KR101138017B1 - 연약지반용 폴리머콘크리트 맨홀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반용 폴리머 콘크리트 맨홀에 관한 것으로서, 이는 자중이 작은 이유로 부력에 취약한 기존 폴리머 콘크리트 맨홀의 구조를 보완하여 해안 매립지, 하천변 등과 같이 지하수위가 높은 연약지반에서도 부력에 대해 안전하게 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 폴리머 콘크리트로 이루어진 맨홀로서, 상기 맨홀 바닥판(10)에는 그 외측으로 맨홀 지름의 1/4 이상 수평하게 연장되는 전단키(11)가 구비되고, 상기 전단키(11)에는 일정간격으로 복수개의 관통공(11a)이 수직방향으로 형성되는 것을 특징으로 하며, 여기서 상기 관통공(11a)은 상측으로부터 하측까지 점차적으로 직경이 증가되어 경사면을 갖고, 그 경사면의 경사각도는 30~45°인 것을 특징으로 한다.

Description

연약지반용 폴리머콘크리트 맨홀{POLYMER CONCRETE MANHOLE FOR FEEABLE GROUND}

본 발명은 폴리머콘크리트 맨홀에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 부력에 취약한 기존 폴리머 콘크리트 맨홀의 구조를 개선하여 해안 매립지, 하천변 등과 같이 지하수위가 높은 연약지반에서도 부력을 감소시킬 수 있어 안전하게 사용가능한 연약지반용 폴리머콘크리트 맨홀에 관한 것이다.

일반적으로 맨홀은 노면으로부터 지하로 설치되어 사람이 작업을 할수 있는 공간을 확보하기 위한 것으로, 설치 장소로는 관의 직경, 노선 등이 변경되는 곳, 기점이나 교차점, 길이가 긴 직선부의 중간위치 등에 설치된다. 모양은 시공하기가 수월한 원형이 가장 많으며, 이밖에도 사각형, 타원형 등이 있다. 입구는 주위를 철로 만든 틀이나 돌로 테두리를 두르고, 보통 지름이 60cm 정도인 주철 또는 철근콘크리트제인 원형뚜껑을 덮을 수 있는 구조를 갖는다. 본체는 콘크리트 현장 타설이나 공장에서 제품으로 제조하며 안지름은 1~1.2m인 것이 많고, 바닥은 관로의 바닥과 같게 하거나 더 낮게 하여 침전물을 수용할 수 있게 만든다.

최근에는 내식성 확보, 시공상의 편의성, 시공기간 단축 등의 이유로 시멘트 콘크리트가 아닌 폴리머 콘크리트를 사용하여 맨홀을 제작하고 있으며, 폴리머 콘크리트를 사용할 경우 그 맨홀벽 두께를 시멘트 콘크리트를 사용할 때보다 1/10까지 경감시킬 수 있게 된다.

그런데 종래의 폴리머 콘크리트 맨홀은 시멘트 콘크리트 맨홀보다 경량인 이유로 자중이 작기 때문에 부력에 취약(특히 부피가 클수록 부력에 더 취약)하여 해안 매립지, 하천변 등 지하 수위가 높은 국내 다수의 연약지반에 적용하기 어려운 문제점이 있는 한편, 참고적으로 맨홀에 연결 설치되는 하수관로의 경우 상수관로와는 달리 통수단면 전체에 물이 차지 않게 되므로 폴리머 콘크리트 맨홀과 마찬가지로 부력에 취약하여 그 맨홀의 부력을 저감시키기에는 무리가 따른다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 재질을 경량의 폴리머 콘크리트로 하면서도 함수율이 높은 연약지반에서 발생가능한 부력을 감소시킬 수 있는 연약지반용 폴리머 콘크리트 맨홀을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 폴리머 콘크리트로 이루어진 맨홀로서, 상기 맨홀 바닥판에는 그 외측으로 맨홀 지름의 1/4 이상 수평하게 연장되는 전단키가 구비되고, 상기 전단키에는 일정간격으로 복수개의 관통공이 수직하게 형성되며, 여기서 상기 관통공은 상측으로부터 하측까지 점차적으로 직경이 증가되어 경사면을 갖고, 그 경사면의 경사각도는 30~45°인 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 연약지반용 폴리머 콘크리트 맨홀은 그 맨홀 바닥판으로부터 수평하게 연장된 전단키에 상측으로부터 하측으로 직경이 점차 확장되는 형상의 관통공을 형성하여, 연약지반에서 발생 가능한 부력에 대해 맨홀의 하향 침강 유도와 상향 부상 억제 효과를 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리머 콘크리트 맨홀을 개략적으로 도시한 측단면도.
도 2는 본 발명에 따른 폴리머 콘크리트 맨홀을 개략적으로 도시한 평면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예1 내지 실시예4에 사용된 시험체1 내지 시험체4를 개략적으로 도시한 측단면도.
도 4는 본 발명의 전단키 및 관통공을 구비한 맨홀 구조의 일례를 도시한 도면.

