KR101539185B1 - 지하 부력에 따른 인상 변위를 억제하는 강봉앵커의 시공 방법 및 시공 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 부력에 따른 인상 변위를 억제하는 강봉앵커의 시공 방법 및 시공 구조에 관한 것으로, 상기 기초 구조물이 자리 잡을 위치에 지면을 천공하여 정착장의 길이가 확보되게 천공홀을 천공하는 천공홀 천공단계와; 상기 강봉앵커의 하단부가 상기 정착장 내에 위치하고 상기 강봉앵커의 상단부가 지면 바깥으로 드러나게 상기 강봉앵커를 상기 천공홀 내에 삽입하되, 상기 강봉앵커의 하단부가 상기 정착장 내에 고정 정착단을 형성하면서 고정 설치하는 강봉앵커 삽입단계와; 지면 바깥으로 드러난 상기 강봉 앵커의 상단부를 상측으로 잡아당기는 인장력을 도입한 상태로 프리캐스트 콘크리트에 정착하되, 상기 인장력은 상기 강봉앵커에 의해 지지하는 지지력의 일부만을 상기 강봉앵커에 도입하여 상기 강봉앵커에 인장 변위가 작용한 상태가 되게 하는 강봉앵커 인장단계와; 지면 바깥으로 드러난 상기 선 인장력이 도입하여 프리캐스트 콘크리트에 정착된 강봉앵커의 상단부가 매립되게 콘크리트를 타설하여 상기 기초 구조물을 형성하는 기초 구조물 형성단계를; 포함하여 구성되어, 강봉앵커에 인장력을 작용하여 인장 변위가 도입되어 기초 구조물의 인상 변위를 허용 범위 내로 유지하는 변위 제어를 통하여, 부력에 의하여 기초 구조물이 상측으로 들려 인상되는 변위를 허용치 이내로 유지할 수 있게 되어, 기초 구조물이 구조적으로 안정된 상태를 확실하게 유지할 수 있는 된 것을 특징으로 하는 강봉앵커의 시공 구조 및 시공 방법을 제공한다.

Description

지하 부력에 따른 인상 변위를 억제하는 강봉앵커의 시공 방법 및 시공 구조 {METHOD OF CONSTRUCTING STEEL ANCHOR HAVING CONTROLLED LIFTING DISTANCE AND STRUCTURE THEREOF}

본 발명은 지하 부력에 따른 인상 변위를 억제하는 강봉앵커의 시공 방법 및 시공 구조에 관한 것으로, 부력에 의하여 강봉앵커의 인상 변위를 규정 범위 이내로 유지하여 구조적 안전성을 확보하는 앵커의 시공 방법 및 시공 구조에 관한 것이다.

일반적으로 지상에 설치되는 구조물은 지반의 변동에 의하여 영향을 받는다. 특히 지반 내의 지하 수위 상승에 의해 발생되는 부력은 기초 구조물을 상방으로 밀어 올리는 힘으로 작용하여, 기초 구조물의 구조적 손상을 초래하는 문제점이 유발된다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 종래에는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 암반 내에 충분한 매설 깊이(H)로 천공홀(10)을 암반층에 도달하도록 매설 깊이(H)만큼 뚫은 후에, 강봉앵커(20)를 천공홀(10)의 암반층에 정해진 정착장(Ho)만큼 위치하도록 삽입 설치하고, 천공홀(10)과 강봉 앵커(20)의 사잇 공간에 시멘트 그라우트제 등의 충전제(40)를 채워 강봉앵커(20)를 천공홀(10)에 고정시켜 강봉앵커(20)의 정착장(Ho)과 암반층의 마찰력에 의한 저항력으로 부력에 의해 구조물에 발생하는 인장력을 상쇄시킨다. 강봉(20)의 상단부에는 지압판(23)을 상,하로 고정너트(22)를 체결한 고정 정착판의 상태로 기초 구조물(9)을 타설하는 강봉앵커의 시공 구조(1, 1')가 사용되었다.

도면 중 미설명 부호인 30은 강봉(20)의 부식을 방지하기 위하여 둘러싸는 쉬스관이고, 도면 중 미설명 부호인 35는 강봉(20)을 감싸는 쉬스관이 천공홀(10)과 접촉하는 부분을 도시한 것이다.

이와 같이 구성된 강봉앵커의 시공 구조(1, 1')는, 지하수 등의 영향에 의한 부력이(Lift)이 지반 내부에 작용하면, 암반층에 구성된 정착장(Ho)을 고정점으로 암반층과 지면(8) 사이의 자유장(H1, H1')에서 강봉(20)이 인장되는 것에 의하여 부력을 지지하여 기초 구조물(9)의 부력에 의한 상방으로의 변위를 억제한다. 따라서, 일정한 강도를 갖는 강봉앵커(20)의 단면적은 기초구조물(9)에 가해지는 부력의 크기에 따라 정해진다. 또한 같은 강도의 단면적을 사용하는 강봉앵커(20) 경우에는 기초구조물(9)에 가해지는 부력의 크기에 따라 정착장(Ho)의 길이가 변한다.

한편, 지반으로부터 부력(Lift)이 작용하여 강봉앵커(20)에 인장력이 설정치를 초과하여 작용하면, 강봉앵커(20)의 정착장(Ho)에서 파괴되는데, 도1에 도시된 형태에서는 강봉앵커(20)의 정착장(Ho) 중앙부에서 인발 파괴(88)가 발생된다. 최근에는 강봉앵커(20)의 길이를 단축하기 위하여, 도2에 도시된 형태로 강봉앵커(20)의 하단부를 암반층에 고정 정착단(25)을 형성하도록 설치함으로써, 인발 파괴(88)의 위치를 강봉앵커(20)의 하부에서 발생시키도록 유도하는 구조가 대한민국 공개특허공보 제10-2013-20556호를 통해 본 출원인에 의하여 제안되었다.

즉 도2에 도시된 바와 같이, 강봉앵커(20)의 하단부에 천공홀(10)과 일체화하는 고정 정착단(25)이 형성되는 경우에는, 지반으로부터 부력(Lift)이 작용하면 인발 파괴(88)가 발생되는 위치를 고정 정착단(25)의 근방으로 유도할 수 있다. 이에 따라, 지반으로부터 작용하는 부력(Lift)에 대하여 균열이 발생되는 위치를 하측으로 유도하여 부력에 대하여 보다 높은 저항 능력을 발휘한다.

예를 들어, 도3에 도시된 바와 같이, 천공홀(10)의 하단부에 보다 넓은 단면이 형성되는 확공부(10a)를 설치하고, 오무린 상태에서는 천공홀(10)의 좁은 영역을 통과할 수 있게 설치되고 확공부(10a)에 이르러 벌려지는 앵커너트(25)를 강봉앵커(10)의 하단부에 설치하는 것에 의하여, 강봉앵커(20)가 상측으로 들리는 힘에도 불구하고 암반층(82) 내에 위치 고정되어 인발 파괴(88)의 위치를 강봉앵커(20)의 하단부로 위치시킴으로써, 강봉앵커(20)의 사용 길이(H)를 보다 짧게 하면서도 동일한 크기의 부력에 견딜 수 있게 된다.

