KR101363483B1 - 고성능 복합형 앵커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목,건축 공사에서 지반을 굴착할 때 흙막이 벽을 지탱하거나 절취한 사면을 보강하는 보강앵커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축공사에 사용되는 흙막이 앵커, 사면을 보강 또는 지지하기 위한 앵커, 구조물의 부력을 방지하기 위한 부력방지 앵커에 관한 것이다. 특히 본 발명은 앵커 내하체 내부에 설치된 실린더에 인장용 강연선 또는 철근 스틸파이프등 인장부재를 결합하여 인장력을 도입하면 경사면으로 형성된 실린더 외주면이 인장측 방향으로 이동하면서 돌출쐐기가 내하체 외부로 펼쳐지는 간단한 구조를 가진다. 이에 따라, 인장력의 크기에 따라 돌출쐐기가 외부 정착지반을 더욱 견고하게 지압하므로 앵커의 기능을 증대시키고 장기 크리프현상을 감소시킬 수 있으며, 지압을 위한 별도의 부속 장치가 필요없는 경제적인 보강앵커에 관한 것이다.

Description

고성능 복합형 앵커{High performance composite anchor}

본 발명은 사면 또는 토류벽을 보강하거나 구조물의 부력방지를 위한 고성능 복합형 앵커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인장력 도입시 내하체 내부에 설치된 이동블럭이 인장측 방향으로 이동하면서 내부 실린더의 경사면이 다수개의 돌기를 천공된 지반 방향으로 파고들게 하여 압축력과 지압력이 동시에 발생하여 앵커의 성능을 극대화하고 장기 크리프 변형을 최소화시킨 고성능 복합형 앵커에 관한 것이다.

지반앵커를 이용한 보강공법은 일반적으로 토목, 건축공사 중 구조물을 축조하기 위해 사면절취, 지하 터파기를 할 경우 앵커의 인장력을 이용한 구조체를 지지한다.

지반앵커에 있어 종래에 사용되는 압축형 앵커, 인장형 앵커가 있다, 인장형 앵커는 일반적으로 임시 구조체만 적용하고 영구 구조체는 인장부재의 부식 현상이 발생하여 일반적으로 사용하지 않는다.

영구 구조체를 지지하기 위해서 압축형 앵커를 보편적으로 사용하고 있는 실정이나 이러한 앵커들은 내하체를 여러 부위로 가공하여 각각의 부속품들을 조립하여 사용하거나 다른 보조수단을 사용하므로 제 기능을 발휘하기 어려운 점도 있고, 지반조사 결과를 기준으로 지반강도를 추정하여 앵커의 설계인장력을 결정 하나 앵커가 시공되는 지반에 대한 조사가 정밀하게 이루어 지기가 어렵고, 같은 지반에서도 지층 변화로 인한 인장력 손실이 발생하여 설계 인장력을 만족하지 못하여 앵커 시공량을 증가하거나 또는 재시공을 하는 경우가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 지압형앵커 즉 내하체 내에서 돌기 또는 쐐기등이 천공된 지반을 파고들게 하여 인장력을 증가시키는 구조의 지압형 앵커가 개발되어 사용되고 있다. 이러한 앵커들은 지압효과를 얻기 위해 별도 압력장치를 사용하거나 보조장치를 사용하여 돌기 또는 쐐기를 지반으로 밀어내어 인장력을 확보하는 수단으로 사용하고 있다. 따라서, 종래기술에서는 공사비가 증가하고 별도의 보조장치로 인한 하자 등의 문제점이 발생하고 있다.

한국특허 제10-0715207호 한국특허공개 제10-2010-0060445호

상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 본 발명의 목적은, 별도의 보조장치없이 인장력만으로 내하체 내부에 있는 다수개의 돌기가 천공된 선단지반을 파고들게 하여 지반강도가 불규칙한 지반이나, 지하수 용출로 인하여 그라우트 강도가 저하되는 지반에서 설계인장력을 확보하면서도 별도의 보조장치 없이 압축과 지압효과를 가지며, 장기 크리프 현상과 시공하자를 감소시키고 경제성을 확보할 수 있는 고성능 복합형 앵커를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 공간을 가지고, 측벽에 2이상의 돌출구가 형성되는 내하체; 상기 내하체의 길이방향으로 이동가능하도록 상기 내하체의 내벽면에 맞닿는 이동가이드면과, 상기 이동가이드면의 상측에 배치되어 상기 내하체의 길이방향 중심을 향해 경사지게 형성되는 돌출가이드면을 가지는 이동블럭; 상기 이동블럭의 돌출가이드면에 맞닿는 쐐기내면을 가지고, 상기 이동블럭이 상향시 상기 내하체의 돌출구를 통해 외측으로 돌출되는 돌출쐐기; 상기 이동블럭에 하단이 고정되고, 상기 내하체의 상측에 형성된 관통홀을 통해 상기 내하체의 외측으로 연장되고 상기 내하체에 고정되는 피복튜브에 의해 보호되는 인장부재를 포함하는 보강앵커이다.

