KR20230092396A

KR20230092396A - 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물 및 그 시공 방법

Info

Publication number: KR20230092396A
Application number: KR1020210181737A
Authority: KR
Inventors: 정규산; 서동우
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-26
Anticipated expiration: 2041-12-17
Also published as: KR102598284B1

Abstract

콘크리트 빔 또는 거더와 같은 콘크리트 구조물의 보강을 위한 외부 프리텐션 보강 공법에 있어서 앵커볼트 및 타설 콘크리트를 사용하여 긴장재를 콘크리트 모체에 용이하게 매립할 수 있고, 또한, 콘크리트 모체 하부의 긴장재에 프리스트레스를 도입한 후 타설 콘크리트 단부에 노출된 긴장재를 절단함으로써, 정착장치를 탈거하여 재사용할 수 있고, 이에 따라 시공 비용을 절감할 수 있으며, 또한, 콘크리트 모체 하부에 앵커볼트 시공시, 앵커볼트 결합용 브래킷을 함께 사용함으로써 콘크리트 모체와 타설 콘크리트와의 부착력을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 긴장재의 프리스트레스 전달력을 증가시킬 수 있는, 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물 및 그 시공 방법이 제공된다.

Description

외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물 및 그 시공 방법 {TENDON BURIED CONCRETE STRUCTURE FOR EXTERNAL PRE-TENSIONING REINFORCEMENT, AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 콘크리트 구조물의 보강을 위한 외부 프리텐션 보강(External Pre-tensioning Reinforcement) 공법에 있어서 앵커볼트 및 타설 콘크리트를 사용하여 긴장재를 콘크리트 모체에 매립하는, 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 기술에 따른 프리스트레스 도입에 의한 콘크리트 구조물의 보강 방법은, 콘크리트 구조물의 단부 외면에 돌출 설치된 정착장치를 이용하여 긴장재를 긴장한 후 정착장치에 정착시키는 방식으로 이루어진다.

도 1은 종래의 기술에 따른 콘크리트 구조물의 보강 방법으로서, 콘크리트 빔에 사용되는 정착장치의 설치를 나타내는 사시도이다.

종래의 기술에 따른 콘크리트 구조물의 보강 방법의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 교량(11)의 콘크리트 보(12), 예를 들면, 거더의 양 단부 측면에 정착장치 브래킷(14, 14')을 고정 설치하고 긴장재(17)를 배치한다. 이러한 긴장재(17)의 일단은 일측의 정착장치 브래킷(14')에 정착되고, 상기 긴장재(17)의 타단은 타측의 정착장치 브래킷(14)에 설치된 유압잭(19)에 의하여 긴장된다.

즉, 브래킷(14, 14')을 정착장치로 사용하고, 유압잭(19)을 이용하여 긴장재(17)를 긴장하는 방식이라 할 수 있다.

그런데 종래의 기술에 따른 콘크리트 구조물의 보강 방법은 콘크리트 구조물의 외면에 정착장치가 외부로 돌출되므로 보강 후에 콘크리트 구조물의 외관이 나빠지는 단점이 있다. 즉, 외부 긴장 보강 공법은 거더마다 단부에 정착장치를 필요로 하며, 이때, 정착장치는 강재로 제작되어 비용이 비싸며, 외부 긴장에 의한 공법은 강봉, 강선, 강연선 등의 보강재가 외부로 노출되어 부식 및 파손 위험이 있고 유지관리에 애로사항이 많다.

구체적으로, 정착장치는 콘크리트 모체의 양 단부 표면으로부터 돌출되어 설치될 만한 공간이 반드시 확보되어야 하므로, 콘크리트 구조물의 보강 대상면이 이웃한 구조물과 바로 인접해 있는 경우와 같이 콘크리트 구조물의 보강 대상면에 정착장치를 돌출 설치할 공간이 충분하지 못한 경우에 적용에 한계가 있을 수밖에 없다.

특히, 교량의 콘크리트 빔 또는 거더의 경우, 콘크리트 빔 또는 거더의 하면에 정착장치를 설치한 후에 긴장재를 설치하게 되면, 정착장치가 콘크리트 빔 또는 거더의 하부 공간을 차지하게 되고, 그에 따라 형고 확보의 문제가 발생할 수 있게 된다.

또한, 브래킷과 같은 정착장치는 주로 금속재로 제작되는데, 콘크리트 구조물의 외부에 설치되어 강우 등으로 인하여 지속적으로 수분에 노출되므로 브래킷이 쉽게 부식될 수 있으며, 이 경우 녹물이 흘러 콘크리트 구조물의 외관을 해치는 것은 물론이고 정착장치의 파손이 발생하는 경우 보강 효과에 문제가 발생할 수밖에 없다. 이러한 정착장치의 손상은 결국 콘크리트 구조물의 보강력 손실을 가져와서 콘크리트 구조물의 파괴를 야기할 수도 있다.

