KR100989947B1 - 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치 - Google Patents

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민경기술 주식회사
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Abstract

본 발명은 강연선과 같은 긴장재로 보강된 구조물의 긴장력 손실량을 측정하고, 영구적으로 재긴장이 가능한 긴장력 조절수단을 설치하며, 구조물 중간 부분에 집중 응력을 분산 할수 있는 응력분산용 지지대를 설치시키고, 강연선과 같은 긴장재를 구조물 측면에 배치하여 긴장력을 가하는 구조물 보강 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 구조물 일단부에 구조물의 크기에 맞게 제작된 고정측 정착브라켓; 상기 고정측 정착브라켓에 대응하여 구조물의 타단부에 설치된 긴장측 정착브라켓; 상기 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓의 사이에 설치되는 강연선과 같은 긴장재; 상기 구조물 중앙에서 긴장재가 각각 걸쳐지고, 강연선과 같은 긴장재의 높낮이를 조절할 수 있도록 된 응력분산용 지지대; 및 상기 긴장측 정착브라켓에 설치되어 영구적으로 재긴장이 가능하고, 긴장력 손실량을 확인할 수 있도록 설치된 유압잭과 유압튜브 게이지를 구비한 긴장력 조절수단;을 포함한다.

Description

영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치{APPARATUS FOR REINFORCING BEAM STRUCTURE USING RE-TENTIONING DEVICE}
본 발명은 강연선과 같은 긴장재를 구조물 하면 또는 측면에 배치하고 긴장력을 가하여 구조물을 보강하는 구조물 보강 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 강연선과 같은 긴장재로 보강된 구조물의 긴장력 손실량을 측정하고, 영구적으로 재긴장이 가능한 긴장력 조절수단을 설치하며, 구조물 중간 부분에 집중 응력을 분산 할수 있는 응력분산용 지지대를 설치하며, 강연선과 같은 긴장재를 구조물 측면에 배치하여 긴장력을 가함으로써 정착브라켓에 의한 구조물의 2차적 균열을 방지하고, 구조물 단부에 작용하는 휨 부모멘트를 저감시키며, 적은 긴장력으로 구조물을 보강할 수 있고, 시간이 경과함에 따라 하중 및 온도변화에 따른 강연선과 같은 긴장재의 긴장력 손실이 발생시, 긴장력 조절수단에 설치된 유압튜브 게이지에 나타난 손실량을 육안(肉眼)으로 확인하고, 손실량 만큼 재긴장을 할수 있도록 된 구조물 보강 장치에 관한 것이다.
현재 산업발달과 함께 교통량이 증가함에 따라 교량의 통과하중 또한 증가하고 있다. 이로 인해 교량의 성능이 저감되는 상황이 많이 발생하고 있으며, 더욱이 축조된지 오래된 시설물은 장기간에 걸친 기상영향, 외부 하중의 누적과 누수 및 오수에 의한 부식으로 콘크리트와 철근의 열화가 급속히 진행되어 있을 뿐만 아니라, 국부적인 파손 정도가 심화되어 있는 경우가 많다.
그러므로 귀중한 시설물을 새로 개축 또는 적절히 보강하여 계속적으로 사용할 수 있어야 하며, 공공의 안전 확보 및 교량의 성능을 향상시켜 공용년수를 늘려 사용하고자 교량의 빔 보수·보강공법이 다수 제안되고 있는데 그 방법으로는 구조물의 빔에 정착브라켓을 이용하여 PC 강선으로 보강하는 공법이 시행되고 있다.
현재 시행되고 있는 공법으로는 정착브라켓을 빔에 감싸서 보강하는 공법, 정착브라켓을 홀을 이용하여 부착하고 보강하는 공법, 정착브라켓을 앙카볼트로 고정하고 보강하는 공법 등 대다수 모든 공법들은 단지 PC 강선을 설치하기 위한 부착방법에 불과하고 어떠한 기능을 갖지 못하는 수준에 불과하다.
예를 들면 도 1a에 도시된 바와 같이, 종래 빔 보강공법의 일례로 빔(1) 측면에 PC 강선(20)이 설치된 경우이다. 이와 같은 종래의 기술은 PC 강선(20)이 빔(1) 측면에 설치됨에 따라 빔(1)의 처짐현상, 즉 손실모멘트를 복원하기 위해서는 필요이상으로 많은 긴장력을 주어야 하고, 그에 따라 구조물체에 손상을 유발할 수 있다는 문제점이 있었다.
또한 종래 빔 보강공법의 다른 예로 빔 하부에 PC 강선이 직선으로 설치된 경우이다. 이와 같은 종래 기술은 PC 강선(20)이 빔(1) 하부에 직선배치됨으로써 PC 강선(20)의 측면배치에 비하여 적은 긴장력으로 손실모멘트를 복원할 수 있다는 효과가 있다.
그러나 이와 같은 종래 기술은 PC 강선(20)의 직선배치로 인하여 빔 단부의 적은 손실모멘트에도 불구하고, 빔 중간부분의 많은 손실모멘트에 맞추어 PC 강선이 긴장됨으로써 빔 단부에 휨 부모멘트가 증가하여, 결국 빔 전체의 내구성을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있었다.
