KR102384900B1 - 비신장 구간과 신장 구간의 복합 구성을 통한 신장 조절이 가능한 지오그리드 보강재, 이를 이용하여 구축되는 보강토 옹벽 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신장(伸長)이 불가능한 비신장형(非伸長型) 그리드부재로 이루어진 비신장 구간과 신장이 가능한 신장형(伸長型) 그리드부재로 이루어진 신장 구간이 함께 존재하는 복합형 구조를 가지고 있어서, 종래의 비신장형 지오그리드 보강재와 신장형 지오그리드 보강재 각각이 가지고 있던 장점들을 모두 발휘하게 될 뿐만 아니라, 종방향으로 신장 변위가 발생하는 정도와 위치를 원하는 정도로 조절할 수 있고, 옹벽구조체를 포함한 보강토 옹벽의 파괴 등의 붕괴 사전 징후를 외부에서 알 수 있게 되는 기능 즉, 붕괴 안전(Fail Safe) 기능을 가지는 보강토 옹벽의 구축이 가능하게 되는 "비신장 구간과 신장 구간의 복합 구성을 통한 신장 조절이 가능한 지오그리드 보강재, 이를 이용하여 구축되는 보강토 옹벽 및 그 시공방법"에 관한 것이다.

Description

비신장 구간과 신장 구간의 복합 구성을 통한 신장 조절이 가능한 지오그리드 보강재, 이를 이용하여 구축되는 보강토 옹벽 및 그 시공방법{Partial Elongation Rate Controllable Geogrid Reinforcement, Retaining Wall Constructed with such Soil Reinforcement, and Constructing Method thereof}

본 발명은 보강토 옹벽에서 옹벽구조체에 연결되어 후방의 성토부에 포설되어 매립되는 지오그리드 보강재, 이를 이용한 보강토 옹벽, 그리고 이러한 보강토 옹벽을 시공하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 필라멘트(filament)가 종,횡으로 연장되어 격자(그리드/grid) 형태를 이루고 있되 신장(伸長)되지 않는 비신장형(非伸長型) 그리드부재로 이루어진 비신장 구간과, 신장(伸長)이 가능한 구성의 신장형(伸長型) 그리드부재로 이루어진 신장 구간이 함께 존재하는 복합 구조를 가지고 있어서, 종래의 비신장형 지오그리드 보강재와 신장형 지오그리드 보강재 각각이 가지고 있던 장점들을 모두 발휘하게 될 뿐만 아니라, 종방향으로 신장 변위가 발생하는 정도와 위치를 원하는 정도로 조절할 수 있고, 옹벽구조체를 포함한 보강토 옹벽의 파괴 등의 붕괴 사전 징후를 외부에서 알 수 있게 되는 기능 즉, 붕괴 안전(Fail Safe) 기능을 가지는 보강토 옹벽의 구축이 가능하게 되는 "비신장 구간과 신장 구간의 복합 구성을 통한 신장 조절이 가능한 지오그리드 보강재, 이를 이용하여 구축되는 보강토 옹벽 및 그 시공방법"에 관한 것이다.

보강토 옹벽을 시공함에 있어서, 옹벽구조체의 후방으로 성토부에는 지오그리드 보강재가 배치될 수 있다. 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0006019호에는 종방향의 필라멘트와 횡방향의 필라멘트가 서로 교차하도록 배열되어 격자 즉, 그리드(grid) 형상을 이루고 있는 종래 지오그리드 보강재의 일예가 개시되어 있다.

보강토 옹벽의 시공에 사용되는 이러한 지오그리드 보강재는 크게 "비신장형(非伸長型)"와 "신장형(伸長型)"으로 구분할 수 있다. 비신장형(非伸長型) 지오그리드 보강재는 종방향(옹벽구조체의 후방과 배면토사 사이를 이어주는 방향)으로 그 길이가 늘어나지 않는 지오그리드 보강재인데 구체적으로는 강선이나 철근 등과 같이 잘 늘어나지 않는 재료의 필라멘트로 이루어진 것이다. 신장형(伸長型) 지오그리드 보강재는 종방향으로 일정 범위 내에서 길이가 늘어날 수 있는 필라멘트 즉, 합성수지 등으로 이루어진 필라멘트로 제작된 것이다. 비신장형 지오그리드 보강재는 그 길이가 늘어나지 않으므로, 보강토 옹벽을 변형이 없고 튼튼한 구조체로 구축할 수 있으나 지오그리드 보강재에 작용하는 토압이 지나치게 커지므로 그 만큼 지오그리드 보강재의 사용수량이 증가하거나 지오그리드 보강재에 요구되는 단면력이 커지게 되어 비용이 증가하는 단점이 있다. 또한 비신장형 지오그리드 보강재에 허용 단면력을 초과하는 토압이 작용하게 되면 절단될 수 있고, 이 경우 보강토 옹벽에 급작스러운 붕괴가 발생할 수 있다. 그런데 이러한 비신장형 지오그리드 보강재의 절단을 미리 파악할 수 있는 방법이 없으며, 결국 보강토 옹벽의 급작스러운 붕괴를 사전에 인지할 수 없게 된다는 문제점이 있다.

