KR100492335B1 - 교량하부구조물 내진보강방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR100492335B1
KR100492335B1 KR10-2002-0014533A KR20020014533A KR100492335B1 KR 100492335 B1 KR100492335 B1 KR 100492335B1 KR 20020014533 A KR20020014533 A KR 20020014533A KR 100492335 B1 KR100492335 B1 KR 100492335B1
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Abstract

본 발명은 교량하부구조물 내진보강방법 및 그 장치에 관한 것으로, 교량하부구조물의 교각(100) 하측부와, 상측부에 긴장재 고정부재(200),(210)를 각각 고정하고, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)에 컬럼부 보강체결부재(300)를 하나 이상 고정하며, 다수개의 긴장재(400)를 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치하여, 그 상,하단부를 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정하고, 상기 각 긴장재(400)를 컬럼부 보강체결부재(300)의 체결링(310)에 각각 고정하며, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강층(500)을 형성하는 구성으로 되어 있다. 이러한 본 발명은 복합적인 내진방안을 위하여 개발된 것으로, 교량하부구조물의 지반 지지력 증대효과와 전도에 대한 대비효과를 증대시켜 전도 및 손괴를 막을 수 있고, 구조물 단면 확대를 위한 철근의 배근을 용이하게 할 수 있으며, 교량하부구조물의 상단에서 하단까지 철재 또는 복합재 판과 긴장재를 수직으로 체결하고, 긴장재와 지반에 설치되는 어스앵커와 일체화됨을 꾀하여 종합적 거동을 통해 지진의 피해를 감소시킬 수 있게 된다.

Description

교량하부구조물 내진보강방법 및 그 장치{REINFORCEMENT METHOD TO RESIST EARTHQUAKES FOR LOWER STRUCTURE OF BRIDGE AND THERE OF APPARATUS}
본 발명은 복합적인 내진방안을 위하여 개발된 교량하부구조물 내진보강방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 교량하부구조물의 지반 지지력 증대효과와 전도에 대한 대비효과를 증대시켜 전도 및 손괴를 막을 수 있고, 구조물 단면 확대를 위한 철근의 배근을 용이하게 할 수 있으며, 교량하부구조물의 상단에서 하단까지 철재 또는 복합재 판과 긴장재를 수직으로 체결하고, 긴장재와 지반에 설치되는 어스앵커와 일체화됨을 꾀하여 종합적 거동을 통해 지진의 피해를 감소시킬 수 있도록 한 교량하부구조물 내진보강방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 일본을 비롯하여 대만, 인도, 터키 등 세계 여러 나라에서 강진으로 인해 많은 인명피해와 교량 등의 국가 기반시설의 피해가 속출하고 있다. 지진에 대하여 대체적으로 안전지대라고 생각되었던 우리나라에서도 1978년 발생한 홍성지진, 1982년에 발생한 사리원지진, 최근 1996년의 진도 약 4.0 이상의 경주 영월지진 등의 연이은 중, 소규모의 지진발생으로 한반도도 지진에 대해서 안전한 지역이 아니라는 인식이 일어나고 있다. 이러한 인식의 확대로 우리나라에서도 지난 92년 교량 등 도로구조물에 대한 내진설계기준이 처음 도입된 데 이어 96년 마련된 내진설계 방법에 따라 교량의 신설 및 성능개선공사 때 내진 1등급 기준을 적용하고 있다.
1996년 이전에 건설된 교량 및 고가도로 등 도로관련 구조물들은 지진이 발생할 경우 초대형 재난으로 발전될 것으로 우려된다는 학계의 지적에 따라 도로 구조물에 내진보강 방안을 적극 추진되고 있으나, 내진설계기준이 마련되기 이전의 도로구조물에 대한 효과적인 보강방안이 미약한 것이 현실이다.
기존 교량의 구조적 문제점을 고찰하고 최근 지진으로 인해 내진설계가 제대로 되지 않는 교량의 지진 시 파괴형태 및 파괴이유에 대한 설명과 기존의 보강공법 등을 설명하고 이러한 내용을 종합하여 교량의 지진 시 거동에 대한 정확한 예측을 통해 지진이 왔을 때 구조계 전체가 붕괴되는 피해를 방지하는 목적으로 보강방안을 제시한다.
기존 교량의 문제점을 살펴보면, 교량의 구조상 단순함을 장점이기도 하지만 단점이기도 하다. 구조가 단순하므로 교량의 디자인에서 볼 수 있는 아름다움으로도 알 수 있듯이 구조적인 요구 성능을 만족하는 교량은 기능적으로도 합리적이며, 또한 미적으로도 뛰어난 구조물인 장점이 있으며 지진 시 거동을 정확하게 예측할 수 있는 반면에 설계상의 잘못이 있으면 지진 시 확실히 붕괴하는 단점이 있다.
다른 여러 나라와 마찬가지로 우리나라도 고전적인 설계법, 즉 탄성 설계법(허용응력 설계법)으로 설계된 96년 이전의 교량들은 다음과 같은 문제점들을 갖고 있다.