그러나, 지반의 구조에 따라 암반층(82)과 토사층(81)의 경계(8x)로부터 지표면(8)까지의 거리(H1)가 짧은 경우(도3의 좌측)에는 부력에 의하여 강봉앵커(20)의 인장 변위(Δy)가 크지 않으므로 문제되지 않지만, 도2에 도시된 구조(1)에서도, 암반층(82)의 정착장(Ho)에 걸쳐 강봉앵커(20)를 고정하고 있더라도, 암반층(82)과 토사층(81)의 경계(8x)로부터 지표면(8)까지의 거리(H1)가 긴 경우(도3의 우측)에는 동일한 크기의 부력에 의해 강봉앵커(20)의 인장 변위(Δy')가 크게 발생된다.

이와 같이 기초 구조물이 부력에 의하여 상승하면 구조계에 문제가 야기되므로, 관련 규정에서는 인장 변위(Δy, Δy')를 20mm이하로 제한하고 있다.

그러나, 강봉앵커(20)의 하측을 천공홀(10)과 일체화하더라도, 도3에 도시된 바와 같이, 강봉앵커(20)가 삽입되는 천공홀(10)의 자유장(암반층과 지면과의 사잇 공간, 예를 들어 토사층)의 깊이(H1')가 길어지면(도3의 우측도면), 부력(Lift)에 의한 강봉앵커(20)의 인장 변위(Δy')가 길어지면서, 암반층과 지면(8) 사이의 자유장(H1)에서 강봉앵커(20)의 인장 변위(Δy')가 허용치 이상 길어지는 문제가 발생된다.

그런데, 강봉앵커(20)가 설치되는 지반의 암반층(82)까지의 깊이는 조절할 수 있는 것이 아니므로, 지표면(8)으로부터 암반층(82)의 경계(8x)까지 도달하는 깊이(즉, 토사층의 높이, H1')가 깊은 경우에는, 기초구조물(9)이 부력에 의하여 들리는 변위(Δy')가 20mm 이내로 유지하기 위해서는 과도하게 단면적이 큰 강봉앵커(20)로 설치해야 한다. 그러나, 강봉앵커(20)의 단면이 확대되지 않더라도, 부력에 의한 하중을 강봉앵커(20)에 의하여 견딜 수 있는 데, 부력에 의한 인상 변위를 허용치 이내로 유지하기 위하여 강봉앵커(20)의 단면을 확대하는 것은 비경제적인 문제가 야기되었다.

따라서, 강봉앵커(20)의 단면을 보다 작게 유지하면서도 부력에 의한 기초구조물(9)의 인상 변위를 제한치 이하로 유지시킬 수 있는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 지표면으로부터 암반층까지 도달하는 깊이가 깊더라도, 기초 구조물이 부력에 의하여 허용치 이상의 인상 변위가 발생되는 것을 억제하는 강봉앵커의 시공 방법 및 시공 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 부력에 의하여 인장되는 강봉앵커에 인장 프리스트레스를 미리 도입함으로써, 기초구조물을 인상시키는 부력의 일부에 해당하는 인상 변위를 강봉앵커에 미리 도입되어 있는 인장 변위로 상쇄시킴으로써, 강봉앵커의 단면을 확대하지 않고서도 기초구조물의 인상 변위를 허용치 이하로 조절하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 강봉앵커의 하단부에 설치되어 있는 고정 정착단을 고정점으로 강봉앵커에 인장 프리스트레스를 미리 도입하여 기초구조물에 발생하는 부력하중을 강봉앵커가 분담하여 저항함으로써, 암반층의 정착장의 길이를 줄이는 경제적인 강봉앵커의 시공 방법 및 시공 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 강봉앵커의 하단부에 천공홀과 일체화하는 고정 정착단(25)을 설치하고 강봉앵커를 지상에서 인장 프리스트레스를 미리 도입함으로써, 기초 구조물을 인상시키는 부력의 일부에 해당하는 인장력을 강봉앵커에 미리 도입하고, 나머지 잔여 부력하중은 암반층과 강봉앵커를 둘러싼 시멘트 그라우트제 사이의 마찰력에 의해 지지되어, 강봉앵커에 미리 도입된 일부 인장력만큼의 정착장(Ho)에서의 강봉앵커 길이를 줄이는 것을 조절하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 기초 구조물에 블록 아웃부를 형성하는 것에 의하여 기초 구조물의 시공 공정이 복잡해지는 것을 방지하고, 간단한 공정에 의하여 현장에서 즉석으로 짧은 시간 내에 부력에 따른 인상 변위를 억제하는 강봉앵커를 시공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 강봉앵커에 인장력을 도입하는 것으로 인하여 기초 구조물을 보강하는 철근의 배치 위치가 방해받지 않게 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 기초 구조물이 지하 부력에 의하여 들뜨는 것을 방지하는 강봉 앵커의 시공 방법으로서, 상기 기초 구조물이 자리 잡을 위치에 지면을 천공하여 정착장의 길이가 확보되게 천공홀을 천공하는 천공홀 천공단계와; 상기 강봉앵커의 하단부가 상기 정착장 내에 위치하고 상기 강봉앵커의 상단부가 지면 바깥으로 드러나게 상기 강봉앵커를 상기 천공홀 내에 삽입하되, 상기 강봉앵커의 하단부가 상기 정착장 내에 고정 정착단을 형성하면서 고정 설치하는 강봉앵커 삽입단계와; 지면 바깥으로 드러난 상기 강봉앵커의 상단부를 상측으로 잡아당기는 인장력을 도입한 상태로 정착하되, 상기 인장력은 상기 강봉앵커에 의해 지지하는 지지력의 일부만을 상기 강봉앵커에 도입하여 상기 강봉앵커에 인장 변위가 작용한 상태가 되게 하는 강봉앵커 인장단계와; 지면 바깥으로 드러난 상기 인장력을 도입한 강봉앵커의 상단부가 매립되게 콘크리트를 타설하여 상기 기초 구조물을 형성하는 기초 구조물 형성단계를; 포함하여 구성되어, 상기 강봉앵커에 작용한 인장력으로 인장 변위가 도입된 상태로 시공되는 것을 특징으로 하는 기초 구조물의 강봉앵커의 시공방법을 제공한다.

이와 같이, 정착장을 형성하는 암반층에 강봉앵커의 하단부를 고정 정착단 형태로 고정시킨 상태로, 강봉앵커에 작용하는 최대 설계치의 부력(기초 구조물에 작용할 것으로 예상되어 설계에 반영된 부력)의 일부 만큼 기초 구조물이 인상되는 변위에 해당하는 인장력을 강봉앵커에 미리 도입함으로써, 미리 도입된 강봉앵커의 인장력에 해당하는 인장 변위만큼 기초 구조물에 작용하는 부력에 따른 기초 구조물의 인상 변위를 상쇄할 수 있으므로, 정착장을 형성하는 암반층과 지표면 사이의 자유장(토사층)의 길이가 긴 지반에 대해서도, 기초 구조물의 인상 변위를 허용치 이내로 제어하는 것이 가능해진다.

