KR100426611B1

KR100426611B1 - 교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치

Info

Publication number: KR100426611B1
Application number: KR10-2001-0036723A
Authority: KR
Inventors: 이상철
Original assignee: (주)제이스코리아
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2004-04-08
Also published as: KR20010084979A

Abstract

본 발명은 기존 교량이 교통량이 증대하거나 설계기준의 강화 등으로 보강의 필요성이 발생될 때 설치하는 교량의 빔 외부 강선 보강을 위한 연결장치에 관한 것으로, 단순교는 물론 특히 연속교에 있어서 연결형의 포물선 인장을 할 때 한 번의 연속 인장으로 한 교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치에 관한 것이다.

단순교의 빔 양단 상부에 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브에 정착되는 상부 새들과; 빔의 중앙 하부 양측에는 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 하부 새들로 이루어진다.

상기 빔은 2 이상의 연속교로써,

각각의 빔 양단 상부에 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브에 정착되는 상부 새들과; 각각의 빔 중앙 하부 양측에는 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 하부 새들로 이루어지되, 상기 상부 새들중 2 이상의 연속교 최양단 측에만 인장와이어가 고정되고, 나머지 상부 새들 및 하부 새들에서는 인장와이어가 안내되게 한 것을 특징으로 한다.

Description

교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치{Connecting device for enhancing steel wire for a bridge}

일반적으로 교량의 강선 보강은 교량에 있어서, 기존 교량에 있어서는 늘어나는 교통 하중에 대한 강도 보강 내지는 허용 기준 강도의 상향 조정 등, 신축 교량에 있어서는 구조물에 미치는 하중으로 인한 구조물의 변형이나 처짐 등을 방지하기 위하여 이를 바로 잡기 위한 이유로 설치된다.

1970년대 초부터 국내에 본격적으로 가설되기 시작한 PC(Prestessed Concre te)보 교량들의 노후화와 설계하중의 상향으로 인하여 기존 PC보의 보강이 불가피하게 되었다. 1990년 초부터 PC보의 강성을 보강하기 위한 방안으로 강판압착 공법, 탄소섬유 부착공법 및 외부 프리스트레스 도입공법이 개발되었다.

상기 방법중 최근에는 보강효과가 가장 뛰어난 것으로 평가된 외부 프리스트레스 도입공법이 가장 각광을 받고 있다.

외부 프리스트레스 도입공법은 1980년대 말부터 시작되어 PC보 교량에 적용되었지만 초기에는 시공상태의 불량 및 보강효과에 대한 의문 등으로 시공완료후, 짧은 기간내에 철거된 경우가 있을 정도로 기술력, 시공력이 부족하였다.

그러나 1990년 초부터 PC보 강선을 보강하기 위한 여러 방안들이 제안되어 현재까지 적용되어 시공되고 있다.

이러한 외부 프리스트레스 도입공법(External Prestressing Method)에 의한 PC보의 보강공법은 정착장치의 정착방법에 따라 크게 전단지지방식, 마찰지지방식 및 지압지지방식으로 나누어진다.

먼저 전단지지방식은, 보의 헌치부 안쪽에 앵커바용 구멍을 천공하여 철근을 배근한 후 콘크리트 정착부를 형성하여 외부 긴장재의 인장력을 지지하는 방식이다.

이러한 종래의 전단지지방식은 자재의 구입이 용이하고 경제적이며, 정착부와 본체의 재료가 동일하여 강성이 같고 일체성이 좋으나, 시공성이 나쁘고 품질확보에 어려움이 많다. 그리고 인장력에 대한 앵커볼트의 수가 많아 정착구의 크기가 커지게 된다.

천공 작업시에 기존 PS텐션을 손상시킬 우려가 있다.

콘트리트의 노후화로 강도가 약할 경우에는 앵커볼트의 인발 강도가 부족하여 정착부의 지지력이 감소할 수 있다.

그리고 마찰지지방식은 보의 헌치부 안쪽의 복부를 천공하여 PS강봉을 관통시켜 정착구를 고정하여 외부 긴장재의 인장력을 지지하는 방식이다.

이러한 마찰지지방식은 정착구의 크기가 작고 가벼우며 외관상 유지관리를 위한 관측이 용이하고, 필요시 재 인장 작업이 용이한 장점이 있으나, 정착부가 노출된 형식으로 보강후 유지관리가 필수적이다. 그리고 PS강봉의 인장력 손실에 따라 정착력이 감소할 수 있다. 또 새들에 집중력이 발생하여 상부에 균열이 발생할 우려가 있고, 천공부에서 보의 중앙방향으로 압축력이 작용하므로 콘크리트의 지압응력과 내부 철근의 손상 여부를 검토하여야 하며, 지점쪽 후면에는 인장력이 작용하므로 균열 여부를 검토하여야 하는 문제점이 있다.

한편 지압지지방식은 PC단부 마구리에 ㄷ자 형태의 지압판을 설치하여 정착부를 형성한 후단부의 지압력에 의해서 외부 긴장재의 인장력을 지지하는 방식이다.

