KR100761363B1 - 지중 앵커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목이나 건축의 구조물을 지반에 정착시키기 위하여 시공하는 앵커에 관한 것으로, 앵커의 인장력이 현저하게 향상되고 시공이 편리하며 자재비의 절감이 현저한 앵커를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 앵커를 지표면에 고정하기 위한 정착구와, 지중에 매설되는 앵커체와, 상기 정착구와 앵커체를 연결하여 상기 정착구에서 가해지는 인장력을 상기 앵커체에 전달하는 텐던으로 이루어진 앵커로서, 상기 정착구에는 상기 텐던의 일단부를 고정하는 고정수단이 구비되어 있고, 상기 앵커체에는 상기 텐던의 타단부를 고정하는 고정수단이 구비되어 있으며, 상기 텐던은 하나 이상의 PC 강선으로 이루어지며, 상기 텐던의 주위에는 상기 앵커체에서 상기 정착구 방향으로 소정 길이에 걸쳐 나선형상으로 선형부재가 배치되며, 상기 나선형상의 직경은 상기 앵커체 쪽이 상기 정착구 방향의 단부에 비해 큰 것을 특징으로 하는 앵커를 제공한다.

앵커, 텐던, 보강재

Description

지중 앵커 {AN UNDERGROUND ANCHOR}

도 1은 본 발명에 따른 앵커가 지반의 앵커공에 매립되어 정착되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 앵커에서 앵커체 부분에 대한 확대단면도이다.

도 3은 도 2의 "A" 부분에 대한 확대 단면도이다.

도 4는 도 2의 "B" 부분에 대한 확대 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 앵커에서 정착구 부분에 대한 확대단면도이다.

도 6은 보강재가 쐐기형일 때와 일자형일 때에 받는 저항력의 차이에 대한 개념도이다.

도 7은 종래의 앵커가 지반의 앵커공에 매립되어 정착되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 앵커 11: 정착구

12: 지압판 13: 헤드

14: 웨지 15: 앵커캡

21: 텐던 22: PC 강선

23: 스페이서 24: 스프링재

31: 앵커체 32: 지압체

33: 고정부 34: 웨지

35: 보호캡 41: 그라우팅

본 발명은 토목이나 건축의 구조물을 지반에 정착시키기 위하여 시공하는 앵커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 앵커의 인장력이 현저하게 향상되고 시공이 편리하며 자재비의 절감이 현저한 압축형 앵커에 관한 것이다.

앵커 공법은 토목이나 건축의 구조물을 지반에 정착시키기 위하여 고강도의 강재로 연결하여 그 강재에 높은 긴장력을 도입하여 구조물에 횡방향 또는 연직방향의 구속력 또는 선행 하중을 가하기 위한 공법으로 국내외에서 활발하게 사용되고 있다.

상기 앵커공법에 사용되는 앵커는 인발에 대한 저항력과 전단력이 함께 요구되는 보강재로서, 압축형 앵커과 인장형 앵커로 나뉜다.

인장형 앵커는 인장재와 주입재 즉 그라우팅재 간의 부착력에 의해 인장력이 전달되는 기구이다. 인장형 앵커에서 마찰저항은 앵커의 정착부의 끝부분에서 지표면 방향으로 향할수록 커지는데, 이때 그라우팅재는 인장응력을 받게 된다. 한편 그라우팅재는 인장응력에 약하기 때문에 인장형 앵커의 경우 그라우팅재에 크랙이 발생하여 인장력이 저하되는 등의 단점이 있다.

이에 비해, 압축형 앵커는 인장재 선단의 압축에 의해 하중이 전달되므로, 그라우팅재에는 압축응력을 받게 된다. 그런데 그라우팅재는 압축응력에는 강하기 때문에 더 큰 응력에도 용이하게 견딜 수 있고, 진행성 파괴의 영향을 감소시키는 효과도 있는 등의 장점을 가지므로, 널리 사용되고 있는 앵커이다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 압축형 앵커(100)는 정착구(101)와 텐던(102)과, 앵커체(103a,103b)로 이루어져 있는데, 상기 앵커체(103a,103b)의 아래에 앵커와 그라우팅재와의 마찰저항력을 높이기 위해 표면에 요철부가 형성되어 있는 보강재(104)를 배치하도록 하고 있다. 이로 인해 앵커의 인장력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 그러나 상기 보강재는 철강으로 주조하거나, 기계가공하여 표면에 요철부를 형성시켜야 하므로 앵커의 원가가 대폭적으로 상승하는 원인이 되었다.

한편 전술한 보강재를 사용하지 않는 앵커는 제조비용은 절감되지만, 인장력이 떨어지는 문제점이 있으므로, 우수한 인장력과 함께 저비용으로 제조할 수 있는 앵커가 요구되었다.

