KR20070003424A - 다각기둥 형상의 섬유보강플라스틱 텐던 및 그 정착구 - Google Patents

다각기둥 형상의 섬유보강플라스틱 텐던 및 그 정착구 Download PDF

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KR20070003424A
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안상호
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Abstract

본 발명은 긴장재로서 FRP 텐던을 사용함에 있어, FRP의 비소성과 낮은 횡방향 전단강도에 기인한 정착구에서의 텐던 파열을 최소화하기 위한 목적으로 발명된 다각 FRP 텐던 및 여기에 사용되는 정착구에 관한 것이다. 본 발명은 FRP 텐던의 횡 단면 형상을 다각형으로 함으로써, FRP 텐던에 다수 개의 종 방향 수평면이 형성되도록 한 후, 이 수평면에 역시 수평 접촉면을 가지는 정착구를 적용하는 구조이다. 상기와 같이 FRP 텐던의 수평면과 정착구의 수평면이 접촉한 상태에서 정착구에 의한 텐던 지압력이 정착구 전체에 걸쳐 균일하게 작용토록 함으로써, 정착구에 의한 텐던 파열을 최소화하면서도 견고한 텐던 파지가 가능한 구조이다.
본 발명의 다각 FRP 텐던의 경우, 강판 또는 섬유메시와 일방향섬유를 복합하거나, 강선과 일방향섬유를 복합하거나, 연성이 다른 섬유를 복합한 구성으로 함으로써, 소성을 부여하여 횡 방향 전단에 대한 대응력을 향상시키는 구조이며, 정착구의 경우, 테이퍼(tapered) 숫나사가 형성된 정착볼트와 상기 테이퍼(tapered) 숫나사에 대응하는 테이퍼(tapered) 암나사가 형성된 정착너트를 결합하여 본 발명의 다각 FRP 텐던을 정착볼트 전체에 걸쳐 균일한 지압력으로 밀착 파지하는 구조이다.
FRP, 텐던, 긴장재, 프리스트레싱, 정착구

Description

다각기둥 형상의 섬유보강플라스틱 텐던 및 그 정착구{Polygonal FRP tendons and the anchors for them}
도 1은 본 발명의 다각 FRP 텐던 및 그 정착구에 의해 보강 시공된 콘크리트구조물을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다각 FRP 텐던의 실시예를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 단면 A-A'를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다각 FRP 텐던의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 단면 A-A'를 도시한 것이다.
도 6a는 도 2의 다각 FRP 텐던에 정착구가 조립된 상태를 도시한 것이다.
도 6b는 도 6a의 단면 A-A'를 도시한 것이다.
도 6c는 도 6a의 단면 B-B'를 도시한 것이다.
도 7a는 본 발명의 정착구를 구성하는 정착볼트 실시예의 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 정착볼트를 구성하는 조각볼트의 사시도이다.
도 7c는 도 7a의 정착볼트를 구성하는 볼트머리의 사시도이다.
도 7d는 도 7a의 정착볼트를 구성하는 볼트머리 커버의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 정착구를 구성하는 다른 정착볼트 실시예의 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 다각 FRP 텐던에 다른 정착구가 조립된 상태의 단면을 도시한 것이다.
도 9b는 도 9a의 정착구를 구성하는 쐐기의 사시도이다.
도 9c는 도 9a의 정착구를 구성하는 고정와샤의 사시도이다.
도 10은 원형 텐던에 종래의 정착구가 조립된 상태의 단면을 도시한 것이다.
도 11은 도 10의 단면 A-A'를 도시한 것이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100 : 정착구, 110 : 정착볼트
111 : 볼트머리, 112a : 텐던삽입구
112b : 조각볼트삽입구, 113 : 돌기삽입홈
115 : 볼트머리 커버, 117 : 나사삽입구
118 : 조각볼트, 119a : 볼트부
119b : 돌기, 120 : 정착너트
121 : 너트부, 122 : 쐐기삽입부
123 : 수지충진부, 130 : 쐐기
131 : 고정와샤, 131a : 텐던삽입구
140 : 핀, 141 : 나사
150 : 다각 FRP 텐던, 151 : 일방향섬유
152 : 섬유메시, 153 : 강선
154 : 강판, 155 : 꼰 섬유
156 : 수지, 157 : 충진수지
160 : 정착판, 171 : 고정정착부
172 : 긴장정착부,
1 : 종래 텐던, 2 : 종래 정착형틀
3 : 종래 쐐기
본 발명은 콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 보강하는데 사용되는 FRP 텐던 및 그 정착구에 관한 것이다.
