KR200216231Y1 - 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1) 및 이를 이용한바닥슬래브(10) 보강 방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내력이 부족한 철근콘크리트 바닥슬래브(10)의 하면 양단부에 일정간격으로 피에스강선정착장치를 마주보고 부착하여, 유압잭과 와이어콘(8)을 사용하여 상기 피에스강선정착장치에다 피에스강선(9)을 긴장, 정착시켜 포스트텐션을 도입 유지함으로 인하여 내력이 부족한 철근콘크리트 바닥슬래브(10)를 보강하는 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1) 및 이를 이용한 포스트텐셔닝에 관한 것이다.

본 고안은 내력이 부족하여 처짐이 일어나고 균열이 발생한 바닥슬래브(10)를 치켜올려 근본적으로 보강하는 포스트텐셔닝 방법이다.

또한 종래 바닥슬래브(10) 보강 방법이 공사중 천장과 냉난방 덕트 등 건축설비를 제거해야 하는데 그 부담을 덜어주는 장점을 구비하고 있다.

바닥슬래브(10) 하면에 섬유시트나 강판을 부착하는 종래 기술을 적용할 경우 마감재를 제거하고 바탕 면을 고르게 갈아내야 하지만 본 고안은 그 같은 수고를 덜어준다.

또한 바닥슬래브(10) 하부에 H형강 등 철골 보를 부착하여 보강하는 재래식 보강공법인 경우 천장 속공간 활용에 제한을 받지만 본 고안을 적용하면 그 같은 부담에서 해방되며, 사용 자재가 가볍고 부피가 적어 천장 속에 들어가서도 작업이 가능하여 건물을 사용하면서도 야간 공사가 가능한 장점이 있다.

또한 바닥슬래브에 기존 나비형 피에스강선정착장치(19) 부착을 위한 팽창볼트 구멍을 뚫는 과정에서 소음 진동이 유발되고 슬래브의 상단철근이나 하단철근과 부딪쳐서 고전하는 경우에 대비하여 코어드릴로 구멍을 뚫어 대구경볼트(11)로 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1)를 슬래브에 정착하는 방법을 제시한다.

Description

슬리퍼형 피에스강선정착장치(1) 및 이를 이용한 바닥슬래브(10) 보강 방법{Slipper type anchoring device for the post tensioning wire and the method of reinforcing floor slab using the same}

본 고안은 내력이 부족한 철근콘크리트 바닥슬래브(10)의 하면 양단부에 일정 간격으로 서로 마주보고 다수개의 피에스강선정착장치를 부착하여, 유압잭과 와이어콘(8)을 사용하여 상기 피에스강선정착장치에다 피에스강선(9)을 긴장, 정착시켜 포스트텐션을 도입 유지함으로 인하여 내력이 부족한 철근콘크리트 바닥슬래브를 보강하는 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1) 및 이를 이용한 포스트텐셔닝에 관한 것이다.

구체적으로 내력이 부족하여 처진 바닥슬래브(10)는 단부 상단면과 중앙 하단면에 휨 균열이 발생하는 것이 구조상 특징이다.

이 같은 바닥슬래브(10)를 보강하는 종래 기술은 바닥슬래브(10)가 처진 상태를 그대로 둔채 하면에다 섬유시트나 강판을 접착시켜 부족한 철근(21,21')을 추가하는 것과 같은 역할을 하게 된다. 다른 종래 기술은 H형강 등 철골 보를 바닥 슬래브 밑에다 추가하는 것인데 역시 바닥슬래브(10)가 이미 처진 것을 복원하지는 못하고 더 이상 심하게 처지는 것을 억제하는 효과를 기대하는 것으로 만족하는 것이다.

또 다른 최신 바닥슬래브(10) 보강방법으로는 프리스트레스를 도입한 구조부재 보강방법과 양방향 트러스를 이용한 구조 보강방법이 있으나, 이들도 어느 정도는 바닥슬래브(10) 하면 천장 공간을 점유하여야 하므로 때로는 천장 덕트 등으로부터 간섭을 받는 부작용을 감수하여야 한다.

본 고안은 상기 종래 기술들의 단점을 보완하는 것으로 내력이 부족한 바닥슬래브(10)의 하면에서 아래로 최대 6cm만 돌출하게 하면서도 처지고 균열이 발생한 바닥슬래브(10)를 원상으로 복구까지 기대할 수 있는 보강 방법을 제시하는 것이다.

철근콘크리트 바닥슬래브(10)를 설계하는 요령은 바닥슬래브(10)의 단위 폭마다 직4각형 단면의 철근콘크리트 보(가상 보)로 가정하여 계산하고 이들이 좌우로 나란히 연결하여 배열된 것으로 간주하는 것이다.

