KR102080588B1 - 보강토 옹벽 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 끝단에 장착판이 체결되는 보강재; 상기 보강재의 일단부와 장착판이 안치되는 장착홈과 상면 및 하면에 각각 형성되는 삽입단 및 삽입홈과 채움토가 충진되는 채움홀을 포함하는 블록유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽 구조에 관한 것이다.

Description

보강토 옹벽 구조{reinforced earth retaining wall construction structure}

본 발명은 구조적 건전성이 향상된 보강토 옹벽 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 보강토 옹벽은 토압력에 저항하여 흙이 무너지지 못하게 하는 벽체로써, 지표지반의 안정된 경사를 그것보다 가파른 경사로 하였을 경우에 일어나는 지반붕괴를 막기 위해 다수개의 블록을 조립한 구조물이다.

종래의 보강토 옹벽은 배후토사로부터 소정 이격공간을 두고 블록과 같은 복수의 표면재가 축조되고, 후단부가 배후토사 또는 앵커에 정착된 보강재의 일단이 표면재에 정착됨과 아울러 보강토가 배후토사와 표면재의 사이공간에 채움 및 다짐됨으로써 그 표면재의 붕괴를 방지하는 구조를 취하고 있다.

종래 선행기술의 예로 대한민국 특허등록 제10-1051966호에서는 배후토사의 전면에 복수층으로 축조된 복수의 표면재; 상기 복수층의 표면재 중 일부층을 후방으로 지지하도록, 후단이 배후토사 또는 앵커에 의해 지지되도록 설치된 보강재; 상기 복수층의 표면재 중 다른 일부층에서 상하방향으로 인접하는 상기 표면재 상호의 접촉부에는 상호 진동을 허용하는 한편, 소정 한계 이상의 변형을 제한하도록 형성된 진동 허용부가 형성되고, 상기 진동 허용부는 상기 표면재의 상면 또는 저면에 인접 표면재와의 충격을 완충하도록 형성된 완충부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 내진용 보강토 옹벽을 제시하고 있다.

그러나 상기 기술의 경우 보강재에 의한 옹벽의 충분한 지지를 기대할 수 없으며 특히 토압에 대해 취약포인트로 작용할 수 있는 상,하로 적층되는 블록 간의 접합면에서 보강을 기대할 수 없는 문제가 있고 지진 등 횡하중에 대한 충분한 내진의 기능발현을 기대할 수 없는 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-1051966호

이에 본 발명에서는 블록 간의 접합부를 포함하여 옹벽의 토압에 대한 저항성을 향상시키고, 지진 등 횡하중에 대한 충분한 내진이 가능하도록 하는 보강토 옹벽 구조를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보강토 옹벽 구조(이하 "본 발명의 구조"라함)는, 끝단에 장착판이 체결되는 보강재; 상기 보강재의 일단부와 장착판이 안치되는 장착홈과 상면 및 하면에 각각 형성되는 삽입단 및 삽입홈과 채움토가 충진되는 채움홀을 포함하는 블록유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 장착홈은 상기 블록유닛의 상,하면에 각각 구성되어 상,하로 적층되는 블록유닛의 각 장착홈에 의해 장착공간이 형성되며, 상기 장착공간에 상기 보강재의 일단부와 장착판이 게재되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 장착판은, 상기 보강재가 관통하며 상기 보강재의 직경보다 큰 직경을 가진 관통공이 형성된 전단판과, 상기 관통공의 내주연에 구성되며 탄성재질로 상기 보강재가 관통하는 유동공이 형성되는 완충재와, 상기 보강재의 끝단이 부착되는 후단판과, 상기 전단판과 상기 후단판에 부착되며 내부에 상기 보강재가 게재되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 삽입단은 소성재질의 평활판이 매립되어 노출되는 부분에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 삽입홈은 상기 삽입단의 소성변형 공간이 형성되도록 상기 삽입단보다 너비가 큰 제 1요홈부와, 상기 제 1요홈부의 중앙부에 상기 삽입단의 끝단부가 삽입되도록 상기 제 1요홈부보다 너비가 작은 제 2요홈부로 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 보강재는 보강선과 상기 보강선의 일단에 장착판으로 구성되되, 상기 보강선은 리본끈 형상으로 복수의 타공 또는 복수의 마찰돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 구조는, 블록 간 접합부를 포함하여 전체 옹벽의 토압에 대한 저항성을 향상시키고, 지진 등 횡하중에 대한 저항성이 향상되도록 하여 높은 구조적 건전성을 가지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 구조에 있어 기본 예가 시공된 상태를 나타내는 측단면도 이고,
도 2는 도 1에 있어 블록유닛의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 일 구성인 보강재의 일 실시예를 나타내는 작동상태도이고,
도 4는 본 발명에 있어 블록유닛의 일 실시예의 작동상태도이고,
도 5는 본 발명의 일 구성으로 보강선의 실시예를 도시한 개략도이다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 구조(1)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 끝단에 장착판(22)이 체결되는 보강재(2); 상기 보강재(2)의 일단부와 장착판(22)이 안치되는 장착홈(31)과 상면 및 하면에 각각 형성되는 삽입단(32) 및 삽입홈(33)과 채움토가 충진되는 채움홀(34)을 포함하는 블록유닛(3);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강재(2)는 일단이 상기 블록유닛(3)에 고정된 상태에서 도면에 도시된 바는 없으나 배후토사에 매립되도록 하여 상기 블록유닛(3)의 조립에 의해 형성되는 옹벽의 토압에 대한 저항성을 부과토록 하는 구성에 해당한다.

