KR101861142B1 - 마찰형 복합 그라운드 앵커 및 이의 수치해석방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마찰형 복합 그라운드 앵커 및 이의 수치해석방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공사현장의 지질에 따라 압축형 앵커바디에 대해 인장형 강연선을 선택적으로 탈부착 가능한 구조를 적용하여 현장의 지질에 따라 압축형 앵커바디를 이용한 압축형 강연선만을 시공하거나 압축형 앵커바디에서 그 길이방향을 따라 인장형 강연선을 더 연장하여 그 정착장의 길이를 연장할 수 있는 마찰형 복합 그라운드앵커를 구비하고 이에 대한 인발거동 및 특성을 분석하는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마찰형 복합 그라운드 앵커는 지반의 천공 내에 길이방향으로 설치된 압축형 강연선; 상기 압축형 강연선의 선단에 마련된 압축형 앵커바디; 상기 압축형 앵커바디에 분리가능하게 연결되는 인장형 앵커바디; 상기 인장형 앵커바디로부터 연장되는 인장형 강연선;을 포함하며, 상기 인장형 앵커바디와 상기 압축형 앵커바디가 서로 인접한 부분에는 연결돌출부과 연결공이 상호 대응하게 마련되고, 상기 연결돌출부와 상기 연결공의 분리 가능한 결합에 의해 상기 인장형 앵커바디가 상기 압축형 앵커바디에 탈부착가능하게 연결되며, 상기 압축형 강연선의 선단에 그립이 고정되고, 상기 그립은 압축형 앵커바디의 내부에 밀폐되게 결합 되고 상기 압축형 앵커바디는 상기 압축형 강연선의 그립이 결합되는 제1바디 및 이 제1바디에 대해 분리가능하게 결합되는 제2바디를 가지고, 상기 제2바디는 압축형 강연선의 그립을 수용하는 수용공간을 가지며, 상기 제1바디는 상기 압축형 강연선이 통과하는 삽입공을 가지고, 상기 삽입공에 인접한 부분에는 상기 압축형 강연선의 그립이 걸려 결합되는 걸림턱이 형성되고, 인장형 앵커바디는 인장형 강연선이 통과하는 삽입공을 가지고, 상기 삽입공에 인접한 부분에는 상기 인장형 강연선의 그립이 걸려 결합되는 걸림턱이 형성되며, 인장형 앵커바디는 인장형 강연선에 압착 고정된 그립부분을 제외한 부분, 즉 조임밴드 및 간격재로 묶지 않고 그립이 설치되지 않는 인장형 강연선의 강선들을 풀어 넓게 펼친 상태로 시공되고, 상기 압축형 앵커바디 및 상기 인장형 앵커바디에는 그라우트를 주입하기 위한 그라우트 주입유닛이 소통가능하게 마련되며, 압축형 앵커바디, 제1바디, 제2바디, 인장형 앵커바디, 압축형 강연선, 인장형 강연선, 연결돌출부, 연결공, 정착 보조부재, 그라우트 주입유닛, 그라우트 주입관, 제1그라우트 접속통로, 그라우트 접속관, 제2그라우트 접속통로 및 그라우트 토출관의 조립체;를 강성을 가진 일차원 요소로 분할하여 지반을 스프링으로 모사하고 탄소성 보 해석; 및 유한요소 해석;으로 인발거동을 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마찰형 복합 그라운드 앵커의 인발거동 수치해석방법에 있어서, 압축형 강연선 및 인장형 강연선의 개수 데이터; 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선의 길이 데이터; 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선의 직경 데이터; 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선의 강도 데이터; 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선의 정착장 길이 데이터;와 정착 응력을 모델링을 위한 주요 입력변수로 선정하는 모델링 입력변수 선정단계; 부착력에 의해 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선이 그라우트 내에서 전이되는 하중 분포와 변형을 검증하기 위한 강연선-그라우트 모델링 단계; 상기 그라우트와 지반에서 마찰형 복합 그라운드 앵커의 거동을 확인하기 위한 그라우트-지반 모델링 단계;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

마찰형 복합 그라운드 앵커 및 이의 수치해석방법{Pullout Behavior Analysis for Frictional Combined Ground Anchor}

본 발명은 마찰형 복합 그라운드 앵커 및 이의 수치해석방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공사현장의 지질에 따라 압축형 앵커바디에 대해 인장형 강연선을 선택적으로 탈부착 가능한 구조를 적용하여 현장의 지질에 따라 압축형 앵커바디를 이용한 압축형 강연선만을 시공하거나 압축형 앵커바디에서 그 길이방향을 따라 인장형 강연선을 더 연장하여 그 정착장의 길이를 연장할 수 있는 마찰형 복합 그라운드앵커를 구비하고 이에 대한 인발거동 및 특성을 분석하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 앵커 공법은 토목이나 건축의 구조물을 지반에 정착시키기 위한 것으로 강연선과 같은 고강도의 강연선으로 연결한 후에 강연선에 높은 인장력을 도입하여 구조물에 횡방향 또는 연직방향의 구속력 또는 선행 하중(pre-test) 등을 가함으로써 지반에서 발생하는 과도한 응력, 변형, 변위 등으로부터 구조물을 보호 내지 안정화시키는 공법이다.

이러한 앵커 공법에 이용되는 앵커는 그 말뜻과 같이 지반에 박는 못이란 의미로서, 지반과 구조물을 하나의 집합체로 묶는 효과를 발휘하며 일반적으로 강선과 시멘트 그라우트로 구성되어 있다. 앵커는 가설 토류벽의 지보공, 영구 앵커 토류벽, 송전탑 기초, 댐의 보강, 지하구조물의 부력앵커, 사면보강 등에 다양하게 사용된다.

앵커는 적용 지반의 종류에 따라 암반앵커(Rock anchor) 및 그라운드 앵커(Ground anchor)로 분류되고, 정착지반의 지지방식에 따라 마찰형 앵커, 지압형 앵커 및 복합형 앵커로 분류되고, 마찰형 앵커는 인장형 앵커와 압축형 앵커로 세분화된다.

인장형 앵커는 강연선의 인장력을 피복되지 아니한 상태의 강연선과 그라우트의 부착력으로 전달하는 것인바, 그라우트를 지반 쪽으로 인장하는 하중과, 강연선의 인장에 저항하는 반대방향의 힘이 작용하여 그라우트에 인장력이 발생되는 것이다. 압축형 앵커는 강연선의 인장력을 하중전이체(내하체)를 이용하여 전달하는 것으로, 정착장을 통과하여 내하체의 선단으로부터 그라우트를 인장하는 하중과, 그 인장에 저항하는 반대방향의 힘이 그라우트에 압축력으로 발생한다.