이는 단부에서 압축력을 도입하므로 긴장효과를 보 내부에 균등하게 줄 수 있는 효과와 기 제작된 철물을 이용하여 시공기간을 단축할 수 있는 장점이 있으나, 지압판이 보 사이에 삽입되므로 보의 신축이음을 저해하는 원인이 될 수 있으며, PC보 단부의 파괴 우려가 높다. 그리고 PC보의 간격이 좁을 경우 시공상의 제약이 있게 되며, 인장력이 증가함에 따라서 들뜸현상(Prying Action)이 발생하여 지압 면에 부등압축력이 발생할 수 있다. 또한 인장력이 크게 도입될 경우 장기적으로 용접부의 파손여부에 대한 관리가 필요한 등의 문제점이 있다.

상기와 같은 종래의 공법에 대한 문제점을 종합하면, 현재까지 국내·외에서PC보의 보강공법으로 사용하고 있는 전단지지방식, 마찰지지방식 및 지압지지방식은 앞에서 서술한 바와 같이 시공성 및 기존 교량구조물의 건전성 확보측면에서 개선의 필요성이 지적되고 있으며 다음과 같은 문제점에 대한 보완대책이 검토되어야 한다.

PC보의 정착단에 보강을 위한 천공 혹은 앵커볼트 설치시 기존의 PC 강선이나 철근에 손상을 줄 수 있다.

시공당시에 비하여 PC보가 열화된 상태에서 응력집중이 많이 되어 있는 PC보 단부에 프리스트레스(Pre-stress)를 도입할 경우 정착장치 설치부위의 하중 지지력이 불충분하여 소요량의 프리스트레스를 도입하기 어렵다.

보강공사 완료후 천공부 및 앵커볼트 주변에 균열이 발생할 우려가 있으며 이 경우 기존 보의 안전성에 영향을 줄 수 있다.

기존의 내부 프리스트레스에 보강을 위한 외부 프리스트레스가 추가로 도입되어 PC보 단부에 큰 하중이 작용하므로 PC보의 압축변형으로 인한 교량 상부 슬래브에 균열 혹은 국부적인 파괴현상이 발생하여 교량의 안전성을 저해할 수 있다.(도 1 참조)

따라서 본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로써, 본 발명의 목적은, 첫째 PC강연선 정착장치의 하중전달 메카니즘을 개선하여 PC보의 손상을 방지한다. 둘째 연속적으로 설치된 PC 단순보의 보강을 위한 프리스트레스 도입시, PC보를 2연속 혹은 3연속으로 프리스트레스를 도입하여 PC보의 압축변형을억제하므로써 바닥판 슬래브의 균열발생을 방지할 수 있도록 새로운 형태의 개선된 PC보 보강방안을 제시함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 교량의 빔에 강도 보강을 위한 포물선 인장을 함에 있어서,

단순교의 빔 양단 상부에 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브에 정착되는 상부 정착 새들과;

빔의 중앙 하부 양측에는 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 하부 가이드 새들로 이루어진다.

상기 빔은 2 이상의 연속교로써,

연속 설치된 빔의 최외측 양단 상부에 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브에 정착되는 상부 정착 새들과;

상기 상부 정착 새들 정착위치를 제외한 빔 각각의 단부의 상부에 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브에 정착되는 상부 가이드 새들과;

각각의 빔 중앙 하부 양측에는 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 하부 가이드 새들로 이루어지되, 상기 상부 정착 새들중 2 이상의 연속교 최양단 측에만 인장와이어가 고정되고, 나머지 상부 가이드 새들 및 하부 가이드 새들에서는 인장와이어가 안내되게 한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 상부 정착 새들은,

일정간격과 폭으로 수직보강재가 고정된 베이스 플레이트;

상기 베이스 플레이트 저면에 빔의 폭을 수용하는, 양측으로 고정된 사이드플레이트; 및

상기 베이스 플레이트와 사이드 플레이트가 이루는 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한 쌍으로 일축선상에 구멍을 천공한 앵글브래킷으로 된 것을 특징으로 한다.

한편 상부 가이드 새들은,

일정간격과 폭으로 수직보강재가 고정된 베이스 플레이트;

상기 베이스 플레이트와 사이드 플레이트가 이루는 앵글면 부분에 어느 일측으로 하향 굴곡된 가이드 앵글이 고정 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고 하부 가이드 새들은,

일정 크기의 베이스 플레이트;

상기 베이스 플레이트의 양측 상부 및 하부로 빔의 폭을 수용하도록 고정된 사이드 플레이트; 및

상기 베이스 플레이트 위치 사이드 플레이트의 측면에 고정되어 가이드 채널을 이루게 한, 어느 일측으로 상향 굴곡된 앵글브래킷으로 된 것을 특징으로 한다.

한편 상기 베이스 플레이트 저면에는 하부로 연장된 사이드 플레이트 사이의 길이를 가지며 일정 간격으로 고정되는 보강 리브;와

상기 사이드 플레이트의 상부 외측면과 가이드 채널을 이루는 상면 사이에 형성되어진 앵글에 일정 간격의 보강 리브를 형성해서 된다.