1)설계 지진력이 작으므로 이것으로 구한 응답 변위는 실제 값을 현저히 과소 평가한다. 구조 부재의 강성을 평가할 때 균열이 생긴 후의 강성이 아니라 전체 단면 유효 강성을 사용하므로 응답 변위를 과소 평가하게 된다.
2) 설계 지진력이 너무 작으므로 중력과 지진력의 비가 실제와 일치하지 않는다. 그러므로 중력과 지진력을 조합한 모멘트를 과소 평가할 뿐만 아니라 잘못된 분포를 주는 경우도 있다. 그러므로 지진력에 취약한 부분에서 철근의 겹이음이 행해지는 경우와 겹이음길이의 부족 등 많은 문제점을 안고 있다.
3) 강성 지진력을 받을 때 구조계 붕괴 방지를 위해서는 구조물의 비선형 거동이나 인성, 커패서티 디자인이라는 점이 매우 중요한데, 이러한 것이 고전의 탄성설계법에서는 전혀 고려되지 않았다.
여기서, 기존교량의 설계상 문제로 인한 지진피해에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
1) 거더 및 상판이 낙교에 관한 것으로, 엇갈림 길이를 넘는 교축 방향의 응답이 엇갈린 부분에 생기고, 거더간 연결장치가 없어서 낙교한 예가 많으며 특히 높은 교각으로 지지된 교량에 이러한 피해 사례가 많다. 엇갈린 부분에 단락지은 개개 설계 진동 단위는 지진 시 다른 위상으로 진동하기 쉽고, 인접 구조간에 큰 상대 변위가 생겨 낙교까지 이르게 된다.
2) 연약지반으로 인한 응답 변위의 증폭에 관한 것으로, 연약지반 위에 건설된 교량에서는 응답이 증폭되어 교량 상판 및 거더가 떨어져 나가기 쉽고, 액상화하기 쉬운 지반에 말뚝으로 지지된 교량에서는 상하 방향의 침하나 수평방향의 유동화와 함께 액상화로 지지력을 잃기 쉬우며, 연약지반이 액상화할 때는 단순 지지된 교량이 특히 피해를 받기 쉽다.
3) 휨 내력과 인성 부족으로 인한 교각의 피해에 관한 것으로, 1990년대 이전에는 지진 시에 소성 힌지를 형성할 가능성이 있는 개소에는 충분한 인성을 확보할 수 있도록 해두는 중요성이 충분히 인식되지 않았다. 이것은 부재를 적극적으로 소성화시켜 진동 에너지를 흡수케하는 것이 당시의 탄성 설계사상과는 양립할 수 없는 개념이었기 때문이다. 이로 인해 휨 내력의 부족, 휨 인성의 부족, 주철근의 단락을 야기해 교각이 파괴에까지 이르게 된다.
4) 교각의 전단 파괴에 관한 것으로, 교각의 전단 내력은 콘크리트의 전단 내력, 휨 전단 균열에 맞물리는 힘, 아치 메커니즘에 따른 전단 내력, 트러스 메커니즘에 따라 생기는 전단 내력의 조합으로 평가할 수 있다. 기존의 높이가 낮은 교각이나 설계 연차가 오래된 교각은 전단 파괴되기 쉽다. 전단 파괴에 동반하여 띠철근에 따른 주철근의 구속효과를 잃게 되면 상부 구조의 자중을 지탱할 수 없어 교각의 피해가 더욱 확대된다. 전단파괴는 휨 파괴에 비하여 취성적인 파괴모드이며, 교각의 붕괴라는 큰 피해로 이어질 가능성이 매우 높으며 실제로 이로 인해 파괴된 교량이 많은 실정이다.
5) 푸팅의 피해에 관한 것으로, 과거 지진에 인한 푸팅부의 파괴는 사례가 많지 않으나 과거 설계 기준에 따른 푸팅에는 몇 가지 문제가 있다. 첫째는 푸팅의 위쪽에 배근하지 않은 것에 기인하는 휨 내력의 부족, 둘째는 전단 보강 철근이 거의 배치되지 않은 것에 기인하는 전단 내력의 부족, 셋째는 교각과 푸팅의 접합부에 대한 전단 내력 부족, 넷째는 기둥보 접합부와 마찬가지로 푸팅에 대한 교각 주철근의 정착 방법 문제, 다섯째는 푸팅과 말뚝 접합 방법의 문제 등이다.
6) 강재부재의 피해에 관한 것으로, 콘크리트 부재에 비하면 강재 부재가 피해를 잘 받지 않는다고 생각하는 경향이 있는데 과거의 재해를 조사해 보면 반드시 그런 것도 아니다. RC교각에 비해서 강재 교각이 무게가 가벼우므로 내진면에서는 좋다고 생각되나 강재 교각이 폐해를 받지 않는 것은 아니다. 실제로 지난 1995년 일본 효고현 남부 지진으로 인한 강재 거더와 강재 교각이 피해를 입는 사례등 다양한 예가 있다. 강재 교각의 압괴가 다수 생기고 있으며, 압괴에는 이르지 않으나 좌굴된 교각은 더욱 많다. 강재 부재라도 인성을 확보하기 위해서는 적절한 내진 설계를 해야한다.
