KR101276490B1 - 지반 보강용 텍스타일 지오그리드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반 보강용 텍스타일 지오그리드에 관한 것으로, 2가닥 이상의 경사를 서로 꼬아 합사함으로써 경사부의 강도를 증가함과 아울러 신율을 감소하고, 위사부를 경사부보다 두껍게 하여 지반과의 마찰력을 증대함으로써 지반을 더욱 견고하게 보강함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드는, 다수의 위사(11a)로 이루어진 위사부(11)와 다수의 경사(12a)로 이루어진 경사부(12)에 의해 다수의 공간이 형성된 격자형으로 형성되며, 상기 경사는 폴리에스테르(PET)사와 아라미드사와 스테인레스사 중 한 종류 이상의 필라멘트(12a-1)가 각각 2가닥 이상으로 합사되어 이루어지고, 상기 위사부는 상기 경사부보다 두껍게 이루어져 상기 경사부보다 돌출됨으로써 흙과의 마찰력을 증대하는 것을 특징으로 한다.

Description

지반 보강용 텍스타일 지오그리드{TEXTILE GEOGRID}

본 발명은 지오그리드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경사와 위사로 이루어진 텍스타일 지오그리드의 강도를 증가함과 아울러 신율을 감소하고 지반과의 마찰력을 증대할 수 있는 지반 보강용 텍스타일 지오그리드에 관한 것이다.

지오그리드는 토목 공사시 옹벽보강, 사면보강, 지반보강 등의 용도로 사용되고 있는데, 높은 인장력, 낮은 인장 변형율과 크리프 변형 특성 외에 내시공성, 마찰특성 및 형태안정성 등의 물성이 요구된다. 지오그리드는 제조방법 및 재료에 따라서 플라스틱 지오그리드와 텍스타일 지오그리드로 구분된다.

플라스틱 지오그리드는 압출기를 통하여 압출된 고분자 시트를 롤러에 통과시켜 일정 간격으로 구멍을 뚫은 다음 일축 또는 이축으로 연신시켜 제조하거나, 고분자 수지를 스트립 형태로 압출 연신한 경방향 스트립과 위방향 스트립을 평면적인 격자 형태로 만든 다음 이들을 레이저 또는 마찰열을 이용하여 접착시키는 방법으로 제조한다.

그러나, 플라스틱 지오그리드는 소재 특성상 장시간 하중 부여시 크리프 변형이 크게 일어나므로 보강 구조물의 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

텍스타일 지오그리드는 고강도 섬유를 이용하여 격자형태(위사와 경사)의 직물을 제직한 다음, 폴리비닐클로라이드, 역청, 아크릴, 라텍스 및 고무계 수지 등으로 피복하여 제조한다. 텍스타일 지오그리드는 고강도 섬유를 사용하므로 인장강력과 크리프 특성은 우수하나, 시공시 토질의 상태에 따라 지오그리드가 손상을 입을 가능성이 커서 내시공성이 저하되며 제조공정이 복잡하여 경제적으로도 바람직하지 않다.

상기와 같은 지오그리드는 고강도 섬유로 경사와 위사로 직조되어 지반의 분리, 보강 등을 위한 목적으로 사용 되고 있지만, 빗물의 침투로 인해 격자망 사이의 공간으로 다져진 흙들이 침하되면서 지반이 붕괴되는 문제점이 있었던 것이다.

도 1은 종래 텍스타일 지오그리드의 예시도로서, 텍스타일 지오그리드(1)는, 다수의 위사부(2)와 다수의 경사부(3)에 의해 격자형으로 이루어진다. 위사부(2)와 경사부(3)는 각각 다수의 위사(2a)와 경사(3a)의 조합에 의해 이루어진다.

종래 텍스타일 지오그리드(1)에 따르면, 옹벽 블록과 연결된 경사부(3)가 하중을 받게 되며 따라서 경사부(3)의 강도와 신율에 따라 옹벽 블록의 지지력이 달라지는데, 경사부(3)의 각 경사(3a)가 단일 구조이기 때문에 강도가 약하고 신율이 클 수밖에 없으므로 옹벽 블록을 견고하게 지지하지 못하는 문제점이 있다.

종래에는 경사(3a)의 장력을 확보하기 위하여 일정 굵기의 PET 필라멘트를 사용하며, 강도의 증가는 필라멘트의 굵기에 따라 결정되는데, 필라멘트의 굵기를 굵게 하는데 한계(경제성, 취급성)가 있기 때문에 현실적이지 못하다.

그리고, 도 2에서 보이는 것처럼, 위사부(2)와 경사부(3)의 두께가 동일하게 구성되기 때문에 다른 그리드에서 적용하는 요철효과의 기대가 어려우며 결과적으로 지반과의 마찰력이 약하여 지반의 보강력이 약하여 지반의 유실과 옹벽 전면부의 배부름 현상을 막지 못하는 문제점도 있다.

