KR100380564B1

KR100380564B1 - 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치

Info

Publication number: KR100380564B1
Application number: KR10-2000-0046156A
Authority: KR
Inventors: 박재만
Original assignee: 박재만
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2003-04-23
Also published as: KR20020012897A

Abstract

본 발명은 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치에 관한 것으로, 콘크리트 구조물의 보강 대상면에 철판 및 섬유 또는 섬유보강철판 등의 보강시트를 접착하여 보강하는 보강장치에 있어서, 상기 보강시트의 외측에 필요에 따라 어태치 플레이트를 개재하여 특수관형앵커가 체결되며, 상기 특수관형앵커는 복수개의 절결편이 구비된 고정관과, 상기 고정관의 하측 절결편을 확개시키기 위하여 상기 고정관의 내측에 삽입되고 관통공이 구비된 압입구와, 상기 어태치 플레이트(attach plate)를 밀착 고정시키기 위하여 상기 고정관의 내주면 상단부에 형성된 나사부에 나사 결합되고 관통공이 구비된 관형볼트와, 상기 관형볼트에 착탈가능하게 결합되는 차단밸브로 구성된다. 그리고 본 장치의 재질은 일반 강재 및 스테인레스강 등으로 사용 가능하며, 필요시 아연도금 등의 도금 처리가 가능하다. 또한, 관형볼트의 관통공은 그라우팅 작업시 차단밸브를 설치하여 그라우트 주입공으로 사용이 가능하고, 콘크리트 구조물의 결로에 사용시 배수공으로 사용 가능하다. 이러한 본 발명은 특수 관형앵커의 관통공을 배수공으로 사용시 결로 현상에 의해 보강력이 저하되는 문제점을 해소할 수 있으며, 상기 관통공을 그라우트 주입공으로 사용시, 내부 균열이나 골재 분리 현상 처리시에 보강의 질을 높일 수 있다. 또한 보강시트의 접착제 상의 문제, 장기적인 일체성의 문제 등으로 인한 보강시트와 콘크리트 구조물의 내구성을 증대하는 효과가 있다. 더욱이 차단밸브에 의해 그라우팅시 그라우트 재료가 역류되는 현상을 방지할 수 있어 보수, 보강시 효과적이다.

Description

특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치{REINFORCING SHEET ADHESION APPARATUS USING SPECIFIC PIPE TYPE ANCHOR}

본 발명은 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치에 관한 것으로, 특히 콘크리트 구조물에 철판 및 섬유, 또는 섬유보강철판 등을 보강할 때에 보강시트를 접착하고, 필요에 따라 이 보강시트를 밀착 고정시키기 위한 어태치 플레이트를 외측에 댄 후, 특수 관형볼트를 이용하여 체결함으로써 결로수의 배수성, 통기성을 확보하고, 필요에 따라 그라우트를 주입하여 보강할 수 있도록하며, 보강시트와 콘크리트 구조물과의 일체성도 확보할 수 있도록 한 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 콘크리트 바닥판을 포함한 콘크리트 구조물의 손상 종류는 균열이나, 함몰, 백태, 박리, 동결 융해 등이 있다.

손상의 원인이 휨이나 전단 등의 내하력이 부족해서 발생되는 경우, 하중의 중가가 없고, 시공이 간편하며, 원래 내하력의 복귀가 가능하기 때문에 이러한 손상에는 철판 보강공법이나 섬유(보강섬유, 아라미드 섬유, 유리섬유 등)공법이 근래에 많이 이용되고 있다.

또, 이러한 손상의 경우 균열 초기에 보수를 했다면 큰 문제가 발생되지 않지만, 균열은 건조 수축이나 크리프 등과도 복합적으로 발생되고, 반복적인 충격 하중에 의하여 일방향 균열이 망상균열로 진전되는 것이 일반적이다. 또한, 이러한 균열은 관통균열인 경우가 많으며, 외관으로 식별이 되지 않는 많은 미세균열이 발생되어 있는 경우도 많다.

실제로 단면의 두께가 얇은 바닥판의 경우 섬유나 철판보강을 실시해 놓은 교량의 경우 철판이나 섬유 안쪽에서 콘크리트 결로의 발생으로 내부의 철근이 부식되고, 콘크리트가 열화되어 보수의 효과 보다는 오히려 손상된 부위를 가려 놓은 결과 밖에 안되는 경우가 있다.

위와 같은 기존 공법의 문제점을 요약하면 다음과 같다.

