KR100353575B1 - Rehabilitation of Steel Structures by Carbon Fiber Composites with Vacuum Bag Method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토목·건축구조물 및 플랜트 시설을 이루는 강구조물의 강재를 보강하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에서는 탄소섬유 직포에 진공감압으로The present invention relates to a method for reinforcing steels of steel structures constituting civil engineering, architectural structures and plant facilities, in the present invention by vacuum decompression to a carbon fiber woven fabric

수지를 함침시켜 성형되는 탄소섬유 복합소재를 보강 대상이 되는 강재의 표면에 일체로 부착시켜 보강하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합소재의 진공성형 부착에 의한 강구조물 보강방법이 제공된다.Provided is a method for reinforcing steel structures by vacuum forming adhesion of a carbon fiber composite material, characterized in that the carbon fiber composite material formed by impregnating a resin is integrally attached to the surface of the steel to be reinforced.

본 발명의 보강방법에 의하면, 어떠한 형상의 강구조물에도 적용가능하고, 보강하고자 하는 대상 강재에 보강작업시 손상을 전혀 주지 아니하며, 대상 구조물에 대해 가지지 등에 의한 별도의 하중 제거 작업 없이 어떠한 현장에서도 거의 자중을 증가시킴 없이 용이하고 간편하게 강재를 보강할 수 있으며, 저장탱크나 파이프 라인과 같은 강구조물의 경우에는 구조물의 내부를 비우지 아니하고도 보강대상 부위를 쉽게 보강할 수 있다.According to the reinforcement method of the present invention, it is applicable to steel structures of any shape, does not cause any damage during the reinforcement work to the target steel to be reinforced, and almost self-weight at any site without separate load removal work by having to the target structure, etc. The steel can be easily and simply reinforced without increasing the number, and in the case of steel structures such as storage tanks or pipelines, the area to be reinforced can be easily reinforced without emptying the interior of the structure.

Description

탄소섬유 복합소재의 진공성형 부착에 의한 강구조물 보강방법{Rehabilitation of Steel Structures by Carbon Fiber Composites with Vacuum Bag Method}Rehabilitation of Steel Structures by Carbon Fiber Composites with Vacuum Bag Method}

본 발명은 탄소섬유 복합소재의 진공성형 부착에 의한 강구조물의 보강방법에 관한 것으로, 구체적으로는 강재교량, 철골 건물, 플랜트 시설, 강재 가시설 등에 사용되는 강재를, 경량, 고강도, 고탄성 및 고내구성을 가진 탄소섬유 복합소재를 이용하여 진공성형 부착에 의하여 보강하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reinforcing steel structures by vacuum forming adhesion of carbon fiber composite materials. Specifically, the present invention relates to steel materials used in steel bridges, steel buildings, plant facilities, steel temporary facilities, and the like. It relates to a method of reinforcing by vacuum forming adhesion using a carbon fiber composite material having a.

토목 및 건축구조물 또는 플랜트 시설을 이루는 강구조물에 사용되는 강재는 외부환경에 의한 부식으로 강재의 단면이 감소하거나, 과하중, 반복되는 동적하중으로 인한 피로, 설계오류 등으로 인한 접합부의 균열, 용접결함 등에 의하여 강재에 손상이 발생하거나, 또는 강재의 구조적인 성능을 개선할 필요가 있는 경우에, 적절한 보강이 요구된다. 강구조물에 사용되는 강재를 보강하는 종래의 방법으로는, 앵글, 강재판 등과 같은 별도의 보강용 강재를 용접 또는 볼트 접합에 의하여 보강하는 방법이 주로 사용되었다.Steels used in civil and building structures or steel structures that make up plant facilities have reduced cross sections of steel due to corrosion from the external environment, cracks in joints due to excessive loads, fatigue due to repeated dynamic loads, and cracks in welds due to design errors. When damage occurs to the steel due to or the like, or when it is necessary to improve the structural performance of the steel, appropriate reinforcement is required. As a conventional method of reinforcing steels used in steel structures, a method of reinforcing a separate reinforcing steel such as an angle, a steel plate, or the like by welding or bolting has been mainly used.

예를 들어, 강교나 철골건축구조물의 강재에 부식, 균열 등의 손상이 발생하여 구조적인 보강이 필요한 경우, 보강의 대상이 되는 부재는 현재 자중과 사용하중을 지지하고 있으므로 만일 보강을 위하여 해당 부재에 볼트접합을 위한 천공작업이나 용접접합을 위한 가열작업 등을 하게 되면 해당 부재에 손상을 입혀 구조적인 안전성에 문제를 야기시킬 수 있다.For example, when structural reinforcement is required due to corrosion, crack, etc. damage to steel materials of steel bridges or steel structure structures, the member to be reinforced currently supports its own weight and working load. If drilling is performed for bolting or heating for welding, the member may be damaged and cause structural safety problems.

