KR102027925B1 - 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법 및 이에 사용되는 피복 강연선의 정착 장치. - Google Patents

피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법 및 이에 사용되는 피복 강연선의 정착 장치. Download PDF

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Abstract

본 발명은 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법 및 이에 사용되는 피복 강연선의 정착 장치에 관한 것으로, 교량 거더의 유지 관리용 피복 강연선의 설치 구조로서, 일단에 개구가 형성되고, 타단에 피복 강연선을 수용하는 관통공이 마련되며 내부 공간이 형성된 하우징과; 상기 하우징의 상기 개구를 덮는 형태로 설치되고, 상기 피복 강연선의 피복없는 강연선 부분을 하나씩 수용하는 수용공이 형성되며, 상기 피복 강연선에 인장력이 도입된 상태로 상기 피복 강연선을 정착하면서 상기 개구에 밀착되는 앵커 블록와; 수축 가능한 재질로 형성되어, 상기 피복 강연선의 외주면의 일부를 감싸고 상기 내부 공간과 외기를 차단하는 수축 튜브를; 포함하여 구성되어, 수축 튜브에 의해 하우징의 내부 공간이 외기와 차단된 상태로 확실하게 유지됨에 따라, 하우징의 관통공을 통해 외기가 유입되는 것을 근본적으로 배제하여 피복 강연선의 피복 바깥 단부의 부식을 확실하게 방지하는 교량 거더의 유지 관리용 피복 강연선의 정착 장치를 제공한다.

Description

피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법 및 이에 사용되는 피복 강연선의 정착 장치. {REINFORCEMENT METHOD OF BRIDGE GIRDER USING COATED STRAND TENDON AND ANCHORING DEVICE USED THEREIN}
본 발명은 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법 및 이에 사용되는 피복 강연선의 정착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피복 강연선을 이용하여 교량 거더의 내하 능력을 보강하는 데 있어서 시공의 편의를 도모하고 강연선의 내부식 특성을 향상시킨 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법 및 이에 사용되는 피복 강연선의 정착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 교량은, 교각이나 교대 등의 하부 구조에 거더가 거치되고, 거더의 상면에 바닥판이 합성되어 차량이나 보행자가 통행하게 구성된다. 교량에 작용하는 하중은 고정 하중과 차량 등의 통행에 따른 활하중이 작용하며, 교량의 내하 능력을 높이기 위하여 거더 중립축 하부에 압축 프리스트레스가 도입되기도 한다.
교량이 시공되어 공용 상태가 지속되면, 콘크리트의 크리프나 건조 수축에 의해 콘크리트에 도입된 압축 응력이 손실되기도 하고, 특히 설계 하중을 초과하는 중차량이 통행하게 되면 내하력이 급격히 감소하는 현상이 발생된다. 이에 따라, 교량의 시공 이후에 어느 정도의 시간이 경과하면 내하력을 복원시키기 위하여 압축 프리스트레스를 추가로 도입하는 보강 공정이 필요해진다.
또한, 공용 기간이 긴 교량에 보다 큰 하중의 차량이 통과하게 됨에 따라, 교량 시공 시에 고려하였던 설계 하중에 비해 더 큰 설계 하중에 견딜 수 있도록 교량의 등급을 변경해야 하는 경우도 발생된다. 예를 들어, 총중량 32톤을 지지하는 2등교의 도로교를 총중량 43.2톤을 지지하는 1등교의 도로교로 변경하고자 하는 경우에는, 내하력의 증대를 위하여 압축 프리스트레스를 추가적으로 도입하는 보강 공정이 필요하다.
교량 거더에 추가적인 압축 프리스트레스를 도입하는 방법으로서, 교량 거더의 내부 쉬스관에 강연선을 교체하여 재긴장하는 방안도 제시되어 있지만, 시공의 편의를 위하여 교량 거더의 외부 표면에 강연선을 새롭게 설치하여 인장력을 도입하거나 거더 제작 단계에서 미리 설치해둔 강연선에 인장력을 도입하는 방안이 보다 선호되고 있다.
이를 위하여, 교량 거더의 외부 표면에는 강연선 설치를 위한 지지부가 마련되며, 주로 단면이 큰 교량 거더의 양단부에 마련된다. 그리고, 지지부에는 추가적인 압축 프리스트레스를 도입하기 위한 강연선을 지지하는 정착 장치가 설치되고, 강연선에 인장력이 도입된 상태로 정착하는 것에 의해 교량 거더의 보강 공법이 이루어진다.
종래에는 교량 거더의 외부에 설치되는 강연선의 부식을 방지하기 위하여 쉬스관이나 이와 유사한 관이 강연선을 감싸는 형태로 설치되었지만, 거더 외부에 쉬스관을 설치하는 공정이 매우 복잡할 뿐만 아니라 미관상 좋지 않은 문제가 있었고, 강연선의 부식을 방지하기 위하여 쉬스관에 주입한 방청유가 시간의 경과에 따라 누유되어 주변이 오염되고 강연선의 부식 문제 등이 지적되어 왔다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 구조의 필요성이 절실히 대두되고 있다. 다만, 피복 강연선을 교량 거더의 외부에 설치하더라도, 정착 장치에 의해 고정되는 피복 강연선의 끝단부는 피복이 없는 강연선 부분이므로, 피복의 바깥에 노출된 강연선 부분이 외기에 노출되지 않도록 하는 방안이 필요하다.
