KR20150100691A - 방호용 제방 - Google Patents
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Abstract
저비용화, 충격 전달 범위를 넓혀 방호 성능을 높이는 것 및 제방 본체를 소형화하는 것을 모두 충족하는 방호용 제방을 제공한다. 제방 본체(20) 및 반경질의 완충 구속층(30)을 구비하며, 완충 구속층(30)이 가로로 긴 구속 망태(31)에 경질 완충재(32)를 수용한 복수의 충격 수용체(35)에 의해 구성된다. 인접하는 충격 수용체(35) 사이를 연결재(34)로 연결한다. 충격을 수용하면 반경질에서 경질로 경도가 변화하는 완충 구속층(30)을 통해 충격을 제방 본체(20)로 전달하여 감쇠한다.
Description
본 발명은 낙석, 토사붕락, 눈사태 등을 수용하여 방호하는 방호용 제방에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 낙석 등을 보유하는 거대한 충격을 수용하는 방호용 제방이 개시되어 있다. 이 방호용 제방은 계층적인 성토공(盛土工) 및 성토(盛土) 중에 지오텍스타일(Geotextile) 등의 성토 보강재를 매설하는 성토 보강재 부설공을 반복하여 단면이 사다리꼴 형상인 성토 제방을 구축하고, 성토 제방의 산 쪽의 충격 수용면 전면을 콘크리트제 패널 등의 경질 복공재(覆工材)로 덮은 구조로 이루어져 있다.
또한, 특허문헌 2, 3에는 복수의 셀을 형성한 수지제 틀에 입자상 물질이나 토사 등의 채움재를 충전하여 구성한 쿠션(Cushion)층으로 성토 제방의 산 쪽의 충격 수용면을 덮은 방호용 제방이 개시되어 있다.
특허문헌 2, 3의 방호용 제방은 쿠션층의 국소적인 소성 변형에 의해 충격을 감쇠한다.
[선행기술문헌]
특허문헌 1: 일본 특허공개 제2010-255200호
특허문헌 2: 일본 특허공개 제2011-47162호
특허문헌 3: 일본 특허공개 제2011-202496호
상술한 종래의 방호용 제방에 있어서는, 다음과 같은 문제점이 있다.
<1> 특허문헌 1의 방호용 제방은, 충격 수용 시에 콘크리트제의 경질 복공재가 파괴되는 문제와 경질 복공재의 비용이 커지는 문제가 있다.
<2> 경질 복공재가 복수의 콘크리트 패널인 경우, 일부 패널에 작용한 충격을 성토 제방의 충격 수용면의 넓은 범위로 전달할 수 없다. 그 때문에 국소적으로 작용하는 충격에 견딜 수 있도록 성토 제방을 대형으로 만들어야만 한다.
<3> 특허문헌 2의 방호용 제방은 쿠션층의 일부에 작용한 충격을 성토 제방의 충격 수용면의 넓은 범위에 걸쳐 전달할 수 없다.
<4> 특허문헌 2에 기재된 쿠션층은 복수의 틀체를 계단 형상으로 적층하며, 각 틀체의 위쪽 개구의 일부가 개방되어 있다. 그 때문에 충격 수용 시에 개방된 위쪽 개구를 통해 쿠션층 내부에 채워진 부재가 외부로 튀어나오기 때문에, 쿠션층의 완충 성능이 떨어진다.
<5> 특허문헌 2의 방호용 제방은 복수의 낙석이 충돌하면 쿠션층의 완충 기능이 떨어짐에 따라 쿠션 층이 파괴될 위험이 있다.
<6> 특허문헌 2의 방호용 제방은, 방호 성능을 높이기 위해 성토 제방을 대형 구조물로 형성한다. 제방의 지지 지반이 연약하여 지지 내력이 부족한 경우에는 지반을 개량할 필요가 있으며, 공사 비용과 기간 양면에서 부담이 늘어난다.
<7> 최근의 혹독한 경제 환경 하에서는 저비용화뿐 아니라 방호용 제방의 소형화와 고성능화가 모두 요구되고 있으나, 이들 복수의 요구를 충족하는 적절한 기술이 아직 제안되고 있지 않다.
