KR20070090285A - 환경친화형 합성옹벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기초판 전면부에 세워진 파일 형태의 벽체파일; 및 상기 벽체파일에 경사지게 기초판에 설치된 강관 또는 프리스트레스부재를 포함하는 응력지점부재로 구성되며, 상기 벽체파일 사이에 구조 및 비구조수평부재가 설치되어 친환경적이면서도 제작, 운반 및 시공이 용이한 응력저감형 합성옹벽에 관한 것이다.

조립식 벽체, 옹벽, 블록

Description

응력 저감형 합성옹벽{PREFABRICATED COMPOSITE RETAINING WALL WITH DECREASED STRESS}

도 1은 종래의 응력 저감형 옹벽에 관한 것이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 응력 저감형 합성옹벽을 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 벽체파일을 도시한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 응력 저감형 합성옹벽의 작용상태도를 도시한 것이다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 구조 및 비구조수평판재의 예들을 도시한 것이다.

<도면의 주요 부호의 설명>

100:기초판 110:프리캐스트 기초판

120:수평빔 200:벽체파일

300:응력지점부재 400:구조수평부재

500:비구조수평부재

본 발명은 응력저감형 합성옹벽에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 절토, 성토 사면의 안정을 위하여 설치되는 구조물로서 프리캐스트 콘크리트 벽체 및 기초판으로 구성된 콘크리트 옹벽에 관한 것이다.

종래의 역 T형 부벽식 콘크리트 옹벽(Retaining Wall)은 기초판 및 벽체를 철근조립, 거푸집의 설치, 콘크리트 타설 및 콘크리트 양생 과정을 거쳐 시공을 함으로써 각각 철근조립 기간, 거푸집의 설치기간, 콘크리트 타설 기간 그리고 콘크리트의 양생기간이 포함되어 그 설치기간이 비교적 오래 요구되었으며,

옹벽을 설치하기위해 기초판 및 벽체 모두를 현장에서 콘크리트를 타설하여 제작하므로 현장의 조건에 따라 콘크리트의 품질이 일정하지 않아 품질관리가 용이하지 않고, 배면토 및 상재하중에 의한 토압에 저항하기 위해 벽체를 철근으로 보강하거나 벽체 배면으로 부벽을 설치하여 보강하였으나,

옹벽의 높이가 높아짐에 따라 벽체 등의 철근량 콘크리트 사용량이 증가하고, 부벽의 크기는 벽체에 비해 상대적으로 큰 철근콘크리트 구조물이 되어 결국, 옹벽의 제작에 있어 콘크리트 및 철근의 과도한 사용과 이에 따른 많은 양의 거푸집 사용으로 공사비의 증가와 시공의 어려움을 초래하였을 뿐만 아니라, 옹벽을 한번 시공하면 해체 및 재사용이 불가능한 영구 구조물로 사용될 수밖에 없어 그 사용성이 제한되는 문제점이 있어,

본 발명의 출원인은, 도 1과 같이 벽체 배면에 응력지지점(A)을 형성시키고, 응력지점부재(20)를 벽체와 기초판 사이에 설치하는 것만으로도 벽체에 작용하는 토압에 의한 휨 모멘트를 현저하게 줄일 수 있는 응력저감형 옹벽(10)을 개발한 바 있다.

하지만, 이러한 응력저감형 옹벽(10)의 경우 벽체(11) 및 기초판(12)을 프리캐스트패널 부재 방식으로 제작하여 현장에 설치하는 관계로, 시공성은 뛰어날 수 있다는 점은 있으나, 의외로 규격화 하기가 용이하지 않고, 운반에 있어 제약이 많다는 점을 발견하게 되었고, 나아가 옹벽부 벽체의 전면에 있어 밋밋한 콘크리트 표면으로만 처리됨으로써 친환경적 또는 자연스러운 질감요소가 부가되지 않아 사용성에 있어서 부족한 점이 있다는 점을 발견하게 되었다.

