KR102111705B1 - 전단지지 복합식 지중 앵커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사면을 보강하거나 건축물의 기초공사를 위한 터파기 등 토목공사를 진행할 때 연약지반에 대한 강도를 증대시키기 위하여 지중에 삽입된 앵커체를 인장재로 당김하여 상기 앵커체가 회전하여 앵커링 기능을 함으로써 지반의 안정을 도모하는 지중 앵커로서, 상기 인장재는 이음부 없이 연속된 단일부재로 이루어지고, 앵커체에 구비된 수직관통공을 통과한 인장재의 선단부에는 앵커체의 외면에 걸림되는 걸림고정부재가 조립 및 분리 가능하도록 설치되며, 상기 앵커체의 후방 위치에는 인장재에 슬라이딩 가능한 회전유도체가 설치되어, 상기 인장재에 인장력이 가해지면 앵커체가 당겨지면서 회전유도체에 의해 일부분이 지지되면서 인장재의 길이방향에 수직하게 회전하는 것을 특징으로 한다.

Description

전단지지 복합식 지중 앵커{COMPOSITE UNDERGROUND ANCHOR SUPPORTED BY SHEARING FORCE}

본 발명은 사면을 보강하거나 건축물의 기초공사를 위한 터파기 등 토목공사를 진행할 때 연약지반에 대한 강도를 증대시키기 위한 지중 앵커에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 지중 앵커의 작동효율과 구조적 안정성, 경제성 및 범용성을 향상시킨 복합식 지중 앵커에 관한 것이다.

건축물의 건축을 위한 터파기 또는 비탈면 보강을 위해 그 지반의 보강수단의 하나로 지중 앵커가 있다.

이러한 지중 앵커는 사면을 인장재로 인장시켜 안정되도록 하는 것으로서, 지중에서 주변마찰저항을 이용하여 인장력에 저항할 수 있도록 하는 마찰형 지지방식과 선단부에 구 근등을 형성시켜 토사의 전단저항을 통해 인장력에 저항할 수 있도록 하는 전단형 지지방식이 있다.

아울러 지중 앵커는 앵커의 존치기간을 2년이내 정도의 임시적으로 사용되는 가설앵커와 앵커를 영구적으로 존치시키는 영구앵커로 구분될 수 있다.

본 발명의 출원인은 앵커의 선단부에 구근 등의 앵커링 부재를 설치하여 이에 작용하는 토압을 이용한 전단형 지지방식을 택하면서 가설앵커와 영구앵커 모두 사용될 수 있는 도 1의 복합식 지중앵커(미공개)를 제안한 바 있다.

상기의 복합식 지중앵커는 2019. 2. 1. 출원번호 10-2019-0013579호로 특허출원한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 지중에 설치되어 고정되는 앵커부(10)와, 상기 앵커부(10)와 결합되어 인장력이 작용되는 인장부(300)로 이루어지는 것으로서, 앵커부(10)는 앵커체(110)와 연결바(120)로 구성되는 정착부(100)와, 상기 앵커체(110)의 회전을 유도하면서 지지하는 저항부(200)로 이루어지되, 상기 앵커체(110)는 몸체에 구비되어 연결바(120)와 힌지결합되고, 저항부(200)는 상기 연결바(120)와 결합되는 연결봉과, 관통공이 구비되어 상기 정착부(100)와 연결봉(210)이 슬라이딩되는 고정관과, 고정관의 외부에 설치되는 지지팩(230)으로 이루어지며, 인장부(300)는 앵커부(10)를 인장시키는 인장재(320)와, 상기 인장재(320)와 앵커부(10) 사이에서 결합과 분리가 가능하도록 연결시켜주는 소켓(310)으로 이루어져 있다.

상기 출원번호 10-2019-0013579호의 지중앵커는 천공홀을 형성시키면서 케이싱을 설치하고, 케이싱의 설치가 완료되면 케이싱 내부에 지중앵커를 삽입시킨 후 다시 케이싱을 제거하며, 계속하여 정착부(100)의 둘레와 저항부(200) 내부에 대한 그라우팅을 실시한 후, 인장재(300)를 잡아당겨 앵커체(110)가 회전하면서 앵커링 기능을 할 수 있게 한다. 또한 이를 가설앵커로 사용한 경우에는 소켓(310)에 연결된 인장재(320)를 분리시켜 이를 제거한다.

