KR20010084709A - 폐타이어 트레드를 이용한 지반보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반보강공법에 관한 것으로, 타이어 외륜부(tread)의 고무사이에 포함된 인장강도가 큰 강선으로 인한 타이어의 내압성을 반영구적인 흙의 보강기능으로 이용하기 위한 것이다.

강선으로 보강되지 않고 횡압력의 저항에 도움이 되지 않는 원으로 된 타이어의 양쪽 측면부(1)를 제거한 후 다시 외륜부(3)를 수직으로 절단하여 펴서 직선의 긴 띠(belt)모양(4)으로 연결하고 이러한 여러 개의 긴 띠를 세워서 측면부를 일정간격으로 접합하여(5) 벌집모양의 셀(6)을 제작하고 제작된 셀을 노면에 깔고 흙이나 자갈을 성토하여 지반 보강용으로 사용하기 위한 것이다. 본 발명은 특히 폐자원을 활용하고 폐타이어의 트레드인 외륜부 고무사이에 삽입되어 있는 섬유와 강선의 인장강도를 활용한 것으로 흙을 구속하여 지반의 변형을 억제할 뿐만 아니라 전단저항을 증대시켜 사면의 안정성 증대, 외력에 의한 지반 침하 감소, 폐타이어의 재활용으로 환경문제를 일소하고, 특히 경제적으로 시공할 수 있다는 특징이 있다.

Description

폐타이어 트레드를 이용한 지반보강 공법{Reinforced Earth Method Using Tread of Worn Rubber Tires}

본 발명은 토목공사용 지반보강공법에 관한 것으로, 폐타이어의 특징을 이용하기 위하여 타이어의 측면부(1)를 제거한 후 외륜부(3)를 수직으로 절단하여 보강띠(4)로 만든 후 여러 개의 띠를 일정 간격으로 접합하여(5) 벌집모양의 타이어 셀(6)을 만들어 지반보강에 사용하기 위한 것이다.

타이어를 세웠을 때 노면접촉부(2), 즉 트레드에는 인장강도가 큰 다수의 강선이 들어 있어 높은 압력에 견딜 수 있도록 만들어져 있으며 고무로 피복되어 있어 어느 정도의 탄력성이 있고, 측면부(1)에는 강선이 없다. 따라서 측면부를 잘라낸 후(3) 다시 수직으로 절단하여 긴 띠 모양으로 만들고(4) 긴 띠를 일정간격으로 접합(5)하여 벌집모양의 셀(6)로 만들어 시공하고자 하는 현장의 바닥에 깔고 셀 내부에 토사를 채워 다지는 방법이다.

타이어는 외륜부(2)에는 고무사이에 인장강도가 큰 다수의 강선이 삽입되어 있어서 셀내의 흙이 하중을 받거나 정지상태 때의 횡토압에 대한 저항성이 대단히 커서 변형을 억제하는 역할을 한다.

보강되지 않은 지반은 도 4의 a와 같이 흙이 히빙(heaving)되거나 수평방향으로 변형이 크게 일어나는 반면에 보강된 지반은 도 5의 b와 같이 셀이 변형에 저항하는 역할을 하게 된다. 이러한 거동의 예가 도 3의 a에 보인 사면의 상층부에서의 거동이다. 강선이 없이 고무만으로 되어 있어도 지반 변형을 억제할 수 있으나 인장강도가 큰 강선이 보강됨으로 인하여 변형을 현저히 억제할 수 있다. 또한 도 3의 a에 보인 사면의 경사부나 도 3의 b의 토류벽은 셀 내부의 토사가 각각의 셀로 구속되어 변형을 억제할 뿐만 아니라 셀로 보강된 부분 전체가 하나의 덩어리(mass)로서 중력식 옹벽과 같이 횡압력에 저항하는 역할을 하게 된다. 셀로 된 각 층의 상하는 연결하지 않아도 충분한 전단 저항을 발휘하게 된다.

따라서 본 발명에 의한 공법으로 보강, 시공된 지반은 그렇지 않은 지반보다 지반의 변형을 현저히 억제하여 안전성을 향상시킬 수 있고 폐자원의 재활용으로경제적인 시공을 할 수 있다. 또한 지반내로 화학적인 용액의 유입이 없을 경우 내구년한이 대단히 길을 뿐만 아니라 셀 내부에 초목의 식재가 가능하다

타이어의 장점인 내압성과 내구성을 사면의 보호와 사면의 안전율 증진, 지반 변형의 억제 등 지반보강에 사용할 목적으로 발명되었다. 또한 날로 증가되고 있는 폐타이어의 재활용으로 환경문제를 줄이고 경제성을 제고하는 데 목적이 있다.

본 발명은 타이어의 장점을 지반보강에 활용하기 위한 것이다. 타이어의 활용은 그간 선진 외국이나 국내에서 여러가지 방법으로 이루어지고 있으나 대부분이 폐타이어 전체를 측면부 절단없이 결합한 후 그 내부에 토사나 콘크리트를 채워 사용하는 것으로 본 발명과 같이 타이어의 양쪽 측면부를 절단하고 다시 수직으로 절단하여 띠로 연결하여 활용한 것은 없다. 기존의 방법은 결합 후 타이어내부에 토사나 콘크리트의 주입이 어려워 공사에 번거로움이 많다. 따라서 본 발명에서는 그 동안 개발되지 않은 측면부를 절단한 후 다시 수직으로 절단한 후 벌집모양으로 결합하여 타이어 외륜부에 삽입된 강선의 특징을 지반보강에 사용되는 공법에 관한 것이다.