이와는 다르게 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 빔 보강공법의 또 다른 예로 강봉을 이용하여 정착구를 빔 단부에 결속시킨 경우이다. 이와 같은 종래의 기술은 빔(1) 단부에 관통공(10)을 뚫고, 강봉(22)을 이용하여 정착구(30)를 빔(1) 단부에 정착시키도록 된 구조이다.
그러나 이와 같은 구조는 PC 강선(20)의 긴장력이 강봉(22)에 그대로 전달되고, 강봉(22)과 접하는 관통공(10)의 소정부위에 응력이 집중적으로 발생함으로써 2차적 균열이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
또한 이와 같은 종래의 기술들은 차후 보강된 PC 강선(20)의 긴장력 손실시, 시공된 PC 강선(20)의 손실량을 확인 할수 없기 때문에 재긴장시 긴장력이 손실된 PC 강선(20)을 확인할수 없고, 손실된 PC 강선(20)이나 손실되지 않은 PC 강선(20)이나 일일이 체크하고 처음에 적용된 손실량 많큼 모든 구간을 체크 재긴장을 하여야 하므로 유지보수가 어려우며, 많은 시공비용이 요구되어 큰 경제적 손실이 발생 하게 된다.
또한 종래의 보수공법들은 홀이나 앙카볼트에 집중적으로 힘이 전달되어 2차적인 균열이 발생하게 되며, 빔 중간부분의 많은 손실모멘트에 맞추어 PC 강선(20)이 긴장됨으로써 빔 단부에 부(-)모멘트가 증가하여, 결국 빔 전체의 내구성을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 강연선과 같은 긴장재로 보강된 구조물의 긴장력 손실량을 측정하고, 영구적으로 재긴장이 가능한 긴장력 조절수단을 설치하며, 구조물 중간 부분에 집중 응력을 분산 할수 있는 응력분산용 지지대를 설치하여 강연선과 같은 긴장재를 구조물 측면에 배치하여 긴장력을 가함으로써 시간이 경과함에 따라 하중 및 온도변화에 따른 긴장력 손실이 발생시, 긴장력 조절수단에 설치된 유압튜브 게이지에 나타난 손실량을 육안으로 확인하고, 손실량 만큼 영구적으로 재긴장을 쉽게 할수 있도록 된 구조물 보강 장치를 제공함에 있다.
그리고 본 발명의 다른 목적은 정착브라켓에 의한 구조물의 2차적 균열을 방지하고, 구조물 단부에 작용하는 휨 부모멘트를 저감시키며, 적은 긴장력으로도 구조물을 안정적으로 보강할 수 있도록 된 구조물 보강 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 구조물 일단부에 설치된 고정측 정착브라켓; 상기 고정측 정착브라켓에 대응하여 구조물의 타단부에 설치되며, 구조물 하부를 감쌀 수 있도록 한쌍의 측판과 밑판을 구비하고, 체결부재에 의해 상기 구조물 하부에 정착되며, 긴장재를 결속시킬 수 있도록 상기 측판에는 각각 상하방향으로 긴장재 관통공이 천공된 지지판재가 고정되고, 상기 지지판재의 일측으로는 긴장재의 단부를 상기 측판을 따라서 이동시키는 이동대가 설치되고, 상기 이동대에는 중앙에 긴장재 관통공이 천공되며, 하부 돌기가 측판에 횡방향으로 형성된 가이드 홈을 따라서 슬라이딩 이동하도록 결합된 긴장측 정착브라켓;
상기 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓의 사이에 설치되는 강연선과 같은 긴장재;
상기 구조물의 중앙에서 긴장재가 각각 걸쳐지고, 긴장재의 높낮이를 조절할 수 있도록 된 응력분산용 지지대; 및
상기 긴장측 정착브라켓에 설치되어 영구적으로 재긴장이 가능하고, 긴장력 손실량을 확인할 수 있도록 설치된 유압 잭과 유압튜브 게이지를 구비한 긴장력 조절수단;을 포함하는 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치를 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 긴장력 조절수단은 상기 유압튜브 게이지가 상기 긴장측 정착브라켓의 지지판재에 형성된 긴장재 관통공을 통과한 긴장재에 끼워지고, 긴장재에 나사결합한 너트에 의해서 지지판재와의 사이에 압착되어 긴장재의 긴장력을 측정하며, 상기 유압튜브 게이지의 양측으로는 유압 잭이 각각 배치되어 상기 지지판재에 대해 이동대를 밀어서 긴장재를 긴장시키도록 구성되어 상기 유압튜브 게이지의 눈금으로 손실량을 측정하고, 유압 잭을 통하여 긴장재를 재긴장하도록 구성된 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 응력분산용 지지대는 상기 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓의 사이의 구조물 중앙 하부를 감쌀 수 있도록 한쌍의 측판과 밑판을 구비하고, 체결부재에 의해 상기 구조물 하부에 정착되며, 상기 측판에는 각각 하부측으로 개구를 형성한 승강 홈을 형성하여 그 하부측으로 승강대가 상하로 이동가능하게 배치되며, 상기 승강대는 그 하부면에 긴장재의 곡선 각을 부드럽게 유지시킬 수 있도록 하측으로 볼록한 곡면형태의 긴장재 안착홈을 각각 형성하고, 승강대의 상부면에는 높이조절나사가 위치되어 상기 승강 홈의 상부에 나사결합함으로써 상기 