WO2020235980A1 - 내진 및 면진 보강용 교좌장치 및 이의 설치공법 - Google Patents

내진 및 면진 보강용 교좌장치 및 이의 설치공법 Download PDF

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WO2020235980A1
WO2020235980A1 PCT/KR2020/007202 KR2020007202W WO2020235980A1 WO 2020235980 A1 WO2020235980 A1 WO 2020235980A1 KR 2020007202 W KR2020007202 W KR 2020007202W WO 2020235980 A1 WO2020235980 A1 WO 2020235980A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
support plate
seismic
anchor socket
abutment
bar
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/007202
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
윤필용
Original Assignee
Yoon Pil Yong
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yoon Pil Yong filed Critical Yoon Pil Yong
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/04—Bearings; Hinges
    • E01D19/042—Mechanical bearings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D21/00—Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges

Definitions

  • the present invention even if the buried length of the anchor or anchor socket of the abutment device is insufficient for the normal horizontal and vertical loads applied to the bridge and the horizontal, vertical, and pull-out loads applied during an earthquake, the loads generated at all times and during an earthquake are sufficiently reduced. It relates to a seismic and seismic isolation reinforcement abutment device that can support and its installation method.
  • the vertical load, wind load, earthquake load, and temperature load of the upper structure act on the supporting part of the bridge, and all these loads are transmitted alternately to the lower structure, that is, the bridge, through the abutment device.
  • the bearing part of the bridge is composed of the bridge bearing, concrete concrete, and non-shrinking mortar.
  • the structure of the bridge support consists of an upper plate, a bearing part, and a lower plate (including anchors or anchor sockets), and the bearing part is roughly divided into steel and rubber systems.
  • Supporting concrete is the concrete placed between the coping part of the bridge pier, which is the substructure of the bridge, and the abutment device for inspection and maintenance of the bridge seating system and securing the necessary space, and safety against acupressure stress, rupture stress, and split stress must be secured.
  • the non-shrinking mortar is used to integrate the lower plate and anchor or anchor socket of the abutment device and the supporting concrete with the bridge pier or abutment during the installation process of the abutment device, which is a bridge support.
  • the thickness of the cover placed on the outside of the reinforced concrete is classified according to the strength and environment of the concrete in order to prevent corrosion of the reinforcing bar inside the reinforced concrete. It is common for the piers to have a cover thickness of about 100mm for construction.
  • anchors or anchor sockets of the seating device for earthquakes are more than 100mm in length to accommodate the horizontal force caused by the earthquake, and the general seating device is replaced with a seating device for earthquakes or the seating device is replaced according to maintenance.
  • the reinforcement of the pier and the anchor or the anchor socket must interfere, so when the bridge is replaced with a seismic or seismic isolation abutment device, the anchor or the anchor socket or the reinforcement of the pier or abutment must be cut.
  • the bridge seating device can receive various loads and transmit it to the lower structure of the bridge only when the anchor or anchor socket is firmly supported.
  • the anchor or anchor socket is firmly supported by the non-shrinking mortar, but the anchor or the anchor socket of the abutment device cannot be stably supported due to the crack problem that is easily generated during construction and cyclic loads in the existing non-shrink mortar. .
  • the cracks In the non-shrinkable mortar, which is the role of integrating the bridge seating device and the pier, the cracks must be minimized so that vertical or horizontal loads can be stably transmitted to the pier or abutment.
  • the non-shrinkable mortar is dried and contracted during curing due to excess mixing water for workability during construction. Cracks inevitably occur, and plastic shrinkage cracks and self shrinkage cracks also occur.
  • air trapped inside the non-shrinkable mortar is generated during mixing and pouring, and the trapped air formed in this way moves upwards by bleeding and gravity to form a large void. This void is located at the bottom of the lower plate, and the lower plate and mortar Reduce contact; Due to this, the support area is small and cracks are generated due to compression force, etc.
  • non-shrinkable mortar has a high strength of 60 MPa
  • cracks are generated around the anchor socket due to the constant vibration and impact due to the brittle nature that is weak to impact. It is a situation in which rupture cracks easily occur in the non-shrink mortar due to the acupressure stress generated by the vertical load transmitted to the lower plate.
  • the cracks generated in the construction process and the cracks generated during the work accelerate the damage of the shrinkage mortar through the mutual promoting action.
  • Patent Document 1' Korean Registered Utility No. 20-0238768
  • Patent Document 2 states that by fastening the rod part to a position eccentric from the center of the plate part, the anchor bolt can be inserted into the bolt hole to adjust the position so that it can be installed at an accurate position.
  • the formation of the air hole prevents the injection of mortar during construction. It provides anchor bolts for supporting the acrobatics that can be made smoothly.
  • Korean Patent 10-1904447 (hereinafter referred to as'Patent Document 3') has been proposed.
  • Patent Document 3 is a technology capable of improving the negative reaction force by welding a negative reaction force resistance plate to the lower portion of the bolt is inserted into the socket of the anchor to be coupled.
  • Patent Document 1 is a general configuration that increases the tensile strength against the negative reaction force through conical fracture when a negative reaction force, which is a tensile force, is generated by expanding the head portion and effectively shortening the length of the anchor only through the enlarged head. There was a difficult problem.
  • the shear strength of the portion where the cross-section changes is small because the small cross-section governs the shear force of the entire cross-section.
  • Patent Documents 2 and 3 as in Patent Document 1, there was a problem in reducing the length of the socket only with the proposed configuration.
  • the coupler of the rotatable reinforcing bar coupling portion has nodes and ribs in the reinforcing bar, so the coupler cannot be integrated with the reinforcing bar. Therefore, when a horizontal force is applied, the coupler and the reinforcing bar are not firmly fixed, and the coupler slides from the reinforcing bar, resulting in displacement in the anchor socket, which may weaken the resistance against the horizontal force.
  • the non-shrinkable mortar used has a high strength of 100 MPa or more, but the concrete under the coupler still has a strength of 40 MPa or less because the construction part is poured only up to the coupler.
  • the length of the anchor socket can be shortened when the concrete at the bottom of the anchor socket must be 100 MPa or more, the same as the non-shrink mortar.
  • the load acting on the anchor socket also affects the concrete under the anchor socket, and this depth is at least twice as deep as the length of the anchor socket, at least 1.5 times the edge distance. Therefore, according to Patent Document 3, the thrusting device cannot function properly due to the rupture and destruction of the shrinkage mortar due to shear.
  • the non-shrinkable mortar used in Patent Document 3 has high strength and strong characteristics against cracks, but naturally trapped air is generated inside the mortar during mixing and construction, and the trapped air accumulates on the lower plate of the seating device due to bleeding during curing. A void is formed that prevents the complete contact between the lower plate and the non-shrinkable mortar, which causes poor support of the seating device.
  • the supporting bar is arranged to contact the lower side of the main reinforcing bar placed in the coping part of the pier or the abutment, and the upper side of the dorsal bar
  • fix the support bar and the bridge seat support plate using U-shaped bolts pour concrete and integrate the bridge with the reinforcing bars, and fix the bridge seating device with the anchor socket fixing plate.
  • Another object of the present invention is to enable the abutment device to be replaced without cutting the reinforcing bars of the pier or the coping portion of the abutment when replacing the abutment device because it exhibits sufficient seismic and seismic isolation even if the length of the anchor socket of the abutment device is short. .
  • Another object of the present invention is that the supporting bar, the bridge seat support plate, and the U-shaped bolt integrated with the reinforcing bars of the coping part are poured out of concrete and embedded in the state integrated into the coping part, and the anchor socket fixing plate coupled to the upper side of the bridge support plate is Since it is kept buried by seismic mortar, when replacing the seating device, remove the seating device coupled to the anchor socket fixing plate while removing only the seismic mortar, or remove the seating device and anchor socket fixing plate, and then attach a new seating device or The seating device and the anchor socket fixing plate can be replaced, so that it is easy to replace, as well as seismic and seismic isolation performance after replacement.
  • Another object of the present invention is to arrange two or more U-shaped bolts so that sliding of the abutment device does not occur when the U-shaped bolts connecting the abutment support plate and the supporting bar are combined. By preventing the sliding phenomenon, it is possible to improve resistance to horizontal force.
  • Another object of the present invention is to pour a seismic mortar, not a non-shrinkable mortar containing a large amount of conventional water, in the form of shotcrete or self-filling with high fluidity to prevent voids from occurring in a narrow space.
  • Another object of the present invention is to increase the density of the seismic mortar by removing the trapped air generated during mixing by the compaction effect while pouring the seismic mortar with shotcrete.
  • the supporting bar is arranged to contact the lower side of the main reinforcing bar placed in the coping part of the pier or the abutment, and after forming the abutment support plate to which the anchor socket fixing plate will be coupled to the upper side of the dosing bar, the supporting bar and the abutment using U-shaped bolts After fixing the support plate, concrete is poured and the seating device is fixedly coupled with the anchor socket fixing plate in the state in which it is integrated with the reinforcing bars, so even if the length of the anchor socket of the seating device is shortened due to the load distribution effect of the U-shaped bolt, it acts as a sufficient seismic and seismic isolation. Can be done.
  • the supporting bar, the bridge seat support plate, and the U-shaped bolt integrated with the reinforcing bars of the coping part are poured into concrete and embedded in the coping part in an integrated state, and the anchor socket fixing plate coupled to the upper side of the bridge seat support plate is embedded by seismic mortar. Since it maintains its state, when replacing the seating device, remove only the seismic mortar and remove the seating device connected to the anchor socket fixing plate, or remove the seating device and anchor socket fixing plate, and then attach a new seating device or seating device and anchor socket fixing plate to the seating support plate. As it can be replaced, it is easy to replace, as well as seismic and seismic performance after replacement.
  • the seismic mortar not the conventional non-shrinkable mortar containing a large amount of mixing water, is poured in the form of shotcrete or high-flow self-filling so that voids do not occur in a narrow space.
  • FIG. 1 is a state diagram showing the installation state of the seating device for seismic or seismic isolation according to the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the seating device for seismic or seismic isolation reinforcement in the present invention.
  • Figure 3 is a state diagram showing a supporting bar arrangement step in the present invention.
  • Figure 4 is a state diagram showing a step of arranging a seat support plate in the present invention.
  • Figure 5 is a state diagram showing the step of fixing the supporting bar and the seat support plate in the present invention.
  • Figure 6 is a state diagram showing a concrete pouring step in the present invention.
  • Figure 7 is a state diagram showing the anchor socket fixing plate coupling step in the present invention.
  • Figure 8 is a state diagram showing a seating device installation step in the present invention.
  • the present invention is to be disposed on a bridge, the upper side is coupled to the bridge top plate constituting the bridge, and the lower side is composed of a bridge seating device 10 coupled to the coping portion 1 of the bridge or abutment constituting the bridge.
  • the abutment device 10 has a bearing 12 formed between the upper and lower plates 11 and 13 for receiving a constant load or an earthquake load, as shown in FIGS. 1 to 2, and the lower plate 13
  • the anchor socket 14 may be an elastic support and other types of seating device 10.
  • the above-described bearing 12 will become a KS F 4420 “elastic support for bridge support” manufactured in the form of vulcanization bonding by alternately overlapping rubber and reinforcing steel plates.
  • the port support type it can be KS F 4424 ⁇ Port Support for Bridge Supporting ⁇ , and it may also be used for seismic isolation using lead and seismic isolation using lead and tin.
  • the anchor socket 14 is preferably formed in a total of four places under the lower plate (13).
  • the above-described anchor socket 14 can be manufactured in various shapes such as circular, L-shaped, I-shaped, c-shaped, and ⁇ -shaped.
  • the anchor socket fixing plate 20 has an anchor socket coupling hole 22 coupled to the anchor socket 14 constituting the above-described seating device 10 formed therein, and the anchor socket coupling hole 22 ) Is formed with a plurality of anchor socket fixing plate coupling holes 21 on which threads are formed.
