KR20120015197A - 자동긴장장치를 이용한 교량의 보강방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

그림1은 본 장치의 구조물의 하부인장력복원을 위해 설치한 예
그림2는 본장치의 구조물의 측면보강을 위해 설치예
그림3은 인장재를 인장한후의 자동인장장치의 내부_본 발명의 실시 예
그림4는 자동인장장치의 해체

Description

자동긴장장치를 이용한 교량의 보강방법 및 그 장치 {Equipmen and a method of reinforcement for a bridge by automatic tension_equipmen}

시설물유지보수 및 관리

교량이 신설되었을때는 충분한 내하력을 기지고 있으나 중차량의 통과와 콘크리트 또는 철재의 피로로 인한 내구력저하 및 화물의 종류의 다양화에 따른 초중량화에 따라 신설때의 의도와는 다르게 교량의 등급은 저하되고 본래의 기능을 상실하는 경우가 증가하여 유지보수에 따른 여러 문제를 야기시키고 있습니다.

기존의 교량보수 공법은 강판,h-beam,탄소섬유,강연선등을 이용한 인장력보강공법이 주종을 이루고 있다.

하지만 기존의 교량보수공법은 교량의 신설때와 마찬가지로 보강재의 피로 및 늘어짐에 의해 시간의 경과에 따라 효율이 급격이 저하될 뿐 아니라 대부분의 공법이 피로 및 늘어짐을 육안으로 확인이 어렵고 인장력테스트 기계로 이용해야만 확인할 수 있고 또한 재 긴장이 용이하지 않았습니다.

그리고 기존의 교량보수공법은 교량의 신설때와 마찬가지로 보강재의 피로 및 늘어짐에 의해 시간의 경과에 따라 효율이 급격이 저하될 뿐 아니라 대부분의 공법이 피로 및 늘어짐을 육안으로 확인이 어렵고 인장력테스트 기계로 이용해야만 확인할 수 있고 또한 재 긴장이 용이하지 않았습니다

강선이 긴장 후 추후에 강선의 피로 또는 늘어남으로 인한 인장력 저하시 자동으로 인장력을 회복할뿐아니라 인장력의 상실를 육안으로 관측할 수 있어 관리자가 재 긴장이 필요하다고 판단할 경우 재긴장이 용이하게 한다.

교량의 성능을 개선하기 위해 긴장재를 이용하는 경우 긴장재의 피로에 의한 긴장력의 약화시 자동긴장장치를 이용하여 긴장력을 지속시키기 위해 각 선단부와 응력의 집중부 및 소요의 지점에 자동긴장장치를 설치하였다

본 교량보강발명은 구조물에 작용하는 하중이 보강재에 전달될 경우 압축응력과 후휨모멘트를 여러단계로 분산시킬뿐아니라 보강이후에 인장재의 인장력 감소시 확인이 용이하고 소정의 인장력이 지속적으로 회복될뿐아니라 재인장시 별도의 특수기계없이 간단한 도구로 인장할 수 있으며 자동인장장치에 의해 인장복원유무를 확인할 수 있습니다.

본 발명은 1차로 교량의 각 선단부와 응력이 집중하는 지점과 필요에 따라 다수의 중간장치를 설치하고 2차로 선단부와 중간장치에 자동긴장장치를 설치하고 3차로 나사형 강선을 관통시켜 너트를 이용해 긴장하고 4차로 방청 및 유해물질로부터 도장을 함으로써 이루어진다.

본 발명은 각 선단부와 응력의 집중부 및 소요의 지점에 자동긴장장치를 설치하고 강선이 긴장 후 추후에 강선의 피로 또는 늘어남으로 인한 인장력 저하시 자동으로 인장력을 회복할뿐아니라 인장력의 상실를 육안으로 관측할 수 있어 관리자가 재 긴장이 필요하다고 판단할 경우 재긴장이 용이한 것이 특징이다.