이때, 상기 긴장재는 통상 텐던(PC 강연선, 강봉 등)을 이용하게 되는데, 최근에는 FRP 긴장재를 이용하여 콘크리트 구조물을 표면 매립 방식으로 보강하는 방법이 소개되어 있다.

도 2는 종래의 기술에 따른 FRP 긴장재를 긴장하여 콘크리트 구조물을 보강하는 표면 매립 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 FRP 긴장재를 긴장하여 콘크리트 구조물을 보강하는 방법은, 콘크리트 구조물 바닥면에 형성시킨 오목홈에 매립되는 표면매립 정착장치와 FRP 긴장재용 긴장장치를 이용하여 FRP 긴장재에 긴장력을 도입하고, 상기 오목홈에 그라우팅재를 충진 시키는 방식을 채택하게 된다.

이러한 종래의 기술에 따른 표면매립 긴장 공법은 콘크리트 구조물에서 보강이 필요한 부분의 외면에 일정깊이로 오목홈을 형성한다. 이러한 오목홈에는 긴장재를 설치한 다음, 콘크리트 구조물의 단부에 설치된 긴장장치를 이용하여 긴장재를 긴장시킨다. 그리고 오목홈에는 충전재를 충전하여 긴장재가 충전재에 완전히 매립되도록 한다. 그리고 충전재가 소정 강도 이상으로 양생되면, 긴장재로부터 긴장장치를 해체하여 콘크리트 구조물에 긴장력을 도입한 후, 긴장재의 불필요한 부분을 제거하여 콘크리트 구조물의 보강을 완료한다. 따라서 종래의 기술에 따른 표면 매립 긴장공법에서 콘크리트 구조물의 공간이 협소한 지점에서도 쉽게 적용되어 긴장재에 긴장력을 부여할 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 표면매립 긴장 공법의 경우, 그 구조가 복잡해지며, 정착장치를 탈거할 수 없다는 한계점이 있다.

한편, 정착장치의 탈부착과 관련된 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1001443호에는 "탈부착 가능한 정착장치를 이용한 합성거더교량의 주거더 연속화 공법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3d는 종래의 기술에 따른 탈부착 가능한 정착장치를 이용한 합성거더교량의 주거더 연속화 공법의 시공 순서도이다.

종래의 기술에 따른 탈부착 가능한 정착장치를 이용한 합성거더교량의 주거더 연속화 공법은, 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 경간장에 맞추어 제작된 주거더(20)를 교각 또는 교대 위에 거치한 다음, 중간교각(21) 위치에서 양쪽 주거더를 연결(22)하여 비합성 연속보 구조가 되도록 한다.

다음으로, 비합성 연속보에 바닥판 하중을 작용시킬 때 생기는 휨모멘트의 변곡점 내에 정착장치(30)를, 도 3b에 도시된 바와 같이, 주거더(20)의 상연에 부착시킨 다음, 정착장치(30)에 프리스트레싱 강재(31)를 설치하여 긴장력(P1)을 도입한다.

이때, 프리스트레싱 강재(31)로는 낱개로 분산된 다수의 강연선을 사용하고, 도입하는 긴장력의 크기는 주거더의 구성재료, 주거더와 바닥판 콘크리트의 자중으로 인한 휨 모멘트의 크기 그리고 경간구성 등을 고려한 상세구조해석을 통해 결정한다.

다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 바닥판 콘크리트(40)를 시공하여 주거더(20)와 합성상태를 형성하도록 하는데, 이때, 정착장치(30) 주변의 일정 구간(41)은 바닥판 콘크리트를 시공하지 않도록 하여 나중에 정착장치(30)의 해체가 가능하게 한다.

다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 바닥판 콘크리트(40)의 양생이 완료되면, 다수의 낱개의 강연선으로 구성된 주거더 상연 측의 프리스트레싱 강재(31)를 가스불 또는 그라인더로 절단하여 정착장치에 가해졌던 긴장력이 바닥판 콘크리트(40)와의 부착력을 통해 주거더에 전달되도록 하여 더 이상 주거더 상연 측의 정착장치의 역할이 필요하지 않게 한다. 이후, 정착장치 주변의 빈 곳(41)을 콘크리트로 충전한다.

종래의 기술에 따른 탈부착 가능한 정착장치를 이용한 합성거더교량의 주거더 연속화 공법의 경우, 중간지점 부근의 주거더에 선행압축력을 도입하기 위한 프리스트레싱 강재를 주거더 외부에 배치함으로써 프리스트레싱 강재의 사용 효율을 증대시킬 수 있고, 프리스트레싱 강재를 고정하는데 필요한 정착장치를 반복 사용할 수 있어 긴장력 도입에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 탈부착 가능한 정착장치를 이용한 합성거더교량의 주거더 연속화 공법의 경우, 프리스트레싱 강재를 고정하는데 필요한 정착장치를 반복사용할 수 있지만, 정착장치에 가해졌던 긴장력을 바닥판 콘크리트와의 부착력을 통해 주거더에 전달하는 방식으로서, 긴장재의 프리스트레스 전달력을 증가시킬 수 없다는 한계가 있다.

