KR100414448B1 - 콘크리트 구조물 보수용 보강재 및 그것을 이용한콘크리트 구조물의 보수·보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 긴장재의 단부에 구비된 볼트 너트의 조임과 토크(torque)량의 측정을 통해 설정된 긴장력을 용이하면서도 정확하게 확보할 수 있도록 한 콘크리트 구조물 보수용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법에 관한 것이다.

본 발명은 상호 소정거리 이격된 양측에서 대향하는 1쌍의 앵글형 지지대 (10)와, 상기 앵글형 지지대(10)에 체결되면서 보수하고자 하는 콘크리트 구조물 (C)에 매입 정착되어 앵글형 지지대(10)를 콘크리트 구조물(C)의 표면에 고정하는 다수의 앵커볼트(20)와, 상기 1쌍의 앵글형 지지대(10)를 그 양측단부의 수나사부 (31)가 관통하면서 평행하게 배열·설치되는 다수의 선형 긴장재(30)와, 상기 1쌍의 앵글형 지지대(10)의 외측에 위치하면서 상기 선형 긴장재(30)의 수나사부(31)들에 나사 결합되어 상기 선형 긴장재(30)들을 양측방향으로 당겨 긴장력을 부여하게 되는 다수의 너트(40);로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수용 보강재를 제공하며, 위와 같은 구성의 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 제공한다.

Description

콘크리트 구조물 보수용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강공법{Reinforcing armature for repair of concrete structure and repair method using thereof}

본 발명은 노후되거나 약화된 콘크리트 구조물을 보수·보강하는 것에 관한 것으로, 특히 긴장재의 단부에 구비된 볼트 너트의 조임과 토크(torque)량의 측정을 통해 설정된 긴장력을 용이하면서도 정확하게 확보할 수 있도록 한 콘크리트 구조물 보수용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 토목 건축용으로 구축되는 각종의 콘크리트 구조물은 기상 변화와 해수·지하수·빗물 등의 각종 오염수 및 공해물질의 작용에 의해 콘크리트의 품질이 점차로 나빠져 가는 열화 현상이 진행된다.

이에 따라 콘크리트 구조물은 주기적으로 안전진단을 실시하여야 하며, 안전진단 결과 구조물에서 요구되는 강도에 미치지 못하거나 비정상적인 박리·박락·균열 등의 손상이 발견될 경우, 구조물의 강성 증진 및 내하력을 향상시키기 위한 보수·보강작업을 실시해야 한다.

종래, 콘크리트 구조물의 보수·보강과 관련된 기술의 예로서, 대한민국 특허 공개번호 제10-1999-024271호 및 제10-2002-0039389호와 같은 기술들이 개시된 바 있다.

이 선행 기술들은 격자형태로 조립한 스테인리스 스틸 와이어 메쉬를 이용해 콘크리트 구조물의 내하력을 증진시키는 공법으로서, 스테인리스 스틸 와이어 메쉬가 철근 역할을 수행하고, 마감층을 형성하는 보강용 몰탈의 부착성능으로 기존의 모체와 같이 거동하여 보강효과를 발휘시키기 위한 공법이다.

이러한 선행기술들에 따른 보강의 구조적 원리는 기존 콘크리트의 성립원리 및 구조구성 체계가 같으며, 단지 철근 대용으로 보강 신소재인 스테인리스 스틸 와이어 메쉬를 사용하고 보강용 몰탈을 사용하여 피복두께를 형성하는 것이다.

따라서, 노후된 철근 콘크리트의 강성부족 및 초과 하중으로 인한 보강차원에서 철근대용의 스테인리스 스틸 와이어 메쉬가 보강몰탈에 의해 기존콘크리트와 부착되어 빔 또는 슬래브의 인장력에 저항하는 철근의 모멘트 저항력을 증가시키는 보강효과를 기대하고 있다.

그러나, 위와 같이 와이어 메쉬를 이용해 노후 콘크리트 구조물을 보강하는 선행 기술들은 콘크리트 구조물에 부착되는 와이어 메쉬의 긴장상태에 따라 품질이 좌우되는데 아래와 같은 이유로 긴장력을 확보하기가 곤란하여 보강효과를 감소시키는 단점이 있다.

첫째, 1롤(보통 33가닥)로 제작된 와이어 메쉬를 동시에 인장하여 고정하므로 개개의 메쉬 가닥의 긴장상태를 보장할 수가 없으며, 요구되는 긴장력이 확보되지 않으면 메쉬가 우는 현상이 발생하고 보강효과가 감소되는 단점이 있었다.

둘째, 손상된 콘크리트 구체의 거친 치핑면에 시공할 경우에는 와이어 메쉬가 요철면을 따라 주름지는 현상이 발생되어 보강효과를 저하시키는 문제가 있었다.

셋째, 와이어 메쉬를 대략 30m 길이의 롤 형태로 공장 제작하여 현장에서 시공길이에 따라 절단하여 사용하므로 잔량 소모를 위한 시공이음이 필수적으로 수반되며, 이러한 시공이음부로 인한 취약부가 발생되고 인장력이 약한 문제점이 있었다.