따라서, 위와 같은 종래의 보강방법에서는 보강작업을 시작하기 전에 반드시 가지지(假支持) 등으로 해당 부재에 가해지는 하중을 미리 제거해 주어야만 한다. 그런데, 보강작업 전에 행해져야만 하는 하중 제거 작업은 위험성이 있으며, 경우에 따라서는 가지지하기가 매우 곤란할 수 있고, 가지지를 위한 별도의 작업이 필요하므로 보강비용이 크게 증가하게 된다. 이러한 문제점으로 인하여 현재 많은 경우, 별도의 하중 제거 조치 없이 구조적인 위험을 감수하면서도 보강해야할 대상 강재에 볼트구멍을 천공하거나 용접을 하여 보강용 강재를 접합하는 종래의 보강작업이 행해지고 있는 실정이다.Therefore, in the conventional reinforcement method as described above, the load applied to the member must be removed in advance before the reinforcement work is started. By the way, the load removal operation that must be performed before the reinforcement work is dangerous, in some cases it may be very difficult to have, and since the additional work for having a reinforcement is required, the reinforcement cost is greatly increased. Due to this problem, in many cases, the conventional reinforcing work is performed to join the reinforcing steel by drilling or welding bolt holes in the target steel to be reinforced while taking structural risks without additional load removal measures.

플랜트 시설의 강재 저장탱크, 강재 파이프 라인 등과 같은 강구조물의 경우, 그 내부에 인화물질, 유해 화학물질, 인화성 가스 등과 같은 물질들로 채워져 있는 경우가 많은데, 천공이나 용접을 이용한 종래의 보강작업에 의하여 이러한 강구조물의 강재를 보강하는 경우, 볼트구멍 천공작업 또는 용접작업 이전에 반드시 저장탱크나 파이프 라인의 내부를 비워야만 한다. 따라서, 그에 따른 비용이 발생할 뿐만 아니라, 저장탱크나 파이프 라인을 비워야 하기 때문에 생산라인의 가동이 중단되어 보강공사 비용에 더하여 시설물의 가동중단으로 인한 막대한 비용이 추가로 발생하게 된다.Steel structures such as steel storage tanks and steel pipelines in plant facilities are often filled with materials such as flammables, hazardous chemicals, and flammable gases, and by conventional reinforcement work using drilling or welding. When reinforcing the steel of such steel structures, the inside of the storage tank or pipeline must be emptied prior to bolt hole drilling or welding. Therefore, in addition to the resulting costs, because the storage tank or the pipeline must be emptied, the production line is stopped, and in addition to the reinforcement work costs, additional costs incurred due to the shutdown of the facility.

지하철 공사구간의 개착구간이나, 고층 건물의 기초공사를 위한 굴착공사에서 사용되는 강재 가시설에 있어서, 굴착폭이 넓은 경우에는 굴착폭을 가로지르는 스트러트 보를 사용하게 되는데, 통상 국내에서 생산되는 최대 치수의 H형강을 스트러트 보로 사용하게 된다. 이 경우, 굴착폭이 최대 치수의 H형강이 지지할 수 있는 최대 폭을 초과하게 되면, 보 중앙에 가설기둥을 설치하여야 한다. 그런데 경우에 따라서는 가설기둥의 설치를 피하기 위하여 H형강의 플랜지 단면을 보강하여 사용할 수도 있는데, 만일 종래의 보강방법에 의하여 H형강의 단면을 보강하는 경우, 자중에 더하여 보강용 강재에 의한 자중이 증가하게 되어 스트러트 보의 처짐이 허용범위를 초과하게 된다.In steel temporary installations used in opening sections of subway construction sections or in excavation works for foundation works of high-rise buildings, when the excavation width is wide, strut beams that cross the excavation width are used. H-beams are used as strut beams. In this case, when the excavation width exceeds the maximum width the H-section steel of the largest dimension can support, a temporary pillar is to be provided at the center of the beam. However, in some cases, in order to avoid the installation of temporary columns, the flange section of the H-shaped steel may be reinforced and used. If the section of the H-shaped steel is reinforced by the conventional reinforcement method, in addition to the weight, This increases the deflection of the strut beam beyond the allowable range.

본 발명은 위와 같은 종래의 강재 보강방법이 가지는 단점과 문제점을 해소하기 위하여 개발된 것으로서, 어떠한 형상의 강구조물에도 적용가능하고, 보강작업시 보강하고자 하는 대상 강재에 전혀 손상을 주지 아니하며, 대상 구조물에 대해 가지지 등에 의한 별도의 하중 제거 작업 없이 어떠한 현장에서도 거의 자중을 증가시킴 없이 용이하고 간편하게 강재를 보강할 수 있으며, 저장탱크나 파이프 라인과 같은 강구조물의 경우에는 구조물의 내부를 비우지 아니하고도 보강대상 부위를 쉽게 보강할 수 있는 강재 보강방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the disadvantages and problems of the conventional steel reinforcement method as described above, is applicable to any steel structure of any shape, does not damage the target steel to be reinforced at the time of reinforcement work, the target structure It is possible to reinforce steel easily and simply without increasing its own weight almost at any site without separate load removal work due to the lack of load.In the case of steel structures such as storage tanks or pipelines, the area to be reinforced without having to empty the interior of the structure An object of the present invention is to provide a method of reinforcing steel that can be easily reinforced.

도 1은 본 발명에 따른 보강방법을 H형강에 적용하는 형상을 단면도로 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view showing a shape of applying the reinforcing method according to the invention to the H-shaped steel.

도 2는 본 발명에 따른 보강방법을 강재판에 적용하는 형상을 입면도로 도시한 것이다.Figure 2 is an elevation view showing the shape of the reinforcing method according to the invention applied to the steel plate.

