KR20210156418A

KR20210156418A - 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조

Info

Publication number: KR20210156418A
Application number: KR1020200073986A
Authority: KR
Inventors: 허정석
Original assignee: 여수광양항만공사
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2021-12-27
Also published as: KR102412155B1

Abstract

본 발명은 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에 관한 것이다.
구체적으로는, 케이슨이 방파제나 호안 또는 안벽 등으로 사용되어 토압 및 파랑 등 기타 외력을 받게 될 때, 전단키 설치를 통해 구조물의 안정성을 향상시키고, 이러한 전단키 영역에서 고장력 볼트와 너트를 이용하여 2개의 케이슨을 결합할 수 있도록 하는, 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에 관한 것이다.

Description

전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조{APPARATUS FOR COMBINE CAISSON WALL USING A SHEAR KEY AND BOLT}

본 발명은 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에 관한 것이다.

구체적으로는, 케이슨이 방파제나 호안 또는 안벽 등으로 사용되어 토압 및 파랑 등 기타 외력을 받게 될 때, 전단키 설치를 통해 구조물의 안정성을 향상시키고, 이러한 전단키 영역에서 고장력 볼트와 너트를 이용하여 2개의 케이슨을 결합할 수 있도록 하는, 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에 관한 것이다.

케이슨(Caisson)이란, 수상이나 육상에서 제작한 속이 빈 콘크리트 구조물로서, 자중이나 적재 하중에 의하여 지지층까지 침하시킨 후, 모래, 자갈 또는 콘크리트 등으로 속채움하는 기초(基礎, foundation)이다. 케이슨의 종류로는 오픈 케이슨(open caisson), 공기 케이슨(pneumatic caisson), 박스 케이슨(box caisson) 등이 있다.

오픈 케이슨이란, 시공 도중에 상부와 하부가 열려있는 콘크리트 통으로 우물통 기초(well foundation)라고도 하며, 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형 등의 다양한 형태가 있다.

공기케이슨이란, 하부에 작업실이 있는 케이슨으로, 하부가 열려있는 케이슨을 사용하면 굴착된 흙보다 밀려들어오는 흙이 더 많아서 굴착이 곤란한 곳에서 적용하며, 약 15~40m 깊이에 많이 사용한다. 작업실 내로 물과 흙이 유입하는 것을 방지하기 위하여 작업실내의 압축공기의 압력을 상당히 높게 유지하여야 한다.

박스 케이슨이란, 육상에서 만들어 시공장소로 운반한 후, 내부에 모래, 자갈, 물 또는 콘크리트를 채워서 점차로 침하시킨다. 시공비용이 적게 들지만, 지지층이 수평하여야 하며, 지지층이 수평하지 않는 경우에는 미리 굴착하여 수평하게 해야 한다. 수심이 깊은 경우에는 사석을 쌓고 그 위에 케이슨을 설치한다.

한편, 통상의 콘크리트 블록에는 전단키를 적용하여, 파랑이나 토압 등에 의해 발생되는 외력 작용시 콘크리트 블록의 움직임을 저항시킬 수 있도록 하고 있다.

이에 따라, 케이슨에서도 전단키를 적용함과 아울러, 복수 개의 케이슨을 결합할 때 고장력 볼트를 사용한다면, 결합의 안정성을 더욱 높일 수 있을 것으로 기대된다. 이때, 고장력 볼트는 통상적으로 시중 또는 인터넷에서 구매 가능한 것을 사용하도록 한다.

관련된 기술로서, 등록특허공보 제10-1475443호에는 요철을 구비한 케이슨 블록 조립체 및 이를 이용한 시공 방법이 기재되어 있다.

상기 기술은, 마운드 사석의 상부에 설치되며, 내부에 사석을 채우기 위한 복수 개의 중공을 갖는 케이슨 블록(caisson block)이 개시된다. 이 케이슨 블록은, 제1 패턴의 상하 요철이 형성되는 상단과 상기 제1 패턴의 상하 요철과 맞물리는 제2 패턴의 상하 요철이 형성되는 하단을 가지고, 상기 케이슨 블록의 외곽을 한정하며, 각각의 쌍은 서로 평행한, 두 쌍의 메인 벽체들; 및 서로 평행한 한 쌍의 메인 벽체들 사이에서 서로 평행한 한 쌍의 메인 벽체들에 평행하게 형성되며, 상기 제1 패턴의 상하 요철이 형성되는 상단과 상기 제2 패턴의 상하 요철이 형성되는 하단을 갖는, 스페이스 벽체;를 포함한다.

상술된 기술은, 케이슨의 연속 결합을 위한 요철부를 기재하고 있으나, 이는 일정면의 길이방향으로 형성된 전단키와는 상이하고, 또한, 볼트 등의 추가 결합수단을 사용하지 않는다.