이에 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써,

본 발명의 목적은 응력저감형 옹벽의 작용메커니즘을 그대로 이용하되, 규격화 및 운반과 설치가 용이한 응력저감형 합성옹벽을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 응력저감형 옹벽에 있어서 벽체의 구성을 구조적으로 안전하게 처리함과 더불어 친환경적 또는 자연스러움이 부가되도록 한 응력저감형 합성옹벽을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 응력저감형 옹벽에 있어서 벽체와 더불어 기초판에 있어서도 보다 시공이 간편하며 경제적인 설치가 가능한 응력저감형 합성옹벽을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 기술적과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 옹벽은

기초판(100) 전면부에 세워진 H 파일 또는 철근콘크리트 파일을 포함하는 벽 체파일(200); 및 상기 벽체파일에 작용하는 토압에 저항하기 위하여 상기 벽체파일 배면과 기초판 후면부 사이에 경사지게 설치된 강관 또는 프리스트레스부재를 포함하는 응력지점부재(300)가 설치되며,

상기 벽체파일 사이에 수평으로 삽입되는 벽체부재로써 프리캐스트 부재를 이용하되 토압에 저항하는 구조수평부재(400); 및 상기 구조수평부재 사이 사이에, 식생블록을 포함한 비구조수평부재(500)가 함께 설치되도록 하였다.

이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부된 도면을 기준으로 상세히 설명한다.

기초판(100)은 지반에 설치되어 후술되는 벽체파일(200)을 지지하면서 벽체파일(200)과 기초판(100) 사이에 경사지게 설치되는 응력지점부재(300)가 설치되는 부재이다.

이러한 기초판(100)은 여러 가지 형태로 제작될 수 있는데,

첫째, 도 2a와 같이 도 1과 같은 프리캐스트 기초판(110)으로 제작할 수 있다. 즉, 공장에서 소정의 크기로 제작한 직육면체 형태의 판재인 프리캐스트 기초판(110)으로 제작하여 현장에서 옹벽이 설치될 부위에 먼저 설치할 수 있다.

나아가 미도시 하였지만, 옹벽이 설치되어야 할 부위를 터파기 한 후, 거푸집을 세팅하여 직육면체 형태의 판재인 기초판을 현장 타설콘크리트로 제작할 수도 있다.

둘째, 도 2b와 같이 수평빔(120)으로 제작하여 후술되는 벽체파일(200)과 결합되어 전체적인 형상이 L 자형으로 형성될 수 있도록 할 수 있으며, 이러한 수평빔 형태로 제작하는 경우 그 제작 및 설치에 있어 매우 시공성이 뛰어나다는 장점 이 있으며, 이러한 수평빔은 프리캐스트 부재로 제작함이 바람직하므로 이를 기준으로 설명하지만 H파일로 수평빔을 설치해도 상관은 없다.

이러한 수평빔 형태로 기초판을 형성시키게 되면, 수평빔과 수평빔 사이에 빈 공간(B)이 형성되는데 이를 그대로 유지하는 경우 기초판의 자중에 의한 토압의 저항력을 용이하게 확보하기 어려울 수 있다.

이에 본 발명에서는 수평빔(120)과 수평빔(120) 사이에 현장타설 콘크리트 또는 프리캐스트판이 충진 또는 삽입 설치되도록 할 수 있다.

즉, 거푸집을 이용하여 현장타설 콘크리트를 타설, 양생시킴으로써 기초판을 직육면체 형태로 설치될 수 있도록 할 수 있으며, 공장에서 제작한 프리캐스트판을 수평빔 사이에 설치하되, 수평빔과 프리캐스판을 시공이음하거나 앵커볼트 등을 이용하여 서로 일체화될 수 있도록 할 수 있을 것이다.

또한 이러한 수평빔의 단부면에는 토압에 보다 효과적으로 저항하도록 앵커볼트 또는 긴장재를 설치할 수 있다.