  • anchor socket fixing plate 20 can be coupled to each of the anchor socket 14 constituting the seating device 10, in particular, after the anchor socket 14 is coupled to the anchor socket fixing plate 20, welding it It can also be fixedly coupled through.
  • the abutment support plate 30 is between the anchor socket fixing plate 20 and the reinforcement muscle 3 arranged in the bridge or alternating coping portion 1, more specifically, the lower side of the anchor socket fixing plate 20
  • the bolt hole of the anchor socket fixing plate of the anchor socket fixing plate 20 21) by forming a second thrust support bolt groove (32) in a position corresponding to the structure so that it can be fixedly coupled by a normal bolt (B), and spaced apart from the bolt groove (32) for the thrust support plate.
  • a U-shaped bolt coupling hole 31 is formed at the location.
  • the seating support plate 30 may be formed to be extended so that the two anchor sockets 14 constituting the seating device 10 can be coupled to one place of the seating support plate 30 at a time.
  • the socket 14 may be manufactured in a form capable of being coupled.
  • the U-shaped bolt coupling hole 31 is preferably configured in the form of a perforated hole, and the bolt groove 32 for the abutment support plate is configured in a form where a thread is formed as a result of coupling by a bolt (B). It is good.
  • the supporting bar 40 is a configuration arranged to be in contact with the main reinforcement bar 2 below the reinforcement muscle 3 arranged in the coping portion 1 of the pier or alternation.
  • the horizontal bar 41 and the vertical bar 42 may be formed in a U-shape, and differently, the supporting bar 40 may be formed in a ⁇ -shape while contacting the lower side of the main reinforcing bar 2.
  • the U-shaped bolt 50 is a configuration for fixing the above-described seating support plate 30 and the supporting bar 40.
  • the U-shaped bolt 50 is formed in a U-shaped overall shape, and both ends of the upper side consist of a bolt portion 51 having a threaded thread, and are coupled to the U-shaped bolt coupling hole 31 of the seating support plate 30
  • the other end of the bolt portion 51 is a locking portion 52 so that it is configured to be able to be coupled to the supporting bar 40 formed under the main reinforcing bar (2) arranged in the coping portion (1) of the pier or alternation. Is formed.
  • the bolt portion 51 or the locking portion 52 constituting the U-shaped bolt 50 maintains a state in contact with the main reinforcing bar (2) or the reinforcing bar (3), while the bolt portion 51 is a bridge support plate (30)
  • the nut (N) is fastened so that the supporting bar 40 and the seating support plate 30 are fixedly coupled to the main reinforcing bar (2), so that the seating device 10 can be fixed. Is composed.
  • the above-described U-shaped bolt 50 is installed two or more to distribute the load, but by placing the U-shaped bolt 50 so as to contact the main reinforcing bar (2) or the reinforcing bar (3) and then combining (10) It is possible to improve resistance against horizontal force by preventing the sliding phenomenon of the seating device 10 when the horizontal force in the direction of the supporting bar 40 is applied.
  • the horizontal bar 41 and the vertical bar 42 are arranged to extend in the same direction as the abdominal muscle 3, the horizontal bar 41 of the supporting bar 40 configured in a U shape
  • the U-shaped bolt 50 is connected to the horizontal bar 41 in two or more places, but the U-shaped bolt 50 fastened to the left side is fastened so that it contacts the right side of the main reinforcing bar (2), and the U-shaped bolt fastened to the right side. 50 can prevent the sliding phenomenon of the seating device 10 by fastening so as to come into contact with the left side of the main reinforcing bar (2).
  • the U-shaped bolt 50 may be fastened so as to come into contact with the reinforcing bar 3.
  • the present invention includes the step of arranging a supporting bar to install a supporting bar under the main reinforcement bar disposed under the reinforcement muscle arranged in the coping part of the pier or the abutment, and the first and second steps toward the upper side of the reinforcement muscle constituting the pier or abutment.
  • a U-shaped bolt consisting of a bolt part and a locking part in the abutment support plate arranging step of arranging the bridge seat support plate with bolt grooves for the bridge support plate, and the support bar and main reinforcement and the bridge seat support plate arranged in the support bar arrangement step of the support bar arrangement step.
  • the anchor socket fixing plate joining step of installing the anchor socket fixing plate by attaching the bolt to the bolt hole for the bridge seat support plate and the bolt hole of the anchor socket fixing plate, and the anchor socket of the seating device after the anchor socket fixing plate joining step. Inserting and coupling into the anchor socket coupling hole of the anchor socket fixing plate, and installing the abutment device sequentially installing the lower plate, the bearing, and the upper plate, and placing and curing seismic mortar after the installation step of the abutting device to complete the construction. It consists of the construction completion stage.
  • one or more supporting bars may be installed in each anchor socket constituting the seating device.
  • the supporting bar in the supporting bar installation step is formed of a horizontal bar and a vertical bar that are formed in a U shape, and a number of U-shaped bolts can be combined, and the supporting bar has a ⁇ shape so that one U-shaped bolt can be connected. It can also be formed.
  • the U-shaped bolts are in close contact with the main reinforcing bar or the reinforcing bar, but two or more places may be placed in a non-sliding position so as to prevent sliding in the left and right directions.
  • the seat support plate in the step of arranging the seat support plate is formed to extend in one direction so that the two anchor sockets constituting the seating device can be joined in one place, or the four anchor sockets can be combined with one seat support plate. It can be formed in any size.
  • the anchor socket of the abutment device may be fixedly coupled by welding after bonding to the anchor socket coupling hole of the anchor socket fixing plate.
  • the seismic mortar in the construction completion step is composed of powder, mixing water, and hybrid fibers
  • the powder is composed of a binder, aggregate and admixture
  • the binder constituting the powder is one type of ordinary Portland cement 10 to 50% by weight , Arwin-based ultrafast cement 3 to 50% by weight, silica fume 5 to 40% by weight, fly ash 5 to 60% by weight, blast furnace slag 5 to 60% by weight
  • the aggregate constituting the powder is 100% by weight of the binder It consists of 100 to 140 parts by weight of fine aggregate, and the admixture of powder is 1 to 4 parts by weight of high-performance water reducing agent, 0.05 to 3 parts by weight of shrinkage reducing agent, 0.5 to 5 parts by weight of thickener, and setting retardant.
  • the hybrid fiber is based on the volume ratio including the powder and the blending water. It can be composed of 0.5 to 2.5% by volume.
  • the installation method of the present invention is to install the seismic and seismic isolation reinforcement seating device 100 in a new construction, so that the coping portion of the bridge or pier ( In 1), the main reinforcement (2) and the reinforcement (3) are only reinforced.
  • This step is a step for installing the supporting bar 40 in the coping part 1 of the pier or alternating as shown in FIGS. 1 to 2 and 3, and the main reinforcing bar 2 and the ship in the coping part 1 of the pier or alternating Among the locations where the reinforcement muscle (3) is formed, it is arranged to be in contact with the primary reinforcement bar (2) under the main reinforcement bar (2).
  • the horizontal bar 41 and the vertical bar 42 are formed in a U-shape, but a horizontal bar whose length is sufficiently extended to fasten a plurality of U-shaped bolts 50 ( 41), or a ⁇ -shaped locking portion 43 is formed, generally using a supporting bar 40 in which the horizontal bar 41 and the vertical bar 42 are formed in a U shape,
  • the supporting bar 40 in the form of the ⁇ -shaped locking portion 43 is placed in contact with the lower side of the main reinforcing bar (2).
  • the supporting bar 40 as described above is not shown in the drawings after placement, it may be temporarily fixed using wires or the like to maintain the placed position before completely fixing it.
  • This step is a step for installing the abutment support plate 30 on the coping portion 1 of the pier or alternating as shown in FIGS. 1 to 2 and 4.
  • the abutment support plate 30 is disposed on the upper side of the reinforcement muscle 3 that is placed on the pier at the position where the abutment device 10 is to be placed or the coping part 1 of the alternation.
  • the seating support plate 30 in the present invention is a single seating support plate 30, one place is a combination of two anchor sockets 14 constituting the seating device 10, or an anchor to one place of the seating support plate 30 Since all four sockets (14) can be combined, the position must be well aligned, and in particular, a U-shaped bolt (50), which will be described later, prevents the sliding of the seating device (10) by the main reinforcement (2). Considering that it will be placed in a location for the purpose, it should be placed.
  • This step is a step for fixedly coupling the abutment support plate 30, the main reinforcement 2, and the supporting bar 40 described above as in FIGS. 1 to 2 and 5.
  • the supporting bar 40 and the seating support plate 30 are connected using a U-shaped bolt 50 and a nut N.
  • the bolt portion 51 of the U-shaped bolt 50 is coupled to the U-shaped bolt coupling hole 31 formed in the abutment support plate 30, but the locking portion 52 formed in the U-shaped bolt 50 is a supporting bar. It is arranged to a position where it can be fixed in contact with 50, and when the arrangement is completed, this step can be completed by fastening a nut (N) to the bolt portion 51 of the U-shaped bolt 50.
  • the U-shaped bolt 50 is to couple at least two or more per anchor socket 14 constituting the abutment device 10, and in particular, the U-shaped bolt 50 so as to be in contact with the main reinforcing bar (2).
  • the U-shaped bolt 50 should be arranged so that the sliding of the seating device 10 does not occur.
  • the U-shaped bolt 50 disposed on the left is in contact with the right side of the main reinforcing bar (2).
  • the U-shaped bolt 50 disposed on the right opposite to this may be constructed in a form in which the sliding phenomenon of the seating device 10 is prevented by making contact with the left side of the main reinforcing bar 2.
  • the supporting bar 40 when the supporting bar 40 is applied to a location where the bridge reinforcement is not complicated, the horizontal bar 41 and the vertical bar 42 are pre-bent in a C-shape.
  • the supporting bar 40 including the ⁇ -shaped locking portion 43 may be applied to perform construction.
  • This step is a step for pouring concrete (C) in the coping portion 1 of the pier or alternating as shown in FIGS. 1 to 2 and 6, and the upper side of the bridge seat support plate 30 exposed to the surface is shown in the drawing. It was not, but after placing the formwork or styrofoam, pouring and curing concrete (C) on the coping part (1), and then removing the formwork or styrofoam to remove the main reinforcing bar (2), backing bar (3), supporting bar (40), U-shaped It is possible to complete this step by embedding the bolt 50 and the seating support plate 30.
  • This step is a step for fixing the anchor socket fixing plate 20 to the seating support plate 30 after the concrete pouring step as shown in FIGS. 1 to 2 and 7.
  • the anchor socket fixing plate 20 has an anchor socket coupling hole 22 formed therein, and an anchor socket fixing plate bolt hole 21 having a plurality of threads formed on the outer circumferential surface of the anchor socket coupling hole 22 is formed. It is possible to fix the anchor socket fixing plate 20 by using a normal bolt (B) after adjusting and aligning the position of the bolt groove 32 for the seat support plate in which the thread of the seat support plate 30 is formed. .
  • the abutment support plate 30 and the anchor socket fixing plate 20 may be additionally fixedly coupled through welding.
  • the anchor socket fixing plate 20 may complete this step by combining four anchor sockets 14 of the abutment device 10 to the abutment support plate 30 as there are four.
  • the anchor socket 14 of the abutting device 10 is coupled to the anchor socket fixing plate 20 coupled to the abutment support plate 30.
  • the seating device 10 of the present invention has a bearing 12 coupled between the upper and lower plates 11 and 13, and the lower plate 13
  • the anchor socket 14 is combined, and in this step, the anchor socket 14 is seated in the anchor socket coupling hole 22 formed on the anchor socket fixing plate 20 to complete this step.
