KR20180041328A - 일체형 주조식 지압판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절토 및 성토 사면의 보강을 위하여 사면에 밀착 시공되는 금속제 지압판에 관한 것으로, 중심에 개구부(17)가 형성된 원반형 저판부(11)와, 저판부(11) 중심에서 상측으로 돌출 형성되고 하단이 개방된 관부(管部)(12)와, 관부(12) 상단을 폐합하는 상판부(13)가 일체(一體)로 주조(鑄造)되고, 관부(12) 내부에는 결합주(50)가 결합되어, 앵커(19)의 장력이 직접 작용하는 상판부(13)에서 지면에 직접 밀착되는 저판부(11)에 이르는 지압판 구성 전반에 있어서 일체(一切)의 불연속부(不連續部)가 형성되지 않도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 앵커(19)의 장력이 직접 작용하는 상단부에서 지면을 압박하는 저면부에 이르는 지압판의 전 구조체가 단일 주물체로 구성됨에 따라, 지면 압박력 전달의 전 경로상 일체(一切)의 불연속부(不連續部)가 형성되지 않음으로써, 지압판의 지면 압박 효과를 제고함은 물론, 지압판 부재간 접합부 및 접촉부 등 불연속부에서 빈발하였던 외력, 응력 및 변형의 편중 내지 불균형 문제를 해소할 수 있다.

Description

일체형 주조식 지압판{LAND PRESSING CAST PLATE}

본 발명은 절토 및 성토 사면의 보강을 위하여 사면에 밀착 시공되는 금속제 지압판에 관한 것으로, 중심에 개구부(17)가 형성된 원반형 저판부(11)와, 저판부(11) 중심에서 상측으로 돌출 형성되고 하단이 개방된 관부(管部)(12)와, 관부(12) 상단을 폐합하는 상판부(13)가 일체(一體)로 주조(鑄造)되고, 관부(12) 내부에는 결합주(50)가 결합되어, 앵커(19)의 장력이 직접 작용하는 상판부(13)에서 지면에 직접 밀착되는 저판부(11)에 이르는 지압판 구성 전반에 있어서 일체(一切)의 불연속부(不連續部)가 형성되지 않도록 한 것이다.

지압판이란, 일종의 사면 보강 부재로서, 콘크리트 또는 금속판으로 제작되며, 지반에 관입된 선상(線狀)의 앵커(anchor)(19) 상단이 체결되어 지면을 압박하게 된다.

도 1은 금속판으로 제작된 종래의 지압판을 예시하고 있는데, 동 도면에 도시된 바와 같이, 원반형 저판(20) 중심부에 중심관체(30)가 설치되고, 지반에 매입 고정된 앵커(19) 상단이 중심관체(30) 상부에 거치된 앵커고정판(40)에 결속되는 구조를 가지며, 이러한 금속제 지압판 관련 종래기술로는 특허 제1316740호 등을 들 수 있다.

특허 제1316740호를 비롯한 종래의 금속제 지압판은 주로 강철판을 판금 및 용접 가공하여 제조되는 것으로, 다음과 같은 다양한 문제점을 가진다.

우선 종래 금속제 지압판의 소재인 강판(鋼板)은 재료 자체의 강도(强度)는 우수하지만 상대적으로 경도(硬度)가 부족하고, 상당한 변형이 수반되는 특성이 있다.

이러한 강판의 변형은 지압판 구조 자체의 안정성 측면에서는 불가피한 현상이지만, 사용과정에서 지압판과 상시 밀착되는 지반과 지압판간의 상호 작용에서는 부정적인 결과를 야기하는 것으로, 도 1에서 가상선으로 도시된 바와 같이, 시간이 경과함에 따라 저판(20)을 비롯한 지압판이 변형을 지속하고, 특히 그 변형 양상이 중심부가 하측으로 함몰되는 형태로 진행됨에 따라 최초 결속시 긴장상태가 조성된 앵커(19)의 연장이 단축되면서 앵커(19)의 장력이 급격하게 소실되는 문제가 발생된다.

이러한, 앵커(19)의 장력 소실은 곧바로 지압판의 지면 압박력 소실로 이어져, 지압판의 근본 기능이 상실되는 심각한 문제가 초래된다.

그뿐 아니라, 전술한 바와 같이, 강판을 판금 및 용접 가공하여 제작되는 종래의 금속제 지압판은 제조과정상 열변형 및 접합변형이 불가피한 바, 사용과정에서 해당 부위가 구조적 취약부로 작용할 수 밖에 없다.