대한민국 등록특허번호 제10-529518호(등록일: 2005년 11월 11일), 발명의 명칭: "솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1001443호(등록일: 2010년 12월 8일), 발명의 명칭: "탈부착 가능한 정착장치를 이용한 합성거더교량의 주거더 연속화 공법" 대한민국 등록실용신안번호 제20-268160호(등록일: 2002년 3월 4일), 고안의 명칭: "콘크리트 구조물 보강용 외부강선 정착장치" 대한민국 공개특허번호 제2002-33146호(공개일: 2002년 5월 4일), 발명의 명칭: "철근콘크리트 구조물의 외부 인장재 보강 방법 및 그 구조"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 콘크리트 빔 또는 거더와 같은 콘크리트 구조물의 보강을 위한 외부 프리텐션 보강(External Pre-tensioning Reinforcement) 공법에 있어서 앵커볼트 및 타설 콘크리트를 사용하여 긴장재를 콘크리트 모체에 매립할 수 있는, 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 콘크리트 모체 하부의 긴장재에 프리스트레스를 도입한 후 타설 콘크리트 단부에 노출된 긴장재를 절단함으로써, 정착장치를 탈거하여 재사용할 수 있는, 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 콘크리트 모체 하부에 앵커볼트를 시공 시, 앵커볼트 결합용 브래킷을 함께 사용함으로써 콘크리트 모체와 타설 콘크리트와의 부착력을 향상시킬 수 있는, 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물은, 외부 프리텐션 보강을 위한 콘크리트 구조물에 있어서, 외부 프리텐션 보강을 위한 콘크리트로 형성되고, 앵커볼트가 체결되는 앵커볼트 체결홀이 소정 간격으로 형성된 콘크리트 모체; 상기 콘크리트 모체에 형성된 천공홀에 체결되고, 앵커볼트; 긴장재를 정착시킬 수 있도록 상기 콘크리트 모체의 하부 또는 측면 양단에 설치되는 정착장치; 상기 콘크리트 모체의 하부 또는 측면에 배치되고 긴장력 도입장치를 사용하여 상기 정착장치에 정착되고, 긴장재; 및 상기 긴장재가 매립되도록 상기 콘크리트 모체 하부에 타설되는 타설 콘크리트를 포함하되, 상기 긴장재는 상기 타설 콘크리트의 양생 이후 노출된 단부가 절단되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 콘크리트 모체의 외부 프리텐션 보강에 따라 상기 긴장재가 상기 타설 콘크리트 내에 양측 단부가 절단되어 매립되고, 상기 정착장치는 재사용할 수 있도록 상기 타설 콘크리트의 양생 후에 탈거되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 앵커볼트는 상기 콘크리트 모체와 상기 타설 콘크리트의 부착 및 상기 긴장재의 프리스트레스 전달력을 상기 콘크리트 모체에 전달하기 위하여 상기 콘크리트 모체에 체결 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물은, 상기 앵커볼트와 결합하며, 상기 앵커볼트와 함께 상기 콘크리트 모체의 하부 또는 측면에 체결되는 앵커볼트 결합용 브래킷을 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 앵커볼트 결합용 브래킷은, 상기 앵커볼트가 관통할 수 있도록 앵커볼트 관통홀이 형성된 강재 플레이트로서, 상기 앵커볼트 관통홀을 통해 상기 앵커볼트가 삽입되며, 상기 앵커볼트와 함께 상기 콘크리트 모체 하부에 시공되는 브래킷 몸체; 및 강재 플레이트로서, 상기 브래킷 몸체의 양측면에 절곡 형성되는 브래킷 절곡부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 브래킷 절곡부는 상기 타설 콘크리트와의 부착력 향상을 위해 상기 타설 콘크리트가 관통하여 결합하는 다수의 타설 콘크리트 결합홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 정착장치는, 수평으로 배치되는 강재 플레이트로서 상부 일측에 정착판이 연결되고, 상부 타측에 엔드 플레이트가 연결되는 수평 플레이트; 상기 수평 플레이트의 하부에 수직으로 연결되는 강재 플레이트로서 케미컬앵커가 괸통할 수 있도록 케미컬 앵커볼트 체결홀이 형성되는 수직 플레이트; 상기 수평 플레이트의 상부 일측에 배치되고, 상기 긴장재가 관통하여 정착될 수 있도록 긴장재 관통홀이 형성되는 정착판; 상기 정착판에 대향하여 상기 수평 플레이트의 상부 타측에 형성되는 엔드 플레이트; 상기 정착장치의 수평방향 보강을 위한 강재 플레이트로서 상기 정착판 및 엔드 플레이트 사이에 배치되는 제1 보강판; 상기 정착장치의 수직방향 보강을 위한 강재 플레이트로서 상기 수평 플레이트 및 수직 플레이트 사이에 배치되는 제2 보강판; 및 상기 정착장치의 수직 플레이트를 상기 콘크리트 모체 상에 고정시키는 앵커볼트로서, 상기 수직 플레이트에 형성된 케미컬 앵커볼트 체결홀을 관통하여 상기 콘크리트 모체 상에 체결되는 케미컬앵커를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 긴장재는 보강재로서 강선, 강연선 또는 강봉으로 형성될 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법은, 외부 프리텐션 보강을 위한 콘크리트 구조물의 시공 방법에 있어서, a) 외부 프리텐션 보강을 위해 콘크리트 모체 하부에 소정 간격으로 앵커볼트 체결홀을 형성하는 단계; b) 상기 콘크리트 모체 하부에 형성된 앵커볼트 체결홀에 앵커볼트를 체결하는 단계; c) 상기 콘크리트 모체 하부 양단에 정착장치를 각각 배치하는 단계: d) 상기 정착장치 양단에 긴장재를 배치하고 소정의 긴장력으로 긴장하는 단계; e) 상기 긴장재가 매립되도록 상기 콘크리트 모체 하부에 타설 콘크리트를 도포하고 양생시키는 단계; f) 상기 타설 콘크리트 측면으로 노출된 상기 긴장재의 단부를 각각 절단하는 단계; 및 g) 상기 정착장치의 재사용을 위해 상기 정착장치를 상기 콘크리트 모체로부터 탈거하는 단계를 포함하되, 상기 긴장재는 상기 타설 콘크리트의 양생 이후 노출된 단부가 절단되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 b) 단계에서 상기 앵커볼트는 앵커볼트 결합용 브래킷과 함께 체결되며, 상기 앵커볼트 결합용 브래킷은 상기 앵커볼트가 삽입되는 앵커볼트 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 콘크리트 빔 또는 거더와 같은 콘크리트 구조물의 보강을 위한 외부 프리텐션 보강 공법에 있어서 앵커볼트 및 타설 콘크리트를 사용하여 긴장재를 콘크리트 모체에 용이하게 매립할 수 있다.

