KR200232629Y1 - 강재격자 전면틀을 이용한 보강토 옹벽의 체인보강재결속구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 강재격자 전면틀과 식생매트를 이용하여 옹벽전면을 마감처리하고 전면틀 배면의 성토부에 아연도금 체인보강재를 설치하여 구조적인 안정성을 확보하는 동시에 식물의 생육환경을 조성하는 보강토 옹벽에 관한 것으로,

배면측 성토부내에 매설되는 체인보강재를 전면틀에 견고하면서도 안전하게 구속시켜 주기 위한 체인보강재의 결속구조를 제공하는데 그 목적이 있으며,

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 전면틀(10)과 체인보강재(40)들을 연결하여 주는 결속부재(30)가, 그 부재의 상단 중앙으로부터 타단쪽으로 길게 절결되어 체인보강재(40)의 일단을 걸어서 결속하도록 된 결착홈(31)이 형성되며, 그 부재의 타단으로부터 일체로 뻗어나와 상기 결착홈(31)의 상부에 위치하면서 체인보강재(40)가 통과할 수 있는 입구를 남기고 결착홈(31)의 상부를 차단하도록 된 이탈방지편(32)이 구비되는 구성으로 이루어진 기술구성을 제공하여서,

뒷채움 성토재의 불규칙한 침하가 발생되거나 또는 큰 인장력이 가해지더라도 체인보강재가 결속부재로부터 분리되지 않도록 함으로써, 옹벽구조물의 안정성을 보장하여 수명을 오랫동안 유지하여 주는 효과가 있다.

Description

강재격자 전면틀을 이용한 보강토 옹벽의 체인보강재 결속구조{Coupling Structure of Chain Strip in Reinforced Earth Retaining-Wall}

본 고안은 자연적으로 형성되거나 도로·철도·하천제방 등의 조성에 따른 사면을 보호하여 토사의 붕괴나 유출을 방지하기 위한 옹벽구조에 관한 것으로, 특히 강재 전면틀과 식생매트를 이용하여 옹벽전면을 마감처리하고 전면틀 배면의 성토부에 아연도금 체인보강재를 설치하여 구조적인 안정성을 확보하는 동시에 식물의 생육환경을 조성하는 보강토 옹벽에 있어서, 전면틀의 소정높이마다 연결되어 배면측 성토부내에 매설되는 체인보강재가 전면틀과 분리되지 않도록 보다 견고하면서도 안전하게 구속시켜 주기 위한 강재격자 전면틀을 이용한 보강토 옹벽의 체인보강재 결속구조에 관한 것이다.

우리나라의 경우 지금까지 도로·철도의 사면, 공원지역의 비탈면이나 하천제방, 해안도로 등의 옹벽을 공사함에 있어서, 토양안정과 경사면보호라는 측면을 최우선으로 중요시하여 전면을 철근콘크리트 구조물이나 콘크리트제 블록 또는 콘크리트제 패널로 마감한 옹벽이 주류를 이루고 있다.

이러한 콘크리트류 옹벽들은 성토재의 배면 측방토압을 상쇄시켜 전도를 방지하기 위한 조치가 필수적으로 요구되므로 대개의 경우 배면 성토부의 내부에 보강부재를 매립한 보강토 공법을 사용하고 있다.

종래, 위와 같이 성토부의 내부에 보강부재를 매립한 보강토 옹벽 중 대표적인 예로서 도1의 도시와 같은 블록식 보강토 옹벽이 알려져 있다.

이 보강토 옹벽은 콘크리트제 블록재(1)들을 기초콘크리트 위에 단계별로 적층시킨 구성의 전면으로 축조된다.

그리고, 블록재(1)들의 배면측에는 띠형상의 강판보강재(2)들을 일정간격마다 고정하고, 이 강판보강재(2)들을 성토부(3)쪽으로 수평하게 연장시켜 매립하고 있다.

이와 같이 성토부(3) 속에 매립된 강판보강재(2)는 성토재의 토압에 의해 그 위치가 보전되므로 블록재(1)들로 축조된 옹벽을 성토측으로 인장하게 되어 측방 토압에 의한 옹벽의 전도를 방지하게 된다.