현재 흔히 사용되고 있는 토류구조물(흙을 가두는 구조물)로서 콘크리트 옹벽 구조물은 자체중량으로서 배면의 토압을 받는 것으로 현장에서 시공해야 하며 다량의 콘크리트를 필요로 한다. 따라서 구조체의 중량이 무거워 기초지반의 지지력이 작은 상태에서 사용할 수 없으며 시공과 양생을 필요로 하고 공사기간이 길어 비경제적이라 할 수 있다.

콘크리트구조물외에 토류구조물로는 보강토구조물, 쉬트파일 등을 사용한 구조물 등을 들 수 있다. 보강토구조물 중 보강토 옹벽과 보강토 옹벽용 셀구조물은 콘크리트 옹벽에 비하여 시공기간이 짧고 경량이며 외국의 문헌에 의하면 콘크리트옹벽보다 경제적이라고 알려져 있으나 국내에서 시공되고 있는 보강토 구조물은 주로 폴리에틸렌(Polyethylene)으로 제작된 보강띠(reinforced strip), 보강용 그리드(grid), 보강용 셀(cell) 등을 수입에 의존하고 있어서 폐타이어로 이를 대체할 경우 기능도 우수하며 훨씬 경제적이다.

본 발명은 상기와 같은 폐타이어의 재활용에 의한 지반보강으로 토목구조물의 안전성 제고와 경제성 향상, 그리고 폐자원 처리로 인한 환경문제를 해소하기 위하여 폐타이어를 이용하는 것이다.

도 1은 폐타이어와 외륜부(tread)와 측면부를 제거한 폐타이어(3)

도 2는 측면부를 제거한 후 절단하여 제작된 폐타이어보강띠(4)와 폐타이어 보강띠를 접합한 벌집모양의 셀(6)

도 3은 폐타이어 셀을 사면보강과 옹벽으로 사용한 예

도 4는 보강된 셀의 변형거동 메카니즘

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 타이어 측면부 2 : 타이어 외륜부(트레드) 3 : 측면부가 제거된 타이어 4,5 : 타이어 띠 6 : 타이어 띠를 접합한 셀 7,8 : 연결용 볼트

이하 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[도 1] 1은 폐타이어, 3은 타이어 측면부(1)를 제거한 한개의 셀

[도 2] 4는 3의 셀을 수직으로 절단하여 리벳 또는 볼트로 연결 제작된 타이어 보강띠, 5는 볼트(7,8)를 사용하여 보강띠의 측면(4)을 일정간격으로 잡아 당긴 것이며 6은 최종적인 결합물이다. 8은 도 3과 같이 지중에 고정시킬 때 사용하기 위한 볼트이다. 셀내에 토사를 포설하고 다지면 보강띠에 의하여 변형이 현저히 억제된다.

[도 3] (a)는 벌집모양의 타이어 셀을 사면 보강에 사용한 예로서 셀의 결합체가 움직이는 것을 방지하기 위하여 강봉의 고정 핀을 사용한 것이며 사면 상단의 셀은 하중을 받았을 때 셀내의 흙의 변형을 억제하는 역할을 하며, 비탈면의 셀은 셀내부 흙의 흘러내림을 방지하고 일체화된 덩어리로서 내부의 흙이 변형되는 것을 억제하는 부분적인 역할을 한다.

(b)는 타이어 셀로 구성된 옹벽을 보인 예로서 셀내에 구속된 흙이 덩어리(mass)로서 작용하여 중력식 옹벽과 같이 횡토압에 저항하는 역할을 한다.

[도 4] (a)는 기초의 지지력 파괴 메카니즘을 보인 것으로 흙이 하중을 받았을 때 기초아래의 흙은 그림에서 보는 바와 같이 변형되어 침하와 히빙(heaving)을 일으킨다.

(b)는 타이어 셀로서 기초가 보강된 것으로서 기초아래 흙의 횡방향 변형이 억제되며 히빙이 억제됨을 보이고 있다.

본 발명은 강력한 내압에 견딜 수 있는 타이어의 재료적 특성과 폐자원의 활용을 기대할 수 있을 뿐만 아니라 시공의 편리성, 경제성, 지반내에서의 반영구적인 보강기능을 추구할 수 있으며 초목의 식재로 양호한 가로변, 수변의 환경을 조성할 수 있다.

Claims (1)

1. 폐타이어를 이용하여 지반을 보강함에 있어서, 타이어의 양쪽 측면부를 제거한 후 하나의 셀로 만들고 셀의 외륜부를 수직으로 절단하여 타이어 띠를 만들어 연결구로서 여러 개 연결하는 단계, 연결된 긴 띠의 폭이 넓은 측면부를 일정 간격마다 접합 연결하여 타이어 띠의 결합체를 만들고 시공하고자 하는 지반면에 깔고 잡아당겨 편 후, 흙을 포설하여 단층 또는 적층으로 다져 지반을 보강시킴을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 지반보강 공법.