KR20190023951A - 고강도 스틸 블록을 이용한 보강토 옹벽 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보강토 옹벽 구조물에 관한 것이다. 본 발명의 일측면에 따른 실시예는 보강토 옹벽 구조물에 사용되는 블록 본체를 제공한다. 블록 본체는, 고강도 스틸로 형성되며, 전면에 배치되는 전면판, 상기 전면판의 좌측에 연결된 제1 좌측판, 및 상기 전면판의 우측에 연결된 제1 우측판을 포함하되, 상기 제1 좌측판 및 상기 제1 우측판에는 수직으로 연장되는 제1 삽입홈이 형성된 전면 부재 및 상기 고강도 스틸로 형성되며, 배면에 배치되는 배면판, 상기 배면판의 좌측에 연결된 제2 좌측판, 및 상기 배면판의 우측에 연결된 제2 우측판을 포함하되, 상기 제2 좌측판 및 상기 제2 우측판에는 수직으로 연장되는 제2 삽입홈이 형성된 배면 부재를 포함하되, 상기 제1 삽입홈은 상기 전면 부재의 위쪽 변에서 아래쪽으로 연장되고, 상기 제2 삽입홈은 상기 배면 부재의 아래쪽 변에서 위쪽으로 연장되며, 상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈에 의해 상기 전면 부재와 상기 배면 부재는 끼움 결합될 수 있다.

Description

고강도 스틸 블록을 이용한 보강토 옹벽 구조물{Reinforcement retaining wall using high strength steel block}

본 발명은 보강토 옹벽 구조물에 관한 것이다.

보강토 옹벽은 흙의 압력을 이용하여 흙이 무너지지 못하게 만든 벽체이다. 보강토 옹벽은, 경사지, 예를 들어, 아파트 단지의 경사지나 도로의 절토 지대에 블록으로 축조되거나 콘크리트를 타설하여 형성된다. 대부분의 보강토 옹벽 구조물은 토목 섬유인 GRID를 이용하거나, 스틸을 이용한다. 그러나 스틸은 GRID에 비해 상대적으로 비싸고, 인발시 흙과의 마찰이 2/3로 감소하여 필요 이상의 재료가 소모된다. 한편, 블록을 이용한 보강토 옹벽은, 콘크리트 타설에 비해 공기가 단축되는 이점은 있으나, 블록 자체의 무게로 인해 운반과 설치가 어려운 문제가 있다. 콘크리트와 그리드는 구조물 해체시 건설폐기물이 발생되어 고가의 비용과 환경파괴의 주요인이 된다.

등록특허공보 제10-1623908호 2016년 5월 18일 등록 등록특허공보 제10-1526240호 2015년 5월 28일 등록

운반 및 설치가 용이하고, 친환경적이며, 공기를 단축할 수 있는 신규한 보강토 옹벽 구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따른 실시예는 보강토 옹벽 구조물에 사용되는 블록 본체를 제공한다. 블록 본체는, 고강도 스틸로 형성되며, 전면에 배치되는 전면판, 상기 전면판의 좌측에 연결된 제1 좌측판, 및 상기 전면판의 우측에 연결된 제1 우측판을 포함하되, 상기 제1 좌측판 및 상기 제1 우측판에는 수직으로 연장되는 제1 삽입홈이 형성된 전면 부재 및 상기 고강도 스틸로 형성되며, 배면에 배치되는 배면판, 상기 배면판의 좌측에 연결된 제2 좌측판, 및 상기 배면판의 우측에 연결된 제2 우측판을 포함하되, 상기 제2 좌측판 및 상기 제2 우측판에는 수직으로 연장되는 제2 삽입홈이 형성된 배면 부재를 포함하되, 상기 제1 삽입홈은 상기 전면 부재의 위쪽 변에서 아래쪽으로 연장되고, 상기 제2 삽입홈은 상기 배면 부재의 아래쪽 변에서 위쪽으로 연장되며, 상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈에 의해 상기 전면 부재와 상기 배면 부재는 끼움 결합될 수 있다.

일 실시예로, 상기 제1 삽입홈의 종단에 제1 관통홀 및 상기 제2 삽입홈의 종단에 제2 관통홀이 형성되고, 상기 전면 부재와 상기 배면 부재는 상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀이 동일 연장선상에 위치하도록 끼움 결합되며, 상기 블록 본체는, 상기 동일 연장선상에 위치한 상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀을 관통하는 수평 고정바를 더 포함할 수 있다.

