KR200203646Y1 - 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구에 관한 것으로서, 더 상세하게는 일반구조용 이형철근을 지하굴착이나 경사면 안전공사의 지중에 매입되는 보강재로 사용시 이형철근인 보강재의 가공없이 2차 프리스트레스를 도입할 수 있는 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구에 관한 것으로,

지중에 매립되는 보강재(16)의 외측에, 내경이 내협외광 형태의 구멍이 형성된 암콘(32)이 끼워지고 다시 외면이 내협외광 형태로 되고 등분제작된 원뿔대 모양의 쐐기(30)가 끼워져 보강재(16)의 외주면을 가압고정토록 되는 보강재 정착구에 있어서:

상기 암콘(32)의 외주면에 나사산(32a)이 형성되어 상기 나사산(32a)과 대응되는 나사산(34a)이 내주면에 형성된 장력 도입용 너트(34)와 나합됨을 특징으로하는 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구이다.

Description

2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구{rihforcement fixer for secondary pre-stress}

본 고안은 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구에 관한 것으로서, 더 상세하게는 일반구조용 이형철근을 지하굴착이나 경사면 안전공사의 지중에 매입되는 보강재로 사용시 이형철근인 보강재의 가공없이 2차 프리스트레스를 도입할 수 있는 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩 지하공사나 사면에 구조물을 건설하는 경우, 경사 및 수직으로 굴착된 사면에 안정화를 이루는 흙막이 공사가 시행되는 것으로, 이와 같은 종래의 흙막이 공사는 엄지말뚝, 횡널말뚝, 쉬트 파일(sheet pile) 등을 이용한 버팀공법이지만 이런 공법은 대형 천공장비를 사용하기 때문에 말뚝 등을 설치하는데 수반되는 소음과 진동이 문제가 되며, 또한 버팀대가 시공 공간을 좁게 만들어 굴토토사의 운반의 어려움이 있으며, 어스 앙카(earth anchor) 공법은 굴토공사 자체가 용이하기는 하나 시공시간이 오래 걸리는 단점과 아울러 앙카에 길이가 매우 길어 대상부지 밖으로 가시설 구조체가 형성될 경우가 많아 분쟁의 소지가 많은 것이었다.

그래서 근래 들어 소일네일링(soil nailing) 공법이 널리 사용되고 있는 실정인 바, 이 소일레일링 공법은 상기와 같이 경사면이나 건물의 지하굴착시 단계별로 굴착과 함께 보강재와 쇼크리트로만 굴착사면을 보강하여 흙막이 가시설을 하는 방식으로 비교적 경량장비를 사용하므로 저소음, 저진동 등으로 굴착공사를 수행할 수 있으며, 또한 어스 앙카 공법에 비해 보강영역을 위한 천공깊이(심도)가 매우 짧아 인접대지의 경계를 침범하게 되는데 따른 분쟁발생의 극소화등 도심지 공사에 매우 유리한 공법으로서 현재 외국은 물론 국내에서도 활발하게 여러 굴토 가시설공사 현장에 적용하여 사용되고 있다.

상기와 같이 절토사면에서 인장력과 전단력에 견디도록 보강재를 이용하여 현지의 흙을 보강하여 보강된 토괴로 하여금 일체화된 블록을 형성하여 토체옹벽(soil wall)으로서 중력옹벽과 같은 기능을 하게 하여 절토사면을 안정되게 유지하는 소일네일링 공법은, 보강재로 보강된 지반자체를 이용한 구조체를 형성하므로서 안정성이 높은 옹벽을 구축할 수 있으며, 소형기계로도 시공이 가능하기 때문에 좁은 장소나 험준한 지형에서 효과적이고, 시공방법이 간편하고 작업시 소음, 진동이 적어 거주 지역에 근접시공이 가능할 뿐만 아니라 지진등 주변지반의 움직임에 대한 저항력이 커 안전하며 절토를 수반하는 시공에서 토층의 종류에 따라 사면구배를 정하여 안전하고 대지 이용면적을 넓혀 대지용도를 높임과 동시에 주변환경도 보존할 수가 있게 된다.

상기한 소일네일링 공법에는 로크볼트나 네일체와 같은 보강재에 프리스트레스(prestress)를 도입하는 공정이 필요한 바, 이는 지반내 압축력을 발생시켜 굴착에 따른 중력 방향으로 이동하려는 토압에 저항하므로서 굴착벽면에 전면으로 이동하는 변위인 수평변위를 감소하여 안전하게 굴착공사를 시행하기 위함이다.

