KR101187845B1 - 정착부 내하체와 강연선에 가인장력을 제공한 그라운드 앵커 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목 기술 분야에서 예를들어, 지반 보강을 위해 설치하는 그라운드 앵커에 관한 것으로, 특히 내하체와 강연선에 프리텐션(가인장)을 하여 앵커의 성능과 기능을 향상시키고 시공시 발생되는 웨지의 이탈 문제를 개선한 앵커의 구조에 관한 것이다 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내하체(1)와, 내하체(1) 외주에 설치되는 강연선(2)과, 상기 내하체(1) 및 강연선(2) 하단부에 설치되며 내부에는 하부웨지(5)를 장착하고 있는 하헤드(3)와, 상기 내하체(1) 및 하헤드(3)의 상부에 설치되며 내부에는 중간웨지(6)을 장착하고 있는 중간헤드(4)와, 중간헤드(4) 상부에 설치되며 내부에는 상부웨지(51)를 구성하고 있는 상부헤드(50)와, 상기 중간헤드(4) 상부에 설치되며 내하체(1) 중앙을 관통하여 하부헤드(3)까지 설치되는 그라우팅 주입용의 주입호스(10)와, 상기 주입호스(10) 하단에 연결되는 연결니플(20)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 중간웨지(6) 상부에는 연결니플(20)을 설치하되, 중간헤드(4)의 상부에 형성된 홈에 나사 체결되게 설치하는 것을 특징으로 하며, 상기 연결니플(20)은 상부에 강연선(2)을 둘러싸는 피복관(23)을 결합시키고, 피복관(23) 내부에는 그리스(25)가 충진되어 강연선(2)이 수용되게 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 중간헤드(4) 상부에는 차단재(70)를 설치하되, 차단재(70)는 연결니플(20) 내부에 내장되게 설치하여, 연결니플(20) 내측에 설치되는 피복관(23)에 수용되는 그리스(25)가 하부로 누설되지 않게 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

정착부 내하체와 강연선에 가인장력을 제공한 그라운드 앵커 구조{ground anchor structure provided pretension at the settled part and inner inserted staying tool}

본 발명은 토목 기술 분야에서 예를들어, 지반 보강을 위해 설치하는 그라운드 앵커에 관한 것으로, 특히 내하체와 강연선에 프리텐션(가인장)을 하여 앵커의 성능과 기능을 향상시키고 시공시 발생되는 웨지의 이탈 문제를 개선한 정착부 내하체와 강연선에 가인장력을 제공한 앵커의 구조에 관한 것이다

[문헌1] 특허공개 10-2003-0049854 호

[문헌2] 특허공개 10-2009-0108442 호

상기 예를 들의 문헌들 및 기타 다른 종래 기술의 것은 그 구조들이 복잡하고 체결된 웨지가 현장에서 설치시 풀어져 버리는 등으로 인해 작동이 정확하지 못하고 앵커의 기능과 역할을 충분히 수행해내지 못하는 경우가 많다

종래의 일반적인 앵커와 앵커의 내하체의 구조는, 다음과 같다.

예를들어, 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.

그러나 종래 압축형 앵커 내하체 구조의 경우 취급 도중이나 시공시 웨지 일부가 이탈하여 인장 작업시 강연선이 빠져버리는 경우가 자주 발생되는 단점이 있고 인장형 앵커의 경우 그라우트의 접촉과 비접촉으로 구분되는 자유장부와 정착장의 경계에서부터 긴장력에 의한 그라우트가 파손되는 진행성 파괴 현상이 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명한 것으로, 인장형 앵커의 진행성 파괴와 압축형 앵커의 취급이나 시공시 발생되는 웨지의 이탈에 의해 발생되는 문제를 동시에 해결함에 본 발명의 목적이 있다.

