KR100265697B1 - 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

교량 또는 교각과 같은 콘크리트 구조물의 휨 또는 처짐에 의해 균열이 발생되는 등 심각한 손상을 입은 콘크리트 구조물을 보수 보강하기 위한 외부프리스트레스 보강공법을 위한 지압지지방식의 정착방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에서는 지압지지방식에서 외부강선의 긴장력을 거더 단부에 위치한 단부판과 맞닿은 콘크리트가 받도록, 단부판의 연장선에 버팀판을 두어 버팀판과 단부판과의 용접길이를 증가시켜 내하력을 증대시킴으로써 지압지지방식의 취약부인 단부용접부의 강도를 증가시킨다. 이로써, 적은수의 짧은 앵커볼트를 사용할 수 있기 때문에 원구조물의 손상을 피할 수 있고, 단부에서의 용접길이를 확보하면 내하력이 증가되므로 브라켓의 설계가 가능하며, 기존의 지압지지방식의 단점인 정착판과 단부판 사이의 모서리부의 응력집중에 의한 손상 가능성을 줄일 수 있다.

Description

외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법 및 장치

본 발명은 교량 또는 교각과 같은 콘크리트 구조물의 휨 또는 처짐에 의해 균열이 발생되는 등 심각한 손상을 입은 콘크리트 구조물을 보수 보강하기 위한 외부프리스트레스 보강공법을 위한 지압지지방식의 정착 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지압지지방식에서 외부강선의 긴장력을 거더 단부에 위치한 단부판과 맞닿은 콘크리트가 받도록, 단부판의 연장선에 버팀판을 두어 버팀판과 단부판과의 용접길이를 증가시켜 내하력을 증대시키고 지압지지방식의 취약부인 단부용접부의 강도를 증가시킨 개량된 지압지지방식의 정착 방법 및 장치에 관한 것이다.

모든 구조물은 시간이 경과함에 따라 내하력이 작아지고 수명이 짧아진다. 또한 산업의 발달과 더불어 급증된 대형, 과적차량의 무리하고도 빈번한 운행으로 인하여 전국적으로 교량의 파손현상이 심화되고 있다. 현재 국내 교량의 절반은 총중량 32톤을 견디는 2등급 교량이 차지하고 있는바, 이들 교량은 교량의 내하력보다 큰 차량의 통과로 인하여 손상이 가속화되고 있다. 이를 방지하기 위해서는 기존 교량의 내하력을 증가시켜 총중량 43톤을 견디는 1등급 교량의 내하력을 갖는 교량으로 보강하는 효율적이고 경제적인 보수 보강공법의 개발이 시급한 형편이다.

현재 한국내 교량의 절반이상이 2등교로 가설되어 있어 중차량의 통행을 견디지 못하고 교량의 수명을 단축시킬 우려가 크며, 종국에는 교량의 붕괴사고로 이어질 위험성이 상존하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 공법으로는 상판재시공 공법, 강판 보강 공법, 및 외부 강선 공법 등이 있다.

상판 재시공법은 기존 교량의 상판을 완전히 제거한 후 고강도 콘크리트를 이용한 공법으로 일부 사용되고 있으나 상판의 재시공에 따른 막대한 공사비와 인력 및 장기간의 공사기간이 소요되고, 공사기간 동안 차량을 완전히 통제해야하는 문제점이 있어 현재 널리 사용되지는 못하고 있는 실정이다.

그리고 한국내 대부분의 보강공사에 강판 보강 공법이 주종을 이루어 왔으나 최근 들어 사용재료, 시공 품질의 확보 및 유지 관리상의 문제점등으로 인하여 사용예가 점차 줄어들고 있다. 또한 탄소섬유 등 고강도 고탄성 재료를 사용한 보강공법도 점차 그 사용예가 증가하고 있으나, 교량에의 적용예는 아직 미미한 실정이다.

이에 반하여 외부 강선을 이용한 기존 구조체의 보강 공법은 구조체에 대한 적응성과 보강효율이 높아 다양한 구조체의 보강에 활발하게 이용되고 있다. 이러한 외부 강선을 이용한 공법은 정착구의 설치에 따라 크게 4가지로 나누어져 실제 구조물의 보강에 있어 많이 이용되고 있지만 이러한 여러 가지 정착방법들은 많은 문제점들이 있다. 즉, 불안전하거나 상당히 큰 압축력을 가해야하거나 하중 전달구조가 복잡하여 정착구의 설계가 불가능하다는 점들이다.