도 3은 본 발명에 따른 보강방법을 H형강에 적용한 후의 형상을 사시도로 도시한 것이다.Figure 3 is a perspective view of the shape after applying the reinforcement method according to the invention to the H-shaped steel.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 보강방법을 플랜트 시설의 강관 및 저장탱크에 적용한 후의 형상을 도시한 것이다.Figures 4a and 4b shows the shape after applying the reinforcement method according to the invention to the steel pipe and storage tank of the plant facility.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>

1 강재 2 탄소섬유 직포1 Steel 2 Carbon Fiber Woven

3 필플라이 4 수지분배망3 peel ply 4 resin distribution network

5 블리더 6 진공필름5 Bleeder 6 Vacuum Film

7 수지주입채널 8 진공흡입채널7 Resin Injection Channel 8 Vacuum Suction Channel

9 밀봉재 10 수지주입관9 Sealing material 10 Resin injection pipe

11 수지용기 12 진공트랩11 Resin Container 12 Vacuum Trap

13 진공펌프 14 진공흡입관13 Vacuum pump 14 Vacuum suction line

20 탄소섬유 복합소재 100 강관20 Carbon Fiber Composite 100 Steel Pipe

200 저장탱크200 storage tank

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 토목 및 건축구조물 또는 플랜트 시설을 이루는 강구조물의 보강대상 강재에 진공감압을 이용하여 탄소섬유 복합소재를 일체로 부착하여 보강하는 것을 특징으로 하는 보강방법이 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a reinforcement method characterized by integrally attaching and reinforcing carbon fiber composite materials using vacuum pressure to steel materials to be strengthened for steel structures constituting civil engineering and building structures or plant facilities. .

구체적으로, 본 발명에서는 토목·건축구조물 및 플랜트 시설을 이루는 강구조물의 강재를 보강하는 방법으로서, 탄소섬유 직포를 진공감압에 의하여 수지로 함침시켜 성형되는 탄소섬유 복합소재를 보강 대상이 되는 강재의 표면에 일체로 부착시켜 보강하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합소재의 진공성형 부착에 의한 강구조물 보강방법이 제공된다.Specifically, in the present invention, as a method for reinforcing steel materials of civil engineering, architectural structures, and plant facilities, the surface of steel materials to be reinforced by carbon fiber composite material formed by impregnating carbon fiber woven fabric with resin by vacuum pressure reduction. Provided is a method for reinforcing steel structures by vacuum forming attachment of a carbon fiber composite material, wherein the carbon fiber composite material is integrally attached to and reinforced.

본 발명의 일실시예로서, 보강 대상이 되는 강재의 표면을 면처리하고, 탄소섬유가 소정 방향과 두께로 배열되도록 탄소섬유 직포를 상기 강재의 표면에 위치시키고, 상기 탄소섬유 직포 위에 수지분배를 원활하게 하는 망형상의 수지분배망을 설치하고, 상기 탄소섬유 직포와 수지분배망 사이에 필플라이를 배치시키고, 공기를 흡입하는 진공흡입채널과 수지를 주입하기 위한 수지주입채널을 설치하고, 상기 진공흡입채널의 하부에는 기공이 형성되어 있어 진공필름 내부의 공기를 원활하게 배출하게 하는 블리더(Bleeder)를 설치하고, 상기 탄소섬유 직포와 상기 진공흡입채널과 수지주입채널에 진공필름을 덮어 진공필름 주위를 밀봉하고, 상기 진공흡입채널을 통하여 진공필름 내부의 공기를 진공펌프로 감압 배출시켜 진공필름 내부를 진공상태로 만든 후, 상기 수지주입채널을 통하여 액상의 수지가 진공필름 내부로 기압차에 의하여 주입되어 상기 탄소섬유 직포가 수지로 함침되며, 함침된 탄소섬유 직포가 경화되어 탄소섬유 복합소재가 성형되면 진공필름을 제거하여 보강 대상이 되는 강재의 표면에 탄소섬유 복합소재가 일체로 부착하게 되어 강재의 보강이 완료되는 것을 특징으로 하는 보강방법이 제공된다. 본 발명의 보강방법에서 사용되는 수지로는 에폭시 수지가 바람직하다.As an embodiment of the present invention, the surface of the steel to be reinforced, the surface is treated, the carbon fiber woven fabric is placed on the surface of the steel material so that the carbon fibers are arranged in a predetermined direction and thickness, and the resin distribution on the carbon fiber woven fabric A network-shaped resin distribution network for smoothing is provided, a fill ply is disposed between the carbon fiber woven fabric and the resin distribution network, and a vacuum suction channel for sucking air and a resin injection channel for injecting resin are provided. A pore is formed in the lower portion of the suction channel to install a bleeder for smoothly discharging the air inside the vacuum film, and the vacuum film is covered with the vacuum film on the carbon fiber woven fabric, the vacuum suction channel, and the resin injection channel. Sealing the surroundings, the air inside the vacuum film through the vacuum suction channel to discharge the vacuum pressure with a vacuum pump to vacuum the inside of the vacuum film After the resin injection channel, the liquid resin is injected into the vacuum film by the pressure difference, and the carbon fiber woven fabric is impregnated with the resin, and the impregnated carbon fiber woven fabric is cured to form a carbon fiber composite material. By removing the carbon fiber composite material is integrally attached to the surface of the steel material to be reinforced to provide a reinforcement method characterized in that the reinforcement of the steel is completed. As the resin used in the reinforcing method of the present invention, an epoxy resin is preferable.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 상세한 구성 및 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 보강방법을 H형강에 적용하는 형상을 단면도로 도시한 것이며, 도 2는 강재판에 본 발명에 따른 보강방법을 적용하는 형상을 입면도로 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view showing the shape of applying the reinforcement method according to the invention to the H-shaped steel, Figure 2 is a view showing the shape of applying the reinforcement method according to the invention to the steel plate in elevation.

