KR101535180B1 - 교량상부구조용 콘크리트거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량상부구조용 콘크리트거더에 관한 것으로서, 콘크리트부재와; 앵커판과 상기 앵커판에 수직으로 배치되도록 상기 앵커판의 저면에 형성되고 길이방향을 따라 볼트홈이 형성되어 있는 볼트체결기둥과 상기 볼트홈에 나사결합되도록 볼트체결기둥에 결합된 앵커볼트를 가지고, 상기 앵커볼트의 헤드가 상기 콘크리트부재의 외표면에 노출되도록 상기 콘크리트부재에 매립된 포스트인장보강용 앵커를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 콘크리트부재에 대한 인장 보강작업이 용이하고, 유지보수단계에서 포스트인장보강재를 선택할 수 있고, 포스트인장보강재의 부식에 따른 강도저하를 방지할 수 있으며, 초기설비용을 줄일 수 있다.

Description

교량상부구조용 콘크리트거더{Concrete Girder for Upper Structure of Bridge}

본 발명은 교량상부구조용 콘크리트거더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유지보수단계에서 인장을 보강할 때 인장보강재를 고정하기 위한 구조를 갖는 교량상부구조용 콘크리트거더에 관한 것이다.

교량구조에서 하중을 받는 구조물의 하나로 거더가 사용되고 있으며, 거더의 재질로는 강재와 콘크리트가 주로 사용되고 있다.

콘크리트는 재료가 저렴하고 성형성이 좋으며 진동에 유리하고 압축에 강한 반면 인장에는 매우 약하다는 단점이 있다.

이러한 콘크리트 재질의 특성상 콘크리트로 제작된 거더(이하 "교량상부구조용 콘크리트거더"라고 함)와 같이 압축과 인장이 함께 발생하는 휨을 받는 구조의 경우에는 인장에 대한 보강이 필요하다.

교량상부구조용 콘크리트거더에 대한 인장보강방법의 하나로 콘크리트부재의 인장영역에 미리 압축의 스트레스를 도입하여 인장 측의 콘크리트를 유효하게 사용하는 프리스트레스트 교량상부구조용 콘크리트거더(Prestressed Concrete Girder)가 안출되어 사용되고 있다.

도11은 종래 교량상부구조용 콘크리트거더의 전체 구성도이고, 도12는 종래 프리인장보강부의 상세도이다.

종래의 교량상부구조용 콘크리트거더는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 콘크리트부재(111)와, 콘크리트부재(111)에 설치된 프리인장보강부(120) 및 포스트인장보강부(140)를 갖고 있다.

콘크리트부재(111)는 직선상으로 형성된다.

프리인장보강부(120)는 콘크리트부재(111)의 양단에 동일개수로 분산되고 각각 외부로 노출되도록 설치된 프리인장보강정착구(121)와, 콘크리트부재(111)의 길이방향을 따라 배치되도록 콘크리트부재(111)에 매립된 프리인장보강보호관(122)과, 프리인장보강보호관(122)을 통과하고 양단이 프리인장보강정착구(121)에 긴장상태로 결합되도록 설치된 프리인장보강재(123)를 갖고 있다.

프리인장보강정착구(121)는 프리인장정착구바디부(121a), 프리인장쐐기(121b) 등을 사용하여 구현할 수 있다. 이러한 프리인장보강정착구(121)의 구조에 대해서는 종래 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

프리인장보강보호관(122)으로는 쉬스관(Sheath Pipe) 등을 사용할 수 있다.

프리인장보강재(123)로는 피씨(PC)강선 등을 사용할 수 있다. 피씨(PC)강선은 종단에서 다수개의 가닥으로 나뉘어 프리인장보강정착구(121)에 결합된다.

이러한 구성을 갖는 프리인장보강재(123)는 잭(Jack) 등을 사용하여 긴장시킨 후, 프리인장보강보호관(122)의 내부에 시멘트페이스트(Cement Paste) 등을 설치하는 그라우팅작업에 의해 프리인장보강보호관(122)의 내부에서 긴장상태를 유지한다.

