KR101128364B1 - 밴드를 이용한 프리스트레스 도입에 의해 인장강도를 보강한 초고성능 콘크리트 맨홀 뚜껑 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 초고성능 콘크리트를 이용하여 지면에 개방되는 맨홀의 개방구를 덮는 맨홀 뚜껑을 제작함에 있어서, 맨홀 뚜껑을 감는 밴드를 이용하여 횡방향으로 프리스트레스를 도입함으로써 인장강도를 보강한 신규한 구성의 맨홀 뚜껑에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명에서는 원판 형상을 가지도록 UHPC로 제작된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 측면에 결합되는 횡방향 구속 밴드(20)로 이루어지고; 상기 횡방향 구속 밴드(20)는 열이 가해지면 팽창하고 열이 제거되면 수축하는 재질로 이루어지며; 상기 본체(10)에 횡방향 구속 밴드(20)가 결합되지 아니한 상태에서 상기 횡방향 구속 밴드(20)에 의해 이루어지는 원의 직경은 본체(10)의 직경 미만의 크기를 가지고 있고; 열이 가해져서 상기 횡방향 구속 밴드(20)가 이루는 원의 직경이 본체(10)의 직경 이상이 되었을 때 본체(10)가 상기 횡방향 구속 밴드(20)에 삽입되고 횡방향 구속 밴드(20)가 냉각되어 횡방향 구속 밴드(20)가 수축하여 본체(10)를 조임으로써, 본체(10)에 횡방향 구속 프리스트레스가 가해져 있으며; 상기 UHPC는, 시멘트, 실리카흄, 잔골재, 충전재, 감수제, 섬유 및 배합수로 이루어지고, 굵은 골재는 포함하지 아니하며 150MPa 이상의 압축강도를 가지는 UHPC인 것을 특징으로 하는 초고성능 콘크리트 맨홀 뚜껑이 제공된다.

Description

밴드를 이용한 프리스트레스 도입에 의해 인장강도를 보강한 초고성능 콘크리트 맨홀 뚜껑{Ultra High Performance Concrete Cap for Manhole}

본 발명은 맨홀의 뚜껑에 관한 것으로서, 구체적으로는 지면에 개방되는 맨홀의 개방구를 덮는 맨홀 뚜껑을, 150MPa 이상의 압축강도를 가지는 초고성능 콘크리트(Ultra High Performance Concrete/이하, "UHPC"라고 약칭함)로 제작하되, 맨홀 뚜껑을 감는 밴드를 이용하여 맨홀 뚜껑의 횡방향으로 프리스트레스를 도입함으로써, 맨홀 뚜껑의 인장강도를 보강한 신규한 구성의 맨홀 뚜껑에 관한 것이다.

맨홀을 설치하게 되면, 지면에 개방되는 맨홀의 개방구에는 뚜껑이 덮여진다. 이러한 맨홀 뚜껑은 지금까지 강재로 제작되었다. 그런데 강재로 제작된 맨홀 뚜껑은 도로 등에 설치될 경우 차량이 통행하면서 발생하는 충격으로 소음이 크게 발생하게 되는 단점이 있다. 또한 강재로 제작된 맨홀 뚜껑은 강재라는 재료의 성질 때문에 부식에 취약하며, 단가가 매우 비쌀 뿐만 아니라, 심지어는 고물로 판매하려는 사람들로 인하여 도난이 발생하는 경우도 많다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 단점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 강재로 제작된 맨홀 뚜껑이 가지고 있던 문제점인 큰 소음의 발생과 부식에 대한 취약성, 더 나아가 고가의 강재로 제작됨으로 인한 경제성 저하 및 도난 발생의 문제를 해소하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 원판 형상을 가지도록 UHPC로 제작된 본체와, 상기 본체의 측면에 결합되는 횡방향 구속 밴드로 이루어지고; 상기 횡방향 구속 밴드는 열이 가해지면 팽창하고 열이 제거되면 수축하는 재질로 이루어지며; 상기 본체에 횡방향 구속 밴드가 결합되지 아니한 상태에서 상기 횡방향 구속 밴드에 의해 이루어지는 원의 직경은 본체의 직경 미만의 크기를 가지고 있고; 열이 가해져서 상기 횡방향 구속 밴드가 이루는 원의 직경이 본체의 직경 이상이 되었을 때 본체가 상기 횡방향 구속 밴드에 삽입되고 횡방향 구속 밴드가 냉각되어 횡방향 구속 밴드가 수축하여 본체를 조임으로써, 본체에 횡방향 구속 프리스트레스가 가해져 있으며; 상기 UHPC는, 시멘트, 실리카흄, 잔골재, 충전재, 감수제, 섬유 및 배합수로 이루어지고, 굵은 골재는 포함하지 아니하며 150MPa 이상의 압축강도를 가지는 UHPC인 것을 특징으로 하는 초고성능 콘크리트 맨홀 뚜껑이 제공된다.

