KR100373522B1

KR100373522B1 - 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강공법 및그 장치

Info

Publication number: KR100373522B1
Application number: KR10-2000-0046153A
Authority: KR
Inventors: 박재만
Original assignee: 박재만
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2003-03-03
Also published as: KR20020012896A

Abstract

본 발명은 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강공법 및 그 장치에 관한 것으로, 강판형교(steel plate girder bridge)의 강판보(steel plate girder)의 양단부에 철재골조를 형성하고, 특수콘크리트층을 타설하여 양생시키며, 그 외측으로 정착구 지지부가 구비된 정착 브래키트를 결합하고, 강판보의 중간부에는 복수개의 새들을 결합한 후, 상기 정착 브래키트의 정착구 지지부에 결합되는 정착구와 새들에 강연선을 걸치고 긴장시켜 내하력을 증강시키는 공법이다. 이러한 본 발명은 종래에는 프리스트레스 공법을 적용할 때에 강판보의 단부를 훼손시키지 않고는 주형을 보강할 수 없다는 문제점을 개선하기 위하여 개발된 것으로 단지간과 합성구간 두가지 모두에 사용 가능하며, 강판보를 손상시키지 않고 좌굴을 방지하면서 재긴장시켜 보강할 수 있는 이점이 있고, 부식에 의한 손상을 방지할 수 있는 이점 등이 있다.

Description

합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강공법 및 그 장치{STRAND REINFORCING METHOD TO REINFORCE STEEL PLATE GIRDER BRIDGE DEPEND ON COMPOSITION FIXATIVE REINFORCING PART AND THERE OF APPARATUS}

본 발명은 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강공법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 강판형교의 강판보(steel plate girder)의 양단부에 철재와 특수콘크리트층으로 정착 보강부를 형성하고, 강판보의 중간부에 복수개의 새들을 결합한 후, 상기 정착 브래키트의 정착구 지지부에 결합되는 정착구와 새들에 강연선을 걸치고 긴장시켜 보강시키도록 한 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강공법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래의 강교 예를 들어 강판형교의 강판보를 프리스트레스 공법을 적용하여 보강하려면 예를 들어 I빔으로 된 강판보의 양단부에 철재 구조물을 용접하거나, 다수개의 볼트공을 천공하여 철재 구조물을 볼트로 체결하고, 또 강판보의 중간부에도 새들을 용접 또는 볼트 체결로 고정한 후, 강연선을 걸어 보강하여야 한다.

그러나, 이와 같이 강판보에 철재 구조물을 용접하여 결합하게 되면 I빔의 열처리 효과가 소멸되고 기계적 강도가 저하되어 좌굴이 발생하게 되는 문제점이 유발되며, 또한 용접 부위가 습기에 취약하게 되어 부식으로 인한 심각한 손상이 유발된다. 또, 강판보에 철재 구조물을 다수개의 볼트공을 천공하여 볼팅방법으로 체결하게 되면 강판보의 단면감소가 발생하여 좌굴이 발생하게 되고, 역시 천공 및 체결부위가 습기에 취약하게 되어 부식으로 인한 심각한 손상이 발생하게 된다.

한편, 본출원인은 처짐 현상이 발생된 교량 빔을 보수 보강하기 위한 보수방법 및 보수장치에 관한 것으로, 보수하고자 하는 PC빔의 길이방향 양단부에 철제 양단지지 브래키트를 고정하는 단계와, PC빔의 중간부에 철제 중간지지 브래키트를 고정하는 단계와, 상기 중간지지 브래키트에 PC강연선을 안내 지지시켜 그 PC강연선의 양 단부를 상기 양단지지 브래키트에 고정되는 정착구를 통하여 관출시키는 단계와, 상기 정착구에 지지된 PC강연선의 양 단부를 인장시켜 PC빔의 처짐을 보정하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 교량 빔의 처짐 보정방법을 개발하고, 또한 PC빔의 양단부에 걸쳐 고정되는 철제양단지지 브래키트와, PC빔의 양측면 하측부에 고정되는 복수개의 철제 측면지지 브래키트와, 상기 철제 양단지지 브래키트에 지지 고정되는 정착구와, 상기 중간지지 브래키트에 중간부가 지지되고 그 양단부가 상기양단지지 브래키트의 정착구에 의해 긴장상태로 지지 고정되는 PC강연선으로 구성되는 교량의 빔 보수장치를 개발하여 특허(등록번호0141551)받은 바 있다.