본 발명은 전술한 종래의 압축 앵커의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 우수한 인장력을 나타내면서도 매우 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 압축형 앵커를 제공하는 것으로 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 앵커를 지표면에 고정하기 위한 정착 구와, 지중에 매설되는 앵커체와, 상기 정착구와 앵커체를 연결하여 상기 정착구에서 가해지는 인장력을 상기 앵커체에 전달하는 텐던으로 이루어진 앵커로서, 상기 정착구에는 상기 텐던의 일단부를 고정하는 고정수단이 구비되어 있고, 상기 앵커체에는 상기 텐던의 타단부를 고정하는 고정수단이 구비되어 있으며, 상기 텐던은 하나 이상의 PC 강선으로 이루어지며, 상기 텐던의 주위에는 상기 앵커체에서 상기 정착구 방향으로 소정 길이에 걸쳐 나선형상으로 선형부재가 배치되며, 상기 나선형상의 직경은 상기 앵커체 쪽이 상기 정착구 방향의 단부에 비해 큰 것을 특징으로 하는 앵커를 제공한다.

또한, 상기 나선형상의 직경은 상기 앵커체에서 상기 정착구 방향으로 갈수록 줄어들어 전체적으로 콘 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 선형부재는 통상의 철근으로 제조될 수도 있으며, 스프링강으로 제조될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 앵커의 경우 종래의 앵커와 달리, 일종의 보강재로서 소정 길이에 걸쳐 나선형상으로 된 선형부재를 사용하며, 이 선형부재의 형상을 대략 콘 형상을 이루도록 나선상으로 앵커의 텐던 주위를 감되, 그 직경이 앵커체에서 정착구 방향으로 갈수록 작게 하여 콘 형상을 이루도록 한 것에 특징이 있다.

이와 같이, 텐던의 주위에 선형부재를 배치한 후, 그라우팅재를 주입하여 경화시키면, 상기 선형부재가 콘크리트에서 배력 철근과 같은 역할을 하게 되어 그라우팅재의 강도를 높이는 작용을 하는 보강재가 된다.

한편 앵커 내에 있는 텐던은 상기 선형부재에 의해 구속되어 자연히 콘 형상을 이루게 된다. 따라서 상기 선형부재에 의해 구속되는 텐던는 전체적으로 웨지(wedge) 형상을 이루게 되며, 반면 종래의 앵커에서 텐던는 일직선으로 형성되게 되어 있다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 덴던부가 콘 형상의 선형부재에 의해 구속되면, 전체적으로 그 형상이 쐐기 형상을 이루게 된다. 이에 반해 종래의 텐던의 경우 덴던이 도 6a에 도시된 바와 같이 일직선으로 되어 있다. 한편 앵커를 인발하게 되면, 쐐기 형상을 이루고 있으면 직경이 작은 부분에 하중이 집중되게 되고, 동시에 이 부분에서 텐던의 변형이 있어야만 앵커의 인발이 가능한 것이므로, 직선으로 되어 있는 경우에 비해 인발저항력이 향상되게 된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 텐던을 구성하는 PC강선이 모이는 지점(도면상 "B"로 표시된 영역)에서는 인발시 하중이 집중되게 되므로, 앵커체(도면상 "C"로 표시된 영역)에 하중이 집중되는 것을 분산하는 역할을 할 수 있게 된다. 따라서 앵커체 부분에 과도한 하중이 걸리지 않기 때문에, 그라우팅재의 크랙 발생 가능성이 줄어들게 된다.

한편, 상기 선형부재로 이루어진 보강재는 텐던의 길이방향을 따라 2개 이상 배치될 수 있다. 2개 이상 배치되게 되면, 하중의 분산이 보다 용이해진다.

또한, 상기 선형부재는 스프링재가 바람직하나, 일반적인 철근을 사용하여도 무방하다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 앵커에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하 도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 앵커가 지반의 앵커공에 매립되어 정착되어 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 앵커에서 앵커체 부분에 대한 확대단면도이고, 도 3은 도 2의 "A" 부분에 대한 확대 단면도이며, 도 4는 도 2의 "B" 부분에 대한 확대 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 앵커에서 정착구 부분에 대한 확대단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 앵커(10)는 정착구(11), 텐던(21) 및 앵커체(31)로 이루어져 있다.

상기 정착구(11)는 앵커(10)를 지표면에 고정시키는 작용을 하는 구성으로, 앵커(10)에 가해지는 선행 하중을 지표면에 분산시켜 지표면을 구속하는 작용을 하는 지압판(12)과, 텐던(21)의 PC 강선의 선단부를 고정하는 헤드(13) 및 웨지(14)와, 상기 헤드(13), 웨지(14) 및 PC 강선의 선단의 노출부를 커버하여 상기 헤드(13) 등의 부식 및 손상을 방지하는 앵커 캡(15)으로 이루어져 있다.

상기 텐던(21)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 앵커에 소요되는 응력을 직접 발휘하는 부분인 정착장(fixed length)과 정착장에서 발휘된 응력을 전달하는 부분인 자유장(free length)으로 나뉘어져 있다.