또한 강봉앵커의 하단부를 정착장을 형성하는 암반층에 강봉앵커의 하단부에 천공홀과 일체화하는 고정 정착단을 설치하고 강봉앵커에 작용하는 최대 설계치의 부력의 일부에 해당하는 인장력을 강봉앵커에 미리 도입하여 일부 부력하중을 분담하고, 나머지 잔여 부력하중은 암반층과 강봉앵커를 둘러싼 시멘트 그라우트제 사이의 정착장에서의 마찰력에 의해 지지됨으로써, 강봉앵커에 선 도입된 일부 인장력만큼의 정착장(Ho)에서의 강봉앵커 길이를 줄이는 것이 가능해진다.

이와 같이, 시공 시에 강봉앵커에 인장력을 미리 도입하여 기초 구조물의 인상 변위를 허용 범위 내로 유지시키는 변위 제어를 통하여, 부력에 의하여 기초 구조물이 상측으로 들려 인상되는 변위를 기준치 이내로 유지할 수 있게 되어, 기초 구조물이 구조적으로 안정된 상태를 확실하게 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한 시공 시에 강봉앵커에 인장력을 미리 도입하여 기초 구조물에 작용하는 부력하중을 분담하여 지지함으로써, 선 도입된 인장력 만큼의 정착장에서 강봉 앵커의 길이를 줄일 수 있게 되어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은, 상기 강봉앵커 삽입단계와 상기 강봉앵커 인장단계의 사이에, 상기 강봉앵커를 관통하는 관통공이 형성된 프리캐스트 블록이 지면 바깥으로 드러난 상기 강봉앵커의 상단부가 관통하는 형태로 상기 프리캐스트 블록을 설치하는 블록설치단계를; 더 포함하고, 상기 강봉앵커 인장단계는, 상기 프리캐스트 블록의 상기 관통공을 관통하여 드러난 상기 강봉앵커의 상단부를 프리캐스트 블록에 지지한 상태로 잡아당기는 인장력을 도입하여 정착하는 것에 의해 이루어지고; 상기 기초 구조물 형성단계는 상기 프리캐스트 블록을 매립하는 높이와 같거나 그 이상으로 콘크리트로 타설하여 상기 기초 구조물을 형성하도록 구성될 수 있다.

이를 통해, 또한, 본 발명은 강봉앵커의 상단부가 지면 바깥까지 연장되고, 강봉앵커에 인장 변위를 도입하는 데 있어서, 프리캐스트 블록을 강봉앵커의 상단부를 관통하도록 지면에 설치하고, 프리캐스트 블록의 상측에 드러난 강봉앵커의 상단부를 잡아당겨 인장력을 도입한 상태로 고정너트를 체결하여 도입된 인장력을 유지함으로써 강봉앵커의 시공 구조의 시공 시간을 단축할 수 있다.

즉, 강봉앵커에 인장 변위를 도입하기 위하여 프리캐스트 블록이 강봉앵커를 상방으로 잡아당기는 지지대로서 역할을 하므로, 현장에서 지지대를 제작하기 위하여 콘크리트를 타설 양생하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있으므로, 기존의 콘크리트를 타설하는 데 작업자들이 대기하지 않게 되어 2회의 작업 공수를 1회의 작업 공수로 모든 시공 과정이 완료하여 시공 효율을 크게 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 프리캐스트 블록이 기초 구조물과 동일한 콘크리트 구조물로 기초 구조물의 일부가 됨으로써, 프리캐스트 블록에 의하여 기초 구조물의 강도가 불균일해지지 않아 안정된 기초 구조물을 형성할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 상기 프리캐스트 콘크리트 블록에는 보강 철근이 상기 프리캐스트 블록의 바깥까지 뻗어 형성되고; 상기 기초구조물 형성단계 이전에 상기 보강 철근과 상기 기초 구조물 내에 배근되는 배근 철근을 연결하는 단계를; 더 포함하여 이루어짐에 따라, 프리캐스트 블록을 이용하더라도 콘크리트의 인장 강도를 보강하는 철근이 상호 연결된 형태로 배근되므로, 기초 구조물의 강도를 설정치 이상으로 확실하게 유지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 상기 정착장과 상기 지면 사이의 자유장의 길이가 길어지더라도, 짧은 기간 내에 시공할 수 있으면서 기초 구조물의 강도를 유지하며, 기초 구조물의 부력에 의한 인상 높이를 규정에서 제한하는 허용 범위 이내로 만족할 수 있는 유리한 효과가 있다.

한편, 상기 강봉앵커 인장단계와 상기 기초구조물 형성단계의 사이에, 상기 천공홀 내부를 시멘트 그라우트제를 충전하는 충전단계를; 더 포함하여, 외기가 강봉앵커에 침투하여 강봉앵커를 부식시켜 인장 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있고 암반층과 정착장 사이의 마찰력을 유발시킨다.

그리고, 상기 강봉앵커 인장단계는 설계에 반영되는 최대 부력에 의해 발생되는 인상 변위의 20% 내지 60%만큼의 인장 변위를 강봉앵커에 도입한다. 이는, 강봉앵커에 도입되는 인장 변위의 크기가 클수록 부력에 의한 기초 구조물의 인상 변위를 억제하는 데 효과적이지만, 강봉앵커의 인장 한계 내에서 적정 안전율을 유지하기 위하여 강봉앵커의 부력에 의하여 작용하는 인상 변위의 60% 이하로 인장 변위를 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 천공홀에 삽입되는 강봉앵커의 하단을 정착장에 위치 고정시키는 방법은 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 천공홀은 상기 정착장에 단면이 넓어지는 확공부가 구비되고; 상기 강봉앵커 삽입단계는, 고정 앵커너트가 설치된 상태로 상기 강봉앵커를 상기 천공홀에 삽입하되, 상기 고정 앵커너트는 모아진 상태에서 상기 천공홀을 통과하는 작은 단면이 되고, 벌려진 상태에서 상기 확공부로부터 빠져나오는 방향으로 간섭되는 큰 단면이 되어, 상기 확공부의 위치에서 벌려지는 것에 의하여 상기 고정 정착단을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명은 강봉앵커의 하단에 레진으로 암반층에 고정시킬 수도 있고, 암반층에 끼우는 지압 형태로도 고정시킬 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 기초 구조물이 지하 부력에 의하여 들뜨는 것을 방지하는 강봉앵커의 시공 구조로서, 기초 구조물이 자리 잡을 위치에 지반을 천공하여 정착장의 길이가 확보되게 천공된 천공홀과; 하단부가 상기 정착장 내에 고정되어 고정 정착단을 형성하고 상단부가 지면 바깥으로 노출되게 설치된 강봉앵커와; 상기 강봉앵커를 상측으로 잡아당겨 상기 강봉앵커에 의해 지지되는 지지력의 일부를 상기 강봉앵커에 도입된 인장력을 정착하는 고정너트와; 상기 고정너트가 매립되게 현장 타설되어 형성되는 기초 구조물을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강봉앵커의 시공 구조를 제공한다.