한편, 본 출원인이 출원하여 특허등록된 대한민국 등록특허공보 제10-1849254호는 피복 강연선을 이용하여 교량 거더에 압축 프리스트레스를 도입하는 구성을 개시하고 있지만, 거더 내부의 쉬스관에 설치되는 방식이어서 유지 보수 보강을 위하여 교량 거더의 외부에 설치하는 데에는 복잡하고 비용이 많이 소요되어 이를 그대로 적용하지 못하는 한계가 있다.
상기와 같은 문제점을 종합적으로 해결하기 위한 방안으로서, 교량 거더의 외부에 교량 시공 단계나 교량 공용 이후에 피복 강연선을 활용한 보강 공정을 보다 용이하게 할 수 있으면서, 강연선 단부의 내부식성을 확보하는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은, 교량 거더의 외부에서 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 피복 강연선의 정착 구조를 보다 단순하게 구성하여, 피복 강연선으로 교량 거더에 압축 프리스트레스를 도입하여 내하력을 보강하는 공정이 짧은 시간 내에 쉽고 간단하게 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
무엇보다도, 본 발명은, 압축 프리스트레스를 도입하는 피복 강연선의 노출된 강연선의 부식을 확실하게 방지하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은, 교량 거더의 보강 시공을 보다 용이하고 신뢰성있게 할 수 있으며, 거더 제작 단계에서 유지 보수용 강연선이 설치되더라도 보강 시점에서 부식없이 신뢰성있는 보강 공정을 할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 교량 거더의 유지 관리용 피복 강연선의 설치 구조로서, 일단에 개구가 형성되고, 타단에 피복 강연선을 수용하는 관통공이 마련되며 내부 공간이 형성된 하우징과; 상기 하우징의 상기 개구를 덮는 형태로 설치되고, 상기 피복 강연선의 피복없는 강연선 부분을 하나씩 수용하는 수용공이 형성되며, 상기 피복 강연선에 인장력이 도입된 상태로 상기 피복 강연선을 정착하면서 상기 개구에 밀착되는 앵커 블록와; 수축 가능한 재질로 형성되어, 상기 피복 강연선의 외주면의 일부를 감싸고 상기 내부 공간과 외기를 차단하는 수축 튜브를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량 거더의 유지 관리용 피복 강연선의 정착 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 유지 관리용 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 방법으로서, 일단에 개구가 형성되고, 타단에 피복 강연선을 하나씩 수용하는 관통공이 마련되며 내부 공간이 형성된 하우징을 상기 교량 거더의 지지부에 지지되게 설치하는 하우징 설치단계와; 상기 교량 거더의 중앙부 외측을 통과하는 형태로 피복 강연선을 설치하되, 상기 피복 강연선의 피복 부분에 수축 튜브가 끼워진 상태로, 상기 피복 강연선의 단부가 상기 관통공에 삽입되게 설치하는 피복강연선 설치단계와; 상기 피복 강연선의 피복 바깥 단부를 앵커 블록의 수용공에 삽입시키는 앵커 블록 설치단계와; 상기 피복 강연선에 인장잭으로 인장력을 도입하고, 상기 피복 강연선이 상기 앵커 블록에 의해 정착 고정하는 인장력 도입단계와; 상기 수축 튜브에 열을 가하여 수축시켜 상기 수축 튜브에 의해 상기 피복 강연선의 피복 바깥 단부를 외기와 차단시키는 강연선 밀봉단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법을 제공한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '피복 바깥 단부'는 피복 강연선의 단부에서 피복 바깥으로 드러난 강연선 부분을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '종방향'은 교량 거더의 길이 방향(또는 교축 방향)을 지칭하는 것으로 정의하며, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '횡방향'은 교량 거더의 길이 방향에 수직한 방향(또는, 교축 직각 방향)을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '거더 중앙부를 향하는 방향" 및 이와 유사한 용어는 피복 강연선의 정착 장치를 기준으로 앵커 헤드에서 하우징의 관통공을 향하는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 유지 관리용 피복 강연선의 피복 바깥 단부가 하우징의 내부 공간에 수용되고, 수용 공간이 충진재로 채워지는 것에 의해 피복 강연선의 피복 바깥 단부의 부식을 근본적으로 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 하우징의 내부 공간을 방청유 등의 충진재로 채우는 것에 의해 누유 가능성을 줄여, 교량 시공 당시에 유지 관리용 피복 강연선을 시공하더라도 보강 공정이 필요한 시점에서 신뢰성있는 보강 공정을 보장하는 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은, 수축 튜브에 의해 하우징의 