KR100966943B1 - 콘크리트 타설 이전에 비경화 상태로 배치된 섬유시트에의한 외부 긴장재의 정착부 보강구조 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부 긴장재의 정착부에 균열이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 정착부 콘크리트 표면에 섬유시트를 배치시킴으로써, 정착부의 내구성을 향상시키는 외부 긴장재의 정착부 보강구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

본 발명의 정착부 보강구조는 프리스트레스트 콘크리트 거더의 외부 긴장재를 정착하기 위한 콘크리트 정착부의 표면에 포설되어 상기 정착부와 일체를 이루는 섬유시트, 및 상기 섬유시트에 결합되어 상기 정착부 콘크리트 내에 매립된 고정핀을 포함하며, 정착부를 형성하는 콘크리트와 그 내부에 매립된 상기 고정핀에 의하여 상기 섬유시트가 상기 정착부 표면에 일체로 연결됨으로써, 상기 정착부의 표면에 발생하는 응력에 저항하여 균열 발생을 방지하는 것을 특징으로 한다.

외부 긴장재, 정착부, 비경화, 섬유시트, 고정핀

Description

콘크리트 타설 이전에 비경화 상태로 배치된 섬유시트에 의한 외부 긴장재의 정착부 보강구조 및 그 시공방법 {Reinforcement Structure of External Tendon Anchorage Part with Fiber Sheet and Construction Method Thereof}

본 발명은 섬유시트를 이용한 외부 긴장재의 정착부 보강구조 및 그 시공방법에 관한 것으로, 구체적으로, 외부 긴장재의 정착부에 균열이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 정착부 콘크리트 표면에 섬유시트를 배치시킴으로써, 정착부의 내구성을 향상시키는 외부 긴장재의 정착부 보강구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

프리스트레스트 콘크리트 교량의 경우, 도 1과 같이, 긴장재의 정착이나 긴장 방향 전환을 위하여 거더(100)의 단부 또는 중간부에 쉬스관(111)을 포함한 정착부(101)를 구비하는 것이 일반적이다. 이러한 정착부에서는 긴장력이 콘크리트에 큰 집중하중으로 작용하게 되어 균열이 발생하게 되는데, 종래에는 이를 해결하기 위하여 정착부 내부에 다량의 철근을 배치하였다. 그러나 이와 같은 철근의 배근만으로는 정착부에 균열이 발생하는 것을 근본적으로 예방할 수는 없다.

또한, 유리섬유가 포함된 콘크리트 등 특수콘크리트를 이용하여 정착부를 시공함으로써, 균열 발생을 억제하는 방법이 사용되기도 하나, 거더 제작시, 정착부 에만 국부적으로 특수 콘크리트를 타설하게 되면 다른 콘크리트와의 경계면에서 건조수축에 의한 새로운 균열이 발생할 가능성이 있고, 거더 전체를 특수 콘크리트로 제작할 경우 비경제적인 문제가 있다.

이외에도, 균열이 발생한 콘크리트 정착부의 표면에 유리섬유와 탄소섬유 등의 복합섬유를 부착하여 균열 발생 부분을 표면 보강하는 방법이 사용되나, 이러한 방법은 콘크리트와 복합섬유의 표면 접착력이 크지 않으므로 콘크리트 계면에서 파괴가 발생하기 쉬우며, 정착부가 돌출 형성된 경우, 충분한 정착길이를 확보하지 못하여 복합섬유의 정착파괴가 발생하는 문제가 있다. 특히 에폭시 등의 접착제를 사용하여 복합섬유를 상기 콘크리트 정착부에 부착하게 되면, 교량의 미관을 저해할 수도 있으며, 콘크리트와 복합섬유가 일체화되지 못하므로, 온도 변화에 따른 신·수축량이 상이하여 시간 경과에 따라 복합섬유가 탈락하거나 부식될 우려가 있다.