상기 기존의 정착구의 종류를 이하 간단히 요약, 소개하기로 한다. 외부프리스트레스 보강공법을 이용하여 기존의 교량을 보강함에 있어 외부 강선의 긴장력을 구조체에 전달하는 방법으로 여러 가지 방식의 정착장치를 사용하고 있다.

이들 정착장치들은 대표적으로는 전단지지방식, 지압지지방식, 마찰지지방식, 및 복합지지방식 등 4가지로 구분할 수 있으며, 이들 정착방식은 정착구의 구조와 설치위치에 따라 하중전달개념이 상당히 차이를 보이고 있고, 이에 대한 시공상의 특징 및 장단점은 다음과 같다.

우선, 전단지지방식은 도 1에 도시한 바와 같이, PS강선(17)의 긴장력(P)을 앵커볼트(13)의 전단력(V_an)으로 지지시키는 방식으로 긴장력이 증가하게 되면 앵커볼트(13)의 갯수를 늘려야 한다.

시공순서를 보면 먼저 정착판(11)을 제작하고 원 콘크리트 PS보(18)에 천공을 한 후 앵커볼트(13)를 취부하여 정착판(11)을 고정한다. 그리고 난 후 정착판(11)과 콘크리트 사이를 에폭시로 뒷채움하고 마지막으로 정착구(14,15)를 설치하고 강선(17)을 긴장한다.

하중전달과정은 강선관(16)내의 강선(17)을 긴장하게 되면 긴장력(P)은 정착구(14,15)를 통하여 정착대(12)와 버팀판(10)에 가해지고 그 힘은 정착판(11)을 타고 콘크리트에 설치되어 있는 앵커볼트(13)에 도달하여 앵커볼트의 전단력(V_an)에 의해 지지된다.

이 공법은 자재의 구입이 용이하며 시공이 간단하다는 장점이 있는 반면에 많은 단점을 가지고 있다.

첫째, 앵커볼트 설치를 위한 천공작업시 기존 콘크리트 구조체의 강선(17)이나 정착장치 등을 손상시킬 우려가 높으며 이로 인하여 오히려 원 구조물의 내하력을 저하시킨다. 또한, PS 콘크리트 거더 단부의 응력집중부에 천공에 의한 단면결손에 의한 단부파괴가 우려되며 콘크리트 구조체의 강도가 약할 경우 앵커볼트가 뽑힐 가능성이 있다. 이 문제점은 앵커볼트의 전단내하력의 크기가 콘크리트 강도의 크기에 좌우되어 품질관리나 설계가 어렵다는 문제점을 유발한다. 이러한 어려움은 특히 기존 구조물에서 콘크리트의 강도를 추정하는 적절한 방법이 없기 때문에 강도측정에 대한 신뢰성이 매우 떨어진다는데 있다.

둘째, 첫번째 단점 때문에 앵커볼트의 설치의 한계에 따른 도입 가능한 긴장력에 한계가 있다. 전단지지방식은 긴장력의 대부분을 앵커볼트가 지지하는데 기존 보를 손상시키거나 콘크리트의 품질을 정확히 알 수 없을 경우는 앵커볼트의 설치를 제한할 수 밖에 없다. 따라서 긴장력의 도입 또한 한계가 있다.

셋째, 긴장력에 대한 소요 앵커볼트의 갯수가 많아 정착구의 크기가 커지게 된다. 앵커볼트는 일정간격이상을 확보했을시에 소요전단력을 얻을 수 있다. 만일 볼트의 설치 간격이 작을때는 그만큼의 감소계수를 도입하여 볼트의 전단력을 다시 산정해야 한다. 따라서 긴장력이 커질수록 많은 앵커볼트가 필요하고 그만큼의 사이간격도 확보해야 하므로 정착판 크기의 증가되어야만 한다. 그러므로 거더의 면적이 작을 경우에는 이 공법을 사용할 수 없다.

넷째, 볼트의 내하력은 볼트의 직경에 따라 비례하지만 볼트 1개당 내하력이 2∼3ton이내로써 외부프리스트레싱에 필요한 내하력을 확보하기 위해서는 적정 간격이상을 두어 충분한 개수의 볼트를 사용해야 한다. 이것은 앞에서 언급한 정착판의 크기 증가와 같은 이유이다.

