KR100426992B1 - 벽면패널 및 보강토구조 - Google Patents

Abstract

성토보강재에 큰 힘이 작용하고, 또한 압축성 성토사용에 의해 성토보강재의 연결부가 변위되어도 변형이나 파괴가 잘 일어나지 않아 안정되고 또한 작업성과 경제성에 뛰어난 벽면패널 및 보강토구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

성토층(1)의 선단에 성토층(1)의 법면(法面)을 따라 상하방향과 좌우방향으로 인접하여 설치되는 벽면패널이다. 벽면패널(2)은 대략 직사각형 판형상을 이루며, 좌우양 테두리 단부에 좌우 대칭으로 돌출하는 확장리브(2a)를 갖고 또한 배면측에 상하방향으로 연속하는 보강리브(2b)와, 이 보강리브(2b)에 돌설되고 성토층(1)내에 포설(布設)된 성토보강재(3)에 연결되는 연결금구(4)를 갖는다.

Description

벽면패널 및 보강토구조{A WALL FACE PANEL AND A REINFORCEMENT SOIL STRUCTURE}

본 발명은 성토된 성토층을 유지하는 벽면패널 및 벽면패널로 이루어지는 보강토 구조에 관한 것이다.

예를들어 도 5는 성토하여 구축된 보강토 구조물의 종래의 일예를 도시하고 있는 것으로, 도면에 고르게 전압(轉壓)하면서 성토하여 형성된 성토층(20) 선단에 법면을 따라 여러장의 벽면패널(21)이 상하방향과 좌우방향으로 인접하여 설치된다.

또 각 벽면패널(21)의 배면부에 연결금구(22)가 각각 돌설되고, 각 벽면패널(21)은 연결금구(22)를 통해 성토층(20)에 매설되어있는 띠강재 등으로 되는 성토보강재(23)에 연결되어 성토층(20)의 선단에 고정되고 있다.

그러나 벽면패널(21)은 통상 콘크리트 등의 강성재료로 형성되는 한편 성토층(20)을 형성하는 성토는 입상체를 이루고, 전압시에 압축되어 용이하게 변형되므로 특히 연결금구(22)와 성토보강재(23)와의 연결부(a)가 성토층(20)의 전압시 상대변위를 일으키고, 주위에 있는 흙입자의 움직임에 크게 영향을 받아 파손되어 버리는 경우가 있었다.

또 현지 토양을 성토로서 사용하는 것은 극히 경제적이고 바람직하지만 성토가 열악하면 압축성이 크기 때문에 벽면이 변위되기 쉽다는 문제가 있었다.

또 일반적으로 보강토옹벽의 콘크리트 패널은 통상 18센티미터∼22센티미터로 두껍기 때문에 재료를 많이 필요로 하여 경제적이지 않을 뿐 아니라 중량이 크기 때문에 운반비가 비싸고, 현장에서 벽면조립시에 작업성이 좋지 않다는 문제가 있었다.

상기 문제점 중 압축성이 큰 성토를 이용할 경우 발생하는 문제점을 해결하기 위해 콘크리트 패널과 성토보강재를 슬라이드 죠인트를 통해 연결하는 방법이 알려져 있다.

이 슬라이드 죠인트를 이용하는 방법은 성토의 압축에 대해 연결부(a)가 순응하기 위한 방법으로 바람직하지만 성토의 압축에 따라 벽면패널과 성토보강재의 연결부(a) 위치가 변화되기 때문에 응력상태가 변하기 쉽고 연결부(a)에 불명확한 응력이 발생하여 변형 등이 쉽게 발생하는 등의 문제가 있다.

이와같이 시간의 경과와 함께 연결부(a)에 발생하는 응력이 변화하고, 시간적으로 예측하기 어려운 복잡한 응력이 발생하여 연결부(a)가 변형될 염려가 있다.

일반적으로 이런 종류의 보강재 구조에 있어 벽면의 변위는 전압하중에 의한 성토층(20)의 압축과 측방향으로의 퍼짐, 성토의 압축에 따른 성토보강재의 수평성의 변화, 그것에 따른 성토보강재의 인발(引拔) 저항력의 감소 및 연결부에서의 응력집중, 전압시 연결부(a)가 이완된 것을 늘리고, 연결부(a)에 발생하는 변형 등에 의해 일어나게 된다.

