KR101520771B1

KR101520771B1 - 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일

Info

Publication number: KR101520771B1
Application number: KR1020150003126A
Authority: KR
Inventors: 정제평; 이창신
Original assignee: 정제평; 정품건설산업 주식회사; 금광기업 주식회사; 호남대학교 산학협력단
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2015-05-29
Anticipated expiration: 2035-01-09

Abstract

본 발명은 항타에 의한 근입이 용이하고 철근콘크리트의 합성으로 휨 강성이 뛰어나 재사용이 가능하며 기존 파일 보다 배치 간격을 넓힐 수 있어 공사기간의 단축은 물론이고 공사비를 획기적으로 줄일 수 있는 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일을 제공하고자 한다.
이를 위하여 본 발명은 토류판을 끼우는 방식으로 개착가시설을 시공하기 위한 에이치 파일에 있어서, 에이치 파일의 하측 웨브와 플랜지에 의해 구성되는 공간에 플랜지의 폭보다 좁게 브이자 형태로 부착된 두부 강판과, 에이치 파일의 상측 웨브와 플랜지에 의해 구성되는 공간에 플랜지의 폭보다 좁게 격벽 형태로 부착된 마감 강판 및, 마감 강판과 두부 강판 사이의 구획공간에 철근콘크리트가 일체로 합성된 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 항타에 의한 근입이 용이하고 철근콘크리트의 합성으로 휨 강성이 뛰어나 재사용이 가능하며 기존 파일 보다 배치 간격을 넓힐 수 있어 공사기간의 단축은 물론이고 공사비를 획기적으로 절감할 수 있다.
예를 들면, 지하철과 같은 대형 굴착공사의 경우 기존 파일 보다 배치 간격을 넓힐 수 있어 소요되는 에이치 파일의 개수가 줄어듦에 따라 파일을 운반 및 보관하기 위한 비용, 근입하기 위한 비용, 공사 완료 후 인발하기 위한 비용 등을 줄일 수 있고, 휨 강성이 뛰어나 기존 파일보다 단면적이 작은 에이치 파일을 사용할 수 있어 경제적으로 시공할 수 있다.

Description

개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일{H-pile composited with v-shape steel plate and reinforced concrete for open cut construction}

본 발명은 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항타에 의한 근입이 용이하고 철근콘크리트의 합성으로 휨 강성이 뛰어나 재사용이 가능하며 기존 파일 보다 배치 간격을 넓힐 수 있어 공사기간의 단축은 물론이고 공사비를 획기적으로 줄일 수 있는 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일에 관한 것이다.

일반적으로 구조물의 기초, 건물의 지하실, 지하 터널 등을 시공하기 위해서는 지반을 굴착하게 된다.

부지주위에 충분한 공지가 있는 경우 비탈면을 두어 굴착하게 되고, 도심지와 같이 공지를 활용할 수 없거나 주위에 구조물이 들어선 곳에서는 비탈면을 두지 못하고 수직으로 굴착하게 된다.

이때, 인접 지반의 붕괴를 방지하기 위하여 굴착면에 흙막이벽인 개착가시설을 시공하게 된다.

종래의 개착가시설은 대부분 에이치 파일(H-pile)을 사용하여 시공하였다.

예컨대, 에이치 파일을 일정 간격으로 근입한 후 굴착영역의 흙을 굴착하면서 토류판을 에이치 파일 사이에 끼우는 방식으로 개착가시설 설치공사를 진행하게 된다.

상기와 같은 개착가시설 설치공사에서 에이치 파일의 근입은 직접 항타에 의한 방법과 오거(auger)로 구멍을 뚫어 에이치 파일을 근입시키는 방법을 사용한다.

이때, 에이치 파일은 H형상으로 이루어진 강재로 토류판에 가해지는 측압(토압, 수압)이 에이치 파일에 그대로 전달되므로 에이치 파일의 간격을 좁게 배치할수록 측압에 효과적으로 대응할 수 있다.

등록실용신안공보 제20-0394945호(2005. 9. 7. 공고)는 '토류판의 설치구조'에 관한 발명으로, 여기에는 건축, 토목 공사현장의 흙막이 팬스 공사시 토사의 유출이나 붕괴를 방지하기 위해 설치되는 토류판의 설치구조에 있어서, 소정 간격으로 이격되며 그 하단이 지중으로 매입 고정되는 다수의 세로빔; 서로 인접하는 세로빔들에 양단이 고정되는 다수의 가로빔; 및 서로 연결 고정된 다수의 강판부재로 형성되고 서로 인접하여 형성되는 세로빔들 사이에 설치되며 가로빔에 의해 지지 고정되는 토류판을 포함하는 구성이 기재되어 있다.