일 실시예로, 제3 관통홀이 상기 전면판 및 상기 배면판에 각각 형성되고, 상기 전면 부재와 상기 배면 부재는 상기 전면판에 형성된 제3 관통홀 및 상기 배면판에 형성된 제3 관통홀은 동일 연장선상에 위치하도록 끼움 결합되며, 상기 블록 본체는, 상기 동일 연장선상에 위치한 상기 제3 관통홀을 관통하는 보조 고정바 및 상기 보조 고정바를 상기 전면판 및 상기 배면판에 각각 체결하는 체결 수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 실시예는 보강토 옹벽 구조물을 제공한다. 보강토 옹벽 구조물은, 배면판에 관통홀이 형성된 상술한 블록 본체, 일단부는 상기 관통홀을 통해 상기 블록 본체의 내부에 배치되며, 타단부에는 지중에 매설되는 복수의 멀티바가 체결되는 보강재를 포함할 수 있다.

일 실시예로, 상기 보강재의 상기 일단부 및 상기 타단부에는 나사산이 형성되며, 상기 보강토 옹벽 구조물은, 상기 블록 본체의 내부에 위치한 상기 보강재의 상기 일단부 및 상기 복수의 멀티바가 체결된 타단부에 나사 체결되는 체결 부재를 더 포함할 수 있다.

일 실시예로, 상기 보강토 옹벽 구조물은, 적층된 복수의 블록 본체를 수직으로 관통하는 고정바 및 상기 고정바가 관통하는 수직 원통 및 상기 수직 원통으로부터 수평 방향으로 연장되며 상기 보강재의 상기 일단부를 수용하는 수평 원통을 포함하는 T자형 체결 부재를 더 포함하되, 상기 보강재는 상기 보강재의 상기 일단부 및 상기 타단부에 나사산이 형성된 봉형 보강재이며, 상기 보강재의 상기 일단부는 상기 수평 원통에 나사 체결될 수 있다.

일 실시예로, 상기 보강토 옹벽 구조물은 적층된 복수의 블록 본체를 수직으로 관통하는 고정바를 더 포함하되, 상기 보강재는 스트립 형상이며, 상기 보강재의 상기 일단부에는 상기 고정바가 관통하는 관통홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 고강도 스틸을 이용한 보강토 옹벽 구조물은, 운반 및 설치가 타 시공 방식에 비해 상대적으로 용이하며, 건설폐기물이 발생되지 않아 친환경적인 건설이 가능하며, 설치에 소요되는 시간을 대폭 감소시킬 수 있다.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다. 도면은 발명을 이해하기 위한 수단이므로, 도면에 표현된 구성 요소의 폭이나 두께 등은 실제 구현시 달라질 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 고강도 스틸을 이용한 보강토 옹벽 구조물을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 보강토 옹벽 구조물을 설치하는 과정을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 보강토 옹벽 구조물의 일 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 보강토 옹벽 구조물의 다른 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 고강도 스틸을 이용한 보강토 옹벽 구조물의 일 실시예의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 보강토 옹벽 구조물을 설치하는 과정을 예시적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 고강도 스틸을 이용한 보강토 옹벽 구조물의 다른 실시예의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 보강토 옹벽 구조물을 설치하는 과정을 예시적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 도 7의 보강토 옹벽 구조물을 설치하는 다른 과정을 예시적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 도 1의 보강토 옹벽 구조물의 또 다른 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 보강토 옹벽 구조물의 또 다른 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 실시예들은, 단독으로 또는 다른 실시예와 결합하여 구현될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위가 첨부된 도면에 도시된 형태에만 한정되는 것이 아님을 유의하여야 한다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”, “약” 등과 같은 표현은 실제 구현시 적용되는 마진이나 발생가능한 오차를 고려하기 위한 표현이다. 예를 들어, “실질적으로 90도”는 90도일 때의 효과와 동일한 효과를 기대할 수 있는 각도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다.

한편, 특별한 언급이 없는 한, “측면”, 또는 “수평”은 도면의 좌우 방향을 언급하기 위한 것이며, “수직”은 도면의 상하 방향을 언급하기 위한 것이다. 또한, 특별히 정의되지 않는 한, 각도는 도면에 표시된 수평면에 수직한 가상의 직선을 기준으로 한다.