한편 본 발명의 상부 정착 새들(10A)의 다른 실시예로써,

양측 저부에 좌우 한 쌍의 탭봉이 용접고정된 상부 플레이트;

상기 탭봉 대응위치에 홀을 갖는 한 쌍의 하부 플레이트;

상기 하부 플레이트 저면에 고정된 사이드 플레이트; 및

상기 각각의 하부 플레이트와 사이드 플레이트가 이루는 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한 쌍으로 일축선상에 구멍을 천공한 앵글브래킷으로 된 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 상부 정착 새들(10B)의 또다른 실시예로써,

보의 양측과 슬래브의 저면에 접하는 좌우 한 쌍의 앵글형 베이스 플레이트;

앵글면 부분에 고정되는, 전후 한 쌍으로 일축선상에 구멍을 천공한 앵글브래킷;

상기 앵글브래킷의 저면에 고정되는 바닥 플레이트;

상기 바닥 플레이트와 앵글형 베이스 플레이트가 이루는 앵글면에 고정되는 보강 리브로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 외부 강선 보강에 따른 부 모멘트와 인장력에 의하여 콘크리트 슬래브에 균열이 발생하는 것을 보인 개략도.

도 2는 본 발명의 연속교에 있어서 연결형의 포물선 인장상태를 보인 정면도.

도 3a는 본 발명의 상부 정착 새들 사시도.

도 3b는 본 발명의 상부 가이드 새들 사시도.

도 4는 본 발명의 하부 가이드 새들 사시도.

도 5a 및 도 5b는 도 2의 A-A선 확대 단면도 및 그 상세도.

도 6a 및 도 6b는 도 2의 B-B선 확대 단면도 및 그 상세도.

도 7a는 도 6b의 저면도.

도 7b는 도 2의 A부 확대도.

도 8a는 도 5b의 저면도.

도 8b는 도 2의 B부 확대 단면도.

도 9a는 본 발명의 상부 정착 새들의 다른 실시예 분리 사시도.

도 9b는 도 9a의 설치상태 단면도.

도 9c는 도 9a에 따른 상부 가이드 새들의 분리 사시도.

도 10a는 본 발명의 상부 정착 새들의 또다른 실시예 사시도.

도 10b는 도 10a의 설치상태 단면도.

도 10c는 도 10a에 따른 상부 가이드 새들의 분리 사시도.도 11a는 PC강선 및 바닥판 슬래브 보강도.도 11b는 사하중, 활하중 및 프리스트레스 긴장력 작용시 PC보에 작용하는 휨 모멘트도.

이하에서 본 발명을 첨부된 실시예의 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

도 2에서와 같이 교량의 빔에 강도 보강을 위한 포물선 인장을 함에 있어서,

단순교의 빔 양단 상부에 ∩형으로써 상부 콘크리트 슬래브(200)에 정착되는 상부 정착 새들(10)과;

빔(100)의 중앙 하부 양측에는 ∪형으로써 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 하부 가이드 새들(20)로 이루어지되 빔(100)의 양측면이 개방되게 정착되는 것을 특징으로 한다.

물론 상기 빔은 2 이상의 연속교로써 구성될 수 있는 것으로,

연속 설치된 빔의 최외측 빔(100) 양단 상부에 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브(200)에 정착되는 상부 정착 새들(10)과;

상기 상부 정착 새들 정착위치를 제외한 빔 각각의 단부의 상부에 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브에 정착되는 상부 가이드 새들(10G)과,

각각의 빔(100) 중앙 하부 양측에는 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 하부 가이드 새들(20)로 이루어지되, 빔의 양측면이 개방되게 정착되고 상기 상부 정착 새들중 2 이상의 연속교 최 양단측에만 인장와이어가 고정되며, 나머지 상부 새들 및 하부 새들에서는 인장와이어가 안내되게 한 것을 특징으로 한다.

상기의 예에서, 상부 정착 새들(10)은, 도 3 및 도 5a와 도 5b에서와 같이,

일정 간격과 폭으로 수직 보강재(11)가 고정된 베이스 플레이트(12);

상기 베이스 플레이트(12) 저면에 빔(100)의 폭을 수용하게, 양측으로 고정된 사이드 플레이트(13); 및

상기 베이스 플레이트(12)와 사이드 플레이트(13)가 이루는 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한쌍으로 일축선 상에 구멍을 천공한 앵글브래킷(14)으로 된 것을 특징으로 한다.

한편 상부 가이드 새들(10G)은,

상기 베이스 플레이트(12)와 사이드 플레이트(13)가 이루는 앵글면 부분에 어느 일측으로 하향 굴곡된 가이드 앵글(14G)에 고정 설치된 것을 특징으로 한다.