이와 같은 마찰형 앵커에서 압축형 앵커와 인장형 앵커의 장점들만을 배가시켜 적용하기 위한 복합형 그라운드 앵커가 국내등록특허공보 제10-0729667호 ‘인장 및 압축이 동시에 가능한 복합형 앵커’에 제시되어 있다.

상기 특허문헌의 복합형 그라운드 앵커는 분할받침을 매개로 압축앵커와 인장앵커를 형성하고, 분할받침을 포함한 그 중앙부의 연결부를 보호관으로 일체화시킨 구성이다.

이러한 복합형 그라운드 앵커는 강연선과 그라우트의 부착력에 의해 발생하는 인장력과 하중전이체(내하체)가 강연선의 당겨짐에 의해 발생하는 압축력을 동시에 얻을 수 있으며, 이로 인하여 토사, 풍화토는 물론 사암층, 갯벌 등의 연약지반에도 소요인발력을 발휘하도록 하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 선행기술문헌의 특허문헌은, 강연선의 끝단에 웨지를 압착고정한 후 웨지의 주면에 수나사를 가공하여야 하고 이러한 강연선을 분할받침의 양쪽에서 관통시켜 강연선의 웨지가 서로 반대방향으로 교차되게 지그재그로 배열하되 상기 웨지가 분할받침의 분할구멍에 나사 결합되도록 체결하여야 하는바, 그 조립작업이 번거롭고 작업공수가 너무 많아 조립작업능률의 향상을 꾀할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 강연선의 끝단에 웨지를 압착 고정한 후 웨지의 외측주면에 수나사를 가공하여야 하는 과정이 번거롭고 이렇게 번거로운 작업개수가 하나의 복합형 그라운드 앵커유닛마다 십여 개로 그 작업이 너무 과다하게 진행된다는 단점이 있었다.

특히, 웨지는 강연선을 파지하는 구조적인 특성상 분할몸체로 이루어질 수밖에 없고 이로 인하여 외부의 그라우트와 노출되는 구조인바, 외부에 채워지는 그라우트가 웨지와 강연선 사이의 틈새, 분할웨지들 사이의 틈새로 쉽게 침투될 수 있고, 분할웨지들 사이에 그라우트가 침투되면 웨지가 오므라들지 못하여 강연선의 압착 내지 파지가 확실하게 이루어지지 못하며, 이로 인해 결국엔 강연선의 인장 시 강연선이 분할몸체들 사이의 중앙구멍에서 쉽게 빠지게 되어 그라운드 앵커로서의 적절한 긴장력을 부여하지 못하는 단점이 있었다.

그리고, 분할받침의 한쪽에 압축형 앵커를 이루는 강관이나 스프링 등이 수지에 의해 보호관과 함께 일체화되어 있으므로 공사현장의 지질에 따라 압축형 앵커에 대해 인장형 앵커를 공사현장에서 조립하는 작업이 불가능하고, 이에 따라 다양한 지질에서의 능동적인 대처가 어려운 단점이 있었다.

예컨대, 암반, 풍화토 등과 같이 단단한 지반에서는 인장형 앵커 내지 보호관 없이 압축형 앵커만으로도 충분한 앵커력을 확보할 수 있음에도 불구하고, 보호관에 의해 인장형 앵커 및 압축형 앵커가 일체화된 구조이어서 압축형 앵커에서 인장형 앵커를 분리하지 못하고, 이로 인해 그 자원의 낭비가 심한 단점이 있었다.

KR10-0729667(B1)

본 발명은 상기한 발명의 배경으로부터 요구되는 기술적 필요성을 충족하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로, 본 발명의 목적은 지질의 조건에 따라 압축형 앵커바디에 대해 인장형 강연선을 선택적으로 탈부착 가능한 구조를 적용하여 정착장 길이(bond length)를 다양하게 가변시킬 수 있고 이로 인하여 다양한 지질 조건에 맞춰 충분한 앵커력을 확보할 수 있음은 물론 대폭 향상시킬 수 있도록 한 마찰형 복합 그라운드앵커 구현 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 압축형 강연선 외측의 쉬스 끝단부분이 압축형 앵커바디와 쐐기형 끼움부재에 의해 밀봉되고 또한 압축형 강연선의 끝단부분에 그립이 확실하게 파지 고정되고 그립이 압축형 앵커바디 내에 밀폐되게 결합됨으로써 압축형 강연선의 그립을 압축형 앵커바디에 대해 매우 안정된 상태로 결합시킬 수 있고, 압축형 강연선의 당김시 이탈이 방지되어 압축형 강연선에 충분한 긴장력이 부여될 수 있도록 한 마찰형 복합 그라운드앵커 구현 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 전술한 마찰형 복합 그라운드 앵커에 있어서 인장력과 압축력을 동시에 받아 정착장의 하중을 분산시켜 토사지반에서의 인발력이 증가될 때의 인발 거동과 특성을 전산해석 기법을 기반으로 정량적인 분석을 수행할 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마찰형 복합 그라운드 앵커는 지반의 천공 내에 길이방향으로 설치된 압축형 강연선; 상기 압축형 강연선의 선단에 마련된 압축형 앵커바디; 상기 압축형 앵커바디에 분리가능하게 연결되는 인장형 앵커바디; 상기 인장형 앵커바디로부터 연장되는 인장형 강연선;을 포함하며, 상기 인장형 앵커바디와 상기 압축형 앵커바디가 서로 인접한 부분에는 연결돌출부과 연결공이 상호 대응하게 마련되고, 상기 연결돌출부와 상기 연결공의 분리 가능한 결합에 의해 상기 인장형 앵커바디가 상기 압축형 앵커바디에 탈부착가능하게 연결되며, 상기 압축형 강연선의 선단에 그립이 고정되고, 상기 그립은 압축형 앵커바디의 내부에 밀폐되게 결합 되고 상기 압축형 앵커바디는 상기 압축형 강연선의 그립이 결합되는 제1바디 및 이 제1바디에 대해 분리가능하게 결합되는 제2바디를 가지고, 상기 제2바디는 압축형 강연선의 그립을 수용하는 수용공간을 가지며, 상기 제1바디는 상기 압축형 강연선이 통과하는 삽입공을 가지고, 상기 삽입공에 인접한 부분에는 상기 압축형 강연선의 그립이 걸려 결합되는 걸림턱이 형성되고, 인장형 앵커바디는 인장형 강연선이 통과하는 삽입공을 가지고, 상기 삽입공에 인접한 부분에는 상기 인장형 강연선의 그립이 걸려 결합되는 걸림턱이 형성되며, 인장형 앵커바디는 인장형 강연선에 압착 고정된 그립부분을 제외한 부분, 즉 조임밴드 및 간격재로 묶지 않고 그립이 설치되지 않는 인장형 강연선의 강선들을 풀어 넓게 펼친 상태로 시공되고, 상기 압축형 앵커바디 및 상기 인장형 앵커바디에는 그라우트를 주입하기 위한 그라우트 주입유닛이 소통가능하게 마련되며, 압축형 앵커바디, 제1바디, 제2바디, 인장형 앵커바디, 압축형 강연선, 인장형 강연선, 연결돌출부, 연결공, 정착 보조부재, 그라우트 주입유닛, 그라우트 주입관, 제1그라우트 접속통로, 그라우트 접속관, 제2그라우트 접속통로 및 그라우트 토출관의 조립체;를 강성을 가진 일차원 요소로 분할하여 지반을 스프링으로 모사하고 탄소성 보 해석; 및 유한요소 해석;으로 인발거동을 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마찰형 복합 그라운드 앵커의 인발거동 수치해석방법에 있어서, 압축형 강연선 및 인장형 강연선의 개수 데이터; 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선의 길이 데이터; 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선의 직경 데이터; 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선의 강도 데이터; 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선의 정착장 길이 데이터;와 정착 응력을 모델링을 위한 주요 입력변수로 선정하는 모델링 입력변수 선정단계; 부착력에 의해 상기 압축형 강연선 및 상기 인장형 강연선이 그라우트 내에서 전이되는 하중 분포와 변형을 검증하기 위한 강연선-그라우트 모델링 단계; 상기 그라우트와 지반에서 마찰형 복합 그라운드 앵커의 거동을 확인하기 위한 그라우트-지반 모델링 단계;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은 지질의 조건에 따라 압축형 앵커바디에 대해 인장형 앵커 바디 및 인장형 강연선을 선택적으로 탈부착 가능한 구조로 적용함으로써 정착장 길이(bond length)를 다양하게 가변시킬 수 있으며 이로 인하여 다양한 지질 조건에 맞춰 충분한 앵커력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