본 발명은 이상의 문제점을 해결하기 위해 실시된 것으로써, 그 목적은 저비용으로, 충격 전달 범위를 넓혀 방호 성능을 높이면서도 제방 본체를 소형화할 수 있는 방호용 제방을 제공하는 것이다.
본 발명은, 충격 수용면을 가지는 제방 본체 및 충격 수용면을 덮는 반경질의 완충 구속층을 구비한 방호용 제방으로서, 상기 제방 본체를 보강 성토 제방으로 구성하고, 상기 완충 구속층이 가로로 긴 구속 망태에 경질 완충재를 구속 가능하게 수용한 복수의 충격 수용체에 의해 구성되며, 인접하는 충격 수용체의 상호 간에 하중 전달이 가능하도록 상기 복수의 충격 수용체를 연결하고, 충격을 수용하면 반경질에서 경질로 경도가 변화하는 완충 구속층을 통해 해당 완충 구속층에 작용한 충격을 제방 본체로 분산하여 전달하는 것을 특징으로 한다.
특히 본 발명의 방호용 제방은, 완충 구속층의 배면에 해당 배면으로부터 제방 본체의 충격 수용면을 향하여 경질 완충재의 일부가 돌출된 요철 압박면을 형성하고, 충격 수용 시에 상기 요철 압박면이 제방 본체의 충격 수용면을 가압 변형하도록 구속 망태 배면의 개구와 경질 완충재의 크기가 관련되어 있다.
상기 제방 본체를 보강 성토 제방으로 구성함으로써, 완충 구속층과 잘 어우러지게 되며 저비용으로 제작할 수 있다.
인접하는 충격 수용체 사이를 연결재와 보강 연결재를 병용하여 연결하면 완충 구속층에서의 하중 전달성이 좋아진다.
본 발명의 방호용 제방은 충격을 수용하면 반경질에서 경질로 경도가 변화하는 완충 구속층을 구비함으로써, 저비용화, 충격의 전달범위를 넓혀 방호 성능을 높이는 것과 제방 본체의 소형화를 모두 충족할 수 있다.
나아가 본 발명에서는, 반경질의 완충 구속층의 배면에 요철 압박면이 형성되어 있음으로써, 제방 본체와 완충 구속층의 접촉 면적이 대폭 증가함과 동시에 충격 수용시 요철 압박면이 충격 수용면의 표면을 경질화시킴으로써, 완충 구속층과 제방 본체 사이에서의 충격 분산 전달 성능이 현격히 높아진다.
도 1은 본 발명에 따른 방호용 제방의 일부를 생략한 사시도,
도 2는 보호용 제방의 횡단면,
도 3은 구속 망태의 사시도,
도 4A는 방호용 제방의 설명도로서 1단째의 충격 수용체를 구축할 때의 모델도,
도 4B는 방호용 제방의 설명도로서 1단째의 성층을 구축할 때의 모델도,
도 4C는 방호용 제방의 설명도로서 2단째의 충격 수용체를 구축할 때의 모델도,
도 4D는 방호용 제방의 설명도로서 2단째의 충격 수용체를 구축할 때의 모델도,
도 5는 방호용 제방의 작용을 설명하기 위한 방호용 제방의 수평단면도,
도 6은 충격 수용체 사이를 보강 연결재로 연결한 형태를 설명하는 도면으로, 일부를 생략한 완충 구속층의 정면도,
도 7은 방호용 제방의 산 쪽의 충격 수용면을 경사지게 한 형태를 설명하는 도면으로서, (a)는 일부를 생략한 방호용 제방의 단면도, (b)는 (a)의 b-b선을 따라 절단한 단면도, 그리고
도 8은 방호용 제방의 산 쪽의 충격 수용면을 경사지게 한 형태를 설명하는 도면으로서 일부를 생략한 방호용 제방의 단면도이다.