따라서 앞의 각각의 가상보의 양 단부에 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1)를 부착하고 그들 사이에 피에스강선(9)을 긴장, 정착하여 포스트텐션을 도입하여 유지하는 방법이다.

먼저 바닥슬래브(10)의 양 단부에 직경 50mm 정도의 구멍을 코어드릴로 뚫은후 같은 규격의 대구경볼트(11)를 아래로 향하여 끼운다. 이때 바닥슬래브(10) 상부마감은 볼트머리(15)가 숨겨질 수 있을 정도의 크기로 더 큰 구경(150mm 정도)의 코어 드릴로 뚫어서 제거한다. 이를 위하여 위 두 개의 서로 다른 규격의 코어드릴 비트를 동일 축에 상하 고저차를 두어 용접 고정시키면 편리하다. 만약 바닥마감 두께가 볼트머리 두께(30mm정도)보다 얇을 경우에는 바닥슬래브(10)의 피복 일부도 제거하여 볼트 머리가 바닥 마감면 위로 돌출하는 일이 없도록 한다.

상기 바닥슬래브(10) 단부에 삽입한 대구경볼트(11)와 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1)에 뚫려 있는 대구경볼트구멍(3)을 맞춰 끼우고 너트(14)로 고정, 정착한다.

피에스강선(9) 양단을 상기 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1)에 조성된 피에스강선구멍(7)에 끼운 후 유압잭으로 긴장하여 와이어콘(8)에 정착하는 것으로 작업이 완료된다.

상기 피에스강선(9)을 유압잭으로 긴장하는 긴장력과 피에스강선정착장치의 배열 간격은 보강하여야 할 응력을 구조계산으로 확인하여 정한다.

긴장된 피에스강선(9)은 마치 활시위와도 같은 역할을 하게 되므로 아래로 처졌던 궁체에 해당하는 바닥슬래브(10)에는 위로 구부러지려는 응력이 생기는 것이다.

그러나 내력이 부족한 바닥슬래브(10)의 상면에서의 보링 작업(대구경 볼트구멍을 뚫는 코어보링)이 허용되지 않는 부득이한 경우에는 슬래브 하면에다 상방향으로 다수개의 작은 구멍을 뚫어 팽창볼트를 박아 정착하는 나비형 피에스강선정착장치(19)를 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1) 대신 사용할 수 있다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래 바닥슬래브(10) 보강 방법이 공사중 천장을 제거해야 하는 부담을 덜어주는 것이며,

바닥슬래브(10) 하면에 섬유시트나 강판을 부착하는 종래 기술을 적용할 경우 마감재를 제거하고 바탕 면을 고르게 갈아내야 하는 수고를 면하게 하며,

바닥슬래브(10) 하부에 H형강 등 철골 보를 부착하여 보강하는 재래식 보강공법인 경우 천장 속공간 활용에 제한을 받지만 그 부담을 덜어주며, 사용 자재가 가볍고 부피가 적어 천장 속에서도 작업이 가능하게 하는 것이다.

또한 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존 바닥슬래브(10)에 팽창볼트를 박기 위하여 구멍을 뚫는 과정에서 소음 진동을 유발하고 슬래브의 상단철근(21)이나 하단철근(21')과 부딪쳐서 고전하는 경우에 대비하여 코어드릴로 구멍을 뚫어 대구경볼트(11)로 피에스강선정착장치를 바닥슬래브(10)에 정착하는 방법을 제시한다.

본 고안이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 내력이 부족하여 처지고 균열이 발생한 바닥슬래브(10)의 처짐과 균열을 원상으로 복원시켜서 구조상 안전성과 내구성을 증진시키는 것이다.

지하실 외벽, 물탱크, 정화조 등의 외벽은 바닥슬래브(10)를 수직으로 세워놓은 것에 불과하므로 본 고안인 바닥슬래브(10) 보강 방법은 상기 각종 벽체에도 활용할 수 있다.

도1a는 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1)를 바닥슬래브(10) 하면에 정착하고 피에스강선(9)을 긴장 정착시킨 평면도이다.

도1b는 상기 단면도이다.

도1c는 바닥슬래브(10)가 내력이 부족하여 처짐이 일어나고 상부균열(22)과 하부균열(22')이 발생한 것을 나타내는 단면도이다.

도2a는 슬리퍼형 피에스강선정착장치(1)의 평면도이고 도2b는 횡단면도이다.

도3은 나비형 피에스강선정착장치(19)의 평면도이다.

