KR101025258B1 - 그라운드 혼합형 앵커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 앵커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구식 앵커와 제거식 앵커의 장점만을 혼합한 그라운드 혼합형 앵커에 관한 것이다.

본 발명에 의한 그라운드 혼합형 앵커는, 지반 내에 시공된 후에 제거가능하도록 피복된 하나 이상의 제1강연선; 지반 내에 시공된 후에 정착되도록 비피복(非被覆)된 하나 이상의 제2강연선; 및 상기 제1 및 제2 강연선을 길이방향으로 분리가능하게 연결시키는 커플러를 포함한다.

이에 의해, 본 발명은 제2강연선이 비피복됨에 따라 그라우트 등을 통해 지반 내에 보다 견고하고 안정적으로 정착될 수 있고, 이에 그 긴장력(인장력)이 더욱 강화 내지 보강될 수 있는 장점이 있다. 더불어, 본 발명은 그 시공 후에 제1강연선을 커플러를 통해 용이하게 제거함으로써 제거식의 장점을 획득할 수 있다.

앵커, 영구식, 제거식, 강연선, 커플러

Description

그라운드 혼합형 앵커{GROUND COMPLEX ANCHOR}

본 발명은 앵커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영구식 앵커와 제거식 앵커의 장점만을 혼합한 그라운드 혼합형 앵커에 관한 것이다.

일반적으로, 앵커 공법은 토목이나 건축의 구조물을 지반에 정착시키기 위한 것으로, 강연선과 같은 고강도의 인장재로 연결한 후에 인장재에 높은 긴장력을 도입하여 구조물에 횡방향 또는 연직방향의 구속력 또는 선행 하중(pre stress) 등을 가함으로써 지반에서 발생하는 과도한 응력, 변형, 변위 등으로부터 구조물을 보호 내지 안정화시키는 공법이다.

이러한 앵커 공법에 이용되는 앵커는 그 말뜻과 같이 지반에 박는 못이란 의미로서, 지반과 구조물을 하나의 집합체로 묶는 효과를 발휘하며 일반적으로 강선과 시멘트 그라우트로 구성되어 있다. 앵커는 가설 토류벽의 지보공, 영구 앵커 토류벽, 송전탑 기초, 댐의 보강, 지하구조물의 부력앵커, 사면보강 등에 다양하게 사용된다.

앵커는 정착되는 지반의 종류에 따라 암반앵커(Rock anchor) 및 그라운드 앵커(Ground anchor)로 분류되고, 그 설치되는 방향에 따라 타이백(tieback) 및 타이 다운(tiedown) 등으로 분류되며, 주입되는 그라우트의 압력에 따라 저압형 앵커 및 고압형 앵커로 분류되며, 앵커의 그라우트체에 긴장력이 가해지는 방식에 따라 인장형 및 압축형으로 분류되고, 앵커에 가해지는 응력분포 방식에 따라 응력집중형 및 응력분산형으로 구분되고, 응력집중형은 앵커의 선단 측에 응력이 집중되도록 하는 방식이고, 응력분산형은 앵커의 정착구간 전체에 걸쳐 응력을 균일하게 분산시키도록 하는 방식이다.

그리고, 앵커는 그 사용기간에 의한 분류로서 제거식 앵커 및 영구식 앵커로 구분된다.

제거식 앵커는 그 사용기간이 2년 이내로 가설벽이나 지반을 일시적으로 지지하기 위한 것으로, 그 시공 후에 지반 내에 설치된 강연선을 제거하도록 구성된다.

영구식 앵커는 그 사용기간이 2년 이상으로 구조물의 잔존기간과 관련있으며, 보통 2년 이상의 장기간 하중을 유지하기 위하여 지반 내에 설치된 강연선을 제거하지 않도록 구성된다.