종래에도 여러 가지 내진 보강법이 개발되어 시험되어 왔으나 현재 사용되고 있는 방법은 그렇게 많지 않다. 교각에는 철판이나 콘크리트 또는 복합재를 이용 전단면이나 부분적인 단면에 대해 라이닝 공법이 대표적으로 많이 쓰이고 있고, 거더 및 상판의 낙교 방지를 위한 연결법 정도가 쓰이고 있는 실정이다. 실제로 시공되고 있는 것을 보면 구조적인 메커니즘의 깊이 있는 고찰이 없이 시공된 사례가 많아 엉뚱한 지점에 소성힌지를 유발시켜 오히려 사하중만 증가시켜 주는 보강사례가 많다는 것이 현 보강법의 문제라 할 수 있다.
교량의 내진보강을 위해서는 임시방편 식으로 어느 특정부위만을 보강한다고 해서 해결되는 문제가 아니고, 앞에서 언급한 기존 탄성 설계법에 의해 설계된 교량에 대한 파괴원인 및 파괴형태에 대하여 구조적으로 깊이 있는 고찰을 통해 복합적인 방법의 조합으로 내진보강 방안을 마련하여야 한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 복합적인 내진방안을 위하여 개발된 것으로, 또, 교량하부구조물의 전도 및 손괴를 막고자 구조물 상하로 정착단을 설치하고 소정의 중간개소 또는 전단면에 보강판(철재 또는 복합판)을 설치하고 상하로 긴장재를 연결하며, 또한 구조물 주위에 설치한 어스앵커와 긴장재를 일체로 연결하여, 지지력을 극대화함으로써 지반 지지력 증대효과와 전도에 대한 대비효과를 증대시키도록 한 교량하부구조물 내진보강방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
또, 전단면 또는 부분적인 개소에 설치되는 라이닝판(철재 또는 복합재 판)의 체결을 위해 사용되는 볼트의 일부는 구조물에 삽입 고정되고 일부는 돌출되어 구조물 단면 확대를 위한 철근의 배근을 용이하게 할 수 있게 되는 교량하부구조물 내진보강방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 긴장재를 이용한 교량하부구조물의 내진보강방안으로서, 교량하부구조물의 상단에서 하단까지 철재 또는 복합재 판과 긴장재를 수직으로 체결하고, 긴장재와 지반에 설치되는 어스앵커와 일체화됨을 꾀하여 종합적 거동을 통해 지진에 대비하고자 하는 교량하부구조물 내진보강방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 교량하부구조물 내진보강방법은 교량하부구조물의 교각 하측부와, 상측부에 긴장재 고정부재를 각각 고정하는 단계와, 상기 교각의 컬럼부에 컬럼부 보강체결부재를 하나 이상 고정하는 단계와, 다수개의 긴장재를 상기 컬럼부의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치하여, 그 상,하단부를 상기 상,하부 긴장재 고정부재에 고정하는 단계와, 상기 각 긴장재를 컬럼부 보강체결부재의 체결링에 각각 고정하는 단계와, 상기 교각의 컬럼부의 외측으로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강층을 형성하는 단계로 시공된다.
또, 본 발명의 다른 실시예에 의한 교량하부구조물 내진보강방법은 교각의 컬럼부의 전,후면 상,하측부에 상,하부 긴장재 고정부재를 고정하는 단계와, 상기 교각의 코핑부의 양측돌부에 ㅁ형 브래키트를 감싸는 형태로 고정하고, 컬럼부의 양측면 상단부에는 상부 긴장재 고정부재를 고정하며, ㅁ형 브래키트와 상부 긴장재 고정부재 사이에 간격재를 삽입함과 아울러 이들 ㅁ형 브래키트, 간격재 및 상부 긴장재 고정부재를 일연체로 용접한 형태로 상부 측방향 보강 브래키트를 설치하는 단계와, 상기 컬럼부의 양측면 하단부에 하부 긴장재 고정부재를 고정하는 단계와, 상기 교각의 컬럼부 외주면에 다수개의 앵커볼트를 고정하는 단계와, 강철판을 감싸는 형태로 배치하여 다수개의 앵커볼트를 각 강철판에 형성된 구멍으로 돌출시켜 너트로 체결 고정하는 단계와, 상기 컬럼부의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치되는 다수의 긴장재의 중간부를 상기 컬럼부 보강체결부재에 소정간격으로 구비된 쉬스관 안내부에 삽입하는 단계와, 각 긴장재의 상,하단부를 상기 상,하부 긴장재 고정부재에 고정하는 단계와, 상기 컬럼부의 외측으로 다수의 철근은 각각 소정간격을 두고 배치하여 상기 컬럼부 보강체결부재의 강철판으로 돌출된 앵커볼트에 묶어 고정하는 단계와, 상기 교각의 컬럼부의 외측으로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강층을 적층하는 단계로 시공된다.
그리고, 상기 교각의 푸팅부 양측면 상부에 보강선 고정부재를 고정하는 단계와, 복수의 보강선의 하단부를 지반층에 고정하는 단계와, 상기 각 보강선의 상단부를 상기 보강선 고정부재에 각각 고정하는 단계를 더 행하는 과정으로 시공된다.
