KR101176220B1 - 어스앵커 장력 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents

Abstract

디스플레이장치 없이도 강연선의 인장력을 상시 측정 가능한 어스앵커 강연선이 장력 측정장치 및 그 측정방법이 소개된다.
본 발명의 어스앵커 강연선 장력 측정장치는 강연선(100); 상기 강연선(100)이 삽입될 수 있도록 내부가 통공되고, 그 외측면에서 내측면으로 내부측정홀(210)이 형성된 내부변형원통(200); 상기 내부변형원통(200)이 삽입될 수 있도록 내부는 통공되고, 그 외측면에서 내측면으로 외부측정홀(310)이 형성되되, 이 외부측정홀(310)은 상기 내부측정홀(210)과 대응되는 위치에 형성된 외부비변형원통(300); 및 상기 내부측정홀(210) 및 외부측정홀(310)의 위치 일치 여부를 확인하는 핀게이지(400)를 포함한다.

Description

어스앵커 장력 측정장치 및 그 측정방법{TENSILE FORCE MEASURING INSTRUMENT OF EARTH ANCHOR AND METHOD THEREOF IT}

본 발명은 어스앵커 장력 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 토목, 건축 공사에서 토압을 지지하기 위한 어스앵커 강연선의 인장력 측정에 사용되는 어스앵커 장력 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업이 발전함에 따라 기반도로나 단지조성 등을 위해서 산지와 같은 사면을 개발하는 것은 불가피한 실정이다. 이와 같이 사면을 개발하는 과정에서 사면이 슬라이딩되는 문제가 발생하고 있는 바, 이는 생명과 재산을 위협하는 매우 위험한 요소로 작용하고 있다. 따라서, 사면의 붕괴나 슬라이딩을 억제하기 위한 안전한 공법으로서, 사면보강공법이 수행되고 있다. 이러한 사면안정공법은 그 시공목적에 따라 활동력 감소공법, 저항력 증강공법, 표면보호공법 등으로 구분된다. 또한, 저항력 증강공법으로는 대표적으로 락볼트, 어스앵커, 소일네일, 계단식 옹벽 등이 있다.

특히, 이 중 어스앵커는 지반보강 뿐만아니라, 건물 교량 등의 구조물을 지지하는 보강체로서도 사용되며, 이를 더 자세히 설명하면, 시멘트 페이스트 혹은 그라우팅의 주입에 의해서 지중에 매입된 강연선 등의 인장재 선단부에 앵커본체를 형성하는 바, 인장재와 앵커본체의 두부를 통하여 구조물과 역학적으로 연결지어진 상태를 앵커라 한다. 이는 인장재에 가해지는 힘이 앵커본체와 그라우팅을 통하여 원지반에 전달되는 원리를 이용한 것이다.

이와 같이, 일반적으로 어스앵커는 토목 또는 건축 구조물을 강연선과 같은 인장재로 지반에 연결하여 구조물에 횡방향이나 연직방향의 구속력 또는 선행 하중을 가할 수 있도록 형성되는 바, 토류벽, 송전탑 기초, 댐이나 사면의 보강 등 다양한 용도로 이용된다. 도 1을 참조하여 이러한 어스앵커의 구조를 더 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 어스앵커는 구조물(1)을 통해 지반(2) 내부로 앵커공(3)을 형성하고, 이 앵커공(3)에 정착구(4)와 결합된 강연선(6)의 외측에 형성된 피복관(5)을 투입하여 시멘트 그라우트(7)로 고정시킨 후, 외부로 인출된 강연선(6)을 외측으로 당겨 큰 인장하중이 가해진 상태로 구조물(1)에 결합함으로써 구조물(1)을 지반(2)에 체결하게 된다. 또한, 그라우트(7)에 대한 주면 마찰을 증대시키기 위하여 피복관(5)의 경로 상에는 금속재의 강연선 고정구(10)가 설치된다.

상기 강연선 고정구(10)는 대략 원통형으로 이루어진 몸체의 외주 면에 마찰력을 높이기 위한 리브가 소정 간격으로 다수 형성되고, 피복관(5)이 삽입되는 수용홈이 길이 방향으로 형성된 구조로 이루어졌다. 이러한 종래의 강연선 고정구(10)는 수용홈에 강연선(6)을 삽입하여 삼각 정착쐐기로 고정하게 되는데, 상기 강연선(6)은 인장부하의 전달과 부식방지를 위하여 그라우트(7)와 직접 접촉되지 않도록 합성수지로 이루어진 피복관(5)에 삽입된 상태로 설치된다.

그러나 이러한 종래의 어스앵커의 경우, 강연선의 장력을 측정하기 위해서는 로드셀을 삽입하고, 디스플레이장치를 이용하여 장력을 측정하게 되며, 설령 디스플레이장치를 설치하더라도 강연선에 걸리는 장력을 상시 측정하기 곤란한 문제점이 있었다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 디스플레이장치 필요없이, 간단한 구성만으로도 상시로 장력 측정이 가능한 어스앵커 장력 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 어스앵커 장력 측정장치는 강연선; 상기 강연선이 삽입될 수 있도록 내부가 통공되고, 그 외측면에서 내측면으로 내부측정홀이 형성된 내부변형원통; 상기 내부변형원통이 삽입될 수 있도록 내부는 통공되고, 그 외측면에서 내측면으로 외부측정홀이 형성되되, 이 외부측정홀은 상기 내부측정홀과 대응되는 위치에 형성된 외부비변형원통; 및 상기 내부측정홀 및 외부측정홀의 위치 일치 여부를 확인하는 핀게이지를 포함한다.

