KR100465439B1 - 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법은, 콘크리트 구조물 하부의 양측 측면벽부 또는 기둥부에 정착 지지장치를 각각 설치하는 단계; 각 정착 지지장치의 지압판에 나사형 높이 조절장치를 각각 설치하는 단계; 각 나사형 높이 조절장치의 상부면에 걸쳐 가로보를 각각 거치하는 단계; 종형을 설계치에 따라 제작하고, 그 하면부나 측면부에 강선 인장용 정착구를 설치하는 단계; 종형을 양측 가로보에 걸치도록 설치하여 고정하는 단계; 나사형 높이 조절장치를 인상시켜 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면을 밀착시킨 후, 상기 종형을 콘크리트 구조물의 하부면에 앵커 볼트에 의해 고정하는 한편 나사형 높이 조절장치를 유동이 없도록 고정하는 단계; 강선 인장용 정착구에 강선을 설치한 후 인장하여 종형의 강성을 증진시키는 단계; 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면 사이의 공극부에 에폭시를 주입하여 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면을 일체화시키는 단계; 및 종형 및 인장 강선의 부식을 방지하기 위한 마무리 작업을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법{Construction method for reinforcing concrete structures using an apparatus for anchoring reinforcing steel material}

본 발명은 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법에 관한 것으로서, 특히 전단지지판이 부착된 강재 정착장치를 적용함으로써 소규격의 적절한 지지수단을 확보하고, 증설되는 종형에 강재의 인장을 통한 긴장력을 부가함으로써 종형의 형고를 낮추며, 콘크리트 구조물의 구조 형식에 구애됨없이 적용이 가능한 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트 구조물의 보강공법으로는 철판부착 보강공법, 섬유부착 보강공법, 강재 종형증설 보강공법 등이 있다.

철판부착 보강공법은 콘크리트 구조물의 하면이나 측면에 보강용 철판을 앵커를 설치하여 고정하고, 내부에 에폭시를 충전하여 구조물의 내하력을 증진시키는 방법이다. 이 공법은 기존의 많은 교량 및 콘크리트 구조물에 시공되었으나, 보강 철판과 콘크리트 구조물의 물성이 상이한 관계로 온도에 따른 신축작용으로 보강 철판과 콘크리트 구조물 사이에 재료 분리 현상이 발생하여 보강의 기능이 상실되는 결과를 초래하게 되고, 콘크리트 구조물의 내부에서 진행되는 균열 및 열화의 상태 파악이 어려워 콘크리트 구조물의 성능에 대한 정확한 진단이 어려워지는 단점이 있어 현재는 사용을 자제하고 있는 추세이다.

섬유부착 보강공법은 콘크리트 구조물의 하면이나 측면에 고강도 섬유(예컨대, 유리섬유)를 부착하여 보강하는 공법으로서, 부착되는 섬유의 비중이 강재나콘크리트 재료보다 가벼우며, 뛰어난 인장강도를 가지고 있어 철판부착 보강공법의 대안으로서 콘크리트 구조물의 보강 작업에 많이 사용되고 있다. 그러나, 이 공법 또한 콘크리트 구조물과 물성이 상이한 관계로 재료 분리에 대한 취약점이 있어 콘크리트 구조물의 보수 작업에는 채용되지만 보강의 목적으로는 널리 쓰이지 않는다.

강재 종형증설 보강공법은 교량 등의 콘크리트 구조물의 하면에 강재 종형을 설치하여 보강하는 공법으로서, 형고가 높은 강재 H-빔의 사용에 따른 고중량의 추가로 인해 기존 구조물에 하중 부담을 추가하게 되고, 종형의 적절한 정착수단이 없어 기존 형태의 주형을 주요 지지수단으로 이용 가능한 콘크리트 구조물의 보강에만 적용되었다.

본 발명은 기존 콘크리트 구조물의 손상을 최소화하면서 구조물의 내하력을 증강할 수 있고, 모든 콘크리트 구조물에 적용될 수 있는 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a는 본 발명의 보강공법에 채용되는 강재 정착장치의 나사형 높이 조절장치의 구조를 보여주는 측면도.