상기 교각에 부착되어 고정되는 고정부재에는 강철판을 이용하는 것이 바람직하나, 탄소섬유와 강화섬유를 각각 단독으로 또는 혼합된 형태로 적층하여 에폭시로 접착시킨 강화판재, 또는 강철판에 탄소섬유와 강화섬유를 에폭시로 접착 적층시킨 형태의 복합판재 등이 필요한 부분에 이용될 수 있으며, 상기 긴장재에는 강철와이어 또는 통상의 교량 보수 및 보강에 이용되는 긴장재가 이용된다.
본원인은 이전에 교량의 부모멘트 방지장치 및 그 공법을 개발하여 특허출원 제10-1999-0064770호(공개번호 특2001-0064555)로 선출원한 바 있으며, 이 기술은 낙교방지 및 교량의 연속화를 위한 합성장치로서, 기존의 단순교 교량 및 사교의 경우 지진에 대해 매우 취약한 구조를 갖고 있으므로 이에 정착자켓 및 외부강선을 이용하여 단순교를 연속화 함과 동시에 낙교의 방지를 도모하기 위한 것이다.
또, 본원인은 내진보강용 합성 교좌장치로서, 기존의 콘크리트 교량의 교좌장치 부근에는 지진시 교량의 교축 직각방향으로의 과도한 횡력 발생으로 인해 상판 및 거더의 충돌로 인한 심각한 손상 및 낙교사고가 흔히 일어나고 있으므로, 교축직각방향의 지진력을 대비하고자 L형 몰드의 안쪽에 고무 패드를 도입하여 충격을 흡수하고 P형 지진파(상하방향으로 작용하는 지진파)에 의한 피해를 방지하고자 합성고무패드를 설치하여 충격을 이완시킴으로써 교량의 하부구조물을 통해 오는 지진력에 의해 상부구조가 파괴되는 것을 방지하도록 개발된 교량의 내진보강용 합성교좌장치를 본 발명과 동일자로 출원하고 있다.
본 발명에 의한 교량하부구조물 내진보강방법 및 교량하부구조물 내진보강장치는 이러한 본원인의 다른 출원 기술들과 복합적으로 실시하여 교량하부구조물의 지반 지지력 증대효과와 전도에 대한 대비효과를 증대시켜 전도 및 손괴를 막을 수 있고, 구조물 단면 확대를 위한 철근의 배근을 용이하게 할 수 있으며, 긴장재와 지반에 설치되는 어스앵커와 일체화됨을 꾀하여 종합적 거동을 통해 지진의 피해를 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 이러한 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 의한 교량하부구조물 내진보강장치의 일 실시예를 보인 것으로, 도 1에는 교량하부구조물 내진보강장치의 부분절결 분해사시도, 도 2에는 교량하부구조물 내진보강장치의 종단면도가 도시되고, 도 3에는 컬럼부 보강체결부재와 체결링을 보인 부분 평면도, 도 4에는 체결링의 부분 종단면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 긴장재 고정부의 사시도, 도 5에는 긴장재 정착부의 사시도가 각각 도시되어 있다.
이에 도시한 바와 같이, 교량하부구조물의 교각(100) 하측부와, 상측부에 긴장재 고정부재(200),(210)가 각각 고정되고, 교각(100)의 컬럼부(110)에는 컬럼부 보강체결부재(300)가 하나 이상 고정되며, 다수개의 긴장재(400)가 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치되어 그 상,하단부가 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정됨과 아울러 상기 컬럼부 보강체결부재(300)에 체결링(310)으로 각각 고정되고, 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 콘크리트 보강층(500)이 적층된 구성으로 되어 있다.
상기 상부 긴장재 고정부재(200)와 하부 긴장재 고정부재(210)는 교각(100)의 컬럼부(110)에 직접 고정할 수도 있으나, 교각(100)의 컬럼부(110)와 코핑부(120) 사이에 상부 보강 브래키트(230)를 설치하고, 컬럼부(110)와 푸팅부(130) 사이에 하부 보강 브래키트(240)를 설치한 후, 이 상,하부 보강 브래키트(230),(240) 위에 용접 등으로 고정하는 형태가 보다 바람직 하다.
상기 상부 보강 브래키트(230)는 컬럼부(110)의 상단부 외주면에 복수의 강판재(231)를 둘러 감은 형태로 고정하고 코핑부(120)의 하단부 외주면에 복수의 강판재(232)를 둘러 감은 형태로 고정하며, 이들 강판재(231)(232)의 접촉부를 용접함과 아울러 복수의 삼각 강판재(233)를 외면에 용접하여 고정한 형태로 구성된다.
상기 하부 보강 브래키트(240)는 컬럼부(110)의 하단부 외주면에 복수의 강판재(234)를 둘러 감은 형태로 고정하고, 푸팅부(130)의 컬럼부(110) 주위에 복수의 강판재(235)를 둘러 고정하며, 이들 강판재(234),(235)의 접촉부를 용접함과 아울러 복수의 삼각 강판재(236)를 용접하여 고정한 형태로 구성된다.