그런데 상기 출원번호 10-2019-0013579호의 지중앵커는 앵커체(110)가 하중을 전달하는 연결바에 힌지결합되어 있어, 하중이 집중되는 앵커체(110)의 힌지공 주변이 변형될 여지가 있어 인장재(300)에 가하는 정도에 제한이 따르게 되고, 잉장재(300)를 잡아당겨 앵커체(110)를 회전시킬 때 앵커체(110)는 지지팩(230) 내측의 고정관을 밀어주게 되는 바, 팽창되어 천공홀 내면에 밀착된 지지팩(230)은 마찰력에 의해 그 위치가 고정되는 반면 일자형의 고정관은 전체가 후방으로 밀려나게 되어 지지팩(230)과의 위치에 대한 큰 변위가 발생되며, 이에 의해 지지팩(230)과 고정관 사이의 연결부위가 파손되는 경우가 간혹 발생하기도 한다. 아울러 이를 연약지반에 사용하는 경우 저항부(200)의 길이가 길어지게 되는데, 이로 인하여 연결바(120) 등의 강봉 길이가 그만큼 길게 되어 지중앵커의 자중이 커지고 제작비용이 증가하게 된다. 더욱이 가설앵커로 사용되었다고 하더라도 그 중 제거할 수 있는 부분은 소켓(310)과 연결된 인장재(300)에 불과할 뿐, 연결바(120) 등의 소켓(310) 전방 부분은 그대로 존치되므로 환경오염은 물론 자재 낭비의 문제도 있었다.

KR 10-1335957 B1

본 발명은 상기한 문제점 등 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 앵커의 크기를 증가시키지 않고서도 하중을 받는 부분에 대한 단면의 크기를 충분히 크게 할 수 있어 매우 높은 지지력을 가지게 하고, 지중 앵커가 설치 작업과정 중에 파손될 여지 없이 정확하게 작동할 수 있도록 함으로써 시공의 품질성을 확보하며, 보강하고자 하는 지반 토질의 종류에 무관하게 모두 효율적으로 사용가능한 범용성을 가지게 하고, 구조를 단순화하고 자중을 경량화하여 제작비용을 절감할 수 있으며, 가설앵커로 사용하는 경우 제거할 수 있는 부분을 최대화시켜 환경오염을 방지하고 자재를 절약할 수 있는 지중 앵커를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 지중에 삽입된 앵커체를 인장재로 당김하여 상기 앵커체가 회전하여 앵커링 기능을 함으로써 지반의 안정을 도모하는 지중 앵커로서, 상기 인장재는 이음부 없이 연속된 단일부재로 이루어지고, 앵커체에 구비된 수직관통공을 통과한 인장재의 선단부에는 앵커체의 외면에 걸림되는 걸림고정부재가 조립 및 분리 가능하도록 설치되며, 상기 앵커체의 후방 위치에는 인장재에 슬라이딩 가능한 회전유도체가 설치되어, 상기 인장재에 인장력이 가해지면 앵커체가 당겨지면서 회전유도체에 의해 일부분이 지지되면서 인장재의 길이방향에 수직하게 회전하는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 인장재는 강연선으로 구성되고, 상기 걸림고정부재는, 강연선의 선단부를 고정 정착시키는 고정헤드와, 상기 고정헤드의 전방에 설치되면서 강연선의 정착부위를 보호하는 보호캡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커가 제공된다.

이때 상기 고정헤드에 대한 강연선의 정착은 고정헤드에 구비된 웨지홀에 삽입된 강연선을 웨지에 의해 가압되도록 하는 방식으로 이루어질 수 있으며, 상기 보호캡에는 고정헤드의 웨지홀과 연통하는 수용홈을 구비시키고, 상기 수용홈에는 코일형 종스프링을 내장시켜 웨지가 예기치 않게 이탈하는 것을 방지하게 할 수 있다.

아울러 보호캡 중 적어도 상기 종스프링을 지지하는 수용홈 내의 지지판을 충격에 의해 파괴될 수 있는 합성수지의 재질로 구성하고, 상기 지지판의 전방에 후퇴공간부를 형성시켜, 상기 지지판을 파손시켜 종스프링을 후퇴시킴으로써 웨지를 이탈시켜 강연선 등의 인장재를 제거시킬 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 회전유도체는 인장재가 관통 삽입되어 상호 슬라이딩되는 주름관의 관체와 상기 관체의 양 단부 외면에 양단이 부착 고정된 패커로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커가 제공된다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 앵커체는 단면의 중앙에 위치한 몸체를 중심으로 양쪽으로 상돌출면과 하돌출면이 각 형성되고, 상돌출면에는 인장재 중 앵커체의 수직관통공을 통과한 선단부분이 길이방향으로 수용되는 상트렌치가 구비되며, 하돌출면에는 인장재 중 앵커체의 수직관통공을 통과하지 아니한 내측부분이 길이방향으로 수용되는 하트렌치가 구비되어, 앵커체와 인장재는 길이방향으로 겹쳐질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커가 제공된다.

이때 수직관통공의 상단에 내경을 확대시켜 걸림고정부재가 안치되는 수용가이드면을 형성시킬 수 있다.

본 발명은 인장재로 이음부가 없는 연속된 강연선을 사용함으로써 자중을 늘리지 않고서도 회전유도체의 패커 길이를 증가시킬 수 있어 연약지반에서 매우 효율적으로 적용될 수 있다.

또한 본 발명은 가설앵커로 사용하는 경우 기 설치된 지중 앵커에서의 제거 가능한 범위가 확대되어 강재의 회수량이 증가되어 경제성이 향상되고 환경오염이나 인접대지의 수유자로부터의 민원 발생여지를 최소화시킬 수 있게 된다.