또한 위에 올려진 하중에 의한 성토층(20)의 압축으로 성토보강재(23)와 벽면패널(21)이 변형하는 것에 의해 또 연결부(a)에 응력이 집중하는 것에 의해서도 벽면의 변위는 일어난다.

지금까지 이와같은 불명확한 응력변화에 대응하기 위해 벽면패널의 두께를 두껍게 하거나 슬라이드 죠인트기능을 갖는 연결부를 크게 하거나 또는 부재를 두껍게 하여 안정성을 확보할 필요가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 행해지는 것으로 슬라이드 기능을 갖는 얇은 콘크리트 패널을 벽면패널로서 사용하는 것에 의해 성토보강재에 큰 응력이 작용하고 또한 압축성 성토의 사용에 의해 성토보강재의 연결부가 변위해도 변형이나 파괴가 발생하지 않아 안정되고 또한 작업성과 경제성에 뛰어난 벽면패널 및 보강토구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1a는 본 발명의 보강토 구조물 일예의 일부 정면도.

도 1b는 본 발명의 보강토 구조물 일예의 종단면도.

도 2a는 본 발명의 벽면패널 일예의 평면도.

도 2b는 본 발명의 벽면패널 일예의 정면도.

도 2c는 본 발명의 벽면패널 일예의 측면도.

도 2d와 도 2e는 각각 도 2b의 가 - 가선, 나 - 나선 단면도이다.

도 3a와 도 3b는 연결금구에 의한 벽면패널과 성토보강재의 연결부 구조를 도시하는 종단면도.

도 3c는 연결금구에 의한 벽면패널과 성토보강재의 연결부 구조를 도시하는 횡단면도.

도 4는 본 발명의 시공방법을 도시하는 일부종단면도.

도 5는 종래의 벽면패널과 성토보강재의 연결부 구조를 도시하는 사시도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 성토층 2: 벽면패널

2a: 확장리브 2b: 보강리브

2c: 제1이음부 2d: 제2이음부

3: 성토보강재 3a: 보강재연결판

3b: 연결구멍 4: 연결금구

4a: 앵커플레이트 4b: 연결플레이트

4c: 연결장공 5: 연결볼트

6: 지압플레이트 7: 턴버클

본 발명에 관한 청구항 1기재의 벽면패널은 직사각형 판형상을 이루고, 중앙부분으로 부터 좌우 양테두리 단부에 정면에서 보아 사다리꼴 형상을 이루고 모서리부가 둔각 또는 원호의 형상을 이루며 좌우대칭으로 돌출하는 확장리브를 갖고, 또한 배면측에 상하방향으로 연속하는 단면이 사다리꼴 형상의 보강리브를 갖고, 이 보강리브에 성토보강재에 연결되는 연결금구를 좌우대칭으로 갖추어 형성된다.

청구항 2기재의 벽면패널은 청구항 1기재에 있어서 연결금구는 바로위에서 보아 U자형상으로 형성되고 또한 보강리브에 매설되어있는 앵커플레이트와, 이 앵커플레이트에 고착되어 벽면패널의 배면측에 돌설되며 또한 성토보강재를 연결하기 위한 연결장공이 상하방향으로 가늘고 길게 형성된 연결플레이트로 형성된다.

청구항 3기재의 벽면패널은 청구항 1 또는 2기재에 있어서, 벽면패널의 주연부에 연결부로서 이음부가 둘레를 따라 연속하여 형성된다.

그리고 청구항 4기재의 보강토구조는 성토층 선단에 상기 벽면패널을 성토층의 법면을 따라 상하방향과 좌우방향으로 인접하여 여러개 설치하고, 또한 상기 성토층내에 성토보강재를 여러개 포설(布設)함과 동시에 그 단부를 상기 연결금구를 통해 상기 벽면패널에 연결하여 이루어진다.

도 1∼도 3은 본 발명의 일실시예를 도시하며, 도면에서 현지 발생 등으로 이루어지는 성토를 고르게 전압(轉壓)하여 성토층(1)이 형성되고, 이 성토층(1) 선단에 여러장의 벽면패널(2)이 성토층(1)의 법면을 따라 상하방향과 좌우방향으로 인접하여 설치되고 있다.