특히, 압축형 앵커바디에 인장형 앵커바디가 연결됨으로써 압축형 앵커바디 및 압축형 강연선에 의해 그라우트에 압축력이 작용됨과 동시에, 인장형 앵커바디 및 인장형 강연선에 의해 그라우트에 인장력이 작용되며, 이로 인하여 그라우트에는 압축력 및 인장력이 복합적인 작용으로 앵커력이 대폭 강화될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 압축형 강연선 외측의 쉬스 끝단부분이 압축형 앵커바디와 쐬기형 끼움부재에 의해 밀봉되고 또한 압축형 강연선의 그립이 압축형 앵커바디 내에 밀폐되게 결합됨으로써 압축형 강연선의 단부에 마련된 그립을을 통해 그라우트가 침투됨을 차단할 수 있고, 이를 통해 강연선의 이탈을 확실하게 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 마찰형 복합 그라운드 앵커에 있어서 인장력과 압축력을 동시에 받아 정착장의 하중을 분산시켜 토사지반에서의 인발력이 증가될 때의 인발 거동과 특성을 전산해석 기법을 기반으로 정량적인 분석을 수행할 수 있는 기술을 제공하는 효과가 있다.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 기술적 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰형 복합 그라운드앵커가 지반의 천공 내에 시공된 상태를 도시한 단면도;
도 2는 도 1의 화살표 A 부분을 확대하여 도시한 확대도;
도 3은 본 발명에 의한 마찰형 복합 그라운드앵커의 압축형 앵커바디 및 인장형 앵커바디가 분리된 상태를 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰형 복합 그라운드앵커가 지반의 천공 내에 시공된 상태를 도시한 단면도;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰형 복합 그라운드앵커가 지반의 천공 내에 시공된 상태를 도시한 단면도;
도 6은 본 발명에 의한 마찰형 복합 그라운드앵커에서 인장형 앵커바디가 탈착되어 시공된 상태를 도시한 도면;
도 7은 도 6의 대안적인 구성을 도시한 도면;
도 8은 본 발명에 따른 마찰형 복합 그라운드 앵커의 수치해석방법에 대한 실시 흐름도이다.

이하에서는, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 각 구성 단계에 대한 상세한 설명에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰형 복합 그라운드앵커를 도시한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 마찰형 복합 그라운드앵커는 지반의 천공(1) 내에서 그 길이방향으로 설치되는 하나 이상의 압축형 강연선(31)과, 이 압축형 강연선(31)의 선단에 마련된 압축형 앵커바디(10)와, 이 압축형 앵커바디(10)에 탈부착가능하게 연결되는 인장형 앵커바디(20)와, 이 인장형 앵커바디(20)에서 연장되는 인장형 강연선(32)을 포함한다.

상기 압축형 강연선(31)은 복수의 강선, 일예로 7가닥의 강선을 꼬아 성형한 것으로 길이방향으로의 인장을 부여함으로써 충분한 긴장력을 제공할 수 있는 구조로 이루어진다. 이러한 압축형 강연선(31)은 지반의 천공(1) 내에서 지반으로부터 천공(1)의 바닥(내측끝단)을 향해 길이방향으로 연장되게 설치된다.

상기 압축형 강연선(31)의 선단에는 그립(33)이 마련되고, 이러한 그립(33)은 압축형 강연선(31)의 선단을 압착하는 구조로 이루어져 압축형 강연선(31)의 선단에 견고하게 고정되어 있다.

특히, 압축형 강연선(31)의 외주면에는 합성수지 재질의 쉬스(31a, sheath)가 피복된 구조로 이루어지고, 이러한 쉬스(31a)에 의해 압축형 강연선(31)은 수분 또는 습기 등으로부터 보호될 수 있다.

또한, 압축형 강연선(31)의 선단은 그립(33)을 매개로 압축형 앵커바디(10)에 연결되고, 이러한 압축형 강연선(31)은 그 외주면에 쉬스(31a)가 피복되어 있으므로 압축형 강연선(32)의 외주면에 그라우트가 접착되지 않음으로써 압축형 강연선(31)은 천공(1) 내에서 언본딩(unbonded)된다. 이렇게 언본딩된 압축형 강연선(31)이 압축형 앵커바디(10)에 구속된 상태에서, 압축형 강연선(31)이 지반의 외측에서 당겨지면 압축형 강연선(31)의 인장력이 압축형 앵커바디(10)를 통해 그라우트에 전달되고, 이에 그라우트를 인장하는 하중과 그 인장에 저항하는 반대방향의 하중이 상호 작용하여 그라우트에 압축력이 발생한다.

일실시예에 따르면, 압축형 앵커바디(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 압축형 강연선(31)의 선단이 결합되는 제1바디(11)와, 이 제1바디(11)에 대해 분리가능하게 결합되는 제2바디(12)를 포함한다.