상기 보강재(2)는 보강선(21)과 상기 보강선(21)의 일단에 체결되는 장착판(22)으로 구성된다.

상기 보강선(21)은 재질을 한정하지 않으며 일 예로 철근이 사용될 수 있다.

상기 장착판(22)은 상기 보강선(21)의 일단에 체결되어 상기 장착홈(31)에 걸리도록 구성되는 것으로 더욱 정확히는 이하에서 설명하는 바와 같이 장착공간(a)에서 걸리도록 하여 보강재(2)에 의해 옹벽이 지지되도록 하는 것이다.

상기 블록유닛(3)은 도 1에서 보는 바와 같이 조립에 의해 옹벽이 형성되도록 하는 구성으로서 그 재질을 한정하지 않으며 일 예로 콘크리트 재질로 구성될 수 있다.

상기 블록유닛(3)은 상기 보강재(2)의 일단부와 장착판(22)이 안치되는 장착홈(31)과, 상면 및 하면에 각각 형성되는 삽입단(32) 및 삽입홈(33)과, 채움토가 충진되는 채움홀(34)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 장착홈(31)은 도 2에서 보는 바와 같이 전면과 양측면이 개구된 T자 형상의 요홈으로 그 내부에 상기 보강재(2)의 일단부와 장착판(22)이 안치되도록 하는데 이를 더욱 상세히 설명하면 도 1에서 보는 바와 같이 상기 장착홈(31)은 상기 블록유닛(3)의 상,하면에 각각 구성되어 상,하로 적층되는 블록유닛(3)의 각 장착홈(31)에 의해 장착공간(a)이 형성되며, 상기 장착공간(a)에 상기 보강재(2)의 일단부와 장착판(22)이 게재되도록 하는 것이다.

이와 같이 구성되어 1개의 보강재(2)에 의해 상,하로 적층되는 2개의 블록유닛(3)이 지지되도록 함으로써 토압에 대해 취약포인트로 작용될 수 있는 적층되는 블록유닛(3) 간 접합부에서 강도가 보강되도록 하는 것이다. 즉 보강재(2)가 전체 옹벽의 토압에 대한 저항성을 향상시키도록 하는 것은 물론 접합부에서 강도도 보강되도록 하는 것이다.

또한 상기 블록유닛(3)에는 상면 및 하면에 각각 삽입단(32) 및 삽입홈(33)이 형성되도록 하여 상,하로 적층되는 블록유닛(3)이 각각 맞물리도록 한다.

또한 도 2에서 보는 바와 같이 상기 블록유닛(3)의 양측면에는 채움토가 충진되는 채움홀(34)이 구성되어 상기 보강재(2)에 더하여 옹벽의 지지력을 향상시키도록 하는 것이다.

한편 일반적인 토압의 작용하에서는 상기 보강재(2)에 의한 지지에 의해 구조적 건전성이 확보되나 토압에 더하여 지진 등 횡하중이 작용하는 경우 옹벽의 취성파괴가 발생될 수 있다.

또한 도면에 도시된 바는 없으나 토압의 경우 옹벽의 하단부로 갈수록 크게 작용하여 하단부에 있는 보강재(2)에 더 많은 지지력이 작용하게 되는 바, 장착판(22)의 가압에 의해 장착공간(a)에서 블록유닛(3)이 깨짐 등 하자 발생으로 오히려 지지력을 발현하지 못하여 전체 옹벽의 구조적 건전성을 저하시킬 수 있는 문제가 있다.

