도 1에서, 토류벽, 콘크리트 옹벽(E) 등을 안정시키기 위하여 설치하는 인장재 제거형 그라운드 앵커는 적어도 한 가닥 이상의 인장재(A)를 내부 정착체(B)에 물려 앵커공(C)에 삽입하고 그라우트재(F)를 충전하여 정착한 후 인장재(A)에 장력을 걸고 토류벽 또는 콘크리트 옹벽(E)의 바깥쪽에서 외부 정착체(D)로 인장재(A)의 외측단을 정착시켜 토류벽이나 콘크리트 옹벽(E) 등의 구조물을 안정시키는 것이다.
도 2에서, 본 발명에 의한 인장재 제거형 정착제는 본체(1)와 웨지 조립체(2), 나사뿔(3), 및 캡(4)으로 구성되어 있다.
본체(1)는 관상이며, 내주면 상에는 역원추형 웨지좌(11)가 형성되어 있고, 웨지좌(11) 밑은 합성수지 튜브(G)에 삽입된 인장재(A)를 끼워 넣을 때 상기 튜브(D)의 선단이 삽입길이의 제한을 받으며 들어가 앉을 튜브좌(12)가 형성되어 있다. 또, 웨지좌(11)의 위쪽으로는 웨지 조립체(2)가 후퇴할 수 있는 공간을 부여하기 위기 주어진 직벽에 가까운 형태의 여유부(13)와 캡(4) 체결용 나사(14)를 갖고 있다.
웨지 조립체(2)는 원주분할형 복수의 웨지(21)와 웨지 벌림링(22) 및 웨지 오므림링(25)으로 구성된다. 웨지(21)는 원주를 2등분 또는 3등분한 것으로, 외주면의 상부(21a)는 상기 웨지좌(11)의 여유부(13)와 흡사하게 거의 직면이고, 그 아래 부분은 상기 웨지좌(11)에 상응하는 테이퍼부(21b)로 이루어져 있다. 벌림링(22)은 웨지(21)의 내면에 주어진 물림나사가 끝나는 지점에 형성한 내부 벌림링홈(23)에 끼워서 복수의 웨지(21)를 방사상으로 벌려 인장재에 대한 웨지물림을 해제시키는, 외향 탄성을 지닌 C링이다. 벌림링홈(23)의 바로 위에는 나사뿔(3)의 시트(31)를 벌림링(22)에 평행하게 들어 앉힐 시트홈(24)도 형성되어 있다.
또, 웨지(21)에서 시트홈(24)의 위쪽 외면에는 오므림링홈(25)을 형성하고 여기다 오므림링(26)을 끼운다. 오므림링(26)은 웨지 조립체(2)의 조립형태 유지와, 상기 벌림링(22)과 협동하여 웨지(21)들의 하부를, 인장재에 대한 물림이 해제되는 방향으로 벌어지게 하는 자체 압력체이다.
도 3과 함께 살펴보면, 나사뿔(3)은 선단이 웨지(21)에 물린 인장재의 외측단에 대한 외부 정착을 해제한 상태에서 인장재를 일측으로 틀면 웨지 조립체(2)를 이끌고 캡(4)쪽으로 후퇴한 후 현상 고정시키는 것으로, 상기 시트홈(24)에 걸터 앉힐 시트(31)의 상면 중앙에 겉나사가 주어진 뿔나사(32)를 부착한 것이다.
상기 시트(31)는 외부 정착이 해제된 인장재를 일측으로 틀어서 뿔나사(32)가 캡(4)의 속나사(42)에 체결되도록 할 때 웨지 조립체(2)가 이끌려 가게 하는 것이다. 가장자리에 형성된 복수의 핀(36)은 웨지(21) 사이의 옆틈에 끼여서 웨지 조립체(2)에 물려 있는 인장재를 제거하기 위하여 인장재를 일측으로 돌릴 때 웨지(21)가 겉돌지 않고 웨지(21)를 따라 돌게 하는 일종의 회전 중계수단이지만, 생략되어도 무방하다. 웨지 조립체(2)에 인장재를 물리고 외부에서 정착력을 걸어 인장하면 웨지(21)에 의한 인장재 물림이 워낙 강력하여 나중에 인장재를 틀 때 웨지(21)의 물림날이 인장재를 벗어나기 전까지는 웨지 조립체(2)가 인장재를 따라 충분히 돌 수 있기 때문이다.