넷째, 시공시 인장기가 압착되는 와이어 메쉬의 양측단부(1∼2m)는 인장이 불가능하여 인장기 제거 후 인장력 손실이 불가피한 문제가 있다.

또한, 와이어 메쉬를 이용해 콘크리트 구조물을 보수·보강하는 선행 기술들은 와이어 메쉬가 일률적인 형태로서 공장 제작되므로, 보수 또는 보강 목적에 따른 구간별 보강량 증감이 어렵고, 구조물에서 균열발생부 또는 취약부 등이 있는 경우 전구간에 걸쳐 확대된 단면의 부재를 설치할 수밖에 없어 매우 비경제적인 문제점이 있었다.

또한, 메쉬 형태로 조립된 와이어가 자중에 의해 아래로 처지므로 터널과 같이 아치형 단면을 갖는 구조물의 하부를 보강하기가 곤란한 문제점이 있었다.

또한, 평면 구체가 아닌 곡선 보강면(사교, 곡선교량 등)과 끝줄 부분에서 별도의 재단이 필요하므로 작업이 매우 번거롭고 더딘 문제가 있다.

종래 콘크리트 구조물의 보수·보강과 관련된 기술의 다른 예로서 대한민국 특허 등록번호 10-0311054호에서 개시된 바와 같이, 탄소섬유·유리섬유 또는 아라미드 섬유(aramid fiber) 등의 표면에 미세한 규사나 가넷(garnet) 골재를 함침시킨 섬유로드 보강재를 이용하여 콘크리트 구조물의 내하력을 증진시키는 보수보강 공법이 있다.

이와 같이 섬유로드 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법은 섬유로드 보강재가 가볍고 몰탈 접착력이 좋으며, 인장강도가 크고 부식이 발생되지 않으며, 보강 목적에 따른 보강량 증감 및 단구간의 경우 절단 시공이 유리한 등의 여러 장점이 있다.

그러나, 위와 같은 섬유로드를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법은 섬유로드 재료의 특성상 아래와 같은 여러 문제점이 있었다.

첫째, 섬유로드는 인장력에는 강하나 순간적인 충격이 가해졌을 때 파괴(손으로 꺾어도 부러짐)되기 쉬우므로 내진의 효과를 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

둘째, 아라미드·탄소 섬유로드의 내화 저항성이 떨어짐으로써 화재 발생시 섬유로드가 불에 탈 우려가 있으므로, 단열몰탈·내화피복 등의 시공이 필요하여 시공비용이 상승되는 문제점이 있었다.

셋째, 섬유로드의 단부를 스테인리스 스틸 밴드나 브래킷 등에 꽂아 타카핀이나 결속선으로 고정하므로 고정부에서 뽑힘이나 전단파괴의 우려가 있었다.

넷째, 시공면이 불규칙할 경우 섬유로드가 휘어진 채 설치되므로 보강효과를 저하시키는 문제점이 있었다.

다섯째, 장경간 또는 15m이상 되는 섬유로드는 사실상 운반 및 보관이 어려울 뿐만 아니라, 일정 곡률이상 휘면 부러지므로 시공이 거의 불가능하며, 이로 인해 과다한 이음시공과 인장력 전달 부재와 연결부 미끄러짐이 발생되는 문제가 있었다.

여섯째, 섬유로드와 몰탈 간의 인발강도가 불확실할 뿐만 아니라, 섬유로드의 단면이 넓어 구 콘크리트와의 견고한 접착력을 얻기가 곤란한 문제점이 있었다.

종래 콘크리트 구조물의 보수·보강과 관련된 기술의 또 다른 것들로서, 예컨대 대한민국 특허 공개번호 제10-2001-0028610호(하이브리드 바를 이용한 구조물)·제10-1997-0058912호(콘크리트 구조물 보강용 에폭시 수지판넬 및 그 제조방법)와, 제10-2001-0054105호(탄성빔을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법)· 제10-2001-0107897호(와이어 텐션장치를 이용한 바닥 슬래브 보강공법)와, 특허 공개번호 제10-2002-0075746호(강연선 매입에 의한 내화 보강공법)·건설교통부 건설신기술 295호(탄소판을 이용한 구조물 내하력 보강을 위한 홈 삽입공법)·건설교통부 건설신기술 제351호(매입형 역사다리꼴 탄소막대 및 표면요철형 탄소섬유보강판을 이용한 구조물 보강공법) 등이 있다.

그러나, 위와 같은 선행기술들은 다음과 같은 문제가 있다.