등록특허공보 제10-1475443호(2014.12.22. 공고)

본 발명의 목적은, 케이슨이 방파제나 호안 등으로 토압 및 파랑 등 기타 외력을 받게 될 때, 전단키 설치를 통해 구조물의 안정성을 향상시키고, 이러한 전단키 영역에서 고장력 볼트와 너트를 이용하여 2개의 케이슨을 결합할 수 있도록 하는, 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조를 제공하는데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조는,

일측면에 돌출된 형상의 전단키(11)를 포함하고, 상기 전단키(11)가 형성된 방향의 반대방향에 해당되는 일측면에 전단키(11)의 형태와 크기에 대응되도록 오목하게 형성된 홈부(12)를 포함하도록 구성되되,

상면에 하방으로 관통된 1개 이상의 홀을 포함하는 케이슨(10)에 있어서,

상기 전단키(11)는 전단키(11)의 돌출면에서부터 케이슨(10)의 홀에 의한 내벽면까지는 관통홀(13)이 형성되고,

상기 홈부(12)는 홈부(12)의 오목면에서부터 케이슨(10)의 홀에 의한 내벽면까지도 관통홀(13)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 복수 개의 케이슨(10)이 결합되는 경우,

어느 하나의 케이슨(10)의 전단키(11)가, 어느 하나의 케이슨(10)에 인접한 다른 하나의 홈부(12)에 삽입됨으로써 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 어느 하나의 케이슨(10)의 전단키(11)가, 어느 하나의 케이슨(10)에 인접한 다른 하나의 홈부(12)에 삽입된 후,

상기 전단키(11) 및 홈부(12) 각각에 형성된 관통홀(13)에 고장력 볼트(B)가 삽입되고, 상기 고장력 볼트(B)의 양단부에 너트(N)가 체결되어 2개의 케이슨(10)을 결합시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통홀(13)은,

상방으로 연장되어 타원형의 장공으로 구성되며,

상방으로 연장된 영역의 주변부에는 상기 너트(N)의 크기에 대응되는 확장홈(131)이 상기 관통홀(13)로부터 단턱지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고장력 볼트(B)가 관통홀(13)에 관통된 상태로, 상기 고장력 볼트(B)를 관통홀(13)의 상방으로 이동시킨 후, 고장력 볼트(B)에 체결된 너트(N)가 확장홈(131)에 내삽되도록 함으로써,

기결합된 2개의 케이슨(10) 사이의 간격을 벌릴 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조는, 케이슨이 방파제나 호안 또는 안벽 등으로 사용되어 토압 및 파랑 등 기타 외력을 받게 될 때, 전단키 설치를 통해 구조물의 안정성을 향상시키고, 이러한 전단키 영역에서 고장력 볼트와 너트를 이용하여 2개의 케이슨을 결합할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조의 케이슨의 일예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에서 고장력 볼트를 통해 2개의 케이슨이 결합되는 일예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에서 고장력 볼트를 통해 2개의 케이슨이 결합되는 다른 일예를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 다른 일예에 따른 작용예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에서 또 다른 일예에 따라서 이동식 패킹을 포함하는 구조를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6의 이동식 패킹을 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 통해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조의 케이슨의 일예를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조를 나타낸 것이다.

첨부된 도면에 따른 케이슨(10)은, 일측면에 돌출된 형상의 전단키(11)를 포함하고, 상기 전단키(11)가 형성된 방향의 반대방향에 해당되는 일측면에 전단키(11)의 형태와 크기에 대응되도록 오목하게 형성된 홈부(12)를 포함하도록 구성한다.

이때, 상기 케이슨(10)는 그의 상면에 하방으로 관통된 1개 이상의 홀을 포함함으로써, 케이슨(10)의 하중을 감소하도록 한다. 이러한 홀에는 모래 등의 충진물을 이용함으로써 케이슨(10) 결합물의 보다 안정적인 결합을 유도할 수 있다.

이때, 전단키(11)는 그의 돌출면에서부터 케이슨(10)의 홀에 의한 내벽면까지는 관통홀(13)이 형성된다.

뿐만 아니라, 케이슨(10)의 홈부(12)의 오목면에서부터 케이슨(10)의 홀에 의한 내벽면까지도 관통홀(13)이 형성된다.

상술된 상기 케이슨(10)은 2개가 결합될 때, 어느 하나의 전단키(11)가 다른 하나의 홈부(12)에 내삽됨으로써, 측방향으로 연속 결합되도록 할 수 있다.

이러한 연속 결합시, 첨부된 도면의 도 2에서와 같이, 전단키(11)와 홈부(12)에 형성된 관통홀(13)을 통해 고장력 볼트(B)가 관통되고, 고장력 볼트(B)의 양단부에 너트(N)를 체결함으로써, 결합을 완성할 수 있다.

