KR100847358B1 - 압축형 영구 앵커 - Google Patents

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KR100847358B1
KR100847358B1 KR1020080019343A KR20080019343A KR100847358B1 KR 100847358 B1 KR100847358 B1 KR 100847358B1 KR 1020080019343 A KR1020080019343 A KR 1020080019343A KR 20080019343 A KR20080019343 A KR 20080019343A KR 100847358 B1 KR100847358 B1 KR 100847358B1
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이종하
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(자)한진개발공사
(주)한성개발공사
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이종하
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Abstract

본 발명은 압축형 영구 앵커에 관한 것으로, 인장재의 인장시 정착헤드의 인발에 의해 쐐기편이 자연적으로 벌어져 지반에 압착력을 가하도록 함으로써 인발에 대한 버팀강성이 그라우트에 의해 이루어지지 않고 쐐기펴에 의해 이루어지도록 하며, 쐐기편이 정착헤드측에서 제자리 회전 및 슬립없이 벌어지도록 함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 압축형 영구 앵커는, 앵커공(1) 안쪽에 삽입되는 정착 헤드(10)와; 상기 정착 헤드의 후방에 연결되는 가이드블록(20)과; 상기 가이드블록을 관통하여 선단부가 상기 정착 헤드에 고정되고 후단부가 상기 앵커공 외부의 인장기에 연결되는 하나 이상의 인장재(30)와; 상기 인장재의 인장시 상기 가이드블록을 타고 상기 가이드블록으로부터터 벌어져 지반에 박히는 다수의 쐐기편(40)과; 상기 가이드블록의 후단부에 설치되는 패커(50)를 포함하고, 상기 가이드블록은 내부에 상기 인장재가 관통되는 중공부가 형성되며 외주면에 3개의 평평한 제1슬라이딩면(22)을 갖는 삼각 단면이고 상기 정착 헤드로 갈수록 점진적으로 단면적이 커지도록 형성되며, 상기 쐐기편은 내주면에 상기 가이드블록의 3개의 제1슬라이딩면에 각각 슬라이딩 가능하게 지지되는 평평한 제2슬라이딩면(41)이 구비되어 상기 가이드블록의 둘레부에 원형으로 배열되며 탄성재질의 이탈방지링(43)에 의해 결합되어 상기 인장재의 인장시 상기 제1,2슬라이딩면에 의해 슬라이딩 하면서 벌어진다.
Figure R1020080019343
압축형 영구 앵커, 인장재, 쐐기편, 가이드블록

Description

압축형 영구 앵커{ANCHOR}
본 발명은 압축형 영구 앵커에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축형 영구 앵커의 인발에 대한 버팀력이 그라우트에 의해 이루어지지 않고 지중에 박히는 쐐기편에 의해 이루어지도록 함으로써 지반의 상태에 상관없이 지반을 보강할 수 있으며, 쐐기편이 제자리 회전과 슬립없이 동작하여 지반에 견고하게 지지되도록 한 압축형 영구 앵커에 관한 것이다.
일반적으로, 앵커는 절개지 등에서의 절개면의 붕괴방지 및 사면안정, 빌딩 또는 댐 등과 같은 대형 구조물의 지하수에 의한 부상방지, 대형 건물의 지하층 토목 공사시 굴착벽면의 붕괴방지 등에 사용되며, 또한 지진 발생지 등의 건축물이나 대형 철탑 시공시 구축물의 이동이나 왜곡을 방지하기 위해 설치되는 것이다.
앵커공법은 붕괴염려가 있는 지반에 천공기를 이용하여 앵커공을 천공하고, 이 구멍에 그라우트 호스(grout hose)와 복수개의 인장재 및 내하체를 하나의 유닛으로 마련하여 삽입한 다음, 그라우트 호스를 통해 그라우트(grout)를 주입하며, 주입된 그라우트가 내하체와 함께 양생되면 인장재의 다른 한쪽끝단에 고정구를 체결한 후 강연선 내의 인장재를 유압장비 등을 사용하여 인장하여 대상 구조물을 안정시키는 것이다.