반면에 신장형 지오그리드 보강재는 소정 범위의 변형을 허용하므로, 지오그리드 보강재에 작용하는 토압이 비신장형 지오그리드 보강재에 비하여 경감되며, 그에 따라 저렴한 가격의 재료를 이용하여 제작할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 신장형 지오그리드 보강재를 사용할 경우, 옹벽구조체의 변형 내지 변위가 과도하게 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

일반적으로 보강토 옹벽을 시공할 때에는, 비신장형 지오그리드 보강재와 신장형 지오그리드 보강재 중 하나를 선택하여 보강토 옹벽 전체에 동일한 형식의 지오그리드 보강재를 설치하게 된다. 따라서 비신장형 지오그리드 보강재와 신장형 지오그리드 보강재 각각이 가지는 상기한 단점 내지 문제점을 해소할 수 있는 방법이 없다. 특히, 비신장형 지오그리드 보강재의 경우에는, 옹벽구조체의 후방에서 성토부를 다짐할 때 다짐하중에 의하여 비신장형 지오그리드 보강재가 과도하게 늘어나서 절단 등의 손상이 발생할 우려가 있으며, 이를 우려하여 실제 현장에서는 옹벽구조체 후방의 성토부 다짐을 규정에 맞게 수행하지 못하는 현상이 발생하여 부실공사가 이루어질 우려가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0006019호(2017.01.17.공개).

본 발명은 비신장형 지오그리드 보강재와 신장형 지오그리드 보강재 중 하나를 선택하여 보강토 옹벽 전체에 동일한 형식의 지오그리드 보강재를 설치함에 따른 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 하나의 지오그리드 보강재가 비신장형 지오그리드 보강재의 특성과 신장형 지오그리드 보강재의 특성을 모두 가지도록 함으로써, 비신장형 지오그리드 보강재와 신장형 지오그리드 보강재 각각이 가지는 장점을 동시에 발휘할 수 있게 하며, 이를 통해서 보강토 옹벽을 더욱 안정적으로 그리고 높은 신뢰도를 가지고 견고하게 구축할 수 있게 되는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 보강토 옹벽의 옹벽구조체 후방에 연결되어 성토부에 포설되어 옹벽구조체를 지지하는 지오그리드 보강재(100)로서, 종방향으로 후방으로 가면서 신장이 불가능한 비신장형 그리드부재로 이루어진 비신장 구간과, 신장이 가능한 신장형 그리드부재로 이루어진 신장 구간이 교번하여 연속 배치되어 있으며, 신장형 그리드부재는, 종방향으로 길게 연장된 종방향 비신장 필라멘트(2)와, 횡방향으로 길게 연장된 횡방향 신장 필라멘트(1)가 서로 교차하도록 배열되어 그리드 형상을 이루고 있는데; 종방향 비신장 필라멘트(2)는 신장이 되지 않거나 신장 정도가 매우 작은 재료로 이루어진 필라멘트이고, 횡방향 신장 필라멘트(1)는 상하로 압축력을 받게 되면 압착되면서 종방향의 폭이 증가되도록 신장 변형되는 재료로 이루어진 필라멘트이며; 종방향 비신장 필라멘트(2)와 횡방향 신장 필라멘트(1)가 서로 교차하는 부분에서, 종방향 비신장 필라멘트(2)는 상측 필라멘트(2a)와 하측 필라멘트(2b)로 갈라져서 상,하측 필라멘트(2a, 2b)가 꼬여 있는 구조를 가지며, 횡방향 신장 필라멘트(1)는 상,하측 필라멘트(2a, 2b)가 꼬여진 틈에 끼워져서 상측 필라멘트(2a)는 횡방향 신장 필라멘트(1)의 위쪽 면을 감으면서 지나가고 하측 필라멘트(2b)는 횡방향 신장 필라멘트(1)의 아래쪽 면을 감으면서 지나가는 구성을 가지고 있어서; 전방을 향하여 종방향 인발력이 지오그리드 보강재에 작용하게 되면 상,하측 필라멘트(2a, 2b)가 횡방향 신장 필라멘트(1)를 상,하로 가압하여 횡방향 신장 필라멘트(1)를 연직방향으로 압착시켜서 종방향으로 신장되게 만들어서, 신장형 그리드부재에 종방향으로 신장 변형이 발생하게 되는 것을 특징으로 하는 지오그리드 보강재가 제공된다.

