KR102509853B1 - 냉간인발 형상기억합금 와이어/케이블을 이용한 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법 및 이를 위한 콘크리트 거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현장의 여건에 따라 쉬스와 긴장재의 정착장치를 사용하지 않고 프리스트레스드 콘크리트 거더의 포스트텐셔닝을 구현할 수 있고, 본원력도 우수한 프리스트레스드 콘크리트 거더를 제공할 수 있는 냉간인발 형상기억합금 와이어/케이블을 이용한 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법에 대한 것이다. 상기 방법은 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금부재를 거푸집 내에 배치하되 그 양 단부는 상기 거푸집 외부로 노출되도록 하고 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 거더 본체를 형성한 후 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양단을 전원에 연결하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 전류를 공급하는 과정을 포함하는 구성을 한다.

Description

냉간인발 형상기억합금 와이어/케이블을 이용한 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법 및 이를 위한 콘크리트 거더{Post-tensioning method for PSC girder using cold drawn shape memory alloy wire/cable and concrete girder for the same}

본 발명은 포스트텐셔닝 방법 및 이를 위한 콘크리트 거더의 개선에 관한 것으로, 특히 프리스트레스드 콘크리트 거더(prestressed concrete girder, 이하, "피에스씨 거더"라고 칭함) 포스트텐셔닝 방법 및 이를 위한 콘크리트 거더의 개선에 관한 것이다.

일반적으로, 피에스씨 거더의 제조기법에는 프리텐셔닝(pre-tensioning) 기법과 포스트텐셔닝(post-tensioning) 기법이 있다. 프리텐셔닝 기법과 포스트텐셔닝 기법은 각각의 장단점이 있다.

프리텐셔닝 기법은 콘크리트 타설 전에 긴장재(tendon)를 미리 긴장해야하기 때문에 긴장재를 고정하고 인장할 수 있도록 해주는 프레임이 필요하다. 또한, 제작기법의 특성상 긴장재의 곡선배치가 거의 불가능하고 일반적으로 직선배치를 하며, 이는 곡선배치에 비해 비효율적이다.

포스트텐셔닝 기법은 곡선배치가 가능하고 대형 거더의 제작에 유리하므로 대부분의 교량에 사용되는 피에스씨 거더는 포스트텐셔닝 기법으로 제작된다. 하지만, 포스트텐셔닝 기법은 거푸집에 쉬스(sheath)를 배치하고 그 안에 긴장재를 설치해야 하며, 콘크리트 타설 후 긴장하기 위한 정착장치를 필요로 한다. 특히, 쉬스의 빈 공간을 채우기 위해서 그라우팅(grouting)을 해야 하는데, 그 과정이 까다로울 뿐만 아니라 그라우팅이 불량한 경우 긴장재의 부식을 유발할 수 있으며, 부식이 심한 경우 긴장재가 파단될 수도 있다.

또한, 포스트텐셔닝 기법의 경우 긴장재를 잭을 이용하여 긴장해야 하기 때문에 긴장재의 긴장은 대부분 거더를 교각에 거치하기 전에 수행해야한다. 거더를 교각에 거치한 후에 긴장하는 것은 높은 곳에서 장비를 설치하여 긴장작업을 수행해야하므로 위험하고 어려운 일이다.

그리고 교량에 설치된 피에스씨 거더의 콘크리트 본체를 재긴장 하는 작업을 해야 하는 경우도 발생하는데, 협소하고 높은 교각 상에서의 재긴장 작업은 시간이 많이 걸리고 위험도 따른다.

위와 같은 단점을 개선하기 위한 것으로, 『단면의 도심이 편심 배치된 단면 형상으로 마련되어 1차적으로 타설된 1차 타설 부재 및 상기 1차 타설 부재의 내측에 배치되어 2차적으로 타설된 2차 타설 부재를 포함하는 거더부; 상기 거더부에 프리스트레스 도입을 위해 상기 2차 타설 부재를 가로질러 직선 또는 곡선으로 배치되는 긴장부; 및 상기 긴장부의 양단부가 매립되도록 상기 1차 타설 부재 내에 서로 마주보도록 배치되는 정착부;를 포함하고, 상기 긴장부는 형상기억합금 재질로 마련되어, 상기 긴장부에 인가된 열 또는 전기에 의해서 상기 긴장부가 형상기억 효과를 발현하여 상기 거더부 내에 프리스트레스가 도입될 수 있도록 한 것』이 등록번호 10-1946731호(발명의 명칭: 프리텐션 거더 및 상기 프리텐션 거더의 시공 방법, 발명자: 정치영 외 3)의 등록특허공보에 개시되어 있다.

하지만, 정치영 등의 발명은 긴장부의 접착력이 작고, 이 때문에 양 단부를 절곡형성으로 하여 거더부에 매립해야 하는 단점이 있다. 긴장부의 양 단부를 매립한 상태에서 거더부에 프리스트레스를 도입하기는 쉽지 않고, 거더부에 프리스트레스를 도입하기 위해서는 매립된 긴장부의 양 단부에 여러 가지 부가적인 장치들을 더 설치해야 할 것이다.

본 발명의 목적은 위에서 언급한 바와 같은 기존의 프리텐셔닝 기법과 포스트텐셔닝 기법의 단점을 극복할 수 있도록 해주는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 필요에 따라 긴장재를 콘크리트 거더의 단면부에 고정하는 정착장치 없이 피에스씨 거더의 포스트텐셔닝을 수행할 수 있도록 해주는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 긴장재와 콘크리트 간의 접착력이 뛰어난 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 재긴장 작업을 수월하게 수행할 수 있도록 해주는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법을 구현할 수 있도록 해주는 콘크리트 거더를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법은 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금 와이어 또는 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금 와이어를 이용하여 만든 냉간인발 형상기억합금 케이블을 포함하는 냉간인발 형상기억합금부재를 준비하는 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계; 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 거푸집 내에 배치하되 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부는 상기 거푸집 외부로 노출되도록 하는 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계; 상기 거푸집 내에 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 거더 본체를 형성하는 거더 본체 형성단계; 및 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양단을 전원에 연결하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 전류를 공급하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 마르텐사이트에서 오스테나이트로 변하는 변태가 시작되는 변태 온도보다는 높게 가열하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재가 형상을 복원하면서 수축되도록 함으로써 상기 콘크리트 거더 본체에 프리스트레스가 가해지도록 하는 형상복원단계를 포함하는 구성을 한다.