또한, 도 3에서 보이는 것처럼, 위사(2a)의 단면 크기가 흙입자의 크기와 비슷하거나 흙입자의 크기보다 작기 때문에 흙 입자가 위사(2a)를 타고 넘게 되어 마찰효과가 거의 발생하지 않는다. 즉, 종래 텍스타일 지오그리드(1)의 위사부(2)는 경사부(3)와 격자 형태로 직조되어 흙이 채워지는 서로 독립된 공간만을 형성하는 기능만 하는 것이다.

종래 텍스타일 지오그리드로 많은 기술이 제안되어 있으며, 대개 위사와 경사의 직조, 교차부분의 직조 등에 관한 것이다.

등록특허 제10-1112087호 등록특허 제10-0324502호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 경사와 위사로 이루어진 텍스타일 지오그리드의 강도를 증가함과 아울러 신율을 감소하고 지반과의 마찰력을 증대할 수 있는 지반 보강용 텍스타일 지오그리드를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드는, 다수의 위사로 이루어진 위사부와 다수의 경사로 이루어진 경사부에 의해 다수의 공간이 형성된 격자형으로 형성되며, 상기 경사는 폴리에스테르사와 아라미드사와 스테인레스사 중 한 종류 이상의 필라멘트가 각각 2가닥 이상으로 합사되어 이루어지고, 상기 위사부는 상기 경사부보다 두껍게 이루어져 상기 경사부보다 돌출됨으로써 흙과의 마찰력을 증대하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드에 의하면, 2가닥 이상의 경사를 서로 꼬아 합사함으로써 경사부의 강도를 증가함과 아울러 신율을 감소하고, 위사부를 경사부보다 두껍게 하여 지반과의 마찰력을 증대함으로써 지반을 더욱 견고하게 보강할 수 있다.

도 1은 종래 텍스타일 지오그리드의 외관 사시도.
도 2는 종래 텍스타일 지오그리드의 위사부와 경사부의 두께를 보인 도면.
도 3은 종래 텍스타일 지오그리드의 위사와 흙입자간의 작용을 보인 도면.
도 4는 본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드의 외관 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드의 측면도.
도 6은 본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드에 적용된 위사와 흙입자간의 작용을 보인 도면.
도 7은 본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드에 적용된 위사의 다른 배열을 보인 측면도.
도 8a와 도 8b는 각각 본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드에 적용된 위사부의 구성을 보인 사시도.

도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 지반 보강용 텍스타일 지오그리드는, 다수의 위사(11a)로 이루어진 위사부(11)와 다수의 경사(12a)로 이루어진 경사부(12)에 의해 다수의 공간이 형성된 격자형으로 구성된다.

경사부(12)의 경사(12a)는 종래 텍스타일 지오그리드의 경사와 동일한 제품의 사용이 가능하며, 단, 경사부(12)의 강도를 증가하고 신율을 감소하기 위하여 각각의 경사(12a)는 2 가닥 이상의 필라멘트(12a-1)[2가닥 이상의 PET(Polyester), 2가닥 이상의 아라미드 섬유사, PET와 아라미드 섬유사 혼용, PET와 스테인레스사 혼용]가 합사되어 구성된다.

즉, 종래 경사는 단일 폴리에틸렌(PET)이고, 본 발명에 적용된 경사는 2가닥 이상의 폴리에틸렌(PET)사가 합사된 것이며 따라서 경사부(12)의 강도가 증가되고 신율이 감소된다.

PET는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)보다 creep이 적고 강도가 우수하고 제조가 간단함과 아울러 가격이 저렴한 특징이 있다.

도 4의 원호에서 보이는 것처럼, 각각의 경사(12a)는 2가닥 이상의 PET 필라멘트(12a-1,12a-2)가 꽈배기 형태로 꼬이는 방법, 별도의 트위스트사(12a-3)를 이용한 합사 방법에 의해 만들어진다.

또한, 경사(12a)의 다른 보강방법으로 종래 경사를 그대로 사용하지 않고 경사(12a)의 외부를 피복(예컨대 PVC 피복)할 수 있다.

즉, 경사(12a)는 PVC로 피복한 섬유사, 2가닥 이상의 PVC 피복한 섬유사가 합사된 것, PVC 피복한 섬유사와 일반 섬유사(피복이 없는 종래 경사)를 합사된 것이 사용된다.

이와 같은 구조의 2가닥 이상의 경사(12a)가 조합되어 경사부(12)를 형성한다. 다수 가닥의 경사(12a)는 트위스트사 등으로 바인딩될 수 있다.

이와 같은 구성의 경사부(12)에 따르면, 종래 사용되던 경사와 동일한 재질의 경사(12a)를 사용하더라도 경사(12a)가 다수 가닥의 필라멘트(12a-1,12a-2)로 구성됨에 따라 단일(하나) 필라멘트보다 강도가 증대되고 외력에 의한 신율이 감소된다.

