고강도 강관 버팀보 개요

1. 고강도 강관 버팀보 개요

1.1 개요

버팀보(Strut)란 흙막이벽을 지지하는 지보공 중의 하나로써 벽체에 작용하는 하중을 반대편 벽체로 전달하여 흙막이벽을 지지하는 구조물이다. 다양한 흙막이 벽체를 사용하더라도 버팀보를 지보공으로 사용할 경우에는 다음 그림 1.11과 같이 벽체에 띠장을 설치하고 띠장에 버팀보를 설치하여 반대편 벽체와 동일한 방법으로 연결을 하는 구조를 갖고 있다. 버팀보의 중간에는 중간말뚝을 설치하며 이는 버팀보의 좌굴길이를 조절하는 기능과 흙막이벽 상부에 도로통행, 사무실, 장비이동통로 등의 하중을 지지할 주형보를 받쳐주는 기능을 갖고 있다.

그림 1.1 흙막이 벽체의 종류에 따른 구조도

지보공의 종류에는 크게 버팀보(Strut), 레이커(raker), 타이로드(tie-rod), 어스앵커(earth anchor), 쏘일네일(soil nail)이 있다. 흙막이 벽체에 설치된 각 지보공의 구조도는 다음 그림 1.2와 같다.

그림 1.2 버팀시스템에 따른 구조도

버팀보는 레이커에 비해 굴착심도에 제한을 받지 않으며 굴착면 안에 설치함으로써 재료의 응력 및 변형 등의 확인이 쉬우므로 안전관리가 용이한 공법에 속한다. 비교적 시공이 간편하고 지반조건에 크게 구애를 받지 않으므로 가장 광범위하게 사용되는 공법이다. 그러나 굴착폭이 50m 이상으로 클 경우에는 사용하기 부적합하며 지반굴착에 여러 장애물들이 발생하는 단점을 갖고 있다.

H형강의 특성상 강축과 약축을 갖게 되는데, 버팀보와 같은 압축부재로 사용할 경우에는 약축방향으로 좌굴에 대해서 불리하게 되며 이를 위해 브레이싱과 같은 보강재를 병행해서 설계되어야 한다. 이러한 보강재는 모든 버팀보들을 상호 연결해 주는 장점도 있으나, 버팀보 위에 작업자가 올라가서 직접 설치하는 위험한 작업이 발생되고 갑작스러운 약축방향 파괴에 의해 타 버팀보까지 그 영향을 미치게 되는 단점을 갖고 있다. 더불어 브레이싱재는 지반굴착 및 본 구조

물 시공시에 작업에 대한 장애물로 작용했으며 다양한 작업량에 의해 가설공사의 공사비를 높이는 원인이 되었다. 국내에서 사용되고 있는 버팀보의 구조사양은 H형강의 2종류(300x300x10x15, 300x305x15x15)이며 각각의 구조성능은 다음 표 1.1과 같다.

표 1.1 국내 버팀보에 사용되는 H형강의 단면성능

이에 비해 고강도 강관 버팀보는 강축, 약축의 구분이 없어 좌굴 및 비틀림에 유리한 구조단면을 갖고 있고 수평, 수직 브레이싱이 필요없어 공사비, 공사기간, 시공성(버팀보 설치/해체, 지반굴착, 본 구조물 시공) 등이 H형강 보다 상대적으로 유리함으로써 해외에서 대부분의 버팀보 형식으로 사용되고 있다. H형강과 고강도 강관 버팀보의 비교는 다음 표 1.2와 같다.

고강도 강관 버팀보

표 1.2 H형강 보팀보와 강관 버팀보의 비교

구 분	H형강 버팀보	고강도 강관 버팀보
개 념 도
기 술 적 측 면	-강축/약축 구분 있음 -약축 방향은 좌굴에 불리 -비틀림에 대해 불리 -버팀보 수평 간격 제한적 -수평/수직 보강재 필요	-강축/약축 구분 없음 -좌굴 및 비틀림에 대해 유리 -버팀보 수평 간격 최대화 가능 -수평/수직 보강재 불필요
시 공 적 측 면	-연결 및 해체 등 세부 시공기술 보편화 되어 있음 -보강재 설치/해체를 위한 추가 공정 발생 -버팀보 위에서의 작업공정 발생에 따른 위험 요소 있음 -본 구조물 시공시 장애물 다수 발생 -공사기간 상대적 불리	-플렌지 타입 이음부 보편화 -신규 버팀보용 연결부 개발 완료 -보강재 관련 추가 공정 없음 -버팀보 위에서의 작업공정 최소화 가능 -본 구조물 시공시 장애물 최소화 가능 -공사기간 최소화 가능
경 제 적 측 면	-상대적으로 공사비 고가 -소규모 현장에 유리	-H형강 대비 15~40% 공사비 절감 가능 -중대형 규모의 현장에서 유리
적용현황	-국내 및 일본에서 보편적으로 사용 -국내 시공실적 다수 보유	-북미, 유럽 등 국내와 일본을 제외한 다른 나라에서는 가장 많이 쓰이는 버팀보 형식

H형강과 고강도 강관 버팀보의 설치 개념도는 다음 그림 1.3과 같다.

(a) H형강 버팀보 개념도

(b) 고강도 강관 버팀보 개념도

그림 1.3 H형강 및 고강도 강관 버팀보 개념도

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