상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는 표면에 주름이 형성된(crimped) 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어를 포함하는 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 준비하고, 상기 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계는 표면에 주름이 형성된 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어가 타설되는 상기 콘크리트에 접하도록 외부로 노출되게 배치하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는, 상기 냉간인발 형상기억합금으로 이루어진 코어 와이어; 및 상기 코어 와이어 둘레를 따라 같은 방향으로 감겨 상기 코어 와이어에 결합된 상기 냉간인발 형상기억합금으로 이루어진 복수의 주변 와이어를 포함하는 케이블을 준비하되, 복수의 상기 주변 와이어는 표면에 주름이 형성된(crimped) 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어들로 이루어진 것을 준비하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

때에 따라, 상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는, 상기 코어 와이어로서 주름이 형성되지 않은 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어를 준비하는 것을 포함할 수도 있다.

상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는, 상기 냉간인발 형상기억합금 케이블로 이루어진 제1케이블; 및 상기 제1케이블의 둘레를 따라 같은 방향으로 감기면서 배치된 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금 케이블로 이루어진 제2케이블을 포함하는 것을 준비하되, 복수의 상기 제2케이블로는 표면에 주름이 형성된(crimped) 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어들이 배치된 것을 준비하는 것을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는, 상기 제1케이블로서 주름이 형성되지 않은 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어들로 이루어진 것을 준비하는 것을 포함하는 것이 좋다.

상기 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계는 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 간격을 두고 곡선의 경로를 따라 배치하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

때에 따라, 상기 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계는 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 간격을 두고 배치하고, 상기 형상복원단계는, 상기 콘크리트 거더 본체가 교각에 탑재되기까지 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재 중 일부의 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 대해 먼저 수행하는 제1형상복원단계; 및 상기 콘크리트 거더 본체에 추가의 고정하중이 재하된 후에 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재 중 나머지의 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 대해 수행하는 제2형상복원단계를 포함하는 구성을 할 수 있다.

때에 따라, 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 각각 고정되고 상기 콘크리트 거더 본체의 양 단부를 내측으로 가압하는 정착장치를 설치하는 정착장치 설치단계를 더 포함하고, 상기 정착장치 설치단계는, 상기 형상복원단계 전에 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 외주면에 나선이 형성된 너트 커버를 부착하는 단계; 상기 너트 커버의 외주면 또는 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 외주면에 단부압착판을 장착하는 단계; 및 상기 너트 커버 외주면의 상기 나선에 너트를 결합하여 상기 단부압착판을 내측으로 가압하여 상기 단부압착판이 상기 콘크리트 거더 본체의 양측 단면부를 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 단면의 면적보다 큰 면적으로 내측으로 가압하도록 하는 가압단계를 포함할 수 있다.

또, 때에 따라, 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계는 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 거푸집 내에 배치되는 쉬스 내부에 배치하고, 상기 거더본체 형성단계와 상기 형상복원단계 사이에 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 설치되는 상기 정착장치와 잭을 이용하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 팽팽하게 하는 냉간인발 형상기억합금부재 긴장단계를 더 포함하고, 상기 형상복원단계는 상기 형상기억합금부재 긴장단계에서 팽팽하게된 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 프리스트레스 힘의 손실 또는 감소가 발생한 후에 수행하는 것을 포함하는 구성을 할 수 있다.

본 발명에 따른 콘크리트 거더는 콘크리트 거더 본체; 및 상기 콘크리트 거더 본체의 내부에 배치되고 양 단부는 상기 콘크리트 본체의 양측 단면부 외부로 각각 노출된 냉간인발 형상기억합금부재를 포함하고, 상기 냉간인발 형상기억합금부재는, 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금 와이어 또는 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금 와이어를 이용하여 만든 냉간인발 형상기억합금 케이블을 포함하여 구성되고, 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양단을 전원에 연결하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 전류를 공급하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 마르텐사이트에서 오스테나이트로 변하는 변태가 시작되는 변태 온도보다는 높게 가열하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재가 형상을 복원하면서 상기 냉간인발 형상기억합금부재가 수축되도록 함으로써 상기 콘크리트 거더 본체에 프리스트레스를 가하도록 구성된 것을 포함하는 구성을 한다.

상기 냉간인발 형상기억합금부재는 표면에 주름이 형성된(crimped) 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 냉간인발 형상기억합금부재는, 상기 냉간인발 형상기억합금으로 이루어진 코어 와이어; 및 상기 코어 와이어 둘레를 따라 같은 방향으로 감겨 상기 코어 와이어에 결합된 상기 냉간인발 형상기억합금으로 이루어진 복수의 주변 와이어를 포함하고, 복수의 상기 주변 와이어는 표면에 주름이 형성된(crimped) 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어로 이루어진 것을 포함하는 것이 좋다.

상기 냉간인발 형상기억합금부재는, 상기 냉간인발 형상기억합금 케이블로 이루어진 제1케이블; 및 상기 제1케이블의 둘레를 따라 같은 방향으로 감기면서 배치된 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금 케이블로 이루어진 제2케이블을 포함하고, 복수의 상기 제2케이블은 표면에 주름이 형성된(crimped) 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어들이 외부로 노출되도록 된 것으로 이루어진 것을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

때에 따라, 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 각각 고정되고 상기 콘크리트 거더 본체의 양 단부를 내측으로 가압하는 정착장치를 더 포함하고, 상기 정착장치는, 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 각각 고정되고 외주면에 나선이 형성된 너트 커버; 상기 너트 커버 또는 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 외주면에 장착된 단부압착판; 및 상기 너트 커버 외주면의 상기 나선에 결합되어 상기 단부압착판을 내측으로 가압하여 상기 단부압착판이 상기 콘크리트 거더 본체의 양측 단면부를 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 단면의 면적보다 큰 면적으로 내측으로 가압하는 너트를 포함하는 구성을 할 수 있다.