하지만, 토지 이용률 증대를 위하여 인접지의 경계선에 근접시켜 공사를 할 필요성이 커지게 되면서, 영구식 앵커의 경우에는 그 강연선이 지중에 잔류하고, 이 강연선이 지중 장애물화되어 인접지의 개발공사와 지하보상권 등의 문제를 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.

이에 따라, 최근에는 그 시공 후에 강연선을 제거하는 제거식 앵커에 대한 관심이 커지고 있는 것이 현재의 실정이다.

하지만, 제거식 앵커가 갯벌 등과 같은 연약지반에 시공될 경우, 강연선의 전체 길이가 쉬스 등에 의해 피복됨에 따라 강연선의 외주면이 지반의 흙과 마찰하지 않으므로, 강연선이 지반 내에 견고하게 긴장 또는 인장되지 못하는 단점이 있었다. 즉, 연약지반에 시공되는 강연선은 그 긴장력(인장력) 또는 지지하중이 견고하지 못하여 구조물 또는 지반의 안정화를 확보할 수 없는 단점이 있었다.

즉, 종래의 제거식 앵커는 시공 후에 강연선을 제거함으로써 인접지의 개발공사와 지하보상권 등의 문제를 일으키지는 않지만 그 긴장력 또는 지지하중이 견고하지 못하는 단점이 있었고, 이에 반해 종래의 영구식 앵커는 강연선의 긴장력을 확보할 수는 있지만 그 시공 후에도 강연선을 제거하지 않으므로 인접지와의 개발공사 및 지하보상권 등의 문제를 일으키는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 영구식 앵커와 제거식 앵커의 장점만을 조합함으로써 강연선의 긴장력(인장력)을 보강 내지 강화시킴과 더불어 강연선의 일부를 제거할 수 있는 그라운드 혼합형 앵커를 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 강연선의 일부에 비피복시킴으로써 전체 강연선의 긴장력을 더욱 강화 내지 보강함으로써 연약지반 등에서도 구조물 또는 지반의 안정화를 도모할 수 있고, 또한 강연선의 시공 후에 강연선의 일부를 제거함으로써 인접지의 개발공사 또는 지하보상권 등의 문제를 유발하지 않는 그라운드 혼합형 앵커를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 앵커는,

지반 내에 시공된 후에 제거가능하도록 피복된 하나 이상의 제1강연선;

지반 내에 시공된 후에 정착되도록 비피복된 하나 이상의 제2강연선; 및

상기 제1 및 제2 강연선을 길이방향으로 분리가능하게 연결시키는 커플러를 포함한다.

이상과 같이, 본 발명은 제2강연선이 비피복됨에 따라 그라우트 등을 통해 지반 내에 보다 견고하고 안정적으로 정착될 수 있고, 이에 그 긴장력(인장력)이 더욱 강화 내지 보강될 수 있는 장점이 있다. 더불어, 본 발명은 그 시공 후에 제1 강연선을 커플러를 통해 용이하게 제거함으로써 제거식의 장점을 획득할 수 있다.

상기 커플러는,

상기 제1강연선의 하단이 해체가능하게 연결되고, 내부에 중공부를 가지고, 그 내주면에는 테이퍼면이 형성된 제1몸체;

상기 제2강연선의 상단이 연결되고, 내부에 중공부를 가진 제2몸체;

상기 제1 및 제2 몸체를 분리가능하게 연결시키고, 그 내부에 중공부를 가진 중간몸체; 및

상기 제1몸체의 중공부와 중간몸체의 중공부에 설치되고, 상기 제1강연선의 하단을 해체가능하게 클램핑하는 클램핑유닛을 포함한다.

상기 클램핑유닛은,

상기 제1몸체의 중공부 및 상기 중간몸체의 중공부에서 상하 이동가능하고, 서로에 대해 벌림 내지 오무려지게 설치된 복수의 웨지; 및

상기 복수의 웨지를 하부에서 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함하고,

상기 각 웨지는 그 외주면에 테이퍼면을 가지고, 상기 웨지의 테이퍼면은 상기 제1몸체의 테이퍼면에 밀착가능한 것을 특징으로 한다.