상기 컬럼부 보강체결부재(300)는 도 3 및 도 4와 같이, 컬럼부(110)의 외측으로 강철재 또는 복합재의 보강대(帶)(314)가 장방형으로 둘러 감긴 형태로 고정되고, 이 컬럼부 보강체결부재(300)에는 다수개의 체결링(310)이 결합된 구성으로 되어 있다. 상기 체결링(310)은 양쪽부재(311),(312)를 벌리고 오므릴 수 있으며, 긴장재(400)를 내측에 삽입하고 오므린 후 양쪽부재(311),(312)의 단부를 볼트, 너트와 같은 체결부재(313)로 고정한다.
상기 하부 긴장재 고정부재(210)는 도 4와 같이, 소정 치수를 가지는 수직강판(211)과 수평강판(212)을 용접하고, 삼각강판(213)을 용접하여 형성한 형태로 되어 있으며, 상기 수평강판(212)에는 통공(214)이 형성되어 있다.
상기 긴장재(400)는 단부에 형성된 나사부(401)가 수평강판(212)의 통공(214)에 삽입되고 나사부(401)에 너트(402)가 체결되어 고정된다.
상기 상부 긴장재 고정부재(200)도 하부 긴장재 고정부재(210)와 같은 형태로 구성될 수 있으며, 이 경우 긴장재(400)의 상,하단부는 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 너트(402)로 체결되어 고정된다.
도 5는 긴장재 정착부의 구성을 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210) 중 어느 한 곳의 수평강판(212)에 정착링(215)을 고정하고 긴장재(400)의 단부를 쐐기형 고정부재(216)로 고정하도록 구성되어 있다.
상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210) 중 어느 하나는 도 4와 같은 형태로 구성되고, 다른 하나는 도 5와 같은 형태로 구성될 수 있으며, 이 경우 긴장재(400)의 일단부는 너트(402)에 의해 고정되고, 다른 단부는 정착링(215)과 쐐기형 고정부재(216)에 의해 고정된다.
이와 같은 본 발명에 의한 교량하부구조물 내진보강장치를 시공함에 있어서는 교량하부구조물의 교각(100) 하측부와, 상측부에 긴장재 고정부재(200),(210)를 각각 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)에 컬럼부 보강체결부재(300)를 하나 이상 고정하는 단계와, 다수개의 긴장재(400)를 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치하여, 그 상,하단부를 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정하는 단계와, 상기 각 긴장재(400)를 컬럼부 보강체결부재(300)의 체결링(310)에 각각 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 통상 방법으로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강층(500)을 형성하는 과정으로 시공된다.
상기 상부 긴장재 고정부재(200)를 고정하는 단계에서 상부 긴장재 고정부재(200)의 수직강판(211)은 컬럼부(110)의 전,후면 및 양측면에 고정하면서 필요에 따라 전,후면 및 양측면의 폭과 같거나 수분의 일 보다 작은 길이로 절단하여 한 매 또는 복수매를 고정할 수 있다.
또, 상기 상부 긴장재 고정부재(200)와 하부 긴장재 고정부재(210)는 교각(100)의 컬럼부(110)에 직접 고정할 수도 있으나, 교각(100)의 컬럼부(110)와 코핑부(120) 사이에 상부 보강 브래키트(230)를 설치하고, 컬럼부(110)와 푸팅부(130) 사이에 하부 보강 브래키트(240)를 설치한 후, 이 상,하부 보강 브래키트(230),(240) 위에 용접 등으로 고정하는 형태가 보다 바람직하다.
상기 긴장재(400)를 고정함에 있어서는 상기 교각(100)에 도 4와 같은 형태의 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)를 설치하고, 이 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 긴장재(400)의 상,하단부를 너트(402)로 체결하거나, 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210) 중 어느 하나는 도 4와 같은 형태로 설치하고, 다른 하나는 도 5와 같은 형태로 설치한 후, 긴장재(400)의 일단부는 너트(402)에 의해 고정되고, 다른 단부는 정착링(215)과 쐐기형 고정부재(216)에 의해 고정할 수도 있으며, 이때 긴장재(400)는 일단부를 고정한 후, 통상의 인장수단으로 소정의 인장력으로 인장한 후, 타단부를 고정하는 과정으로 시공할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 교량하부구조물 내진보강장치를 시공하면서 상기 교각(100) 외면의 소정 부위에 각종 형태의 강판을 고정함에 있어서는 통상의 방법을 이용하여 고정하며, 예를 들어 교각(100)의 외면에 다수개의 앙카볼트를 고정하고 강판을 앙카볼트에 체결하여 고정하는 통상의 방법으로 고정한다.
도 6a 내지 도 10은 본 발명에 의한 교량하부구조물 내진보강장치의 다른 실시예를 보인 것으로, 도 6a에는 교량하부구조물 내진보강장치의 부분절결 분해사시도, 도 6b에는 교량하부구조물 내진 보강장치의 부분 절결사시도, 도 7 및 도 8에는 교량하부구조물 내진보강장치를 서로 다른 방향에서 보인 부분절결 종단면도가 각각 도시되고, 도 9 및 도 10에는 교량하부구조물 내진보강장치의 부분 정면도 및 측면도가 각각 도시되어 있으며, 도 11에는 브래키트, 간격재 및 긴장재 고정부재의 분해사시도가 도시되어 있다.
