KR101185156B1

KR101185156B1 - 복합 작용 하중의 그라운드 앵커

Info

Publication number: KR101185156B1
Application number: KR1020110131917A
Authority: KR
Inventors: 김상운; 희 봉 김
Original assignee: 부림산업개발(주); 희 봉 김; 김상운
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-09-24

Abstract

본 발명은 복합 작용 하중의 그라운드 앵커에 관한 것으로, 본 발명의 주요 구성은, 강연선(3)과, 강연선(3)의 상부를 잡아주기 위해 분할편으로 이루어진 원추형의 상부웨지(51)를 갖춘 상부헤드(50)와, 상부헤드(50) 하부에 설치되며, 고정웨지(4)를 갖추고 있으며, 외주에는 홈(40)을 형성하는 중간헤드(2)와, 중간헤드(2) 중앙을 관통하여 하방으로 연장되는 주입호스(1)와, 중간헤드(2) 하부에 연결되는 상내하체(6)와, 상내하체(6)와 이격되어 주입호스(1) 하부쪽에 설치되는 하내하체(20)와, 상기 상,하내하체(6,20) 중간에서 강연선과 주입호스(1)를 결속하여주는 결속부(8)와, 하내하체(20) 하부에 설치되며, 외주에는 홈(24)과 제2홈(25)을 형성하여, 상기 강연선(3)이 홈(24)과 제2홈(25)을 경유하여 상부로 신장되게 설치하는 하헤드(21)를 포함하여, 상,하 내하체에 작용하는 하중이 반대 방향으로 작용하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 홈(24)은 제2 홈(25)은 상호 크로스되게 설치하되, 홈의 깊이를 다르게 형성하여 강연선(3)이 중첩되게 않게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 중간헤드(2)에 설치되는 고정웨지(4)는 원추 형상의 분할된 편으로 이루어져, 원추형통공(54)이 형성된 중간헤드(2)에 장착되어, 강연선(3)을 인장하면 고정웨지(4)가 중간헤드(2)의 원추형통공(54)을 따라 올라와 헐거우져, 강연선(3)을 제거할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 상,하내하체(6,20) 구분없이 일체형으로 하나의 내하체 구조인 것을 특징으로 하는 복합 작용 하중의 그라운드 앵커이다

Description

복합 작용 하중의 그라운드 앵커{ground anchor effedted by multi-load}

본 발명은 토목 기술분야에서 예를 들어, 지반 보강을 위해 설치하는 그라운드 앵커에 관한 것으로, 특히 상하 두 개의 내하체에 그라우트의 마찰저항을 이용하여 정착부를 형성하는 하중 분산형 앵커로서, 길이가 동일한 언본디드 강연선을 사용하므로 인장력 관리가 쉽고, 하중분산형의 문제점인 강연선의 2의 배수로 가닥을 선정해야하는 문제와 관계없이 짝수 홀수 임의의 가닥을 사용할 수 있는 형태이며, 상,하내하체가 인장하중을 분담하는 하중 분산형으로 정착부에 작용하는 하중이 상내하체는 아랫방향으로 하내하체는 윗 방향으로 작용하는 복합 하중형의 구조를 가진 앵커에 관한 것이다.

[문헌1] 특허공개공보 10-2004-0013573 호

[문헌2] 등록특허 제 10-0819538 호

앵커의 종류 중, 인장형은 정착부와 자유장부를 구분하여 내하체 부분에는 강연선이 자유로운 상태에서 그라우트에 매몰시켜 경화시킴으로 정착부를 구성하고 자유장부는 강연선과 그라우트를 분리시키는 PE 호스 등으로 강연선에만 인장력을 작용하게 하는 구조이며, 압축형은 강연선 전체 길이가 자유로운 상태로서 강연선 끝단에 웨지와 헤드를 구성하고 헤드에 연결된 내하체 구조에 그라우트를 접촉시켜 앵커의 인장력에 그라우트의 파괴를 방지하는 정착 내하체가 형성되는 구조이다.