동 공보를 참조하면, 상기의 기술은 세로빔 사이에 서로 연결 고정되는 다수의 강판부재로 이루어진 토류판이 구비됨으로써 굴착면의 측압에 효과적으로 대응할 수 있다는 것이다.

또한 등록특허공보 제10-0866162호(2008. 10. 30. 공고)는 '의자형 자립식 흙막이벽의 시공방법'에 관한 발명으로, 여기에는 토압 등 외력을 지탱할 목적으로 사용되는 흙막이벽을 시공하기 위한 의자형 자립식 흙막이벽의 시공방법에 있어서, 굴착영역의 둘레로 다수개의 말뚝을 갖는 제 1 말뚝열을 형성하는 단계와; 굴착영역에 대해 제 1 말뚝열로부터 외측방향으로 정해진 위치에서 상기 굴착영역의 둘레로 다수개의 천공홀을 정해진 간격으로 연이어 형성하고 에이치빔(H-Beam)을 근입한 후, 에이치빔의 웨브의 좌우측 공간에 토사를 채우고 에이치빔의 플랜지의 외측 공간에 유동경화재를 충진하여 이루어지는 다수개의 말뚝을 갖는 제 2 말뚝열을 형성하는 단계 및; 제 1 말뚝열과 제 2 말뚝열을 연결부재로 연결하여 고정되도록 하는 단계를 포함하여, 굴착영역의 둘레에 외측방향으로 간격을 두고 제 1 말뚝열과 제 2 말뚝열을 형성하고, 연결부재로 연결하여 지하 흙막이벽이 형성되도록 하는 구성이 기재되어 있습니다.

동 공보를 참조하면 상기의 기술은 제1말뚝열과 제2말뚝열이 형성되고 제1말뚝열과 제2말뚝열이 연결부재에 의해 고정됨으로써 굴착면의 측압에 효과적으로 대응할 수 있다는 것이다.

그러나 상기의 종래기술들은 지하철과 같은 대형 굴착공사의 경우 더욱 많은 양의 파일(세로빔, 말뚝)을 사용하게 되어 파일을 운반 및 보관하기 위한 비용, 근입하기 위한 비용, 공사 완료 후 인발하기 위한 비용 등 공사기간이 길어지고 공사비가 증가한다는 문제점이 있었다.

또한 상기의 종래기술들은 항타에 의한 근입시 강재의 휨 강성만으로 버티게 되어 지반에 자갈 등이 섞인 경우에는 파일 자체가 휘어지는 등 재사용률이 떨어진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 항타에 의한 근입이 용이하고 철근콘크리트의 합성으로 휨 강성이 뛰어나 재사용이 가능하며 기존 파일 보다 배치 간격을 넓힐 수 있어 공사기간의 단축은 물론이고 공사비를 획기적으로 줄일 수 있는 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여, 토류판을 끼우는 방식으로 개착가시설을 시공하기 위한 에이치 파일에 있어서, 에이치 파일의 하측 웨브와 플랜지에 의해 구성되는 공간에 플랜지의 폭보다 좁게 브이자 형태로 부착된 두부 강판과, 에이치 파일의 상측 웨브와 플랜지에 의해 구성되는 공간에 플랜지의 폭보다 좁게 격벽 형태로 부착된 마감 강판 및, 마감 강판과 두부 강판 사이의 구획공간에 철근콘크리트가 일체로 합성된 것을 특징으로 한다.

상기의 철근콘크리트는 구획공간에 이형철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 양생함으로써 에이치 파일에 일체로 합성된 것을 특징으로 한다.

상기의 구획공간 내의 웨브 또는 플랜지 표면에는 콘크리트와 에이치 파일이 외력에 대해 일체로 저항하도록 전단연결재가 부착된 것을 특징으로 한다.

상기의 마감 강판에는 보강용 리브가 덧대진 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 두부 강판 내의 웨브에는 관통공이 천공되고, 관통공에 삽입되어 양 두부 강판을 지지하는 연결철근이 배치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 항타에 의한 근입이 용이하고 철근콘크리트의 합성으로 휨 강성이 뛰어나 재사용이 가능하며 기존 파일 보다 배치 간격을 넓힐 수 있어 공사기간의 단축은 물론이고 공사비를 획기적으로 절감할 수 있다는 효과가 있다.