도 1b는 도 1a의 나사형 높이 조절장치의 구조를 보여주는 평면도.

도 1c는 도 1a의 나사형 높이 조절장치의 너트부의 구조를 보여주는 도면.

도 2a는 본 발명의 보강공법에 채용되는 강재 정착장치의 정착 지지장치의 구조를 보여주는 정면사시도.

도 2b는 도 2a의 정착 지지장치의 구조를 보여주는 배면사시도.

도 2c는 도 2a의 정착 지지장치가 콘크리트 구조물에 설치된 상태를 보여주는 도면.

도 3a는 본 발명의 보강공법에 채용되는 강재 정착장치의 정착 지지장치의 다른 실시예의 구조를 보여주는 정면사시도.

도 3b는 도 3a의 다른 실시예의 정착 지지장치의 구조를 보여주는 배면사시도.

도 3c는 도 3a의 다른 실시예의 정착 지지장치가 콘크리트 구조물에 설치된상태를 보여주는 도면.

도 4a는 본 발명에 따른 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법에 따라 콘크리트 구조물을 보강한 상태를 보여주는 도면.

도 4b는 도 4a의 "A" 부분에 대한 부분 발췌 확대도.

도 4c는 도 4b에 대한 측면도.

도 5의 (A) 내지 (D)는 본 발명에 따른 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법에 따라 종형의 강성을 증진시키는 다양한 예를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...나사형 높이 조절장치 111...주몸체부

111b...볼트부 112...높이조절 너트부

120...정착 지지장치 121...몸체

122...지압판 123...전단 지지판

121h...앵커볼트공 122h...볼트공

122s...지압판 지지부재 400...콘크리트 구조물의 기둥(측벽)부

410...가로보 420...보강용 강재 종형

420s...보강판 430...탄성 받침부재

440,440'...강선 인장용 정착구 450...강선

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법은,

콘크리트 구조물 보강용 강재를 그 양단 하부에서 높이 조절이 가능하도록 지지하는 나사형 높이 조절장치와, 나사형 높이 조절장치를 하부에서 지지하는 한편 나사형 높이 조절장치에 걸리는 하중을 전달받아 콘크리트 구조물 하부의 수직 기둥부나 벽면부에 전달하는 것으로, 그 몸체의 전면에는 하중의 지지를 위한 복수의 국자형 지압판 지지부재와, 그 지압판 지지부재 위에 수평으로 용접 고정되는 것으로 상기 나사형 높이 조절장치의 안착을 위한 지압판이 마련되고, 몸체의 후면에는 콘크리트 구조물의 수직기둥부나 측면벽부에 삽입 고정되는 전단 지지판이 마련되어 있는 정착 지지장치를 구비하는 강재 정착장치를 이용하여 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 공법에 있어서,

(a) 내하력 보강 대상의 콘크리트 구조물 하부의 양측 측면벽부 또는 기둥부에 상기 강재 정착장치의 정착 지지장치를 각각 설치하는 단계;

(b) 상기 각 정착 지지장치의 지압판에 상기 나사형 높이 조절장치를 각각 설치하는 단계;

(c) 상기 각 나사형 높이 조절장치의 상부면에 걸쳐 가로보(크로스-빔)를 각각 거치하는 단계;

(d) 콘크리트 구조물 보강용 종형(메인-빔)을 설계치에 따라 제작하고, 그 하면부나 측면부 중의 적어도 어느 한 곳에 강선 인장용 정착구를 설치하는 단계;

(e) 상기 종형을 상기 양측 가로보에 걸치도록 설치하여 고정하는 단계;

(f) 상기 나사형 높이 조절장치를 인상시켜 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면을 밀착시킨 후, 상기 종형을 콘크리트 구조물의 하부면에 앵커 볼트에 의해 고정하는 한편 나사형 높이 조절장치를 유동이 없도록 고정하는 단계;

(g) 상기 강선 인장용 정착구에 강선을 설치한 후 인장하여 종형의 강성을 증진시키는 단계;

(h) 상기 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면 사이의 공극부에 에폭시를 주입하여 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면을 일체화시키는 단계; 및

(i) 상기 종형 및 인장 강선의 부식을 방지하기 위한 마무리 작업을 수행하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 단계 (d)에서의 종형을 제작함에 있어서, 바람직하게는 종형의 몸체 측면부에 보강판을 용접하여 보강한 후, 상방향으로 솟음가공을 실시한다.