본 발명은 위와 같이 종래 기술이 가지는 한계 및 문제점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 섬유시트를 정착부의 형태에 따라 정착부 표면과 일체화시켜 보강함으로써, 균열 발생을 억제하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 콘크리트와 섬유시트 사이의 부착력을 높이고, 인접 부재 상의 섬유시트와 정착부 표면의 섬유시트를 연결하여 정착길이를 늘림으로써, 정착부 표면에서의 정착파괴를 방지하며, 별도의 유지·보수가 불필요한 정착부 보강구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 프리스트레스트 콘크리트 거더의 외부 긴장재를 정착하기 위한 콘크리트 정착부의 표면에 포설되어 상기 정착부와 일체를 이루는 섬유시트, 및 상기 섬유시트에 결합되어 상기 정착부 콘크리트 내에 매립된 고정핀을 포함하며, 정착부를 형성하는 콘크리트와 그 내부에 매립된 상기 고정핀에 의하여 상기 섬유시트가 상기 정착부 표면에 일체로 연결됨으로써, 상기 정착부의 표면에 발생하는 응력에 저항하여 균열 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더 외부 긴장재의 정착부 보강구조를 제공한다.

또한, 상기 정착부 주변의 거더 표면에도 고정핀이 결합된 섬유시트가 포설되어 있고, 상기 정착부 주변의 거더 표면에 포설된 섬유시트는 그 단부가 상기 정 착부 표면에 포설되어 고정된 섬유시트와 연결됨으로써, 상기 정착부와 정착부 주변의 거더 표면을 일체로 보강하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더 외부 긴장재의 정착부 보강구조를 제공한다.

이외에도, 프리스트레스트 콘크리트 거더의 외부 긴장재를 정착하기 위한 정착부의 시공방법으로서, 고정핀이 결합된 섬유시트를 거푸집 내측에 포설하여 고정하고, 상기 정착부가 형성될 위치에 상기 거푸집을 배치하며, 상기 정착부가 형성될 공간에 쉬스관과 보강철근을 배치한 후, 콘크리트를 타설하고, 거푸집이 설치되지 않은 정착부 상면으로 굳지 않은 상태로 노출된 콘크리트에 고정핀이 결합된 섬유시트를 포설함으로써, 상기 정착부의 표면에 섬유시트를 일체로 결합시켜, 상기 정착부 표면에 발생하는 인장력에 저항하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더 외부 긴장재의 정착부 시공방법을 제공한다.

또한, 상기 정착부 주변의 거더 표면에도 고정핀이 결합된 섬유시트를 포설하고, 상기 정착부 주변의 거더 표면에 포설된 섬유시트의 단부를 상기 정착부 표면에 포설되어 고정된 섬유시트에 연결함으로써, 상기 정착부와 정착부 주변의 거더 표면을 일체로 보강하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더 외부 긴장재의 정착부 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 정착부 콘크리트 경화 전에 임의의 형태로 섬유시트를 배치할 수 있어, 다양한 형태로 정착부의 표면을 보강·시공할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 에폭시 등의 접착제와 같이, 교량의 미관을 저해하지 않으면서 균열 발생을 억제할 수 있고, 섬유시트가 정착부를 이루는 콘크리트와 일체 연결되므로 정착부 계면의 파괴를 방지할 수 있어 정착부의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이하 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 살펴봄으로써 본 발명의 구성에 대하여 설명한다.

도 2a 및 도 2b에는 본 발명의 거더(1) 정착부(10)를 보여주는 개략적인 사시도 및 단면 사시도가 도시되어 있다. 본 발명의 긴장재 정착부(10)의 표면은 섬유시트(20)로 보강되어 있는데, 정착부(10)를 이루는 콘크리트체의 표면을 감싸도록 섬유시트(20)를 배치하고 고정함으로써, 상기 정착부(10) 표면에 생기기 쉬운 집중하중에 의한 균열 발생을 억제할 수 있다.

이하 도 2a 내지 도 5에서는 콘크리트 박스형 거더(1)의 내부에 형성되어 상기 섬유시트(20)에 의해 보강된 정착부(10)를 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 긴장재 정착부(10)에 적용될 수 있다.

본 발명의 섬유시트(20)는 탄소섬유시트, 유리섬유시트, 아라미드섬유시트 등의 다양한 종류의 섬유시트(20)가 사용될 수 있다.