상기 제2몸체는 그 하부에 관통공을 가지고, 상기 제2강연선의 상단에는 스토퍼가 고정되며, 상기 제2강연선의 스토퍼는 그 외경이 상기 제2몸체의 관통공 보다 큰 것을 특징으로 한다.

상기 제1강연선은 쉬스에 의해 피복되고, 상기 제1강연선의 외주면과 상기 쉬스의 내주면은 소정간격으로 이격되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은, 강연선의 일부에 비피복시킴으로써 전체 강연선의 긴장력을 더욱 강화 내지 보강함으로써 연약지반 등에서도 구조물 또는 지반의 안정화를 도모할 수 있고, 또한 강연선의 시공 후에 강연선의 일부를 제거함으로써 인접지의 개발공사 또는 지하보상권 등의 문제를 유발하지 않는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 앵커는 지반의 앵커공(50)에 시공되는 하나 이상의 제1강연선(10), 각 제1강연선(10)에 개별적으로 연결되는 하나 이상의 제2강연선(20), 및 제1 및 제2 강연선(10, 20)을 분리가능하게 연결시키는 커플러(30)를 포함한다.

제1강연선(10)은 그 상단(11)이 지면으로 돌출되고, 이 상단(11)은 지면의 정착구(14)를 통해 구조물(67)측에 일정시간 동안 고정될 수도 있다. 그리고, 구조물(67)의 변형 등을 방지하기 위하여 지압판(63) 및 대좌(64) 등이 설치된다.

제1강연선(10)은 지반의 앵커공(50) 내에 길이방향으로 긴장되어 시공된다. 특히, 제1강연선(10)는 그 외주면이 합성수지 재질의 쉬스(15, sheath)에 의해 피복됨으로써 보호된다. 이 쉬스(15)에 의해 제1강연선(10)은 지반의 흙과 마찰하지 않으며, 수분 또는 습기 등으로부터 보호될 수 있다. 이에 의해 제1강연선(10)을 통해 긴장력이 도입된다. 쉬스(15)의 일단은 소켓커넥터(15a)를 통해 후술하는 제1몸체(31)측에 결합될 수 있다. 제1강연선(10)의 외주면과 쉬스(15)의 내주면은 소정간격으로 이격되고, 이에 의해 제1강연선(10)의 제거 작업을 매우 용이하게 할 수 있다.

제1강연선(10)의 일부 외주면은 내하체(60)의 홈(61)에 끼워지고, 내하체(60)는 제1강연선(10)을 따라 길이방향으로 복수개가 배치될 수도 있다. 한편, 제1강연선(10)은 후술하는 커플러(30) 내에 구비된 클램핑유닛(40)을 통해 선택적으로 해체가능하다.

제2강연선(20)은 제1강연선(10)의 하단에 커플러(30)를 통해 연결되고, 제2강연선(20)은 그 외주면이 비피복(非被覆)되어 있다. 이에 의해 제2강연선(20)은 그 외주면이 비피복됨에 따라 지반의 흙과 접촉하여 마찰함으로써 그라우트(68) 등을 통해 지반의 앵커공(50) 내에 보다 견고하게 정착될 수 있다. 즉, 본 발명은 비피복(非被覆)된 제2강연선(20)이 지반 내에 견고하게 정착됨으로써 전체 강연선(10, 20)의 긴장력(인장력)이 월등하게 향상되고, 이에 구조물(67) 또는 지반의 안정화를 보다 확실하게 보장할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 커플러(30)는 제1강연선(10)의 하단이 해제가능하게 연결되는 제1몸체(31), 제2강연선(20)의 상단이 연결되는 제2몸체(32), 제1몸체(31)와 제2몸체(32)를 분리가능하게 결합시키는 중간몸체(33), 제1몸체(31) 및 중간몸체(33) 내에 설치된 클램핑유닛(40)을 포함한다.

