KR100418527B1

KR100418527B1 - 강판을 이용한 섬유패널공법

Info

Publication number: KR100418527B1
Application number: KR10-2000-0060083A
Authority: KR
Inventors: 박재만
Original assignee: 박재만
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2004-02-11
Also published as: KR20020029236A

Abstract

본 발명은 강판을 이용한 섬유패널공법에 관한 것으로, 강판에 섬유를 접착제로 접착시켜 강판과 섬유가 일체화되고 내식성 및 고강도를 갖도록 형성된 섬유패널을 구조물의 보강을 위한 대상영역에 체결요소로 고정시켜 보강하고, 필요에 따라 어태치 플레이트(attach plate)를 개재하여 특수관형앵커로 체결한 구성으로 되어 있으며, 상기 섬유패널은 강판의 일면, 또는 양면에 섬유를 접착시켜 구성된다. 그리고 섬유패널의 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, 구조물의 결로수 배수공으로 사용 가능하다. 이러한 본 발명은 강판에 섬유를 고강력 접착제로 접착시켜 일체화되고 내식성 및 강도가 증가된 섬유패널을 이용하여 구조물을 보강하는 것이므로 강판의 부식을 막을 수 있고, 강도가 증가됨에 의해 적은 단면으로도 보강 효과를 높일 수 있는 이점이 있으며, 구조물의 유지, 관리가 간편하게 되는 이점이 있다. 또한, 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 보강플레이트의 접착제 상의 문제, 장기적인 일체성의 문제 등으로 인한 보강플레이트와 구조물의 내구성을 증대하는 효과가 있다. 더욱이 차단밸브에 의해 그라우팅시 그라우트 재료가 역류되는 현상을 방지할 수 있어 보수, 보강시 효과적이다.

Description

강판을 이용한 섬유패널공법{FIBER PANEL METHOD USING STEEL PLATE}

본 발명은 강판을 이용한 섬유패널공법에 관한 것으로, 특히 강판에 섬유를 접착제로 접착시켜 일체화되고 내식성 및 고강도를 갖도록 형성된 섬유패널을 이용하여 교량 등의 구조물을 보강하도록 한 강판을 이용한 섬유패널공법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 콘크리트 바닥판을 포함한 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(탄소섬유, 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.

그리고, 철판 보강공법은 보강판이 섬유 보다 강성이 뛰어나기 때문에 섬유를 적용하기 어려운 휨 및 전단, 국부지압응력이 발생되는 부위의 보강 효과가 뛰어나지만, 에폭시 주입이나 앵커 천공시 발생되는 기존 구조물의 손상, 강재의 부식 등 보강 효과를 떨어뜨리는 문제점이 있다.

위와 같이 종래의 강판보강은 부식으로 인한 유지, 관리가 어렵고, 앵커의 천공으로 인하여 기존 구조물이 손상되며, 충전재가 충분히 주입되지 않을 때는 보강효과가 떨어질 뿐 아니라, 강재의 재료적인 특성으로 인하여 단면의 두께가 커질 수 있는 문제점이 있어 강성이 우수한 재질임에도 불구하고 공법의 적용이 기피되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 강판에 섬유를 접착제로 접착시켜 상기 강판과 섬유가 일체화되고 내식성 및 고강도를 갖도록 미리 제작된 섬유패널을 이용하여 교량 등의 구조물을 보강할 수 있게 되는 강판을 이용한 섬유패널공법을 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 10은 본 발명 장치에 관한 도면으로서,

도 1은 본 발명이 교량에 적용된 시공형태를 보인 부분 사시도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명이 교량에 적용된 시공형태를 보인 정면도 및 측면도.

도 3은 섬유패널 보강구조를 보인 단면도.

도 4는 섬유패널 보강구조를 보인 요부 분해사시도.

도 5a, 5b는 섬유패널의 서로 다른 형태를 보인 단면도.