마찰지지방식은 도 2에 도시한 바와 같이, PS강봉(29)을 고정시켜주는 볼트를 이용하여 정착판에 커다란 압축력을 가하고, 이 압축력에 의한 정착판과 원 구조물 사이의 부착전단마찰력에 의하여 PS강선(27)의 긴장력(P)을 지지하는 방식이다. 일반적으로 강봉은 평균 40톤정도의 긴장력으로 정착구와 PS 콘크리트 거더사이를 긴장하게 된다.

시공순서는 먼저 정착판(21)을 제작하고 PS콘크리트 거더에 천공하고 강봉(29)을 삽입한 후 정착판(21)을 설치한다. 정착판(21)과 콘크리트 사이의 빈공간을 에폭시로 밀실하게 만든다. 그리고, 마지막으로 정착구(25)를 설치하고 긴장을 시킨다.

하중전달과정은 강선관(26)내의 강선(27)을 긴장하게 되면 긴장력(P)은 다른 방식처럼 정착대나 버팀판이 없으므로 바로 정착구를 고정하고 있는 정착판에 가해지는데 이 힘은 강봉에 의해 발생된 마찰력에 의하여 지지되게 된다.

이 공법의 특징은 지압지지방식으로 시공이 불가능한 보와 보 사이의 간격이 작을 경우에 시공이 가능하며 외관이 양호하고 사이즈가 작다는 장점이 있다.

반면에 단점은 첫째, PS강봉의 가격이 고가이고 이를 시공함에 있어서 전문 기술을 요한다. 정착구가 긴장력을 버티려면 그 크기에 상응하는 수십톤의 압축력을 정착판에 주어야 하는데 그러기 위해서는 강봉 및 볼트와 너트의 특수제작이 불가피하며, 40톤에 달하는 인장력을 주기 위해서는 조임작업 또한 특수 장비가 필요하게 된다. 또한, 너트의 조임시 토크에 의한 계측과 조임에 의한 압축력은 일정한 비례관계로 증가하지 않기 때문에 긴장력에 대한 정확한 압축력을 계산할 수 없다는 단점도 있다.

둘째, 긴장재의 최종 정착 위치가 교각까지 연장되지 않으므로 정착장치와 지점사이의 응력분포와 안전성에 대한 검토가 필요하다. 이는 비록 전체적으로 압축력을 받고 있는 상태라 하더라도 인장봉의 구멍 주변에서는 인장응력의 발생이나 응력 왜곡 현상이 발생할 수 있기 때문이다.

다음, 지압지지방식은 PS콘크리트 거더단부에 단부판(39)과 정착판(31)을 ㄷ자 형태로 설치하여 단부판(39)과 접촉하는 콘크리트면이 외부강선(37)의 긴장력을 지지시키는 방식이다. 도 3에서 보는 것처럼 앞에서 언급된 전단지지방식과는 달리 정착판(31)의 크기가 작아지고 앵커볼트의 수가 적어지고 길이도 짧아졌다. 이는 긴장력을 단부에서 받기 때문이다.

시공순서는 먼저 정착판(31)을 제작하고 콘크리트에 천공, 앵커볼트(33)를 설치한 다음 정착판(31)을 설치한다. 이때 앵커볼트는 작업중에 정착판을 제 위치에 고정하는 기능만 하는 것이므로 전단지지 방식과는 달리 구멍을 깊게 천공할 필요는 없다. 그 다음, 단부판(39)을 정착판(31)과 용접하고 정착판(31)과 단부판(39)의 공극을 에폭시로 밀실하게 뒷채움을 한다. 마지막으로 정착구(34,35)를 설치하고 강선관(36)내의 강선(37)을 긴장시키면 된다.

