KR20120113619A - 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재 정착장치 및 이를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물에 프리스트레스 도입을 위해 사용되는 긴장재 정착장치에 관한 것으로, 특히 콘크리트 구조물의 단부가 경사진 비정형 상태를 이룰 경우에 사용하기 적합한 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재 정착장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조에 관한 것이다.
본 발명의 긴장재 정착장치의 적절한 실시 형태에 따르면, 긴장재를 정착시켜 단부에 경사면을 갖는 비정형 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 도입하기 위한 긴장재 정착장치에 있어서, 비정형 콘크리트 구조물의 단부 경사면에 설치되고, 일측면에 함몰된 오목한 반구홈을 갖는 반구지지턱과, 반구지지턱에 관통된 정착판 긴장재 삽입공을 갖는 반구형 정착판과; 구심을 관통하는 강구 긴장재 삽입공을 갖고 상기 반구홈에 구면 결합되어 미끄럼회전가능한 강구와; 상기 긴장재를 협지하여 강구측에 고정시켜 놓기 위한 웨지를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재 정착장치 및 이를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조{Anchorage assembles and structures for prestressing atypical concrete structures}

본 발명은 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 도입하기 위해 사용되는 긴장재 정착장치에 관한 것으로, 특히 콘크리트 구조물의 단부가 경사진 비정형 상태를 이룰 경우에 사용하기 적합한 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재 정착장치 및 이를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 압축응력에 대해서는 강하나 인장응력에 대해서는 매우 약하다. 따라서 콘크리트 부재를 미리 재축방향으로 조여서 인장응력을 주므로써 인장력에 저항하는 범위를 크게 확대해준다. 이와 같은 원리를 콘크리트에 이용한 것을 프리스트레스 콘크리트(prestressed concrete)라 하며 보통 PS 콘크리트라고 약칭하기도 한다. 또한 미리 조임으로써 주어진 압축력을 프리스트레스 힘, 이에 의하여 생긴 콘크리트 단면의 내부 응력을 프리스트레스라고 한다.

프리스트레스를 주기 위한 방법으로, 콘크리트를 치기 전에 PS 강선을 긴장하여 두는 경우는 프리텐션닝(pretensioning)이라 하고, 콘크리트가 경화한 후 PS 강선을 진장하는 방법을 포스트텐션닝(post-tensioning)이라 한다.

포스트텐션닝의 경우, 먼저 콘크리트 구조물을 제작하고 긴장재(PS 강선, 강연선 등을 통칭하는 의미로 사용한다)를 쉬스에 삽입시킨 후 긴장재를 긴장시켜 정착장치를 통해 콘크리트 구조물의 단부에 정착시킨다.

이와 같이 긴장재를 정착시키기 위해 정착판, 웨지콘 및 웨지가 사용된다. 정착판은 콘크리트 구조물의 단부에 정착되고, 웨지콘과 웨지는 테이퍼 결합하여 긴장재에 마찰력을 주어 웨지가 긴장재를 물고 긴장 위치를 유지하도록 하는 역할을 한다. 이때 긴장재에는 균등한 인장력이 주어져야 한다. 이같이 사용되는 정착판은 긴장재의 배치 방향과 콘크리트 구조물의 정착 단면이 서로 직각을 이루도록 설치된다.

그런데 최근 들어 기존의 정형화된 구조물에서 벗어나 비정형 구조물이 급격히 증가하고 있는 추세이다. 이럴 경우 정착장치는 긴장재와 직각이 되도록 배치되어야 하는데 도 8과 같이 비정형 콘크리트 구조물(예로, 비정형 바닥판 슬래브)(1)에 프리스트레스를 도입하는 경우에는 직각 배치가 쉽지 않아서 구조적으로도 긴장재(3)를 불필요하게 곡선 배치해야 하므로 긴장 후 정착에 문제가 발생되는 경우가 많다.

이를 해결하기 위해 종래에는 바닥판 슬래브의 정착 단부에 도 8과 같이 직각면이 형성되도록 블럭아웃(1a)을 한 후 정착장치를 시공할 수밖에 없다. 이럴 경우 정착장치의 시공성이 매우 저하될 뿐만 아니라 이후에 되메우기 콘크리트 량이 증가하는 시공상의 문제점이 생긴다.