첨부된 도면 전체에 걸쳐서, 동일하거나 유사한 요소는 동일한 도면 부호를 사용하여 인용된다.

도 1은 고강도 스틸을 이용한 보강토 옹벽 구조물을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 보강토 옹벽 구조물을 설치하는 과정을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, (a) 및 (b)는 보강토 옹벽 구조물이 시공된 상태를 나타내며, (a)는 보강토 옹벽의 전면을 나타내고 (b)는 보강토 옹벽 구조물의 단면을 나타낸다. 보강토 옹벽 구조물은, 콘크리트 또는 철근 콘크리트를 타설하여 형성된 기초의 상부에 적층된 복수의 블록 본체(100)를 포함한다. 블록 본체(100)는 배면 부재(110) 및 배면에 배치되는 전면 부재(111)를 포함한다. 배면 부재(110) 및 전면 부재(111)는 고강도 스틸로 형성된다. 한편, 배면 부재(110)는, 보강토 옹벽 구조물의 배면에 배치되는 배면판(110a), 배면판(110a)의 좌측에 연결되며 제1 삽입홈(110d)이 형성된 제1 좌측판(110b), 배면판(110a)의 우측에 연결되며 제1 삽입홈(110d)이 형성된 제1 우측판(110c)을 포함하되, 제1 삽입홈(110d)은 배면 부재(110)의 길이 방향에 수직하게 형성되며, 개방된 입구가 위쪽에 형성된다. 전면 부재(111)는 보강토 옹벽 구조물의 전면에 배치되는 전면판(111a), 전면판(111a)의 좌측에 연결되며 제2 삽입홈(111d)이 형성된 제2 좌측판(111b), 배면판(110a)의 우측에 연결되며 제2 삽입홈(111d)이 형성된 제2 우측판(111c)을 포함하되, 제2 삽입홈(111d)은 전면 부재(111)의 길이 방향에 수직하게 형성되며, 개방된 입구가 아래쪽에 형성된다.

배면 부재(110)의 제1 좌측판(110b)과 제1 우측판(110c)은, 도 2를 기준으로, 지면 방향으로 절곡되며, 전면 부재(111)의 제2 좌측판(111b)과 제2 우측판(111c)은 지면의 반대 방향으로 절곡될 수 있다. 한편, 제1 좌측판(110b)과 제1 우측판(110c)은 배면판(110a)의 좌측과 우측에 용접 등에 의해 고정될 수 있으며, 같은 방식으로 제2 좌측판(111b)과 제2 우측판(111c)도 전면판(111a)에 고정될 수 있다.

배면 부재(110)의 제1 삽입홈(110d)과 전면 부재(111)의 제2 삽입홈(111d)를 동일 연장선상에 위치시킨 후, 배면 부재(110)와 전면 부재(111)를 각각 상하로 이동시켜 끼움 결합할 수 있다. 끼움 결합에 의해 블록 본체(100)가 완성되며, 블록 본체(100)의 내부에는 잡석, 자갈 등을 채울 수 있는 속채움 공간(112)이 형성된다.

보강토 옹벽 구조물은 복수의 블록 본체(100)를 적층하여 형성된다. (a)에 도시된 바와 같이, 낮은 옹벽은 2~4층으로 복수의 블록 본체(100)를 적층하여 형성될 수 있다. 블록 본체(100)의 속채움 공간(112)은 잡석이나 자갈 등으로 충진되어, 블록 본체(100)의 하중을 증가시킬 수 있다. 속채움된 블록 본체(100)는 상대적으로 낮은 높이의 옹벽 구조물을 형성하는데 적합할 수 있다.

도 3은 도 1의 보강토 옹벽 구조물의 일 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2와 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.

도 3의 (a)에서, 배면 부재(110)의 위쪽 변에서 아래쪽으로 연장된 제1 삽입홈(110d)의 종단에 제1 관통홀(110e)이 형성되며, 전면 부재(111)의 아래쪽 변에서 위쪽으로 연장된 제2 삽입홈(111d)의 종단에 제2 관통홀(111e)이 형성된다. 제1 관통홀(110e)은 제1 좌측판(110b) 및 제1 우측판(110c)에 각각 형성되며, 제2 관통홀(111e는 제2 좌측판(111b) 및 제2 우측판(111c)에 각각 형성된다. 예를 들어, 제1 관통홀(110e) 및 제2 관통홀(111e)은 원형으로 형성되며, 배면 부재(110)와 전면 부재(111)가 끼움 결합되었을 때 동일 연장선상에 위치되도록 형성될 수 있다.