도 6(a),(b)는 섬유 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

2a : 거더 3 : 구조물

4 : 대상영역 6 : 교좌장치

10 : 섬유패널 11 : 강판

12 : 섬유 20 : 어태치 플레이트

30 : 특수관형앵커 30 : 체결요소

31 : 고정관 31a : 절결편

31b : 나사부 32a : 관통공

32 : 관형볼트 32b : 나사부

33 : 압입구 33a : 관통공

33b : 요홈 40 : 차단밸브

41 : 나사부 42 : 주입구

43 : 중간 지지편 44 : 개폐볼

45 : 스프링 50 : 접착제

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 강판을 이용한 섬유패널공법은 강판에 섬유를 접착제로 접착시켜 상기 강판과 섬유가 일체화되고 내식성 및 고강도를 갖도록 미리 제작되어 구비된 섬유패널을 구조물의 보강을 위한 대상영역에 체결요소로 고정시켜 보강함을 특징으로 하고 있으며, 상기 섬유패널은 강판의 일면, 또는 양면에 섬유를 접착시켜 구성된다.

예를 들어, 상기 섬유패널은 교량 거더의 교좌장치로 지지되는 양단부의 하면에 고정되며, 상기 구조물의 대상영역에 접착제로 접착된 후, 상기 체결요소로체결되어 구성된다.

상기 체결요소에는 특수관형앵커가 이용되고, 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 관형볼트를 포함하여, 상기 섬유패널의 체결력을 증가시키고, 상기 구조물의 내부 결로수의 배수 및 통기성을 확보하고, 필요시 그라우트를 주입하도록 구성된다.

상기 섬유패널의 외측에는 필요에 따라 어태치 플레이트를 개재하고 특수관형앵커를 체결할 수 있다.

또, 상기 특수관형앵커의 관형볼트에는 그라우트의 역류를 방지하기 위한 차단밸브가 결합되어 구성될 수 있다.

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 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 1에는 본 발명이 교량에 적용된 시공형태를 보인 부분 사시도, 도 2a 및 도 2b에는 본 발명이 교량에 적용된 시공형태를 보인 정면도 및 측면도가 각각 도시되고, 도 3에는 섬유패널 보강구조를 보인 단면도, 도 4에는 섬유패널 보강구조를 보인 요부 분해사시도가 각각 도시되어 있다.

또한, 도 5a, 5b에는 섬유패널의 서로 다른 형태를 보인 단면도가 도시되고, 도 6(a),(b)에는 섬유 보강구조의 다른 형태를 보인 단면도 및 측면도가 도시되어 있으며, 도 7에는 특수관형앵커를 분해하여 보인 정면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에서 1은 교각, 2는 슬라브, 3은 철근 콘크리트 교량과 같은 콘크리트 구조물을 포함한 구조물을 보인 것으로, 도시한 바와 같은 구조물(3)의 교각(1)에는 복수개의 거더(2a)가 결합되고, 거더(2a) 위에 슬라브(2)가 결합되어 있으며, 상기 각 거더(2a)의 양단부는 교좌장치(6)에 의해 지지되어 있다.

그리고, 이와 같은 구조물(3)의 보강을 위한 대상영역(4)에는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 강판(11)에 섬유(12)를 고강력 접착제(50)로 접착시켜서 된 섬유패널(10)이 체결요소(30)로 고정되어 구조물(3)이 보강되도록 구성되어 있다.

상기 섬유패널(10)은 상기 강판(11)의 일면, 또는 양면에 상기 섬유(12)를 접착시켜 구성되고, 상기 강판(11)에는 일반 강재 및 스테인레스강 등으로 사용 가능하며, 필요시 아연도금 등의 도금 처리가 가능하다.

상기 섬유패널(10)은 예를들어 도면에 "A"부로 표시된 교량 거더(2a)의 교좌장치(6)로 지지되는 양단부의 하면에 고정되고, 또, "B"부로 표시된 슬라브(2)의 하면, 또한 거더(2a)의 측면에 고정되며, 그리고 교각(1)의 칼럼부 및 코핑부의 외주면 등이나, 이외에 다른 구조물(3)에도 적용될 수 있다.

도 1 내지 도 4와 같이 상기 섬유패널(10)이 교량 거더(2a)의 측면에 부착될 때에는 평판 형태로 제작하여 부착한다. 그리고, 거더(2a)의 교좌장치(6)에 올려지는 양단부 하면에 부착될 때에는 하면과 양측면의 일부를 감싸도록 ??자형으로 절곡된 형태로 제작하여 부착하는 것이 바람직하나, 필요에 따라 평판 형태로 제작하여 하면 일부에만 덮이도록 부착할 수도 있다.