또 성토층(1)내에 성토보강재(3)가 여러층으로 포설되고, 또한 각 성토보강재(3)는 연결금구(4)를 통해 벽면패널(2)에 각각 연결된다.

벽면패널(2)은 직사각형 판형상으로 형성되고, 그 좌우 양테두리 단부에 좌우대칭으로 돌출하는 확장리브(2a)(2a)가 각각 돌설되고 있다. 또 배면측에 2가닥의 보강리브(2b)(2b)가 상하방향으로 평행하게 연속형성된다.

확장리브(2a)는 벽면패널(2) 중앙부분에서 하측으로 정면에서 보아 사다리꼴 형상으로 각각 형성된다. 또 보강리브(2b)는 벽면패널(2)의 양단에서 안쪽으로 단면이 사다리 형상 또는 단면이 직사각형 형상으로 각각 형성되고 있다.

또 확장리브(2a)는 도 2(b)에 도시하는 것과 같이 모서리부(b)가 둔각 또는 원호형상으로 돌설되는 것이 바람직하다. 이것에 의해 성토의 전압시에 좌우, 상하 벽면패널에 가해지는 토압에 불균형이 있어도 또 부동침하 등으로 수직면에서 인접하는 벽면패널(2)들이 변위되어도 확장리브(2a)의 모서리부(b)가 파괴되지 않게 된다. 종래의 패널은 이 부분이 직각형상을 이루고 있기 때문에 모서리부가 파괴되는 경우가 있었다. 특히 박형(薄型)인 패널에서의 이 파괴는 안정상 큰 문제가 된다.

또 벽면패널(2)의 둘레에 제1이음부(2c)와 제2이음부(2d)가 각각 형성되어있다. 제1이음부(2c)는 밑테두리 단부와 한쪽 측 테두리 단부에, 또한 제2이음부(2d)는 위테두리 단부와 다른쪽의 측테두리 단부에 각각 둘레를 따라 연속되어 형성된다.

제1이음부(2c)와 제2이음부(2d)는 벽면패널(2)이 상하방향과 좌우방향으로 각각 인접하여 설치되었을 때 결합함으로써 (도 2(d),(e)참조), 인접하는 벽면패널(2)(2) 사이에 간극을 마련하여 일정 범위의 가동성을 갖게 함으로써 응력집중을 방지하면서 벽면패널(2)이 면 바깥방향으로 어긋나지 않도록 하기 위해 반턱이음을 형성하고 있다.

이렇게 함으로써 벽면패널(2)을 설치할 때에 벽면패널(2)의 위치결정이 쉬워진다. 또 성토의 전압시에 성토층(1)으로부터의 큰 토압으로 인접하는 벽면패널(2)(2) 사이에서 성토의 일부가 유출되거나 벽면패널(2)이 면 바깥방향으로 변위되거나 하는 것을 확실하게 방지할 수 있고, 얇은 벽면패널임에도 불구하고 안정된 벽면이 가능하다.

연결금구(4)는 보강리브(2b)의 배면측에 상하방향으로 일정간격으로 여러개 돌설되고 있다. 또 연결금구(4)는 도 3(a)∼(c)에 도시하는 것과 같이 바로 위에서 보아 U자형상으로 형성되고 또한 보강리브(2b)의 콘크리트 안에 상하방향으로 일정간격으로 매설되고 있는 2장의 앵커플레이트(4a)와, 이 앵커플레이트(4a)의 돌출부분에 각각 고착되어 벽면패널(2)의 배면측으로 평행하게 돌설되고 있는 2장의 연결플레이트(4b)로 형성된다. 연결플레이트(4b)에는 상하방향으로 가늘고 긴 연결장공(4c)이 각각 형성되고 있다.

단부가 U자형상을 이루는 앵커플레이트(4a)를 갖는 연결금구(4)는 인발에 대해 특히 강고하게 콘크리트안에 고정할 수 있기 때문에 2장의 연결플레이트(4b)를 보강리브(2b)에 정확하고 평행하게 또한 강고하게 부착하는 데 효과가 있다.

이렇게 형성된 연결금구(4)에 성토보강재(3)의 단부가 연결장공(4c)을 관통하는 연결볼트(5)에 의해 연결되고 있다.