따라서, 이러한 기존 정착장치의 기술적 문제점을 극복하여 콘크리트 구조물의 긴장재 정착 단부가 경사진 경우에도 긴장재를 곡선 배치가 아닌 직선 배치가 쉽게 이루어질 수 있도록 하는 긴장재의 정착장치가 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 비정형 콘크리트 구조물의 단부에서 긴장재와 직각 배치가 필요치 않으며, 정착 단부의 각도와 상관없이 긴장재가 직선으로 배치될 수 있도록 한 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입에 적합한 긴장재 정착장치 및 이를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조를 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물의 단부에서 정착구 거푸집이 불필요하고, 정착 단부의 각도에 따라 형태가 달라지지 않고 일정하며, 정착장치의 되메우기 콘크리트의 양이 적어서 시공성이 우수한 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입에 적합한 긴장재 정착장치 및 이를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조를 제공함에 있다.

본 발명의 긴장재 정착장치의 적절한 실시 형태에 따르면,

긴장재를 정착시켜 단부에 경사면을 갖는 비정형 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 도입하기 위한 긴장재 정착장치에 있어서,

비정형 콘크리트 구조물의 단부 경사면에 설치되고, 일측면에 함몰된 오목한 반구홈을 갖는 반구지지턱과, 반구지지턱에 관통된 정착판 긴장재 삽입공을 갖는 반구형 정착판과;

구심을 관통하는 강구 긴장재 삽입공을 갖고 상기 반구홈에 구면 결합되어 미끄럼회전가능한 강구와;

상기 긴장재를 협지하여 강구측에 고정시켜 놓기 위한 웨지를 포함한 것을 특징으로 한다.

이때 강구는 절단면을 갖는 반구형으로 형성되고, 절단면에 구심을 관통하는 웨지고정용 테이퍼구멍이 포함되어 있는 것이 될 수 있다.

또한 강구는 구형으로 형성되어 구심을 관통하는 웨지고정용 테이퍼구멍이 포함되어 있는 것이 될 수 있다.

또한 일단에 상기 웨지와 테이퍼 결합되는 웨지고정용 테이퍼구멍을 갖고 타단에 상기 강구와 구면으로 접촉되는 반구홈을 갖고 상기 웨지와 상기 강구의 사이에 위치되는 웨지고정용 헤드가 더 포함될 수 있다.

한편 본 발명에 따른 긴장재 정착장치를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조의 일 형태는,

비정형 콘크리트 구조물 내에 설치된 쉬스에 긴장재가 인입되고,

긴장재에 반구형 정착판이 삽입되어 비정형 콘크리트 구조물의 경사 단부에 부착되고,

긴장재의 단부에 삽입된 강구가 반구형 정착판의 반구홈에 밀착되고,

웨지고정용 헤드가 긴장재의 단부에 삽입되어 강구측에 지지되고,

긴장재에 도입된 인장력을 웨지가 웨지고정용 헤드에 테이퍼 결합되고 동시에 강구는 반구형 정착판에서 회전 움직임되어 긴장재가 직선적으로 배치되어 프리스트레스가 도입되어 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명에 따른 긴장재 정착장치를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조의 다른 형태는,

비정형 콘크리트 구조물 내에 설치된 쉬스에 긴장재가 인입되고,

긴장재에 반구형 정착판이 삽입되어 비정형 콘크리트 구조물의 경사 단부에 부착되고,

절단면을 갖는 강구가 긴장재의 단부에 삽입되어 반구형 정착판의 반구홈에 밀착되고,

긴장재에 도입된 인장력으로 웨지가 강구에 테이퍼 결합되고 동시에 강구는 반구형 정착판에서 회전 움직임되어 긴장재가 직선적으로 배치되어 프리스트레스가 도입되어 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입에 적합한 긴장재 정착장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조에 의하면, 반구형 정착판에서 각도에 따라 능동적으로 강구가 회전 보정을 하여 비정형 콘크리트 구조물에서 단부 각도와 상관없이 긴장재가 직선으로 배치될 수 있다.