이와 같이, 상기 정착장과 상기 지면 사이의 자유장의 길이가 길어지더라도, 강봉앵커에 도입되는 인장력에 해당하는 인장 변위만큼 기초 구조물의 부력에 의한 인상 변위를 상쇄시킬 수 있으므로, 지하수 등에 의한 부력에 의하여 기초 구조물이 인상하는 높이를 규정에서 정하는 허용치 이내로 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한 강봉앵커에 인장력을 미리 도입하여 기초 구조물에 작용하는 부력하중을 분담하여 지지함으로써, 선 도입된 인장력 만큼의 정착장에서 강봉앵커의 길이를 줄일 수 있게 되어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 상기 강봉앵커를 관통하는 관통공이 형성되어, 지면 바깥으로 드러난 상기 강봉앵커의 상단부가 상기 관통공에 관통하도록 상기 지면에 거치되게 설치된 프리캐스트 블록을; 더 포함하고, 상기 강봉앵커의 상단부는 상기 관통공을 관통하여 상기 프리캐스트 블록의 상단부에 노출되게 설치되어, 상기 고정너트가 상기 프리캐스트 블록에 지지되게 위치 고정되도록 구성될 수 있다.

이를 통해, 강봉앵커에 인장력을 도입하는 공정을 천공홀에 강봉앵커의 하단부를 고정시킨 다음에 곧바로 행할 수 있게 되어, 시공의 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 프리캐스트 블록에는 기초 콘크리트에 배근되는 철근과 동일한 간격으로 미리 보강 철근이 배근되고, 이 보강 철근이 상기 프리캐스트 콘크리트 블록의 바깥까지 뻗어 형성됨으로써, 기초 구조물에 배근되는 배근 철근과 프리캐스트 블록의 보강 철근이 연결 설치된다.

이와 같이, 프리캐스트 콘크리트 블록은 강봉앵커를 천공홀에 고정하자마자 곧바로 기초 구조물이 시공되는 위치에 설치되어 지체없이 인장 변위를 강봉앵커에 도입할 수 있게 하는 지지대 역할을 하고, 이후에 타설되는 기초 구조물과도 철근이 동일한 간격으로 연결되어 기초 구조물의 인장 하중에 대한 저항 능력을 확보할 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 '인상 변위'라는 용어는 기초 구조물이 지하수 등의 부력에 의하여 들림에 따라 들뜨는 수직 방향으로의 변위를 지칭하며, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 '인장 변위'라는 용어는 시공 단계에서 강봉앵커에 미리 인장력이 도입됨에 따라 강봉앵커에 도입되는 변위(인장력이 작용하지 않았을 때의 강봉앵커의 길이와 강봉앵커에 인장력이 작용하였을 때의 강봉앵커의 늘어난 길이의 차이)로 정의하기로 한다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 강봉앵커의 하단부를 암반층에 고정 정착단 형태로 고정시키고, 기초 구조물에 작용하는 부력에 의하여 기초 구조물이 인상되는 변위의 일부에 해당하는 만큼, 강봉앵커에 인장 변위를 미리 도입함으로써, 지하수 등의 부력에 의하여 기초 구조물이 인상되더라도 강봉앵커에 미리 도입된 인장력에 의한 인장 변위만큼 기초 구조물이 인상되지 아니하므로, 자유장의 길이가 긴 지반에 대해서도 기초 구조물의 인상 변위를 허용치 이내로 제어할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은, 강봉앵커에 인장력을 작용하여 인장 변위를 도입하여 기초 구조물의 인상 변위를 허용 범위 내로 유지하는 변위 제어를 통하여, 부력에 의하여 기초 구조물이 상측으로 들려 인상되는 변위를 허용치 이내로 유지할 수 있게 되어, 기초 구조물이 구조적으로 안정된 상태를 확실하게 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명은, 강봉앵커의 하단부를 암반층에 고정 정착단 형태로 고정시키고 강봉앵커에 발생할 수 있는 부력의 일부 인장력을 미리 도입하여 기초 구조물에 작용하는 부력하중을 분담하여 지지함으로써, 선 도입된 인장력 만큼의 정착장에서 강봉앵커의 길이를 줄일 수 있게 되어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 프리캐스트 콘크리트 블록을 강봉앵커에 인장 변위를 도입하는 지지대로서 역할을 하도록 구성되어, 강봉앵커에 정확한 인장력을 도입할 수 있으며, 동시에 현장에서 지지대를 제작하기 위하여 콘크리트를 타설하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 콘크리트를 타설하는 데 작업자들이 대기하지 않게 되어 2회의 작업 공수를 1회의 작업 공수로 모든 시공 과정이 완료되므로 시공 효율을 크게 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 기초 구조물과 동일한 콘크리트 구조물로 프리캐스트 블록을 프리캐스트 콘크리트 블록으로 형성하여 기초 구조물의 일부가 되게 구성함으로써, 프리캐스트 블록에 의하여 기초 구조물의 강도가 불균일해지지 않아 안정된 기초 구조물을 형성하는 잇점을 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은 프리캐스트 콘크리트 블록에 기초 구조물에 배근되는 철근과 동일한 배열로 보강 철근이 바깥까지 연장 형성됨으로써, 기초 콘크리트를 시공하기 이전에 프리캐스트 콘크리트 블록의 배근 철근과 기초 콘크리트의 보강 철근을 잇는 공정에 의하여, 기초 콘크리트와 일체화되어 기초 콘크리트에 작용하는 인장력에 높은 지지 능력을 발휘할 수 있다. 이에 의하여, 기초 콘크리트에 블록 아웃부를 설치할 경우에 블록 아웃부에 의하여 철근이 끊어진 형태로 배근되어 기초 콘크리트의 구조적 안전성이 저하되는 문제도 해결할 수 있다.

즉, 본 발명은 상기 정착장과 상기 지면 사이의 자유장의 길이가 길어지더라도, 짧은 기간 내에 시공할 수 있으면서 기초 구조물의 높은 인장 강도를 유지할 수 있으며, 기초 구조물의 부력에 의한 인상 높이를 규정에서 정하는 허용 범위 이내로 만족하는 유리한 효과가 있다.

도1은 종래의 강봉 앵커의 시공 구조를 도시한 도면
도2는 종래의 또 다른 형태의 강봉 앵커의 시공 구조를 도시한 도면,
도3은 지반 내의 토사층의 깊이에 따른 강봉 앵커의 시공 구조를 도시한 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강봉 앵커의 시공 구조를 도시한 도면,
도5a 내지 도5h는 도4의 강봉 앵커의 시공 구조를 시공 순서에 따라 도시한 도면,
도6a는 도5c의 'A'부분에 적용될 수 있는 다른 형태의 고정 정착단의 형태를 도시한 도면,
도7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 강봉 앵커의 시공 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도8은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 기초 구조물의 구조에 대비되는 기존 방식의 다른 실시형태의 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강봉 앵커의 시공 구조(100)를 상술한다. 다만, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 일 실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 강봉앵커의 시공 구조(100)는, 기초 구조물(9)의 하부의 암반층(82)에 미리 정해진 정착장의 깊이(Ho)만큼 천공되는 천공홀(110)과, 천공홀(110)의 암반층(82) 내에 고정 정착단이 형성되면서 상단부가 지면(8)의 바깥으로 노출되게 천공홀(110)에 삽입 설치되는 강봉앵커(120)와, 관통공(130a)이 강봉앵커(120)를 관통하고 지면(8)에 거치(지면과의 사이에 별도의 부재가 개재되는 것을 포함함)되는 프리캐스트 블록(130)과, 프리캐스트 블록(130)에 지지된 상태로 강봉앵커(120)를 상방으로 잡아당겨 강봉앵커(120)에 인장 변위를 도입하는 고정너트(140)와, 프리캐스트 블록(130)이 일부를 형성하며 콘크리트를 주재료로 시공되는 기초 구조물(9)로 구성된다.

