KR20040062485A - 잭킹유닛을 이용한 구조부재(보, 슬래브)의 포트스텐셔닝 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 공법은 내력이 부족한 구조부재(보, 슬래브)의 내하력증대를 위한 보강공법으로, 기존의 포스트텐셔닝(Post Tensioning)공법이 보강재의 간접적인 인장력 도입을 통하여 구조부재를 보강하는 공법인 반면, 본 공법은 보강하고자하는 부재에 필요한 힘을 직접 도입하는 공법이다.

본 공법의 핵심사항은 보강하고자하는 부재의 단부 상단에 콘크리트 코어천공기를 이용하여 코어를 천공하여 관통볼트를 삽입한 후 여기에 단부정착장치를 고정하며, 보강하고자하는 부재와 보강재의 연결부에 잭킹유닛(Jacking Unit)을 설치하고 본 잭킹유닛을 통하여 도입하고자하는 보강력을 직접 가하는 것이다.

본 공법은 보강하고자하는 부재에 필요한 보강력을 직접 도입할 수 있으며, 보강부재의 중앙단 하부에 장애물이 존재할 경우 잭킹유닛을 추가로 이동배치할 수 있고, 잭킹유닛의 높이를 조절할 수 있어 보강효과의 극대화를 꾀할 수 있다. 본 공법은 기존의 포스트텐셔닝공법에서 사용하던 PS강선뿐만 아니라 강봉 및 Steel Wire를 사용할 수 있어 현장여건 및 요구되는 보강효과에 따라 다양하게 적용할 수 있는 장점이 있다. 또한 본 공법의 또다른 장점은 포스트텐션후 도입된 보강력을 쉽게 확인할 수 있으며, 필요에 따라 보강 후에 보강력을 추가로 가할 수 있는 장점이 있다.

Description

잭킹유닛을 이용한 구조부재(보, 슬래브)의 포트스텐셔닝 보강공법{Reinforcing Method of Post Tensioning by Jacking Unit}

본 발명은 내력이 부족한 구조부재(보, 슬래브)의 내하력증대를 위한 보강공법으로, 보강하고자하는 부재에 필요한 힘을 직접 도입함으로써 보강재에 인장력을 발생시켜 내력이 부족한 부재를 보강하는 공법이다. 구체적으로 내력이 부족한 부재의 단부 상단에 콘크리트 코어천공기를 이용하여 코어를 천공하여 관통볼트를 삽입한 후 여기에 단부정착장치를 고정하며, 보강하고자하는 부재와 보강재를 연결캡을 매개로 잭킹유닛(Jacking Unit)을 설치하고 본 잭킹유닛의 잭킹스크류를 토크렌치를 이용하여 회전시키면 잭킹유닛의 봉은 길이가 늘어나면서 하부의 보강재를 긴장하게 된다. 이 때 토크렌치에 도입되는 토크값으로 내력이 부족한 부재와 보강재 사이에 작용하는 잭킹스크류의 압축력을 계산치만큼 가하게 되며, 잭킹스크류가 받는 압축력이 상부의 구조부재에 직접적으로 힘을 전달하는 방식의 보강공법이다. 이때 도입되는 잭킹스크류의 압축력은 일반적으로 종래의 포스트텐셔닝 보강공법에서 PS강선에 도입되는 인장력의 약 30% 정도이므로, 현장에서의 보강작업이 용이한 보강공법이다.