도 2는 보호용 제방의 횡단면,
도 3은 구속 망태의 사시도,
도 4A는 방호용 제방의 설명도로서 1단째의 충격 수용체를 구축할 때의 모델도,
도 4B는 방호용 제방의 설명도로서 1단째의 성층을 구축할 때의 모델도,
도 4C는 방호용 제방의 설명도로서 2단째의 충격 수용체를 구축할 때의 모델도,
도 4D는 방호용 제방의 설명도로서 2단째의 충격 수용체를 구축할 때의 모델도,
도 5는 방호용 제방의 작용을 설명하기 위한 방호용 제방의 수평단면도,
도 6은 충격 수용체 사이를 보강 연결재로 연결한 형태를 설명하는 도면으로, 일부를 생략한 완충 구속층의 정면도,
도 7은 방호용 제방의 산 쪽의 충격 수용면을 경사지게 한 형태를 설명하는 도면으로서, (a)는 일부를 생략한 방호용 제방의 단면도, (b)는 (a)의 b-b선을 따라 절단한 단면도, 그리고
도 8은 방호용 제방의 산 쪽의 충격 수용면을 경사지게 한 형태를 설명하는 도면으로서 일부를 생략한 방호용 제방의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
<1> 방호용 제방의 개요
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 방호용 제방(10)은, 제방 본체(20) 및 제방 본체(20)의 산 쪽의 충격 수용면(20b)을 덮는 반경질의 완충 구속층(30)에 의해 구성된다. 완충 구속층(30)을 통해 충격을 제방 본체(20)의 넓은 범위로 분산하여 전달할 수 있다.
특히 본 발명에서는 반경질의 완충 구속층(30)의 배면에 요철 압박면(37)을 형성하고 있어, 제방 본체(20)의 충격 수용면(20b)이 요철 압박면(37)에 대응하는 요철 형상으로 성형됨으로써 제방 본체(20)와 완충 구속층(30)의 접촉 면적이 증가하고, 충격 수용 시에 요철 압박면(37)이 충격 수용면(20b)의 표층을 경질화시킴으로써 완충 구속층(30)과 제방 본체(20) 사이에서의 충격의 분산 전달성이 현격히 높아진다.
<2> 제방 본체
제방 본체(20)는 낙석 등의 충격을 수용하는 단면이 대략 사다리꼴인 저항체이다.
본 예에서는 제방 본체(20)를 계층적으로 구축한 복수의 성토층(盛土層)(21), 각 성토층(21) 사이에 부설한 시트 형상의 성토 보강재(22) 및 성토층(21)의 경사진 계곡 측 배면(20a)을 덮는 벽면재(23)를 가지는 보강 성토 제방으로 구성하는 경우에 대하여 설명하나, 완충 구속층(30)에 비해 경도가 작은 중력식 저항체라면 공지의 제방 구조물을 적용할 수 있다.
본 예에서는 제방 본체(20)의 산 쪽의 충격 수용면(20b)을 수직으로 형성한 경우에 대하여 나타내나, 산 측의 충격 수용면(20b)에 경사를 부여할 수도 있다.
<2.1> 성토 보강재
성토 보강재(22)는 제방 본체(20)의 선단 저항과 내굴곡성을 높이기 위한 보강부재이며, 지오그리드(Geogrid)로 대표되는 인장강도가 큰 공지의 메쉬 형상 물질을 사용할 수 있다.
성토 보강재(22)와 완충 구속층(30)의 접속 관계는, 일체 구조 또는 별개 구조 중 어떠한 것이라도 좋다. 벽면재(23)의 일단을 완충 구속층(30)에 접속하여 일체화하면, 제방 본체(20)와 완충 구속층(30) 사이의 연결 강도가 높아져 완충 구속층(30)의 안정성이 좋아진다.
<2.2> 벽면재
제방 본체(20)의 법면(法面)을 보호하는 벽면재(23)는, 장방형의 엑스펀드 메탈, 용접 금속망, 직제 금속망, 유공 강판 등을 단면이 대략 L자 형상이 되도록 접어서 형성하며, 그 수평부와 기립부 사이에 보강용 가새(23a)가 배치되어 있다.
또한 필요에 따라, 벽면재(23)의 내측에 공지의 흡출 방치 시트, 녹화 시트 등을 부설한다.