따라서 비정형 콘크리트 구조물의 단부에서 긴장재의 직각 배치가 필요치 않는다. 또한 단부에서 정착구 거푸집이 불필요하거나 작은 크기로 가능하며 단부의 각도에 따라 형태가 달라지지 않고 일정하게 구성할 수 있다. 또한 정착 단부에 정착장치의 되메우기에 사용되는 콘크리트의 양이 적어서 시공성이 우수해지는 이점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 긴장재 정착장치의 사용상태도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 긴장재 정착장치에 적용되는 강구 및 웨지고정용 헤드의 구면 운동을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 긴장재 정착장치의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 긴장재 정착장치를 적용한 상태에서의 긴장재의 배치 상태도를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 긴장재 정착장치의 사용상태도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 긴장재 정착장치에 적용되는 강구의 구면 운동을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 긴장재 정착장치의 사시도.
도 8은 종래 콘크리트 바닥판 슬래브의 경사 단부에서 긴장재의 배치 상태와 긴장재를 메우기 위한 블록아웃을 나타내는 개략도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 '긴장재 정착장치'는 도 4와 같이 긴장재(3)를 긴장, 정착시켜 단부에 경사면(1c)을 갖는 비정형 콘크리트 구조물(1)에 프리스트레스를 도입하기 위해 사용된다. 즉 '긴장재 정착장치'는 긴장재와 정착판이 직각을 이루지 않더라도 이를 강재 구에 의해 자동 보정이 이루어져 직각이 이루어지는 특징을 갖는다. 따라서 콘크리트 구조물(예로, 바닥판 슬래브)의 단부 각도가 직각을 이루지 않고 예각이나 둔각을 이룰 경우에 용이하게 사용될 수 있다.

<제1 실시 예>

본 발명에 따른 '긴장재 정착장치'의 제1 실시 예가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에서와 같이 '긴장재 정착장치'에는 반구형 정착판(10)이 구비된다. 반구형 정착판(10)은 비정형 콘크리트 구조물(1)의 단부 경사면(1c)에 앵커볼트로 설치될 수 있다.

반구형 정착판(10)은 판상형의 판체(11) 일면에 함몰된 오목한 반구홈(12a)을 갖는 반구 지지턱(12)이 형성된다. 반구홈(12a)은 구심에서 동일한 반경에 의해 오목하게 들어간 구면으로 형성된 홈이다. 반구 지지턱(12)에는 반구홈(12a)의 중앙으로 관통된 정착판 긴장재 삽입공(12b)이 형성되어 있다. 정착판 긴장재 삽입공(12b)은 쉬스(2)의 직경보다 크게 형성되어 있다.

반구형 정착판(10)에는 강구(20)가 구면으로 미끄럼 회전가능하게 결합된다. 강구(20)는 표면이 구심에서 동일 반경으로 이루어진 원형의 구면을 형성하고 있다. 이때 강구(20)의 구심 반경은 반구형 정착판(10)에 형성된 반구홈(12a)의 구심 반경과 동일하게 이루어진다. 따라서 강구(20)는 반구홈(12a)에 구면 결합되어 자유 방향으로 미끄럼회전이 이루어지게 되어 있다.

비정형 콘크리트 구조물(1)에 배치되는 긴장재(3)를 협지하여 강구(20)측에 고정시켜 놓기 위한 웨지(30)가 구비된다. 웨지(30)는 외주면이 테이퍼로 구성된 공지의 것으로 원주방향으로 분할된 분할형 또는 분할되지 않은 일체형으로 구성된 것이 될 수 있다.

웨지(30)와 강구(20)의 사이에는 긴장재(3)가 관통하는 웨지고정용 헤드(40)가 설치된다. 웨지고정용 헤드(40)는 일단에 웨지(30)와 테이퍼 결합되는 웨지 고정용 테이퍼구멍(40a)이 형성되어 있고 타단에 강구(20)와 구면으로 접촉되는 반구홈(40b)이 형성되어 있다. 이때 웨지 고정용 테이퍼구멍(40a)은 웨지(30)와 동일한 기울기를 갖는 테이퍼 형태로 구성된다.

