KR100690014B1 - 나선판을 갖는 강재 구조 - Google Patents

나선판을 갖는 강재 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나선판을 갖는 강재를 일체형이 아닌 조립형으로 형성하여 운송 및 보관이 용이하고 규격화하여 대량생산이 가능하며 시공현장에서 그 길이에 맞게 조립하여 시공하므로 시공의 효율성 및 경제성이 높은 나선판을 갖는 강재 구조에 관한 것이다.
이는 철재로 이루어지고 하측단에 날카로운 각을 갖는 지반삽입구(11)가 형성된 강재(10)와; 상기 강재(10)의 외주면에 형성되고 서로 연결되어 회전되면서 그 지름이 강재보다 길게 형성되는 다수의 나선판(20)과; 상기 나선판(20)을 갖는 강재(10)를 서로 연결하는 결합수단(20);으로 구성한다.
강재, 나선판, 결합수단, 보강편

Description

나선판을 갖는 강재 구조{Use steel material that have spiral plate struction}
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도 3은 본 발명의 나선판을 갖는 강재 구조를 나타낸 정면도
도 4a~4b는 본 발명의 강재를 나타낸 사시도
도 5~6d는 본 발명의 결합수단의 구성을 나타낸 단면도
도 7~8c은 본 발명의 나선판의 구성을 나타낸 정면도
도 9a~9b는 본 발명의 보강대의 구성으 나타낸 사시도
도 10은 본 발명의 사용상태를 나타낸 예시도
도 11~12은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 강재 20: 나선판
30: 결합수단 40: 보강편
50: 연결관 60: 버튼고정구
본 발명은 나선판을 갖는 강재 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나선판을 갖는 강재를 네일 및 앵커 인장재로 이용하여 지반에 천공작업이 필요 없이 직접 삽입하므로 천공작업 및 그라우팅과 그라우트 양생과 같은 시공공정을 줄이므로 시공공정이 간편하여 시공 기간을 단축 및 시공비를 절감할 뿐만 아니라 시공정밀도를 향상시키는 것이다.
일반적으로, 지하구조물 공사, 사면공사, 옹벽공사 등 각종 굴착공사시 굴착 배면 쪽의 토사나 암반이 유실 또는 붕괴하는 것을 방지하기 위해서 설치되는 벽체는 토압에 의해 파괴될 수 있기 때문에 굴착 배면 쪽에 네일링(Nailing)이나 그라운드앵커(Ground Anchor)와 같은 보강공법을 이용하여 벽체를 지탱해야 한다.
이와 같은 두 공법의 시공순서는 소정의 깊이까지 지반 굴착을 하고, 천공장비를 이용하여 지반을 천공한 후에 천공 내부로 네일이나 앵커체 삽입한다.
그런 다음, 천공 내부로 그라우트재를 주입하고, 그라우트가 완벽하게 양생 된 후에는 네일링의 경우에는 와이어매쉬를 설치하고, 외부로 노출된 네일링으로 지압판을 설치한 후에 너트로 조여 고정하는 순이고, 앵커의 경우에는 천공된 벽체에 띠장과 대좌를 설치한다.
그리고 별도의 인장장비를 이용하여 앵커체에 긴장력을 가한 후에 띠장이나 대좌에 정착하는 순으로 시공하게 된다.
상기 네일링 및 그라운드 앵커공법은 크게 사용기간과 지지방식에 따라 분류하게 되는데, 지지방식에 따른 분류는 첫째로 지반과 그라우트 사이의 마찰력에 의해 지지되는 마찰형과, 지압판이나 수동저항체 등에 의해 지반과의 수동저항력 또는 지압력으로 지지되는 지압형 및 마찰형과 지압형을 복합시킨 복합형으로 나눌 수 있다.
종래의 네일링 및 그라운드앵커 공법은 대부분 지반과 그라우트 사이의 마찰력을 이용하여 지지되는 마찰형 네일링 및 마찰형 그라운드앵커 공법이므로 반드시 그라우트와 같은 충진제를 이용하여 인장재와 그라우트, 그라우트와 지반을 일체화 시켜야만 한다.
상기 그라우트와 같은 충진제는 네일 및 앵커 인장재에 별도로 연결된 그라우트 호스를 통해 천공 홀 선단부터 주입되어진다.