상기 천공홀(110)은 지면(8)으로부터 수직 또는 경사 방향으로 천공되며, 토사층(81)을 지나 암반층(82)에 소정의 깊이(Ho)만큼 형성된다. 이에 따라, 천공홀(110)의 매설 깊이(H)는 암반층(82)의 상측 경계(8x)에 이르는 깊이(H1)까지의 토사층은 강봉앵커(120)의 인장 변위가 허용되는 자유장이 되며, 암반층(82)은 강봉앵커(120)를 고정시키는 정착장이 된다.

토사층(81)으로부터 토사가 천공홀(110)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 지반의 연약 정도에 따라 케이싱 파이프(77)가 토사층(81)에 걸쳐 설치될 수도 있다.

상기 강봉앵커(120)는 강재 등으로 형성되어 인장 변위를 허용할 수 있는 재질로 봉 형상으로 형성된다. 즉, 인장 강도가 취약한 재질로는 선택될 수 없다. 강봉앵커(120)는 하단부가 암반층(82)에서 고정되어 고정 정착단(129)을 형성한다. 고정 정착단(129)은 도5c에 도시된 바와 같이 강봉앵커(120)의 하단부(129x1)가 직접 천공홀(110)에 끼이게 하거나 강봉 앵커(120)의 하단부에 별도의 부재를 고정시켜 천공홀(110)에 끼이게 하는 지압 형태로 형성될 수도 있고, 도6a에 도시된 바와 같이 천공홀(110)의 하단부에 확공 바이트를 이용하여 단면이 보다 넓은 확공부(115)를 형성한 후 강봉앵커(120)의 하단에 펼쳐지고 접히는 정착너트(129x2)가 확공부(115)에서 펼쳐져 끼이는 확장 형태로 형성될 수도 있으며, 도6b에 도시된 바와 같이 천공홀(110)의 하단부에 접착성이 좋은 레진을 타설하여 주변 암반층(82)에 강봉 앵커(120)의 하단부를 일체화하는 레진 형태(129x3)로 형성될 수도 있다. 여기서, 확장 형태로 고정 정착단(129)을 설치하는 구체적인 구성은 본 출원인에 의하여 공지된 대한민국 공개특허공보 제10-2013-20556호에 나타나 있다.

상기 강봉앵커(120)의 상단부는 지면(8)의 바깥까지 연장되는 길이로 형성된다. 강봉앵커(120)의 하단부에 고정 정착단(129)을 형성한 이후에, 강봉앵커(120)를 상방으로 잡아당겨 정착됨으로써 강봉앵커(120)에 인장 변위를 발생된 상태로 유지시킨다. 이를 위하여, 도5e에 도시된 바와 같이, 강봉앵커(120)의 상단부를 연결너트(70a)로 잇고 유압잭(70)이 지지 플레이트(75)에 지지되게 한 상태로 상방으로 잡아당기는 인장력(Py)을 작용시킨 후, 고정너트(140)로 강봉앵커(120)의 인장 변위를 고정시킨다.

이 때, 강봉 앵커(120)에 도입되는 인장 변위는 설계 기준에 따라 작용할 것으로 예상되는 최대 부력(Lift)에 따른 인상 변위의 일부로 정해진다. 예를 들어, 설계 기준에 따른 최대 부력(Lift)에 따른 인상 변위의 20% 내지 60%정도의 인장 변위만큼 강봉앵커(120)에 도입된다. 이를 통해, 본 발명에 따른 설치 구조(100)에서 강봉앵커(120)에 도입된 인장 변위에 도달할때까지는 부력이 작용하더라도 기초 구조물(9)의 인상 변위는 0으로 유지된다.

예를 들어, 기초 구조물(9)에 설계 기준에 따라 작용할 것으로 예상되는 최대 부력(Lift)의 크기가 100ton이고, 토사층(81)이 차지하는 자유장의 깊이(H1)가 10m인 경우에, 최대 부력(Lift)인 100ton이 작용할 경우에 강봉앵커(120)의 자유장에서의 인장변위가 30mm가 발생될 수 있으며, 이에 따라 기초 구조물(9)은 최대 부력이 작용할 경우에 30mm만큼 상측으로 들리는 현상이 발생된다.

그러나, 본 발명에 따라 강봉 앵커(120)의 설치 과정에서 강봉앵커(120)에 인장력을 작용하여 인장 변위를 최대 인상 변위인 30mm의 50%만큼인 15mm만큼 작용시킨 상태로 시공되었다면, 부력이 50ton만큼 작용하더라도 부력 50ton에 따른 인상 변위 15mm가 강봉앵커에 미리 도입된 15mm의 인장 변위에 의하여 상쇄된다. 그리고, 부력이 최대치인 100ton만큼 작용할 경우에는, 인장 변위 15mm만큼 상쇄된 나머지의 부력(100ton과 50ton의 차이)인 50ton에 따른 15mm의 인상 변위만큼만 기초 구조물(9)이 상측으로 들리게 되어, 시방 규정에서 정하는 허용 범위(예를 들어 20mm 이하) 이내로 조절할 수 있게 된다.

이렇듯, 본 발명은 강봉앵커(120)에 최대 부력에 의하여 작용하는 인상 변위의 일부만큼 인장 변위를 미리 도입한 상태로 시공함으로써, 지면(8)으로부터 암반층(82)에 이르는 자유장의 깊이(H1)가 깊어지더라도, 종래에 사용하던 강봉앵커(120)의 단면적으로 확대하지 않고서도, 기초 구조물(9)의 부력에 따른 인상 높이의 규정에 부합하는 범위 내에서 조절할 수 있다.