즉, 배면토(C)에 형성시킨 관통공에 앵커볼트 또는 긴장재(122)의 일단부가 삽입되도록 한후, 그 선단(D)을 고정시킨 상태에서, 타단부가 수평빔의 단부면에 연결되도록 한 후, 긴장너트 및 유압잭을 이용하여 프리스트레스가 수평빔에 도입되도록 함으로써 최종 옹벽에 작용하는 토압을 효과적으로 저항할 수 있도록 한다. 이러한 긴장너트 및 유압잭에 의한 긴장은 수평빔의 배면토측 또는 전면부측에서 이루어질 수 있으며, 전면부측에서 이루어질 경우에는 미도시하였지만 수평빔(120)을 긴장재(122)가 관통하여 전면부측에 돌출되도록 한다.

이때, 수평빔(120)은 사각빔형태로 제작할 수도 있으나, 변형단면 형태의 수평빔으로써 제작할 수 있다. 즉, 배면토측으로 갈수록 단부면이 확장되는 형태로 제작할 수 있으며, 단부가 확장되는 경우 앵커볼트 또는 긴장재의 설치작업이 용이하다는 장점이 있으며, 그 길이는 자중, 단면형태에 따라 적의 변경이 가능할 것이다.

상기 기초판(100)의 전면부에는 본 발명의 벽체파일(200)이 이격되어 다수가 옹벽의 설치방향으로 다수가 설치되며 이를 위하여 기초판 전면부에는 오목홈(130)이 형성되도록 하여 벽체파일이 삽입설치될 수 있도록 하되, 이러한 벽체파일(200) 사이에 후술되는 바와 같이 구조수평부재(400) 및 비구조수평부재(500)가 삽입되어 설치된다.

상기 직육면체 형태의 판재인 프리캐스트 기초판(110) 또는 수평빔(120)으로 제작되는 기초판(100)의 상부면에는 후술되는 응력지점부재 정착부1(111)이 형성되도록 한다. 예컨대 거푸집을 이용하여 자연스럽게 단턱형태의 응력지점부재 정착부1(111)이 성형될 수 있도록 하며, 강재편을 이용하여 설치할 수도 있다.

이러한 응력지점부재 정착부1(111)에는 후술되는 응력지점부재(300)의 일단부가 연결된다.

상기 벽체파일(200)은 도 3a 및 도 3b와 일종의 파일(PILE)형태의 부재로 제작된다.

이러한 파일형태의 부재로는, H형 파일 또는 철근콘크리트 파일이 이용될 수 있으며 옹벽이 설치되어야 할 높이를 고려하여 세그먼트 방식으로 제작되어 현장에 서 1 세그먼트씩 높이를 증가시키면서 설치될 수 있도록 한다.

이러한 파일형태의 벽체파일(200)을 설치하는 이유는 만약 도 1과 같이 판재형태로 벽체를 구성시키는 경우, 통상 2M 내지 3M의 폭을 가지는 판재로 제작해야 하는데, 현장여건 및 설계조건에 따라 다양한 두께를 가진 판재로 제작함에 따른 규격화요건이 까다로와 제작설비를 갖추는데 비용이 많이 요구될 뿐만 아니라, 이를 운반함에 있어서도 용이하지 않다는 점과 현장에서 이를 설치함에 있어 크레인과 같은 대형장비가 요구되어 나름대로 경제성이 떨어질 수 있다는 점이 있었기 때문이다.

이에 본 발명에서는 비교적 적은 단면적 부재로 제작할 수 있어, 제작 및 운반,설치가 용이한 파일형태의 벽체파일(200)을 이용할 수 있도록 한 것이다.

특히 H 파일을 이용하는 경우 기성제품을 그대로 이용할 수 있어 그 제작 및 운반과 설치가 매우 용이하고, 전제 길이를 조정하기가 용이하여 그 사용성 및 시공성에 있어 매우 유리하게 된다.