상기 공개번호 제10-2001-0028610호(하이브리드 바를 이용한 구조물)와 상기 공개번호 제10-2001-0028610호(하이브리드 바를 이용한 구조물)와 제10-1997- 0058912호(콘크리트 구조물 보강용 에폭시 수지판넬 및 그 제조방법)는, 휨부재를 내구성 상실에 의한 처짐 상태에서 더 이상 처지지 않도록 단순 부착(접착)에 의해서 보강하고 있는 문제점과, 연결부의 시공성 구조적 연결성이 확보되지 않는 문제점과, 접착면의 정밀한 평탄성이 요구되어 이에 대한 공정이 추가되므로 공사비와 공사기간이 증가되는 문제점이 있다.

특히, 제10-1997-0058912호의 경우에는 철근콘크리트와 물성이 다른 유기계 재료(에폭시 패널·에폭시 수지)를 사용함으로써, 장기간 사용에 따른 계면분리와 탈락 및 보강효과 저하와 화재시 유기재료가 연소할 수 있는 우려가 있다.

상기 공개번호 제10-2001-0054105호(탄성빔을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법)와 제10-2001-0107897호(와이어 텐션장치를 이용한 바닥 슬래브 보강공법)는, 보강재의 과중량과 이로 인한 시공성 결여·구조물 자중증가 및 구조물 하부공간 축소 문제점과, 보강구조물의 노출로 장기적인 손상이나 부식·파단 등의 문제점이 있다.

특히, 제10-2001-0107897호의 경우에는 L정착구와 중앙 T형 브라켓이 노출되어 있고 중앙부가 돌출되며 장기적으로 강선의 파단이나 크리프변형으로 느슨해져 재인장의 필요가 있으며 유압잭킹으로 강연선을 인장하므로 시공이 어렵고 정착웨지 등 정착장치의 돌출문제와 강연선 또는 쉬즈관 노출로 하부공간 축소 및 미관이불량한 문제점이 있다.

또한, 상기 특허 공개번호 제10-2002-0075746호(강연선 매입에 의한 내화 보강공법)와 건설교통부 건설신기술 제295호(탄소판을 이용한 구조물 내하력 보강을 위한 홈 삽입공법) 및 건설교통부 건설신기술 제351호(매입형 역사다리꼴 탄소막대 및 표면요철형 탄소섬유 보강판을 이용한 구조물 보강공법)는 슬래브 또는 보에 홈을 파서 매입하므로 시공이 어렵고 경제성이 떨어지는 등의 문제점이 있다.

특히, 건설교통부 건설신기술 제295호와 제351호의 경우에는 휨부재를 내구성 상실에 의한 처짐 상태에서 더 이상 처지지 않도록 단순 부착(접착)에 의해서 보강하고 있는 문제점과 철근콘크리트와 물성이 다른 유기계 재료(제295호: 탄소컴퍼지트판 에폭시 부착, 제351호: 탄소봉이나 탄소판 에폭시 부착)를 사용함으로써, 장기간 사용에 따른 계면분리와 탈락 및 보강효과 저하와 화재시 유기재료가 연소할 수 있는 우려가 있는 등의 문제점이 있다.

한편, 본 출원인은 이상과 같은 콘크리트 구조물의 보수·보강과 관련된 종래 기술들의 문제점들을 해결하기 위해 대한민국 특허출원 제10-2002-0042823호와 같은 기술을 제안한 바가 있다.

이 선출원 발명은 스프링 와이어의 강성과 와이어 로프의 강한 인장력 및 턴버클의 개별 조임을 이용하여 보강재의 확실한 긴장력을 확보하고 몰탈 충진재와의 결합력을 향상시켜 콘크리트 구조물의 강성 및 내하력을 최대한 증진시킬 수 있도록 하여 주는 와이어 로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재 및 그것을이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 제공한다.

그러나, 상기 선출원 발명을 현장에 적용한 바 아래와 같은 단점이 나타났다.

즉, 위와 같은 선출원 발명은 보강재가 낱줄로 구성되기 때문에 보강재 하나하나 마다 각각의 앵커볼트를 설치해야 하므로 그 작업에 걸리는 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 앵커를 박기 위한 천공수가 많아 구조물을 과도하게 손상시키는 단점이 있었다.

특히, 와이어 로프와 스프링 와이어에 인장력을 부여하게 되는 턴버클이 콘크리트 구체의 표면에 밀착되기 때문에, 와이어 로프와 스프링 와이어의 긴장력 측정이 곤란하고 이에 따라 적정 수준의 긴장력을 확보하기가 어려우며, 턴버클을 회전시킬 때 구체의 간섭을 받게 되어 긴장시키기 위한 작업능률이 떨어지는 단점이 있었다.

따라서, 상기 선출원 발명은 시공성을 제고시키고 구조물의 손상을 최소화 하기 위해 앵커공수를 줄이기 위한 수단이 강구되어야 할 것으로 판단되었으며, 긴장력 측정 및 확보를 용이하게 실시할 수 있는 수단과 긴장작업의 능률을 올리기 위한 수단이 개선되어야 할 과제로 남아 있다.