이와같이 본 발명에서의 벽면패널(2)과 성토보강재(3)의 연결부(a)는 극히 간단한 구조를 이루고, 또한 좌우대칭성을 유지하고 있기 때문에 성토의 압축에 따라 연결부(a)의 위치가 변화해도 연결부(a)에 불명확한 응력이 발생하지 않아 벽면의 변위나 파괴가 잘 일어나지 않는 강고한 구조가 된다.

이와같은 이점은 보강리브(2b)가 상하방향으로 연속하고 있고, 그 보강리브(2b)에 슬라이드기능을 갖는 연결부(연결금구(4))가 돌설되는 경우에 더욱 더 커진다.

성토보강재(3)는 철근, 띠강, 철근격자, 지오텍스타일 등으로 형성되고, 특히 철근으로 형성된 것에 대해서는 연결금구(4)측 단부에 보강재연결판(3a)이 돌설되고, 반대측 단부에 지압플레이트(6)가 부착되고 있다.

또 보강재연결판(3a)에 연결볼트(5)를 끼울 수 있는 연결구멍(3b)이 형성되고 있다.

이렇게 형성된 철근으로 이루어지는 성토보강재(3)는 보강재연결판(3a)을 연결금구(4)의 연결플레이트(4b)(4b)사이에 꽂아 넣음과 동시에 연결장공(4c)과 연결구멍(3b)에 연결볼트(5)를 조이는 것으로 연결금구(4)를 통해 벽면패널(2)의 배면부에 각각 연결되고 있다.

이와같은 구성에 있어서 각 성토보강재(3)는 특히 두껍게 형성된 보강리브(2b)에 연결금구(4)를 통해 연결되고 있기 때문에 성토층(1)의 전압시에 있어 큰 토압에 대해서도 확실하게 저항할 수 있다.

또 전압시 압축에 의한 침하나 구축후 시간 경과에 따른 침하 등에 의해 성토보강재(3)가 침하되었다고 해도 성토보강재(3)의 단부는 연결금구(4)의 연결장공(4c)을 따라 밑으로 슬라이드함으로써 벽면패널(2)과 성토보강재(3)의 연결부(a)에 응력이 집중하는 것은 아니기 때문에 연결부(a)의 파손 및 벽면패널(2)의 변위등을 확실하게 방지할 수 있다.

이 결과 슬라이드기능을 갖는 극히 안정성이 높은 얇은 벽면패널을 사용할 수 있게 되어 작업성과 경제성에 뛰어난 보강토옹벽의 시공이 가능하게 되었다.

또 이와같은 구조로 함으로써 보강리브(2b)를 갖는 부분의 패널두께를 17센티미터이하, 다른부분의 두께를 10센티미터이하로 감소할 수 있었다.

다음은 도 4에 기초하여 시공방법을 간단히 설명한다.

① 처음에 일단의 하부 벽면패널(2A)을 설치하고, 그 배면의 하부 연결금구(4A)의 위치까지 성토함과 동시에 고르게 하부 성토층(1a)을 형성한다.

② 다음은 하부 성토층(1a)위에 일단의 하부 성토보강재(3A)를 포설한다. 그리고 하부 성토보강재(3A)의 단부를 하부 연결금구(4A)에 연결한다. 그 때 하부 성토보강재(3A)의 보강재연결판(3a)을 하부 연결금구(4A)의 연결플레이트(4b)(4b) 사이에 꽂아넣고, 또한 연결장공(4c)과 연결구멍(3c)에 연결볼트(5)를 조이는 것으로 하부 성토보강재(3A)의 단부를 하부 연결금구(4A)와 연결한다.

이 때 하부 성토보강재(3A)에 턴버클(7)을 마련하여 벽면패널(2)의 수직성을 조정할 수도 있다.

③ 다음은 하부 성토보강재(3A)위에 상부의 연결금구(4B)위치까지 성토하고 또한 조심스럽게 전압하여 상부 성토층(1b)을 형성한다.

④ 다음은 상부 성토층(1b)위에 2단의 상부 성토보강재(3B)를 포설한다. 그리고 상부 성토보강재(3B)의 단부를 상부 연결금구(4B)에 연결한다.

이하 마찬가지로 하여 2단, 3단의 상부 벽면패널(2B)(2C)과 상부 성토보강재(3B)(3C)를 성토와 교대로 설치하여 보강토 구조물의 전체를 구축한다.

