용접 등에 의해 결합한다.(도 7)
연결부재(500)의 후방에는 상하플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하는 후방 폐쇄판(520)이 설치되고, 연결부재(500)의 후방 폐쇄판(520)의 후면과 후열띠장(400)의 일측 플랜지(401)의 전면이 면접촉하여 볼트, 용접 등에 의해 결합한다.(도 8)
본 발명에 의한 2열 흙막이 구조물의 시공방법은 다음 공정에 의해 이루어진다.
먼저, 후열말뚝(200)에 대하여 프리스트레스를 도입하고, 프리스트레스 힘이 후방 토압을 상쇄하도록, 후열말뚝(200)을 작업영역의 주위를 둘러 근입한다.
후열말뚝(200)을 근입한 후, 상부(일단)에서 프리스트레싱 작업을 할 수도 있으나, 근입 전 지상작업으로 양단에서 프리스트레싱 작업을 수행하는 것이 시공성, 구조적 안정성을 위하여 더욱 바람직하다.
후열말뚝(200)의 전방을 일부굴착하고, 후열 흙막이부재(201)를 설치한다.
후열말뚝(200)의 전방에 간격을 두고 전열말뚝(100)을 근입한다.
다수의 전열말뚝(100)의 상단 후면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 전열띠장(300)을 설치한다.
다수의 후열말뚝(200)의 전면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 후열띠장(400)을 설치한다.
후열말뚝(200)의 프리스트레스 힘이 전열말뚝(100)에 전달되도록, 전열띠장(300)과 후열띠장(400) 사이에 상호 간격을 두고 다수의 연결부재(500)를 설치한다.
이러한 연결부재(500) 및 후열띠장(400)은 전열띠장(300)과 동일평면 상에 위치하도록 한다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 전열말뚝 101 : 전열 흙막이부재
102 : 후방 플랜지 200 : 후열말뚝
201 : 후열 흙막이부재 202 : 전방 플랜지
205 : 긴장재 210 : 상부 정착판
211 : 상부 정착공 220 : 하부 정착판
221 : 하부 정착공 230 : 보호부재
240 : 걸이부 300 : 전열띠장
301 : 일측 플랜지 302 : 타측 플랜지
400 : 후열띠장 401 : 일측 플랜지
402 : 타측 플랜지 500 : 연결부재
510 : 전방 폐쇄판 520 : 후방 폐쇄판

Claims (9)

  1. 전열 흙막이부재(101)의 양단을 지지하도록 열지어 설치된 H 파일 구조의 전열말뚝(100);
    후열 흙막이부재(201)의 양단을 지지하도록 열지어 설치됨과 아울러, 배후토사의 토압에 대하여 저항하도록 프리스트레스가 도입된 H 파일 구조의 후열말뚝(200);
    다수의 상기 전열말뚝(100)의 후면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치된 전열띠장(300);
    다수의 상기 후열말뚝(200)의 전면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 설치된 후열띠장(400);
    상기 후열말뚝(200)의 프리스트레스 힘이 상기 전열말뚝(100)에 전달되도록, 상기 전열띠장(300)과 후열띠장(400) 사이에 상호 간격을 두고 설치된 다수의 연결부재(500);를 포함하고,
    상기 전열말뚝(100)의 높이에 비해 상기 후열말뚝(200)의 높이가 높게 설치되고,
    상기 전열띠장(300)은 상기 전열말뚝(100)의 상단에 결합하고,
    상기 연결부재(500) 및 후열띠장(400)은 상기 전열띠장(300)과 동일평면 상에 위치하도록 설치되고,
    상기 전열말뚝(100)과 상기 후열말뚝(200)의 높이의 차이(H)는 상기 연결부재(500)의 길이(D)보다 크고,
    상기 후열말뚝(200)은,
    H 파일 구조의 몸통부;
    상기 몸통부의 상단의 전후플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하도록 설치됨과 아울러, 긴장재(205)의 상단이 관통하여 정착되는 상부 정착공(211)이 후방에 치우쳐 형성된 상부 정착판(210);
    상기 몸통부의 하단의 전후플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하도록 설치됨과 아울러, 상기 긴장재(205)의 하단이 관통하여 정착되는 하부 정착공(221)이 후방에 치우쳐 형성된 하부 정착판(220);
    상단이 상기 상부 정착공(211)에 정착되고, 하단이 상기 하부 정착공(221)에 정착된 상기 긴장재(205);
    상기 하부 정착판(220) 및 긴장재(205)의 하단을 덮어 보호하도록, 상기 몸통부의 하단에 설치된 보호부재(230);
    상기 몸통부의 상하부 사이의 중앙부의 전방에 형성된 걸이부(240);를 포함하고,
    상기 긴장재(205)는 중앙부가 상기 걸이부(240)에 걸려 절곡배치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전열띠장(300)은 H 빔 구조이고,
    상기 전열띠장(300)의 일측 플랜지(301)의 전면이 상기 전열말뚝(100)의 후방 플랜지(102)의 후면에 면접촉하도록 결합한 것을 특징으로 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 후열띠장(400)은 H 빔 구조이고,
    상기 후열띠장(400)의 타측 플랜지(402)의 후면이 상기 후열말뚝(200)의 전방 플랜지(202)의 전면에 면접촉하도록 결합한 것을 특징으로 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결부재(500)는 H 빔 구조이고,
    상기 연결부재(500)의 전방에는 상하플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하는 전방 폐쇄판(510)이 설치되고,
    상기 연결부재(500)의 전방 폐쇄판(510)의 전면과 상기 전열띠장(300)의 타측 플랜지(302)의 후면이 면접촉하도록 결합한 것을 특징으로 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결부재(500)의 후방에는 상하플랜지와 복부판 사이를 폐쇄하는 후방 폐쇄판(520)이 설치되고,
    상기 연결부재(500)의 후방 폐쇄판(520)의 후면과 상기 후열띠장(400)의 일측 플랜지(401)의 전면이 면접촉하도록 결합한 것을 특징으로 하는 프리스트레스 말뚝을 이용한 2열 흙막이 구조물.
  9. 제1항, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 2열 흙막이 구조물의 시공방법으로서,
    상기 후열말뚝(200)에 대하여 프리스트레스를 도입하는 단계;
    상기 프리스트레스 힘이 후방 토압을 상쇄하도록, 상기 후열말뚝(200)을 근입하는 단계;
    상기 후열말뚝(200)의 전방을 일부굴착하고, 상기 후열 흙막이부재(201)를 설치하는 단계;
    상기 후열말뚝(200)의 전방에 간격을 두고 상기 전열말뚝(100)을 근입하는 단계;
    다수의 상기 전열말뚝(100)의 상단 후면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 상기 전열띠장(300)을 설치하는 단계;
    다수의 상기 후열말뚝(200)의 전면에 공통으로 결합하도록, 폭방향을 따라 상기 후열띠장(400)을 설치하는 단계;
    상기 후열말뚝(200)의 프리스트레스 힘이 상기 전열말뚝(100)에 전달되도록, 상기 전열띠장(300)과 후열띠장(400) 사이에 상호 간격을 두고 상기 다수의 연결부재(500)를 설치하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 2열 흙막이 구조물의 시공방법.
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