또한 본 발명에서는 전방에 옹벽구조체를 축조하고, 옹벽구조체의 후방에는 지오그리드 보강재를 연결하여 지오그리드 보강재를 종방향 후방으로 연장시켜 포설하며 지오그리드 보강재가 매립되도록 성토부를 형성함으로써 보강토 옹벽을 시공하는 방법과, 이러한 방법에 의해 시공되어 구축된 보강토 옹벽이 제공되는데, 본 발명에 따른 보강토 옹벽 및 그 시공방법에서는 상기한 본 발명에 따른 지오그리드 보강재를 사용한다.

본 발명에 따른 지오그리드 보강재, 그리고 이를 이용한 보강토 옹벽 및 그 시공방법에 있어서, 횡방향 신장 필라멘트(1)는 속이 비어져 있는 파이프 형태의 횡방향 단면을 가진 것으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 지오그리드 보강재는, 신장(伸長)이 불가능한 비신장형(非伸長型) 그리드부재로 이루어진 비신장 구간과 신장이 가능한 신장형(伸長型) 그리드부재로 이루어진 신장 구간이 함께 존재하는 복합형 구조를 가지고 있어서, 종래의 비신장형 지오그리드 보강재와 신장형 지오그리드 보강재 각각이 가지고 있던 장점들을 모두 발휘하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 지오그리드 보강재에서는 과도한 종방향의 신장 변형이 발생하지 않게 되므로 보강토 옹벽을 변형이 없고 튼튼한 구조체로 구축할 수 있게 되며, 소정 범위 내의 종방향 신장 변형을 허용하게 되므로 지오그리드 보강재의 손상을 우려하지 않고 옹벽구조체의 후방에서 성토부에 대한 충분한 다짐작업을 수행할 수 있게 되어 견고한 보강토 옹벽의 시공이 가능하게 되는 장점도 발휘하게 된다.

특히, 본 발명에 따른 지오그리드 보강재에서는, 종방향으로 신장 변위가 발생하는 정도와 위치를 원하는 정도로 조절할 수 있으며, 이를 이용하여 보강토 옹벽을 축조하게 되면, 옹벽구조체를 포함한 보강토 옹벽의 파괴 등의 붕괴 사전 징후를 외부에서 알 수 있게 되는 기능 즉, 붕괴 안전(Fail Safe) 기능을 가지는 보강토 옹벽의 구축이 가능하게 되는 장점이 발휘된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지오그리드 보강재의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 지오그리드 보강재의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1의 원 A부분에 대한 개략적인 확대 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 것에 대한 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 것에 대한 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 지오그리드 보강재에서 횡방향 신장 필라멘트가 상,하로 압착되어 종방향으로 신장하는 상태를 보여주는 도 3에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 지오그리드 보강재에서 횡방향 신장 필라멘트가 상,하로 압착되어 종방향으로 신장하는 상태를 보여주는 <신장 구간>에 대한 개략적인 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 지오그리드 보강재에서 횡방향 신장 필라멘트가 상,하로 압착되어 종방향으로 신장하는 상태를 보여주는 도 5에 대응되는 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 지오그리드 보강재에 대한 도 3에 대응되는 개략적인 부분 확대도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 지오그리드 보강재에 대한 도 5에 대응되는 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 11은 도 9의 제2실시예에 따른 지오그리드 보강재에서 횡방향 신장 필라멘트가 압착 변형되는 것을 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 12는 도 11의 상태를 횡방향 측면에서 바라본 형태로 보여주는 도 8에 대응되는 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 지오그리드 보강재를 이용하여 구축된 보강토 옹벽에 대한 횡방향으로의 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 명세서에서는 옹벽구조체의 후방과 배면토사 사이를 이어주는 방향을 "종방향"이라고 기재하고, 이에 수평하게 직교하는 방향 즉, 옹벽구조체의 폭방향을 "횡방향"이라고 기재한다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따른 지오그리드 보강재(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 지오그리드 보강재(100)의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 3에는 <신장 구간>의 구성을 상세히 보여주기 위한 도 1의 원 A부분에 대한 개략적인 확대 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 것에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 3에 도시된 것에 대한 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)은 보강토 옹벽을 이루는 옹벽구조체의 후방에서 성토부에 포설되는 것으로서, 특별히 본 발명의 지오그리드 보강재(100)는 종방향으로 전방에서 후방으로 가면서 신장(伸長)되지 않는 "비신장형(非伸長型) 그리드부재"와 신장이 가능한 "신장형(伸長型) 그리드부재"가 교번하여 연속 배치되어 있는 구성을 가진다. 즉, 본 발명의 지오그리드 보강재(100)는 종방향으로 전방에서 후방으로 가면서 비신장형 그리드부재로 이루어진 <비신장(非伸長) 구간>과 신장형 그리드부재로 이루어진 <신장(伸長) 구간>이 번갈아가면서 연속되어 있는 구성을 가지는 것이다. 도 1 내지 도 5에 예시된 제1실시예의 경우에는 2개의 비신장 구간 사이에 신장 구간이 삽입되어 있는 형태 즉, 종방향으로 전방에서 후방으로 가면서 <제1비신장(非伸長) 구간>, <신장(伸長) 구간> 및 <제2비신장(非伸長) 구간>의 순서로 연속되어 있는 구성을 가지고 있다.