이러한 종래 앵커 기술의 구성에서 앵커의 설치 후 강연선을 당겨 줄 때, 인장력이 강연선에 집중되어 큰 하중을 받게 되는데 그에 따라 강연선에 집중하중이 발생하여 강연선이 늘어나는 변형과 그 인장에 의한 정착부 등에 손상이 발생하는 경우가 발생한다

또한 하나의 앵커에 설치되는 강연선의 길이가 각각 다른 경우에는 각각 다른 힘의 크기로 강연선을 당겨야 하는 문제와 그 인장력이 다르게 인장하는 것에 의한 강연선의 인장력 차이로 인해 정착부의 경시적인 파손 등의 발생하기도 하는 문제도 있다. 특히, 본 발명과 유사한 종래 기술의 경우, 길이가 다른 강연선을 사용하므로 강연선의 인장력 관리가 어렵고, 강연선을 2의 배수로 가닥을 선정해야하는 문제가 있었다

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명한 것으로 강연선의 인장하중이 상하로 분산되어 작동되게 하고 그로 인해 상부는 압축하중이 작용하고 하부는 인장하중이 작용되게 하여 하중 분산효과를 가져옴과 아울러 정착부에 피로 파괴가 없는 안정적인 정착을 보장할 수 있고, 하중 분산형임에도 강연선의 길이가 동일하여 인장력 관리가 쉬운 구조의 앵커를 제공함에 본 발명의 목적이 있다

또한 본 발명은 강연선을 홀짝수에 무관하게 가닥을 선정할 수 있는 앵커의 를 제공함에 본 발명의 목적이 있다

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 구성은, 강연선(3)과, 내하체와 주입호스(1)를 포함하여, 주입호스(1)를 통하여 그라우팅재료 주입호스(1)에 투입하여 고착시키는 그라운드 앵커에 있어서, 강연선(3)을 잡아주기 위해 분할편으로 이루어진 원추형의 상부웨지(51)를 갖춘 상부헤드(50)와, 상부헤드(50) 하부에 설치되며, 강연선(3)을 잡아주는 고정웨지(4)를 갖추고 있으며, 외주에는 앵커의 하단에서 유턴하여 올라오는 강연선(3)을 수용하는 중간헤드(2)와, 중간헤드(2) 하부에 연결되는 상내하체(6)와, 상내하체(6)와 이격되어 하부쪽에 설치되는 하내하체(20)와, 하내하체(20) 하부에 설치되며, 상기 강연선(3)이 하단에서 "U" 턴하여 상기 중간헤드(2)를 경유하여 지상으로 올라가도록 설치하는 하헤드(21)를 포함하여, 상기 강연선을 지상에서 인장 시, 상내하체(6)에서는 하부로 가압하고 하내하체(20)에서는 상부로 인장하는 상호 반대의 힘이 작용하도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 하헤드(21)에는 홈(24)과 제2홈(25)을 형성하되, 홈의 깊이가 다르게 상호 크로스되게 형성하여, 강연선(3)이 중첩되게 않게 구성하며, 상기 중간헤드(2)에는 외주에 홈(40)을 형성하여 하헤드(21)를 거쳐 올라오는 강연선(3)이 수용되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 중간헤드(2)에 설치되는 고정웨지(4)는 원추 형상의 분할된 편으로 이루어지거나 또는 강연선(3) 외주에 고착물체를 둘러싸게 가압고정한 웨지 구조 중 어느 하나의 구조로 이루어져 중간헤드(2)에 장착되어, 시공후 지상에서 강연선(3)을 인출시 웨지가 중간헤드(2)의 압착 상태에서 해제되어 강연선(3)을 인출할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 상,하내하체(6,20) 구분없이 일체형으로 하나의 내하체 구조인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법적 발명의 특징은, 중앙에는 주입호스(1)가 설치되고, 하부에는 상내하체(6)가 결합된 중간헤드(2)에 강연선(3)을 설치하는 단계; 상기 강연선(3)을 하부로 가져와 하부에 설치되는 하내하체(20)가 결합된 하헤드(21)를 경유하도록 유턴시켜 상기 중간헤드(2)를 경유하도록 설치하는 단계; 상기 중간헤드(2)를 경유하는 강연선(3)을 인장하여 중간헤드(2)와 하헤드(21) 사이에 프리스트레스를 주어 움직이지 못하도록 긴장된 상태로 조립체를 유지하는 단계; 상기 프리스트레스를 준 조립체를 천공홀(10)에 설치하는 단계; 상기 조립체에 조립된 주입호스(1)를 통하여 그라우팅처리하는 단계; 상기 중간헤드(2) 상부로 신장되는 강연선(3)을 인장하여 중간헤드(2) 하부로는 가압력이 작용하고, 하헤드(21) 상부로는 인장력이 작용하도록 하는 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면, 강연선을 인장하면 인장력이 상내하체(6)와 하내하체(20)에 분산하여 하중이 걸리게 되고 상내하체(6)는 아랫방향으로 하내하체(20)는 위방향으로 하중을 받게되는 복합 하중 분산형으로 작용하여, 인장과 압축이 동시 작용하는 앵커의 구조로 인해, 강연선의 인장하중이 상하로 분산되어 작동되게 하고 그로 인해 정착부에 피로 파괴가 없는 안정적인 정착을 보장할 수 있다.