또한 철근콘크리트 파일을 이용하는 경우에도 비교적 단면적이 변경범위가 적어 규격화가 용이하여 그 사용성 및 시공성이 양호하다는 장점이 있다.

이러한 벽체파일(200)의 높이는 세그먼트 벽체파일을 차례로 높이를 증가시키면서 설치할 수 있어 소요의 옹벽높이를 확보할 수 있도록 하게되며, 세그먼트 벽체파일의 연결은 H파일의 경우 용접 또는 볼트,너트와 같은 기계적체결구를 이용할 수 있으며, 철근콘크리트 파일의 경우 앵커볼트 및 너트를 이용하여 단부면을 서로 접합시켜 가면서 소요의 높이로 철근콘크리트 파일이 설치될 수 있도록 한다.

나아가, 벽체파일(200)의 높이가 커지면 커질수록 벽체파일로써 H파일 또는 철근콘크리트 파일의 높이도 커지기 때문에 그 자립성 및 강성확보를 위하여 벽체파일의 하단부가 하단부 위의 직경보다 크도록 함이 바람직하다.

H파일의 경우에는 하부에 미도시하였지만 경사보강판을 설치하고, 철근콘크리트 파일의 경우에는 하부 단면적이 더 큰 파일을 이용할 수 있을 것이다.

이러한 벽체파일(200)의 배면에는 응력지점부재 정착부2(210)이 형성되며, H 파일의 경우 단턱부재를 배면에 설치하여 형성시킬 수 있고, 철근콘크리트 파일의 경우에는 거푸집을 이용하여 자연스럽게 단턱형태의 응력지점부재 정착부2가 성형될 수 있도록 한다.

이러한 응력지점부재 정착부2(210)에 후술되는 응력지점부재(300)의 타단부가 결속된다.

상기 응력지점부재(300)는 도 2a와 같이 기초판으로써 프리캐스트 기초판(110)이 설치되고, 상기 프리캐스트 기초판 전면부에 H파일인 벽체파일(200)이 설치된 경우를 기준으로 설명한다.

즉, 응력지점부재(300)는 벽체파일(200) 및 기초판(100) 사이에 각각 설치된 정착앵커부 1(300a) 및 정착앵커부 2(300b) 사이에 결속되며, 응력지점부재(300)는 원형관 형태로 제작될 수 있으며, H 또는 I형 형강으로도 설치될 수 있을 것이다.

이러한 응력지점부재(300a,300b:300)의 작용을 살펴본다.

도 4a와 같이, 통상의 옹벽 벽체는 하부토압이 더 큰 삼각형 분포(토압분포도)로서 배면토에 의한 토압이 발생하게 된다.

벽체(600) 하부가 기초판(700)에 고정,지지되어 있으므로 상기 토압은 벽체전체가 벽체 하부를 기준점으로 하여 전방(벽체 전면방향)으로 전도되도록 하는 휨 모멘트(M+,Bending Moment Diagram, BMD)가 발생하게 되는데, 이는 벽체파일의 높이가 커질수록 커지게 되므로 이에 저항할 수 있도록 벽체파일의 단면설계가 이루어 질 수밖에 없으며, 만약 상기 휨 모멘트를 동일 조건에서 줄일 수만 있다면 보다 경제적인 벽체 단면을 설계할 수 있게 된다.

이에, 본 발명에서는 벽체에 작용하는 휨 모멘트가 획기적으로 감소될 수있도록 응력지점부(A)가 형성되도록 하였다.

즉, 벽체파일(200)에 형성된 응력지점부재 정착부2(210)가 응력에 대한 지점부로서 작용하도록 한 것이다.

이러한 지점부로 작용하려면 응력지점부재 정착부2(210)가 지반과 같은 지지부에 직접 접하도록 해야 하는 데, 이를 위하여 본 발명에서는 도 2a와 같이 응력지점부재 정착부2(210)에 매립 설치된 정착앵커부1(300a)을 설치하고, 응력지점부재(300)의 일 단부를 상기 정착앵커부 1(300a)에 결속시키고, 그 타 단부를 기초판(100)에 형성된 응력지점부재 정착부1(111)에 매립 설치된 정착앵커부 2(300b)에 결속되도록 하여 결국, 응력지점부재 정착부2(210)가 벽체의 응력지점부로 작용하도록 하였다.