이와 같은 앵커는 그라우팅의 지압력 또는 지반과의 마찰력에 의하여 표면으로부터의 인장력을 지지하게 된다.
이러한 앵커공법에서 앵커의 구성요소는 소요응력을 발휘하는 정착부, 이 정착장에서 발휘되는 응력을 전달하는 자유부, 소요응력을 구조체에 작용토록 하는 고정구로 구분된다. 이들 구성요소 중 정착부는 지반과 시멘트 그라우트, 시멘트 그라우트와 인장재의 부착저항에 의해 결정된다. 상기 앵커공법에 사용되는 자유부는 예컨대 주로 다수의 강선이 꼬여있는 와이어로프가 피복된 인장재로 이루어질 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 앵커는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술에 의한 앵커는 그라우트의 지압력에 의해 인발에 대한 버팀강성을 부여하는 것인데, 지반의 상태에 따라 앵커가 삽입된 앵커공의 주변에는 다수의 절리가 존재한다. 따라서, 그라우트는 주입압력에 의해 충진되는 것이기 때문에 상기 앵커공에 주입될 때 절리를 통해 상기 앵커공에서 누출되어 상기 앵커공 내부의 충진율이 낮아짐으로써 지반을 실질적으로 보강하지 못하고 있다. 이때, 상기 절리가 일부분에만 형성된다 하여도 상기 앵커공 내부의 전영역이 하나의 공간이기 때문에 앵커공의 전영역에 충진된 그라우트 내부에 공극이 발생되어 보강이 이루어지지 않게 된다. 여기서, 앵커공 내부의 강도를 측정할 방법이 없기 때문에 공극이 존재하 는 상태를 인지하지 못하고 공사를 진행하게 되고, 결국 지반 붕괴로 인한 대형 사고가 발생될 수 있다.
그리고, 앵커의 외주면이 대개 평평한 면이기 때문에 그라우트와 앵커 사이에 이탈현상이 발생되므로 인장재의 인장시 앵커가 앵커공에서 인발되고, 결과적으로 지반이 붕괴되는 단점도 있다.
또한, 선단 정착부에서 집중적인 하중을 받게 되어 구조적으로 안정하지 못한 문제점이 있어 정착부의 길이를 길게 하였다.
하지만 정착부가 길어지면 단가 및 시공 상의 어려움 등의 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로 특허 제558464호 앵커가 있다.
앵커날개와 케이스의 습동면이 원형이기 때문에 앵커날개가 벌어지려는 방향에 돌맹이가 있을 경우 앵커날개가 돌맹이를 밀거나 깨서 지반에 박히지 못하고 케이스의 둘레부에서 제자리 회전 및 미끄러지게 되어 버팀력을 발생하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쐐기가 지중에 박혀 앵커의 인발에 대한 버팀력을 발생토록 하며, 앵커가 인발될수록 지중에 대한 앵커날개의 고정력이 커지도록 함으로써 지반에 절리나 동공이 존재하여도 지반을 보강할 수 있고 쐐기가 제자리 회전 및 슬립없이 정상적으로 동작하도록 한 압축형 영 구 앵커를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 압축형 영구 앵커는, 앵커공 안에 정착되는 정착헤드, 상기 정착헤드에 연결되는 가이드블록, 상기 가이드블록의 둘레부에 슬라이딩 가능하게 결합되며 상기 정착헤드의 인발시 원주를 가로지르는 방향으로 벌어져 지반에 박히는 쐐기편, 상기 정착헤드에 연결되어 정착헤드를 인발하는 인장재를 포함하고, 상기 가이드블록과 상기 쐐기편의 대향면은 평평한 직선의 슬라이딩면으로 형성된 것을 특징으로 한다.
