KR20210151446A

KR20210151446A - 자중 확장형 윙 앵커장치

Info

Publication number: KR20210151446A
Application number: KR1020200068292A
Authority: KR
Inventors: 신동은
Original assignee: (주)화성기초기술
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2021-12-14
Also published as: KR102486868B1

Abstract

본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치는: 매립성토 지반을 천공한 천공 홀의 내부로 삽입되는 내하체; 상기 내하체의 전방으로 감기어 상기 내하체의 후방으로 연장되는 강연선; 상기 내하체에 좌우 한 쌍의 쐐기형 날개로 구비되고, 천공 홀 삽입 전 상호 일직선을 이루는 삽입 위치와 천공 홀 삽입 후 상기 내하체 및 강연선의 자중에 의해 상호 ‘X’자의 형태로 엇갈리게 회동 되어 벌어지는 앵커 위치 사이를 회동가능하게 구비된 웨지 윙; 및, 상기 내하체와 상기 웨지 윙의 사이에 구비되어 상기 웨지 윙이 상기 내하체에 대해 삽입 위치에서 앵커 위치로 회동 될 때에 상기 웨지 윙을 잡아주며 상기 내하체에서 분리 이탈되는 것을 방지하는 힌지 핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 매립성토 지반을 천공한 천공 홀의 내부로 삽입되며, 가압 그라우팅 전이라도 천공 홀의 내부로 삽입됨에 따라 자중에 의해 좌우 쐐기형 날개가 상호 점차 벌어지며 천공 홀의 내경보다 확장되어 쐐기 형태로 박혀 견고한 기초구조가 용이하게 시공되도록 할 수 있으며, 가압 그라우팅에 의한 시공 후에라도 종래처럼 시멘트 경화, 물먹음, 하중 등에 의해 그라우트 파손시 인장력이 약화 되어 강연선이 쉽게 외부로 빠져나오게 됨이 없이 미리 천공 홀의 내벽에 자중으로 확장되어 견고히 박히게 된 좌우 쐐기형 날개에 의해 강연선이 외부로 당겨질수록 오히려 좌우 쐐기형 날개가 상호 더욱 벌어지게 되어 인장 강도가 더욱 향상되도록 할 수 있는 자중 확장형 윙 앵커장치를 제공할 수 있다.

Description

자중 확장형 윙 앵커장치 {anchor apparatus with expandable wings by self weight}

본 발명은 자중 확장형 윙 앵커장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매립성토 지반을 천공한 천공 홀의 내부로 삽입되며, 가압 그라우팅 전이라도 천공 홀의 내부로 삽입됨에 따라 자중에 의해 좌우 쐐기형 날개가 상호 점차 벌어지며 천공 홀의 내경보다 확장되어 쐐기 형태로 박혀 견고한 기초구조가 용이하게 시공되도록 할 수 있으며, 가압 그라우팅에 의한 시공 후에라도 종래처럼 시멘트 경화, 물먹음, 하중 등에 의해 그라우트 파손시 인장력이 약화 되어 강연선이 쉽게 외부로 빠져나오게 됨이 없이 미리 천공 홀의 내벽에 자중으로 확장되어 견고히 박히게 된 좌우 쐐기형 날개에 의해 강연선이 외부로 당겨질수록 오히려 좌우 쐐기형 날개가 상호 더욱 벌어지게 되어 인장 강도가 더욱 향상되도록 할 수 있는 자중 확장형 윙 앵커장치에 관한 것이다.

일반적으로, 어스앵커 공법은 흙막이 벽에 구멍을 뚫어 철근이나 PC강선을 집어넣은 다음, 모르타르를 그라우팅(grouting)하여 채우고 뒷면에 앵커를 만들어 흙막이 벽을 잡아매는 공법으로 버팀대 대신 흙막이 벽을 어스 드릴(earth drill)로 구멍 뚫은 뒤 그 속에 철근이나 PC강선 등의 인장재를 넣고, 그 주위를 모르타르로 그라우팅하여 굳힌 다음 외부에서 PC강선이나 철근 등에 인장력을 가해 정착시키는 흙막이 공법이다.

