KR20020080913A - 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 슬라브 하면에 강제 휨력을 준 강재 빔을 밀착 고정시킨 후, 강제 휨력을 해제시켜 줌으로써 강재 빔의 상승 복원력에 의해 상향으로의 내하력을 증진시킬 수 있는 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법은, 그 양단부에 대해 중심부가 휘도록 복부에 소정 크기의 압력을 가하여 강재 빔을 휘는 단계; 상기 휘어진 강재 빔의 볼록부가 밑으로 향하도록 하여 휘어진 강재 빔을 기존 교량의 슬라브 하면에 밀착 고정시키는 단계; 및 상기 강재 빔에 휨을 주기 위해 가해졌던 압력을 제거함으로써 강재 빔의 탄성 복원력을 회복시켜 강재 빔의 상승 복원력에 의해 슬라브의 상부 내하력을 보강하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 교량의 슬라브 하면에 강제 휨력을 준 강재 빔을 밀착 고정시킨 후, 강제 휨력을 해제시켜 주는 방식을 취하므로, 종래의 강판 보강공법이나 탄소 섬유 보강공법에서의 교량의 표피를 제거해야 하는 번거로움이나 사용재료의 품질관리상의 어려움 등을 원천적으로 해결할 수 있고, 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법에서의 교량의 취약부에의 손상 및 균열 발생 등과 같은 문제점의 야기없이 교량의 내하력을 한층 증진시킬 수 있다.

Description

프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법{Method for reinforcing resistance force of a bridge using preflexion restoring force}

본 발명은 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 관한 것으로서, 특히 교량의 슬라브 하면에 강제 휨력을 준 I 빔을 밀착 고정시킨 후, 강제 휨력을 해제시켜 줌으로써 I 빔의 상승 복원력에 의해 상향으로의 내하력을 증진시킬 수 있는 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 관한 것이다.

현재, 국내 교량의 절반 이상은 총중량 32톤을 견디는 2등급 교량이 차지하고 있는 바, 이들 교량은 교량의 내하력보다 큰 차량의 통과로 인해 손상이 가속화되고 있다. 이를 방지하기 위해서는 기존 교량의 내하력을 증가시켜 통과하중을 상향함으로써 교량의 내구성을 증진시키는 효율적이고 경제적인 보수, 보강 공법의 개발이 시급하다.

통상, 콘크리트 구조물에서는 과하중이 작용하거나, 내하력이 부족한 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 교각(101) 위에 설치된 교량 주형(102)이 하중을 이기지 못하여 휨 또는 처짐에 의한 휨인장 균열이 발생하게 된다. 이와 같이 교량이 손상된 경우 사용되는 현재의 교량 보수, 보강공법으로는 PS 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 공법이나 강판 보강, 혹은 탄소 섬유 보강 등과 같은 부착식 보강 공법이 있다. 강판 보강공법이나 탄소 섬유 보강공법은 슬라브교의 보강에 적합한 공법이라 할 수 있으나, 철판이나 탄소 섬유를 기존 교량에 전단 연결재로서 연결하기 위한 전단 연결재 시공을 위해 기존 교량의 표피를 제거해야 하는 번거로움이 있고, 전단 연결재의 손상이 있는 경우 보강 효과가 현저히 저하되는 단점이 있다. 또한, 사용재료의 품질관리와 시공이 철저히 시행되지 않으면 추후에 보강재의 탈락 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 품질관리에 신중을 기해야 하는 어려움이 있다. 따라서, 최근에는 PS 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법이 널리 사용되고 있다. 이 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법은 강선 단부에 앵커를 설치하는 방식에 따라 몇 가지의 공법으로 분류된다. 즉, 단부의 앵커가 지점에서 상당히 떨어진 복부에 관통 구멍을 형성하여 정착구를 설치하는 방법과, 지점 가까이의 주형 표면에 앵커 볼트를 이용하여 정착구를 설치하는 방법, 그리고 단부를 강재 브라켓으로 둘러싸서 정착구를 만드는 방법 등으로 구분된다. 그러나, 이와 같은 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법은 복부에 관통 구멍을 뚫어야 하기 때문에 기존 교량의 취약부에 손상을 준다는 점과, 프리스트레싱에 의한 힘이 관통 구멍에 집중될 경우 구멍 주변에 높은 인장력이 발생하여 구멍의 지점측에 균열이 발생하는 점 등의 문제점이 있다. 또한, 강재의 정착 브라켓을 다수의 앵커 볼트로 고정하기 위하여 기존 교량의 표층부에 구멍을 뚫어야 하는데, 교량 내부의 철근으로 말미암아 구멍을 뚫기가 쉽지 않고, 또한 내부의 철근에 손상을 주지 말아야 하는 등의 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 사항들을 감안하여 창출된 것으로서, 교량의 슬라브 하면에 강제 휨력을 준 강재 빔을 밀착 고정시킨 후, 강제 휨력을 해제시켜 줌으로써 강재 빔의 상승 복원력에 의해 상향으로의 내하력을 증진시킬 수 있는 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 교량 주형에 휨인장 균열이 발생된 상태를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 따라 교량의 내하력을 보강하는 과정을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 따라 강재 빔을 교량 슬라브의 양단 하부에 설치한 상태를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101,301...교각 102...교량 주형