편심하중에 의한 하중 불균형 상태를 완화할 수 있도록 상기 내부변형원통의 상단에는 숫구좌 및 암구좌가 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 내부측정홀과 외부측정홀은 높이에 따라 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 어스앵커 장력 측정방법은 복수 개의 강연선이 내부로 삽입되고 그 외주면에는 높이 방향으로 복수 개의 내부측정홀이 형성된 내부변형원통을, 그 외주면에는 상기 내부측정홀과 대응되는 외부측정홀이 형성된 외부비변형원통에 끼워넣은 후 핀게이지가 상기 내부측정홀 및 외부측정홀을 통과하는지 판단하고, 이 판단 결과를 하중표와 비교함으로써 인장력을 측정한다.

상기 내부변형원통 및 외부비변형원통의 둘레에 존재하는 다수의 내,외부측정홀에 핀게이지를 삽입하여 인장력을 측정한 후, 평균값을 계산하여 각각의 위치에서의 편심 영향을 측정한다.

본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 별도의 디스플레이장치 필요없이 토목 또는 건축 현장에서 손쉽게 어스앵커 강연선의 인장력을 측정할 수 있는 이점이 있다. 또한, 어디에서나 손쉽게 설치 가능하므로 상시 측정 가능한 이점이 있다.

도 1은 종래의 어스앵커를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 어스앵커 강연선의 장력 측정장치의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 어스앵커 강연선의 장력 측정장치의 개략도,
도 4는 본 발명의 어스앵커 강연선의 장력 측정장치에 하중 가력 전, 모든 외부측정홀과 내부측정홀의 위치가 일정하여 모든 측정홀()에 핀게이지가 관통할 수 있는 상태의 단면도,
도 5는 본 발명의 어스앵커 강연선의 장력 측정장치에 하중 가력 후, 외부측정홀과 내부측정홀에 단차가 발생하여 핀게이지가 삽입되는 구멍과 삽입되지 않는 구멍이 존재하는 상태의 단면도,
도 6은 본 발명의 어스앵커 강연선의 장력 측정장치에 상대적으로 작은 하중이 가력된 후, 외부측정홀과 내부측정홀에 단차가 발생한 상태의 단면도,
도 7은 본 발명의 어스앵커 강연선의 장력 측정장치에 상대적으로 큰 하중이 가력된 후, 외부측정홀과 내부측정홀에 단차가 발생한 상태의 단면도를 나타낸다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 어스앵커 강연선의 장력 측정장치 및 그 측정방법에 대하여 설명한다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 어스앵커 강연선의 장력 측정장치는 강연선(100), 내부변형원통(200), 외부비변형원통(300) 및 핀게이지(400)를 포함한다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 강연선(100)이 삽입될 수 있도록 내부변형원통(200)은 내부가 통공된다. 이 내부변형원통(200)의 외주면에는 외측면에서 내측면으로 관통 형성된 내부측정홀(210)이 형성된다.

외부비변형원통(300)은 내부변형원통(200)이 삽입될 수 있도록 내부가 통공된다. 외부비변형원통(300)의 외주면에는 외측면에서 내측면으로 관통 형성되되, 내부측정홀(210)과 대응되는 동일한 위치에 외부측정홀(310)이 형성된다. 즉, 내부변형원통(200)과 외부비변형원통(300)을 연결볼트(230)로 결합시킨 후, 내외부측정홀(210, 310)의 구멍번호 ①~⑦을 내부변형원통(200)과 외부비변형원통(300)에 구멍위치를 일치시켜 관통되게 정밀가공한다. 내부변형원통(200)은 하중을 받을 때 축방향으로 변형이 발생하고, 외부비변형원통(300)은 하중을 받을 때나 받지 않을 때나 변형이 일어나지 않는다. 여기서, 내부변형원통(200)은 다소 탄성계수가 작은 소재를 사용하여 하중에 의한 변형이 크게 나타나도록 하는 것이 중요하다.

내부변형원통(200)과 외부비변형원통(300)의 사이에는, 편심에 의한 내부변형원통(200)의 휨변형과 축력에 의한 포아송비를 고려한 횡변형을 계산하여 하중이 작용한 상태에서도 서로간의 접촉이 일어나지 않도록 일정한 간격(220)을 유지해야 한다.

한편, 내부변형원통(200)의 상단에는 암구좌(510)와 숫구좌(500)가 결합되며, 숫구좌(500)의 상단에는 인장헤드(700)가 결합될 수 있으며, 강연선(100)의 끝단은 정착쐐기(600)을 통하여 인장헤드(700)와 결합된다.

