KR20220011605A - 긴장형 토류벽 지주 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토류벽 지주에 관한 것으로, 지반에 관입되는 다수의 엄지말뚝(10)과 엄지말뚝(10) 사이에 설치되는 토류판(15) 등으로 토류벽이 구성되되, 엄지말뚝(10)의 상단부 및 하단부에 긴장력이 부여된 긴장봉(20)의 양단이 각각 정착되어, 배면 토압 등으로 인하여 엄지말뚝(10)에 조성된 응력을 상쇄하도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 토류벽을 구성하는 엄지말뚝(10)의 구조적 안정성 및 지지력을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

Description

긴장형 토류벽 지주{TENSIONED PILE FOR RETAINING WALL}

본 발명은 토류벽 지주에 관한 것으로, 지반에 관입되는 다수의 엄지말뚝(10)과 엄지말뚝(10) 사이에 설치되는 토류판(15) 등으로 토류벽이 구성되되, 엄지말뚝(10)의 상단부 및 하단부에 긴장력이 부여된 긴장봉(20)의 양단이 각각 정착되어, 배면 토압 등으로 인하여 엄지말뚝(10)에 조성된 응력을 상쇄하도록 한 것이다.

각종 구조물의 기초공사, 도로 및 철도의 절, 성토부 급경사 사면 구간 또는 각종 지중 시설물 등의 공사에 있어서 필수적으로 요구되는 흙막이 시설인 토류벽은 기본적으로 벽체형 구조물로서, 소재 및 구조 형식에 따라 다양하게 분류될 수 있다.

이러한 토류벽에 있어서 가장 일반적인 형식은 엄지말뚝(10)과 토류판(15)이 조합되는 형식으로서, H형강으로 구성된 다수의 엄지말뚝(10) 하단부가 지반에 관입되고, 엄지말뚝(10) 사이에 다수의 토류판(15)이 적층 결합되는 구조를 가지며, 따라서 근입부에 의하여 지지되는 엄지말뚝(10) 및 연관 보강체의 지지력이 사실상 배후 지반의 토압을 전담한다 할 수 있으며, 관련 종래기술로는 특허 제1834240호 등을 들 수 있다.

특허 제1834240호를 비롯한 종래의 엄지말뚝(10) 토류벽에 있어서 토류벽의 지주인 엄지말뚝(10)은 하단이 국부 고정되는 일종의 장주형 구조물이라 할 수 있는 바, 역학적으로는 일단 지지형 캔틸레버로서 거동하며, 따라서 배면 토압이 작용함에 따라 엄지말뚝(10)의 횡단면상 배후측 부위에 상당 수준의 인장응력이 작용될 수 밖에 없다.

그럼에도 불구하고 개착부 또는 수직갱 형성이라는 토류벽 본연의 기능을 유지하기 위하여 엄지말뚝(10)의 상단부에 대한 지지는 원천적으로 불가능하거나 극히 제한적일 수 밖에 없는 바, 엄지말뚝(10)의 휨 강성을 보강할 수 있는 다양한 보강 수단이 강구되고 있다.

토류벽 엄지말뚝(10)에 대한 보강은 크게 개착부측 지보체와 배후 지반측 앵커체로 분류될 수 있는데, 전자의 경우 토류벽 전방의 개착부 공간을 잠식할 수 밖에 없으므로 시공상 상당한 문제점을 야기할 수 있으며, 후자의 경우 역시 지반 여건에 따른 지지력 편차가 클 뿐 아니라, 매설 구조로 인한 신뢰도 부족 문제가 대두될 수 밖에 없다.