제1몸체(31)는 그 상하부가 개방되고, 중공부를 가진다. 제1몸체(31)는 그 내주면에 테이퍼면(31a)을 가지고, 이 테이퍼면(31a)에 의해 제1몸체(31)은 그 상단 내경이 하단 내경보다 작게 형성된다. 제1몸체(31)의 상부 개구에는 쉬스(15)의 소켓커넥터(15a)가 분리가능하게 나사결합되는 나사부(31b)가 형성되고, 제1몸체(31)의 하부 개구에는 중간몸체(33)가 분리가능하게 나사결합되는 나사부(31c)가 형성된다.

중간몸체(33)는 그 상부가 개방되고, 하부가 폐쇄되며, 중공부를 가진다. 중간몸체(33)의 상단에는 나사부(33d)가 형성되고, 이 나사부(33d)가 제1몸체(31)의 나사부(31c)에 분리가능하게 나사결합됨으로써 제1몸체(31)의 중공부와 중간몸체(33)의 중공부는 밀폐된다.

중간몸체(33)는 그 저면에 하부방향으로 연장된 돌출부(33a)를 가지고, 이 돌출부(33a)의 외주면에는 나사부(33b)가 형성된다. 돌출부(33a)의 중심부에는 제2강연선(20)의 상단을 수용할 수 있는 수용홈(33c)이 형성되어 있다.

제1몸체(31)와 중간몸체(33)의 중공부에는 제1강연선(10)의 하단을 해제가능하게 클램핑하는 클램핑유닛(40)이 배치된다.

이 클램핑유닛(40)은 제1강연선(10)의 하단을 해제가능하게 클램핑하는 복수의 웨지(41), 복수의 웨지(41)를 하부에서 탄성적으로 지지하는 탄성부재(42)를 포함한다.

각 웨지(41)는 그 외측면에 테이퍼면(41a)을 가지고, 이 테이퍼면(41a)은 제1몸체(31)의 테이퍼면(31a)에 밀착가능하다. 웨지(41)들의 테이퍼면(41a)들이 제1몸체(31)의 테이퍼면(31a)에 밀착됨으로써 복수의 웨지(41)는 제1몸체(31)에 쐐기 결합된다.

각 웨지(41)의 하부 외주면에는 홈(41b)이 원주방향으로 형성되고, 각 웨지(41)의 홈(41b)들은 상호 소통한다. 이에 복수의 웨지(41)의 각 홈(41b)에는 고정링(41c)이 장착되고, 이 고정링(41c)은 복수의 웨지(41)를 하부에서 결합시킴과 더불어 웨지(41)들의 하단에서 내경방향으로 힘을 부가한다. 이 고정링(41c)에 의해 복수의 웨지(41)는 외경방향으로의 벌어짐과 내경방향으로의 죔이 용이해진다. 그리고, 고정링(41c)은 탄성고무 또는 탄성금속체 등의 재질로 이루어짐이 바람직하지만, 웨지(41)들의 결합 및 힘의 부가라는 역할을 수행할 수 있다면 그외 다양한 재질로 이루어질 수도 있다.

웨지(41)들의 하단 내경에는 저지판(41e)이 결합되고, 이 저지판(41e)은 제1강연선(10)의 단부를 저지한다. 각 웨지(41)의 표면에는 PET(polyethylene terephtalate) 등과 같은 윤활층이 피복될 수 있고, 이에 의해 복수의 웨지(41)가 제1몸체(31) 및 중간몸체(33)의 중공부를 따라 상하 이동시에 마찰력을 감소시킴과 더불어 열발생을 완화시켜 원활한 이동을 용이하게 할 수 있다. 각 웨지(41)의 내경면에는 나사부 등과 같은 요철부(41d)가 형성되고, 이에 의해 복수의 웨지(41)는 제1강연선(10)의 하단부를 보다 기밀하게 클램핑할 수 있다.