상기 섬유시트(20)는 거푸집(40) 내부에 배치되기 이전에 경화제나 지연제가 혼합되어 섬유시트의 경화정도를 조절할 수 있는 접착제에 함침되어, 비경화 상태로 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 콘크리트(13)가 타설되기 전에 거푸 집(40) 내면에 섬유시트(20)가 배치될 때는 비경화 상태이므로, 상기 섬유시트(20)를 구부리거나 접을 수 있게 되어, 정착부(10)의 형상에 맞춰 거푸집(40) 내부에 배치될 수 있다. 또한, 거푸집(40)을 제거할 때는, 상기 섬유시트(20)가 상기 정착부(10)를 이루는 콘크리트(13) 표면에서 일체로 경화된 상태가 되므로, 거푸집(40)의 해체 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.

상술한 외부 긴장재의 정착부(10)는 거더(1) 제작 시에 일체로 제작될 수도 있으나, 상기 정착부(10)가 형성될 위치에 미리 전단 연결재를 설치하여 거더(1)를 제작한 후, 별도의 콘크리트(13)를 타설하여 정착부(10)를 형성할 수도 있다.

도 3a 내지 도 3f에는 순서대로 본 발명의 섬유시트(20)로 보강된 정착부(10)를 시공하는 과정을 보여주는 개략적인 사시도 및 단면도가 도시되어 있다. 먼저, 도 3a에서 보듯이, 정착부(10)의 외형에 맞추어 내측을 박리처리한 거푸집(40)을 준비한다. 이때, 거푸집(40) 내면에 도시된 바와 같이 비닐 등의 합성수지커버(50)를 포설하거나 박리제를 도포하는 방법으로 거푸집(40) 내면을 박리처리할 수 있다. 박리처리한 거푸집(40) 내면에는 도 3b와 같이, 고정핀(30)을 섬유시트(20)에 미리 결합시킨 상태로 섬유시트(20)를 포설할 수 있는데, 상기 고정핀(30)은 상기 섬유시트(20) 위로 돌출되도록 배치되는 것이 바람직하다. 상기 고정핀(30)이 결합된 섬유시트(20)는 거푸집(40) 내면 또는 거푸집(40) 내면에 배치된 합성수지커버(50)의 상면에 접착제 등에 의하여 고정될 수 있다.

상기 고정핀(30)은 섬유시트(20)에 고정·결합될 수 있는 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 도 3b에 도시된 바와 같이, 나란한 부분이 요철을 갖는 U자 부 재로 형성될 경우, 나중에 타설될 콘크리트(13)와의 마찰을 증가시킬 수 있어, 상기 섬유시트(20)와 콘크리트(13)의 일체 연결을 도모할 수 있다. 즉, 상기 고정핀(30)은 후술하는 바와 같이 상기 섬유시트(20)에 콘크리트(13)가 타설될 때, 상기 섬유시트(20)와 콘크리트(13)가 일체 접합할 수 있도록 전단 연결재 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 고정핀(30)은 콘크리트 피복두께보다 길게 형성되어, 상기 정착부(10) 내에 배치되는 보강철근(12)에 연결됨으로써, 상기 정착부(10)를 이루는 콘크리트(13) 타설시에 상기 고정핀(30)에 결합된 섬유시트(20)의 위치를 고정하는 역할을 할 수 있다.

이와 같이, 섬유시트(20)를 설치하고 고정핀(30)을 결합한 후에는, 도 3c에서 보듯이 정착부(10)를 이루는 콘크리트(13)가 타설될 공간 내에 보강철근(12)과 쉬스관(11)을 배치할 수 있다. 다음으로 도 3d에서 보듯이, 상기 거푸집(40) 내부에 콘크리트(13)를 타설한다. 이때, 상기 거푸집(40)이 설치되지 않은 정착부(10) 상면에는 도 3e에서 보는 바와 같이, 타설된 콘크리트(13)가 굳기 전에 고정핀(30)이 미리 결합된 섬유시트(20)를 설치할 수도 있다. 이와 같이, 콘크리트(13)가 경화되기 전에 섬유시트(20)를 설치하게 되면, 정착부(10)를 이루는 콘크리트(13) 표면에 섬유시트(20)와 고정핀(30)이 일체로 결합될 수 있어, 상기 정착부(10) 표면에 발생하는 응력을 상기 섬유시트(20)가 제어함으로써, 균열 발생을 억제할 수 있다.