또, 때에 따라, 상기 콘크리트 거더 본체의 내부에 곡선의 경로로 배치되어 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 둘러싸는 쉬스; 및 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 상기 양 단부에 고정되고 잭을 이용하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 긴장한 상태를 유지할 수 있도록 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 상기 양 단부를 상기 콘크리트 거더 본체의 양측 단면부에 지지하는 정착장치를 더 포함하는 구성을 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 현장의 여건에 따라 쉬스와 긴장재의 정착장치를 사용하지 않고 피에스씨 거더의 포스트텐셔닝을 구현할 수 있다.

본 발명에 따르면, 콘크리트 거더 본체에 프리스트레스를 도입하는 과정이 매우 쉽고, 콘크리트 거더 본체에 프리스트레스를 시간 간격을 두고 순차로 도입하기도 용이하다.

본 발명에 따르면, 피에스씨 거더에 프리스트레스가 작아지거나 사라진 후 재긴장 작업을 통해 쉽게 스트레스를 다시 도입할 수 있다.

본 발명에 따른 피에스씨 거더는 복원력도 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법의 과정을 나타낸 공정도,
도 2는 거푸집에 냉간인발 형상기억합금부재를 배치한 상태를 나타낸 측면도,
도 3은 도 2 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생하여 형성한 본 발명에 따른 콘크리트 거더의 측면도,
도 4는 도 3 콘크리트 거더에 대해 포스트텐셔닝을 수행하는 상태를 나타낸 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법에 사용될 수 있는 냉간인발 형상기억합금 부재로서의 케이블의 일례를 나타낸 사시도,
도 6은 도 5에 나타낸 케이블의 단면도,
도 7은 도 5 케이블의 코어와이어를 구성하는 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어의 일례를 나타낸 측면도,
도 8은 도 5 케이블의 주변와이어를 구성하는 냉간인발 형상기억합금 주름와이어를 나타낸 측면도,
도 9는 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어의 구성을 설명하기 위해 주름을 과장되게 나타낸 측면도,
도 10은 본 발명에 따른 냉간인발 형상기억합금 부재로 사용될 수 있는 케이블의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 11은 도 10의 케이블을 이용한 본 발명에 따른 콘크리트 거더의 부분 단면도,
도 12(a) 내지 도 12(d)는 도 7에 나타낸 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어와 도 8에 나타낸 것과 같은 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어들에 대한 회복응력 발현 실험 결과를 각각 나타낸 그래프,
도 13은 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어의 부착성능을 나타낸 그래프,
도 14는 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어의 부착 성능을 나타낸 그래프,
도 15 내지 도 17은 본 발명에 따른 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법에 사용될 수 있는 냉간인발 형상기억합금부재의 또 다른 실시 예들을 각각 나타낸 단면도,
도 18은 냉간인발 형상기억합금 주름와이어를 이용하여 만든 모르타르 보의 측면도,
도 19는 도 18 모르타르 보의 정면도,
도 20은 도 18에 나타낸 바와 같은 모르타르 보의 프리스트레스 효과 및 복원력을 실험하는 상태를 나타낸 사진,
도 21은 도 18 모르타르 보의 프리스트레스 효과에 의한 보의 솟음 현상을 나타낸 그래프,
도 22는 프리스트레스가 도입된 모르타르 보에 대한 반복 재하 실험의 결과를 나타낸 그래프,
도 23은 본 발명에 따른 콘크리트 거더의 다른 예를 설명하기 위한 콘크리트 거더의 부분 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법을 수행하기 위해서는 먼저, 냉간인발 형상기억합금부재(100)를 준비한다(S1).

바람직하게, 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는 표면에 주름이 형성된(crimped) 냉간인발 형상기억합금 와이어를 포함하는 냉간인발 형상기억합금부재(100)를 준비한다. 이에 따라, 표면에 주름이 형성된 냉간인발 형상기억합금 와이어가 쉬스 없이 거푸집(10) 내에 배치되면 타설되는 콘크리트에 주름이 접하도록 거푸집(10) 내에서 외부로 노출된다.

냉간인발 형상기억합금부재(100)로는 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 다수의 냉간인발 형상기억합금 와이어 또는 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 복수의 냉간인발 형상기억합금 와이어를 이용하여 만든 냉간인발 형상기억합금 케이블이 이용된다. 바람직하게, 본 발명에 따른 냉간인발 형상기억합금부재(100)로는 냉간인발 형상기억합금 케이블이 이용되며, 바람직하게, 여러 개의 냉간인발 형상기억합금 케이블이 이용된다. 냉간인발 형상기억합금 와이어와 냉간인발 형상기억합금 케이블에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명된다.

준비된 냉간인발 형상기억합금 부재(100)를 거푸집(10) 내에, 바람직하게, 도 2에 나타낸 바와 같이, 곡선으로 배치하되 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 양 단부는 거푸집(10) 외부로 노출되도록 배치한다(S2).

그런 다음, 거푸집(10) 내에 콘크리트를 타설하여 양생하고, 거푸집(10)을 제거하여 도 3에 나타낸 바와 같이 콘크리트 거더 본체(210)를 형성하면 본 발명에 따른 콘크리트 거더(200)가 완성된다(S3).

콘크리트 거더 본체(210)를 형성하여 도 3에 나타낸 바와 같은 콘크리트 거더(200)를 완성한 후에, 도 4에 나타낸 바와 같이 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 양단을 전원(20)에 연결하여 냉간인발 형상기억합금부재(100)에 전류를 공급하여 냉간인발 형상기억합금부재(100)를, 변태가 시작되는 변태 온도보다는 높게, 바람직하게, 최종변태 온도까지 가열하여 냉간인발 형상기억합금부재(100)가 형상을 복원하면서 수축되도록 함으로써 콘크리트 거더 본체(210)에 프리스트레스가 가해지도록 한다. 이에 따라 본 발명에 따른 콘크리트 거더(200)에 대한 포스트텐셔닝에 의한 피에스씨 거더(200a)가 완성된다(S4).