그러나, 이러한 어스앵커 공법은 주입재 유실이 발생하기 쉬운 지층 및 마찰 저항력이 작은 지층에서 시공시 앵커공 내부의 주입재가 유실되어 마찰력을 기대할 수 없거나, 지반의 전단 강도가 작아 인장력을 발휘할 수 없게 된다. 또한, 주입재의 유실이 발생할 경우 소요 인장력 확보를 위해 주변공극을 메워야 할 정도로 상당히 많은 주입이 필요하다.

최근에는 앵커(anchor) 공법이 제안되고 있는데, 앵커공법이란 정착부에 설치된 앵커 내부에 그라우팅을 가압 주입하여 확공 양생된 정착 구근과 지반을 밀착시키는 것이다.

종래기술에 따른 앵커장치의 일 예가 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0426625호(2006년09월08일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.

그러나, 종래기술에 따른 앵커장치에 의하면 그라우팅 가압에 의해서만 팽창되는 구조로 시공되기 때문에 가압 그라우팅에 의한 시공 후에는 시멘트 경화, 물먹음, 하중 등에 의해 그라우트의 파손시 인장력이 약화 되어 외부로부터 인장력이 가해지면 강연선이 쉽게 외부로 다시 빠져나오게 되는 등 시공 강도가 비교적 취약한 상태로 시공될 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 실용신안 등록번호 제20-0426625호(2006년09월08일자 등록)

본 발명의 목적은, 매립성토 지반을 천공한 천공 홀의 내부로 삽입되며, 가압 그라우팅 전이라도 천공 홀의 내부로 삽입됨에 따라 자중에 의해 좌우 쐐기형 날개가 상호 점차 벌어지며 천공 홀의 내경보다 확장되어 쐐기 형태로 박혀 견고한 기초구조가 용이하게 시공되도록 할 수 있으며, 가압 그라우팅에 의한 시공 후에라도 종래처럼 시멘트 경화, 물먹음, 하중 등에 의해 그라우트 파손시 인장력이 약화 되어 강연선이 쉽게 외부로 빠져나오게 됨이 없이 미리 천공 홀의 내벽에 자중으로 확장되어 견고히 박히게 된 좌우 쐐기형 날개에 의해 강연선이 외부로 당겨질수록 오히려 좌우 쐐기형 날개가 상호 더욱 벌어지게 되어 인장 강도가 더욱 향상되도록 할 수 있는 자중 확장형 윙 앵커장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치는: 매립성토 지반을 천공한 천공 홀의 내부로 삽입되는 내하체; 상기 내하체의 전방으로 감기어 상기 내하체의 후방으로 연장되는 강연선; 상기 내하체에 좌우 한 쌍의 쐐기형 날개로 구비되고, 천공 홀 삽입 전 상호 일직선을 이루는 삽입 위치와 천공 홀 삽입 후 상기 내하체 및 강연선의 자중에 의해 상호 ‘X’자의 형태로 엇갈리게 회동 되어 벌어지는 앵커 위치 사이를 회동가능하게 구비된 웨지 윙; 및, 상기 내하체와 상기 웨지 윙의 사이에 구비되어 상기 웨지 윙이 상기 내하체에 대해 삽입 위치에서 앵커 위치로 회동 될 때에 상기 웨지 윙을 잡아주며 상기 내하체에서 분리 이탈되는 것을 방지하는 힌지 핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 한 쌍의 웨지 윙은 상기 내하체 및 강연선의 자중에 의해 상기 힌지 핀이 삽입 위치에서 앵커 위치로 하강 됨에 따라 상호 엇갈리게 회동 되어 벌어지도록 상기 힌지 핀의 하강 이동을 안내하는 핀 가이드 슬롯이 상기 웨지 윙의 중심에서 하부로 갈수록 편향되어 기울어지게 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 한 쌍의 웨지 윙은 전방 및 후방 중 적어도 어느 일측의 단부가 예각 또는 직각의 모서리를 상호 대칭되게 갖도록 구비된 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 매립성토 지반을 천공한 천공 홀의 내부로 삽입되며, 가압 그라우팅 전이라도 천공 홀의 내부로 삽입됨에 따라 자중에 의해 좌우 쐐기형 날개가 상호 점차 벌어지며 천공 홀의 내경보다 확장되어 쐐기 형태로 박혀 견고한 기초구조가 용이하게 시공되도록 할 수 있으며, 가압 그라우팅에 의한 시공 후에라도 종래처럼 시멘트 경화, 물먹음, 하중 등에 의해 그라우트 파손시 인장력이 약화 되어 강연선이 쉽게 외부로 빠져나오게 됨이 없이 미리 천공 홀의 내벽에 자중으로 확장되어 견고히 박히게 된 좌우 쐐기형 날개에 의해 강연선이 외부로 당겨질수록 오히려 좌우 쐐기형 날개가 상호 더욱 벌어지게 되어 인장 강도가 더욱 향상되도록 할 수 있는 자중 확장형 윙 앵커장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치가 천공 홀에 삽입된 초기 상태와 천공 홀에 어느 정도 삽입되어 한 쌍의 웨지 윙이 서로 엇갈리게 벌어진 상태, 그리고 천공 홀에 깊이 삽입되어 한 쌍의 웨지 윙이 서로에 대해 180°로 엇갈리게 완전히 벌어진 상태를 각각 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치가 천공 홀에 삽입되기 전 한 쌍의 웨지 윙이 상호 일직선을 이루는 삽입 위치에 있는 상태를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치가 천공 홀에 깊이 삽입되어 한 쌍의 웨지 윙이 앵커 위치에 있는 상태를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치의 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치의 정면도 및 분해 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치의 내하체의 정면도 및 사시도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내하체의 정면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 내하체(110)와, 강연선(120)과, 웨지 윙(130)과, 힌지 핀(140)을 포함한다.