<3> 완충 구속층
완충 구속층(30)은 단면 형상이 사각형인 가로로 긴 복수의 충격 수용체(35)로 구성되며, 복수의 충격 수용체(35)를 가로 세로로 쌓아 올려 제방 본체(20)의 산 쪽의 충격 수용면(20b)을 피복한다.
충격 수용체(35)는 통상적으로는 반경질이며, 충격을 수용하면 그 경도가 증가하는 성질을 가진다.
본 발명에 있어서 '반경질' 이란, 일정 범위의 휨 변형과 압밀 변형을 허용하는 상태를 가리킨다.
<3.1> 충격 수용체
충격 수용체(35)는 단면이 사각형인 가로로 긴 복수의 구속 망태(31), 구속 망태(31) 안에 구속 가능하게 봉입된 경질 완충재(32) 및 구속 망태(31) 내측에 부솔된 흡출 방지 시트(33)를 구비하며, 충격 수용체(35)의 배면에 경질 완충재(32)의 일부를 돌출시켜 요철 압박면(37)을 형성하고 있다. 흡출 방지 시트(33)는 생략하는 경우도 있다.
<3.2> 구속 망태
도 3에 구속 망태(31)의 일례를 나타낸다. 구속 망태(31)는 가로로 긴 장방형의 저면 패널(31a), 저면 패널(31a)의 한 쌍의 긴 변에 세워서 마련한 전면 패널(31b) 및 배면 패널(31c), 및 저면 패널(31a)의 한 쌍의 짧은 변 중 한 변 또는 양변에 세워서 마련한 단면 패널(31d)을 가진다.
또한 구속 망태(31)의 중간부에, 단면 패널(31d)과 같은 형태의 칸막이 패널(미도시)을 추가로 설치하는 경우도 있다.
구속 망태(31)는 낙석 등이 충돌할 때 용이하게 파손되지 않는 경도를 가지며, 예를 들면 각종 금속망, 엑스펀드 메탈 또는 유공 강판 등을 조합하여 형성한다. 또한 그 소재도 금속제에 한하지 않으며, 내후성과 인장강도가 뛰어난 수지제의 네트 형상 물질로 형성할 수도 있다.
또한 구속 망태(31)로서, 호안공에 이용되는 공지의 직사각형 돌망태(rectangular gabion), 메쉬 박스, 돌망태(gabion)를 전용할 수도 있다.
구속 망태(31)의 개방된 위쪽 개구는, 전용 덮개(31e)로 폐쇄되거나 혹은 상위의 구속 망태(31)의 저면(31a)을 덮개로 겸용하여 폐쇄한다.
<3.2.1> 경질 완충재를 구속한 이유
본 발명에서는 구속 망태(31) 안에 경질 완충재(32)를 구속 가능하게 봉입한다.
그 이유는, 경질 완충재(32)가 튀어나가는 것을 방지하기 위해, 또한 경질 완충재(32)의 압밀 변형이 한계에 달했을 때 고정시켜 충격 수용체(35)의 형태를 유지한 채로 충격 수용체(35)의 경도를 반경질에서 경질로 변화시키기 위해서이다.
<3.2.2> 구속 망태를 가로로 길게 형성한 이유
구속 망태(31)를 가로로 길게 형성한 것은, 충격 수용체(35)를 통한 충격 전달 면적을 제방 본체(20)의 연장 방향을 향해 확장하기 위해서이다.
<3.2.3> 배면 패널의 개구와 경질 완충재의 치수 관계
본 발명에서는, 구속 망태(31) 안에 경질 완충재(32)를 구속 가능하게 봉입할 뿐만 아니라 구속 망태(31)의 배면 패널(31c) 측에 경질 완충재(32)의 일부를 외부로 돌출시켜 요철 압박면(37)을 형성하고 있다.
배면 패널(31c)의 개구를 통해 경질 완충재(32)의 일부가 외부로 돌출되어 충격 수용체(35)의 배면에 요철 압박면(37)을 형성할 수 있도록, 구속 망태(31)의 배면 패널(31c)의 개구 치수와 경질 완충재(32)의 크기가 관련되어 있다.
