KR102522972B1 - 내진 성능 향상을 위한 성토 다짐기 및 이를 이용한 다짐방법 - Google Patents

Abstract

각각 반지름이 a, 반지름이 b(a＞b)인 두 개의 원을 일부분 겹쳐놓고, 각 원의 외곽부를 선으로 연결하여 전체적으로 오뚜기 형상으로 이루어진 형성된 다짐판을 포함하거나, 반지름이 a의 원이 나란히 두 개 붙어 있고, 그 중앙부 위에 반지름이 b(a＞b)인 원이 놓여 있으며, 각 원의 외곽부를 선으로 연결하여 전체적으로 삼각의 형상으로 이루어진 다짐판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다짐기 및 이를 활용한 다짐방법에 관한 것이다.

Description

내진 성능 향상을 위한 성토 다짐기 및 이를 이용한 다짐방법{The vibrating compactor and compacting method therof for earthquake capacity advancement}

일반적으로 토목 또는 건축 현장은 암반부 또는 대지를 절개함에 따라 형성되는 절토부의 절개면에 대한 보강이나 지반을 성토하는 과정에서 고도가 다른 영역 간에 발생되는 성토부의 경사면에 대한 보강이 고려되어야 한다.

절토부는 임의적인 절개에 의하여 형성된 경사를 갖는 절개면에 대한 구조물이며, 성토부는 성토하는 과정에서 고도차로 형성되는 경사면에 대한 구조물이다.

한편, 댐이나 방파제 또는 도로 등의 성토에서 수행되는 성토작업은 성토체 및 구조물의 재하에 따른 침하가 발생하지 않도록 하기 위하여 다짐작업이 필수적이며 다짐작업이 불량할 경우에는 성토체의 강도 약화, 투수성 증가, 지지력 약화, 과도한 침하 등이 발생할 수 있다.

특히 성토부를 조경석(자연석)으로 치장하는 경우 조경석의 뒷채움부의 보강이 매우 중요하고, 이는 곧 구조물 의 전체적인 강성 및 내진 성능에 직접적으로 관련된 것이라고 할 수 있다.

그러나 이러한 다짐의 중요성에도 불구하고, 현장에서는 노무자의 주관적인 판단하에 진돈다짐기을 통한 작업이 이루어지고 있으며, 이러한 주관적인 작업은 다짐의 균질성 확보를 곤란하게 하는 한편, 부분별로 목표하는 다짐 강도에 미달하는 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 종래의 진동다짐기의 다짐판은 그 형상이 직사각형의 일률적인 것으로 되어 있고, 조경석의 뒷채움부 및 성토부 등은 그 평면이 부정형으로 되어 있어 구석까지 꼼꼼하게 다짐하는 것이 사실상 불가능한 것이었다.

나아가 다짐이 과도하면 성토재의 세립화, 지반의 파괴 등이 발생할 수 있고, 반대로 다짐이 부실하면 지반의 부등침하, 지지력의 약화 발생 등이 발생하는 문제점이 생기기에 다짐의 적정한 강도 및 횟수는 다짐의 균일성 확보를 위해 반드시 요구되는 사항이라고 할 수 있다.

도 1은 종래의 진동다짐기에 대한 사진이다.

작업자는 시공 현장에서 진동다짐기를 이동시키면서 성토면을 다짐하게 되는데, 이러한 종래의 기술은 조경석이나 치장석을 위치시키고 뒷채움토를 다짐함에 있어서, 협소한 배후 공간을 고려하지 않고 일률적인 사각형 형상의 다짐판을 사용하기 때문에 조경석 후면에 국소적으로 다짐의 불량이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

또한 종래의 다짐 작업은 통상적인 상대밀도를 가지는 일반적인 토양을 다짐함에 있어서, 다짐의 진동수를 고려하지 않고 작업자가 임의로 진동수를 설정하여다짐 작업을 진행함으로써 최적의 다짐 결과를 얻지 못하는 단점이 있는 것이다.

또한 종래의 진동다짐기를 통한 다짐작업은 작업자가 자신의 주관적인 판단으로 다짐의 시간 및 횟수 등을 정하여 다짐함으로써 성토의 대한 다짐의 최적 시간 및 횟수를 고려하지 않아 과도하게 다짐이 되거나, 반대로 부실한 다짐이 되는 문제점이 있었다.