본 명세서에서는 콘크리트부재(111)를 형성할 때 프리인장보강재(123)를 긴장시킨다는 의미로 프리인장(Pre-Tension)이라는 용어를 사용한다.

포스트인장보강부(140)는 콘크리트부재(111)의 길이방향을 따라 배치되도록 콘크리트부재(111)에 매립된 포스트인장보강보호관과, 포스트인장보강보호관을 통과하도록 설치된 포스트인장보강재를 갖고 있다.

포스트인장보강보호관으로는 쉬스관(Sheath Pipe) 등을 사용할 수 있다.

포스트인장보강재로는 피씨(PC)강선을 사용할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 포스트인장보강재는 콘크리트부재(111)를 형성한 후 유지보수단계에서 사후적으로 필요할 때 다음과 같은 방법으로 긴장시킨다.

먼저 프리인장보강정착구(121)와 동일한 구조를 갖는 포스트인장보강정착구를 콘크리트부재(111)의 양단에 설치한다.

다음에 잭(Jack) 등을 사용하여 포스트인장보강재를 긴장시킨다.

다음에 긴장상태로 포스트인장보강재의 양단을 포스트인장보강정착구에 결합시킨다.

마지막으로 포스트인장보강보호관의 내부에 시멘트페이스트(Cement Paste) 등을 설치하는 그라우팅작업에 의해 포스트인장보강보호관의 내부에서 포스트인장보강재의 긴장상태를 유지한다.

본 명세서에서는 콘크리트부재(111)를 형성한 후 유지보수단계에서 사후적으로 필요할 때 포스트인장보강재을 긴장시킨다는 의미로 포스트인장(Post-Tension)이라는 용어를 사용한다.

그런데 종래의 교량상부구조용 콘크리트거더에 따르면, 포스트인장보강보호관의 내부에서 포스트인장보강재를 긴장시켜야 하기 때문에 콘크리트부재(111)에 대한 인장 보강작업이 어렵다는 문제점이 있었다.

그리고 포스트인장보강재가 콘크리트부재(111)를 형성될 때 설치되기 때문에 유지보수단계에서 포스트인장보강재를 선택할 수 없고 포스트인장보강재의 부식에 따른 강도저하가 발생한다는 문제점이 있었다.

또한 콘크리트부재(111)가 형성될 때 포스트인장보강재가 설치되기 때문에 초기설비용이 증가한다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 콘크리트부재에 대한 인장 보강작업이 용이하고, 유지보수단계에서 포스트인장보강재를 선택할 수 있고, 포스트인장보강재의 부식에 따른 강도저하를 방지할 수 있으며, 초기설비용을 줄일 수 있도록 한 교량상부구조용 콘크리트거더를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 콘크리트부재와; 앵커판과 상기 앵커판에 수직으로 배치되도록 상기 앵커판의 저면에 형성되고 길이방향을 따라 볼트홈이 형성되어 있는 볼트체결기둥과 상기 볼트홈에 나사결합되도록 볼트체결기둥에 결합된 앵커볼트를 가지고, 상기 앵커볼트의 헤드가 상기 콘크리트부재의 외표면에 노출되도록 상기 콘크리트부재에 매립된 포스트인장보강용 앵커를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량상부구조용 콘크리트거더에 의해 달성된다.

여기서 콘크리트부재를 제작할 때 타설되는 콘크리트가 진동다짐에 의해 앵커볼트의 헤드를 덮는 것을 방지할 수 있도록, 상기 볼트홈은 상기 앵커볼트의 길이보다 큰 깊이를 갖도록 형성되고; 상기 앵커볼트의 헤드에 접촉하도록 상기 볼트홈에 설치된 지수팽창재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 콘크리트부재에 대한 포스트인장보강용 앵커의 결합력을 증가시킬 수 있도록, 상기 앵커판에 수직으로 배치되도록 상기 앵커판의 상면에 결합된 스터드볼트를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 앵커판과 거푸집 사이에 콘크리트가 밀실하게 채워져 콘크리트부재에 대한 포스트인장보강용 앵커의 결합력을 증가시킬 수 있도록, 상기 앵커판은 직사각형 형태로 형성되고, 콘크리트안내공이 형성되어 있으며; 상기 볼트체결기둥은 상기 앵커판의 각 모서리영역에 하나씩 형성되는 것이 바람직하다.