다르게는, 가이드블록의 양측에 날개부가 돌출되고, 쐐기편이 상기 날개부를 따라 슬라이딩 하도록 결합된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 압축형 영구 앵커에 의하면, 그라우트의 지압력에 의하지 않고 인장재의 인장시 케이스의 인발에 의해 자연적으로 벌어지면서 지중에 박혀 압착력을 가하는 쐐기편에 의해 인발에 대한 버팀강성이 발생되어 지중에 절리가 존재하거나 연약지반의 경우에도 지반을 효과적으로 보강할 수 있으므로 안전사고를 예방할 수 있고, 공사기간을 단축할 수 있다. 특히, 쐐기편이 벌어질 때 앵커공의 내벽에 돌맹이 등이 돌출되어도 쐐기편이 제자리 회전 및 슬립하지 않고 벌어지기 때문에 돌맹이가 깨지게 되어 결국 쐐기편이 지반에 견고하게 박히게 됨으로써 압 축형 영구 앵커로서의 신뢰성을 향상할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
<실시예 1>
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 압축형 영구 앵커(100)는, 앵커공(1) 안쪽에 삽입되는 정착 헤드(10)와; 정착 헤드(10)의 후방(설치 상태 기준)에 연결되는 가이드블록(20)과; 가이드블록(20)을 관통하여 선단부가 정착헤드(10)에 고정되고 후단부가 앵커공(1)(도 4에 도시됨) 외부의 인장기(200)에 연결되는 하나 이상의 인장재(30)와; 인장재(30)의 인장시 가이드블록(20)을 타고 가이드블록(20)으로부터 벌어져 앵커공(1) 둘레의 지반에 박히는 다수의 쐐기편(40)과; 가이드블록(20)의 후단부에 설치되는 패커(50)로 구성된다.
정착헤드(10)는 인장재(30)의 선단부가 고정되는 고정금구(11) 및 고정금구(11)에 분리 가능하게 결합(나사 체결 등)되어 고정금구(11)를 보호하는 캡(12)으로 이루어질 수 있다.
가이드블록(20)은 내부에 인장재(30)가 관통되는 중공부(21)가 형성되며 쐐 기편(40)이 제자리 회전하지 않고 인장재(30)의 인장에 의해 정상적으로 벌어지도록 외주면에는 3개의 평평한 제1슬라이딩면(22)이 형성된다. 즉, 가이드블록(20)은 삼각 단면으로 형성되는 것이다. 가이드블록(20)은 쐐기편(40)들이 벌어질 수 있도록 정착헤드(10)측으로 갈수록 단면적이 커지게 형성된다.
인장재(30)는 가이드블록(20) 내부에 삽입되어 선단부가 정착헤드(10)의 고정금구(11)에 고정되고 후단부가 앵커공(1)의 외부로 돌출되어 인장기(200)에 연결된다.
쐐기편(40)은 가이드블록(20)에 결합된 상태에서는 전체적으로 원형을 이루지면 내주면에는 가이드블록(20)의 제1슬라이딩면(22)을 따라 슬라이딩될 수 있도록 평평한 제2슬라이딩면(41)이 각각 형성된다.
가이드블록(20)과 쐐기편(40)의 제1,2슬라이딩면(22,41)은 각각 평평한 직선면이기 때문에 인장재(30)의 인장시 쐐기편(40)이 가이드블록(20)의 제1슬라이딩면(22)에서 제자리 회전하지 않으며, 아울러, 가이드블록(20)의 인발에 따른 쐐기편(40)의 동작이 원활하도록 제1슬라이딩면(22)에는 가이드홈(23)이 형성되고, 쐐기편(40)의 안쪽에는 가이드홈(23)을 따라 슬라이딩되는 가이드돌기(42)가 구비된다.
쐐기편(40)의 가이드돌기(42)가 가이드홈(23) 내부에서 위상의 변화없이 슬라이딩하여도 가이드블록(20)의 단면적이 커지기 때문에 쐐기편(40)이 벌어질 수 있지만, 쐐기편(40)의 가이드돌기(42)가 가이드블록(20)의 가이드홈(23)에서 이탈하여 가이드돌기(42)의 두께만큼 쐐기편(40)이 더 벌어질 수 있도록 가이드홈(23) 의 선단부에는 경사형 확장유도부(23a)가 형성된다.
