KR20150035060A - 지하 박스 구조체 보강 구조물 및 보강 방법 - Google Patents

지하 박스 구조체 보강 구조물 및 보강 방법 Download PDF

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KR20150035060A
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정순용
김현택
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(주)나다건설
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Abstract

본 발명은 지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질의 박스 구조체를 보강하는 보강 구조물 및 보강 방법에 관한 것으로, 상재하중에 대한 역방향 하중을 제공하는 재하부재와, 상기 재하부재에 일측이 결합되고, 타측은 상기 박스 구조체의 헌치부에 매입 고정되어 상기 재하부재를 고정하고 견인하는 두 개 이상의 앵커부재를 포함하게 된다. 이 때 앵커부재에 긴장력을 도입한 후 재하부재와 앵커부재를 결합되게 하여 재하부재가 박스 구조체에 역방향 하중을 가할 수 있게 되고, 보강 후에는 보강재가 하중의 일부를 분담하게 되어 보강의 효율을 높이고 전체 구조체를 더욱 안전하게 할 수 있다.

Description

지하 박스 구조체 보강 구조물 및 보강 방법{REINFORCING STRUCTURE FOR CONCRETE BOX-TYPE BODY AND REINFORCING METHOD}
본 발명은 노후화 된 구조물의 보강에 관한 것으로, 특히 지하에 매설된 박스 형태의 철근 콘크리트 구조물의 보강에 관한 것이다. 박스 구조물 내에서 단면적의 감소를 최소화 하면서 구조적인 성능을 향상시키는 보강 장치와 방법을 제시하였다. 상재하중의 반대 방향으로 힘을 가한 상태에서 보강하므로 기존 구조물에 가해지는 하중을 보강재가 분담하는 장점이 있다.
본 발명은 지중에 매설된 박스 형태의 구조물 보강시 구조물이 받고 있는 하중과 반대 방향으로 일정한 하중을 가하면서 보강하여, 구조물이 기존에 받고 있던 하중의 일부를 보강재가 분담하게 하는 보강 구조물 및 방법에 관한 것이다. 지중에 매설된 박스 구조체는 도 1과 같이 통상 사각형의 단면을 가지며, 박스 구조체의 단면도를 나타낸 도 2에서와 같이 상부에는 토피의 무게 등에 의한 상재하중(9)이 작용하고, 측면에는 수평토압(7, 8)이 작용하게 된다. 특히 구조적으로 취약한 부분은 도 2의 상부 슬래브(4)의 중앙부가 된다.
현재까지의 일반적인 보강공법은 벽체나 슬래브 등의 부재 단면을 증설하여 구조물의 안전성을 증진시키는 개념이며, 이들 방법은 구조물이 기존의 하중을 받고 있는 상태에서 단순히 보강재를 덧대는 방법으로 구조물이 이미 받고 있던 하중은 보강재가 분담하지 않으며 보강 후 추가되는 하중의 일부 만을 보강재가 분담하게 된다.
박스형 콘크리트 구조물의 보강을 위한 비교적 근래의 기술인 제10-1275477호(힌지 장치 및 수용 장치), 제10-1152653호(제진형 가새장치), 제10-1150357(박스형 콘크리트 구조물의 전단력 및 부모멘트 보강 장치 및 박스형 콘크리트 구조물) 등은 박스 구조물의 우각부를 보강하기 위한 것으로, 지진에 저항하는 성능 향상에 기여할 수 있으나 기존 구조물의 단면 강도를 증가시키는 효과는 미미하다.
제10-0558089호(박스형 콘크리트 구조물 내부면에 박스형 단면을 증설한 보수보강장치 및 이의 시공방법)의 경우 기존 박스 구조물의 내하력을 증가시키기 위하여 내부 전체 면에 H형강 등으로 구성되는 보수보강장치를 설치하고, 기초를 보강하고, 콘크리트를 타설하여 벽체를 보강하고, H빔과 플래이트로 구성되는 보수보강장치와 박스 구조체 사이에 충진재를 채워서 단면을 증설하고 H빔의 양단에 설치된 정착브라켓을 이용하여 PC 강연선을 긴장하여 보강하고 있다. 이 경우 PC 강연선의 긴장에 의한 보강이 주된 목적으로 강연선을 긴장하기 위해서 H빔과 측벽의 보수보강장치 및 이를 지지하는 기초 등이 포함된 과도한 단면의 증설이 필요하여 박스형 구조물의 내부 공간을 지나치게 감소시키는 단점이 있다.