또한, 상기 단계 (e)에서 종형을 양측 가로보에 거치함에 있어서, 바람직하게는 가로보 위에 탄성 받침부재를 설치한 후 그 위에 종형을 거치한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 보강공법에 채용되는 강재 정착장치는 나사형 높이 조절장치와 정착 지지장치로 크게 구성된다. 도 1a 내지 도 1c는 나사형 높이 조절장치를 나타낸 것으로서, 도 1a는 나사형 높이 조절장치의 구조를 보여주는 측면도이고, 도 1b는 평면도이며, 도 1c는 나사형 높이 조절장치의 너트부의 구조를 보여주는 도면이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 나사형 높이 조절장치(110)는 콘크리트 구조물 보강용 강재(예컨대, H-빔)를 그 양단 하부에서 높이 조절이 가능하도록 지지하는 역할을 하는 것으로서, 몸체의 대략 중심부에 수나사에 해당하는 볼트부(111b)가 마련되어 있는 주몸체부(111)와, 볼트부(111b)에 나사 결합되는 암나사에 해당하는 높이조절 너트부(112)로 구성된다. 이와 같은 나사형 높이 조절장치(110)는 특정 설계치에 따라 제작되나, 기존의 스크류잭이나 유압잭이 사용될 수도 있다.

도 2a 내지 도 2c는 정착 지지장치를 나타낸 것으로서, 도 2a는 정착 지지장치의 구조를 보여주는 정면사시도이고, 도 2b는 배면사시도이며, 도 2c는 콘크리트 구조물에 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 정착 지지장치(120)는 상기 나사형 높이 조절장치(110)의 하면부에 볼트 체결에 의해 결합되는 동시에 콘크리트 구조물의 수직 기둥부나 벽면부에 고정되며, 나사형 높이 조절장치(110)를 하부에서 지지하는 한편, 나사형 높이 조절장치(110)에 걸리는 하중을 전달받아 상기 수직기둥부나 벽면부에 전달한다. 이와 같은 정착 지지장치(120)의 몸체(121)의 전면에는 하중의 지지를 위한 복수의 국자형 지압판 지지부재(122s)와, 그 지압판 지지부재(122s) 위에 수평으로 용접 고정되는 것으로 상기 나사형 높이 조절장치(110)의 안착을 위한 지압판(122)이 마련되고, 몸체(121)의 후면에는 콘크리트 구조물의 수직기둥부나 측면벽부에 삽입 고정되는 전단 지지판(123)이 마련된다. 여기서, 이와 같이 전단 지지판(123)을 두는 것은 상기 전면의 지압판(122)에 주어지는 하중에 대하여 안정적인 지지력을 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다. 따라서, 적용 대상의 콘크리트 구조물의 상태에 따라 이 전단 지지판(123)은 경우에 따라서는 생략될 수도 있다.도 2a 및 도 2b에서 참조 부호 121h는 앵커볼트공이고, 122h는 나사형 높이 조절장치(110)와의 볼트 체결을 위한 볼트공이다.

도 3a 내지 도 3c는 이상과 같은 정착 지지장치(120)의 다른 실시예를 보여주는 것으로서, 상기 도 2a 내지 도 2c에 도시된 정착 지지장치(120)와 구조면에서 크게 다른 점은 없다. 다만, 지압판(122)을 지지 및 고정하는 지압판 지지부재 (122s)의 구조에 있어서, 상기 도 2a 내지 도 2c의 실시예의 경우에는 지압판 지지부재(122s)의 상단부가 콘크리트 구조물의 상면부에 걸칠 수 있도록 "ㄱ"자형으로 소정 길이만큼 연장 형성되어 있는 것에 반해, 이 도 3a 내지 도 3c의 실시예의 경우는 그와 같은 "ㄱ"자형의 연장부가 없다는 점이 다를 뿐이다. 이 후자의 경우는 콘크리트 구조물의 슬라브와 수직기둥부 혹은 측면벽부 사이에 공간이 없을 경우에 사용된다.