이때, 상부 정착 새들(10A)의 다른 실시예로써, 도 9a 및 도 9b에서와 같이,

양측 저부에 좌우 한 쌍의 탭봉(11A)이 일정간격으로 용접 고정된 상부 플레이트(12A);

상기 탭봉 대응위치에 홀(h)과 상기 탭봉의 관통후 조립되는 너트(N)을 갖는 한 쌍의 하부 플레이트(12a);

상기 하부 플레이트(12a) 저면에 고정된 사이드 플레이트(13a); 및

상기 각각의 하부 플레이트(12a)와 사이드 플레이트(13a)가 이루는 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한 쌍으로 일축선상에 구멍(H)을 천공한 앵글브래킷(14A)으로 구성된다.

이때의 상부 가이드 새들(10G)은 도 9c에서와 같이 상기 상부 정착 새들 (10A)과 대동한 구성이되, 앵글브래킷(14A)을 삭제하고 하부 플레이트(12a)와 사이드 플레이트(13a)가 이루는 앵글면에 대응고정되어 대체로 사각의 가이드관을 형성하게 어느 일측으로 굴곡된 가이드 앵글(14G)은 고정하면 될 것이다.

그리고 도 10a 및 도 10b에서와 같이, 상부 정착 새들(10B)의 또다른 실시예로써,

보의 양측과 슬래브의 저면에 접하는 좌우 한 쌍의 앵글형 베이스 플레이트 (12B);

앵글면 부분에 고정되는, 전후 한 쌍으로 일축선상에 구멍(H)을 천공한 앵글브래킷(14B);

상기 앵글 브래킷의 저면에 고정되는 바닥 플레이트(12b);

상기 바닥 플레이트(12b)와 앵글형 베이스 플레이트(12B)가 이루는 앵글면에 고정되는 보강 리브(12R)로 구성된다.

이때의 상부 가이드 새들(10G₂)은 도 10c에서와 같이 상기 상부 정착 새들 (10B)과 대동한 구성으로써 보의 양측과 슬래브의 저면에 접하는 좌우 한 쌍의 앵글형 베이스 플레이트(12B)와 대응고정되어 대체로 사각의 가이드관을 형성해서 어느 일측으로 굴곡된 가이드앵글(14G₂)을 고정하면 될 것이다.

한편 하부 새들(20)은 도 4, 도 6a, 도 6b 및 도 7a, 도 7b에서와 같이,

일정 크기의 베이스 플레이트(22);

상기 베이스 플레이트(22)의 양측 상부 및 하부로 빔(100)의 폭을 수용하도록 고정된 사이드 플레이트(23); 및

상기 베이스 플레이트(22) 위치 사이드 플레이트(23)의 측면에 고정되어 가이드 채널을 이루게 한, 어느 일측으로 상향 굴곡된 앵글브래킷(24)으로 된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 베이스 플레이트(22) 저면에 하부로 연장된 사이드 플레이트 (23) 사이의 길이를 가지며 일정 간격으로 고정되는 보강 리브(25);와

상기 사이드 플레이트(23)의 상부 외측면과 가이드 채널을 이루는 상면 사이에 형성되어진 앵글에, 일정 간격의 보강 리브(26)를 형성해서 된다.

이를 첨부 도면에 의해 설치에 따른 작용을 설명한다.

먼저 기존의 보를 보강하기 위해 상부 정착 새들(10)을 설치하기 위해서는 보의 양단 근처의 상부에 씌워진 상부 콘크리트 슬래브(200)를 걷어 낸다. 그리고 상부 정착 새들(10)을 빔(100)의 양단 상부에 안장을 얹듯이 씌운다. 그러면 베이스 플레이트(12)와 사이드 플레이트(13)로 이루어지는 채널의 홈부가 안착되고, 베이스 플레이트(12) 사이에 일정 배열 간격으로 세워 설치된 수직보강재(11)들에 수평 보강재로써 철근(15) 등을 배근하고 새로운 콘크리트 슬래브(200)를 타설 양생한다.

이때 수직보강재(11)는 철근 등으로도 가능하나 본 발명에서는 스터드 볼트로 하여서 상부에 위치되는 스터드 볼트의 머리부에 의해 결합력을 보다 양호하게 한다. 즉, 상기에서는 상부 정착 새들(10)이 기존의 빔(100)에 직접적인 결합구조가 필요없이 지압 지지방식으로 하중을 받을 것이다. 즉, 상부 정착 새들의 정착력은 콘크리트 슬래브(200)가 담당하게 된다. (도 2 및 도 3, 도 5a, 도 5b 참조)

한편 연속교로써 적어도 2 이상의 빔이 설치될 때에는 상부 가이드 새들 (10G)이 설치되는데, 이는 상기에서 설명한 상부 정착 새들(10)과 대동하고 다만 와이어 인장선의 안내를 위해 가이드 앵글(14G)이 변경 설치되었다는 것이다.

그리고 도 9a 및 9b에 따른 본 발명의 다른 실시예의 상부 정착 새들(10A)은 기존의 콘크리트 슬래브(200)를 철거하지 않고 아스팔트 포장면(210)만 제거한 후 상부 정착 새들(10A)은 기존의 상부 정착 새들(10A)을 설치하게 한 것으로 부분 교통 통제가 가능하게 하는 경우이다.