탄성부재(42)는 중간몸체(33)의 중공부 내에 설치되고, 복수의 웨지(41) 저면을 탄성적으로 지지한다. 이 탄성부재(42)는 일정한 하중 또는 일정한 충격력이 가해질 경우 그 탄성력과 반발력을 상실할 정도의 탄성계수를 가진 압축스프링으로 이루어질 수 있다.

복수의 웨지(41)가 하방향으로 힘을 받을 경우 탄성부재(42)는 압축되고, 이에 의해 각 웨지(41)의 테이퍼면(41a)들이 제1몸체(31)의 테이퍼면(31a)에서 이탈됨으로써 복수의 웨지(41)는 고정링(41c)을 기준으로 벌어진다.

제2몸체(32)는 그 상부 및 하부가 개방되고, 그 내부에 중공부가 형성된다. 제2몸체(32)의 상부 내경면에는 나사부(32b)가 형성되고, 제2몸체(32)의 나사부(32b)는 중간몸체(33)의 나사부(33b)에 분리가능하게 나사결합된다.

제2몸체(32)는 그 하부에 관통공(32a)을 가지고, 제2강연선(20)의 상단에는 스토퍼(25)가 고정되고, 스토퍼(25)의 외경은 상기 관통공(32a)의 내경 보다 크게 형성된다. 이에, 제1강연선(10)을 긴장시키면 그 긴장력이 제1몸체(31) 및 중간몸체(33)를 통해 제2몸체(32)로 전달되고, 이에 대응하여 스토퍼(25)의 저면이 제2몸체(32)의 관통공(32a)의 상부가장자리를 가압함으로써 제2강연선(20)에는 적절한 긴장력이 발생된다.

이와 같은 본 발명의 작용을 다음과 같이 상세히 설명한다.

제1 및 제2 강연선(10, 20)을 커플러(30)를 통해 연결한 상태에서 지반의 앵커공(50) 내에 삽입한 후에 그라우트(68)를 제2강연선(20) 주위로 주입함으로써 제2강연선(20)을 지반 내에 정착시킨다. 여기서, 제2강연선(20)은 비피복됨으로써 지반 내에 보다 견고하고 안정적으로 정착될 수 있다.

그런 다음, 제1강연선(10)의 상단(11)을 당기면 제1강연선(10)을 통해 도입된 긴장력이 제2몸체(32) 및 제2강연선(20)에 전달되고, 특히 제2강연선(20)은 스토퍼(25)가 제2몸체(32)의 관통공(32a)의 상부가장자리를 가압함으로써 충분한 긴장력이 발생된다.

그리고, 필요에 따라 제1강연선(10)은 상기 클램핑유닛(40)의 해체작동에 의해 제거될 수 있다. 이러한 클램핑유닛(40)의 작동관계를 도 4 내지 도 6을 참조하여 아래와 같이 상세히 설명한다.

도 4는 제1강연선(10)이 클램핑유닛(40)에 클램핑된 상태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1강연선(10)의 하단이 저지판(41e)에 밀착되고, 복수의 웨지(41)는 각 테이퍼면(41a)들이 제1몸체(31)의 테이퍼면(31a)에 밀착됨으로써 복수의 웨지(41)는 내경방향으로 오무려져 제1강연선(10)의 하단부를 클램핑한다. 그리고, 탄성부재(42)는 원래의 비압축상태를 유지하면서 복수의 웨지(41)를 지지한다.

도 5는 제1강연선(10)이 클램핑유닛(40)에 의해 해체되는 과정을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1강연선(10)의 상단을 해머 등에 의해 순간적으로 타격하면, 이 타격력에 의해 복수의 웨지(41)는 제1몸체(31)의 중공부 및 중간몸체(33)의 중공부 내에서 하방향으로 이동한다. 이에 탄성부재(42)는 압축상태가 되고, 웨지(41)의 각 테이퍼면(41a)이 제1몸체(31)의 테이퍼면(31a)에서 이탈됨으로써 복수의 웨지(41)는 외경방향으로 벌어져 제1강연선(10)의 하단은 클램핑유닛(40)으로부터 해체된다.