내부 공간이 외기와 차단된 상태로 확실하게 유지됨에 따라, 하우징의 관통공을 통해 외기가 유입되는 것을 근본적으로 배제하여 피복 강연선의 피복 바깥 단부의 부식을 확실하게 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 하우징의 관통공으로부터 안내 파이프가 돌출되고, 피복 강연선이 안내 파이프를 통해 관통공 내부로 연장 설치됨에 따라, 돌출된 안내 파이프의 끝단부와 피복 강연선의 피복 부분을 수축 튜브로 감싸는 것에 의해, 피복 바깥 단부가 수용되는 내부 공간을 외기와 차단시키는 공정을 보다 확실하고 간단히 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 하우징의 관통공을 외기와 차단시키는 수축 튜브를 가열에 의해 수축되는 열수축 튜브로 적용함에 따라, 피복 강연선에 수축 튜브를 걸쳐 놓은 상태로 피복 강연선의 피복 바깥 단부를 하우징의 내부 공간으로 삽입 설치하고, 피복 강연선의 삽입 설치가 행해진 이후에 수축 튜브를 원하는 위치로 슬라이딩 이동시킨 후 열을 가하는 것에 의해 간단히 하우징의 내부 공간을 외기와 차단시키는 설치 공정을 하는 시공 편의 효과를 얻을 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유지 관리용 피복 강연선의 정착 장치가 장착된 교량의 구성을 도시한 측면도,
도2는 도1의 'A'부분의 피복 강연선의 정착 장치의 종단면 확대도,
도3은 도2의 'B'부분의 확대도,
도4는 도2의 절단선 C-C에 따른 단면도,
도5 및 도6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 피복 강연선의 정착 장치의 종단면 확대도,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법의 순차적 구성을 도시한 순서도,
도8a 내지 도8d는 도7의 보강 공법의 순서에 따른 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 거더의 보강 공법 및 이에 사용되는 피복 강연선의 정착 장치(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피복 강연선의 정착 장치(100)는 교량(1)에 설치되어 교량(1)의 내하력을 향상시키기 위하여 설치된다.
여기서, 교량(1)은 차량이나 보행자가 통행하는 바닥판(20)을 다수의 열로 교각이나 교대에 거치된 교량 거더(10)로 이루어지는 데, 교량의 고정 하중과 활하중이 교량 거더(10)에 의해 지지된다. 따라서, 교량 거더(10)의 중앙부 하연을 통과하도록 피복 강연선(90)이 배치되고, 일단 또는 양단에서 인장잭으로 피복 강연선(90)을 잡아당기는 인장력(P)을 도입한 상태로 고정하면, 교량 거더(10)의 중앙부 하연에는 압축 프리스트레스가 도입되면서 내하력을 향상시킨다.
본 발명에 따른 피복 강연선의 정착 장치(100)는, 이미 가설되어 공용 중인 교량(1)에 후속적으로 설치될 수 있으며, 교량 거더(10)의 제작 단계에서 인장력(P)이 도입되지 않은 상태로 설치될 수도 있다.
도면에는 콘크리트 거더(10)를 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 본 발명은 내하력을 향상시키기 위하여 설치되는 강재 거더, 합성 거더, 박스 거더 등 다양한 교량 거더를 모두 포함한다.
한편, 본 발명에 적용되는 피복 강연선(90)은, 도4에 도시된 바와 같이, 피복(95) 내부에 다수의 와이어(92)가 꼬인 상태로 배치되고, 피복(95)과 와이어(92)의 사이에 그리스나 방청유 등의 윤활제(95)가 채워져 있는 형태를 포함한다. 여기서, 와이어(92)는 피복(95)에 대하여 결합된(bonded) 형태일 수도 있다. 여기서, 피복은 수지, 플라스틱 등 다양한 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피복 강연선의 정착 장치(100)는, 교량 거더(10)의 지지부(12)에 고정되고 내부에 내부 공간(S)이 형성된 하우징(110)과, 하우징(120)의 관통공(110a)을 관통하여 삽입된 피복 강연선(90)에 인장력(P)이 도입된 상태로 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)를 수용 고정하는 앵커 헤드(120)와, 하우징(110)의 관통공(110a)으로부터 거더 중앙부를 향하여 연장 형성된 안내 파이프(130)와, 안내 파이프(130)와 피복 강연선(90)을 동시에 덮은 상태로 수축되어 관통공(110a)을 통한 외기 유입을 차단하는 수축 튜브(140)와, 앵커 헤드(120)와 하우징(110)의 배면을 덮는 형태로 외기와 차단하는 밀봉 캡(150)을 포함하여 구성된다.
상기 하우징(110)은, 설치되는 피복 강연선(90)이 모두 통과하는 크기의 개구(110b)가 형성되고 배면이 앵커 헤드(120)와 접촉하는 고정 블록(115)과, 고정 블록(115)으로부터 연장 형성된 몸체부(111)로 이루어진다. 도4에는 몸체부(111)의 횡단면이 원형으로 형성된 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다양한 단면 형상으로 연장 형성될 수 있다.