하중전달과정은 강선(37)을 긴장하게 되면 긴장력(P)은 전단지지방식과 마찬가지로 정착대(32)에 가해지고 그 힘은 버팀판(30) 및 정착판(31)으로 전단된다. 그러나 그 이후의 하중전달과정은 전단지지방식과 다르다. 정착판(31)에 가해진 힘은 정착판(31)을 타고 단부판(39)에 도달하게 되고, 이 힘은 마지막으로 단부판에 맞닿은 콘크리트 거더(fc)가 지지하게 된다. 이 공법은 하중전달 과정에서 알 수 있듯이 긴장력이 정착판(31)을 거쳐 단부판(39)에 도달하는 과정에서 도 4에 도시한 바와 같이, 정착판(31)과 단부판(39) 사이의 모서리에 큰 응력이 작용하게 되어 용접부가 떨어져 나갈 위험이 상존한다. 즉, 정착판에 긴장력이 걸리면 단부판(39)이 변형을 일으키면서 이들판의 접합부의 내측면에 인장균열이 발생하여 용접부를 손상시키는 현상이 나타나게 되는 문제점이 있다.

이 공법은 자재의 구입 및 시공이 간단하며 외부강선의 효과를 전 지간에 균등하게 줄 수 있다는 장점이 있다.

반면에 단점으로는 첫째 PS콘크리트 거더단부의 모서리의 용접부가 파괴될 우려가 높은 점이 있다. PS콘크리크 거더의 단부는 기존의 강선이 밀집되어 있는 부분으로서 응력이 상당히 집중되어 있는 곳으로 철근이 많이 배근되어 있으나, 단부쪽에 상당한 압축력을 도입할 경우, 국부적인 파괴현상이 발생할 우려가 높다. 또한, PS콘크리트 거더의 단부는 긴장 장착구의 돌출을 감추기 위하여 리세스블록이 있는 데 이는 긴장작업 완료 후 일반 시멘트 모르타르로 뒷메움을 하도록 되어 있으나 상태가 부실한 경우가 많기 때문에 외부강선에 의해 상당한 압축력이 작용할 경우에는 균열발생의 우려가 많다고 할 수 있다. 균열발생의 문제를 해결하기 위하여 콘크리트 구조체와 단부판 그리고 정착판 사이의 빈공간에 에폭시 등을 이용하여 밀실하게 뒷채움을 해주어야 한다.

둘째, 시공상에 제약이 있을수 있다는 문제점이 있다. 이 정착방식은 PS콘크리트 거더의 단부에 최소한 3cm 이상의 간격이 있어야만 적용이 가능하기 때문에 PS콘크리크 거더가 연속화되어 있거나 간격이 좁을 경우에는 충분한 단부판의 두께를 확보하기가 어려울 수도 있다는 문제점이 있다.

셋째, 교량의 거동을 제약하게 된다는 점이다. 이는 앞에서 언급된 제약을 다른 측면에서 검토한 것인데, PS콘크리트 거더와 PS콘크리트 거더 사이의 간격은 온도의 영향에 의한 교량의 신축을 흡수하도록 되어 있으나 이 사이에 정착을 위한 철물이 삽입되는 경우는 결국 PS콘크리트 거더의 신축팽창을 위한 공간을 삭감하는 결과가 된다. 따라서, 이 공법은 거더 간격이 최소 3cm 이상되는 넓은 경우에만 적용이 가능하다.

끝으로, 전단지지방식과 지압지지방식을 혼용한 복합지지방식에 대해서 설명한다. 복합지지방식은 앞에서 언급한 단점들을 보완이 쉽지 않기 때문에 고안된 방법으로, 어떤 논리적인 해결책을 제시한 방법이라기 보다는, 앞에서 언급된 여러 가지 방법들을 적절히 조합하여 상호보완 작용이 있기를 기대하는 방법에 불과하다고 할 수 있다.

시공순서는 먼저 정착판(51)을 제작하고 앵커볼트(53)를 설치하기 위한 천공을 하고, 중앙측에 설치해야되는 강봉(53)의 경우는 기존 보에 이를 설치할 수 있는 구멍이 있는 경우에만 설치가 가능하고, 새로운 구멍을 뚫어서 설치한다는 것은 거의 불가능에 가까우므로 실제로는 이를 적용할 수 있는 경우가 많지 않다고 할 것이다. 앵커볼트가 설치된 후 정착판(51)과 단부판(59)을 고정, 용접하고, 마지막으로 정착구(54,55)를 설치하고 강선관(56)내의 강선(57)을 긴장한다.

하중전달과정은 전단지지방식과 지압지지방식을 혼합한 경우이므로 앞에서 언급한 두방식의 하중전달 과정과 흡사하다. 즉, 하중은 버팀판(50), 정착구(52)를 거쳐 단부판(59)과 정착판(51)에 전달되나, 하중전달과정의 마지막에서 복합지지방식은 앵커볼트(53)와 단부의 콘크리트, 두 부분이 모두 긴장력(P)을 받아 주는 것만 다를 뿐이다.