상기 돌출쐐기는 상기 내하체 외측으로의 돌출량을 제한하기 위하여 상기 돌출구의 주위에 맞닿는 쐐기스토퍼를 가지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 인장부재의 하단은 상기 이동블럭에 형성되는 인장부재홀에 배치되는 인장부재쐐기에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 피복튜브는 피복튜브쐐기를 상기 관통홀에 억지끼움하는 것에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 내하체의 주위로 상기 돌출구를 감싸는 보호커버가 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 천공된 지반이 불규칙하거나 지하수가 용출되어 그라우트 품질이 명확하게 확보되지 않는 지반에서 그라우트 마찰력에 의한 정착 지지되는 앵커 보강 공법을 적용하는 경우에, 천공된 지반을 다수개의 돌출쐐기가 지압하여 앵커의 설계인장력을 확보할 수 있고, 그라우트의 마찰력과 직접 지반을 지압하여 장기 크리프 발생을 억지할 수 있다. 따라서, 시공품질이 향상되고 별도의 보조장치 사용없이 다수개의 돌기 즉 쐐기를 내하체 외부로 펼쳐지게 하므로 경제적 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보강앵커의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 보강앵커를 결합한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 보강앵커에 의한 보강공법의 개략도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 3에서 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 다른 보강앵커(100)를 지시한다. 상기 보강앵커(100)는 내부에 공간을 가지고, 측벽에 2이상의 돌출구(106)가 형성되는 내하체(102)와, 상기 내하체(102) 내에서 상하로 이동하는 이동블럭(124)과, 상기 이동블럭(124)에 결합되는 와이어(143)와, 상기 이동블럭(124)의 이동에 의해 외부로 돌출되는 돌출쐐기(114)를 포함하여 이루어진다.

상기 내하체(102)는 내부에 공간을 가지며, 실시예에서는 통상의 내하체바디(104)와 상기 내하체바디(104)의 상하로 결합되는 상부캡(138)과 하부캡(134)을 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 상부캡(138) 또는 상기 하부캡(134)은 상기 내하체바디(104)에 일체로 형성되는 것도 가능하다. 실시예에서 상부캡(138)과 하부캡(134)은 각각의 상부캡나사(139)와 하부캡나사(136)에 의해 상기 내하체나사부(110,112)에 나사결합된다.

상기 내하체바디(104)의 내부에는 이동블럭(124)이 배치된다. 상기 이동블럭(124)은 상기 내하체바디(104)의 내벽면을 타고 상하로 이동한다. 따라서, 상기 이동블럭(124)의 외표면은 상기 내하체바디(104)의 내벽면과 맞닿는 이동가이드면(126)을 이룬다. 그리고, 상기 이동가이드면(126)의 상측으로 상기 내하체바디(104)의 길이방향 중심축을 향해 경사지는 돌출가이드면(128)이 형성된다. 상기 돌출가이드면(128)은 상기 돌출쐐기(114)를 외부로 돌출시키도록 가압하는 역할을 한다. 상기 돌출가이드면(128)은 도 2에 도시된 바와 같이 측단면이 대략 사다리꼴을 이루도록 직선인 경사면을 가지며, 평단면으로 볼 때는 다각형 또는 원형으로 형성될 수 있다.

상기 돌출쐐기(114)는 상기 이동가이드면(126)에 맞닿는 쐐기내면(118)을 가진다. 따라서, 상기 쐐기내면(118)은 상기 이동가이드면(126)의 형상에 대응되는 형상을 가진다. 그리고, 상기 돌출쐐기(114)의 쐐기외면(120)은 상기 돌출쐐기(114)가 상기 내하체바디(104)의 외주면과 같은 평면을 이루도록 형성된다. 그리고, 상기 돌출쐐기(114)는 상기 내하체(102) 외측으로의 돌출량을 제한하기 위하여 상기 돌출구(106)의 주위에 맞닿아 걸리는 쐐기스토퍼(122)를 가진다.

따라서, 상기 돌출쐐기(114)는 전체적으로 역삼각형 또는 역사다리꼴의 단면형상을 가지며, 상기 이동블럭(124)이 상향함에 따라 상기 돌출쐐기(114)의 하단부를 기준으로 회전하면서 상기 돌출구(106)의 외측으로 돌출된다.

그리고, 상기 이동블럭(124)를 이동시키기 위한 인장부재(143)가 상기 내하체(102)를 관통하여 상기 이동블럭(124)에 고정된다. 실시예에서는 상기 이동블럭(124)에 형성된 인장부재홀(130)에 상기 인장부재(143)를 삽입하고, 상기 이동블럭(124)의 하측에서 인장부재쐐기(132)에 의해 고정하는 방식을 사용하였다. 그러나, 상기 인장부재(143)의 고정방식은 이에 한정되지 않으며 공지의 기술에서 다양한 변형이 가능하다. 그리고, 상기 인장부재(143)는 상기 내하체(102)의 외측으로 연장되어 지면보다 위로 노출되도록 충분한 길이를 가지고, 상기 인장부재(143)의 개수는 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 실시예에서는 4개의 인장부재(143)를 사용하였다. 또, 상기 인장부재(143)로는 관체, 와이어 등을 사용할 수 있다.