첫째, 관통균열이 발생된 바닥판인 경우, 결로를 통하여 스며든 수분이 배출되지 않기 때문에 철근의 부식, 콘크리트의 열화 원인이 되고 있다.

둘째, 섬유보강의 경우, 에폭시(프라이머)의 접착력만으로 부착되기 때문에 즉, 유기질의 접착제와 무기질의 콘크리트가 접착된 형태이므로 장기적으로 볼 때 일체성이 문제가 될 수 있다.

셋째, 섬유보강이 에폭시만으로 접착되어 있는 경우, 하중 작용시 섬유의 특성을 충분히 발휘하기 전에 콘크리트의 철근덮개 부분을 물고 파괴되는 현상 리프 오프(rip off) 현상을 일으킬 수 있다.

한편, 단면의 두께가 큰 콘크리트 구조물에 섬유 및 철판보강을 하는 경우, 기존 구조물과 일체성만 확실하다면 좋은 효과를 볼 수 있을 것이나, 기존 섬유보강의 경우에 위에서 언급한 바와 같이 에폭시만으로 접착하게 되면 장기적인 일체성 또는 접착단부에서의 리프 오프(rip off)효과 등으로 섬유의 특성을 충분히 발휘할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 콘크리트 구조물의 단부에 앵커를 이용하여 정착시켜 주는 것이 효과적이나, 철판보강이나 섬유보강 모두 기존 앵커를 사용하게 되면 기존 구조물에 손상을 주게 되고, 이에 대한 보강이 불확실 하기 때문에 보강효과가 떨어지는 경우가 많다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 콘크리트 구조물에 철판 및 섬유, 또는 섬유보강철판과 같은 보강시트를 접착하고, 필요에 따라 보강시트를 밀착 고정시키기 위한 어태치 플레이트를 외측에 댄 후, 특수관형앵커를 이용하여 체결함으로써, 결로수의 배수성, 통기성을 확보하고, 필요에 따라 그라우트를 주입하여 보강할 수 있게 되는 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 10은 본 발명 장치에 관한 도면으로서,

도 1 및 도 2는 본 발명이 교각과 슬라브에 적용된 시공형태를 보인 정면도 및 측면도.

도 3은 철판 보강구조를 보인 단면도.

도 4는 보강섬유 보강구조를 보인 단면도.

도 5는 보강섬유와 철판 보강구보를 보인 단면도.

도 6(a),(b)는 보강섬유 보강구조의 다른 형태를 보인 단면도 및 측면도.

도 7은 특수관형앵커를 분해하여 보인 정면도.

도 8(a),(b),(c)는 특수관형앵커의 체결과정을 보인 단면도.

도 9 및 도 10은 특수관형앵커의 작용 설명도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 교각 2 : 슬라브

3 : 콘크리트 구조물 4 : 보강 대상면

10 : 보강시트 11 : 철판

12 : 보강섬유 20 : 어태치 플레이트

30 : 특수관형앵커 31 : 고정관

31a : 절결편 31b : 나사부

32 : 관형볼트 32a : 관통공

32b : 나사부 33 : 압입구

33a : 관통공 40 : 차단밸브

41 : 나사부 42 : 주입구

43 : 중간 지지편 44 : 개폐볼

45 : 스프링

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치는 콘크리트 구조물의 보강 대상면에 접착되는 철판 및 섬유 또는 섬유보강철판(섬유가 부착된 보강철판) 등의 보강시트의 외측에 필요에 따라 어태치 플레이트를 개재하여 특수관형앵커가 체결되고, 상기 특수관형앵커는 복수개의 절결편이 구비된 고정관과, 상기 고정관의 하측 절결편을 확개시키기 위하여 상기 고정관의 내측에 삽입되고 관통공이 구비된 압입구와, 상기 어태치 플레이트를 밀착 고정시키기 위하여 상기 고정관의 내주면 상단부에 형성된 나사부에 나사 결합되고 관통공이 구비된 관형볼트로 구성되어, 상기 보강시트의 체결력을 증가시키고, 상기 콘크리트 구조물의 내부 결로수의 배수 및 통기성을 확보하고, 필요시그라우트를 주입하도록 구성된다.

그리고, 상기 특수관형앵커의 관형볼트에 그라우트의 역류를 방지하기 위한 차단밸브가 착탈 가능하게 결합된다.