높이조절나사의 회전으로 승강대가 상하로 이동하여 긴장재 안착홈에 끼워진 긴장재의 긴장력을 조절할 수 있도록 구성되도록 하는 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구조물의 양단부 및 중앙부에 설치될 고정측 정착브라켓, 상기 고정측 정착브라켓에 대응하여 구조물의 타단부에 설치되는 것으로써, 구조물 하부를 감쌀 수 있도록 한쌍의 측판과 밑판을 구비하고, 체결부재에 의해 상기 구조물 하부에 정착되며, 긴장재를 결속시킬 수 있도록 상기 측판에는 각각 상하방향으로 긴장재 관통공이 천공된 지지판재가 고정되고, 상기 지지판재의 일측으로는 긴장재의 단부를 상기 측판을 따라서 이동시키는 이동대가 설치되고, 상기 이동대에는 중앙에 긴장재 관통공이 천공되며, 하부 돌기가 측판에 횡방향으로 형성된 가이드 홈을 따라서 슬라이딩 이동하도록 결합된 긴장측 정착브라켓; 및 긴장측 정착브라켓을 제작하고, 상기 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓의 사이의 구조물 중앙 하부를 감쌀 수 있도록 응력분산용 지지대를 제작하는 단계; 구조물의 일측에는 상기 긴장측 정착브라켓을 설치하고, 타측에는 상기 고정측 정착브라켓을 설치하며, 그 사이의 중앙에는 상기 응력분산용 지지대를 설치하는 단계; 상기 설치된 긴장측 정착브라켓에 영구적으로 재긴장이 가능하고, 긴장력 손실량을 확인할 수 있는 유압 잭과 유압튜브 게이지를 포함하는 긴장력 조절수단을 설치하는 단계; 상기 구조물 양단에 설치된 고정측 및 긴장측 정착브라켓 사이에 강연선과 같은 긴장재을 설치하고, 구조물 중앙에 설치된 응력분산용 지지대의 긴장재 안착홈에 긴장재가 걸쳐지도록 설치하는 단계; 상기 긴장재를 상기 긴장력 조절수단의 유압 잭을 이용하여 긴장하는 단계; 및 상기 긴장재의 긴장후, 긴장재에 의한 긴장력 손실량이 발생시, 상기 유압튜브 게이지의 눈금으로 손실량을 측정하고, 유압 잭을 통하여 손실량 만큼 강연선과 같은 긴장재를 재긴장하는 단계;를 포함하는 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치를 이용한 구조물 보강 방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 응력분산용 지지대는 한쌍의 측판과 밑판을 구비하고, 체결부재에 의해 상기 구조물 하부에 정착되며, 상기 측판에는 각각 하부측으로 개구를 형성한 승강 홈을 형성하여 그 하부측으로 승강대가 상하로 이동가능하게 배치되며, 상기 승강대는 그 하부면에 긴장재의 곡선 각을 부드럽게 유지시킬 수 있도록 하측으로 볼록한 곡면형태의 긴장재 안착홈을 각각 형성하고, 승강대의 상부면에는 높이조절나사가 위치되어 상기 승강 홈의 상부에 나사결합함으로써 상기 높이조절나사의 회전으로 승강대가 상하로 이동하여 긴장재 안착홈에 끼워진 긴장재의 긴장력을 조절할 수 있도록 구성된 것이 이용되는 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치를 이용한 구조물 보강 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 강연선과 같은 긴장재을 긴장하는 단계는 구조물의 양측에서 각각 강연선과 같은 긴장재의 1차 긴장으로 편심된 응력분산용 지지대의 승강대를 정위치시켜 구조물의 하부에 긴장력이 고르게 전달되도록 하고, 유압 잭을 이용하여 긴장재를 재차 긴장시켜 보강할 톤수에 맞게 긴장하며, 상기 응력분산용 지지대의 높이조절나사를 회전시켜 승강대를 상하로 조절함으로써 구조물 하부에 작용하는 긴장력을 조율하는 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치를 이용한 구조물 보강 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 구조물 보강 장치에 의하면 강연선과 같은 긴장재로 보강된 구조물의 긴장력 손실량을 긴장력 조절수단의 유압튜브 게이지를 통하여 측정하고, 유압잭을 통하여 재긴장이 가능하도록 설치하며, 구조물 중간 부분에 집중 응력을 분산 할수 있는 응력분산용 지지대를 설치하여 강연선과 같은 긴장재를 구조물 측면에 배치하고 긴장력을 가함으로써 시간이 경과함에 따라 하중 및 온도변화에 따른 긴장력 손실이 발생시, 긴장력 조절수단에 설치된 유압튜브 게이지에 나타난 손실량을 육안(肉眼)으로 확인하고, 손실량 만큼 유압잭을 이용하여 영구적으로 재긴장을 쉽게 할수 있는 우수한 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓의 사이에 강연선과 같은 긴장재를 설치하고 긴장시켜서 구조물의 2차적 균열을 방지하며, 구조물 단부에 작용하는 휨 부모멘트를 저감시키며, 구조물의 양단부에서 응력분산용 지지대를 통과하여 강연선과 같은 긴장재를 배치함으로써 일직선 배치 형태보다 좀 더 효과적인 저항구조를 구성할 수 있어서 적은 긴장력으로도 구조물을 안정적으로 보강할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.