도 3의 (b)에서, 배면 부재(110)와 전면 부재(111)를 결합하여 형성된 블록 본체(100)는, 좌우 측면에 각각 형성된 관통홀(120)을 포함한다. 수평 고정바(121)는 복수의 블록 본체(100)에 형성된 관통홀(120)을 관통하도록 배치될 수 있다. 복수의 블록 본체(100)를 관통하는 수평 고정바(121)에 의해서, 동일한 수평면상에 배치된 복수의 블록 본체(100)는 그 배면으로부터 인가되는 토압에 의한 영향을 상대적으로 덜 받게 된다.

도 4는 도 1의 보강토 옹벽 구조물의 다른 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2와 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.

도 4의 (a)에서, 제3 관통홀(110f)이 배면판(110a)에 형성되며, 제3 관통홀(111f)이 전면판(111a)에 각각 형성된다. 제3 관통홀(110f)과 제3 관통홀(111f)은 원형으로 형성되며, 배면 부재(110)와 전면 부재(111)가 끼움 결합되었을 때 동일 연장선상에 위치되도록 형성될 수 있다.

도 4의 (b)에서, 배면 부재(110)와 전면 부재(111)를 결합하여 형성된 블록 본체(100)는, 배면판(110a)과 전면판(111a)에 각각 형성된 제3 관통홀(110f, 111f)을 포함한다. 보조 고정바(130)는 제3 관통홀(110f, 111f)을 관통하도록 배치될 수 있다. 보조 고정바(130)의 양단부에는 나사산이 형성될 수 있다. 체결 부재(131), 예를 들어, 내주면에 나사산이 형성된 너트는, 제3 관통홀(110f, 111f)을 통해 블록 본체(100)의 외부로 노출된 보조 고정바(130)의 양단부에 나사 체결될 수 있다. 보고 고정바(130) 및 체결 부재(131)는 배면 부재(110)와 전면 부재(111)의 끼움 결합 상태를 강화하여, 외력에 의해 블록 본체(100)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 고강도 스틸을 이용한 보강토 옹벽 구조물의 일 실시예의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 보강토 옹벽 구조물을 설치하는 과정을 예시적으로 도시한 사시도이다. 도 1 내지 4와 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 복수의 블록 본체(100a, 100b)는 서로의 측면이 접하도록 적층된다. 한편, 복수의 블록 본체(100a, 100b)는 수직 방향으로 경사지게 적층될 수 있다. 적층된 복수의 블록 본체(100a, 100b) 중 적어도 일부의 블록 본체(100a)에 보강재(300)가 결합될 수 있다.

보강재(300)는 블록 본체(100a)로부터 수평 방향으로 배면 토사를 향해 연장된다. 보강재(300)는 적층된 블록 본체(100a, 100b)가 토압에 의해 무너지지 않도록 한다. 보강재(300)는 블록 본체(100a)의 배면판(110a)에 체결될 수 있다. 나사산이 보강재(300)의 일단부(301)에 형성된다. 보강재(300)의 일단부(301)의 적어도 일부는 배면판(110a)에 형성된 제3 관통홀(110f)을 관통하여 블록 본체(100) 내부에 위치된다. 블록 본체(100) 내부에 위치된 일단부(301)에 체결 부재(320), 예를 들어, 내주면에 나사산이 형성된 너트가 나사 체결될 수 있다. 한편, 보강재(300)의 일단부(301) 중 블록 본체(100)의 외부에 위치한 나머지 일부에도 체결 부재가 나사 체결되어, 배면판(110a)와 보강재(300)간 체결을 더욱 강하게 할 수도 있다.

보강재(300)는 단면이 원형이 봉형상을 가질 수 있다. 보강재(300)의 타단부에는 인발저항력을 증가시키기 위한 복수의 멀티바(310a, 310b, 310c)가 체결된다. 멀티바(310a, 310b, 310c)는 대향하는 상부 및 하부 평판(311, 312) 및 양 평판(311, 312)을 연결하는 수직 평판(313)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 및 하부 평판(311, 312)은 수직 평판(313)의 양측 단부를 실질적으로 수직으로 절곡하여 형성되거나, 수직 평판(313)의 길이 방향을 따라 수직 평판(313)에 고정시켜서 형성될 수 있다. 상부 및 하부 평판(311, 312)은 블록 본체(100)를 향하도록 배치될 수 있다.