종래 구조물의 포스트텐션 방법은 포스트텐셔닝 대상부재에 PS강선을 설치한 후 포스트텐션을 도입하여 구조내력이 부족한 구조물을 보강하는 것이 통상적이다. 기존의 포스트텐션 방법은 PS강선을 보강 대상 부재의 단부 상단 및 중앙부 하단에 정착구 및 지지장치를 설치하고 유압잭을 이용하여 PS강선을 긴장하여 PS강선에 도입된 긴장력을 이용하여 중앙의 지지장치를 통하여 보강대상부재에 상향 보강력을 발생시켜 대상부재를 보강하는 방법이며, 한 번 도입된 PS강선의 긴장력은 보강 후 재긴장 하기가 매우 어려운 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 보강을 요하는 대상부재(보, 슬래브)의 주위에 장애물이 많아 긴장작업이 용이하지 않은 경우가 있었는데 본 발명은 주위 장애물의 영향을 받지 않고 대상부재를 직접 보강할 수 있는 잭킹유닛을 이용한 보강방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보강재의 이완 및 하중의 증가 등으로 재 긴장이 필요한 경우 아주 간단하게 보강재를 재 긴장 할 수 있는 보강방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 보강대상부재에 필요한 보강력을 잭킹유닛의 길이를 조절하여 보강재에 작용하는 힘을 조절할 수 있어 보강재의 개수를 줄일 수 있을뿐아니라, 모든 보강대상부재의 보강에 사용할 수 있는 보강방법을 제공하는 것이다.

도 1은 보 보강의 개념도

도 2는 슬래브 보강의 개념도

도 3은 보 보강용 잭킹유닛(Jacking Unit)

도 4는 슬래브 보강용 잭킹유닛(Jacking Unit)

도 5는 강봉용 단부 정착장치

도 6은 강선용 단부 정착장치

도 7은 강봉용 연결캡

도 8은 강선용 연결캡

도면에 따라 본 발명을 설명한다.

본 발명의 보 보강용 잭킹유닛은 도 3에 도시한 바와같이 잭킹스크류(3), 가이드 너트(12), 정착판(13), 하중지지판(15), 보강리브(16), 보강재 연결캡(8, 9)으로 구성된다. 잭킹유닛은 내력이 부족한 Beam 및 Girder의 중앙부 및 설치가 필요한 지점의 양쪽에서 서로 마주보며 설치된다. 잭킹스크류(3)는 상부에는 숫나사(19)를 형성하고 하부는 토크렌치로 보강력을 가할 수 있도록 단면 형상이 육각인 볼트(18)이며, 가이드 너트(12)는 잭킹스크류의 숫나사에 맞는 암나사가 내부에 관통되어 설치된 블록(11)이며, 이 가이드너트는 정착판(13)의 측면에 상하로 관통된 너트가 위치하도록 부착된다. 정착판(13)은 가이드 너트(12)를 부착한 사각형의 판으로 정착판 상부에는 가설용 앵커볼트구멍(17)이 2개 천공되어 있으며, 하부에는 반대편에 설치될 잭킹유닛과의 연결을 위하여 사용하는 볼트의 볼트 구멍(14) 2개가 천공되어 있다. 가이드너트블럭(11)이 부착된 반대편에는 직사각형의 하중지지판(15)이 부착되어 있으며, 하중지지판(15)의 하부와 정착판은 2개의 보강리브(16)로 연결되어 있다.

본 발명의 슬래브 보강용 잭킹유닛은 도 4에 도시한 바와같이 잭킹스크류(3), 가이드 너트(12), 가이드 너트 블록(21),모서리 4곳에 정착용 앵커볼트 구멍(25) 4개가 천공된 정착 및 하중지지판(24), 보강리브(23), 보강재 연결캡(8, 9)으로 구성된다. 슬래브 보강용 잭킹유닛은 내력이 부족한 슬래브 중앙부 및 설치가 필요한 지점에 설치된다(도 1b 참조). 잭킹스크류(3)는 상부에는 숫나사(19)를 형성하고 하부는 토크렌치로 보강력을 가할 수 있도록 단면 형상이 육각인 볼트(18)이며, 가이드 너트(12)는 잭킹스크류의 숫나사에 맞는 암나사가 내부에 관통되어 설치된 블록(21)이며, 이 가이드너트는 정착 및 하중지지판(24)에 수직으로 부착된다. 정착 및 하중지지판(24)은 가이드 너트 블록(21)을 부착한 사각형의 판으로 모서리 4곳에 정착용 앵커볼트구멍(25)이 4개 천공되어 있으며, 가이드 너트 블록과 정착 및 하중지지판은 2개의 보강리브(23)가 설치되어 있다.