아울러 본 발명은 구조가 단순하여 제작성이 뛰어나고 제작단가를 줄일 수 있을 뿐 아니라 시공성이 뛰어나 공기단축의 효과를 가지게 한다.

도 1은 선행기술에 의한 지중 앵커의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 지중 앵커의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 부분에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 지중 앵커를 구성하는 걸림고정부재의 분해사시도이다.
도 5, 6은 상기 걸림고정부재를 구성하는 각 실시예의 보호캡에 관한 단면도이다.
도 7은 상기 걸림고정부재를 구성하는 고정헤드와 보호캡의 체결수단에 관한 각 실시예의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 지중 앵커를 구성하는 일 실시예의 회전유도체에 관한 단면도이다.
도 9는 상기 회전유도체의 작동과정에 관한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 지중 앵커를 구성하는 일 실시예의 앵커체에 관한 사시도 및 정면도이다.
도 11은 상기 앵커체가 작동하기 전 상태의 사시도 및 단면도이다.
도 12은 상기 앵커체가 작동한 상태의 사시도 및 단면도이다.
도 13은 상기 앵커체가 2개 설치된 본 발명의 또 다른 지중 앵커의 사시도이다.
도 14는 도 13의 실시예에서 2개의 앵커체가 작동한 상태의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 지중 앵커를 설치하는 과정의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 지중 앵커를 제거하는 과정의 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 지중 앵커의 전체적인 외관을 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 A-A 부분에 대한 단면을 도시한 것이다.

본 발명의 지중 앵커는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 지중에 삽입 고정되는 앵커체(20)와, 선단부가 상기 앵커체(20)와 연결 고정되면서 후단부는 지반 표면에 고정 정착되는 인장재(40)가 포함되어 구성된다.

앵커체(20)는 지반 표면, 예컨대 사면의 외부에 설치되는 정착부재에 당김 정착되도록 설치된 인장재(40)에 작용되는 인장력을 토압으로 저항할 수 있도록 앵커링하여, 이에 의한 전단저항으로 사면이 붕괴되지 않도록 하거나 연약한 지반을 보강하는 등 지반의 안정을 도모한다.

인장재(40)는 상기와 같이 앵커체(20)에 의해 앵커링되면서 발생되는 전단응력으로 지반을 압밀하는 효과를 가지게 하나, 다른 한편으로 앵커체(20)를 당김하여 앵커체(20)를 회전시킴으로써 앵커체(20)에 대한 지중 설치 및 고정이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.

이때 본 발명에서의 인장재(40)는 이음부가 없는 연속된 단일부재로 이루어진다. 상기 인장재(40)는 강봉일 수도 있으나, 바람직하게는 강연선으로 이루어진다.

후자와 같이 인장재(40)를 강연선으로 구성시킨 경우에는 강재의 사용량과 자중을 더 줄일 수 있을 뿐 아니라, 단부 정착을 위한 가공을 필요로 하지 않기 때문에 보다 경제적인 제작을 가능하게 한다. 아울러 강연선의 탄성은 진동이 많이 작용되는 곳이나 내진구조에서 보다 효과적으로 진동에 대응할 수 있는 작용효과가 있다.

단일부재로 이루어진 인장재(40)는 앵커체(20)를 관통하면서 상기 앵커체(20)와 상호 슬라이딩되는 구조로 결합되고, 선단부에는 상기 앵커체(20)를 당김할 수 있도록 그 외면에 걸림되는 걸림고정부재(50)가 설치된다. 이러한 인장재(40)는 도면에서 예시하고 있는 바와 같이 다수 개의 가닥으로 이루어질 수도 있고, 하나의 가닥으로 이루어질 수도 있다.

한편 지중 앵커는 영구앵커로 사용되어 지중에 그대로 존치될 수도 있으나, 터파기 내부의 구조물이 완성되고 나머지 부분에 되메우기를 한 후 이를 제거하는 가설앵커로 사용될 수도 있다.

적어도 후자와 같이 가설앵커로 사용되는 경우에는 인장재(40)를 향후 제거할 수 있도록 쉬스관(41)에 인장재(40)가 삽입된 형태의 비부착방식으로 인장재(40)가 설치된다.

또한 걸림고정부재(50) 역시 조립 및 분리가 가능하도록 인장재(40)에 설치된다. 이러한 걸림고정부재(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 인장재(40)의 선단부를 고정 정착시키는 고정헤드(50A)와, 상기 고정헤드(50A)의 전방에 설치되면서 상기 인장재(40)의 정착부위를 보호하는 보호캡(50B)으로 이루어진다. 이때 인장재(40)는 같이 강연선으로 구성될 경우 본 발명이 추구하는 바를 가장 효과적으로 달성할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

상기 고정헤드(50A)에는 웨지홀(51)이 구비된다. 따라서 상기 웨지홀(51)에 삽입된 인장재(40)는 웨지(52)에 의해 가압 고정되어 고정헤드(50A)와 일체가 되나, 필요한 경우 웨지(52)를 쉽게 이탈시켜 고정헤드(50A)와 분리되게 할 수도 있다.