이 공법의 장점으로는 여러 가지의 정착방법을 복합적으로 사용하므로 전체적인 내하력의 증가를 기대할 수 있다는 데 있지만 다음과 같은 단점이 있다.

단점으로는 첫째, 여러가지 지지방식이 동시에 작용하는 것이 아니고, 지압지지 기능을 하는 단부판(59)이 충분히 변형된 뒤에 정착판(51)이 앞으로 이동하게 되면 앵커볼트(53)나 강봉(53')에 전단력이 작용하기 시작한다. 이는 시공상 앵커볼트의 설치를 위해서는 정착판의 볼트 구멍이 볼트보다 클 수밖에 없기 때문에 1-2mm이내 정도의 변형이 발생되기 전에는 볼트에 전단력이 작용하기 않기 때문에 전단지지 효과가 지압지지 효과와 동시에 발생하기를 기대하기는 매우 어렵기 때문이다. 따라서 복합적인 지지방식은 각각의 지지력의 합에 해당되는 내하력을 갖는 것이 아니고, 각 정착기구의 내하력이 순차적으로 발생하는 것이기 때문에, 본 방법의 실제 내하력은 각 방법의 내하력의 합보다 크게 줄어들게 된다. 따라서 이 방법의 정착력을 계산할 때 단순히 각 방법의 내하력을 합산하는 것은 내하력을 과다 계산하여 정착장치가 파괴될 가능성이 매우 높다. 또한 각 정착 방법의 하중분배율을 계산하기 어렵기 때문에 정착구의 설계가 불가능에 가깝다 할수 있다.

둘째, PS콘크리트 보의 이동시에 사용되는 구멍이 강봉을 끼울 수 없는 위치, 즉 보의 하단이나 상단에 위치해 있는 경우가 대부분이므로 강봉의 설치가 불가능한 경우가 대부분이라 할 수 있다.

셋째, 앵커볼트의 설치로 말미암아 전단지지방식의 문제점과 마찬가지인 원 구조물을 손상시킬 수도 있는 문제점이 존재한다. 즉 앵커볼트에 의한 전단력을 기대하려면 볼트의 매립깊이가 길어져야 하기 때문에 원 구조물, 특히 내부 강선이나 정착장치의 손상은 불가피하다 할 수 있다.

이상으로 설명한 바와 같이 종래의 외부스트레스강선을 이용한 정착 기술들은 단부 모서리에 응력집중이 발생하거나 균열이 발생하는 문제점이 있을 수 있으며, 앵커볼트의 설치작업이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 설치작업시 교량의 주요 부재에 심각한 손상을 주기 쉽다는 단점이 있다. 또한, 각 부분의 하중분배율을 계산하기가 어렵기 때문에 정착구의 설계가 매우 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 상술한 종래의 정착장치들의 문제점을 해결하기 위하여, 지압지지 방식을 개량하여, 강선을 긴장할 때 정착장치 단부의 모서리 부근에 발생하는 응력 집중현상을 완화하도록 단부판과 정착판에 버팀판을 두는 방법으로 정착장치 단부의 손상을 방지하는 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 정착구의 설치작업을 손쉽게 하며, 좁은 공간에서도 설치가 가능하고, 시공시 기존 교량에 주는 손상을 최소화하는 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법 및 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 외부프리스트레스 보강공법을 위한 전단지지방식의 정착방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2는 종래의 외부프리스트레스 보강공법을 위한 마찰지지방식의 정착방법을 설명하기 위한 정면도이다.

도 3은 종래의 외부프리스트레스 보강공법을 위한 지압지지방식의 정착방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도 4는 도 3의 단부판과 정착판의 맞닿는 부분의 상세도이다.

도 5는 종래의 외부프리스트레스 보강공법을 위한 전단지지방식과 지압지지방식을 모두 채용한 복합지지방식의 정착방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도 6은 본 발명의 외부프리스트레스 보강공법을 이용한 지압지지방식의 정착방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도 7은 도 6의 정면도이다.

