KR101572418B1 - 사면 보강용 강연선 네일체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직경 7.2mm의 강선 7개를 나선형으로 꼬아 21.6mm의 외경을 갖는 강연선 네일을 제작하고, 강연선 네일과 사면의 천공구멍 사이 간격을 유지시키는 스페이서(spacer)를 강연선 네일의 외주면에 등 간격으로 다수개 형성하되 이들 스페이서를 콘크리트 몰탈로 제작하여 네일과 일체화 함으로써, 밴드로 묶거나 또는 압착고정시킬 때보다 견고하고 또한 상기 스페이서의 선단에는 사면의 천공구멍에 수직으로 밀착되는 고정구를 마련하여 강연선 네일의 프리스트레스(prestress)에 따른 인장력 발생시 스페이서에서 지탱되도록 한 사면 보강용 강연선 네일체에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 직경 7.2mm의 강선 7개를 나선형으로 꼬아 21.6mm의 외경을 갖는 강연선 네일이 사면의 천공구멍에 끼워질 수 있는 길이로 절단되고, 상기 강연선 네일의 외주면에는 상기 천공구멍과의 간격을 유지시키는 스페이서가 구비되며, 상기 강연선 네일의 선단부는 사면에 걸리는 지압판을 고정시키는 정착구가 구비된 사면 보강용 강연선 네일체에 있어서, 상기 스페이서는 콘크리트 몰탈로 양생되는데, 상기 콘크리트 몰탈은 상기 강연선 네일의 나선형 홈으로 파고들어가 일체화되며, 상기 강연선 네일과 길이방향으로 나란하게 구비되는 그라우팅호스는 상기 콘크리트 몰탈에 묻혀 함께 양생되고, 상기 정착구는 연질 금속을 프레스로 압착한 압착그립으로 구성되며, 상기 정착구의 선단에는 상기 지압판을 연결하기 위한 연결볼트의 볼트머리가 함께 압착고정된 특징이 있다.

Description

사면 보강용 강연선 네일체{The slope reinforcement wire strand nail}
본 발명은 사면 보강용 강연선 네일체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직경 7.2mm의 강선 7개를 나선형으로 꼬아 21.6mm의 외경을 갖는 강연선 네일을 제작하고, 강연선 네일과 사면의 천공구멍 사이 간격을 유지시키는 스페이서(spacer)를 강연선 네일의 외주면에 등 간격으로 다수개 형성하되 이들 스페이서를 콘크리트 몰탈로 제작하여 네일과 일체화 함으로써, 밴드로 묶거나 또는 압착고정시킬 때보다 견고하고 또한 상기 스페이서의 선단에는 사면의 천공구멍에 수직으로 밀착되는 고정구를 마련하여 강연선 네일의 프리스트레스(prestress)에 따른 인장력 발생시 스페이서에서 지탱되도록 한 사면 보강용 강연선 네일체에 관한 것이다.
일반적으로 터파기, 흙막이, 지하구조물 및 터널 등과 같은 토목 관련 건축물의 축조에 필요한 굴착 또는 기존 옹벽의 보수 및 옹벽을 설치하는 사면공사에서 그 굴착면이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 보강공법이 적용되는바, 흙막이 공사 중 어스앵커(earth anchor) 및 소일 네일(soil nail) 공법이 주로 이용되고 있다.
소일 네일링(soil-nailing) 공법은 경사면이나 건물의 지하굴착 시 단계별 굴착과 함께 보강재로서 이형철근인 네일과 지압판(bearing plate 및 shotcrete 또는 concrete facing)으로만 굴착 사면을 보강하여 흙막이시설을 하는 방식으로 비교적 소형장비를 사용하므로 저소음, 저진동으로 굴착공사를 수행할 수 있다.
종래 특허 제1072527호는 네일로써 강연선을 이용하는 기술이 개시된 바 있다. 이는 철강보다 무게는 가볍고 인장력은 우수한 강연선을 사용하므로 취급이 쉽고 또한 비용이 저렴하여 최근에 많이 사용되고 있다. 강연선 네일은 19개의 강선을 나선형으로 꼬아 하나의 네일로 제작한 것인데, 이의 외주면에 나선홈들이 형성되므로 그라우트와의 부착력도 우수하다.
강연선 네일을 사면의 지압판과 고정하는 방식에서 종래의 특허는 웨지를 사용하였는데, 이 웨지는 최소 3등분 된 것이고, 내주면에는 네일의 외주면에 파고들어 나사산을 형성하여 슬립이 방지되도록 하기 위한 탭이 형성되었다.