도 1a는 종래의 구조물 보강공법의 예로서 구조물 하부에 강연선과 같은 긴장재를 설치하고 긴장력을 부여하여 구조물을 보강한 측면도이다.
도 1b는 종래의 구조물 보강공법의 다른 예로서 강봉을 이용하여 정착구를 구조물 단부에 결속시키고, 강연선과 같은 긴장재를 설치하여 긴장력을 부여하며 구조물을 보강한 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구조물 보강장치를 구조물의 하부에 장착하고 강연선과 같은 긴장재를 설치한 다음, 긴장력을 부여하여 구조물을 보강한 측면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 구조물 보강장치에 구비된 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓을 도시한 측면도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 구조물 보강장치에 구비된 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓을 도시한 저면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 구조물 보강장치에 구비된 긴장측 정착브라켓과 긴장력 조절수단을 도시한 외관 사시도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 구조물 보강장치에 구비된 긴장측 정착브라켓과 긴장력 조절수단을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 구조물 보강장치에 구비된 응력분산용 지지대를 구조물의 중앙에 설치한 외관 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 구조물 보강장치에 구비된 응력분산용 지지대의 설치 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 구조물 보강 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 보강하고자 하는 구조물(105)의 일단부에 구조물(105)의 크기에 맞게 제작된 고정측 정착브라켓(110)을 구비하고, 상기 고정측 정착브라켓(110)에 대응하여 구조물(105)의 타단부에는 긴장측 정착브라켓(130)을 구비하며, 상기 고정측 정착브라켓(110)과 긴장측 정착브라켓(130)의 사이에는 강연선과 같은 긴장재(160)가 설치되어 긴장력이 부여되는 구조이다.
이와 같은 본 발명에 따른 구조물 보강 장치(100)에서 고정측 정착브라켓(110)은 도 3a 및 도 3b에 각각 측면도 및 평면도로 도시된 바와 같이, 상기 구조물(105)의 하부를 감쌀 수 있도록 한쌍의 측판(112)과 밑판(114)을 구비하고, 이와 같은 한쌍의 측판(112)과 밑판(114)은 체결부재(116)에 의해 상기 구조물(105)에 정착된다.
그리고 이와 같은 체결부재(116)는 구조물(105)의 측면 및 하부 콘크리트 면을 먼저 치핑(Chipping)(미 도시)하고, 치핑된 구조물(105)에 한쌍의 측판(112)과 밑판(114)을 위치시킨 다음, 체결부재(116)인 앵카를 이용하여 구조물(105)에 일체로 견고히 고정시킨다.
또한 상기 측판(112)은 구조물(105)에 통상적으로 천공된 인양홀(118)과 대응하여 인양공(120)을 천공하고, 상기 인양공(120)과 상기 인양홀(118) 간에 끼움 결합됨으로써 긴장재(160)에 의해 전해지는 긴장력을 보다 효과적으로 분산하며, 구조물(105)과 상기 고정측 정착브라켓(110) 간의 정착력을 보다 증대시킬 수 있도록 강봉(122)이 더 구비된다.
그리고 상기 고정측 정착브라켓(110)은 긴장재(160)를 결속시킬 수 있도록 상기 한쌍의 측판(112)에 각각 상하방향으로 긴장재 관통공(124a)이 천공된 지지판재(124)가 고정되고, 상기 지지판재(124)의 버팀력을 증대시킬 수 있도록 상기 지지판재(124)의 측면에 용접설치된 복수의 플랜지(126)가 인접하여 설치된다.
상기 긴장측 정착브라켓(130)은 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b에 각각 도시된 바와 같이, 구조물(105) 하부를 감쌀 수 있도록 한쌍의 측판(132)과 밑판(134)을 구비하고, 체결부재(136)에 의해 상기 구조물(105)에 정착된다.
이와 같은 긴장측 정착브라켓(130)는 측판(132)과 밑판(134)을 구조물(105)에 연결시키는 체결부재(136)가 고정측 정착브라켓(110)의 경우와 동일하게 이루어지는데, 먼저 구조물(105)의 측면 및 하부면 콘크리트 면을 치핑(Chipping)하고, 치핑된 구조물(105)에 한쌍의 측판(132)과 밑판(134)을 위치시킨 다음, 체결부재(136)인 앵카를 이용하여 구조물(105)에 일체로 견고히 고정시킨다.