기존 마찰형 공법에서 네일봉 및 앵커 인장재를 제거하기 위해서는 네일봉 및 앵커 인장재가 그라우트와 부착되어서는 안된다.
따라서, 이러한 부착을 방지하기 위해 각각의 인장재에 호스와 같은 쉬스관을 씌우게 되며, 네일봉과 앵커 인장재에 작용되는 하중은 그라우트와 부착되어지는 네일의 경우에는 소켓을, 앵커의 경우 내하체로 각각 하중을 전달되어 최종적으로 그라우트에 전달된 하중은 그라우트와 지반 사이의 마찰력에 의해 지반으로 전이된다.
공사현장 이외의 타부지 예를 들면, 인접대지 또는 도로 등에 네일봉 및 앵 커 인장재가 시공되었을 경우에는 네일봉 및 앵커 인장재를 지반으로부터 제거하거나 영구 점용료를 내야 한다.
이때, 제거식의 경우 네일봉 및 앵커 인장재가 그라우트와 부착되어 있지 않기 때문에 충격이나 비틈력 등의 기계적인 장치를 이용하여 지반으로 부터 네일봉 및 앵커 인장재를 제거하는 방식이다.
기존 마찰형 공법은 일정한 깊이 까지 지반을 굴착한 후 굴착 배면쪽 하향경사방향으로 지반을 선행 천공하고, 네일 및 앵커체를 선행 천공된 홀 속으로 집어넣은 다음 네일 및 앵커체에 연결된 호스를 통해 시멘트 페이스트, 레진 또는 시멘트 몰탈 등과 같은 그라우트(grout)를 주입하여 천공 홀을 채우고 상기 그라우트가 소정의 시간이 경과한 후 양생이 완료되었을 때, 벽체에 네일봉 및 앵커 인장재를 정착시킨다.
종래의 마찰형 공법은 천공 홀이 붕괴하거나 그라우트 관리 소홀로 인하여 그라우트 강도가 저하되어 그라우트 파괴, 부착력 저하, 그라우트와 지반의 마찰력 저하 등으로 소정의 하중을 확보하지 못하여 재시공되거나 추가 보강이 이루어지는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 주된 목적은 나선판을 갖는 강재인 네일 및 앵커 인장재를 이용하여 지반에 직접 삽입하므로 천공작업 및 그라우팅과 그라우트 양생과 같은 시공공정을 줄이므로 시공공정이 간편하여 시공 기간을 단축시키고 시공비를 절감할 뿐만 아니라, 시공정밀도를 향상시키는 나선판을 갖는 강재 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 인접 타부지에 시공된 네일 및 앵커인장재을 보다 쉽고 간편하게 제거하여 시공완료 후 타부지에 시공되어 있는 네일 및 앵커 인장재의 잔류로 인한 법적 분쟁이 발생하지 않도록 하는 것이다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면 도 3 은 본 발명의 나선판을 갖는 강재의 구조를 상세히 나타내고 있다.
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상기와 같이 나선판을 갖는 강재의 본체(100)는, 하측단에 지반삽입구(11)가 형성된 강재(10)와, 강재(10)의 외주면에 형성되고 지름이 강재보다 길게 형성된 다수의 나선판(20)과, 나선판(20)을 갖는 강재(10)을 서로 연결하는 결합수단(30)으로 구성한다.
상기 강재(10)은 철재로 형성되고 그 하단에 뽀족하게 형성된 지반삽입구(11)를 형성한다. 지반삽입구(11)는 지반에 가장 먼저 접촉되어 지반 내부로의 삽입을 용이하게 한다.
상기 강재(10)는 원형관이나 사각관형을 주로 사용하고, 지반조건에 따라 다각형관을 사용할 수 있다. 또한, 강재(10)는 원형봉, 사각봉, 다각봉으로 사용할 수 있다.
상기 나선판(20)은 강재(10)의 외주면에 상측에서 하측으로 나선을 이루면서 그 지름이 강재(10)보다 길고, 일정한 간격을 두고 용접하여 사용한다.
상기 강재(10)은 첨부된 도면 도 4a 내지 도 4b에서 보는 바와 원형관 및 사각관으로 형성하고 그 외주면에 2~3개의 나선판(20)을 형성하여 사용한다.