201...강재 빔 202...슬라브

302...교량보

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프리플렉션 복원력을 이용한교량의 내하력 보강 방법은,

그 양단부에 대해 중심부가 휘도록 복부에 소정 크기의 압력을 가하여 강재빔을 휘는 단계;

상기 휘어진 강재 빔의 볼록부가 밑으로 향하도록 하여 휘어진 강재 빔을 기존 교량의 슬라브 하면에 밀착 고정시키는 단계; 및

상기 강재 빔에 휨을 주기 위해 가해졌던 압력을 제거함으로써 강재 빔의 탄성 복원력을 회복시켜 강재 빔의 상승 복원력에 의해 슬라브의 상부 내하력을 보강하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 휘어진 강재 빔을 기존 교량의 슬라브 하면에 밀착 고정시킴에 있어서, 휘어진 강재 빔을 슬라브의 횡방향의 양단부 하면에 밀착 고정시킨다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 교량의 프리플렉션 복원력을 이용한 내하력 보강 방법에 따라 교량의 내하력을 보강하는 과정을 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법에 따라, 먼저 (A)에 도시된 바와 같은 강재 빔(201)(예를 들면, I 빔 혹은 H 빔)이 준비되면, (B)에서와 같이 그 양단부에 대해 중심부가 휘도록(도면상으로는 아래 방향으로 휘도록) 복부에 소정 크기의 압력(P)을 가하여 강재 빔(201)을 휘게 된다. 여기서, 이와 같은 강재 빔(201)의 벤딩 작업은 원래 휘지 않은 직선형 I 빔이나 H 빔을 특정 작업장에서 강재 빔을 벤딩할 수 있는 설비나 장치를 이용하여 이루어질 수도 있고, 주문 제작에 의해 처음부터 휜 형태의 강재 빔을 제작할 수도 있다.

강재 빔(201)의 벤딩 작업이 완료되거나, 주문 제작에 의한 휘어진 강재 빔의 제작이 완료되면, (C) 및 (D)에서와 같이, 그 휘어진 강재 빔(201)의 볼록부가 밑으로 향하도록 하여 휘어진 강재 빔(201)을 기존 교량의 슬라브(202) 하면에 밀착 고정시킨다. 이때, 강재 빔(201)의 고정 방식으로는 슬라브(202)의 하면에 앵커 볼트를 설치하고, 강재 빔(201)에는 앵커 볼트의 삽입을 위한 관통공을 형성하여 볼트 체결에 의한 고정 방식이 사용될 수 있다.

여기서, 휘어진 강재 빔(201)을 기존 교량의 슬라브(202) 하면에 밀착 고정시킴에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 휘어진 강재 빔(201)을 슬라브 (202)의 횡방향의 양단부 하면에 밀착 고정시킨다. 이때, 강재 빔(201)이 슬라브(202)의 하면에 균일하게 밀착되도록 하기 위해 슬라브(202)의 상부와 강재 빔(201)의 복부 하부 사이에 원형 강관 받침대, 유압 잭, 메인 펌프, 간격 지지강재 및 침하 방지강재 등이 순차적으로 슬라브(202)의 높이에 따라 배치되어 수평으로 설치되는 인상장치에 의해 가압되며, 강재 빔(201)의 복부는 인상장치의 메인 펌프에 부착된 유압 게이지에 의해 가압량이 측정되면서 인상된다. 도 3에서 참조 번호 301은 교각, 302는 교량보를 각각 나타낸다.

이렇게 하여, 상기 강재 빔(201)에 휨을 주기 위해 가해졌던 압력(P)을 제거함으로써 강재 빔(201)의 탄성 복원력을 회복시켜 강재 빔(201)의 상승 복원력(P')에 의해 슬라브(202)의 상부 내하력을 보강하게 된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법은 교량의 슬라브 하면에 강제 휨력을 준 강재 빔을 밀착 고정시킨 후, 강제 휨력을 해제시켜 주는 방식을 취하므로, 종래의 강판 보강공법이나 탄소 섬유 보강공법에서의 교량의 표피를 제거해야 하는 번거로움이나 사용재료의 품질관리상의 어려움 등을 원천적으로 해결할 수 있다. 또한, 종래의 강선을 이용한 외부 프리스트레싱 보강 공법에 따른 교량의 취약부에의 손상 및 균열 발생 등과 같은 문제점을 일으킴없이 교량의 내하력을 한층 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 그 양단부에 대해 중심부가 휘도록 복부에 소정 크기의 압력을 가하여 강재 빔을 휘는 단계;

   상기 휘어진 강재 빔의 볼록부가 밑으로 향하도록 하여 휘어진 강재 빔을 기존 교량의 슬라브 하면에 밀착 고정시키는 단계; 및

   상기 강재 빔에 휨을 주기 위해 가해졌던 압력을 제거함으로써 강재 빔의 탄성 복원력을 회복시켜 강재 빔의 상승 복원력에 의해 슬라브의 상부 내하력을 보강하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 휘어진 강재 빔을 기존 교량의 슬라브 하면에 밀착 고정시킴에 있어서, 휘어진 강재 빔을 슬라브의 횡방향의 양단부 하면에 밀착 고정시키는 것을 특징으로 하는 프리플렉션 복원력을 이용한 교량의 내하력 보강 방법.