상기 제1바디(11)는 하나 이상의 삽입공(11a)을 가지고, 삽입공(11a)과 인접한 제1바디(11)의 일측에는 걸림턱(11b)이 형성된다. 압축형 강연선(31)의 그립(33)이 제1바디(11)의 걸림턱(11b)에 걸려 결합된 상태에서, 압축형 강연선(31)의 나머지 부분은 제1바디(11)의 삽입공(11a)을 통과하여 지반(천공의 외측끝단)을 향해 연장된다.

또한, 삽입공(11a)과 인접한 제1바디(11)의 타측, 즉 걸림턱(11b)의 맞은편에는 원추형의 끼움공(17)이 형성되고, 이 끼움공(17)에는 외측에 테이퍼면을 가진 원추형의 끼움부재(35)가 끼워진다. 원추형의 끼움부재(35)의 중심부에는 압축형 강연선(31) 외측에 씌워진 쉬스(31a)가 관통하여 삽입되고, 이에 쉬스(31a)는 원추형 끼움부재(35)가 원추형의 끼움공(17)에 쐐기 결합됨으로써 쉬스(31a)는 제1바디(11)에 대해 보다 견고하고 밀봉되게 결합될 수 있다. 즉, 쐐기형 끼움부재(35)의 내주면에 쉬스(31a)가 끼워짐과 더불어 쐐기형 끼움부재(35)의 외주면인 테이퍼면이 원추형의 끼움공(17)에 쐐기 결합됨으로써 압축형 앵커바디(10)의 내부로 그라우트가 침투됨을 확실하게 방지할 수 있다.

상기 제2바디(12)는 그 내부에 제1바디(11)의 결합된 압축형 강연선(31)의 그립(33)을 수용할 수 있는 수용공간(14)을 가진다. 상기 제2바디(12)의 일측에는 인장형 앵커바디(20)가 탈부착가능하게 연결되고, 제2바디(12)의 타측은 제1바디(11)의 일측에 분리가능하게 결합된다.

또한, 상기 제2바디(12)는 그 타측 내경면이 제1바디(11)의 일단에 나사 결합됨으로써 그 분리 가능한 결합구조를 용이하게 구성할 수 있다. 제1바디(11)의 일단에는 결합부(13)가 제2바디(12)를 향해 돌출하고, 결합부(13)의 외주면에는 수나사부(13a)가 형성된다. 이러한 결합부(13)의 수나사부(13a)에 대응하여 제2바디(12)의 타측 내경면에는 암나사부(12a)가 형성되고, 결합부(13)의 수나사부(13a) 및 제2바디(12)의 암나사부(12a)가 분리가능하게 나사 결합됨으로써 제1바디(11) 및 제2바디(12)는 분리가능하게 결합될 수 있고, 이에 제2바디(12)의 수용공간(15)은 외부에 대해 밀폐되게 형성될 수 있으므로 압축형 강연선(31)의 그립(33)은 압축형 앵커바디(10)의 수용공간(15)에 밀폐되게 결합될 수 있다.

그리고, 제1바디(11)의 결합부(13)와 제2바디(12)의 내주면 사이에는 오링 등과 같은 밀봉부재(19)가 개재됨으로써 제1바디(11)와 제2바디(12)의 결합에 의해 폐쇄되는 제2바디(12)의 수용공간(15)은 외부에 대해 확실하게 밀봉될 수 있다. 이러한 밀봉성 확보를 통해, 그라우트 등이 제2바디(12)의 수용공간(15) 내로 침투됨을 방지할 수 있고, 이에 압축형 강연선(31)의 선단 즉, 그립(33)은 제1바디(11)의 걸림턱(11b)에 대해 매우 안정된 상태로 결합될 수 있으므로 압축형 강연선(31)의 당김 시에 적절한 긴장력이 부여될 수 있는 장점이 있다.

상기 인장형 앵커바디(20)는 인장형 강연선(32)이 통과하는 하나 이상의 삽입공(20a)을 가지고, 이러한 삽입공(20a)에 인접하여 걸림턱(20b)이 형성된다.

상기 인장형 강연선(32)은 압축형 강연선과 마찬가지로 7가닥의 강선을 꼬아 성형한 것으로 길이방향으로의 인장을 부여함으로써 충분한 긴장력을 제공할 수 있는 구조로 이루어진다.

상기 인장형 강연선(32)이 인장형 앵커바디(20)으로부터 천공(1)의 내측끝단(바닥)을 향해 연장되도록 연결된다.

이러한 인장형 강연선(32)의 단부에는 그립(34)이 마련되고, 이러한 그립(34)은 인장형 강연선(32)의 단부를 압착하는 구조로 이루어져 인장형 강연선(32)의 단부에 견고하게 고정되어 있다. 인장형 강연선(32)의 그립(34)이 걸림턱(20b)에 걸려 결합된 이후에 인장형 강연선(32)의 나머지 부분은 삽입공(20a)을 통과하여 천공(1)의 바닥(내측끝단)을 향해 연장되어 있다.

특히, 인장형 앵커바디(20)의 걸림턱(20b)과 압축형 앵커바디(10)의 걸림턱(11b)은 상호 대향하는 위치에 배치됨으로써 압축형 강연선(31)의 그립(33)과 인장형 강연선(32)의 그립(34)은 압축형 앵커바디(10) 및 인장형 앵커바디(20)를 통해 서로 마주보게 배치될 수 있다.

이러한 인장형 강연선(32)은 그 외주면에 쉬스 등이 피복되지 않은 비피복된 상태로 설치되고, 이에 인장형 강연선(32)의 외주면에 그라우트가 접착됨으로써 인장형 강연선(32)은 천공(1) 내에서 본딩된다. 이와 같이 비피복된 인장형 강연선(32)이 그라우트와 본딩된 상태에서, 압축형 강연선(31)이 지반 측으로 당겨지면 그라우트를 지반의 외측으로 당기는 하중과 인장에 저항하는 하중이 상호 작용하여 그라우트에 인장력이 발생한다.

일 구성에 의하면, 도 1과 같이 복수의 인장형 강연선(32)이 인장형 앵커바디(20)로부터 천공(1)의 바닥(내측끝단)을 향해 연장되게 설치될 수 있고, 복수의 인장형 강연선(32)들은 그 중간부분에서 하나 이상의 조임밴드(38)에 의해 반경방향으로 뭉쳐진 이후에 간격재(39)에 의해 반경방향으로 서로 이격되게 조절될 수 있다. 이와 같이, 복수의 인장형 강연선(32)들이 조임밴드(38) 및 간격재(39)에 의해 반경방향으로 뭉쳐진 이후에 이격되도록 구성됨으로써 그라우트가 인장형 강연선(32)들 사이로 채워짐으로써 비피복된 인장형 강연선(32)들과 그라우트가 접촉하는 면적이 더욱 증가되어 그 정착성이 대폭 향상될 수 있는 장점이 있다.