즉 지중(地中)에 일정한 공정순서에 의하여 매설된 보강재에 프리스트레스를 도입함으로써 보강재에 의하여 도입된 프리스트레스력이 주변지반 전단강도를 증가시켜 지중에 발생되는 외력에 저항하는 것에 의해 굴착된 토체 벽체의 변위를 최소화하여 안전하게 경제적으로 시공할 수 있게 된다.

그런데 도입된 프리스트레스력은 보강재의 재질, 정착구의 형식 및 지반의 물성치, 특성과 같은 여러가지 변수로 인해 최초 설계시 요구한 값을 유지하기가 어렵다,

특히 시간적 변수로 인해 최초 도입된 프리스트레스력이 손실이 발생되며 이 손실은 1차 도입후 대략 1-2개월 정도내에서 급격히 감소하여 상기 변수로 발생할 수 있는 거의 모든 손실이 이루어 지게 된다.

따라서 이 손실을 보정하기 위하여 굴착사면에 설치된 보강재에 1차 프리스트레스를 도입한 다음 일정한 기간이 지난 후 2차 프리스트레스를 도입하여야 한다.

그런데 종래의 정착구(국내 실용신안공고번호 실1991-1123)는 매립되는 이형철근을 이용한 로크볼트의 외측에 내경이 내협외광 형태의 구멍이 형성된 암콘을 끼우고 다시 외면이 내협외광 형태로 되고 등분제작된 원뿔때 모양의 쐐기를 끼워주므로서 로크볼트의 외주면을 가압고정토록 되는 것으로서 이러한 정착구는 쐐기가 끼워진 상태에서는 회전이 불가능하게 고정되어 있어서 2차 프리스트레스를 도입할 수가 없었다.

이를 위해 보강재인 이형철근의 선단에 나착부를 가공성형하여 와셔를 끼운 후 체결너트로 체결고정시켜 주도록 한 것이 있으나, 이와 같은 경우에는 나착부를 일일이 가공성형해 주어야 했을 뿐만 아니라 나착부에 한해서만 체결너트만 체착되도록 되어 있고 볼트의 길이가 일정한 시공구간에서만 사용할 수 있는 불편함이 있고 그 가격이 고가인 문제점이 있었다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 2차 프리스트레스를 도입하기 위한 보강재로 일반적인 이형철근을 사용하면서도 나착부의 가공성형이 불필요할 뿐만 아니라 변동이 많은 시공구간에서도 보강재를 필요에 맞게 맞게 임의로 절단사용할 수 있고 어떠한 경우라도 2차 프레스트레스를 도입할 수 있어 현장작업이 용이한 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 지중에 매립되는 보강재의 외측에 내경이 내협외광 형태의 구멍이 형성된 암콘이 끼워지고 다시 외면이 내협외광 형태로 되고 등분제작된 원뿔대 모양의 쐐기가 끼워져 보강재의 외주면을 가압고정토록 되는 보강재 정착구에 있어서:

상기 암콘의 외주면에 나사산이 형성되어 상기 나사산과 대응되는 나사산이 내주면에 형성된 장력 도입용 너트와 나합됨을 특징으로 하는 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구를 제공하고자 한다.

도 1은 본 고안에 따른 정착구의 분해 사시도,

도 2는 도 1의 조립 정단면도,

도 3은 본 고안에 따른 정착구의 시공상태를 나타내는 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 정착구, 10: 절토사면, 12: 1차 그라우팅재, 14: 쇼크리트, 16: 보강재, 18: 보강철근, 20: 와이어 메쉬, 22: 구획관, 30: 쐐기, 32: 암콘, 32a,34a: 나사산, 34: 장력 도입용 너트, 36a,36b: 지압판.

이하 본 고안을 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 정착구의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립 정단면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 정착구의 시공상태를 나타내는 예시도이다.

먼저 본 고안의 기본적인 구성을 살펴보면, 지중에 매립되는 보강재(16)의 외측에 내경이 내협외광 형태의 구멍이 형성된 암콘(32)이 끼워지고 다시 외면이 내협외광 형태로 되고 등분제작된 원뿔대 모양의 쐐기(30)가 끼워져 보강재(16)의 외주면을 가압고정토록 되는 보강재 정착구에 있어서:

상기 암콘(32)의 외주면에 나사산(32a)이 형성되어 상기 나사산(32a)과 대응되는 나사산(34a)이 내주면에 형성된 장력 도입용 너트(34)와 나합됨을 특징으로 한다.