상기 인장부재(143)는 그라우팅이 양생된 이후에 이동가능하여야 하므로, 피복튜브(144)에 의해 보호된다. 상기 피복튜브(144)는 상기 내하체(102)에 고정된다. 본 발명의 실시예에서는 피복튜브쐐기(142)를 이용하여 상기 상부캡(138)에 형성되는 피복쐐기홀(140)에 억지끼움으로 고정된다.

그리고 상기 돌출쐐기(114)와 상기 돌출구(106)의 틈으로 그라우트가 침입하는 것을 방지하기 위해 보호커버(146)를 상기 내하체(102)의 외주면에 씌운다. 상기 보호커버(146)는 상기 돌출쐐기(114)가 돌출할 때 방해하지 않도록 쉽게 변형되거나 파괴될 수 있는 고무, 합성수지 등의 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 앵커(100)에 의한 보강공법에 대하여 도 3a 내지 도 3c를 이용하여 설명한다. 도 3b 및 도 3c에서 상기 보호커버(146)의 도시는 생략하였다.

먼저, 지반(10)에 천공용 드릴 등으로 천공홀(12)을 뚫고, 상기 앵커(100)를 삽입한다. 그리고, 상기 천공홀(12)에 그라우트(14)를 충진하고 양생한다. 인장부재(143)은 피복튜브(144)에 의해 보호되므로, 상기 그라우트(14)가 양생되어도 이동이 가능하게 된다.

그라우팅(14)이 양생된 이후 도 3c와 같이 인장부재(143)를 상측으로 인발하여 인장력(P1)을 가하면, 먼저 상기 내하체(102)의 상면(실시예에서는 상부캡(138))에 그라우트(14)에 대하여 압축력(P2)이 발생한다. 그리고, 상기 이동블럭(124)이 상향으로 이동하면서 돌출쐐기(114)를 내하체(102) 외부로 돌출시키며 밀어붙이면서 지압력(P4)가 발생하게 된다. 또, 상기 돌출쐐기(114)의 돌출에 따라 상기 앵커(100)의 상측에서 바라본 단면적이 실질적으로 확장되는 효과를 가진다. 이에 의해, 상기 돌출쐐기(114)의 상단에 압축력(P3)가 발생된다.

그리고, 상기 인장부재(143)를 지반 위에서 볼트와 같은 고정수단(미도시)으로 바닥등에 고정하여 위와 같은 상태를 유지하도록 하여 앵커에 의한 보강공법을 완료한다.

이상과 같이 고성능 복합형 앵커는 사면보강, 흙막이공사, 도로공사, 터널공사, 부력방지공사 등 지반강도가 불규칙한 지반 등에서 간단하게 범용적으로 사용할수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 지반 12: 천공홀
13: 그라우트 100: 보강앵커
102: 내하체 104: 내하체바디
106: 돌출구 108: 관통공
110,112: 내하체나사부 114: 돌출쐐기
116: 쐐기바디 118: 쐐기내면
120: 쐐기외면 122: 쐐기스토퍼
124: 이동블럭 126: 이동가이드면
128: 돌출가이드면 130: 인장부재홀
132: 인장부재쐐기 134: 하부캡
136: 하부캡나사 138: 상부캡
139: 상부캡나사 140: 피복쐐기홀
142: 피복튜브쐐기 143: 인장부재
144: 피복튜브 146: 보호커버
P1: 인장력 P2,P3: 압축력
P4: 지압력

Claims (5)

1. 내부에 공간을 가지고, 측벽에 2이상의 돌출구가 형성되는 내하체;
   상기 내하체의 길이방향으로 이동가능하도록 상기 내하체의 내벽면에 맞닿는 이동가이드면과, 상기 이동가이드면의 상측에 배치되어 상기 내하체의 길이방향 중심을 향해 경사지게 형성되는 돌출가이드면을 가지는 이동블럭;
   상기 이동블럭의 돌출가이드면에 맞닿는 쐐기내면을 가지고, 상기 이동블럭이 상향시 상기 내하체의 돌출구를 통해 하단을 회전중심으로 회전하여 외측으로 일부만 돌출되는 돌출쐐기; 및
   상기 이동블럭에 하단이 고정되고, 상기 내하체의 상측에 형성된 관통홀을 통해 상기 내하체의 외측으로 연장되고 상기 내하체에 고정되는 피복튜브에 의해 보호되는 인장부재를 포함하고,
   상기 돌출쐐기는 상기 내하체 외측으로의 돌출량을 제한하는 쐐기스토퍼를 가지는 것에 의해 상기 돌출쐐기의 상단면이 압축력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 포함하는 고성능 복합형 앵커.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 인장부재의 하단은 상기 이동블럭에 형성되는 인장부재홀에 배치되는 인장부재쐐기에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 포함하는 고성능 복합형 앵커.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 피복튜브는 피복튜브쐐기를 상기 관통홀에 억지끼움하는 것에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 포함하는 고성능 복합형 앵커.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 내하체의 주위로 상기 돌출구를 감싸는 보호커버가 배치되는 것을 특징으로 하는 포함하는 고성능 복합형 앵커.

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