몸체부(111)의 선단에는 다수의 관통공(110b)이 형성되어 피복 강연선(90)을 하나씩 관통시킨다. 이에 따라, 관통공(110a)과 개구(110b)를 제외하면 외기와 분리된 내부 공간(S)을 형성한다. 여기서, 관통공(110b)은 후술하는 수축 튜브(140)에 의해 외기와 차단되며, 개구(110b)는 앵커 헤드(120) 및 밀봉 캡(150)에 의해 외기와 차단되어, 설치가 완료된 상태의 내부 공간(S)은 외기와 완전히 차단된 상태가 된다.
하우징(110)은 고정 블록(115)과 몸체부(110)가 만나는 지점이 교량 거더의 지지부(12)의 관통부에 걸쳐지는 형태로 설치되며, 필요에 따라 하우징(110)과 지지부(12)의 관통공 사이에 몰탈로 마감하여 위치 고정을 견고하게 할 수도 있다.
관통공(110b)은 설치되는 강연선(90)의 개수대로 형성되는 것이 일반적이지만, 관통공(110b)의 일부만 강연선이 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 강연선이 통과하지 않는 관통공은 마개(미도시)에 의해 밀봉된다.
상기 앵커 헤드(120)는, 도7c에 도시된 바와 같이, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)를 관통 수용하는 수용공(122)이 다수 관통 형성되어, 인장잭으로 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)를 잡아당기는 인장력(P)을 도입한 상태로 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)를 정착 고정시킨다.
이를 위하여, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)는 분리형 쐐기(125)에 물려있는 상태로 앵커 헤드(120)의 각 수용공(122)에 수용된다.
피복 강연선(90)에 인장력(P)이 도입된 상태로 피복 강연선(90)이 앵커 헤드(120)의 수용공(122)에 고정 정착되면, 피복 강연선(90)이 원래의 길이로 복귀하려는 탄성 복원력에 의해 앵커 헤드(120)는 하우징(110)의 고정 블록(115)의 배면에 밀착되고, 이에 의해 하우징(110)의 개구(110b)는 앵커 헤드(120)에 의해 가려진 상태가 된다.
상기 안내 파이프(130)는 하우징(110)의 관통공(110a)으로부터 거더 중앙부를 향하여 돌출되게 연장 형성되어, 피복 강연선(90)을 관통시키는 안내 통로(130P)를 형성한다. 이를 위하여, 안내 파이프(130)는 관통공(110a)마다 하나씩 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면 하우징(110)과 일체로 관통공(110a)으로부터 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 안내 파이프(130)는 하우징(110)의 관통공(110a)에 삽입 관통된 상태로 필렛 용접으로 결합될 수 있다. 이를 통해, 하우징(110)의 관통공(110a)과 안내 파이프(130)의 결합 부위에서의 외기가 유입되거나 내부 공간(S)에 채워진 방청유 등의 충진재가 누설되는 가능성을 배제할 수 있으며, 작업자의 부품 취급도 용이해지는 이점을 얻을 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 안내 파이프(130)는 하우징(110)과 별개의 부재로 밀봉 상태로 현장 결합될 수도 있다.
안내 파이프(130)는, 도2에 도시된 바와 같이, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)가 삽입되도록 그 단면 크기가 정해질 수도 있고, 도5에 도시된 바와 같이, 피복 강연선(90)의 피복이 입혀진 부분이 일부 이상 삽입되도록 그 단면 크기가 정해질 수도 있다. 어떠한 단면 크기로 형성되더라도, 수축 튜브(140)에 의해 관통공(110a)에서의 밀봉 상태를 신뢰성있게 확보할 수 있다.
상기 수축 튜브(140)는, 유체가 투과할 수 없고 수축 가능한 재질로 형성되어, 상기 피복 강연선의 피복 부분의 외주면과 안내 파이프(130)의 외주면을 동시에 감싸는 형태로 수축되게 설치된다.
이를 통해, 도3에 도시된 바와 같이, 안내 파이프(130)와 피복 강연선(90)의 사이 틈새가 수축 튜브(140)에 의해 완전히 막힘에 따라, 하우징(110)의 관통공(110a)을 통해 외기와 내부 공간(S)의 사이에 공기나 방청유 등의 유체가 유입되거나 유출되지 못하는 차단 상태가 된다.
예를 들어, 수축 튜브(140)는 탄성을 갖는 고무, 우레탄 계열의 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 수축 튜브(140)는 열에 의해 수축하는 열수축 튜브로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 드라이기로 수축이 가능한 폴리올레핀(polyolefin) 계열의 재질로 형성될 수도 있다.
수축 튜브(140)가 탄성 수축 튜브인 경우에는, 피복 강연선(90)을 하우징(110)의 관통공(110a)에 삽입 설치하기 이전에 미리 피복 강연선(90)의 피복부에 위치시키고, 교량 거더에 프리스트레스 도입을 위한 인장력(P)을 작용시킨 상태로 정착한 이후에, 피복 강연선(90)의 피복 부분과 안내 파이프(130)의 일부를 동시에 감싸는 위치로 잡아당겨 이동시키면, 수축 튜브의 탄성 수축 작용에 의해 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 설치된다.
