IPS 공법(띠장 긴장) — 강선을 당겨 버팀보 없이 넓게 받치는 흙막이 지지
일반 버팀보 방식은 띠장을 짧은 간격으로 받쳐 줘야 해서 굴착 안이 버팀보로 꽉 찹니다. IPS(Innovative Prestressed Support)는 띠장 앞에 PS강선을 걸고 세게 당겨, 토압으로 띠장이 휘려는 힘을 반대쪽 힘으로 지워 버립니다. 덕분에 띠장 하나가 훨씬 긴 구간을 혼자 버티고, 굴착 안이 넓게 트입니다. 현장에서는 "띠장 긴장", "프리스트레스 띠장"이라고도 부릅니다.
한눈에 카드 Innovative Prestressed Support
- 분류
- 지지 방식 · 내부 지지 (띠장 선행하중)
- 작업 공간
- ●●●● 버팀보보다 훨씬 넓음
- 벽체 변위
- ●●●● 긴장력으로 미리 눌러 작음
- 인접 대지
- 사용 안 함 (앵커 협의 불필요)
- 관리 난이도
- 긴장력 관리가 핵심
- 잘 맞는 현장
- 앵커 불가 도심, 넓은 작업공간 필요, 사각형 평면
원리: 휘는 힘을 반대로 휘는 힘으로 지운다
띠장은 벽 뒤 토압에 밀려 굴착 쪽으로 휩니다. 받쳐 주는 점 사이가 멀수록 크게 휘니, 보통은 버팀보를 촘촘히 넣습니다. IPS는 띠장 앞에 받침대를 세워 강선을 띄워 놓고, 양 끝 모서리에서 강선을 당깁니다. 당겨진 강선이 받침대를 통해 띠장을 벽 쪽으로 밀어 주는 힘을 만들고, 이 힘이 토압과 반대 방향이라 띠장의 휨이 거의 상쇄됩니다.
그림은 개념을 보여 주기 위한 것입니다. 실제 긴장력·편심(강선을 띠장에서 띄우는 거리)은 구조 계산으로 정합니다.
구성 부재
| 부재 | 역할 |
|---|---|
| 띠장 | 벽체 토압을 모아 받는 가로 부재. 긴장력과 토압이 함께 걸림 |
| PS강선 | 띠장 앞에 걸어 당기는 강선. 긴장력이 띠장을 벽 쪽으로 밀어 줌 |
| 받침대(스트럿 포스트) | 띠장과 강선 사이를 띄워 편심을 만드는 짧은 부재 |
| 코너 버팀보 | 모서리에서 양쪽 띠장을 연결하고 강선 정착력을 받음 |
| 정착구·긴장 장치 | 강선을 당긴 뒤 고정. 필요하면 재긴장 |
시공순서 4단계
1벽체·1단 굴착
흙막이 벽체를 세우고 첫 번째 띠장 높이까지 팝니다.
2띠장·코너 버팀보
둘레에 띠장을 두르고 모서리에 코너 버팀보를 설치합니다.
3강선 설치·긴장
받침대를 세우고 강선을 건 뒤 설계 긴장력까지 단계적으로 당겨 정착합니다.
4다음 단 반복
긴장을 확인한 뒤 다음 단을 팝니다. 해체는 바닥 구조물을 친 뒤 아래 단부터 풉니다.
버팀보와 비교
| 구분 | 일반 버팀보 | IPS |
|---|---|---|
| 지지 원리 | 양쪽 벽을 가로 부재로 맞버팀 | 강선 긴장력으로 띠장 휨을 상쇄 |
| 굴착 내부 | 버팀보·중간말뚝으로 복잡 | 모서리 외엔 넓게 트임 |
| 장비 작업 | 버팀보 사이로 제한 | 자유로움 |
| 강재량 | 많음 | 적음 |
| 벽체 변위 | 버팀보 간격·설치 시점에 좌우 | 미리 긴장해 작게 관리 가능 |
| 관리 포인트 | 버팀보 좌굴·연결부 | 긴장력 손실·정착부 |
| 평면 형상 | 대부분 대응 | 사각형 등 단순한 평면에 유리 |
굴착 폭이 넓어 버팀보가 길어지고, 이웃 땅 때문에 어스앵커도 못 쓰는 도심 현장에서 특히 검토됩니다. 지지방식 전체 비교는 지지방식 선정 글을 보세요.
장점과 단점
장점
- 굴착 안이 넓어 장비·자재 작업이 쉬움
- 강재가 적게 들고 회수해 다시 씀
- 이웃 땅 지하를 쓰지 않음
- 긴장력으로 벽을 미리 눌러 변위가 작음
단점
- 긴장력이 빠지면 바로 안전 문제로 이어짐
- 평면이 복잡하면 정착·코너 설계가 어려움
- 코너 버팀보·정착부에 힘이 몰림
- 긴장·계측 전문 인력과 장비 필요
시공 시 유의사항
| 항목 | 관리 포인트 | 소홀히 하면 |
|---|---|---|
| 긴장력 도입 | 설계값까지 단계적으로, 기록 남김 | 띠장 과다 휨 또는 반대로 벽을 과하게 밀어냄 |
| 긴장 후 굴착 | 해당 단 긴장 완료 확인 후 다음 단 굴착 | 지지 없는 상태로 깊게 파서 붕괴 위험 |
| 코너·정착부 | 코너 버팀보 강성, 정착구 변형 확인 | 정착부가 밀려 긴장력 손실 |
| 강선 위치 | 받침대 높이·간격을 도면대로 | 편심이 달라져 설계와 다른 거동 |
| 온도 | 계절·일교차 큰 시기 긴장력 재측정 | 강재 신축으로 긴장력 변동 |
| 계측 | 하중계로 긴장력, 경사계로 벽체 변위 | 손실을 늦게 발견 |
현장에서 자주 놓치는 것
- 강선 앞에 아무것도 걸지 않는다. 긴장된 강선은 거대한 활시위다. 자재를 걸거나 장비가 건드리면 안 된다. 강선 앞쪽은 통행 금지 구간으로 표시해 둔다.
- 하중계 값을 매일 본다. 서서히 떨어지는 긴장력은 눈으로 안 보인다. 하중계 값이 떨어지기 시작하면 정착부부터 확인하고 재긴장 여부를 정한다.
- 해체 순서를 미리 정한다. 긴장을 풀면 띠장에 걸려 있던 힘이 순간 바뀐다. 바닥·벽 구조물이 받쳐 주는지 확인하고 정해진 순서대로 푼다.
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참고 기준·출처
- 국토교통부 KCS 21 30 00 가설흙막이 공사, KDS 21 30 00 가설흙막이 설계기준
- IPS(Innovative Prestressed Earth Retention System) 관련 논문 — 강선 선행하중을 이용한 흙막이
- 연약지반에 적용된 IPS 흙막이 시스템의 거동 특성 — 한국지반공학회논문집, 2007
- IPS 공법 정의·원리·합성모멘트·특징 (04noti)