수직 평판(313)에는 보강재(300)가 관통할 수 있는 제4 관통홀(314)이 형성될 수 있다. 한편, 나사산은 보강재(300)의 타단부(302)에도 형성될 수 있다. 복수의 멀티바(310a, 310b, 310c)의 수직 평판(313)의 두께가 충분한 경우, 제4 관통홀(314)의 내주면에 나사산이 형성될 수 있어서, 멀티바(310a, 310b, 310c)는 보강재(300)의 타단부(302)에 나사 체결될 수 있다.

한편, 멀티바(310a, 310b)는 토압 등 외부 요인에 의해 블록 본체(100)가 이동하지 않도록 지지해야 하므로, 멀티바(310a, 310b)의 이동을 규제해야 할 필요가 있다. 멀티바(310a, 310b, 310c)의 이동을 방지하는 멀티바 이동 규제 수단(321)도 보강재(300)의 타단부(302)에 나사 체결될 수 있다.

도 7은 고강도 스틸을 이용한 보강토 옹벽 구조물의 다른 실시예의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 보강토 옹벽 구조물을 설치하는 과정을 예시적으로 도시한 사시도이다. 도 5 및 도 6과 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 복수의 블록 본체(100a, 100b)는 서로의 측면이 접하도록 적층된다. 한편, 복수의 블록 본체(100a, 100b)는 수직 방향으로 경사지게 적층될 수 있다. 적층된 복수의 블록 본체(100a, 100b)의 내부에 고정바(200)가 배치되며, 고정바(200)에 보강재(300)가 결합될 수 있다.

고정바(200)와 보강재(300)는 T자형 체결 부재(210)에 의해 체결된다. T자형 체결 부재(210)는, 고정바(200)가 관통하는 수직 원통(211) 및 보강재(300)의 일단부(301)가 수용되는 수평 원통(212)을 포함한다. 수평 원통(212)의 내주면에는 나사산이 형성된다. 따라서, 보강재(300)의 일단부(301)와 수평 원통(212)은 나사 체결될 수 있다.

도 9는 도 7의 보강토 옹벽 구조물을 설치하는 다른 과정을 예시적으로 도시한 사시도이다. 도 7 및 도 8과 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.

도 9를 참조하면, 보강재(350)는 고정바(200)에 체결된다. 보강재(350)는 고강도 스틸을 이용하여 폭이 좁고 길이가 긴 스트립 형상을 가질 수 있다. 보강재(350)의 일단부에는 제5 관통홀(351)이 형성되며, 고정바(200)는 제5 관통홀(351)을 관통한다. 제5 관통홀(351)의 형상은 고정바(200)의 단면 형상과 실질적으로 동일하며, 직경 또는 최대 폭은 고정바(200)의 직경 또는 최대 폭보다 클 수 있다.

보강재(350)의 타단부에는 복수의 멀티바(360)가 체결된다. 멀티바(360)는 대향하는 상부 및 하부 평판(311, 312) 및 양 평판(311, 312)을 연결하는 수직 평판(361)을 포함할 수 있다. 수직 평판(361)에는 보강재(350)가 관통하는 제6 관통홀(362)이 형성된다. 제6 관통홀(362)의 형상은 보강재(350)의 단면 형상과 실질적으로 동일하며, 직경 또는 최대 폭은 보강재(350)의 최대 폭보다 클 수 있다.

보강재(300)에는 멀티바 이동 규제 수단, 예를 들어, 걸림턱이 형성될 수 있다. 멀티바 이동 규제 수단은, 수직 평판(361)의 후방, 즉, 멀티바(360)가 제6 관통홀(362)과 멀티바 이동 규제 수단 사이에 있도록 배치될 수 있다. 일 실시예로, 멀티바 이동 규제 수단은, 멀티바(360)가 배치된 위치에 인접하게 형성된 관통홀(352)에 볼트(381) 및 너트(382)를 나사 체결하여 형성될 수 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 멀티바 이동 규제 수단은 상판과 하판 사이의 거리가 보강재(350)의 두께와 실질적으로 동일하거나 큰 ㄷ자형 멀티바 이동 규제 수단(370)일 수 있다. ㄷ자형 멀티바 이동 규제 수단(370)의 상판과 하판에는 관통홀(371)이 형성되며, 보강재(350)에 형성된 관통홀과 동일한 연상선상에 배치될 수 있다. ㄷ자형 멀티바 이동 규제 수단(370)은 볼트 및 너트를 이용하여 보강재(350)에 고정될 수 있다.