이때, 상기 섬유시트(20)는 콘크리트(13)의 경화 정도 및 콘크리트(13)와 섬유시트(20)의 부착 정도를 고려하여, 상기 콘크리트(13)를 타설한 후, 30분 내지 1 시간 이내에 설치하는 것이 바람직하다.

도 3f에는 상기 정착부(10) 콘크리트 표면을 상기 섬유시트(20)로 보강하고, 상기 콘크리트(13)가 경화되어 정착부(10)가 완성된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

본 발명에서, 정착부(10)를 보강하는 섬유시트(20)는 외부 긴장재의 단부가 직접 정착되는 정착부(10) 이외에도, 정착부(10) 주변 거더(1)에 배치될 수도 있는데, 다음에서는 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 정착부(10) 주변과 정착부(10)가 섬유시트(20)에 의해 일체로 보강되는 과정을 설명한다. 먼저, 도 4a에서 보듯이, 상기 거더(1)와 정착부(10)를 이루는 콘크리트(13)를 타설하기 위하여, 내측면이 박리처리 되고, 고정핀(30)이 결합된 섬유시트(20)가 포설되어 고정된 거푸집(40)을 상기 거더(1) 및 정착부(10)의 형상에 맞게 배치한다. 이때, 상기 정착부(10)가 형성될 부분에는 미리 쉬스관(11)이나 보강철근(12)을 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 거더(1)에 정착부(10)가 설치될 위치에 포설되는 섬유시트(20)는 정착부(10)가 설치될 위치 쪽으로 더 연장되도록 포설하며, 연장된 부분은 편의상 정착부(10)가 설치될 위치 밖에 임시로 접거나 걸쳐 놓을 수 있다.

다음으로는 도 4b에서 보듯이, 상기 정착부(10)가 형성될 위치에, 내면에는 고정핀(30)이 결합된 섬유시트(20)가 포설된 측면 거푸집(40)을 설치할 수 있다. 상기 정착부(10) 거푸집(40) 내면에 포설되는 섬유시트(20) 역시, 그 단부가 측면 거푸집의 단부를 넘어 연장되는 길이로 포설되고, 거푸집(40) 밖으로 연장된 섬유시트(20) 부분은 임시로 접거나 걸쳐놓을 수 있다.

이와 같이, 정착부(10) 거푸집(40)과 보강철근(12) 및 쉬스관(11)을 배치하고 나면, 상기 고정핀(30)과 보강철근(12)을 연결하여, 상기 섬유시트(20)의 위치를 고정시킨 후, 거푸집(40) 내부에 콘크리트(13)를 타설한다. 상기 콘크리트(13)가 타설되는 공간에 배치된 보강철근(12)은 정착부(10) 위치뿐만 아니라 정착부 (10)주변의 거더(1)에도 연장 배치되어, 상기 콘크리트(13)가 타설됨으로써, 상기 거더(1)와 정착부(10)가 일체로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 4c에서 보듯이, 콘크리트(13)가 경화되기 전에, 거푸집(40)이 설치되지 않은 정착부(10) 상면에도 고정핀(30)이 결합된 섬유시트(20)를 포설하여 정착부(10)의 상면을 보강할 수 있다.

콘크리트(13) 양생이 끝난 후에는, 거푸집(40)을 분리하고, 정착부(10)에 접하는 부분보다 더 연장되도록 포설된 거더(1)의 섬유시트(20) 단부를 상기 정착부(10) 측면의 섬유시트(20)에 연결하여 이음처리하면 정착부(10)와 거더(1) 표면에 연속적으로 섬유시트(20)를 설치할 수 있어, 정착부(10)와 정착부(10) 주변의 거더(1)에 발생하는 응력을 제어할 수 있다. 또한, 상기 정착부(10)의 측면 거푸집(40)에 고정되고 그 단부가 연장되도록 포설된 섬유시트(20)도, 상기 정착부(10) 상면에 포설된 섬유시트(20)와 연결하여 이음처리할 수 있다.