한편, 수축 튜브(140)가 열수축 튜브인 경우에는, 피복 강연선(90)을 하우징(110)의 관통공(110a)에 삽입 설치하기 이전에 미리 피복 강연선(90)의 피복부에 위치시키고, 교량 거더에 프리스트레스 도입을 위한 인장력(P)을 작용시킨 상태로 정착한 이후에, 피복 강연선(90)의 피복 부분과 안내 파이프(130)의 일부를 동시에 감싸는 위치로 가볍게 슬라이딩 이동시킨 상태에서 수축 튜브(140)에 열을 가하는 것에 의해, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 수축 튜브(140)가 설치된다. 이 때, 수축 튜브(140)는 안내 파이프(130)와 피복 강연선(90)의 피복 부분의 외주면을 동시에 감싸는 형태로 수축되므로 내부 공간(S)과 외기를 완벽히 차단하게 된다. 또한, 열수축 튜브는 가열되기 이전에는 피복 강연선(90)의 외주면과 충분한 간격을 이루고 있으므로, 프리스트레스의 도입 이후에 수축 튜브(140)를 슬라이딩 이동시키는 것이 보다 간편하며, 가열에 의한 수축량이 정해져 있으므로 보다 신뢰성있는 밀봉 공정에 기여하는 이점을 얻을 수 있다.
상기와 같이, 수축 튜브(140)가 수축하면서 그 내주면이 각각 안내 파이프(130)의 외주면과 피복 강연선(90)의 피복 부분을 둘러싼 상태로 밀착되므로, 도3에 도시된 바와 같이, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)가 안내 파이프(130)의 바깥에 드러나 있는 경우에는, 피복 바깥으로 드러난 강연선 부분, 즉 피복 바깥 단부(92)는 피복과 수축 튜브(140)에 의해 외기와 차단된 상태가 된다. 다시 말하면, 하우징(110)의 관통공(110a)을 기준으로 내부 공간(S)과 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)는 외기와 차단된 상태가 된다.
한편, 도5에 도시된 바와 같이, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)가 안내 파이프(130) 또는 하우징의 내부 공간(S)에 위치한 경우에는, 수축 튜브(140)에 의해 안내 파이프(130)와 피복 강연선(90)의 피복 부분이 외기와 차단하는 경계벽 역할을 한다. 즉, 피복 강연선(90)은 관통공(110a)에 피복 부분이 구비된 영역의 피복 강연선(90)이 삽입되고, 수축 튜브(140)는 안내 파이프(130)의 외주면의 일부 이상과 피복 강연선의 피복 부분의 일부를 덮은 상태에서 수축된다. 따라서, 하우징(110)의 내부 공간 또는 안내 파이프(130)의 통로(130P)에 위치한 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)는 모두 외기와 차단된 상태가 된다.
상기 밀봉 캡(150)은, 피복 강연선(90)에 인장력(P)이 도입된 상태로 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)를 정착 고정한 이후에, 앵커 헤드(120)를 덮는 형태로 설치된다.
도2에 도시된 바와 같이, 밀봉 캡(150)은 하우징(110)의 고정 블록(115)의 배면에 밀착하여 고정되며, 밀봉 캡(150)의 주입구(115)를 제외하고는 외기와 밀봉된 상태로 고정된다. 이를 위하여, 밀봉 캡(150)과 고정 블록(115)이 맞닿는 면에는 탄성 변형이 가능한 밀봉 링(미도시)가 개재된 상태로, 밀봉 캡(150)이 고정 블록(115)의 배면에 밀착 고정될 수 있다. 도면 중 미설명 부호인 155a는 방청유 등의 충진재(88)를 밀봉 캡(150)의 내부(Se)와 하우징(110)의 내부 공간(S)에 충진한 이후에 외기와 밀폐시키는 마개이다.
밀봉 캡(150)이 설치된 이후에, 방청유 등의 충진재(88)가 주입구(115)를 통해 밀봉 캡(150)의 내부를 채워, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)가 방청유에 묻혀 외기와 접촉하여 부식될 가능성을 배제시킨다. 한편, 하우징(110)의 고정 블록(115)에 충진재(88)의 주입 통로(110x)가 형성되어, 밀봉 캡(150)에 충진재(88)를 채우면, 밀봉 캡(150)의 내부(Se)로부터 주입 통로(110x)를 통해 수축 튜브(140)를 경계로 외기와 차단된 하우징(110)의 내부 공간(S)에도 충진재(88)가 채워진다. 도면에 도시되지 않았지만, 밀봉 캡(150)의 내부(Se)와 하우징(110)의 내부 공간(S)을 연결하는 하우징(110)에 주입 통로(110x)가 마련되는 대신에, 하우징(110)의 몸체부(111)에 별도의 주입공(미도시)이 형성되어, 그 주입공을 통해 외부로부터 하우징(110)의 내부 공간(S)에 충진재(88)를 충진할 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도6에 도시된 바와 같이, 피복 강연선의 정착 장치(100')는, 전술한 실시예(100)에서의 안내 파이프(130)를 구비하지 아니하고, 하우징(110)의 관통공(110a)에 직접 피복 강연선(90)이 삽입 관통하는 형태로 구성될 수 있다.