이렇게 한 시공에 있어 특히 성토의 전압으로 성토보강재(3)가 침하되었다고 해도 성토보강재(3) 단부가 연결금구(4)의 연결장공(4c)을 따라 아래쪽으로 슬라이드할 수 있기 때문에 벽면패널(2)과 성토보강재(3)의 연결부(a)에 응력이 집중되지 않게 되어 연결부(a)가 파손되거나 벽면패널(2)이 변형되거나 하는 경우는 없다.

본 발명에 관한 벽면패널은 이상 설명한 구성으로 이루어지고, 특히 보강리브를 갖는 부분이외를 가능한 한 얇게 형성할 수 있기 때문에 재료의 절약화에 의한 제작원가의 감소를 도모할 수 있음과 동시에 경량화에 의한 작업성이 향상된다.

또 성토보강재는 두껍게 형성된 보강리브에 연결금구(연결부)를 통해 연결되고 있기 때문에 성토층의 전압시 등에 큰 토압에 대해서도 확실하고 강고하게 저항 할 수 있어 강도적으로 극히 안정된다.

또 슬라이드기능을 갖는 연결금구(연결부)는 직사각형 판형상을 이루는 패널에 좌우대칭모양으로 또한 세로방향으로 연속하여 마련된 보강리브에 돌설되고 또한 연결금구(연결부)는 좌우대칭의 간단한 구조를 이루고 있기 때문에 성토보강재가 연결부의 장공을 따라 이동해도 불명확한 응력변화를 일으키지 않아 최소한의 크기를 갖는 연결금구를 이용하여 강고하고 안정된 벽면을 형성할 수 있다.

또 전압시 압축에 의한 침하나 구축후의 시간 경과에 따른 침하등에 의해 성토보강재가 침하되었다고 해도 성토보강재의 단부는 연결금구의 세로로 길게 형성된 연결장공을 따라 아래쪽으로 슬라이드함으로써 벽면패널과 성토보강재의 연결부에 응력이 집중되지 않기 때문에 벽면패널과 성토보강재의 연결부가 절단되거나 벽면패널의 변위등을 확실하게 방지할 수 있다.

또 벽면패널의 형상은 직사각형상으로 형성되며, 그 좌우양단에 확장리브를 마련하고 있고 또 그 확장리브는 둔각 또는 원호형상으로써 돌출하고 있기 때문에 패널을 얇게 해도 모서리부가 파손되지 않는 효과가 있다.

또한 본 발명에 관한 보강토구조는 벽면패널 자체는 좌우공백을 유지하여 가동성을 가지면서 또 성토시 수직방향의 압축에 순응하여 연결부의 성토보강재 아래쪽으로의 이동을 가능하게 하면서 파괴되기 어려운 강고한 보강토 구조를 가능하게 한 것이다.

Claims (5)

1. 성토층의 선단에 이 성토층의 법면을 따라 상하방향과 횡방향으로 인접하여 설치되는 벽면패널에 있어서 직사각형 판모양을 이루고, 그 중앙부분으로 부터 하측의 좌우 양테두리 단부에 정면에서 보아 사다리꼴형상을 이루고, 모서리부가 둔각 또는 원호의 형상을 이루며, 또한 좌우대칭형으로 돌출하는 확장리브를 각각 갖고, 배면측에 상하방향으로 연속하는 단면이 사다리꼴형상의 보강리브를 가지며, 이 보강리브에 성토보강재를 연결하는 연결금구가 각각 좌우대칭으로 설치하고, 상기 연결금구는 위에서 보아 U자모양으로 형성되며 또한 상기 보강리브에 매설된 앵커플레이트와, 이 앵커플레이트에 고착되어 벽면패널의 배면측에 돌설되고 또한 성토보강재를 연결하기 위한 연결장공이 상하방향으로 가늘고 길게 형성된 연결플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 벽면패널.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 벽면패널의 주연부에 연결부로서 이음부가 둘레를 따라 연속하여 형성되는 것을 특징으로 하는 벽면패널.
4. 성토층 선단에 청구항 1 또는 청구항 3기재의 벽면패널을 성토층의 법면을 따라 상하방향과 좌우방향으로 인접하여 여러개 설치하고 또한 상기 성토층내에 성토보강재를 여러개 포설함과 동시에 그 단부를 연결금구를 통해 상기 벽면패널에 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강토구조.
5. 삭제