본 발명은 보강 후 추가로 가해지는 하중 뿐만 아니라 구조물이 이미 받고 있는 하중의 일부를 보강재가 분담하게 하여 구조물의 안전성을 높이고 보강 효과를 증진시키고자 하였다.
본 발명에서는 구조물에 가해지는 하중과 반대방향으로 일정한 하중을 가할 수 있도록 보강재에 긴장력을 도입하여 기존 구조물에 고정시킴으로써 구조물에 이미 작용하고 있는 하중을 보강재가 일부 분담하게 함으로써 보강의 효율을 높이고 구조물의 안전성을 증가시키고자 하였다. 긴장력의 도입으로 인해 발생하는 반력은 상대적으로 안전율이 높은 위치에 가해지도록 함으로써 기존 구조물을 효과적으로 활용하여 취약한 부분을 보강할 수 있도록 하였다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 상기 박스 구조체의 상부 슬래브에 접촉하여 상부 슬래브에 작용하는 상재하중에 대한 역방향 하중을 제공하는 재하부재와, 상기 재하부재에 일측이 결합되고, 타측은 상기 박스 구조체의 헌치부에 매입 고정되어 상기 재하부재를 당긴 상태에서 고정하는 두 개 이상의 앵커부재를 포함하는 지하 박스 구조체 보강 구조물을 개시한다.
지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질 박스 구조체를 보강하는 보강 구조물에 있어서, 상기 박스 구조체의 상부 슬래브에 일단이 접촉하고, 타단은 벽체에 접촉하여 각각 상부슬래브에 작용하는 상재하중과 벽체에 작용하는 수평토압에 대한 역방향 하중을 제공하는 경사형 재하부재와, 상기 경사형 재하부재에 일측이 결합되고, 타측은 상기 박스 구조체의 헌치부에 매입 고정되어 상기 경사형 재하부재를 당긴 상태에서 고정하는 제1a 및 제2a 앵커부재를 포함하되, 상기 제1a 및 제2a 앵커부재는 헌치부에 일측을 먼저 고정하고 일정하중으로 긴장한 후 그 타측을 상기 경사형 재하부재에 고정함으로써 상부 슬래브에 상재하중과 반대 방향의 하중을 가하고, 상기 벽체에 수평토압과 반대 방향의 하중을 가하며, 상기 제1a앵커부재와 제2a앵커부재는 상기 경사형 재하부재의 법선에 대하여 경사지게(5도 내지 15도) 매입함하는 것을 특징으로 하는 지하 박스 구조체 보강 구조물을 개시한다.
지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질 박스 구조체를 보강하는 보강 구조물에 있어서, 상부 슬래브의 내측면에 접촉하는 적어도 하나 이상의 재하판과, 상기 재하판의 하부에 접촉하고 제1헌치부에서 제2헌치부까지 상기 상부 슬래브의 내측면을 따라 배치되는 수평형 재하부재와, 일단부는 상기 제1헌치부에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 일단부에 고정되는 제1b앵커부재 및 일단부는 상기 제2헌치부에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 타단부에 고정되는 제2b앵커부재를 포함함으로써, 상기 재하판에 의해 상기 상부 슬래브에 상재하중과 반대 방향의 하중이 가해지도록 하였다.
지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질 박스 구조체를 보강하는 보강 구조물에 있어서, 제1헌치부에서 제2헌치부까지 상부 슬래브의 내측면를 따라 배치되고, 중앙부가 위쪽으로 볼록하게 휘어져 상부 슬래브의 내측면에 접촉하는 수평형 재하부재와, 일단부는 상기 제1헌치부에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 일단부에 고정되는 제1b앵커부재 및 일단부는 상기 제2헌치부에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 타단부에 고정되는 제2b앵커부재를 포함하되, 상기 상부슬래브와 접촉하는 수평형 재하부재의 접촉면에 의해 상기 상부 슬래브에 상재하중과 반대 방향의 하중이 가해지도록 하였다.