상기 결속을 위하여 응력지점부재(300)의 양 단부는 맞댐판에 의하여 정착앵커부 1,2와 서로 맞대어 위치하도록 하고, 상기 맞댐판이 서로 결속될 수 있도록 볼트 및 너트를 체결시킨다.

도 4b는 본 발명의 응력지점부재(300)에 의하여 응력지점부(A)가된 응력지점부재 정착부2(210)를 고려할 경우, 작용하는 토압에 대한 휨 모멘트도(BMD)를 도시한 것인데,

특히 벽체파일(200) 하부에는 응력지점부(A) 형성에 의하여 응력지점부(A)를 기준으로 상부의 휨 모멘트(M+)의 크기도 현저하게 줄어들을 수 있을 뿐만 아니라, 하부의 휨 모멘트(M-)는 오히려 토압이 작용하는 반대방향으로 작용함으로서 전체적으로 현저하게 줄어들게 됨을 알 수 있다.

본 발명의 상기 응력지점부(A)는 벽체파일(200)의 높이가 증가됨에 따라 벽체파일을 구성하는 각각의 세그먼트 벽체 각각에 형성시킨 응력지점부재 정착부2(210)를 다수 형성시킬 수 있다.

다수의 세그먼트 기초판, 세그먼트 벽체를 옹벽이 설치될 길이 및 높이를 고려하여 조립식으로 계속 설치하면서, 본 발명의 응력지점부(A)를 계속 형성시켜가면서 최종 본 발명의 응력저감형 옹벽을 설치할 수 있게 되며, 이는 통상의 옹벽 설치공종을 따르면 된다.

상기 구조수평부재(400)는 벽체파일(100) 사이에 삽입되는 패널형태의 벽체부재이다. 이러한 벽체부재는 벽체파일과 함께 배면토에 의하여 작용하는 토압을 분담한다는 의미에서 구조수평부재라 지칭된다.

반면에 배면토에 의하여 작용하는 토압을 분담하지 않는다는 의미에서 구조수평부재와 함께 설치되는 수평부재를 비구조수평부재(500)라 한다.

본 발명에서 이러한 수평부재를 구조용 및 비구조용으로 나누어 설치할 수 있는 이유는 근본적으로 응력지점부재(300)를 사용함으로서 토압에 의한 벽체파일에 발생하는 휨 모멘트를 현저하게 낮출 수 있기 때문이다.

말하자면, 본 발명의 응력지점부재(300)에 의하여 벽체파일(200)에 작용하는 휨 모멘트가 현저하게 낮아지므로 상대적으로 벽체파일과 벽체파일 사이에 설치되는 벽체용 수평부재의 경우 휨 강성이 비교적 적은 부재를 사용할 수 있기 때문에 본 발명의 경우에는 구조용 수평부재(400)가 벽체파일(200)과 함께 토압에 의한 휨 모멘트를 부담하도록 하고,

구조용 수평부재 사이사이에는 토압에 의한 휨 모멘트를 부담하지 않아도 되는 비구조용 수평부재(500)를 설치할 수 있게 되는 것이다.

이에 상기 비구조용 수평부재(500)는 사용성측면의 부재로 이용되는데,

첫 번째로는 도 5a와 같이 장식부, 표시부를 포함하는 데코레이션부가 전면에 형성된 판재로 제작할 수 있다.

즉, 비구조용 판재(패널)로써 다양한 무늬가 전면에 형성되어 있거나, 방향표시, 회사표시 등과 같은 다양한 테코레이션부가 형성된 판재로써 비구조수평부재를 제작하여 구조수평부재 사이에 위치하도록 할 수 있다.