내하체(110)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 매립성토 지반을 천공한 천공 홀(10)의 내부로 삽입되며, 강연선(120)이 전방으로 감기어 후방으로 연장되고, 전방 좌우 양측에는 한 쌍의 웨지 윙(130)이 각각 회동 가능하게 결합 된다.

좀더 구체적으로, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내하체(110)의 전방은 납작하게 형성되고, 내하체(110)의 후방은 보다 굵은 직경을 갖는 고 중량의 덩어리로 형성되며, 내하체(110)의 전방에는 힌지 핀(140)이 끼워지는 핀 결합공(111)이 천공 형성되고, 내하체(110)의 후방과 전방의 측면과 전방 단부에는 한 쌍의 강연선(120)이 감기어 끼워지도록 강연선 물림부(113)가 오목하게 함몰 형성된다.

도 6의 (a)는 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)의 내하체(110)의 정면도이고, 도 6의 (b)는 본 발명에 따른 내하체(110)의 사시도이다.

본 발명의 일실시예로서, 내하체(110)는 비중이 높은 텅스텐, 몰리브덴, 니켈, 철 등의 합금 재질로 마련된 것이 바람직하다.

강연선(120)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 강연선 물림부(113)에 한 쌍이 끼워져 내하체(110)의 전방으로 ‘U’자의 형태로 감기어 내하체(110)의 후방으로 연장된다.

좀더 구체적으로, 강연선(120)은 외부의 유압실린더와 같은 장치에 일측이 고정되어 인발시 늘어났다가 인발 해제시 다시 수축되며 내부에 인장력이 저장되도록 탄성을 갖게 마련될 수 있다.

본 발명의 일실시예로서, 내하체(110) 및 강연선(120)의 자중의 합은 대략 70 ~ 90 kg 정도가 되도록 할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)는 대략 10 ~ 20 m/s 정도의 속도로 천공 홀(10)의 내부로 삽입되도록 할 수 있다.