이와 같은 본 발명은 특수 관형앵커를 이용하여, 섬유보강된 바닥판 콘크리트의 일체성이 볼트의 압착 효과로 확보하고, 결로에 대한 문제는 볼트의 중앙의 통로를 통하여 통기 및 배수를 할 수 있게 된다.

또, 기존 앵커공법으로 기존 구조물에 손상을 주었을 경우, 특수 관형앵커를 주입구로 이용하여 콘크리트 구조물의 내측으로 그라우트를 주입하여 내부 균열을 보수하여 확실한 보강 효과를 얻을 수 있게 되는 공법이다. 여기서, 그라우트는 시멘트 몰탈 이외에 에폭시와 같은 접착제도 의미하는 것으로 한다.

또한, 상기 관형볼트에 결합되는 차단밸브는 필요에 따라 결합하고 그라우트를 주입할 수 있으며, 관형볼트의 관통공을 폐쇄함으로써 그라우트의 유출이 방지되도록 한다.

이하, 이와 같은 본 발명의 실시예를 첨부 도면 도 1 내지 도 10에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명이 교각과 슬라브에 적용된 시공형태를 보인 정면도 및 측면도이고, 도 3 내지 도 5는 서로 다른 보강구조를 보인 단면도이며, 도 7은 특수관형앵커를 분해하여 보인 정면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 교량 등의 콘크리트 구조물(3)의 보강 대상면(3)에 앵커공(5)을 형성하고, 그 보강 대상면(3)에 보강시트(10)를 접착하며, 상기 보강시트(10)의 외면에 어태치 플레이트(20)를 덧대어 고정관(31)에 관형볼트(32)를 결합한 특수관형앵커(30)로 체결하여 상기 보강시트(10)의 접착력을 보강하고 상기 콘크리트 구조물(3) 내측의 배수 및 통기성을 확보함과 아울러 필요에 따라 그라우트를 주입하도록 구성되어 있다.

상기 콘크리트 구조물(3)의 보강 대상면(4)은 예를들어 도면의 "A"부로 표시된 슬라브(2)의 저면, "B"부로 표시된 가로보(2a)의 측면, 그리고 교각(1)의 칼럼부 및 코핑부의 외주면 등이나, 이외에 다른 콘크리트 구조물(3)에도 적용될 수 있다.

상기 보강시트(10)에는 도 3 내지 도 5와 같이 철판(11), 보강섬유(12)가 이용되고, 도 3와 같이 보강 대상면(4)에 철판(11)을 접착하거나, 도 4와 같이 보강 대상면(4)에 보강섬유(12)를 접착하거나, 도 5와 같이 보강 대상면(4)에 철판(11)과 보강섬유(12)를 접착하는 형태로 시공된다. 도 5에서 철판(11)과 보강섬유(12)는 철판(11)과 보강섬유(12)를 내,외측으로 배치하여 접착하거나 이와 반대로 보강섬유(12)와 철판(11)을 내,외측으로 배치하여 접착할 수도 있다.

또한, 상기 보강시트(10)에는 도 6(a),(b)와 같이, 슬라브(2)의 저면, 가로보(2a)의 측면 및 저면과 같은 보강 대상면(4)에 양방향으로 인장강도가 강한 양방향성 보강섬유(12')가 접착되고, 그 위에 슬라브(2)의 주철근 배근 방향으로 인장강도가 강한 일방향성 보강섬유(12")가 접착되며, 이와 같이 양방향성 보강섬유(12')와 일방향성 보강섬유(12")가 이중으로 겹쳐져 접착되는 형태로 시공될 수도 있다.

도 7은 특수관형앵커를 분해하여 보인 단면도이고, 도 8(a),(b),(c)는 특수관형앵커의 체결과정을 보인 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 상기 특수관형앵커(30)는 도 7 및 도 8과 같이, 복수개의 절결편(31a)이 구비된 고정관(31)과, 상기 고정관(31)의 하측 절결편(31a)을 확개시키기 위하여 상기 고정관(31)의 내측에 삽입되고 관통공(33a)이 구비된 압입구(33)와, 상기 어태치 플레이트(20)를 밀착 고정시키기 위하여 상기 고정관(31)의 내주면 상단부에 형성된 나사부(31b)에 나사 결합되고 관통공(32a)이 구비된 관형볼트(32)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명은 도 1 및 도 2와 같이 교각(1)의 컬럼부와 코핑부의 외주면, 슬라브(2)의 저면, 그리고 가로보(2a)의 측면 및 저면과 같은 보강 대상면(4)에 도 3와 같이 보강 대상면(4)에 철판(11)을 접착하는 형태, 도 4와 같이 보강 대상면(4)에 보강섬유(12)를 접착하는 형태, 도 5와 같이 보강 대상면(4)에 철판(11)과 보강섬유(12)를 접착하는 형태, 또는 도 6과 같이 양방향성 보강섬유(12')와 일방향성 보강섬유(12")를 접착한 형태로 시공한다.