이에 따라, 본 발명은 상기한 선출원 발명에서 나타나는 제 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 1쌍의 앵글형 지지대를 이용해 다수의선형 긴장재를 하나의 조립체로 완성하고 그 앵글형 지지대들을 적정 개수의 앵커볼트들로 구조물의 표면에 정착시킴으로써, 시공성을 제고시키고 구조물의 손상을 최소화하기 위한 콘크리트 구조물 보수용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 선형 긴장재의 단부에 구비된 볼트 너트의 조임과 토크(torque)량의 측정을 통해 설정된 긴장력을 용이하면서도 정확하게 확보할 수 있게 함으로써, 긴장 작업의 효율성을 높이고 정밀시공을 이룰 수 있도록 하여 주는 콘크리트 구조물 보수용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 보강재를 완성한 상태의 사시도

도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 보강재의 요부 측면도

도3은 본 발명의 제2실시예에 의한 보강재의 측면도

도4는 본 발명의 바람직한 시공예에 따른 시공상태 측단면도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10:앵글형 지지대 11:수평판부 12:수직판부

13:리브 14:앵커관통공 15:나사관통공

20:앵커볼트 21:와셔 22:앵커너트

30:선형 긴장재 30a:와이어 조립체 30b:전산볼트

31:수나사부 32:와이어 로프 32a:고리부

32b:와이어 조립용 클립 33:스프링 와이어 34:머리부

40:너트 50:라이너 51:고정핀

52:장착홈 C:콘크리트 구조물 M:몰탈 마감층

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 구조물 보수용 보강재는, 상호 직각을 이루면서 일체로 꺾인 수평판부와 수직판부를 갖고, 상기 수평판부에는 다수의 앵커관통공이 형성되며, 상기 수직판부에는 횡방향을 따라 등간격으로 나열되는 나사관통공들이 형성되고, 상호 소정거리 이격된 양측에서 대향하는 1쌍의 앵글형 지지대; 상기 수평판부의 앵커관통공들에 체결되면서 보수하고자 하는 콘크리트 구조물에 매입 정착되어 상기 앵글형 지지대를 콘크리트 구조물의 표면에 고정하는 다수의 앵커볼트; 상기 1쌍의 앵글 정착대의 나사관통공들에 그 양측단부에 구비된 수나사부가 끼워져 평행하게 배열·설치되는 다수의 선형 긴장재; 상기 1쌍의 앵글 정착대의 수직판부 외측에 위치하면서 상기 선형 긴장재의 양측단부에구비된 수나사부들에 나사 결합되어 상기 선형 긴장재들을 양측방향으로 당겨 긴장력을 부여하게 되는 다수의 너트;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법은 a) 보수하고자 하는 콘크리트 구조물 표면의 중성화·열화된 부분을 치핑 또는 그라인딩을 통해 제거하고 고압 물세척을 한 후, 구체표면강화제를 도포하여 주는 단계; b) 상기 구성의 특징을 갖는 보강재를 시공길이로 조립하여 준비하는 단계; c) 상기 보강재의 1쌍의 앵글형 지지대에 형성된 앵커관통공들이 결합될 수 있는 위치에 맞춘 2열을 따라 앵커볼트가 고정될 구멍들을 상기 콘크리트 구조물에 천공한 후 앵커볼트들을 박아 설치하는 단계; d) 상기 c)단계에서 설치한 일·타측열의 앵커볼트들에 상기 보강재의 양측단부에 구비된 앵글형 지지대의 앵커관통공들을 끼우고 와셔와 앵커너트들로 체결하여 상기 앵글형 지지대를 콘크리트 구조물의 표면에 고정하는 단계; e) 상기 d)단계를 통해 콘크리트 구조물에 거치된 선형 긴장재들의 토크(torque)량을 측정하면서 선형 긴장재들의 양측단부에 조립되어 있는 너트들을 조여 설정된 긴장력이 확보될 때까지 팽팽하게 긴장시키는 단계; f) 상기 단계들을 통해 보강재가 설치된 구간에 대해 고압 물세척을 실시하고, 신구접착 증강용 프라이머를 전표면에 골고루 도포한 다음, 설계된 보강 마감두께에 맞추어 몰탈 마감층을 형성하는 단계;를 수행하여서 이루어짐을 특징으로 한다.

이상과 같은 특징적 구성을 갖는 본 발명의 콘크리트 구조물 보수용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법은, 앵글형 지지대를 이용해다수의 선형 긴장재를 하나의 묶음으로 연결하기 때문에 선형 긴장재들의 인장력을 감당할 수 있는 최소 개수의 앵커볼트만 설치하면 되며, 긴장재의 단부에 구비된 볼트 너트의 조임과 토크(torque)량의 측정을 통해 설정된 긴장력을 용이하면서도 정확하게 확보할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 콘크리트 구조물에 천공하는 앵커공수가 대폭적으로 축소되므로 구조물의 손상을 최소화할 수 있게 되며, 긴장 작업의 효율성을 높이고 정밀시공을 이룰 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 기술구성을 본 발명의 실시예들에 따른 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도1 및 도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 콘크리트 구조물 보수용 보강재 및 정착용 부재들을 나타내며, 도3은 본 발명의 제2실시예에 의한 콘크리트 구조물 보수용 보강재를 나타낸다.