바꾸어 말하면, 구속 망태(31)의 전면 패널(31b) 및 배면 패널(31c)은 모두 경질 완충재(32)의 통과를 저지하기 위해 경질 완충재(32)의 최대 직경보다 작은 개구 치수로 형성되어 있으며, 나아가 배면 패널(31c)만이 경질 완충재(32)의 일부가 비어져 나오는 것을 허용할 수 있는 개구 치수로 형성되어 있다.
보다 바람직하게는, 구속 망태(31)의 전면 패널(31b)의 개구 치수를 배면 패널(31c)의 개구보다 작게 형성해둔다. 전면 패널(31b)의 개구 치수를 이렇게 형성하면, 충격 수용 시에 구속 망태(31)의 전면으로부터 경질 완충재(32)가 튀어나오는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
<3.3> 경질 완충재
경질 완충재(32)로서는, 돌, 쇄석, 인공 조립물 등의 경질 입자 형상체를 사용할 수 있다. 완충성능을 고려하면 단립도의 경질 입자 형상체가 바람직하다.
[시공 방법]
이어서 도 4A 내지 도 4D를 참조하면서 방호용 제방(10)의 시공방법에 대하여 설명한다.
<1> 최하단 충격 수용체의 구축
도 4A에 나타낸 것처럼, 설치 현장의 산 쪽에 복수의 구속 망태(31)를 가로로 일렬로 배치하고, 인접하는 구속 망태(31) 사이를 연결 코일 등의 연결재로 연결한다.
위쪽 개구만을 개방한 각 구속 망태(31) 안에 흡출 방지 시트(33)를 부설한 후, 소정 사이즈의 경질 완충재(32)를 충전하여 최하단 충격 수용체(35)를 형성한다.
구속 망태(31) 안에 경질 완충재(32)를 충전할 때, 배면 패널(31c)의 개구를 통해 경질 완충재(32)의 일부를 외부로 비어져 나오게 하여 충격 수용체(35)의 배면에 요철 압박면(37)을 형성한다.
<2> 최하단 성토층의 구축
최하단 충격 수용체(35)의 배면(계곡 측)에 성토 보강재(22)를 수평으로 부설함과 동시에, 성토 보강재(22)의 단부(우측단)에 벽면재(23)를 탑재하고, 고정 핀(24)를 박아 넣어 고정한다.
성토 보강재(22) 상에 토사를 뿌리고 겉다짐하여 최하단 충격 수용체(35)의 높이에 달하는 최하단 성토층(21)을 구축한다. 성토층(21)을 겉다짐할 때, 충격 수용면 쪽의 성토가 충격 수용체(35)의 돌출 압박면(37)에게 밀리게 되어 요철 형상으로 성형된다.
최하단 충격 수용체(35)의 배면과 성토층(21) 사이에는 별도의 흡출 방지 시트(25)를 배치하여 성토 토사의 흡출을 방지한다.
도 4B는 최하단 충격 수용체(35)의 배면에 성토층(21)을 구축한 형태를 나타낸다.
성토층(21)의 구축에 있어, 충격 수용체(35)와 벽면재(23)가 토사의 자유로운 이동을 방지하므로 성토층(21)의 겉다짐을 확실하게 수행할 수 있다.
<3> 2단째 이후의 충격 수용체와 성토층의 구축
도 4C, 도 4D에 나타낸 것처럼, 최하단 충격 수용체(35) 바로 위에 2단째 충격 수용체(35)를 상기와 같은 공정으로 구축함과 동시에, 성토 보강재(22)와 벽면재(23)를 이용하여 최하단 성토층(21) 바로 위에 2단째 성토층(21)을 증축한다.
2단째 충격 흡수체(35)를 구축함에 있어, 2단째 구속 망태(31)의 저면(31a)으로 최하단 충격 수용체(35)의 위쪽 개구를 폐쇄하거나 혹은 전용 덮개(31e)로 최하단 수용체(35)의 위쪽 개구를 폐쇄하여 경질 완충재(32)를 구속 가능하게 봉입한다.