그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법에 대해 설명해 보기로 한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법에 따라 콘크리트 구조물을 보강한 상태를 보여주는 것으로서, 도 4a는 전체적인 보강상태도이고, 도 4b는 도 4a의 "A" 부분에 대한 부분 발췌 확대도이며, 도 4c는 도 4b에 대한 측면도이다.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명에 따른 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법에 따라 먼저, 내하력 보강 대상의 콘크리트 구조물 하부의 양측 측면벽부 또는 기둥부(400)에 상기 강재 정착장치의 정착 지지장치(120)를 각각 설치하게 된다. 이때, 콘크리트 구조물 하부의 양측 측면벽부 또는 기둥부(400)의 소정 부위에 정착 지지장치(120)의 전단 지지판(123)의 형태에 대응되도록 특수 장비(홈파기 기계)를 이용하여 먼저 홈을 파고, 전단 지지판(123)을 삽입하여 정착 지지장치(120)를 거치한 후, 앵커볼트에 의해 고정함으로써 정착 지지장치(120)의 설치가 완료된다.

이렇게 하여 정착 지지장치(120)의 설치가 완료되면, 각 정착 지지장치(120)의 지압판(122)에 상기 나사형 높이 조절장치(110)를 각각 설치한다. 그리고, 각 나사형 높이 조절장치(110)의 상부면에 걸쳐 가로보(크로스-빔)(410)를 각각 거치한다. 그런 다음, 콘크리트 구조물 보강용 강재 종형(메인-빔)(420)을 설계치에 따라 제작하고, 그 하면부나 측면부 중의 적어도 어느 한 곳에 도 5의 (A)∼(D)에 도시된 바와 같이, 강선 인장용 정착구(440)(440')를 설치한다. 이때, 종형(420)을 제작함에 있어서, 바람직하게는 종형(420)의 몸체 측면부에 보강판(420s)을 용접하여 보강한 후, 상방향으로 솟음가공을 실시한다.

이렇게 하여 종형(420)의 제작이 완료되면, 종형(420)을 상기 양측 가로보 (410)에(도 4a는 일측 가로보를 도시한 것으로, 실제로는 맞은편의 콘크리트 구조물에도 동일한 설치구조를 가지며, 따라서 양측 가로보임) 걸치도록 설치하여 고정한다. 이때, 종형(420)을 양측 가로보(410)에 거치함에 있어서, 바람직하게는 가로보(410) 위에 탄성 받침부재(430)를 설치한 후 그 위에 종형(420)을 거치한다. 이는 이렇게 함으로써 나사형 높이 조절장치(110)가 교량에서의 교좌장치의 역할도 겸할 수 있도록 하기 위한 것이다.

종형(420)의 거치가 완료되면, 나사형 높이 조절장치(110)를 인상시켜 종형 (420)의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면을 밀착시킨 후, 상기 종형(420)을 콘크리트 구조물의 하부면에 앵커 볼트에 의해 고정하는 한편 나사형 높이 조절장치 (110)를 유동이 없도록 고정한다. 그리고, 상기 강선 인장용 정착구(440)(440')에 강선(450)을 설치한 후, 인장하여 종형(420)의 강성을 증진시킨다. 즉, 도 5의 (A) 및 (B)의 경우처럼 종형(420)의 하면부 양단에 강선 인장용 정착구(440)를 각각 설치하고, 그것에 강선(450)을 설치하여 인장함으로써 종형(420)의 강성을 증진시킬 수도 있고, 도 5의 (C)의 경우처럼 종형(420)의 측면부 양단에 강선 인장용 정착구 (440')를 각각 설치하고, 그것에 강선(450)을 설치하여 인장함으로써 종형(420)의 강성을 증진시킬 수도 있다. 또한, 도 5의 (D)의 경우처럼 종형(420)의 하면부 및 측면부 양단에 강선 인장용 정착구(440)(440')를 각각 설치하고, 그것에 강선(450)을 각각 설치하여 인장함으로써 종형(420)의 강성을 증진시킬 수도 있다.