이때 재하부재(경사형 재하부재 및 수평형 재하부재를 포함)는 I형강, H형강, T형강, C형강 중에서 선택된 골격부와 상기 골격부의 외면을 감싸는 튜브 형태의 방수막 및 상기 골격부와 상기 방수막의 사이 공간에 채워지는 채움재를 포함하는 복합구조체로 구성하여, 골격부의 부식을 방지하고 재하부재의 강성을 높일 수 있다.
이러한 본 발명의 지중에 매설 철근 콘크리트 박스 구조체 보강 방법은 헌치부에 적어도 두 개 이상의 앵커부재의 일단부를 매입하는 단계와, 상기 매입된 앵커부재의 타단부에 긴장력을 도입한 상태에서 재하부재를 고정하는 단계 및 상기 재하부재의 골격부와 방수막의 사이 공간에 채움재를 채우는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 보강 장치와 방법을 적용할 경우 기존 구조물의 취약한 위치에서 받고 있던 하중의 일부를 보강재가 분담하게 되므로 사용 하중 상태에서도 보강 효율을 높일 수 있고, 상대적으로 안전율이 높은 위치에서 그 반력을 분담하게 함으로써 전체적인 구조의 효율성을 높일 수 있다.
지하에 매설된 박스구조에는 하수관, 지하철, 송전용 공동구, 통신용 공동구, 수로용 암거, 통로용 암거 등이 있으며, 그 기능과 규모에 관계 없이 지하에 매설되어 있는 모든 박스구조에 본 발명 기술의 적용이 가능하다.
도 1: 지중에 매설된 박스 구조체 예시.
도 2: 박스 구조체의 단면 및 하중 분포 예시.
도 3: 경사형 재하부재를 이용한 박스 구조체 보강 단면도.
도 4: 경사형 재하부재를 이용할 경우 박스 구조체에 작용하는 역방향 하중 모습.
도 5(이하 도 5a 포함): 수평형 재하부재를 이용한 박스 구조체의 보강 단면도.
도 6: 수평형 재하부재를 이용할 경우 박스 구조체에 작용하는 역방향 하중 모습.
도 7(이하 도 7a 포함): 중앙부가 위로 볼록하게 휘어진 수평형 재하부재를 이용한 박스 구조체의 보강 단면도.
도 8: 2련 박스 구조체에 대한 보강 실시예.
도 9: 튜브 형태의 방수막으로 재하부재의 외측을 감싸고 방수막 내부 공간을 채움재로 채운 단면도.
본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에서 보강하고자 하는 대상인 박스 구조체(1)의 개요를 표현한 것으로, 통상 일정한 사각형의 단면이며 길이 방향으로 동일한 단면으로 길게 형성되는 특성이 있다. 도 2는 이러한 박스 구조체(1)의 단면도로써 상부 슬래브(4)에 가해지는 상재하중(9)과 벽체(2,3)에 가해지는 수평토압(7,8)을 표현하였다. 점선으로 표시된 원 안의 영역은 제1헌치부(5)와 제2헌치부(6)로 벽체(2,3)와 상부 슬래브(4)를 연결하는 헌치를 포함하고, 헌치와 인접한 벽체와 상부 슬래브의 일부 구간을 포함한다. 이하에서는 제1헌치부(5), 제2헌치부(6) 혹은 통칭하여 헌치부(5,6)로 부르기로 한다.
본 발명의 지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질의 박스 구조체(1)를 보강하는 보강 구조물은, 상기 박스 구조체(1)의 상부 슬래브(4)에 접촉하여 상부 슬래브에 작용하는 상재하중(9)에 대한 역방향 하중을 제공하는 재하부재와, 상기 재하부재에 일측이 결합되고, 타측은 상기 박스 구조체의 헌치부(5,6)에 매입 고정되어 상기 재하부재를 당긴 상태에서 고정하는 두 개 이상의 앵커부재를 포함하게 된다. 이 때 앵커부재에 긴장력을 도입한 후 재하부재와 앵커부재를 결합되게 하여 재하부재가 박스 구조체(1)에 역방향 하중을 가할 수 있게 되는데, 단순히 보강재를 추가하는 방법으로는 기대할 수 없는 효과이다.
