조립식 버팀보의 구조거동 특성에 관한 연구

A Study on the Structural Behavior characteristics of Prefabricated Strut

지하 구조물 공사를 위한 개착 공사 시 흙막이 벽체 지지방식은 대부분 버팀보 공법 (Strut)을 사용하여 설계 및 시공하고 있다. 그러나 버팀보와 띠장 등의 H-beam 현장 제작이 많고, 띠장재 이음방식이 용접으로 되어 있음으로 인하여 많은 시간과 비용이 발생하고, 용접부의 안정성과 적정한 강도의 강재 사용 등 일부 해결하기 어려운 점이 있다. 그동안 공사 목적물이 아니라는 이유와 공사비가 많이 올라간다는 사유로 도외시 되어왔던 흙막이 가시설의 구조물 안정성 확보에 대한 인식의 변화가 필요한 시점이다. 이에 본 연구에서는 이러한 재래식 흙막이 가시설 공법을 개선한 고강도 조립식 버팀보를 적용함으로써 굴착 단계별 가상의 최대 발생 토압력에 대해 좌굴 되지 않도록 충분한 강성을 가지는지에 대한 안정성 검토를 실시하였다. 고강도 조립식 버팀보 시스템은 재래식 흙막이 가시설에 사용되는 일반적인 H-형강 대신 브레이싱 연결용 볼트 구멍을 일정간격으로 공장에서 천공한 고강도 H-형강을 사용하는 공법이다. 좌굴 해석 및 응력 검토 결과 일반적 버팀보를 적용한 방법에 대비하여 고강도 버팀보 적용 시 약 5% 정도의 안전율이 증가하는 것으로 검토되었고, 발생 응력 또한 허용응력 이하이므로 각 부재의 구조 안정성은 확보된 것으로 판단된다. 특히 조립식 버팀보를 적용 시에는 고강도 강재 사용으로 일반적 버팀보 자재 단면 대비 축방향 압축응력의 안전율은 약 16%, 조합응력에 의한 안전율은 약 4.0% 증가하므로 구조적 안정성이 일반적 버팀보 자재 단면보다 우수한 것으로 판단된다. 또한 고강도 H-beam(SM490)을 사용하기 때문에 일반 사용 강재와 대비하여 허용 휨 인장강도가 약 35% 증가된다. 조립식 버팀보는 버팀보 상면 플랜지의 일정한 간격으로 공장에서 사전 천공된 부재를 사용하므로 일반적인 버팀보 방법에 비하여 공사기간을 단축할 수 있고, 버팀보 설치 즉시 수평 브레이싱을 체결할 수 있으므로 버팀보의 좌굴 안정성을 조기 확보 가능한 것으로 판단된다.