본 발명의 보강재 정착장치는 강선 및 봉강을 정착할 수 있는 장치로서, 기존의 콘크리트 보를 천공하여 천공된 구멍에 관통슬리브(5) 및 관통볼트(4)를 정착장치(6)의 구멍(32)에 관통시켜 볼트(4)를 너트(36)로 체결하여 정착장치와 콘크리트보를 일체화시킨다. 또, 관통볼트(4)의 끝단의 관통구멍(38)에 분할핀(37)을 삽입하여 너트의 풀림을 방지한다.

상기의 정착장치는 도 6에 도시한 바와같이 원형 볼트슬리브(5), 관통볼트(4), 너트(36), 분할핀(37)으로 구성된 관통볼트셋트와 볼트삽입용 구멍(32)이 뚫린 타원형판(31)에 강선의 정착 시 이용하는 원추형 와이어콘 및 와이어콘 정착용 슬롯구멍(36)이 형성된 블럭(35)이 부착된 강선용 정착장치와 도 5에 도시한 타원형판(31)에 봉강을 정착할 핀구멍(34)이 뚫린 반 타원형판(33)이 부착된 강봉용 정착장치가 있다.

보강재로 강봉을 사용할 경우의 연결캡(8)은 도 7에 도시한 바와같이 한 쪽은 잭킹 스크류(3)가 삽입될 수 있는 구멍(42)이 뚫려있고 반대편은 막힌 원통형상 파이프(41)의 막힌 면 양단에 봉강의 연결을 위한 핀 삽입용 구멍(44)이 천공된 2개의 플레이트(45)가 부착되어 있으며, 슬래브의 보강시 잭킹유닛을 한 곳에 설치 할 경우에는 핀 삽입용 구멍(44)이 천공된 플레이트(46)을 추가로 2개 더 설치하여 사용한다.

보강재로 강선을 사용할 경우의 연결캡(9)은 도 8에 도시한 바와같이 한 쪽은 잭킹 스크류(3)가 삽입될 수 있는 구멍(52)이 뚫려있고 반대편은 막힌 원통형상 파이프(51)의 막힌 면에 굴곡을 두고 막힌 면 최 하단의 중앙에 강선이 위치할 수 있는 홈(53)이 직선으로 파여 있으며, 강선이 통과할 수 있는 정도의 깊이를 띄우고 파여진 홈의 중심선에 직교되는 방향으로 강선이 위치할 수 있는 호의 형상을 한 홈(54)이 파여 있어 보강재(10)인 강선의 이탈을 방지하면서, 슬래브 보강시 보강 위치를 한 곳에 잡을 때(도 2참조) 사용할 수 있다.

본 발명의 잭킹유닛을 이용한 포스트텐셔닝 보강방법은 도 1에 도시한 바와같이 먼저 내력이 부족한 보의 보강에 있어서 2개의 관통볼트 셋트를 설치하기 위한 콘크리트 천공단계, 관통볼트의 설치 및 설치된 관통볼트의 양 끝단에 4개의 보강재 정착장치를 설치하는 단계, 1개 혹은 2개의 잭킹유닛을 보강대상 부재의 중앙부 혹은 필요한 위치에 설치하는 단계, 필요한 보강재를 양쪽의 보강재 정착장치 및 잭킹스크류 하부에 설치된 보강재 연결캡을 매개로 연결하는 단계 및 토크렌치를 이용하여 잭킹스크류를 회전시켜 보강재를 긴장하는 단계로 이루어진다.

보강하려는 보의 하부에 배관 등의 장애물이 있어서 보강부재의 중앙에 잭킹유닛을 설치할 수 없을 경우 2개의 잭킹유닛을 보 하부에 설치하여 장애물의 간섭을 피해 보강하려는 부재를 보강할 수 있다. 이 경우 보강력은 미리 계산되어진 힘으로 잭킹유닛을 통해 보강재를 긴장하면 된다.