특히, 인장형 앵커바디(20)는 인장형 강연선(34)에 압착 고정된 그립(34)부분을 제외한 부분, 즉 조임밴드(38) 및 간격재(39)로 묶지 않고 그립(34)이 설치되지 않는 인장형 강연선(32)의 끝단부분이나 전체에 걸쳐 7가닥 강선을 풀어 넓게 펼친 상태로 시공할 수도 있다. 이와 같이 인장형 강연선(32)마다 7가닥인 강선을 풀어 넓게 펼친 상태로 시공함으로써 인장형 강연선(32)들의 다수 강선들과 그라우트의 접촉 면적이 더욱 증가되고 이로 인하여 인장형 앵커바디(20)의 정착성이 대폭 향상될 수 있는 장점이 있다.

상기 인장형 앵커바디(20) 및 압축형 앵커바디(10)가 서로 인접한 부분에는 연결돌출부(41) 및 연결공(42)이 상호 대응하게 마련되고, 이러한 연결돌출부(41) 및 연결공(42)의 분리 가능한 결합에 의해 인장형 앵커바디(20)가 압축형 앵커바디(10)에 탈부착가능하게 연결된다.

일실시예에 따르면, 연결돌출부(41)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 인장형 앵커바디(20)의 일측에서 연장되어 돌출되고, 특히 연결돌출부(41)는 인장형 앵커바디(20)에서 압축형 앵커바디(10)를 향해 일정길이 만큼 돌출된다. 그리고, 압축형 앵커바디(10)의 제2바디(12)에는 연결돌출부(41)가 분리가능하게 결합되는 연결공(42)이 형성된다. 연결돌출부(41)의 외주면에는 수나사부(41a)가 형성되고, 연결공(42)의 내주면에는 암나사부(42a)가 형성된다. 이에 의해, 인장형 앵커바디(20)의 연결돌출부(41)가 압축형 앵커바디(10)의 연결공(42)에 분리가능하게 나사 결합됨으로써 인장형 앵커바디(20)는 압축형 앵커바디(10)에 대해 매우 용이하게 탈부착될 수 있다.

또한, 연결돌출부(41)가 연결공(42)에 나사결합된 이후에 연결돌출부(41)의 이탈을 보다 확실하게 방지할 수 있도록 압축형 앵커바디(10)의 제2바디(12)에는 고정나사(45)가 체결될 수 있고, 상기 고정나사(45)의 하단부가 제2바디(12)를 관통하여 연결돌출부(41)의 외주면을 가압함으로써 연결돌출부(41)가 연결공(42)에 결합된 상태를 보다 견고하게 유지할 수 있다.

그리고, 연결돌출부(41)의 외주면과 연결공(42)의 내주면 사이에는 오링 등과 같은 밀봉부재(18)가 설치될 수 있고, 이러한 밀봉부재(18)에 의해 압축형 앵커바디(10)의 수용공간(15) 내로 그라우트 등의 유입이 보다 확실하게 차단될 수 있는 장점이 있다.

대안적인 구성에 따르면, 도면으로 도시하지 않았지만 연결돌출부(41)가 압축형 앵커바디(10)의 제2바디(12)에 마련되고, 연결공(42)이 인장형 앵커바디(20)에 마련된 구조로 이루어질 수도 있다. 즉, 지질의 상태 또는 조건 등에 따라 인장형 앵커바디(20)를 압축형 앵커바디(10)에 대해 탈부착가능하게 연결할 수 있기만 하면 연결돌출부(41) 및 연결공(42)의 분리 가능한 결합구조를 보다 다양한 설계변경이 가능할 것이다.

상기 압축형 앵커바디(10) 및 인장형 앵커바디(20)에는 그라우트를 주입하기 위한 그라우트 주입유닛(60)이 소통가능하게 마련된다. 상기 그라우트 주입유닛(60)은 압축형 앵커바디(10)에 접속되는 그라우트 주입관(61)과, 상기 압축형 앵커바디(10)의 중심부 및 인장형 앵커바디(20)의 중심부를 소통가능하게 접속시키는 그라우트 접속관(63)과, 인장형 앵커바디(20)에 접속되는 그라우트 토출관(65)을 포함한다.

상기 그라우트 주입관(61)은 압축형 앵커바디(10)의 제1바디(11)에 긴밀하게 접속되고, 압축형 앵커바디(10)의 제1바디(11)는 그 중심부에 제1그라우트 접속통로(62)가 형성된다.

상기 제1그라우트 접속통로(62)는 압축형 앵커바디(10)의 중심부를 관통되게 형성되고, 제1그라우트 접속통로(62)의 양단에는 그라우트 주입관(61) 및 그라우트 접속관(63)이 각각 접속된다. 제1그라우트 접속통로(62)의 일단에는 그라우트 접속관(63)이 나사결합 등을 통해 밀봉적으로 접속되고, 제2그라우트 접속통로(62)의 타단에는 접속니플(68)을 통해 그라우트 주입관(61)이 밀봉적으로 접속된다.

상기 그라우트 접속관(63)의 일단은 인장형 앵커바디(20)의 중심부에 긴밀하게 접속되고, 그라우트 접속관(63)의 타단은 압축형 앵커바디(10)의 중심부 즉, 제1그라우트 접속통로(62)에 나사결합 등을 통해 긴밀하게 접속된다.

또한, 상기 그라우트 접속관(63)의 일단은 하나 이상의 실링재(67)을 매개로 인장형 앵커바디(20)의 중심부에 대해 밀봉적으로 접속될 수 있다. 이에 의해, 그라우트 접속관(63)은 압축형 앵커바디(10)의 제1그라우트 접속통로(62)와 인장형 앵커바디(20)의 제2그라우트 접속통로(64)를 매우 밀봉적으로 소통시킴으로써 그라우트가 주입되는 도중에 누설됨을 확실하게 방지할 수 있다.

일 구성에 따르면, 도 1 내지 도 3과 같이 인장형 앵커바디(20)의 연결돌출부(21)의 중심부에 제2그라우트 접속통로(64)가 형성되고, 제2그라우트 접속통로(64)의 일단에는 그라우트 토출관(65)이 접속니플(69)을 통해 밀봉적으로 접속되며, 제2그라우트 접속통로(64)의 타단 내주면에는 하나 이상의 실링재(67)가 장착된다. 이러한 실링재(67)에 의해 제2그라우트 접속통로(64)의 타단에는 그라우트 접속관(63)이 밀봉적으로 접속될 수 있다.