이러한 선등록 발명은 PC빔에 별도의 관통구멍을 형성하지 않고, 기존PC빔에 형성되어 있는 작업공을 이용하여 양단지지 브래키트를 PC빔의 양단부에 견고하게 고정한 후 PC강연선을 긴장시킴으로써 처짐이 발생된 노후교량을 보수하도록 되어 있으므로, PC빔에 다수개의 관통 구멍을 천공함으로써 유발되었던 PC빔의 강성 저하 우려를 배제하고, PC강연선을 지지하는 지지부의 강도를 월등히 증가시킬 수 있으며 그 보수시공이 간편하고 용이한 등의 이점이있다. 또한, 상기 정착구의 지지체에 PC강연선이 1가닥씩 독립적으로 정착되므로 강연선의 개별적인 시공과 증설이 가능하고, 한 가닥의 강연선이 파단되더라도 PC강연선 전체가 파단되는 일이 없이 처짐이 발생된 교량빔의 보정 및 보강시공을 보다 안전하고 효율적으로 시행할 수있는 이점이 있으며, 상기 PC강연선을 사용함에 따라 곡선배치가 용이하여 시공성이 좋으며 인장강도가 우수한 등의 이점이 있다.

그러나, 강판형교와 같은 강교는 교각 위에 걸쳐 설치되는 가로보가 통상 I빔 형태로 되어 있으므로 위와 같은 보강공법을 적용할 수 없었으며, 그외 실질적으로 시공이 용이하고 강교의 견고성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 다른 공법이 알려지지 않고 있는 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 강판형교의 강판보의 양단부에 철재와 특수콘크리트층으로 정착 보강부를 형성하고, 강판보의 중간부에 복수개의 새들을 결합한 후, 상기 정착 브래키트의 정착구 지지부에 결합되는 정착구와 새들에 강연선을 걸치고 긴장시켜 보강시킬 수 있게 되는 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강공법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 11은 본 발명에 관한 도면으로서,

도 1은 본 발명에 의해 보강된 교량의 일부 구성을 보인 측면도이며, "가"부는 정착 보강부, "나", "다"는 제1, 제2새들부를 각각 보인 것이다.

도 2 및 도 3은 정착 보강부의 구성을 보인 측면도 및 평면도.

도 4는 정착 보강부의 요부 분해사시도.

도 5는 제1새들부의 측면도.

도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절단하여 보인 부분 사시도.

도 7은 제1새들의 사시도.

도 8은 제2새들부의 측면도.

도 9는 도 8의 C-C선을 따라 절단하여 보인 부분 사시도.

도 10은 제2새들의 사시도.

도 11은 도 5 및 도 8의 B-B선 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 강판보 100 : 정착 보강부

110 : 철재골조 111 : 앵글

112 : 간격재 113 : 철근

120 : 특수콘크리트층 130 : 정착 브래키트

131 : 볼트공 140 : 정착구 지지부

141 : 원형 중앙공 142 : 버팀판

143 : 보강판 150 : 고장력볼트

200,300 : 새들부 210 : 제1새들

220 : 보강판 230,330 : 특수콘크리트층

310 : 제2새들 400 : 정착구

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강공법은 강판형교의 강판보의 양단부에 철재골조를 설치하는 단계와, 상기 철재골조의 내측부에 특수콘크리트층을 타설하여 양생시키는 단계와, 상기 철재골조와 특수콘크리트층의 외측으로 정착 브래키트를 고장력볼트로 고정하는 단계와, 상기 강판보의 양측면에 보강판을 고정하는 단계와, 상기 보강판의 하측부에 특수콘크리트층를 타설하여 양생시키는 단계와, 상기 특수콘크리트층에 제1,제2새들을 고장력볼트를 이용하여 체결하는 단계와, 상기 제1,제2새들에 강연선을 걸고 상기 강연선의 양단부를 상기 정착 브래키트의 정착구 지지부에 결합시킨 정착구에 결합하고 긴장시켜 고정하는 단계를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 의한 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강장치는 강판형교의 강판보의 양단부에 철재골조를 형성하고 상기 철재골조의 내측부에 특수콘크리트층을 형성하며, 상기 철재골조와 특수콘크리트층의 외측으로 정착 브래키트를 고장력볼트고 고정하여 되는 정착 보강부와, 상기 정착 브래키트의 양측면에 형성된 정착구 지지부에 고정되어 강연선의 양단부를 긴장시켜 고정시키 위한 정착구와, 상기 강판보의 양측면에 강연선을 걸쳐 안내 및 지탱해주기 위해 설치되는 제1,제2새들부를 포함하여 강교의 강판보를 긴장시켜 보강하도록 구성된다.