고정헤드(50A)는 인장재(40)와 조립된 상태에서 앵커체(20)와 함께 천공홀(h)에 삽입된다. 이 과정 중에 인장재(40)를 가압중인 웨지(52)가 이탈될 여지가 있다. 상기 보호캡(50B)은 이러한 작업 과정 중 웨지(52)가 이탈되는 것을 방지함과 더불어 향후 웨지(52)의 이탈이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.

도 5, 6은 이러한 보호캡(50B)의 각 실시예를 도시한 것으로서, 상기 보호캡(50B)에는 코일형 종스프링(54)을 지지하는 지지판(55)이 구비되고, 상기 지지판(55)의 전방에는 상기 지지판(55)이 제거되는 경우 종스프링(54)이 후퇴할 수 있는 후퇴공간부(56)가 구비된다.

상기 종스프링(54)은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 보호캡(50B)에 내장될 수 있고, 이 경우 상기 종스프링(54)을 수용하는 수용홈(53)이 지지판(55)의 후방에 구비된다. 이와 같이 보호캡(50B)에 수용홈(53)이 구비되는 경우에는 그 수용홈(53)은 고정헤드(50A)의 웨지홀(51)과 연통되도록 위치해야 한다.

이와는 달리 상기 종스프링(54)을 수용하는 수용홈(53) 도 5의 (b),(c)에서와 같이 고정헤드(50A)에 웨지홀(51)과 연속하도록 구성시킬 수도 있다.

아울러, 고정헤드(50A)는 인장재(40)에 의한 큰 하중을 부담하게 되므로 높은 압축강도를 가지는 금속재질로 구성되어야 하나, 상기 고정헤드(50A)의 전방에 설치되는 보호캡(50B)은 하중을 지지하는 것이 아니므로 합성수지의 재질로 구성시키는 것이 바람직하며, 특히 보호캡(50B) 중 적어도 상기 종스프링(54)을 지지하는 수용홈(53) 내의 지지판(55)은 충격을 가할 경우 쉽게 파괴될 수 있는 재질로 이루어져야 한다.

예컨대 상기 지지판(55)은 지중 앵커의 설치작업 과정 중 또는 설치가 완료되어 지중 앵커의 기능이 작용하는 과정 중에는 지지판(55)이 종스프링(54)을 지지하여 종스프링(54)으로 하여금 웨지(52)를 밀어줄 수 있도록 한다. 그러나 가설앵커로 사용된 후 지중 앵커의 기능이 필요없게 되면 후술하는 도 15에서와 같이 상기 지지판(55)을 파손시켜 종스프링(54)을 후퇴시킴으로써 종스프링(54)의 탄성력이 웨지(52)에 작용하지 않도록 한다. 따라서 인장재(40)를 가압하고 있던 웨지(52)는 웨지홀(51)로부터의 이탈이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

이러한 지지판(55)은 도 5의 (a),(b)에 도시된 바와 같이 보호캡(50B)에 일체로 구성될 수도 있고, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 후퇴공간부(56)의 측벽에 거치턱(57a)를 구비시켜 별개로 구성된 지지판(55)이 상기 거치턱(57a)에 거치되는 조립 구조일 수도 있다. 따라서 후자의 경우에는 지지판(55)의 재질 등을 보호캡(50B)의 나머지 구성과 달리함으로써 제작성을 향상시키거나 이들의 각 기능을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

상기한 도 5의 지지판(55)은 타격에 의해 쉽게 파손시킬 수 있는 판상부재로 구성된 것이나, 도 6에서와 같이 스프링부재를 이용하여 구성시킬 수도 있다.

도 6의 실시예에서는 지지판(55)이 스프링의 탄성에 의해 그 위치가 이탈되는 구조를 가진다. 이러한 실시예에서의 지지판(55)은 내부가 빈 얇은 보호커버(55c)와 상기 보호커버(55c)의 내부에 삽입되는 횡스프링(55a)과 상기 횡스프링(55a)의 양 단부에 놓여지는 고정볼베어링(55b)로 구성된다. 아울러 후퇴공간부(56)의 측벽에는 상기 고정볼베어링(55b)이 삽입되는 안착홈(57b)이 구비된다.

따라서 상기와 같이 횡스프링(55a)이 구비된 지지판(55)은 길이방향으로 타격을 받게 되면 횡스프링(55a)이 휘어지면서 고정볼베어링(55b)이 안착홈(57b)으로부터 이탈하게 되고, 이에 의해 지지판(55) 전체가 전방으로, 즉 후퇴공간부(56) 내측으로 물러나면서 종스프링(54) 역시 후퇴공간부(56) 내측으로 후퇴하여 웨지(52)에 대한 지지력을 상실하게 된다.

이와 같이 구성된 보호캡(50B)은 도 7에 도시된 다양한 체결수단에 의해 고정헤드(50A)와 결합된다. 그러나 상기한 예의 체결수단에 의해 제한될 필요는 없으며 결합된 고정헤드(50A)와 보호캡(50B) 사이가 쉽게 분리되지 않는 수단이면 모두 적용 가능하다.

