KR100393103B1 - 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬라브 하부에 설치된 탄성 보강 부재의 상향 탄성력에 의해 상향으로의 내하력을 증진시킬 수 있는 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법은, 기존 교량의 교각과 교각 사이의 슬라브 하면의 보강보 하부에 복수의 보강 기둥을 세우는 단계; 상기 보강 기둥 하부에 탄성력을 갖는 보강 부재를 설치하는 단계; 상기 탄성 보강 부재 하부에 상부의 보강 기둥 및 보강 부재를 지지하기 위한 지지 구조체를 설치하는 단계; 및 상기 탄성 보강 부재에 유압잭을 이용하여 소정 크기의 압력을 인가하여 탄성 보강 부재에 의한 상향 탄성력을 발생시키는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 교량의 슬라브 하면에 설치된 탄성 보강 부재의 상향 탄성력을 교량의 내하력 보강에 이용하므로, 종래의 강판 보강공법이나 탄소 섬유 보강공법에서의 교량의 표피를 제거해야 하는 번거로움이나 사용재료의 품질관리상의 어려움 등을 원천적으로 해결할 수 있다. 또한, 종래의 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법에 따른 교량의 취약부에의 손상 및 균열 발생 등과 같은 문제점을 일으킴없이 교량의 내하력을 한층 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법{Method for reinforcing resistance force of a bridge using repulsing force of elastic fulcrum}

본 발명은 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 관한 것으로서, 특히 교량의 슬라브 하면의 보강보에 보강 기둥을 세우고, 보강 기둥 하부에 탄성 보강 빔을 설치하여 유압잭에 의해 탄성 보강 빔에 일정 하중을 인가함으로써 탄성 보강 빔의 상향 탄성력에 의해 상향으로의 내하력을 증진시킬 수 있는 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 관한 것이다.

현재, 국내 교량의 절반 이상은 총중량 32톤을 견디는 2등급 교량이 차지하고 있는 바, 이들 교량은 교량의 내하력보다 큰 차량의 통과로 인해 손상이 가속화되고 있다. 이를 방지하기 위해서는 기존 교량의 내하력을 증가시켜 통과 하중을 상향함으로써 교량의 내구성을 증진시키는 효율적이고 경제적인 보수, 보강 공법의 개발이 시급하다.

통상, 콘크리트 구조물에서는 과하중이 작용하거나, 내하력이 부족한 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 교각(101) 위에 설치된 교량 주형(102)이 하중을 이기지 못하여 휨 또는 처짐에 의한 휨인장 균열이 발생하게 된다. 이와 같이 교량이 손상된 경우 사용되는 현재의 교량 보수, 보강공법으로는 PS 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 공법이나 강판 보강, 혹은 탄소 섬유 보강 등과 같은 부착식 보강 공법이 있다. 강판 보강공법이나 탄소 섬유 보강공법은 슬라브교의 보강에 적합한 공법이라 할 수 있으나, 철판이나 탄소 섬유를 기존 교량에 전단 연결재로서 연결하기 위한 전단 연결재 시공을 위해 기존 교량의 표피를 제거해야 하는 번거로움이 있고, 전단 연결재의 손상이 있는 경우 보강 효과가 현저히 저하되는 단점이 있다. 또한, 사용재료의 품질관리와 시공이 철저히 시행되지 않으면 추후에 보강재의 탈락 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 품질관리에 신중을 기해야 하는 어려움이 있다. 따라서, 최근에는 PS 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법이 널리 사용되고 있다. 이 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법은 강선 단부에 앵커를 설치하는 방식에 따라 몇 가지의 공법으로 분류된다. 즉, 단부의 앵커가 지점에서 상당히 떨어진 복부에 관통 구멍을 형성하여 정착구를 설치하는 방법과, 지점 가까이의 주형 표면에 앵커 볼트를 이용하여 정착구를 설치하는 방법, 그리고 단부를 강재 브라켓으로 둘러싸서 정착구를 만드는 방법 등으로 구분된다. 그러나, 이와 같은 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법은 복부에 관통 구멍을 뚫어야 하기 때문에 기존 교량의 취약부에 손상을 준다는 점과, 프리스트레싱에 의한 힘이 관통 구멍에 집중될 경우 구멍 주변에 높은 인장력이 발생하여 구멍의 지점측에 균열이 발생하는 점 등의 문제점이 있다. 또한, 강재의 정착 브라켓을 다수의 앵커 볼트로 고정하기 위하여 기존 교량의 표층부에 구멍을 뚫어야 하는데, 교량 내부의 철근으로 말미암아 구멍을 뚫기가 쉽지 않고, 또한 내부의 철근에 손상을 주지 말아야 하는 등의 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 사항들을 감안하여 창출된 것으로서, 교량의 슬라브 하면의 보강보에 보강 기둥을 세우고, 보강 기둥 하부에 탄성 보강 부재를 설치하여 유압잭에 의해 탄성 보강 부재에 일정 하중을 인가함으로써 탄성 보강 부재의 상향 탄성력에 의해 상향으로의 내하력을 증진시킬 수 있는 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 교량 주형에 휨인장 균열이 발생된 상태를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 따라 교량의 내하력 보강시공이 이루어진 상태를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101,201...교각 102,202...교량 주형