이들 도면에서 동일한 명칭이 부여되는 구성요소는 동일한 부호로 표기하였다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 보강재는, 상호 소정거리 이격된 양측에서 대향하는 1쌍의 앵글형 지지대(10)와, 상기 앵글형 지지대(10)를 콘크리트 구조물(C)의 표면에 정착시키는 다수의 앵커볼트(20)와, 양측단부에 구비된 수나사부(31)가 상기 1쌍의 앵글형 지지대(10)에 결합되어 평행하게 배열·설치되는 다수의 선형 긴장재(30)와, 상기 선형 긴장재(30)의 수나사부(31)들에 나사 결합되는 너트(40)로 구성된다. 위와 같은 구성 자재들은 부식이 되지 않는 스테인리스 스틸을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 앵글형 지지대(10)는 상호 직각을 이루면서 일체로 꺾인 수평판부(11)와 수직판부(12)를 가지며, 수평판부(11)와 수직판부(12)의 내측면들을 연결하여 보강하는 리브(13)가 다수 부설된다. 수평판부(11)에는 다수의 앵커관통공(14)이 형성되며, 상기 수직판부(12)에는 횡방향을 따라 등간격으로 나열되는 나사관통공 (15)들이 형성된다. 수평판부(11)에 형성되는 앵커관통공(14)은 상기 선형 긴장재 (30)에 부여하는 설계 응력에 따라 달라지지만 수직판부(12)에 형성되는 나사관통공(15) 대비 대략 1/3의 개수로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 앵커볼트(20)는 상기 수평판부(11)의 앵커관통공(14)들에 체결되면서 보수하고자 하는 콘크리트 구조물(C)에 매입 정착되어 상기 앵글형 지지대(10)를 콘크리트 구조물(C)의 표면에 고정하는 역할을 수행한다.

상기 선형 긴장재(30)는 상기 1쌍의 앵글형 지지대(10)의 나사관통공(15)들에 끼워지는 수나사부(31)가 그 양측단부에 구비된다.

본 발명에서 이러한 선형 긴장재는 도1 및 도2에 도시된 제1실시예에 의한 와이어 조립체(30a)를 적용할 수도 있고, 도3에 도시된 제2실시예에 의한 전산볼트 (30b)를 적용할 수 있는 것으로, 그외 전체적으로 선형을 이루면서 양측단부에 수나사부가 가공된 것이라면 어떠한 유형으로 된 것이라도 적용이 가능하다.

본 발명의 제1실시예에 따라 와이어 조립체(30a)로 된 선형 긴장재(30)는, 양측단부에 원형을 이루면서 폐쇄된 고리부(32a)를 형성하고 있는 와이어 로프(32)와, 상기 와이어 로프(32)의 바깥 둘레를 따라 코일 형태로 감겨져 그 양측단부가 상기 와이어 로프(32)의 양측단부에 고정되고 하중에 대응하여 압축응력을 가하는 스프링 와이어(33)와, 상기 와이어 로프(32)의 양측단부에 형성된 고리부(32a)에 그 머리부(34a)가 결속되고 몸체의 주면에 상기 수나사부(31)가 형성되는 아이볼트 (34)로 구성된다.

위와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 선형 긴장재(30)는 와이어 로프(32)의 외주면에 스프링 와이어(33)를 코일 형태로 권취시켜 놓은 구조를 가짐으로써, 스프링의 요철효과로 시공 몰탈과의 접착성이 증가되는 동시에 인발 저항력이 향상되게 된다.

상기 와이어 로프(32)는 인장강도 16,000∼17,000㎏/㎠이상, 스프링 와이어 (33)는 인장강도 7,000∼8,000㎏/㎠이상을 사용한다.

상기 와이어 로프(32)에 형성되는 고리부(32a)는 단부를 일정부분 접어 겹친 다음, 겹친 2줄을 U형으로 된 와이어조립용 클립(32b)으로 고정하여서 원형을 이루면서 폐쇄된 고리부(32a)를 형성한다. 이때, 고리부(32a)에는 와이어조립용 클립 (32b)을 체결하기에 앞서 아이볼트(34)의 머리부(34a)를 먼저 끼운 후 체결하여서 와이어 로프(32)와 아이볼트(34)가 일연체로 이어지도록 한다.

스프링 와이어(33)는 와이어 로프(32) 대비 1/3정도 굵기를 사용하여 8∼20㎜정도의 피치를 유지시키면서 와이어 로프(32)의 외표면에 밀착시켜 감는다. 이러한 스프링 와이어(33)는 설치후 몰탈 충진재와의 결합력을 증가시켜 일체화를 확보하여 주는 역할을 수행한다.

또한, 스프링 와이어(33)는 자체의 탄성으로 와이어 로프(32)의 직선성을 유지(보강면에 설치시 울거나 주름지는 현상을 방지)시켜 주어서 시공의 정확성을 도모하여 주며, 시공후에는 와이어 로프(32)와 함께 구체에 인장력을 가하여서 구조물의 강성 및 내하력을 확보하여 준다.