FRP 재료는 강재와 비교할 때, 비부식성이면서 인장 강도가 높고, 경량성임은 물론 비전기적 성질을 지니고 있다. 이런 장점들로 인하여 건설 시장에서 강재를 대체할 재료로서 그 적용이 증대되고 있다. 그러나 FRP 재료는 또한 비소성으로 연성이 부족하고, 횡 방향 전단강도가 매우 부족하다는 단점도 아울러 가지고 있다.
외부 프리스트레싱 보강공법에 사용되는 FRP 텐던의 경우도 상기와 같은 장단점을 지니고 있다. 종래의 FRP 텐던으로는 주로 원형 단면을 가진 FRP 텐던이 사용되고 있으며, 정착구로는 형틀형 정착구 또는 쐐기형 정착구가 주로 사용되고 있다. 상기 형틀형 정착구는 형틀 속에 수지를 충진 경화하여 FRP 텐던을 부착함으로써 정착력을 확보하는 방법이다. 그러나 수지의 부착파괴에 의해 망실될 가능성이 상당히 높다. 도 10은 종래의 원형 FRP 텐던에 종래의 쐐기형 정착구를 조립한 상태의 종단면도이다. 도 11은 도 10의 A-A' 위치의 횡단면도이다. 정착형틀(2)에 원형 FRP 텐던(1)을 삽입하고, 쐐기(3)를 그 사이에 삽입하여 원형 FRP 텐던(1)을 파지하는 구조이다. 이때 FRP 텐던의 단면 형상이 원형이므로, 상기 FRP 텐던에 접촉하는 쐐기의 접촉면도 이에 대응하는 곡면을 갖게 된다. 접촉하는 면이 정확하게 일치해야만 쐐기의 지압응력이 텐던에 균일하게 전달된다. 그러나 접촉면이 곡면인 경우, 정확하게 일치하는 접촉면을 얻기가 구조상으로 매우 어렵다. 따라서 도 11a 및 도 11b에 "B"로 표기된 부분처럼 불균일한 접촉이 발생할 가능성이 많다. 이와 같이 불균일한 접촉이 발생하면, 이는 곧 쐐기의 지압응력이 불균일해지는 것을 의미한다. 즉 쐐기의 지압응력이 FRP 텐던의 일부분에 더 많이 집중되는 결과를 초래한다.
횡방향 전단강도가 매우 낮은 FRP 텐던의 경우, 상기와 같이 쐐기의 지압응력이 불균일하게 작용하면, 지압응력이 집중된 부위에서 FRP의 파단이 일어나기 쉬우며, 이는 곧 텐던 전 단면에 걸친 파괴로 이어지게 된다. 더구나 쐐기의 경우 그 지압력이 쐐기의 앞쪽 부분에 더 많이 집중되므로 상기와 같은 파괴는 더 쉽게 일어날 수 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목표는, 긴장재로서 FRP 텐던을 사용함에 있어,
첫째, FRP 텐던과 정착구의 불균일 접촉이 가능한 일어나지 않는 구조를 가진 FRP 텐던을 제공하고, 둘째, FRP 텐던과 정착구가 접촉하는 전 길이에 걸쳐 지압응력이 균일하게 작용하는 구조를 가진 정착구를 제공하고, 셋째, FRP 텐던의 횡 방향 전단강도가 향상되는 구조를 가진 FRP 텐던을 제공함으로써, 정착구에서 FRP 텐던의 파괴가 일어나지 않는 구조의 FRP 텐던과 그 정착구를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 다각기둥 형상을 가진 FRP 텐던을 제공하고, 이에 적합한 정착구를 제공한다. (아래에서 다각기둥 형상의 FRP 덴던은 다각 FRP 텐던, FRP 텐던 또는 텐던으로 지칭되기도 한다)
보다 상세하게는,
본 발명의 다각기둥 형상을 가진 FRP 텐던(150)으로서,
강판(154)과 일방향섬유(151), 섬유메시(152)가 복합된 다각 FRP 텐던, 섬유메시(152)와 일방향섬유(151)가 복합된 다각 FRP 텐던, 강선(153)과 일방향섬유(151), 섬유메시(152)가 복합된 다각 FRP 텐던, 꼰 섬유(155)와 일방향섬유(151), 섬유메시(152)가 복합된 다각 FRP 텐던이 제공되며,
본 발명의 정착구(100)로서,
다각 FRP 텐던(150)의 옆면, 즉 종 방향 수평면에 접촉하는 면은 수평면이고, 곡면인 그 반대면에는 테이퍼(tapered) 숫나사산이 가공되어 있는 다수 개의 조각볼트(118)를 위주로 구성된 정착볼트(110)와 상기 테이퍼(tapered) 숫나사산에 대응하는 테이퍼(tapered) 암나사산이 가공되어 있는 너트부(121)를 위주로 구성된 정착너트(120)를 포함하여 구성된 정착구(100)가 제공된다.