<제1비신장(非伸長) 구간>은 길이가 늘어나지 않는 비신장형 그리드부재로 이루어진 구간인데, 도면에 예시된 실시예의 경우 <제1비신장 구간>의 비신장형 그리드부재는 종래와 마찬가지로 강선(鋼線), 늘어나지 않는 섬유재 등과 같은 "비신장(非伸長) 필라멘트"가 각각 종,횡방향으로 교차하도록 배열되어 그리드(grid) 형상을 이루고 있는 구성을 가지고 있다. 그러나 <제1비신장 구간>의 비신장형 그리드부재는 도면에 예시된 것에 한정되지 않으며, 신장되지 않는 종래의 다양한 그리드부재 형태로 이루어질 수 있다.

<제1비신장(非伸長) 구간>에 연속하여 후방에는 <신장(伸長) 구간>이 존재한다. <신장 구간>은 수평토압으로 인하여 전방을 향하여 인발력이 작용하게 되면 그 길이가 소정 범위 내에서 늘어나도록 신장(伸長) 변형될 수 있는 신장형 그리드부재로 이루어진 구간이다. 구체적으로 본 발명에서 <신장 구간>을 이루는 신장형 그리드부재는 종방향으로 길게 연장된 "종방향 비신장 필라멘트(2)"와, 횡방향으로 길게 연장된 "횡방향 신장 필라멘트(1)"가 서로 교차하도록 배열되어 그리드 형상을 이루고 있는 구성을 가지고 있다. 종방향 비신장 필라멘트(2)는 강선(鋼線), 늘어나지 않는 섬유재 등과 같이 신장이 되지 않거나 신장 정도가 매우 작은 재료로 이루어진 필라멘트이다. <신장 구간>의 종방향 비신장 필라멘트(2)는 앞서 설명한 <제1비신장 구간>을 이루는 비신장형 그리드부재의 종방향 비신장 필라멘트가 길게 연장된 것일 수 있다. 즉, <제1비신장 구간>을 이루는 종방향 비신장 필라멘트가 길게 연장되어 <신장 구간>의 종방향 비신장 필라멘트(2)로서 기능할 수도 있는 것이다. 더 나아가, <신장 구간>의 종방향 비신장 필라멘트(2)는 종방향 후방으로 길게 더 연장되어 후술할 <제2비신장 구간>을 이루는 종방향 비신장 필라멘트로 될 수도 있다. 물론 <신장 구간>의 종방향 비신장 필라멘트(2)는 <제1비신장 구간> 및 <제2비신장 구간>을 이루는 비신장형 그리드부재와 별개의 것으로서 단지 종방향으로 연결되어 존재할 수도 있다.