그리고, 상기 긴장측 정착브라켓(130)의 측판(132)은 구조물(105)에 통상적으로 천공된 인양홀(138)과 대응하여 인양공(140)을 천공하고, 상기 인양공(140)과 상기 인양홀(138) 간에 끼움 결합됨으로써 긴장재(160)에 의해 전해지는 긴장력을 보다 효과적으로 분산하며 구조물(105)과 상기 긴장측 정착브라켓(130) 간의 정착력을 보다 증대시킬 수 있도록 강봉(142)이 더 구비된다.
또한 이와 같은 긴장측 정착브라켓(130)은 긴장재(160)를 결속시킬 수 있도록 한쌍의 측판(132)에 각각 긴장재 관통공(144a)이 천공된 지지판재(144)가 상하방향으로 고정되고, 상기 지지판재(144)의 버팀력을 증대시킬 수 있도록 상기 지지판재(144)의 측면에 용접설치된 복수의 플랜지(146)을 구비한다.
그리고 상기 긴장측 정착브라켓(130)은 지지판재(144)의 일측으로 긴장재(160)의 단부를 긴장력 조절수단(170)의 유압 잭(172) 작동에 의해서 상기 측판(132)을 따라서 이동시키는 이동대(150)가 설치되는데, 이와 같은 이동대(150)에는 그 중앙에 긴장재 관통공(152)이 천공되고, 일측으로는 플랜지(154)를 구비하며, 긴장재 관통공(152)에 강연선과 같은 긴장재(160)가 끼워져서 너트(156)로 체결되며, 이동대(150)의 하부 돌기(158)가 측판(112)에 횡방향으로 형성된 한쌍의 가이드 홈(158a)을 따라서 슬라이딩 이동하도록 결합하는 구조이다.
이와 같은 긴장측 정착브라켓(130)의 이동대(150)는 지지판재(144)에 대하여 이후에 설명되는 긴장력 조절수단(170)의 유압 잭(172) 작동에 의해서 이동하고, 긴장재(160)에 긴장력을 부여한다.
또한 본 발명에 따른 구조물 보강 장치(100)는 상기 구조물(105)의 중앙에서 긴장재(160)가 각각 걸쳐지고, 긴장재(160)의 높낮이를 조절할 수 있도록 된 응력분산용 지지대(180)를 구비한다.
이와 같은 응력분산용 지지대(180)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정측 정착브라켓(110)과 긴장측 정착브라켓(130)의 사이에서 구조물(105) 중앙에 설치되는 것으로서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 구조물(105) 중앙 하부를 감쌀 수 있도록 한쌍의 측판(182)과 밑판(184)을 구비하고, 체결부재(186)에 의해 상기 구조물(105)에 정착된다.
이와 같은 응력분산용 지지대(180)는 구조물(105)의 측면 및 하부면 콘크리트 면을 치핑(Chipping)하고, 치핑된 구조물(105)에 한쌍의 측판(182)과 밑판(184)을 위치시킨 다음, 체결부재(186)인 앵카를 이용하여 구조물(105)에 일체로 견고히 고정된다.
그리고 이와 같은 응력분산용 지지대(180)는 상기 한쌍의 측판(182)에 각각 하부측으로 개구를 형성한 승강 홈(188)을 형성하여 그 하부측으로 승강대(190)가 상하로 이동가능하게 배치된다.
이와 같은 승강대(190)는 그 하부면에 강연선과 같은 긴장재(160)의 곡선 각을 부드럽게 유지시킬 수 있도록 하측으로 볼록한 곡면형태의 긴장재 안착홈(192)을 각각 형성한 것으로서, 그 상부에는 높이조절나사(194)가 위치되어 상기 승강 홈(188)의 상부에 나사결합하는 구조이다.
따라서 이와 같은 응력분산용 지지대(180)는 상기 높이조절나사(194)의 정,역회전이 이루어지면 높이조절나사(194)가 상하로 이동하면서 그 하단에 연결된 승강대(190)가 상하로 이동하게 되며, 긴장재 안착홈(192)에 끼워진 긴장재(160)를 하부로 눌러서 긴장력을 세게 하거나, 상부측으로 들리도록 하여 긴장력을 약하게 조절할 수 있도록 된 것이다.
이와 같이 본 발명에 따른 구조물 보강 장치(100)는 구조물(105)의 양단부에서 응력분산용 지지대(180)를 통과하여 긴장재(160)를 배치함으로써 일직선의 긴장재(160) 배치 형태보다 좀 더 효과적인 저항구조를 구성할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 긴장측 정착브라켓(130)에 긴장력 조절수단(170)을 장착하고 있는데, 이와 같은 긴장력 조절수단(170)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 긴장재(160)에 장착되어 긴장력 손실량을 확인할 수 있도록 설치된 유압튜브 게이지(174)를 구비하고, 상기 지지판재(144)에 대해서 이동대(150)를 밀어서 긴장재(160)를 긴장시키는 한쌍의 유압 잭(172)을 구비한다.