도 8은 도 6의 지압지지방식에 의한 용접부의 상세도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

60...버팀판, 61...정착판

62...정착대, 63...앵커볼트

64...정착구뚜껑, 65...정착구머리

66...강선관, 67...강선

68...PS보, 69...단부판

상기 과제를 이루기 위한 본 발명의 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법 및 장치는 PS콘크리트 거더에 정착판을 소수의 앵커볼트로 부착하고 PS콘크리트 거더의 단부에 단부판을 상기 정착판과 용접하여 부착하고, 상기 정착판상에 정착대를 설치하고 정착대에 지지된 정착구를 통하여 외부 강선을 긴장하는 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법 및 장치에 있어서, 상기 단부판의 연장선상에 적어도 하나 이상의 사각 버팀판을 두고, 상기 버팀판과 단부판 및 정착판의 사이를 용접하여 부착한다. 이로써, 기존의 지압지지방식과 유사하지만 기존 지압지지방식의 취약부인 단부에 버팀판을 추가 용접, 부착하여, 내하력을 증가시킬 수 있는 것이다.

이하, 본 발명에 의한 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법 및 장치의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법을 설명하기 위한 평면도이고, 도 7은 도 6의 정면도이다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 외부프리스트레스 보강공법을 위한 지압지지방식의 정착방법은, 기존의 지압지지방식에서 강선관(66)내의 외부강선(67)의 긴장력(P)을 거더 단부에 위치한 단부판(69)과 맞닿은 콘크리트가 받도록, 단부판(69)의 연장선에 버팀판(60)을 두어 버팀판(60)과 단부판(69)과의 용접길이를 증가시켜 내하력을 증대시키고 지압지지방식의 취약부인 단부용접부의 강도를 증가시키고, 이 부위의 하중에 의한 변형 형상을 개선시킨다. 이 때, 도 8에 도시한 바와 같이, 버팀판(60)은 정착판(61)에 직각으로 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.

본 발명의 외부프리스트레스 보강공법을 위한 지압지지방식의 정착장치는 PS콘크리트(68) 거더 단부에 단부판(69)과 정착판(61)을 ㄷ자형태로 설치하여 단부판(69)과 접촉하는 콘크리트면이 외부강선(67)의 긴장력을 지지하는 방식으로 설계되어 있다. 도 6에서 보는 것처럼 앞에서 언급된 기존의 지압지지방식과는 달리 정착판(61)과 단부판(69)에 버팀판(60)이 용접부착되어 하중을 받아줄 수 있는 용접길이를 대폭으로 늘려줄 수 있다.

시공순서는 먼저 정착판(61)을 제작하고 PS콘크리트 거더(68)에 구멍을 천공하여, 길이가 짧은 앵커볼트(63)를 설치한 다음 정착판(61)을 설치한다. 그리고 단부판(69)을 거더의 단부에 위치시켜, 단부판과 정착판(61)을 용접한다. 이때, 정착판(61)에 용접, 부착되어 있는, 버팀판(60)을 단부판(69)에 동시에 용접하여 조립을 완료한다. 다음, 정착판(61)과 콘크리트 사이와, 단부판(69)과 콘크리트 사이의 공극을 에폭시로 밀실하게 뒷채움을 한다. 여기서 에폭시 주입은 매우 중요하다. 그 이유는 긴장력 작용시 조그마한 틈이라도 있다면 그 공간에서 콘크리트의 변형이 일어나 균열이 발생할 수 있기 때문이다. 마지막으로 정착구(36,65) 및 정착대(62)를 설치하고 강선관(66)내의 강선(67)을 긴장시키면 작업이 완료된다. 본 발명에서 앵커볼트(63)의 역할은 단지 강판이 에폭시로 굳기 전에 정착판을 잡아주는 역할만 하기 때문에 내부 강선(67)의 손상방지를 위해서 길이 10cm이내의 얕은 볼트를 사용해도 되는 것이 또한 큰 장점이다. 본 발명에서 강봉을 사용하지 않는 이유는 기존의 복합적인 정착방법에서 처럼 정착장치의 단부에 강봉을 설치하는 경우는 PS콘크리트 보의 운반 구멍이 보의 중앙부에 위치한 경우에만 적용 가능한데, 실제로는 운반구멍이 보의 하단에 위치한 경우가 대부분이며, 아예 없는 경우도 많으므로 이런 경우는 강봉의 설치가 아예 불가능해지기 때문이다.