  • the anchor socket 14 coupled to the anchor socket coupling hole 22 of the anchor socket fixing plate 20 is welded. It could be fixed and combined.
  • This step is a step of burying the seismic mortar 4 to the anchor socket 14 constituting the abutment device 10 when the installation is completed to the abutment device 10 as shown in FIGS. 1 to 2 to complete the construction.
  • the seismic mortar 4 in the present invention can be poured in the form of shotcrete or self-filling with high fluidity.
  • the seismic mortar is composed of powder, blended water, and hybrid fibers
  • the powder is composed of a binder, aggregate, and admixture
  • the binder constituting the powder is one type of ordinary Portland cement 10 to 50% by weight, Arwin-based ultrafast diameter Cement 3 to 50% by weight, silica fume 5 to 40% by weight, fly ash 5 to 60% by weight, blast furnace slag 5 to 60% by weight
  • the aggregate constituting the powder is 100 parts by weight of the binder fine aggregate 100 It consists of ⁇ 140 parts by weight
  • the admixture in the powder is 1 to 4 parts by weight of a high-performance water reducing agent, 0.05 to 3 parts by weight of a shrinkage reducing agent, 0.5 to 5 parts by weight of a thickener, 0.1 to 0.5 parts by weight of a setting retardant, based on 100 parts by weight of the binder.
  • Sodium bicarbonate powder is composed of 0.5 to 10 parts by weight
  • the blending water is composed of 10 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder constituting the powder
  • the hybrid fiber is 0.5 to 2.5% by volume based on the volume ratio including the powder and the blending water Consists of.
  • the binder constituting the powder is 1 type ordinary Portland cement 10 to 50% by weight, Arwin ultra-fast cement 3 to 50% by weight, silica fume 5 to 40% by weight, fly ash 5 to 60% by weight, blast furnace slag 5 It consists of-60% by weight.
  • the first type of ordinary Portland cement preferably has a powder of 2,800 to 5,000 g/cm 3 and a Ca/Si ratio of 2.5 or more.
  • Arwin-based ultra-fast-hard cement contains 30% or more of 3CaO ⁇ 3Al 2 O 3 ⁇ CaSO 4 , which is a stable hydrate with high hydration activity, and contains more than 15% of 3CaO ⁇ SiO 2, and its powderiness is 4,000 to 5,000 g/cm 3 It is desirable that the termination is within 30 minutes.
  • Arwin-based super-fast-hardening cement is also used to suppress the shrinkage of seismic mortar by rapid hardening and to promote physical strength, and the seismic mortar in the present invention has a low water-cement ratio and a large amount of bonding material, so that the hydrate is smaller than the reactant. It occurs and the maximum occurrence time of shrinkage is around 10 hours after mixing.
  • Arwin-based super-fast-hardening cement cancels the shrinkage by expanding the volume of the mortar hardened by the expansion reaction of etringite.
  • the hardening occurs within 2 hours after mixing, and the volume is fixed by fixing the volume to control the volume reduction due to self-contraction. .
  • the silica fume preferably has an average particle size of 2 ⁇ m or more, and SiO 2 preferably has an ignition loss of 92% or more and 3% or less.
  • silica fume is for expressing the compressive strength of the seismic mortar (4) of 80 to 300 MPa or more, and when it is mixed below the critical value, it is difficult to express more than the required compressive strength, and when it exceeds the critical value, there is no further effect.
  • fly ash has a powder of 3,000 to 6,000 g/cm2, and the ratio of Al/Si is 0.5 or more, and the loss on ignition is less than 3%, and in particular, fly ash with a particle size of 20 to 35 ⁇ m should be used. This is to control the fiber ball, which is the agglomeration phenomenon of steel fibers and synthetic fibers by increasing the viscosity of unhardened concrete.
  • the blast furnace slag has a powder of 3,000 to 6,000 g/cm 2, and the Ca/Si ratio is 0.9 or more, and the loss on ignition is preferably 3% or less.
  • the blast furnace slag has low initial hardening and excellent long-term strength, which improves the durability of the mortar, and when microcracking of the mortar occurs, unreacted blast furnace slag and calcium hydroxide, a hydrate of class 1 cement, reacts with H 2 O introduced through the microcrack. It is also used for the self-healing effect of filling the cracks through the hole.
  • the aggregate constituting the powder consists of 100 to 140 parts by weight of fine aggregate per 100 parts by weight of the binder, the first fine aggregate having a density of 2.6 g/cm 3 and a particle diameter of 0.1 to 0.35 mm and a second fine aggregate having a particle diameter of 0.075 to 0.1 mm. Is used by mixing in a weight ratio of 1: 1.
  • the admixture constituting the powder is 1 to 4 parts by weight of a high-performance water reducing agent, 0.05 to 3 parts by weight of a shrinkage reducing agent, 0.5 to 5 parts by weight of a thickener, 0.1 to 0.5 parts by weight of a set retardant, and sodium bicarbonate based on 100 parts by weight of the binder. It consists of 0.5 to 10 parts by weight of powder.
  • the high-performance water reducing agent is a polycarboxylic acid-based, density 1.05g/cm3, specific gravity of 1.05 ⁇ 0.05 at 20°C, showing a dark brown powder form, and improves fluidity to give high workability in a small amount of W/B. -300 MPa or more is possible.
  • the shrinkage reducing agent acts to prevent shrinkage by reducing the surface tension of the pore water in the capillary after curing the seismic mortar 4 as a nonionic surfactant.
  • the shrinkage reducing agent is less than the threshold value, it becomes difficult to control the shrinkage, and if it exceeds the threshold value, the effect of more than that is not expressed.
  • CSA-based expanding agent is a product with a specific gravity of 2.8 ⁇ 2.9 and a Blaine specific surface area of 2,500 cm2/g or more. It is a 3CaO ⁇ 3Al 2 O 3 ⁇ expanding agent for cement manufactured by firing limestone, gypsum and alumina materials in a rotary kiln. It is composed of minerals such as CaSO 4 and CaO, and during the curing process, fine needle-shaped high sulfate hydrate (Ettringite) is produced, and this hydrate exerts the expansion force at the early age, making the structure of the hardened body compact and controlling self-contraction. Is done.
  • the thickener is a cellulose-based powder, it prevents separation of cements, aggregates, and fibers having different densities under high fluidity.
  • the seismic mortar of the present invention uses a high-performance water reducing agent to improve compressive strength, but the high-performance water reducing agent has too high fluidity, so the risk of material separation is relatively high when agitating materials with different specific gravity. Therefore, it is necessary to prevent material separation even under high fluidity through a thickener.
  • the setting retardant is used to suppress the rapid condensation of unhardened super-fast-hard cement, and powders such as ligni-based and tartaric-glycolic acid are used.
  • the delaying effect is insignificant, and when it exceeds the threshold, the initial strength decreases.
  • the sodium bicarbonate powder in the present invention is used by mixing 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.
  • Sodium bicarbonate is sodium in the water, and (Na +) Bicarbonate (HCO 3 -) in isolated and sodium induce rapid curing reaction in conjunction with fly ash or blast furnace slag, and bicarbonates (bicarbonate ion, HCO 3 -) are met and hydrogencarbonate (carbonic acid, H 2 CO 3 ) is generated to create entrained air bubbles in the mortar to provide excellent pumpability in the hose when placing shockcrete.When placing in the form of self-filling, the slump flow is unique with a high-performance water reducing agent over 500mm. Assimilated.
  • the blending water is composed of 5 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder and is used without organic matter.
  • the hybrid fiber is used in a volume ratio of 0.5 to 2.5% by volume including the powder and water.
  • the hybrid fiber is composed of 1 to 2.5% by volume of the fiber for increasing tensile strength for inducing microcracks of concrete and 0.1% to 0.5% by volume of the fiber for preventing explosion in the volume ratio.
  • the fiber for improving the tensile strength for inducing microcracks one of high toughness polyvinyl alcohol, carbon fiber, aramid fiber, high toughness polyethylene fiber, and steel fiber is selected, and the fiber for preventing explosion is polyvinyl alcohol fiber, nylon fiber, acrylic fiber, poly Choose one of the propylene fibers.
  • high toughness polyvinyl alcohol, carbon fiber, aramid fiber, and high-strength polyethylene fiber have a tensile strength of 1,000 to 1600 MPa, a diameter of 20 to 40 ⁇ m, and a length of 5 to 15 mm.
  • Steel fibers have a tensile strength of 1,000 MPa ⁇ 3,500 MPa, diameter 0.2 ⁇ 0.9 mm, length 10 ⁇ 30 mm, and the material can be both general iron or alloy steel, but the lower plate 20 or anchor socket part 40 to prevent corrosion between different types of metals. It is more preferable to use the same material as.
  • the shape is preferably straight, and this is to induce debonding of the steel fibers first pulled out of the concrete as the adhesion strength between the matrix and the steel fibers decreases when the concrete is subjected to tensile force.
  • the fiber for preventing explosion is polyvinyl alcohol fiber, alkali glass fiber, nylon fiber, acrylic fiber, polypropylene fiber, cellulose fiber with a tensile strength of 10 to 500 MPa, diameter of 10 to 100 ⁇ m, length of 5 to 10 mm, and melting point of 200°C or less.
  • the fibers serve as a passage to lower the internal water vapor pressure, and are used to prevent explosion heat.
  • the seismic and seismic reinforcement abutment device 100 which has been installed through the new construction method as described above, is formed on the main reinforcement bar 2 and the backing bar 3 formed in the coping part 1 of the pier or abutment.
  • the supporting bar (40) and the seat support plate (30) connect them with U-shaped bolts (50), pour concrete (C) and integrate them with the reinforcing bars of the coping part (1), and then fix the anchor socket ( 20) and the seating device 10 are fixedly coupled in order, so that even if the length of the anchor socket 14 of the seating device 10 is short, sufficient support is formed to perform seismic and seismic isolation functions.
  • the present invention exhibits seismic and seismic performance even if the length of the anchor socket 14 is short as described above, so even when replacing the abutment device 10, the abutment device without cutting the rebars of the coping unit 1 Even if the replacement of (10) is performed, the same seismic and seismic isolation performance is maintained as in the abutment device (10) at the time of new construction, thereby preventing the phenomenon that the load-bearing capacity is lowered due to cutting of the rebars of the coping part (1) during the replacement construction. It will be possible.
  • the anchor socket 14 of the abutment device 10 in the anchor socket fixing plate 20 coupled to the upper side of the abutment support plate 30 in addition to the structure embedded in the coping part 1 even when the abutment device 10 is replaced.
  • the replacement work of the seating device 10 is made, so that the same seismic and seismic performance can be expected after replacement as well as ease of replacement.
  • the seating device 10 slides the U-shaped bolt 50 for fixing the supporting bar 40 and the seating support plate 30. By disposing and fastening it so as to prevent the sliding of the seating device 10, it is possible to improve resistance to horizontal force.
  • the seismic mortar in the form of shotcrete or high-flow self-filling, voids are not generated in a confined space, and trapped air generated during mixing is removed by the compaction effect, thereby increasing the density of the seismic mortar. You can get it.

Abstract

본 발명은 교량에 가해지는 상시 수평하중과 수직하중 그리고 지진시에 가해지는 수평, 수직, 인발하중에 대해 교좌장치의 앵커 또는 앵커소켓의 매입길이가 부족하더라도 상시와 지진시에 발생하는 하중을 충분히 지지할 수 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치 및 이의 설치공법에 관한 것으로, 교각 및 교대의 코핑부에 매립되는 서포팅바 설치단계, 교좌지지판 배치단계, 서포팅바 및 교좌지지판을 U자형 볼트를 이용하여 고정하는 서포팅바 및 교좌지지판 고정단계, 서포팅바와 교좌지지판을 콘크리트로 매립하는 타설하는 콘크리트 타설단계, 앵커소켓 고정판 결합단계 및 내진모르타를 타설 및 양생하는 시공완료단계로 이루어져 있어, 코핑부의 철근에 서포팅바 및 교좌지지판을 매립하여 철근들과 일체화한 후 교좌장치를 결합하여 앵커소켓의 길이가 짧더라도 충분한 지지력에 의해 내진 및 면진이 이루어짐은 물론, 시공 후 교체시공시에도 교체 시공 효율성 향상 및 충분한 내진 및 면진 성능을 발휘할 수 있으며, 교좌장치의 슬라이딩 현상을 방지하도록 시공하여 수평력에 대한 저항성을 높면서, 내진모르타르 적용에 의해 내진모르타르의 밀도를 높일 수 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치 및 이의 설치공법을 제공한다.