도 7의 (a)는 합성수지 재질의 탄성을 이용한 것으로서, 고정헤드(50A)의 외면에 잠금홈(59a)의 2개 이상을 독립적으로 형성시키거나 하나의 연속된 링홈 형상으로 잠금홈(50a)을 형성시키고, 보호캡(50B)에도 적어도 2개 이상의 내측방향으로 잠금돌기(59b)가 구비된 잠금대(58)를 길게 돌출 형성시켜, 잠금대(58)의 탄성력에 의해 잠금돌기(59b)가 잠금홈(59a)에 딸깍 삽입되면서 고정헤드(50A)에 보호캡(50B)이 결합된다.

도 7의 (b)는 고정헤드(50A)의 외면에 수나사를 형성시키고 보호캡(50B)의 테두리에 암나사를 형성시켜 이들 사이에 나사체결될 수 있도록 한 것을 예시한 것이나, 이러한 실시예에서는 체결이 완료되었을 경우 웨지홀(51)과 수용홈(53)이 연통한 상태임을 알 수 있는 표시수단을 더 구비시킬 필요가 있다.

그 외에도 도 7의 (c)에서와 같이 별도의 체결나사로 고정헤드(50A)와 보호캡(50B)을 일체화시킬 수도 있다.

인장재(40)는 상기한 걸림고정부재(50)를 이용하여 앵커체(20)를 당김함으로써 상기 앵커체(20)가 회전되도록 하는 것인바, 이러한 앵커체(20)의 회전을 위해 앵커체(20)의 일측을 지지하는 회전유도체(30)가 앵커체(20)의 후방 위치에 설치된다. 즉 인장재(40)에 인장력이 가해지면 앵커체(20)는 회전유도체(30)에 의해 일부분이 지지되면서 인장재(40)의 길이방향에 수직하게 회전한다.

도 8은 이러한 회전유도체(30)에 관한 일 실시예를 도시한 것이고, 도 9는 도 8의 회전유도체(30)가 작동하는 과정을 도시한 것이다.

상기 회전유도체(30)는 인장재(40)에 슬라이딩 가능하도록 구성 및 설치되는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이 인장재(40)가 관통 삽입되어 상호 슬라이딩되는 관체(31)와, 상기 관체(31)의 양 단부 외면에 양단이 부착 고정된 패커(32)로 이루어진다. 상기 패커(32)는 그 내부에 대한 패킹용 그라우트재(33a)의 주입에 의해 부피가 확장될 수 있는 것이면 족하는 것으로서 그 재질을 특별히 제한할 필요는 없다.

상기 패커(32)의 양단은 밴드 등의 고정수단에 의해 관체(31)에 부착 고정되나, 그 고정부위는 주입된 패킹용 그라우트재(33a)가 누출되지 않는 기밀성을 유지해야 한다. 패커(32) 내부로는 패킹용 그라우트재(33a) 주입을 위한 패킹그라우트관(33)이 삽입 설치된다.

패커(32) 내부에 패킹용 그라우트재(33a)가 충진되면 패커(32)의 부피가 팽창하면서 그 외면이 지중에 형성된 천공홀(h)에 밀착 고정되고, 이때 인장재(40)를 당겨주게 되면 인장재(40) 선단의 걸림고정부재(50)에 걸림된 앵커체(20)가 당겨져 후퇴하게 되나 앵커체(20)의 일측 날개가 회전유도체(30)에 걸림 지지되므로, 계속적인 인장재(40)의 당김에 의해 앵커체(20)는 인장재(40)에 대한 직각방향으로 회전하게 된다.

이때 관체(31)를 주름관으로 구성시킴으로써, 앵커체(20)와의 작용과정 중에 패커(32)가 손상될 여지가 없게 함과 더불어, 패킹용 그라우트재(33a)가 완전히 경화되지 않은 상태에서도 인장재(40)의 인장작업을 진행시킬 수 있도록 함으로써 지반보강 공사의 신속한 진행을 도모하게 할 수 있다.

이에 관하여 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 패커(32) 내부의 패킹용 그라우트재(33a)가 완전히 경화되지 않은 상태에서 인장재(40)를 당기게 되면 주름관이 아닌 일자형의 관체(31)는 그 전체가 앵커체(20)에 밀려나가면서 패커(32)와 관체(31) 사이에 큰 변위차가 발생하고, 이로 인하여 패커(32)와 관체(31)가 결합된 부위에 손상이 발생할 여지가 있게 된다. 그러나 상기 관체(31)를 주름관으로 구성시킨 경우에는 앵커체(20)에 의해 가압되는 하중이 주름관에 의해 흡수되므로 관체(31)의 후단부에는 하중이 거의 전달되지 않고, 이와 더불어 패커(32)의 길이가 줄어들면서 외경이 확장되어 패커(32)의 외면이 천공홀(h)의 내면에 보다 크게 밀착되어 지지되므로 관체(31)의 후단부는 그 위치를 그대로 유지하여 패커(32)와의 사이에 변위차가 크게 발생하지 않아 패커(32)와 관체(31)의 결합부위가 파손될 여지는 거의 없게 된다.