위와 같은 과정으로 이루어지는 본 발명에 따른 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법에 사용될 수 있는 냉간인발 형상기억합금부재를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 5 내지 도 9를 참고하면, 본 발명에 따른 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법에 사용될 수 있는 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 하나로 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같은 케이블(100a)이 이용될 수 있다. 이 케이블(100a)은 코어 와이어(110)와 주변 와이어(130)를 가진다. 본 발명의 방법에 냉간인발 형상기억합금부재(100)를 이용하는 것은 형상기억합금 와이어를 냉간인발 가공을 하면 길이방향으로 변형이 발생하여, 열을 가하면 형상기억효과에 의해서 회복응력을 발생할 수 있는 능력을 이용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

코어 와이어(110)는, 바람직하게, 냉간인발(cold drawing)에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 도 7에 나타낸 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)로 이루어져 있다. 이러한 형상기억합금 직선 와이어(112)는 공장에서 연속적으로 제작할 수 있으므로 길이에 상관없이 매우 효과적으로 생산이 가능하다.

본 발명에 따른 냉간인발 형상기억합금 부재(100)로 사용될 수 있는 케이블(100a)은 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)로 이루어진 복수의 주변 와이어(130)가 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)로 이루어진 코어 와이어(110)의 둘레를 따라 같은 방향으로 감긴 상태로 코어 와이어(110)에 결합되어 있다. 이러한 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)는 콘크리트 또는 시멘트 복합재료 내부에서 부착강도가 적은 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)의 단점을 극복할 수 있도록 해주는 것으로, 바람직하게, 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)는 냉간인발에 의해 길이방향으로 변형이 발생된 직선의 형상기억합금 와이어에 굴곡을 주어 표면에 주름(134)을 형성한 것이다. 이러한 형상기억합금 주름 와이어(132) 역시 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)의 후속공정으로 공장에서 연속적으로 제작할 수 있으므로 길이에 상관없이 매우 효과적으로 생산이 가능하다.

냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)의 예는 도 8과 도 9에 도시되어 있다. 이를 참조하면, 도 5와 도 6에서의 주변와이어(130)를 구성하기 위한 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)의 직경(또는 두께)을 D(0.966㎜)라 하면, 주름(134)의 피치 P가 약 3.4D(3.3㎜), 높이 H는 약 1.08D(1.039㎜), 주름(134) 사이의 골의 깊이 WD가 약 0.038D(0.037㎜) 정도인 것을 예시한다.

하지만, 위와 같은 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)의 주름(134)의 피치, 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)의 높이 및 주름(134) 사이의 골의 깊이는 굴곡이 과도하게 되지 않는 범위에서 변동될 수 있다. 굴곡이 과도하게 되면, 회복응력이 발생하지 않는 한계에 이르게 된다.

즉, 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)는 온도를 최종변태 온도까지 상승시키면 변태에 의해서 원래의 변형을 회복하려는 성질에 따라서 와이어가 고정된 경우 길이방향으로 주어진 변형은 회복하려는 특성에 의해서 회복응력이 발생하지만, 주름(134)에 의한 굴곡으로 주어진 변형은 원래의 모양으로 펴지면서 와이어의 길이가 증가하므로 고정된 상태에서 응력의 발생의 감소요인이 된다. 따라서 길이방향 변형 회복에 의한 회복응력이 굴곡의 펴짐에 의한 응력감소보다 작게 되면 응력이 발생하지 않게 되므로, 굴곡의 크기를 적절하게 조절하여 펴짐에 의한 응력감소를 조절하여 굴곡에 의한 부착강도 증가 및 회복응력 발현이 동시에 되도록 제작해야 한다.

그런데 주름에 의한 굴곡의 한계치는 형상기억합금에 사용된 재료의 종류나 현장의 요구사항 등에 따라 실험에 의해서 결정이 가능하며, 형상기억합금에 사용된 재료의 종류나 주름의 피치 또는 각 형상기억합금 와이어의 특성, 현장의 요구사항 등에 따라 달라지기 때문에 획일적으로 정하기는 어렵다. 하지만, 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 기술자라면 본 명세서에 예시한 것을 토대로 현장에 적용될 수 있는 주변 와이어(130)의 직경, 주름(134)의 피치, 주변 와이어(130)의 높이, 주름(134) 사이의 골의 깊이를 적정하게 정해서 실시할 수 있다.

이상의 설명에서 알 수 있듯이, 도 5와 도 6에 나타낸 케이블(100a)의 제조과정은, 위에서 설명한 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)와 복수의 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 준비하고, 복수의 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 중앙의 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)의 둘레를 따라 같은 방향으로 감아서 중앙의 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)에 결합하는 과정으로 이루어진다.

때에 따라, 복수의 주변와이어(130)와 코어 와이어(110)로는 모두 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)가 사용될 수 있지만, 큰 부착력이 필요한 경우에는, 이 실시 예에서와 같이, 복수의 주변 와이어(130)로는 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 사용하고, 코어 와이어(110)로는 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)를 사용하여 본 발명에 따른 케이블을 제작하는 것이 가장 바람직하다.

또 때에 따라, 케이블(100a) 제작 시 코어 와이어(110)와 주변 와이어(130) 모두 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 이용할 수 있음도 알 수 있다. 이 경우 콘크리트 부착력은 도 5와 도 6에 나타낸 것과 대동소이하고, 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)들로만 이루어진 것보다는 뛰어나다. 하지만, 코어 와이어(110)에 주름이 생기게 되어 주변 와이어(130)를 방사상으로 대칭으로 배치할 수 없고, 제작하기는 이 실시 예에서보다 더 까다로울 것이다.

더 나아가 도 8과 도 9에 나타낸 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 그대로 냉간인발 형상기억합금부재(100)로 사용할 수 있다. 이 경우, 여러 가닥의 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 거푸집 내에 간격을 두고 배치하여 콘크리트 거더를 성형하는 것이 바람직하고, 그 양단은 각각 전기적으로 서로 연결될 수 있어야 할 것이다. 이는 정착장치를 이용하면서 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)를 그대로 냉간인발 형상기억합금부재(100)로 사용하는 경우에도 마찬가지이다.

도 10과 도 11을 참고하면, 때에 따라, 코어 와이어(110) 및 주변 와이어(130) 모두 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)로 구성될 수 있다. 즉, 도 10에 나타낸 바와 같이, 냉간인발 형상기억합금 부재(100)로 사용될 수 있는 케이블(100a)은 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)로 이루어진 복수의 주변 와이어(130)가 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)로 이루어진 코어 와이어(110)의 둘레를 따라 같은 방향으로 감긴 상태로 코어 와이어(110)에 결합되어 구성될 수 있다.