상기와 같은 강재(10)와 나선판(20)은 부식되는 것을 방지하기 위하여 아연 도금 처리하여 사용한다.
상기 결합수단(30)은 나선판(20)이 형성된 강재(10)를 서로 연결하여 길게 사용할 수 있도록 하는 것이다.
상기 나선판(20)이 결합된 강재(10)는 네일이나 앵커 인장재로 사용하게 되는 것이다.
상기 결합수단(30)은 첨부된 도면 도 5에서 보는 바와 같이 상기 원형관으로 된 강재(10a)의 일측단을 확관하고, 다른 원형관의 강재(10b)를 확관된 곳으로 삽입하고, 이들을 볼트(15)와 너트(16)로 체결하여 고정토록 한다.
또한, 상기 결합수단(30)은 첨부된 도면 도 6a에서 보는 바와 같이 상기 원형관으로 된 강재(10a)의 일측단을 확관하고 내주면에 나사산(12)을 형성하고, 다른 원형관의 강재(10b) 일측단 외주면에 나사산(12)를 형성한다. 그리고 이들 강재(10a)(10b)를 서로 나사 결합한 후에 볼트(15)와 너트(16)를 이용하여 고정한다.
또, 나사 결합된 강재(10a)(10b)는 확관된 강재(10a)의 외주면으로 스프링의 탄성에 의해 체결되는 버튼고정구(60)로 고정하여 사용하게 된다.
이와 같은 결합수단(30)은 첨부된 도면 도 6c에서 보는 바와 같이 원형관의 강재(10a)(10b)의 양측단에 나사산(12)을 형성한다. 그리고 내주면에 나사산(51)을 갖는 연결관(50)으로 양쪽 강재(10a)(10b)를 서로 나사 결합한 후에 연결관(50)의 외주면 양측에서 볼트(15)와 너트(16)를 이용하여 양 강재(10a)(10b)를 고정한다.
또한, 첨부된 도면 도 6d에서 보는 바와 같이 상기 연결관(50)의 외주면 양측으로 스프링)의 탄성에 의해 체결되는 버튼고정구(60)로 고정할 수 있다.
상기 본 발명은 첨부된 도면 도 7에서 보는 바와 같이 원형관으로 된 강재(10)의 일측 끝단에 외주면에 결합공(21)을 갖는 나선판(20)을 형성하고, 그 강재(10)를 서로 밀착한 후 나선판(20)에 형성된 결합공(21)으로 볼트(22)와 너트(23)를 이용하여 서로 연결되도록 고정한다.
이와 같이 나선판(20)이 형성된 강재(10)은 일정한 길이로 다수개를 형성하고, 이를 시공현장에서 사용 용도에 맞게 여러 개를 연결하여 사용하므로 사용이 매우 간편하고, 안전한 시공을 할 수 있게 된다.
상기 나선판(20)은 강재(10)의 외주면에 다양한 모양으로 결합되어 사용하게 되는데, 이는 첨부된 도면 도 8a에서 보는 바와 같이 상측의 나선판(20)은 넓고 하측으로 내려 갈수록 지름이 작아지면서 형성된 보조나선판(20a)이 일체형으로 연결되어 나선을 이루고 있다.
또한, 첨부된 도면 도 8b에서 보는 바와 같이 상측 나선판(20)의 하측으로 연속적으로 연결되어 않고 독립적으로 형성되며 상측 나선판(20)의 지름보다 작은 다수개의 보조나선판(20a)을 결합한다.
또, 상기 나선판(20)은 도면 도 8c에서 보는 바와 같이 상측부분(U)은 지름이 적고 상측부분과 연결된 중간부분(M)은 지름이 넓으며 그 하측부분(L)은 다시 상측부분과 같이 지름이 적은 형태로 나선이 이루어져 있다.
상기와 같은 나선판(20)의 표면에는 지반에서 하중에 의해 휘어지거나 틀어지는 것을 방지하기 위하여 보강편(40)을 형성한다.
상기 보강편(40)은 첨부된 도면 도 9a에서 보는 바와 같이 나선판(20)의 표 면에 나선방향과 동일하게 원형의 철근(41)을 용접하여 보강한다. 이때, 철근(41) 대신 철판을 사용하여도 무방하다.
