KR100666028B1 - 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 등으로 제작되는 구조물의 보강재로써 롤 형태로 감아 운반할 수 있으며, 구조물이 연성파괴 되도록 고안된 FRP 보강재에 관한 것으로서, 직선형태로 제작된 내부소선 주위에 스파이럴 형태로 제작된 외부소선을 서로 비부착상태로 꼬아 배치시키거나, 직선형태로 제작된 내부소선을 외부소선이 비부착 상태로 꼬아져 감싸면서 배치되고, 상기 외부소선이 꼬아져 감싸진 상태를 유지하도록 FRP 보강재의 길이방향으로 이격되어 다수의 결속부를 둔 섬유보강폴리머 보강재 및 그 제작방법에 관한 것이다.

혼성 FRP 보강재, 연성파괴, 유연성

Description

유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재 및 그 제작방법{Fiber Reinforced Polymer with Flexibility And the Making Method}

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 종래의 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재를 도시한 것이며,

도 1d는 종래의 원형 리브 및 마디가 형성된 이형돌기가 감싸진 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재를 도시한 것이며,

도 1e는 종래의 일체화된 꼬아진 형태의 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재를 도시한 것이다.

도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d는 본 발명의 FRP 보강재를 만드는 제작과정의 예를 차례대로 도시한 것이며,

도 2e는 본 발명의 FRP 보강재의 단면도를 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 내부소선이 중공관인 FRP 보강재를 사시도 및 단면도로 도시한 것이다.

도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 내부소선 및 스파이럴 외부소선에 의한 FRP 보강재를 만드는 제작과정의 예 및 단면도를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: FRP 보강재

110,140: 내부소선

120,121,122,123,124,125,126: 외부소선

130:결속부

150,151,152,153,154,155,156:스파이럴 외부소선

200:중공관형태의 내부소선 300:코팅재

400:마감결속부

본 발명은 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재 및 그 제작방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 철근콘크리트 구조물을 포함하는 구조물 내부 또는 외부에 설치되어 구조물에 작용하는 외부하중에 대하여 구조물이 연성파괴거동 할 수 있으며, 롤(Roll) 형태로 감아 운반할 수 있는 구조물용 섬유보강폴리머 보강재 및 그 제작방법에 관한 것이다.

종래의 콘크리트 구조물에서 콘크리트(Concrete)는 압축에는 강하지만 인장에는 약하기 때문에, 인장응력이 발생하는 부위에 통상 철근을 배치시켜 인장응력을 부담하도록 하고 있다. 즉, 콘크리트에 작용하는 인장응력을 철근이 부담하도록 함으로써, 콘크리트와 철근 각각의 재료적 특성을 최대한 이용하는 콘크리트 구조물 설계 및 제작방법이 현재 이용되고 있다.

이러한 콘크리트 구조물에 사용되는 철근은 압축강도 및 인장강도가 크고, 가공이 비교적 용이한 물성을 가지고 있어 콘크리트 보강재로서 폭넓게 활용되고 있는데, 외부하중에 의해 항복된 이후 추가적인 응력 부담 없이 변형률이 증가하는 연성적 파괴거동 특성을 나타내므로, 콘크리트에 배근되는 철근량을 조절하여 콘크리트 구조물의 취성파괴를 방지할 수 있다.

이러한 장점에도 불구하고, 철근은 콘크리트 피복의 손상 등의 이유로 외부에 노출되는 경우 부식이 용이하게 진행되어, 구조물의 내구성이 저하될 수 있어 구조물 안전에 심각한 영향을 끼칠 여지가 많고, 중량이 상당히 크므로 운반 및 설치에 많은 노력과 비용이 요구되는 문제점이 있었다.

이에 이러한 철근을 대체할 수 있는 콘크리트 구조물의 보강재 개발이 요구되었으며, 이러한 요구를 충족시켜줄 수 있는 것 중의 하나가 섬유강화폴리머(Fiber Reinforced Polymer)로 제조된 보강재(이하 “FRP 보강재")이다.

상기 FRP 보강재는 경량이며, 부식되지 않으며, 강도가 크고, 절연성이 우수하여 현재 콘크리트 보강재로써 다양한 형태로 개발되어 실용화되고 있다. 통상 FRP 보강재에 사용되는 복합섬유는 탄소섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 등이 있다.

