KR100468903B1 - 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노후되거나 약화된 콘크리트 구조물을 보수·보강하는 것에 관한 것으로, 특히 쇼트피닝(Shot Peening) 처리를 한 스테인리스 스프링 와이어의 강성과 와이어로프의 강한 인장력 및 턴버클의 개별 조임을 이용하여 보강재의 확실한 긴장력을 확보하고 몰탈 충진재와의 결합력을 향상시켜 콘크리트 구조물의 안정성을 최대한 증진시킬 수 있도록 한 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법에 관한 것으로서, 양측 단부에 원형을 이루면서 폐쇄된 일·타측 고리부(11a)(11b)를 형성하고 있는 와이어로프(11); 상기 와이어로프(11)의 바깥 둘레를 따라 코일 형태로 감겨져 그 양측 단부가 상기 와이어로프(11)의 양측 단부에 고정되고, 하중에 대응하여 압축응력을 가하는 스프링 와이어(12); 상기 와이어로프(11)의 타측 고리부(11b)에 결속되며, 그 자유단부에 원형링부(13c)가 형성되고, 길이가 신축되면서 상기 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)에 인장력을 부여하게 되는 턴버클(13);로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물용 보강재를 제공하며, 위와 같은 구성의 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 제공한다.

Description

와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법{Reinforcement mixed with Wirerope and Spring for Concrete Structure and Repair Method using thereof}

본 발명은 노후되거나 약화된 콘크리트 구조물을 보수·보강하는 것에 관한것으로, 특히 쇼트피닝(Shot Peening) 처리를 한 스테인리스 스프링 와이어의 강성과 와이어로프의 강한 인장력 및 턴버클의 개별 조임을 이용하여 보강재의 확실한 긴장력을 확보하고 몰탈 충진재와의 결합력을 향상시켜 콘크리트 구조물의 안정성을 최대한 증진시킬 수 있도록 한 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법에 관한 것이다.

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

따라서, 콘크리트 구조물은 주기적으로 안전진단을 실시한 후, 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 공개특허공보 공개번호 특1999-024271호 및 특2002-0039389호와 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 기존의모체와 같이 거동하여 보강효과를 발휘하는 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 증가시켜 보강효과를 발휘하게 된다.

그러나, 위와 같이 와이어 메쉬를 이용해 콘크리트 구조물을 보수·보강하는 선행 기술들은 콘크리트 구조물에 부착되는 와이어 메쉬의 긴장상태에 따라 품질이 좌우되는데 아래와 같은 이유로 긴장력을 확보하기가 곤란하여 보수 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 잔량소모를 위한 시공이음이 필수적으로 수반되며, 이러한 시공이음부로 인한 취약부가 발생되고 인장력이 약한 문제점이 있었다.

넷째, 시공시 인장기가 압착되는 와이어 메쉬의 양측 단부(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 흐느적거리면서 아래로 처지므로 터널과 같이 아치형 단면을 갖는 구조물의 하부를 보강하기가 곤란한 문제점이 있었다.

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

한편, 종래 콘크리트 구조물의 보수·보강과 관련된 기술의 다른 예로서 대한민국 등록특허공보 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 단구간 시공시 절단 및 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.

이에 따라, 본 발명은 상기한 선행 기술들에서 나타나는 제 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 스프링 와이어의 강성과 와이어로프의 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 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 와이어로프와 스프링 와이어의 모재를 쇼트피닝(Shot Peening) 처리함으로써, 인장강도와 피로강도를 향상시킨 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 직선형 또는 평평한 구간은 물론 구체가 아닌 보강면 또는 아치형 단면과 같이 곡선 또는 곡면으로 이루어지는 구간의 시공에도 무난하게 도입시킬 수가 있을 뿐만 아니라, 긴 구간을 시공이음 없이 시행할 수 있도록 하여 시공성을 크게 개선시킨 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재 및 그것을 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 보강재의 사시도