이에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 의한 교량하부구조물 내진보강장치는 상기 교각(100)의 컬럼부(110) 전,후면 상,하측부에 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)가 고정되며, 교각(100)의 코핑부(120)의 양측돌부(121)에 대략 ㅁ형 브래키트(221)를 감싸는 형태로 고정하고, 컬럼부(110)의 양측면 상단부에는 복수개의 긴장재 고정부재(200)가 구비된 상부 긴장재 고정부재 조립체(200')를 고정하며, ㅁ형 브래키트(221)와 상부 긴장재 고정부재(200) 사이에 간격재(222)를 삽입함과 아울러 이들 ㅁ형 브래키트(221), 간격재(222) 및 상부 긴장재 고정부재 조립체(200')를 일연체로 용접한 형태로 상부 측방향 보강 브래키트(220)가 설치되고, 상기 컬럼부(110)의 양측면 하측부에 하부 긴장재 고정부재(210)가 고정되며, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 중간에는 컬럼부 보강체결부재(300)가 하나 이상 고정되고, 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치되는 다수의 긴장재(400)의 중간부가 상기 컬럼부 보강체결부재(300)에 소정간격으로 구비된 쉬스관 안내부(320)에 삽입되고, 각 긴장재(400)의 상,하단부가 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정됨과 아울러, 상기 컬럼부(101)의 외측으로 각각 소정간격을 두고 배치되는 다수의 철근(410)이 컬럼부 보강체결부재(300)의 강철판(330)으로 돌출된 앵커볼트(331)에 묶음강선 등으로 묶여 고정되며, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 콘크리트 보강층(500)이 적층된 구성으로 되어 있다.
상기 컬럼부 보강체결부재(300)는 교각(100)의 컬럼부(101) 외주면에 강철판(330)을 감싸는 형태로 배치하고, 컬럼부(101)에 고정된 다수개의 앵커볼트(331)를 각 강철판(330)에 형성된 구멍으로 돌출시켜 너트(332)로 체결 고정한 구성으로 되어 있으며, 각 강철판(330)의 외면에는 쉬스관 안내부(320)가 소정간격을 두고 교각(100)의 길이방향으로 고정된 구성으로 되어 있다.
그리고, 상기 교각(100)의 푸팅부(130) 양측면 상부에는 도 4와 같은 형태의 보강선 고정부재(250)가 고정되고, 이 보강선 고정부재(250)에 복수의 보강선(420)의 상단부가 고정되며, 보강선(420)의 하단부가 지반층에 어스앵커로 고정된 구성이 채용될 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의한 교량하부구조물 내진보강장치를 시공함에 있어서는 교각(100)의 컬럼부(110)의 전,후면 상,하측부에 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)를 고정하는 단계와, 교각(100)의 코핑부(120)의 양측돌부(121)에 대략 ㅁ형 브래키트(221)를 감싸는 형태로 고정하고, 컬럼부(110)의 양측면 상단부에는 상부 긴장재 고정부재(200)를 고정하며, ㅁ형 브래키트(221)와 상부 긴장재 고정부재 조립체(200') 사이에 간격재(222)를 삽입함과 아울러 이들 ㅁ형 브래키트(221), 간격재(222) 및 상부 긴장재 고정부재 조립체(200')를 일연체로 용접한 형태로 상부 측방향 보강 브래키트(220)를 설치하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 양측면 하측부에 하부 긴장재 고정부재(210)를 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110) 외주면에 다수개의 앵커볼트(331)를 고정하는 단계와, 강철판(330)을 감싸는 형태로 배치하여 다수개의 앵커볼트(331)를 각 강철판(330)에 형성된 구멍으로 돌출시켜 너트(332)로 체결 고정하는 단계와, 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치되는 다수의 긴장재(400)의 중간부를 상기 컬럼부 보강체결부재(300)에 소정간격으로 구비된 쉬스관 안내부(320)에 삽입하는 단계와, 각 긴장재(400)의 상,하단부를 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정하는 단계와, 상기 컬럼부(101)의 외측으로 다수의 철근(410)은 각각 소정간격을 두고 배치하여 상기 컬럼부 보강체결부재(300)의 강철판(330)으로 돌출된 앵커볼트(331)에 묶음강선 등으로 묶어 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 통상의 방법으로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강층(500)을 적층하는 단계로 시공된다.
그리고, 상기 교각(100)의 푸팅부(130) 양측면 상부에 보강선 고정부재(250)를 고정하는 단계와, 복수의 보강선(420)의 하단부를 지반층에 고정하는 단계와, 상기 각 보강선(420)의 상단부를 상기 보강선 고정부재(250)에 각각 고정하는 단계를 추가로 시공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 복합적인 내진방안을 위하여 개발된 것으로, 교량하부구조물의 전도 및 손괴를 막고자 구조물 상하로 정착단을 설치하고 소정의 중간개소 또는 전단면에 보강판을 설치하고 상하로 긴장재를 연결하며, 또한 구조물 주위에 설치한 어스앵커와 긴장재를 일체로 연결하여, 지지력을 극대화함으로써 지반 지지력 증대효과와 전도에 대한 대비효과를 증대시킬 수 있게 된다.