즉, 포장면(210)만 걷어낸 후 천공기로 콘크리트 슬래브(200)의 설계된 위치에 구멍(200H)을 천공한 후, 상부 플레이트(12A)의 탭봉(11A)이 상기 구멍(200H)에 삽입 관통되게 얹으면 탭봉(11A)의 선단이 콘크리트 슬래브(200)의 하부로 관통 돌출되고, 여기에 좌우 한 쌍의 하부 플레이트(12a)의 홀(h)을 끼워맞추고 너트(N)를 조임하여 설치한다.

그리고 사이드 플레이트(13a)와 앵글브래킷(14A)으로 구성된 것은 상부 새들 (10)의 작용과 같다.

또 도 10a 및 도 10b에 따른 본 발명의 다른 실시예의 상부 정착 새들(10B)은 교통 통제가 불가능한 경우의 상부 새들 실시예로써 콘크리트 슬래브(200)의 저면과 보(100)의 양측면에 일정간격으로 앵글형 베이스 플레이트(12B)의 홀(H) 대응위치에 홈(200h,100h)을 천공하고, 앵글형 베이스 플레이트(12B)를 앵커수단으로 결합 고정한 것이다.

이 역시 앵글브래킷(14B)의 기능과 작용은 상기의 본 발명의 설명과 같고, 바닥 플레이트(12b)와 보강 리브(12R)는 상부 새들의 보강을 위한 것이다.

물론 상기 다른 실시예들의 상부 장착 새들(10A,10B)은 단순교일 때이고, 그 이상의 빔이 설치되는 연속교에서는 각각 가이드 앵글(14G₁,14G₂)을 부설하여 인장 와이어의 가이드를 이루게 할 것이다.

한편 상기 예에서는 상부에 손대지 못할 구조물이 있는 경우의 건축구조물의 보 요소에도 적용 가능하다.

한편 하부 가이드 새들(20)은 역시 도 2 및 도 4에서와 같은 하부 가이드 새들(20)을 도 6a 및 도 6b에서와 같이 베이스 플레이트(22)와 사이드 플레이트(23)이루는 채널의 홈부가 빔(100)의 하부를 감싸게 삽입하여 틈새를 에폭시수지로 충진하고, 사이드 플레이트(23)의 측면으로부터 빔(100)에 드릴링하여 매입구(110)를 삽입한 상태에서 탭봉 (B)을 결합하여 너트(N)로 고정 체결한다.

이때 앵글 브래킷(24)이 어느 일측으로 상향 굴곡진 이유는 추후 설명할 인장 강선이 상부로 향함에 있어서 유연한 안내를 이루기 위해서이다.

상기와 같은 방식으로 상부 정착 새들(10)과 상부 가이드 새들(10G) 및 하부 새들(20)을 정위치에 장착 고정한 후, 단순교든 연속교든 최양단이 고정단이 되고, 그 사이에서는 슬라이드되어 인장력만 갖는 가이드부로써, 고정단은 도 2, 도 5a, 도 5b 및 도 6a, 도 6b에서와 같이, 인장강선(W)의 끝단 나사부(S)를 앵글 브래킷 (13)의 구멍(H)에 관통시켜서 너트(N)로 체결고정해서 된다. 물론 주지의 쐐기고정방식으로 하더라도 본 발명의 기술적 범주에 속할 것이다. 이렇게 일단을 고정하고, 인장강선(W)을 주지의 인장기에 의해 인장하면서 타단을 같은 방식으로 고정하면 된다.

이때 그 사이의 하부 가이드 새들(20) 또는 상부 가이드 새들(10G)에서는 인장강선(W)이 인장기의 잡아당김에 따라 안내만 된다.

즉, 하부 가이드 새들(20)에서는 사이드 플레이트(23)의 하부와 앵글브래킷 (23)으로 이루는 가이드 채널에 의해 안내되고, 상부 가이드 새들(10G)에서는 가이드앵글(14G)을 통하여 가이드된다.

한편 하부 가이드 새들(20)의 보강 리브(25,26)는 말그대로 하부 가이드 새들(20)의 강도 보강을 위한 것이다.

어떠한 보강을 위한 리브 또는 브래킷 등의 추가 구성은 본 발명의 기술적 요지안에서 다양하게 실시할 수 있는 것으로 본 발명의 요지에 속한다 할 것이다.