특히 필요 이상의 과도한 다짐은 성토의 다짐 강도에 악영향을 끼치는 것 뿐만 아니라 불필요한 시간을 투입하게 만들어 공사 전체적으로 공기가 늘어나게 되는 문제점을 가지고 있는 것이다,

결국 종래의 진동다짐기에 의한 다짐작업은 다짐 진동수, 다짐 횟수 등을 전혀 고려하지 않고 단순히 작업자의 주관적인 판단에 의해 다짐 작업을 수행함으로써 다짐면 전체에 걸쳐 균일한 다짐이 어려울 뿐만 아니라, 해당 성토가 최적의 다짐 강도가 되는 시점까지의 다짐을 완성하는 것이 불가능한 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 사항을 기술적 해결과제로 한다.

본 발명에 따른 진동다짐기는 단순한 사각형의 다짐판에서 벗어나 기하학적인 형상의 다짐판으로 구성되어 있어 조경석 등의 뒷채움토를 다지함에 있어서 협소한 공간까지도 작업자가 용이하게 다짐이 가능한 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에 따른 진동다짐기는 최적의 다짐이 가능한 다짐판의 형상 및 진동수를 제공함으로써 현장에서 객관적인 정량적 다짐이 가능한도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에 따른 진동다짐기는 다짐의 시간 및 횟수를 제공함으로써 작업시간을 효율적으로 관리할 수 있어 결과적으로 공기 단축에도 도움이 되는 것을 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 진동다짐기 및 다짐 방법은,

각각 반지름이 a, 반지름이 b(a＞b)인 두 개의 원을 일부분 겹쳐놓고, 각 원의 외곽부를 선으로 연결하여 전체적으로 오뚜기 형상으로 이루어진 형성된 다짐판을 포함하고,

다짐판의 밑변 중앙부에서

에 의해서 계산되는 거리(D)만큼 이격된 지점에 다짐 하중의 재하가 이루어지는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 진동다짐기 및 다짐 방법은, 반지름이 a의 원이 나란히 두 개 붙어 있고, 그 중앙부 위에 반지름이 b(a＞b)인 원이 놓여 있으며, 각 원의 외곽부를 선으로 연결하여 전체적으로 삼각의 형상으로 이루어진 형성된 다짐판을 포함하고,

다짐판의 밑변 중앙부에서

에 의해서 계산되는 거리(D)만큼 이격된 지점에 다짐 하중의 재하가 이루어지는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 진동다짐기 및 다짐 방법은,

상기 다짐기를 활용한 성토 다짐에 있어서,

a = 7 ~ 8 cm, b = 12 ~ 14 cm이고, 다짐의 진동수를 17~23 Hz로 하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 진동다짐기 및 다짐 방법은,

1회 다짐시간은 20 ~ 30 초로 하고, 다짐횟수는 5 ~ 7회로 실시하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

본 발명에 따른 진동다짐기는 기하학적인 형상의 다짐판으로 구성되어 있어 조경석 등의 뒷채움토를 다짐함에 있어서 협소한 공간까지도 작업자가 용이하게 다짐이 가능함으로써 작업의 시공성을 확보하는 효과를 가진다.

본 발명에 따른 진동다짐기는 최적의 다짐이 가능한 다짐판의 형상 및 진동수를 제공함으로써 현장에서 객관적인 정량적 다짐이 가능하도록 함으로써 시공의 품질의 균일성을 확보하는 효과를 가진다.

본 발명에 따른 진동다짐기 및 다짐방법은 기하학적인 다짐판의 형상과 최적의 다짐 조건을 제시함으로써 다짐 강도를 극대화시켜 구조물의 내진 성능을 향상시키는 효과를 가진다.