우선, 보강하고자 하는 강재(1)의 표면에 불순물이 남아있지 않도록 강재 표면을 표면처리한다. 강재표면의 표면처리는 샌드블래스팅, 샌드페이퍼 등을 이용한 종래의 면처리방법에 의한다. 보강하고자 하는 강재(1)가 부담하고 있는 하중 등에 대한 구조계산의 결과에 따라 보강정도를 결정하고, 그 보강정도에 따라 정해진 섬유배치방향과 섬유량으로 적층구조를 결정한 후, 이에 따라 탄소섬유 직포(2)를 강재 표면의 보강이 필요한 위치에 배치한다. 상기 탄소섬유 직포(2)위에 수지가 탄소섬유 직포(2) 전체에 고르게 분배되어 함침될 수 있도록, 탄소섬유 직포(2) 위에 망형상으로 이루어진 수지분배망(4)을 설치한다.First, the surface of the steel is surface-treated so that no impurities remain on the surface of the steel 1 to be reinforced. Surface treatment of the steel surface is based on the conventional surface treatment method using sand blasting, sand paper and the like. The degree of reinforcement is determined according to the result of structural calculation on the load, etc., of the steel material 1 to be reinforced, and the lamination structure is determined according to the fiber placement direction and fiber amount determined according to the degree of reinforcement, and accordingly carbon fiber woven fabric (2) is placed in a position where reinforcement of the steel surface is required. On the carbon fiber woven fabric (2), a resin distribution network (4) having a mesh shape is installed on the carbon fiber woven fabric (2) so that the resin can be evenly distributed and impregnated throughout the carbon fiber woven fabric (2).

해당 강재(1)의 보강 부위에 놓여진 탄소섬유 직포(2)를 진공필름(6)으로 덮은 뒤 양면 접착테이프 등과 같은 밀봉재(9)를 이용하여 진공필름(6)의 가장자리를 밀봉한다. 진공필름(6)을 덮기 전에, 진공필름(6) 내부에는 액상의 수지를 주입하기 위한 수지주입채널(7)과 밀봉된 진공필름(6) 내의 공기를 배출하기 위한 진공흡입채널(8)이 설치된다.After covering the carbon fiber woven fabric 2 placed on the reinforcing portion of the steel 1 with the vacuum film 6, the edge of the vacuum film 6 is sealed using a sealing material 9 such as a double-sided adhesive tape. Before covering the vacuum film 6, inside the vacuum film 6, a resin injection channel 7 for injecting a liquid resin and a vacuum suction channel 8 for discharging air in the sealed vacuum film 6 are provided. Is installed.

상기 수지주입채널(7)의 일단부는 수지주입관(10)에 연결되어 있어, 수지용기(11)에 담겨진 수지가 상기 수지주입관(10)을 거쳐 수지주입채널(7)로 공급된다. 상기 진공흡입채널(8)의 일단부에는 진공흡입관(14)이 연결되어 있으며, 상기 진공흡입관(14)은 진공트랩(12)과 진공펌프(13)에 연결되어 있다. 후술하는 바와 같이, 진공펌프(13)의 작동에 의하여 밀폐된 진공필름(6) 내부에 있던 공기가 진공흡입채널(8)을 통하여 배출된다. 도 1에서 수지주입관(10)과 진공흡입관(14)은 표현의 편의상 굵은 선으로 간략하게 도시하였다.One end of the resin injection channel 7 is connected to the resin injection pipe 10, so that the resin contained in the resin container 11 is supplied to the resin injection channel 7 via the resin injection pipe 10. A vacuum suction tube 14 is connected to one end of the vacuum suction channel 8, and the vacuum suction tube 14 is connected to the vacuum trap 12 and the vacuum pump 13. As will be described later, air inside the sealed vacuum film 6 is discharged through the vacuum suction channel 8 by the operation of the vacuum pump 13. In FIG. 1, the resin injection tube 10 and the vacuum suction tube 14 are briefly illustrated as thick lines for convenience of expression.