3개의 쐐기편(40)은 도 3에서와 같이, 가이드블록(20)의 둘레부에 원주방향을 따라 배열되며, 이 상태를 설치 및 인장시에도 유지할 수 있도록 탄성재질의 이탈방지링(43)에 의해 결합된다. 이탈방지링(43)은 압축형 영구 앵커(100)의 설치시 쐐기편(40)들이 가이드블록(20)에 밀착되도록 하는 한편 가이드블록(20)의 인발에 의해 쐐기편(40)들이 벌어지더라도 쐐기편(40)들이 가이드블록(20)에서 이탈되지 않도록 할 수 있는 탄성력을 갖는다.
패커(50)는 통상의 패커로서, 유압식, 밀크 주입식 등이 사용되며, 가이드블록(20)의 후방에 버팀고정링(60)을 사이에 두고 설치되며 밀크 등의 주입에 의해 팽창되면서 앵커공(1)을 밀봉한다. 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만 패커(50)의 전후방에는 각각 인장재(30)들이 이동 가능하게 관통되며 패커(50)를 지지하는 패커링이 설치된다. 즉, 패커(40)는 상기 패커링에 의해서 설치되는 것이며, 가이드블록(20)은 인발시 패커(50)에 간섭되지 않는 길이로 이루어진다.
본 발명에 의한 압축형 영구 앵커의 시공 방법은 다음과 같다.
(S10) 앵커공 천공. 토목 공사시 지반의 붕괴 등을 막기 위하여 압축형 영구 앵커(100)를 설치하며, 이를 위하여 천공기(미도시)를 이용하여 지중에 앵커공(1)을 천공한다.
(S20) 압축형 영구 앵커 삽입. 가이드블록(20)의 제1슬라이딩면(22)에 쐐기편(40)의 제2슬라이딩면(41)을 맞춰 쐐기편(40)들을 가이드블록(20)의 둘레부에 배 열하고 이탈방지링(43)을 결합하여 쐐기편(40)을 가이드블록(20)에 고정한다. 정착헤드(10)의 고정금구(11)에 인장재(30)의 선단부를 고정한 후 고정금구(11)에 캡(12)을 결합하고, 인장재(30)를 가이드블록(20) 내부에 관통시키며, 패커(50)를 장착하여 압축형 영구 앵커(100)를 조립하며, 이 조립된 압축형 영구 앵커(100)를 앵커공(1)에 삽입한다.
(S30) 앵커공 밀봉. 패커(50)에 밀크를 주입하면 패커(50)가 팽창되어 앵커공(1)을 막게 되어 정착헤드(10)에서부터 패커(50)까지의 공간이 밀폐된다.(이상 도 4참고)
(S40) 인장. 도 5에서와 같이, 인장기(200)를 통해 인장재(30)를 서서히 인장하면, 인장재(30)가 인장되면서 정착헤드(10)와 함께 가이드블록(20)이 외부를 향해 인발된다. 이때, 가이드블록(20)은 정착헤드(10)와 함께 앵커공(1) 내부에서 앵커공(1)의 중심방향(인장기(200) 방향)을 따라 직선 이동하지만 가이드블록(20)의 단면적이 점진적으로 커지기 때문에 쐐기편(40)들은 가이드블록(20)의 인발에 따라 원주를 가로지르는 방향으로 벌어지게 되며, 가이드블록(20)이 인발될수록 쐐기편(40)들은 지반에 더욱 깊숙이 박히게 된다. 쐐기편(40)은 제1,2슬라이딩면(22,41)을 통해 슬라이딩됨과 아울러 가이드돌기(42)가 가이드홈(23) 내부를 이동하면서 슬라이딩하여 가이드블록(20)의 둘레부에서 제자리 회전하지 않고 정해진 방향으로만 벌어지게 된다.