그리하여 현장에서 자주 발생되는 웨지의 이탈로 인한 재시공이나 불안정한 정착 내하체 구조로 인한 피해가 없어지고 신뢰할 수 있는 제품으로 인하여 재시공등 과외 추가 경비의 염려가 없고 장기간 긴장력에 의한 변형률을 줄임으로 안정성과 수명이 보장되는 구조의 그라운드 앵커의 구조를 제공함에 본 발명의 목적이 있다

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내하체(1)와, 내하체(1) 외주에 설치되는 강연선(2)과, 상기 내하체(1) 및 강연선(2) 하단부에 설치되며 내부에는 하부웨지(5)를 장착하고 있는 하헤드(3)와, 상기 내하체(1) 및 하헤드(3)의 상부에 설치되며 내부에는 중간웨지(6)을 장착하고 있는 중간헤드(4)와, 중간헤드(4) 상부에 설치되며 내부에는 상부웨지(51)를 구성하고 있는 상부헤드(50)와, 상기 중간헤드(4) 상부에 설치되며 내하체(1) 중앙을 관통하여 하부헤드(3)까지 설치되는 그라우팅 주입용의 주입호스(10)와, 상기 주입호스(10) 하단에 연결되는 연결니플(20)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 중간웨지(6) 상부에는 연결니플(20)을 설치하되, 중간헤드(4)의 상부에 형성된 홈에 나사 체결되게 설치하는 것을 특징으로 하며, 상기 연결니플(20)은 상부에 강연선(2)을 둘러싸는 피복관(23)을 결합시키고, 피복관(23) 내부에는 그리스(25)가 충진되어 강연선(2)이 수용되게 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 중간헤드(4) 상부에는 차단재(70)를 설치하되, 차단재(70)는 연결니플(20) 내부에 내장되게 설치하여, 연결니플(20) 내측에 설치되는 피복관(23)에 수용되는 그리스(25)가 하부로 누설되지 않게 구성한 것을 특징으로 한다. 상기 구성에 의하면 인장력을 미리 준 것과 같은 프리텐션 효과를 줌으로 인해, 앵커 제작 당시 정착 내하체의 앵커 인장력에 상응하는 하중을 주도록 하는 것을 특징으로 하며, 상기 하부웨지(5)는, 강연선 외주를 둘러싸는 그립을 압착시켜 강연선과 일체형으로 구성한 그립형 웨지인 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면, 정착 내하체가 앵커 인장력에 의한 변형량과 늘음량에 의한 그라우트와의 이격을 없앰으로, 진행성 파괴가 없어 앵커의 성능 기능이 향상되고, 앵커를 공장에서 제작시 웨지에 미리 긴장력을 주어 출고함으로 웨지와 강연선의 이탈이 절대 발생할 수 없어 종래의 웨지의 풀림 문제가 해소될 수 있다

종래 제품은 취급 도중, 웨지가 후방으로 밀리는 충격이나 하중을 받으면 웨지와 강연선의 결합상태가 해제되어 웨지가 하부로 흘러 버리면 강연선이 느슨하여져 차후 강연선을 당기면 강연선이 빠져나와 버린다. 그리고 웨지를 정착을 위하여 미는 힘과 강연선을 당겨 정착되는 힘을 동일하게 줄 경우 웨지와 강연선의 정착 상태가 완전히 다른 상태가 되는데 본 발명은 이러한 문제가 전혀 없다

또한 본 발명에 의하면, 공장에서 미리 인장제작된 구조로 이루어져, 내하체의 기능이 확실하여 제품의 신뢰와 안정성이 보장된다.

본 발명은 하단 앵커 헤드와 상부의 헤드 사이에 내하체가 구성되고 두 개의 헤드 사이에 배치된 내하체 외부 또는 내부를 관통하는 강연선을 두 헤드의 상하에 구성된 테이퍼 구멍에 설치된 웨지에 의해, 인장력을 미리 준 것과 같은 프리텐션 효과를 줌으로 인해, 앵커 제작 당시 정착 내하체의 앵커 인장력에 상응하는 하중을 줄 수 있는 장점이 있다

도 1 은 본 발명을 설명하기 위한 개략 구성도
도 2 는 도 1 의 실시 예에 대한 다른 실시 예를 설명하기 위한 요부 단면도

도 1 은 본 발명을 설명하기 위한 개략도이다

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 그라운드 앵커는 자유장부(100)와 정착장부(200)로 구분된다. 내하체(1)를 하부에 두는 부분은 정착장부(200에 해당된다. 내하체의 상,하부에 중간헤드(4)와 하부헤드(3)를 나사 등의 결합으로 설치하고, 중간헤드(4)와 하부헤드(4,3) 내부에는 중간웨지(6)와 하부웨지(6,5)를 설치하고 그 사이에 강연선(2)이 설치되도록 한다.