도4a는 대구경볼트(11)의 단면도, 도4b 는 평면도이다.

도4c는 대구경볼트(11)의 마감뚜껑(18) 평면도이고 도4d는 단면도이다.

도5는 겸용 코어드릴비트의 사시도이다.

＜도면의 부호에 대한 간단한 설명＞

1: 슬리퍼형 피에스강선정착장치

2: 정착판

3: 대구경볼트구멍

4: 정착블록

5: 지지판

6: 스티프너

7: 피에스강선구멍

8: 와이어콘(피에스강선콘)

9: 피에스강선

10: 바닥슬래브

11: 대구경볼트

12: 축부

13: 수나사

14: 너트

15: 볼트머리

16: 체결홈

17: 접시나사못

17': 암나사

18: 마감뚜껑

19: 나비형 피에스강선정착장치

20: 바닥보

21: 상단철근

21': 하단철근

22: 상부균열

22': 하부균열

23: 대구경암나사

24: 개선용접

25: 대구경 코어드릴비트

26: 소구경 코어드릴비트

27: 겸용 코어드릴비트

도면에 따라 본 고안을 설명한다.

도1에서 내력이 부족한 바닥슬래브(10)는 도1c와 같이 중앙부가 아래로 처지므로 단부 상단면과 중앙 하단면에 균열(22,22')이 발생하는 특성이 있다. 이는 대부분 철근량이 부족하거나 시공시 상단철근이 소정 위치를 이탈하여 아래로 가라앉은 것도 이유가 된다.

단부 상단철근(21)이 아래로 가라앉으면 구조상 슬래브 두께가 얇아진 것과 마찬가지여서 결과적으로는 내력이 감소하여 상부균열(22)이 발생하는 것이다. 대부분 공사 현장에서는 철근 배근 도중 또는 콘크리트를 부어넣기까지 많은 사람들이 철근을 밟고 다니면서 일을 해야 하므로 상단철근(21)이 가라앉게 된다.

이렇게 하여 바닥슬래브의 단부 휨모멘트 내력이 감소되면 그 감소된 휨모멘트 값이 자동적으로 중앙부 휨모멘트에 가산되는데, 만약 중앙 하단철근(21')에 여유가 없다면 중앙에도 하부균열(22')이 발생하게 된다.

따라서 원칙적으로는 당초 바닥슬래브(10)의 내력 부족의 원인이 되는 단부 상단철근(21)을 설계상 원 위치로 끌어올리거나 상부에 철근을 추가하면 좋겠으나, 바닥 마감재료와 콘크리트를 갉아내는 작업이 어려우므로 일반적으로는 바닥슬래브(10) 하단에서 보강하는 방법을 적용한다. 한편 하단철근(21') 대용으로 부착하는 섬유시트나 강판을 바닥슬래브의 하면에 견실하게 부착하려면 천장 마감재를 제거하고 하면을 평활하고 깨끗하게 정리하여야 하지만 본 고안은 그 같은 번잡한 절차가 불필요하다.

때로는 기존 바닥슬래브(10)의 콘크리트 강도가 너무 부족하여 섬유시트를 부착할 수 없는 경우도 있다. 또한 피에스강선(9)을 유압잭으로 긴장하여 정착하기 위하여 피에스강선(9)은 바닥슬래브(10) 하단에서 최소한의 공간 확보가 필수적인데 이것은 오히려 구조적으로는 매우 좋은 효과를 발휘한다.

바닥슬래브(10) 하면과 피에스강선(9)과의 거리가 멀어질수록 피에스강선(9)의 인장응력은 물론 바닥슬래브(10) 콘크리트의 압축응력도 줄어들게 되므로 비록 바닥슬래브(10)의 콘크리트 강도가 부족해도 이 방법으로의 보강이 가능하게 되는 것이다. 따라서 천장 속공간에 여유가 있다면 바닥슬래브와 피에스강선 사이에 강관 등의 쐐기를 끼워서 보강 효과를 증대시킬 수도 있다.

도1b에서 피에스강선(9)을 강제로 긴장하면 바닥슬래브(10)가 상향으로 배부름 현상이 일어난다는 것은 쉽게 생각할 수 있는 구조의 기본 원리이다.

도1a에서 피에스강선(9) 배열 간격은 피에스강선(9) 한가닥으로 지탱할 수 있는 내력에 맞추어 조정하게 되는데 약 1-2m가 적당할 것이다. 이는 보강할 하중 크기와 바닥슬래브(10) 배력근과 피에스강선정착장치(1)의 부착 내력을 감안하여 구조 계산으로 결정한다.