도2는 본 발명의 제2실시예에 의한 보강재의 사시도

도3a 및 도3b는 본 발명의 바람직한 시공방법에 따른 평면 및 측단면 상태의 시공예시도

도4는 본 발명의 바람직한 시공방법을 교량에 적용한 측단면 상태의 시공예시도

도5는 본 발명의 바람직한 시공방법을 아치형 터널에 적용한 측단면 상태의 시공예시도

도6은 본 발명의 바람직한 시공방법을 4각 박스구조물에 적용한 측단면 상태의 시공예시도

도7a는 본 발명의 바람직한 시공방법을 PC빔교 또는 철골빔교에 적용한 측단면 상태의 시공예시도

도7b는 도7a의 A-A선, B-B선내의 확대 평면도

도8은 본 발명의 다른 시공방법에 따른 측단면 상태의 시공예시도

도9는 본 발명에 따라 보강재를 격자형태로 겹쳐서 집중 보강한 평면상태의 시공예시도

도10은 본 발명에 따라 보강재를 평행하게 추가로 설치해 집중 보강한 평면상태의 시공예시도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10a,10b:보강재 11:와이어로프 11a:일측 고리부

11b:타측 고리부 11c:와이어조립용 클립 12:스프링와이어

13:턴버클 13a:바디 13b:아이볼트

13c:원형링부 14:제2턴버클 21:앵커볼트

22:와셔 23:너트 24:연결클램프

24a:장착홈 25:정착용 클립 26:고정핀

C:콘크리트 구조물 M:몰탈 마감층

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 구조물용 보강재는, 소정의 길이를 가지며, 양측 단부를 2겹으로 말아서 결착시키는 와이어조립용 클립에 의해 원형으로 폐쇄된 일·타측 고리부를 형성하고 있는 와이어로프; 상기 와이어로프의 바깥 둘레를 따라 코일 형태로 감겨져 그 양측 단부가 상기 와이어로프의 양측 단부에 고정되고, 하중에 대응하여 압축응력을 가하는 스프링 와이어; 상기 와이어로프의 타측 고리부에 결속되며, 그 자유단부에 원형링부가 형성되고, 길이가 신축되면서 상기 와이어로프와 스프링 와이어에 인장력을 부여하게 되는 턴버클; 상기 와이어로프의 일측고리부와 턴버클의 원형링부에 각각 끼워지면서 보수하고자 하는 콘크리트 구조물에 박히는 1쌍의 앵커볼트; 상기 와이어로프와 스프링 와이어의 외주를 감싸면서 일정간격마다 장착되는 다수의 정착용 클립; 상기 정착용 클립을 상기 콘크리트 구조물에 박아서 고정시키는 고정핀; 상기 와이어조립용 클립·와이어로프·스프링 와이어·턴버클·앵커볼트·정착용 클립 및 고정핀을 피복하면서 상기 콘크리트 구조물의 표면에 부착되는 몰탈 마감층;으로 구성되는 것을 제1특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 콘크리트 구조물용 보강재는, 소정의 길이를 가지며, 양측 단부를 2겹으로 말아서 결착시키는 와이어조립용 클립에 의해 원형으로 폐쇄된 일·타측 고리부를 형성하고 있는 와이어로프; 상기 와이어로프의 바깥 둘레를 따라 코일 형태로 감겨져 그 양측 단부가 상기 와이어로프의 양측 단부에 고정되고, 하중에 대응하여 압축응력을 가하는 스프링 와이어; 상기 와이어로프의 타측 고리부와 일측 고리부에 각각 결속되며, 그 자유단부에 원형링부가 형성되고, 길이가 신축되면서 상기 와이어로프와 스프링 와이어에 인장력을 부여하게 되는 턴버클 및 제2턴버클; 상기 턴버클 및 제2턴버클의 원형링부들에 각각 끼워지면서 보수하고자 하는 콘크리트 구조물에 박히는 1쌍의 앵커볼트; 상기 와이어로프와 스프링 와이어의 외주를 감싸면서 일정간격마다 장착되는 다수의 정착용 클립; 상기 정착용 클립을 상기 콘크리트 구조물에 박아서 고정시키는 고정핀; 상기 와이어조립용 클립·와이어로프·스프링 와이어·턴버클·제2턴버클·앵커볼트·정착용 클립 및 고정핀을 피복하면서 상기 콘크리트 구조물의 표면에 부착되는 몰탈 마감층;으로 구성되는 것을 제2특징으로 한다.