이에, 토류벽 엄지말뚝(10)의 단면을 확대하거나, 토류벽을 다열 내지 다중으로 구성하는 등의 방안이 적용되고 있으나, 이는 막대한 자재 및 장비 동원, 부지 확보 및 고급 기술 적용을 수반하는 것으로, 공사비 증액 및 공기 지연이 불가피한 심각한 문제를 가진다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 토류벽 지주에 있어서, 웨브 양단에 플랜지가 접합된 엄지말뚝(10)으로 토류벽 지주가 형성되되, 엄지말뚝(10)의 플랜지와 웨브간 접합부에는 엄지말뚝(10)을 직교하는 방향의 판체인 결합리브(17)가 다수 형성되고, 엄지말뚝(10)과 평행한 방향의 긴장봉(20)이 엄지말뚝(10) 상단부 및 하단부에 형성된 결합리브(17)에 결합되되, 긴장봉(20)의 하단은 엄지말뚝(10) 하단부 결합리브(17)에 정착되고, 긴장봉(20)의 상단은 엄지말뚝(10) 상단부 결합리브(17)에 정착되며, 긴장봉(20)에는 긴장력이 부여됨을 특징으로 하는 긴장형 토류벽 지주이다.

또한, 본 발명은 상기 엄지말뚝(10) 상단부 결합리브(17)에 결합되는 긴장봉(20)의 상단부는 결합리브(17)를 관통하여 긴장봉(20)의 상단이 결합리브(17) 상측으로 노출되고, 노출된 긴장봉(20)의 상단에는 평면상 정6각형 형상의 정착너트(21)가 체결되며, 내부에는 상기 정착너트(21)와 일치하는 정6각형 형상의 개구부가 형성되고 외주면에는 정12각형이 형성된 억지링(30)이 정착너트(21)에 결합되며, 엄지말뚝(10)의 내부 표면과 억지링(30) 외주면 사이에는 측면부에 억지링(30) 외주면과 일치하는 굴절면(32)이 형성된 억지블럭(31)이 결합되어, 억지링(30) 및 정착너트(21)의 회전이 억지됨을 특징으로 하는 긴장형 토류벽 지주이다.

본 발명을 통하여, 토류벽을 구성하는 엄지말뚝(10)의 구조적 안정성 및 지지력을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

특히, 토류벽 전방 개착부의 지보공 또는 토류벽 배후 지반에 매설되는 앵커의 증설 없이도 엄지말뚝(10)의 지지력을 증대할 수 있는 바, 개착부 잠식을 억제하고, 공사비를 절감하며 공기를 단축하면서도 토류벽의 성능을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명 적용 토류벽의 대표 단면도
도 2는 본 발명 적용 토류벽의 부분절단 사시도
도 3은 본 발명의 부분절단 사시도
도 4는 본 발명의 긴장 감쇄 억지형 실시예 요부발췌 사시도
도 5는 도 4 실시예의 분해 사시도
도 6은 도 4 실시예의 평면도

본 발명의 상세한 구성 및 작용을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1은 본 발명이 적용된 토류벽의 횡단면을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명은 하단부가 지반에 근입된 다수의 엄지말뚝(10)과, 엄지말뚝(10) 사이에 적층되어 결합되는 다수의 토류판(15)으로 구성된다.

도 2는 본 발명 적용 토류벽의 외관을 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명 적용 토류벽의 지주인 엄지말뚝(10)은 웨브 양단에 플랜지가 접합된 H형강으로 구성되며, 웨브 양단의 플랜지 중 일측 플랜지는 개착부를 향하고, 타측 플랜지는 배후 지반을 향하도록 설치되어, 양측 플랜지 사이에 토류판(15)이 결합된다.

또한, 도 1 내지 도 3에서와 같이, 엄지말뚝(10)의 플랜지와 웨브간 접합부에는 엄지말뚝(10)을 직교하는 방향의 판체인 결합리브(17)가 다수 형성되는데, 여기서 결합리브(17)는 배후 지반측 플랜지의 전방측 내부면과, 웨브 표면 사이에 견고하게 접합되어 형성되며, 따라서 후술할 긴장봉(20)에 의하여 결합리브(17)에 작용하는 긴장력이 엄지말뚝(10) 본체에 충실하게 전달될 수 있다.