도2는 슬리퍼형으로 주조한 피에스강선정착장치(1)이다. 대구경볼트구멍(3)은 대구경볼트(11)를 관통시키기 위한 것으로 일반 콘크리트 드릴로 여러개의 작은 구멍을 뚫는 것보다 한 개의 큰 구멍을 코어보링기로 뚫는 것이 작업 효율도 좋고 소음 진동도 줄이며, 피에스강선정착장치의 크기도 최소화할 수 있기 때문이다.

대구경볼트구멍(3)과 정착블록(4)과의 거리는 특수 제작한 유압잭으로 간섭을 피하여 피에스강선(9)의 긴장작업을 시행할 수 있는 최소치이다. 스티프너(6)는 와이어콘(8) 긴장의 반발력을 지지하는 지지판(5)의 탈락 또는 변형을 방지하기 위한 보강재이다. 피에스강선구멍(7)은 피에스강선(9)을 통과시키는 구멍으로 바닥슬래브(10) 밑에서 상향 작업하는 과정에서 피에스강선(9)과 와이어콘(8)이 탈락하지 않도록 하기 위하여 조성한 것이다.

도3은 나비형 피에스강선정착장치(1)로서 철근콘크리트 보를 보강하는데도 사용하는 기성 제품으로 현장 여건상 코어보링이 불가능한 경우에 팽창볼트로 정착할때 사용하는 것이다.

도4a와 b는 대구경볼트(11)로 볼트머리(15)는 원형으로 제작하여 코어보링한 구멍에 빈틈없이 끼울 수 있게 한다. 이 경우 너트(14)를 돌려 채우는 과정에서의 볼트머리(15) 공회전 제동을 볼트머리(15)에 조성된 다수개의 체결홈(16)에 맞는 체결구를 사용한다. 볼트머리(15) 중앙에 조성한 암나사(17')는 마감뚜껑(18)을 볼트머리(15)에 고정하여 볼트머리(15)를 숨기기 위한 것이다.

상기 대구경볼트(11)의 축부(12)와 볼트머리(15)는 축부(12) 상단에 조성한 숫나사(13)와 볼트머리에 조성한 대구경암나사(23)를 돌려 맞춘 다음 접합 부위를 볼트머리 표면에서 개선 용접(23)하는 방법으로 제작한다.

도5는 슬래브에 대구경볼트(11)와 볼트머리(15)를 위한 구멍을 따로뚫으려면 축을 맞추기 어려울 뿐만 아니라 드릴비트를 갈아끼우는 수고를 하여야 하나 동일축에 대, 소구경의 드릴비트를 용접 접합한 겸용 드릴비트(27)를 사용하면 편리하다.

본 고안은 내력이 부족한 바닥슬래브(10)를 보강하기 위하여 바닥슬래브(10)하면의 마감이나 천장, 덕트 등을 제거하여야 하는 수고를 덜어주며, 작업중 소음과 먼지, 냄새가 발생하지 않는 장점이 있다. 또한 종래 기술은 바닥슬래브(10)의 처짐을 그대로 둔채 보강하는 것이나, 본 고안은 바닥슬래브(10)가 아래로 처진 것을 원상으로 회복시키고 따라서 이미 발생했던 휨균열(22, 22')도 줄어드는 효과가 있으므로 구조적 안전성과 내구성을 증진시키는 적극적인 보강 방법이며, 보강 자재가 가볍고 부피가 적으므로 천장 속 차지하는 공간이 크지 않아 천장 속에서도 작업이 가능하여, 건물을 사용하면서도 야간 공사가 가능하므로 시공성 및 경제성이 향상되는 최적의 포스트텐션을 도입·유지할 수 있다.

Claims (3)

1. 바닥 슬래브(10)에 슬리퍼형피에스강선정착장치(1)를 부착하고 피에스강선(9)을 긴장 정착하여 바닥 슬래브(10)를 보강하는 목적으로 사용하는 볼트로 대구경 축부(12)와 볼트머리(15)가 나사(13, 23)로 연결 접합되고 그 접합 부위를 개선 용접(24)한 대구경볼트(11)
2. 제1항에 있어서, 너트(14)를 잠글 때 체결 공구로 대구경볼트(11)의 공회전을 저지할 수 있도록 하는 다수개의 체결홈(16)이 조성된 원형 볼트머리(15)가 있는 대구경 볼트(11)
3. 제1항에 있어서, 볼트머리를(15) 숨기기 위하여 조성한 것으로 원형 금속판 중앙에 나사 구멍이 있는 마감뚜껑(18)이 마련된 대구경 볼트(11)