또한, 위와 같은 기술구성에 있어서, 상기 와이어로프 및 스프링 와이어는 고속으로 분사되는 작은 쇠구슬들을 재료표면에 충돌시켜 압축응력을 부여하는 쇼트피닝(Shot Peening) 처리를 통해 인장강도 및 피로강도가 증가된 것을 특징으로 하는 기술구성을 제공한다.

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) 상기한 제1특징의 구성을 갖는 와이어로프와 스프링 와이어와 턴버클로 이루어진 보강재를 시공길이로 다수 조립하여 준비하는 단계; c) 상기 보강재의 길이에 맞춘 2열을 따라 보강재들이 이웃할 설계간격을 두고 앵커볼트가 고정될 구멍들을 상기 콘크리트 구조물에 천공한 후, 앵커볼트들을 박아 정착시키는 단계; d) 상기 c)단계에서 설치한 일·타측열의 앵커볼트들에 각각 상기 보강재의 일측 단부에 구비된 와이어로프의 일측 고리부와 타측단부에 구비된 턴버클의 원형링부를 끼우고 와셔와 너트로 체결한 다음, 상기 턴버클을 조여 와이어로프와 스프링 와이어를 1차 긴장시키는 단계; e) 상기 d)단계에서 긴장시킨 와이어로프와 스프링 와이어의 일정간격마다 정착용 클립을 대고 고정핀을 박아 콘크리트 구조물에 정착시킨 다음, 턴버클을 추가로 조여서 긴장력을 보정하는 단계; f) 상기 단계들을 통해 보강재가 설치된 구간의 고압 물세척을 실시하고, 신구접착 증강용 프라이머를 전표면에 골고루 도포한 다음, 설계된 보강 마감두께에 맞추어 몰탈 마감층을 형성하는 단계;를 수행하여서 이루어짐을 일 특징으로 한다.

본 발명은 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법의 다른 특징으로서, a) 보수 하고자 하는 콘크리트 구조물 표면의 중성화·열화된 부분을 치핑 또는 그라인딩을 통해 제거하고 고압 물세척을 한 후, 구체표면강화제를 도포하여 주는 단계;b) 상기한 제2특징의 구성을 갖는 와이어로프와 스프링 와이어와 턴버클 및 제2턴버클로 이루어진 보강재를 시공길이로 다수 조립하여 준비하는 단계; c) 상기 보강재의 길이에 맞춘 2열을 따라 보강재들이 이웃할 설계간격을 두고 앵커볼트가 고정될 구멍들을 상기 콘크리트 구조물에 천공한 후, 앵커볼트들을 박아 설치하는 단계; d) 상기 c)단계에서 설치한 일·타측열의 앵커볼트들에 각각 상기 보강재의 양측 단부에 구비된 턴버클 및 제2턴버클의 원형링부를 끼우고 와셔와 너트로 체결한 다음, 상기 턴버클 및 제2턴버클을 조여 와이어로프와 스프링 와이어를 1차 긴장시키는 단계; e) 상기 d)단계에서 긴장시킨 와이어로프와 스프링 와이어의 일정간격마다 정착용 클립을 대고 고정핀을 박아 콘크리트 구조물에 정착시킨 다음, 턴버클을 추가로 조여서 긴장력을 보정하는 단계; f) 상기 단계들을 통해 보강재가 설치된 구간의 고압 물세척을 실시하고, 신구접착 증강용 프라이머를 전표면에 골고루 도포한 다음, 설계된 보강 마감두께에 맞추어 몰탈 마감층을 형성하는 단계;를 수행하여서 이루어지는 기술구성을 제공한다.