본 발명에 따르면, 콘크리트 모체 하부의 긴장재에 프리스트레스를 도입한 후 타설 콘크리트 단부에 노출된 긴장재를 절단함으로써, 정착장치를 탈거하여 재사용할 수 있고, 이에 따라 시공 비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 콘크리트 모체 하부에 앵커볼트 시공시, 앵커볼트 결합용 브래킷을 함께 사용함으로써 콘크리트 모체와 타설 콘크리트와의 부착력을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 긴장재의 프리스트레스 전달력을 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 콘크리트 구조물의 보강 방법으로서, 콘크리트 빔에 사용되는 정착장치의 설치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 FRP 긴장재를 긴장하여 콘크리트 구조물을 보강하는 표면 매립 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 종래의 기술에 따른 탈부착 가능한 정착장치를 이용한 합성거더교량의 주거더 연속화 공법의 시공 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물에서 앵커볼트 결합용 브래킷을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물에서 정착장치의 측면도, 정면도 및 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물을 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물은, 콘크리트 모체(230), 앵커볼트(110), 앵커볼트 결합용 브래킷(120), 정착장치(130), 긴장재(140) 및 타설 콘크리트(150)를 포함하여 구성된다.

콘크리트 모체(230)는 외부 프리텐션 보강을 위한 콘크리트로 형성된 모체로서, 예를 들면, 상기 콘크리트 모체(230)는 교대 또는 교각(210)과 교량받침(220) 상에 거치되는 콘크리트 빔 또는 거더일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 상기 콘크리트 모체(230)의 하부 또는 측면에 앵커볼트(110)가 체결될 수 있도록 소정 간격으로 앵커볼트 체결홀이 형성된다.

앵커볼트(110)는 상기 콘크리트 모체(230)에 형성된 천공홀에 체결된다. 이때, 상기 콘크리트 모체(230)와 타설 콘크리트(150)의 부착 및 긴장재(140)의 프리스트레스 전달력을 상기 콘크리트 모체(230)에 전달하기 위하여 상기 앵커볼트(110)를 상기 콘크리트 모체(230)에 체결 시공한다.

앵커볼트 결합용 브래킷(120)은 상기 앵커볼트(110)와 결합하며, 상기 앵커볼트(110)와 함께 상기 콘크리트 모체(230)의 하부 또는 측면에 체결된다.

정착장치(130)는 긴장재(140)를 정착시킬 수 있도록 상기 콘크리트 모체(230)의 하부 또는 측면 양단에 설치된다. 이때, 상기 정착장치(130)는 긴장재(140)의 절단 이후 탈거될 수 있고, 이에 따라 재사용될 수 있다.