<신장 구간>의 횡방향 신장 필라멘트(1)는, 상하로 압축력을 받게 되면 압착되면서 종방향으로 그 폭(종방향의 폭)이 증가되도록 변형될 수 있는 재료로 이루어진 선재로서, 도면에 예시된 것처럼 속이 채워져 있는 횡방향 단면을 가진 것일 수도 있지만, 후술하듯이 마치 스트로(straw)처럼 속이 비어져 있는 파이프 형태의 횡방향 단면을 가진 것일 수도 있다. 횡방향 신장 필라멘트(1)는 고무, 합성수지 등과 같은 고신축 재료로 제작될 수 있다.

이와 같이 본 발명에서 "종방향 비신장 필라멘트(2)"와, 횡방향으로 길게 연장된 "횡방향 신장 필라멘트(1)"가 서로 교차하도록 배열되어 그리드 형상을 이루어서 <신장 구간>의 신장형 그리드부재를 형성하게 된다. <신장 구간>에서 횡방향 신장 필라멘트(1)는 복수개가 종방향 간격을 두고 배치되며, 따라서 종방향 비신장 필라멘트(2)와 횡방향 신장 필라멘트(1)가 서로 교차하는 위치는 종방향으로 복수개 지점에 형성된다. 물론 횡방향으로도 종방향 비신장 필라멘트(2)와 횡방향 신장 필라멘트(1)가 서로 교차하는 위치는 복수개 지점에 형성된다.

본 발명에서 종방향 비신장 필라멘트(2)와 횡방향 신장 필라멘트(1)가 서로 교차하는 지점에서는 종방향 비신장 필라멘트(2)가 상측 필라멘트(2a)와 하측 필라멘트(2b)로 갈라져서 상,하측 필라멘트(2a, 2b)가 꼬여 있는 구조를 가지며, 횡방향 신장 필라멘트(1)는 이렇게 상,하측 필라멘트(2a, 2b)가 꼬여진 틈에 끼워져 있는 상태로 종방향 비신장 필라멘트(2)와 교차하게 된다. 즉, 횡방향 신장 필라멘트(1)가 서로 교차하는 부분에서 종방향 비신장 필라멘트(2)는 상측 필라멘트(2a)와 하측 필라멘트(2b)가 꼬여있는 구조를 가지는데, 횡방향 신장 필라멘트(1)가 이에 직교하도록 지나가는 구성을 가지는 것이다. 따라서 도 3 내지 도 5에 상세히 도시된 것처럼 상측 필라멘트(2a)는 횡방향 신장 필라멘트(1)의 위쪽 면을 감으면서 종방향으로 지나가게 되고 하측 필라멘트(2b)는 횡방향 신장 필라멘트(1)의 아래쪽 면을 감으면서 종방향으로 지나가게 된다. 즉, 횡방향 신장 필라멘트(1)는 꼬여 있는 상,하측 필라멘트(2a, 2b)사이에 끼워져 있게 되는 것이다.

<신장 구간>에서 횡방향 신장 필라멘트(1)의 설치 개수는 필요에 따라 정할 수 있으며, 이와 같이 횡방향 신장 필라멘트(1)의 개수를 필요에 맞추어 설정함으로써 지오그리드 보강재(100)의 전체적인 종방향 변형 정도를 원하는 정도로 용이하게 제어할 수 있게 된다.

<신장 구간>의 후방으로는 <제2비신장(非伸長) 구간>이 연속하여 존재한다. <제2비신장 구간>은 앞서 설명한 <제1비신장(非伸長) 구간>과 마찬가지로 길이가 늘어나지 않는 비신장형 그리드부재로 이루어진다. 따라서 <제1비신장 구간>과 이를 이루는 비신장형 그리드부재에 대한 설명은 <제2비신장 구간>에도 동일하게 적용되므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.

도 6에는 도 1에 도시된 지오그리드 보강재(100)에서 횡방향 신장 필라멘트(1)가 상,하로 압착되어 종방향으로 신장하는 상태를 보여주는 도 3에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 1에 도시된 지오그리드 보강재(100)에서 횡방향 신장 필라멘트(1)가 상,하로 압착되어 종방향으로 신장하는 상태를 보여주는 <신장 구간>에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 6의 상태를 횡방향 측면에서 바라본 형태로 보여주는 도 5에 대응되는 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 7 및 도 8에서 점선은 횡방향 신장 필라멘트(1)가 상,하로 압착되기 전의 상태를 나타내고, 실선은 횡방향 신장 필라멘트(1)가 압착되어 종방향으로 신장 변형된 상태를 나타낸다.