진공흡입채널(8)을 통하여 진공필름(6) 내부의 공기가 배출되기 시작하면 밀봉되어 있던 진공필름(6) 내부가 감압되면서 진공필름(6)이 강재(1) 또는 탄소섬유 직포(2)에 밀착하게 되는데, 진공필름(6)이 밀착되면 공기가 배출되지 않으므로, 소정의 기공이 있는 블리더(Bleeder)(5)를 설치한다. 즉, 탄소섬유 직포(2) 위에 블리더(5)를 설치한 후 그 블리더(5) 위에 진공흡입채널(8)을 위치시키면, 진공필름(6) 내부가 감압되어 진공필름(6)이 밀착되더라도, 블리더(5) 내의 기공을 통하여 진공필름(6) 내부의 공기가 지속적으로 배출되어 진공필름(6) 내부를 완전히 진공상태로 만들 수 있다.When the air inside the vacuum film 6 begins to be discharged through the vacuum suction channel 8, the sealed vacuum film 6 is decompressed and the vacuum film 6 is made of steel 1 or carbon fiber woven fabric 2. When the vacuum film 6 is in close contact with air, the air is not discharged, and thus, a bleeder 5 having predetermined pores is installed. That is, when the bleeder 5 is installed on the carbon fiber woven fabric 2 and the vacuum suction channel 8 is placed on the bleeder 5, the inside of the vacuum film 6 is depressurized and the vacuum film 6 is Although in close contact, air inside the vacuum film 6 is continuously discharged through the pores in the bleeder 5 to completely vacuum the inside of the vacuum film 6.

본 발명의 보강방법에 사용되는 탄소섬유 직포는, 탄소섬유를 우븐직포(woven fabric) 또는 스티치직포(stitched fabric) 형태로 제작한 것이다.The carbon fiber woven fabric used in the reinforcing method of the present invention is a carbon fiber fabric produced in the form of a woven fabric or a stitched fabric.

진공필름(6) 가장자리의 밀봉이 완료되면, 수지주입관(10)을 차단한 후, 진공펌프(13)를 작동시켜, 진공흡입채널(8)을 통하여 밀봉된 진공필름(6) 내부의 공기를 배출하므로써 진공필름(6) 내부를 진공상태 또는 감압상태로 만든다.When the sealing of the edge of the vacuum film 6 is completed, the resin injection pipe 10 is blocked, and then the vacuum pump 13 is operated so that the air inside the vacuum film 6 sealed through the vacuum suction channel 8. By discharging the inside of the vacuum film 6, the vacuum or reduced pressure is made.

진공필름(6) 내부가 진공상태 또는 감압상태일 때 수지주입관(10)을 개방하여 기압차에 의해 수지용기(11)로부터 수지가 진공필름(6) 내부로 주입되게 한다.When the inside of the vacuum film 6 is in a vacuum state or a reduced pressure state, the resin injection pipe 10 is opened to allow resin to be injected into the vacuum film 6 from the resin container 11 by a pressure difference.

진공필름(6) 내부가 진공상태 또는 감압상태에 있으므로, 주입되는 수지는탄소섬유 직포(2)에 신속하게 함침된다. 이때 주입된 수지는 망형상의 수지분배망(4)을 따라 탄소섬유 직포(2) 전체에 고르게 퍼져 탄소섬유 직포(2)가 전체적으로 균일하게 수지에 함침된다. 탄소섬유 직포(2)가 수지로 함침된 상태에서 소정 시간 동안 경화시킨 후 진공필름(6)을 제거하면 탄소섬유 복합소재(20)가 강재(1)에 일체로 견고하게 부착되므로써 보강작업이 완료된다.Since the inside of the vacuum film 6 is in a vacuum state or a reduced pressure state, the injected resin is quickly impregnated into the carbon fiber woven fabric 2. At this time, the injected resin is evenly spread throughout the carbon fiber woven fabric 2 along the mesh-shaped resin distribution network 4 so that the carbon fiber woven fabric 2 is uniformly impregnated with the resin as a whole. When the carbon fiber woven fabric 2 is cured for a predetermined time in the state impregnated with the resin, and then the vacuum film 6 is removed, the carbon fiber composite material 20 is firmly attached to the steel material 1 so that the reinforcing work is completed. do.

수지가 경화된 후에 수지분배망(4)이 보강부위에 남아 있게 되어 표면이 거칠게 될 수 있는데, 필요에 따라서는 수지 경화 후 수지분배망(4)을 제거할 필요가 있다. 이를 위하여 탄소섬유 직포(2) 위에 필플라이(Peel ply)(3)를 위치시키고 그 위에 수지분배망(4)을 설치한 후 수지가 주입되게 할 수도 있다. 이 경우, 수지가 경화된 후 필플라이(3)를 잡아당기면 필플라이(3)와 함께 수지분배망(4)을 경화된 수지로부터 용이하게 제거할 수 있다.After the resin is cured, the resin distribution network 4 may remain at the reinforcing portion and the surface may be rough. If necessary, it is necessary to remove the resin distribution network 4 after curing the resin. To this end, a peel ply 3 may be placed on the carbon fiber woven fabric 2 and a resin distribution network 4 may be installed thereon to allow resin to be injected. In this case, the resin distribution network 4 together with the peel ply 3 can be easily removed from the cured resin by pulling the peel ply 3 after the resin has cured.

수지를 경화시키는 과정에서 별도의 외부가열장치(도시되지 않음)를 이용하거나 또는 진공필름(6) 내부에 내장 열선을 설치하여 가열하므로써 수지의 경화를 촉진시킬 수 있다.In the process of curing the resin, by using a separate external heating device (not shown) or by installing a built-in heating wire inside the vacuum film 6, it is possible to promote the curing of the resin.

