흙막이 구조 안정성 확보를 위한 띠장 핵심 가이드
Wale Beam이란 무엇인가
Wale Beam(웨일 빔, 띠장)은 흙막이 벽체를 따라 수평 방향으로 설치되는 구조 부재로, 흙막이 공사에서 토압을 버팀대(Strut)로 전달하는 핵심 역할을 담당한다. 특히 깊은 굴착이나 연약지반이 포함된 도시형 현장에서 필수적으로 사용된다.
흙막이 공사는 지하 구조물 시공 시 주변 지반 붕괴를 막고, 구조물·근로자의 안전을 확보하기 위해 반드시 필요한 공정이다. 이 과정에서 띠장은 버팀대와 함께 하나의 구조 시스템을 구성하며 흙막이 벽체 전체의 안정성을 책임진다.
Wale Beam의 주요 역할
흙막이 벽체의 하중 분산
굴착이 진행되면 흙막이 벽체 뒤편에서 지속적으로 수평 토압이 작용한다.
띠장은 이 토압을 벽체 전체로 고르게 분산해 국부적인 응력 집중을 방지한다. 만약 띠장 없이 버팀대가 직접 벽체를 지지할 경우 특정 지점에 큰 힘이 집중되어 파손 위험이 높아진다.
즉, 띠장은 벽체와 버팀대 사이에서 하중을 균등하게 분산시키는 완충 역할을 수행한다.
버팀대(Strut)와의 연결 구조 제공
버팀대는 굴착 공간의 양측 벽을 밀어내는 힘으로 흙막이를 지지한다.
띠장은 버팀대가 힘을 전달할 수 있는 충분한 면적과 강성을 제공하며, 버팀대의 압축력을 벽체 전체로 전달하는 매개체 역할을 한다.
또한 버팀대 설치 위치를 안정적으로 확보하는 안내 역할도 수행한다.
벽체 변형 억제 및 전단력 저항
굴착 깊이가 깊어질수록 벽체는 휨 모멘트와 전단력이 증가한다.
띠장은 벽체를 수평 방향으로 보강해 변형을 최소화하고, 장기적인 토압 변화에도 견딜 수 있도록 구조적 강성을 부여한다.
Wale Beam 시공 시 고려해야 할 요소
설치 위치 및 단계별 배치
띠장의 설치 깊이는 토압 분포, 굴착 단계, 벽체 강도 등을 고려해 결정된다.
보통 굴착이 진행될 때마다 일정 깊이에서 단계별로 띠장을 설치하며 각 단의 위치는 구조계산을 통해 산정된다.
버팀대가 설치되는 위치에서 띠장이 하중을 직접 받게 되므로, 띠장은 이 구간마다 모멘트가 발생하게 된다.
따라서 설계 단계에서 띠장 단면은 발생 가능한 모멘트와 축력, 전단력을 모두 고려해 안전율을 확보해야 한다.
단면 설계 기준
Wale Beam의 단면 설계는 다음 요소를 종합적으로 고려해 결정된다.
- 굴착 깊이에 따른 토압 증가
- 띠장 상호 간 설치 간격
- 버팀대 설치 간격
- 지반 강도 및 지반 조건
- 벽체 재료의 강도
일반적으로 H형강, I형강 등 강재가 사용되며, 대규모 공사에서는 더 큰 단면의 강재를 사용해 안정성을 확보한다.
연결부 상세 설계
띠장과 버팀대, 띠장과 흙막이 벽체는 하중이 집중되는 주요 연결부이다.
따라서 연결 플레이트, 브라켓, 볼트 규격 등을 정확히 설계해야 하며 용접부 품질 관리도 중요하다.
연결부 정밀도가 떨어지면 지지력이 크게 감소하여 구조적 리스크가 발생할 수 있다.
Wale Beam 시공 절차 및 현장 적용 사례
단계별 설치 공정
현장에서 일반적으로 사용되는 절차는 다음과 같다.
- 1차 굴착 후 일정 깊이에 도달하면 최초 띠장을 설치한다.
- 띠장 설치 후 삼각대 또는 보강철물을 이용해 정렬을 잡는다.
- 버팀대 설치 위치를 확보한 뒤 버팀대를 띠장에 체결한다.
- 이후 굴착을 진행하며 다음 단계 깊이에 도달하면 두 번째 띠장을 설치하고 같은 방식으로 반복한다.
이 과정은 굴착 깊이에 따라 여러 단계로 이루어진다.
띠장 간격 및 정렬 관리
띠장 사이 간격은 보통 100mm 이상 확보하여 시공오차를 고려한다.
정렬 관리가 중요한 이유는 띠장이 조금만 틀어져도 버팀대 연결 위치가 변경돼 전체 구조계가 불안정해지기 때문이다.
또한 설치 단계마다 수평·수직 오차를 측정해 띠장이 전체적으로 일직선이 유지되도록 관리한다.
현장 안전관리 포인트
현장에서는 띠장 시스템을 시타타라는 용어로 부르기도 한다.
DFS(Design For Safety)를 적용해 설계 단계부터 가시설 시스템 전체에 대한 선제적 안전성을 확보하는 것이 핵심이다.
- 띠장 설치 시 낙하·전도 위험 예방
- 버팀대 긴장력 확인
- 용접부 비파괴 검사 필요 여부 검토
- 벽체·띠장·버팀대 간 간섭 여부 점검
이러한 관리가 제대로 이루어져야 전체 가시설의 안정성을 확보할 수 있다.
결론
Wale Beam은 단순한 수평 부재가 아니라 흙막이 공사 전체의 안전을 결정하는 핵심 구조다.
토압 분산, 버팀대 지지, 벽체 변형 방지, 하중 전달 등 복합적인 기능을 수행하기 때문에 설계부터 시공, 유지관리까지 모든 단계에서 체계적인 접근이 필요하다.
특히 도심지 굴착이 깊어지고 지하 구조물이 복잡해지는 현대 건설 환경에서는 띠장의 역할이 더욱 중요해지고 있다.
올바른 단면 설계, 연결부 정밀 시공, 단계별 설치 절차 준수는 현장의 안전 확보와 공기 단축, 비용 절감에 직접적인 영향을 미친다.
Wale Beam 시스템을 정확히 이해하고 적용하는 것은 안전한 굴착공사를 수행하기 위한 필수 요소이며, 이를 통해 구조물과 근로자의 안전을 동시에 확보할 수 있다.