상기 아이볼트(34)는 그 수나사부(31)에 결합된 너트(40)의 나사돌림에 의해 양측의 외측방향으로 이동하면서 와이어 로프(32)와 스프링 와이어(33)를 팽팽하게 긴장시키는 구성재이다.

본 발명의 제2실시예에 따라 전산볼트(30b)로 된 선형 긴장재(30)는, 스프링 제작용으로 사용되는 이른 바 피아노선(또는 PC강선)이라 일컫는 경강선의 둘레면에 상기 수나사부(31)가 형성된다.

이러한 전산볼트(30b)는 인장강도 15,000∼16,000㎏/㎠이상의 경강선 재료를 사용하여 전조다이스에서 롤링하면서 몸체의 전체 둘레면에 나사가공하여, 예컨대 1·2·3·4·5m 등의 길이를 갖는 대표치수로 규격화하여 생산하고 그에 상응하는 인장강도를 갖는 커플러(미도시)를 이용해 연결 사용한다.

한편, 상기 너트(40)는 상기 1쌍의 앵글형 지지대(10)의 수직판부(12) 외측에 위치하면서 상기 선형 긴장재(30)의 양측단부에 구비된 수나사부(31)들에 나사 결합되어 상기 선형 긴장재(30)들을 양측방향으로 당겨 긴장력을 부여하게 되는 구성재이다.

또한, 미설명 부호들은 보강재 설치시 사용하는 정착용 부재로서, 21은 와셔, 22는 앵커너트, 50은 라이너, 51은 고정핀, 52는 라이너의 장착홈을 나타낸다.

도4는 본 발명에 따라 상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 보강재를 이용하여서 콘크리트 구조물을 보수·보강한 시공상태도이다.

이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법의 바람직한 시공방법을 설명한다.

본 발명의 보수·보강 공법은 우선, 보수하고자 하는 콘크리트 구조물(C) 표면의 중성화, 열화된 부분을 치핑 또는 그라인딩을 통해 제거한 후, 고압 물세척을 실시한다.

이후, 위와 같이 정리된 콘크리트 표면에 구체표면강화제를 도포하여 준다.

다음으로, 시공길이로 완성된 선형 긴장재(30)의 양측단부에 구비된 아이볼트(34)의 수나사부(31)를 1쌍의 앵글형 지지대(10)에 끼우고 너트(40)를 조립하여서, 다수의 선형 긴장재(30)가 평행하게 배열된 보강재를 조립하여 준비한다.

한편, 위와 같은 보강재는 구조물에 정착시킨 앵커볼트(20)에 앵글형 지지대 (10)를 먼저 고정한 상태에서 나머지 구성부재들을 조립할 수도 있는 것으로, 그것들의 조립 및 설치시기를 변경하는 것에 의해 본 발명의 기술사상이 달라지지 않는다.

보강재를 준비한 다음에는 콘크리트 구조물(C)의 주근과 일치하는 방향에서 1쌍의 앵글형 지지대(10)에 형성된 앵커관통공(14)들이 결합될 수 있는 위치에 맞춘 2열을 따라 앵커볼트(20)가 고정될 구멍들을 상기 콘크리트 구조물(C)에 천공한 후 앵커볼트(20)들을 박아 정착시킨다.

그리고 나서, 위와 같이 설치한 일·타측열의 앵커볼트(20)들에 상기 보강재의 양측단부에 구비된 앵글형 지지대(10)의 앵커관통공(14)들을 끼우고 와셔(21)와 앵커너트(22)들로 체결하여 상기 앵글형 지지대(10)를 콘크리트 구조물(C)의 표면에 고정한다. 이때, 선형 긴장재(30)는 콘크리트 구조물(C)의 주근과 동일한 방향으로 설치된다.

다음으로, 상기 작업들을 통해 콘크리트 구조물에 거치된 선형 긴장재(30)들의 토크(torque)량을 측정하면서 선형 긴장재(30)들의 양측단부에 조립되어 있는 너트(40)들을 조여 설정된 긴장력이 확보될 때까지 팽팽하게 긴장시킨다. 이때 본 발명에 의하면 라쳇이나 임페트 렌치 등의 소형 공구를 이용해 너트(40)를 조일 수 있으므로 작업이 매우 편리하며, 토크게이지 등의 토크 측정장치를 이용해 선형 긴장재(30)와 너트에 걸리는 토크량을 측정할 수 있으므로 그 작업 또한 대단히 용이하다.

이후, 띠형의 강재에 장착홈(52)이 일정간격을 두고 반복적으로 형성되는 라이너(50)를 준비하여 상기 선형 긴장재(30)들의 일정간격마다 라이너(50)를 직교시키면서 선형 긴장재(30)들을 상기 장착홈(52)에 꽂아 연결시킨 후, 그 라이너(50)에 고정핀(51)을 대고 콘크리트 구조물(C)에 박아 정착시키는 작업을 수행한다.