도 3에 도시된 바와 같이, 위에서 설명한 방법에 의하여 형성된 탄소섬유 직포(2)와 수지로 구성된 탄소섬유 복합소재(20)는 보강하고자 하는 강재(1)에 일체로 부착되어 영구히 존재하게 된다. 상기 탄소섬유 복합소재(20)는 인장강도가 약 10,000 kg/cm2이상으로서, 통상의 구조용 강재의 약 4배에 이르고, 탄성계수는 강재와 동등하거나 그 이상이며, 중량은 강재 무게의 약 20퍼센트 정도로 매우 가볍다. 이와 같이, 탄소섬유 복합소재(20)는 비강도가 강재의 10배 이상인 경량, 고강도, 고탄성, 고내구성의 우수한 물성을 가지고 있으므로, 강재를 이용한 종래의 보강방법 보다 더 우수한 보강효과를 발휘하게 된다.As shown in FIG. 3, the carbon fiber composite material 20 formed of the carbon fiber woven fabric 2 and the resin formed by the above-described method is permanently attached to the steel material 1 to be reinforced. The carbon fiber composite material 20 has a tensile strength of about 10,000 kg / cm 2 or more, up to about four times the normal structural steel, the elastic modulus is equal to or greater than the steel, the weight is about 20 of the weight of the steel So light as a percentage. As such, the carbon fiber composite material 20 has excellent physical properties such as light weight, high strength, high elasticity, and high durability, in which the specific strength is 10 times or more than that of steel, thereby exhibiting a superior reinforcing effect than conventional reinforcing methods using steel materials. .

도 4a에는 위에서 설명한 본 발명의 보강방법에 의하여 강관(100)의 곡부를 탄소섬유 복합소재(20)로 보강한 형태를 보여주는 사시도가 도시되어 있으며, 도 4b에는 강재 저장탱크(200)의 면을 본 발명의 보강방법에 의하여 탄소섬유 복합소재(20)로 보강한 형태를 보여주는 사시도가 도시되어 있다.Figure 4a is a perspective view showing the shape of the reinforcing the curved portion of the steel pipe 100 with a carbon fiber composite material 20 by the reinforcement method of the present invention described above, Figure 4b is a surface of the steel storage tank 200 A perspective view showing a form reinforced with a carbon fiber composite material 20 by the reinforcing method of the present invention is shown.

이상에서는 H형강, 강관 및 저장탱크를 예로 들어 본 발명의 보강방법에 대하여 설명하였으나, 이는 본 발명의 보강방법이 적용되는 일 예이며, 예시한 구조물 이외에도 본 발명의 보강방법은 다양한 종류의 강구조물에 적용할 수 있다,In the above described the reinforcement method of the present invention taking the H-beam, steel pipe and storage tank as an example, which is an example to which the reinforcement method of the present invention is applied, the reinforcement method of the present invention in addition to the illustrated structure is applied to various kinds of steel structures Can be applied,

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 보강방법에서는, 보강하고자 하는 강재에 볼트접합을 위한 볼트구멍을 천공하거나 용접접합을 위한 가열을 하지 아니하므로, 해당 강재에 손상을 주지 않으며, 종래의 보강방법에서는 반드시 요구되었던 보강작업 전에 해당 강재 구조물이 지지하고 있는 하중을 제거하는 작업이 전혀 필요하지 않다.As described above, in the reinforcement method of the present invention, since the bolt hole for bolting is not drilled or the heating for welding is not performed on the steel to be reinforced, it does not damage the steel. No work is required to remove the loads supported by the steel structure prior to the required reinforcement.

또한, 별도의 강재를 볼트접합 또는 용접 접합을 하는 종래의 보강방법에 의하면, 보강하고자 하는 강재에 추가적인 보강용 강재를 더 부착하게 되므로 강구조물의 자중을 더 증가시켜 결과적으로 구조물에 대한 하중을 더 증가시키게 되나, 본 발명의 보강방법에서 사용하는 탄소섬유 복합소재는 경량이므로 보강에 따른 하중 증가가 거의 없다. 특히, 본 발명의 보강방법에서 사용하는 탄소섬유 복합소재는 두께가 얇기 때문에 보강으로 인한 건축한계(clearance)에 대한 문제도 발생하지 않는다.In addition, according to the conventional reinforcement method of bolting or welding the separate steel, additional reinforcing steel is further attached to the steel to be reinforced, so that the weight of the steel structure is further increased, and as a result, the load on the structure is further increased. Although the carbon fiber composite material used in the reinforcement method of the present invention is lightweight, there is almost no increase in load due to reinforcement. In particular, the carbon fiber composite material used in the reinforcement method of the present invention has a thin thickness, and thus no problem of building clearance due to reinforcement occurs.

강재 교량을 보강하는 경우, 종래의 보강방법에 의하여 보강하는 경우 보강공사시에 차량을 통제하여 교량에 가해지는 활하중을 경감시켜야만 하나, 본 발명의 보강방법에 의하면, 대상부재에 손상을 가하지 않고 복합소재 부착에 의해 보강을 실시하므로 차량통행을 방해하지 않고 보강공사를 할 수 있다.When reinforcing steel bridges, when reinforcing by the conventional reinforcement method, the vehicle must be controlled during the reinforcement work to reduce the live load applied to the bridge, but according to the reinforcement method of the present invention, Since reinforcement is performed by attaching material, reinforcement work can be performed without disturbing traffic.

