KR101474530B1 - 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 앵커내하체에 각각 독립적으로 이동되게 설치된 쐐기정착구가 강연선의 인장력에 의해 앵커내하체의 기울어진 경사면을 따라 각각 자유롭게 이동되면서 천공홀 내벽에 압착되어 안정적인 확장이 이루어지도록 하는 것이다.
이는 상측은 수직 방향이고 하측은 내측으로 기울어진 경사면을 갖는 강연선 통과공이 형성된 앵커내하체의 외주면에 각각 독립적이면서 내주면에 앵커내하체의 경사면 기울기와 동일한 각도로 기울어진 경사면을 형성하고 경사면의 하측에 내부를 관통하는 강연선 통과공에 체결된 강연선이 쐐기(Wedge)방식으로 고정되어 있는 쐐기정착부를 설치하며 외주면에 톱니나사를 형성하고 강연선의 인장력에 의해 경사면을 따라 각각 독립적인 쐐기정착부가 미끄러지면서 외부로 확장되는 것을 특징으로 한다.

Description

쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체{Extension pressure type anchor}

본 발명은 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 앵커내하체에 각각 독립적으로 이동되게 설치된 쐐기정착구가 강연선의 인장력에 의해 앵커내하체의 기울어진 경사면을 따라 각각 자유롭게 이동되면서 천공홀 내벽에 압착되어 안정적인 확장이 이루어지도록 하는 것이다.

일반적으로, 영구앵커는 절개지 등에서의 절개면의 붕괴방지 및 사면안정, 빌딩 또는 댐 등과 같은 대형 지하 구조물의 지하수에 의한 부상방지, 대형 건물의 지하층 토목 공사시 굴착벽면의 붕괴방지 등에 사용되며, 또한 지진 발생지 등의 건축물이나 대형 철탑 시공시 구축물의 이동이나 왜곡을 방지하기 위해 설치되는 것이다.

일반적인 앵커공법은 붕괴 가능성이 있는 지반에 천공기를 이용하여 천공하고, 이 천공에 그라우트 호스(grout hose)와 복수 개의 인장재 및 내하체를 하나의 유닛으로 마련하여 삽입한 다음, 그라우트 호스를 통해 그라우트(grout)를 주입하며, 주입된 그라우트가 내하체와 함께 양생되면 인장재의 다른 한쪽 끝단에 고정구를 체결한 후 강연선 내의 인장재를 유압장비 등을 사용하여 인장하여 대상 구조물을 안정시키는 것이다.

이와 같은 일반적 앵커는 그라우팅과 지반과의 마찰력에 의하여 표면으로부터의 인장력을 지지하게 된다.

이러한 앵커공법에서 앵커의 구성요소는 소요마찰력을 발휘하는 정착부, 이 정착부에서 발휘되는 마찰력을 전달하는 자유부, 소요마찰력을 구조체에 작용토록 하는 고정구로 구분된다.

이들 구성요소 중 일반적인 마찰형 앵커의 정착부는 지반과 시멘트 그라우트, 시멘트 그라우트와 인장재의 마찰저항에 의해 결정된다. 상기 앵커공법에 사용되는 자유부는 주로 다수의 강선이 꼬여있는 와이어로프가 피복된 인장재로 이루어질 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 마찰형 앵커는 다음과 같은 문제점이 있다.

마찰형 앵커는 그라우트와 지반과의 마찰력에 의해 인발에 대한 저항력을 부여하는 것인데, 그라우트는 주입압력에 의해 충진되기 때문에 앵커가 삽입된 굴착공의 주변에는 다수의 전리가 존재하는 굴착공에 그라우트가 주입될 때 절리를 통해 누출되어 굴착공 내부의 충진율이 낮아짐으로써 지반을 실질적으로 보강하지 못하는 경우가 있다.