이 실시 예의 케이블(100a)은 콘크리트에 대한 케이블(100a)의 부착력은 앞에서 설명한 실시 예에 비해 떨어지겠지만 현장에서 케이블을 인장하기 위한 용량이 크고 길이가 긴 별도의 인장장비를 필요로 하지 않고, 현장에서의 콘크리트 구조물 등에 대한 프리스트레싱 작업을 수월하게 할 수 있도록 해주는 장점을 가진다. 물론, 이 경우 콘크리트 거더 본체(210)의 외부로 돌출된 양 단부에는 도 11에 나타낸 바와 같이 케이블(100a)의 단부를 콘크리트 거더 본체(210)의 양측 단면부에 고정하여주기 위한 정착장치(150)를 설치하는 과정을 거쳐야 한다.

정착장치(150)는 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 양 단부에 각각 고정되고 콘크리트 거더 본체(210)의 양 단부에 지지된다. 이 정착장치(150)는 앞에서 설명한 형상복원단계 전에 설치된다. 이 정착장치(150)의 설치과정은 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 양 단부에 외주면에 나선이 형성된 너트 커버(151)를 부착하고, 너트 커버(151)의 외주면 또는 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 외주면에 단부압착판(153)을 장착하고, 너트 커버(151) 외주면의 나선(152)에 너트(155)를 결합하여 단부압착판(153)을 내측으로 가압하여 단부압착판(153)이 콘크리트 거더 본체(210)의 양측 단면부를 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 단면의 면적보다 큰 면적으로 내측으로 가압하도록 하는 것이 좋다. 여기에서, 너트 커버(151)의 내측단은 콘크리트 거더 본체(210)에 묻히도록 설치되는 것이 바람직하다.

도 11에 나타낸 바와 같은 정착장치(150)는 콘크리트 거더 본체(210)의 양측 단면부에서 넓은 면적에 걸쳐 프리스트레스를 가할 수 있는 장점이 있으므로, 도 5와 도 6에 나타낸 케이블(100a)을 이용하는 경우에도 설치될 수 있음은 물론이다.

도 12(a) 내지 도 12(d)를 참고하여 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어와 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어들에 대한 회복응력 발현 실험 결과를 설명한다. 도 12(a) 내지 도 12(d)에서, "직선"은 도 7에 나타낸 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)를 나타내고, "주름-1" 내지 "주름-4"는 도 8에 나타낸 바와 같은 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 나타낸 것으로 번호가 클수록 주름(134) 사이의 골의 깊이가 증가하여 굴곡이 증가하는 것을 나타낸 것으로, 4가지 경우 모두 가로축의 온도의 범위 및/또는 세로축의 응력의 범위에 차이가 있다.

실험 방법은 표 1.에 나타낸 바와 같은 제원의 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)와 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 인장시험기에 고정한 후, 실험대상 와이어 주변에 체임버를 만들고, 와이어 온도 측정을 위한 온도계를 부착하고, 히트 건을 사용하여 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)와 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)에 열을 가하였다가 냉각시키는 과정으로 이루어졌다.

실험 대상의 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112) 또는 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)의 온도가 상승하면서 마르텐사이트에서 오스테나이트로 변하는 변태시작온도 As를 상회하면서 회복응력이 발생하고, 최종변태 온도인 Af에 이르면 회복응력이 최대가 된다. 최종변태 온도인 Af 이상으로 지속적으로 열을 가하면 실험 대상 와이어가 팽창을 하므로 응력이 감소하게 된다. Af 이상의 온도에서 팽창된 길이는 온도가 내려가면 다시 수축된다.

도 12(a) 내지 도 12(d)에 나타낸 회복응력 특성은 특정한 형상기억합금 와이어의 특성을 나타낸 것으로, 일반적인 것은 아니다. 아래의 표 1(실험 전의 측정치, 단위:mm)과 표 2(실험 후의 측정치, 단위:mm)에 실험 전후의 각 형상기억합금 와이어의 두께, 주름 사이의 골의 깊이, 높이 등이 나타나 있다.

도 12(a) 내지 도 12(d)와 아래의 표 1. 및 표 2.를 참고하면, 동일한 온도로 가열할 때, 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)가 회복응력이 가장 크고 굴곡이 증가할수록 발현되는 회복응력은 감소한다. 이는 앞에서 설명한 바와 같이, 주름(134)에 의한 굴곡부위가 팽창하면서 응력이 감소하기 때문이다. 따라서 굴곡이 과도하게 되면, 회복응력이 발생하지 않는 한계에 이르게 된다.

구분	직선	주름-1	주름-2	주름-3	주름-4
직경 또는 두께(D)	0.955	0.965	0.966	0.971	0.972
높이(H)	-	1.017	1.039	1.077	1.138
골의 깊이(WD)	-	0.052	0.073	0.106	0.166
길이	-	50.36	50.22	50.54	50.39

구분	직선	주름-1	주름-2	주름-3	주름-4
직경 또는 두께(D)	0.971	0.973	0.974	0.977	0.976
높이(H)	-	1.000	1.014	1.037	1.087
골의 깊이(WD)	-	0.027	0.040	0.060	0.111
길이	-	49.38	49.55	49.93	49.88

냉간인발 형상기억합금 직선 와이어와 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어의 부착 성능을 도 5 내지 도 11과 도 13 및 도 14를 함께 참고하면서 설명한다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)는 약 39-70 MPa의 응력에서 뽑히기 시작하지만, 도 14를 참고하면, 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)는 최대 600 MPa의 부착강도를 보여주고 있다. 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)는 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)에 비해 약 10배의 부착성능의 증가를 보여주고 있다. 이는 시멘트 복합재료 또는 콘크리트 내부에 배치된 형상기억합금 와이어가 시멘트 복합재료 등과 일체로 거동을 할 수 있도록 하는데 매우 유리한 특성이다.