<도면설명>
도1은 본장치의 구조물의 측면보강을 위해 설치예
도2는 자동인장장치 내부
도3은 자동인잔장치해체
도4는 구체와 인장장치 연결장치설치
도5는 인장지지장치 설치
도6은 지지보조장치 설치
도7은 판스프링과 케이스 설치
도8은 인장재 설치
도9는 인장
도10은 인장전-내부
도11은 인장전-외부
도12는 인장후-내부
도13은 인장후-외부
도14는 인장재의 인장력상실시-내부
도15는 인장재의 재긴장시-내부
<부품설명>
① 인장지지대
② 인장보조지지대
③ 스프링틀(시공후 구리스주입)
④ 스프링(판형,스프링형이 사용되며 현장여건에 따라 선택
⑤ 너트지지대
⑥ 와셔
⑦ 인장재
⑧ 너트1
⑨ 너트2
⑩ 자동인장장치거치판
⑪ 구조물과 자동인장장치 연결용 판
⑫ 장동인장장치 뚜껑
<인장원리>
도10 인장전-내부의 모습으로 판형스프링④이 복원력이 응력을 받지 않아 구형을 유지하고 있다
도11 인장전-외부의 모습으로 너트지지대⑤가 돌출되어 있다.
도12 인장후-내부의 모습으로 판형스프링④이 외력을 받아 직선화 되어 있어 지속적인 인장을 유지하며 인장재의 피로로 인해 길이가 늘어나 인장력이 감소하는 경우 스프링의 복원력에 의해 인장력이 회복되고 스프링④은 곡선화 되어 가며 너트지지대⑤는 돌출되어 간다
도13 인장후-외부의 모습으로 너트지지대⑤가 매립되어 있다.
도14 인장재의 인장력 상실시-내부의 모습으로 인장재의 인장력이 상당량 상실되어 스프링의 유효 복원력범위에 도달한 경우로 스프링은 원형을 유지하고 볼트 지지대는 완전히 돌출되어 있다 이때는 재 인장이 필요한 시점이다.
도15 인장재의 재긴장시-내부의 모습으로 너트 지지대가 안으로 들어가고 스프링은 판형이 된다.
<시공순서>
도4 구조체와 인장장치 연결판-⑪ 설치(인장장치와 구조체에 인장을 전달하는 구조체를 시공하며 그 구조체와 연결판의 결속은 앵커너트,세트앵커,구조용에폭시등 현장 여건에 따라 선택한다)
도5 인장지지대-①를 설치
도6 인장보조지지대-②를 설치
도7 스프링틀-③,스프링-④를 설치
도8 인장재-⑦,와셔-⑥,너트-1-⑧,너트2-⑨ 설치
도9 너트-1-⑧,너트2-⑨를 시계방향으로 돌려 인장실시, 인장 후 구리스 주입 후 장동인장장치 뚜껑-⑫을 덮는다.

본 발명은 교량에 외부긴장력을 이용한 내구력을 증진시킬때 선단 및 여러개의 자동중간긴장장치를 이용해 보강 및 그 장치에 관한 것이다.

교량이 신설되었을때는 충분한 내하력을 기지고 있으나 중차량의 통과와 콘크리트 또는 철재의 피로로 인한 내구력저하 및 화물의 종류의 다양화에 따른 초중량화에 따라 신설때의 의도와는 다르게 교량의 등급은 저하되고 본래의 기능을 상실하는 경우가 증가하여 유지보수에 따른 여러 문제를 야기시키고 있습니다.

기존의 교량보수 공법은 강판,h-beam,탄소섬유,강연선등을 이용한 인장력보강공법이 주종을 이루고 있다.

하지만 기존의 교량보수공법은 교량의 신설때와 마찬가지로 보강재의 피로 및 늘어짐에 의해 시간의 경과에 따라 효율이 급격이 저하될 뿐 아니라 대부분의 공법이 피로 및 늘어짐을 육안으로 확인이 어렵고 인장력테스트 기계로 이용해야만 확인할 수 있고 또한 재 긴장이 용이하지 않았습니다.

그리고 기존의 교량보수공법은 교량의 신설때와 마찬가지로 보강재의 피로 및 늘어짐에 의해 시간의 경과에 따라 효율이 급격이 저하될 뿐 아니라 대부분의 공법이 피로 및 늘어짐을 육안으로 확인이 어렵고 인장력테스트 기계로 이용해야만 확인할 수 있고 또한 재 긴장이 용이하지 않았습니다.

본 발명은 위에서 야기된 문제점을 보완하기 위하여

첫 번째 보강 시점에서 선단과 다수의 응력집중지점에 설치된 자동중간긴장장치를 사용하여 기존교량의 휨모멘트와 처짐를 보강 할 뿐 아니라 응력을 분산시킵니다.

둘째 보강 후 소요의 시간이 경과되어 본래의 교량에 추가 처짐이 발생하거나 보강된 부재가 피로 또는 늘어짐으로 인해 긴장력이 상실 했을때 기존의 보강공법은 재거 후 재 설치 하였으나 자동중간긴장장치에 의해 긴장이 회복됩니다.

셋째 보강 후 많은 시간이 경과되어 자동중간긴장장치의 긴장회복한도를 초과할 경우나 이도적으로 재긴장이 필요하다고 관리자가 판단할 경우 긴장재의 늘어짐상태를 육안으로 확인할 수 있고 간단한 도구로 재긴장을 할 수 있고 재 긴장에 따른 긴장력 및 보강정도를 간단하게 판단 할 수 있습니다.