이때, 상기 절리가 일부분에만 형성된다 하여도 상기 굴착공 내부의 전영역이 하나의 공간이기 때문에 굴착공의 전영역에 충진된 그라우트 내부에 공극이 발생되어 보강이 이루어지지 않는 경우가 있다.

이때, 굴착공 내부의 저항력을 측정할 방법이 없기 때문에 공극이 존재하는 상태를 인지하지 못하고 공사를 진행하게 되고, 결국 지반 붕괴로 인한 대형 사고가 발생될 수 있다.

그리고, 앵커의 외주면이 대개 평평한 면이기 때문에 그라우트와 앵커 사이에 이탈현상이 발생되므로 인장재의 인장시 앵커가 굴착공에서 인발되고, 결과적으로 지반이 붕괴되기도 하는 단점도 있다. 또한, 지진발생시 그라우트와 앵커체의 접착부가 지진 등에 의해 결합력이 약해져 정착력을 잃어버릴 가능성이 있다.

또한, 선단 정착부에서 집중적인 하중을 받게되어 구조적으로 안정하지 못한 문제점이 있어 정착부의 길이를 길게 하였으나 정착부가 길어져 경제성이 불량해지는 단점이 있다

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 쐐기가 지반에 박혀 앵커의 버팀력을 제공하는 기술이 제안된 바 있다.

그러나 종래 쐐기식의 앵커는 1개의 경사부만을 갖고 쐐기가 작동하기 때문에 인장재의 인장시 쐐기가 전체적으로 확장하지 않고 후방이 회전하는 방식으로 벌어진다. 따라서, 쐐기의 후방쪽 단부만이 지중에 박히기 때문에 버팀력이 매우 약하며, 그라우팅을 하지 않는다고 하였으나 실질적으로는 그라우팅을 할 수 밖에 없고, 쐐기의 버팀력을 크게 확보한다 하여도 쐐기만으로는 버팀력을 제공할 수 없기 때문에 앵커가 굴착공에서 이탈하는 문제점도 있다.

그리고, 종래 쐐기식 앵커는 쐐기와 쐐기 안쪽의 내하체 사이에 공간이 형성되어 쐐기의 지지기반이 매우 미약하며, 이에 따라 토압을 분산시키지 못하여 쐐기와 내하체의 접촉부(선접촉)에 토압이 집중됨에 따라 쐐기가 파손되는 문제점도 있다.

그리고, 지압판은 지면에 면 접촉되도록 설치되기 때문에 외력에 의해 굴착공에서 쉽게 이탈되며, 인장재의 인장시 인장기와 인장헤드 사이에 슬립이 발생되어 인장재가 정상적으로 인장하지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 특허 등록 제950593호인 "이중 확장형 지압식 영구 앵커 시공방법"이 제안되어 있다.

상기 종래 발명인 이중 확장형 지압식 영구 앵커(100)의 구조는 첨부된 도면 도 1에서 보는 바와 같이 고정헤드(10), 내하체(20), 한 쌍의 쐐기(30), 심발폐색용 패커지지링(40), 심발폐색용 패커(50), 인장재(60), 지압판(70)을 셋트로 하여 구성된다.

이를 간략하게 설명하면, 외주면에 고정헤드(10)측에서부터 단면적이 작아지도록 하향 경사진 제1경사부(21), 제1경사부(21)의 단부에서부터 제1경사부(21)와 동일한 각도록 경사진 제2경사부(22) 및 외주면 양측에 후방으로 갈수록 단면적이 작아지도록 돌출되어 한 쌍의 쐐기(30)를 면접촉 상태로 지지하는 가이드부(23)를 포함한 내하체(20)를 구성하고,

상기 내하체(20)를 내주면에 내하체(20)의 제1,2경사부(21,22)와 동일한 각도의 제3,4경사부(31,32)가 구비된 한 쌍의 쐐기(30)에 결합하고, 결속띠(33)를 통해 내하체(20)에 결합한다.