그리고, 상기와 같은 특징들에 의한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 수행함에 있어서, 띠형의 강재에 보강재 장착홈이 일정간격을 두고 반복적으로 형성되는 연결클램프를 준비하고, 상기 d)단계와 e)단계 작업중 상기 보강재들의 일정간격마다 상기 연결클램프를 직교시키면서 보강재들을 10∼20줄 단위로 상기 장착홈에 꽂아서 연결시켜 주는 기술 구성을 더 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 특징들에 의한 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법을 수행함에 있어서, 상기 콘크리트 구조물의 중심부, 균열발생부 및 취약부는 상기 e)단계를 수행하고 나서, 먼저 설치된 상기 보강재들과 직교하면서 격자형태로 겹치는 새 보강재를 상기 c)∼e)와 같은 방법으로 배설하여 집중 보강한 후, 상기 f)단계를 수행함을 특징으로 한다.

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

도1에 본 발명의 제1실시예에 의한 콘크리트 구조물용 보강재 및 정착용 부재들을 나타낸다.

이 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 보강재(10a)는 양측 단부에 원형을 이루면서 폐쇄된 일·타측 고리부(11a)(11b)를 형성하고 있는 와이어로프(11)와, 상기 와이어로프(11)의 바깥 둘레를 따라 코일 형태로 감겨져 그 양측 단부가 상기 와이어로프(11)의 양측 단부에 고정되는 스프링 와이어(12)와, 상기 와이어로프(11)의 타측 고리부(11b)에 결속되는 턴버클(13)로 구성된다.

위와 같은 구성 자재들은 부식이 되지 않는 스테인리스 스틸을 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)는 고속으로 분사되는 작은 쇠구슬들을 재료표면에 충돌시켜 압축응력을 부여하는 쇼트피닝(Shot Peening)처리(또는 쇼트 블라스트(Shot Blast)처리)를 통해 인장강도 및 피로강도를 증가시키는 동시에 시공 몰탈과의 접착성을 증가시키며, 와이어로프(11)는 인장강도 16,000∼ 17,000㎏/㎠이상, 스프링 와이어(12)는 인장강도 7,000∼8,000㎏/㎠이상을 사용한다.

와이어로프(11)의 양측 단부에 형성되는 일·타측 고리부(11a)(11b)들은 양측 단부를 일정부분 접어 겹친 다음, 겹친 2줄을 U형으로 된 와이어조립용 클립 (11c)으로 고정하여서 원형을 이루면서 폐쇄된 고리부를 형성한다. 이때, 타측 고리부(11b)에는 와이어조립용 클립(11c)을 체결하기에 앞서 턴버클(13)을 먼저 끼운후 체결하여서 와이어로프(11)와 턴버클(13)이 일연체로 이어지도록 한다.

스프링 와이어(12)는 와이어로프(11) 대비 1/3정도 굵기를 사용하여 8∼20㎜정도의 피치를 유지시키면서 와이어로프(11)의 외표면에 밀착시켜 감는다. 이러한 스프링 와이어(12)는 설치후 몰탈 충진재와의 결합력을 증가시켜 일체화를 확보하여 주는 역할을 수행한다.

또한, 스프링 와이어(12)는 자체의 탄성으로 와이어로프(11)의 직선성을 유지(보강면에 설치시 울거나 주름지는 현상을 방지)시켜 주어서 시공의 정확성을 도모하여 주며, 시공후에는 와이어로프(11)와 함께 구체에 인장력을 가하여서 구조물의 강성 및 내하력을 확보하여 준다.

턴버클(13)은 나사돌림에 의해 길이가 신축되면서 상기 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)에 인장력을 부여하는 구성재이다.

본 실시예에서 이 턴버클(13)은 바디(13a)와, 상기 바디(13a)의 양측에 나사결합되는 1쌍의 클로우즈 아이볼트(13b)로 구성되고, 1쌍의 아이볼트(13b)는 각각 왼나사와 오른나사로 이루어지며, 아이볼트(13b)의 끝부분에는 원형링부(13c)가 형성된다.