이상과 같이 설치되는 본 발명은 앞에서 열거한 기존의 보강공법들은 각각의 공법에 따라 시공의 편리성 및 보수성 등의 장점을 갖고 있으나, 열화현상이 진행되고 응력이 집중되어 있는 PC보 단부에 정착장치를 설치하므로 충분한 보강 긴장력 도입의 한계, 시공완료후 정착부 주변의 과도한 응력 집중으로 인한 균열발생, 정착장치의 이동 가능성을 내포하고 있으며, 노출된 정착구에 대한 지속적인 유지관리가 수반되지 않을 경우에는 시공후 일정기간이 경과함에 따라 보강의 효과가 현저히 감소되고 교량의 내구성이 저하될 수 있으나,

본 발명은 이러한 PC교량 보강시의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상부 새들(10) 및 정착장치의 위치를 상부 콘크리트 슬래브에 위치하도록 하여, 기존 PC보에는 정착장치 설치에 따른 구조적 손상을 방지하고, 부재의 도심과 PC강선 간의 편심 거리를 최대화 함으로써 교량의 외부 하중 증가시 발생하는 모멘트(Moment) 및 전단력을 효과적으로 상쇄시키기 때문에 내하력의 보강이 용이하다.

또한 기존의 단순지지 PC보를 연속화하여 상부 콘크리트 슬래브와 같이 연속구조계(Continuous Structural System)로 변환시킴으로써 PC보와 슬래브의 구조적인 일체 거동을 확보할 수 있으며, 외력에 의해 PC보의 지지점에 발생하는 부모멘트는 절곡배치된 PC강선의 반작용력으로 상쇄시켜 슬래브의 응력을 제거함으로써 균열의 발생을 방지함은 물론 기존에 발생된 균열을 보수하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 보강방안 특징은 다음과 같다.

가. 구조적 측면

1) 기존의 PC보 보강을 위한 외부 Pre-stress 정착장치와는 달리 PC보 상부의 콘크리트 슬래브에 정착장치를 설치하여 콘크리트 열화 및 응력 집중으로 취약해진 기존 PC보 단부의 구조적 건전성 저하를 방지함으로써 PC보의 안전성을 유지하면서 보강에 충분한 프리스트레스 도입을 가능케 한다.

또한 2경간 이상의 단순지지형 PC보를 갖는 교량의 경우 PS강선을 연속적으로 설치하여 PC보와 슬래브를 일체화시키므로 단순 지지 PC보에서 발생하는 프리스트레스로 인한 PC보의 변형을 유발치 않으므로 상부 슬래브의 균열을 방지한다.

교량의 등급 상향을 위한 바닥판 슬래브 보강 및 PC 긴장재의 설치후의 교량은 도 11a에서와 같은 단면을 갖게 된다.

본 공법에 의해 보강된 교량은 위의 보강도에 나타난 바와 같이 교량 등급 상향을 위한 보강 바닥판 슬래브 사하중 및 보강공사 완료후 증가된 차량 하중 (DB18-DB24로 차량 하중 증가)에 의한 추가적인 활하중이 외력으로 작용하게 되며 여기에 이들 외부 하중에 저항하기 위한 PC 긴장재에 의한 보강 내하력이 작용하게된다.

사하중, 활하중 및 프리스트레스 긴장력의 작용시 PC보에 작용하는 휨모멘트는 도 11b의 그림과 같다.

2) 외부강선 배치를 구조적으로 가장 유리한 곡선으로 배치하여 강선 인장시 손실을 최소화 하였으며, 보강 하중의 크기도 균등하게 분산하여 하중집중으로 인한 문제를 해결하여 구조적으로 가장 안전한 상태를 유지하도록 하였다 (공법개요도 참조).

3) 정모멘트를 받는 하부 새들(SADDLE)과 부모멘트를 받는 상부 새들 또는 정착장치간의 거리가 가장 큰 공법으로 보강에 필요한 상향력을 최대화 할 수 있으므로 구조적 보강효과가 기존 타공법에 비하여 가장 유리하다.

나. 시공 및 공법의 적용측면

1) 기존 공법들은 단순 지지보에 적용 가능한 공법이지만 본 공법은 단순 지지보는 물론 연속보에도 적용 가능하다.

2) 강선 긴장을 2연속, 3연속의 경우에도 1회 긴장작업으로 가능하도록 하여 강선 긴장에 소요되는 공기를 단축할 수 있다.

3) 정착장치는 볼트와 너트식으로 하여 정착장부 활동에 의한 손실을 최소화 하였으며, 필요시 재 긴장이 용이하도록 하였다.

4) 본 공법은 상부 콘크리트 슬래브에 정착장치를 매입하므로 교통통제가 필요하다. 그러나, 대부분의 교량 등급향상 또는 보강공사시(특히 단순지지보를 연속보로 할 경우)는 신축이음부 및 슬래브 보강공사가 수반되므로 본 공법으로 인한 교통통제 기간은 별도로 필요하지 않다.

다. 유지관리 측면

1) 강선은 폴리에틸렌수지로 피복된 강연선을 사용하여 부식으로 인한 문제가 없으며, 또한 부식에 대한 유지관리가 필요없다.

2) 단순지지로 되어 있는 교량 상부구조를 2연속, 3연속 슬래브 구조로 변화시킬 경우, 차량의 주행성 향상 및 신축이음부 축소에 따른 유지보수비가 절감된다.