본 발명에 의하면 UHPC로 맨홀 뚜껑이 제작된다. 따라서 차량 등이 통행할 때 종래의 강재로 이루어진 맨홀 뚜껑에 비하여 소음의 발생이 줄어드는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에 따른 맨홀 뚜껑은 부식의 염려가 없으며, 내구성 역시 현저하게 향상되는 효과가 있다. 또한 본 발명은 맨홀 뚜껑이 주로 콘크리트로 제작되기 때문에 종래의 강재로 이루어진 맨홀 뚜껑에 비하여 제작 단가가 저렴하여 공사비를 절감할 수 있게 되며, 도난의 우려도 없게 되는 효과가 발휘된다.

특히, 밴드에 의해 맨홀 뚜껑에 프리스트레스 횡구속력이 작용하게 되므로, 맨홀 뚜껑의 인장강도가 크게 향상되는 효과가 발휘된다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1은 UHPC로 제작된 본체(10)에 횡방향 구속 밴드(20)를 조립하여 본 발명에 따른 맨홀 뚜껑(1)을 제작하는 상태를 보여주는 개략적인 분해 사시도이고, 도 2는 본체(10)에 횡방향 구속 밴드(20)가 결합되어 본 발명에 따른 맨홀 뚜껑(1)이 완성된 상태를 보여주는 개략적인 조립 사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 맨홀 뚜껑(1)의 단면 형상을 보여주는 도 2의 선 A-A에 따른 단면도이다.

도면에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 맨홀 뚜껑(1)은, 원판 형상을 가지도록 UHPC로 제작된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 측면을 조이면서 감싸므로써 본체(10)에 횡방향으로 프리스트레스 구속력을 가하는 횡방향 구속 밴드(20)로 이루어진다.

구체적으로 상기 본체(10)는 원형의 상,하면과 수직 측면을 가지는 원형 판부재 즉, 원판 형상으로 이루어진다. 맨홀 뚜껑(1)에 상재 하중이 가해지게 되면 휨모멘트와 전단력이 작용하게 되는데, 맨홀 뚜껑(1)은 가장자리가 맨홀 개방부에 의해 지지되므로, 맨홀 뚜껑(1)의 중앙부는 전단력이 가장자리에 비하여 작용하는 전단력이 작다. 따라서 중량을 경감하기 위하여, 상기 본체(10)는 하면의 중앙 부분이 상부로 굴곡되어 솟아 있는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 도시된 것처럼 본체(10)는 그 의 두께가 중앙부에서 가장자리로 갈수록 점점 두꺼워지는 형상을 이루게 되는 것이 중량 경감이나 재료 절감 등의 측면에서 더 유리한 것이다. 물론 이와 달리 본체(10)의 두께가 전체적으로 일정하게 될 수도 있다.

본 발명에서 상기 본체(10)에는 횡방향 구속 밴드(20)가 감겨진다. 즉, 도면에 도시된 것처럼, 띠형태를 이루는 상기 횡방향 구속 밴드(20)가 본체(10)의 수직 측면에 감겨지는 것이다. 상기 횡방향 구속 밴드(20)는 강재와 같이 열을 가하면 팽창하고 열이 제거되면 수축하는 재질로 이루어진다.

도 1에 도시된 것과 같이 아직 본체(10)에 횡방향 구속 밴드(20)가 결합되지 아니한 상태에서는 횡방향 구속 밴드(20)에 의해 이루어지는 원의 직경이 본체(10)의 직경 미만의 크기를 가진다. 따라서 상온의 상태에서는 본체(10)가 횡방향 구속 밴드(20)에 끼워지지 않는다. 위에서 설명한 것처럼 본 발명에서는 강재와 같이 열을 가하면 팽창하고 열이 제거되면 수축하는 재질에 의해 상기 횡방향 구속 밴드(20)가 제작되므로, 횡방향 구속 밴드(20)에 열을 가하게 되면 횡방향 구속 밴드(20)가 팽창하면서 횡방향 구속 밴드(20)가 이루는 원의 직경이 증가된다.

열에 의하여 횡방향 구속 밴드(20)가 이루는 원의 직경이 본체(10)의 직경 이상이 되면 본체(10)를 상기 횡방향 구속 밴드(20)에 삽입한다.

횡방향 구속 밴드(20)가 본체(10)의 수직 측면을 감도록 본체(10)가 횡방향 구속 밴드(20)에 삽입된 상태에서 횡방향 구속 밴드(20)를 팽창시키던 열이 제거되어 냉각되면, 횡방향 구속 밴드(20)는 다시 수축하게 되는데, 횡방향 구속 밴드(20)가 수축하면서 본체(10)를 조이게 되므로, 본체(10)의 수직 측면을 가압하는 힘, 즉 횡방향 구속 프리스트레스가 본체(10)에 가해지게 된다. 이와 같이 횡방향 구속 밴드(20)의 수축에 의해 본체(10)에 횡방향 구속 프리스트레스가 가해지게 되므로, 본체(10)의 인장 강도가 더욱 증가하게 되는 효과가 발휘된다. 따라서 얇고 견고한 맨홀 뚜껑을 제작할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서 상기 맨홀 뚜껑(1)의 본체(10)는, 시멘트, 실리카흄, 잔골재, 충전재, 감수제, 섬유 및 배합수로 이루어지고, 굵은 골재는 포함하지 아니하며, 150MPa 이상의 압축강도를 가지는 UHPC로 이루어져 있다.