첨부된 도면을 기준으로 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 다각 FRP 텐던(150) 및 그 정착구(100)에 의해 보강 시공된 콘크리트구조물을 도시한 것이다. 도 1a는 저면도, 도 1b는 상기 도 1a의 단면 A-A'를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다각 FRP 텐던(150)의 일실시예를 도시한 사시도이다. 정사각 횡단면 형상을 가지고 있다. 일방향섬유(151)를 수지(156)에 함침하여, 인발 열경화시켜 제작된다. 표면에 섬유메시(152)를 수지(156)에 함침하여 더 적층 경화할 수도 있다. 상기의 섬유메시(152)는 FRP 텐던(150)을 구성하는 일방향섬유(151) 층이 갈라지는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 도 2에 예시된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)은 일방향섬유(151) 층만으로 구성되어 있다. 횡 방향 전단강도를 향상시키기 위해 다양한 구성으로 된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)이 가능하다. 도 3은 이와 같은 다양한 구성의 FRP 텐던(150)의 단면을 도시한 것이다.
도 3a는, 중심부에 박 강판(154); 상기 강판(154) 상부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 강판(154) 하부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
도 3a는 또한, 중심부에 수지 함침 섬유메시(152) 층; 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 섬유메시(152) 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이기도 하다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
도 3b는, 중심부에 강판(154) 층; 상기 강판(154) 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 상부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 일방향섬유(151) 층; 상기 강판(154) 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 하부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 하부면에 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
도 3b는 또한, 중심부에 섬유메시(152) 층; 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 상부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 일방향섬유(151) 층; 상기 중심부 섬유메시(152) 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 하부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 하부면에 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이기도 하다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
상기 강판(154) 층과 일방향섬유(151) 층, 섬유메시(152) 층은 상기의 구성 이외에도 다양하게 구성하여 적층, 경화 인발 성형함으로써, 다양한 구성의 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)을 제조할 수 있다.
도 3c는, 중심부에 꼰 섬유(155) 층; 상기 꼰 섬유(155) 층 외측에 수지함침 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
도 3d는, 중심부에 강선(153) 층; 상기 강선(153) 층 외측에 수지함침 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
상기 섬유로는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등이 사용되는데, 꼰 섬유(155), 일방향섬유(151), 섬유메시(152)에 사용되는 섬유를 서로 다른 종류의 섬유를 혼합 사용할 수도 있고, 단일 종류의 섬유를 사용할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다각 FRP 텐던(150)의 다른 실시예를 도시한 것으로 정육각 단면 형상을 가진 텐던의 예시도이다. 일방향섬유(151)를 수지(156)에 함침하여, 인발 열경화시켜 제작된다. 표면에 섬유메시(152)를 수지(156)에 함침하여 더 적층 경화할 수도 있다. 상기의 섬유메시(152)는 FRP 텐던(150)을 구성하는 일방향섬유(151) 층이 갈라지는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 도 4에 예시된 정육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)은 일방향섬유(151) 층만으로 구성되어 있다. 횡 방향 전단강도를 향상시키기 위해 다양한 구성으로 된 육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)이 가능하다. 도 5는 이와 같은 다양한 구성의 FRP 텐던(150)의 단면을 도시한 것이다.