또한 기초 구조물(9)에 설계 기준에 따라 작용할 것으로 예상되는 토사층(81)이 차지하는 자유장의 깊이(H1)가 10m이고 최대 부력(Lift)인 100ton이 작용할 경우에 강봉앵커(120)의 암반층의 정착장에서의 정착장의 깊이(Ho)는 5m인 경우에, 본 발명에 따라 강봉앵커(120)의 설치 과정에서 강봉앵커(120)에 인장력을 최대 부력하중의 50%만큼인 50ton을 미리 인장력을 도입한 상태로 시공되었다면 이 50ton의 부력하중은 강봉앵커(120)의 고정 정착단(129)을 고정점으로 프리캐스트 콘크리트 상단에서의 인장단(140)의 강봉앵커(120)가 분담하게 되고, 나머지 부력하중 50ton(100-50=50ton)은 강봉앵커(120)의 정착장(Ho)에서 분담하게 된다. 즉, 이때의 정착장의 깊이(Ho)는 2.5m로 부력하중 100ton에서의 정착장의 깊이 5m의 절반으로 줄어든다. 즉, 기초 구조물(9)이 완성되어 부력이 최대치인 100ton만큼 작용할 경우에 50ton는 선 인장력으로 받게 되고, 나머지 50ton은 시멘트 그라우트제로 둘러쌓인 강봉앵커(120)와 암반층과의 마찰력에 의해 저항하는 정착장의 깊이(Ho)인 2.5m로 정착장의 깊이가 줄어 들 수 있게 된다.

또한, 강봉앵커(120)에 도입되는 인장 변위를 최대 부력에 의한 인상 변위의 60%이하로 제한하여, 강봉앵커(120)에 작용하는 인장 응력의 크기를 충분한 안전율 범위 내에서 유지할 수 있다. 즉, 강봉앵커(120)에 인장 변위를 미리 도입해둠으로써 기초 구조물(9)의 인상 높이를 허용 범위 내로 유지하는 변위 제어를 통하여, 부력에 의하여 기초 구조물(9)의 인상 변위를 기준치 이내로 확실하게 유지하여 기초 구조물의 상태를 구조적으로 안정되게 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고 나서, 강봉앵커(120)에 인장 변위를 도입한 상태로 천공홀(110)의 내부에 충전제(시멘트 그라우트제)를 주입하여, 천공홀(110)의 내벽과 강봉앵커(120)를 일체화함으로써, 강봉앵커(120)의 부식을 방지한다.

상기 프리캐스트 블록(130)은 공장에서 미리 제작되어 현장으로 운반되며, 중앙부에 관통공(130a)이 형성되어, 지면(8)의 바깥으로 노출된 강봉앵커(120)의 상단부를 관통공(130a)에 관통시킨 상태로 지면(8)상에 설치된다. 한편, 프리캐스트 블록(130)과 지면 사이에는 토사층이 국부적으로 함몰되더라도 기초 구조물(9)의 높이를 유지하기 위하여 높은 강성을 갖는 플레이트(미도시)가 개재될 수도 있다. 프리캐스트 블록(130)은 고정너트(140)의 회전에도 상하 방향으로 변형이 최소화되는 금속, 콘크리트 등의 다양한 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 프리캐스트 블록(130)은 기초 구조물(9)과 동일한 콘크리트로 형성될 수 있으며, 내부에 보강 철근(132)이 적절한 위치에 배근되고 프리캐스트 블록(130)의 바깥까지 연장된 연장부(132a)가 구비되어, 기초 구조물(9)에 배근되는 배근 철근(91a, 91b)을 보강 철근(132)의 연장부(132a)와 이음 작업을 함으로써 기초 구조물(9) 내부의 철근(132, 91b)이 서로 연속하여 연결 배치되어 국부적으로 인장 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 프리캐스트 블록(130)이 기초 구조물(9)과 동일한 소재인 철근 콘크리트 구조물로 형성되어 기초 구조물의 일부를 형성함에 따라, 프리캐스트 블록(130)에 의하여 기초 구조물의 강도가 불균일해지지 않아 안정된 기초 구조물을 형성할 수 있다. 그리고, 프리캐스트 블록(130)에 배근되는 배근 철근(91)이 기초 구조물(9)에 배근되는 배근 철근(91b)과 동일한 간격 패턴으로 형성되고, 프리캐스트 블록(130)의 바깥까지 연장된 보강 철근(132)의 연장부(132a)를 기초 구조물(9)에 배근되는 배근 철근(91)과 잇는 것에 의하여, 프리캐스트 콘크리트 블록(130)을 적용함에 따라 기초 구조물(9)의 인장 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 기초 구조물(9)은 건물이나 토목 구조물의 기초가 되는 구조물로서, 프리캐스트 블록(130)의 상면을 덮는 형태로 시공되며, 프리캐스트 블록(130)의 상측에 배근 철근(91b, 93)이 배근되어 강도를 보강한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 강봉앵커의 시공 구조(100)는, 강봉앵커(120)의 하단부를 암반층(82)에 고정 정착단 형태로 고정시키고, 기초 구조물(9)에 작용하는 부력(Lift)에 의하여 기초 구조물(9)이 인상되는 최대 변위의 일부에 해당하는 인장 변위를 강봉앵커(120)에 미리 도입해 둠으로써, 지하수 등의 부력에 의하여 기초 구조물이 인상되더라도 강봉 앵커에 미리 도입된 인장 변위만큼 기초 구조물의 인상 높이를 상쇄시키므로, 자유장의 길이(H1)가 긴 지반 구조에 대해서도 기초 구조물(9)의 인상 변위를 허용치 이내로 제어하여 기초 구조물의 시공 상태를 안정되게 유지할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면 5a 내지 6을 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 강봉앵커의 시공 방법(S100)을 상술한다.

단계 1: 도5a에 도시된 바와 같이, 천공 커터(미도시)를 회전(55)시켜 지반의 표면(8)으로부터 토사층(81)을 관통하여 암반층(82)에 도달하는 정해진 깊이(H)만큼 천공홀(110)을 천공한다(S110). 도면에는 천공홀(110)이 수직으로 형성되는 구성을 예시하였지만, 경우에 따라 천공홀(110)은 경사지게 천공될 수도 있다.

도6a에 도시된 바와 같이 확장 형태로 강봉앵커(120)의 고정 정착단을 형성하고자 할 경우에는, 확공 커터를 이용하여 천공홀(110)의 하단부에 확공부(115)를 형성할 수도 있다.

단계 2: 그리고 나서, 도5b에 도시된 바와 같이, 토사층(81)으로부터 토사가 천공홀(110)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여 케이싱 파이프(77)를 천공홀(110) 내부로 삽입(77d)한다. 여기서, 케이싱 파이프(77)의 하단은 암반층(82)의 경계(8x)까지 도달 할 수도 있다.

단계 3: 그리고 나서, 도5c에 도시된 바와 같이, 천공홀(110) 내에 강봉앵커(120)를 삽입(120d)하여, 강봉앵커(120)의 상단부(120a)는 지면(8)의 바깥으로 드러나고 강봉앵커(120)의 하단부(120b)는 천공홀(110)의 암반층(82)에 위치한 상태가 된다. 그리고, 강봉앵커(120)의 하단부(120b)는 암반층(82)에서 지압 형태, 확장 형태, 레진 형태 등으로 암반층(82) 내에 일체 고정되어 고정 정착단을 형성한다(S130).

단계 4: 그리고 나서, 공장에서 미리 제작하여 현장으로 프리캐스트 콘크리트 블록(130)을 운반한 후, 도5d에 도시된 바와 같이, 지면(8)의 바깥으로 드러난 강봉앵커(120)의 상단부(120a)를 관통하도록 프리캐스트 콘크리트 블록(130)을 지면(8) 상에 거치시킨다(S140). 경우에 따라서는, 프리캐스트 콘크리트 블록(130)과 지면(8)의 사이에는 플레이트가 개재될 수도 있다.