203...슬라브 204...보강보

205...보강 기둥 206...유압잭

207...탄성 보강 부재 208...지지 구조체

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탄성지점의 반발력을 이용한교량의 내하력 보강 방법은,

기존 교량의 교각과 교각 사이의 슬라브 하면의 보강보 하부에 복수의 보강 기둥을 세우는 단계;

상기 보강 기둥 하부에 탄성력을 갖는 보강 부재를 설치하는 단계;

상기 보강 부재 하부에 상부의 보강 기둥 및 보강 부재를 지지하기 위한 지지 구조체를 설치하는 단계; 및

상기 보강 부재에 유압잭을 이용하여 소정 크기의 압력을 인가하여 보강 부재에 의한 상향 탄성력을 발생시키는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 따라 교량이 보강 시공된 상태를 보여주는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법은 기존 교량의 교각(201)과 교각(201) 사이의 슬라브(203) 하면의 보강보(204) 하부에 복수의 보강 기둥(205)을 세우는 단계(보강 기둥 설치단계)와; 그 보강 기둥(205) 하부에 탄성력을 갖는 보강 부재(207)를 설치하는 단계(탄성 보강 부재 설치단계)와; 그 탄성 보강 부재(207) 하부에 상부의 보강 기둥(205) 및 탄성 보강 부재(207)를 지지하기 위한 지지 구조체(208)를 설치하는 단계(지지구조체 설치단계); 및 상기 탄성 보강 부재(207)에 유압잭(206)을 이용하여 소정 크기의 압력을 인가하여 탄성 보강 부재(207)에 의한 상향 탄성력을 발생시키는 단계(유압잭을 이용한 상향력 발생단계)를 포함하여 구성된다.

상기 보강 기둥 설치단계에서의 보강 기둥(205)으로는 통상 소정의 직경과두께를 갖는 일반적인 원형 강관이 사용된다. 그러나, 경우에 따라서는 사각 기둥이나 육각 기둥 등 다각형 기둥이 사용될 수도 있다. 보강 기둥(205)을 보강보 (204)에 고정시키는 방법은, 그 몸체의 대략 네 모서리 부위에 볼트 체결을 위한 관통공이 형성되어 있는 4각형 형태의 철판으로 된 고정브라켓(미도시)을 용접에 의해 보강 기둥(205)에 직각으로 결합시키고, 고정브라켓을 볼트 체결에 의해 상기 보강보(204)에 고정시킴으로써 보강 기둥(205)을 보강보(204)에 고정시키게 된다. 이때, 물론 이와 같은 볼트 체결을 위해 보강보(204)에는 앵커 볼트가 설치된다.

상기 탄성 보강 부재 설치단계에서의 탄성 보강 부재(207)로는 판스프링이 사용된다. 여기서, 이 판스프링은 소정의 탄성계수를 갖는 크기가 각각 다른 다수의 직사각형 형태의 철판이 다층으로 적층된 구조로 구성된다.

상기 지지구조체 설치단계에서의 지지 구조체(208)는 교량의 교각(201)과 교각(201) 사이에 설치되는 철근 콘크리트 구조물로서, 하나의 별도의 교각 역할도 겸하게 된다.

상기 유압잭을 이용한 상향력 발생단계에서의 유압잭(206)은 유압을 이용하여 들어올리는 힘을 얻는 하나의 장치요소이다. 이와 같은 유압잭(206)은 통상 잭 본체와 유압 펌프가 일체로 되어 있는 일체식과, 잭 본체와 유압 펌프가 분리되어 있는 분리식으로 구분된다. 본 발명의 방법에서는 일체식과 분리식이 모두 채용 가능하지만, 잭 본체가 수중에 침잠될 수 있는 점 등을 고려할 때, 바람직하게는 분리식 유압잭(206)이 채용된다. 도 2에서 참조 번호 202는 교량 주형을 나타낸다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법은 교량의 슬라브 하면의 보강보에 보강 기둥을 세우고, 보강 기둥 하부에 탄성 보강 부재를 설치하여, 탄성 보강 부재에의 일정 하중 인가에 의한 탄성 보강 부재의 상향 탄성력을 발생시킴으로써 교량의 내하력을 보강하므로, 종래의 강판 보강공법이나 탄소 섬유 보강공법에서의 교량의 표피를 제거해야 하는 번거로움이나 사용재료의 품질관리상의 어려움 등을 원천적으로 해결할 수 있다. 또한, 종래의 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법에 따른 교량의 취약부에의 손상 및 균열 발생 등과 같은 문제점을 일으킴없이 교량의 내하력을 한층 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 기존 교량의 교각과 교각 사이의 슬라브 하면의 보강보 하부에 복수의 보강 기둥을 세우는 단계;

   상기 보강 기둥 하부에 탄성력을 갖는 보강 부재를 설치하는 단계;

   상기 탄성 보강 부재 하부에 상부의 보강 기둥 및 탄성 보강 부재를 지지하기 위한 지지 구조체를 설치하는 단계; 및

   상기 탄성 보강 부재에 유압잭을 이용하여 소정 크기의 압력을 인가하여 탄성 보강 부재에 의한 상향 탄성력을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 탄성력을 갖는 보강 부재로 소정의 탄성계수를 갖는 크기가 각각 다른 다수의 직사각형 형태의 철판이 다층으로 적층된 구조를 갖는 판스프링이 사용되는 것을 특징으로 하는 탄성지점의 반발력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법.