둘째로는 도 5b와 같이 단순한 블록을 설치할 수도 있다. 이러한 블록은 벽돌이 될 수도 있고, 자연석이 될 수도 있고 콘크리트 질감이 아닌 여러 가지 자연스러운 암석질감을 가진 블록(510)이 이용될 수도 있고, 콘크리트 블록 표면에 타일을 붙이는 방식이 될 수도 있으며, 단순한 수직부재로서 비구조용 판재(520)를 병렬로 설치할 수도 있다.

셋째, 도 5c와 같이 식생토 블록(530)으로 설치할 수도 있다. 즉, 블록체 내부가 블록아웃되어 식생토가 충전되어 식물이 발아하여 옹벽에 자연스러운 벽체로써 인식될 수 있도록 할 수 있다.

이러한 구조수평부재 및 비구소수평부재의 설치순서 및 설치개수는 벽체파일과 구조수평부재가 분담해야하는 토압의 정도 및 용도 등에 맞추어 채택할 수 있을 것이다.

본 발명의 응력저감형 합성옹벽에 의하여 벽체의 설계단면력(휨 모멘트, 전단력)에 있어 저감효과를 기대할 수 있으므로 보다 경제적인 벽체 단면설계가 가능하게 됨과 더불어 제작 및 운반, 시공이 용이하여 보다 효율적인 옹벽시공이 가능하게 된다.

또한 벽체전면을 다양한 사용성을 가진 벽체로 옹벽을 제작할 수 있어 친환경적이고, 자연스러운 사용성을 확보한 옹벽시공이 가능하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (7)

1. 기초판 전면부에 세워진 H 파일 또는 철근콘크리트 파일을 포함하는 벽체파일; 및 상기 벽체파일에 작용하는 토압에 저항하기 위하여 상기 벽체파일 배면과 기초판 후면부 사이에 경사지게 설치된 강관 또는 프리스트레스부재를 포함하는 응력지점부재가 설치되며,

   상기 벽체파일 사이에 수평으로 삽입되는 벽체부재로써 프리캐스트 부재를 이용하되 토압에 저항하는 구조수평부재; 및 상기 구조수평부재 사이 사이에, 식생블록을 포함한 비구조수평부재가 함께 설치되는 것을 특징으로 하는 응력저감형 합성옹벽.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기초판은 지반을 터파기 한후, 거푸집을 이용하여 일체로 제작된 판재형태의 철근콘크리트 기초판 또는 프리캐스트 철근콘크리트 기초판으로 제작, 설치되는 것을 특징으로 하는 응력저감형 합성옹벽.
3. 제 1항에 있어서, 상기 기초판은 벽체파일의 하단부와 연속되어 벽체배면방향으로 설치된 수평빔으로써 기초판과 벽체파일은 전체적으로 L자형으로 형성되어 벽체파일과 수평빔 사이에 응력지점부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 응력저감형 합성옹벽.
4. 제 3항에 있어서, 상기 수평빔과 수평빔 사이에는, 현장타설 콘크리트 또는 프리캐스트판이 충진 또는 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 합성옹벽.
5. 제 3항에 있어서, 상기 수평빔의 단부에 배면토 쪽에 삽입, 설치된 앵커볼트 또는 긴장재의 일측단부가 더 연결되어 토압에 저항하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 응력저감형 합성옹벽.
6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한항에 있어서, 상기 비구조수평부재는 장식부, 표시부를 포함하는 데코레이션부가 전면에 형성된 판재, 블록 및 식생토가 담겨진 식생블록판재 중 어느 하나로 설치되는 것을 특징으로 하는 응력저감형 합성옹벽.
7. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한항에 있어서, 상기 벽체파일은 앵커볼트 및 너트를 포함하는 기계적체결구에 의하여 높이를 조절하되, 높이가 커짐에 따라 벽체파일 하단부의 단면적도 확장되도록 제작되는 것을 특징으로 하는 응력저감형 합성옹벽.

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