강연선(2)은 내하체(1) 외주에 여러개 설치된다. 내하체(1)는 그 외면이 철근의 외면과 같이 돌출된 외면을 일정 간격으로 형성하여 그라우팅 재료가 잘 부착되도록 하는 이형파이프을 사용한다

도 1에서 하단 좌측 도면은 내하체(1) 외주에 강연선(2)이 설치된 것을 예시하고, 도 1 이 우측 하부 도면은 내하체(1) 내부에 강연선(2)이 내장된 구조를 각각 다른 실시 예로 단면으로 도시하였다

하부헤드(3)에는 하부웨지(5)에 의해 강연선(2)이 고정되며 그 위로 신장되어 전개하는 강연선(2)은, 중간헤드(4)에 내장된 중간웨지(6)에 의해 결합되어 고정되고, 그 중간웨지(6) 위로는 연결니플(20)이 나사식으로 결합된다

상기 하부웨지(5)는, 원추 형상으로 이루어지고 분할편으로 이루어지는 이미 사용되고 있는 종래의 웨지 구조를 사용하거나 또는 강연선 외주를 둘러싸는 그립물질(예를들어 금속재질의 물질)을 다이에 투입하여 강제로 압착시켜, 강연선을 물고 있는 그립형 구조의 그립웨지를 사용할 수도 있다.(이에 대한 것은 도면으로 구체적으로 도시하지 않아도 이해가 충분하므로 그 구조에 대하여 구체적으로 도시하지 않는다)

상기한 연결니플(20)은 그 하부 외주에 숫나사가 형성되어, 중간헤드(4)의 상부에 홈으로 형성된 암나사와 결합된다. 연결니플(20)의 내주에는 피복관(23)이 결합되어 상부로 신장되며, 피복관(23) 내에는 그리스로 충진된 강연선(2)이 내장되어 있다

도 1에서 절단선 "c"로 표기된 부분에의 단면을 보듯이, 주입호스(10)를 중앙에 두고 그 외주로 피복관(23)에 둘러싸진 강연선(2)이 설치되고 강연선(2) 외주와 피복관(23) 내주 사이에는 그리스(25)가 충진되어 있어 내식성을 부여함과 아울러 강연선(2) 인장시 원활한 인장이 되도록 한다

강연선(2)의 최상단부에는 상부웨지(51)에 의하여 결합되어 상부헤드(50)에 안착되어 고정된다. 상부헤드(50)는 긴장 정착용이다

상기 구성에 의하면, 앵커 하단에의 하부헤드(3)와 중간헤드(4) 사이에 내하체(1)가 구성되고, 두 개의 헤드 사이에 배치된 내하체(1) 외부 또는 내부를 관통하는 강연선(2)을, 두 헤드의 상하에 구성된 테이퍼 구멍에 설치된 웨지에 의해, 인장력을 미리 준 것과 같은 프리텐션 효과를 줌으로 인해, 앵커 제작 당시 정착 내하체의 앵커 인장력에 상응하는 하중을 주도록 하는 것을 특징으로 한다

앵커의 중심으로는 상부에서부터 주입호스(10)가 진입하여 내하체(1) 중앙을 관통 경유하고 그리고 하부헤드(3)를 관통하여 니플(7)까지 연결되게 설치된다. 그리하여 주입호스(10)를 통하여 주입되는 그라우트는 니플(7)의 배출공(26)을 통하여 배출되어 그 주변과 그 위를 그라우트팅 처리한다. 즉 미리 형성하여둔 구멍(30)을 따라 상부로 올라가 내하체(1) 및 강연선(2) 주변을 그라우팅 처리한다

하부헤드(3)에는 하단에 보호캡(8)이 형성되고 그 내부에 하부웨지(5)가 분할 가능한 편으로 콘 형상으로 설치되며, 강연선(2)의 하단은 하부헤드(3)에 설치된 하부웨지(5)에 결합되어 고정되어 있다

상술한 상부, 중간, 하부웨지(51, 6, 5)웨지들의 기본적인 구성과 작동은 상술한 문헌1,2 및 여러 특허 문헌 그리고 공지의 사용중인 웨지들과 동일 유사한 구조이므로 이에 대한 구조와 작동에 대한 것은 구체적인 설명을 생략한다.