상기와 같은 종래 발명의 인장재(60)를 인장하면, 고정헤드(10)와 내하체(20)가 함께 지상측으로 인발(후진)되며, 이때, 내하체(20)의 제1,2경사면(21,22)과 쐐기(30)의 제3,4경사면(31,32)을 통하여 쐐기(30)가 확장된다. 인장재(60)의 인장에 의한 쐐기(30)의 확장력이 결속끈(33)의 강도보다 크기 때문에 결속끈(33)은 끊어지게 되어 쐐기(30)의 확장을 구속하지 않는다.

아울러, 쐐기(30)는 가이드부(23)의 안내를 함께 받아 확장하게 된다.

즉, 쐐기(30)가 길이방향에 걸쳐 형성된 2개의 경사부(제1,3경사부(21,31), 제2,4경사부(22,32))를 통하여 확장하기 때문에 모든 부분이 동일한 정도로 확장되어 모든 부분이 지중에 박혀 지지될 수 있게 된다.

이와 같은 종래 발명의 문제점은 단일 몸체로 이루어진 내하체(20)의 상승 동작에 의해 쐐기(30)가 외부로 벌어지게 되나, 내하체(20)가 외부의 환경에 의해 오작동 시에는 쐐기(30)에 전혀 영향을 주지 못해 확장을 할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 여러 가지의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 그 목적은 앵커내하체의 외주면에 설치된 각각의 쐐기정착부가 강연선의 인장력에 의해 앵커내하체의 기울어진 경사면을 따라 각각 확장되면서 천공홀의 내벽에 직접 압착되어 확실한 정착이 가능한 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상측은 수직 방향이고 하측은 내측으로 기울어진 경사면을 갖는 강연선 통과공이 형성된 앵커내하체의 외주면에 각각 독립적이면서 내주면에 앵커내하체의 경사면 기울기와 동일한 각도로 기울어진 경사면을 형성하고 경사면의 하측에 내부를 관통하는 강연선 통과공에 체결된 강연선이 쐐기(Wedge)방식으로 고정되어 있는 쐐기정착부를 설치하며 외주면에 톱니나사를 형성하고 강연선의 인장력에 의해 경사면을 따라 각각 독립적인 쐐기정착부가 미끄러지면서 외부로 확장되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째는 앵커내하체의 외주면에 설치된 각각의 쐐기정착부가 강연선의 인장력에 의해 앵커내하체의 기울어진 경사면을 따라 각각 독립적으로 확장되면서 천공홀의 내벽에 직접 압착되어 확실한 정착이 가능한 장점이 있다.

둘째는 쐐기정착부의 외주면 전체에 형성된 톱니나사 및 돌기가 천공홀 내벽에 강하게 압착되어 확장력이 매우 뛰어난 효과가 있다.

셋째는 쐐기정착부의 외주면 전체가 강하게 압착되어 지반진동 발생시에도 정착력을 잃지 않고 더욱 정착력을 크게 발휘하는 효과가 있다.

도 1은 종래 특허의 구성을 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 분해 사시도
도 3은 본 발명의 쐐기정착부의 구성을 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 구성을 나타낸 단면도
도 5~6은 본 발명의 강연선 고정부재의 구성을 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 앵커내하체와 쐐기정착부의 다른 구성을 나타낸 단면도
도 8~9는 본 발명의 쐐기정착부에 형성된 톱니나사 및 돌기의 형태를 나타낸 단면도
도 10은 본 발명의 보호 플레이트의 구성을 나타낸 단면도
도 11~12은 본 발명의 사용상태를 나타낸 단면도

이하에서 본 본명의 바람직한 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면의 도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3~10은 본 발명의 각 구성요소들의 구성을 사시도 및 단면도이며, 도 11~12은 본 발명의 사용상태를 나타낸 단면도이다.

이의 도면 중 부호 200은 본 발명인 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체를 표시하고 있다.