이와 같은 긴장력 조절수단(170)은 유압튜브 게이지(174)가 상기 긴장측 정착브라켓(130)의 지지판재(144)에 형성된 긴장재 관통공(144a)을 통과한 긴장재(160)에 끼워지고, 상기 긴장재(160)에 나사결합한 너트(176)에 의해서 지지판재(144)와의 사이에 압착되어 긴장재(160)의 긴장력을 측정하도록 배치되며, 이와 같은 유압튜브 게이지(174)는 긴장재(160)에 긴장력이 부여된 상태에서 그대로 현장(現場)에 설치되어 긴장재(160)에 걸리는 긴장력을 외부로 표출하게 된다.
또한 상기 유압튜브 게이지(174)의 양측으로는 유압 잭(172)이 각각 배치되는데, 이와 같은 유압 잭(172)은 지지판재(144)에 대해서 이동대(150)를 밀어서 긴장재(160)를 긴장시키고, 소정의 긴장력이 긴장재(160)에 걸린 다음에는 긴장측 정착브라켓(130)으로부터 철거(撤去)되며, 긴장재(160)를 재긴장시킬 필요가 있을 때에 재설치되어 긴장재(160)를 긴장시킨다.
상기와 같이 본 발명은 고정측 정착브라켓(110)과 긴장측 정착브라켓(130)의 사이에 긴장재(160)를 설치하고, 그 중앙의 응력분산용 지지대(180)에 걸쳐지도록 배치한 다음, 긴장재(160)를 유압 잭(172)으로 긴장시켜서 구조물(105)에 긴장력을 부여함으로써 구조물(105)의 2차적 균열을 방지하고, 구조물(105) 단부에 작용하는 부(-)모멘트를 저감시킬 수 있다.
뿐만 아니라 구조물(105)의 양단부에서 응력분산용 지지대(180)를 통과하여 긴장재(160)를 배치함으로써 긴장재(160)의 일직선 배치 형태보다 좀 더 효과적인 저항구조를 구성할 수 있어서 적은 긴장력만으로도 구조물(105)을 안정적으로 보강할 수 있는 매우 우수한 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 상기와 같이 긴장력이 부여되고 보강된 구조물(105)에서 시간이 경과하면, 구조물(105)에 걸리는 하중 및 온도변화에 따른 긴장력 손실이 발생하게 되는데, 이때에는 긴장력 조절수단(170)에 설치된 유압튜브 게이지(174)가 손실량을 즉시 외부로 표시한다.
따라서 작업자는 육안으로 손실량을 직접 확인할 수 있고, 긴장측 정착브라켓(130)의 지지판재(144)와 이동대(150) 사이에 유압 잭(172)을 재차 설치하고, 긴장력의 손실량 만큼 추가적인 긴장력을 보충할 수 있다. 따라서 본 발명은 영구적으로 구조물(105)의 재긴장을 쉽게 할수 있는 우수한 효과가 얻어진다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 구조물 보강 장치(100)를 이용하여 구조물(105)을 보강시키는 방법에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 구조물 보강 방법은 먼저 구조물(105)의 양단부 크기에 맞는 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)과, 구조물(105)의 중앙부의 크기에 맞는 응력분산용 지지대(180)를 제작하는 단계가 이루어진다.
이와 같은 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)과 응력분산용 지지대(180)를 제작하는 단계는 별도의 제작장에서 구조물(105)의 양단 및 중앙 크기에 맞추어 강재를 이용하여 도 3a, 도 3b 및 도 5, 도 6에 도시된 바와 같이 각각 제작한다.
그리고 다음으로는 상기 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)을 구조물(105) 양단에 부착하되, 일측에는 긴장측 정착브라켓(130)을 설치하고, 타측에는 고정측 정착브라켓(110)을 설치하며, 구조물(105)의 중앙에는 응력분산용 지지대(180)를 설치하는 단계가 이루어진다.
이와 같이 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)과 응력분산용 지지대(180)를 구조물(105)에 설치하는 단계는 각각 체결부재(116)(136)(186)를 통하여 이루어지는데, 먼저, 상기 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)이 설치될 구조물(105) 양단부와 응력분산용 지지대(180)가 설치될 중앙부의 콘크리트면을 치핑(Chipping)(미 도시)하고, 치핑된 구조물(105)에 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)과 응력분산용 지지대(180)를 각각 배치한 다음, 체결부재(116)(136)(186)인 앵카를 이용하여 견고히 고정시킨다.
그리고 구조물(105)에 설치된 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)과 응력분산용 지지대(180)의 강판 주위를 따라 실링재(미 도시)를 이용하여 구조물 콘크리트 면과의 틈을 실링처리하고, 실링처리된 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)과 응력분산용 지지대(180)의 내측 공간부에 적정한 물성의 에폭시 수지(미 도시)를 주입한다.
이때 에폭시의 주입을 원활히 하고, 주입종료의 여부를 판단하기 위해서 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)과 응력분산용 지지대(180)의 강판 주위에 각각 배기 파이프(미 도시)를 설치할 수 있다.