예를 들면, 지하철과 같은 대형 굴착공사의 경우 기존 파일 보다 배치 간격을 넓힐 수 있어 소요되는 에이치 파일의 개수가 줄어듦에 따라 파일을 운반 및 보관하기 위한 비용, 근입하기 위한 비용, 공사 완료 후 인발하기 위한 비용 등을 줄일 수 있고, 휨 강성이 뛰어나 기존 파일보다 단면적이 작은 에이치 파일을 사용할 수 있어 경제적으로 시공할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일의 사용 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일의 내부 구조를 보인 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일의 내부 구조를 보이기 위해 일측 플랜지를 제거한 단면도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일(이하 '에이치 파일'이라 한다)의 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 에이치 파일의 사용 예시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 에이치 파일의 내부 구조를 보인 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 에이치 파일의 내부 구조를 보이기 위해 일측 플랜지를 제거한 단면도이다.

앞서 살펴본 바와 같이, 지하 구조물의 시공을 위해 굴착부분의 가장자리 또는 토목 공사시 발생하는 절개지 등에는 토사의 붕괴나 유출을 막기 위해 에이치 파일(100)을 일정한 간격으로 근입시킨 후 에이치 파일(100) 사이에 토류판(1)을 끼워넣는 흙막이벽인 개착가시설을 시공하게 된다.

첨부도면을 참조하면, 본 발명에 따른 실시 예는 토류판(1)을 끼우는 방식으로 개착가시설을 시공하기 위한 에이치 파일(100)에 있어서, 에이치 파일(100)의 하측 웨브(10)와 플랜지(20)에 의해 구성되는 공간에 플랜지(20)의 폭보다 좁게 브이자 형태로 부착된 두부 강판(30)과, 에이치 파일(100)의 상측 웨브(10)와 플랜지(20)에 의해 구성되는 공간에 플랜지(20)의 폭보다 좁게 격벽 형태로 부착된 마감 강판(40) 및, 마감 강판(40)과 두부 강판(30) 사이의 구획공간(50)에 철근콘크리트(60)가 일체로 합성된다.

상기의 기술적 구성에서, 에이치 파일(100)은 단면이 H형인 형강으로 H형 중앙의 가로판재에 해당하는 부분을 웨브(10), 양쪽의 세로판재에 해당하는 부분을 플랜지(20)라 한다.

두부 강판(30)은 에이치 파일(100)의 하측, 예컨대 항타시 지반을 용이하게 파고들 수 있도록 웨브(10)와 플랜지(20)에 의해 구성되는 공간에 플랜지(20)의 폭보다 좁게 브이자 형태로 부착된다.

마감 강판(40)은 에이치 파일(100)의 상측, 예컨대 두부 강판(30)과 반대편인 웨브(10)와 플랜지(20)에 의해 구성되는 공간에 플랜지(20)의 폭보다 좁게 격벽 형태로 부착된다.

철근콘크리트(60)는 두부 강판(30)과 마감 강판(40) 사이의 구획공간(50)에 철근(61)을 배근하고 콘크리트를 타설하여 양생함으로써 에이치 파일(100)에 일체로 합성된다.

상기의 기술적 구성에 따르면, 에이치 파일(100)은 하측에 V자 형태의 두부 강판(30)이 부착됨에 따라 항타시 보다 쉽게 지반을 파고들어 작업성을 개선할 수 있다.

또한 에이치 파일(100)은 두부 강판(30)과 마감 강판(40) 사이의 구획공간에 철근콘크리트(60)가 일체로 합성됨에 따라 휨 모멘트에 저항하는 플랜지(20)의 휨 강성이 더욱 증가하게 된다.

따라서 항타시 파일이 휘는 것을 방지하여 재사용률이 높고, 에이치 파일(100)의 배치 간격을 기존 파일보다 더 넓힐 수 있어 소요되는 에이치 파일(100)의 개수가 줄어드는 만큼 물류비용을 절감할 수 있고, 근입 작업 또한 줄어들어 공사기간의 단축 및 공사비를 절감할 수 있게 된다.

그리고 에이치 파일(100)의 상측에 격벽 형태로 마감 강판(40)이 부착됨에 따라 철근콘크리트(60)와의 유격을 없애 항타 할 때의 충격으로 인한 콘크리트 상부의 깨짐(균열)을 억제할 수 있게 된다.

물론, 철근콘크리트(60) 면과 마감 강판(40) 사이에는 충격 완충용 고무패드를 삽입 위치시킬 수도 있다.

한편, 두부 강판(30)과 마감 강판(40)은 플랜지(20)의 폭보다 좁게 형성되고, 두부 강판(30)과 마감 강판(40)에 의한 구획공간(50)에 일체로 합성되는 철근콘크리트(60) 역시 플랜지(20)보다 폭이 좁게 형성된다.

따라서 에이치 파일(100)과 파일(100) 사이에 토류판(1)을 끼워 설치할 경우 종래와 같이 플랜지(20)에 양호하게 걸쳐지게 된다.