상기 그라우트 토출관(65)의 외주면에 복수의 토출공(65a)이 형성되고, 복수의 토출공(65a)을 통해 그라우트가 토출되어 인장형 강연선(32), 인장형 앵커바디(20), 압축형 앵커바디(10), 압축형 강연선(31)의 일부구간 등의 주변을 순차적으로 채워 나간다.

이와 같이, 그라우트 주입유닛(60)은 그라우트 주입관(61) 및 그라우트 토출관(65)이 압축형 앵커바디(10)의 제1그라우트 접속통로(62), 그라우트 접속관(63) 및 인장형 앵커바디(20)의 제2그라우트 접속통로(64)에 대해 분리가능하게 접속됨으로써 그라우트를 압축형 앵커바디(10)의 중심부 및 인장형 앵커바디(20)의 중심부를 거쳐 매우 안정적으로 주입할 수 있는 장점이 있다.

또한, 그라우트 주입관(61)과 제1그라우트 접속통로(62)는 접속니플(68)에 의해 밀봉적으로 접속되고, 제1그라우트 접속통로(62)와 그라우트 접속관(63)은 나사결합에 의해 밀봉적으로 접속되며, 그라우트 접속관(63)과 제2그라우트 접속통로(64)는 실링재(67)에 의해 밀봉적으로 접속되고, 제2그라우트 접속통로(62)와 그라우트 토출관(65)은 접속니플(69)에 의해 밀봉적으로 접속된다. 이와 같이, 그라우트 주입유닛(60)은 각 구성요소의 접속이 밀봉적으로 이루어짐으로써 그라우트 주입 시의 누설이 확실하게 방지되는 장점이 있다.

특히, 압축형 앵커바디(10)의 제1그라우트 접속통로(62) 및 인장형 앵커바디(20)의 제2그라우트 접속통로(64)가 그라우트 접속관(63)에 의해 분리가능하게 접속될 수 있으므로 압축형 앵커바디(10) 및 인장형 앵커바디(20)의 탈부착 가능한 연결이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

그리고, 정착 보조부재(50)가 압축형 앵커바디(10)에 대해 분리가능하게 결합될 수 있고, 특히 정착 보조부재(50)는 압축형 앵커바디(10)의 타측인 걸림턱(11b)의 반대측에 분리가능하게 결합될 수 있다.

이러한 정착 보조부재(50)는 압축형 앵커바디(10)에 연결된 압축형 강연선(31)의 일부 구간을 외경방향으로 포위하는 구조로 이루어진다.

일 실시예에 따르면, 정착 보조부재(50)는 도 1 내지 도 4와 같이 스프링 소선이 일정피치의 코일 형상으로 감겨진 스프링 구조로 이루어지고, 압축형 앵커바디(10)의 타측(걸림턱(11b)의 반대측)에는 결합부(16)가 형성되며, 이러한 결합부(16)는 그 외주면이 복수의 결합홈으로 형성됨이 바람직하다. 이에, 스프링 구조의 정착 보조부재(50)는 그 일단이 압축형 앵커바디(10)의 결합부(16)의 결합홈에 걸려 결합될 수 있고, 정착 보조부재(50)의 타단에는 스프링 리테이너(53)가 설치됨으로써 스프링 구조의 정착 보조부재(50)는 압축형 앵커바디(10)의 타측에 안정적으로 설치된다.

이러한 정착 보조부재(50)의 코일 형상으로 감겨진 스프링 소선들 사이로 그라우트가 채워짐으로써 그라우트와의 접착면적을 증가시켜 압축형 앵커바디(10)를 보다 안정적이고 견고하게 정착시킬 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 정착 보조부재(55)는 도 5와 같이 복수의 관통공(55a)이 형성된 주름관 구조로 이루어지고, 정착 보조부재(55)의 일단에는 결합부(57)가 형성되며, 압축형 앵커바디(10)의 타측인 걸림턱(11b)의 반대측에는 정착 보조부재(55)의 결합부(57)와 상응하는 형상의 결합부(16)가 형성된다. 상기 압축형 앵커바디(10)의 결합부(16)는 정착 보조부재(55)의 주름관 내면과 상응하는 형상의 둥근나사나 통상의 삼각나사로 형성할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 주름관 구조의 정착 보조부재(55)는 도 5의 확대도와 같이 압축형 앵커바디(10)의 결합부(16)에 나사 결합되는 구조로 이루어진다.

대안적으로, 정착 보조부재(55)는 주름관 대신에 복수의 관통공이 형성된 민자형 관으로 형성될 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명은 정착 보조부재(50)가 압축형 앵커바디(10)의 외측에서 압축형 강연선(31)의 외면을 포위하는 구조로 이루어짐으로써 그라우트와의 접촉력을 높여 압축형 앵커바디(10)를 그라우트에 대해 보다 견고하게 정착시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 도 1, 도 4 및 도 5와 같이, 연약지반 내에서 압축형 앵커바디(10)에 인장형 앵커바디(20)를 연결하면, 인장형 앵커바디(20)에 연결된 인장형 강연선(32)의 길이만큼 전체 정착장 길이가 연장되게 되며, 이로부터 알 수 있듯이 본 발명은 압축형 앵커바디(10)에 인장형 앵커바디(20) 및 인장형 강연선(32)이 선택적으로 탈부착될 수 있어 정착장 길이의 가변(연장)이 용이하고, 이를 통해 지질의 조건에 맞춰 충분한 앵커력을 확보할 수 있다.

특히, 압축형 앵커바디(10) 및 압축형 강연선(31)에 의해 그라우트에 압축력이 작용함과 동시에, 인장형 앵커바디(20) 및 인장형 강연선(32)에 의해 그라우트에 인장력이 작용함으로써 그라우트에 압축력 및 인장력이 복합적으로 작용하여 앵커력이 대폭 강화될 수 있는 장점이 있다.

이를 구체적으로 살펴보면, 연약지반에서는 고강도의 그라우트를 확보할 수 없어 압축형 앵커바디(10)만으론 충분한 앵커력을 확보하기 어렵지만, 압축형 앵커바디(10)에 인장형 앵커바디(20)를 연결함으로써 인장형 강연선(32)의 길이를 부가하여 전체 정착장 길이를 연장할 뿐만 아니라 정착장 길이에서 압축구간 및 인장구간을 동시에 부여할 수 있고, 이를 통해 연약지반에서도 충분한 앵커력을 확보할 수 있는 장점이 있다.

한편, 사암층, 갯벌층 등과 같이 무너지기 쉬운 지반 내의 천공(1)에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 인장형 앵커바디(20)를 안정되게 보호할 수 있도록 인장형 강연선(32)의 주변을 포위하는 보호관(70)이 설치될 수 있다.