이하, 도면 및 실시예를 참조로 하여 본 발명에 따른 폴리머 콘크리트 맨홀을 설명하기로 한다.

본 발명의 폴리머 콘크리트 맨홀은 부력과의 상관관계가 맨홀의 전체적인 부피 및 무게와 연관되기 때문에, 바닥판(10) 위로 적층되는 종래의 다양한 맨홀 구성요소들 또는 결합방식에 구애받지 않으므로, 도 4에 도시된 바와 같은 바닥판(10) 위에 직립되는 본체(20), 본체(20) 상부에 결합되는 상판(30), 상판(30)의 통로(31)와 연통되도록 결합되는 상부구체(40), 상부구체(40) 위로 배치되는 지지틀(51)에 안착되는 덮개(50) 등을 전체적 또는 부분적으로 포함할 수 있으며, 그 바닥판(10)에 외측면으로 맨홀 지름(D)의 1/4과 같거나 크고, 맨홀 지름(D)보다 작은 전단키(11)가 구비되고, 전단키(11)에는 일정간격으로 복수개의 관통공(11a)이 수직하게 형성된 구조를 갖는다.

여기서 상기 관통공(11a)은 상측으로부터 하측까지 점차적으로 직경이 증가되어 경사면을 갖고, 그 경사면의 경사각도는 30~45°인 형상을 갖는다.

<실시예 1>

여기서는 직경 Ø=900mm, 높이 H=6m, 맨홀 무게 W=300kg, 바닥판(10) 두께 10cm에 대한 1/10 축소모형으로 도 3a와 같이 전단키(11)가 구비되지 않은 구조를 갖는 맨홀 시험체1을 용기 내 가상으로 조성된 연약지반(점토 70중량%+물 30중량%)에 매립한 다음으로 60초동안 2Hz 단위로 진동시켜 부상되는 높이를 알아보았다.

상기 과정을 3회 반복 실험한 결과는 하기의 표 1과 같으며, 시험체1이 평균 101mm 부상됨을 확인할 수 있었다.

<실시예 2>

여기서는 직경 Ø=900mm, 높이 H=6m, 맨홀 무게 W=300kg, 바닥판(10) 두께 10cm에 대한 1/10 축소모형으로 도 3b와 같이 전단키(11)만 구비된 구조를 갖는 맨홀 시험체2를 용기 내 가상으로 조성된 연약지반(점토 70중량%+물 30중량%)에 매립한 다음으로 60초동안 2Hz 단위로 진동시켜 부상되는 높이를 알아보았다.

상기 과정을 3회 반복 실험한 결과는 하기의 표 1과 같으며, 시험체2의 평균 부상높이는 8mm로 시험체1과는 달리 그 부상높이가 현저히 감소됨을 확인할 수 있었다.

<실시예 3>

여기서는 직경 Ø=900mm, 높이 H=6m, 맨홀 무게 W=300kg, 바닥판(10) 두께 10cm에 대한 1/10 축소모형으로 도 3c와 같이 전단키(11) 및 경사면을 갖지 않는 직경 1cm의 일자형 관통공(11a)이 구비된 구조를 갖는 맨홀 시험체3을 용기 내 가상으로 조성된 연약지반(점토 70중량%+물 30중량%)에 매립한 다음으로 60초동안 2Hz 단위로 진동시켜 부상되는 높이를 알아보았다.