본 고안을 좀 더 상세히 설명하면, 지중에 매립되는 일반적인 이형철근을 이용한 보강재(16)의 외측에 내경이 내협외광 형태의 구멍이 형성된 암콘(32)이 끼워진다.

상기 암콘(32)과 보강재(16) 사이에는 외면이 내협외광 형태로 되고 등분제작된 원뿔대 모양의 쐐기(30)가 끼워져 보강재(16)의 외주면이 가압고정된다.

암콘(32)의 외주면에는 나사산(32a)이 형성되고 장력 도입용 너트(34)에도 상기 나사산(32a)에 대응되는 나사산(34a)이 형성되어 암콘(32)과 장력 도입용 너트(34)가 나합된다.

이러한 정착구(1)가 소일네일링 공법에 사용되는 경우를 살펴보면, 도 1에서 처럼 시공할 절토사면(10)에 삽입공이 천공되고 삽입공에는 일반 이형철근이 보강재(16)가 삽입되되, 보강재(16)의 단부가 일정길이만큼 외부로 노출된다.

상기 삽입공 내부와 구획관(22) 외부 사이의 빈 공간에 1차 그라우팅재(12)가 충진되어 일정시간동안 양생된다.

이후 삽입공의 전면 개구부에 대해 와이어 메쉬나 보강 철근을 설치한 상태에서 쇼크리트(14)가 타설된다.

다음 쇼크리트(14)에 지압판(36a,36b)을 댄 상태에서 본 고안에 따른 정착구(1)를 강제로 보강재(16)에 밀착되게 하여 보강재(16)의 외면을 강력하게 가압한다.

유압잭을 외부로 노출된 보강재(16)에 설치하여 일정압력 아래 범위에서 보강재(16)를 물고 당김과 동시에 정착구(1)를 밀어 냄으로써 1차 프리스트레스가 도입된다.

그런데 보강재(16)에 도입된 1차 프리스트레스력은 일정기간이 지나면 손실이 되어 정착구(1)가 느슨하게 되기 마련이다.

이때 다시 보강재(16)에 2차 프리스트레스을 도입하여야 하는 바, 이때 체결된 장력 도입용 너트(34)를 스패너(spanner)나 토크 렌치(torque wrench)로 지압판(36a,36b) 방향으로 조이면 결국 보강재(16)가 당겨지게 되어 보강재(16)에 2차 프리스트레스력이 도입되는 것이다.

또한 필요에 따라 쇼크리트(12)에 받침판을 댄 상태에서 유압잭으로 보강재(16)을 외부로 당긴 후 장력 도입용 너트(34)를 쇼크리트(12) 방향으로 조이면 보강재(16)에 2차 프리스트레스력이 도입되는 것이다.

결국 본 고안에 따른 정착구(1)에 의하면 어떠한 경우에라도 보강재(16)에 2차 프리스트레스력을 도입할 수 있어 현장작업이 용이한 것이다.

상술한 바와 같은 본 고안의 보강재 정착구(1)는 보강재(16)의 선단에 별도의 나착부를 가공 성형치 않아도 되므로 일반적인 이형철근을 보강재(16)로 사용할 수 있으면서도 암콘(32)에 나합되는 너트(34)에 의해 2차 프리스트레스를 상기 보강재(16)에 도입할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 2차 프리스트레스를 도입하기 위한 보강재로 일반적인 이형철근을 사용하면서도 나착부의 가공성형이 불필요할 뿐만 아니라 변동이 많은 시공구간에서도 보강재를 필요에 맞게 맞게 임의로 절단사용할 수 있고 어떠한 경우라도 2차 프레스트레스를 도입할 수 있어 현장작업이 용이한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 지중에 매립되는 보강재(16)의 외측에 내경이 내협외광 형태의 구멍이 형성된 암콘(32)이 끼워지고 다시 외면이 내협외광 형태로 되고 등분제작된 원뿔대 모양의 쐐기(30)가 끼워져 보강재(16)의 외주면을 가압고정토록 되는 보강재 정착구에 있어서:

   상기 암콘(32)의 외주면에 나사산(32a)이 형성되어 상기 나사산(32a)과 대응되는 나사산(34a)이 내주면에 형성된 장력 도입용 너트(34)와 나합됨을 특징으로하는 2차 프리스트레스 도입용 보강재 정착구.