웨지 윙(130)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 내하체(110)에 좌우 한 쌍의 쐐기형 날개로 구비되고, 천공 홀(10) 삽입 전 상호 일직선을 이루는 삽입 위치(도 2 참고)와 천공 홀(10) 삽입 후 내하체(110) 및 강연선(120)의 자중에 의해 상호 ‘X’자의 형태로 엇갈리게 회동 되어 벌어지는 앵커 위치(도 3 참고) 사이를 회동가능하게 구비된다.

여기서, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 웨지 윙(130)은 내하체(110) 및 강연선(120)의 자중에 의해 힌지 핀(140)이 삽입 위치에서 앵커 위치로 하강 됨에 따라 상호 엇갈리게 회동 되어 벌어지도록 힌지 핀(140)의 하강 이동을 안내하는 장공 형태의 핀 가이드 슬롯(131)이 각각의 웨지 윙(130)의 중심에서 하부로 갈수록 편향되어 기울어지게 형성된 것이 바람직하다.

이에 따라, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 천공 홀(10)에 삽입 전 한 쌍의 웨지 윙(130)이 서로에 대해 나란히 일직선을 이루는 삽입 위치에서, 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)가 천공 홀(10)의 내부로 삽입되어 점차 깊이 들어가게 되면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 내하체(110) 및 강연선(120)의 자중에 의해 한 쌍의 웨지 윙(130)보다 내하체(110)가 더 빨리 하강 되며 힌지 핀(140)이 핀 가이드 슬롯(131)을 타고 변위 되어 한 쌍의 웨지 윙(130)이 서로에 대해 ‘X’자의 형태로 엇갈리게 앵커 위치로 회동 되며 천공 홀(10)의 내경보다 더욱 벌어지게 되는 확장 전개에 의해 천공 홀(10)의 내벽으로 견고하게 박히게 되도록 할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)가 천공 홀(10)에 삽입된 초기 상태를 도시한 도면이고, 도 1의 (b)는 천공 홀(10)에 어느 정도 삽입되어 한 쌍의 웨지 윙(130)이 서로 엇갈리게 벌어진 상태를 도시한 도면이며, 도 1의 (c)는 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)가 천공 홀(10)에 깊이 삽입되어 한 쌍의 웨지 윙(130)이 서로에 대해 180°로 엇갈리게 완전히 벌어진 상태를 각각 도시한 도면이다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 웨지 윙(130)은 전방 및 후방 중 적어도 어느 일측의 단부가 예각 또는 직각의 모서리를 상호 대칭되게 갖도록 구비된 것이 바람직하다.

이에 따라, 한 쌍의 웨지 윙(130)이 삽입 위치에서 앵커 위치로 서로 엇갈리게 회동되면 천공 홀(10)의 내벽에 견고히 박힌 상태가 강하게 유지되도록 할 수 있다.

힌지 핀(140)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 내하체(110)와 웨지 윙(130)의 사이에 구비되어 웨지 윙(130)이 내하체(110)에 대해 삽입 위치에서 앵커 위치로 회동 될 때에 웨지 윙(130)을 잡아주며 내하체(110)에서 분리 이탈되는 것을 방지해준다.

도 5의 (a)는 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)의 정면도이고, 도 5의 (b)는 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)의 분해 정면도이다.

이에 따라, 매립성토 지반을 천공한 천공 홀(10)의 내부로 삽입되며, 가압 그라우팅 전이라도 천공 홀(10)의 내부로 삽입됨에 따라 자중에 의해 좌우 쐐기형 날개가 상호 점차 벌어지며 천공 홀(10)의 내경보다 확장되어 쐐기 형태로 박혀 견고한 기초구조가 용이하게 시공되도록 할 수 있으며, 가압 그라우팅에 의한 시공 후에라도 종래처럼 시멘트 경화, 물먹음, 하중 등에 의해 그라우트 파손시 인장력이 약화 되어 강연선이 쉽게 외부로 다시 빠져나오게 됨이 없이 미리 천공 홀(10)의 내벽에 자중으로 확장되어 견고히 박히게 된 좌우 쐐기형 날개에 의해 강연선(120)이 외부로 당겨질수록 오히려 좌우 쐐기형 날개인 웨지 윙(130)이 상호 더욱 벌어지게 되어 인장 강도가 더욱 향상되도록 할 수 있는 자중 확장형 윙 앵커장치(100)를 제공할 수 있다.