이러한 턴버클(13)은 바디(13a)를 정역방향으로 회전시킴에 따라 2개의 아이볼트(13b)가 마주하는 방향으로 함께 이동되면서 길이가 줄어들거나, 두 볼트의 반대방향으로 함께 이동되면서 늘어난다.

한편, 미설명 부호들은 보강재(10a) 설치시 사용하는 정착용 부재들로서, 21은 앵커볼트, 22는 와셔, 23은 너트, 24는 연결클램프, 24a는 장착홈, 25는 정착용클립, 26은 고정핀을 나타낸다.

도2는 본 발명의 제2실시예에 의한 콘크리트 구조물용 보강재를 나타낸다.

이 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 보강재(10b)는 앞서 설명한 제1실시예의 보강재(10a)가 갖는 구성을 모두 갖추게 된다.

다만, 제2실시예에 의한 보강재(10b)는 상기한 제1실시예에 의한 보강재 (10a)의 구성에서, 상기 턴버클(13)과 동일한 구조의 제2턴버클(14)이 상기 와이어로프(11)의 일측 고리부(11a)에 결속되어 더 구비되는 특징이 있다.

이와 같이 2개의 턴버클(13)(14)이 구비되는 보강재(10b)는 보강되는 콘크리트 구조물에서 큰 긴장력이 필요한 구간이나 시공구간이 긴 경우 또는 앵커볼트의 시공오차가 클 경우 유효하게 사용된다.

도3a 및 도3b는 본 발명에 따라 상기와 같이 구성된 제1실시예에 따른 보강재(10a)를 이용하여서 콘크리트 구조물을 보수·보강하는 시공상태도이다.

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

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, 공장 조립된 쇼트피닝 가공 와이어로프(11) 및 스프링 와이어(12)를 시공 길이로 재단한 후, 양측 단부에 와이어조립용 클립(11c) 및 턴버클(13)을 조립하여 다수의 보강재(10a)를 준비한다.

한편, 보강재(10a)는 시공길이를 설정하여 공장에서 완제품으로 미리 제작하거나, 공장 제작된 쇼트피닝 가공 와이어로프(11) 및 스프링 와이어(12)를 준비하여 놓고 현장에서 필요한 시기에 언제든지 와이어조립용 클립(11c) 및 턴버클(13)을 조립하여 사용할 수 있는 것으로, 그것들의 제작시기를 변경하는 것에 의해 본 발명의 기술사상이 달라지지 않는다.

보강재(10a)를 준비한 다음에는 콘크리트 구조물의 주근과 일치하는 방향에서 서로 마주보는 2열을 따라 설계된 간격으로 앵커볼트(21)가 고정될 구멍을 콘크리트 구조물(C)에 천공한 후, 그 구멍들에 앵커볼트(21)를 박아 정착시킨다.

위와 같이 설치한 일측열의 앵커볼트(21)들에 보강재(10a)의 일측 단부에 구비된 와이어로프(11)의 일측 고리부(11a)를 끼우고 와셔(22)와 너트(23)로 너트로 체결한 후, 타측열의 앵커볼트(21)들에 상기 보강재(10a)들의 타측단부에 구비된 턴버클(13)의 원형링부(13c)를 끼우고 와셔(22)와 너트(23)로 체결한다. 보강재 (10a)는 콘크리트 구조물(C)의 주근과 동일한 방향으로 설치한다.

이때, 와이어로프(11)의 일측 고리부(11a) 부근과 턴버클(13)이 연결된 부근의 로드부에 연결클램프(24)를 꽂아서 보강재(10a)를 10∼20줄 단위로 유니트화 시키고, 그 유니트들을 들어 올려서 설치하는 방법으로 작업을 시행한다.

연결클램프(24)는 띠형의 강재에 보강재 장착홈(24a)이 일정간격을 두고 반복적으로 형성된 것으로 미리 제작하여 준비한 다음 사용한다. 이 연결클램프(24)는 보강재들을 연결하여 주어서 설치하기 좋게 유니트화 시키는 역할도 수행하지만, 설치후 보강효과를 높이는 기능도 함께 가진다.