강연선(100)이 인장헤드(700)의 경사구멍(710)에 삽입된 상태에서 경사구멍(710)에 정착쐐기(600)을 삽입한 후 강연선(100)에 인장력을 가하면, 정착쐐기(600)가 하향으로 미끄러지면서 강연선(100)에 횡방향 압축력이 가해지고 마찰력으로 더욱 조여지게 되어 강연선(100)을 고정하게 된다.

한편, 내부측정홀(210)과 외부측정홀(310)은 내부변형원통(200)과 외부비변형원통(300)의 높이에 따라 복수 개가 형성될 수 있다.

가력 후 각각의 내부측정홀(210)과 외부측정홀(310)의 단차는 내부변형원통에 작용하는 축방향력에 의하여 하중 작용방향으로 길이가 줄어드는 원리를 이용한 것이다.

도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 일정한 하중이 가력된 상태에서 최상부 외부측정홀(310,⑦)은 내부측정홀(210)과 단차가 최대가 되고 최하부 외부측정홀(310,①)은 단차가 최소가 된다. 내,외부측정홀(210,310)의 내경보다 외경이 작은 핀게이지(400)를 이용하여 가력된 상태의 측정장치에 최상부 외부측정홀(310,⑦)부터 핀게이지(400)를 삽입하면 핀게이지(400)가 삽입되는 경우와, 그렇지 않은 경우가 존재한다.

도 6을 참조로 하면, 인장력의 크기가 작을 경우에는 구멍번호 ⑥, ⑦은 핀게이지(400)가 삽입이 되지 않고 구멍번호 ①~⑤ 는 삽입이 가능하게 된다.

도 7을 참조로 하면, 인장력의 크기가 클 경우에는 구멍번호 ③~⑦ 은 삽입이 되지 않고 구멍번호 ①,②는 삽입이 가능해진다. 즉, 삽입 가능한 구멍번호에 따라 인장력의 측정이 가능하게 된다.

하중표에는 핀게이지(400)가 삽입되는 위치에 따른 강연선(100)의 인장력이 기입되어 있는 바, 핀게이지(400)가 삽입되는 위치에서의 하중표를 읽으면 강연선(100)에 작용하는 인장력의 크기를 손쉽게 측정할 수 있게 된다.

숫구좌(500)와 암구좌(510)를 이용하여 편심의 영향을 줄이고자 하지만, 실제에서 편심이 일어나지 않도록 하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이 편심의 영향을 측정하기 위해서는 내부변형원통(200)과 외부비변형원통(300) 둘레에 여러 방향(동서남북)으로 측정홀을 형성하여 평균값을 취함으로써 작용한 하중을 측정할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허등록청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 강연선 200 : 내부변형원통
210 : 내부측정홀 220 : 간격
230 : 연결볼트 300 : 외부비변형원통
310 : 외부측정홀 400 : 핀게이지
500 : 숫구좌 510 : 암구좌
600 : 정착쐐기 700 ; 인장헤드
710 : 경사구멍 800 : 정착판

Claims (5)

1. 강연선(100);
   상기 강연선(100)이 삽입될 수 있도록 내부가 통공되고, 그 외측면에서 내측면으로 내부측정홀(210)이 형성된 내부변형원통(200);
   상기 내부변형원통(200)이 삽입될 수 있도록 내부는 통공되고, 그 외측면에서 내측면으로 외부측정홀(310)이 형성되되, 이 외부측정홀(310)은 상기 내부측정홀(210)과 대응되는 위치에 형성된 외부비변형원통(300); 및
   상기 내부측정홀(210) 및 외부측정홀(310)의 위치 일치 여부를 확인하는 핀게이지(400)를 포함하는 어스앵커 강연선의 장력 측정장치.
2. 청구항 1에 있어서, 편심하중에 의한 하중 불균형 상태를 완화할 수 있도록 상기 내부변형원통(200)의 상단에는 숫구좌(500) 및 암구좌(510)가 결합된 것을 특징으로 하는 어스앵커 강연선의 장력 측정장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 내부측정홀(210)과 외부측정홀(310)은 높이에 따라 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 어스앵커 강연선의 장력 측정장치.
4. 복수 개의 강연선(100)이 내부로 삽입되고 그 외주면에는 높이 방향으로 복수 개의 내부측정홀(210)이 형성된 내부변형원통(200)을, 그 외주면에는 상기 내부측정홀(210)과 대응되는 외부측정홀(310)이 형성된 외부비변형원통(300)에 끼워넣은 후 핀게이지(400)가 상기 내부측정홀(210) 및 외부측정홀(310)을 통과하는지 판단하고, 이 판단 결과를 하중표와 비교함으로써 인장력을 측정하는 어스앵커 강연선의 인장력 측정방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 내부변형원통(200) 및 외부비변형원통(300)의 둘레에 존재하는 다수의 내,외부측정홀(210,310)에 핀게이지(400)를 삽입하여 인장력을 측정한 후, 평균값을 계산하여 각각의 위치에서의 편심 영향을 측정하는 어스앵커 강연선의 인장력 측정방법.

Images