본 발명의 잭킹유닛을 이용한 포스트텐셔닝 보강방법은 또한 도 2에 도시한 바와같이 내력이 부족한 슬래브의 보강에 있어서 보강하려는 슬래브의 모서리 4곳에 보강재 정착장치를 설치하는 단계, 1개 혹은 다수의 잭킹유닛을 보강대상 슬래브의 중앙부 혹은 필요한 위치에 설치하는 단계, 필요한 보강재를 4곳의 보강재 정착장치 및 잭킹스크류 하부에 설치된 보강재 연결용 캡을 매개로 연결하는 단계 및 토크렌치를 이용하여 잭킹스크류를 회전시켜 보강재를 긴장하는 단계를 통해 내력이 부족한 슬래브를 보강할 수 있다.

본 발명은 기존의 PS강선을 이용한 포스트텐셔닝 보강공법에 비해 보강재에 포스트텐션을 도입하는 경로에서 가장 큰 차이를 가지며, 종래의 포스트텐셔닝 보강공법이 보강재인 PS강선을 긴장하여 보강부재의 중앙부에 위치한 연결장치를 통하여 PS강선에 도입된 인장력을 상향의 보강력으로 작용하게끔 하는데 반하여, 본 발명은 보강하고자하는 보강력을 직접 보강하고자 하는 부재에 작용시킬 수 있으며, 기존의 PS강선에 도입되는 인장력의 최대 약 30%의 힘을 잭킹유닛에 작용시켜도 같은 크기의 보강력을 확보할 수 있기 때문에 현장에서의 보강작업이 용이해진다. 또한 보강재의 이완 및 하중의 증가 등으로 재 긴장이 필요한 경우 아주 간단하게 보강재를 재 긴장 할 수 있으며, 보강대상부재에 필요한 보강력을 잭킹유닛의 길이를 조절하여 보강재에 작용하는 힘을 조절할 수 있어 보강재의 개수를 줄일 수 있을뿐 아니라, 모든 보강대상부재의 보강에 사용할 수 있는 보강방법이다.

Claims (8)

1. 관통볼트가 볼트슬리브를 통과하고 양 끝단은 보강재 정착장치의 판이 끼운 후 너트로 체결하고 너트의 풀림을 방지하기 위해 이미 뚫려있는 구멍을 통해 분할핀을 체결할 수 있는 관통볼트셋트;

   상기 관통볼트셋트에 연결되는 타원형 판에 강선을 정착할 수 있는 슬롯구멍을 가진 블록이 부착된 강선 정착장치;

   로 구성된 관통볼트를 이용한 강선용 정착장치
2. 관통볼트가 볼트슬리브를 통과하고 양 끝단은 보강재 정착장치의 판이 끼운 후 너트로 체결하고 너트의 풀림을 방지하기 위해 이미 뚫려있는 구멍을 통해 분할핀을 체결할 수 있는 관통볼트셋트;

   관통볼트셋트와 연결되는 타원형 판에 수직으로 부착된 반타원형 판에 봉강의 연결을 위한 구멍이 뚫려있는 봉강용 정착장치;

   로 구성된 관통볼트를 이용한 봉강용 정착장치
3. 한 쪽은 잭킹 스크류가 삽입될 수 있는 구멍이 뚫려있고 반대편은 막힌 원통형상 파이프의 막힌 면에 굴곡을 두고 막힌 면 최 하단의 중앙에 강선이 위치할 수 있는 홈이 직선으로 파여 있으며, 강선이 통과할 수 있는 정도의 깊이를 띄우고 파여진 홈의 중심선에 직교되는 방향으로 강선이 위치할 수 있는 호의 형상의 홈이 파여 있는 강선보강용 잭킹스크류 연결캡
4. 한 쪽은 잭킹 스크류가 삽입될 수 있는 구멍이 뚫려있고 반대편은 막힌 원통형상 파이프의 측면에 봉강의 연결을 위한 핀 삽입용 구멍이 천공된 2개의 플레이트가 부착된 형식의 보 보강용 강봉용 잭킹스크류 연결캡과 4개의 플레이트가 부착된 형식의 슬래브 보강용 강봉용 잭킹스크류 연결캡
5. 상부는 숫나나산이 형성되어있고 하부는 육각너트의 형상을 가지고 있는 잭킹스크류;

