KR102093234B1

KR102093234B1 - 장착바를 이용한 보강토 옹벽 구조

Info

Publication number: KR102093234B1
Application number: KR1020190092948A
Authority: KR
Inventors: 김정주
Original assignee: 김정주
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2039-07-31

Abstract

본 발명은 장착홈이 형성되는 복수의 블록유닛; 각 볼록유닛의 장착홈에 장착되는 장착바; 상기 장착바에 체결되어 지중에 매입되는 보강재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

장착바를 이용한 보강토 옹벽 구조{The reinforcement retaining wall structure using the mounting bar}

본 발명은 장착바를 이용하여 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 조립된 블록이 일체로 거동토록 함으로써 옹벽의 토압에 대한 저항성을 향상시키고, 지진 등 횡하중에 대한 충분한 내진이 가능하도록 하는 보강토 옹벽 구조를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장착바를 이용한 보강토 옹벽 구조(이하 "본 발명의 구조"라함)는, 장착홈이 형성되는 복수의 블록유닛; 각 볼록유닛의 장착홈에 장착되는 장착바; 상기 장착바에 체결되어 지중에 매입되는 보강재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 블록유닛에는 상기 장착홈과 연통하는 체결홀이 형성되며 상기 체결홀과 연통하면서 보강재가 관통하는 안치홈이 형성되고 상면 및 하면에는 각각 삽입단 및 삽입홈이 형성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 체결홀의 내주연에 접하며 상기 보강재 몸체가 관통하고 상기 보강재 몸체의 직경보다 큰 직경을 가진 관통공이 형성된 장착판과, 상기 관통공의 내주연에 구성되며 탄성재질로 상기 보강재 몸체가 관통하는 유동공이 형성되는 완충재와, 상기 장착판과 상기 장착바 사이에 게재되며 내부에 상기 보강재 몸체가 관통하는 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 삽입단의 끝단부가 삽입되도록 상기 제 1요홈부보다 너비가 작은 제 2요홈부로 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 블록유닛의 상,하면에 각각 거치홈부가 구성되며, 상면에 형성되는 거치홈부에 장착홈이 형성되고, 상,하로 적층되는 블록유닛의 각 거치홈부에 의해 거치공간이 형성되며, 상기 장착홈에 상기 장착바가 장착된 상태에서 거치공간에 바형상의 커넥터가 게재되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 보강재는, 상기 장착바와 연결되는 연결부와, 상기 연결부에 연결되며 원지반에 앵커링 되는 네일링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 하나 이상의 연결부와 하나 이상의 네일링부는 절토면에서 절곡판에 의해 연결됨을 특징으로 한다.

상술한 본 발명의 구조는, 장착바에 의해 전체 블록이 일거에 지지되는 구조에 의해 블록 간 접합부를 포함하여 전체 옹벽의 토압에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 구조는 성토부 보강토옹벽과 절토부 보강토옹벽에 선택적 적용이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 구조는 지진 등 횡하중에 대한 저항성이 향상되도록 하여 높은 구조적 건전성을 가지는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 구조가 성토부 보강토 옹벽블록 및 절토부 보강토 옹벽블록으로 시공된 상태를 나타내는 측단면도이고,
도 3은 도 1 및 도 2에 있어 블록유닛의 사시도이고,
도 4는 도 1에 있어 블록유닛과 보강재가 체결된 상태를 나타내는 평면도이고,
도 5는 도 2에 있어 블록유닛과 보강재가 체결된 상태를 나타내는 평면도이고,
도 6은 도 2에 있어 보강재의 실시 예를 나타내는 측단면도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예가 절토부 보강토 옹벽블록으로 시공된 상태를 나타내는 측단면도이고,
도 8은 도 7에 있어 블록유닛과 보강재가 체결된 상태를 나타내는 평면도이고,
도 9는 도 1에 도시된 예에 있어 보강재의 일 실시 예를 나타내는 작동상태도이고,
도 10은 도 1에 도시된 예에 있어 블록유닛의 일 실시 예의 작동상태도이다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 구조(1)는 도 1 등에서 보는 바와 같이 장착홈(31)이 형성되는 복수의 블록유닛(3); 각 볼록유닛(3)의 장착홈(31)에 장착되는 장착바(4); 상기 장착바(4)에 체결되어 지중에 매입되는 보강재(2);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉 본 발명의 구조(1)는 횡방향으로 조립된 복수의 블록유닛(3)을 장착바(4)에 의해 체결된 상태에서 장착바(4)을 복수의 보강재(2)에 의해 지지되도록 함으로써 복수의 블록유닛(3)의 일체거동에 의해 토압에 대한 저항성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