또한 콘크리트부재에 대한 포스트인장보강용 앵커의 결합력을 증가시킬 수 있도록, 상기 앵커판의 각 모서리영역으로부터 상호 직각을 이루도록 한 쌍씩 연장 형성된 철근지지암을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 철근지지암과 거푸집 사이에 콘크리트가 밀실하게 채워져 콘크리트부재에 대한 포스트인장보강용 앵커의 결합력을 증가시킬 수 있도록, 상기 각 철근지지암에는 콘크리트안내홈이 종단으로부터 상기 볼트체결기둥을 향해 절취 형성되어 있는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 따르면, 앵커판과 앵커판에 수직으로 배치되도록 앵커판의 저면에 형성된 볼트체결기둥과 볼트체결기둥에 결합된 앵커볼트를 포함하는 포스트인장보강용 앵커를 콘크리트부재에 매립함으로써, 콘크리트부재에 대한 인장 보강작업이 용이하고, 유지보수단계에서 포스트인장보강재를 선택할 수 있고, 포스트인장보강재의 부식에 따른 강도저하를 방지할 수 있으며, 초기설비용을 줄일 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 교량상부구조용 콘크리트거더의 전체 구성도,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커의 사시도,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커의 분해사시도,
도4는 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커의 배면 사시도,
도5는 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커의 설치상태를 도시한 단면도,
도6은 본 발명의 실시예에 따른 프리인장보강부의 상세도,
도7, 도8, 도9 및 도10은 각각 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커를 사용하는 방법을 도시한 도면,
도11은 종래 교량상부구조용 콘크리트거더의 전체 구성도,
도12는 종래 프리인장보강부의 상세도이다.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 교량상부구조용 콘크리트거더의 전체 구성도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커의 사시도이고, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커의 분해사시도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커의 배면 사시도이고, 도5는 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커의 설치상태를 도시한 단면도이고, 도6은 본 발명의 실시예에 따른 프리인장보강부의 상세도이다.

본 발명의 실시예에 따른 교량상부구조용 콘크리트거더는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 콘크리트부재(11)와, 콘크리트부재(11)에 설치된 프리인장보강부(20) 및 포스트인장보강용 앵커(30)를 갖고 있다.

콘크리트부재(11)는 직선상으로 형성된다.

프리인장보강부(20)는 콘크리트부재(11)의 양단에 동일개수로 분산되고 각각 외부로 노출되도록 설치된 프리인장보강정착구(21)와, 콘크리트부재(11)의 길이방향을 따라 배치되도록 콘크리트부재(11)에 매립된 프리인장보강보호관(22)과, 프리인장보강보호관(22)을 통과하고 양단이 프리인장보강정착구(21)에 긴장상태로 결합되도록 설치된 프리인장보강재(23)를 갖고 있다.

프리인장보강정착구(21)는 프리인장정착구바디부(21a), 프리인장쐐기(21b) 등을 사용하여 구현할 수 있다. 이러한 프리인장보강정착구(21)의 구조에 대해서는 종래 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

프리인장보강보호관(22)으로는 쉬스관(Sheath Pipe) 등을 사용할 수 있다.

프리인장보강재(23)로는 피씨(PC)강선 등을 사용할 수 있다. 피씨(PC)강선은 종단에서 다수개의 가닥으로 나뉘어 프리인장보강정착구(21)에 결합된다.

이러한 구성을 갖는 프리인장보강재(23)는 잭(Jack) 등을 사용하여 긴장시킨 후, 프리인장보강보호관(22)의 내부에 시멘트페이스(Cement Paste) 등을 설치하는 그라우팅작업에 의해 프리인장보강보호관(22)의 내부에서 긴장상태를 유지한다.

포스트인장보강용 앵커(30)는 앵커판(31)과, 앵커판(31)의 저면에 형성된 볼트체결기둥(32)과, 볼트체결기둥(32)에 결합된 앵커볼트(33)와, 볼트체결기둥(32)에 설치된 지수팽창재(34)와, 앵커판(31)의 상면에 결합된 스터드볼트(35)와, 앵커판(31)으로부터 연장 형성된 철근지지암(36)을 갖고 있다.