상기 보호관(70)은 그 일단이 폐쇄되고 그 타단은 개방되며 그 측벽에 주름 부가 형성된 주름관 구조로 이루어진다. 보호관(70)의 측벽에는 복수의 토출공(71)이 형성되고, 이에 그라우트 토출관(65)을 통해 토출되는 그라우트는 보호관(70)의 토출공(71)들을 통해 보호관(70)의 외측으로 토출될 수 있다.

그리고, 도 4의 확대도에 나타난 바와 같이, 보호관(70)의 개방된 타단과 이에 대응하는 인장형 앵커바디(20) 각각에는 서로에 대해 나사 결합되는 결합부(78) 및 결합부(28)가 마련된다.

또한, 풍화암 등과 같이 단단한 지반에서는 압축형 앵커바디(10) 및 압축형 강연선(31)에 의한 압축력만으로도 그 앵커력을 충분히 확보할 수 있으므로, 도 6에 도시된 바와 같이 인장형 앵커바디(20)를 압축형 앵커바디(10)로부터 탈착하여 시공할 수도 있다.

도 6과 같이, 압축형 앵커바디(10)에서 인장형 앵커바디(20)를 탈착하면 압축형 앵커바디(10)의 연결공(42)에는 별도의 폐쇄플러그(81)가 결합되어 연결공(42)을 폐쇄할 수도 있다. 그리고, 그라우트 접속관(63)도 분리될 수 있고, 그라우트 주입관(61)의 외주면에는 복수의 토출공(61a)을 가질 수 있으며, 이에 그라우트 주입관(61)을 통해 주입된 그라우트가 복수의 토출공(61a)을 통해 압축형 앵커바디(10)의 주변공간을 채워나갈 수도 있다.

이와 달리, 압축형 앵커바디(10)의 중심부에 접속된 그라우트 주입관(61)을 사용하지 않고, 도 6에서 가상선으로 도시된 별도의 그라우트 주입관(66)을 압축형 앵커바디(10) 및 압축형 강연선(31)의 외측에 마련하여 그라우트를 주입할 수도 있다.

또한, 폐쇄플러그(81)는 도 7에 도시된 바와 같이, 그라우트를 토출할 수 있는 토출공(82)을 더 구비할 수 있고, 이러한 폐쇄플러그(81)의 토출공(82)을 통해 그라우트를 천공(1) 내에 토출하는 구조로 이루어질 수도 있다.

상기 압축형 앵커바디(10), 상기 제1바디(11), 상기 제2바디(12), 상기 인장형 앵커바디(20), 상기 압축형 강연선(31), 상기 인장형 강연선(32), 상기 연결돌출부(41), 상기 연결공(42), 상기 정착 보조부재(50, 55), 상기 그라우트 주입유닛(60), 상기 그라우트 주입관(61), 상기 제1그라우트 접속통로(62), 상기 그라우트 접속관(63), 상기 제2그라우트 접속통로(64) 및 상기 그라우트 토출관(65)의 조립체;를 강성을 가진 일차원 요소로 분할하여 지반을 스프링으로 모사하고 탄소성 보 해석; 및 유한요소 해석;으로 인발거동을 분석할 수 있다.

상기 탄소성 보 해석으로 인발거동을 분석 시 상기 조립체의 미소 요소에서 평형 방정식을 적용하여 수식(1)로 나타내며,

...수식(1)

여기서

는 상기 조립체에 작용하는 응력,

는 상기 조립체에 작용하는 전단응력,

는 윤변길이,

는 단면적이고 탄성체의 인장거동과 지반의 전단저항이 상기 탄성체의 변형에 비례한다고 가정하여 수식(2)와 같은 구성 방정식으로 나타내고,

,

...수식(2)

여기서

는

방향의 변위,

는 상기 조립체의 탄성계수,

는 전단계수이며 상기 수식(2)로부터 균질한 지반에 근입된 탄성체의 인발 거동에 대한 지배 방정식을 수식(3)과 같이 나타내며,

...수식(3)

상기 수식(3)으로부터

로 치환하면 수식(4)와 같은 차분 방정식을 유도하고,

...수식(4)

여기서 마찰력인

는 탄성계수와 변위의 함수로 산정된다.

도 8을 참조하면 마찰형 복합 그라운드 앵커의 인발거동 수치해석방법은 압축형 강연선(31) 및 인장형 강연선(32)의 개수 데이터; 상기 압축형 강연선(31) 및 상기 인장형 강연선(32)의 길이 데이터; 상기 압축형 강연선(31) 및 상기 인장형 강연선(32)의 직경 데이터; 상기 압축형 강연선(31) 및 상기 인장형 강연선(32)의 강도 데이터; 상기 압축형 강연선(31) 및 상기 인장형 강연선(32)의 정착장 길이 데이터;와 정착 응력을 모델링을 위한 주요 입력변수로 선정하는 모델링 입력변수 선정단계(S100); 부착력에 의해 상기 압축형 강연선(31) 및 상기 인장형 강연선(32)이 그라우트 내에서 전이되는 하중 분포와 변형을 검증하기 위한 강연선-그라우트 모델링 단계(S200); 상기 그라우트와 지반에서 마찰형 복합 그라운드 앵커의 거동을 확인하기 위한 그라우트-지반 모델링 단계(S300);가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 강연선-그라우트 모델링 단계(S200)에서 상기 압축형 강연선(31) 및 상기 인장형 강연선(32)의 길이는 정착장 내의 길이와 자유장의 길이 및 지반에서부터 하중이 가해지는 앵커 헤드부까지에 대한 길이의 합이다.

상기 그라우트-지반 모델링 단계(S300)에서 상기 지반과 상기 그라우트에서 마찰력으로 작용하게 되는 수평 방향의 토압을 이용하여 상기 마찰형 복합 그라운드 앵커를 구속하는 스프링으로 치환하여 모델링을 구성할 수 있다.

상기 압축형 앵커바디(10), 제1바디(11), 제2바디(12), 인장형 앵커바디(20), 압축형 강연선(31), 인장형 강연선(32), 연결돌출부(41), 연결공(42), 정착 보조부재(50, 55), 그라우트 주입유닛(60), 그라우트 주입관(61), 제1그라우트 접속통로(62), 그라우트 접속관(63), 제2그라우트 접속통로(64) 및 그라우트 토출관(65)의 조립체;를 유한요소 해석으로도 인발거동을 분석할 수 있다. 이를 위해서는 응력-변형률의 관계를 결정하기 위한 지반과 보강제에 대한 구성모델이 설정되어야 한다. 입력변수로 활용되는 물성으로는 상기 압축형 강연선(31) 및 상기 인장형 강연선(32)의 탄성계수, 포아송비, 단위중량 및 직경이 있고, 그라우트의 단위중량, 직경, 압축강도 및 인장강도가 있다.