그리고 이와 같이 구조물(105)에 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130)과 응력분산용 지지대(180)를 설치한 다음에는, 상기 설치된 긴장측 정착브라켓(130)에 영구적으로 재긴장이 가능하고, 긴장력 손실량을 확인할 수 있는 긴장력 조절수단(170)을 설치하는 단계가 이루어진다.
이와 같이 긴장력 조절수단(170)을 설치하는 단계는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 긴장측 정착브라켓(130)의 지지판재(144)와 이동대(150)의 사이에 유압튜브 게이지(174)를 배치하고, 그 양측으로 각각 유압 잭(172)을 배치하여 가설재(미 도시)를 이용하여 임시로 고정시키게 된다.
그리고 다음으로는 상기 고정측 및 긴장측 정착브라켓(110)(130) 사이에 긴장재(160)를 설치하고, 구조물(105) 중앙에 설치된 응력분산용 지지대(180)의 긴장재 안착홈(192)에 긴장재(160)가 걸쳐지도록 하는 단계가 이루어진다.
이와 같은 긴장재(160) 설치 단계에서는 고정측 정착브라켓(110)의 지지판재(124)에 형성된 긴장재 관통공(124a)에 긴장재(160)를 끼운 다음, 너트(128)로 정착시킨다. 또한 긴장측 정착브라켓(130)은 지지판재(144)의 긴장재 관통공(144a)을 통하여 긴장재(160)를 끼운 다음, 긴장력 조절수단(170)의 유압튜브 게이지(174)를 관통하도록 긴장재(160)를 끼우며, 너트(176)를 체결하여 유압튜브 게이지(174) 측으로 밀착시키고, 이동대(150)의 긴장재 관통공(152)에 긴장재(160)를 끼우며 너트(156)로 정착시켜서 설치한다.
이와 같이 고정측 정착브라켓(110)과 긴장측 정착브라켓(130)에 정착되는 긴장재(160)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 응력분산용 지지대(180)의 승강대(190)에 마련된 긴장재 안착홈(192)의 내부에 각각 끼워지도록 배치된다.
이와 같이 구조물(105)의 양단부에서 응력분산용 지지대(180)를 통과하여 긴장재(160)를 배치함으로써 긴장재(160)가 일직선으로 배치된 형태보다 좀 더 효과적인 저항구조를 구성할 수 있다.
그리고 다음으로는 상기 강연선과 같은 긴장재(160)를 상기 긴장력 조절수단(170)의 유압 잭(172)을 이용하여 보강할 톤수에 맞게 긴장하는 단계가 이루어진다.
이와 같은 긴장재(160) 긴장단계에서는 먼저 긴장재(160)의 1차 긴장시켜서, 긴장재(160)가 응력분산용 지지대(180)의 긴장재 안착홈(192) 내부에 정확하게 일치시키도록 조정하여 구조물(105)의 하부에 긴장력이 고르게 전달되도록 하고, 유압 잭(172)을 이용하여 긴장재(160)를 재차 긴장시켜 보강할 톤수에 맞게 긴장한다.
즉, 긴장력 조절수단(170)의 유압 잭(172)을 이용하여 구조물(105)의 양측에서 각각 긴장재(160)를 긴장시키게 되면, 구조물(105) 중앙부에 위치한 응력분산용 지지대(180)의 긴장재 안착홈(192)을 통과하는 긴장재(160)은 응력분산용 지지대(180)의 승강대(190)에 힘을 가하여 편심(偏心)시키게 되는데, 이와 같이 긴장재(160)의 긴장으로 편심된 응력분산용 지지대(180)의 승강대(190)를 정위치시켜서 긴장재(160)의 재 긴장 시, 구조물(105)의 하부에 긴장력이 고르게 전달되도록 정위치시킨 다음, 유압 잭(172)을 이용하여 강선을 보강할 톤수만큼 재긴장하고, 너트(156,176)로 정착시켜서 고정한다.
또한 이와 같이 긴장재(160)를 보강할 톤수에 맞게 긴장하는 단계는 유압 잭(172)을 이용하여 강선을 긴장한 다음, 상기 응력분산용 지지대(180)의 높이조절나사(194)를 회전시켜 승강대(190)를 상하로 높이 조절함으로써 구조물(105) 하부에 작용하는 긴장재(160)의 긴장력을 최적의 상태로 조율하여 정확하게 보강할 톤수에 맞게 미세 조정할 수 있는 것이다.
그리고 이와 같이 긴장재(160)를 보강할 톤수에 맞게 긴장하게 되면, 상기 유압튜브 게이지(174)는 지지판재(144)와 너트(176)의 사이에서 압착되어 긴장재(160)에 걸리는 긴장력이 그대로 외부로 표출되는 상태로 유지된다.
또한 본 발명에 따른 구조물 보강 방법은 상기와 같은 긴장재(160)의 긴장후, 긴장력 조절수단(170)의 유압 잭(172)을 제거하며, 향후 긴장재(160)에 손실량이 발생시 유압튜브 게이지(174)의 눈금으로 손실량을 측정하고, 유압 잭(172)을 재설치하여 손실량 만큼 긴장재(160)를 재긴장하는 단계를 포함한다.