도 5a는, 중심부에 강판(154); 상기 강판(154) 상부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 강판(154) 하부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
도 5a는 또한, 중심부에 수지 함침 섬유메시(152) 층; 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 섬유메시(152) 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이기도 하다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
도 5b는, 중심부에 강판(154) 층; 상기 강판(154) 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 상부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 상부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 일방향섬유(151) 층; 상기 중심부 강판(154) 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 하부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 하부면에 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 하부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 하부면에 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
도 5b는 또한, 중심부에 섬유메시(152) 층; 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 상부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 상부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 상부면에 일방향섬유(151) 층; 상기 중심부 섬유메시(152) 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 하부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 하부면에 일방향섬유(151) 층; 상기 일방향섬유(151) 층 하부면에 수지함침 섬유메시(152) 층: 상기 섬유메시(152) 층 하부면에 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이기도 하다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
상기 강판(154) 층과 일방향섬유(151) 층, 섬유메시(152) 층은 상기의 구성 이외에도 다양하게 구성하여 적층, 경화 인발 성형함으로써, 다양한 구성의 육각단면 형상의 FRP 텐던(150)을 제조할 수 있다.
도 5c는, 중심부에 꼰 섬유(155) 층; 상기 꼰 섬유(155) 층 외측에 수지함침 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
도 5d는, 중심부에 강선(153) 층; 상기 강선(153) 층 외측에 수지함침 일방향섬유(151) 층; 을 포함하여 구성된, 열경화 인발 성형된 육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)의 횡단면을 도시한 것이다. 표면에 수지 함침 섬유메시(152) 층을 더 적층하여 경화할 수도 있다.
상기 섬유로는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등이 사용되는데, 꼰 섬유(155), 일방향섬유(151), 섬유메시(152)에 사용되는 섬유를 서로 다른 종류의 섬유를 혼합 사용할 수도 있고, 단일 종류의 섬유를 사용할 수도 있다.
상기 도 2 내지 도 5에서 다각 FRP 텐던(150)의 예시로서 정사각 단면 형상과 정육각 단면 형상을 가진 FRP 텐던의 다양한 구성을 설명하였다. 다각 FRP 텐던(150)으로는 상기 이외의 모든 다각 단면을 가진 FRP 텐던이 포함된다.
도 6a는 도 2에 예시된 사각기둥 형상의 FRP 텐던(150)에 본 발명의 정착구(100)가 조립된 상태를 도시한 것이다. 상기 정착구(100)는 정착볼트(110)와 상기 정착볼트에 체결되는 정착너트(120)로 구성되어 있다. 도 6b는 상기 도 6a의 단면 A-A'를 도시한 것이고, 도 6c는 상기 도 6a의 단면 B-B'를 도시한 것이다. 도 6b에서 A로 표기된 영역에 정착볼트(110)가 위치하고, B로 표기된 부위에 정착너트(120)가 위치한다.
다각 FRP 텐던(150)의 일 단부에 정착볼트(110)를 삽입하고, 상기 정착볼트(110)를 구성하고 있는 조각볼트(118) 부분에 정착너트(120)의 너트부(121)를 단단히 체결하여 텐던(150)을 파지케 하고, 상기 정착너트(120)의 수지충진부(123)에 충진수지(157)를 충진하여 정착너트(120)와 텐던(150)이 일체화 되도록 함으로써, 텐던 파지력을 더 향상시키는 구조이다. 더 나아가 중심부에 강판(154)이나 섬유메시(152)가 포함된 구성의 FRP 텐던이 사용된 경우, 상기 수지충진부(123)에 삽입된 FRP 텐던 부위에 다수 개의 핀(140)을 관통 삽입 설치한 상태에서 충진 수지(157)를 충진함으로써, 파지력을 더 향상시키는 구조이다.