이와 같이 설치되는 라이너(50)는 최종적으로 몰탈 마감층(M)을 형성하기 위한 숏크리트 타설시 긴장된 선형 긴장재(30)가 진동되는 것을 방지하기 위해 설치된다.

다음으로, 몰탈 마감을 위하여 돌출된 부분은 없는지를 확인하고 시정하여 준다.

이후, 상기 과정들을 통해 보강재가 설치된 전 구간에 대해 고압 물세척을 실시하고, 신구접착 증강용 프라이머를 전표면에 골고루 도포하여 준다.

그 다음, 설계된 보강 마감두께에 맞추어 알루미나계 폴리머몰탈을 2∼3회 이상에 걸쳐 숏크리트 또는 미장방식으로 콘크리트 구체에 부착하여서 콘크리트 구조물(C) 표면에 설치된 보강재를 매립하여 주는 몰탈 마감층(M)을 형성한다.

위와 같이 최종면 마감이 끝나면 표면강화마감용 몰탈을 도포하여 주고, 직사광선과 진동을 피하여 약 7일간 습윤양생을 실시하여 준다.

본 발명은 위와 같은 작업과정을 통해 노후되거나 손상된 콘크리트 구조물을 보수·보강하며, 최종적으로 주변의 정리작업을 시행하여서 보수·보강공사를 마무리한다.

한편, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법은 앞서 설명한 시공예 외에도 본 발명의 제2실시예에 의한 보강재를 이용해 대등한 방법으로 시공할 수도 있고, 또는 다른 구조로 된 보강재들과 병행하여 실시하거나, 또는 다양한 구조형태로 변형하여서 콘크리트 구조물을 보수·보강할 수 있다.

예를 들어, 보수하고자 하는 콘크리트 구조물에서 다른 부분에 비해 더욱 큰 강성 및 내하력이 요구되는 중심부·균열발생부 또는 취약부 등의 경우에는, 먼저 설치된 보강재들과 직교하면서 격자형태로 겹치는 새 보강재를 배설하여 집중 보강한 후 몰탈 마감층을 형성하거나, 먼저 설치된 보강재들의 사이에 보강재들을 평행하게 추가로 설치한 후 몰탈 마감층을 형성할 수도 있고, 또는 위와 같은 집중보강방법을 함께 병행할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명은 스테인리스 스틸제 스프링 와이어의 강성과 와이어 로프와 전산볼트의 강한 인장력 및 너트의 개별조임을 이용하여 보강재의 확실한 긴장과 고강도 몰탈 충진재와의 결합력을 향상시켜 콘크리트 구조물을 보수·보강하는 공법으로서 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 강성에 탄성을 부여한 스프링 와이어가 와이어 로프를 감싼 부재를 사용하거나 경강선으로 된 전산볼트를 긴장재로 사용하므로 보강재의 인장강도와 피로강도가 높다.

둘째, 와이어 로프의 외주면에 스프링 와이어를 감거나 전산볼트의 외주면에 수나사를 형성하였기 때문에 몰탈 충진재와의 접착력이 좋다.

셋째, 선형 긴장재가 기본적인 직선성을 유지하고 선형 긴장재를 너트를 이용해 개별적으로 인장하여 정착시키므로 구조물의 휨과 인장에 효율적으로 대처하면서 콘크리트 구체에 결합할 수 있으며, 시공면 상태에 따른 인장재의 굴곡과 휨이 적다.

넷째, 선형 긴장재로서 와이어 조립체를 사용할 경우 공장 반조립 및 현장 반조립을 통해 보강재를 완성할 수 있고, 전산볼트를 사용할 경우 커플러로 간단히 시공이음 할 수 있게 됨으로써 장구간을 구조적 문제없이 시공할 수 있다.

다섯째, 조립된 보강재의 앵글형 지지대를 앵커볼트에 걸어서 앵커너트로 체결하고 너트를 이용해 선형 긴장재를 긴장하기만 하면 설치가 완료되므로 시공이 용이하고 신속하며, 인발되거나 전단파괴의 우려가 적다.

여섯째, 보수·보강 목적에 따라 추가 보강 및 취약부 집중보강이 가능케 되는 등 보강량의 증감이 용이하므로 경제적인 시공을 꾀할 수 있다.

특히, 본 발명에 의하면, 앵글형 지지대를 이용해 다수의 선형 긴장재를 하나의 묶음으로 연결하여 선형 긴장재들의 인장력을 감당할 수 있는 최소 개수의 앵커볼트만 설치하면 되므로, 콘크리트 구조물에 천공하는 앵커공수가 대폭적으로 축소되게 되어 구조물의 손상을 최소화시킬 수 있다.