즉, 종래기술에서는 강판을 재단하여 저판(20), 중심관체(30) 및 보강리브(21) 등의 단위 부재를 우선 제작한 후, 이들 단위 부재를 용접함으로써 지압판을 완성하게 되는데, 용접과정에서 열변형을 피할 수 없을 뿐 아니라, 재단 및 접합 가공상 불가피하게 발생되는 오차로 인하여, 부재간 접합과정에서 유발된 변형이 지압판 내부에 상당한 응력 축적을 야기하는 것이다.

또한, 중심관체(30) 상단에 앵커고정판(40)이 거치되는 구조로서, 앵커(19)의 장력이 지면에 전달되는 경로상 지압판 내부에 불연속면이 형성될 수 밖에 없는 구성을 가지는데, 이러한 불연속면은 전술한 열변형 또는 접합변형으로 인한 접촉부 불균형과 결합되어, 앵커(19) 장력의 편중 또는 불균형을 초래하고, 이는 지압판 자체의 비정상적 거동을 유발하여, 지압판의 기능 상실이 가속되는 심각한 문제가 발생된다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 사면 보강용 금속제 지압판에 있어서, 중심에 개구부(17)가 형성된 환형(環形), 판상(板狀)의 저판부(11)와, 저판부(11) 중심 개구부(17) 외곽에서 상측으로 돌출 형성되고 하단이 개방된 관부(管部)(12)와, 중심에 상판공(14)이 형성되고 관부(12) 상단을 폐합하는 상판부(13)가 일체(一體)로 주조(鑄造)되고, 관부(12) 내부에는 중심에 중심공(51)이 천공된 결합주(50)가 결합되어, 선단부가 지반에 관입된 앵커(19)의 두부(頭部)가 중심공(51) 및 상판공(14)을 통과하여 상판부(13)에 결속됨에 특징으로 하는 일체형 주조식 지압판이다.

또한, 상기 관부(12)의 내부에는 다수의 경사벽(55)이 형성되되, 경사벽(55)의 상단은 상판공(14)의 외곽에 형성되고, 경사벽(55)의 하단은 관부(12) 하단부 내주면에 형성되며, 관부(12)의 횡단상 경사벽(55)의 단면은 저판부(11) 중심을 축으로 방사상(放射狀)으로 배열되고, 결합주(50)에는 경사벽(55)과 일치하는 형상의 경사홈(56)이 형성되어, 결합주(50)의 결합시, 경사벽(55)이 경사홈(56)에 치합됨을 특징으로 하는 일체형 주조식 지압판이다.

본 발명을 통하여, 앵커(19)의 장력이 직접 작용하는 상단부에서 지면을 압박하는 저면부에 이르는 지압판의 전 구조체가 단일 주물체로 구성됨에 따라, 지면 압박력 전달의 전 경로상 일체(一切)의 불연속부(不連續部)가 형성되지 않음으로써, 지압판의 지면 압박 효과를 제고함은 물론, 지압판 부재간 접합부 및 접촉부 등 불연속부에서 빈발하였던 외력, 응력 및 변형의 편중 내지 불균형 문제를 해소할 수 있다.

특히, 상부가 폐합되고 하부가 개방된 본 발명의 독특한 구조를 통하여 금속제 지압판의 주조(鑄造)가 가능함에 따라, 강판(鋼板)의 판금 및 용접 등 복잡한 공정이 수반되는 종래기술의 제조상 비효율성을 타파할 수 있으며, 재료에 있어서도 주철을 적용함으로써 강철이 적용되던 종래 지압판 대비 월등한 경제성을 확보할 수 있다.

또한, 주철 특유의 높은 경도(硬度)가 지압판에 부여됨에 따라, 앵커(19)의 장력 작용시 유발되는 지압판의 변형을 최소화할 수 있고, 이로써 앵커(19) 긴장력의 충실한 활용이 가능할 뿐 아니라, 종래 강판 지압판에 있어서 고질적인 문제점이었던 장기간 사용시의 지압판 변형으로 인한 앵커(19) 장력 및 지면 압착력의 소실을 근본적으로 방지할 수 있으며, 지압판의 내구성을 제고하고 및 사용연한을 연장하는 효과를 얻을 수 있다.

그뿐만 아니라, 관부(12) 내부에 긴밀하게 결합되는 결합주(50)를 통하여, 앵커(19)의 긴장력을 지압판의 저판부(11)는 물론 저판부(11) 중앙의 관부(12) 하측 지면에도 충분히 전달할 수 있어, 지압판을 통한 사면 보강효과를 극대화할 수 있다.