한편, 가이드돌기(42)가 가이드홈(23)을 타고 슬라이딩 하다가 확장유도부(23a)를 넘어 가이드블록(20)의 외주면에 지지되면 가이드돌기(42)의 두께만큼 쐐기편(40)들이 더 벌어지게 됨으로써 쐐기편(40)에 의해 더욱 큰 버팀력이 발생된다.
쐐기편(40)들이 벌어질 때 앵커공(1) 내벽에 돌맹이 등이 돌출된 경우 쐐기편(40)은 평평한 제1,2슬라이딩면(22,41)에 의해 벌어지기 때문에 가이드블록(20)의 둘레부에서 제자리 회전하거나 미끄러지지 않고 벌어지는 방향을 유지한다. 즉,
쐐기편(40)은 진행방향이 돌맹이 등의 방해물이 존재하여도 돌맹이를 깨거나 밀어 지반에 견고하게 박힐 수 있다.
(S50) 앵커공 밀봉. 그라우트를 앵커공(1)에 주입하여 앵커공(1)을 밀봉함으로써 앵커공(1) 내부에 이물질이 유입되지 않도록 한다. 본 발명에 의해 주입되는 그라우트는 인발에 대한 버팀력과 상관없이 단순히 앵커공(1)을 밀봉하는 것이기 때문에 앵커공(1)의 입구측에만 주입할 수 있다.
압축형 영구 앵커(100)가 설치된 상태에서 지반의 응력, 인장력 등에 의해 압축형 영구 앵커(100)에 인발력이 가해질 수 있는데, 압축형 영구 앵커(100)가 인발되려고 할수록 쐐기편(40)이 더욱 벌어지면서 지반에 깊이 박히기 때문에 압축형 영구 앵커(100)는 인발되지 못한다.
결국, 쐐기편(40)이 제자리 회전하지 않고 원주를 가로지르는 방향으로만 벌어짐으로써 쐐기편(40)이 지반에서 미끄러지지 않으므로 지반에 견고하게 박힐 수 있다.
<실시예 2>
도 6 내지 도 8에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 압축형 영구 앵 커(100)는, 가이드블록(70)과 쐐기편(80)의 구조가 실시예 1과 상이하고 그 이외의 구성은 실시예 1과 동일하므로 본 실시예에 의한 신규한 구성인 가이드블록(70)과 쐐기편(80)에 대해서만 구체적으로 설명하며 그 이외의 구성은 실시예 1과 동일 부호를 부여한다.
가이드블록(70)은 내부에 인장재가 관통되는 중공부가 형성되며 정착헤드(10)로 갈수록 외경이 커지는 원통형 몸체(71), 몸체(71)의 둘레부에 대칭으로 배치되는 한 쌍의 날개부(72)로 이루어진다.
한 쌍의 쐐기편(80)은 반달형이면서 내주면이 가이드블록(70) 몸체(71)의 경사를 따라 테이퍼지고 양측이 가이드블록(70)의 날개부(72)를 따라 슬라이딩되도록 결합된다.
본 실시예에서도 쐐기편(80)의 내주면에는 가이드돌기(81)가 구비되고, 가이드블록(70)의 외주면에 가이드홈(73)이 형성되어, 가이드돌기(81)가 가이드홈(73)을 따라 이동하면서 쐐기편(80)의 안정적인 슬라이딩을 유도한다.
