Transcript BOW공법 - 보우텍카보넥스

압축력 흡수재를 이용한 외부포스트텐션보강공법(BOW)
(주) 보우텍카보넥스
목
차
BOW공법의 기술개발 배경
 구조부재의 내력증진을 위한 보강의 필요성
 구조체의 보강방법
 기존 외부 포스트텐션 공법
 기존 외부 포스트텐션 공법의 문제점
기존외부포스트텐션공법과 BOW공법의 비교검
토
 공학적검토
 해석적연구
 실험적연구
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
- 2/30 -
목
차
BOW공법

BOW공법개념

BOW공법개요

BOW공법의 핵심기술

BOW공법상세

BOW공법의 품질

BOW공법의 현장적용성

BOW공법시공순서
시공사례
 시공사례Ⅰ (보 보강사례)

시공사례Ⅱ (슬래브 보강사례)
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법의 기술개발 배경

구조부재의 내력 증진을 위한 보강의 필요성
건축물 재령에 따른 구조재료의 노후
사용과정에서의 과하중
사용용도 변경에 따른 하중조건변경
신축공사중 설계나 시공과정의 구조적 문제발생등과 같은 구조적 문제
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법의 기술개발 배경

구조체의 보강방법
수동적 (PASSIVE) 보강방법 : 부재의 추가적인 하중에 대한 내력만 증가
구조체의 단면증설
철판부착
복합재료(탄소섬유,아라미드섬유 및 유리섬유 등)
철골부재의 설치
※ 구조체에 균열 및 변형(처짐)등의 손상이 발생된 상태에서는 구조물의 변형회복에 추가적인
방법이 필요하다.
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법의 기술개발 배경
능동적 (ACTIVE) 보강방법
부재가 받는 하중에 대한 응력과 반대되는 방향으로 응력을 미리 작용
기존 고정하중에 의한 응력을 감소시키고 부재의 내력증가
구조체의 변형에 대한 회복도 동시에 행하는 보강법
사용중인 기존구조체의 능동적(Active)보강방법중 대표적인 공법은
외부 포스트텐션공법
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법의 기술개발 배경
보강공법별 비교
보강공법
공법
구분
BOW공법(WIRE TENSION)
철판보강
복합재료 (탄소섬유, 유리섬유 외)
· WIRE의 긴장에 따른 탄성 복원력
으로 구조체에 발생되는 모멘트와
전단력을 효과적으로 감소시켜 허
용적재하중을 증가시켜주는 공법.
* 적극적 보강법
· 기존R.C구조체에 철판을 부착하여
허용적재하중을 받을 수 있도록 보
강하는 공법.
* 수동적 보강법
· 기존R.C구조체에 보강용섬유를 부착
하여 허용적재하중을 받을 수 있도록
보강하는 공법.
* 수동적 보강법
· PC강연선을 이용하여 기존 구조체
에 작용하는 하중의 역방향으로 힘
을 가하여 보강하는 공법.
· 보강용철판을 ANCHOR BOLT로 고정
후 EPOXY GROUTING으로 구조체와
일체화 시키는 보강법
· 보강용 섬유쉬트를 EPOXY RESIN
으로 구조체와 일체화 시키는 보강법
작업성 및 특징
· 작업공정이 간단함.
· 자재의 가공조립이 공장에서 이루
어져 품질확보가 용이함.
· 작업공간의 제약을 적게 받음.
· 보강에 필요한 긴장력을 정확히
확인가능함.
· 부재 부피가 크고 중량임.
· 작업공정이 복작함.
· 전기,설비 등 간섭되는 부분을 제거
해야 함.
· JACK UP 후 보강해야 올바른 보강
이 됨.
· 보강자재가 경량이므로 시공이 편리
· 에폭시접착제에 의한 보강으로 작업
의 정밀도에 대한 신뢰도가 낮음.
· JACK UP 후 보강해야 올바른 보강이
됨.
추가필요하중에
대한 보강법
· 보강철물의 구조적 검토 후 WIRE
긴장만 추가로 하면됨.
· 현실적으로 어려움.
· 현실적으로 어려움.
· 앙카타입시 소음 적게 발생.
· 분진발생 적음.
· CON’C면처리, 앙카타입 작업등으로
소음,분진 발생이 많음.
· CON’C면처리 작업등으로 소음,분진
발생이 많음.
· 자재의 가공조립이 공장에서 이루
어지므로 현장내에서는 소규모의
철물설치 및 강선긴장에 따른 최소
의 기간만 소요됨.
· 부피가 크고 공정이 복잡하여 간섭
물 등의 제거 및 재설치로 인해 공
사기간이 긴 편임.
· 비교적 공사기간이 짧은 편임.
공법개요
시공방법
소음, 분진
공사기간
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
비고
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BOW공법의 기술개발 배경
 기존 외부 포스트텐션 공법
기존 외부 포스트텐션공법의 해석개념
▣ 해석모델 (보 보강)
지점-1
지점-2
프리스트레싱 보강재
지점-3
긴장기 설치구간
긴장기 설치구간
▣ 모재의 축력도
압축
인장
▣ 보강상세 (보 측면)보
측면에서의 보강
지점-1 및 지점-2
긴장기 설치구간
▣ 해석모델 (보 및 슬래브 보강)
프리스트레싱 보강재
지점-1
지점-2
보강 철판
앵커볼트
지점-3긴장기 설치구간
긴장기 설치구간
보강 철판
▣ 모재의 축력도
프리스트레싱 보강재
앵커볼트
압축
인장
▣ 보강상세 (보 밑면)
보 및 슬래브 밑면에서의 보강
지점-1 및 지점-2
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
긴장기 설치구간
보강 철판
앵커볼트
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BOW공법의 기술개발 배경
기존 외부 포스트텐션 공법의 적용
 구조체의 변형 발생
 구조체에 균열 발생
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법의 기술개발 배경
 기존 외부 포스트텐션 공법의 문제점
보강하는 연속지간 구조부재의 양단부와 중앙부를 지지하고 긴장력도입
프리스트레스에 의해 압축력발생
인장구간 발생
인접부재에 균열 및 변형등의 구조적 문제점 발생 가능성
기존외부포스트텐션공법의 구조적문제
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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기존외부포스트텐션공법과 BOW공법의 비교검
토
 공학적 검토
기존외부포스트텐션공법 : 콘크리트 허용인장력 2배이상 초과
BOW공법 : 인장응력이 감소하는것으로 나타남
※ 신기술신청서 P. 23~27참조
기존 공법과 신청기술의 응력상태 비교 예
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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기존외부포스트텐션공법과 BOW공법의 비교검
토