저장탱크 또는 파이프 라인과 같은 플랜트 시설의 경우, 종래의 보강방법과는 달리 저장탱크나 파이프 라인의 내부를 비우지 않고도 해당 강재에 탄소섬유 복합소재를 부착하여 보강을 할 수 있으므로 시설의 가동중단으로 인한 문제점이 전혀 발생하지 않는다.In the case of plant facilities such as storage tanks or pipelines, unlike conventional reinforcement methods, carbon fiber composite materials can be attached to steel without reinforcing the storage tanks or pipelines. The problem does not occur at all.

지하철 개착구간이나 고층건물의 기초 공사를 위한 굴착공사에 있어서, 본 발명의 보강방법에 따라 탄소섬유 복합소재로 보강한 스트러트 보를 사용하게 되면, 처짐의 증가 없이 보의 단면 지지력이 증대되므로, 굴착폭이 크더라도 중앙부에 추가적인 가설기둥을 설치할 필요가 없으며 그에 따라 공사비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 굴착공사의 편의성을 높일 수 있어 전체적인 공기를 단축하고 공사비를 절감할 수 있게 된다.In the excavation work for the foundation of the subway attachment section or high-rise building, when the strut beam reinforced with carbon fiber composite material is used according to the reinforcement method of the present invention, the cross-sectional bearing capacity of the beam is increased without increasing the deflection, Even if it is large, it is not necessary to install additional temporary pillars in the center, thereby reducing construction costs and increasing the convenience of excavation, thereby reducing the overall air and reducing construction costs.

나아가, 본 발명의 보강방법에서 사용되는 탄소섬유 복합소재는 내부식성을 가지고 있으므로, 본 발명의 보강방법에 따라 탄소섬유 복합소재로 강재를 보강하게 되면 부식으로 인한 내하력 저하의 우려 없이 영구히 보강효과를 발휘할 수 있게 되며, 별도의 방청도장이 불필요하게 된다. 그 뿐만 아니라, 탄소섬유 복합소재는 우수한 수밀성을 가지고 있기 때문에, 플랜트 시설을 탄소섬유 복합소재로 보강하게 되면, 보강부분에서의 유체 또는 기체의 누출 우려도 없으며, 탄소섬유 복합소재는 외부의 환경영향이나 화학작용에 대하여 강한 저항성을 가지고 있으며, 무해, 무독성이므로 환경친화적인 보강공사가 가능하다.Furthermore, since the carbon fiber composite material used in the reinforcing method of the present invention has corrosion resistance, reinforcing the steel with the carbon fiber composite material according to the reinforcing method of the present invention provides a permanent reinforcing effect without fear of lowering the load capacity due to corrosion. It can be exhibited, and a separate antirust coating is unnecessary. In addition, since the carbon fiber composite material has excellent watertightness, when the plant facility is reinforced with the carbon fiber composite material, there is no fear of leakage of fluid or gas in the reinforcement part, and the carbon fiber composite material has an external environmental impact. However, it has strong resistance to chemical reactions, and is harmless and non-toxic, so it can be environmentally friendly reinforcement work.

본 발명의 보강방법에 사용되는 탄소섬유 복합소재는 경량, 고탄성 이므로, 종래의 보강방법에서 사용되는 보강용 강재의 무게에 비하여 약 1/10 정도의 무게로도 종래의 보강용 강재에 의한 보강효과 이상의 효과를 발휘할 수 있다.Since the carbon fiber composite material used in the reinforcing method of the present invention is lightweight and high elasticity, the reinforcing effect of the conventional reinforcing steel is about 1/10 the weight of the reinforcing steel used in the conventional reinforcing method. The above effect can be exhibited.

보강공사시 일단 진공필름 내부를 감압 또는 진공상태로 만들게 되면, 별도의 지지수단 없이 탄소섬유 직포가 해당 강재에 부착된 상태를 유지할 수 있으므로, 종래의 보강용 강재를 이용하는 방법에 비해 보강작업이 매우 용이하게 된다.Once the inside of the vacuum film is decompressed or vacuumed during reinforcement work, the carbon fiber woven fabric can remain attached to the steel without additional support means, so the reinforcement work is very much compared with the conventional reinforcing steel. It becomes easy.

또한, 본 발명의 보강공법은 건식기법으로 함침되지 않은 상태의 탄소섬유 직포를 보강대상 강재면에 손쉽게 위치시키고, 진공필름 내부를 감압 또는 진공상태로 만든 후 수지를 주입하게 되므로, 작업자가 수지를 직접 만지거나 다루지 않게 되어 보강공사시 작업환경을 청결하게 유지할 수 있으며, 현장작업성이 매우 우수하다.In addition, the reinforcement method of the present invention is easy to place the carbon fiber woven fabric not impregnated by the dry method on the steel surface to be reinforced, and the resin is injected after making the inside of the vacuum film under reduced pressure or vacuum, the operator Since it is not touched or handled directly, the work environment can be kept clean during reinforcement work, and workability is excellent.