다음으로, 턴버클(13)을 조여 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)를 1차 긴장시킨다.

이후, 긴장시킨 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)의 일정간격마다 정착용 클립(25)을 대고 고정핀(26)을 박아 콘크리트 구조물(C)에 정착시킨다.

그 다음, 앞서 설치한 연결클램프(24)들의 사이에 설계된 간격으로 연결클램프(24)들을 추가하여 보강재(10a)의 로드부에 장착한다.

이후, 인장상태가 느슨해진 보강재(10a)들을 확인해가면서 턴버클(13)을 추가로 조여서 완전한 긴장상태를 확보하여 주며, 몰탈 마감을 위하여 돌출된 부분은 없는지를 확인하고 시정하여 준다.

다음으로, 상기 과정들을 통해 보강재(10a)가 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 충진하여서 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.

도4는 위와 같은 바람직한 시공방법을 슬라브교 또는 연속교 구조물에 적용한 시공예를 나타내고 있으며, 도5는 아치형 터널 구조물에 적용한 시공예를 나타내고 있고, 도6은 4각 박스형태로 이루어지는 암거 또는 지하차도에 적용한 시공예를 나타내고 있으며, 도7a 및 도7b는 PC빔교 또는 철골빔교에 적용한 시공예를 참고로 나타낸다.

도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 보강재(10b)를 이용하여서 콘크리트 구조물을 보수·보강한 시공예를 보여 주고 있다.

이 시공예에 따른 작업과정 및 방법은 앞서 설명한 바람직한 시공방법과 거의 대동소이하며, 다만 이 시공예를 실시함에 있어서는 2개의 턴버클(13)(14)이 구비되어 있는 보강재(10b)를 사용하므로 그 부분의 작업만 바꾸어 실시하면 된다.

즉, 보강재(10b)를 앵커볼트(21)에 걸고서 체결시킬 때, 콘크리트 구조물(C)에 정착한 일·타측열의 앵커볼트(21)들에 보강재(10b)의 양측 단부에 구비된 턴버클(13) 및 제2턴버클(14)의 원형링부(13c)를 끼우고 와셔(22)와 너트(23)로 체결한 다음, 턴버클(13) 및 제2턴버클(14)을 조여 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)를 1차로 긴장시키는 부분만 변경 실시한다.

나머지 작업과정 및 방법은 앞서 설명한 바람직한 시공방법과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.

한편, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법은 앞서 설명한 시공예들 외에도 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, 도9에서 도시하는 바와 같이 먼저 설치된 보강재(10a)들과 직교하면서 격자형태로 겹치는 새 보강재(10a)를 배설하여 집중 보강한 후 몰탈 마감층(M)을 형성하거나, 도10의 도시와 같이 먼저 설치된 보강재들의 사이에 보강재(10a)들을 평행하게 추가로 설치한 후 몰탈 마감층(M)을 형성할 수도 있고, 또는 도9 및 도10에 따른 2가지의 집중보강방법을 함께 병행할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명은 쇼트피닝 처리를 한 스테인리스 스틸제 스프링 와이어의 강성과 와이어로프의 강한 인장력 및 턴버클의 개별조임을 이용하여 보강재의 확실한 긴장과 고강도 몰탈 충진재와의 결합력을 향상시켜 콘크리트 구조물을 보수·보강하는 공법으로서, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 강성에 탄성을 부여한 스프링 와이어가 와이어로프를 감싸므로 보강재의 인장강도와 피로강도가 높다.

둘째, 와이어로프와 스프링 와이어를 쇼트피닝(혹은 샌드 블라스트) 처리하였기 때문에 몰탈 충진재와의 접착력이 좋다.

셋째, 스프링 와이어가 와이어로프를 감싸므로 기본적인 선형을 유지하고 보강재를 턴버클을 이용하여 개별적으로 인장하여 정착시키므로 구조물의 휨과 인장에 효율적으로 대처하면서 콘크리트 구체에 결합할 수 있으며, 시공면 상태에 따른 인장재의 굴곡과 휨이 적다.