해석적연구
기존외부포스트텐션공법 : 인장응력이 콘크리트의 허용균열응력 fr=2×√280 =
33.4㎏f/㎠ 보다 2배이상 초과
BOW공법 : 콘크리트에 발생한 인장응력을 감소시키는것으로 나타남
※ 신기술신청서 P. 73~80 해석검증 참조
<기존 외부 포스트텐션 공법>
<Bow 공법>
(단위 : 변위는 cm, -는 인장된 변위, +는 압축된 변위, 응력은 ㎏f/㎠, -는 압축, +는 인장)
A 부분 변위
구분
B 부분 응력
무보강
기존 공법
Bow 공법
무보강
기존 공법
Bow 공법
무보강
기존 공법
Bow 공법
0.0048
0.0262
-0.0005
34.55
77.35
-6.42
47.35
83.08
-7.22
중간상부
0.0028
0.0242
-0.0004
13.26
9.38
-3.07
20.32
17.29
-3.63
중간하부
-0.0028
0.0199
0.0000
-13.61
-2.93
3.10
-20.83
-7.32
3.61
하부
-0.0050
-0.0167
0.0002
-35.88
-6.34
6.29
-48.91
-25.40
7.29
상부
보 위치
A 부분 응력
* Note : A=외부경간의 외단부에서 인장력 발생구간, B=외부경간의 내단부에서 인장력 발생구간
해석결과 분석내용
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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기존외부포스트텐션공법과 BOW공법의 비교검
토
실험적 연구
기존외부포스트텐션공법 : 인장력발생 구간에서 균열 발생
균열발생 예상 변형율
100
Applied Load (tonf)