긴장재(140)는 보강재로서, 상기 콘크리트 모체(230)의 하부 또는 측면에 배치되고 긴장력 도입장치를 사용하여 상기 정착장치(130)에 정착된다. 예를 들면, 상기 긴장재(140)는 강선, 강연선 또는 강봉일 수 있다. 이때, 상기 긴장재(140)는 타설 콘크리트(150)의 양생 이후 노출된 단부가 절단된다. 즉, 상기 콘크리트 모체(230)의 프리텐션 보강 이후, 상기 긴장재(140)가 타설 콘크리트(150) 내에 매립된 후 상기 정착장치(130)를 탈거함으로써 콘크리트 구조물, 예를 들면, 콘크리트 빔 또는 거더의 미관을 우수하게 유지할 수 있고, 정착장치를 재사용함으로써 시공 비용을 절감할 수 있다.

타설 콘크리트(150)는 상기 긴장재(140)가 매립되도록 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 타설된다. 구체적으로, 상기 타설 콘크리트(150)는 상기 긴장재(140)에 긴장력을 도입하여 정착장치(130)에 정착시킨 후 상기 긴장재(140)가 매립되도록 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 타설된다. 이때, 상기 타설 콘크리트(150)는 숏크리트일 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 경우, 상기 콘크리트 모체(230)에 상기 타설 콘크리트(150)의 부착 성능을 높이고 긴장재(140)의 프리스트레스 전달력을 콘크리트 모체(230)에 전달하기 위한 앵커볼트(110)가 체결되며, 상기 앵커볼트(110)와 결합되는 앵커볼트 결합용 브래킷(120)을 상기 앵커볼트(110)와 함께 시공함으로써, 타설 콘크리트와의 부착력을 향상시킬 수 있고, 진장재의의 프리스트레스전달력을 향상시킬 수 있다.

다시 말하면, 콘크리트 구조물에 탈부착 가능한 정착장치를 배치하고, 긴장재를 배치한 후 긴장력을 도입하고, 이후, 콘크리트를 타설 및 양생시킨 후 긴장재를 절단한 뒤 정착장치를 탈거하여 콘크리트 구조물에 프리텐션 공법을 도입하여 급속으로 콘크리트 구조물의 손상 및 열화부를 보강할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물에서 앵커볼트 결합용 브래킷을 구체적으로 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물에서 앵커볼트 결합용 브래킷(120)은 브래킷 몸체(121) 및 브래킷 절곡부(122, 123)를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

브래킷 몸체(121)는 상기 앵커볼트(110)가 관통할 수 있도록 앵커볼트 관통홀(h2)이 형성된 강재 플레이트로서, 상기 앵커볼트 관통홀(h2)을 통해 상기 앵커볼트(110)가 삽입되며, 상기 앵커볼트(110)와 함께 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 시공된다.

브래킷 절곡부(122, 123)는 상기 브래킷 몸체(121)의 양측면에 절곡 형성되는 강재 플레이트로서, 상기 타설 콘크리트(150)의 부착력 향상을 위해 각각 다수의 타설 콘크리트 결합홀(h3)이 형성된다. 즉, 상기 타설 콘크리트(150)는 상기 타설 콘크리트 결합홀(h3) 내에 타설된다.

한편, 도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물에서 정착장치의 측면도, 정면도 및 평면도이다.

도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물에서 정착장치(130)는, 수평 플레이트(131), 수직 플레이트(132), 정착판(133), 엔드 플레이트(134), 제1 보강판(135), 제2 보강판(136) 및 케미컬앵커(137)를 포함할 수 있다.

수평 플레이트(131)는 수평으로 배치되는 강재 플레이트로서 상부 일측에 정착판(133)이 연결되고, 상부 타측에 엔드 플레이트(134)가 연결된다.

수직 플레이트(132)는 상기 수평 플레이트(131)의 하부에 수직으로 연결되는 강재 플레이트로서 케미컬앵커(137)가 괸통할 수 있도록 케미컬 앵커볼트 체결홀(h4)이 형성된다.

정착판(133)은 상기 수평 플레이트(131)의 상부 일측에 배치되고, 상기 긴장재(140)가 관통하여 정착될 수 있도록 긴장재 관통홀(h5)이 형성된다.

엔드 플레이트(134)는 상기 정착판(133)에 대향하여 상기 수평 플레이트(131)의 상부 타측에 형성된다.

제1 보강판(135)는 상기 정착장치(130)의 수평방향 보강을 위한 강재 플레이트로서 상기 정착판(133) 및 엔드 플레이트(134) 사이에 배치된다.

제2 보강판(136)은 상기 정착장치(130)의 수직방향 보강을 위한 강재 플레이트로서 상기 수평 플레이트(131) 및 수직 플레이트(132) 사이에 배치된다.