이와 같은 본 발명은 기존 주형에 앵커볼트 구멍을 천공하는 앵커링, 또는 용접을 행하여 손상이 발생되는 기존 공법과는 달리 기존 주형을 전혀 손상시키지 않고 보강할 수 있다.

또, 기존 강판보는 단부에 누수로 인한 부식문제가 오랜 숙제였으나, 강판보 양단의 정착구 정착부위에 특수콘크리트를 타설하고 정착 브래키트를 결합하여 프리플렉스 빔의 H빔과 콘크리트의 합성 원리와 같이 합성재로 만들어 교량 유지 보수 차원에서 기존 I빔 단부의 부식 문제를 최대한 주안점을 두고 개발된 것으로 강판보의 양단부에 유발되는 부식문제를 해결할 수 있다.

또한, 강판보의 양단 보강부에 특수콘크리트를 타설하여 보강하였으므로 강연선 긴장시 부족한 전단응력을 특수콘크리트 채움재가 받아주게 되어 강판보의 전단응력을 보강하는 효과가 있으며, 좌굴방지 효과가 있다.

강교에 있어서 부식은 교량의 공용수명을 좌우할 뿐 아니라 유지관리상 많은 비용이 요구되는 손상이므로 강교를 설계할 때에는 누수 및 체수가 최소화되도록 배려함이 필수적이다. 따라서 구조적 주요부재는 체수가 되지 않도록 하고 접근이 용이하도록 설계하여야 하며, 또한 지속적인 유지관리를 ??하여 부식을 최대한 억제함으로써 교량의 공용수명의 연장을 도모하여야 한다.

그리고, 강판보의 정착구를 설치하여야 할 부위가 심하게 부식되어 있다면 단면부족으로 인하여 응력집중이 예상되므로 선행작업으로 보강재를 설치하여 예기치 못한 국부변형이 발생하지 않도록 하고 부식된 부분의 녹은 완전히 제거하고 재도장을 실시한 후 시공한다.

또, 강판보의 양단부에 설치되는 보강부는 편심을 최대한 억제하고, 주형의 길이방향으로 보강철판을 덧대어 좌굴을 피할 수 있도록 하며, 강판보의 중간부에 설치하는 새들에는 수직 보강재를 추가 설치하여 기존 수직 보강재의 응력집중으로 인한 좌굴을 피할 수 있도록 시공한다.

이하, 이와 같은 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 11은 본 발명에 관한 도면으로서, 도 1 본 발명에 의해 보강된 교량의 일부 구성을 보인 측면도이며 "가"부는 정착 보강부, "나", "다"는 제1, 제2새들부를 각각 보인 것이다. 그리고, 도 2 및 도 3에는 정착 보강부의 구성을 보인 측면도 및 평면도, 도 4에는 정착 보강부의 요부 분해사시도가 각각 도시되어있다.

이와 같은 도면에서 1은 교각을 보인 것이고, 10은 교각(1) 위에 설치된 예를들어 I형 빔의 강판보를 보인 것으로, 상기 강판보(10)의 양단부에 콘크리트 타설을 위한 철재골조(110)가 고정되고, 이 철재골조(110)의 내측부에는 특수콘크리트층(120)이 형성되어 있으며, 상기 철재골조(110)와 특수콘크리트층(120)의 외측으로 ??자형 정착 브래키트(130)가 고장력볼트(150)로 체결되고, 상기 정착 브래키트(130)의 양측면에는 강연선(W)을 긴장시키기 위한 정착구(400)가 고정되는 정착 보강부(100)가 설치되어 있다.

또한, 상기 강판보(10)의 양측면에는 강연선(W)을 걸쳐 안내 및 지탱해주기 위한 제1,제2새들부(200),(300)가 설치되어 있다.