여기서, 도3의 안내 파이프(130)가 구비되지 않았으므로, 수축 튜브(240)는 피복 강연선(90)의 피복 부분의 일부와 하우징(110)의 일부를 덮는 형태로 수축되어 고정된다. 이에 따라, 수축 튜브(240)는 하우징(110)의 내부 공간(S)과 외기를 차단하는 경계면 역할을 한다.
다만, 안내 파이프(130)가 형성된 구성과 달리, 수축 튜브(240)는 하우징(110)의 관통공(110a)만을 감싸는 형태로 차단하는 것이 용이하지 않으므로, 피복 강연선(90)별로 차단하지 아니하고, 하나의 수축 튜브(240)로 하우징(110)의 몸체부 전면을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 이를 위하여, 도6의 수축 튜브(240)는 전술한 도3의 수축 튜브(140)에 비하여 보다 복잡한 형상으로 형성된다. 마찬가지로, 수축 튜브(240)는 열에 의해 수축되는 재질로 형성될 수 있고, 탄성에 의해 수축되는 재질로 형성될 수 있다.
이하, 도7 내지 도8d를 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법(S100)을 상술한다.
단계 1: 먼저, 도8a에 도시된 바와 같이, 일단에 개구(110b)가 형성되고, 타단에 피복 강연선(90)을 하나씩 수용하는 관통공(110a)이 마련되며 내부 공간(S)이 형성된 하우징(110)을 교량 거더(10)의 지지부(12)에 지지되도록, 하우징(110)의 고정 블록(115)이 지지부(12)의 표면에 간섭되도록 삽입(110d)하여 하우징(110)을 교량 거더(10)에 설치한다(S110).
이 때, 하우징(110)에는 관통공(110a)으로부터 거더 중앙부를 향하여 안내 통로(130p)를 형성하는 안내 파이프(130)가 용접으로 일체 형성된 것이 바람직하다.
단계 2: 그리고 나서, 도8b에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 관통공(110a)에 피복 강연선(90)이 하나씩 관통하도록 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)를 안내 파이프(130)의 내부와 하우징(110)의 관통공(110a)을 관통하는 방향으로 이동(90d)시켜 설치한다(S120).
여기서, 피복 강연선(90)을 삽입 설치하는 것은, 도3에 도시된 바와 같이, 하우징 관통공(110a)에 피복이 없는 강연선 부분(즉, 피복 바깥 단부(92))이 삽입되게 할 수 있고, 도5에 도시된 바와 같이, 피복이 덮혀진 피복 강연선이 삽입되게 할 수도 있다.
그리고, 수축 튜브(140)를 안내 파이프(130)의 외주면으로부터 피복 강연선(90)의 피복(95)까지 덮도록 위치시킨 상태에서 가열하여 수축되게 함으로써, 피복 강연선(90)의 피복 바깥의 강연선 부분은 수축 튜브(140)에 의해 외기와 기밀성있게 차단된 상태가 된다.
이 때, 피복 강연선(90)의 피복 부분에는 미리 수축 튜브(140)가 끼워진 상태로, 피복 강연선(90)이 하우징(110)의 관통공(110a)으로 삽입된다.
단계 3: 그리고 나서, 도8c에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 내부 공간(S)을 통과한 피복 강연선(90)의 끝단에 앵커 헤드(120)를 삽입한다(S130). 여기서, 각각의 피복 강연선(90)의 피복이 없는 끝단의 강연선이 앵커 헤드(120)의 수용공(122)을 관통한다. 그리고, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)에는 정착 공정을 위한 분리형 쐐기(125)가 끼워진다.
앵커 헤드(120)는 하우징(110)의 고정 블록(115)의 배면에 대략 밀착한 상태까지 피복 강연선(90)의 피복없는 강연선 부분을 관통하며 끼워지고, 분리형 쐐기(125)의 선단부도 앵커 헤드(120)의 수용공(122)에 일부 삽입된 상태가 되게 한다.
단계 4: 그리고 나서, 인장 잭(미도시)을 피복 강연선(90)의 끝단에 고정 설치한 상태로, 피복 강연선(90)을 잡아당기는 인장력(P)을 작용시킨다. 이 때, 인장잭의 설치는 피복 강연선(90)의 양단부에 모두 설치될 수도 있지만, 어느 하나의 단부에만 설치될 수도 있다.
이 상태에서, 분리형 쐐기(125)를 지지부(12)를 향하여 밀어 넣는 것에 의해, 피복 강연선(90)에 인장력(P)이 도입된 상태로 피복 강연선(90)은 앵커 블록(120)에 정착 고정된다(S140). 이에 따라, 앵커 헤드(120)는 하우징(110)의 고정 블록(115)의 배면에 확실히 밀착된다.
단계 5: 그리고 나서, 도8c에 도시된 바와 같이, 수축 튜브(140)가 안내 파이프(130)의 외주면과 피복 강연선(90)의 피복 부분을 동시에 감싼 형태로 위치 이동(140d)시키고, 수축 튜브(140)에 열을 가하여 수축시킨다. 이에 따라, 수축 튜브(140)는 도3에 도시된 바와 같이, 피복 강연선(90)의 피복 바깥의 강연선을 모두 둘러싸고 외기로부터 차단시키는 경계벽의 역할을 한다.