또한, 최하단과 2단째 충격 수용체(35, 35) 사이를 하중이 전달될 수 있도록 연결재(34)로 연결한다.
이후에는 상술한 작업을 반복 실시하여, 도 2에 나타낸 것과 같은 요철 형상의 충격 수용면(20b)을 가지는 보강 성토 제방제의 제방 본체(20) 및 배면에 요철 압박면(37)을 형성한 반경질의 완충 구속층(30)을 구비한 방호용 제방(10)을 구축한다. 최상단 충격 수용체(35)의 위쪽 개구는 전용 덮개(31e)로 폐쇄한다.
[방호용 제방의 작용]
<1> 충격 작용 전
도 2에 나타낸 것처럼 제방 본체(20)의 산 쪽 충격 수용면(20b)을 반경질의 완충 구속층(30)이 덮고 있다. 나아가 완충 구속층(30)을 구성하는 상하좌우 방향에 인접하는 충격 수용체(35)가 연결재(34)로 하중을 전달할 수 있도록 상호간에 연결되어 있다.
완충 구속층(30)의 요철 압박면(37)과 제방 본체(20)의 충격 수용면(20b) 사이는 잘 어우러진 상태로 접면되어 있다.
충격 작용 전에 있어서, 완충 구속층(30)은 반경질 상태이다.
<2> 충격 감쇠작용
도 5는 충격(F)이 작용했을 때의 방호용 제방(10)의 산 쪽의 수평 단면을 나타낸 것이다.
완충 구속층(30)의 일부에 낙석 등의 충격(F)이 작용하면, 구속 망태(31)의 내부에 봉입한 경질 완충재(32)가 구속 망태(31)로 구속되어 압밀 변형됨과 동시에, 충격 수용체(35) 전체가 2점 쇄선으로 나타낸 상태에서 완만하게 구부러져 변형된다. 경질 완충재(32)의 압밀 변형 저항과 충격 수용체(35)의 처짐 내성에 의해 충격(F)이 감쇠된다.
충격(F)이 반복적으로 작용하더라도 구속 망태(31)에 의해 경질 완충재(32)가 외부로 튀어나오는 것이 저지되며, 경질 완충재(32)의 봉입 상태가 유지된다.
<3> 방호용 제방에서의 충격 분산 전달 범위
도 5를 참조하여 방호용 제방(10)에서의 충격(F) 분산 전달 범위에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 방호용 제방(10)은, 경질 완충재(32)의 압밀 변형 저항과 충격 수용체(35)의 처짐 내성에 의해 충격(F)을 감쇠할 뿐만 아니라, 이하에서 설명하는 복수의 요인의 조합에 의해 완충 구속층(30)의 일부에 작용한 충격(F)을 광범위하게 분산하여 제방 본체(30)로 전달하여 효율적으로 감쇠할 수 있다.
<3.1> 경화된 완충 구속층에 의한 충격 분산 전달 작용
연결재(34)를 통해 복수의 충격 수용체(35) 사이를 연결하여 구성한 완충 구속층(30)의 일부에 충격(F)이 작용하면, 직접 충격(F)이 작용한 충격 수용체(35)는 물론 연결재(34)와 구속 망태(31)를 통해 그 주위에 위치하는 충격 수용체(35)에 대해서도 연쇄적으로 충격(F)이 전달된다.
각 충격 수용체(35)에 있어서, 가로로 긴 구속 망태(31)로 구속한 경질 완충재(32)의 압밀 변형이 한계에 달하면 경질 완충재(32)군이 고정되어 충격 수용체(35)의 경도가 반경질에서 돌기둥처럼 경질로 변화된다. 완충 구속층(30)의 경화 범위는 충격(F)의 크기에 비례하여 커진다.
따라서, 완충 구속층(30)의 일부에 작용한 충격(F)은 가로로 긴 경화된 충격 수용체(35)를 통해 제방 본체(20)의 충격 수용면(20b)에 대하여 광범위하게 전달된다.
완충 구속층(30)과 제방 본체(20)의 충격 수용면(20b) 사이가 잘 어우러진 상태로 접면되어 있으므로, 충격(F)의 전달 손실이 적다.