도 1 및 도 3에서와 같이, 엄지말뚝(10)과 평행한 방향의 긴장봉(20)이 엄지말뚝(10) 상단부 및 하단부에 형성된 결합리브(17)에 결합되되, 긴장봉(20)의 하단은 엄지말뚝(10) 하단부 결합리브(17)에 정착되고, 긴장봉(20)의 상단은 엄지말뚝(10) 상단부 결합리브(17)에 정착된다.

즉, 엄지말뚝(10)과 평행한 봉체인 긴장봉(20)의 상단 및 하단이 각각 엄지말뚝(10)의 상단부 및 하단부에 결합리브(17)를 통하여 정착되는 것이다.

특히, 도시된 실시예에서는 엄지말뚝(10) 상단 및 하단 이외에도 중간 부분에 다수의 결합리브(17)가 추가 설치되고, 이들 결합리브(17)를 관통하여 긴장봉(20)이 설치됨에 따라, 긴장봉(20)의 긴장력이 엄지말뚝(10)의 상단 및 하단에 편중되지 않고, 엄지말뚝(10) 전 구간에 대하여 적절하게 분포되어 충실하게 전달될 수 있다.

이렇듯, 양단이 엄지말뚝(10)의 상단부 및 하단부에 각각 정착되는 긴장봉(20)에는 적절한 수축 긴장력이 부여되어, 결합리브(17) 형성측의 엄지말뚝(10) 횡단면에 수축력을 가하게 되며, 이로써 도 1에서와 같이, 배면 토압에 의하여 형성되는 엄지말뚝(10) 횡단면상 인장응력을 긴장봉(20)의 수축력이 상쇄함에 따라, 엄지말뚝(10)의 응력 부담을 경감하고, 엄지말뚝(10)의 강성 및 지지력을 향상시킬 수 있다.

특히, 이러한 긴장봉(20)의 긴장력은 긴장봉(20)의 하단을 엄지말뚝(10)의 하단부 결합리브(17)에 강결하여 고정한 상태에서, 엄지말뚝(10)의 상단부 결합리브(17)를 관통하여 상측으로 노출된 긴장봉(20) 상단부에 수나사를 형성하고, 암나사인 정착너트(21)를 체결하는 방식으로 간편하게 부여할 수 있을 뿐 아니라, 본 발명 적용 토류벽의 사용중 긴장력이 완화될 경우 정착너트(21)를 추가 회전시키는 방식으로 긴장봉(20)을 추가 긴장시킬 수도 있다.

한편, 이렇듯 정착너트(21)의 체결 및 회전을 통하여 긴장봉(20)에 긴장력을 부여하는 경우, 정착너트(21)가 진동 및 충격 등 외부 요인에 의하여 회전됨에 따라 긴장봉(20)의 긴장력이 소실될 수 있는데, 이에 본 발명에서는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 정착너트(21)에 결합되어 정착너트(21)의 불요(不要) 회전을 억제하는 억지링(30) 및 억지블럭(31)을 구성하였다.

이러한 본 발명의 긴장 감쇄 억지형 실시예에서, 엄지말뚝(10) 상단부 결합리브(17)에 결합되는 긴장봉(20)의 상단부는 결합리브(17)를 관통하여 긴장봉(20)의 상단이 결합리브(17) 상측으로 노출되고, 노출된 긴장봉(20)의 상단에는 평면상 정6각형 형상의 정착너트(21)가 체결되는데, 정착너트(21)에는 억지링(30)이 평면상 동심(同心)으로 결합되고, 억지링(30)과 엄지말뚝(10) 내부면 사이에는 억지블럭(31)이 삽입되어 억지링(30) 및 정착너트(21)의 회전이 억지된다.