따라서 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)가 콘크리트에 접촉하도록 하여 콘크리트 내부에 프리스트레스를 도입하는 경우, 강한 부착응력에 의해서 슬립이 발생하지 않으며 소정의 프리스트레스를 콘크리트 거더 본체(210)에 효과적으로 도입할 수 있다.

한편, 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)가 실험에서는 어느 정도 큰 회복응력이 발생하나, 콘크리트 내부에 배치하고 회복응력을 유발하면 부착응력이 작아 슬립이 발생하면서 회복응력이 감소하게 된다. 이러한 특성 때문에 표면에 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어(112)가 배치된 것은 단부를 고정하는 정착장치를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 도 15를 참고하면, 중심부에 도 10에 나타낸 케이블로 된 제1케이블(101)을 배치하고, 도 6에 나타낸 케이블로 된 복수의 제2케이블(102)을 제1케이블(101)의 둘레를 따라 같은 방향으로 감으면서 제1케이블(101)의 둘레에 결합하여 만든 케이블(100b)을 본 발명의 냉간인발 형상기억합금부재(100)로 이용할 수 있다.

이 실시 예에 따라 케이블(100b)을 7x7으로 제작하는 경우, 도 15에 나타낸 바와 같이 중앙의 제1케이블(101)은 도 10에 나타낸 것을 사용하고, 외부의 제2케이블(102)로는 도 6에 나타낸 것을 사용함으로써 제작의 용이성과 부착강도의 증진 효과를 동시에 얻을 수 있다. 이 실시 예에 따른 케이블(100b)은 프리스트레싱 시 단부에 정착장치나 앵커링 장치를 설치하지 않아도 된다. 콘크리트 거더 본체(210)의 양측 단면부에 넓은 면적으로 가압을 하고자 하는 경우에는 단부에 정착장치나 앵커링 장치를 설치할 수 있음은 물론이다.

도 16과 도 17을 참고하면, 때에 따라, 제1케이블(101)과 제2케이블(102) 모두 도 6에 나타낸 케이블로 또는 도 10에 나타낸 케이블로 구성할 수 있다.

즉, 도 16에 나타낸 바와 같이, 제1케이블(101)과 제2케이블(102) 모두 도 6에 나타낸 케이블로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1케이블(101)과 제2케이블(102) 모두 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 사용해야 하므로 도 15의 것에 비해 제작이 다소 어려워지지만, 콘크리트 등에 대한 부착강도가 크기 때문에 단부에 정착장치나 앵커링 장치를 설치하지 않을 수 있다.

때에 따라, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제1케이블(101)과 제2케이블(102) 모두 도 10에 나타낸 케이블로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1케이블(101)과 제2케이블(102) 모두 직선 와이어로 제작된 것을 사용하기 때문에 케이블(100b) 제작이 용이하고, 상대적으로 큰 회복응력 발생하는 장점이 있는 반면, 부착강도가 작기 때문에, 바람직하게, 단부에 도 11에서 설명한 바와 같은 정착장치 또는 앵커링 장치를 설치하는 것이 바람직하다.

위 내용을 참고하면, 도 6과 도 10에 나타낸 바와 같은 케이블 중 어느 하나를 중앙의 제1케이블(101)로 하고, 도 6과 도 10에 나타낸 바와 같은 케이블 중 어느 하나로 된 복수의 제2케이블(102)을 제1케이블(101)의 둘레를 따라 같은 방향으로 감으면서 제1케이블(101)에 결합하여 본 발명에 따른 케이블(100b)을 만들 수 있음을 알 수 있다.

한편, 본 발명자는 도 8에 나타낸 바와 같은 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 도 18과 도 19에 나타낸 바와 같은 모르타르 보(210a)에 설치하여 프리스트레스 효과 및 복원력 실험을 수행하였다. 이를 위해서 1.0mm 형상기억합금 와이어를 직경이 0.96㎜ 되도록 직선으로 냉간인발한 다음 도 8에 나타낸 바와 같이 굴곡 시켜 주름을 형성하였다. 주름을 형성함에 따라 지름 0.96mm의 형상기억합금 와이어의 높이는 1.05mm로 증가하였다. 이렇게 만든 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132) 8개를 삽입하여 도 18과 도 19에 나타낸 바와 같은 가로와 세로가 30㎜인 정사각형 단면의 모르타르 보(210a)를 만들었다. 형상기억합금 주름 와이어(132)의 설치 높이는 바닥에서 4㎜ 높이에 4개 6㎜ 높이에 4개가 설치되도록 하였다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 위와 같은 만든 모르타르 보(210a)의 양단 부근을 지지한 상태에서, 높이 측정기(30)를 이용하여 모르타르 보(210a)의 중앙부의 높이 변화를 측정할 수 있도록 하였다. 도 20의 상태에서, 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)들에 전류를 흘려 전기저항으로 온도를 상승시켜 형상기억합금의 변태를 유도하여 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)들에 회복응력을 발생하도록 함으로써 모르타르 보(210a)에 프리스트레스 힘이 도입되도록 하였다. 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)들은, 바람직하게, 최종변태 온도 Af까지 또는 그 이상으로 가열된 후 점점 냉각됨에 따라 디트윈드 마르텐사이트에서 오오스테나이트로 변태하였다가 다시 마르텐사이트 상태로 되돌아오는 과정을 거친다.

도 21에는 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)를 전기 가열(electric heating)에 의해 온도를 상승시켰을 때 보의 좌우 중앙부의 수직변위 거동이 나타나 있다. 도 21에서 CR은 형상기억합금 주름 와이어(132)를 사용한 것을 나타내고, EH는 전기 가열로 가열하였음을 나타낸다. 이는 도 22에서도 마찬가지이다.

냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)에 회복응력이 발현되기 전 가열 초기에는 온도 상승에 의해서 모르타르 보(210a)에 처짐이 발생하였다. 하지만, 일정 시간 이후 형상기억합금 주름 와이어(132)에 형상복원에 의한 회복응력이 발현되어 모르타르 보(210a)에 프리스트레스가 도입되어 모르타르 보(210a)의 중앙부가 상승하는 현상이 관찰되었다. 즉, 이 실험을 통해서, 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)는 모르타르 보(210a)에 대한 뛰어난 프리스트레스 도입 능력이 있음을 알 수 있었다.