하지만, 상기와 같이 콘크리트제 블록을 이용하여 전면을 축조하고 있는 종래의 보강토 옹벽은 블록재들의 중량이 크기 때문에 운반이 어렵고 현장에서의 시공이 어려운 것은 물론, 자재 구입비용이 높아 전체적인 공사비가 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 콘크리트 블록 자체에 배수기능이 없어 자갈 등으로 뒷채움공사를 실시하고는 있으나, 배수가 원활히 이루어지지 못하여서 수압에 의해 붕괴될 위험성이 상존하는 등 구조적인 안정성을 확보하는데 큰 어려움이 있었다.

더욱이, 콘크리트 블록에 의한 옹벽구조물은 현장주변의 주변의 자연환경과 전혀 조화되지 않는 회색의 외관을 제공하여 도회경관을 크게 해치고 있으며, 원래의 도로변이나 하천의 자연 생태계와는 이질적이어서 식물이나 미생물, 소동물 등의 자연 생태환경을 악화시키는 요인이 되고 있다.

또한, 상기와 같이 성토부 보강용으로 사용되는 강판보강재는 절첩할 수 없기 때문에 운반이 곤란하며, 필요한 마찰력을 얻기 위해서는 10m이상 길이의 보강재가 필요하게 되는 경우가 있는데, 이 경우 보강재들을 연결해야 하므로 시공이 까다로울 뿐만 아니라, 성토재와 강판보강재와의 사이에 충분한 마찰력을 얻는데 어려움이 있어 옹벽의 구조적 안정성을 확보하는데 실패하는 등 여러 문제점이 있었다.

이에 따라, 최근 상기한 바와 같은 콘크리트제 블록식 보강토 옹벽에서 나타나는 제반 문제점을 해결하기 위해, 일본국 공개특허공보 평9-328761호에서 강재격자 전면틀로 옹벽의 전면을 구축하고 성토부의 보강재로서 체인을 사용하고 있는 기술을 개시한 바 있다.

이 선행기술에 의한 옹벽구조는 도2a 및 도2b의 도시와 같이, 상하로 연결되는 복수의 수직평강재(4a)와 좌우로 연결되는 복수의 수평봉강재(4b)가 격자형상으로 조립 설치되는 전면틀(4)과, 상기 전면틀(4)의 배면측에 부착되는 식생매트(5)와, 상기 전면틀(4)에서 수직평강재(4a)들의 소정높이마다 연결되어 배면측 성토부 (6)내에 수평하게 뻗은 상태로 매설되는 사슬고리 형상의 체인보강재(7)로 구성된 것을 기술구성상의 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성되는 선행기술은 격자형의 강재격자 전면틀(4)과 식생매트(5)를 통해 옹벽전면의 식생을 유도하고, 성토재와 체인보강재(7)의 마찰저항으로 옹벽전면을 지지한다.

따라서 상기와 같이 구성된 선행기술에 의하면, 옹벽전면을 이루는 강재격자 전면틀과 식생매트의 구성자재가 콘크리트 블록에 비해 현저히 가볍기 때문에 운반이 용이하고 현장에서 효율적인 작업이 가능하다.

특히, 옹벽 전면에 식물의 정착 및 생육에 유리한 기반을 조성하여 줌으로써 녹화를 달성한 환경친화적인 토목구조물을 제공하는 장점이 있다.

또한, 굴곡이 심한 사슬고리 형상의 체인보강재로 마찰저항하면서 옹벽 전면을 성토부 측으로 인장하여 지지하므로 넓은 면적의 옹벽을 안정되게 구축할 수 있는 효과가 있다.

그러나, 본 출원인이 상기한 선행기술을 현장에 도입시킨 결과 몇가지 부분에서 미흡한 점이 나타났다.

그 미흡한 점들 중 하나는, 상기한 선행기술은 옹벽의 설계높이에 따라 여러단계로 나누어서, 하부 1개층의 전면틀을 설치하고, 그 전면틀의 수직평강재에 체인보강재를 연결하여 배면측으로 늘어뜨려 놓고, 전면틀 배면에 성토한 다음, 그 상부에서 위와 같은 방식으로 반복시공하게 되는데, 전면틀의 수직평강재들에 연결된 체인보강재가 분리되는 문제점이 있었다.

즉, 상기한 선행기술은 도2b의 도시와 같이, 전면틀(4)의 수직평강재(4a) 하단에 볼트(8)로 결착되어 있는 결속부재(9)를 통해 전면틀의 수직평강재(4a)와 체인보강재(7)를 연결하고 있으며, 체인보강재(7)의 사슬고리를 끼워서 걸기 위한 결속부재(9)의 걸림턱(9a)이 수직하게 형성되고 결착홈(9b) 상부가 완전히 트여져 있다.