또한 상기 텐던(21)은 2 이상의 PC 강선(22)으로 이루어져 있고, 각각의 강선은 그 외부의 부식을 방지하기 위해 폴리에스테르와 같은 수지로 코팅되어 있다. 또한 도 3(이해의 편의를 위해 일부 PC강선은 도시하지 않음)에 도시되어 있는 바와 같이, 일정 간격을 두고 스페이서(23)를 배치함으로써, PC 강선(22)의 간격을 유지하게 되어 있다.

그리고 상기 정착장에는 앵커체(31)에서 정착구(11) 방향으로 갈수록 직경이 줄어들도록 스프링재(24)가 나선상으로 감겨져 콘 형상을 이룸으로써 내부에 배치되는 PC 강선을 구속하여 PC 강선도 콘 형상을 이루도록 되어 있다.

상기 콘 형상을 이루는 스프링재(24)는 앵커(10)의 보강재 역할을 함과 동시에, 내부에 배치되는 PC 강선(22)을 콘 형상을 이루도록 하여, 전술한 바와 같이, 앵커(10)를 인발할 때, 보다 큰 저항력을 받을 수 있도록 하는 작용을 한다.

상기 앵커체(31)는 텐던(21)으로부터의 하중을 지반으로 전달하는 작용을 하는 구성으로, 상기 텐던(21)의 PC 강선(21)의 단부를 견고하게 고정하기 위한 고정부(33) 및 웨지(34)와, 그라우트에 압축응력을 가하는 지압체(32) 및 상기 고정부(33) 및 웨지(34)와 상기 웨지(34)로부터 돌출되는 PC 강선(22)의 선단부의 부식을 방지하기 위한 보호캡(35)로 이루어져 있다.

한편 상기 보호캡(35)의 내부에는 방청성을 보다 높이기 위하여 그리스와 같은 방청제를 충진할 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 앵커(10)의 작용에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 지반에 천공작업을 하여 앵커 삽입구멍을 형성한 후, 본 발명에 따른 앵커(10)를 삽입구멍에 삽입한다. 그리고 삽입된 앵커(10)의 측면으로 나란하게 삽입되는 그라우팅 튜브(미도시)를 통해 콘크리트와 같은 그라우팅 재료를 주입하여 앵커와 함께 천공에 채워져서 그라우팅재(40)를 형성하게 된다.

그라우팅재(40)가 형성되면, 앵커(10)에 인장력을 가하여 선행 하중을 가하게 되는데, 앞에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 앵커(10)의 경우, 콘 형상으로 나선상으로 배치된 선형부재로 인해 내부에 배치되는 PC 강선(22)도 선형부재(24)에 의해 구속됨으로써, 전체적으로 콘 형상을 이루며, 이에 따라 앵커(10)의 인장시, 앵커가 인발되기 위해서는 PC 강선(22)들이 상기 선형부재(24)에서 직경이 가장 작은 부분("B" 부분)으로 빠져 나와야 하므로, 종래 직선형으로 PC 강선이 배치된 경우에 비해 인발저항력이 보다 향상된다.

또한 본 발명에 따른 앵커(10)의 경우, 철강의 주조나 기계가공을 통해 제조되지 않고, 스프링재나 일반 철근을 감아서 콘 형상으로 하여 사용하기 때문에, 자재비 및 가공비가 현저하게 줄어든다. 이에 따라 종래 보강재를 주물 또는 기계가공에 의해 제조하는 것에 비해, 앵커의 가격을 절반 이하로 줄일 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 앵커는 선형부재를 콘 형상으로 배치한 보강재를 사용함으로써, 앵커의 인장력이 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 보강재는 단순히 스프링재나 철근을 콘 형상으로 감은 것에 불과하기 때문에 제조가 용이하고 자재비가 매우 적게 들므로, 종래 주조 또는 기계가공을 통한 보강재를 사용한 앵커에 비해 가격이 매우 저렴한 이점이 있다.

Claims (5)

1. 앵커를 지표면에 고정하기 위한 정착구와, 지중에 매설되는 앵커체와, 상기 정착구와 앵커체를 연결하여 상기 정착구에서 가해지는 인장력을 상기 앵커체에 전달하는 텐던으로 이루어진 앵커로서,

   상기 정착구에는 상기 텐던의 일단부를 고정하는 고정수단이 구비되어 있고,

   상기 앵커체에는 상기 텐던의 타단부를 고정하는 고정수단이 구비되어 있으며,

   상기 텐던은 하나 이상의 PC 강선으로 이루어지며, 상기 텐던의 주위에는 상기 앵커체에서 상기 정착구 방향으로 소정 길이에 걸쳐 나선형상으로 선형부재가 배치되며, 상기 나선형성의 직경은 상기 앵커체에서 상기 정착구 방향으로 갈수록 줄어들어 전체적으로 콘 형상을 이루고,

   상기 텐던의 주위에 커버재를 설치하지 않아 그라우팅재가 상기 텐던의 내부에 주입될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 선형 부재는 상기 텐던의 주위에 2 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 앵커.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 선형 부재는 스프링재로 이루어진 것을 특징으로 하는 앵커.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 선형 부재는 철근인 것을 특징으로 하는 앵커.

Images