케미컬앵커(137)는 상기 정착장치(130)의 수직 플레이트(132)를 상기 콘크리트 모체(230) 상에 고정시키는 앵커볼트로서, 상기 수직 플레이트(132)에 형성된 케미컬 앵커볼트 체결홀(h4)을 관통하여 상기 콘크리트 모체(230) 상에 체결된다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물에 따르면, 콘크리트 모체 하부의 긴장재에 프리스트레스를 도입한 후 타설 콘크리트 단부에 노출된 긴장재를 절단함으로써, 정착장치를 탈거하여 재사용할 수 있고, 이에 따라 시공 비용을 절감할 수 있으며, 또한, 콘크리트 모체 하부에 앵커볼트 시공시, 앵커볼트 결합용 브래킷을 함께 사용함으로써 콘크리트 모체와 타설 콘크리트와의 부착력을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 긴장재의 프리스트레스 전달력을 증가시킬 수 있다.

[외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법]

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법을 나타내는 동작흐름도이고, 도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.

도 7, 도 8a 내지 도 8f를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법은, 먼저, 외부 프리텐션 보강을 위해 콘크리트 모체(230) 하부에 소정 간격으로, 도 5에 도시된 바와 같이 앵커볼트 체결홀(h1)을 형성한다(S110). 여기서, 상기 콘크리트 모체(230)는 교대 또는 교각(210)과 교량받침(220) 상에 거치되는 콘크리트 빔 또는 거더일 수 있다.

다음으로, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 형성된 앵커볼트 체결홀(h1)에 앵커볼트(110)를 체결한다(S120). 이때, 상기 앵커볼트(110)는 앵커볼트 결합용 브래킷(120)과 함께 체결할 수 있다. 구체적으로, 상기 앵커볼트 결합용 브래킷(120)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 브래킷 몸체(121) 및 브래킷 절곡부(122, 123)로 이루어지며, 상기 브래킷 몸체(121)에는 상기 앵커볼트(110)가 관통하는 앵커볼트 관통홀(h2)이 형성되고, 또한, 상기 브래킷 절곡부(122, 123)에는 다수의 타설 콘크리트 결합홀(h3)이 형성됨에 따라, 타설 콘크리트(150)와 용이하게 결합할 수 있다. 구체적으로, 브래킷 몸체(121)는 상기 앵커볼트(110)가 관통할 수 있도록 앵커볼트 관통홀(h2)이 형성된 강재 플레이트로서, 상기 앵커볼트 관통홀(h2)을 통해 상기 앵커볼트(110)가 삽입되며, 상기 앵커볼트(110)와 함께 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 시공된다. 또한, 상기 브래킷 절곡부(122, 123)는 상기 브래킷 몸체(121)의 양측면에 절곡 형성되는 강재 플레이트로서, 상기 타설 콘크리트(150)의 부착력 향상을 위해 각각 다수의 타설 콘크리트 결합홀(h3)이 형성된다.

다음으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 콘크리트 모체(230) 하부 양단에 정착장치(130)를 각각 배치한다(S130). 여기서, 상기 정착장치(130)는, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 수평 플레이트(131), 수직 플레이트(132), 정착판(133), 엔드 플레이트(134), 제1 보강판(135), 제2 보강판(136) 및 케미컬앵커(137)를 포함할 수 있다.

다음으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 정착장치(130) 양단에 긴장재(140)를 배치하고 긴장력 도입장치를 사용하여 소정의 긴장력으로 긴장한다(S140). 여기서, 상기 긴장재(140)는 보강재로서, 강선, 강연선 또는 강봉일 수 있다.

다음으로, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 긴장재(140)가 매립되도록 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 타설 콘크리트(150)를 도포하고 양생시킨다(S150). 여기서, 상기 타설 콘크리트(150)로서 숏크리트를 도포할 수 있다.

다음으로, 도 8e에 도시된 바와 같이, 상기 타설 콘크리트(150) 측면으로 노출된 상기 긴장재(140)의 단부를 각각 절단한다(S160). 이때, 상기 긴장재(140)의 단부 절단면이 노출되어 부식이 발생할 수 있으므로, 상기 타설 콘크리트(150) 양측면을 표면 처리하여 마감할 수 있다.

다음으로, 도 8f에 도시된 바와 같이, 상기 정착장치(130)의 재사용을 위해 상기 정착장치(130)를 상기 콘크리트 모체(230)로부터 탈거한다(S170). 즉, 상기 정착장치(130)는 상기 콘크리트 모체(230)에 고착되는 것이 아니라. 상기 긴장재(140)를 절단함에 따라 상기 콘크리트 모체(230)로부터 탈거되어 재사용할 수 있으므로, 시공 비용을 절감시킬 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 콘크리트 빔 또는 거더와 같은 콘크리트 구조물의 보강을 위한 외부 프리텐션 보강 공법에 있어서 앵커볼트 및 타설 콘크리트를 사용하여 긴장재를 콘크리트 모체에 용이하게 매립할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