때문에, 성토재의 다짐 또는 설치후 자중에 의한 침하에 따라 결속부재(9)가 하향 회동하거나 체인보강재(7)가 성토재와 함께 자연적으로 하향 이동하는데, 이때 도2c의 도시와 같이 결속부재(9)와 체인보강재(7)의 결속부근에서 불규칙한 침하가 일어날 경우 체인보강재(7)가 결속부재(9)로부터 이탈되게 된다.

또한, 체인보강재(7)의 선단 사슬고리 내측에 결속부재(9)의 걸림턱(9a)을 끼워 넣어 결속시킬 수밖에 없기 때문에 체인보강재(7)에 과도한 인장력이 가해질 경우, 도2d의 도시와 같이 결속부재(9)의 걸림턱(9a)에 맞물린 체인보강재(7)의 선단 사슬고리의 용접부위에 집중적인 응력이 가해져 끊어지게 된다.

따라서, 상기와 같은 선행기술의 체인보강재 결속구조에 의해서는 전면틀과 체인보강재의 분리로 인해 옹벽 전면구조물의 안정성에 중대한 결함을 발생시키는 문제점이 있었다.

이에 따라, 일본국 공개특허공보 평9-328761호에서 개시된 선행기술은 위와 같은 문제점을 해결해야 그 목적을 온전히 달성 가능할 것으로 판단되었다.

따라서, 본 고안의 목적은 녹화가 가능하도록 강재격자 전면틀로 구축되어지는 보강토 옹벽에서 전면틀의 소정높이마다 연결되어 배면측 성토부내에 매설되는 체인보강재를 전면틀에 견고하면서도 안전하게 구속시켜 뒷채움 성토재의 불규칙한 침하가 발생되거나 또는 큰 인장력이 가해지더라도 체인보강재가 결속부재로부터분리되지 않게 함으로써, 옹벽구조물의 안정성을 보장하여 주기 위한 강재격자 전면틀을 이용한 보강토 옹벽의 체인보강재 결속구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 옹벽의 전면을 이루기 위한 강재격자 전면틀과 뒷채음 성토부에 매설되는 체인보강재들을 연결하여 주는 결속부재의 결착홈 상부에 체인보강재를 구속하는 이탈방지편을 구비시킴으로써, 결과적으로 전면틀과 체인보강재가 분리되지 않도록 한 기술구성을 제공한다.

도1은 종래 콘크리트 블록과 강판보강재를 이용한 보강토 옹벽의 일측단면도

도2a 내지 도2d는 종래 선행기술에 의한 강재격자 전면틀과 체인보강재를 이용한 보강토 옹벽의 도면

도3은 본 고안에 의한 보강토 옹벽의 일측단면도

도4는 본 고안의 제1실시예에 따른 체인보강재 결속구조를 나타낸 사시도

도5a 및 도5b는 본 고안의 제1실시예에 따른 체인보강재 결속구조의 작용상태를 나타낸 사시도

도6은 본 고안의 제2실시예에 따른 체인보강재 결속구조를 나타낸 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:전면틀 11:수직평강재 11a:볼트구멍

12:수평봉강재 20:식생매트 21:철그믈망

30:결속부재 31:결착홈 32:이탈방지편

33:볼트구멍 40:체인보강재 A:성토부

이하, 본 고안의 기술구성을 본 고안의 실시예들에 따른 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3 내지 도6에는 본 고안의 실시예들에 따른 체인보강재의 결속구조가 도시되어 있으며, 이들 각 실시예에 의한 도면들에서 동일한 명칭이 부여되는 구성요소는 동일한 부호로 표시하였다.

이들 실시예들에 의한 본 고안은, 상하로 연결되는 복수의 수직평강재(11)와 좌우로 연결되는 복수의 수평봉강재(12)가 격자형상으로 조립 설치되는 전면틀(10)과, 상기 전면틀(10)의 배면측에 부착되는 식생매트(20)와, 상기 전면틀(10)에서 수직평강재(11)들의 소정높이마다 그 일단부가 볼트체결되어 타단부가 성토부쪽으로 위치하는 결속부재(30)와, 상기 결속부재(30)의 타단부에 결속되어 배면측 성토부(A)내에 수평하게 뻗은 상태로 매설되는 사슬고리 형상의 체인보강재(40)로 구성되어, 성토재와 체인보강재(40)의 마찰저항으로 옹벽을 보전하고 식생매트(20)를 통해 옹벽전면의 식생을 유도하도록 된다는 점에 있어서는, 종래 일본국에서 알려진 선행기술과 기술적 개념을 같이 한다.