이상에서는 거더(1) 제작 시에 상기 정착부(10)를 일체로 제작하는 일례를 들어, 상기 정착부(10)의 구조 및 시공방법을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 정착부(10)가 설치될 위치에 미리 전단 연결재 등이 노출되도록 설치하여, 거더(1)를 먼저 시공한 후, 전단 연결재가 설치된 부분의 상면에 측면 거푸 집(40)과 섬유시트(20)를 이용하여 정착부(10)를 시공할 수도 있다.

도 5에는 거더(1) 정착부(10) 주변의 섬유시트(20)가 배치된 일례를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있는데, 도시된 바와 같이, 상기 섬유시트(20)는 거더(1)의 단면 표면뿐만 아니라, 거더의 두께 방향 내부에 배치되어 콘크리트에 일체로 매립됨으로써, 상기 정착부(10) 주변의 인장력을 보강할 수 있다.

도 1은 종래 거더 정착부의 개략적인 사시도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 거더 정착부를 보여주는 개략적인 사시도 및 단면 사시도이다.

도 3a 내지 도 3f는 순서대로 본 발명의 거더 정착부를 시공하는 과정을 보여주는 개략적인 사시도 및 단면도이다.

도 4a 내지 도 4d는 순서대로 본 발명의 거더 정착부와 그 주변의 섬유시트를 연결하는 과정을 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 5는 거더 정착부 주변의 섬유시트 배치의 일례를 보여주는 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 거더 10 정착부 11 쉬스관

12 보강철근 13 콘크리트

20 섬유시트 30 고정핀

40 거푸집 50 합성수지커버

Claims (4)

1. 프리스트레스트 콘크리트 거더(1)의 외부 긴장재를 정착하기 위한 콘크리트 정착부(10)의 표면에 포설되어 상기 정착부(10)와 일체를 이루는 섬유시트(20); 및

   상기 섬유시트(20)에 결합된 상태에서 상기 정착부(10)를 이루는 콘크리트(13) 내에 매립된 고정핀(30)을 포함하며;

   정착부(10)를 형성하는 콘크리트(13)와, 그 내부에 매립된 상기 고정핀(30)에 의하여, 상기 섬유시트(20)가 상기 정착부(10)를 형성하는 콘크리트(13)와 일체로 결합됨으로써, 상기 정착부(10)의 표면에 발생하는 응력에 저항하여 균열 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더 외부 긴장재의 정착부 보강구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 정착부(10) 주변의 거더(1) 표면에도 고정핀(30)이 결합된 섬유시트(20)가 포설되어 있고,

   상기 정착부(10) 주변의 거더(1) 표면에 포설된 섬유시트(20)는 그 단부가 상기 정착부(10) 표면에 포설되어 고정된 섬유시트(20)와 연결됨으로써, 상기 정착부(10)와 정착부(10) 주변의 거더(1) 표면을 일체로 보강하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더 외부 긴장재의 정착부 보강구조.
3. 프리스트레스트 콘크리트 거더(1)의 외부 긴장재를 정착하기 위한 정착 부(10)의 시공방법으로서,

   고정핀(30)이 결합된 섬유시트(20)를 거푸집(40) 내측에 포설하여 고정하고,

   상기 정착부(10)가 형성될 위치에 상기 거푸집(40)을 배치하며,

   상기 정착부(10)가 형성될 공간에 쉬스관(11)과 보강철근(12)을 배치한 후, 콘크리트(13)를 타설하고,

   거푸집(40)이 설치되지 않은 정착부(10) 상면으로 굳지 않은 상태로 노출된 콘크리트(13)에 고정핀(30)이 결합된 섬유시트(20)를 포설함으로써, 상기 정착부(10)의 표면에 섬유시트(20)를 일체로 결합시켜, 상기 정착부(10) 표면에 발생하는 인장력에 저항하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더 외부 긴장재의 정착부 시공방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 정착부(10) 주변의 거더(1) 표면에도 고정핀(30)이 결합된 섬유시트(20)를 포설하고,

   상기 정착부(10) 주변의 거더(1) 표면에 포설된 섬유시트(20)의 단부를 상기 정착부(10) 표면에 포설되어 고정된 섬유시트(20)에 연결함으로써, 상기 정착부(10)와 정착부(10) 주변의 거더(1) 표면을 일체로 보강하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더 외부 긴장재의 정착부 시공방법.

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