이에 본 발명에서는 도 3에서 장착판(22)의 일 실시예를 제시하고 있다.

본 실시 예의 장착판(22)은, 상기 보강재(2)가 관통하며 상기 보강재(2)의 직경보다 큰 직경을 가진 관통공(221-1)이 형성된 전단판(221)과, 상기 관통공(221-1)의 내주연에 구성되며 탄성재질로 상기 보강재(2)가 관통하는 유동공(222-1)이 형성되는 완충재(222)와, 상기 보강재(2)의 끝단이 부착되는 후단판(223)과, 상기 전단판(221)과 상기 후단판(223)에 부착되며 내부에 상기 보강재(2)가 게재되는 스프링(224)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 보강재(2)는 정확히 보강선(21)을 지칭한다.

상기 전단판(221)은 상기 장착공간(a)에 걸리는 구성으로서, 도면에서 보는 바와 같이 보강선(21)이 관통하며 상기 보강선(21)의 직경보다 큰 직경을 가진 관통공(221-1)이 형성되는 구성에 해당한다.

상기 완충재(222)는 상기 관통공(221-1)의 내주연에 구성되며 탄성재질로 상기 보강선(2)이 관통하는 유동공(222-1)으로 구성되는바, 도면에서 보는 바와 같이 유동공(222-1)을 통해 보강선(2)이 횡방향 연동이 가능하도록 하는 것이며, 상기 완충재(222)의 탄성재질에 의해 보강선(2)이 상,하 방향으로 연동이 가능하도록 하는 것이다.

상기 후단판(223)은 상기 보강재(2)의 끝단이 부착되는 구성이다.

상기 스프링(224)은 상기 전단판(221)과 상기 후단판(223)에 부착되며 내부에 상기 보강재(2)가 게재되는 구성으로 상기 전단판(221)에 탄성복원력을 부여하는 구성에 해당한다.

이와 같이 구성됨에 의해 토압에 더하여 지진 등 횡하중이 작용하는 경우 전단판(221)의 횡방향 유동에 의해 이러한 횡하중을 완충시키도록 하는 것이며, 또한 상기에서 언급한 바와 같이 하방향에 위치하는 보강재(2)일수록 토압에 대한 지지력을 더 크게 발현하여야 함에 따라 상기와 같이 전단판(221)에 부여된 탄성복원력에 의해 이러한 지지력의 차이가 보정되도록 하여 하단부에 위치하는 장착공간(a)에서 블록유닛(3)의 깨짐을 제어할 수 있게 되는 것이다.

또한 상기에서 언급한 완충재(222)에 의한 상,하 방향 유동에 의해 토압의 비균일성에 대한 보완이 가능하게 되는 것이며, 특히 지진 등 횡하중의 방향성에 구애됨 없이 본 실시 예의 장착판(22)의 완충작용이 구현될 수 있도록 하는 것이다.

상기에서 언급한 바와 같이 배후토사의 토압에 관한 설계하중 이상의 지진 등 횡하중에 대해 상기 장착판(22)의 탄성복원력에 의해 이를 완충시킬 수 있으나, 이러한 범위를 초과하는 지진 등 횡하중이 작용하는 경우 결국 옹벽의 취성적 파괴를 피할 수 없게 된다.

이에 본 발명에서는 이러한 초과하중에 대해 에너지를 소산시킴으로써 옹벽 전체의 취성파괴를 제어하거나 지연시키도록 하는 실시예를 도 4에서 제시하고 있다.

우선 본 실시예의 삽입단(32)은 소성재질의 평활판이 매립되어 노출되는 부분에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 삽입단(32)은 소성재질이면 그 종류를 한정하지 않으며 예로 납이 될 수 있다.

또한 본 실시 예의 삽입홈(33)은 상기 삽입단(32)의 소성변형 공간이 형성되도록 상기 삽입단(32)보다 너비가 큰 제 1요홈부(331)와, 상기 제 1요홈부(331)의 중앙부에 상기 삽입단(32)의 끝단부가 삽입되도록 상기 제 1요홈부(331)보다 너비가 작은 제 2요홈부(332)로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 제 1요홈부(331)의 너비(d1)는 상기 삽입단(32)의 너비(d3)보다 크게 구성되어야 하며, 상기 제 2요홈부(332)의 너비(d2)는 상기 삽입단(32)의 너비(d3)와 같거나 조금 크게 구성되어 상기 삽입단(32)의 상기 제 2요홈부(332)에 삽입됨에 의해 상,하로 적층되는 블록유닛(3-1, 3-2)이 맞물리게 되는 것이다.