Description

내진 및 면진 보강용 교좌장치 및 이의 설치공법
본 발명은 교량에 가해지는 상시 수평하중과 수직하중 그리고 지진시에 가해지는 수평, 수직, 인발하중에 대해 교좌장치의 앵커 또는 앵커소켓의 매입길이가 부족하더라도 상시와 지진시에 발생하는 하중을 충분히 지지할 수 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치 및 이의 설치공법에 관한 것이다.
교량의 받침부에는 상부구조의 연직하중과 풍하중, 지진하중, 온도 하중 등에 의한 수평력이 작용하며, 이러한 모든 하중은 받침인 교좌장치를 통하여 하부구조 즉 교각, 교대로 전달된다.
교량의 받침부는 교량 받침과 받침콘크리트, 무수축 모르타르로 구성된다.
교량 받침의 구조는 상부 플레이트, 베어링부, 하부 플레이트(앵커 또는 앵커소켓 포함)로 구성되며 베어링부는 강재계와 고무계로 크게 대별된다. 강재계는 포트형, 팬들럼형, 스펠리컬형 등이 있으며 고무계는 KS F 4420에서 지정한 바와 같이 탄성받침이 있다.
받침콘크리트는 교좌장치의 점검과 유지보수 및 필요한 공간의 확보를 위해 교량 하부구조인 교각의 코핑부와 교좌장치 사이에 두는 콘크리트로서 지압응력, 파열응력, 할렬응력에 대해서 안전을 확보해야 한다.
무수축모르타르는 교좌 받침인 교좌장치의 설치 과정에서 교좌장치의 하부 플레이트와 앵커 또는 앵커소켓과 받침콘크리트를 교각 또는 교대와 일체화 시키는데 사용한다.
최근 들어 빈번한 지진에 대응하기 위하여 교량에 내진 또는 면진 교좌장치를 설치 또는 교체하는 사례가 늘고 있다. 내진 또는 면진 교좌장치는 지진력을 수용하기 위하여 앵커 또는 앵커소켓의 길이가 일반적인 교좌장치보다 길어지게 된다. 앵커 또는 앵커소켓의 길이가 길어지게 되면 최초 설치는 문제가 되지 않으나 기존 설치된 교좌장치를 제거한후 새로운 교좌장치를 설치할 때 제한된 형하공간(교량 상부구조와 교각 코핑부 사이의 공간)과 교각이나 교대의 철근 때문에 길어진 앵커 또는 앵커소켓을 설치할 수 없어 앵커 또는 앵커소켓을 절단하거나 교각, 교대의 철근을 절단할 수 밖에 없는 상황이 다수 발생하고 있다. 또한 신규 설치후 내용연수가 경과한 교좌장치를 교체하는 유지관리시에도 교각이나 교대의 철근 때문에 길어진 앵커 또는 앵커소켓을 설치할 수 없어 앵커 또는 앵커소켓을 절단하거나 교각, 교대의 철근을 절단할 수 밖에 없는 상황이 발생하게 된다.
국토교통부에서 발간한 「도로교 설계기준(한계상태 설계법) : 일반교량편, 2016」에는 철근콘크리트 내부에 철근 부식방지를 위해서 철근 외부에 타설되는 피복두께를 콘크리트의 강도와 환경에 따라 분류하였으며 이에 따라 교각의 피복두께는 100mm 정도로 설계되어 시공되는 것이 일반적이다.
지진에 대비한 교좌장치의 앵커 또는 앵커소켓은 지진에 의한 수평력을 수용하기 위해 길이가 대부분 100mm를 넘게 되는데, 일반 교좌장치를 지진에 대비한 교좌장치로 교체하거나 유지관리에 따라 교좌장치를 교체하는 시공시에는 교각의 철근과 앵커 또는 앵커소켓이 반드시 간섭되게 되므로 교량에 내진 또는 면진용 교좌장치로 교체할 경우 앵커 또는 앵커소켓을 절단하거나 교각이나 교대의 철근을 절단해야 하는 문제가 발생하게 된다.
앵커 또는 앵커소켓을 절단할 경우에는 무수축모르타르의 파열강도가 저하되고 프라이아웃 강도도 저하되어 교좌장치는 수평력에 저항할 수 없게 된다.
교각이나 교대의 철근을 절단할 경우 교각이나 교대는 심각한 균열이 발생하며 사용 내구성이 저하되고 지진시에는 교각이나 교대의 파괴도 예상할 수 있게 된다.
교좌장치는 앵커 또는 앵커소켓이 견고히 지지되고 있어야 각종 하중을 수용하여 교량의 하부구조로 전달할 수 있다. 앵커 또는 앵커소켓은 무수축모르타르에 의해 견고히 지지되는데 기존의 무수축모르타르에서 시공시와 반복하중에 등에 의해 쉽게 발생되는 균열 문제로 인해 교좌장치의 앵커나 앵커소켓이 안정되게 지지될 수 없는 상황이다.
교좌장치와 교각을 일체화시키는 역할인 무수축모르타르에는 균열이 최소화되어야 수직하중이나 수평하중을 교각이나 교대에 안정적으로 전달할 수 있는데 무수축모르타르는 시공시 워커빌리티를 위한 잉여의 배합수로 양생중에 건조수축 균열이 필연적으로 발생하며 이 밖에도 소성 수축균열, 자기 수축균열도 발생된다. 또한 배합과 타설중에 무수축모르타르 내부에 갇힌공기가 발생하게 되며 이렇게 생긴 갇힌공기는 블리딩과 중력에 의해 상부로 이동하며 큰 공극을 형성하게 되고 이 공극이 하부 플레이트 하면에 위치 하면서 하부 플레이트와 모르타르의 접촉을 감소시킨다. 이로인해 지지면적이 적어져 압축력 등에 의해 균열이 발생하게 되고, 더불어 무수축모르타르는 60MPa의 고강도임에도 충격에 약한 취성의 성질로 인해 상시 발생하는 진동과 충격으로 균열이 앵커소켓을 중심으로 발생되고, 하부 플레이트에 전달되는 수직하중에 의해 발생한 지압응력으로 무수축모르타르에 파열균열이 쉽게 발생하는 실정이다. 시공과정에서 발생한 균열과 공용중에 발생한 균열은 상호 촉진작용으로 무수축모르타르의 손상을 가속화시킨다.
무수축 모르타르에 균열이 발생된 상태에서는 지진과 같은 강한 하중이 일순간에 앵커소켓에 작용시 막대한 지진 하중이 균열부로 집중되고 무수축모르타르가 균열부를 중심으로 깨지면서 교좌장치가 이탈하게 되어 교량은 붕괴에 이르게 된다.
한편, 이와 관련한 종래 기술로는 대한민국 등록실용 제20-0238768호(이하, '특허문헌 1'이라 함)가 제안된 바 있다.
상기 특허문헌 1은 앵커바가 콘크리트에 타설매립되기 전에 앵커바의 높이를 조절할 수 있도록 하는 체결부재를 앵커바의 하단부에 부가함으로써, 교좌장치의 높이 조절이 가능하다. 또한, 체결부재를 조절함으로써 앵커바의 길이를 단축시키면서도 부착성능을 향상시키고, 하부판에 작용하는 전단력 및 휨 모멘트 등에 충분히 저항할 수 있도록 구성할 수 있으며, 길이가 짧은 앵커바라도 큰 인발력에도 잘 뽑히지 않는 효과를 얻을 수 있었다.
이와는 다른 종래기술로서 대한민국 등록실용신안 제20-0216784호 (이하, '특허문헌 2'라 함)가 제안된 바 있다.
상기 특허문헌 2는 로드부를 플레이트부의 중심으로부터 편심된 위치에 체결함으로서 앵커볼트를 볼트공에 삽입하여 위치조절이 가능하게 되어 정확한 위치에 설치할 수 있으며, 또한 에어홀의 형성으로 인하여 시공시 모르타르의 주입이 원활하게 이루어질 수 있는 교좌지지용 앵커볼트를 제공하고 있다.
또한, 다른 종래기술로는 대한민국 특허 10-1904447(이하, '특허문헌 3'이라 함)가 제안된 바 있다.
상기 특허문헌 3은 앵커의 소켓부에 삽입되어 볼트 결합되는 하부에 부반력 저항판을 용접하여 부반력을 향상시킬 수 있는 기술이다.
하지만, 상술한 특허문헌 1은 머리부를 확대하여 부착력을 증가시켜 인장력인 부반력 발생시 원추형 파괴를 통해 부반력에 대한 인장강도를 키우는 일반적인 구성으로서 단순히 확대된 머리부만을 통해서는 앵커의 길이를 효과적으로 줄이기 어려운 문제가 있었다.
특히, 나사부가 앵커바에 완전히 삽입되지 않고 노출될 경우, 단면이 변하는 부분의 전단력은 작은 단면이 전체 단면의 전단력을 지배하기에 전단강도가 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 특허문헌 2, 3에서도 위의 특허문헌 1과 마찬가지로 제시된 구성만으로는 소켓의 길이를 줄이는데 문제가 있었다.
더욱이, 특허문헌 3의 경우 회전가능한 철근 결합부의 커플러는 철근에는 마디와 리브가 있어서 커플러가 철근과 일체화될 수 없다. 따라서 수평력이 가해질 경우 커플러와 철근이 견고히 고정되지 않아 철근에서 커플러가 슬라이딩됨으로써 앵커소켓에 변위가 발생됨으로 수평력에 대한 저항력이 약화될 수 있다.
또한, 사용되는 무수축모르타르는 100MPa 이상으로 강도는 높지만 시공부분이 커플러까지만 타설됨으로 커플러 하부의 콘크리트는 여전히 40MPa이하의 강도가 된다. 앵커소켓의 길이가 짧아지기 위해서는 앵커소켓 하단부의 콘크리트도 무수축모르타르와 동일하게 100MPa 이상이 되어야 앵커소켓의 길이가 짧아질수 있다. 즉, 앵커소켓에 작용하는 하중은 앵커소켓 하부의 콘크리트까지도 영향이 미치게 되는데 이 깊이는 연단거리의 1.5배 이상으로 앵커소켓 길이보다 최소 두배 더 깊은 길이가 된다. 따라서 특허문헌 3은 전단에 의한 무수축모르타르 파열파괴로 교좌장치가 제 기능을 할 수 없게 된다.