아울러 이러한 주름관 구조의 관체(31)는 상술한 공기 단축의 효과뿐만 아니라, 패킹용 그라우트재(33a)의 선택범위를 넓게 가지게 하는 장점이 있다.

회전유도체(30)의 전방, 즉 앵커체(20)와 회전유도체(30) 사이에는 구근용 그라우트재(42a)를 주입시키기 위한 구근그라우트관(42)의 단부가 위치한다.

한편 회전유도체(30)에 의해 회전하는 앵커체(20)는 지반 표면, 예컨대 사면의 외부에 설치되는 정착부재에 당김 정착되도록 설치된 인장재(40)에 작용되는 인장력을 토압으로 저항할 수 있도록 앵커링하여, 이에 의한 전단저항으로 사면이 붕괴되지 않도록 한다.

따라서 앵커체(20)와 인장재(40)의 연결부위에는 매우 큰 하중이 집중하여 발생하게 되는 바, 본 발명의 앵커체(20)는 상기한 연결부위의 구조를 앵커체(20)의 전단면이 상기 하중을 지지할 수 있는 구조를 가지게 함으로써 큰 인장력에 대하여도 본 발명의 지중 앵커가 충분히 구조적으로 안정적인 제 기능을 유지할 수 있도록 한다.

이를 위하여 본 발명에서의 앵커체(20)와 인장재(40) 사이의 연결은 단면의 일부만이 하중을 지지하는 핀결합구조가 아닌 슬라이딩 걸림구조를 가지게 함으로써 앵커체(20)의 단면 전체가 지지할 수 있도록 한다. 즉 상술한 바와 같이 앵커체(20)를 관통하여 통과한 인장재(40)의 선단부에 설치된 걸림고정부재(50)가 앵커체(20)의 외면을 당겨주도록 함으로써 인장재(40)의 인장력이 앵커체(20)의 전단면 두께에 작용하도록 한다.

도 10은 이러한 본 발명의 앵커체(20)에 관한 일 실시예를 도시한 것으로서, (a)는 이를 상부에서 바라본 것이고, (b)는 이를 하부에서 바라본 것이며, (c)는 이를 정면에서 바라본 것이다.

본 발명의 앵커체(20)에는 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 전단면을 수직으로 관통하는 수직관통공(21)이 구비되어 인장재(40)가 통과하면서 자유롭게 슬라이딩 된다. 수직관통공(21)을 통과한 인장재(40)의 선단부에는 걸림고정부재(50)가 설치되는 것임은 앞서 설명한 바와 같다.

도 11, 12는 상기 앵커체(20)와 인장재(40)의 결합구조 및 상호간의 작동관계를 설명하기 위한 각 사시도 및 단면도로서, 도 11은 앵커체(20)가 작동하기 전의 상태, 즉 앵커체(20)와 인장재(40)가 길이방향으로 겹쳐진 상태를 도시한 것이고, 도 12는 앵커체(20)가 작동하는 상태, 즉 앵커체(20)가 인장재(40)에 대하여 직각방향으로 회전하여 인장재(40)에 의한 인장력을 부담하고 있는 상태를 도시한 것이다.

앵커체(20)는 도 11에 도시된 바와 같이 인장재(40)에 길이방향으로 겹쳐진 상태에서 지중에 삽입된다. 이와 같이 앵커체(20)가 인장재(40)에 겹쳐질 수 있도록 앵커체(20)의 양쪽에는 트렌치(23a,24a)가 각 구비된다. 즉 앵커체(20)의 양쪽에 수직관통공(21)을 중심으로 하여 서로 반대방향의 상트렌치(23a)와 하트렌치(24a)가 구비되어, 상트렌치(23a)에는 인장재(40) 중 앵커체(20)의 수직관통공(21)을 통과한 선단부분이 길이방향으로 수용되고, 하트렌치(24a)에는 인장재(40) 중 앵커체(20)의 수직관통공(21)을 통과하지 아니한 내측부분이 길이방향으로 수용됨으로써, 도 11에 도시된 바와 같이 앵커체(20)와 인장재(40)가 길이방향으로 겹쳐지는 상태를 가질 수 있게 된다.

이때 이들 트렌치(23a,24a)에 의해 앵커체(20)에 단면 결손이 발생되는 바, 앵커체(20) 단면의 중앙에 위치한 몸체(22)를 중심으로 양쪽으로 돌출된 상돌출면(23)과 하돌출면(24)을 각 형성시켜 수직관통공(21) 부분의 두께를 증가시킨 후, 상트렌치(23a)를 상돌출면(23)에 구비시키고 하트렌치(24a)를 하돌출면(24)에 구비시킴으로써, 상기한 단면 결손을 보완할 수 있다.

따라서 본 발명의 앵커체(20)는 전단면의 두께에 의하여 지지되므로 인장재(40)와의 결합부위가 파손될 여지는 거의 없게 된다.