본 발명 보강장치는 보다 구체적으로 교량 등의 구조물(3)의 보강 대상영역(3)에 앵커공(5)을 형성하고, 그 보강 대상영역(3)에 섬유패널(10)를 접착하며, 상기 섬유패널(10)의 외면에 어태치 플레이트(20)를 덧대어 고정관(31)에 관형볼트(32)를 결합한 특수관형앵커(30')로 체결하여 상기 섬유패널(10)의 접착력을 보강하고 상기 구조물(3) 내측의 배수 및 통기성을 확보함과 아울러 필요에 따라 그라우트를 주입하도록 구성된다.

또한, 상기 섬유패널(10)는 도 6(a),(b)와 같이, 강판(11)에 인장강도가 강한 양방향성 섬유(12')가 길이방향으로 접착되고, 그 위에 일방향성 섬유(12")가 폭방향으로 접착되어 구성된다. 이러한 섬유패널(10)을 이용하여 시공할 때에는 슬라브(2)의 주철근 배근 방향으로 인장강도가 강한 일방향성 섬유(12")가 대응되는형태로 시공하게 된다.

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 중앙에 형성되며 외주면에 복수개의 요홈(33b)이 형성된 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.

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 구조물(3)에 특수관형앵커(30')의 고정관(31)을 고정하고 섬유패널(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 구조물(3)의 내부에서 발생하는 결로수가 특수관형앵커(30')의 고정관(31)과 압입구(33)의 관통공(33a), 요홈(33b) 및 관형볼트(32)의 관통공(32a)을 통하여 도시한 바와 같이 외부로 배수되며, 또 외부 공기가 통기됨으로써 습기와 공기에 의한 부식이 방지되어 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 구조물(3)에 특수관형앵커(30')의 고정관(31)을 고정하고 섬유패널(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 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 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 구조물(3)의 내측으로 그라우트(G)를 주입하고 차단밸브(40)로 역류를 방지하는 형태로 시공하게 되면 위에서 설명한 철판(11) 및 섬유(12)의 보강플레이트 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.

상기 본 발명의 섬유패널(10)은 위에서 설명한 실시 형태에 한정되지 않고, 교량 이외의 다른 콘크리트 구조물, 철구조물 등에도 이용될 수 있으며, 상기 섬유패널(10)의 형태로 부착하고자 하는 대상영역(4)에 따라 다양한 형태로 제작하여 부착할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 강판에 섬유를 고강력 접착제로 접착시켜 일체화되고 내식성 및 강도가 증가된 섬유패널을 이용하여 구조물을 보강하는 것이므로 강판의 부식을 막을 수 있고, 강도가 증가됨에 의해 적은 단면으로도 보강 효과를 높일 수 있는 이점이 있으며, 구조물의 유지, 관리가 간편하게 되는 이점이 있다.

또, 기존 공법은 철판 및 섬유 또는 섬유패널을 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 특수관형앵커을 사용함에 의해 결로에 따른 문제점을 해소할 수 있다.

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

또한, 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.

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.

지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 고안은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 고안의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

Claims

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강판(11)에 섬유(12)를 고강력 접착제(50)로 접착시켜 상기 강판(11)과 섬유(12)가 일체화되고 내식성 및 고강도를 갖도록 미리 제작된 섬유패널(10)을 구조물(3)의 보강을 위한 대상영역(4)에 특수관형앵커(30')인 체결요소(30)로 고정시켜 보강시키며, 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 중앙부에 형성되며 외주면에 복수개의 요홈(33b)이 형성된 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 섬유패널(10)의 체결력을 증가시키고, 상기 구조물(3)의 내부 결로수의 배수 및 통기성을 확보하고, 필요시 그라우트(G)를 주입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 강판을 이용한 섬유패널공법.
제 7 항에 있어서, 상기 섬유패널(10)의 외측에 어태치 플레이트(20)를 개재하고 특수관형앵커(30')가 체결하여 구성된 것을 특징으로 하는 강판을 이용한 섬유패널공법.
제 7 항에 있어서, 상기 특수관형앵커(30')의 관형볼트(32)에 그라우트의 역류를 방지하기 위한 차단밸브(40)가 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 강판을 이용한 섬유패널공법.