도 3에서는 벽체(2,3)와 상부 슬래브(4)에 동시에 역방향의 하중을 가하여 토압을 경감시키는 보강 방법을 나타낸 것으로, 도 3의 (가)는 이러한 경사형 재하부재(13)를 이용한 보강 구조물을 적용한 단면도이고, (나)는 보강 구조물의 일 실시예에 대한 상세를 나타낸 것이다.
박스 구조체(1)의 상부 슬래브(4)에 일단이 접촉하고, 타단은 벽체(2,3)에 접촉하여 각각 상부 슬래브에 작용하는 상재하중과 벽체에 작용하는 수평토압에 대한 역방향 하중을 제공하는 경사형 재하부재(13)와, 상기 경사형 재하부재에 일측이 결합되고, 타측은 상기 박스 구조체의 헌치부에 매입 고정되어 상기 경사형 재하부재를 당긴 상태에서 고정하는 제1a앵커부재(11) 및 제2a앵커부재(12)를 포함하되, 상기 제1a 및 제2a 앵커부재는 헌치부(5,6)에 일측을 먼저 고정하고 일정하중으로 긴장한 후 그 타측을 상기 경사형 재하부재에 고정함으로써 상부 슬래브에 상재하중과 반대 방향의 하중을 가하고, 상기 벽체에 수평토압과 반대 방향의 하중을 가하며, 상기 제1a앵커부재와 제2a앵커부재는 상기 경사형 재하부재의 법선에 대하여 경사지게 (5도 내지 15도) 매입되도록 한다.
제1a앵커부재(11)와 제2a앵커부재(12)를 경사형 재하부재(13)의 법선(110)에 대하여 경사지게 설치한 경우 앵커부재(11,12)가 뽑히는데 저항하는 능력이 증가하게 되고, 특히 도 3의 (나)와 같이 제1a앵커부재(11)와 제2a앵커부재(12)를 법선(110)을 기준으로 서로 대칭이 되도록 배치할 경우 두 앵커부재가 경사형 재하부재(13)에 가하는 힘의 합은 법선(110) 방향이므로 구조적으로 바람직한 상태이다.
도 3의 (나)에서는 경사형 재하부재(13)와 벽체(2)를 연결하는데 필요한 평판재(101) 및 고정수단(103), 경사형 재하부재(13)와 상부 슬래브(4)를 연결하는데 필요한 평판재(102) 및 고정수단(104)의 일 실시예를 상세히 표현하고 있고, 앵커부재(11,12)와 경사형 재하부재(13)를 연결하는 연결수단(105)의 일 실시예도 표현되어 있다. 도 3의 (나)에서는 고정수단(103)은 앵커볼트의 형태이고, 연결수단(105)은 앵커부재와 재하부재의 나사식 결합을 보조하는 형태의 실시예를 보여주고 있지만, 부재끼리 직접 혹은 보조 수단을 이용한 용접도 가능하다. 이러한 보조 수단인 브라켓들은 재하부재(13)와 앵커부재(11,12)의 설계에 따라 적합하게 연결 혹은 고정의 기능을 할 수 있도록 다양한 형태로 변형하여 적용이 가능하다.
도 4는 도 3의 실시예에 따라 박스구조체(1)에 가해지는 하중의 변화를 설명한 것으로 단순화 된 박스 구조체(200)의 벽체(202,203)와 상부슬래브(204)에 역방향 하중(211,212,221,222)과 반력(251, 252)이 작용하는 것을 개념적으로 보여주고 있다. 이러한 역방향 하중은 구조물이 현재 받고 있는 하중을 경감시키는 역할을 하게 되고, 보강 후 보강 구조물이 일정한 하중을 분담하는 것이 가능하게 한다. 반력은 상대적으로 여유가 있는 축방향 하중으로 작용하게 되므로 보강 후 전체 구조물의 하중 분담이 효율적으로 이루어질 수 있다. 일반적인 부재를 덧대는 보강 방법에서는 이러한 하중의 분담이 불가능하고, 추가적인 하중이 가해질 때에만 보강재가 하중을 분담하게 된다.