즉, 상기 너트(N)는 케이슨(10)의 홀에 의한 내벽면에 위치되도록 한다. 이는 첨부된 도면의 도 3을 참조할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에서 고장력 볼트를 통해 2개의 케이슨이 결합되는 일예를 나타낸 것이다.

한편, 상기 관통홀(13)은 첨부된 도면의 도 4와 같이 확장홈(131)을 포함하도록 구성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에서 고장력 볼트를 통해 2개의 케이슨이 결합되는 다른 일예를 나타낸 것이다.

이에 따르면, 관통홀(13)은 상방으로 연장되어 타원형의 장공으로 구성되되, 상방으로 연장된 영역의 주변부에 확장홈(131)이 관통홀(13)보다 큰 크기로, 다시 말해 너트(N)의 크기와 동일하게 조금 더 큰 크기로 형성되도록 한다.

이때, 관통홀(13)은 고장력 볼트(B)의 직경에 대응되는 크기를 가진다.

다시 말해, 관통홀(13)의 하방 일측의 영역은 상술된 관통홀(13)의 형상과 같이 케이슨(10) 일측을 관통하는 형태이고, 관통홀(13)의 상방 일측은 관통홀(13) 영역과 확장홈(131) 영역에 의해 단턱이 형성된 형상을 가지게 된다.

이에 따라, 2개의 케이슨(10)을 고장력 볼트(B)와 너트(N)로 결합한 상태에서, 외력(外力)을 가해 고장력 볼트(B)를 상측으로 인상한 뒤, 너트(N)가 확장홈(131) 내에 위치되도록 함으로써, 2개의 케이슨(10) 사이가 이격되도록 할 수 있다.

이 경우, 2개의 케이슨(10) 사이에 보강이 필요하거나, 유지보수가 필요한 경우, 불필요하게 고장력 볼트(B)를 해체하지 않아도 되는 장점을 가지게 된다.

이러한 작용예는 첨부된 도면의 도 5를 참조할 수 있다.

도 5는 도 4의 다른 일예에 따른 작용예를 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 5에 따르면, 고장력 볼트(B)와 너트(N)의 체결체를 상향시킨 뒤, 어느 하나의 케이슨(10)을 측방향으로 당기는 힘을 가해 2개의 케이슨(10) 사이를 이격시키는 예를 나타내고 있다.

이때, 상향이나 측방향으로 당기는 힘의 경우, 다수 인원의 인력(人力)을 이용하도록 할 수도 있으나, 별도의 장비를 이용할 수도 있다. 이는 본 발명에서 한정되지 않는다.

다만, 고장력 볼트(B)의 경우, 케이슨(10)에 기체결된 상태에서는 마찰력에 의해 케이슨(10)의 측방향 당김이 원할하지 않을 수도 있다.

이를 극복하기 위하여, 본 발명에서는 이동식 패킹(20)을 더 포함할 수 있다.

상기 이동식 패킹(20)은 고장력 볼트(B)의 외면에 씌어지는 고리 형상으로써 고장력 볼트(B)의 길이방향을 따라 소정의 길이를 가지는 형태로서, 바람직하게는 케이슨(10)의 관통홀(13)과 고장력 볼트(B) 사이에 위치되도록 한다.

이는 첨부된 도면의 도 6 및 도 7을 통해 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조에서 또 다른 일예에 따라서 이동식 패킹을 포함하는 구조를 나타낸 것이다.

또한, 도 7은 도 6의 이동식 패킹을 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 7에 따른 이동식 패킹(20)은,

고장력 볼트(B)의 외면에 직접적으로 결합되기 위하여 내부에 관통홀을 가지고 관통홀의 내경이 고장력 볼트(B)의 외경에 대응되며, 플렉시블한 재질로서 고장력 볼트(B)의 나사산에 파손되지 않도록 구성된 내측 패킹(21)과;

상기 내측 패킹(21)의 외측으로 씌어지며, 플렉시블한 재질을 가지고, 내부에 내측 패킹(21)의 외경보다 큰 내경을 가지는 관통홀을 가짐으로써, 상기 내측 패킹(21)과 소정의 간격만큼 이격된 공간을 가지는 외측 패킹(23)과;

상기 내측 패킹(21) 및 외측 패킹(23)의 이격 공간 중 상측에 위치된 롤러휠(22)과;

상기 내측 패킹(21) 및 외측 패킹(23)의 이격 공간 중 하측에 결합되고, 내부에 물 등이 수용된 유연재질의 주머니(231)로 구성된다.

이때, 유연재질의 주머니(231)가 결합되는 것은 접착 등 다양하게 구현할 수 있다.