수직관통공(21)의 상단은 내경을 확대시킨 수용가이드면(21a)을 더 형성시킬 수 있는 바, 상기 수용가이드면(21a)은 인장재(40)의 걸림고정부재(50)를 수용하여 안치하면서 앵커체(20)의 완전한 회전을 도모함으로써 앵커링 작용이 안정적으로 이루어질 수 있게 한다.

이러한 앵커체(20)는 1개가 사용될 수도 있으나, 2개의 앵커체(20)가 함께 회전하여 십자 형상을 가지게 할 수도 있다.

도 13, 14는 후자와 같이 2개의 앵커체(20)를 설치한 지중 앵커의 예를 도시한 것으로서, 도 13은 2개의 앵커체(20)가 인장재(40)에 길이방향으로 겹쳐진 상태를 도시한 것이고, 도 14는 2개의 앵커체(20)가 각각 회전하여 십자 형상을 나타낸 상태를 도시한 것이다.

상기한 2개의 앵커체(20)는 도 13에 도시된 바와 같이, 인장재(40)의 외면에서 서로 수직인 위치에 놓여지며, 인장재(40)에 인장력이 가해지면, 각 앵커체(20)가 함께 당겨지면서 하중의 작용방향에 수직하게 회전하여 도 14에서와 같이 십자형상을 가지게 된다.

한편 인장재(40)의 외면에서 서로 수직인 위치로 놓여진 이들 앵커체(20)가 인장재(40)에 슬라이딩되는 과정 중에 위치가 돌아가면서 상기의 상호 수직한 위치 형상을 벗어나지 않도록 할 필요가 있다. 이를 위하여 본 발명은 인장재(40)를 감싸도록 쉬스관(41)을 구비시키되 상기 쉬스관(41)의 단면을 사각단면으로 형성시키고, 각 앵커체(20)의 수직관통공(21)의 내면중 적어도 상기 쉬스관(41)의 사각단면에 접하는 면은 상호 평행한 면을 가지게 함으로써, 앵커체(20)가 인장재(40) 외면의 둘레 방향으로 회전 슬라이딩 하지 않고 인장재(40)의 길이방향으로 슬라이딩할 수 있도록 구성한다.

도 15는 지금까지 설명한 본 발명의 지중 앵커를 지중에 설치하는 과정을 각 단계별로 도시한 것이다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

ⅰ) 먼저, 지중 앵커를 설치하고자 하는 곳의 지중에 케이싱(60)을 설치한다. 케이싱(60)의 설치방법은 다양한 공지수단에 의한다{도 15의 (a)}.

ⅱ) 케이싱(60) 설치가 완료되면 그 내부의 토사를 제거하고 본 발명의 지중 앵커를 케이싱(60) 내부에 삽입한다. 케이싱(60) 내부에 삽입되는 지중 앵커는 앵커체(20)와 인장재(40)가 길이방향으로 겹쳐진 상태를 가진다{도 15의 (b)}.

ⅲ) 케이싱(60) 내부에 대한 지중 앵커의 삽입이 완료되면, 상기 케이싱(60)을 다시 제거하여 천공홀(h) 내부에 지중 앵커만이 놓여지도록 한다{도 15의 (c)}.

ⅳ) 구근그라우트관(42)을 통해 구근용 그라우트재(42a)를 앵커체(20)가 위치한 천공홀(h)의 선단부에 주입시키면서, 이와 동시에 또는 별도로 패킹그라우트관(33)을 통해 회전유도체(30)의 패커(32) 내부에 패킹용 그라우트재(33a)를 주입시킨다{도 15의 (d)}.

ⅴ) 인장재(40)를 당김하여 앵커체(20)를 회전시킨 후, 인장재(40)의 타단을 지반 표면의 정착 장치에 정착 고정한다{도 15의 (e)}. 이와 함께 천공홀(h)의 회전유도체(30)의 후방을 그라우팅하여 천공홀(h)에 공극이 발생하지 않도록 함으로써 지중 앵커의 설치를 완료한다. 물론 앵커체(20)의 회전으로 인하여 토사가 압밀되면서 공극이 발생할 여지가 있는 경우에는 이 부분에 대한 그라우팅도 추가 실시한다.

도 16은 본 발명의 지중 앵커를 가설앵커로 사용한 후 인장재(40)를 제거하는 과정을 각 단계별로 도시한 것이다.

먼저, 지반의 표면에 정착된 인장재(40) 후단부의 정착상태를 해제한 후, 상기 인장재(40)를 타격하면 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이 웨지(52)가 일부 후퇴하면서 인장재(40)의 선단부가 종스프링(54)의 중앙 공간을 통과하여 수용홈(53)의 지지판(55)에 충격을 가하게 된다.