이하, 도 6(a),(b)를 예로들어 본 발명의 시공과정을 설명하면, 먼저 콘크리트 구조물(3)의 보강 대상영역의 균열 보수를 실시하여 면처리를 한 후, 프라이머를 도포하고 양방향성 보강섬유(12')를 부착한다. 이어서 주철근 방향으로 일방향성 보강섬유(12")를 구조계산상 필요한 간격으로 부착하며, 이때 보강 대상면(4)에 미리 고정된 특수관형앵커(30)의 고정관(31)과 보강섬유(12)는 겹쳐서는 안된다.

위와 같이 양방향성 보강섬유(12')와 일방향성 보강섬유(12")를 접착한 후, 다수개의 어태치 플레이트(20)를 외측에 대고 와셔(34)를 개재하여 관형볼트(32)를 고정관(31)의 나사부(31b)에 견고하게 결속한다.

이와 같이 시공하면, 보강섬유(12)의 리프 오프 효과를 막을 수 있고, 기존 구조물과의 일체성을 더욱 견고하게 확보할 수 있다.

상기 특수관형앵커(30)는 기존 교량의 상태에 따라 결로수의 배수구 및 통기용으로 사용할 수 있고, 그라우트 주입용으로 사용할 수 있다.

도 9 및 도 10은 특수관형앵커의 작용 설명도로서, 도 9의 시공형태는 콘크리트 구조물(3)에 특수관형앵커(30)의 고정관(31)을 고정하고 보강시트(10)를 접착한 후, 어태치 플레이트(20)를 외측에 대고, 와셔(34)를 개재하여 관형볼트(32)를 고정관(31)의 나사부(31b)에 나사 결합한 구성을 보인 것으로, 이와 같이 시공하면 콘크리트 구조물(3)의 내부에서 발생하는 결로수가 특수관형앵커(30)의 고정관(31)과 압입구(33)의 관통공(33a) 및 관형볼트(32)의 관통공(32a)을 통하여 도시한 바와 같이 외부로 배수되며, 또 외부 공기가 통기됨으로써 습기와 공기에 의한 부식이 방지되어 콘크리트 구조물(3)의 보강 강도를 배가할 수 있다.

상기 도 9와 같은 시공 형태에서도 관형볼트(32)의 관통공(32a)을 통하여 그라우트를 주입할 수 있으나, 그라우트 주입을 위해서는 다음의 시공예를 이용하게 된다.

도 10의 시공형태는 콘크리트 구조물(3)에 특수관형앵커(30)의 고정관(31)을 고정하고 보강시트(10)를 접착한 후, 어태치 플레이트(20)를 외측에 대고, 와셔(34)를 개재하여 관형볼트(32)를 고정관(31)의 나사부(31b)에 나사 결합함과 아울러, 관형볼트(32)의 내주면에 형성한 나사부(32b)에 차단밸브(40)를 체결하고, 이 차단밸브(40)를 통하여 그라우트(G)를 주입하여 콘크리트 구조물(3)의 내부 틈새에 충진시킨 구성으로 되어 있다.

그리고, 상기 차단밸브(40)는 상기 관형볼트(32)의 나사부(32b)에 나사결합되는 나사부(41)가 구비되고, 그라우트(G)가 주입되는 주입구(42)가 구비되며, 중간 지지편(43)과 주입구(42) 사이에는 개폐볼(44)이 스프링(45)으로 탄력지지된 구성으로 되어 있다.

상기 차단밸브(40)는 관형볼트(32)에 필요에 따라 결합하여 사용할 수 있으며, 도시한 바와 같이 관형볼트(32)의 나사부(32b)에 차단밸브(40)를 결합한 후, 차단밸브(40)의 주입구(42)에 결합한 주입노즐(도시되지 않음)를 통하여 그라우트(G)를 고압으로 주입하게 되면 콘크리트 구조물(3)의 틈새로 그라우트(G)가 주입되고, 주입압력을 제거하면 개폐볼(44)이 스프링(45)의 탄력에 의해 그라우트 주입구(42)를 폐쇄하여 그라우트(G)가 역류됨을 방지하게 된다.