상기 확장 지압형 앵커체(200)는 기울어진 경사면(112)이 형성된 앵커내하체(110)의 외주면에 각각 독립적이면서 강연선 고정부재(130)에 의해 강연선(140)이 고정 설치된 쐐기정착부(120)를 설치하고 강연선(140)의 인장력에 의해 경사면(112)을 따라 각각 독립적인 쐐기정착부(120)가 미끄러지면서 외부로 확장되는 것을 특징으로 한다.

상기 앵커내하체(110)는 첨부된 도면 도 3에서 보는 바와 같이 내부에 상,하 방향으로 한쪽 면이 개방된 다수 개의 강연선 통과공(111)을 형성하되, 상측은 수직 방향이고 하측은 내측으로 기울어진 경사면(112)을 갖는다.

상기 앵커내하체(110)의 강연선 통과공(111)은 첨부된 도면 도 4에서 보는 바와 같이 4개가 형성된 형태를 기본으로 사용하며, 필요에 따라 그 개수를 조절하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 강연선 통과공(111) 내에 설치된 강연선(140)이 자유롭게 이동하도록 홈을 내측으로 길게 형성하여 사용한다.

상기 쐐기정착부(120)는 첨부된 도면 도 3에서 보는 바와 같이 내주면 중앙에 앵커내하체(110)의 경사면 기울기가 동일한 각도로 기울어진 경사면(121)을 형성하고, 경사면(121)의 끝부분 내측에 강연선(140)이 삽입 설치되는 강연선 체결공(122)이 내부를 관통되게 형성한다.

상기 쐐기정착부(120)는 첨부된 도면 도 4에서 보는 바와 같이 앵커내하체(110)의 외주면에 강연선(140)에 의해 4개가 각각 독립적으로 체결되고 강연선(140)의 하단에는 강연선(140)을 고정하는 강연선 고정부재(130)를 체결한다.

상기 강연선 고정부재(130)는 쐐기정착부(120)의 하단에 강연선(140)과 함께 체결되며 강연선(140)과 함께 이동하면서 각각의 쐐기정착부(120)가 외부로 확장되는 것을 돕게 된다.

상기 강연선 고정부재(130)는 첨부된 도면 도 5과 같이 쐐기(Wedge)(150) 방식을 채택하거나 첨부된 도면 도 6과 같이 그립(Grip)(160) 방식을 채택하여 고정할 수 있다.

상기 강연선 고정부재(130)는 상기 언급한 방식 외에 다양한 형태의 방식을 채택하여 사용할 수도 있다.

또한, 상기 쐐기정착부(120)의 다른 형태는 첨부된 도면 도 7에서 보는 바와 1개의 쐐기정착부(120)에 2개의 강연선(140)을 강연선 고정부재(130)로 고정하여 사용한다.

상기 쐐기정착부(120)의 외주면 전체 면에는 첨부된 도면 도 8에서 보는 바와 같이 상,하 방향으로 톱니나사(128)를 형성하여 사용한다.

또한, 상기 쐐기정착부(120)의 외주면 전체 면에는 첨부된 도면 도 9에서 보는 바와 같이 블록형태의 돌기(129)를 상,하 방향으로 형성하여 사용한다.

상기 톱니나사(128)와 돌기(129)는 강연선(140)의 인장에 의해 쐐기정착부(120)가 외부로 벌어지면서 천공 면의 내면에 박혀 각각의 쐐기정착부(120)의 확장이 안정적으로 이루어지도록 한다.

상기 앵커내하체(120)의 하단에는 첨부된 도면 도 10에서 보는 바와 같이 정착부를 보호하는 보호 플레이트(170)를 체결한다.

상기 보호플레이트(170)는 얇은 원형판이면서 중앙에 볼트(172)가 체결되는 구멍(171)을 형성하여 사용한다.

또한, 상기 앵커내하체(120)의 후방에는 공지의 패커를 설치하고 내부에는 그라우트가 주입되도록 그라우트 주입공을 형성하여 사용한다.