그러나 종래의 강연선 네일을 고정하기 위한 웨지는 네일의 외주면에 나사산 홈을 만드는 방식이므로 네일의 선단부가 약화될 우려가 있었다. 특히 7연선으로 강연선이 제작될 경우 19연선보다 강선 외주면에 파고드는 웨지의 탭 개수가 줄어들어 웨지와 네일 선단부의 결합력이 약화되므로 네일의 프리스트레스에 따른 인장력을 충분히 발휘하기 어려운 단점이 있었다.
또한 강연선 네일을 사면의 천공구멍에 투입하면 네일이 천공구멍의 중앙에 놓이도록 하기 위하여 네일의 외주면에 등간격으로 다수개의 스페이서를 장착하였다. 이러한 스페이서는 대부분 네일의 외주면에 밴드로 묶어 고정하거나 또는 압착하는 방식을 채택하였다.
그러나 스페이서를 밴드로 묶거나 압착고정할 경우 강연선 네일을 사면의 천공구멍으로 투입하는 과정에서 스페이서가 천공구멍의 벽면에 걸리면서 한쪽으로 쏠리는 현상이 발생되는 문제점이 있었다. 또한 스페이서는 철판을 절곡하거나 또는 플라스틱을 성형한 제품들이 대부분으로써, 그 역할이 단순히 네일과 천공구멍 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 역할만 하였다. 따라서 강연선 네일을 사면에 고정시킨 뒤 잡아당길 때 지탱하는 역할은 하지 못하는 단점이 있었다.
본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 직경 7.2mm의 강선 7개를 나선형으로 꼬아 21.6mm의 외경을 갖는 강연선 네일을 제작하고, 강연선 네일과 사면의 천공구멍 사이 간격을 유지시키는 스페이서(spacer)를 강연선 네일의 외주면에 등 간격으로 다수개 형성하되 이들 스페이서를 콘크리트 몰탈로 제작하여 네일과 일체화 함으로써, 밴드로 묶거나 또는 압착고정시킬 때보다 견고하고 또한 상기 스페이서의 선단에는 사면의 천공구멍에 수직으로 밀착되는 고정구를 마련하여 강연선 네일의 프리스트레스(prestress)에 따른 인장력 발생시 스페이서에서 지탱되도록 한 사면 보강용 강연선 네일체를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 강연선 네일의 선단 정착구를 압착그립 방식으로 개선하여 현장에서 별도의 웨지를 사용하지 않고도 편리하게 강연선 네일에 지압판을 고정시킬 수 있는 사면 보강용 강연선 네일체를 제공함에 있다.
이를 위하여 본 발명은 직경 7.2mm의 강선 7개를 나선형으로 꼬아 21.6mm의 외경을 갖는 강연선 네일이 사면의 천공구멍에 끼워질 수 있는 길이로 절단되고, 상기 강연선 네일의 외주면에는 상기 천공구멍과의 간격을 유지시키는 스페이서가 구비되며, 상기 강연선 네일의 선단부는 사면에 걸리는 지압판을 고정시키는 정착구가 구비된 사면 보강용 강연선 네일체에 있어서, 상기 스페이서는 콘크리트 몰탈로 양생되어 그라우트와 일체화되는데, 상기 콘크리트 몰탈은 상기 강연선 네일의 나선형 홈으로 파고들어가 고착되며, 상기 강연선 네일과 길이방향으로 나란하게 구비되는 그라우팅호스는 상기 콘크리트 몰탈에 묻혀 함께 양생되고, 상기 정착구는 연질 금속을 프레스로 압착한 압착그립으로 구성되며, 상기 정착구의 선단에는 상기 지압판을 연결하기 위한 연결볼트의 볼트머리가 함께 압착고정된 특징이 있다.
본 발명에 따르면 7개의 강철 와이어를 나선형으로 꼬아 7연선으로 네일을 제작하였기 때문에 강연선에 만들어지는 나선홈이 기존의 19연선보다 깊어서 그라우트와의 결착력이 우수하다. 특히 강연선 네일의 외주면에 스페이서를 형성하는 과정에서 콘크리트 몰탈을 형틀에 부어 양생하였기 때문에 양생후 스페이서가 강연선 네일의 나선홈으로 깊숙이 파고들어 스페이서와 네일이 일체화되는 효과가 있다.