도 7a는 상기 도 6a의 정착구(100)를 구성하는 정착볼트(110)의 사시도이다. 텐던삽입구(112a)와 돌기삽입홈(113)이 가공되어 있는 다각 형상의 볼트머리(111); 상기 볼트머리의 돌기삽입홈(113)에 삽입되는 돌기(119b)가 일단에 형성된 조각볼트(118); 상기 조각볼트(118) 쪽에서 삽입되어, 볼트머리(111)에 나사결합됨으로써, 상기 조각볼트 돌기(119b)를 돌기삽입홈(113)에 가두는 역할을 하는 볼트머리 커버(115);를 포함하여 구성되어 있다.
도 7b는 상기 조각볼트(118)의 사시도이며, 도 7c는 상기 볼트머리(111)의 사시도이고, 도 7d는 상기 볼트머리 커버(115)의 사시도이다.
상기 볼트머리(111)에는 중심부에 상부면과 하부면을 관통하는 텐던삽입구(112a)가 형성되어 있고, 하부면에는 상기 텐던삽입구(112a)의 각 변에서부터 가장자리 쪽으로 일정 깊이까지 조각볼트(118)의 돌기(119b)가 삽입되는 돌기삽입홈(113)이 가공되어 있으며, 볼트머리 가장자리를 따라 나사삽입구(117)가 다수 개 가공되어 있다.
상기 볼트머리 커버(115)에는 중심부에 상부면과 하부면을 관통하는 조각볼트삽입구(112b)가 가공되어 있고, 상기 볼트머리에 가공되어 있는 나사삽입구(117)에 상응하는 나사삽입구(117)가 가공되어 있다. 상기 조각볼트삽입구(112b)는 텐던삽입구(112a)에 더하여 텐던삽입구(112a)의 각 변에서 가장자리 쪽으로 조각볼트(118)의 돌기(119b) 아래쪽 볼트부위 두께만큼 더 가공된 형태이다.
상기 조각볼트(118)는 다각 FRP 텐던(150)에 밀착하여 상기 다각 FRP 텐던(150)을 파지하는 역할을 한다. 다각 FRP 텐던(150)과 접촉하는 볼트부(119a)와 상기 볼트부(119a) 두꺼운 쪽 단부에 나사가 가공된 쪽으로 수직으로 형성된 돌기(119b)로 구성되어 있다. 볼트부(119a)에서 텐던(150)과 접촉하는 면은 수평면이고, 그 반대 면은 테이퍼(tapered) 나사산으로 되어 있으며, 상기 수평면에는 스크래치를 가공하여 텐던 파지력을 향상시키는 구조로 되어 있다.
조각볼트(118)는, 중심부를 관통하여 다각 FRP 텐던(150)이 통과하는 텐던삽입구가 관통 형성되어 있고, 외주면에는 테이퍼 나사산이 가공되어 있으며, 두꺼운 쪽 단부에는 원주를 따라 일정 높이의 돌기가 돌출 형성되어 있는 볼트로부터 만들어진다. 상기 볼트에서 텐던삽입구 각 모서리 위쪽에 위치한 볼트부위를 부채꼴 단면 형상으로 볼트 전 길이에 걸쳐 따내기하여 제거하고 남은 부분이 조각볼트(118)가 된다. 따라서 다각 FRP 텐던(150)의 단면이 사각단면이면 4개의 조각볼트가 형성되어 1조를 이루고, 오각단면이면 5개의 조각볼트가 형성되어 1조를 이루고, 육각단면이면 6개의 조각볼트가 형성되어 1조를 이루게 된다.
따라서 상기와 같이 1조를 구성하는 다수 개의 조각볼트(118) 외주면에 가공된 나사산은 하나의 연속된 테이퍼 나사산을 형성하게 된다.