도 5의 (가)(나)(다)는 상부 슬래브(4)를 보강하는 실시예를 나타낸 것으로, 상부 슬래브(4)의 내측면(400)에 접촉하는 적어도 하나 이상의 재하판(20,30,40)과, 상기 재하판(20,30,40)의 하부에 접촉하고 제1헌치부(5)에서 제2헌치부(6)까지 상기 상부 슬래브의 내측면을 따라 배치되는 수평형 재하부재(23,33,43)와, 일단부는 상기 제1헌치부(5)에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재(23,33,43)의 일단부에 고정되는 제1b앵커부재(21,31,41) 및 일단부는 상기 제2헌치부(6)에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재(23,33,43)의 타단부에 고정되는 제2b앵커부재(22,32,42)를 포함하게 함으로써, 앵커부재의 긴장력에 의해 수평형 재하부재에 가해진 역방향의 하중이 재하판(20,30,40)에 의해 상부 슬래브(4)에 상재하중과 반대 방향으로 가해지게 한다.
헌치부(5,6)는 헌치 및 헌치에 인접한 상부 슬래브 및 벽체의 일부 영역을 포함하는데, 이 부분이 상대적으로 하중이 적게 작용하므로 역방향 하중의 반력을 받을 수 있는 여유가 있다. 도 5의 (가)는 하나의 재하판(20)을 이용한 실시예이며, (나)와 (다)는 두 개의 재하판(30,40)을 이용한 실시예를 보여주고 있는데 이러한 재하판의 수는 원하는 역방향 하중의 위치에 따라 선택적으로 적용 가능하다. 또한 도 5의 실시예에서와 같이 앵커부재의 위치는 헌치부(5,6) 내에서 이동이 가능하고, 앵커부재의 수는 설계된 하중을 받을 수 있도록 선택하여 적용할 수 있다.
도 6은 도 5의 실시예에 따라 박스구조체(1)에 가해지는 하중의 변화를 설명한 것으로 단순화 된 박스 구조체(300)의 벽체(302,303)와 상부슬래브(304)에 역방향 하중(311,312)과 반력(351, 352)이 작용하는 것을 개념적으로 보여주고 있다. 이러한 역방향 하중은 구조물이 현재 받고 있는 하중을 경감시키는 역할을 하게 되고, 보강 후 보강 구조물이 일정한 하중을 분담하는 것이 가능하게 한다. 반력은 상대적으로 여유가 있는 축방향 하중으로 작용하게 되므로 보강 후 전체 구조물의 하중 분담이 효율적으로 이루어질 수 있다.
도 7은 중앙부가 위쪽으로 볼록한 형태의 수평형 재하부재(53,63,73)를 활용한 실시예로, 제1헌치부(5)에서 제2헌치부(6)까지 상부 슬래브(4)의 내측면(400)를 따라 배치되고, 중앙부가 위쪽으로 볼록하게 휘어져 상부 슬래브(4)의 내측면(400)에 접촉하는 수평형 재하부재(53,63,73)와, 일단부는 상기 제1헌치부(5)에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재(53,63,73)의 일단부에 고정되는 제1b앵커부재(51,61,71) 및 일단부는 상기 제2헌치부(6)에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 타단부에 고정되는 제2b앵커부재(52,62,72)를 포함함으로써, 상부슬래브(4)의 내측면(400)에 접촉하는 수평형 재하부재(53,63,73)의 위로 볼록한 중앙부에 의해 상부 슬래브에 상재하중과 반대 방향의 하중이 가해지게 된다. 도 7의 (가)(나)(다)는 앵커부재의 위치와 수가 다른 실시예를 각각 나타내고 있으며, 앵커부재의 위치는 헌치부(5,6) 내에서 이동이 가능하고, 앵커부재의 수는 설계된 하중을 받을 수 있도록 선택하여 적용할 수 있다.
도 8은 중간에 벽체 혹은 기둥이 있는 박스 구조체(1')에 대한 실시예를 나타내고 있는데, 통상 이러한 박스 구조체를 2련 박스 구조체라고 한다. 이 경우에는 한쪽의 벽체(2,3)에는 수평토압이 가해지지만 나머지 한쪽의 벽체(2',3')에는 수평토압이 가해지지 않는다. 그러나, 이러한 경우에도 상기한 본 발명의 보강 구조물을 그대로 적용할 수 있는데, 두 개의 독립적인 박스 구조체로 보고 각각에 별도의 보강 구조물을 적용하면 된다. 도 8에서는 재하판(80,90)과 수평형 재하부재(83,93)를 이용한 실시예를 나타내고 있지만, 2련 박스 구조체에 대해서도 본 발명의 보강 구조물을 다양하게 적용할 수 있다.