도 10은 도 1의 보강토 옹벽 구조물의 또 다른 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2와 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.

도 10의 (a)에서, 배면 부재(110)의 좌측판의 제1 삽입홈(110d)과 배면판(110a) 사이에 하나 또는 두 개의 관통홀(110g)이 형성되며, 배면 부재(110)의 우측판의 제1 삽입홈(110d)과 배면판(110a) 사이에 하나 또는 두 개의 관통홀(110g)이 형성된다. 한편, 전면 부재(111)에도 배면 부재(110)에 형성된 관통홀에 대응되는 위치에 관통홀(111g)이 형성된다.

도 10의 (b)에서, 배면 부재(110)와 전면 부재(111)를 결합하여 형성된 블록 본체(100)는, 좌우 측면에 각각 형성된 복수의 관통홀(120)을 포함한다. 복수의 수평 고정바(121)는 복수의 블록 본체(100)에 형성된 복수의 관통홀(120)을 관통하도록 배치될 수 있다. 복수의 블록 본체(100)를 관통하는 복수의 수평 고정바(121)에 의해서, 동일한 수평면상에 배치된 복수의 블록 본체(100)는 그 배면으로부터 인가되는 토압에 의한 영향을 상대적으로 덜 받게 된다.

도 11은 보강토 옹벽 구조물의 또 다른 실시예를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2와 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.

도 11에서, 배면 부재(110)의 좌측판(110b) 및 우측판(110c)에 절개홈(100h)이 각각 형성된다. 절개홈(100h)에 의해, 좌측판(110b) 및 우측판(110c)에 일단이 결합된 삽입 부재(110i)가 형성된다. 삽입 부재(100i)의 일단은 절곡되어 전면 부재(111)의 좌측판(110b) 및 우측판(110c)에 형성된 삽입홈(111h)에 삽입된다. 삽입홈(111h)은 삽입 부재(100i)가 절곡되는 지점에 대응하는 위치에 형성된다. 삽입 부재(100i)는 블록 본체(100)의 내부를 향해 절곡되거나 블록 본체(100)의 외부를 향해 절곡될 수 있다.

다음으로, 고강도 스틸을 이용한 보강토 옹벽 구조물의 안정성을 설명한다.

(1) 고강도 스틸의 인장강도

보강토 옹벽 구조물에 사용되는 고강도 스틸의 인장강도는 590~1100MPa로 다양하다. 이하에서는 고강도 스틸의 인장강도를 600MPa로 가정하여 설명한다. 고강도 스틸의 설계 인장강도는 다음 수학식에 의해 산출될 수 있다.

여기서,

: 장기 설계 인장강도

: 보강재의 항복강도

: 장기부식 두께를 고려한 단면적

: 장기 안전율(1/0.55=1.82)

수학식 1을 이용하여 고강도 스틸의 두께 t 및 폭 b에 따른 설계 인장강도(

=kN/EA,

는 강관일 때 외경)는 다음 표와 같이 산출된다.

강재제원	b=50( =15.9)	b=60( =19.1)	b=70( =22.3)	b=80( =25.4)	b=100( =3.18)
t=4	66.0	79.2	92.4	105.6	132.0
t=5	82.5	99.0	115.5	132.0	165.0
t=6	99.0	118.8	138.6	158.4	198.0
t=7	115.5	138.6	161.7	184.8	231.0

(2) 내적 안정성 검토

보강토의 내적 안정성 검토는 파단 파괴와 인발 파괴로 나누어진다. 여기서, 파단 파괴는 보강재가 끊어지는 파괴이며, 인발 파괴는 보강재와 흙의 마찰이 부족하여 보강재가 토사로부터 뽑히는 파괴를 지칭한다. 각각을 검토하기 위해 필요한 수직응력

와 수평응력

는 다음과 같이 산출될 수 있다.

여기서,

: 수직응력

: 흙의 단위중량

: 깊이

: 상재 하중

: 수평응력(수평토압)

: 수평토압계수

상재 하중은 상수이며, 다음과 같이 적용된다.