특히, 탄소섬유 복합소재를 이루는 재료는 모두 가요성을 가지고 있으므로, 보강하고자 하는 강재의 표면이 평활하지 않고 임의의 형상을 가진 경우라도 용이하게 강재의 표면에 탄소섬유 복합소재를 부착시켜 보강할 수 있다.In particular, all materials forming the carbon fiber composite material have flexibility, so that even when the surface of the steel to be reinforced is not smooth and has an arbitrary shape, the carbon fiber composite material can be easily reinforced by attaching the carbon fiber composite material to the surface of the steel. have.

이상에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상에 따라 자유로운 변형이 가능하다.In the above described the configuration and features of the present invention based on the embodiment according to the present invention, the present invention is not limited to this, it is possible to be freely modified according to the technical idea of the present invention.

Claims (4)

토목·건축구조물 및 플랜트 시설을 이루는 강구조물의 강재(1)를 보강하는 방법으로서, 탄소섬유 직포(2)를 진공감압에 의하여 수지로 함침시켜 성형되는 탄소섬유 복합소재(20)를 보강 대상이 되는 강재(1)의 표면에 일체로 부착시켜 보강하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합소재의 진공성형 부착에 의한 강구조물 보강방법.A method of reinforcing steel materials (1) of steel structures constituting civil engineering, building structures, and plant facilities, wherein the carbon fiber composite material (20), which is formed by impregnating the carbon fiber woven fabric (2) with resin by vacuum pressure reduction, is subjected to reinforcement. Reinforcing the steel structure by vacuum forming adhesion of the carbon fiber composite material, characterized in that the reinforcement by integrally attached to the surface of the steel material (1). 제1항에 있어서, 상기 탄소섬유 복합소재(20)를 대상 강재(1)의 표면에 일체로 부착시켜 보강하는 과정은,The process of claim 1, wherein the carbon fiber composite material 20 is integrally attached to the surface of the target steel material 1 and reinforced. 보강 대상이 되는 강재의 표면(1)을 처리하고, 탄소섬유가 소정 방향과 섬유량으로 배치되도록 탄소섬유 직포(2)를 상기 강재의 표면에 위치시키고, 상기 탄소섬유 직포(2) 위에 수지를 고르게 분배하기 위한 망형상의 수지분배망(4)를 설치하고, 공기를 배출하는 진공흡입채널(8)과 수지를 주입하기 위한 수지주입채널(7)을 설치하고, 상기 진공흡입채널(8)의 하부에는 기공이 형성되어 있어 진공필름(6) 내부의 공기를 원활하게 배출하게 하는 블리더(5)를 설치하고, 상기 탄소섬유 직포(2)와 상기 진공흡입채널(8)과 수지주입채널(7)을 덮도록 진공필름(6)을 덮어 진공필름(6) 주위를 밀봉하고, 상기 진공흡입채널(8)을 통하여 진공필름(6) 내부의 공기를 배출하여 밀봉된 진공필름(6) 내부를 진공상태로 만들고, 상기 수지주입채널(7)을 통하여 기압차에 의해 수지를 진공필름(6) 내부로 주입되게 하여 상기 탄소섬유 직포(2)를 수지로 함침시키고, 수지에 함침된 탄소섬유 직포(2)가 경화되어 탄소섬유 복합소재(20)가 제작되면 진공필름(6)을 제거하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합소재의 진공성형 부착에 의한 강구조물 보강방법.The surface 1 of the steel to be reinforced is treated, and a carbon fiber woven fabric 2 is placed on the surface of the steel so that the carbon fibers are arranged in a predetermined direction and fiber amount, and a resin is placed on the carbon fiber woven fabric 2. A network-shaped resin distribution network 4 for evenly distributing is provided, and a vacuum suction channel 8 for discharging air and a resin injection channel 7 for injecting resin are provided. Pores are formed in the lower part to install a bleeder 5 for smoothly discharging air in the vacuum film 6, and the carbon fiber woven fabric 2, the vacuum suction channel 8 and the resin injection channel ( 7) the vacuum film 6 is covered to cover the vacuum film 6, and the air inside the vacuum film 6 is discharged through the vacuum suction channel 8 to seal the inside of the sealed vacuum film 6. Is made into a vacuum state, and the water is discharged by the pressure difference through the resin injection channel (7). When the carbon fiber woven fabric 2 is impregnated with a resin by impregnating the carbon fiber woven fabric 2 with a resin, and the carbon fiber woven fabric 2 impregnated with the resin is hardened to produce a carbon fiber composite material 20. 6) steel structure reinforcement method by vacuum forming adhesion of the carbon fiber composite material, characterized in that consisting of the process of removing. 제2항에 있어서, 상기 탄소섬유 직포(2)와 수지분배망(4) 사이에는 필플라이(3)를 배치하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합소재의 진공성형 부착에 의한 강구조물 보강방법.3. The method according to claim 2, wherein the peel ply (3) is disposed between the carbon fiber woven fabric (2) and the resin distribution network (4). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수지는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 복합소재의 진공성형 부착에 의한 강구조물 보강방법.The method of claim 1 or 2, wherein the resin is an epoxy resin, the steel structure reinforcement method by vacuum forming adhesion of the carbon fiber composite material.
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KR101283341B1 (en) * 2011-08-09 2013-07-09 안희봉 Bullet and stab proof plate and producing method thereof
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