상기 강판보(10)의 측면에 고정되는 제1,제2새들부(200),(300)에는 강연선(W)이 걸쳐지고 상기 강연선(W)의 양단부는 상기 양쪽 정착 보강부(100)의 정착구 지지부(140)에 정착되는 정착구(400)에 결합되어 긴장된 상태로 고정된다.

상기 강판보(10)의 양단부에 고정 설치되는 정착 보강부(100)의 철재골조(110)는 도 4와 같이 강판보(10)의 양측면에 일정 간격을 두고 웨브(11)와 상,하 플랜지(12) 사이에 삽입되어 각각 결합되는 앵글(111)과, 상기 강판보(10)의 양측면에 배치되는 다수개의 간격재(112)와, 상기 간격재(112) 외측에 배근되어 간격재(112)의 외측단부에 고정되는 철근(113)으로 구성된다.

상기 정착 브래키트(130)는 그의 양측면에 다수개의 볼트공(131)이 형성되어 상기 특수콘크리트층(120)에 복수개의 고장력볼트(150)로 고정됨과 아울러 양측면의 선단부와 앵글(111)이 복수개의 고장력볼트(150)로 체결된다.

상기 정착구 지지부(140)는 상기 정착 브래키트(130)의 양측면에 원형 중앙공(141)을 가지는 버팀판(142)이 고정되고, 그 양측부에 보강판(143)들이 고정된 구성으로 되어 있다.

도 5에는 제1새들부의 측면도가 도시되고, 도 6에는 도 5의 A-A선을 따라 절단하여 보인 부분 사시도가 도시되어 있으며, 도 7에는 제1새들의 사시도가 도시되어 있다. 또한 도 8에는 제2새들부의 측면도가 도시되고, 도 9에는 도 8의 C-C선을 따라 절단하여 보인 부분 사시도, 도 10에는 제2새들의 사시도가 각각 도시되어 있으며, 도 11에는 도 5 및 도 8의 B-B선 단면도가 도시되어 있다.

이하 도 1, 그리고 도 5 내지 도 10을 함께 참조하면 상기 제1,제2새들부(200),(300)는 제1새들(210)이 중앙부에 인접하게 고정되고, 강판보(10)의 양단부와 제1새들(210) 사이에 제2새들(310)이 고정됨과 아울러, 상기 강판보(10)의 양측면에는 상기 제1새들(210)과 제2새들(310)의 내측으로 복수개의 보강판(220),(320)이 고정되고 상기 강판보(10)와 새들(210),(310) 및 보강판(220),(320)이 이루는 공간부에 특수콘크리트층(230),(330)이 형성되어 있다.

또, 상기 제1,제2새들(210),(310)은 브래키트(211),(311)의 양측면에 안내판(212),(312)이 고정되고, 브래키트(211),(311) 양측면의 안내판(212),(312) 상측부에는 다수개의 보강편(213),(313)이 고정되어 있으며, 브래키트(211),(311)의 양측면 상단부에는 다수개의 볼트공(214),(314)이 형성되어 상기 특수콘크리트층(230),(330)에 고장력볼트(150)로 고정되어 있다.

또, 상기 제1새들(210)은 그의 안내판(212)이 강판보(10)를 기준으로 대략 평행하게 결합되어 있으나, 상기 제2새들(320)은 그의 안내판(312)이 경사지게 결합되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명은 강교의 강판보(10)를 보강하고자 하는 경우, 도 1과 같이 강판보(10)의 양단부에 정착 보강부(100)를 형성하며, 강판보(10)의 양측면에 중심선(C.L)을 기준으로 양측부가 대칭되도록 제1새들부(200)를 중앙부와 인접하게 형성하고, 상기 정착 보강부(100)와 제1새들부(200)의 사이에 제2새들부(300)를 형성한다.

그리고, 상기 강판보(10)의 양단부에 설치된 정착 보강부(100)에 정착구(400)를 결합하여 강연선(W)를 중간부에서 하측으로 볼록하게 걸어 놓고, 상기 강연선(W)의 양단부를 양쪽 정착구(400)에 끼워 긴장기를 이용하여 긴장시킨 상태로 고정하여 강판보(10)를 보강하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 기존 주형에 앵커볼트 구멍을 천공하는 앵커링, 또는 용접을 행하여 손상이 발생되는 기존 공법과는 달리 기존 주형을 전혀 손상시키지 않고 보강할 수 있는 이점이 있다.