상기와 같은 조각볼트(118)의 돌기(119b)를 볼트머리(111) 돌기삽입홈(113)에 삽입한 상태에서 볼트머리 커버(115)를 상기 볼트머리(111)에 나사결합하면, 조각볼트(118)의 돌기(119b)가 돌기삽입홈(113)에 갇히게 된다. 이 상태에서 정착너트(120)의 너트부(121)를 상기 조각볼트(118) 볼트부(119a)에 체결하여 조이게 되면, 조각볼트(118)가 FRP 텐던(150) 쪽으로 직선이동하게 됨으로써 상기 조각볼트(118)가 다각 FRP 텐던(150)을 밀착 파지하게 된다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 정착너트(120)는 너트부(121), 상기 너트부(121)에 연이어 형성된 수지충진부(123)로 구성되어 있다. 외면은 다각 형상으로 되어 있으며, 상기 너트부(121)에는 테이퍼(tapered) 나사가 가공되어 있는데, 이 나사는 상기 조각볼트(118) 볼트부(119a)에 형성된 테이퍼(tapered) 나사에 상응하는 암나사이다. 상기와 같이 조각볼트(118)에는 테이퍼 숫나사가 가공되어 있고, 여기에 결합하는 정착너트 너트부(121)에는 테이퍼 암나사가 가공되어 있으므로, 너트부(121)를 상기 조각볼트(118)에 결합한 후, 조이면 조일수록, 다각 FRP 텐던(150) 쪽으로 조각볼트(118)가 더 많이 이동함으로써, 조각볼트(118)와 FRP 텐던(150)이 더욱 밀착되는 구조이다. 이와 같은 구조로 조각볼트(118)가 다각 FRP 텐던(150) 표면에 밀착하게 되면, 조각볼트 볼트부(119a) 전체에 걸쳐 균일한 지압력이 작용하게 되므로, 지압력이 국부적으로 집중 작용함으로써 발생하는 텐던 파단이 발생할 가능성을 현저히 감소시킨다.
도 8은 본 발명의 정착볼트(110)의 다른 실시예로서 도 4에 예시된 다각 FRP 텐던인 육각기둥 형상의 FRP 텐던에 사용되는 정착볼트를 도시한 것이다. 1조를 이루는 조각볼트(118)가 6개이며, 볼트머리(111)에 육각 단면의 텐던삽입구(112a)가 가공되어 있으며, 돌기삽입홈(113)은 상기 텐던삽입구(112a) 각 변에서부터 가장자리 쪽으로 일정 깊이까지 가공되어 있으며, 여기에 상기 6개의 조각볼트(118) 돌기(119b)가 삽입된다. 텐던삽입구(112a)에 더하여 텐던삽입구(112a)의 각 변에서 가장자리 쪽으로 조각볼트(118)의 돌기(119b) 아래쪽 볼트부위 두께만큼 더 가공된 형태의 조각볼트삽입구(112b)가 가공되어 있는 볼트머리 커버(115)가 상기 조각볼트(118) 쪽에서 삽입되어 볼트머리(111)에 나사 결합됨으로써, 상기 육각기둥 형상의 FRP 텐던(150)에 사용되는 육각 정착볼트(110)가 된다.
상기와 같이 다각 FRP 텐던(150)의 단면 형상에 따라 다양한 다각 정착볼트(110)가 가능하며, 그 구성원리는 동일하다.
도 9a는 본 발명의 정착구(100)를 구성하는 정착너트(120)의 다른 실시예를 보여주기 위해 도시한 것으로, 다각 FRP 텐던(150)에 정착구(100)가 결합된 상태의 종단면도이다. 도 6b에 도시된 종단면도와 비교하여, 정착볼트(110)는 동일하며, 다른 점은 정착너트(120)의 너트부(121)와 수지충진부(123) 사이에 쐐기삽입부(122)가 더 형성되어 있다는 점이다. 도 9b는 상기 쐐기삽입부(122)에 삽입되는 쐐기(130)의 사시도이며, 도 9c는 상기 쐐기삽입부(122)에 결합되어 쐐기(130)를 밀어 고정시키는 고정와샤(131)이다. 도 9a에서 A로 표기된 영역에 정착볼트(110)가 위치하고, B로 표기된 부위에 정착너트(120)가 위치한다.
상기 고정와샤(131)에는 중심부에 텐던삽입구(131a)가 관통 형성되어 있고, 외주면에는 수지충진부(123)에 형성되어 있는 암나사에 상응하는 숫나사가 가공되어 있다. 수지충진부(123)에 가공되어 있는 암나사는 상기와 같은 역할 이외에 충진되는 충진수지(157)를 고정하는 역할도 한다.
상기 쐐기(130)는 텐던과의 접촉면은 수평면이고 그 반대 면은 경사면으로 되어 있으며, 다각 FRP 텐던의 각 면마다 하나씩 삽입된다. 정착너트 쐐기삽입부(122)에는 상기 쐐기(130)가 삽입되는 삽입홈이 다각 FRP 텐던의 각 면에 해당하는 위치에 하나씩 형성되어 있다.