아울러, 특허문헌 3에 사용되는 무수축모르타르는 강도가 높고 균열에는 강한 특징을 보유하였으나 배합과 시공중 모르타르 내부에 자연스럽게 갇힌 공기가 발생하게 되고 갇힌 공기는 양생 중 블리딩에 의해 교좌장치 하판에 고이되어 하판과 무수축모르타르의 완전한 접촉을 방해는 공극이 형성되어 교좌장치의 지지를 불량하게 만드는 원인이 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 내진 및 면진 보강용 교좌장치 및 이의 설치공법은 교각 또는 교대의 코핑부에 배근된 주철근의 하측에 맞닿도록 서포팅바를 배치하고, 배력근의 상측으로는 앵커소켓 고정판이 결합될 교좌지지판을 형성한 후 U자형 볼트를 이용하여 서포팅바와 교좌지지판을 고정한 후 콘크리트를 타설하여 철근들과 일체화시킨 상태에서 앵커소켓 고정판으로 교좌장치를 고정결합함으로써 U자형 볼트의 하중분산 효과에 의해 교좌장치의 앵커소켓의 길이가 짧아지더라도 충분한 내진 및 면진 역할을 수행할 수 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치 및 이의 설치공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 교좌장치의 앵커소켓의 길이가 짧아도 충분한 내진 및 면진 성능을 발휘하기 때문에 교좌장치의 교체시 교각 또는 교대의 코핑부의 철근들의 절단 작업 없이도 교좌장치를 교체할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 코핑부의 철근들과 일체화된 서포팅바, 교좌지지판, U자형 볼트는 콘크리트로 타설되어 코핑부에 일체화된 상태로 매립되어 있고, 교좌지지판의 상측에 결합되는 앵커소켓 고정판은 내진모르타르에 의해 매립된 상태를 유지하기 때문에, 교좌장치의 교체시 내진모르타르만 제거한 상태에서 앵커소켓 고정판에 결합된 교좌장치의 제거 또는 교좌장치 및 앵커소켓 고정판을 제거한 후 교좌지지판에 새로운 교좌장치 또는 교좌장치와 앵커소켓 고정판을 교체할 수 있어 교체의 용이성과 더불어 교체 후에도 내진 및 면진 성능을 그대로 발휘할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 교좌지지판 및 서포팅바를 연결하는 U자형 볼트의 결합시 교좌장치의 슬라이딩이 발생하지 않도록 2개소 이상의 U자형 볼트를 배치한 후 결합함으로써 서포팅바 방향으로 수평력 작용시 교좌장치의 슬라이딩 현상을 방지하여 수평력에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 다량의 배합수가 포함되는 무수축 모르타르가 아닌 내진모르타르를 숏크리트나 고유동성인 자기충전 형태로 타설하여 협소한 공간에 공극이 발생하지 않도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 내진모르타르를 숏크리트로 타설하면서 배합중에 발생한 갇힌공기 등이 다짐효과에 의해 제거됨으로 내진모르타르의 밀도를 높이도록 하는데 있다.
본 발명은 교각 또는 교대의 코핑부에 배근된 주철근의 하측에 맞닿도록 서포팅바를 배치하고, 배력근의 상측으로는 앵커소켓 고정판이 결합될 교좌지지판을 형성한 후 U자형 볼트를 이용하여 서포팅바와 교좌지지판을 고정한 후 콘크리트를 타설하여 철근들과 일체화시킨 상태에서 앵커소켓 고정판으로 교좌장치를 고정결합함으로써 U자형 볼트의 하중분산 효과에 의해 교좌장치의 앵커소켓의 길이가 짧아지더라도 충분한 내진 및 면진 역할을 수행할 수 있다.
또한, 교좌장치의 앵커소켓의 길이가 짧아도 충분한 내진 및 면진 성능을 발휘하기 때문에 교좌장치의 교체시 교각 또는 교대의 코핑부의 철근들의 절단 작업 없이도 교좌장치를 교체할 수 있다.
그리고 코핑부의 철근들과 일체화된 서포팅바, 교좌지지판, U자형 볼트는 콘크리트로 타설되어 코핑부에 일체화된 상태로 매립되어 있고, 교좌지지판의 상측에 결합되는 앵커소켓 고정판은 내진모르타르에 의해 매립된 상태를 유지하기 때문에, 교좌장치의 교체시 내진모르타르만 제거한 상태에서 앵커소켓 고정판에 결합된 교좌장치의 제거 또는 교좌장치 및 앵커소켓 고정판을 제거한 후 교좌지지판에 새로운 교좌장치 또는 교좌장치와 앵커소켓 고정판을 교체할 수 있어 교체의 용이성과 더불어 교체 후에도 내진 및 면진 성능을 그대로 발휘할 수 있다.
또한, 교좌지지판 및 서포팅바를 연결하는 U자형 볼트의 결합시 교좌장치의 슬라이딩이 발생하지 않도록 2개소 이상의 U자형 볼트를 배치한 후 결합함으로써 서포팅바 방향으로 수평력 작용시 교좌장치의 슬라이딩 현상을 방지하여 수평력에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다.
그리고 기존의 다량의 배합수가 포함되는 무수축 모르타르가 아닌 내진모르타르를 숏크리트나 고유동성인 자기충전 형태로 타설하여 협소한 공간에 공극이 발생하지 않는다.
아울러, 내진모르타르를 숏크리트로 타설하면서 배합중에 발생한 갇힌공기 등이 다짐효과에 의해 제거됨으로 내진모르타르의 밀도를 높일 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 내진 또는 면진 보강용 교좌장치의 설치 상태를 도시한 상태도.
도 2는 본 발명에서의 내진 또는 면진 보강용 교좌장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에서 서포팅바 배치단계를 도시한 상태도.
도 4는 본 발명에서 교좌지지판 배치단계를 도시한 상태도.
도 5는 본 발명에서 서포팅바 및 교좌지지판 고정단계를 도시한 상태도.
도 6은 본 발명에서 콘크리트 타설단계를 도시한 상태도.
도 7은 본 발명에서 앵커소켓 고정판 결합단계를 도시한 상태도.
도 8은 본 발명에서 교좌장치 설치단계를 도시한 상태도.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
1. 내진 및 면진 보강용 교좌장치
우선, 본 발명은 교량에 배치되는 것으로서, 상측은 교량을 구성하는 교량상판에 결합하고 하측은 교량을 구성하는 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 결합하는 교좌장치(10)가 구성된다.
상기 교좌장치(10)는 도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이 상, 하부 플레이트(11, 13) 사이에는 상시하중이나 지진하중을 수용하기 위한 베어링(12)이 형성되고, 하부 플레이트(13)의 하측으로 앵커소켓(14)이 형성되는 통상의 구성으로서, 탄성받침 및 그 외의 다른 형태의 교좌장치(10)일 수 있다.
즉, 교좌장치(10)가 탄성받침 형태일 경우에는 상술한 베어링(12)은 고무와 보강용 철판을 교대로 중첩시켜 가황접착한 형태로 제작된 KS F 4420 『교량지지용 탄성받침』이 될 수 있으며, 포트받침 형태일 경우에는 KS F 4424 『교량지지용 포트받침』이 될 수 있으며, 또한, 납을 이용한 면진, 납과 주석을 이용한 면진용 등이 될 수 있을 것이다.
여기서, 상기 앵커소켓(14)은 하부 플레이트(13)의 하측에 총 4개소가 형성됨이 바람직하다.
특히, 상술한 앵커소켓(14)은 원형, L형, I형, ㄷ형, ㅁ형 등 다양한 형상으로 제작할 수 있다.
다음으로, 앵커소켓 고정판(20)은 상술한 교좌장치(10)를 구성하고 있는 앵커소켓(14)에 결합하는 앵커소켓 결합홀(22)을 내측에 형성하고 있고, 상기 앵커소켓 결합홀(22)의 외측으로는 나사산이 형성되어 있는 다수의 앵커소켓 고정판 결합홀(21)이 형성되어 있다.
이러한, 앵커소켓 고정판(20)은 교좌장치(10)를 구성하는 각각의 앵커소켓(14)에 각각 결합할 수 있으며, 특히, 앵커소켓 고정판(20)에 엥커소켓(14)을 결합한 후 이를 용접을 통해 고정 결합할 수도 있다.
다음으로, 교좌지지판(30)은 상기 앵커소켓 고정판(20)과 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 배근된 배력근(3) 사이, 더욱 구체적으로는, 앵커소켓 고정판(20)의 하측면과 상측면이 맞닿으면서 하측면은 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 배근된 배력근(3)의 상측과 맞닿도록 배치되는 구성으로서, 앵커소켓 고정판(20)의 앵커소켓 고정판 볼트홀(21)과 대응하는 위치에 제2 교좌지지용 볼트홈(32)을 형성하여 통상의 볼트(B)에 의해 고정 결합이 가능할 수 있도록 구성되어 있으며, 상기 교좌지지판용 볼트홈(32)에서 이격된 위치에는 U자형 볼트 결합홀(31)이 구성되어 있다.
이러한, 교좌지지판(30)은 1개소의 교좌지지판(30)으로 교좌장치(10)를 구성하는 2개소의 앵커소켓(14)을 한번에 결합할 수 있도록 연장되어 형성될 수도 있고, 이와는 다르게 모든 앵커소켓(14)을 결합할 수 있는 형태로 제작할 수도 있다.
여기서, 상기 U자형 볼트 결합홀(31)은 타공된 홀 형태로 구성하는 것이 바람직하고, 교좌지지판용 볼트홈(32)은 볼트(B)에 의한 결합이 이루어지도로 나사산이 형성된 형태로 구성되는 것이 좋다.
다음으로, 서포팅바(40)는 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 배근된 배력근(3) 하측의 주철근(2)과 맞닿을 수 있도록 배치되는 구성이다.
이러한, 서포팅바(40)는 가로바(41)와 세로바(42)가 ㄷ자 형상으로 형성될 수도 있고, 이와는 다르게 주철근(2)의 하측에 맞닿되 ∩자 형상으로 형성될 수도 있다.
다음으로, U자형 볼트(50)는 상술한 교좌지지판(30)과 서포팅바(40)를 고정하기 위한 구성이다.
이러한, U자형 볼트(50)는 전체적인 형상이 U자 형상으로 형성되며, 상측의 양 단은 나사산이 형성된 볼트부(51)로 이루어져 교좌지지판(30)의 U자형 볼트 결합홀(31)에 결합할 수 있도록 구성되고, 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 배근된 주철근(2) 하부에 형성되어 있는 서포팅바(40)에 결합할 수 있도록 볼트부(51)의 타단은 걸림부(52)가 형성되어 있다.
따라서, U자형 볼트(50)를 구성하는 볼트부(51)나 걸림부(52)는 주철근(2) 또는 배력근(3)에 맞닿은 상태를 유지하면서 볼트부(51)는 교량지지판(30)의 U자형 볼트 결합홀(31)에 삽입된 후 너트(N)가 체결되어 주철근(2)에 서포팅바(40)와 교좌지지판(30)을 고정결합함으로써 교좌장치(10)를 고정시킬 수 있도록 구성된다.
여기서, 상술한 U자형 볼트(50)는 하중의 분산을 위하여 2개 이상을 설치하되, U자형 볼트(50)가 주철근(2) 또는 배력근(3)에 맞닿도록 배치한 후 결합함으로써 교좌장치(10)가 서포팅바(40) 방향의 수평력 작용시 교좌장치(10)의 슬라이딩 현상을 방지하여 수평력에 대한 저항력을 향상시킬 수 있게된다.
예컨대, 도 1에서와 같이 가로바(41)와 세로바(42) ㄷ자 형상으로 구성된 서포팅바(40)의 가로바(41)가 배력근(3)과 같은 방향으로 연장되도록 배치되는 경우에는 U자형 볼트(50)를 가로바(41)에 2개소 이상 결합하되 왼쪽편에 체결하는 U자형 볼트(50)는 주철근(2)의 오른쪽면과 맞닿도록 체결하고, 오른쪽편에 체결하는 U자형 볼트(50)는 주철근(2)의 왼쪽면과 맞닿도록 체결하여 교좌장치(10)의 슬라이딩 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기와는 달리 서포팅바(40)와 주철근(2)이 같은 방향으로 연장되도록 배치되는 경우에는 U자형 볼트(50)는 배력근(3)과 맞닿도록 체결할 수 있다.