210: 교각 또는 교대 220: 교량받침(교좌장치)
230: 콘크리트 모체 110: 앵커볼트
120: 앵커볼트 결합용 브래킷 130: 정착장치
140: 긴장재 150: 타설 콘크리트
121: 브래킷 몸체 122. 123: 브래킷 절곡부
131: 수평 플레이트 132: 수직 플레이트
133: 정착판 134: 엔드 플레이트
135 제1 보강판 136: 제2 보강판
137: 케미컬앵커 h1: 앵커볼트 체결홀
h2: 앵커볼트 관통홀 h3: 타설 콘크리트 결합홀
h4: 케미컬 앵커볼트 체결홀 h5: 긴장재 관통홀

Claims

외부 프리텐션 보강을 위한 콘크리트 구조물에 있어서,
외부 프리텐션 보강을 위한 콘크리트로 형성되고, 앵커볼트(110)가 체결되는 앵커볼트 체결홀이 소정 간격으로 형성된 콘크리트 모체(230);
상기 콘크리트 모체(230)에 형성된 천공홀에 체결되고, 앵커볼트(110);
긴장재(140)를 정착시킬 수 있도록 상기 콘크리트 모체(230)의 하부 또는 측면 양단에 설치되는 정착장치(130);
상기 콘크리트 모체(230)의 하부 또는 측면에 배치되고 긴장력 도입장치를 사용하여 상기 정착장치(130)에 정착되고, 긴장재(140); 및
상기 긴장재(140)가 매립되도록 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 타설되는 타설 콘크리트(150)
를 포함하되,
상기 긴장재(140)는 상기 타설 콘크리트(150)의 양생 이후 노출된 단부가 절단되는 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물.
제1항에 있어서,
상기 콘크리트 모체(230)의 외부 프리텐션 보강에 따라 상기 긴장재(140)가 상기 타설 콘크리트(150) 내에 양측 단부가 절단되어 매립되고, 상기 정착장치(130)는 재사용할 수 있도록 상기 타설 콘크리트(150)의 양생 후에 탈거되는 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물.
제1항에 있어서,
상기 앵커볼트(110)는 상기 콘크리트 모체(230)와 상기 타설 콘크리트(150)의 부착 및 상기 긴장재(140)의 프리스트레스 전달력을 상기 콘크리트 모체(230)에 전달하기 위하여 상기 콘크리트 모체(230)에 체결 시공되는 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물.
제1항에 있어서,
상기 앵커볼트(110)와 결합하며, 상기 앵커볼트(110)와 함께 상기 콘크리트 모체(230)의 하부 또는 측면에 체결되는 앵커볼트 결합용 브래킷(120)을 추가로 포함하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물.
제4항에 있어서, 상기 앵커볼트 결합용 브래킷(120)은,
상기 앵커볼트(110)가 관통할 수 있도록 앵커볼트 관통홀(h2)이 형성된 강재 플레이트로서, 상기 앵커볼트 관통홀(h2)을 통해 상기 앵커볼트(110)가 삽입되며, 상기 앵커볼트(110)와 함께 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 시공되는 브래킷 몸체(121); 및
강재 플레이트로서, 상기 브래킷 몸체(121)의 양측면에 절곡 형성되는 브래킷 절곡부(122, 123)를 포함하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물.
제5항에 있어서,
상기 브래킷 절곡부(122, 123)는 상기 타설 콘크리트(150)와의 부착력 향상을 위해 상기 타설 콘크리트(150)가 관통하여 결합하는 다수의 타설 콘크리트 결합홀(h3)이 형성된 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물.
제1항에 있어서, 상기 정착장치(130)는,
수평으로 배치되는 강재 플레이트로서 상부 일측에 정착판(133)이 연결되고, 상부 타측에 엔드 플레이트(134)가 연결되는 수평 플레이트(131);
상기 수평 플레이트(131)의 하부에 수직으로 연결되는 강재 플레이트로서 케미컬앵커(137)가 괸통할 수 있도록 케미컬 앵커볼트 체결홀(h4)이 형성되는 수직 플레이트(132);
상기 수평 플레이트(131)의 상부 일측에 배치되고, 상기 긴장재(140)가 관통하여 정착될 수 있도록 긴장재 관통홀(h5)이 형성되는 정착판(133);
상기 정착판(133)에 대향하여 상기 수평 플레이트(131)의 상부 타측에 형성되는 엔드 플레이트(134);
상기 정착장치(130)의 수평방향 보강을 위한 강재 플레이트로서 상기 정착판(133) 및 엔드 플레이트(134) 사이에 배치되는 제1 보강판(135);
상기 정착장치(130)의 수직방향 보강을 위한 강재 플레이트로서 상기 수평 플레이트(131) 및 수직 플레이트(132) 사이에 배치되는 제2 보강판(136); 및
상기 정착장치(130)의 수직 플레이트(132)를 상기 콘크리트 모체(230) 상에 고정시키는 앵커볼트로서, 상기 수직 플레이트(132)에 형성된 케미컬 앵커볼트 체결홀(h4)을 관통하여 상기 콘크리트 모체(230) 상에 체결되는 케미컬앵커(137)를 포함하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물.