위와 같이 콘크리트 구조물(3)의 내측으로 그라우트(G)를 주입하고 차단밸브(40)로 역류를 방지하는 형태로 시공하게 되면 위에서 설명한 철판(11) 및 보강섬유(12)의 보강시트 보강공법의 효과를 얻음과 동시에 그라우트(G) 주입에 의한 틈새 및 균열 보수 보강 효과를 얻을 수 있고, 더욱이 그라우트(G)가 경화되지 않은 상태에서도 유출될 염려가 없으므로 시공을 신속하게 진행할 수 있다.

기존 공법은 철판 및 섬유 또는 섬유보강철판을 접착시키기 위한 접착제가 시간이 흐름에 따라 접착력이 저하되어 접착면에서의 부착강도가 떨어지는 현상을 방지할 수 없었고, 통상의 앵커볼트를 이용하면 이러한 문제점을 방지할 수는 있지만 결로에 의한 손상을 방지하지 못하는 것이나, 본 발명의 보강장치는 결로에 따른 문제점을 해소할 수 있다.

또, 특수 관형앵커에 뚫린 관통공을 통하여 에폭시를 주입하여 섬유부착공법의 가장 큰 단점인 보강 대상면과의 박리를 방지할 수 있다.

또, 특수 관형앵커에 뚫인 관통공으로 결로수 배수는 물론 통기성을 확보하는 효과가 있으며, 내부 균열이나 골재 분리 현상 처리시에 그라우트제를 주입할 수 있으므로 보강의 질을 높일 수 있다.

또한, 종래에는 접착제를 사용할 때에 발생되는 시간 경과에 따른 접착표면에서의 산화로 인하여 중성화가 심하게 발생하는 경우 박리가 심하게 발생하게 되나 특수 관형앵커를 사용하면 박리가 발생하더라도 앵커가 섬유를 고정하게 되므로 보강된 콘크리트 구조물의 내구성을 증대하는 효과가 있다.

더욱이, 특수관형앵커를 통하여 그라우트를 주입하고 차단밸브에 의해 역류를 방지할 수 있으므로 그라우트가 경화하기전에 주입압력을 제거할 수 있으며, 이에 따라 시공시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims

콘크리트 구조물(3)의 보강 대상면(4)에 철판(11), 보강섬유(12), 또는 섬유보강철판 등의 보강시트(10)를 접착하여 보강하는 보강장치에 있어서, 상기 보강시트(10)의 외측에 특수관형앵커(30)가 체결되며, 상기 특수관형앵커(30)는 복수개의 절결편(31a)이 구비된 고정관(31)과, 상기 고정관(31)의 하측 절결편(31a)을 확개시키기 위하여 상기 고정관(31)의 내측에 삽입되고 관통공(33a)이 구비된 압입구(33)와, 상기 어태치 플레이트(20)를 밀착 고정시키기 위하여 상기 고정관(31)의 내주면 상단부에 형성된 나사부(31b)에 나사 결합되고 관통공(32a)이 구비된 관형볼트(32)로 구성되어, 상기 보강시트(10)의 체결력을 증가시키고, 상기 콘크리트 구조물(3)의 내부 결로수의 배수 및 통기성을 확보하고, 필요시 그라우트(G)를 주입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치.
제 1 항에 있어서, 상기 보강시트(10)의 외측에 어태치 플레이트(20)를 개재하고 특수관형앵커(30)가 체결하여 구성된 것을 특징으로 하는 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치.
제 1 항에 있어서, 상기 특수관형앵커(30)의 관형볼트(32)에 그라우트의 역류를 방지하기 위한 차단밸브(40)가 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치.
제 3 항에 있어서, 상기 차단밸브(40)는 상기 관형볼트(32)의 나사부(32b)에 나사 결합되는 나사부(41)가 구비되고, 그라우트(G)가 주입되는 주입구(42)가 구비되며, 중간 지지편(43)과 주입구(42) 사이에 개폐볼(44)이 스프링(45)으로 탄력지지되어 구성된 것을 특징으로 하는 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치.
제 1 항에 있어서, 상기 보강시트(10)는 상기 보강 대상면(4)에 양방향성 보강섬유(12')를 접착하고, 그 외측에는 주철근방향으로 인장력이 강한 일방향성 보강섬유(12")를 접착하는 것임을 특징으로 하는 특수관형앵커를 이용한 보강시트 부착장치.