도 1은 종래의 지압판 구조도
도 2는 본 발명의 분해사시도
도 3은 본 발명의 부분절단 분해사시도
도 4는 본 발명의 사용상태 대표단면도
도 5는 종래 지압판의 주조를 상정한 공정과 본 발명의 제조 공정 비교도
도 6은 경사벽이 형성된 본 발명의 일 실시예 부분절단 사시도
도 7은 도 6 실시예의 저면 분해사시도

본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2는 본 발명의 외관을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 본 발명은 지압판 본체와 지압판 저면 중앙의 관부(12) 내측으로 삽입, 결합되는 결합주(結合柱)(50)로 구성된다.

도 2에서와 같이, 본 발명의 지압판은 원반형의 저판부(11)와, 저판부(11) 중앙에서 상측으로 돌출된 관부(管部)(12)와, 관부(12) 상단을 폐합하는 상판부(13) 등으로 구성되며, 관부(12) 외주면과 저판부(11) 상면을 연결하는 다수의 보강리브(21)가 평면상 저판부(11)의 중심을 축으로 방사상(放射狀)으로 배치된다.

또한, 본 발명의 결합주(50)는 도 2에서와 같이, 지압판의 관부(12) 내부와 동일한 형상을 가지는 원통체로서, 결합주(50)의 중심에는 중심공(51)이 천공된다.

도 3은 본 발명의 내부 구조를 도시한 것으로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지압판은 중심에 개구부(17)가 형성된 환형(環形), 판상(板狀)의 저판부(11)와, 저판부(11) 중심 개구부(17) 외곽에서 상측으로 돌출 형성되고 하단이 개방된 관부(管部)(12)와, 중심에 상판공(14)이 형성되고 관부(12) 상단을 폐합하는 상판부(13)가 일체(一體)로 주조(鑄造)되어 구성된다.

즉, 상부가 개방되고 하부가 폐합된 종래의 금속제 지압판과 달리, 하부 구성인 저판부(11)의 중심부가 완전히 개방되어 개구부(17)를 형성하고, 개부구 외곽을 따라 상측으로 돌출되는 관부(12)가 형성되며, 관부(12) 상단에는 원반형 상판부(13)가 형성되어 지압판의 상부 구조가 폐합되는 것으로, 저판부(11)에 직교하는 절단면상 단면 형상이 좌우 대칭의 계단식으로 구성되는 것이다.

또한, 관부(12) 내부에 삽입되는 결합주(50)는 전술한 바와 같이, 관부(12) 내부와 동일한 형상을 가짐과 동시에, 관부(12)의 내경과 일치하는 직경이 부여되어, 결합주(50)의 관부(12)내 결합시, 결합주(50)의 외주면이 관부(12) 내주면에 밀착되면서, 양자간 긴밀한 결합 및 면대면 접촉이 이루어진다.

관부(12) 내측 즉, 저판부(11)의 개구부(17)를 통과하여 지압판 내부로 삽입, 결합되는 결합주(50)는 지압판의 설치 및 사용과정에서 하부 지면의 토사가 관부(12) 내부로 과도하게 유입되는 현상을 방지하는 역할을 수행함과 동시에, 관부(12)의 직하부 지면에도 지압판의 압박력이 작용할 수 있도록 하는 역할도 수행한다.

이러한 본 발명의 지압판은 도 4에서와 같이, 선단부가 지반에 관입된 앵커(19)의 두부(頭部)가 결합주(50)의 중심공(51) 및 상판부(13)의 상판공(14)을 통과하여 상판부(13) 상면에 결속되고, 앵커(19)의 장력이 상판부(13), 관부(12) 및 저판부(11)와 결합주(50)를 거쳐 지면에 전달됨으로써, 지압판이 지면을 압박하고 사면 안정성을 확보하게 되는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 앵커(19)의 장력이 지면에 전달되는 경로를 이루는 지압판의 전체 구성에 있어서 일체(一切)의 불연속면이 형성되지 않음으로써, 앵커(19) 장력의 충실한 전달이 가능하게 된다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 관부(12)의 상부와 상판부(13) 저면 사이의 관부(12) 내측에는 곡면부(15)를 형성하여 앵커(19)의 장력이 집중되는 상판부(13)와 관부(12)간 연결부위를 보강하고, 후술할 도 5의 상형(75) 성형시 하단부를 만곡함으로써, 상형(75)의 안정적인 성형 및 주조과정에서의 붕락(崩落)을 방지한다.