단지 참고로 설명하면, 웨지는 전체적으로 원추형으로 이루어지며 그 원주 형상이 분할된 편으로 이루어진다. 그리하여 예를 들어, 하부웨지(5)가 하부헤드(3)에서 아래로 밀리면 벌어져 강연선(2)을 뽑아 낼 수 있다. 이렇게 웨지를 분할편으로 제작하는 이유는 앵커의 조립의 용이성과 경우에 따라 인장선을 인출하여 낼 필요가 있을 경우에 사용되기 위한 것이다. 본 발명에서 사용되는 상부, 중간, 하부웨지(51,6,5)는 그 구조가 동일하다

상기 구성에 의한 작동을 이하, 설명한다

먼저, 공장에서 상기 구조의 그라운드 앵커를 미리 조립 제작하여 둔다

이 경우, 내하체(1) 하부에 하부헤드(3)와 하부웨지(5)가 설치된 상태이고 이 하부웨지(5)에 강연선(2)이 설치되어 강연선(2)이 충분히 당겨진 상태로 중간웨지(6)가 설치된 중간헤드(4)와 조립이 된다

이 경우 조립시 이미 충분히 일정한 인장력으로 강연선(2)을 당겨 놓아야 한다. 강연선(2)을 상부에서 당기면 하부웨지(5) 및 중간웨지(4)가 상부로 올라가면 분할편으로 조립된 하부 및 중간웨지(5,4)가 상부로 딸려 올라가 강연선(2)을 당긴 상태로 물어준다. 그리고 최상부에도 상부웨지(51)에 의하여 강연선(2)이 결합된 상태를 유지하고 있다.

따라서 중간헤드(4)의 중간웨지(6)와 하부헤드(3)의 하부웨지(5)에 의해 이미 충분히 인장된 상태로 강연선이 조립된 상태를 유지하고, 이동 중이나 기타 외부의 충격으로 인해, 중간웨지(6)와 하부웨지(5) 사이에 헐거워져서 하부웨지(5)가 풀리거나 처지는 경우가 전혀 없다

이렇게 견고히 조립된 앵커를 현장에 가져가 타공된 구멍(30)에 앵커를 설치한 후, 주입호스(10)를 통하여 그라우팅 재료를 투입하면 니플(7)의 배출공(26)으로 그라우팅 재료가 토출되어 그 주변과 내하체(1) 및 강연선(2) 주변을 따라 위로 상승하여 타공된 앵커 구멍 주변을 그라우팅 처리하게 된다. 이렇게 콘크리트의 그라우팅 타설이 완료되면, 매립되지 않은 부분인 상부헤드(50) 상부에 노출되어 있는 강연선(2)을 인장하여 둔다.

그러면 앵커를 공장에서 인장된 상태로 조립하였기 때문에 그라우팅 처리된 부분은 더 이상 인장되어 늘어나지 않고 그 상부만 인장되어 약간 길이가 늘어 난다. 상부헤드(50)쪽의 강연선(2)은 자유롭게 있는 상태이어서 인장하면 그 인장에 의하여 더 인장될 수 있다. 강연선(2)은 비록 강 재질이지만 인장하면 인장력에 따라 늘어나는 재질이며 아울러 앵커 설치 후 강연선을 지속적으로 인장력이 유지되기 때문에 경시적으로 그 길이가 늘어나게 된다

종래의 경우엔, 하부웨지(5) 부분에 충분한 인장이 되지 않은 느슨한 상태로 그라우팅 처리되었기 때문에 상부에서 강연선(2)을 인장할 때 그 인장력이 하부의 하부웨지(5)까지 전달되는 그 과정에 하부와 중간 부분에 타설된 콘크리트 부분이 균열이 생긴다. 이를 진행성 파괴라고 한다

그러나 본 발명에 의하면 중간헤드(4)에 설치한 중간웨지(6)에 의하여 이미 충분히 강연선(2)이 인장된 인장된 상태이므로 하부웨지(5)가 느슨하여지는 문제가 없어 중간헤드(4)와 하부헤드(3) 사이의 정착부 및 하부헤드(3) 부분에서 진행성 파괴가 일어나지 않는다

도 2 는 본 발명의 다른 실시 예이다

본 실시 예에서는 중간웨지(6) 상,하부를 구분하여 상부는 자유장부(100)로 이루어지고 하부는 정착장부(200)로 이루어짐을 보여 준다

이 경우, 강연선(2)의 설치 위치 상하를 구분하되, 상부는 그리스(25)가 충진된 피복관(23)으로 둘러싸지고, 하부는 그리스(25)의 충진이 없는 노출된 강연선(2)으로 구성되는 것을 보여 주며, 그 그리스(25)의 충진과 비충진을 구분하기 위한 경계에 차단재(70)를 설치하여 상부의 그리스(25)가 하부로 유입되지 못하게 하였다. 차단재(70)는 예를들어, 실리콘 등의 수지계열 재질을 사용한다