이로 인하여 수용홈(53)의 상기 지지판(55)이 파괴되면 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이 종스프링(54)이 후퇴공간으로 이동하면서 웨지(52)와 이격되는 바, 웨지(52)는 웨지홀(51)로부터 쉽게 이탈되고, 웨지(52)의 이탈상태에서 인장재(40)를 반대로 다시 당겨주면 인장재(40)는 도 16의 (c)에 도시된 바와 같이 고정헤드(50A)로부터 분리되어 지중 밖으로 회수 된다.

이와 같이 지중 앵커로부터 회수된 인장재(40)는 재활용될 수 있게 될 뿐 아니라 환경오염의 발생여지도 줄여주며, 지중 앵커가 설치된 대지가 타인 소유의 인접대지인 경우라도 이에 의한 민원이 발생할 여지도 최소화시킨다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

20; 앵커체 21; 수직관통공
21a; 수용가이드면 22; 몸체
23; 상돌출면 23a; 상트렌치
24; 하돌출면 24a; 하트렌치
30; 회전유도체 31; 관체
32; 패커 33; 패킹그라우트관
33a; 패킹용 그라우트재 40; 인장재
41; 쉬스관 42; 구근그라우트관
42a; 구근용 그라우트재 50; 걸림고정부재
50A; 고정헤드 50B; 보호캡
51; 웨지홀 52; 웨지
53; 수용홈 54; 종스프링
55; 지지판 55a; 횡스프링(55a)
55b; 고정볼베어링 55c; 보호커버
56; 후퇴공간부 57a; 거치턱
57b; 안착홈 58; 잠금대
59a; 잠금홈 59b; 잠금돌기
60; 케이싱 h; 천공홀

Claims (8)

1. 지중에 삽입된 앵커체(20)를 인장재(40)로 당김하여 상기 앵커체(20)가 회전하여 앵커링 기능을 함으로써 지반의 안정을 도모하는 지중 앵커에 있어서,
   상기 인장재(40)는 이음부 없이 연속된 단일부재로 이루어진 것으로서, 앵커체(20)에 구비된 수직관통공(21)을 통과한 인장재(40)의 선단부에는 앵커체(20)의 외면에 걸림되는 걸림고정부재(50)가 조립 및 분리 가능하도록 설치되고,
   상기 앵커체(20)의 후방 위치에는 인장재(40)에 슬라이딩 가능한 회전유도체(30)가 설치되어, 상기 인장재(40)에 인장력이 가해지면 앵커체(20)가 당겨지면서 회전유도체(30)에 의해 일부분이 지지되면서 인장재(40)의 길이방향에 수직하게 회전하며,
   상기 회전유도체(30)는, 인장재(40)가 관통 삽입되어 상호 슬라이딩되는 관체(31)와, 상기 관체(31)의 양 단부 외면에 양단이 부착 고정된 패커(32)로 이루어지고,
   상기 패커(32) 내부에 패킹용 그라우트재(33a)가 충진됨으로써 부피가 팽창되면서 지중에 형성된 천공홀(h)에 밀착 고정되어 앵커체(20)의 회전을 유도하는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인장재(40)는 강연선으로 구성되고,
   상기 걸림고정부재(50)는, 강연선의 선단부를 고정 정착시키는 고정헤드(50A)와, 상기 고정헤드(50A)의 전방에 설치되면서 강연선의 정착부위를 보호하는 보호캡(50B)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정헤드(50A)에는 웨지홀(51)이 구비되고, 상기 웨지홀(51)에 삽입된 강연선은 웨지(52)에 의해 가압 고정되며,
   상기 보호캡(50B)에는 고정헤드(50A)의 웨지홀(51)과 연통하는 수용홈(53)이 구비되고, 상기 수용홈(53)에는 코일형 종스프링(54)이 내장되는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커.
4. 제3항에 있어서,
   보호캡(50B) 중 적어도 상기 종스프링(54)을 지지하는 수용홈(53) 내의 지지판(55)은 충격에 의해 파괴될 수 있는 합성수지의 재질로 이루어지고,
   상기 지지판(55)의 전방에는 후퇴공간부(56)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 관체(31)는 주름관으로 이루어져, 인장재(40)에 의해 앵커체(20)가 당겨질 때 후방으로 가압되어 패커(32)의 길이가 줄어들면서 외경이 확장되는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커.
7. 제1항에 있어서,
   상기 앵커체(20)는 단면의 중앙에 위치한 몸체(22)를 중심으로 양쪽으로 상돌출면(23)과 하돌출면(24)이 각 형성되고,
   상돌출면(23)에는 인장재(40) 중 앵커체(20)의 수직관통공(21)을 통과한 선단부분이 길이방향으로 수용되는 상트렌치(23a)가 구비되고,
   하돌출면(24)에는 인장재(40) 중 앵커체(20)의 수직관통공(21)을 통과하지 아니한 내측부분이 길이방향으로 수용되는 하트렌치(24a)가 구비되어,
   앵커체(20)와 인장재(40)는 길이방향으로 겹쳐질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커.
8. 제1항에 있어서,
   상기 수직관통공(21)의 상단은 내경이 확대되어 걸림고정부재(50)가 안치되는 수용가이드면(21a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전단지지 복합식 지중 앵커.
   

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