즉, 결합예를 설명하면, 고장력 볼트(B) 외면에 내측 패킹(21)을 결합한 뒤, 내측 패킹(21) 상면에 롤러휠(22)을 안착시키면서 외측 패킹(23)을 내측 패킹(21)의 외측으로 결합시킨다.

이때, 외측 패킹(23)의 하단측에 결합된 유연재질의 주머니(231)가 내측 패킹(21)의 외면에 밀리면서 도 6과 같이 내측 패킹(21)과 외측 패킹(22)의 하부측 이격공간을 꽉 채워 매꾸도록 한다.

이때, 도 7의 (나)와 같이, 롤러휠(22)은 그 단면이 나비모양으로서 중심영역에 원주방향을 따라 홈이 형성되도록 하고, 내측 패킹(21)의 외면과 외측 패킹(23)의 내면에는 가이드가돌기가 돌출되도록 함으로써, 롤러휠(22)이 가이드돌기를 따라 용이하게 작용되도록 한다.

이러한 구성에 따르면, 내측 패킹(21)과 외측 패킹(23)의 이격 공간 중 하측은 유연재질의 주머니(231)에 의해 충격 완화 효과를 가짐에 따라, 고장력 볼트(B)를 다시 원위치시키면서 하강시킬 때 발생하는 충격을 절감할 수 있게 된다.

동시에, 내측 패킹(21)과 외측 패킹(23)의 이격 공간 중 상측은 롤러휠(22)에 의해, 고장력볼트(B)가 케이슨(10)의 관통홀(13)로부터 이동이 보다 원할해질 수 있다.

아울러, 내측 패킹(21)과 외측 패킹(23)의 이격 공간 중 측방향은 빈공간인 상태가 됨에 따라, 고장력 볼트(B)를 상/하 방향으로 이동시킬 때, 용이하게 하는 작용을 한다. 다만, 내측 패킹(21)과 외측 패킹(23)의 이격 공간 중 상/하측 방향을 고장력 볼트(B)와 관통홀(13) 사이를 꽉 매꿔 잡고 있으므로, 결합 역시 안정성 있게 견고해질 것으로 기대된다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10 : 케이슨
11 : 전단키
12 : 홈부
13 : 관통홀
131 : 확장홈
B : 고장력 볼트
N : 너트
20 : 이동식 패킹
21 : 내측 패킹
22 : 롤러휠
23 : 외측 패킹
231 : 유연재질의 주머니

Claims

일측면에 돌출된 형상의 전단키(11)를 포함하고, 상기 전단키(11)가 형성된 방향의 반대방향에 해당되는 일측면에 전단키(11)의 형태와 크기에 대응되도록 오목하게 형성된 홈부(12)를 포함하도록 구성되되,
상면에 하방으로 관통된 1개 이상의 홀을 포함하는 케이슨(10)에 있어서,
상기 전단키(11)는 전단키(11)의 돌출면에서부터 케이슨(10)의 홀에 의한 내벽면까지는 관통홀(13)이 형성되고,
상기 홈부(12)는 홈부(12)의 오목면에서부터 케이슨(10)의 홀에 의한 내벽면까지도 관통홀(13)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조.
청구항 1에 있어서,
복수 개의 케이슨(10)이 결합되는 경우,
어느 하나의 케이슨(10)의 전단키(11)가, 어느 하나의 케이슨(10)에 인접한 다른 하나의 홈부(12)에 삽입됨으로써 결합되는 것을 특징으로 하는, 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조.
청구항 2에 있어서,
어느 하나의 케이슨(10)의 전단키(11)가, 어느 하나의 케이슨(10)에 인접한 다른 하나의 홈부(12)에 삽입된 후,
상기 전단키(11) 및 홈부(12) 각각에 형성된 관통홀(13)에 고장력 볼트(B)가 삽입되고, 상기 고장력 볼트(B)의 양단부에 너트(N)가 체결되어 2개의 케이슨(10)을 결합시키는 것을 특징으로 하는, 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조.
청구항 3에 있어서,
상기 관통홀(13)은,
상방으로 연장되어 타원형의 장공으로 구성되며,
상방으로 연장된 영역의 주변부에는 상기 너트(N)의 크기에 대응되는 확장홈(131)이 상기 관통홀(13)로부터 단턱지게 형성되는 것을 특징으로 하는, 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조.
청구항 4에 있어서,
고장력 볼트(B)가 관통홀(13)에 관통된 상태로, 상기 고장력 볼트(B)를 관통홀(13)의 상방으로 이동시킨 후, 고장력 볼트(B)에 체결된 너트(N)가 확장홈(131)에 내삽되도록 함으로써,
기결합된 2개의 케이슨(10) 사이의 간격을 벌릴 수 있는 것을 특징으로 하는, 전단키 및 고장력 볼트를 이용한 케이슨의 결합구조.