따라서 본 발명에 의한 적용범위는 등급 상향 또는 내하력 저하로 인한 구조적 보강이 필요한 PC보(Beam)구조에 적합하다. 즉, 본 발명의 특성상 콘크리트 슬래브에 정착판을 매입하므로 단순지지로 된 상부 구조를 2연속 또는 3연속 슬래브로 연속화 할 경우에 가장 적합하다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 연결형의 포물선 인장을 할 때, 최근 기존의 2등급 교량(DB18)을 1등급 교량(DB24)으로 상향시키고자 하여 교량에 대한 정밀 안전진단을 실시하여 그 결과에 따라서 철거 및 재시공, 보수, 보강 등의 여부를 결정하고 있다.

본 발명의 경우에는 교량 상부 구조의 가장 주요 부재인 주형(Main Beam)에 아무런 구조적 손상없이 정착장치를 설치할 수 있으며, 또한 정확한 구조해석을 통하여 외부 하중에 의한 정.부 모멘트를 상쇄할 수 있는 위치 및 외부 프리스트레스를 도입 가능하다.

이러한 장점으로 인하여 기존 교량의 안전성 및 내구성을 크게 보강 및 향상시킬 수 있으므로 교량 상부구조의 보강방안으로는 가장 효과적인 공법이다. 특히 교량등급 상향 공사에 가장 적합하다.

또한 본 발명은 단순지지로 되어 있는 교량 상부 구조를 2연속 또는 3연속 슬래브 구조로 변환시켜 차량의 주행성 향상 및 신축이음부 축소에 따른 유지보수비가 절감된다.

한편, 본 발명은 상기 실시예의 도면에만 한정되지 아니하고 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims

교량의 빔에 강도 보강을 위한 포물선 인장을 함에 있어서,

단순교의 빔 양단 상부에 ∩형으로써 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브(200)에 정착되는;

일정간격과 폭으로 수직 보강재(11)가 고정된 베이스 플레이트(12), 상기 베이스 플레이트(12) 저면에 빔(100)의 폭을 수용하는, 양측으로 고정된 사이드 플레이트(13), 및 상기 베이스 플레이트(12)와 사이드 플레이트(13)가 이루는 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한쌍으로 일축선 상에 구멍(H)을 천공한 앵글브래킷(14)으로 된 상부 정착 새들(10);

빔(100)의 중앙 하부 양측에는 ∪형으로써 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 저면에 하부로 연장된 보강리브(25)를 가지는 일정 크기의 베이스 플레이트(22), 상기 베이스 플레이트(22)의 양측 상부 및 하부로 빔(100)의 폭을 수용하도록 고정된 사이드 플레이트(23), 및 상기 베이스 플레이트(22) 위치 사이드 플레이트(23)의 측면에 고정되어 가이드 채널을 이루게한, 어느 일측으로 상향 굴곡된 앵글브래킷(24)으로 된 하부 가이드 새들(20)로 이루어지되 빔의 양측면이 개방되게 정착되는 것을 특징으로 한 교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치.
제 1 항에 있어서, 상기 빔은 2 이상의 연속교로써,

연속 설치된 빔의 최외측 빔(100) 양단 상부에 안장식으로 얹어서 상부 콘크리트 슬래브(200)에 정착되는 일정간격과 폭으로 수직 보강재(11)가 고정된 베이스 플레이트(12), 상기 베이스 플레이트(12) 저면에 빔(100)의 폭을 수용하는, 양측으로 고정된 사이드 플레이트(13), 및 상기 베이스 플레이트(12)와 사이드 플레이트(13)가 이루는 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한쌍으로 일축선 상에 구멍(H)을 천공한 앵글브래킷(14)으로 된 상부 정착 새들(10);

상기 위치를 제외한 빔(100) 각각의 상부에 안장식으로 콘크리트 슬래브 (200)에 정착되는 상부 가이드 새들(10G), 및 각각의 빔(100) 중앙 하부 양측에는 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 저면에 하부로 연장된 보강리브(25)를 가지는 일정 크기의 베이스 플레이트(22), 상기 베이스 플레이트(22)의 양측 상부 및 하부로 빔(100)의 폭을 수용하도록 고정된 사이드 플레이트(23), 및상기 베이스 플레이트(22) 위치 사이드 플레이트(23)의 측면에 고정되어 가이드 채널을 이루게한, 어느 일측으로 상향 굴곡된 앵글브래킷(24)으로 된 하부 가이드 새들(20)로 이루어지되, 빔의 양측면이 개방되게 정착되고, 상기 상부 새들중 2 이상의 연속교 최 양단 측에만 인장와이어가 고정되며, 나머지 상부 가이드 새들 및 하부 새들에서는 인장와이어가 안내되게 한 것을 특징으로 한 교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치.
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제 2항에 있어서, 상부 가이드 새들(10G)은 일정간격과 폭으로 수직 보강재 (11)가 고정된 베이스 플레이트(12);