또한 이러한 구성으로 인해, 강연선의 장력이 2 배로 정착부에 작용하는 효과가 있으며, 강연선을 각각 분할하여 여러가닥 사용하여야 하는 단점도 해결 가능하다

또한 본 발명에 의하면, 중간헤드(2)에 설치되는 고정웨지(4)는 강연선의 인장시 그 설치 위치에서 이탈 가능하게 설치할 수 있어, 이를 응용하여 제거형 앵커 등을 구성할 수도 있다

또한 본 발명에 의하면 종래의 경우, 하나의 앵커에 설치되는 강연선의 길이가 각각 다른 경우에는 각각 다른 힘의 크기로 강연선을 당겨야 하는 인장력 조절의 어려운 문제와 그 인장력이 다르게 인장하는 것에 의한 강연선의 인장력 차이로 인해 인장력 관리의 어려운 문제도 해결할 수 있다

또한 종래의 하중 분산형 앵커는 내하체의 구조에 따라 2의 배수로 강연선을 사용하지만 본 제품은 가닥수의 제한을 받지 않으며, 또한 가닥 수의 제한을 받지 않음과 동시에 강연선의 길이가 같아 인장력 관리가 쉽다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 설명하기 위한 도면
도 2 는 본 발명에 따른 하헤드(21)를 설명하기 위한 도면
도 3 은 도 2 를 단면으로 도시하여 본 도면
도 4 는 본 발명에 따른 앵커의 전체 구조와 중간헤드(2)에 대한 요부상세도

본 발명은 앵커의 인장력이 상,하내하체가 분담하는 형태의 하중 분산형으로 사용되는 강연선은 언본디드를 사용하고, 상내하체에는 강연선 각각에 웨지를 배치하고 웨지를 흡수하는 상부의 앵커헤드와 앵커헤드에 연결된 내하체가 1차적인 인장하중을 분담하고, 하부의 내하체에는 강연선이 U형태로 꺽여 2차로 하중을 흡수하는 내하체가 연결된 형태로 일반적인 U턴 앵커의 짝수로 형성해야하는 문제를 해결하고, 아울러 하중분산형에 설치된 내하체의 간격만큼 강연선의 길이가 달라 차이나는 강연선의 늘음량에 따로 구분하여 인장하중을 관리해야하는 기존의 문제가 해결되는 동시인장형으로 앵커의 성능기능을 충분히 유지하면서 인장력 관리 및 시공성에도 효과적인 앵커의 구조를 제공한다

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 추가로 상술한다

도 1 은 본 발명을 설명하기 위한 개략 구성도이다

도시한 바와 같이, 본 발명은 미리 천공한 천공홀(10)에 본 발명에 따른 앵커를 설치한다

본 발명에 따른 앵커는 예를들어, 약 2-3미터 길이의 정착장부(200)와 약 10-15미터의 자유장부(100)로 구분되며 정착장부(200)는 그라우팅처리되어 고정되는 부분이고 그 상부인 자유장부(100)는 강연선(3)을 인장할 수 있는 부분이다