다만, 본 고안은 상기한 기술구성에 있어서 상기 결속부재(30)가, 내부식성이 강한 금속제로 제작되고, 그 부재의 상단 중앙으로부터 타단쪽으로 길게 절결되어 체인보강재(40)의 일단을 걸어서 결속하도록 된 결착홈(31)을 가지며, 그 부재의 타단으로부터 일체로 뻗어나와 상기 결착홈(31)의 상부에 위치하면서 체인보강재(40)가 통과할 수 있는 입구를 남기고 결착홈(31)의 상부를 차단하도록 된 이탈방지편(32)을 구비한 구성으로 이루어진 것을 기술구성상의 기본적인 특징으로 한다.

상기와 같은 특징의 기술구성을 갖는 본 고안은 상기 결착홈(31)에 체인보강재(40)를 걸어서 결속하였을 때 이탈방지편(32)이 체인보강재(40)를 구속하여 줌으로써, 결속부위 부근에서 불규칙한 침하가 발생되더라도 체인보강재가 결속부재 (30)로부터 분리되지 않도록 하여 준다.

상기 결속부재(30)의 결착홈(31)은, 상기 체인보강재(40)의 링두께와 거의 같은 크기의 폭으로 절결하여 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 결착홈(31)의 폭을 제한적으로 형성하는 이유는 도5a의 도시와 같이, 체인보강재(40)의 사슬고리의 내측에 결속부재(30)의 이탈방지편(32)을 관통하여 삽입시킬 수도 있지만, 도5b의 도시와 같이 결착홈(31)에 체인보강재(40)의 2번째 사슬고리 외측을 끼우고 1번째 사슬고리가 걸리도록 결속시킬 수 있게 하기 위함이다.

즉, 도5b의 도시와 같이 결속시킨 구조는 큰 인장력이 가해지는 장소에서 유리한 것으로 체인보강재(40)의 선단 사슬고리의 용접부위에 집중응력이 가해지는 현상을 피하여 사슬고리가 파손되는 것을 최대한 방지하여 주기 위함이다.

도3 내지 도5b에는 본 고안의 제1실시예에 따른 결속부재(30)가 도시되어 있다.

이 제1실시예에 의한 결속부재(30)는 기본적으로 폭보다는 길이가 상대적으로 긴 4각판 형태의 외연을 이루며, 4각판의 일단부 내측에는 상기 수직평강재(11)에 볼트체결하기 위한 볼트구멍(33)이 형성된다.

그리고, 결착홈(31)이 4각판의 상단 중앙으로부터 타단부를 향해 둥글게 하향한 후에 다시 수평하게 타단 쪽으로 연장되어 절결된 형태로 형성되며, 이탈방지편(32)이 그 부재의 타단으로부터 일체로 뻗어나와 일단부측으로 연장되어 상기 결착홈(31)의 상부에 위치하게 형성되어서 전체적으로 직4각판 형태를 유지한다.

도6에는 본 고안의 제2실시예에 따른 결속부재(30)가 도시되어 있다.

이 제2실시예에 의한 결속부재(30)는 그 타단부에 결착홈(31)과 이탈방지편 (32)이 형성되는 갈고리 형태를 유지하며, 일단부 내측에는 제1실시예와 마찬가지로 상기 수직평강재(11)에 볼트체결하기 위한 볼트구멍(33)이 형성된 구조를 갖는다.

한편, 본 고안이 적용되는 강재격자 전면틀을 이용한 보강토 옹벽을 실시함에 있어서, 상기 결속부재(30)는 금속으로 만들어지며 내부식성에 강하도록 그 표면을 아연도금 처리한다.

상기 체인보강재(40)는 전면틀(10)에 연결해서 뒷채움 흙속에 적당한 간격으로 배치하여 자체의 인장강도와 흙과의 마찰력으로 토압에 저항하여 주는 구성재로서, 아연도금 쇠사슬을 사용한다.