핀(36)을 부여할 경우 원주등분형 웨지(21)의 분할수와 동수이고, 폭은 웨지(21)간의 옆틈 보다는 약간 좁게 하여 웨지 조립체(2)에 인장재의 선단을 물릴 때 시트(31)와 함께 웨지물림을 방해하지 않도록 한다. 이에 따라 시트(31)의 반경도 인장재의 선단을 웨지(21)에 물렸을 때라도 시트홈(24) 반경과의 사이에도 소정의 공차가 있어서 시트홈(24)에서 벗어나기 쉬운 범위로 제한한다.
캡(4)은 본체(1)의 후단 쪽에서 인장재를 끼워 넣고 그 인장재의 선단에 웨지 조립체(2)를 물려 정착시킨 상태에서 본체(1)의 선단을 막아 이물질의 침투방지와 함께 외부 정착이 해제된 인장재를 일측으로 틀 때 이것을 따라 도는 나사뿔(3)이 체결되게 하는 것으로, 겉에는 본체(1)의 속나사(14)에 상응하는 겉나사(41)가 형성되어 있고, 속에는 상기 나사뿔(3)에 상응하는 속나사(42)가 형성된 것이다.
인장재는 오른나사방향으로 꼬인 S형과 왼나사방향으로 꼬인 Z형 등 두 가지가 있으며, 뿔나사(32)와 나사(14) 및 속나사(42)의 나사방향이 동일하면 본체(1)에 캡(4)을 체결할 때 나사뿔(3)이 캡(4)의 속나사(42)에 끼워질 가능성이 있다. 만약에 이런 일이 벌어지면 인장재를 인장할 때 뿔나사(32)가 손상되어 인장재를 틀더라도 나사뿔(3)이 후퇴하지 않아 인장재를 제거할 수 없는 비상사태가 벌어지게 될 개연성이 있다. 따라서 인장재가 S형 꼬임인 경우에는 뿔나사(32)를 오른나사로 하고 본체(1)의 나사(14)와 이에 대응하는 캡(4)의 속나사(42)는 왼나사로 한다. 다시 말해 뿔나사(32)와 나사(14) 및 속나사(42)는 나사방향을 달리한다.
도 4는 튜브(G)에 넣은 인장재(A)의 선단을 본체(1)의 후단으로 삽입하여 웨지 조립체(2)에 정착하고 본체(1)에 캡(4)을 체결하여 사용 가능한 상태의 인장재 제거형 내부 정착체를 도시한 것이다. 여기서, 벌림링(22)은 인장재(A)의 선단 외면에서 떨어져 웨지물림을 방해하지 않고, 뿔나사(32)는 캡(4)의 속나사(42)에 체결되지 아니한 상태로 머문다.
상기 인장재(A)에 장력을 걸어 도 1과 같이 토류벽, 콘크리트 옹벽(E)을 안정시킨 경우로 가정하고, 소정의 터파기 공사 및 지하 구조물 구축을 마친 후에인장재(A)를 제거하는 요령에 대하여 설명한다.
우선, 인장재(A)의 외측단에 대한 정착을 해제한다. 인장재(A)의 외부정착 해제는 외부 정착체를 제거하는 방법과 외부정착체의 바로 안쪽 인장재 부분을 용접기로 절단하는 방법이 있다. 어떤 방법으로든 인장재(A)의 외부 정착을 해제하는 순간 그간 인장재(A)에 갈려 있던 장력에 대한 반작용이 일어난다. 이 때의 반작용은 시트(31)가 받아 준다.
이렇게 인장재(A)에 대한 정착이 해제된 후 인장재(A)의 외측단을 작업자가 직접 손으로 잡거나 파이프렌치 등의 공구에 물리고 나사뿔(3)의 나사방향으로 튼다. 이때도 웨지(21)는 인장재(A)의 선단을 꽉 물고 있는 상태이므로 모든 웨지 조립체(2)는 나사뿔(3)과 함께 인장재(A)의 회전방향으로 돌게 된다. 그러면서 나사뿔(3)은 도 5와 같이 캡(4)의 속나사(42)에 체결된다.
그러다가 반드시 어느 시점에 이르면 웨지 조립체(2)에서 인장재(A)가 헛돌 때가 온다. 이는 인장재(A)를 따라 돌던 웨지(21)가 캡(4)의 속나사(42)에 뿔나사(32)가 체결되면서 후퇴하여 벌림링(22)과 오므림링(26)의 상호 작용에 따라 벌어지다가 도 6과 같이 마침내 인장재(A)의 선단에 대한 웨지물림이 해제되었음을 의미한다.