또한, 첨부된 도면 도 9b와 같이 나선판(20)의 표면에 나선방향과 동일하게 L자형 앵글(42)을 용접하여 사용하게 된다.
상기와 같이 나선판(20)을 갖는 강재(10)의 결합수단(30)에 의해 다수개를 연결하여, 전술한 공정에서와 같이 네일이나 앵커인장재로 사용하게 된다.
이는 첨부된 도면 도 10에서 보는 바와 같이 나선판(20)이 형성된 강재(10)를 별도의 회전장치를 통해 지반속으로 회전시키면서 삽입한다.
이때, 나선판(20)과 지반 사이에서 발생하게 되는 지압력이 네일이나 앵커 인장재에 전달시켜 토류 벽체를 지탱하고 토사나 암의 붕괴 및 유실을 방지하게 되며, 지반의 환경과 조건에 따라 강관이나 강봉의 직경 및 두께를 여러 형태로 변경하여 사용하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 다른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 첨부된 도면 도 11에서 보는 바와 같이 송전탑(70)의 지반 하측으로 나선판(20)을 갖는 강재(10)을 연결수단(30)으로 연결하여 다수개를 길게 삽입하여 파일 또는 마이크로파일을 형성한다. 이는 송전탑(70)에서 발생하는 하중과 하중 등으로 부터 발생하는 압축력 및 인장력을 지반으로 전이시켜 안정성을 확보하게 된다.
또한, 첨부된 도면 도 12과 같이 연약 지반의 내부로 나선판(20)을 갖는 강재(10)을 연결수단(30)으로 연결하여 다수개를 삽입하여 파일 또는 마이크로파일을 형성하고, 그 두부에 콘크리트를 타설하여 구조물(80)을 양생한다.
이는 별도의 천공작업 및 그라우트 작업이 없어 시공이 간편하고 지반과 나선판이 서로 맞물려 있어 구조물의 압축력과 인장력을 지반으로 전이시켜 안정성이 확보하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 나선판을 갖는 강재를 일체형이 아닌 조립형으로 형성하여 운송 및 보관이 용이하고, 규격화하여 대량생산이 가능하며, 시공현장에서 그 길이에 맞게 조립하여 시공하므로 시공의 효율성 및 경제성이 매우 높은 효과가 있다.
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또, 각각의 강재을 다양한 형태를 결합하여 시공 길이에 맞게 조립이 간편하고, 나선판의 형태를 다양하게 형성하여 용도와 환경에 맞게 선택할 수 있어 활용성이 좋고, 나선판에 별도의 보강편을 형성하여 나선판이 지반으로 원활하게 삽입되는 효과가 있다.

Claims (14)

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  3. 철재로 이루어지고 하측단에 날카로운 각을 갖는 지반삽입구가 형성된 강재와;
    상기 강재의 외주면에 형성되고 서로 연결되어 회전되면서 그 지름이 강재보다 길게 형성되는 다수의 나선판과;
    상기 나선판을 갖는 강재를 서로 연결하는 결합수단;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 강재와 나선판은 부식을 방지하기 위하여 아연도금한 것을 포함함을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 강재는 원형 강관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 강재는 사각형이나 다각형 강관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 강재은 원형이나 사각, 다각형의 강봉으로 이루어진 것을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 결합수단은 상측과 하측 강재를 서로 볼트와 너트로 결합하도록 구성함을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 결합수단은 상측과 하측 강재의 양측단에 삽입공을 갖는 나사산을 형성하고, 이를 연결관으로 결합한 후에 볼트와 너트로 결합하여 고정토록 구성함을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 결합수단은 연결관의 외주면 일측으로 스프링의 탄성에 의해 체결되는 버튼고정구로 고정되도록 구성함을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 강재는 외면에 결합공을 갖는 나선판을 강재의 끝단에 형성하고, 그 결합공으로 볼트와 너트를 이용하여 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  12. 제 3항에 있어서,
    상기 나선판은 서로 연결되고 하측으로 갈수록 지름을 작아지도록 형성한 것을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 나선판은 그 외면에 철재로 된 보강편이 형성된 것을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 보강편은 L자형 앵글로 형성된 것을 특징으로 하는 나선판을 갖는 강재 구조.
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