이 방법의 하중전달과정은 강선(67)을 긴장하게 되면 긴장력(P)은 전단지지방식과 마찬가지로 정착대(62)에 가해지고 그힘은 버팀판(60), 정착판(61), 및 단부판(60)으로 전단되어 진다. 즉, 정착판(61)에 가해진 힘은 정착판(61)과 버팀판(60)을 통하여, 단부판(69)에 도달하게 되고, 이 힘은 마지막으로 단부판(69)에 맞닿은 콘크리트 거더(fc)가 지지하게 된다. 본 발명은 하중전달과정에서 알 수 있듯이 긴장력이 정착판(61)을 거쳐 단부판(69)에 도달하는 과정에서 도 8에 도시한 바와 같이, 용접부의 길이가 길어지므로 그만큼 내하력이 증가하게 되며, 단부판과 정착판의 모서리부 사이에 발생하는 인장응력이 감소하게 된다. 이러한 인장응력의 감소는 인장균열의 발생가능성을 줄일 수 있기 때문에, 균열의 전진에 따른 정착장치의 파괴를 방지할 수 있다.

도 8에 의하면, 기존의 지압지지방식은 뒤쪽 버팀판의 모양이 삼각형으로 되어 단부판과 맞닿는 용접 부분이 일직선적이지만 본 발명에서는 버팀판(60)의 모양이 사각형이고 단부판(69) 역시 더 길어져 이 부분의 용접길이가 증가하여 그만큼의 정착장치의 내하력이 증가하게 된다. 기존의 지압지지방식에서의 정착판과 단부판의 맞닿는 부분인 모서리 부분에서의 응력집중을 본 발명에서는 단부판(69)이 버팀판(60)과 함께 길어지면서 단부판(69)과 정착판(61)의 용접부가 나눠 받으므로서 모서리 부분의 인장응력이 줄어드는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착방법 및 장치는 짧은 앵커볼트(63)를 사용할 수 있기 때문에 원구조물내의 강선이나 정착장치 등의 손상을 피할 수 있고, 단부에서의 용접길이를 확보하여 정착력을 발휘하는 것이므로 설계가 가능하며, 기존의 지압지지방식의 장점인 정착구를 작고 가볍게 할 수 있다는 장점이 있으며, 기존의 지압지지방식의 단점인 정착판과 단부판 사이의 모서리부의 응력집중에 의한 정착장치의 손상을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 용접부의 형상이 평면적이 아니기 때문에, 정착판과의 경계부에서 손상이 발생하더라도, 이들 균열이 버팀판의 용접부까지 전진하는 동안의 변형이 크게 발생할 것이므로 외관상 유지관리를 위한 관측이 용이해 진다는 장점이 있다. 또한 증가된 정착력은 큰 힘의 긴장력을 줄 수 있다는 것을 의미하기 때문에 필요시에는 재긴장 작업에 의하여 긴장력을 증가시킬수 있다는 장점이 있다. 또한 본 방법은 자재의 구입 및 시공이 간단하며, 외부강선의 효과를 전 지간에 균등하게 줄 수 있다는 장점이 있다.

Claims (2)

1. PS콘크리트 거더에 정착판을 앵커볼트로 부착하고 PS콘크리트 거더의 단부에 단부판을 상기 정착판과 용접하여 부착하고, 상기 정착판에 정착대를 설치하고 정착대에 지지된 정착구를 통하여 외부 강선을 긴장하는 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착 방법에 있어서,

   상기 단부판의 연장선상에 적어도 하나 이상의 사각 버팀판을 두고, 상기 버팀판과 단부판 사이를 용접하여 부착함을 특징으로 하는 외부프리스트레스 보강공법을 위한 개량된 지압지지방식의 정착 방법.
2. PS콘크리트 거더에 정착판을 앵커볼트로 부착하고 PS콘크리트 거더의 단부에 단부판을 상기 정착판과 용접하여 부착하고, 상기 정착판상에 정착대를 설치하고 정착대에 지지된 정착구를 통하여 외부 강선을 긴장하는 외부프리스트레스 보강공법을 위한 지압지지방식의 정착 장치에 있어서,

   상기 단부판의 연장선상에 적어도 하나 이상의 사각 버팀판을 두고, 상기 버팀판과 단부판 및 정착판의 사이를 용접하여 부착함을 특징으로 하는 외부프리스트레스 보강공법을 위한 지압지지방식의 정착 장치.