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

상기 블록유닛(3)은 도 3에서 보는 바와 같이 상기 장착홈(31)과 연통하는 체결홀(32)이 형성되며 상기 체결홀(32)과 연통하면서 보강재(2)가 관통하는 안치홈(33)이 형성되고 상면 및 하면에는 각각 삽입단(34) 및 삽입홈(35)이 형성됨을 특징으로 한다. 또한 도면번호가 도시된 바는 없으나 채움홀이 형성되어 있다.

상기 장착홈(31)은 도 3에서 보는 바와 같이 상면에서 횡방향으로 관통하도록 구성되어 횡방향으로 인접하는 블록유닛(3)의 장착홈(31)과 대향하도록 구성된다. 즉 1개의 장착바(4)가 복수의 블록유닛(3)에 형성된 각 장착홈(31)에 안치되도록 하여 복수의 블록유닛(3)의 일체거동이 가능하도록 하는 것이다.

또한, 상기 블록유닛(3)에는 상면 및 하면에 각각 삽입단(34) 및 삽입홈(35)이 형성되도록 하여 상,하로 적층되는 블록유닛(3)이 각각 맞물리도록 한다.

또한, 상기 블록유닛(3)의 체결홀(32) 및 도면번호가 도시된 바가 없는 채움홀에는 채움토가 충진되도록 하여 상기 보강재(2)에 더하여 옹벽의 지지력을 향상시키도록 하는 것이다.

상기 보강재(2)는 일단이 복수의 블록유닛(3)에 안치된 장착바(4)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.

도 1에 도시된 보강재(2)는 성토부에 본 발명의 구조(1)를 적용시 사용되는 것으로 도면에서 보는 바와 같이 몸체부분에 복수의 돌기가 구성되어 지지력을 더욱 향상시키도록 한다.

본 실시 예의 보강재(2)는 도면에서 보는 바와 같이 일단이 상기 장착바(4)에 연결되도록 한 상태에서 몸체부분이 성토부분에 매립되도록 하여 지지력이 발현되도록 하는 것이다. 상기 보강재(2)의 상기 장착바(4)에 연결은 다양한 공지기술의 적용이 가능하므로 그 상세 설명은 생략한다.

또한, 도 2에 도시된 보강재(2)는 절토부에 본 발명의 구조(1)가 적용시 사용되는 것으로 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이 본 실시 예의 보강재(2)는 상기 장착바(4)와 연결되는 연결부(21)와, 상기 연결부(21)에 연결되며 원지반에 앵커링 되는 네일링부(22)와, 하나 이상의 연결부(21)와 하나 이상의 네일링부(22)가 절토면(a)에서 연결되는 절곡판(23)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부(21)는 뒤채움재에 의해 매립되는 구성이며, 상기 네일링부(22)는 절토면(a)에서 타입되어 원지반의 전단강도를 증진시키는 구성으로서 상기 절토면(a)에서 상기 연결부(21)와 상기 네일링부(22)가 상기 절곡판(23)에 의해 연결되어 지지력이 발현되도록 하는 것이다.

상기 네일링부(22)는 원지반에 타입되어 지반을 보강하는 지반보강재(221)와 그라우트주입호스(222)를 포함하도록 하여 원지반에 타입후 그라우트주입호스(222)에 의해 그라우트가 충진되도록 하여 원지반에서 상기 네일링부(22)가 고정이 되면서 원지반을 보강토록 하는 것이다. 이러한 네일링부(22)의 작동기작은 공지의 작동기작으로 그 상세 설명은 생략한다.