상기와 같은 본 발명의 설치 상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 별도의 천공기를 이용하여 지중에 천공홀을 천공한다. 이때, 천공홀의 개수는 앵커체(200)의 설계수량에 따라 형성한다.

상기 천공홀의 내부로 본 발명의 앵커체(200)를 삽입 설치한다. 이때, 쐐기정착부(120)의 외면에 스프링 밴드을 체결하여 앵커체(200)가 천공홀의 내부로 삽입 도중에 쐐기정착부(120)가 앵커내하체(110)에서 분리되는 것을 차단한다.

그런 다음, 공지의 패커를 주입하고 팽창시켜 천공홀의 내벽에 밀착되도록 한다. 상기 패커는 가인장시 앵커내하체(110)가 외부로 딸려나오지 않도록 잡아주는 역할을 한다.

앵커체(200)의 삽입이 완료되면, 천공홀의 입구 쪽에 지압판과 헤드 및 웨찌를 설치한다. 이때, 지압판이나 헤드에 그라우트 주입구멍을 2~3개 형성하여 사용한다.

이와 같은 상태에서 첨부된 도면 11에서 보는 바와 같이 상측 방향으로 강연선(140)을 인장하게 되면, 앵커내하체(110)의 외면에 각각 독립적으로 설치된 쐐기정착부(120)의 경사면(121)이 앵커내하체(110)의 경사면(112)을 따라 상측으로 이동하면서 외부로 벌어지면서 확장된다.

이때, 각각의 쐐기정착부(120)가 일률적으로 동일하게 상승하지 않고 각각 독립적으로 상승하여도 각각의 쐐기정착부(120)의 외주 면에 전체에 형성된 톱니나사(128)가 천공홀(1)의 내벽에 박히므로 쐐기정착부(120)가 동일하게 상승하는 것과 같은 효과를 나타내게 된다.

이와 같이 각각의 쐐기정착부(120)가 첨부된 도면 도 12에서 보는 바와 같이 천공홀(1)의 내벽에 박혀 확장된 상태인 가인장이 이루어진 후에, 앵커내하체(110)에 형성된 그라우트 주입공(119)을 통해 그라우트액를 천공홀(1) 내부로 주입한다.

상기 그라우트 액의 양생이 완료되면 인장기를 이용하여 본 인장을 한 후에 강연선을 절단하고 그리스를 충진한 다음 보호캡을 체결하여 두부을 마감 처리하여 앵커체(200)의 시공을 완료한다.

200:확장 지압형 앵커체
110:앵커내하체 111:강연선 통과공
112:경사면
120:쐐기정착부 121:경사면
122:강연선 체결공 128: 톱니나사
129:돌기
130:강연선 고정부재 140:강연선
150:쐐기 160:그립
170:보호 플레이트

Claims (9)

1. 상측은 수직 방향이고 하측은 내측으로 기울어진 경사면을 갖는 강연선 통과공이 형성된 앵커내하체의 외주면에 각각 독립적이면서 내주면에 앵커내하체의 경사면 기울기와 동일한 각도로 기울어진 경사면을 형성하고 경사면의 하측에 내부를 관통하는 강연선 통과공에 체결된 강연선이 쐐기(Wedge)방식으로 고정되어 있는 쐐기정착부를 설치하며 외주면에 톱니나사를 형성하고 강연선의 인장력에 의해 경사면을 따라 각각 독립적인 쐐기정착부가 미끄러지면서 외부로 확장되는 것을 특징으로 하는 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 강연선은 그립(Grip)방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체.
6. 제1항에 있어서,
   상기 쐐기정착부에 강연선 정착을 위한 방법으로 1개의 절편에 2개 이상의 강연선을 고정할 수 있는 쐐기정착부로 구성함을 특징으로 하는 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 앵커내하체의 하단에 정착부 보호 플레이트가 추가 설치된 것을 특징으로 하는 쐐기정착부 작용력에 의한 확장 지압형 앵커체.

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