-1500
75
압축변형
인장변형
50
25
단부con'c
-1000
인장력발생구간에서의 균열
0
-500
0
500
Strain (x10-6)
중앙부con'c
1000
1500
긴장에 의한 변형률
BOW공법 : 구조적 문제가 없는것으로 확인됨
※ 신기술신청서 P. 66~72 실험결과에 대한 분석 참조
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
 BOW공법 개념
긴장력에 의해 발생된 횡방향 압축력을 흡수하도록 압축재 신설
구조적 문제점에 대한 안전성확보
BOW 공법 개요
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
 BOW공법 개요
긴장력에 의한 압축력을 흡수할 수 있도록 양단부의 정착단 사이에 강재
(앵글)를 사용하여 구조체와 슬롯홀을 통해 볼트로 연결한다.
따라서 긴장재의 횡방향압축력이 슬롯홀에의한 압축력흡수재의 미끄러짐으로
인하여 구조체에는 전달 되지 않게된다.
결과적으로 양방향텐션장치에의해 긴장된 장력의 수직성분만이 중앙부새들을
통하여 구조체에 전달되면서 연직하중의 일부를 상쇄하고 극한[계수]하중에
대해서는 긴장재가 철근과 같이 휨모멘트에 저항하는 보강재 역할을 하게된다.
슬래브의 보강시 긴장력도입은 보 보강의 개념과 같은 원리 또는 중앙부에서
압축력흡수용앵글과 프리스트 레스용 봉강의 간격을 조절하는(Jack up)방법으로
한다.
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
 BOW공법의 핵심기술
압축력흡수재
프리스트레스에 의해 발생하는 압축력 흡수
보강하는 부재에는 압축력이 전달되지 않게함
인접부재에는 인장력이 발생하지 않음
구조물의 균열 및 변형등을 방지
모재와 보강재간에는 미끄러짐 발생 가능
압축력 흡수용 앵글
지지용 새들
긴장재
부착용 볼트
보강재와 지지용 새들간에는
미끄러짐 발생 가능
<Bow 보강 공법에 의한 보강재의 설치 상태 (입면) >
<단면 방향에서의 설치 상태>
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
양방향 긴장장치
긴장재에 프리스트레스 도입을 편리하게 하기위한 정착단
부재의 단부에 긴장기설치구간이 별도로 필요하지 않음
프리스트레스도입에 의한 정착손실량을 줄임
어떠한 위치에서도 긴장작업이 가능하여 편리한 시공성 확보
양방향정착구
3500
Bow 공법
정착손실양 (kgf)
3000
기존 공법
2500
2000
1500
1000
500
0
350
양방향 정착구
700
경간 (cm)
1000
긴장력과 긴장재 변형량과의 관계
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
정착부 설계
정착단 설계시 기존외부포스트텐션공법은 포스트텐션에 의한 수직과
수평반력에 대하여 모두 안전하도록 앵커볼트를 설계하여야 함
BOW공법에서는 정착단설계시 수평반력은 압축력 흡수재에 의해 지지됨
수직반력에 대해서만 설계
따라서, 정착단을 고정시키기 위한 앵커볼트의 갯수가 현저히 적음
모재와 보강재간에는 미끄러짐 발생 가능
압축력 흡수용 앵글
긴장재
<기존 보강 공법의 지점 반력> <Bow 공법의 지점 반력 >
부착용 볼트
보강재와 지지용 새들간에는
미끄러짐 발생 가능
기존외부포스트텐션공법과 BOW공법의 정착부 설계
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
 BOW공법 상세
보 보강 상세 및 개념도
슬래브 보강 상세 및 개념도
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
 BOW공법의 품질
단부정착단의부착 파괴 가능성을 배제한 공법
보강부재 및 인접부재에 보강에 따른 균열 및 변형 방지공법
보강자재의 일괄공장제작을 통한 품질확보 용이
보강자재의 공장제작을 통한 현장설치공정의 단순화로 품질관리
용이
 BOW공법의 현장적용성
시공성
정착단 부착을 위한 보강면 면처리 공정이 불필요
양방향텐션장치의 이용으로 작업의 효율 증대
지장물들의 소규모 이동 만으로 작업 가능
작업은 보강이 필요한 부재의 하부에서만 이루어지므로 작업 중
상부공간의 사용이 가능하며, 적은 범위 내에서도 보강이 가능
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
안전성
보강부재를 일괄 공장가공제작 함으로써 현장공정을 단순화
양방향 텐션장치의 이용으로 작업자가 가장 안전한 위치에서 작업
공법의 특성상 분진,소음의 발생이 적어 현장청결유지로 인한 안전관리
용이
환경친화성
콘크리트면처리가 불필요한 공법으로 분진 및 소음등의 환경적인
문제를 줄임
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
유지관리 편리성
장기처짐에 의한 긴장력 감소등에
따른 안전성은 실험연구를 통하여 확인
지속적인 긴장력 유지에 대한 모니터링은
로드셀 및 텐션미터기를 이용하여
언제든지 확인가능
재긴장 필요시 작업 용이
긴장재로 사용중인 스트렌드는 녹발생에
따른 긴장력 감소방지를 위하여
플라스틱쉬즈 내부에 부식방지용
그리스를 코팅한 제품을 사용
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
검증받은 기술력
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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BOW공법
 BOW공법 시공순서
①보강용 철물제작 및 반입
②압축력흡수용 보강재 설치
③긴장용 강연선의 재단 및 설치
④유압장비 설치 및 강연선 긴장
⑤
마
감
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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시공사례