상기 베이스 플레이트(12) 저면에 빔(100)의 폭을 수용하는, 양측으로 고정된 사이드 플레이트(13); 및

상기 베이스 플레이트(12)와 사이드 플레이트(13)가 이루는 앵글면 부분에 어느 일측으로 굴곡된 가이드 앵글(14G)이 고정설치된 것을 특징으로 한 교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치.
제 2항에 있어서, 상부 가이드 새들(10G₁)은 양측 저부에 좌우 한 쌍의 탭봉 (11A)이 용접고정된 상부 플레이트(12A);

상기 탭봉 대응위치에 홀(h)을 갖는 한 쌍의 하부 플레이트(12a);

상기 하부 플레이트(12a) 저면에 고정된 사이드 플레이트(13a); 및

상기 각각의 하부 플레이트(12a)와 사이드 플레이트(13a)가 이루는 앵글면 부분에 대응고정되어 사각의 가이드관이 형성되게 어느 일측으로 굴곡된 가이드 앵글(14G₁)이 고정된 것을 특징으로 한 교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치.
교량의 빔에 강도 보강을 위한 포물선 인장을 함에 있어서,

단순교의 빔(100)측면과 슬래브(200)저면에 정착되는;

보(100)의 양측과 콘크리트 슬래브(200)의 저면에 접하는 좌우 한 쌍의 앵글형 베이스 플레이트(12B), 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한 쌍으로 일축선상에 구멍(H)을 천공한 행글 브래킷(14), 상기 앵글브래킷의 저면에 고정되는 바닥 플레이트(12b), 상기 바닥 플레이트와 앵글형 베이스 플레이트가 이루는 앵글면에 고정되는 보강 리브(12R)로 구성된 상부 정착 새들(10B)과;

빔(100)의 중앙 하부 양측에는 역시 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 저면에 하부로 연장된 보강리브(25)를 가지는 일정 크기의 베이스 플레이트(22), 상기 베이스 플레이트(22)의 양측 상부 및 하부로 빔(100)의 폭을 수용하도록 고정된 사이드 플레이트(23), 및 상기 베이스 플레이트(22) 위치 사이드 플레이트(23)의 측면에 고정되어 가이드 채널을 이루게한, 어느 일측으로 상향 굴곡된 앵글브래킷(24)으로 된 하부 가이드 새들(20)로 이루어진 것을 특징으로 한 교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상부 정착 새들(10A)은,

양측 저부에 좌우 한 쌍의 탭봉(11A)이 용접고정된 상부 플레이트(12A);

상기 탭봉 대응위치에 홀(h)을 갖는 한 쌍의 하부 플레이트(12a);

상기 하부 플레이트(12a) 저면에 고정된 사이드 플레이트(13a); 및

상기 각각의 하부 플레이트(12a)와 사이드 플레이트(13a)가 이루는 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한 쌍으로 일축선상에 구멍(H)을 천공한 앵글브래킷(14A)으로 된 것을 특징으로 한 외부 강선 보강을 위한 연결장치.
제 6 항에 있어서, 상기 빔은 2 이상의 연속교로써,

연속 설치된 빔의 최외측 빔(100) 측면과 슬래브 저면에 정착되는;

일정간격과 폭으로 수직 보강재(11)가 고정된 베이스 플레이트(12), 상기 베이스 플레이트(12) 저면에 빔(100)의 폭을 수용하는, 양측으로 고정된 사이드 플레이트(13), 및 상기 베이스 플레이트(12)와 사이드 플레이트(13)가 이루는 앵글면 부분에 고정되는, 전후 한쌍으로 일축선 상에 구멍(H)을 천공한 앵글브래킷(14)으로 된 상부 정착 새들(10)과;

상기 위치를 제외한 빔(100) 각각의 측면과 슬래브(200)저면에 정착되는 보(100)의 양측과 콘크리트 슬래브(200)의 저면에 접하는 좌우 한 쌍의 양글형 베이스 플레이트(12B) 및 앵글면 부분에 대응고정되어 사각관이 형성되게 어느 일측으로 굴곡된 가이드 앵글(14G₂)이 고정된 상부 가이드 새들(10G); 및

각각의 빔(100) 중앙 하부 양측에는 빔의 하부에서 안장식으로 씌워져 빔에 고정되는 저면에 하부로 연장된 보강리브(25)를 가지는 일정 크기의 베이스 플레이트(22), 상기 베이스 플레이트(22)의 양측 상부 및 하부로 빔(100)의 폭을 수용하도록 고정된 사이드 플레이트(23), 및 상기 베이스 플레이트(22) 위치 사이드 플레이트(23)의 측면에 고정되어 가이드 채널을 이루게한, 어느 일측으로 상향 굴곡된 앵글브래킷(24)으로 된 하부 가이드 새들(20)로 이루어지되, 빔의 양측면이 개방되게 정착되고, 상기 상부 새들중 2 이상의 연속교 최 양단 측에만 인장와이어가 고정되며, 나머지 상부 가이드 새들 및 하부 새들에서는 인장와이어가 안내되게 한 것을 특징으로 한 교량의 외부 강선 보강을 위한 연결장치.
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