즉, 수축 튜브(140)는 안내 파이프(130)와 피복 강연선(90)의 피복 외주면(95)을 동시에 감싸는 형태로 배치된 상태에서 수축되어 하우징 관통공(110a)의 기밀성을 유지한다.
이에 따라, 하우징(110)의 관통공(110a)은 안내 파이프(110)와 강연선 사이의 틈새가 외기와 차단된 상태가 되며, 하우징(110)의 내부 공간(S)도 관통공(110a) 방향으로는 외기와 차단된 상태가 된다.
단계 6: 그리고 나서, 도8d에 도시된 바와 같이, 밀봉 캡(150)을 하우징(110)의 고정 블록(115)의 배면에 고정시키고, 밀봉 캡(150)의 주입구(155)를 통해 그 내부에 방청유 등의 충진재(88)를 주입한다.
이에 따라, 충진재(88)는 밀봉 캡(150)으로 둘러싸인 공간에 유입(88d)되면서 채워져 앵커 헤드(120)에 비하여 후측(도8d를 기준으로 왼쪽)에 위치한 강연선이 방청유에 의해 외기와 차단되게 한다. 그리고, 앵커 헤드(120)의 주입 통로(110x)를 통해 방청유 등의 충진재가 하우징(110)의 내부 공간(S)을 채우도록 유입(88d)되어, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)가 모두 충진재(88)에 의해 둘러싸여 외기와 차단되도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 적용되는 피복 강연선(90)은 교량 거더의 내하력을 증진하는 유지 보수 보강용도로 사용되므로, 피복 강연선(90)의 개수는 대략 5개 이하로 정해지며, 바람직하게는 2개~4개로 이루어진다. 따라서, 후술하는 바와 같이 열을 가하여 수축 튜브(140)를 수축하더라도, 다른 피복 강연선(90)들에 둘러싸인 피복 강연선이 존재하지 않아 작업자가 수축 튜브(140)에 열을 가하여 밀봉 상태로 작업하는 공정이 매우 용이하다.
또한, 본 발명은 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)에 대하여 내식 환경을 조성하면 충분하고, 피복 강연선(90)의 피복 바깥 단부(92)를 수용하는 하우징(110)의 내부 공간(S) 또는 밀봉 캡(150)으로 둘러싸인 공간을 방청유 등의 충진재로 채우므로, 하우징(110)에서의 누유 가능성을 크게 낮출 수 있다. 따라서, 도1 및 도2에 도시된 피복 강연선의 정착 장치(100)는 교량 시공 당시에 미리 설치하더라도 보강 공정이 필요한 시점에서 피복 바깥 단부(92)의 강연선이 부식되는 것을 방지하여 신뢰성있는 보강 공정을 보장할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 수축 튜브(140)와 안내 파이프(130)의 조합으로 피복 강연선(90)의 피복 바깥에 드러난 강연선(92)이 외기와 차단된 상태로 만드는 공정이 작업자의 숙련도에 무관하게 일정하게 행해질 수 있을 뿐만 아니라, 피복 강연선의 피복 바깥에 드러난 강연선(92)의 부식을 장시간 동안 신뢰성있게 방지하여 압축 프리스트레스를 도입하거나 유지하는 작용을 확실하게 확보할 수 있다.
또한, 정착 장치(100)의 밀봉 성능이 수축 튜브(140)와 하우징(120)에 의해 이루어지고, 거더(12)의 지지부(12)의 길이(W)가 짧아져도 밀봉 성능에 영향을 미치지 아니하므로, 거더(10)의 지지부(12)의 강성이 안정적으로 확보된다면, 지지부(12)의 폭(W)이 작게 형성되더라도, 하우징(110)을 포함한 정착 장치(100)를 설치하는 것이 용이하다. 따라서, 교량 거더(10)의 외부에 설치되는 유지 보수용 피복 강연선(90)의 설치를 위한 거더 지지부(12)의 길이(W)가 짧더라도 설치 가능한 이점도 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 교량 거더 12: 지지부
100, 100': 피복 강연선의 정착 장치
110: 하우징 110a: 관통공
110b: 개구 120: 앵커 헤드
130: 안내 파이프 140: 수축 튜브
150: 밀봉 캡

Claims (10)

  1. 유지 관리용 피복 강연선을 이용하여 이미 가설된 교량 거더를 보강하는 방법으로서,
    일단에 개구가 형성되고, 타단에 피복 강연선을 하나씩 수용하는 관통공이 마련되고, 상기 관통공으로부터 상기 교량 거더의 중앙부를 향하여 돌출 형성되어 피복 강연선을 하나씩 수용하는 안내 파이프를 구비하고 내부 공간이 형성된 하우징을 상기 교량 거더의 지지부에 지지되게 설치하는 하우징 설치단계와;
    상기 교량 거더의 중앙부 외측을 통과하는 형태로 피복 강연선을 설치하되, 상기 피복 강연선의 피복 부분에 수축 튜브가 끼워진 상태로, 상기 피복 강연선의 단부가 상기 안내 파이프를 관통하여 상기 관통공에 삽입되게 설치하는 피복강연선 설치단계와;