이때, 관부(12)에 결합되는 결합주(50)의 상단부에도 상기 곡면부(15)일치하는 형상의 곡면을 형성함으로써, 결합주(50)와 관부(12)간 긴밀한 치합을 도모한다.

본 발명 지압판에 있어서 저판부(11), 관부(12) 및 상판부(13)의 단일체 구조는 주조(鑄造)를 통하여 달성되며, 이러한 지압판의 주조는 상부가 개방되고 하부는 폐합되는 종래 금속제 지압판의 기본 구조를 완전히 탈피하여, 역으로 상부는 폐합되고 하부가 개방되는 독특한 구조를 부여함으로써 적용 가능한 것이다.

이렇듯, 주조를 통하여 고도로 일체화(一體化)된 지압판을 제작함으로써, 전술한 바와 같이, 지면 압박력의 전달과정상 불연속면의 배제는 물론, 종래 금속제 지압판에 있어서 불가피하였던 제조상의 불필요한 변형 및 응력 형성 문제를 일거에 해결할 수 있다.

또한, 종래 금속제 지압판의 소재인 강철에 비하여 상대적으로 염가인 주철의 적용이 가능한 바, 지압판의 제조비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 특히 주철 특유의 높은 경도(硬度)가 지압판에 부여됨에 따라, 앵커(19)의 장력 작용시 유발되는 지압판의 변형을 최소화할 수 있고, 이로써 앵커(19) 긴장력의 충실한 활용이 가능할 뿐 아니라, 종래 강판 지압판에 있어서 고질적인 문제점이었던 장기간 사용시의 지압판 변형으로 인한 앵커(19) 장력 및 지면 압착력의 소실을 근본적으로 방지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명 지압판의 주조는 상부는 폐합되고 하부가 개방되는 독특한 구조를 적용함으로써 실질적인 적용이 가능한 것인데, 이러한 본 발명 지압판 구조에 따른 제조공정상 이점은 종래 지압판의 주조를 상정한 공정과 본 발명의 제조 공정을 비교한 도 5를 통하여도 명확하게 확인할 수 있다.

도 5의 좌측 도면은 종래 지압판과 동일한 구조를 가지되, 지압판 전 구조체의 일체화(一體化)한 상황을 상정하여 도시한 것이고, 도 5의 우측 도면은 본 발명 지압판의 제조 과정을 순차적으로 도시한 것이다.

도 5의 좌측에 도시된 바와 같이, 종래 지압판과 동일한 구조의 지압판을 일체화하여 주조하기 위해서는 우선, 제조 계획 지압판과 완전히 동일한 형상의 납형(蠟型)(61)을 제작하고, 납형(61) 표면에 세립(細粒) 주물사(70) 및 경화제 등으로 구성되는 표층(71)을 형성하며, 조립(粗粒) 주물사(70) 및 경화제 등으로 구성되어 표층(71)을 보호하고 지지하는 지지층(72)을 추가 형성한 후, 주형을 가열하여 내부의 납형(61)을 용융 및 제거하여 공동(空洞)(69)을 형성하고, 주물사(70)에 재차 매입한 상태에서 공동(69)에 용탕을 주입한 후 냉각 및 탈형하는 과정을 거쳐 지압판이 완성된다.

도 5의 좌측에 도시된 바와 같은 과정은 동 도면 상단에 도시된 바와 같이 분할 제작된 납형(61)을 접착하는 등 납형(61)의 제작에 복잡한 공정이 소요될 뿐 아니라, 매 주조시마다 새로운 납형(61)을 제작하여야 함은 물론, 표층(71) 및 지지층(72) 형성, 납형(61)의 용융 제거 등 복잡한 후속 공정이 필요하여, 생산성 확보에 한계가 있을 뿐 아니라, 과도한 제조비용이 소요되는 문제점을 가진다.

반면, 하부가 개방되는 본 발명의 지압판은 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 재사용이 가능한 모형(62)으로 주물사(70)를 압축하는 간단한 공정만으로, 상형(75) 및 하형(76)이 완성되고, 이후 이들 상형(75) 및 하형(76)을 합형한 후 용탕을 주입하는 공정을 거쳐 지압판이 완성되는 바, 지압판을 일체화하여 주조하면서도 제조공정을 획기적으로 간소화할 수 있을 뿐 아니라, 제조비용 역시 절감할 수 있다.