도 1 의 도면에서는 정착장부(20)의 구성 부분에 대하여만 상세히 설명하기 위한 요부도면이다

도 1 에 도시한 바와 같이, 중간에 주입호스(1)를 설치하고 정착장부(200) 상부에는 중간헤드(2)를 설치한다. 주입호스(1)는 중간헤드(2) 중간에 형성된 통공(5)을 관통하여 하부로 내려간다. 중간헤드(2)는 사방으로 오목한 홈이 형성되고 그 홈에는 강연선(3)이 상부로 올라온다(이에 대한 설명은 후술한다)

중간헤드(2) 내측으로는 강연선(3)을 잡아 고정하고 있는 고정웨지(4)가 예를 들어 4 개 정도 설치한다. 고정웨지(4) 및 강연선(3)의 개수는 도면에서는 4 개로 도시되었으나 그 이상 또는 그 이하의 갯수로 형성할 수 있음은 물론이다

상기 중간헤드(2)에 설치되는 고정웨지(4)는 분할된 원추형 조각편으로 이루어진 구조로 만들거나 또는 강연선(3) 외주에 고착물체를 둘러싸게 가압고정한 구조의 단순한 웨지로도 만들 수도 잇다. 예를들어 강연선(3) 외주에 금속 등의 물질로 이루어진 물체를 둘러싸고 그 외주를 다이에 통과시켜 압착물이 강연선을 물고 있는 형태의 그립압착형 구조의 웨지로 만들 수도 있다. 그리하여, 시공후 지상에서 강연선(3)을 인출시 웨지가 중간헤드(2)의 압착 상태에서 해제되어 강연선(3)을 인출할 수 있게 구성할 수도 있다

중간헤드(2) 하부에는 원통 형상의 상내하체(6)가 예를들어 나사 조립이나 홈에 끼우는 조립 등의 방법으로 조립식으로 설치된다

상내하체(6)는 철근의 외면과 같이 돌출된 링 형상의 돌출된 면을 갖는다.

상내하체(6)는 천공홀(10)의 천공된 전체 길이로 형성하지 않고 일정한 길이만 제한적으로 짧게 형성시킨다. 그러면 내하체를 형성시키는 길이를 줄일 수 있어 내하체 형성재료의 재료비 절감효과가 있다.

상내하체(6)의 하단 하부로는 내하체가 없는 구조가 된다. 즉, 상내하체(6) 하부로는 주입호스(1)가 길게 연장되어 내려간다. 그리고 상부에서는 즉, 중간헤드(2)에는 고정웨지(4)에 의해 예를 들어, 4 개의 강연선(3)이 설치되는데 이 강연선(3)은 하부로 내려오는데 이를 중간에 밴드 등의 수단으로 결속부(8)가 형성되게 묶어 준다. 길이다 길 경우에는 결속부(8)을 여러 곳 형성시킨다. 그러면 주입호스(1)와 강연선3) 4 개가 일체로 묶음 형태가 이루어져 하부로 내려가며 연장되게 구성된다

그리고 하부에는 하내하체(20)가 추가로 설치된다. 하내하체(20) 역시 앞선 상내하체(6) 만큼 또는 더 짧은 길이로 이루어지게 하여 재료비가 절감되게 하였다. 중앙에 파이프 형태의 통공이 형성되는 하내하체(20) 중앙으로 주입호스(1)가 진입한다. 그리하여 주입호스(1) 하단부에서 그라우팅 재료가 나오면 하내하체(20)에 형성한 배출공(31)을 통하여 그라우팅 재료가 토출되어 천공홀(10)의 하부 주변을 채우고 상부로 올라간다

하내하체(20) 하부에는 하헤드(21)가 조립 설치된다. 하헤드(2)는 중앙에 통공을 형성하여 이 통공을 통하여 주입호스(1)가 결합되고 하헤드(2) 몸체 하부에 통공을 뚫어서 그라우팅 재료가 배출되게 구성할 수도 있다