필요에 따라서는 본 발명의 맨홀 뚜껑(1)의 제작에 사용되는 UHPC에 공기량 조절제가 포함될 수도 있다. 상기 섬유로는 고탄성 섬유가 바람직한데, 강섬유, PVA섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 아크릴 섬유, 아라미드 섬유, 탄소섬유로 이루어진 군에서 선택되는 한 가지 또는 복수 종류의 섬유가 사용될 수 있다.

특히, 본 발명에 있어서, 맨홀 뚜껑(1)의 제작에 사용되는 UHPC는 시멘트의 중량을 100중량부라고 할 때 실리카흄 25중량부, 잔골재 110중량부, 충전재 30중량부, 감수제 1.6중량부를 포함하며, 배합수와 결합재의 비율(W/B)은 0.2이고, 섬유는 콘크리트 체적의 2%로 함유되는 조성을 가지는 것이 바람직하다. 필요에 따라서는 팽창제, 수축저감재, 공기량 조절제 등이 더 포함될 수도 있다.

위와 같은 UHPC는 150MPa 이상의 압축강도를 가지고 있으며, 내구성이 좋으며 경제성이 우수하므로, 이러한 UHPC를 이용한 본 발명의 맨홀 뚜껑(1)은 종래의 강재로 이루어진 맨홀 뚜껑에 비하여, 제작 단가가 저렴하면서도 내부식성 및 내구성이 우수하여 교체 시기를 늘릴 수 있게 된다.

본 발명에 의하면 맨홀 뚜껑(1)이 콘크리트로 제작되므로, 차량이 통행하면서 발생하는 충격으로 인한 소음을 줄일 수 있으며, 도난의 발생 우려도 없다는 장점이 있다.

필요에 따라서는 본체(10)의 상면에 글씨 등을 새길 수도 있으며, 맨홀 뚜껑을 들어올리기에 용이하도록 본체(10)에 관통하여 손잡이 부재를 설치할 수도 있다.

도 1은 UHPC로 제작된 본체에 횡방향 구속 밴드를 조립하여 본 발명에 따른 맨홀 뚜껑을 제작하는 상태를 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.

도 2는 본체에 횡방향 구속 밴드가 결합되어 본 발명에 따른 맨홀 뚜껑이 완성된 상태를 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 맨홀 뚜껑의 단면 형상을 보여주는 도 2의 선 A-A에 따른 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 맨홀 뚜껑

10 : 본체

20 : 횡방향 구속 밴드

Claims (3)

1. 원판 형상을 가지도록 UHPC로 제작된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 측면에 결합되는 횡방향 구속 밴드(20)로 이루어지고;

   상기 횡방향 구속 밴드(20)는 열이 가해지면 팽창하고 열이 제거되면 수축하는 재질로 이루어지며;

   상기 본체(10)에 횡방향 구속 밴드(20)가 결합되지 아니한 상태에서 상기 횡방향 구속 밴드(20)에 의해 이루어지는 원의 직경은 본체(10)의 직경 미만의 크기를 가지고 있고;

   열이 가해져서 상기 횡방향 구속 밴드(20)가 이루는 원의 직경이 본체(10)의 직경 이상이 되었을 때 본체(10)가 상기 횡방향 구속 밴드(20)에 삽입되고 횡방향 구속 밴드(20)가 냉각되어 횡방향 구속 밴드(20)가 수축하여 본체(10)를 횡방향으로 조임으로써, 본체(10)에는 본체(10)의 수직 측면 방향에서 가압하게 되는 횡방향 구속 프리스트레스가 가해져 있으며;

   상기 본체(10)는 하면의 중앙 부분이 상부로 굴곡되어 솟아 있는 형상을 가지고 있고;

   상기 UHPC는, 시멘트, 실리카흄, 잔골재, 충전재, 감수제, 섬유 및 배합수로 이루어지되, 시멘트의 중량을 100중량부라고 할 때 실리카흄 25중량부, 잔골재 110중량부, 충전재 30중량부, 및 감수제 1.6중량부를 포함하며, 배합수와 결합재의 비율(W/B)은 0.2이고, 섬유는 콘크리트 체적의 2%로 함유되는 조성을 가지고 있어 굵은 골재는 포함하지 아니하며 150MPa 이상의 압축강도를 가지는 UHPC인 것을 특징으로 하는 콘크리트 맨홀 뚜껑.
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