특히 콘크리트 구조물용 보강재로 이용되는 FRP 보강재의 경우 그 이용형태 및 적용대상에 따라 다양한 적용공법이 개발되어 왔는데, 쉬트(Sheet)형 또는 판(laminate)형 및 철근과 같은 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재가 이에 해당한다.

도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 특히 상용화된 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재를 도시한 것이다.

도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e는 특히 직조된 이형돌기를 가지는 상 용화된 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재를 도시한 것이다.

도 1a의 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재(10)는 일정한 공칭직경을 가지면서, 미도시된 내부심재의 외피에 콘크리트와의 부착력을 향상시키기 위하여 나선형 거친면(11)이 직조(Braiding)되어 형성되도록 한 것이며,

도 1b의 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재(20)는 일정한 공칭직경을 가지면서, 미도시된 내부심재 외피에 규사를 포함하는 뿜칠재를 형성시켜 일종의 요철면(21)이 형성되도록 한 것이며,

도 1c의 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재(30)는 일정한 공칭직경을 가지면서, 내부심재의 외피에 새끼줄을 꼬듯이 직조물(31)을 보강재 외부표면에 형성시킨 것이며,

도 1d의 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재(40)는 내부심재(43)의 외피에 마디(41)와 리브(42)가 일체로 형성된 원형 합성수지로 제조된 이형돌기가 감싸져 형성되도록 한 것이며,

도 1e의 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재(50)는 특히 소선형태로 다수의 소선(51,52,53,54,55,56)을 꼬아 마치 PC강재의 일종인 강연선(Strand)의 형태로 제작된 것이 소개된 바 있다.

하지만, 이러한 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재 생산을 위하여 인발성형(Pultrusion), 블레이딩(Braiding) 또는 와인딩(Winding), 알티엠(RTM, Resin Transfer Moulding) 기법 등이 사용되고 있으나, 공통적으로 내부심재(통상 유리섬유) 또는 소선을 열경화성 수지(비닐에스터, 에폭시)에 의하여 일체로 고정, 결합 시켜 마치 철근과 같은 형태로 제조됨에 따라, 공칭직경이 10mm 이상만 되어도 자체 휨 강성이 상대적으로 증가되어, 롤(Roll) 형태로 감아 현장에 반입하는 것이 거의 불가능하여, 통상은 철근(Steel Bar)과 같이 적정 길이로 절단 가공한 다음, 현장에서 겹이음 또는 커플러와 같은 보조적인 연결구를 사용하여 필요한 길이의 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재로서 이용해야 한다는 문제점이 있었다.

이에 운반에 있어 중량이 가벼움에도 불구하고 운반능력이 매우 제한되어 사용성이 떨어지고, 비교적 고가인 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재 사용을 꺼리게 하는 요인으로 작용할 수 있다는 문제점이 있었다.

또한 종래의 이형철근의 마디 및 리브에 의한 이형돌기의 경우에는 동일한 강재로서 철근 외부표면에 일체로 형성되므로 전단강도를 충분히 확보할 수 있으므로 콘크리트 부착강도 확보에 있어 유리하나, 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재의 경우, 통상 합성수지 또는 직조물로 형성되는 이형돌기에 있어서 FRP로 제조되는 내부심재와의 부착에는 큰 문제는 없지만 이러한 부착에 의한 전단강도가 낮을 수밖에 없어 콘크리트와의 부착강도를 궁극적으로 충분히 확보하기에는 부족함이 있는바, 결과적으로 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재의 연결 이음부가 구조적으로 문제될 소지가 매우 커질 수밖에 없다는 점이 지적되었고,

이러한 바(Bar or Rod)형 FRP 보강재가 사용되는 콘크리트 구조물의 경우 휨 부재로서 취성파괴거동을 할 수 있어 자칫 콘크리트 구조물 보강재로서의 기능을 효과적으로 대체시킬 수 없을 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 롤 형태로 운반이 가능하도록 휨 강성을 낮추어 제작할 수 있는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재 및 그 제작방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물 보강재로서 구조물의 연성파괴거동을 가능하도록 할 수 있는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재 및 그 제작방법을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재(이하 “FRP 보강재”)를 그 제작방법을 기준으로 도면에 도시된 실시예1, 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