넷째, 공장 반조립 및 현장 반조립을 통해 보강재를 완성할 수 있으므로 시공이음이 없이 장구간을 시공할 수 있다.

다섯째, 재단조립된 보강재의 양단을 앵커볼트에 걸어서 너트로 체결하고 턴버클을 이용해 긴장하기만 하면 설치가 완료되므로 시공이 용이하고 신속하며, 인발되거나 전단파괴의 우려가 적고, 턴버클 조임으로 마감길이의 시공오차를 줄일 수 있다.

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

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

Claims (7)

1. 소정의 길이를 가지며, 양측 단부를 2겹으로 말아서 결착시키는 와이어조립용 클립(11c)에 의해 원형으로 폐쇄된 일·타측 고리부(11a)(11b)를 형성하고 있는 와이어로프(11);

   상기 와이어로프(11)의 바깥 둘레를 따라 코일 형태로 감겨져 그 양측 단부가 상기 와이어로프(11)의 양측 단부에 고정되고, 하중에 대응하여 압축응력을 가하는 스프링 와이어(12);

   상기 와이어로프(11)의 타측 고리부(11b)에 결속되며, 그 자유단부에 원형링부(13c)가 형성되고, 길이가 신축되면서 상기 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)에 인장력을 부여하게 되는 턴버클(13);

   상기 와이어로프(11)의 일측고리부(11a)와 턴버클(13)의 원형링부(13c)에 각각 끼워지면서 보수하고자 하는 콘크리트 구조물(C)에 박히는 1쌍의 앵커볼트(21);

   상기 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)의 외주를 감싸면서 일정간격마다 장착되는 다수의 정착용 클립(25);

   상기 정착용 클립(25)을 상기 콘크리트 구조물(C)에 박아서 고정시키는 고정핀(26);

   상기 와이어조립용 클립(11c)·와이어로프(11)·스프링 와이어(12)·턴버클 (13)·앵커볼트(21)·정착용 클립(25) 및 고정핀(26)을 피복하면서 상기 콘크리트 구조물(C)의 표면에 부착되는 몰탈 마감층(M);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재.
2. 소정의 길이를 가지며, 양측 단부를 2겹으로 말아서 결착시키는 와이어조립용 클립(11c)에 의해 원형으로 폐쇄된 일·타측 고리부(11a)(11b)를 형성하고 있는 와이어로프(11);

   상기 와이어로프(11)의 바깥 둘레를 따라 코일 형태로 감겨져 그 양측 단부가 상기 와이어로프(11)의 양측 단부에 고정되고, 하중에 대응하여 압축응력을 가하는 스프링 와이어(12);

   상기 와이어로프(11)의 타측 고리부(11b)와 일측 고리부(11a)에 각각 결속되며, 그 자유단부에 원형링부(13c)가 형성되고, 길이가 신축되면서 상기 와이어로프 (11)와 스프링 와이어(12)에 인장력을 부여하게 되는 턴버클(13) 및 제2턴버클 (14);

   상기 턴버클(13) 및 제2턴버클(14)의 원형링부(13c)들에 각각 끼워지면서 보수하고자 하는 콘크리트 구조물(C)에 박히는 1쌍의 앵커볼트(21);

   상기 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)의 외주를 감싸면서 일정간격마다 장착되는 다수의 정착용 클립(25);

   상기 정착용 클립(25)을 상기 콘크리트 구조물(C)에 박아서 고정시키는 고정핀(26);