첨부된 이미지를 참조하여 본 발명의 특징을 상세히 설명하겠습니다.
본 발명은 4 분으로 구분됩니다.
첫 번째부분은 자동긴장장치의 장착와 피 보강체의 본체를 연결하는 보강재(⑪)
두 번째부분은 자동긴장장치를 거치할 지지대(⑩)
세 번째부분은 자동긴장장치(①②③④⑤⑫)
네 번째부분은 긴장을 담당하는 나선형 긴장재와 긴장을 유지시키는 너트(⑥⑦⑧⑨)
로 이루어 져 있습니다.
각 부위별 특징을 상세히 설명 드리면 이와 같습니다.
1) 첫 번째 본체와 연결하는 보강재는 콘크리트형 슬래브인 경우 H-BEAM 또는 강판를 이용하되 두 번째의 자동긴장장치를 거치한 지지대 설치후 네 번째 긴장재에 소정의 긴장을 주었을때 변형이 되지 않을만큼의 강도를 가져야 한다.
2) 보강하려는 본체의 구성이 STEEL-BOX 거더인 경우 변형의 우려가 없을때는 별도의 보강재를 두지 않고 두 번째 지지대를 직접시공할 수 있으나 변형의 우려가 있을 경우 구조적으로 안전한 곳에 보강재를 설치한다.
3) 두 번째 자동긴장장치를 거치할 지지대는 네 번째 긴장재를 이용해 긴장하 였을때 변형이 되지 않을 만큼의 강도를 가져야 한다. 또한 네 번째 긴장재와 반드시 직각으로 설치하는 것이 바람직하다.
4) 세 번째 자동긴장장치는 지지와셔와 단위의 탄성력(t/mm)을 가진 스프링(코일형또는 판형), 스프링을 보호하는 와셔(코일형의 경우)로 구성되어지며 소요의 총 인장력(∑P)을 확보하기 위해 긴장재의 개수(n),안전율(A)을 이용해 자동긴장장치의 개수(N)를 산정할 수 있다
5) 네 번째 긴장을 담당하는 나선형 긴장재와 긴장을 유지시키는 너트는 내구성이 뛰어난 제품이며 긴장을 용이하고 긴장 후 거치시 긴장 손실이 없도록 너트식으로 하며 미끄럼에 의한 너트이 회전을 막기 위해 두 개의 너트를 하나의 셋트로 하여 연속하여 체결하거나 풀림방지 장지를 설치한다.
6) 소요의 시간이 경과한 후 긴장재의 피로가 누적되거나 긴장재의 늘어짐으로 인한 긴장력이 완화되었을때의 복원 메커니즘은 다음과 같습니다.
(1) 긴장복원용 스프링의 mm당 탄성력(t)
(2) 긴장복원용 스프링의 탄력범위 mm = (B)
(3) 긴장복원용 스프링의 개수(N)
(4) 긴장복원력(P)
7) 재진장이 필요한 경우 : 만일 긴장복원용 스프링의 총 탄성범위보다 70%이상 탄성한 경우 안전율을 고려하여 긴장용 너트를 이용하여 간단을 재긴장 할 수 있습니다.

Claims (1)

1. 청구항 1.
   구조물의 하부 또는 측면에 부착하는 구조물과 자동인장장치 연결용 판-⑪
   구조물과 자동인장장치 연결용 판-⑪ 와 자동인장장치을 연결하고 자동인장장치를 거치하는 판-⑩
   인장장치를 지지하는 인장지지대①와 지지보조장치②
   자동인장장치인 스프링④
   스프링을 격리하는 인장틀과 뚜껑⑤,⑫
   너트를 이용해 인장이 가능한 볼트형 인장재⑦
   인장력을 만들어내는 너트⑧너트을 보호하는 와셔⑥,너트이 풀림을 방지하는 풀림방지너트⑨
   참조 : 그림4 자동인장장치해체
   
   청구항 2.
   청구1항에 있어서,
   상기 자동인장장치(③④⑤⑫)와 이를 지지하는 인장지지대①와 지지보조장치②을 관통하는 인장재⑦를 인장력을 만들어내는 너트⑧로 인장한 후 인장재⑦이 피로로 인해 인장력이 상실을 할 경우 자동인장장치(③④⑤⑫)가 자동으로 인장력을 회복한다.
   본 자동인장장치는 다단계식으로 설치하여 목표치의 인장복원력을 설치갯수만큼
   참조 :그림13,그림15,그림1
   청구항 3.
   청구2항에 있어서
   자동인장장치중 스프링④의 인장회복력이 유호 범위을 벗어난 경우 인장력을 만들어내는 너트⑧를 돌려 인장재⑦를 재 인장시켜 인장력을 복원한다.
   참조: 그림15,그림16

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