또한, 긴장재의 단부에 구비된 볼트 너트의 조임과 토크(torque)량의 측정을 통해 설정된 긴장력을 용이하면서도 정확하게 확보할 수 있으므로, 긴장 작업의 효율성을 높이고 정밀시공을 이룰 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이, 본 발명은 시공이 정확하면서도 용이하고 신속하며, 경제적인 비용으로 콘크리트 구조물의 안정성을 최대한 증진시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (6)

1. 상호 직각을 이루면서 일체로 꺾인 수평판부(11)와 수직판부(12)를 갖고, 상기 수평판부(11)에는 다수의 앵커관통공(14)이 형성되며, 상기 수직판부(12)에는 횡방향을 따라 등간격으로 나열되는 나사관통공(15)들이 형성되고, 상호 소정거리 이격된 양측에서 대향하는 1쌍의 앵글형 지지대(10);

   상기 수평판부(11)의 앵커관통공(14)들에 체결되면서 보수하고자 하는 콘크리트 구조물(C)에 매입 정착되어 상기 앵글형 지지대(10)를 콘크리트 구조물(C)의 표면에 고정하는 다수의 앵커볼트(20);

   상기 1쌍의 앵글형 지지대(10)의 나사관통공(15)들에 그 양측단부에 구비된 수나사부(31)가 끼워져 평행하게 배열·설치되는 다수의 선형 긴장재(30);

   상기 1쌍의 앵글형 지지대(10)의 수직판부(12) 외측에 위치하면서 상기 선형 긴장재(30)의 양측단부에 구비된 수나사부(31)들에 나사 결합되어 상기 선형 긴장재(30)들을 양측방향으로 당겨 긴장력을 부여하게 되는 다수의 너트(40);로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수용 보강재.
2. 제1항에 있어서, 상기 앵글형 지지대(10)는 상기 수평판부(11)와 수직판부 (12)의 내측면들을 연결하여 보강하는 리브(13)가 다수 부설되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수용 보강재.
3. 제1항에 있어서, 상기 선형 긴장재(30)는, 양측단부에 원형을 이루면서 폐쇄된 고리부(32a)를 형성하고 있는 와이어 로프(32)와, 상기 와이어 로프(32)의 바깥 둘레를 따라 코일 형태로 감겨져 그 양측단부가 상기 와이어 로프(32)의 양측단부에 고정되고 하중에 대응하여 압축응력을 가하는 스프링 와이어(33)와, 상기 와이어 로프(32)의 양측단부에 형성된 고리부(32a)에 그 머리부(34a)가 결속되고 몸체의 주면에 상기 수나사부(31)가 형성되는 아이볼트(34)로 구성된 와이어 조립체 (30a)인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수용 보강재.
4. 제1항에 있어서, 상기 선형 긴장재(30)는, 경강선의 둘레면에 상기 수나사부 (31)가 형성된 전산볼트(30b)인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보수용 보강재.
5. a) 보수하고자 하는 콘크리트 구조물(C) 표면의 중성화·열화된 부분을 치핑 또는 그라인딩을 통해 제거하고 고압 물세척을 한 후, 구체표면강화제를 도포하여 주는 단계;

   b) 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 구성을 갖는 보강재를 시공길이로 조립하여 준비하는 단계;

   c) 상기 보강재의 1쌍의 앵글형 지지대(10)에 형성된 앵커관통공(14)들이 결합될 수 있는 위치에 맞춘 2열을 따라 앵커볼트(20)가 고정될 구멍들을 상기 콘크리트 구조물(C)에 천공한 후 앵커볼트(20)들을 박아 설치하는 단계;

   d) 상기 c)단계에서 설치한 일·타측열의 앵커볼트(20)들에 상기 보강재의 양측단부에 구비된 앵글형 지지대(10)의 앵커관통공(14)들을 끼우고 와셔(21)와 앵커너트(22)들로 체결하여 상기 앵글형 지지대(10)를 콘크리트 구조물(C)의 표면에 고정하는 단계;

   e) 상기 d)단계를 통해 콘크리트 구조물에 거치된 선형 긴장재(30)들의 토크 (torque)량을 측정하면서 선형 긴장재(30)들의 양측단부에 조립되어 있는 너트 (40)들을 조여 설정된 긴장력이 확보될 때까지 팽팽하게 긴장시키는 단계;

   f) 상기 단계들을 통해 보강재가 설치된 구간에 대해 고압 물세척을 실시하고, 신구접착 증강용 프라이머를 전표면에 골고루 도포한 다음, 설계된 보강 마감두께에 맞추어 몰탈 마감층(M)을 형성하는 단계;를 수행하여서 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법.
6. 제5항에 있어서, 띠형의 강재에 보강재 장착홈(52)이 일정간격을 두고 반복적으로 형성되는 라이너(50)를 준비하고, 상기 f)단계의 작업을 수행하기에 앞서 상기 선형 긴장재(30)들의 일정간격마다 상기 라이너(50)를 직교시키면서 선형 긴장재(30)들을 상기 장착홈(52)에 꽂아 연결시킨 후, 그 라이너(50)에 고정핀(51)을 대고 콘크리트 구조물(C)에 박아 정착시키는 작업을 더 수행함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법.