또, 기존 강판보는 단부에 누수로 인한 부식문제가 오랜 숙제였으나, 강판보 양단의 정착구 정착부위에 특수콘크리트를 타설하고 정착 브래키트를 결합하여 프리플렉스 빔의 H빔과 콘크리트의 합성 원리와 같이 합성재로 만들어 교량 유지 보수 차원에서 기존 I빔 단부의 부식 문제를 최대한 주안점을 두고 개발된 것으로 강판보의 양단부에 유발되는 부식문제를 해결할 수 있으며 이에 따른 유지 보수비용을 절감하고 강교의 공용수명을 연장할 수 있는 이점이 있다.

Claims

강판형교의 강판보의 양단부에 철재골조를 설치하는 단계와, 상기 철재골조의 내측부에 특수콘크리트층을 타설하여 양생시키는 단계와, 상기 철재골조와 특수콘크리트층의 외측으로 정착 브래키트를 고장력볼트로 고정하는 단계와, 상기 강판보의 양측면에 보강판을 고정하는 단계와, 상기 보강판의 하측부에 특수콘크리트층를 타설하여 양생시키는 단계와, 상기 특수콘크리트층에 제1,제2새들을 고장력볼트를 이용하여 체결하는 단계와, 상기 제1,제2새들에 강연선을 걸고 상기 강연선의 양단부를 상기 정착 브래키트의 정착구 지지부에 결합시킨 정착구에 결합하고 긴장시켜 고정하는 단계를 포함하여 강판보를 긴장시켜 보강함을 특징으로 하는 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강공법.
강판형교의 강판보(10)의 양단부에 철재골조(110)를 형성하고 상기 철재골조(110)의 내측부에 특수콘크리트층(120)을 형성하며, 상기 철재골조(110)와 특수콘크리트층(120)의 외측으로 정착 브래키트(130)를 고장력볼트(150)고 고정하여 되는 정착 보강부(100)와, 상기 정착 브래키트(130)의 양측면에 형성된 정착구 지지부(140)에 고정되어 강연선(W)의 양단부를 긴장시켜 고정시키 위한 정착구(400)와, 상기 강판보(10)의 양측면에 강연선(W)을 걸쳐 안내 및 지탱해주기 위해 설치되는 제1,제2새들부(200),(300)를 포함하여 강교의 강판보(10)를 긴장시켜 보강하도록 구성된 것을 특징으로 하는 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의강선 보강장치.
제 2 항에 있어서, 상기 정착 보강부(100)의 철재골조(110)는 강판보(10)의 양측면에 일정 간격을 두고 각각 결합되는 앵글(111)과, 상기 강판보(10)의 양측면에 배치되는 다수개의 간격재(112)와, 상기 간격재(112) 외측에 배근되어 간격재(112)의 외측단부에 고정되는 철근(113)으로 구성되고, 상기 정착 브래키트(130)는 그의 양측면에 다수개의 볼트공(131)이 형성되어 상기 특수콘크리트층(120)에 복수개의 고장력볼트(150)로 고정됨과 아울러 양측면의 선단부와 앵글(111)이 복수개의 고장력볼트(150)로 체결되어 구성되며, 상기 정착구 지지부(140)는 상기 정착 브래키트(130)의 양측면에 원형 중앙공(141)을 가지는 버팀판(142)이 고정되고, 그 양측부에 보강판(143)들이 고정되어 구성된 것을 특징으로 하는 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1,제2새들부(200),(300)는 제1새들(210)이 중앙부에 인접하게 고정되고, 강판보(10)의 양단부와 제1새들(210) 사이에 제2새들(310)이 고정됨과 아울러, 상기 강판보(10)의 양측면에는 상기 제1새들(210)과 제2새들(310)의 내측으로 복수개의 보강판(220),(320)이 고정되고 상기 강판보(10)와 새들(210),(310) 및 보강판(220),(320)이 이루는 공간부에 특수콘크리트층(230),(330)이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 합성 정착보강부를 이용한 강판형교의 강선 보강장치.