상기 과정을 3회 반복 실험한 결과는 하기의 표 1과 같으며, 시험체3의 평균 부상높이는 2.3mm로 시험체2보다 부상높이가 감소됨을 확인할 수 있었다.

<실시예 4>

여기서는 직경 Ø=900mm, 높이 H=6m, 맨홀 무게 W=300kg, 바닥판(10) 두께 10cm에 대한 1/10 축소모형으로 도 3d와 같이 전단키(11) 및 45°경사각도를 갖는 관통공(상단부 직경 1cm)(11a)이 구비된 구조를 갖는 맨홀 시험체4을 용기 내 가상으로 조성된 연약지반(점토 70중량%+물 30중량%)에 매립한 다음으로 60초동안 2Hz 단위로 진동시켜 부상되는 높이를 알아보았다.

상기 과정을 3회 반복 실험한 결과는 하기의 표 1과 같으며, 기술된 바와 같이 맨홀 직경, 높이, 바닥판 두께 및 관통공 상단부 직경의 비를 9:60:1:1로 하고, 맨홀 높이 1m일 때 무게를 50kg로 하며, 전단키의 길이(B)를 맨홀 직경(D)의 1/4 이상으로 할 때, 시험체4의 평균 부상높이가 0mm로 확인됨에 따라 시험체1 내지 시험체3과는 달리 전혀 부상되지 않음을 알 수 있었다.

표 1- 폴리머 콘크리트 맨홀의 시험체 실험 결과

시험체		1	2	3	4
부상 높이 (mm)	실험값(1)	110	7	2	0
	실험값(2)	95	9	3	0
	실험값(3)	98	8	2	0
	실험값(평균)	101.0	8.0	2.3	0

상기 실시예1 내지 실시예4에서 전단키의 길이(B)는 맨홀 직경(D)의 1/4 이상, 즉 B≥D/4으로 하는 것이 바람직한데, 이러한 이유는 맨홀 직경(D)을 1/4 미만으로 할 경우에 연약지반에서 맨홀이 안정적으로 직립될 수 없거나, 경미한 부력에도 그 부력이 특정 부위로 편중됨에 따라 맨홀이 기울어질 수 있음과 아울어, 관통공(11a)을 형성하기 위한 부위를 확보하기 위함이다.

상기 실시예 4에서 관통공의 경사각도를 30°로 하였을 경우에도 시험체4는 전혀 부상되지 않는 한편으로, 그 경사각도가 30°미만인 경우에는 전단키(11)만을 구비한 시험체2와 유사한 부상높이를 나타냄과 더불어 바닥판(10)의 하단부측 관통공이 지나치게 확장된 형태를 가짐에 따라 바닥판(10)이 맨홀을 지지하는데 따른 안전성이 부족하다고 판단되어 바람직하지 않은 것으로 고려되며, 경사각도가 45°를 초과하는 경우에는 그 각도가 90°에 근접함에 따라 점차적으로 시험체3과 유사한 부상높이를 나타내는 것으로 확인되었다.

Claims (4)

1. 폴리머 콘크리트로 이루어진 맨홀에 있어서,
   상기 맨홀 바닥판(10)에는 그 외측으로 수평하게 연장되는 전단키(11)가 구비되고 상기 전단키의 길이는 맨홀 지름(D)의 1/4과 같거나 크고, 맨홀 지름(D)보다 작게 형성되며, 상기 전단키(11)에는 일정간격으로 복수개의 관통공(11a)이 수직하게 형성되고,
   상기 관통공(11a)은 상측으로부터 하측까지 점차적으로 직경이 증가하도록 경사각도가 30~45°의 경사면을 가지는 것을 특징으로 하는 연약지반용 폴리머 콘크리트 맨홀.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 맨홀 직경, 높이, 바닥판 두께 및 관통공 상단부 직경의 비가 9:60:1:1이고, 상기 맨홀 높이가 1m일 때 무게가 50kg인 것을 특징으로 하는 연약지반용 폴리머 콘크리트 맨홀.

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