도 22는 프리스트레스가 도입된 후 하중재하에 의해서 변형이 발생하고 하중을 제거하면 변형을 회복하는 것을 나타낸 그래프로서, 프리스트레스가 도입된 모르타르 보(210a)의 반복재하 실험에 의한 변위 거동을 보여주고 있다. 도 22에 나타낸 바와 같이 하중 재하 후 하중이 제거되면 발생된 변위의 거의 대부분이 회복되는 것을 보여주고 있다. 즉, 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)가 사용된 본 발명에 따른 피에스씨 거더는 일반 철근콘크리트 보와는 달리 변위회복 성능이 매우 우수한 성능을 나타낼 수 있음을 알 수 있다. 이 그래프로부터 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어(132)는 모르타르 보(210a)에 프리스트레스를 도입할 수 있으며, 복원력에서도 매우 우수한 성능을 발휘하는 것을 알 수 있었다.

위에서 설명한 바와 같은 실시 예들에 따르면, 콘크리트 거더 본체(210)가 교각에 탑재되기까지 복수의 냉간인발 형상기억합금부재(100) 중 일부의 냉간인발 형상기억합금부재(100)에 대해 먼저 전류를 공급하여 제1형상복원단계를 수행하고, 콘크리트 거더 본체(210)에 추가의 고정하중이 재하된 후에 복수의 냉간인발 형상기억합금부재(100) 중 나머지의 냉간인발 형상기억합금부재(100)에 대해 전류를 공급하여 제2형상복원단계를 수행하는 것을 수월하게 진행할 수 있다.

도 23은 본 발명에 따른 콘크리트 거더의 다른 예를 설명하기 위한 콘크리트 거더의 부분 단면도이다.

때에 따라, 본 발명에 따른 콘크리트 거더(200)는 콘크리트 거더 본체(210)의 내부에 배치되는 쉬스(170)를 더 구비할 수 있고, 냉간인발 형상기억합금부재(100)는 쉬스(170) 내부에 설치될 수 있다. 바람직하게, 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재(100)를 간격을 두고 곡선의 경로로 배치된 쉬스(170) 내부에 각각 설치할 수 있다.

이 실시 예는 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 양 단부를 콘크리트 거더 본체(210)의 양측 단면부에 지지하여주기 위한 정착장치(150)를 구비한다. 이 실시 예에 따르면, 거더본체 형성단계와 형상복원단계 사이에 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 양 단부에 설치되는 정착장치(150)와 잭을 이용하여 냉간인발 형상기억합금부재(100)를 팽팽하게 하는 냉간인발 형상기억합금부재 긴장단계를 더 포함할 수 있고, 이에 의해 본 발명에 따른 피에스씨 거더(200a)가 만들어진다.

형상복원단계는 형상기억합금부재 긴장단계에서 팽팽하게 된 냉간인발 형상기억합금부재(100)의 프리스트레스 힘의 손실 또는 감소가 발생한 후에 재긴장이 필요할 때 수행할 수 있다.

즉, 이 실시 예에 따르면 형상기억합금의 회복응력을 콘크리트 거더 본체(210)의 재긴장에 이용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 필요 시 쉬스 없이 거푸집에 냉간인발 형상기억합금 부재를 곡선에 따라 배치하고, 포스트텐셔닝으로 인한 냉간인발 형상기억합금 부재의 회복응력이 콘크리트 거더 본체에 프리스트레스를 주도록 할 수 있다. 포스트텐셔닝으로 콘크리트 거더 본체(210)에 프리스트레스를 줄 때, 콘크리트 거더를 지상에 놓고 할 수 있으며, 또한 교량의 교각 위에 거치한 상태에서도 전기 공급은 쉬우므로 교각 위에 거치한 상태에서도 프리스트레스 도입을 용이하게 수행할 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 교각에 콘크리트 거더를 거치한 후에 냉간인발 형상기억합금 부재들 중 일부에 프리스트레스를 도입하고, 추가의 고정하중이 재하된 후, 나머지 냉간인발 형상기억합금부재에 프리스트레스 도입하는 순차적인 도입도 수월하게 수행할 수 있다.

그리고 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어 또는 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어가 표면에 배치된 케이블을 이용하는 경우, 콘크리트에 대한 부착강도가 상대적으로 크고, 부착강도를 크게 하는 주름은 바람직하게 전 길이에 걸쳐 분포하기 때문에 기존의 포스트텐셔닝 기법에서와 같이 단부에 정착장치를 설치할 필요도 없다.

본 발명은 교량의 상부구조물로 사용되는 피에스씨 거더를 만드는데 적합하게 이용될 가능성이 있다. 본 발명은 교량의 상부구조물 뿐만 아니라 여타 구조물의 콘크리트 거더를 만드는 데에도 이용될 수 있다.

10: 거푸집 20: 전원
30: 높이 측정기 100: 냉간인발 형상기억합금부재
100a, 100b: 케이블 101: 제1케이블
102: 제2케이블 110: 코어와이어
112: 냉간인발 형상기억합금 직선 와이어
130: 주변와이어
132: 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어
170: 쉬스 200: 콘크리트 거더
200a: 피에스씨 거더 210: 콘크리트 거더 본체

Claims (16)