상기와 같이 쐐기(130)를 더 사용함으로써, 텐던 파지력을 향상시키게 되는데, 쐐기(130) 앞쪽에 정착볼트(110)에 의해 균일한 지압력이 발휘되면서 텐던을 파지하고 있으므로 쐐기(130)는 비교적 적은 지압력만 보조로 작용시키게 된다. 또한 정착너트(120)의 너트부(121)와 쐐기삽입부(122)가 일체로 되어 있으므로 쐐기삽입부(122)에 삽입된 FRP 텐던(150)에 전단력이 거의 작용하지 않게 된다. 이는 쐐기(130)에 의해 텐던을 지압하더라도, 쐐기에 의해 텐던이 파단될 가능성이 현저히 줄어드는 효과를 가져 온다. 또한 상기 쐐기는 텐던과의 접촉면이 수평면인 까닭에 역시 수평면인 텐던의 접촉면을 균일하게 지압하는 것이 가능하다. 이와 같이 조각볼트(118)에 의한 지압과 쐐기(130)에 의한 지압, 그리고 충진수지(157)에 의한 지압을 동시에 작용시킴으로써, 텐던 파지력을 배가시킬 수 있다.
상기한 구성의 본 발명에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, FRP 텐던을 다각기둥 형상화함으로써, 수평면인 다각기둥의 옆면을 활용, 역시 그 접촉면이 수평면인 정착구를 채용할 수 있게 되었다. 이는 FRP 텐던과 정착구 사이에 불균일한 접촉이 발생할 가능성을 최소화할 수 있는 구조를 제공한다.
둘째, 연속된 하나의 나사산을 구성하는 테이퍼(tapered) 숫나사산이 가공되어 있는 다수 개의 조각볼트로 구성된 정착볼트를, 상기 테이퍼(tapered) 숫나사산에 대응하는 테이퍼(tapered) 암나사산이 가공되어 있는 정착너트로 체결, 텐던을 밀착 조임으로써, 상기 조각볼트 전체에 걸쳐 균일한 지압력으로 텐던을 파지할 수 있도록 하였다. 이로 인해 정착구에서 FRP 텐던이 견고히 파지되면서도 텐던이 파단될 가능성이 매우 적은 정착구를 제공할 수 있게 되었다.
셋째, 정착볼트에 체결되는 너트부에 연이어 일체로 쐐기삽입부가 형성된 정착너트를 사용함으로써, 쐐기를 더 사용하여 텐던을 파지할지라도 쐐기 부분에서의 텐던이 움직일 가능성이 매우 적기 때문에 쐐기에 의한 텐던 파괴가 발생할 가능성이 매우 적은 안전하고 견고한 정착구를 제공하게 되었다.
넷째, 강판 또는 섬유메시와 일방향섬유를 복합한 구성, 강선과 일방향섬유를 복합한 구성, 연성이 다른 섬유를 복합한 구성 등의 다각 FRP 텐던을 제공함으로써, 다소간의 소성을 부여하여 횡 방향 전단에 대한 대응력을 향상시킨, 정착구에서 파열될 가능성이 감소된 구조의 FRP 텐던을 제공하게 되었다.

Claims (13)

  1. 수지 함침 일방향섬유 층을 경화 성형한 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던.
  2. 중심부에 강판; 상기 강판 상부면에 수지 함침 일방향섬유 층; 상기 강판 하부면에 수지 함침 일방향섬유 층;
    을 적층 경화 성형한 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던.
  3. 중심부에 수지 함침 섬유메시 층; 상기 섬유메시 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유 층; 상기 섬유메시 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유 층;
    을 적층 경화 성형한 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던.
  4. 중심부에 강판 층; 상기 강판 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유 층; 상기 일방향섬유 층 상부면에 수지함침 섬유메시 층: 상기 섬유메시 층 상부면에 일방향섬유 층; 상기 강판 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유 층; 상기 일방향섬유 층 하부면에 수지함침 섬유메시 층: 상기 섬유메시 층 하부면에 일방향섬유 층;
    을 적층 경화 성형한 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던.