하헤드(21)에 대한 구조를 도 2 를 참고로 설명한다

도 2 에 보듯이, 하헤드(21)는 사방에 4 개의 홈을 갖는다

이 홈들은 측면에서 저면 아래로 형성되어 "U" 형상으로 이루어진다. 이 홈에는 2 개의 상부에서 내려오는 강연선(3)이 들어가 유턴하여 상부로 올라온다. 그리고 다른 2 개의 강연선도 다른 제2홈(25)으로 진입하여 반대편에 있는 홈으로 유턴하여 상부로 올라온다

이때 하나의 홈에 2 개씩 들어가는 강연선 2 세트가 상호 겹치치 않토록 하기 위해 홈의 깊이를 다르게 구성한다. 즉, 하나의 홈(24)의 깊이가 매우 깊은 홈이라면 제2홈(25)은 홈(24) 보다 얕은 홈으로 만든다. 그러면 강연선이 중첩되되 층을 이루고 중첩되므로 강연선끼리 서로 접착하거나 간섭되는 일이 없다

도 3 을 참고로 보면 그 구성을 더욱 명확히 알 수 있다

하헤드(21)는 그 하단부가 볼록한 형상으로 이루어져 있어서, 이 하단부 외면에 형성한 오목한 홈(24)과 다른 제2홈(25)을 통하여 강연선(3)이 하단에서 겹쳐지지 않게 유턴하여 상부로 솟아 올라옴을 확인할 수 있다

앵커 중간 부분에는 하강하여 유턴하여 올라가는 강연선들을 묶어주는 결속부(8)을 형성한다. 결속부(8)를 지나 최상부로 올라간 강연선(3)은 중간헤드(2)의 홈(40)을 통하여 그 상부로 인출되어 인장할 수 있도록 한다

상기 구성에 의한 작동을 설명한다

좀 더 추가로 설명하면, 본 발명에 따른 앵커는 도 4 및 도 1에서 보듯이, 천공홀(10)에 설치되면, 주입호스(1)를 통하여 시멘트 혼합물인 그라우팅 재료가 주입되어 배출공(31)을 통하여 그라우팅 재료들이 토출된다. 그러면 그라우팅물이 천공홀(10)을 하부로 부터 채워 나가면서 상부로 채워진다. 이렇게 천공홀(10)에의 그라우팅 주입이 끝난 후에는, 중간헤드(2)의 홈(40)을 통하여 인출된 강연선(3)을 당긴다

즉, 상부웨지(51)와 함께 상부헤드(50)에 설치된 강연선(3)을 인장하게 된다. 그러면 고정웨지(4)에 걸려 있던 강연선(3)의 선단부가 아래로 내려누르는 힘이 작용하고 그리고 유턴하여 올라오는 하부에서는 강연선이 상부로 당겨 올리는 힘이 작용하게 된다. 그러면 결국, 그라우팅 처리된 정착부분이 상부는 가압하고 하부는 상부로 당겨 올리므로 그 중간을 향하여 상하에서 압박하는 효과를 가져온다

또한 홈(40)을 통하여 인출된 강연선(3)을 당기는 힘은, 고정웨지(4)에서의 하부로 가압하는 힘과 하단부에서 하헤드(21)를 당겨 올리는 힘으로 양분되어 상하부에서 반분된 힘이 작용하므로, 강연선(3)에서의 하중 분산효과 및 균일한 하중전달 효과가 있어 강연선에 대한 힘의 집중과 스트레스가 줄어들고 정착부에 대한 안정적이고 균일한 압축하중을 줄 수 있다

종래 경우 강연선의 길이가 일직선상으로 길어 그 긴 강연선에 대한 인장하중이 집중되어 강연선의 늘어짐 및 집중 하중으로 인한 강연선에의 변형 등이 발생하는 문제와 하중에 대한 스트레스가 있었다

또한 하나의 앵커에 설치되는 강연선의 길이가 각각 다른 경우에는 각각 다른 힘의 크기로 강연선을 당겨야 하는 문제와 그 인장력이 다르게 인장하는 것에 의한 강연선의 인장력 차이로 인해 정착부의 경시적인 파손 등의 발생하기도 하는 문제도 해결할 수 있다