도 5에서 보이는 것처럼, 본 발명은 위사부(11)의 두께를 경사부(12)보다 두껍게 하여 즉 경사부(12)보다 돌출되도록 함으로써 지반과의 마찰력을 증대함을 특징으로 하며, 도 6에서처럼 위사부(11)가 경사부(12)보다 두꺼우면 흙입자가 위사부(11)에 걸려 마찰력이 커지게 된다.

위사(11a)를 경사(12a)보다 두껍게 하는 방법은 2가닥 이상의 필라멘트(11a-1,11a-2)를 이용하여 위사(11a)를 제조하는 방법이 있다. 도 8a와 도 8b에서 보이는 것처럼, 위사(11a)의 필라멘트(11a-1,11a-2)는 피복(11a-3)되거나 별도의 트위스트사(11a-4)로 합사될 수 있다.

여기서 필라멘트(11a-1,11a-2)는 전술한 경사(12a)[다수 가닥의 필라멘트(12a-1,12a-2)로 이루어진 경사]와 동일하며, 따라서 2가닥 이상의 필라멘트(11a-1,11a-2)로 이루어진 위사(11a)는 경사(12a)보다 두껍게 형성된다.

이와 같이 구성된 다수의 위사(11a)의 조합이 위사부(11)를 구성한다.

한편, 위사(11a)의 두께가 두꺼울수록 마찰력을 증대할 수 있으므로 마찰력만을 고려하면 위사(11a)의 두께를 두껍게 하는 것이 좋지만, 큰 하중이 가해지게 되어 위사(11a)가 파괴될 우려가 있다.

위사부(11)에 의한 마찰력을 증대하면서 위사(11a)의 파괴를 막기 위하여 위사부(11)는 위사(11a)들이 서로 붙지 않고 도 7에서 보이는 것처럼, 하나 이상의 위사(11a)들이 일정한 공간(흙이 채워지는 공간)을 사이에 두고 배열될 수 있다. 위사(11a)와 위사(11a)의 사이에 흙이 채워지면, 흙을 중심으로 하여 전후방의 위사(11a)들이 함께 거동하여 위사(11a)의 파괴를 막고 큰 버팀력을 발휘한다.

위사부(11)와 경사부(12)는 교차되며 이는 공지의 모든 방법이 가능하므로 구체적인 설명을 생략한다.

본 발명에 의한 지반 보강용 텍스타일 지오그리드에 따르면, 예를 들어 보강토 옹벽의 토사 안에 다단으로 매설되면서 경사부(12)의 선단부가 옹벽 블록에 연결되어 시공된다. 즉, 위사부(11)와 경사부(12)들 사이의 공간에는 흙이 채워지게 되고 지오그리드는 상기 공간에 채워진 흙을 통해 토사의 거동을 구속함으로써 보강토 옹벽을 보강한다.

한편, 보강토 옹벽의 수직하중에 의해 옹벽블록쪽으로 토압이 작용하는 경우 위사부(11)가 경사부(12)보다 돌출되어 위사부(11)와 경사부(12)의 높이차만큼 토사가 있기 때문에 이 부분에서 큰 마찰력이 발생하므로 토사의 거동을 구속하게 된다. 따라서, 토사의 거동을 구속함으로써 보강토 옹벽의 배부름 현상을 극소화하게 된다.

위사부(11)에 의해 토사의 거동을 극소화하지만 일부 토사의 거동이 일어날 수 있으며, 토사의 거동에 의해 경사부(12)에는 인장력이 작용하게 되는데 경사부(12)의 신율이 적어 경사부(12)가 인장되지 않고 버팀력을 발생함으로써 토사의 거동을 막거나 지연시킬 수 있고, 자체 강도를 통해 파손이 최소화된다.

10 : 텍스타일 지오그리드,
11 : 위사부, 11a : 위사
12 : 경사부, 12a : 경사

Claims (3)

1. 다수의 위사(11a)로 이루어진 위사부(11)와 다수의 경사(12a)로 이루어진 경사부(12)에 의해 다수의 공간이 형성된 격자형으로 형성되며,
   상기 경사는 폴리에스테르(PET)사와 아라미드사와 스테인레스사 중 한 종류 이상의 필라멘트(12a-1)가 각각 2가닥 이상으로 합사되어 이루어지고,
   상기 위사부의 각각의 위사는 상기 경사가 피복 또는 트위스트사를 통해 2가닥 이상으로 합사되어 상기 경사부보다 두껍게 이루어져 상기 경사부보다 돌출됨으로써 흙과의 마찰력을 증대하는 한편, 상기 위사가 상호 간에 간격을 두고 이격되어 이들 사이에 흙이 채워지도록 함으로써, 상기 흙과 상기 흙 양측의 위사가 함께 버팀력을 제공하는 것을 특징으로 하는 지반 보강용 텍스타일 지오그리드.
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