  5. 중심부에 섬유메시 층; 상기 섬유메시 층 상부면에 수지 함침 일방향섬유 층; 상기 일방향섬유 층 상부면에 수지함침 섬유메시 층: 상기 섬유메시 층 상부면에 일방향섬유 층; 상기 중심부 섬유메시 층 하부면에 수지 함침 일방향섬유 층; 상기 일방향섬유 층 하부면에 수지함침 섬유메시 층: 상기 섬유메시 층 하부면에 일방향섬유 층;
    을 적층 경화 성형한 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던.
  6. 중심부에 꼰 섬유 층; 상기 꼰 섬유 층 외측에 수지함침 일방향 섬유 층;
    을 적층 경화 성형한 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던.
  7. 중심부에 강선 층; 상기 강선 층 외측에 수지함침 일방향 섬유 층;
    을 적층 경화 성형한 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던.
  8. 제 1 내지 7 항에서,
    표면에 수지 함침 섬유메시 층을 더 적층 경화 성형한 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던.
  9. 다각기둥 형상의 FRP 텐던의 단부에 조립되는 정착구로서,
    다각기둥 형상의 FRP 텐던에 삽입되어 옆면에 밀착하여 상기 텐던을 지압하는, 테이퍼(tapered) 숫나사가 가공된 다수 개의 조각볼트로 구성된 정착볼트;
    상기 정착볼트에 체결되어 조각볼트를 텐던에 밀착하는, 상기 테이퍼(tapered) 숫나사에 대응하는 테이퍼(tapered) 암나사가 가공된 너트부와 상기 너트부에 연이어 수지를 충진하여 텐던을 더 파지하는 수지충진부가 일체로 형성된, 외면이 다각형상으로 된 정착너트;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던 정착구.
  10. 다각기둥 형상의 FRP 텐던의 일 단부에 조립되는 정착구로서,
    다각기둥 형상의 FRP 텐던에 삽입되어 옆면에 밀착하여 상기 텐던을 지압하는, 테이퍼(tapered) 숫나사가 가공된 다수 개의 조각볼트로 구성된 정착볼트;
    상기 정착볼트에 체결되어 조각볼트를 텐던에 밀착하는, 상기 테이퍼(tapered) 숫나사에 대응하는 테이퍼(tapered) 암나사가 가공된 너트부와 상기 너트부에 연이어 쐐기를 삽입하여 텐던을 더 파지하는 쐐기삽입부가 일체로 형성되어 있고, 상기 쐐기삽입부에 연이어 수지를 충진하여 텐던을 더 파지하는 수지충진부가 일체로 형성된, 외면이 다각형상으로 된 정착너트;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던 정착구.
  11. 제 9 및 10 항에서,
    수지충진부에 삽입된 다각 FRP 텐던에 핀을 관통 삽입 설치하여 충진수지와의 일체화를 향상시킨 것을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던 정착구.
  12. 제 9 및 10, 11 항에서 정착볼트는,
    텐던삽입구와 돌기삽입홈이 가공되어 있는 다각 형상의 볼트머리; 상기 볼트머리의 돌기삽입홈에 삽입되는 돌기가 일단에 형성된 조각볼트; 상기 조각볼트 쪽에서 삽입되어, 볼트머리에 나사결합됨으로써, 상기 조각볼트 돌기를 돌기삽입홈에 가두는 역할을 하는 볼트머리 커버;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던 정착구를 구성하는 정착볼트.
  13. 제 12 항에서 조각볼트는,
    텐던과의 접촉면은 스크래치가 가공된 수평면이고, 그 반대 곡면은 볼트부로서 테이퍼(tapered) 숫나사산이 가공되어 있고, 상기 볼트부의 두꺼운 쪽 단부에 돌기가 수직으로 형성된, 결합되는 다각 FRP 텐던의 옆면 수와 동일한 수를 1조로 하여 하나의 정착볼트를 구성하는, 1조를 구성하는 다수 개의 조각볼트 곡면에 가공된 나사산은 하나의 연속된 테이퍼 나사산을 형성하는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다각기둥 형상의 FRP 텐던 정착구 정착볼트를 구성하는 조각볼트.
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