시공사례 Ⅰ (BOW공법에 의한 보 보강사례)
공사명 : 상암 월드컵 경기장내 사우나 신설 공사중 구조보강공사
건물개요
2001년 12월에 준공된 축구전용 경기장
2002년 한.일 월드컵 이후 수익시설 운영
방침결정
대중이용시설 (사우나, 영화관, 할인마트 등)
입점계획
각 시설별로 안정성 검토
사우나실 하부 지하 1층 기계실, 전기실 보강
필요
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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시공사례
현장여건
당초 철판압착공법으로 보강설계
보강이 필요한 보부재 하부면에 접하여
각종 지장물이 지나감
지장물 이설이 어려움
BOW 공법을 적용하기로 함
보의 내력검토
fck = 240 kgf/cm², 주근 : fy = 4,000 kgf/cm², Stirrup : fy = 4,000 kgf/cm²
보 크기
600x900
상부
외단 4
중앙 4
내단 4
배근량
하부 Stirrup
4 D13@200
6 D13@300
4 D13@200
M
Mrs
(tf.m) (tf.m)
V
(tf)
Vrs
(tf)
M/Mrs V/Vrs
43.34 58.50 41.63 63.12
70.96 86.40
.
53.94
72.24 58.50 52.16 63.12
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
0.74
0.82
1.23
0.66
.
0.83
비고
O.K
O.K
N.G
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시공사례
보강설계
구 분
작용 모멘트
허용 모멘트
P작용시 모멘트
보강후 모멘트
외단부
-43.34 tf.m
-58.5 tf.m
10.18 tf.m
-33.16 tf.m
중앙부
70.96 tf.m
86.4 tf.m
-16.67 tf.m
54.29 tf.m
내단부
-72.24 tf.m
-58.5 tf.m
16.97 tf.m
-55.27 tf.m
결과
보강부재의 허용하중증가
대중이용시설 입점에 따른 기존 구조물의
안정성 학보
각종 지장물 이설 및 사용제한 없이 보강 공사
시행
공기 단축 및 공사환경 개선 효과
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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시공사례

시공사례 Ⅱ (BOW공법에 의한 슬래브 보강사례)
공사명 : 잠실 00건물 지하주차장 슬래브 보강공사
건물개요
1996년 10월에 준공된 주상복합빌딩
지하주차장 바닥 슬래브에 처짐과 균열이
다수 발생
정밀안전진단 실시
지하주차장 보수.보강
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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시공사례
현장여건
주차장 사용이 상시 빈번함
보강공사에 따른 지하 주차장 대체 공간
확보가 어려움
보강공사중 지장물 이설 불가
공사중 소음과 분진등 민원 발생 우려
슬래브 처짐의 일부 복원 필요
BOW공법 적용
구조검토
구 분
단 변
단 부
중앙부
장 변
단 부
중앙부
허용모멘트(ФMn)
3.93 tf.m
2.51 tf.m
3.10 tf.m
2.51 tf.m
작용모멘트(Mu)
3.30 tf.m
3.34 tf.m
1.99 tf.m
1.81 tf.m
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
비고
O.K
N.G
O.K
O.K
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시공사례
보강설계
고정하중
적재하중
보강 모멘트
단부모멘트
1.4 x 0.58 x 5.9² / 12 = 2.355 tf.m
1.7 x 0.6 x 5.9² / 12 = 2.959 tf.m
(2.355 + 2.959) - 3.93 = 1.384 tf.m
결과
슬래브의 내력증가
균열발생 억제
주차장 사용제한 최소
각종 지장물 이설 및 사용제한 없이 보강
슬래브 처짐 일부 보정
공사 환경 개선 효과
압축력흡수재를 이용한 외부포스트텐션 보강공법(BOW)
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