또, 전단면 또는 부분적인 개소에 설치되는 보강판의 체결을 위해 사용되는 볼트의 일부는 구조물에 삽입 고정되고 일부는 돌출되어 구조물 단면 확대를 위한 철근의 배근을 용이하게 할 수 있게 된다.
또한, 긴장재를 이용한 교량하부구조물의 내진보강방안으로서, 교량하부구조물의 상단에서 하단까지 철재 또는 복합재 판과 긴장재를 수직으로 체결하고, 긴장재와 지반에 설치되는 어스앵커와 일체화됨을 꾀하여 종합적 거동을 통해 지진의 피해를 감소시킬 수 있게 된다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 의한 교량하부구조물 내진보강장치의 일 실시예를 보인 것으로,
도 1은 교량하부구조물 내진보강장치의 부분절결 분해사시도.
도 2는 교량하부구조물 내진보강장치의 종단면도.
도 3은 컬럼부 보강체결부재와 체결링을 보인 부분 평면도.
도 4는 긴장재 고정부의 사시도.
도 5는 긴장재 정착부의 사시도.
도 6a 내지 도 11은 본 발명에 의한 교량하부구조물 내진보강장치의 다른 실시예를 보인 것으로,
도 6a는 교량하부구조물 내진보강장치의 부분절결 분해사시도.
도 6b는 교량하부구조물 내진보강장치의 부분 절결사시도.
도 7 및 도 8은 교량하부구조물 내진보강장치를 서로 다른 방향에서 보인 부분절결 종단면도.
도 9 및 도 10은 교량하부구조물 내진보강장치의 부분 정면도 및 측면도.
도 11은 브래키트, 간격재 및 긴장재 고정부재의 분해사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 교각 110 : 컬럼부
120 : 코핑부 130 : 푸팅부
200 : 상부 긴장재 고정부재 210 : 하부 긴장재 고정부재
211 : 수직강판 212 : 수평강판
213 : 삼각강판 214 : 통공
215 : 정착링 216 : 쐐기형 고정부재
220 : 상부 측방향 보강 브래키트 221 : ㅁ형 브래키트
222 : 간격재 230 : 하부 보강 브래키트
231, 232 : 강판재 233, 236 : 삼각 강판재
235 : 강판재 240 : 하부 보강 브래키트
250 : 보강선 고정부재 300 : 컬럼부 보강체결부재
310 : 체결링 311, 312 : 양쪽부재
313 : 체결부재 320 : 쉬스관 안내부
330 : 강철판 331 : 앵커볼트
400 : 긴장재 401 : 나사부
402 : 너트 410 : 철근
420 : 보강선 500 : 콘크리트 보강층

Claims (11)

  1. 교량구조물에 긴장재를 결합하여 보강하는 교량구조물 내진보강방법에 있어서, 교량하부구조물의 교각(100) 하측부와, 상측부에 긴장재 고정부재(200),(210)를 각각 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)에 컬럼부 보강체결부재(300)를 하나 이상 고정하는 단계와, 다수개의 긴장재(400)를 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치하여, 그 상,하단부를 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정하는 단계와, 상기 각 긴장재(400)를 컬럼부 보강체결부재(300)의 체결링(310)에 각각 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강층(500)을 형성하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강방법.
  2. 교량구조물에 긴장재를 결합하여 보강하는 교량구조물 내진보강방법에 있어서, 교량하부구조물의 교각(100)의 컬럼부(110) 전,후면 상,하측부에 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)를 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 코핑부(120)의 양측돌부(121)에 ㅁ형 브래키트(221)를 감싸는 형태로 고정하고, 컬럼부(110)의 양측면 상단부에는 상부 긴장재 고정부재(200)를 고정하며, ㅁ형 브래키트(221)와 상부 긴장재 고정부재(200) 사이에 간격재(222)를 삽입함과 아울러 이들 ㅁ형 브래키트(221), 간격재(222) 및 상부 긴장재 고정부재(200)를 일연체로 용접한 형태로 상부 측방향 보강 브래키트(220)를 설치하는 단계와, 상기 컬럼부(110)의 양측면 하단부에 하부 긴장재 고정부재(210)를 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110) 외주면에 다수개의 앵커볼트(331)를 고정하는 단계와, 강철판(330)을 감싸는 형태로 배치하여 다수개의 앵커볼트(331)를 각 강철판(330)에 형성된 구멍으로 돌출시켜 너트(332)로 체결 고정하는 단계와, 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 각각 수직으로 배치되는 다수의 긴장재(400)의 중간부를 상기 컬럼부 보강체결부재(300)에 소정간격으로 구비된 쉬스관 안내부(320)에 삽입하는 단계와, 각 긴장재(400)의 상,하단부를 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정하는 단계와, 상기 컬럼부(101)의 외측으로 다수의 철근(410)은 각각 소정간격을 두고 배치하여 상기 컬럼부 보강체결부재(300)의 강철판(330)으로 돌출된 앵커볼트(331)에 묶어 고정하는 단계와, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강층(500)을 적층하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 교각(100)의 푸팅부(130) 양측면 상부에 보강선 고정부재(250)를 고정하는 단계와, 복수의 보강선(420)의 하단부를 지반층에 고정하는 단계와, 상기 각 보강선(420)의 상단부를 상기 보강선 고정부재(250)에 각각 고정하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 긴장재(400)의 상,하단부를 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정하는 단계에서 상기 긴장재(400)를 통상의 긴장수단으로 소정의 인장력을 가하여 인장시킨 후 고정하는 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강방법.