그런 다음, 타격력이 해제되면 탄성부재(42)는 그 반발력에 의해 신장되어 원래 상태로 복귀하고, 이러한 탄성부재(42)의 복귀 작동에 의해 제1강연선(10)은 도 6과 같이, 상방향으로 이동함으로써 클램핑유닛(40)으로부터 제1강연선(10)의 하단이 분리된다. 이어서, 제1강연선(10)은 지반의 앵커공(50)에서 완전히 제거될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 비피복된 제2강연선(20)이 지반 내에 보다 견고하게 정착됨으로써 강연선(10, 20)의 긴장력(인장력)을 보다 강화 내지 보강할 수 있고, 이에 의해 연약지반 등에서도 구조물 또는 지반의 안정화를 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 제2강연선(20)이 그 긴장력을 유지한 상태로 지반 내에 잔류함에 따라, 제1강연선(10)의 제거 후에도 연약지반을 부분적으로 안정화시킬 수 있는 부가적인 효과를 구현할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커를 도시한 설치단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 앵커의 커플러를 도시한 분해사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 앵커의 커플러 부분을 도시한 결합사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 앵커의 커플러 부분을 도시한 결합단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 앵커의 클램핑유닛에 의해 제1강연선의 하단이 해체되는 과정을 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 앵커의 커플러에서 제1강연선의 하단이 분리되는 과정을 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10: 제1강연선 15: 쉬스

20: 제2강연선 30: 커플러

40: 클램핑유닛

Claims (5)

1. 지반 내에 시공된 후에 제거가능하도록 피복된 하나 이상의 제1강연선, 지반 내에 시공된 후에 정착되도록 비피복된 하나 이상의 제2강연선, 및 상기 제1 및 제2 강연선을 길이방향으로 분리가능하게 연결시키는 커플러를 포함하고,

   상기 커플러는,

   상기 제1강연선의 하단이 해체가능하게 연결되고, 내부에 중공부를 가지고, 그 내주면에는 테이퍼면이 형성된 제1몸체;

   상기 제2강연선의 상단이 연결되고, 내부에 중공부를 가지며, 하부에 관통공을 가진 제2몸체;

   상기 제1 및 제2 몸체를 분리가능하게 연결시키고, 그 내부에 중공부를 가진 중간몸체; 및

   상기 제1몸체의 중공부와 중간몸체의 중공부에 설치되고, 상기 제1강연선의 하단을 해체가능하게 클램핑하는 클램핑유닛을 구비하며,

   상기 제2강연선의 상단에는 스토퍼가 고정되며, 상기 제2강연선의 스토퍼는 그 외경이 상기 제2몸체의 관통공 보다 크게 형성되고, 상기 제2강연선의 스토퍼는 상기 제2몸체의 관통공의 상부가장자리를 가압하며,

   상기 제1강연선은 쉬스에 의해 피복되고, 상기 제1강연선의 외주면과 상기 쉬스의 내주면은 소정간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 그라운드 혼합형 앵커.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 클램핑유닛은,

   상기 제1몸체의 중공부 및 상기 중간몸체의 중공부에서 상하 이동가능하고, 서로에 대해 벌림 내지 오무려지게 설치된 복수의 웨지; 및

   상기 복수의 웨지를 하부에서 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함하고,

   상기 각 웨지는 그 외주면에 테이퍼면을 가지고, 상기 웨지의 테이퍼면은 상기 제1몸체의 테이퍼면에 밀착가능한 것을 특징으로 하는 그라운드 혼합형 앵커.
4. 삭제
5. 삭제

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