2. 내진 및 면진 보강용 교좌장치 설치공법
우선, 본 발명은 교각 또는 교대의 코핑부에 배근된 배력근 하측에 배치된 주철근의 하부에 서포팅바를 설치하는 서포팅바 배치단계와, 상기 교각 또는 교대를 구성하는 배력근의 상측으로 제1, 2 교좌지지판용 볼트홈이 형성된 교좌지지판을 배치하는 교좌지지판 배치단계와, 상기 서포팅바 배치단계에서 배치한 서포팅바와 주철근과 교좌지지판 배치단계에서 배치한 교좌지지판을 볼트부 및 걸림부로 이루어진 U자형 볼트 및 너트를 이용하여 교좌지지판의 U자형 볼트 결합홀에 삽입 및 체결하여 서포팅바와 교좌지지판을 고정 결합하는 서포팅바 및 교좌지지판 고정단계와, 상기 교좌지지판의 상측에 거푸집 또는 스티로폼을 배치한 후 코핑부에 콘크리트를 교좌지지판의 높이 위치까지 타설 및 양생한 후 교좌지지판 상측의 거푸집 또는 스티로폼을 제거하는 콘크리트 타설단계와, 상기 교좌지지판의 상측으로 앵커소켓 고정판 볼트홀과 앵커소켓 결합홀이 형성되어 있는 앵커소켓 고정판을 배치한 후 교좌지지판의 교좌지지판용 볼트홈과 앵커소켓 고정판 볼트홀에 볼트를 결합하여 앵커소켓 고정판을 설치하는 앵커소켓 고정판 결합단계와, 상기 앵커소켓 고정판 결합단계 이후 교좌장치의 앵커소켓을 앵커소켓 고정판의 앵커소켓 결합홀에 삽입하여 결합하고, 하부 플레이트, 베어링 및 상부 플레이트를 순차적으로 설치하는 교좌장치 설치단계와, 상기 교좌장치 설치단계 이후에 내진모르타르를 타설 및 양생하여 시공을 완료하는 시공완료단계로 이루어져 있다.
여기서, 상기 서포팅바 설치단계에서의 서포팅바는 교좌장치를 구성하는 각각의 앵커소켓에 1개소 이상 설치할 수 있다.
또한, 서포팅바 설치단계에서의 서포팅바는 ㄷ자 형태로 형성되는 가로바 및 세로바로 형성되며 다수의 U자형 볼트를 결합할 수도 있고, 서포팅바는 하나의 U자형 볼트를 결합할 수 있도록 ∩자 형상으로 형성할 수도 있다.
그리고 서포팅바 및 교좌지지판 고정단계에서 U자형 볼트는 주철근 또는 배력근에 밀착시켜 결합하되 좌, 우 방향으로 슬라이딩이 발생하지 않도록 2개소 이상을 슬라이딩이 이루어지지 않는 위치에 배치하여 결합할 수 있다.
또한, 교좌지지판 배치단계에서의 교좌지지판은 1개소로 교좌장치를 구성하는 앵커소켓 2개소를 결합할 수 있도록 일방향으로 길게 연장되어 형성되거나, 또는 교좌지지판 1개소로 4개소의 앵커소켓을 결합할 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
그리고 상기 교좌장치 설치단계에서 교좌장치의 앵커소켓을 앵커소켓 고정판의 앵커소켓 결합홀에 결합 후 용접을 통해 고정 결합할 수 있다.
아울러, 상기 시공완료단계에서의 내진모르타르는 분체, 배합수, 하이브리드 섬유로 이루어져 있고, 분체는 결합재, 골재 및 혼화재로 구성되며, 상기 분체를 구성하는 결합재는 1종 보통포틀랜드 시멘트 10 ∼ 50중량%, 아윈계 초속경시멘트 3 ∼ 50중량%, 실리카퓸 5 ∼ 40중량%, 플라이애쉬 5 ∼ 60중량%, 고로슬래그 5 ∼ 60중량%로 이루어져 있고, 상기 분체를 구성하는 골재는 상기 결합재 100중량부에 대하여 잔골재 100 ∼ 140중량부로 이루어져 있으며, 분체 중 혼화재는 결합재 100중량부에 대하여, 고성능 감수제 1 ∼ 4중량부, 수축저감제 0.05 ∼ 3중량부, 증점제 0.5 ∼ 5중량부, 응결지연제 0.1 ∼ 0.5중량부, 중탄산나트륨 분말 0.5 ∼ 10중량부로 이루어져 있고, 배합수는 상기 분체를 구성하는 결합재 100중량부에 대하여 10 ∼ 35중량부로 이루어져 있으며, 하이브리드섬유는 분체와 배합수를 포함한 부피비에 0.5 ∼ 2.5부피%로 이루어질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 설치공법에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
우선, 본 발명에 따른 내진 및 면진 보강용 교좌장치 설치공법을 설명하기에 앞서, 본 발명의 설치공법은 내진 및 면진 보강용 교좌장치(100)를 신설로 설치하기에 교대 또는 교각의 코핑부(1)에 주철근(2) 및 배력근(3)이 배근만 되어 있는 상태이다.
가. 서포팅바 설치단계
본 단계는 도 1 내지 2 및 도 3에서와 같이 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 서포팅바(40)를 설치하기 위한 단계로서 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 주철근(2) 및 배력근(3)이 형성된 위치 중 주철근(2)의 하측에 주철근(2)과 맞닿도록 배치한다.
여기서, 본 발명에서의 서포팅바(40)는 가로바(41)와 세로바(42)가 ㄷ자 형상으로 형성되되 다수의 U자형 볼트(50)를 체결할 수 있도록 충분히 길이가 연장된 가로바(41)를 갖는 형태 또는, ∩자 걸림부(43)가 형성된 형태로 이루어지게 되는데, 일반적으로는 가로바(41)와 세로바(42)가 ㄷ자 형상으로 이루어진 서포팅바(40)를 사용하고, 공간이 협소하여 서포팅바(40)의 설치가 어려울 때에는 ∩자 걸림부(43)가 형성된 형태의 서포팅바(40)를 주철근(2)의 하측에 맞닿도록 하여 배치하도록 한다.
상기와 같은 서포팅바(40)은 배치 후 도면에는 도시하지 않았으나, 완전히 고정하기 전에 배치된 자리를 유지시키기 위해 철사 등을 이용해 가고정이 이루어질 수 있을 것이다.
나. 교좌지지판 배치단계
본 단계는 도 1 내지 2 및 도 4에서와 같이 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 교좌지지판(30)을 설치하기 위한 단계이다.
이를 위해 교좌장치(10)가 배치될 위치의 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 배근된 배력근(3)의 상측에 교좌지지판(30)을 배치한다.
여기서, 본 발명에서의 교좌지지판(30)은 하나의 교좌지지판(30) 1개소가 교좌장치(10)를 구성하는 앵커소켓(14) 2개소를 결합하거나 또는 교좌지지판(30) 1개소로 앵커소켓(14) 전부인 4개소를 결합할 수 있기 때문에 위치를 잘 맞춰 배치하도록 하여야 하며, 특히, 후술할 U자형 볼트(50)가 주철근(2)에 의해 교좌장치(10)의 슬라이딩 현상을 방지하기 위한 위치에 배치될 것을 감안하여 배치하도록 한다.
다. 서포팅바 및 교좌지지판 고정단계
본 단계는 도 1 내지 2 및 도 5에서와 같이 상술한 교좌지지판(30)과 주철근(2) 및 서포팅바(40)를 고정결합하기 위한 단계이다.
이를 위해 본 단계에서는 U자형 볼트(50)와 너트(N)를 이용하여 서포팅바(40)와 교좌지지판(30)을 연결한다.
즉, U자형 볼트(50)의 볼트부(51)를 교좌지지판(30)에 형성된 U자형 볼트 결합홀(31)에 결합하되, U자형 볼트(50)에 형성된 걸림부(52)가 서포팅바(50)와 맞닿아 고정될 수 있는 위치까지 배치하도록 하며, 배치가 완료되면 U자형 볼트(50)의 볼트부(51)에 너트(N)를 체결함으로써 본 단계를 완료할 수 있다.
여기서, 상기 U자형 볼트(50)는 교좌장치(10)를 구성하는 앵커소켓(14) 1개소당 최소 2개소 이상을 결합하도록 하며, 특히, 주철근(2)과 맞닿도록 U자형 볼트(50)를 배치하되 교좌장치(10)의 슬라이딩 현상이 발생하지 않도록 U자형 볼트(50)를 배치하여야 한다.
예컨대, 도 1에서와 같이 어느 하나의 앵커소켓(14)이 형성된 위치에 U자형 볼트(50)를 결합할 때에 왼쪽에 배치되는 U자형 볼트(50)는 주철근(2)의 오른쪽면에 맞닿도록 하고, 이와 대향되는 오른쪽에 배치되는 U자형 볼트(50)는 주철근(2)의 왼쪽면과 맞닿도록 하여 교좌장치(10)의 슬라이딩 현상을 방지한 형태로 시공이 이루어질 수 있다.
이때에, 상기 서포팅바(40)는 교량 철근이 복잡하지 않은 위치에 적용할 경우 가로바(41)와 세로바(42)가 ㄷ자 형상으로 미리 절곡한 형태인 서포팅바(40)를 적용하여 사용할 수 있으며, 교량의 철근이 복잡한 위치에 시공할 경우에는 ∩자 걸림부(43)를 포함하는 서포팅바(40)를 적용하여 시공할 수 있다.
라. 콘크리트 타설단계
본 단계는 도 1 내지 2 및 도 6에서와 같이 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 콘크리트(C)를 타설하기 위한 단계로서, 표면에 노출되는 교좌지지판(30)의 상측면에는 도면에는 도시하지 않았지만 거푸집 또는 스티로폼을 배치한 후 코핑부(1)에 콘크리트(C)를 타설 및 양생시킨 후 거푸집 또는 스티로폼을 제거함으로써 주철근(2), 배력근(3), 서포팅바(40), U자형 볼트(50) 및 교좌지지판(30)을 매립시켜 본 단계를 완료할 수 있게 된다.
마. 앵커소켓 고정판 결합단계
본 단계는 도 1 내지 2 및 도 7에서와 같이 콘크리트 타설단계 이후에 교좌지지판(30)에 앵커소켓 고정판(20)을 고정결합하기 위한 단계이다.
상기 앵커소켓 고정판(20)은 내측으로 앵커소켓 결합홀(22)을 형성하고 있고, 앵커소켓 결합홀(22)의 외주면으로는 다수의 나사산이 형성되어 있는 앵커소켓 고정판 볼트홀(21)이 형성되어 있어, 교좌지지판(30)의 나사산이 형성되어 있는 교좌지지판용 볼트홈(32)의 위치를 조정하여 맞춘 후 통상의 볼트(B)를 이용하여 앵커소켓 고정판(20)을 고정 결합할 수 있다.
여기서, 상기 앵커소켓 고정판(20)을 더욱 견고히 고정시키기 위해 교좌지지판(30)과 앵커소켓 고정판(20)을 추가로 용접을 통해 고정결합할 수도 있다.
이러한, 앵커소켓 고정판(20)은 교좌장치(10)의 앵커소켓(14)이 4개소인 만큼 4개소를 교좌지지판(30)에 결합하여 본 단계를 완료할 수 있다.
바. 교좌장치 설치단계
상기 앵커소켓 고정판 결합단계에서 교좌지지판(30)에 결합된 앵커소켓 고정판(20)에 교좌장치(10)의 앵커소켓(14)을 결합하는 단계이다.
즉, 도 1 내지 2 및 도 8에서와 같이 본 발명에서의 교좌장치(10)는 상, 하부 플레이트(11, 13) 사이에 베어링(12)이 결합되어 있고, 또한, 상기 하부 플레이트(13)에는 앵커소켓(14)이 결합된 구조로 이루어져 있으며, 본 단계에서는 상기 앵커소켓(14)을 앵커소켓 고정판(20)에 형성되어 있는 엥커소켓 결합홀(22)에 안착시켜 본 단계를 완료할 수 있다.