이 때, 프리캐스트 콘크리트 블록(130) 내에는 기초 구조물(9)에 내설되는 배근 철근(91a, 91b)의 배치 형태로 보강 철근(132)이 격자 형태로 배치되고, 보강 철근(132)의 연장부(132a)가 프리캐스트 콘크리트 블록(130)의 바깥까지 연장된다.

이와 같이, 프리캐스트 블록(130)을 이용함으로써, 프리캐스트 블록(130)을 설치하자마자 곧바로 강봉앵커(120)에 인장 변위를 도입하는 것이 가능해져, 보다 신속한 시공을 가능하게 한다.

즉, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 관통공(99)이 형성된 기초 구조물(9)을 먼저 시공하고, 관통공(99)의 바깥으로 드러난 강봉앵커(120)의 상단부에 고정너트(140)를 이용하여 강봉앵커(120)에 인장 변위를 도입할 수도 있다(도8). 그러나, 이 경우에는 기초 구조물(9)을 타설하고 양생되는 시간 동안에 시공 공정이 중지되어야 하고, 기초 구조물(9)이 양생된 이후에 비로소 강봉앵커(120)에 인장 변위를 도입할 수 있으므로 시공에 오랜 시간이 소요되고, 2회의 콘크리트 타설 작업이 필요하여 양생 시간동안 시공이 지연되는 문제가 있다. 이에 반하여, 프리캐스트 블록(130)을 이용하여 고정너트(140)의 지지대로 활용함으로써, 콘크리트의 양생 기간 동안 대기해야 하는 번거로움이 해소되므로 1회의 시공으로 설치를 완료할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

단계 5: 그리고 나서, 도5e에 도시된 바와 같이 강봉앵커(120)의 상단부(120a)에 편평한 지압판(145)를 끼워 프리캐스트 콘크리트 블록(130) 상에 거치시킨 상태가 되게 하고, 강봉앵커(120)의 상단부에 형성된 수나사부에 고정너트(140)를 나사 결합 형태로 끼워둔다. 그리고, 지지 플레이트(75)가 프리캐스트 콘크리트 블록(130)에 지지되도록 설치하고, 강봉앵커(120)의 상단을 유압잭(70)과 연결하는 연결너트(70a)로 체결하여 연결한 후, 유압잭(70)이 지지 플레이트(75)와 프리캐스트 콘크리트 블록(130)에 지지된 상태로 강봉앵커(120)를 상측으로 잡아당기는 인장력(Py)을 도입한다.

이 때, 유압잭(70)에 의하여 강봉앵커(120)에 도입되는 인장력은 설계에 반영되는 최대 부력에 의해 발생되는 인상 변위의 20% 내지 60%만큼의 인장 변위가 도입되는 크기로 정해진다. 예를 들어, 강봉앵커(120)가 견딜 수 있는 인장 강도가 부력에 의한 인상력에 비하여 1.5배인 경우에는, 부력에 의해 작용하는 인상력의 50%에 해당하는 만큼의 인장력까지 미리 도입해둘 수 있다. 이를 통해, 강봉앵커(120)의 시공 이후에 부력에 의해 작용하는 인상력이 설계에 반영된 최대 부력의 50%에 도달할 때까지는, 강봉 앵커(120)에 미리 인장 변위가 도입되어 있으므로, 강봉 앵커가 들려지는 변위를 0으로 유지시킬 수 있다.

한편, 강봉앵커(120)가 견딜 수 있는 인장 강도가 부력에 의한 인상력에 비하여 2배인 경우에는, 강봉앵커에 도입되는 인장 변위의 크기가 클수록 부력에 의한 기초 구조물의 인상 변위를 억제하는 데 효과적이어서, 부력에 의해 작용하는 인상력의 100%에 해당하는 만큼의 인장력까지 미리 도입해둘 수 있지만, 강봉앵커의 인장 한계 내에서 적정 안전율을 유지하기 위하여 강봉앵커의 부력에 의하여 작용하는 인상 변위의 60% 이하로 인장 변위를 제한하는 것이 바람직하다.

강봉앵커(120)에 미리 정해진 만큼의 인장력(Py)이 도입된 이후에, 고정너트(140)를 죄는 것에 의하여 강봉앵커(120)에 도입되었던 인장력(Py)이 도입된 상태로 유지시켜, 기간이 경과하더라도 도입된 인장 변위가 풀리지 않는 정착 상태로 유지시킬 수 있다. 이 때, 고정너트(140)와 프리캐스트 콘크리트 블록(130)의 사이에 개재되는 편평한 지압판(145)를 설치할 경우에, 고정너트의 위치를 정확하게 위치시키고 인장력을 프리캐스트 콘크리트에 골고루 분산시키는 역할을 함으로써, 도입된 인장 변위를 보다 정확하게 유지할 수 있다.

단계 6: 그리고 나서, 도5f에 도시된 바와 같이, 충전제 공급부(M)로부터 천공홀(110) 내에 시멘트 그라우트제 등의 충전제( 188)을 주입(188d)한다(S160). 이에 의하여, 암반층(82)내의 강봉앵커(120)는 암반층(82)과 일체화되는 정착장(Ho)을 형성하며, 토사층(81) 내의 강봉앵커(120)는 외기로부터 차단된 상태를 유지하지만 충전제와 토사층(81) 사이의 마찰을 이겨내며 인장될 수 있는 상태가 된다.

단계 7: 그리고 나서, 도5g에 도시된 바와 같이, 기초 구조물(9)이 자리잡을 공간에 철근(91a, 91b)을 배근하고, 굳지 않은 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 설치한다. 여기서, 기초 구조물(9)에는 통상 상측과 하측에 각각 배근 철근(91a, 91b)이 배근되는 데, 프리캐스트 콘크리트 블록(130)으로부터 돌출된 보강 철근(132)의 연장부(132a)는 하측 배근 철근(91a)과 결합하여 일체화시킨다. 하측 배근 철근(91b)과 프리캐스트 콘크리트 블록(130)의 보강 철근(132)은 서로 같은 배치 구조를 이루므로, 기초 구조물(9)의 하측 철근 구조는 연속한 격자 형태를 유지한다.

한편, 도8에 도시된 기존 형태의 부력앵커 실시 형태에서는, 강봉앵커(120)의 고정너트(140) 둘레가 모두 기초 구조물(9)에 둘러싸여 있으므로 인장 변위를 도입하기 위하여 연결너트(70a)를 체결 연결하고 그 상측에 유압잭(70)을 설치하는 공간이 충분하지 않은 불편함이 야기된다. 이 뿐만 아니라, 기초 구조물(9)의 상측 배근 철근(91a)이 파인 홈에 해당하는 면적만큼 끊어지는 현상을 피할 수 없으므로, 기초 구조물(9)의 인장 강도가 저하되는 것을 감수해야 한다. 그러나, 도5g에 도시된 형태로, 프리캐스트 콘크리트 블록(130)에 보강 철근(132)을 배근 철근(91b)과 동일한 위치로 배치하고 그 연장부(132a)를 배근 철근(91b)과 연결함으로써, 기초 구조물(9)의 하측 철근이 완전한 격자형으로 형성될 수 있어서 강도 저하의 문제를 방지할 수 있다.