1. 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금 와이어 또는 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금 와이어를 이용하여 만든 냉간인발 형상기억합금 케이블을 포함하는 냉간인발 형상기억합금부재를 준비하는 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계;
   상기 냉간인발 형상기억합금부재를 거푸집 내에 배치하되 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부는 상기 거푸집 외부로 노출되도록 하는 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계;
   상기 거푸집 내에 콘크리트를 타설하고 양생하여 콘크리트 거더 본체를 형성하는 거더 본체 형성단계; 및
   상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양단을 전원에 연결하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 전류를 공급하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 마르텐사이트에서 오스테나이트로 변하는 변태가 시작되는 변태 온도보다는 높게 가열하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재가 형상을 복원하면서 수축되도록 함으로써 상기 콘크리트 거더 본체에 프리스트레스가 가해지도록 하는 형상복원단계를 포함하고,
   상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 직선의 형상기억합금 와이어에 굴곡을 주는 것에 의해 표면에 주름이 형성된(crimped) 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어를 포함하되 상기 주름이 외부로 노출된 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 준비하고,
   상기 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계는 상기 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어가, 타설되는 상기 콘크리트에 접하도록 배치함으로써,
   상기 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어의 상기 콘크리트에 대한 부착응력에 의해 상기 콘크리트 거더 본체에 대한 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 슬립이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는,
   상기 냉간인발 형상기억합금으로 이루어진 코어 와이어; 및
   상기 코어 와이어 둘레를 따라 같은 방향으로 감겨 상기 코어 와이어에 결합된 상기 냉간인발 형상기억합금으로 이루어진 복수의 주변 와이어를 포함하는 케이블을 준비하되,
   복수의 상기 주변 와이어는 표면에 상기 주름이 형성된 상기 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어들로 이루어진 것을 준비하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는,
   상기 코어 와이어로서 상기 주름이 형성되지 않은 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어를 준비하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는,
   상기 냉간인발 형상기억합금 케이블로 이루어진 제1케이블; 및
   상기 제1케이블의 둘레를 따라 같은 방향으로 감기면서 배치된 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금 케이블로 이루어진 제2케이블을 포함하는 것을 준비하되,
   복수의 상기 제2케이블로는 표면에 상기 주름이 형성된 상기 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어들이 배치된 것을 준비하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 냉간인발 형상기억합금부재 준비단계는,
   상기 제1케이블로서 상기 주름이 형성되지 않은 상기 냉간인발 형상기억합금 와이어들로 이루어진 것을 준비하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법.
7. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계는 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 간격을 두고 곡선의 경로를 따라 배치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법.
8. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉간인발 형상기억합금부재 배치단계는 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 간격을 두고 배치하고,
   상기 형상복원단계는,
   상기 콘크리트 거더 본체가 교각에 탑재되기까지 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재 중 일부의 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 대해 먼저 수행하는 제1형상복원단계; 및
   상기 콘크리트 거더 본체에 추가의 고정하중이 재하된 후에 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금부재 중 나머지의 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 대해 수행하는 제2형상복원단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법.
9. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 각각 고정되고 상기 콘크리트 거더 본체의 양 단부를 내측으로 가압하는 정착장치를 설치하는 정착장치 설치단계를 더 포함하고,
   상기 정착장치 설치단계는,
   상기 형상복원단계 전에 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 외주면에 나선이 형성된 너트 커버를 부착하는 단계;
   상기 너트 커버의 외주면 또는 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 외주면에 단부압착판을 장착하는 단계; 및
   상기 너트 커버의 외주면의 상기 나선에 너트를 결합하여 상기 단부압착판을 내측으로 가압하여 상기 단부압착판이 상기 콘크리트 거더 본체의 양측 단면부를 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 단면의 면적보다 큰 면적으로 내측으로 가압하도록 하는 가압단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더 포스트텐셔닝 방법.
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11. 콘크리트 거더 본체; 및
    상기 콘크리트 거더 본체의 내부에 배치되고 양 단부는 상기 콘크리트 거더 본체의 양측 단면부 외부로 각각 노출된 냉간인발 형상기억합금부재를 포함하고,
    상기 냉간인발 형상기억합금부재는,
    냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금 와이어 또는 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 냉간인발 형상기억합금 와이어를 이용하여 만든 냉간인발 형상기억합금 케이블을 포함하여 구성되고,
    상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양단을 전원에 연결하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재에 전류를 공급하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재를 마르텐사이트에서 오스테나이트로 변하는 변태가 시작되는 변태 온도보다는 높게 가열하여 상기 냉간인발 형상기억합금부재가 형상을 복원하면서 상기 냉간인발 형상기억합금부재가 수축되도록 함으로써 상기 콘크리트 거더 본체에 프리스트레스를 가하도록 구성된 것을 포함하고,
    상기 냉간인발 형상기억합금부재는 냉간인발에 의해 길이가 증가하는 변형이 발생된 직선의 형상기억합금 와이어에 굴곡을 주는 것에 의해 표면에 주름이 형성된(crimped) 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어를 포함하되 상기 주름이 외부로 노출되어 상기 콘크리트 거더 본체의 콘크리트에 접하도록 된 것을 포함하여,
    상기 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어의 상기 콘크리트에 대한 부착응력에 의해 상기 콘크리트 거더 본체에 대한 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 슬립이 발생하지 않도록 된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 거더.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서, 상기 냉간인발 형상기억합금부재는,
    상기 냉간인발 형상기억합금으로 이루어진 코어 와이어; 및
    상기 코어 와이어 둘레를 따라 같은 방향으로 감겨 상기 코어 와이어에 결합된 상기 냉간인발 형상기억합금으로 이루어진 복수의 주변 와이어를 포함하고,
    복수의 상기 주변 와이어는 표면에 상기 주름이 형성된 상기 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어로 이루어진 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 거더.
14. 제11항에 있어서, 상기 냉간인발 형상기억합금부재는,
    상기 냉간인발 형상기억합금 케이블로 이루어진 제1케이블; 및
    상기 제1케이블의 둘레를 따라 같은 방향으로 감기면서 배치된 복수의 상기 냉간인발 형상기억합금 케이블로 이루어진 제2케이블을 포함하고,
    복수의 상기 제2케이블은 표면에 상기 주름이 형성된 상기 냉간인발 형상기억합금 주름 와이어들이 외부로 노출되도록 된 것으로 이루어진 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 거더.
15. 제11항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 각각 고정되고 상기 콘크리트 거더 본체의 양 단부를 내측으로 가압하는 정착장치를 더 포함하고,
    상기 정착장치는,
    상기 냉간인발 형상기억합금부재의 양 단부에 각각 고정되고 외주면에 나선이 형성된 너트 커버;
    상기 너트 커버 또는 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 외주면에 장착된 단부압착판; 및
    상기 너트 커버의 외주면의 상기 나선에 결합되어 상기 단부압착판을 내측으로 가압하여 상기 단부압착판이 상기 콘크리트 거더 본체의 양측 단면부를 상기 냉간인발 형상기억합금부재의 단면의 면적보다 큰 면적으로 내측으로 가압하는 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 거더.
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