<실시예 1>

상기 실시예 1에 의한 FRP 보강재는

내부소선을 감싸도록 배치된 외부소선을 포함하는 구조물용 섬유보강폴리머 보강재(100)에 있어서,

섬유보강폴리머 재질의 내부소선(110);

상기 내부소선 둘레에 길이방향으로 배치되되 내부소선(110) 둘레에 나선형태로 꼬아져 감싸도록 비틀어 배치된 섬유보강폴리머 재질의 소선으로서, 상기 각 소선(121,122,123,124,125,126)과 내부소선(110) 외주면 및 상기 각 소선 들( 121,122,123,124,125,126)의 접촉부(A, B)가 비부착 상태로 유지된 외부소선(120);

상기 외부소선(120)의 배치형태를 유지시키기 위하여 적어도 내부소선과 외부소선의 양 단부를 포함하는 외부소선들을 감싸면서 서로 이격되어 설치된 결속부 (130);를 포함하도록 구성되며,

그 제작방법은, 내부소선을 감싸도록 배치된 외부소선을 포함하는 구조물용 섬유보강폴리머 보강재(100)를 제작함에 있어서,

섬유보강폴리머 재질인 직선형태의 내부소선(110) 둘레에 섬유보강폴리머 재질의 외부소선(120) 다수를 길이방향으로 배치시키되, 상기 각 외부소선(120; 121,122,123,124,125,126)과 내부소선(110) 외주면 및 외부소선들( 121,122,123,124,125,126)과의 접촉부(A,B)를 비부착 상태로 유지시키고,

상기 외부소선(120)이 내부소선(110)을 나선형태로 꼬아져 감싸도록 외부소선을 비틀어 배치시키고,

상기 외부소선의 꼬아져 감싸진 배치형태를 유지시키기 위하여 적어도 내부소선과 외부소선의 양 단부를 포함하는 이격된 압착밴드를 포함한 결속부(130)를 형성되도록 한다.

이러한 본 발명의 실시예 1에 의한 FRP 보강재(100)는 도 1e와 같이 다수의 소선이 꼬아져 형성시킨 FRP 보강재 제작방법을 기본적으로 취하게 된다.

그 이유는 꼬아진 소선 형태가 아닌 통상의 봉(Bar) 형태로 FRP 보강재를 제작한다면 휨 강성을 낮추는 방법은 그 공칭직경을 낮추는 방법 밖에 없으나 이러한 공칭직경의 감소에 의하여 휨 강성을 낮추는 방법에는 한계가 있을 수밖에 없기 때문이다.

또한 통상의 제작방법과 같이, 다수의 소선을 꼬아 형성시키되 에폭시 수지와 같은 접착제로 각 소선을 일체로 부착시키는 형태로 제작하게 되면 서로 부착된 소선들은 봉 형태의 FRP 보강재와 다름없어 역시 휨 강성을 낮춤에 있어 한계가 있을 수밖에 없었다.

이에 본 발명은 소선들이 서로 비부착 상태로 서로 꼬아져 배치되도록 하는 것에 그 핵심적 기술적 특징이 있다고 할 수 있다.

즉, 각 소선들이 서로 비부착 상태에서 서로 꼬아지도록 하면 각 소선은 상대적으로 휨 강성이 작아, 동일 단면적의 일체로 제작된 봉 형태의 FRP 보강재와 비교하여 전체 소선들을 롤(Roll) 형태로 충분히 감을 수 있을 정도의 낮은 휨 강성을 나타내게 되며, 서로 꼬아져 있으므로 각 소선은 휘어진 상태에서도 바 형태를 유지할 수 있게 될 뿐만 아니라,

소선을 꼬아 배치시키는 경우 이러한 꼬아진 형태의 소선은 단순히 길이방향으로 직선형태로 배치되는 것과 비교하여 FRP 보강재에 가해지는 전단력에 보다 효율적으로 대응할 수 있으며, 동일한 양을 기준으로 보다 큰 파단신율을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

이에 먼저, 도 2a 및 도 2b와 같이, 섬유보강폴리머 재질인 직선형태의 소정의 길이를 가진 내부소선(110) 둘레에 섬유보강폴리머 재질의 외부소선(120) 다수를 길이방향으로 배치시키게 된다.