억지링(30)은 내부에는 상기 정착너트(21)와 일치하는 정6각형 형상의 개구부가 형성되고 외주면에는 정12각형이 형성된 환체(環體)로서, 도 4 및 도 5에서와 같이, 정착너트(21)에 억지링(30)이 결합될 경우, 이들 정착너트(21) 및 억지링(30)은 회전 운동상 단일체를 형성하면서, 억지링(30)의 회전이 억제되면 정착너트(21)의 회전 역시 억제되는 구조를 가지게 된다.

또한, 억지블럭(31)은 도 5 및 도 6에서와 같이, 전체적으로 쇄기 형태를 가지는 편체 내지 판체로서, 일 측면에 억지링(30) 외주면과 일치하는 굴절면(32)이 형성된다.

따라서, 도 4 및 도 6에서와 같이, 억지링(30)이 정착너트(21)에 결합된 상태에서, 억지링(30)의 외주면과 억지블럭(31)의 굴절면(32)이 밀착되도록, 엄지말뚝(10)의 내부 표면과 억지링(30) 외주면 사이에 억지블럭(31)을 삽입하면, 억지링(30)의 추가 회전이 억제되고 그에 따라 정착너트(21)의 추가 회전도 억지될 수 있다.

즉, 정착너트(21)에 억지링(30)이 결합된 상태에서, 도 5 및 도 6의 우측 부분에서와 같이 억지블럭(31)을 억지링(30)과 플랜지 사이에 밀어 넣거나, 도 6의 좌측 부분에서와 같이 억지블럭(31)을 억지링(30)과 웨브 사이에 밀어 넣으면, 측면부에 억지링(30) 외주면과 일치하는 굴절면(32)이 형성된 억지블럭(31)이 억지링(30) 외주면과 엄지말뚝(10) 내부 표면 사이에 강력하게 압입되면서, 억지링(30) 및 정착너트(21)의 회전이 억지되는 것이다.

특히, 이러한 억지링(30) 및 정착너트(21)의 자유 회전 억제는 용접 또는 천공 등 구성 자체에 대한 일체의 가공 없이, 단순 결합 작업만으로 수행될 수 있는 바, 고도의 시공 편의성이 확보될 수 있다.

10 : 엄지말뚝
15 : 토류판
17 : 결합리브
20 : 긴장봉
21 : 정착너트
30 : 억지링
31 : 억지블럭
32 : 굴절면

Claims (2)

1. 토류벽 지주에 있어서,
   웨브 양단에 플랜지가 접합된 엄지말뚝(10)으로 토류벽 지주가 형성되되,
   엄지말뚝(10)의 플랜지와 웨브간 접합부에는 엄지말뚝(10)을 직교하는 방향의 판체인 결합리브(17)가 다수 형성되고;
   엄지말뚝(10)과 평행한 방향의 긴장봉(20)이 엄지말뚝(10) 상단부 및 하단부에 형성된 결합리브(17)에 결합되되, 긴장봉(20)의 하단은 엄지말뚝(10) 하단부 결합리브(17)에 정착되고, 긴장봉(20)의 상단은 엄지말뚝(10) 상단부 결합리브(17)에 정착되며, 긴장봉(20)에는 긴장력이 부여됨을 특징으로 하는 긴장형 토류벽 지주.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   엄지말뚝(10) 상단부 결합리브(17)에 결합되는 긴장봉(20)의 상단부는 결합리브(17)를 관통하여 긴장봉(20)의 상단이 결합리브(17) 상측으로 노출되고;
   노출된 긴장봉(20)의 상단에는 평면상 정6각형 형상의 정착너트(21)가 체결되며;
   내부에는 상기 정착너트(21)와 일치하는 정6각형 형상의 개구부가 형성되고 외주면에는 정12각형이 형성된 억지링(30)이 정착너트(21)에 결합되며;
   엄지말뚝(10)의 내부 표면과 억지링(30) 외주면 사이에는 측면부에 억지링(30) 외주면과 일치하는 굴절면(32)이 형성된 억지블럭(31)이 결합되어, 억지링(30) 및 정착너트(21)의 회전이 억지됨을 특징으로 하는 긴장형 토류벽 지주.

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