한편, 관부(12)에 결합되는 결합주(50)는 금속은 물론 고강도 합성수지로 제작될 수 있으며, 합성수지로 제작되는 경우 사출성형을 통하여 정밀한 형상의 결합주(50)를 간편하고 신속하게 제작할 수 있다.

이러한 본 발명의 지압판은 저판부(11), 관부(12) 및 상판부(13)가 단일 주물체로 제작되는 기본 구성을 전제로 도 6 및 도 7에서와 같이 다양한 변형이 가능하다.

도 6 및 도 7은 관부(12) 내측에 경사벽(55)이 형성된 실시예를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 관부(12)의 내부에는 다수의 경사벽(55)이 형성되되, 경사벽(55)의 상단은 상판공(14)의 외곽에 형성되고, 경사벽(55)의 하단은 관부(12) 하단부 내주면에 형성되며, 관부(12)의 횡단상 즉, 관부(12)를 저판부(11)와 평행한 절단면으로 절단할 경우 경사벽(55)의 단면은 저판부(11) 중심을 축으로 방사상(放射狀)으로 배열된다.

이러한, 관부(12) 내부 경사벽(55)을 통하여, 관부(12) 상단의 상판부(13) 중심에 집중되는 앵커(19)의 장력을 저판부(11)로 일층 효과적이고 안정적으로 전달할 수 있을 뿐 아니라, 관부(12)를 비롯한 본 발명 지압판의 구조적 강성을 향상시킬 수 있다.

특히, 이러한 경사벽(55) 적용 실시예는 도 6 및 도 7에서와 같이, 경사홈(56)이 형성된 결합주(50)와 조합됨으로써, 일층 향상된 보강 효과를 확보할 수 있다.

즉, 경사벽(55)이 형성된 관부(12)에는 중심에 중심공(51)이 천공되고 관부(12)의 내경과 동일한 직경을 가지는 결합주(50)가 결합되어, 중심공(51)을 통과한 앵커(19)의 두부가 상판부(13)에 결속되되, 결합주(50)의 외곽부에는 경사벽(55)과 일치하는 형상의 경사홈(56)이 경사벽(55)과 동수(同數)로 형성되어, 결합주(50)의 결합시, 경사벽(55)이 경사홈(56)에 치합되는 것이다.

이러한 결합주(50) 및 경사홈(56)과 관부(12) 및 경사벽(55)간의 긴밀한 치합구조를 통하여, 결합주(50) 자체의 고정은 물론, 전체 지압판의 구조 역시 견고하게 유지할 수 있다.

11 : 저판부
12 : 관부
13 : 상판부
14 : 상판공
15 : 곡면부
17 : 개구부
19 : 앵커
20 : 저판
21 : 보강리브
30 : 중심관체
40 : 앵커고정판
50 : 결합주
51 : 중심공
55 : 경사벽
56 : 경사홈
61 : 납형
62 : 모형
69 : 공동
70 : 주물사
71 : 표층
72 : 지지층
75 : 상형
76 : 하형

Claims (2)

1. 사면 보강용 금속제 지압판에 있어서,
   중심에 개구부(17)가 형성된 환형(環形), 판상(板狀)의 저판부(11)와;
   저판부(11) 중심 개구부(17) 외곽에서 상측으로 돌출 형성되고 하단이 개방된 관부(管部)(12)와;
   중심에 상판공(14)이 형성되고 관부(12) 상단을 폐합하는 상판부(13)가 일체(一體)로 주조(鑄造)되고;
   관부(12) 내부에는 중심에 중심공(51)이 천공된 결합주(50)가 결합되어;
   선단부가 지반에 관입된 앵커(19)의 두부(頭部)가 중심공(51) 및 상판공(14)을 통과하여 상판부(13)에 결속됨에 특징으로 하는 일체형 주조식 지압판.
   
2. 청구항 1에 있어서, 관부(12)의 내부에는 다수의 경사벽(55)이 형성되되, 경사벽(55)의 상단은 상판공(14)의 외곽에 형성되고, 경사벽(55)의 하단은 관부(12) 하단부 내주면에 형성되며;
   관부(12)의 횡단상 경사벽(55)의 단면은 저판부(11) 중심을 축으로 방사상(放射狀)으로 배열되고;
   결합주(50)에는 경사벽(55)과 일치하는 형상의 경사홈(56)이 형성되어, 결합주(50)의 결합시, 경사벽(55)이 경사홈(56)에 치합됨을 특징으로 하는 일체형 주조식 지압판.

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