본 발명의 경사형 재하부재 및 수평형 재하부재는 강성이 큰 I형강, H형강, T형강, C형강 중에서 선택된 골격부(501)와 골격부의 외면을 감싸는 튜브 형태의 방수막(502)과 골격부와 방수막 사이의 공간을 채우는 채움재(503)를 포함하는 복합구조체를 형성하여 골격부의 부식을 방지하고 전체 재하부재의 강성을 높여줄 수 있다. 도 9의 (가)(나)(다)는 이러한 과정을 단면도로 표현한 것으로 (가)는 H형강의 모습이며, (나)는 H형강에 튜브 형태의 방수막(502)을 씌운 단면도이며, (다)는 채움재(503)를 채운 단면을 보여주고 있다. 채움재로는 시간 경화성이 있는 시멘트 밀크, 모르타르, 에폭시 등의 합성수지 등 다양한 재료를 이용할 수 있다.
도 5, 도 7 및 도 8에서는 도 3의 (나)에서와 같은 브라켓에 대한 상세는 표현하지 않았으나, 재하부재와 앵커부재의 연결 혹은 결합을 보조하는 브라켓들은 재하부재와 앵커부재의 설계에 따라 적합하게 연결 혹은 고정의 기능을 할 수 있도록 다양한 형태로 적용이 가능할 것이다.
본 발명의 박스 구조체 보강 방법은 헌치부에 적어도 두 개 이상의 앵커부재의 일단부를 매입하는 단계와, 상기 매입된 앵커부재의 타단부에 긴장력을 도입한 상태에서 재하부재를 고정하는 단계 및 상기 재하부재의 골격부와 방수막의 사이 공간에 채움재를 채우는 단계를 포함하여 용이하게 지하에 매설된 박스 구조체를 보강할 수 있다.
범용 전산구조해석 프로그램인 ABAQUS를 이용한 해석 결과 보강 위치에 따라 차이가 있지만 보강재가 박스 구조체(1)에 가한 역방향 하중의 크기에 비례하여 안전성이 증가함을 확인할 수 있었다.
본 발명의 보강 구조물 및 보강 방법을 이용하여 기존에 박스 구조체가 받고 있던 하중의 일부를 보강 구조물이 분담하게 되어 상대적으로 취약한 박스 구조체의 상부 슬래브를 효과적으로 보강할 수 있고, 보강 구조물에 의해 발생하는 반력은 상대적으로 여유가 있는 헌치부에 작용하게 되므로 전체적인 구조체의 효율을 높일 수 있다.
1, 1': 박스 구조체 2, 3, 2', 3': 벽체 4: 상부 슬래브
5: 제1헌치부 6: 제2헌치부
7, 8: 수평토압 9: 상재하중
11: 제1a앵커부재 12: 제2a앵커부재 13: 경사형 재하부재
101, 102: 평판재 103, 104: 고정수단 105: 연결수단
110: 경사형 재하부재에 대한 법선
200: 단순화 된 박스 구조체
202, 203: 벽체 204: 상부 슬래브
211, 212: 역방향 하중 221, 222: 역방향 하중
251, 252: 반력
20, 30, 40: 재하판
21, 31, 41: 제1b앵커부재 22, 32, 42: 제2b앵커부재
23, 33, 43: 수평형 재하부재
300: 단순화 된 박스 구조체
302, 303: 벽체 304: 상부 슬래브
311, 312: 역방향 하중 351, 352: 반력
51, 61, 71: 제1b앵커부재 52, 62, 72: 제2b앵커부재
53, 63, 73: 중앙부가 위로 볼록한 수평형 재하부재
400: 상부 슬래브의 내측면
80, 90: 재하판
81, 91: 제1b앵커부재 82, 92: 제2b앵커부재
83, 93: 수평형 재하부재
501: 재하부재의 골격부
502: 방수막 503: 채움재

Claims (6)

  1. 지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질의 박스 구조체를 보강하는 보강 구조물에 있어서,
    상기 박스 구조체의 상부 슬래브에 접촉하여 상부 슬래브에 작용하는 상재하중에 대한 역방향 하중을 제공하는 재하부재와,
    상기 재하부재에 일측이 결합되고, 타측은 상기 박스 구조체의 헌치부에 매입 고정되어 상기 재하부재를 당긴 상태에서 고정하는 두 개 이상의 앵커부재를 포함하는 지하 박스 구조체 보강 구조물.