상기 연결부(21)와 상기 네일링부(22)는 절토면(a)에서 절곡판(23)에 도면에서 보는 바와 같이 볼트결합에 의해 연결이 되는 것으로 하나의 절곡판(23)에 복수의 연결부(21)와 복수의 네일링부(22)가 연결되도록 하여 시공의 용이성도 도모되는 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, 장착바(4)의 가압에 의해 체결홀(32)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 9에서 보강재(2)의 일실시예를 제시하고 있다. 본 실시예의 보강재(2)는 상기 체결홀(32)의 내주연에 접하며 상기 보강재 몸체(24)가 관통하고 상기 보강재 몸체(24)의 직경보다 큰 직경을 가진 관통공(251)이 형성된 장착판(25)과, 상기 관통공(251)의 내주연에 구성되며 탄성재질로 상기 보강재 몸체(24)가 관통하는 유동공(261)이 형성되는 완충재(26)와, 상기 장착판(25)과 상기 장착바(4) 사이에 게재되며 내부에 상기 보강재 몸체(24)가 관통하는 스프링(27)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 장착판(25)은 도면에 도시된 바는 없으나 상기 체결홀(32)의 내주연에 걸리는 구성으로서, 토압에 의해 보강재 몸체(24)에 인장력이 작용하는 경우 상기 보강재 몸체(24) 끝단에 체결된 장착바(4)에 전달되는 인장력을 완화시키기 위한 구성으로서 이러한 구성에 의해 장착바(4)에 전달된 인장력에 의해 장착바(4)의 장착홈(31)에 가압을 완화시키도록 하는 것이다.

또한, 상기 장착판(25)에는 도면에서 보는 바와 같이 보강재 몸체(24)가 관통하며 상기 보강재 몸체(24)의 직경보다 큰 직경을 가진 관통공(251)이 형성된다.

상기 완충재(26)는 상기 관통공(251)의 내주연에 구성되며 탄성재질로 상기 보강재 몸체(24)가 관통하는 유동공(261)으로 구성되는바, 도면에서 보는 바와 같이 유동공(261)을 통해 보강재 몸체(24)가 횡방향 연동이 가능하도록 하는 것이며, 상기 완충재(26)의 탄성재질에 의해 보강재 몸체(24)의 상,하 방향으로 연동이 가능하도록 하는 것이다.

상기 스프링(27)은 상기 장착판(25)과 상기 장착바(4) 사이에 게재되며 내부에 상기 보강재 몸체(24)가 관통하는 구성으로 상기 장착판(25)에 탄성복원력을 부여하는 구성에 해당한다.

이와 같이 구성됨에 의해 토압에 더하여 지진 등 횡하중이 작용하는 경우 장착판(25)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 장착판(25)에 부여된 탄성복원력에 의해 이러한 지지력의 차이가 보정되도록 하여 하단부에 위치하는 블록유닛(3)의 깨짐을 제어할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기에서 언급한 완충재(26)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(25)의 완충작용이 구현될 수 있도록 하는 것이다.

상기에서 언급한 바와 같이 배후토사의 토압에 관한 설계하중 이상의 지진 등 횡하중에 대해 상기 장착판(25)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 10에서 제시하고 있다.

우선 본 실시예의 삽입단(34)은 소성재질의 평활판이 매립되어 노출되는 부분에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 삽입단(34)은 소성재질이면 그 종류를 한정하지 않으며 예로 납이 될 수 있다.

또한 본 실시 예의 삽입홈(35)은 상기 삽입단(34)의 소성변형 공간이 형성되도록 상기 삽입단(34)보다 너비가 큰 제 1요홈부(351)와, 상기 제 1요홈부(351)의 중앙부에 상기 삽입단(34)의 끝단부가 삽입되도록 상기 제 1요홈부(351)보다 너비가 작은 제 2요홈부(352)로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 제 1요홈부(351)의 너비(d1)는 상기 삽입단(34)의 너비(d3)보다 크게 구성되어야 하며, 상기 제 2요홈부(352)의 너비(d2)는 상기 삽입단(34)의 너비(d3)와 같거나 조금 크게 구성되어 상기 삽입단(34)의 상기 제 2요홈부(352)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(25)에 의해 완충될 수 있는 범위를 초과하는 지진 등 하중이 작용하는 경우 도 10에서 보는 바와 같이 상기 삽입단(34)은 제 1요홈부(351)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(34)은 소성변형이 이루어지도록 하여야 한다.