  5. 교량구조물에 긴장재를 결합하여 보강하는 교량구조물 내진보강장치에 있어서, 교량하부구조물의 교각(100) 하측부와, 상측부에 긴장재 고정부재(200),(210)가 각각 고정되고, 교각(100)의 컬럼부(110)에는 컬럼부 보강체결부재(300)가 하나 이상 고정되며, 다수개의 긴장재(400)가 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 배치되어 그 상,하단부가 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정됨과 아울러 상기 컬럼부 보강체결부재(300)에 체결링(310)으로 각각 고정되고, 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 콘크리트 보강층(500)이 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 교각(100)의 컬럼부(110)와 코핑부(120) 사이에 상부 보강 브래키트(230)를 설치하고, 컬럼부(110)와 푸팅부(130) 사이에 하부 보강 브래키트(240)를 설치한 후, 이 상,하부 보강 브래키트(230),(240) 위에 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)를 고정하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)는 소정 치수를 가지는 수직강판(211)과 수평강판(212)을 용접함과 아울러 삼각강판(213)을 용접하여 형성되고, 상기 수평강판(212)에는 상기 긴장재(400)의 나사부(401)를 삽입하여 너트(402)로 체결하기 위한 통공(214)이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 하부 긴장재 고정부재(210)는 소정 치수를 가지는 수직강판(211)과 수평강판(212)을 용접함과 아울러 삼각강판(213)을 용접하여 형성되고, 상기 수평강판(212)에는 상기 긴장재(400)의 나사부(401)를 삽입하여 너트(402)로 체결하기 위한 통공(214)이 형성되어 구성되며, 상기 상부 긴장재 고정부재(200)는 소정 치수를 가지는 수직강판(211)과 수평강판(212)을 용접함과 아울러 삼각강판(213)을 용접하여 형성되고, 상기 수평강판(212) 위에는 상기 긴장재(400)의 단부를 쐐기형 고정부재(216)로 정착시켜 고정하기 위한 정착링(215)이 고정되어 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 컬럼부 보강체결부재(300)는 컬럼부(110)의 외측으로 강판대를 둘러 감은 형태로 고정되고, 이 컬럼부 보강체결부재(300)에는 상기 긴장재(400)를 고정하기 위한 다수개의 체결링(310)이 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강장치.
  10. 교각(100)의 코핑부(120)의 양측돌부(121)에 ㅁ형 브래키트(221)를 감싸는 형태로 고정하고, 컬럼부(110)의 양측면 상단부에는 상부 긴장재 고정부재(200)를 고정하며, ㅁ형 브래키트(221)와 상부 긴장재 고정부재(200) 사이에 간격재(222)를 삽입함과 아울러 이들 ㅁ형 브래키트(221), 간격재(222) 및 상부 긴장재 고정부재(200)를 일연체로 용접한 형태로 상부 측방향 보강 브래키트(220)가 설치되고, 상기 컬럼부(110)의 양측면 하측부에 하부 긴장재 고정부재(210)가 고정되는 한편, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 전,후면 상,하측부에 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)가 고정되며, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 중간에는 컬럼부 보강체결부재(300)가 하나 이상 고정되고, 상기 컬럼부(110)의 외측으로 각각 소정 간격을 두고 수직으로 배치되는 다수의 긴장재(400)의 중간부가 상기 컬럼부 보강체결부재(300)에 소정간격으로 구비된 쉬스관 안내부(320)에 삽입되고, 각 긴장재(400)의 상,하단부가 상기 상,하부 긴장재 고정부재(200),(210)에 고정됨과 아울러, 상기 컬럼부(101)의 외측으로 각각 소정간격을 두고 배치되는 다수의 철근(410)이 컬럼부 보강체결부재(300)의 강철판(330)으로 돌출된 앵커볼트(331)에 묶여 고정되며, 상기 교각(100)의 컬럼부(110)의 외측으로 콘크리트 보강층(500)이 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 교각(100)의 푸팅부(130) 양측면 상부에는 보강선 고정부재(250)가 고정되고, 이 보강선 고정부재(250)에 복수의 보강선(420)의 상단부가 고정되고, 보강선(420)의 하단부가 지반층에 고정되어 구성된 것을 특징으로 하는 교량하부구조물 내진보강장치.
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