스페이서는 몰탈의 양생과정에서 내주면에는 강연선의 나선방향과 동일한 형태의 돌기가 만들어져 강연선의 나선형 외주연과 밀착되어 슬립이 발생되지 않으며, 천공구멍에 주입되는 그라우트와 일체화된다. 특히 네일의 프리스트레스 과정에서 스페이서가 네일에서 이탈되지 않고 또한 네일 선단부에 마련된 정착구와 지압판이 견고하게 체결되므로 사면에 형성되는 숏크리트나 보강블록이 견고하게 고정되는 효과가 있다.
그리고 스페이서에는 천공구멍에 수직으로 힘이 작용하는 고정구가 마련되는데, 네일에 인장력이 작용하여 스페이서가 네일과 함께 미세하게 거동되는 동안 상기 고정구는 스페이서의 외주면을 타고 미끄러져 천공구멍에 수직으로 밀착되어 버팀대 역할을 하므로 종래 네일체의 후단부에 마련되는 별도의 정착수단이 불필요한 이점이 있다.
도 1은 본 발명 한 실시예의 강연선 네일체의 개념도
도 2는 본 발명 한 실시예의 강연선 네일의 선단부를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명 한 실시예의 강연선 네일의 스페이서를 나타낸 단면도
도 4는 도 3의 A - A선 단면도
도 5는 본 발명 다른 실시예의 강연선 네일의 선단부를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명 다른 실시예의 강연선 네일의 스페이서를 나타낸 단면도
도 1 내지 도 4에서 본 발명 한 실시예의 강연선 네일은 사면에 천공된 구멍으로 끼워지는 네일(10)이 구비된다. 상기 네일(10)은 직경 7.2mm의 강선(11) 7개를 나선형으로 꼬아 21.6mm의 외경을 갖는 것으로서, 기존의 19개의 강선보다 선 1개당 직경이 크기 때문에 7개의 선들을 나선형으로 꼬는 기계는 큰 힘이 요구된다. 7연선으로 제작된 네일(10)은 19연선 보다 외주연에 형성되는 나선홈(12)들이 깊어서 그라우트의 표면 결착력이 우수한 이점이 있다.
이러한 점에 착안하여 본 발명 한 실시예의 스페이서(20)는 콘크리트 몰탈을 양생하여 제작한다. 공장에서 강연선 네일(10)을 현장에서 필요로하는 길이로 절단한 뒤, 강연선 네일(10)의 외주면에 등간격으로 다수개의 스페이서(20)를 양생시킨다. 콘크리트 몰탈은 시멘트 : 모래가 1 : 2의 중량비로 혼합되고, 에폭시가 시멘트 중량의 5 ∼ 8% 범위에서 첨가된 것이다. 스페이서(20)를 양생할 때 강연선 네일(10)의 길이방향으로 나란하게 설치된 그라우팅호스(11)를 일체화 한다.
또한 스페이서(20)가 양생된 뒤 스페이서(20)의 선단으로 고정구(30)를 설치한다. 고정구(30)는 최소 2방향으로 절개된 것이며, 강연선 네일(10)의 외주면에 헐거운 상태로 끼워져 길이방향으로 유동되도록 한다. 그리고 분리된 고정구(30)가 스페이서(20)에서 벗어나지 못하도록 밴드(31)로 묶어준다. 스페이서(20)에는 경사면(21)이 형성되는데, 상기 고정구(30)에도 상기 경사면(21)과 대응되는 경사면이 형성된다.
또한 강연선 네일(10)의 선단에는 정착구(40)가 구비된다. 상기 정착구(40)는 압착그립 방식으로 구성되는데, 연질 금속을 강연선 네일(10)의 선단에 프레스로 압착하여 일체화시킨다. 이때 강연선 네일(10)의 선단에는 연결볼트(41)를 마련하여 연결볼트(41)의 볼트머리가 정착구(40)의 내부에 매입되는 형태가 되도록 한다. 상기 연결볼트(41)는 사면으로 돌출되고 체결볼트(60)의 너트부(61)가 나사체결되는 부분이다. 상기 체결볼트(60)에는 사면에 놓인 목적물이 설치되고 지압판(50)이 끼워져 너트(51)로 체결된다.