이와 같이 구성된 제1 실시 예의 긴장재 정착장치는 도 1과 같이 설치된다.

도 1과 같이 비정형 콘크리트 구조물(1) 내에 설치된 쉬스(2)에 긴장재(3)가 삽입된다. 여기서 긴장재(3)는 PS 강재로서 PS 강선, PS 강연선, PS 강봉 등이 될 수 있다.

다음, 긴장재(3)의 단부에 반구형 정착판(10)을 삽입하여 비정형 콘크리트 구조물(1)의 단부 경사면(1c)에 부착시켜 놓는다. 이때 긴장재(3)는 반구형 정착판(10)의 정착판 긴장재 삽입공(12b)을 관통한다.

그 다음, 강구(20)를 긴장재(3)의 단부를 통과시켜 반구형 정착판(10)의 반구홈(12a)에 밀착시켜 놓는다. 이렇게 되면 강구(20)는 반구홈(12a)을 이루는 구면에서 미끄럼회전운동을 할 수 있는 상태가 된다. 도 2는 강구(20)와 웨지고정용 헤드(40)의 미끄럼회전 운동을 보여주고 있다.

그 다음, 웨지고정용 헤드(40)가 강구(20)의 구면에 밀착된다. 이때 웨지고정용 헤드(40)에는 긴장재(3)의 단부가 웨지고정용 테이퍼구멍(40a)을 삽입되어 있게 된다.

그 다음, 웨지(30)가 웨지고정용 헤드(40)의 웨지고정용 테이퍼구멍(40a)에 조립된다.

이와 같이 긴장재의 정착 준비가 완료되면, 웨지고정용 헤드(40)측에 유압잭(도시안됨)이 설치되어 긴장재(3)를 긴장시켜 놓게 되고, 긴장된 긴장재(3)를 웨지(30)가 테이퍼 마찰력에 의해 위치 고정시키게 된다. 이때 웨지고정용 헤드(40)의 웨지고정용 테이퍼구멍(40a)과 강구(20)의 강구 긴장재 삽입공(20a)은 일직선상에 놓여지도록 강구(20)는 반구형 정착판(10)에서 구면 결합된 상태로 회전하여, 긴장재(3)가 비정형 콘크리트 구조물(1)의 수직 단면에 대해 직각으로 설치될 수 있도록 유도한다.

따라서 비정형 콘크리트 구조물(1)내에 도입된 프리스트레스는 비정형 콘크리트 구조물(1)의 수직단면에 대해 직각으로 작용하게 된다.

이와 같이 본 발명은 반구형 정착판(10)에서 각도에 따라 능동적으로 강구(20)가 회전 보정을 하여 비정형 콘크리트 구조물(1)(또는 비정형 바닥판 슬래브)에서도 단부 각도와 상관없이 긴장재(3)가 도 4와 같이 직선으로 배치된다.

따라서 비정형 바닥판 슬래브의 단부에서 긴장재(3)와 직각 배치가 필요치 않는다. 또한 슬래브 단부에서 정착구 거푸집이 불필요하거나 작은 크기로 가능하며 정착 단부의 각도에 따라 형태가 달라지지 않고 일정하게 구성할 수 있다. 또한 비정형 바닥판 슬래브의 단부측 정착장치의 되메우기 콘크리트 양이 적어져 시공성이 향상된다.

<제2 실시 예>

한편, 본 발명은 도 5 내지 도 7과 같이 강구(20)는 절단면(21)을 갖는 반구형으로 형성되고, 절단면(21)에 구심을 관통하는 웨지고정용 테이퍼구멍(21a)이 포함되어 있는 것으로 구성할 수 있다. 제2 실시 예에서는 제1 실시 예의 웨지고정용 헤드(40)가 제거된다.

이와 같이 구성된 제2 실시 예는 유압잭(미도시)이 강구(20)의 절단면(21)에 지지되어 긴장재(3)를 긴장시킬 수 있다. 이때 긴장 후 웨지(30)가 웨지고정용 테이퍼구멍(21a)에 끼움되어 긴장력이 비정형 콘크리트 구조물(1)에 도입된다.