본 실시예에 의하면, 가이드블록(70)의 양측에 날개부(72)가 돌출되고, 쐐기편(80)이 벌어질 때 날개부(72)에 의해 쐐기편(80)이 가이드블록(70)에서 제자리 회전하지 못하여 가이드블록(70)은 원주를 가로지르는 방향으로 벌어지게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 압축형 영구 앵커의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 압축형 영구 앵커의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 압축형 영구 앵커에 적용된 쐐기편의 배열 상태도.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 압축형 영구 앵커의 작동 상태도.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 의한 압축형 영구 앵커의 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 의한 압축형 영구 앵커의 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 의한 압축형 영구 앵커의 작동 상태도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 정착헤드, 20,70 : 가이드블록
30 : 인장재, 40,80 : 쐐기편
50 : 패커,

Claims (4)

  1. 앵커공(1) 안쪽에 삽입되는 정착 헤드(10)와; 상기 정착 헤드의 후방에 연결되는 가이드블록(20)과; 상기 가이드블록을 관통하여 선단부가 상기 정착 헤드에 고정되고 후단부가 상기 앵커공 외부의 인장기에 연결되는 하나 이상의 인장재(30)와; 상기 인장재의 인장시 상기 가이드블록을 타고 상기 가이드블록으로부터 벌어져 상기 앵커공 둘레의 지반에 박히는 다수의 쐐기편(40)과; 상기 가이드블록의 후단부에 설치되는 패커(50)를 포함하고,
    상기 가이드블록은 내부에 상기 인장재가 관통되는 중공부가 형성되며 외주면에 3개의 평평한 제1슬라이딩면(22)을 갖는 삼각 단면이고 상기 정착 헤드로 갈수록 점진적으로 단면적이 커지도록 형성되며,
    상기 쐐기편은 내주면에 상기 가이드블록의 3개의 제1슬라이딩면에 각각 슬라이딩 가능하게 지지되는 평평한 제2슬라이딩면(41)이 구비되어 상기 가이드블록의 둘레부에 원형으로 배열되며 탄성재질의 이탈방지링(43)에 의해 결합되어 상기 인장재의 인장시 상기 제1,2슬라이딩면에 의해 슬라이딩 하면서 벌어지는 것을 특징으로 하는 압축형 영구 앵커.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드블록의 제1슬라이딩면에는 각각 선단부에 경사진 확장유도부(23a)가 구비된 가이드홈(23)이 형성되고, 상기 쐐기편의 안쪽에는 상기 가이드홈을 따라 슬라이딩되는 가이드돌기(42)가 구비되어, 상기 가이드돌기 가 상기 가이드홈을 따라 슬라이딩하다가 상기 확장유도부를 타고 상기 가이드홈을 벗어나면서 2차로 상기 지반에 압착되는 것을 특징으로 하는 압축형 영구 앵커.
  3. 앵커공(1) 안쪽에 삽입되는 정착 헤드(10)와; 상기 정착 헤드의 후방에 연결되는 가이드블록(70)과; 상기 가이드블록을 관통하여 선단부가 상기 정착 헤드에 고정되고 후단부가 상기 앵커공 외부의 인장기에 연결되는 하나 이상의 인장재(30)와; 상기 인장재의 인장시 상기 가이드블록을 타고 상기 가이드블록으로부터 벌어져 상기 앵커공 둘레의 지반에 박히는 한 쌍의 쐐기편(80)과; 상기 가이드블록의 후단부에 설치되는 패커(50)를 포함하고,
    상기 가이드블록(70)은 내부에 상기 인장재가 관통되는 중공부가 형성되며 상기 정착 헤드로 갈수록 외경이 커지는 원통형 몸체(71), 상기 몸체의 둘레부에 대칭으로 배치되는 한 쌍의 날개부(72)로 이루어지며,
    상기 한 쌍의 쐐기편(80)은 반달형이면서 내주면에 상기 가이드블록의 몸체의 경사를 따라 테이퍼지고 양측이 상기 가이드블록의 날개부를 따라 슬라이딩되면서 벌어지는 것을 특징으로 하는 압축형 영구 앵커.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 가이드블록의 몸체의 외주면에는 가이드홈이 형성되고, 상기 쐐기편의 안쪽에는 상기 가이드홈을 따라 슬라이딩되는 가이드돌기가 구비되어, 상기 쐐기편이 상기 가이드돌기의 안내를 받아 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 압축형 영구 앵커.
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