여기서, 힌지 핀(140)이 핀 가이드 슬롯(131)을 통해 핀 결합공(111)으로 끼워진 뒤 핀 가이드 슬롯(131)의 외측으로 돌출되는 양 단부는 핀 가이드 슬롯(131)보다 확장된 외경을 갖도록 마련된 것이 바람직하다.

이에 따라, 힌지 핀(140)이 핀 가이드 슬롯(131)과 핀 결합공(111)에서 분리 이탈되는 것이 방지되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 내하체(110)의 강연선 물림부(113) 표면에는 반데르발스 접착부(115)가 구비된 것이 바람직하다.

반데르발스 접착부(115)는 강연선 물림부(113)의 표면과 강연선(120)의 사이에 강력한 반데르발스(van der Waals) 접착력이 작용하도록 길이 대략 10 μm, 직경 대략 5 μm 정도로 탄소나노공정 처리된 복수의 강모(剛毛)들로 강연선 물림부(113)의 표면에 구비된다.

이에 따라, 내하체(110)의 강연선 물림부(113)에 강연선(120)을 끼워 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)를 조립한 후 천공 홀(10)의 앵커 작업시 강연선 물림부(113)의 표면에 구비된 반데르발스 접착부(115)에 의해 강연선 물림부(113)의 표면과 강연선(120)의 사이에 반데르발스 접착력이 강하게 작용 되도록 함으로써, 본 발명에 따른 자중 확장형 윙 앵커장치(100)를 사용하여 천공 홀(10)의 앵커 작업시 강연선(120)이 내하체(110)에서 분리 이탈되는 것이 견고히 방지되도록 할 수 있다.

상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 자중 확장형 윙 앵커장치 110 : 내하체
111 : 핀 결합공 113 : 강연선 물림부
115 : 반데르발스 접착부 120 : 강연선
130 : 웨지 윙 131 : 핀 가이드 슬롯
140 : 힌지 핀

Claims

매립성토 지반을 천공한 천공 홀(10)의 내부로 삽입되는 내하체(110);
상기 내하체(110)의 전방으로 감기어 상기 내하체(110)의 후방으로 연장되는 강연선(120);
상기 내하체(110)에 좌우 한 쌍의 쐐기형 날개로 구비되고, 천공 홀(10) 삽입 전 상호 일직선을 이루는 삽입 위치와 천공 홀(10) 삽입 후 상기 내하체(110) 및 강연선(120)의 자중에 의해 상호 ‘X’자의 형태로 엇갈리게 회동 되어 벌어지는 앵커 위치 사이를 회동가능하게 구비된 웨지 윙(130); 및
상기 내하체(110)와 상기 웨지 윙(130)의 사이에 구비되어 상기 웨지 윙(130)이 상기 내하체(110)에 대해 삽입 위치에서 앵커 위치로 회동 될 때에 상기 웨지 윙(130)을 잡아주며 상기 내하체(110)에서 분리 이탈되는 것을 방지하는 힌지 핀(140);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자중 확장형 윙 앵커장치.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 웨지 윙(130)은 상기 내하체(110) 및 강연선(120)의 자중에 의해 상기 힌지 핀(140)이 삽입 위치에서 앵커 위치로 하강 됨에 따라 상호 엇갈리게 회동 되어 벌어지도록 상기 힌지 핀(140)의 하강 이동을 안내하는 핀 가이드 슬롯(131)이 상기 웨지 윙(130)의 중심에서 하부로 갈수록 편향되어 기울어지게 형성된 것을 특징으로 하는 자중 확장형 윙 앵커장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 웨지 윙(130)은 전방 및 후방 중 적어도 어느 일측의 단부가 예각 또는 직각의 모서리를 상호 대칭되게 갖도록 구비된 것을 특징으로 하는 자중 확장형 윙 앵커장치.