여기서, 본 단계를 통해 교좌장치(10)를 앵커소켓 고정판(20)에 더욱 고정력을 높이기 위해서는 앵커소켓 고정판(20)의 앵커소켓 결합홀(22)에 결합된 앵커소켓(14)을 용접을 통해 고정하여 결합할 수도 있을 것이다.
사. 시공완료단계
본 단계는 도 1 내지 도 2에서와 같이 교좌장치(10) 까지 설치가 완료되면 교좌장치(10)를 구성하는 앵커소켓(14)까지 내진모르타르(4)를 매립시켜 시공을 완료하는 단계이다.
본 발명에서의 내진모르타르(4)의 타설은 숏크리트나 고유동성인 자기충전 형태로 타설할 수 있다.
여기서, 상기 내진모르타르는 분체, 배합수, 하이브리드 섬유로 이루어져 있고, 분체는 결합재, 골재 및 혼화재로 구성되며, 상기 분체를 구성하는 결합재는 1종 보통포틀랜드 시멘트 10 ∼ 50중량%, 아윈계 초속경시멘트 3 ∼ 50중량%, 실리카퓸 5 ∼ 40중량%, 플라이애쉬 5 ∼ 60중량%, 고로슬래그 5 ∼ 60중량%로 이루어져 있고, 상기 분체를 구성하는 골재는 상기 결합재 100중량부에 대하여 잔골재 100 ∼ 140중량부로 이루어져 있으며, 분체 중 혼화재는 결합재 100중량부에 대하여, 고성능 감수제 1 ∼ 4중량부, 수축저감제 0.05 ∼ 3중량부, 증점제 0.5 ∼ 5중량부, 응결지연제 0.1 ∼ 0.5중량부, 중탄산나트륨 분말 0.5 ∼ 10중량부로 이루어져 있고, 배합수는 상기 분체를 구성하는 결합재 100중량부에 대하여 10 ∼ 35중량부로 이루어져 있으며, 하이브리드섬유는 분체와 배합수를 포함한 부피비에 0.5 ∼ 2.5부피%로 이루어져 있다.
우선, 분체를 구성하고 있는 결합재는 1종 보통포틀랜드 시멘트 10 ∼ 50중량%, 아윈계 초속경 시멘트 3 ∼50중량%, 실리카퓸 5 ∼ 40중량%, 플라이애쉬 5 ∼ 60중량%, 고로슬래그 5 ∼ 60중량%로 이루어져 있다.
상기 1종 보통포틀랜드 시멘트는 분말도 2,800 ∼ 5,000g/㎤으로 Ca/Si의 비가 2.5이상인 것이 바람직하다.
특히, 1종 보통포틀랜드 시멘트를 임계치 미만으로 혼합할 경우 압축강도가 떨어지고, 임계치를 초과할 경우에는 그 이상의 효과는 없다.
또한, 아윈계 초속경 시멘트는 수화활성도가 높고 안정한 수화물인 3CaO·3Al2O3·CaSO4을 30%이상 함유하고 3CaO·SiO2를 15% 이상 보유한 것으로 분말도는 4,000 ∼ 5,000g/㎤으로 종결이 30분 이내인 것이 바람직하다. 아윈계 초속경 시멘트는 빠른 경화로 내진모르타르의 수축을 억제하고 물리적 강도를 촉진하기 위해서도 사용하며, 본 발명에서의 내진모르타르는 낮은 물시멘트비와 다량의 결합재로 인하여 수화물이 반응물보다 작아지는 자기수축이 발생하며 수축 최대 발생시간은 배합 후 10시간 내외이다.
그리고 아윈계 초속경 시멘트는 에트링자이트의 팽창반응으로 굳고 난 모르타르에 부피를 팽창시킴으로 수축을 상쇄시키는데 배합 후 2시간 내외에 경화가 발생하여 체적을 고정함으로 자기수축에 의한 체적감소를 제어한다.
이러한 아윈계 초속경 시멘트는 임계치 미만일 경우에는 팽창반응이 약해 수축상쇄 효과가 적어지게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 압축강도가 80MPa을 넘기가 곤란하다.
그리고 상기 실리카퓸은 입자의 평균적인 크기가 2㎛ 내외인 것이 바람직하고 SiO2는 92%이상 강열감량은 3%이하인 것이 바람직하다.
그리고 실리카퓸은 내진모르타르(4)의 압축강도 80 ∼ 300MPa 이상을 발현하기 위한 것으로 임계치 미만으로 혼합할 경우 요구하는 압축강도 이상을 발현하기 어렵고 임계치를 초과할 경우에는 그 이상의 효과는 없다.
또한, 플라이 애쉬는 분말도 3,000 ∼ 6,000g/㎠으로 Al/Si의 비가 0.5 이상이고, 강열감량은 3% 이하이며 특히 입자 크기가 20 ∼ 35㎛인 플라이애쉬를 사용해야 한다. 이는 굳지 않은 콘크리트의 점도를 증진시켜 강섬유와 합성섬유의 뭉침 현상인 fiber ball을 제어하기 위한 것이다.
이러한, 플라이애쉬는 임계치 미만으로 혼합할 경우 섬유의 뭉침을 제어하기가 어렵게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 압축강도가 80MPa이하로 저하되는 현상이 발생하게 된다.
한편, 고로슬래그는 분말도 3,000 ∼ 6,000g/㎠으로 Ca/Si의 비가 0.9 이상인 것으로 강열감량은 3%이하인 것이 바람직하다. 고로슬래그는 초기경화는 낮고 장기강도가 우수한 것으로 모르타르의 내구성을 증진시키고 모르타르의 미세균열 발생시 미반응 고로슬래그와 1종 시멘트의 수화물인 수산화칼슘이 미세균열을 통해 유입된 H2O와 더불어 잠재수경성 반응을 통하여 균열을 메우는 자기치유 효과를 위해서도 사용한다.
이러한 고로슬래그를 임계치 미만으로 혼합할 경우 장기 강도효과와 자기치유효과가 미미하게 나타나게 되고 임계치를 초과할 경우 압축강도가 낮아지는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 분체를 구성하는 골재는 결합재 100중량부에 대하여 잔골재 100 ∼ 140중량부로 이루어져 있으며, 밀도가 2.6g/㎤, 입경 0.1 ∼ 0.35mm인 제1 잔골재와 입경 0.075 ∼ 0.1mm인 제2 잔골재를 1 : 1의 중량비로 혼합하여 사용하게 된다.
이러한 잔골재는 임계치 미만일 경우에는 가지수축이 심해지게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 압축강도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 분체를 구성하는 혼화재는 결합재 100중량부에 대하여 고성능 감수제 1 ∼ 4중량부, 수축저감제 0.05 ∼ 3중량부, 증점제 0.5 ∼ 5중량부, 응결지연제 0.1 ∼ 0.5중량부, 중탄산나트륨 분말 0.5 ∼ 10중량부로 이루어져 있다.
상기 고성능감수제는 폴리칼본산계로 밀도 1.05g/㎤, 비중 20℃에서 1.05 ± 0.05인 암갈색 분말 형태를 나타내나며 유동성을 증진시켜 적은 W/B에서 높은 작업성을 부여하여 적은 배합수로 압축강도 80 ∼ 300MPa 이상을 가능하도록 한다.
이러한, 고성능감수제는 임계치 미만 사용시 감수효가가 미비하고 임계치를 과할 경우 재료분리 현상으로 인해 강도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 수축저감제는 비이온계 계면활성화제로 내진모르타르(4)의 경화 후 모세관내 공극수의 표면장력을 감소시켜 수축을 방지하도록 작용한다.
이러한 수축저감제는 임계치 미만일 경우 수축 컨트롤이 어렵게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 그 이상의 효과를 발현하지 못하게 된다.
그리고 CSA계 팽창제는 비중은 2.8 ∼ 2.9, 분말도는 Blaine 비표면적 2,500㎠/g 이상인 제품으로 석회석, 석고 및 알루미나질 원료를 로타리 킬른에서 소성하여 제조되는 시멘트용 팽창제로서 3CaO·3Al2O3· CaSO4 및 CaO 등의 광물로 구성되어 있으며 경화과정에서 미세한 침상결정의 고황산염 수화물(Ettringite)이 생성되고, 이 수화물은 초기 재령에서 팽창력을 발휘하여 경화체의 구조를 치밀하게 해 주고 자기수축을 제어하게 된다.
이러한, CSA계 팽창제를 임계치 미만으로 사용할 경우 자기수축 제어효과가 떨어지는 문제가 발생하게 되고, 임계치를 초과할 경우 팽창균열 및 강도가 저하되는 현상이 발생하게 된다.
또한, 증점제는 셀룰로오스계로 분말형태를 사용하여 높은 유동성 하에 밀도가 다른 시멘트, 골재, 섬유의 분리를 방지한다.
본 발명의 내진모르타르는 압축강도 증진을 위해 고성능감수제를 사용하나 고성능감수제는 유동성이 너무 커져 비중이 다른 재료들 교반시 재료분리의 위험성이 상대적으로 높아진다. 따라서 증점제를 통해서 높은 유동성 하에서도 재료의 분리를 방지할 필요가 있게 된다.
이러한, 증점제는 임계치 미만으로 사용할 경우 재료분리 효과가 미비하게 이루어지게 되고, 임계치를 초과할 경우에는 유동성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
그리고 응결지연제는 굳지 않은 초속경 시멘트의 빠른 응결을 억제하기 위해 사용하는 것으로 리그니계, 주석산 글리코산계 등의 분말형태를 사용한다.
상기 응결지연제를 임계치 미만으로 사용시에는 지연효과가 미미하고 임계치를 초과할 경우에는 초기강도가 떨어지게 된다.
다음으로, 본 발명에서의 중탄산나트륨 분말은 결합재 100중량부에 대하여 0.5 ∼ 10중량부를 혼합하여 사용하게 된다.
중탄산나트륨은 물속에서 나트륨과(Na+) 중탄산염(HCO3 -)으로 분리되고 나트륨은 플라이애쉬나 고로슬래그와 결합하여 빠른 경화반응을 유도하고 중탄산염(bicarbonate ion, HCO3 -)은 수소와 만나 탄산(carbonic acid, H2CO3)이 생성됨으로 모르타르내에 연행기포를 생성하여 쇼크리트 타설시 호스내에서 펌핑성을 우수하게 하며, 자기충전 형태로 타설시는 고성능 감수제와 함께 슬럼프 플로우를 500mm이상 고유동화 시키게된다.
이러한 중탄산나트륨을 임계치 미만 혼합하여 사용할 경우에는 연행 기포 발생이 적고, 임계치를 초과할 경우에는 압축강도가 저하되고 유동성이 급격히 저하되는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 배합수는 결합재 100중량부에 대하여 5 ∼ 35중량부로 구성되며 유기물이 없는 것으로 사용한다.
상기 배합수를 임계치 미만 혼합할 경우에는 점도가 높아 작업성이 저하되고, 임계치를 초과할 경우 점도가 낮아져 압축강도가 80MPa 미만으로 떨어지는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 하이브리드 섬유는 분체와 배합수를 포함한 부피비에 0.5 ∼ 2.5부피%를 사용하게 된다.
이러한, 하이브리드 섬유는 상기 부피비율에서 콘크리트의 미세균열 유도용 인장강도 증진용 섬유를 1 ∼ 2.5부피%, 폭열방지용 섬유는 0.1% ∼ 0.5부피%로 구성된다.
상기 미세균열 유도용 인장강도 증진 섬유로는 고인성 폴리비닐알콜, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 고인성 폴리에틸렌섬유, 강섬유중 하나를 선택하며 폭열방지용 섬유는 폴리비닐알콜섬유, 나일론섬유, 아크릴섬유, 폴리프로필렌섬유중 하나를 선택한다.