    상기 피복 강연선의 피복 바깥 단부를 앵커 블록의 수용공에 삽입시키는 앵커 블록 설치단계와;
    상기 피복 강연선에 인장잭으로 인장력을 도입하고, 상기 피복 강연선이 상기 앵커 블록에 의해 정착 고정하면서 상기 앵커 블록을 상기 개구에 밀착시키는 인장력 도입단계와;
    상기 인장력 도입단계 이후에, 상기 피복 강연선에 끼워져있는 상기 수축 튜브를 상기 안내 파이프와 상기 피복 강연선의 피복 외주면을 동시에 감싸는 위치로 이동시킨 상태에서, 상기 수축 튜브에 열을 가하여 수축시켜 상기 수축 튜브에 의해 상기 피복 강연선의 피복 바깥 단부를 외기와 차단시키는 강연선 밀봉단계와;
    상기 강연선 밀봉단계 이후에, 상기 앵커 블록을 둘러싸는 밀봉 캡을 씌워, 상기 밀봉 캡의 내부와 상기 하우징의 상기 내부 공간을 외기로부터 차단한 상태에서, 상기 밀봉 캡의 내부와 상기 하우징의 상기 내부 공간을 충진재로 충진하여 상기 피복 강연선의 피복 바깥 단부가 모두 충진재에 둘러싸여 있도록 하는 충진단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 피복 강연선은 피복 내부에 다수의 와이어가 꼬인 상태로 배치되고, 상기 피복과 상기 와이어의 사이에 방청유가 채워진 것을 특징으로 하는 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피복강연선 설치단계는 상기 관통공에 피복이 없는 강연선이 삽입되게 하고;
    상기 강연선 밀봉단계는 상기 수축 튜브를 상기 안내 파이프의 외주면으로부터 상기 피복 강연선의 피복까지 덮도록 위치시킨 상태에서 수축된 상태로 감싸도록 하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 피복 강연선을 이용한 교량 거더의 보강 공법.
  4. 유지 관리용 피복 강연선을 이용하여 이미 가설된 교량 거더를 보강하는 데 사용되는 교량 거더의 유지 관리용 피복 강연선의 정착 장치로서,
    일단에 개구가 형성되고, 타단에 피복 강연선을 하나씩 수용하는 관통공이 마련되되, 상기 관통공으로부터 상기 교량 거더의 중앙부를 향하여 돌출 형성되어 상기 피복 강연선을 하나씩 수용하는 안내 파이프를 구비하고 내부 공간이 형성되며, 상기 교량 거더의 지지부에 고정 설치된 하우징과;
    상기 하우징의 상기 개구를 덮는 형태로 설치되고, 상기 피복 강연선의 피복없는 강연선 부분을 하나씩 수용하는 수용공이 형성되며, 상기 피복 강연선에 인장력이 도입된 상태로 상기 피복 강연선을 정착하면서 상기 개구에 밀착되는 앵커 블록와;
    유체가 투과할 수 없고 열에 의해 수축 가능한 재질로 형성되어, 상기 피복 강연선의 단부가 상기 안내 파이프를 관통하여 상기 관통공에 삽입되게 설치하는 동안에는 상기 피복 강연선의 피복 부분에 끼워진 상태로 위치하고, 상기 피복 강연선에 인장력이 도입된 이후에 상기 안내 파이프와 상기 피복 강연선의 피복 외주면을 동시에 감싸는 위치로 이동한 상태에서 열이 가해져 수축되면서, 상기 피복 강연선의 피복 부분의 외주면과 상기 안내 파이프를 동시에 감싼 상태로 상기 내부 공간을 외기로부터 차단하는 수축 튜브와;
    상기 피복 강연선에 인장력이 도입된 상태에서, 외부에 노출된 상기 앵커 블록을 외기와 밀폐시키도록 둘러싸게 설치된 밀봉 캡과;
    상기 밀봉 캡의 내부와 상기 하우징의 상기 내부 공간이 외기로부터 차단된 상태에서, 상기 밀봉캡의 내부와 상기 하우징의 상기 내부 공간에 충진되어, 상기 피복 강연선의 피복 바깥 단부를 모두 둘러싸게 채워지는 충진재를;
    포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량 거더의 유지 관리용 피복 강연선의 정착 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 피복 강연선은 상기 관통공에 피복이 없는 강연선이 삽입되고, 상기 수축 튜브는 상기 안내 파이프의 외주면의 일부 이상과 상기 피복 강연선의 피복 부분의 일부를 덮은 상태에서 수축되는 것을 특징으로 하는 교량 거더의 유지 관리용 피복 강연선의 정착 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 피복 강연선은 상기 관통공에 피복 부분이 구비된 강연선이 삽입되고, 상기 수축 튜브는 상기 안내 파이프의 피복 외주면의 일부 이상과 상기 피복 강연선의 피복 부분의 일부를 덮은 상태에서 수축되는 것을 특징으로 하는 교량 거더의 유지 관리용 피복 강연선의 정착 장치.

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