본 발명에 따른 진동다짐기는 다짐의 시간 및 횟수를 제공함으로써 작업시간을 효율적으로 관리할 수 있어 공기를 단축시키는 효과를 가지는 한편, 시공상의 경제성도 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 진동다짐기에 대한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 다짐판의 형상을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 다짐판의 다른 실시예에 대한 형상을 나타낸 것이다.
도 4는 다짐판(지름=15cm)에 있어서 다짐 진동수에 따른 다짐도의 연관성을 나타낸 도면이다.
도 5는 다짐판(지름=26cm)에 있어서 다짐 진동수에 따른 다짐도의 연관성을 나타낸 도면이다.
도 6은 다짐횟수에 따른 다짐도의 연관성을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 기준으로 본 발명에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 다짐판은 통상적인 토목 공사에 사용되는 것을 목적으로 한 것임을 먼저 밝힌다. 따라서 토양의 상대밀도가 매우 작거나(상대밀도가 35 미만) 매우 큰 값(상대밀도가 70을 초과)을 가지는 이례적인 경우의 성토에 대해서는 그 적용이 부적합할 수 있다.

우선 본 발명에 따른 진동다짐기는 기존의 다짐기와는 차별화된 형상의 다짐판을 포함한다. 성토면이나 절개면 또는 자연석 옹벽의 배면 등을 다짐함에 있어서 협소한 공간이 많아 현장에서 다짐 공사를 하는 경우 상당한 불편함이 발생한다.

본 발명에 따른 다짐판은 전체적으로 오뚜기 형상이거나 삼각의 형상(모서리각은 원만하게 처리)으로 구성함으로써 작업자가 다짐 작업시 협소한 공간까지도 용이하게 작업이 가능하도록 한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 다짐판의 형상을 나타낸 것이다.

a는 큰 원의 반지름이고, b는 작은 원의 반지름이고, D는 다짐판의 도심을 나타내는 것이다.

본 발명에 따른 다짐판은,

각각 반지름이 a, 반지름이 b(a＞b)인 두 개의 원을 일부분 겹쳐놓고, 각 원의 외곽부를 선으로 연결하여 전체적으로 오뚜기의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 다짐판의 앞단과 뒷단의 폭을 달리 함으로써 작업자가 보다 용이하게 다짐 작업을 하는 것이 가능할 것이다.

한편 다짐을 위한 재하 하중은 다짐판의 도심(질량중심)에 작용하여야 한다. 만약에 다짐기의 다짐 하중이 면적의 도심에 작용하지 않는다면 편심에 따른 하중재하로 인하여 다짐 작업이 제대로 이루어질 수 없는 것는 물론 다짐기의 수명도 단축될 것이다.

도심은 해당 면의 단면1차모멘트를 면적으로 나눈 값에 해당하므로,

다짐판의 밑변 중앙부에서

에 의해서 계산되는 거리(D)만큼 이격된 지점에 다짐 하중의 재하가 이루어지게 된다. 후술하겠지만, 이렇게 재하가 이루어짐으로써 다짐판의 상기 형상에 따른 최적의 다짐이 이루어지게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 다짐판의 다른 실시예에 대한 형상을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 다짐판은,

반지름이 a의 원이 나란히 두 개 붙어 있고, 그 중앙부 위에 반지름이 b(a＞b)인 원이 놓여 있으며, 각 원의 외곽부를 선으로 연결하여 전체적으로 삼각의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 경우 다짐판의 도심은 다짐판의 밑변 중앙부에서

에 의해서 계산되는 거리(D)만큼 이격된 지점이고 이 지점에 다짐 하중의 재하가 이루어지게 된다.

도 4는 다짐판(지름=15cm)에 있어서 다짐 진동수에 따른 다짐도의 연관성을 나타낸 도면이고, 도 5는 다짐판(지름=26cm)에 있어서 다짐 진동수에 따른 다짐도의 연관성을 나타낸 도면이다.

통상적으로 토목공사에서 접하게 되는 토양은 상대밀도가 35 ~ 70 의 범위에 있다. 이에 따라 출원인은 상대밀도가 35 ~ 70 의 범위에 있는 통상의 토양을 대상으로 다짐의 최적 효율이 이루어지는 물리적 임계치를 찾기 위한 실험을 진행하였다.

도 4 및 도 5에 나타나는 바와 같이.

지름이 15cm인 다짐판의 경우에는 다짐 진동수를 23Hz로 했을때 가장 다짐도가 양호하게 나타났으며, 지름이 26cm인 다짐판의 경우에는 다짐 진동수를 17Hz로 했을때 가장 다짐도가 양호하게 나타났다. 출원인은 각 원의 지름을 15cm와 26cm로 임의로 정하고(현장에서 실제로 가장 사용하기 쉬울 것으로 판단되는 사이즈로 정함) 이에 대하여 가장 최적의 다짐이 되는 진동수를 실험하였다.