제방 본체(20)로 전달된 충격(F)은 성토층(21)의 변형 저항 및 성토 보강재(22)의 인장강도의 협동에 의해 효율적으로 감쇠되므로, 종래에 비해 방호용 제방(10)의 방호 성능이 높아진다.
<3.2> 충격 수용 면적의 증대에 따른 충격 분산 전달 작용
제방 본체(20)의 충격 수용면(20b)은 평면적인 형상이 아니라 완충 구속층(30)의 요철 압박면(37)에 대응한 요철 형상의 입체적인 형상이므로, 충격 수용면(20b)을 평면으로 형성한 경우에 비해 제방 본체(20)와 완충 구속층(30)의 접지 면적이 대폭으로 증대된다.
제방 본체(20)와 완충 구속층(30)의 접지 면적(충격 수용 면적)이 늘어남에 따라 제방 본체(20)와 완충 구속층(30) 사이에서의 충격(F) 분산 전달 면적이 증대됨으로 인해, 충격(F)의 감쇠성능이 향상된다.
<3.3> 충격 수용면의 경화에 따른 충격 분산 전달 작용
제방 본체(20)의 충격 수용면(20b)은 성토를 충분히 겉다짐함으로써 어느 정도 단단해지는데, 경질화된 완충 구속층(30)을 통해 제방 본체(20)의 충격 수용면(20b)에 충격(F)이 전달됨으로써 충격 수용면(20b) 표면의 경도가 더욱 증대되어 돌처럼 단단해진다.
요철 압박면(37)을 통해 충격 수용면(20b)에 순발적으로 충격(F)이 가해짐으로써 충격 수용면(20b)을 구성하는 토사가 맞물리기 때문이다.
충격 수용면(20b)의 경화된 표면을 통해 충격(F)이 제방 본체(20)의 넓은 범위로 분산되어 전달되는 것, 및 요철 형상을 유지한 채로 경화된 충격 수용면(20b)의 표층을 통해 제방 본체(20) 내부에서의 충격(F) 전달 방향이 방사상으로 넓어지는 것으로부터, 충격(F) 감쇠 성능이 더욱 향상된다.
<4> 제방 본체의 하중 부담에 대하여
제방 본체(20) 측에서 생각해보면, 충격(F)은 경화된 단수 또는 복수의 충격 수용체(35)를 통해 전달된다.
제방 본체(20)에서의 충격(F)의 전달 면적이 넓어지면 방호용 제방(10)으로서의 단위 면적 당 하중 부담이 작아지게 되어, 방호용 제방(10)을 소형 및 경량으로 설계하는 데 있어서 유리하다.
방호용 제방(10)을 소형화/경량화 할 수 있으면 지지 지반의 부담도 경감되므로 지반을 개량할 필요가 없어진다.
<5> 구속 망태에 작용하는 인장력에 대하여
충격 수용 시의 구속 망태(31)에 작용하는 인장력에 대하여 검토한다.
구속 망태(31)에 봉입한 경질 완충재(32)는 외력이 작용하면 인터 록킹(Interlocking) 현상을 발생시켜 자유로운 변형이 저지된다.
인터 록킹 현상은 경질 완충재(32)의 내부 마찰에 의해 발생하며, 구속 망태(31)의 강도에 크게 좌우되지 않는다. 강도가 작은 구속 망태(31)로 구속하더라도 경질 완충재(32)는 록킹 현상을 발생시킨다.
이렇게 경질 완충재(32)가 록킹 현상을 발생시킬 때 구속 망태(31)에 과도한 인장력이 작용하지 않으므로, 충격 수용 시에 구속 망태(31)가 인장력에 의해 파손되지 않는다.
[다른 실시형태]
이하에 다른 실시형태에 대하여 설명하나, 그 설명에 있어서 상술한 실시 예와 동일한 부위는 동일한 부호를 부여하여 그 상세한 설명을 생략한다.
도 6에 서로 이웃하는 충격 수용체(35)의 접합부에 강철봉 등의 보강 연결재(36)을 배치하여 연결 강도를 높인 형태를 나타낸다.