앵커판(31)은 직사각형 형태로 형성되고, 콘크리트안내공(31a)이 형성되어 있다. 여기서 콘크리트안내공(31a)은 앵커판(31)이 직사각형 창문틀 형태를 이루도록 직사각형으로 형성되어 있다. 직사각형에는 정사각형도 포함된다.

볼트체결기둥(32)은 앵커판(31)의 각 모서리영역에서 앵커판(31)에 수직으로 배치되도록 앵커판(31)의 저면에 형성된다.

그리고 볼트체결기둥(32)은 길이방향을 따라 볼트홈(32a)이 형성되어 있다.

볼트홈(32a)은 앵커볼트(33)의 길이보다 큰 깊이를 갖도록 형성된다.

앵커볼트(33)는 볼트홈(32a)에 나사결합되도록 볼트체결기둥(32)에 결합된다.

지수팽창재(34)는 앵커볼트(33)의 헤드에 접촉하도록 볼트홈(32a)에 설치된다.

지수팽창재(34)로는 종래 알려진 바와 같이 물과 접촉할 때 자기체적팽창이 일어나는 재질을 사용하여 제작된다.

스터드볼트(35)는 앵커판(31)에 수직으로 배치되도록 앵커판(31)의 상면에 결합된다.

철근지지암(36)은 앵커판(31)의 각 모서리영역으로부터 상호 직각을 이루도록 한 쌍씩 연장 형성된다.

철근지지암(36)에는 콘크리트안내홈(36a)이 종단으로부터 볼트체결기둥(32)을 향해 절취 형성되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커(30)를 설치하는 방법을 도5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 볼트체결기둥(32)에 앵커볼트(33)를 설치한다.

다음에 콘크리트부재(11)를 위한 거푸집(230)을 설치한다.

다음에 철근지지암(36)과 앵커판(31)이 철근(11a, 도면에는 일부만 표시됨)에 지지되고 볼트체결기둥(32)이 거푸집(230)에 접촉하도록 앵커판(31), 볼트체결기둥(32) 및 철근지지암(36)을 설치한다.

다음에 스터드볼트(35)를 앵커판(31)에 결합한다.

다음에 지수팽창재(34)를 앵커볼트(33)의 헤드와 거푸집(230) 사이에 설치한다.

다음에 콘크리트를 거푸집(230)에 타설하고 양생한다.

마지막으로 거푸집(230)을 해체한다. 거푸집(230)을 해체할 때 지수팽창재(34)도 함께 제거된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 포스트인장보강용 앵커(30)를 사용하여 인장 보강하는 방법을 도7 내지 도10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 정착구지지블럭(210)을 준비한다.

정착구지지블럭(210)은 길이방향을 따라 인장재통과공(211a)이 형성되어 있는 지지블럭바디부(211)와, 지지블럭바디부(211)로부터 상호 멀어지는 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 고정판(212)과, 앵커볼트(33)보다 긴 길이구간을 가지고 고정판(212)에 설치된 고정볼트(213)를 갖고 있다(도7 및 도8 참조).

다음에 고정볼트(213)를 사용하여 정착구지지블럭(210)을 포스트인장보강용 앵커(30)에 결합시킨다.

다음에 인장재통과공(211a)과 포스트인장정착구바디부(220a)를 통과하도록 포스트인장보강재(42)를 설치한다.

다음에 잭(Jack) 등을 사용하여 포스트인장보강재(42)를 긴장시킨다. 여기서, 포스트인장보강재(42)로는 피씨(PC)강선, 강봉, 탄소섬유판 등을 사용할 수 있다.

다음에 긴장상태의 포스트인장보강재(42)의 양단을 포스트인장쐐기(220b)에 결합시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 앵커판(31)과 앵커판(31)에 수직으로 배치되도록 앵커판(31)의 저면에 형성된 볼트체결기둥(32)과 볼트체결기둥(32)에 결합된 앵커볼트(33)를 포함하는 포스트인장보강용 앵커(30)를 콘크리트부재(11)에 매립함으로써, 콘크리트부재(11)에 대한 인장 보강작업이 용이하고, 유지보수단계에서 포스트인장보강재(42)를 선택할 수 있고, 포스트인장보강재(42)의 부식에 따른 강도저하를 방지할 수 있으며, 초기설비용을 줄일 수 있게 된다.