한편 본 발명에서는 도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시 예를 제시한다. 본 실시 예는 도면에서 보는 바와 같이 절토부에 적용되는 예를 상정하고 있다.

본 실시예에서는 상기 블록유닛(3)의 상,하면에 각각 거치홈부(36, 37)가 구성되며, 상면에 형성되는 거치홈부(36)에 장착홈(31)이 형성되고, 상,하로 적층되는 블록유닛(3)의 각 거치홈부(36, 37)에 의해 거치공간(38)이 형성되며, 상기 장착홈(31)에 상기 장착바(4)가 장착된 상태에서 거치공간(38)에 바 형상의 커넥터(5)가 게재되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성됨에 의해 상,하로 적층되는 블록유닛(3)의 경우에도 상기 거치공간(38)에 커넥터(5)가 게재되도록 함에 따라 일체거동이 가능하도록 하는 것이다.

상기 커넥터(5)의 재질은 그 종류를 한정하지 않으나 고무 등 탄성재질로 구성하여 상,하로 적층되는 블록유닛(3)에 있어 충격을 완화시킬 수 있도록 하는 것이 타당하다.

본 실시 예에서 보강재(2)는 도면에서 보는 바와 같이 상기 장착바(4)와 연결되는 연결부(21)와, 상기 연결부(21)에 연결되며 원지반에 앵커링 되는 네일링부(22)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부(21)는 도면에서 보는 바와 같이 보강블록(3)의 양측으로 노출되는 장착바(4)와 각각 연결되어 네일링부(22)와 연결되도록 하는 것을 특징으로 한다. 즉 1개의 네일링부(22)에 복수(도면에서는 2개)의 연결부(21)가 연결되도록 하여 시공의 용이성을 도모하는 것이다.

상기 연결부(21)와 상기 네일링부(22)의 연결구조는 다양한 공지 기술에 의해 구현이 가능하므로 그 상세 설명은 생략한다.

또한 본 실시 예에서는 네일링부(22)도 상기에서 언급한 네일링부(22)와 그 구조가 동일하므로 그 상세 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실 시예에 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 4 : 장착바
5 : 커넥터

Claims

장착홈이 형성되는 복수의 블록유닛;
각 볼록유닛의 장착홈에 장착되는 장착바; 및
상기 장착바에 체결되어 지중에 매입되는 보강재;를 포함하되,
상기 블록유닛은,
상기 장착홈과 연통하는 체결홀이 형성되며 상기 체결홀과 연통하면서 보강재가 관통하는 안치홈이 형성되고 상면 및 하면에는 각각 삽입단 및 삽입홈이 형성되고,
상기 삽입단은 블록유닛을 형성하는 콘크리트의 파괴하중보다 적은 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 소성변형 공간에서 소성변형이 이루어져 하중으로부터 부여되는 에너지가 소산되도록 하는 것을 특징으로 하는 장착바를 이용한 보강토옹벽 구조.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 체결홀의 내주연에 접하며 상기 보강재 몸체가 관통하며 상기 보강재 몸체의 직경보다 큰 직경을 가진 관통공이 형성된 장착판과, 상기 관통공의 내주연에 구성되며 탄성재질로 상기 보강재 몸체가 관통하는 유동공이 형성되는 완충재와, 상기 장착판과 상기 장착바 사이에 게재되며 내부에 상기 보강재 몸체가 관통하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 장착바를 이용한 보강토옹벽 구조.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 블록유닛의 상,하면에 각각 거치홈부가 구성되며, 상면에 형성되는 거치홈부에 장착홈이 형성되고, 상,하로 적층되는 블록유닛의 각 거치홈부에 의해 거치공간이 형성되며, 상기 장착홈에 상기 장착바이 장착된 상태에서 거치공간에 바형상의 커넥터가 게재되는 것을 특징으로 하는 장착바를 이용한 보강토옹벽 구조.
제 1항에 있어서,
상기 보강재는,
상기 장착바와 연결되는 연결부와, 상기 연결부에 연결되며 원지반에 앵커링 되는 네일링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장착바를 이용한 보강토옹벽 구조.
제 7항에 있어서,
하나 이상의 연결부와 하나 이상의 네일링부는 절토면에서 절곡판에 의해 연결됨을 특징으로 하는 장착바를 이용한 보강토옹벽 구조.