이렇게 하여 종형(420)의 강성 증진작업이 완료되면, 종형(420)의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면 사이의 공극부에 에폭시를 주입하여 종형(420)의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면을 일체화시킨다. 그런 다음, 종형(420) 및 인장 강선 (450)의 부식을 방지하기 위한 마무리 작업(페인팅 작업 및 그리스 도포 작업 등)을 수행한다. 이로써 본 발명의 공법에 따른 콘크리트 구조물의 보강작업이 완료된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법은 전단지지판이 부착된 강재 정착장치를 적용함으로써 소규격의 적절한 지지수단을 확보할 수 있고, 증설되는 종형에 강재의 인장을 통한 긴장력을 부가함으로써 종형의 형고를 낮출 수 있으며, 콘크리트 구조물의 구조 형식에 구애됨없이 적용할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 공법이 콘크리트 구조물의 내하력 보강에 적용될 경우, 기존 콘크리트 구조물의 손상을 최소화하면서 내하력 보강의 목적을 달성할 수 있으며, 그에 따라 노후화된 콘크리트 구조물의 재가설로 인한 비용을 절감하고, 콘크리트 폐자재 발생에 따른 환경오염을 방지할 수 있는 부수적인 효과도 거둘 수 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 콘크리트 구조물 보강용 강재를 그 양단 하부에서 높이 조절이 가능하도록 지지하는 나사형 높이 조절장치와, 나사형 높이 조절장치를 하부에서 지지하는 한편 나사형 높이 조절장치에 걸리는 하중을 전달받아 콘크리트 구조물 하부의 수직 기둥부나 벽면부에 전달하는 것으로, 그 몸체의 전면에는 하중의 지지를 위한 복수의 국자형 지압판 지지부재와, 그 지압판 지지부재 위에 수평으로 용접 고정되는 것으로 상기 나사형 높이 조절장치의 안착을 위한 지압판이 마련되고, 몸체의 후면에는 콘크리트 구조물의 수직기둥부나 측면벽부에 삽입 고정되는 전단 지지판이 마련되어 있는 정착 지지장치를 구비하는 강재 정착장치를 이용하여 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 공법에 있어서,

   (a) 내하력 보강 대상의 콘크리트 구조물 하부의 양측 측면벽부 또는 기둥부에 상기 강재 정착장치의 정착 지지장치를 각각 설치하는 단계;

   (b) 상기 각 정착 지지장치의 지압판에 상기 나사형 높이 조절장치를 각각 설치하는 단계;

   (c) 상기 각 나사형 높이 조절장치의 상부면에 걸쳐 가로보(크로스-빔)를 각각 거치하는 단계;

   (d) 콘크리트 구조물 보강용 종형(메인-빔)을 설계치에 따라 제작하고, 그 하면부나 측면부 중의 적어도 어느 한 곳에 강선 인장용 정착구를 설치하는 단계;

   (e) 상기 종형을 상기 양측 가로보에 걸치도록 설치하여 고정하는 단계;

   (f) 상기 나사형 높이 조절장치를 인상시켜 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면을 밀착시킨 후, 상기 종형을 콘크리트 구조물의 하부면에 앵커 볼트에 의해 고정하는 한편 나사형 높이 조절장치를 유동이 없도록 고정하는 단계;

   (g) 상기 강선 인장용 정착구에 강선을 설치한 후 인장하여 종형의 강성을 증진시키는 단계;

   (h) 상기 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면 사이의 공극부에 에폭시를 주입하여 종형의 상부면과 콘크리트 구조물의 하부면을 일체화시키는 단계; 및

   (i) 상기 종형 및 인장 강선의 부식을 방지하기 위한 마무리 작업을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 단계 (d)에서의 종형을 제작함에 있어서, 종형의 몸체 측면부에 보강판을 용접하여 보강한 후, 상방향으로 솟음가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 단계 (e)에서 종형을 양측 가로보에 거치함에 있어서, 가로보 위에 탄성 받침부재를 설치한 후 그 위에 종형을 거치하는 것을 특징으로 하는 강재 정착장치를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법.