상술한 미세균열 유도용 인장강도 증진 섬유중 고인성 폴리비닐알콜, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 고강력 폴리에틸렌섬유는 인장강도 1,000 ∼ 1600MPa이고, 직경 20 ~ 40㎛, 길이 5 ∼ 15㎜가 바람직하며, 강섬유는 인장강도 1,000MPa ∼ 3,500MPa, 직경 0.2 ∼ 0.9㎜, 길이 10 ∼30㎜로 재질은 일반철 또는 합금강 모두 가능하나 금속의 이종간 부식방지를 위해 하부 플레이트(20) 또는 앵커소켓부(40)과 동일한 재질을 사용하는 것이 더 바람직하다. 형태는 직선형이 바람직하며 이는 콘크리트가 인장력을 받을 때에 매트릭스와 강섬유의 부착강도가 저하되어 강섬유가 먼저 콘크리트로부터 뽑혀져 나오는 현상(Debonding)을 유도하기 위함이다.
폭열방지용 섬유는 인장강도 10 ∼ 500MPa, 직경 10 ∼ 100㎛, 길이 5 ∼ 10㎜, 녹는점 200℃ 이하로 폴리비닐알콜섬유, 내알카리 유리섬유, 나일론섬유, 아크릴섬유, 폴리프로필렌섬유, 셀룰로오스섬유중 하나를 선택하여 사용하며 초고강도인 본 발명의 내진모르타르(4)가 급작스런 화재 노출될 경우 섬유가 내부 수증기압을 낮춰주는 통로 역할을 함으로 폭열을 방지하기 위해 이용된다.
한편, 상기와 같은 신설공법을 통해 설치가 완료된 본 발명에 따른 내진 및 면진 보강용 교좌장치(100)는 교각 또는 교대의 코핑부(1)에 형성되는 주철근(2) 및 배력근(3)에 서포팅바(40), 교좌지지판(30)을 설치한 후 이를 U자형 볼트(50)를 이용해 연결한 후 콘크리트(C)를 타설하여 코핑부(1)의 철근들에 일체화시킨 후 앵커소켓 고정판(20) 및 교좌장치(10)를 차례로 고정 결합하기 때문에 교좌장치(10)의 앵커소켓(14)의 길이가 짧더라도 충분한 지지력이 형성되어 내진 및 면진 기능을 수행할 수 있다.
특히, 본 발명은 상기와 같이 앵커소켓(14)의 길이를 짧게 형성하더라도 내진 및 면진 성능이 발휘되기 때문에, 교좌장치(10)의 교체시에도 코핑부(1)의 철근들의 절단 작업 없이도 교좌장치(10)의 교체작업이 이루어지더라도 신설시의 교좌장치(10)와 마찬가지로 동일한 내진 및 면진 성능을 유지함으로써 교체시공시 코핑부(1)의 철근들의 절단으로 인한 내하력이 저하되는 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 교좌장치(10)의 교체시공시에도 코핑부(1)에 매립된 구성 이외에 교좌지지판(30)의 상측에 결합된 앵커소켓 고정판(20)에서 교좌장치(10)의 앵커소켓(14)을 제거하거나 또는 앵커소켓 고정판(20)의 교체작업만으로 교좌장치(10)의 교체작업이 이루어지게 되어 교체의 용이성과 더불어 교체 후에도 동일한 내진 및 면진 성능을 기대할 수 있다.
한편, 본 발명의 내진 및 면진 보강용 교좌장치(100)의 설치시 서포팅바(40)와 교좌지지판(30)을 고정하기 위한 U자형 볼트(50)를 교좌장치(10)가 슬라이딩이 이루어지지 않도록 배치하여 체결함으로써 교좌장치(10)의 슬라이딩 현상을 방지하여 수평력에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다.
아울러, 내진모르타르를 숏크리트나 고유동성인 자기충전 형태로 타설하여 협소한 공간에 공극이 발생하지 않으면서, 배합중에 발생한 갇힌공기 등이 다짐효과에 의해 제거됨으로 내진모르타르의 밀도를 높일 수 있는 효과도 얻을 수 있게 된다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자들에게 있어 명백한 것이다.

Claims (15)

  1. 상부 플레이트, 상기 상부 플레이트의 하측에 결합되어 있는 베어링과 상기 상측 베어링에 결합된 베어링의 하측에 결합되는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트에 결합되어 있는 4개소의 앵커소켓을 포함하는 교좌장치;
    상기 교좌장치를 구성하는 앵커소켓의 하측에 형성되어 앵커소켓이 삽입할 수 있는 앵커소켓 결합홀과 앵커소켓 고정판 볼트홀이 형성되어 있는 앵커소켓 고정판;
    상기 앵커소켓 고정판의 하측과 교량을 구성하고 있는 교량 또는 교각의 코핑부에 배된근 배력근 사이에 배치되되, 앵커소켓 고정판에 형성된 앵커소켓 고정판 볼트홀과 대응하는 교좌지지판용 볼트홈을 형성하여 볼트에 고정 결합되며, 상기 교좌지지판용 볼트홈에서 이격된 위치에 형성되는 U자형 볼트 결합홀을 형성하고 있는 교좌지지판;
    상기 교량을 구성하고 있는 교량 또는 교각의 코핑부에 배근된 배력근 하측에 배치되는 주철근의 하부에 설치되는 서포팅바;
    상기 교좌지지판에 형성된 U자형 볼트 결합홀에 결합하되, 서포팅바와 교좌지지판을 고정결합하도록 볼트부와 걸림부로 구성되는 U자형 볼트;로 이루어진 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 앵커소켓 고정판에 형성된 앵커소켓 결합홀에 결합하는 교좌장치의 앵커소켓은 용접을 통해 고정결합하는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 교좌지지판은 1개소로 교좌장치를 구성하는 앵커소켓 2개소를 결합할 수 있도록 일방향으로 길게 연장되어 형성되거나, 또는 교좌지지판 1개소로 4개소의 앵커소켓을 결합할 수 있는 크기로 형성되는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 서포팅바는 교좌장치를 구성하는 각각의 앵커소켓에 1개소 이상 설치 결합하는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 서포팅바는 가로바 및 세로바가 ㄷ자 형상으로 형성되되 가로바는 2 이상의 U자형 볼트를 결합할 수 있는 길이로 형성하는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 서포팅바는 하나의 U자형 볼트를 결합할 수 있도록 ∩자 형상의 ∩자 걸림부가 포함된 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 U자형 볼트는 주철근 또는 배력근에 밀착시켜 결합하되, 교좌장치가 좌, 우 방향으로 슬라이딩이 발생하지 않도록 2개소 이상을 교좌장치가 슬라이딩이 이루어지지 않는 위치에 배치하여 결합하는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치.
  8. 제1항의 내진 및 면진 보강용 교좌장치를 설치하기 위한 공법에 있어서,
    교각 또는 교대의 코핑부에 배근된 배력근 하측에 배치된 주철근의 하부에 서포팅바를 설치하는 서포팅바 배치단계;
    상기 교각 또는 교대를 구성하는 배력근의 상측으로 U자형 볼트 결합홀과 교좌지지판용 볼트홀이 형성된 교좌지지판을 배치하는 교좌지지판 배치단계;
    상기 서포팅바 배치단계에서 배치한 서포팅바와 주철근과 교좌지지판 배치단계에서 배치한 교좌지지판을 볼트부 및 걸림부로 이루어진 U자형 볼트 및 너트를 이용하여 교좌지지판의 U자형 볼트 결합홀에 삽입 및 너트를 체결하여 서포팅바와 교좌지지판을 고정 결합하는 서포팅바 및 교좌지지판 고정단계;
    상기 교좌지지판의 상측에 거푸집 또는 스티로폼을 배치한 후 코핑부에 콘크리트를 교좌지지판의 높이 위치까지 타설 및 양생한 후 교좌지지판 상측의 거푸집 또는 스티로폼을 제거하는 콘크리트 타설단계;
    상기 교좌지지판의 상측으로 앵커소켓 고정판 볼트홀과 앵커소켓 결합홀이 형성되어 있는 앵커소켓 고정판을 배치한 후 교좌지지판의 교좌지지판용 볼트홈과 앵커소켓 고정판 볼트홀에 볼트를 결합하여 앵커소켓 고정판을 설치하는 앵커소켓 고정판 결합단계;
    상기 앵커소켓 고정판 결합단계 이후 교좌장치의 앵커소켓을 앵커소켓 고정판의 앵커소켓 결합홀에 삽입하여 결합하고, 하부 플레이트, 베어링 및 상부 플레이트를 순차적으로 설치하는 교좌장치 설치단계;
    상기 교좌장치 설치단계 이후에 내진모르타르를 타설 및 양생하여 시공을 완료하는 시공완료단계;로 이루어진 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치의 설치공법.
  9. 제8항에 있어서, 서포팅바 설치단계에서의 서포팅바는 교좌장치를 구성하는 각각의 앵커소켓에 1개소 이상 설치하는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치의 설치공법.
  10. 제8항에 있어서, 서포팅바 설치단계에서의 서포팅바는 가로바 및 세로바가 ㄷ자 형상으로 형성되되 가로바는 2 이상의 U자형 볼트를 결합할 수 있는 길이로 형성하는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치의 설치공법.
  11. 제8항에 있어서, 서포팅바 설치단계에서의 서포팅바는 하나의 U자형 볼트를 결합할 수 있도록 ∩자 형상의 ∩자 걸림부가 포함된 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치의 설치공법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 서포팅바 및 교좌지지판 고정단계에서 U자형 볼트는 주철근 또는 배력근에 밀착시켜 결합하되, 교좌장치가 좌, 우 방향으로 슬라이딩이 발생하지 않도록 2개소 이상을 교좌장치가 슬라이딩이 이루어지지 않는 위치에 배치하여 결합하는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치의 설치공법.
  13. 제8항에 있어서, 교좌지지판 배치단계에서의 교좌지지판은 1개소로 교좌장치를 구성하는 앵커소켓 2개소를 결합할 수 있도록 일방향으로 길게 연장되어 형성되거나, 또는 교좌지지판 1개소로 4개소의 앵커소켓을 결합할 수 있는 크기로 형성되는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치의 설치공법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 교좌장치 설치단계에서 교좌장치의 앵커소켓을 앵커소켓 고정판의 앵커소켓 결합홀에 결합 후 용접을 통해 고정 결합하는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치의 설치공법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 시공완료단계에서의 내진모르타르는
    내진모르타르는 분체, 배합수, 하이브리드 섬유로 이루어져 있고, 분체는 결합재, 골재 및 혼화재로 구성되며,
    상기 분체를 구성하는 결합재는 1종 보통포틀랜드 시멘트 10 ∼ 50중량%, 아윈계 초속경시멘트 3 ∼ 50중량%, 실리카퓸 5 ∼ 40중량%, 플라이애쉬 5 ∼ 60중량%, 고로슬래그 5 ∼ 60중량%로 이루어져 있고,
    상기 분체를 구성하는 골재는 상기 결합재 100중량부에 대하여 잔골재 100 ∼ 140중량부로 이루어져 있으며,
    분체 중 혼화재는 결합재 100중량부에 대하여, 고성능 감수제 1 ∼ 4중량부, 수축저감제 0.05 ∼ 3중량부, 증점제 0.5 ∼ 5중량부, 응결지연제 0.1 ∼ 0.5중량부, 중탄산나트륨 분말 0.5 ∼ 10중량부로 이루어져 있고,
    배합수는 상기 분체를 구성하는 결합재 100중량부에 대하여 10 ∼ 35중량부로 이루어져 있으며, 하이브리드섬유는 분체와 배합수를 포함한 부피비에 0.5 ∼ 2.5부피%로 이루어져 있는 것에 특징이 있는 내진 및 면진 보강용 교좌장치의 설치공법.
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