이상과 같은 구성의 본 발명에 의하면, 앵커의 인장력이 없는 상태에서 그라우트를 하기 전에 공장에서 제작 당시 긴장력을 미리 줌으로 일반적인 앵커의 정착 내하체에 긴장력이 없는 상태에서 그라우트를 하고 긴장함으로 발생되는 강연선의 늘음량과 내하체의 소성변형에 의한 진행성 파괴나 변형을 사전에 방지함으로 앵커의 성능과 기능을 향상시킨다.

또한 웨지 형태의 앵커인 경우 공장에서 제작하여 현장에 시공하는 과정에서 기계적인 힘으로 웨지와 강연선을 결합하여 웨지의 이탈을 방지하고 있지만, 웨지와 강연선에 작용하는 일반적인 인장하중에는 턱없이 못미치는 결속력으로 조립할수 밖에 없는 상황에서, 종종 현장에서 시공 후 인장시 웨지의 이탈이 발생되는 경우가 흔히 있으나, 본 발명을 적용한 앵커의 경우 현장에서 사용하는 인장력에 상응하는 하중으로 프리텐션 하여 제작함으로 웨지의 안정성이 검증된 기술을 제작 당시 정착 내하체에 사전에 결속하여 공급함으로 웨지의 이탈은 절대 있을 수 없어 기존 앵커의 심각한 웨지 이탈 문제를 완벽하게 해결할 수 있다.

아울러 정착 내하체 부분에 프리텐션을 줌으로 그라우트가 경화된 후에 인장력에 의해 발생되는 강연선과 내하체의 늘음량과 소성변형으로 내하체와 그라우트의 이격 현상을 없앰으로 성능과 기능을 보강한 것이다.

1 내하체 2 강연선
3 하부헤드 4 상부헤드
5 하부웨지 6 중간웨지
7 니플 8 보호캡
10 주입호스 20 연결니플
23 피복관 25 그리스
26 배출공 50 상부헤드
51 상부웨지 70 차단재

Claims (5)

1. 내하체(1)와,
   내하체(1) 외주에 설치되는 강연선(2)과,
   상기 내하체(1) 및 강연선(2) 하단부에 설치되며 내부에는 하부웨지(5)를 장착하고 있는 하헤드(3)와,
   상기 내하체(1) 및 하헤드(3)의 상부에 설치되며 내부에는 중간웨지(6)을 장착하고 있는 중간헤드(4)와,
   중간헤드(4) 상부에 설치되며 내부에는 상부웨지(51)를 구성하고 있는 상부헤드(50)와,
   상기 중간헤드(4) 상부에 설치되며 내하체(1) 중앙을 관통하여 하부헤드(3)까지 설치되는 그라우팅 주입용의 주입호스(10)와,
   상기 주입호스(10) 하단에 연결되는 연결니플(20)을 포함하며,
   상기 중간헤드(4) 상부에는 차단재(70)를 설치하되, 차단재(70)는 연결니플(20) 내부에 내장되게 설치하여, 연결니플(20) 내측에 설치되는 피복관(23)에 수용되는 그리스(25)가 하부로 누설되지 않게 하고 자유장과 정착장의 경계를 구분토록 구성한 것을 특징으로 하는 정착부 내하체와 강연선에 가인장력을 제공한 그라운드 앵커 구조
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중간웨지(6) 상부에는 연결니플(20)을 설치하되, 중간헤드(4)의 상부에 형성된 홈에 나사 체결되게 설치하는 것을 특징으로 하는 정착부 내하체와 강연선에 가인장력을 제공한 그라운드 앵커 구조
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연결니플(20)은 상부에 강연선(2)을 둘러싸는 피복관(23)을 결합시키고, 피복관(23) 내부에는 그리스(25)가 충진되어 강연선(2)이 수용되게 구성된 것을 특징으로 하는 정착부 내하체와 강연선에 가인장력을 제공한 그라운드 앵커 구조
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부웨지(5)는, 강연선 외주를 둘러싸는 그립을 압착시켜 강연선과 일체형으로 구성한 그립형 웨지인 것을 특징으로 하는 정착부 내하체와 강연선에 가인장력을 제공한 그라운드 앵커 구조
   
   
   

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