제1항에 있어서,
상기 긴장재는 보강재로서 강선, 강연선 또는 강봉으로 형성되는 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물.
외부 프리텐션 보강을 위한 콘크리트 구조물의 시공 방법에 있어서,
a) 외부 프리텐션 보강을 위해 콘크리트 모체(230) 하부에 소정 간격으로 앵커볼트 체결홀(h1)을 형성하는 단계;
b) 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 형성된 앵커볼트 체결홀에 앵커볼트(110)를 체결하는 단계;
c) 상기 콘크리트 모체(230) 하부 양단에 정착장치(130)를 각각 배치하는 단계:
d) 상기 정착장치(130) 양단에 긴장재(140)를 배치하고 소정의 긴장력으로 긴장하는 단계;
e) 상기 긴장재(140)가 매립되도록 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 타설 콘크리트(150)를 도포하고 양생시키는 단계;
f) 상기 타설 콘크리트(150) 측면으로 노출된 상기 긴장재(140)의 단부를 각각 절단하는 단계; 및
g) 상기 정착장치(130)의 재사용을 위해 상기 정착장치(130)를 상기 콘크리트 모체(230)로부터 탈거하는 단계를 포함하되,
상기 긴장재(140)는 상기 타설 콘크리트(150)의 양생 이후 노출된 단부가 절단되는 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 콘크리트 모체(230)의 외부 프리텐션 보강에 따라 상기 긴장재(140)가 상기 타설 콘크리트(150) 내에 양측 단부가 절단되어 매립되고, 상기 정착장치(130)는 재사용할 수 있도록 상기 타설 콘크리트(150)의 양생 후에 탈거되는 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 앵커볼트(110)는 상기 콘크리트 모체(230)와 상기 타설 콘크리트(150)의 부착 및 상기 긴장재(140)의 프리스트레스 전달력을 상기 콘크리트 모체(230)에 전달하기 위하여 상기 콘크리트 모체(230)에 체결 시공되는 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 b) 단계에서 상기 앵커볼트(110)는 앵커볼트 결합용 브래킷(120)과 함께 체결되며, 상기 앵커볼트 결합용 브래킷(120)은 상기 앵커볼트(110)가 삽입되는 앵커볼트 관통홀(h2)이 형성된 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법.
제12항에 있어서, 상기 앵커볼트 결합용 브래킷(120)은,
상기 앵커볼트(110)가 관통할 수 있도록 앵커볼트 관통홀(h2)이 형성된 강재 플레이트로서, 상기 앵커볼트 관통홀(h2)을 통해 상기 앵커볼트(110)가 삽입되며, 상기 앵커볼트(110)와 함께 상기 콘크리트 모체(230) 하부에 시공되는 브래킷 몸체(121); 및
강재 플레이트로서, 상기 브래킷 몸체(121)의 양측면에 절곡 형성되는 브래킷 절곡부(122, 123)를 포함하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법.
제13항에 있어서,
상기 브래킷 절곡부(122, 123)는 상기 타설 콘크리트(150)와의 부착력 향상을 위해 상기 타설 콘크리트(150)가 관통하여 결합하는 다수의 타설 콘크리트 결합홀(h3)이 형성된 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서, 상기 정착장치(130)는,
수평으로 배치되는 강재 플레이트로서 상부 일측에 정착판(133)이 연결되고, 상부 타측에 엔드 플레이트(134)가 연결되는 수평 플레이트(131);
상기 수평 플레이트(131)의 하부에 수직으로 연결되는 강재 플레이트로서 케미컬앵커(137)가 괸통할 수 있도록 케미컬 앵커볼트 체결홀(h4)이 형성되는 수직 플레이트(132);
상기 수평 플레이트(131)의 상부 일측에 배치되고, 상기 긴장재(140)가 관통하여 정착될 수 있도록 긴장재 관통홀(h5)이 형성되는 정착판(133);
상기 정착판(133)에 대향하여 상기 수평 플레이트(131)의 상부 타측에 형성되는 엔드 플레이트(134);
상기 정착장치(130)의 수평방향 보강을 위한 강재 플레이트로서 상기 정착판(133) 및 엔드 플레이트(134) 사이에 배치되는 제1 보강판(135);
상기 정착장치(130)의 수직방향 보강을 위한 강재 플레이트로서 상기 수평 플레이트(131) 및 수직 플레이트(132) 사이에 배치되는 제2 보강판(136); 및
상기 정착장치(130)의 수직 플레이트(132)를 상기 콘크리트 모체(230) 상에 고정시키는 앵커볼트로서, 상기 수직 플레이트(132)에 형성된 케미컬 앵커볼트 체결홀(h4)을 관통하여 상기 콘크리트 모체(230) 상에 체결되는 케미컬앵커(137)를 포함하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 긴장재는 보강재로서 강선, 강연선 또는 강봉으로 형성되는 것을 특징으로 하는 외부 프리텐션 보강용 긴장재가 매립되는 콘크리트 구조물의 시공 방법.