내부소선(110) 및 외부소선(120)은 동일한 직경으로 제작되며 내부가 충진된 봉 형태의 소선에 해당되며,

직선형태의 내부소선(110)을 가운데 위치시키고, 그 주위를 6개의 외부소선(121,122,123,124,125,126)이 길이방향으로 감싸도록 위치시키게 된다.

이때, 내부소선(110)의 외피와 외부소선(120)이 접하는 부위를 접촉점1(A)로 보고, 각 외부소선(121,122,123,124,125,126)끼리 서로 접하는 부위를 접촉점2(B)로 보면, 상기 접촉점 1, 2는 비부착 상태로 유지시킴으로서, 내부소선과 외부소선, 외부소선끼리 서로 접하되 비 부착 상태를 유지하도록 한다.

이러한 비부착 상태에 있는 내, 외부 소선들은 일정한 휨에 있어 개별적으로 작용하기 때문에 내, 외부 소선들이 부착된 상태와 비교하여 상대적으로 작은 휨 강성을 가지는 효과를 가지므로, 결과적으로 동일단면적의 내부소선 및 외부소선이 서로 부착되어 일체로 작용하는 FRP 보강재에 의한 휨 강성보다 훨씬 작은 휨 강성이 발현됨으로서 롤(Roll) 형태로 보빈(Bobbin)에 감을 수 있을 정도의 휨 강성을 가질 수 있게 된다.

이때, 내부소선(110)과 외부소선(120)은 동일한 FRP 재질로 제작할 수 있으나, 적어도 내부소선의 경우 FRP 재질로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후술되는 바와 같이 중공관 형태로의 제작도 가능하다.

다음으로는, 도 2c와 같이, 외부소선(120)의 예컨대, 양 단부를 서로 반대방향으로 비틀어 외부소선(120)을 서로 꼬아지도록 하면, 내부소선(110)을 중앙에 두고, 외부소선(120)은 일정한 꼬임 각도를 가지고 서로 꼬아져 내부소선(110)을 감싸되, 꼬아져 배치된 상태가 된다.

이때 외부소선(120)은 꼬아져 있어 서로 위치가 구속되어 있기 때문에 설사 외부소선 전체의 휨 강성은 다소 증가될 여지도 있으나, 도 2b와 같이 서로 비부착 상태를 그대로 유지하고 있기 때문에, 각 외부소선의 전체 휨 강성 증가는 미소한 증가에 그치고, 내부소선과는 계속 비부착 상태를 유지하고 있어 전체적으로 동일단면적의 내부소선 및 외부소선이 서로 부착되어 일체로 작용하는 FRP 보강재에 의한 휨 강성보다 작은 휨 강성이 발현되어 롤(Roll) 형태로 감을 수 있을 정도가 될 수 있다.

다음으로는 내부소선(110)을 꼬아 감싸고 있는 각 외부소선(120)의 상태 즉, 꼬아진 상태를 유지시킬 필요가 있게 된다.

본 발명에서는 이러한 상태유지를 결속부(130)에 의하여 가능하도록 한다. 이러한 결속부(130)는 간단하게는 도 2d와 같이 꼬아진 외부소선의 단부를 내부소선과 함께 결속시키는 형태가 될 수 있다. 또한 상기 결속부는 서로 이격되어 FRP 보강재의 중간 중간에 위치하도록 할 수 있다.

예컨대, 이러한 결속은 압착밴드를 이용하여 외부소선과 내부소선을 압착하여 서로 결속되도록 한다.

예컨대, 길이방향으로 다수의 이격된 FRP 보강재 중간 중간에 결속부(130)를 둔다면 외부소선의 꼬아진 상태를 계속 유지시킬 수 있게 되어 길이가 길게 생산된 FRP 보강재라도 결속부를 통해 롤 형태로 감아 운반할 수 있게 된다.