검토방법	단위중량 (tf/m3)	점착력 (tf/m2)	내부마찰각 (°	탄성계수 (tf/m2)	프와송비
뒷채움	1.90	0.0	30	12000	0.33
기초지반	1.90	0.0	30	12000	0.33
배면성토	1.90	5	30	12000	0.33

금속 보강재에서의 수평토압계수

는 다음과 같이 산정한다.

여기서,

: 수평토압계수

: 주동토압계수

: 보강재 심도

다음 식은 수평간격

, 수직간격

을 고려할 때의 보강재에 발생되는 인장강도다.

여기서,

: 최대인장력

: 보강재의 수평간격

: 보강재의 수직간격

여기서, 심도별 수직응력

와 수평응력

는 다음과 같이 산정한다.

깊이	q
0.00	14.00	14.00	7.93
0.60	14.00	26.00	14.29
1.20	14.00	38.00	20.25
1.80	14.00	50.00	25.81
2.40	14.00	62.00	30.97
3.00	14.00	74.00	35.73
3.60	14.00	86.00	40.09
4.20	14.00	98.00	44.06
4.80	14.00	110.00	47.62
5.40	14.00	122.00	50.78
6.00	14.00	134.00	53.55
6.60	14.00	146.00	58.34
7.20	14.00	158.00	63.14
7.80	14.00	170.00	67.93
8.40	14.00	182.00	72.73
9.00	14.00	194.00	77.52
9.60	14.00	206.00	82.32
10.20	14.00	218.00	87.11

(a) 파단 파괴에 대한 안정 검토

파단 파괴에 대한 안정은 각단의 보강재 1개가 받는 최대인장력(

)이 설계 인장강도(

)보다 작도록 수평 및 수직 간격을 정하는 것이며, 식은 다음과 같다.

따라서, 수평 수직 간격은 다음과 같이 산정할 수 있다.

표1과 표3을 참조하면 t=5mm, b=60mm의 인장강도가 T_a=99kN/ea이므로 표 3에서 깊이 0부터 10.2까지 모두 최대인장력 T_max=7.93~87.11 보다 크므로 만족할 수 있다. 수평, 수직간격은 1.0 X 1.0 m로 설계 가능하다.

(b) 인발 파괴에 대한 안정 검토

수평인장력에 대하여 보강토체 내의 토괴가 미끄러지지 않도록 토체 사이에는 충분한 마찰력이 동원되어야 한다. 인발 저항력은 마찰을 이용하는 보강재인 경우는 다음과 같다.

여기서,

: 인발저항력

: 마찰계수(

) : 내부마찰각인 흙의 마찰계수는 tan(phi)이며, 2/3는 흙과 철의 마찰인 경우에 대한 감소계수임

: 유효 보강재 길이

: 보강재 폭

본 검토에서 적용하는 멀티바를 이용하는 보강토 공법의 수동 저항으로 다음과 같이 인발 저항력을 산정할 수 있다.

여기서,

: 수평 수동토압계수(

)

: 멀티 바의 폭

: 멀티 바의 높이

수학식 8을 이용하여, 보강재 설치 간격에 따른 인발 저항력을 다음과 같이 산출하였다. 여기서, 인발 저항력에 대한 안전율 1.5가 적용되었다.

표 4에서 알 수 있듯이, 보강재 설치 간격은 0.6m X 0.6m로 하는 경우 모두 만족한다. 즉, 모든 깊이(0~10.20)에서 최대인장력 T_max값보다 인발저항력 R(12.95~201.65)이 크다.

(c) 보강재의 총길이 검토

보강재의 총 길이는 블록 본체로부터 가상파괴면까지 이르는 길이와 유효 보강재 길이를 합한 것이 설계길이 보다 크도록 설계한다.

여기서,

: 설계길이

: 파괴면까지 길이

: 유효 길이

보강재 유효 길이는 최소 2.4m이고, 다음과 같다.

: 0.5~1.0H

여기서, H는 보강토 옹벽 구조물의 높이이다.

= 1.0m로 하고 멀티바가 설치되는 1.0m로 하면 설계 길이는 다음과 같다.

설계 적용은 0.6H를 적용하여 4.8m로 한다.

(3) 보강토 외적 안정 검토

보강토에 대한 안전율은 전도(2.0), 활동(1.5), 지지력(2.5 또는 3.0)에 대한 안전율이 각각 다르다.

(a) 전도

본 검토에서 폭 4.8m, 높이 8.0m, q=14 kN/m2인 경우 전도에 대한 안전은 다음과 같다.