상기 강재격자 전면틀(10)은 체인보강재를 결착시키고 흙이 무너져 내리는 것을 방지하기 위해 보강토의 전면에 설치되는 구조부로서, 그 조립부재인 수직평강재(11) 및 수평봉강재(12)는 아연도금된 금속제를 사용한다.

상기 식생매트(20)는 식생을 주도적으로 유도하기 위하여 설치되는 것으로서 지오그리드(geogrid)가 포함되어 있으며, 전면틀(10)의 조립을 완료한 후, 전면틀 (10)의 배면에 먼저 철그믈망(21)을 설치하고 나서, 그 철그믈망(21)의 배면에 결속시켜 부착한다.

상기와 같이 이루어지는 본 고안은 다음과 같은 효과가 있다.

식생이 가능하여 환경친화적인 구조물을 제공할 수 있으며, 또한 전면 격자틀 및 쇠사슬보강재로 구성된 보강체로서 부등침하에 대한 내성이 강하다.

유연성과 내구성이 큰 아연도금 체인보강재가 사용되므로 높은 인장강도, 흙과의 큰 마찰저항 등을 가짐과 동시에 지속하중에 대하여 생기는 소성(creep)변형에 저항성이 크고 영구적으로 대응할 수 있다.

옹벽높이가 증가할수록 횡방향 구속응력이 커져 구조적으로 안전하며 높이에 따른 단가 상승요인이 상대적으로 적다.

공장 제작된 철제품을 사용하므로 시공이 간단하고 용이하며 기후나 환경변화에 상관없이 최소인력으로 볼트조립하면서 저면에서 상부까지 동일작업을 하므로 공기가 대폭 단축된다.

구조체 전면이 필터기능을 가진 격자망으로 이루어지기 때문에 전면 개방에 의한 자연배수가 이루어지므로 지하수 피해가 전혀 없다.

특히, 본 고안은 결속부재의 구조를 개량하여 전면틀의 소정높이마다 연결되어 배면측 성토부내에 매설되는 체인보강재를 견고하면서도 안전하게 구속시켜 뒷채움 성토재의 불규칙한 침하가 발생되거나 또는 큰 인장력이 가해지더라도 체인보강재가 결속부재로부터 분리되지 않게 함으로써, 옹벽구조물의 안정성을 보장하여 옹벽수명을 오랫동안 유지하여 주는 매우 유용한 고안이다.

Claims (2)

1. 상하로 연결되는 복수의 수직평강재(11)와 좌우로 연결되는 복수의 수평봉강재(12)가 격자형상으로 조립 설치되는 전면틀(10)과, 상기 전면틀(10)의 배면측에 부착되는 식생매트(20)와, 상기 전면틀(10)에서 수직평강재(11)들의 소정높이마다 그 일단부가 볼트체결되어 타단부가 성토부쪽으로 위치하는 결속부재(30)와, 상기 결속부재(30)의 타단부에 결속되어 배면측 성토부(A)내에 수평하게 뻗은 상태로 매설되는 사슬고리 형상의 체인보강재(40)로 구성되어, 성토재와 체인보강재(40)의 마찰저항으로 옹벽을 보전하고 식생매트(20)를 통해 옹벽전면의 식생을 유도하도록 된 옹벽구조에 있어서,

   상기 결속부재(30)는, 내부식성이 강한 금속제로 제작되고, 그 부재의 상단 중앙으로부터 타단쪽으로 길게 절결되어 체인보강재(40)의 일단을 걸어서 결속하도록 된 결착홈(31)을 가지며, 그 부재의 타단으로부터 일체로 뻗어나와 상기 결착홈 (31)의 상부에 위치하면서 체인보강재(40)가 통과할 수 있는 입구를 남기고 결착홈 (31)의 상부를 차단하도록 된 이탈방지편(32)을 구비한 구성으로 이루어져서,

   상기 결착홈(31)에 체인보강재(40)를 걸어서 결속하였을 때 이탈방지편(32)이 체인보강재(40)를 구속하여 줌으로써 체인보강재(40)가 결착홈(31)에서 이탈되지 않게 한 것을 특징으로 하는 강재격자 전면틀을 이용한 보강토 옹벽의 체인보강재 결속구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 결속부재(30)의 결착홈(31)은 상기 체인보강재(40)의 링두께와 거의 같은 크기의 폭으로 절결된 것을 특징으로 하는 강재격자 전면틀을 이용한 보강토 옹벽의 체인보강재 결속구조.