IPS 공법

IPS 공법이란

IPS 공법은 띠장에 프리스트레스를 도입해 토압에 저항시키는 흙막이 지보 공법이다.

프리스트레스는 외력이 만드는 인장응력을 상쇄하도록 미리 도입한 응력이다.

1교시 용어 문제와 4교시 공법순서 문제에 반복 출제되므로 정의와 구성요소를 익혀야 한다.

구성요소와 원리

구성요소는 흙막이 벽체, 띠장, 긴장재, 버팀보로 이루어진다.

띠장 양단에 긴장재를 설치해 프리스트레스를 주면 역방향 휨이 생긴다.

이 역방향 휨이 토압에 의한 휨을 상쇄하며, 이를 휨모멘트 재분배라 부른다.

긴장 장치와 쐐기로 긴장력을 고정하고 정착 상태를 확인한다.

기존 띠장과 비교

등단면 띠장은 단부 지점 부모멘트가 중앙 정모멘트보다 크게 나타난다.

IPS 띠장은 중앙부 단면을 키워 중앙 정모멘트를 늘리고 지점 부모멘트를 줄인다.

접합은 볼트 다수 접합에서 단일 부재로 바뀌어 볼트 구멍에 의한 결손이 없다.

그 결과 버팀보 수가 줄어 굴착 공간과 장비 이동의 자유도가 커진다.

계산 예제

가상의 값으로 버팀보 간격 3m, 등분포 토압 20kN/m인 띠장을 본다.

기존 등단면 3경간 연속보로 가정하면 토압 휨모멘트는 wℓ²/10 이다.

이 식에 값을 대입해 토압에 의한 휨모멘트를 구하는 순서다.

단위는 w가 kN/m, ℓ이 m이므로 M은 kN·m가 된다.

결과는 상식 범위 안이며, 실제 설계값은 현장 토질과 토압 해석으로 정한다.

공법 순서

IPS 공법의 시공은 흙막이 벽체를 설치하는 것으로 시작한다.

1차 굴착 후 띠장과 버팀보를 설치하고 띠장에 긴장재를 장착한다.

소정의 긴장력을 도입한 뒤 쐐기로 정착하고 긴장력 유지 상태를 확인한다.

다음 단계 굴착을 진행하면서 1~4 단계를 반복하는 것이 기본 흐름이다.

시험에서는 이 공법순서와 시공 시 유의사항을 함께 묻는 형태가 반복된다.

정리

IPS 공법은 띠장에 프리스트레스를 도입해 버팀보 수를 줄이는 공법이다.

핵심 원리는 띠장 중앙부 단면을 키워 휨모멘트를 재분배하는 것이다.

시공은 굴착, 띠장 설치, 긴장력 도입을 단계마다 반복하며 계측으로 확인한다.

계측과 이상 시 조치를 함께 쓰면 답안의 점수가 높아진다.