다음, 상기의 철근콘크리트(60)는 구획공간(50)에 이형철근(61)을 배근하고 콘크리트를 타설하여 양생함으로써 에이치 파일(100)에 일체로 합성된다.

상세하게는, 이형철근(61)의 일측단을 두부 강판(30)에 용접하고 타측단을 마감 강판(40)에 용접하여 구획공간(50) 내에 이형철근(61)을 다수 열 배근한다.

또한 이형철근(61)을 둘러싸 일정 간격으로 스터럽(미도시)이 배치될 수 있다.

따라서 콘크리트를 부어 양생시킬 경우 에이치 파일(100)과 일체로 합성되어 기존 파일보다 휨 강성이 증가하고, 콘크리트에 균열이 발생한 후에도 충분한 내력을 확보할 수 있게 된다.

다음, 상기의 구획공간(50) 내의 웨브(10) 또는 플랜지(20) 표면에는 콘크리트와 에이치 파일(100)이 외력에 대해 일체로 저항하도록 전단연결재(70)가 부착된다.

상기의 기술적 구성에서, 전단연결재(70)는 에이치 파일(100)과 철근콘크리트(60)를 한 몸으로 하기 위하여 콘크리트가 타설되는 구획공간(50)인 웨브(20) 또는 플랜지(30) 표면에 부착된다.

여기서, 전단연결재(70)는 스터드 볼트로 이루어져 용접에 의해 웨브(20) 또는 플랜지(30) 표면에 1점 지지(71)되거나 핀 형상으로 이루어져 양 플랜지(20) 사이에 2점 지지(72)되거나 V자 형태로 절곡되어 웨브(10)와 양 플랜지(20) 사이에 3점 지지(73)될 수 있다.

다음, 상기의 마감 강판(40)에는 보강용 리브(80)가 덧대진다.

상세하게는, 리브(80)는 마감 강판(40)의 변형을 방지하기 위하여 마감 강판(40)과 웨브(10) 사이에 직각으로 부착된다.

따라서 리브(80)의 부착으로 마감 강판(40)과 철근콘크리트(60) 간 슬립을 방지하고, 항타 할 때의 충격으로 인한 콘크리트 상부의 깨짐(균열)을 더욱 억제할 수 있게 된다.

다음, 상기의 두부 강판(30) 내의 웨브(10)에는 관통공(11)이 천공되고, 관통공(11)에 삽입되어 양 두부 강판(30)을 지지하는 연결철근(62)이 배치된다.

상기의 기술적 구성에 따르면, 두부 강판(30)은 에이치 파일(100)의 하부, 웨브(10)와 플랜지(20)에 의해 구성되는 공간에 브이자 형태로 부착되고, 연결철근(62)에 의해 양 두부 강판(30)의 후단이 결속되어 삼각 형태로 지지된다.

따라서 이형철근으로 이루어진 연결철근(62)에 의해 양 두부가 일정 각 벌어진 상태로 지지되고 철근 표면에 콘크리트가 견고히 부착되어 구획공간(50) 내에서 철근콘크리트(60)의 슬립을 방지할 수 있고, 항타시 두부 강판(30)의 변형을 방지할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시 예로서, 본 발명을 한정하는 것은 아니며 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.

1: 토류판
10: 웨브
11: 관통공
20: 플랜지
30: 두부 강판
40: 마감 강판
50: 구획공간
60: 철근콘크리트
61: 이형철근
62: 연결철근
70: 전단연결재
80: 리브
100: 에이치 파일

Claims

토류판을 끼우는 방식으로 개착가시설을 시공하기 위한 에이치 파일에 있어서,
에이치 파일의 하측 웨브에 관통공이 천공되고 상기 관통공에 삽입 배치된 연결철근에 의해 지지되며 상기 하측 웨브와 플랜지에 의해 구성되는 공간에 상기 플랜지의 폭보다 좁게 브이자 형태로 부착된 두부 강판과,
상기 에이치 파일의 상측 웨브와 플랜지에 의해 구성되는 공간에 상기 플랜지의 폭보다 좁게 격벽 형태로 부착되고 보강용 리브가 덧대어진 마감 강판 및,
상기 마감 강판과 두부 강판 사이의 구획공간에 이형철근을 배근하고 상기 구획공간 내의 웨브 또는 플랜지 표면에 전단연결재를 부착하여 타설되는 콘크리트와 상기 에이치 파일이 외력에 의해 저항하도록 철근콘크리트가 일체로 합성된 것을 특징으로 하는 개착가시설을 위한 브이자형 강판이 부착된 철근콘크리트 합성형 에이치 파일.
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