   상기 와이어조립용 클립(11c)·와이어로프(11)·스프링 와이어(12)·턴버클 (13)·제2턴버클(14)·앵커볼트(21)·정착용 클립(25) 및 고정핀(26)을 피복하면서 상기 콘크리트 구조물(C)의 표면에 부착되는 몰탈 마감층(M);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 와이어로프(11) 및 스프링 와이어(12)는 고속으로 분사되는 작은 쇠구슬들을 재료표면에 충돌시켜 압축응력을 부여하는 쇼트피닝(Shot Peening) 처리를 통해 인장강도 및 피로강도가 증가된 것을 특징으로 하는 와이어로프와 스프링을 복합한 콘크리트 구조물용 보강재.
4. a) 보수하고자 하는 콘크리트 구조물(C) 표면의 중성화·열화된 부분을 치핑 또는 그라인딩을 통해 제거하고 고압 물세척을 한 후, 구체표면강화제를 도포하여 주는 단계;

   b) 제1항의 구성을 갖는 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)및 턴버클(13)로 이루어진 보강재(10a)를 시공길이로 다수 조립하여 준비하는 단계;

   c) 상기 보강재(10a)의 길이에 맞춘 2열을 따라 보강재(10a)들이 이웃할 설계간격을 두고 앵커볼트(21)가 고정될 구멍들을 상기 콘크리트 구조물(C)에 천공한 후, 앵커볼트(21)들을 박아 설치하는 단계;

   d) 상기 c)단계에서 설치한 일·타측열의 앵커볼트(21)들에 각각 상기 보강재(10a)의 일측 단부에 구비된 와이어로프(11)의 일측 고리부(11a)와 타측단부에 구비된 턴버클(13)의 원형링부(13c)를 끼우고 와셔(22)와 너트(23)로 체결한 다음, 상기 턴버클(13)을 조여 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)를 1차 긴장시키는 단계;

   e) 상기 d)단계에서 긴장시킨 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)의 일정간격마다 정착용 클립(25)을 대고 고정핀(26)을 박아 콘크리트 구조물(C)에 정착시킨 다음, 턴버클(13)을 추가로 조여서 긴장력을 보정하는 단계;

   f) 상기 단계들을 통해 보강재(10a)가 설치된 구간의 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.
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) 제2항의 구성을 갖는 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)와 턴버클(13) 및 제2턴버클(14)로 이루어진 보강재(10b)를 시공길이로 다수 조립하여 준비하는 단계;

   c) 상기 보강재(10b)의 길이에 맞춘 2열을 따라 보강재(10b)들이 이웃할 설계간격을 두고 앵커볼트(21)가 고정될 구멍들을 상기 콘크리트 구조물(C)에 천공한 후, 앵커볼트(21)들을 박아 설치하는 단계;

   d) 상기 c)단계에서 설치한 일·타측열의 앵커볼트(21)들에 각각 상기 보강재(10b)의 양측 단부에 구비된 턴버클(13) 및 제2턴버클(14)의 원형링부(13c)를 끼우고 와셔(22)와 너트(23)로 체결한 다음, 상기 턴버클(13) 및 제2턴버클(14)을 조여 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)를 1차 긴장시키는 단계;

   e) 상기 d)단계에서 긴장시킨 와이어로프(11)와 스프링 와이어(12)의 일정간격마다 정착용 클립(25)을 대고 고정핀(26)을 박아 콘크리트 구조물(C)에 정착시킨 다음, 턴버클(13) 또는 제2턴버클(14)을 추가로 조여서 긴장력을 보정하는 단계;

   f) 상기 단계들을 통해 보강재(10b)가 설치된 구간의 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. 제4항 또는 제5항에 있어서, 띠형의 강재에 보강재 장착홈(24a)이 일정간격을 두고 반복적으로 형성되는 연결클램프(24)를 준비하고, 상기 d)단계와 e)단계 작업중 상기 보강재(10a,10b)들의 일정간격마다 상기 연결클램프(24)를 직교시키면서 보강재(10a,10b)들을 10∼20줄 단위로 상기 장착홈(24a)에 꽂아 연결시켜 주는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 콘크리트 구조물(C)의 중심부·균열발생부 및 취약부는 상기 e)단계를 수행하고 나서, 먼저 설치된 상기 보강재(10a,10b)들과 직교하면서 격자형태로 겹치는 새 보강재(10a,10b)를 상기 c)∼e)단계와 같은 방법으로 배설하여 집중 보강한 후, 상기 f)단계를 수행함을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수·보강 공법.