본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)를 사용하여 보강토 옹벽이 구축되고, 이러한 보강토 옹벽에서 종방향 전방을 향하여 옹벽구조체를 밀어주도록 인발력이 작용하게 되면, 이러한 인발력은 지오그리드 보강재(100)에 종방향 당겨주는 형태의 인장력으로 작용하게 되고, 이러한 인장력은 <신장 구간>의 종방향 비신장 필라멘트(2)에도 작용한다. 이러한 종방향 인장력에 의해 <신장 구간>의 종방향 비신장 필라멘트(2)가 종방향 양측으로 당겨지면, 횡방향 신장 필라멘트(1)의 상,하에 밀착되어 있던 종방향 비신장 필라멘트(2)의 상,하측 필라멘트(2a, 2b)는 횡방향 신장 필라멘트(1)에 상,하로 압축력을 가하게 된다. 그에 따라 횡방향 신장 필라멘트(1)는 연직방향으로 압착되면서 종방향으로 그 폭(종방향 길이)이 증가하게 된다. 즉, 횡방향 신장 필라멘트(1)는 압착 변형되면서 종방향으로 신장되는 것이다. <신장 구간>에서 복수개의 횡방향 신장 필라멘트(1)가 압착되어 종방향으로 신장되며, 이러한 종방향 신장이 모여서 지오그리드 보강재(100)는 전체적으로 소정 정도의 종방향 변형되고, 이러한 지오그리드 보강재(100)에서의 종방향 변형 허용 구성을 통해서, 보강토 옹벽의 지오그리드 보강재(100)에 작용하는 토압을 경감시킬 수 있게 되는 장점을 발휘하게 된다.

앞서 언급한 것처럼, 본 발명에서 <신장 구간>의 횡방향 신장 필라멘트(1)는 도 1 내지 도 8의 제1실시예처럼 속이 채워져 있는 횡방향 단면을 가진 것일 수도 있지만, 스트로(straw)처럼 속이 비어져 있는 파이프 형태의 횡방향 단면을 가진 것일 수도 있다. 도 9에는 이와 같이 <신장 구간>의 횡방향 신장 필라멘트(1)가 파이프 형태로 속이 비어 있는 횡방향 단면을 가지는 부재로 이루어진 본 발명의 제2실시예에 따른 지오그리드 보강재(100)에 대한 도 3에 대응되는 신장 구간의 일부분에 대한 개략적인 부분 확대도가 도시되어 있다. 도 10에는 도 9의 제2실시예에서 횡방향 신장 필라멘트(1)가 압착 변형되는 것을 보여주는 도 5에 대응되는 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있으며, 도 11에는 도 10의 압착 변형되는 것에 대한 도 6에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 12에는 도 11의 상태를 횡방향 측면에서 바라본 형태로 보여주는 도 8에 대응되는 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 12에서도 점선은 횡방향 신장 필라멘트가 상,하로 압착되기 전의 상태를 나타내고, 실선은 압착되어 종방향으로 신장 변형된 상태를 나타낸다.

도 9 내지 도 12의 제2실시예를 통해서 예시하고 있는 것처럼, <신장 구간>의 횡방향 신장 필라멘트(1)가 파이프 형태로 속이 비어 있는 횡방향 단면을 가지는 부재로 이루어진 경우, 종방향 전방을 향하여 옹벽구조체를 밀어주도록 작용하는 인발력으로 인하여 <신장 구간>의 종방향 비신장 필라멘트(2)가 횡방향 신장 필라멘트(1)를 상,하로 가압하였을 때. 횡방향 신장 필라멘트(1)는 납작하게 압착 변형되면서 종방향으로 더 많이 신장될 수 있다.

본 발명에 따른 보강토 옹벽은 상기한 본 발명의 지오그리드 보강재(100)를 이용하여 구축된다. 본 발명에 따른 보강토 옹벽은 전방에 옹벽구조체(200)가 축조되고, 옹벽구조체의 후방에는 지오그리드 보강재(100)가 연결되어 종방향 후방으로 연장되어 포설되고, 지오그리드 보강재(100)가 매립되도록 성토부가 형성되어 있는 구성을 가진다. 이러한 본 발명의 보강토 옹벽을 구축하는 구체적인 과정은 종래 기술을 이용할 수 있는데, 예를 들어 옹벽 블록을 순차적으로 연직 적층하여 옹벽구조체(200)를 구축하면서, 그 후방으로 옹벽 블록에 종방향으로 연장된 지오그리드 보강재를 연결하여 포설하면서 토사를 소정 높이로 순차적으로 적층하여 성토부를 형성하는 형태로 보강토 옹벽을 구축하게 된다. 이 때, 본 발명에 따른 보강토 옹벽 및 그 시공방법에서는, 종래의 일반적인 비신장형 지오그리드 보강재나 신장형 지오그리드 보강재를 선택하여 사용하는 것이 아니라, 상기한 본 발명의 지오그리드 보강재(100)를 사용하게 되는 것이다.