또한 본 발명의 상기 설명에서는 상내하체(6)와 하내하체(20)가 상하로 구분된 구조로 내하체를 형성하였지만 일체형으로 만들 수도 있다. 예를들어 상,하내하체(6,20) 구분 없이 일체형으로 하나의 내하체 구조에서도 강연선(3)이 유턴 형상으로 감아 올라가는 구조로 만들 수 있다

그리고 본 발명에 의하면, 중간헤드(2)에 설치되어 있는 고정웨지(4)의 정착 방향의 반대인 지상의 작업가능한 위치로, 중간 헤드(2)에 설치되는 별도의 고정웨지(4) 이탈 기능을 추가하여, 외부에서 인장하중으로 웨지 이탈 작업을 추가하면 강연선의 제거형 앵커로 적용할 수 있다. 예를들어, 강연선(3)을 제거하기 위해 중간 웨지의 상단부를 기계적인 턱을 가진 구조로 된 웨지 이탈 장치를 삽입하여, 기계적인 턱을 외부에서 힘을 가해 웨지를 이탈시키는 구조를 포함시켜 제거형으로 만들 수 있다. 이 경우 강연선(3)의 제거률이 획기적으로 높일 수 있으며, 일반적인 유턴형태의 강연성 전체를 장비로 제거해야하는 불편과 다르게 본 발명의 구성을 적용하면, 두 개의 내하체와 헤드 사이의 길이만 인장장비를 사용하여 인장하면, 작은 하중으로도 제거할 수 있는 장점도 있다

1 주입호스 2 중간헤드
3 강연선 4 고정웨지
6 상내하체 8 결속부
10 천공부 20 하내하체
21 하헤드 24 홈
25 제2홈 50 상부헤드
51 상부웨지 54 원추형통공
100 자유장부 200 정착장부

Claims

강연선(3)과, 내하체와 주입호스(1)를 포함하여, 주입호스(1)를 통하여 그라우팅재료 주입호스(1)에 투입하여 고착시키는 그라운드 앵커에 있어서,
강연선(3)을 잡아주기 위해 분할편으로 이루어진 원추형의 상부웨지(51)를 갖춘 상부헤드(50)와,
상부헤드(50) 하부에 설치되며, 강연선(3)을 잡아주는 고정웨지(4)를 갖추고 있으며, 외주에는 앵커의 하단에서 유턴하여 올라오는 강연선(3)을 수용하는 중간헤드(2)와,
중간헤드(2) 하부에 연결되는 상내하체(6)와,
상내하체(6)와 이격되어 하부쪽에 설치되는 하내하체(20)와,
하내하체(20) 하부에 설치되며, 상기 강연선(3)이 하단에서 "U" 턴하여 상기 중간헤드(2)를 경유하여 지상으로 올라가도록 설치하는 하헤드(21)를 포함하여, 상기 강연선을 지상에서 인장 시, 상내하체(6)에서는 하부로 가압하고 하내하체(20)에서는 상부로 인장하는 상호 반대의 힘이 작용하도록 구성하며,
상기 하헤드(21)에는 홈(24)과 제2홈(25)을 형성하되, 홈의 깊이가 다르게 상호 크로스되게 형성하여, 강연선(3)이 중첩되게 않게 구성하며,
상기 중간헤드(2)에는 외주에 홈(40)을 형성하여 하헤드(21)를 거쳐 올라오는 강연선(3)이 수용되게 구성한 것을 특징으로 하는 복합 작용 하중의 그라운드 앵커
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 중간헤드(2)에 설치되는 고정웨지(4)는 원추 형상의 분할된 편으로 이루어지거나 또는 강연선(3) 외주에 그립물이 둘러싸게 가압고정한 그립압착형 구조 중 어느 하나의 구조로 이루어져 중간헤드(2)에 장착되어, 시공후 지상에서 강연선(3)을 인출시 웨지가 중간헤드(2)의 압착 상태에서 해제되어 강연선(3)을 인출할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 복합 작용 하중의 그라운드 앵커
제 1 항에 있어서,
상기 상,하내하체(6,20) 구분없이 일체형으로 하나의 내하체 구조인 것을 특징으로 하는 복합 작용 하중의 그라운드 앵커
삭제