수평 토압 및 전도 모멘트는 다음과 같다.

안전율은 다음과 같다.

(b) 활동

활동 저항력은 다음과 같다.

활동력은 다음과 같다.

안전율은 다음과 같다.

(c) 지지력

극한지지력 파괴에 대한 안정성을 검토한다. 얕은 기초의 극한지지력은 다음과 같다.

지지력 계수

와

은 흙의 마찰각

에 따라서 구할 수 있으며, 다음과 같다. 여기서,

은 유효길이이다. 따라서,

여기서,

는 편심이며 다음과 같다.

기초 저면에 작용되는 유효 응력은 다음과 같다.

따라서, 보강토 옹벽의 지지력 파괴에 대한 안전율은 다음과 같다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

1. 고강도 스틸로 형성되며, 전면에 배치되는 전면판, 상기 전면판의 좌측에 연결된 제1 좌측판, 및 상기 전면판의 우측에 연결된 제1 우측판을 포함하되, 상기 제1 좌측판 및 상기 제1 우측판에는 수직으로 연장되는 제1 삽입홈이 형성된 전면 부재; 및
   상기 고강도 스틸로 형성되며, 배면에 배치되는 배면판, 상기 배면판의 좌측에 연결된 제2 좌측판, 및 상기 배면판의 우측에 연결된 제2 우측판을 포함하되, 상기 제2 좌측판 및 상기 제2 우측판에는 수직으로 연장되는 제2 삽입홈이 형성된 배면 부재를 포함하되,
   상기 제1 삽입홈은 상기 전면 부재의 위쪽 변에서 아래쪽으로 연장되고, 상기 제2 삽입홈은 상기 배면 부재의 아래쪽 변에서 위쪽으로 연장되며,
   상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈에 의해 상기 전면 부재와 상기 배면 부재는 끼움 결합하는 블록 본체.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 삽입홈의 종단에 제1 관통홀 및 상기 제2 삽입홈의 종단에 제2 관통홀이 형성되고, 상기 전면 부재와 상기 배면 부재는 상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀이 동일 연장선상에 위치하도록 끼움 결합되며,
   상기 동일 연장선상에 위치한 상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀을 관통하는 수평 고정바를 더 포함하는 블록 본체.
3. 청구항 1에 있어서, 제3 관통홀이 상기 전면판 및 상기 배면판에 각각 형성되고, 상기 전면 부재와 상기 배면 부재는 상기 전면판에 형성된 제3 관통홀 및 상기 배면판에 형성된 제3 관통홀은 동일 연장선상에 위치하도록 끼움 결합되며,
   상기 동일 연장선상에 위치한 상기 제3 관통홀을 관통하는 보조 고정바; 및
   상기 보조 고정바를 상기 전면판 및 상기 배면판에 각각 체결하는 체결 수단을 더 포함하는 블록 본체.
4. 배면판에 관통홀이 형성된 청구항 1의 블록 본체;
   일단부는 상기 관통홀을 통해 상기 블록 본체의 내부에 배치되며, 타단부에는 지중에 매설되는 복수의 멀티바가 체결되는 보강재를 포함하는 보강토 옹벽 구조물.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 보강재의 상기 일단부 및 상기 타단부에는 나사산이 형성되며,
   상기 블록 본체의 내부에 위치한 상기 보강재의 상기 일단부 및 상기 복수의 멀티바가 체결된 타단부에 나사 체결되는 체결 부재를 더 포함하는 보강토 옹벽 구조물.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   적층된 복수의 블록 본체를 수직으로 관통하는 고정바; 및
   상기 고정바가 관통하는 수직 원통 및 상기 수직 원통으로부터 수평 방향으로 연장되며 상기 보강재의 상기 일단부를 수용하는 수평 원통을 포함하는 T자형 체결 부재를 더 포함하되,
   상기 보강재는 상기 보강재의 상기 일단부 및 상기 타단부에 나사산이 형성된 봉형 보강재이며,
   상기 보강재의 상기 일단부는 상기 수평 원통에 나사 체결되는 보강토 옹벽 구조물.
7. 청구항 4에 있어서,
   적층된 복수의 블록 본체를 수직으로 관통하는 고정바를 더 포함하되,
   상기 보강재는 스트립 형상이며,
   상기 보강재의 상기 일단부에는 상기 고정바가 관통하는 관통홀이 형성된 보강토 옹벽 구조물.
   

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