한편 시험 토양은 통상적인 상대밀도를 가지는 것으로서 약 30 ~ 70의 상대밀도 값을 가지는 것을 대상으로 하였다.

이에 따라 본 발명에 따른 진동다짐 방법은, a = 7 ~ 8 cm, b = 12 ~ 14 cm이고, 다짐의 진동수를 17~23 Hz로 하는 것을 제안한다.

크기가 서로 다른 두 개의 원이 일부 겹쳐진 형상으로서, 그 도심에 다짐 하중이 재하될 경우 각 원에 균등하게 하중이 재하되면서 상기의 특정한 범위의 진동수를 가하게 되면 최적의 다짐도를 확보할 수 있을 것이다.

결국 본원발명은 전체적인 그 폭에 변화를 주어 작업자의 시공성을 좋게 하면서도 최적의 다짐도를 확보할 수 있게 되는 것이다.

도 6은 다짐횟수에 따른 다짐도의 연관성을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 진동다짐기 및 다짐 방법은, 1회 다짐시간은 20 ~ 30 초로 하고, 다짐횟수는 5 ~ 7회로 실시하는 것을 특징으로 한다.

다짐시간 및 다짐 횟수를 그 이하로 하게 되면 충분한 다짐 강도가 확보되지 않기 때문에 적정 다짐강도를 위해서는 일정값 이상의 다짐이 필요하다. 한편 다짐횟수가 6회를 초과하면 다짐강도의 유의미한 변화가 없었고, 이에 따라 본 발명은 최고의 다짐강도를 내면서도 더이상의 불필요한 다짐을 방지하기 위하여 다짐횟수를 5~ 7회로 제안한다.

한편, 상기 다짐시간에 따른 다짐 횟수를 그 이상으로 하면 과다짐이 되고, 이 경우 성토재가 세립화되거나 하는 등의 이유로 다짐 강도가 오히려 떨어지게 되는 문제점이 발생하게 되고 최악의 경우에는 지반의 파괴로까지 이어질수 있다.

이에 따라 본원발명은 불필요한 더이상의 과다짐을 방지하여 구조물의 안전성을 확보할 수 있을 것이다.

이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

D : 무게 중심(centroid)

Claims (4)

1. 내진 성능 향상을 위한 성토의 다짐방법에 있어서,
   
   각각 반지름이 a, 반지름이 b(a＞b)인 두 개의 원을 일부분 겹쳐놓고, 각 원의 외곽부를 선으로 연결하여 전체적으로 오뚜기 형상으로 이루어진 다짐판을 사용하며,
   상기 다짐판의 밑변 중앙부에서

   

   에 의해서 계산되는 거리(D)만큼 이격된 지점에 다짐 하중의 재하가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하고,
   
   a = 7 ~ 8 cm, b = 12 ~ 14 cm이고,
   다짐의 진동수를 17~23 Hz로 하는 것을 특징으로 하는,
   내진 성능 향상을 위한 성토의 다짐 방법.
   
2. 내진 성능 향상을 위한 성토의 다짐방법에 있어서,
   
   반지름이 a의 원이 나란히 두 개 붙어 있고, 그 중앙부 위에 반지름이 b(a＞b)인 원이 놓여 있으며, 각 원의 외곽부를 선으로 연결하여 전체적으로 삼각의 형상으로 이루어진 다짐판을 사용하며,
   상기 다짐판의 밑변 중앙부에서

   

   에 의해서 계산되는 거리(D)만큼 이격된 지점에 다짐 하중의 재하가 이루어지는 것을 특징으로 하고,
   
   a = 7 ~ 8 cm, b = 12 ~ 14 cm이고,
   다짐의 진동수를 17~23 Hz로 하는 것을 특징으로 하는,
   내진 성능 향상을 위한 성토의 다짐 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   1회 다짐시간은 20 ~ 30 초로 하고, 다짐횟수는 5 ~ 7회로 실시하는 것을 특징으로 하는 내진 성능 향상을 위한 성토의 다짐 방법.
   
4. 삭제

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