그리고 앵커볼트(33)의 헤드에 접촉하도록 지수팽창재(34)를 볼트홈(32a)에 설치함으로써, 콘크리트부재(11)를 제작할 때 타설되는 콘크리트가 진동다짐에 의해 앵커볼트(33)의 헤드를 덮는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한 앵커판(31)의 상면에 스터드볼트(35)를 결합함으로써, 콘크리트부재(11)에 대한 포스트인장보강용 앵커(30)의 결합력을 증가시킬 수 있게 된다.

또한 앵커판(31)을 직사각형 형태로 형성하고, 앵커판(31)에 콘크리트안내공(31a)을 형성하는 한편 앵커판(31)의 각 모서리영역에 볼트체결기둥(32)을 하나씩 형성함으로써, 앵커판(31)과 거푸집(230) 사이에 콘크리트가 밀실하게 채워져 콘크리트부재(11)에 대한 포스트인장보강용 앵커(30)의 결합력을 증가시킬 수 있게 된다.

또한 앵커판(31)의 각 모서리영역으로부터 상호 직각을 이루도록 한 쌍의 철근지지암(36)을 연장 형성함으로써, 콘크리트부재(11)에 대한 포스트인장보강용 앵커(30)의 결합력을 증가시킬 수 있게 된다.

또한 철근지지암(36)에 콘크리트안내홈(36a)을 절취 형성함으로써, 철근지지암(36)과 거푸집(230) 사이에 콘크리트가 밀실하게 채워져 콘크리트부재(11)에 대한 포스트인장보강용 앵커(30)의 결합력을 증가시킬 수 있게 된다.

11, 111 : 교량상부구조용 콘크리트거더
20, 120 : 프리인장보강부
21, 121 : 프리인장보강정착구 22, 122 : 프리인장보강보호관
23, 123 : 프리인장보강재 30 : 포스트인장보강용 앵커
31 : 앵커판 32 : 볼트체결기둥
33 : 앵커볼트 34 : 지수팽창재
35 : 스터드볼트 36 : 철근지지암
140 : 포스트인장보강부 141 : 포스트인장보강보호관
210 : 정착구지지블럭
211 : 지지블럭바디부 212 : 고정판
213 : 고정볼트 220 : 포스트인장보강정착부

Claims (6)

1. 콘크리트부재와;
   직사각형의 콘크리트안내공이 형성되어 있는 직사각형 창문틀 형태의 앵커판과 상기 앵커판에 수직으로 배치되도록 상기 앵커판의 저면 중 각 모서리영역에 하나씩 형성되고 길이방향을 따라 볼트홈이 형성되어 있는 볼트체결기둥과 상기 볼트홈에 나사결합되도록 상기 볼트체결기둥에 결합된 앵커볼트와 상기 앵커판의 각 모서리영역으로부터 상호 직각을 이루도록 한 쌍씩 연장 형성되고 각각 콘크리트안내홈이 종단으로부터 상기 볼트체결기둥을 향해 절취 형성되어 있는 철근지지암을 가지고, 상기 앵커볼트의 헤드가 상기 콘크리트부재의 외표면에 노출되도록 상기 콘크리트부재에 매립된 포스트인장보강용 앵커를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량상부구조용 콘크리트거더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 볼트홈은 상기 앵커볼트의 길이보다 큰 깊이를 갖도록 형성되고;
   상기 포스트인장보강용 앵커는 상기 앵커볼트의 헤드에 접촉하도록 상기 볼트홈에 설치된 지수팽창재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량상부구조용 콘크리트거더.
3. 제1항에 있어서,
   상기 포스트인장보강용 앵커는 상기 앵커판에 수직으로 배치되도록 상기 앵커판의 상면 중 중 각 모서리영역에 결합된 스터드볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량상부구조용 콘크리트거더.
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