위에서 설명한 것처럼 본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)는 신장(伸長)이 불가능한 "비신장형(非伸長型) 그리드부재"와 신장이 가능한 "신장형(伸長型) 그리드부재"가 함께 존재하는 복합형 구조를 가지고 있다. 따라서 본 발명의 지오그리드 보강재(100)는 종래의 비신장형 지오그리드 보강재와 신장형 지오그리드 보강재 각각이 가지고 있던 장점들을 모두 발휘하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)에서는 과도한 종방향의 신장 변형이 발생하지 않게 되므로 보강토 옹벽을 변형이 없고 튼튼한 구조체로 구축할 수 있게 되는 것이다. 또한 본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)에서는 소정 범위 내의 신장 변형을 허용하게 되므로, 지오그리드 보강재(100)의 손상을 우려하지 않고 옹벽구조체의 후방에서 성토부에 대한 충분한 다짐작업을 수행할 수 있게 되어, 견고한 보강토 옹벽의 시공이 가능하게 되는 장점도 가지는 것이다.

즉, 종래의 비신장형 지오그리드 보강재는 그 길이가 늘어나지 않으므로, 비신장형 지오그리드 보강재에 허용 단면력을 초과하는 토압이 작용하게 되면 절단될 수 있고, 그에 따라 보강토 옹벽에 급작스러운 붕괴가 발생할 수 있으며, 이러한 보강토 옹벽의 급작스러운 붕괴를 사전에 인지할 수 없게 된다는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)는 신장형 그리드부재로 이루어진 <신장 구간>이 존재하여 소정 범위의 종방향 변형을 허용하는 구성을 가지고 있으므로, 보강토 옹벽에서 옹벽구조체의 전방을 향하여 종방향으로 소정 토압이 작용하게 되면 <신장 구간>에서의 종방향 신장 변형에 의해 토압을 수용하게 되고, 보강토 옹벽의 시공과정에서 발생하는 종방향으로의 초기 변형을 수용하게 되는 것이다.

특히, 본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)에서 <신장 구간>의 위치 즉, 지오그리드 보강재(100)의 종방향 전체 길이에서 <신장 구간>이 형성되는 위치와 그 종방향 길이, 그리고 신장 정도(종방향 변위 정도)는 필요에 맞춰서 설정함으로써, 종방향으로 신장 변위가 발생하는 정도와 위치를 원하는 정도로 조절할 수 있게 된다. 더 나아가, 본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)에서 <신장 구간>을 이루는 횡방향 신장 필라멘트(1)의 횡방향 단면 크기, 그 형상(중공을 가진 파이프 형상, 또는 막혀 있는 형상 등), 재질 등을 필요에 맞게 선정함으로써, 압착되어 종방향으로 신장되는 정도를 제어할 수 있게 되고, 그에 따라 보강토 옹벽에서의 종방향 변위를 원하는 정도에 맞추어서 조절할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명의 지오그리드 보강재(100)를 이용하여 구축된 보강토 옹벽에서는, 신장 구간에서의 종방향 변형이 발생하게 되면 옹벽구조체에는 소정 범위 내의 전방 변위가 유발되는데 관리자는 이를 통해서 옹벽구조체의 붕괴 가능성 등을 사전에 인지할 수 있게 된다. 도 13에는 본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)를 이용하여 구축된 보강토 옹벽에 대한 횡방향으로의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 13에서 도면부호 X로 표시된 선은 지반의 파괴예정선(X)이다. 도 13에서 본 발명의 지오그리드 보강재(100)는 굵은 선으로 간략하게 표현하였는데, 특별히 본 발명의 지오그리드 보강재(100)의 <신장 구간>은 상대적으로 더 굵은 선으로 표시하였다. 본 발명의 지오그리드 보강재(100)를 옹벽구조체(200)에 결합하여 후방의 성토부에 포설함에 있어서는 도 13에 예시된 것처럼 지반의 파괴예정선(X)이 <신장 구간>에 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우 옹벽구조체(200) 후방의 지반에서 파괴예정선(X)을 따라 균열이 발생하였을 때, 신장 구간에서 지오그리드 보강재(100)에는 종방향 신장 변형이 발생하게 되고, 그에 따라 옹벽구조체(200)는 소정 범위 내에서 전방으로 변위된다. 관리자는 이러한 옹벽구조체(200)의 전방 변위 상태를 관찰함으로써 옹벽구조체(200)의 붕괴 가능성 등을 사전에 인지할 수 있게 되고 필요한 조치를 취할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 따른 지오그리드 보강재(100)를 이용하게 되면, 옹벽구조체를 포함한 보강토 옹벽의 파괴 등의 붕괴 사전 징후를 외부에서 알 수 있게 되는 기능 즉, 붕괴 안전(Fail Safe) 기능을 가지는 보강토 옹벽의 구축이 가능하게 되는 매우 유리한 효과가 발휘되는 것이다.