이렇게 인장재(A)의 선단에 대한 내부 정착체의 웨지물림이 해제된 상태에서 인장재(A)를 인발하면 그대로 빠져 나온다. 그렇지만 웨지 조립체(2)와 나사뿔(3)은 인장재(A)에 딸려 나오지 않는다. 왜냐하면, 캡(4)에 체결된 나사뿔(3)의 시트(31)가 모든 웨지(21)의 시트홈(24)을 걸어서 웨지 조립체(2)가 인장재(A)를 따라 가지 못하게 저지하기 때문이다.
이같이 인장재의 외측단에 대한 외부정착을 해제하는 것만으로 간단히 인장재를 제거할 수 있는 상황으로 반전되므로 인력으로도 인장재를 인발 제거할 수 있다. 튜브(G) 속에 인장재(A)가 들어 있어서 앵커공과 그라우팅으로부터 저항을 받지 않는 것도 이 같은 인장재제거에 이바지한다.
이상의 인장재 제거형 정착체를 단구형이라고 한다면 도 7과 도 8은 2구형이고 도 9는 3구 이상의 다구형 내부 정착제이다. 본 발명에서는 2구 이상을 통틀어 다구형이라고 한다. 다구형 정착제의 특징은 2 이상의 웨지좌(11)와 웨지 조립체(2)와 웨지 조립체(2)와 동수의 나사뿔(3) 및 속나사(42)를 가진 캡(4)을 사용한다는 점이다. 이 경우, 각 웨지좌(11)의 웨지 조립체(2)는 저마다 독립된 캡(4)으로 보호하거나 통합된 캡(4)을 씌워 보호한다. 후자의 경우 캡(4)은 속나사(42)를 나사뿔(3)에 일치시키기 곤란한 면이 있으므로 나사뿔(3)과 속나사(42)의 중심을 일치시킨 상태에서 본체(1)에 용접하는 편이 유리하다.
도 11과 도 12는 상기 벌림링(22)과 벌림링홈(23)을 웨지(21)의 겉으로 돌리고 오므림링홈(25)과 오므림링(26)을 배제한 변형 웨지 조립체(2a)를 나타낸 것이다. 이 웨지 조립체(2a)는 오므림링홈(25)과 오므림링(26)이 배제됨에 따라 임가공수가 줄고 부품수도 감축되어 경제적이다.
나사뿔(3)이 결합된 웨지 조립체(2)에 인장재의 선단을 끼워 본체(1)의 웨지좌(11)에 안장하고 본체(1)의 나사(14)에 캡(4)을 체결하여 시공현장에 투입하고 장력을 걸면 웨지 조립체(2)는 본체(1)의 웨지좌(11)에 의한 구속감 때문에 향심방향으로 인장재를 옥죄면서 인장재의 인장방향으로 약간 내려 앉다가 정착된다. 이때, 캡(4)의 속나사(42)와 뿔나사(32)간에 웨지 조립체(2)가 내려 앉은 것에 상응하는 만큼 간격이 생기며, 이 간격은 인장재를 제거할 때 뿔나사(32)가 속나사(42)를 찾아 체결될 때 장애요인이 될 수 있다.
이러한 현상을 방지하기 위하여 도 13 및 도 14에서 보는 바와 같이 뿔나사(32)의 정상에는 나사안내뿔(33)을 그리고 시트(31)의 저면에는 인장재캡(34)을 추가 형성한 나사뿔(3a)과, 천장에 상기 나사안내뿔(33)용 뿔홈(43)을 가진 캡(4a)을 제공한다. 이는 위에서 설명한 바와 같이, 나사뿔(3a)의 뿔나사(32)와 캡(4a)의 속나사(42) 사이에 틈이 벌어지더라도 나사안내편(43)은 나사뿔(32)가 속나사(42)에 바르게 찾아들도록 안내하여 뿔나사(32)가 속나사(42)에 순조롭게 체결되어 차질없이 인장재를 제거할 수 있도록 유도하는 것이다.
도 15 및 도 16에서, 상기 인장재캡(34)은 웨지 조립체(2,2a)에 인장재의 선단을 끼워 물리고 인장재의 선단에 나사뿔(3,3a)을 씌운 후 본체(1)에 캡(4,4a)을 씌워 시공하고 나중에 인장재를 제거하려고 그 꼬임방향으로 틀 때 나사뿔(3,3a)이 인장재와 따로 놀지 못하도록 억제하는 보조수단이며, 이를 더욱 효과적이게 하기 위하여 인장재캡(34)의 내면에 인장재의 꼬임방향 및 그 피치와 동일한 사선형 소선홈(35)을 형성하여 조립할 때 인장재의 선단이 들어가 상호 맞춤에 의한 일체감이 유지되게 한다.