  2. 지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질 박스 구조체를 보강하는 보강 구조물에 있어서,
    상기 박스 구조체의 상부 슬래브에 일단이 접촉하고, 타단은 벽체에 접촉하여 각각 상부슬래브에 작용하는 상재하중과 벽체에 작용하는 수평토압에 대한 역방향 하중을 제공하는 경사형 재하부재와,
    상기 경사형 재하부재에 일측이 결합되고, 타측은 상기 박스 구조체의 헌치부에 매입 고정되어 상기 경사형 재하부재를 당긴 상태에서 고정하는 제1a 및 제2a 앵커부재를 포함하되,
    상기 제1a 및 제2a 앵커부재는 헌치부에 일측을 먼저 고정하고 일정하중으로 긴장한 후 그 타측을 상기 경사형 재하부재에 고정함으로써 상부 슬래브에 상재하중과 반대 방향의 하중을 가하고, 상기 벽체에 수평토압과 반대 방향의 하중을 가하며,
    상기 제1a앵커부재와 제2a앵커부재는 상기 경사형 재하부재의 법선에 대하여 경사지게(5도 내지 15) 매입되는 것을 특징으로 하는 지하 박스 구조체 보강 구조물.
  3. 지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질 박스 구조체를 보강하는 보강 구조물에 있어서,
    상부 슬래브의 내측면에 접촉하는 적어도 하나 이상의 재하판과,
    상기 재하판의 하부에 접촉하고 제1헌치부에서 제2헌치부까지 상기 상부 슬래브의 내측면을 따라 배치되는 수평형 재하부재와,
    일단부는 상기 제1헌치부에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 일단부에 고정되는 제1b앵커부재 및
    일단부는 상기 제2헌치부에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 타단부에 고정되는 제2b앵커부재를 포함하되,
    상기 재하판에 의해 상기 상부 슬래브에 상재하중과 반대 방향의 하중이 가해지는 것을 특징으로 하는 지하 박스 구조체 보강 구조물.
  4. 지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질 박스 구조체를 보강하는 보강 구조물에 있어서,
    제1헌치부에서 제2헌치부까지 상부 슬래브의 내측면를 따라 배치되고, 중앙부가 위쪽으로 볼록하게 휘어져 상부 슬래브의 내측면에 접촉하는 수평형 재하부재와,
    일단부는 상기 제1헌치부에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 일단부에 고정되는 제1b앵커부재 및
    일단부는 상기 제2헌치부에 고정되며 긴장력이 도입된 상태로 타단부가 상기 수평형 재하부재의 타단부에 고정되는 제2b앵커부재를 포함하되,
    상기 상부슬래브와 접촉하는 수평형 재하부재의 접촉면에 의해 상기 상부 슬래브에 상재하중과 반대 방향의 하중이 가해지는 것을 특징으로 하는 지하 박스 구조체 보강 구조물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재하부재(경사형 재하부재 및 수평형 재하부재를 포함)는 I형강, H형강, T형강, C형강 중에서 선택된 골격부와
    상기 골격부의 외면을 감싸는 튜브 형태의 방수막 및
    상기 골격부와 상기 방수막의 사이 공간에 채워지는 채움재를 포함하는 복합구조체인 것을 특징으로 하는 지하 박스 구조체 보강 구조물.
  6. 지중에 매설되어 상부의 상재하중과 측면의 수평토압을 지지하는 철근 콘크리트 재질 박스 구조체를 보강하는 보강 방법에 있어서,
    헌치부에 적어도 두 개 이상의 앵커부재의 일단부를 매입하는 단계와,
    상기 매입된 앵커부재의 타단부에 긴장력을 도입한 상태에서 재하부재를 고정하는 단계 및
    상기 재하부재의 골격부와 방수막의 사이 공간에 채움재를 채우는 단계를 포함하는 지하 박스 구조체 보강 방법.
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