지반 거동을 해석할 때 해석하려는 대상의 실제 지반거동을 알고 이에 적합한 지반 모델을 사용해야 한다. 이를 위해서는 Mohr-Coulomb 탄소성 모델과 Drucker-Preager 탄소성 모델을 적용할 수 있다. 상기 Mohr-Coulomb 탄소성 모델에 있어서 Mohr-Coulomb 항복 규준에 따르면 전단강도는 항복면에서의 연직응력이 증가함에 따라 증가하며 수식(5)와 같이 표현할 수 있다.

...수식(5)

여기서

는 항복면에서의 전단응력,

는 흙의 점착력,

는 항복면에서의 유효 연직응력,

는 흙의 내부 마찰각이다. 상기 항복 규준에 따르면 압축 항복강도는 인장 항복강도보다 크며 이는 재료의 거동이 3차 응력불변량에 의존하는 것을 의미한다. 상기 응력불변량을 이용하여 Mohr-Coulomb 항복 규준을 다시 표현하면 수식(6)과 같다.

...수식(6)

여기서

는 응력불변량,

는 편차응력의 2차 응력 불변량,

는 편차응력의 3차 응력 불변량이다. 이를 다시

,

,

를 이용하여 다시 나타내면 수식(7)과 같다.

...수식(7)

상기 Drucker-Preager 탄소성 모델은 상기 응력불변량을 이용하여 모든 주응력 효과를 고려한 수정된 Mohr-Coulomb 항복 규준에 관한 것으로 이는 다음의 수식(8)과 같다.

...수식(8)

여기서

와

는 양의 값을 갖는 재료 상수,

은 응력의 1차 불변량,

는 축차응력의 2차 불변량이다. 상기 수식(8)에서 삼축 압축실험을 통해 취득한 흙의 점착력(

)와 흙의 내부 마찰각(

)을 이용하면 수식(9)와 같이 삼축압축상태에 대하여 표현할 수 있고 수식(10)과 같이 평면변형상태에 대하여 표현할 수 있다.

...수식(9)

...수식(10)

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 압축형 앵커바디 11: 제1바디
12: 제2바디 20: 인장형 앵커바디
31: 압축형 강연선 32: 인장형 강연선
41: 연결돌출부 42: 연결공
50, 55: 정착 보조부재
60: 그라우트 주입유닛 61: 그라우트 주입관
62: 제1그라우트 접속통로 63: 그라우트 접속관
64: 제2그라우트 접속통로 65: 그라우트 토출관

Claims (5)

1. 마찰형 복합 그라운드 앵커에 있어서,
   지반의 천공 내에 길이방향으로 설치된 압축형 강연선(31);
   상기 압축형 강연선(31)의 선단에 마련된 압축형 앵커바디(10);
   상기 압축형 앵커바디(10)에 분리가능하게 연결되는 인장형 앵커바디(20);
   상기 인장형 앵커바디(20)로부터 연장되는 인장형 강연선(32);을 포함하며,
   상기 인장형 앵커바디(20)와 상기 압축형 앵커바디(10)가 서로 인접한 부분에는 연결돌출부(41)과 연결공(42)이 상호 대응하게 마련되고,
   상기 연결돌출부(41)와 상기 연결공(42)의 분리 가능한 결합에 의해 상기 인장형 앵커바디(20)가 상기 압축형 앵커바디(10)에 탈부착가능하게 연결되며,
   상기 압축형 강연선(31)의 선단에 그립이 고정되고, 상기 그립은 압축형 앵커바디의 내부에 밀폐되게 결합 되고,
   상기 압축형 앵커바디는 상기 압축형 강연선의 그립이 결합되는 제1바디 및 이 제1바디에 대해 분리가능하게 결합되는 제2바디를 가지고, 상기 제2바디는 압축형 강연선의 그립을 수용하는 수용공간을 가지며,
   상기 제1바디는 상기 압축형 강연선이 통과하는 삽입공을 가지고, 상기 삽입공에 인접한 부분에는 상기 압축형 강연선의 그립이 걸려 결합되는 걸림턱이 형성되고,
   인장형 앵커바디는 인장형 강연선이 통과하는 삽입공을 가지고, 상기 삽입공에 인접한 부분에는 상기 인장형 강연선의 그립이 걸려 결합되는 걸림턱이 형성되며,
   인장형 앵커바디는 인장형 강연선에 압착 고정된 그립부분을 제외한 부분, 즉 조임밴드 및 간격재로 묶지 않고 그립이 설치되지 않는 인장형 강연선의 강선들을 풀어 넓게 펼친 상태로 시공되고,
   상기 압축형 앵커바디 및 상기 인장형 앵커바디에는 그라우트를 주입하기 위한 그라우트 주입유닛이 소통가능하게 마련되며,
   압축형 앵커바디(10), 제1바디(11), 제2바디(12), 인장형 앵커바디(20), 압축형 강연선(31), 인장형 강연선(32), 연결돌출부(41), 연결공(42), 정착 보조부재(50, 55), 그라우트 주입유닛(60), 그라우트 주입관(61), 제1그라우트 접속통로(62), 그라우트 접속관(63), 제2그라우트 접속통로(64) 및 그라우트 토출관(65)의 조립체;를 강성을 가진 일차원 요소로 분할하여 지반을 스프링으로 모사하고 탄소성 보 해석; 및 유한요소 해석;으로 인발거동을 분석하고,
   상기 탄소성 보 해석으로 인발거동을 분석 시 상기 조립체의 미소 요소에서 평형 방정식을 적용하여 수식(1)로 나타내며,
   

   

   ...수식(1)
   여기서

   

   는 상기 조립체에 작용하는 응력,

   

   는 상기 조립체에 작용하는 전단응력,

   

   는 윤변길이,

   

   는 단면적이고 탄성체의 인장거동과 지반의 전단저항이 상기 탄성체의 변형에 비례한다고 가정하여 수식(2)와 같은 구성 방정식으로 나타내고,
   

   

   ,

   

   ...수식(2)
   여기서

   

   는

   

   방향의 변위,

   

   는 상기 조립체의 탄성계수,

   

   는 전단계수이며 상기 수식(2)로부터 균질한 지반에 근입된 탄성체의 인발 거동에 대한 지배 방정식을 수식(3)과 같이 나타내며,
   

   

   ...수식(3)
   상기 수식(3)으로부터

   

   로 치환하면 수식(4)와 같은 차분 방정식을 유도하고,
   

   

   ...수식(4)
   여기서 마찰력인

   

   는 탄성계수와 변위의 함수로 산정되는 것을 특징으로 하는 마찰형 복합 그라운드 앵커.
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