서로 이웃하는 충격 수용체(35) 사이에는 코일 형상의 연결재(34)가 감겨있으므로, 이 연결재(34)의 안쪽 공간에 보강 연결재(36)를 삽입하여 설치한다.
보강 연결재(36)의 설치 범위는, 구속 망태(31)의 각 변의 전체 길이 또는 그 일부에 설치한다.
또한, 도면 속의 부호 31f는 구속 망태(31)를 구성하는 틀재이다.
보강 연결재(36)는 연결재(34)와 협동하여 충격 수용체(35) 사이에서의 일체성을 높이므로, 연결재(34)만으로 연결한 경우에 비해 충격의 전달성이 좋아진다.
앞선 실시에에서는 제방 본체(20)의 산 쪽의 충격 수용면(20b)과 완충 구속층(30)을 수직으로 형성한 경우에 대하여 설명하였으나, 도 7, 도 8에 나타낸 것처럼 경사지게 할 수도 있다.
도 7은 단면이 마름모꼴 형상인 구속 망태(31)를 사용하여 완충 구속층(30)의 전면을 평평하게 형성한 방호용 제방(10)을 나타내며, 도 8은 단면이 직사각형인 구속 망태(31)를 사용하여 완충 구속층(30)의 전면을 계단 형상으로 형성한 방호용 제방(10)을 나타낸다.
본 예와 같이 완충 구속층(30)을 경사지게 하여 기대는 방식으로 구성함으로써, 방호용 제방(10)의 안정성이 증대된다.
또한, 이상은 복수의 충격 수용체(35)를 세로로 일렬로 배치한 형태에 대하여 설명하였으나, 예상되는 충격(F)이 거대할 때는 복수의 충격 수용체(35)를 다중으로 배열 설치할 수도 있다.
10
방호용 제방
20 제방 본체
21 성토층
22 성토 보강재
23 벽면재
23 고정 핀
25 흡출 방지 시트
30 완충 구속층
31 구속 망태
32 경질 완충재
35 충격 수용체
36 보강용 연결재
37 요철 압박면
20 제방 본체
21 성토층
22 성토 보강재
23 벽면재
23 고정 핀
25 흡출 방지 시트
30 완충 구속층
31 구속 망태
32 경질 완충재
35 충격 수용체
36 보강용 연결재
37 요철 압박면
Claims (5)
- 충격 수용면을 가지는 제방 본체 및 충격 수용면을 덮는 반경질의 완충 구속층을 구비한 방호용 제방으로서,
상기 제방 본체를 보강 성토 제방으로 구성하고,
상기 완충 구속층이 가로로 긴 구속 망태에 경질 완충재를 구속 가능하게 수용한 복수의 충격 수용체에 의해 구성되며,
인접하는 충격 수용체의 상호 간에 하중 전달이 가능하도록 상기 복수의 충격 수용체를 연결하고,
충격을 수용하면 반경질에서 경질로 경도가 변화하는 완충 구속층을 통해 해당 완충 구속층에 작용한 충격을 제방 본체로 분산하여 전달하는 것을 특징으로 하는 방호용 제방.
- 제1항에 있어서,
상기 완충 구속층의 배면에 해당 배면으로부터 상기 제방 본체의 충격 수용면을 향하여 경질 완충재의 일부가 돌출된 요철 압박면을 형성하고, 충격 수용 시에 상기 요철 압박면이 상기 제방 본체의 충격 수용면을 가압변형하도록 상기 구속 망태의 배면의 개구와 경질 완충재의 크기가 관계되어 있는 것을 특징으로 하는 방호용 제방.
- 제2항에 있어서,
상기 구속 망태의 전면의 개구가 해당 구속 망태의 배면의 개구보다 작은 것을 특징으로 하는 방호용 제방.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 보강 성토 제방이, 충격 수용체의 요철 압박면에 접면시켜 계층적으로 구축한 복수의 성토층 및 각 성토층 간에 부설한 성토 보강 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 방호용 제방.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충격 수용체의 단면 형상이 사각형인 것을 특징으로 하는 방호용 제방.
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