1: 횡방향 신장 필라멘트
2: 종방향 비신장 필라멘트
2a: 상측 필라멘트
2b: 하측 필라멘트
100: 지오그리드 보강재
200: 옹벽구조체

Claims (4)

1. 보강토 옹벽의 옹벽구조체 후방에 포설되어 옹벽구조체를 지지하는 지오그리드 보강재로서, 종방향으로 후방으로 가면서 신장되지 않는 비신장형 그리드부재로 이루어진 제1비신장 구간과, 신장이 가능한 신장형 그리드부재로 이루어진 신장 구간과, 신장되지 않는 비신장형 그리드부재로 이루어진 제2비신장 구간이 순차적으로 연속 배치되어 있으며,
   제1비신장 구간과 제2비신장 구간을 이루는 비신장형 그리드부재 각각은 비신장 필라멘트가 종방향 및 횡방향으로 교차하도록 그리드 형상을 이루고 있으며;
   신장 구간을 이루는 신장형 그리드부재는 종방향 비신장 필라멘트와 횡방향 신장 필라멘트가 서로 교차하도록 배열되어 그리드 형상을 이루고 있는데, 종방향 비신장 필라멘트는 신장이 되지 않는 재료 또는 저신장 재료로 이루어진 필라멘트이고, 횡방향 신장 필라멘트는 상하로 압축력을 받게 되면 압착되면서 종방향의 폭이 증가되도록 신장 변형되는 재료로 이루어진 필라멘트이며;
   종방향 비신장 필라멘트와 횡방향 신장 필라멘트가 서로 교차하는 부분에서, 종방향 비신장 필라멘트는 상측 필라멘트와 하측 필라멘트로 갈라져서 상,하측 필라멘트가 꼬여 있고, 횡방향 신장 필라멘트는 상,하측 필라멘트가 꼬여진 틈에 끼워져서 상,하측 필라멘트가 각각 횡방향 신장 필라멘트의 위쪽과 아래쪽 면을 감으면서 지나가는 구조를 가지고 있어서;
   종방향 인장력이 지오그리드 보강재에 작용하면 신장 구간을 이루는 신장형 그리드부재에서 종방향 비신장 필라멘트를 이루는 상,하측 필라멘트가 횡방향 신장 필라멘트를 상,하로 가압하여 압착시켜서 종방향으로 신장되게 만들어서, 신장형 그리드부재에 종방향의 신장 변형이 발생하게 되는 것을 특징으로 하는 지오그리드 보강재.
2. 제1항에 있어서,
   횡방향 신장 필라멘트는 속이 비어져 있는 파이프 형태의 횡방향 단면을 가진 것을 특징으로 하는 지오그리드 보강재.
3. 전방에 옹벽구조체가 축조되어 있고;
   옹벽구조체의 후방에는 지오그리드 보강재가 연결되어 종방향 후방으로 연장되어 포설되어 있으며;
   지오그리드 보강재가 매립되도록 성토부가 형성되어 있는 구성을 가지며;
   상기 지오그리드 보강재는, 청구항 제1항 또는 제2항에 따른 지오그리드 보강재로 이루어진 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽.
4. 전방에 옹벽구조체를 축조하는 단계;
   옹벽구조체의 후방에 지오그리드 보강재를 연결하고, 상기 지오그리드 보강재를 종방향 후방으로 연장시켜 포설하는 단계; 및
   상기 지오그리드 보강재가 매립되도록 성토부를 형성하는 단계를 포함하며;
   상기 지오그리드 보강재는, 청구항 제1항 또는 제2항에 따른 지오그리드 보강재인 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽의 시공방법.

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