이때 강구(20)의 반쪽 구면이 반구형 정착판(10)의 반구홈(40b)에서 구면 결합된 상태로 미끄럼 회전 움직임이 일어나 긴장재(3)의 직선 배치가 가능하게 된다.

제2 실시 예의 경우에도 제1 실시 예와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있으며, 더욱이 웨지고정용 헤드(40)가 제거되어 제작비용을 줄일 수 있다.

한편, 본 발명은 제2 실시 예에서 반원형의 강구(20)를 동일한 웨지고정용 테이퍼구멍(21a)을 갖는 진원형의 강구(20)로 구성할 수도 있다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 반구형 정착판
12: 반구지지턱
12a: 반구홈
12b: 긴장재 삽입공
20: 강구
21a: 테이퍼구멍
30: 웨지
40: 웨지고정용 헤드
40b: 반구홈

Claims (6)

1. 긴장재(3)를 긴장, 정착시켜 단부에 경사면을 갖는 비정형 콘크리트 구조물(1)에 프리스트레스를 도입하기 위한 긴장재 정착장치에 있어서,
   비정형 콘크리트 구조물(1)의 단부 경사면에 설치되고, 일측면에 함몰된 오목한 반구홈(12a)을 갖는 반구지지턱(12)과, 반구지지턱(12)에 관통된 정착판 긴장재 삽입공(12b)을 갖는 반구형 정착판(10)과;
   구심을 관통하는 강구 긴장재 삽입공(20a)을 갖고 상기 반구홈(12a)에 구면 결합되어 미끄럼 회전가능한 강구(20)와;
   상기 긴장재(1)를 협지하여 강구(20)측에 고정시켜 놓기 위한 웨지(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재 정착장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 강구(20)는 절단면(21)을 갖는 반구형으로 형성되고, 절단면(21)에 구심을 관통하는 웨지고정용 테이퍼구멍(21a)이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재 정착장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 강구(20)는 구형으로 형성되어 구심을 관통하는 웨지고정용 테이퍼구멍(21a)이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재 정착장치.
4. 제1 항에 있어서,
   일단에 상기 웨지(30)와 테이퍼 결합되는 웨지고정용 테이퍼구멍(40a)을 갖고 타단에 상기 강구(20)와 구면으로 접촉되는 반구홈(40b)을 갖고 상기 웨지(30)와 상기 강구(20)의 사이에 위치되는 웨지고정용 헤드(40)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 비정형 콘크리트 구조물의 프리스트레스 도입을 위한 긴장재 정착장치.
5. 비정형 콘크리트 구조물(1) 내에 설치된 쉬스(2)에 긴장재(3)가 인입되고,
   긴장재(3)에 반구형 정착판(10)이 삽입되어 비정형 콘크리트 구조물(1)의 경사 단부에 부착되고,
   긴장재(3)의 단부에 삽입된 강구(20)가 반구형 정착판(10)의 반구홈(12a)에 밀착되고,
   웨지고정용 헤드(40)가 긴장재(3)의 단부에 삽입되어 강구(20)측에 지지되고,
   긴장재(3)에 도입된 인장력을 웨지(30)가 웨지고정용 헤드(40)에 테이퍼 결합되고 동시에 강구(20)는 반구형 정착판(10)에서 회전 움직임되어 긴장재(3)가 직선적으로 배치되어 프리스트레스가 도입되어 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 긴장재 정착장치를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조.
6. 비정형 콘크리트 구조물(1)내에 설치된 쉬스(2)에 긴장재(3)가 인입되고,
   긴장재(3)에 반구형 정착판(10)이 삽입되어 비정형 콘크리트 구조물(1)의 경사 단부에 부착되고,
   절단면(21)을 갖는 강구(20)가 긴장재(3)의 단부에 삽입되어 반구형 정착판(10)의 반구홈(12a)에 밀착되고,
   긴장재(3)에 도입된 인장력으로 웨지(30)가 강구(20)에 테이퍼 결합되고 동시에 강구(20)는 반구형 정착판(10)에서 회전 움직임되어 긴장재(3)가 직선적으로 배치되어 프리스트레스가 도입되어 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 긴장재 정착장치를 이용한 비정형 콘크리트 구조물의 긴장재 정착구조.

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