   직사각형 형태의 판으로 상부에 보강부재에 부착을 위한 2개의 앵커볼트 구멍과 하부에 반대편에 부착되는 잭킹유닛과의 연결을 위한 볼트용 2개의 구멍이 천공되어있고, 한편에는 상기의 잭킹스크류가 삽입되는 암나사산이 형성된 관통구멍을 가진 가이드 너트가 부착되고, 반대편에는 하중지지역할을 하는 직사각형 형태의 철판(하중지지판)이 부착되고, 하중지지판 하부에는 2개의 보강리브가 설치된 정착판;

   잭킹스크류 선단에 설치되는 강선용 혹은 강봉용 연결캡;

   으로 구성된 보 보강용 잭킹유닛(Jacking Unit)
6. 상부는 숫나나산이 형성되어있고 하부는 육각너트의 형상을 가지고 있는 잭킹스크류;

   사각형 형태의 판으로 네 모서리에 슬래브에 부착을 위한 4개의 앵커볼트 구멍이 뚫려있고, 판의 중앙부 내부는 상기의 잭킹스크류가 삽입되는 암나사산이 형성된 관통구멍을 가진 가이드 너트 블록이 부착되고, 가이드 너트 블록의 측면과 판은 서로 직교하는 방향으로 보강리브가 설치된 정착판;

   잭킹스크류 선단에 설치되는 강선용 혹은 강봉용 연결캡;

   으로 구성된 슬래브 보강용 잭킹유닛(Jacking Unit)
7. 2개의 관통볼트 셋트를 설치하기 위해 보강대상 보 양단 상부에 콘크리트 천공단계;

   천공된 콘크리트에 관통볼트의 설치 및 설치된 관통볼트의 양 끝단에 강선용 정착장치 혹은 봉강용 정착장치 4개를 설치하는 단계;

   1개 혹은 2개의 잭킹유닛을 보강대상 부재의 중앙부 혹은 필요한 위치에 설치하는 단계;

   강선 또는 봉강을 양쪽의 보강재 정착장치 및 잭킹스크류 하부에 설치된 보강재 연결용 캡을 매개로 연결하는 단계;

   토크렌치를 이용하여 필요한 보강력으로 잭킹스크류를 회전시켜 강선 또는 봉강을 긴장하여 포스트텐션을 유지하는 단계;

   보강재의 이완 또는 재하되는 하중의 증가로 잭킹유닛의 보강력을 확보하기위해 강선 또는 봉강을 재긴장하는 단계;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 내력이 부족한 보의 보강에 이용하는 잭킹유닛(Jacing Unit)을 이용한 포스트텐셔닝 보강공법.
8. 슬래브의 모서리 4곳에 보강재 정착장치를 설치하는 단계;

   슬래브의 중앙부 1곳 혹은 필요한 지점에 슬래브 보강용 잭킹유닛을 설치하는 단계;

   강선 또는 봉강 등의 보강재를 4공의 보강재 정착장치 및 잭킹스크류 하부에 설치된 보강재 연결용 캡을 매개로 연결하는 단계;

   토크렌치를 이용하여 필요한 보강력으로 잭킹스크류를 회전시켜 강선 또는 봉강을 긴장하여 포스트텐션을 유지하는 단계;

   보강재의 이완 또는 재하되는 하중의 증가로 잭킹유닛의 보강력을 확보하기위해 강선 또는 봉강을 재긴장하는 단계;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 내력이 부족한 슬래브의 보강에 이용하는 잭킹유닛(Jacing Unit)을 이용한 포스트텐셔닝 보강공법.