평상시에는 이렇게 상,하로 적층되는 블록유닛(3-1, 3-2)이 맞물리도록 하는 기능이 발현되다가 상기 장착판(22)에 의해 완충될 수 있는 범위를 초과하는 지진 등 하중이 작용하는 경우 도 4에서 보는 바와 같이 상기 삽입단(32)은 제 1요홈부(331)에서 소성변형이 이루어져 초과하중(F)을 소산시키게 됨으로써 갑작스런 취성파괴를 방지토록 할 수 있는 것이다. 이를 위해서 블록유닛(3)을 형성하는 콘크리트의 파괴하중보다 적은 하중에서 상기 삽입단(32)은 소성변형이 이루어지도록 하여야 한다.

또한 본 발명은 도 5에서 보는 바와 같이 상기 보강재(2)에 있어 보강선(21)의 실시예를 도시하고 있다.

본 실시예의 보강선(21)은 도 5에서 보는 바와 같이 리본끈 형상의 몸체(211)와, 상기 몸체(211)에 형성되는 복수의 타공(213) 또는 복수의 마찰돌기(212a, b, c)로 구성됨을 특징으로 한다.

도 5에서는 4가지 타입의 보강선(21)의 예를 도시하고 있는데 (b)의 경우가 타공(213)이 구성된 예이고, (a), (c), (d)의 경우가 단면이 삼각형 형상의 마찰돌기(212a), 단면이 사각형 형상의 마찰돌기(212b), 볼트결합에 의해 형성되는 마찰돌기(212c)의 예를 도시한 것으로 상기 실시예들은 배후토사와 보강선(21)간의 마찰력을 증대시켜 그만큼 보강재(2)에 의한 지지력을 향상시키기 위한 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

1 : 본 발명의 구조 2 : 보강재
3 : 블록유닛 21 : 보강선
22 : 장착판 31 : 장착홈
32 : 삽입단 33 : 삽입홈

Claims (6)

1. 끝단에 장착판이 체결되는 보강재; 및
   상기 보강재의 일단부와 장착판이 안치되는 장착홈과 상면 및 하면에 각각 형성되는 삽입단 및 삽입홈과 채움토가 충진되는 채움홀을 포함하는 블록유닛;을 포함하되,
   상기 삽입단은 콘크리트의 파괴하중보다 작은 하중에서 소성변형이 이루어지는 소성재질의 평활판이 매립되어 노출되는 부분에 의해 형성되고, 상기 삽입홈은 상기 삽입단보다 너비가 크게 구성되어 상기 삽입단의 소성변형 공간이 확보되도록 하는 제 1요홈부 및 상기 제 1요홈부의 내측으로 제 1요홈부보다 너비가 작게 구성되어 상기 삽입단의 끝단부가 삽입되도록 하는 제 2요홈부를 포함하며, 평상 시 상, 하로 적층되는 블록유닛이 맞물리도록 하는 기능이 발현되다가 하중 작용 시 상기 삽입단이 제 1요홈부에 의해 확보된 소성변형공간에서 소성변형이 이루어져 하중으로부터 부여되는 에너지가 소산되도록 하는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 장착홈은 상기 블록유닛의 상,하면에 각각 구성되어 상,하로 적층되는 블록유닛의 각 장착홈에 의해 장착공간이 형성되며, 상기 장착공간에 상기 보강재의 일단부와 장착판이 게재되는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽 구조.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 장착판은, 상기 보강재가 관통하며 상기 보강재의 직경보다 큰 직경을 가진 관통공이 형성된 전단판과, 상기 관통공의 내주연에 구성되며 탄성재질로 상기 보강재가 관통하는 유동공이 형성되는 완충재와, 상기 보강재의 끝단이 부착되는 후단판과, 상기 전단판과 상기 후단판에 부착되며 내부에 상기 보강재가 게재되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽 구조.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 보강재는 보강선과 상기 보강선의 일단에 장착판으로 구성되되, 상기 보강선은 리본끈 형상으로 복수의 타공 또는 복수의 마찰돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽 구조.

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