즉 본 발명은 시간이 경과하면, 구조물(105)에 걸리는 하중 및 온도변화에 따른 긴장력 손실이 발생하게 되는데, 이때에는 긴장력 조절수단(170)에 설치된 유압튜브 게이지(174)가 손실량을 외부로 표시함으로써 작업자는 육안(肉眼)으로 손실량을 직접 확인할 수 있고, 긴장측 정착브라켓(130)의 지지판재(144)와 이동대(150) 사이에 유압 잭(172)을 재설치하고 손실량 만큼 긴장력을 보충할 수 있다. 따라서 본 발명은 영구적으로 구조물(105)의 재긴장을 쉽게 할수 있는 우수한 효과가 얻어진다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면 상기 긴장재(160)은 구조물의 양측면에 각각 설치된 것으로 설명되었지만, 이는 구조물의 하부면에 설치될 수도 있을 것이다. 그렇지만 이러한 단순한 구조상의 위치변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1....... 빔 10...... 관통공
20...... PC 강선 22...... 강봉
30...... 정착구 100..... 구조물 보강 장치
105..... 구조물 110..... 고정측 정착브라켓
112,132,182..... 측판 114,134,184...... 밑판
116,136,186..... 체결부재 118,138..... 인양홀
120,140..... 인양공 122,142..... 강봉
124,144..... 지지판재 124a,144a.... 긴장재 관통공
126,146..... 플랜지 128,156,176..... 너트
130..... 긴장측 정착브라켓 150..... 이동대
152..... 긴장재 관통공 154..... 플랜지
158..... 하부 돌기 158a..... 가이드 홈
160..... 강연선과 같은 긴장재 170..... 긴장력 조절수단
172..... 유압 잭 174..... 유압튜브 게이지
180..... 응력분산용 지지대 188.....승강 홈
190..... 승강대 192..... 긴장재 안착홈

Claims (6)

  1. 구조물 일단부에 설치된 고정측 정착브라켓;
    상기 고정측 정착브라켓에 대응하여 구조물의 타단부에 설치되며, 구조물 하부를 감쌀 수 있도록 한쌍의 측판과 밑판을 구비하고, 체결부재에 의해 상기 구조물 하부에 정착되며, 긴장재를 결속시킬 수 있도록 상기 측판에는 각각 상하방향으로 긴장재 관통공이 천공된 지지판재가 고정되고, 상기 지지판재의 일측으로는 긴장재의 단부를 상기 측판을 따라서 이동시키는 이동대가 설치되고, 상기 이동대(150)에는 중앙에 긴장재 관통공이 천공되며, 하부 돌기(158)가 측판에 횡방향으로 형성된 가이드 홈(158a)을 따라서 슬라이딩 이동하도록 결합된 긴장측 정착브라켓;
    상기 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓의 사이에 설치되는 강연선과 같은 긴장재;
    상기 구조물의 중앙에서 긴장재가 각각 걸쳐지고, 긴장재의 높낮이를 조절할 수 있도록 된 응력분산용 지지대; 및
    상기 긴장측 정착브라켓에 설치되어 영구적으로 재긴장이 가능하고, 긴장력 손실량을 확인할 수 있도록 설치된 유압 잭과 유압튜브 게이지를 구비한 긴장력 조절수단;을 포함하며,
    상기 긴장력 조절수단은 상기 유압튜브 게이지가 상기 긴장측 정착브라켓의 지지판재에 형성된 긴장재 관통공을 통과한 긴장재에 끼워지고, 긴장재에 나사결합한 너트에 의해서 지지판재와의 사이에 압착되어 긴장재의 긴장력을 측정하며, 상기 유압튜브 게이지의 양측으로는 유압 잭이 각각 배치되어 상기 지지판재에 대해 이동대를 밀어서 긴장재를 긴장시키도록 구성되어 상기 유압튜브 게이지의 눈금으로 손실량을 측정하고, 유압 잭을 통하여 긴장재를 재긴장하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 응력분산용 지지대는
    상기 고정측 정착브라켓과 긴장측 정착브라켓의 사이의 구조물 중앙 하부를 감쌀 수 있도록 한쌍의 측판과 밑판을 구비하고, 체결부재에 의해 상기 구조물 하부에 정착되며,
    상기 측판에는 각각 하부측으로 개구를 형성한 승강 홈을 형성하여 그 하부측으로 승강대가 상하로 이동가능하게 배치되며, 상기 승강대는 그 하부면에 긴장재의 곡선 각을 부드럽게 유지시킬 수 있도록 하측으로 볼록한 곡면형태의 긴장재 안착홈을 각각 형성하고,
    승강대의 상부면에는 높이조절나사가 위치되어 상기 승강 홈의 상부에 나사결합함으로써 상기 높이조절나사의 회전으로 승강대가 상하로 이동하여 긴장재 안착홈에 끼워진 긴장재의 긴장력을 조절할 수 있도록 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 영구적 재긴장이 가능한 구조물 보강 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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