단계 8: 그리고 나서, 도5h에 도시된 바와 같이, 기초 구조물(9)을 형성하기 위한 거푸집(미도시)에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 양생하는 것에 의하여 기초 구조물(9)을 형성한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 강봉앵커의 시공 방법(S100)은 단계 1로부터 단계 8에 이르는 전 공정이 연속적으로 중단 없이 행해질 수 있으므로 전체적인 시공 과정이 신속하게 이루어져 시공비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 기초 구조물(9) 내부의 철근이 연속적인 격자 형태를 유지할 수 있게 되어 기초 구조물(9) 자체의 강도를 높게 유지할 수 있고, 강봉앵커(120)에 미리 도입된 인장 변위에 의하여 토사층(81)으로 이루어진 자유장의 길이(H1)가 길더라도 보다 작은 단면의 강봉앵커를 이용하여 기초 구조물(9)의 인상 변위를 허용치 이내로 억제할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한 강봉 앵커에 인장력을 미리 도입하여 기초 구조물에 작용하는 부력하중을 분담하여 지지함으로써, 선 도입된 인장력 만큼의 정착장에서 강봉앵커의 길이를 줄일 수 있게 되어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

9: 기초 구조물 77: 케이싱 파이프
81: 토사층 82: 암반층
100': 강봉앵커 시공구조 110: 천공홀
120: 강봉앵커 129: 고정 정착단
130: 프리캐스트 블록 132: 보강 철근
140: 고정너트 188: 충전제

Claims (7)

1. 기초 구조물이 지하 부력에 의하여 들뜨는 것을 방지하는 강봉 앵커의 시공 방법으로서,
   상기 기초 구조물이 자리 잡을 위치에 지면을 천공하여 정착장의 길이가 확보되게 천공홀을 천공하는 천공홀 천공단계와;
   상기 강봉앵커의 하단부가 상기 정착장 내에 위치하고 상기 강봉앵커의 상단부가 지면 바깥으로 드러나게 상기 강봉앵커를 상기 천공홀 내에 삽입하되, 상기 강봉앵커의 하단부가 상기 정착장 내에 고정 정착단을 형성하면서 고정 설치하는 강봉앵커 삽입단계와;
   상기 강봉앵커를 관통하는 관통공이 형성된 프리캐스트 블록이 지면 바깥으로 드러난 상기 강봉앵커의 상단부가 관통하는 형태로 상기 프리캐스트 블록을 설치하는 블록설치단계와;
   상기 프리캐스트 블록의 상단 바깥으로 드러난 상기 강봉앵커의 상단부를 상측으로 잡아당겨 상기 강봉 앵커의 하단부와 상단부 사이에 상기 강봉 앵커에 인장력을 도입한 상태로 정착하되, 상기 인장력은 상기 강봉앵커에 작용하는 최대 설계치의 부력에 의해 인상되는 최대 변위 이하의 변위가 발생되는 크기로 상기 강봉앵커에 도입하는 강봉앵커 인장단계와;
   상기 강봉앵커 인장단계가 행해진 다음에, 상기 천공홀 내부를 그라우팅 충전하는 충전단계와;
   상기 충전단계 이후에, 지면 바깥으로 드러난 상기 인장력을 도입한 강봉앵커의 상단부가 매립되게 콘크리트를 타설하여 상기 기초 구조물을 형성하는 기초 구조물 형성단계를;
   포함하여 구성되어, 상기 강봉앵커에 작용한 인장력으로 인장 변위가 도입된 상태로 시공되는 것을 특징으로 하는 기초 구조물의 강봉앵커의 시공방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 강봉앵커 인장단계는, 상기 프리캐스트 블록의 상기 관통공을 관통하여 드러난 상기 강봉앵커의 상단부를 프리캐스트 블록에 지지한 상태로 잡아당기는 인장력을 도입하여 정착하는 것에 의해 이루어지고;
   상기 기초 구조물 형성단계는 상기 프리캐스트 블록의 높이 이상으로 콘크리트로 타설하여 상기 프리캐스트 블록을 매립하여 상기 기초 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 기초 구조물의 강봉앵커의 시공방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 프리캐스트 블록에는 보강 철근이 상기 프리캐스트 블록의 바깥까지 뻗어 형성되고;
   상기 기초 구조물 형성단계 이전에 상기 보강 철근과 상기 기초 구조물 내에 배근되는 배근 철근을 연결하는 단계를;
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 기초 구조물의 강봉앵커 시공 방법.
   
4. 제 1항 내지 제3항 중 어는 한 항에 있어서,
   상기 강봉 앵커에 도입되는 인장력은 상기 최대 인상 변위의 20% 내지 60%만큼의 인장 변위가 작용하게 하는 인장력인 것을 특징으로 하는 기초 구조물의 강봉 앵커의 시공 방법.
   
5. 기초 구조물이 지하 부력에 의하여 들뜨는 것을 방지하는 강봉 앵커의 시공 구조으로서,
   기초 구조물이 자리 잡을 위치에 지반을 천공하여 정착장의 길이가 확보되게 천공된 천공홀과;
   하단부가 상기 정착장 내에 고정되어 고정 정착단을 형성하고 상단부가 지면 바깥으로 노출되게 설치된 강봉앵커와;
   상기 강봉앵커를 관통하는 관통공이 형성되어, 지면 바깥으로 드러난 상기 강봉앵커의 상단부가 상기 관통공에 관통하도록 상기 지면에 거치되게 설치된 프리캐스트 블록과;
   상기 천공홀 내에 그라우팅 충전이 행해지기 이전에, 상기 프리캐스트 블록의 상단 바깥으로 드러난 상기 강봉앵커의 상단부를 상측으로 잡아당겨 상기 강봉 앵커의 하단부와 상단부 사이에 상기 강봉 앵커에 인장력을 도입한 상태로 정착하되, 상기 인장력은 상기 강봉앵커에 작용하는 최대 설계치의 부력에 의해 인상되는 최대 변위 이하의 변위가 발생되는 크기로 상기 강봉앵커에 도입하고 정착하는 고정 너트와;
   상기 강봉 앵커에 인장력이 도입된 상태로, 상기 천공홀 내에 그라우팅된 충전제와;
   상기 고정너트가 매립되게 형성되는 상기 기초 구조물을;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강봉앵커의 시공 구조.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 강봉앵커의 상단부는 상기 관통공을 관통하여 상기 프리캐스트 블록의 상단부에 노출되게 설치되어, 상기 고정너트가 상기 프리캐스트 블록에 지지되게 위치 고정되는 것을 특징으로 하는 강봉앵커의 시공 구조.
   
7. 제 5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 프리캐스트 블록에는 보강 철근이 상기 프리캐스트 블록의 바깥까지 뻗어 형성되어, 상기 기초 구조물에 배근되는 배근 철근과 연결된 상태로 설치되는 것을 강봉앵커의 시공구조.
   

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