이처럼 구성된 본 발명 한 실시예는 7개의 강선(11)을 나선형으로 꼬아 강연선 네일을 제작한 것이므로 기존 19개의 강선으로 제작된 강연선보다 나선홈들이 깊어서 그라우트의 표면 결착력이 우수하다. 또한 스페이서(20)는 몰탈의 양생과정에서 내주면에는 강연선 네일(10)의 나선방향과 동일한 형태의 돌기가 만들어져 강연선 네일(10)의 나선형 외주연과 밀착되어 슬립이 발생되지 않는다. 따라서 네일의 프리스트레스 과정에서 당김 방향으로 스페이서가 미끄러지지 않고 또한 네일 선단부에 마련된 정착구(40)와 지압판(50)이 견고하게 체결된다.
상기 강연선 네일(10)은 공장에서 필요한 길이로 절단되고, 외주면에는 스페이서(20)가 콘크리트 몰탈로 양생 고정된다. 또한 스페이서(20)의 선단에는 유동 가능한 고정구(30)가 마련되며, 강연선 네일(10)의 선단부에는 연결볼트(41)를 갖는 정착구(40)가 프레스로 압착 형성되어 현장으로 출하된다.
사면보강이 필요한 현장에서는 사면에 다수개의 천공구멍을 관통 형성하고, 이들 천공구멍 마다 강연선 네일(10)을 투입한다. 그리고 그라우팅호스(11)를 통하여 그라우트를 가압 주입하여 강연선 네일(10)과 사면의 천공구멍 사이 공극을 채워 일체화 시키고 그라우트가 경화되기 전에 강연선 네일(10)을 당겨 프리스트레스를 주면서 연결볼트(41)에 너트부(61)를 통하여 결합된 체결볼트(60)에 지압판(50)을 끼우고 너트(51)를 체결한다. 이로써 사면에 형성된 숏크리트나 보강블록이 네일체에 고정된다.
상기 강연선 네일(10)을 당겨 프리스트레스를 주는 과정에서 상기 스페이서(20)가 당겨지는데, 이때 스페이서(20)의 선단에 마련된 고정구(30)는 천공구멍의 내벽을 향해 수직으로 벌어지는 현상이 발생된다. 스페이서(20)와 고정구(30)의 경계면은 경사면(21)으로 형성되어 스페이서(20)가 강연선 네일(10)의 길이방향으로 유동되는 동안 고정구(30)는 경사면(21)을 타고 강연선 네일(10)에 대하여 수직으로 이동되는 힘을 받는다. 따라서 고정구(30)는 강연선 네일(10)의 인장력 발생시 버팀대 역할을 한다. 따라서 종래 네일체의 후단에 별도로 마련되는 정착수단이 불필요하다.
도 5는 본 발명 다른 실시예의 정착구로써, 체결볼트(60)가 나사체결되는 너트부(42)가 정착구(40)에 일체로 형성된 차이가 있다. 또한 도 6은 본 발명 다른 실시예의 스페이서로써, 스페이서를 콘크리트 몰탈로 제작하지 않고 철판을 콘(20a) 형태로 절곡하였으며, 후단부는 프레스로 압착한 압착부(20b)로 구성한 차이가 있다.
10 : 네일 11 : 그라우팅호스
20 : 스페이서 21 : 경사면
30 : 고정구 31 : 밴드
40 : 정착구 41 : 연결볼트
50 : 지압판 60 : 체결볼트

Claims (2)

  1. 직경 7.2mm의 강선 7개를 나선형으로 꼬아 21.6mm의 외경을 갖는 강연선 네일이 사면의 천공구멍에 끼워질 수 있는 길이로 절단되고, 상기 강연선 네일의 외주면에는 상기 천공구멍과의 간격을 유지시키는 스페이서가 구비되며, 상기 스페이서의 선단에는 상기 강연선 네일의 외주면에서 떨어진 고정구가 구비되는데, 상기 고정구는 최소 2방향으로 절개되고, 상기 스페이서가 강연선 네일과 함께 당겨지는 동안 사면의 천공구멍 내벽을 향해 수직으로 벌어지도록 한 사면 보강용 강연선 네일체에 있어서,
    상기 스페이서는 콘크리트 몰탈로 양생되는데, 상기 콘크리트 몰탈은 상기 강연선 네일의 나선형 홈으로 파고들어가 일체화되며, 상기 강연선 네일과 길이방향으로 나란하게 구비되는 그라우팅호스는 상기 콘크리트 몰탈에 묻혀 함께 양생되고,
    상기 스페이서에는 상기 고정구를 벌려주는 경사면이 형성됨을 특징으로 하는 사면 보강용 강연선 네일체.
  2. 삭제
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