또한 도 2e와 같이 FRP 보강재 외부, 정확하게는 외부소선 외피 일부를 규사를 포함한 코팅재(300)를 형성시키는 경우 추후 콘크리트와의 부착력을 향상시킬 수 있게 된다.

이러한 FRP 보강재는 건축물 또는 교량용 거더와 같이 인장력을 받는 콘크리트 구조물 내부에 매설되도록 설치되어 인장응력을 받게 되는데, 이러한 인장응력 은 내부소선과 외부소선으로 이루어진 단면적으로 저항하게 되므로 인장응력에 있어 전혀 단면손실이 발생하지는 않게 된다.

상기 내부소선(110)의 경우 도 3a와 같이 중앙에 배치되며, 그 둘레에 형성된 외부소선보다 항복강도가 낮아 외부하중에 대하여 외부소선보다 먼저 항복되어, 추가적인 응력부담 없이 변형률이 증가되는 구조용 강재의 재료적 특성을 가지도록 중공관(Pipe)형태의 내부소선(200)으로 형성되도록 할 수 있다.

이러한 중공관 형태의 내부소선(200)은 외부하중을 부담하면서 직경방향으로 발생하여 전해지는 내부압력에 의하여 국부적인 좌굴 등과 같이 그 단면적이 작아지는 물리적 변형(직경 또는 두께의 감소 등과 같은 단면적 감소)이 가능하다면 섬유보강폴리머(FRP), 금속, 비금속 강재를 모두 포함하며, 원형, 사각형 그 형상에 있어 달리 제한이 없다.

바람직하게는 이러한 중공관 형태의 내부소선(200)으로서 속이 빈 원형 강관 또는 가로방향이 더 긴 타원형 강관을 사용하면, 강재의 재료적 특성 및 국부좌굴과 같은 물리적 변형을 용이하게 확보할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에서 중공관 형태의 내부소선(200)은 작용하는 외부하중이 중공관 형태의 내부소선(200)의 항복강도에 도달하면서 발생되는 항복단계 이후 추가적인 응력부담 없이 변형률이 증가됨으로서 외부하중에 대해 FRP 보강재가 연성거동을 가능케 하는 역할을 하며, 강재를 재질로 하는 경우 일종의 혼성 FRP 보강재 역할을 하게 된다.

나아가, 중공관 형태의 내부소선(200)의 항복이 완료된 후, 작용하는 외부하 중을 중공관 형태의 내부소선을 감싸고 있는 외부소선(120)이 부담하는 단계에서, 중공관 형태의 내부소선(200)은 상기 외부소선으로부터 직경방향으로 전달되는 내부압력에 의해 그 두께 또는 직경이 감소되는 물리적 변형 즉, 단면적감소에 의하여 중공관 형태의 내부소선을 둘러싸고 있는 외부소선의 단면적이 자연스럽게 감소되도록 함으로서, 외부소선이 외부하중에 의해 응력을 추가로 부담하지 않고서도 변형률이 증가되도록 하는 역할을 가진다.

즉, 본 발명의 중공관 형태의 내부소선(200)은 그 자체의 재료적 특성(항복 후 응력부담 없이 변형률 증가) 및 물리적 형상변형(전달되는 내부압력에 의한 단면적 또는 직경감소)에 의하여 혼성 FRP 보강재가 외부하중에 대한 거동이 연성파괴거동으로 유도되도록 하는 기능을 가질 수 있게 된다.

추가적으로 도 3b와 같이 중공관 형태를 포함한 내부소선(200) 및 외부소선(120)으로 구성된 FRP 보강재 외부 정확하게는 외부소선 외피 일부에 규사를 포함한 코팅재(300)를 형성시키는 경우 추후 콘크리트와의 부착력을 향상시킬 수 있게 된다.

<실시예 2>

본 발명의 실시예 2에 의한 FRP 보강재는

내부소선을 감싸도록 배치된 외부소선을 포함하는 구조물용 섬유보강폴리머 보강재(100)에 있어서,

섬유보강폴리머 재질의 내부소선(140);

상기 내부소선(140) 둘레에 길이방향으로 배치되되, 내부소선(140) 주위를 서로 꼬아 배치시킨 섬유보강폴리머 재질의 스파이럴 소선으로서, 상기 각 소선(150; 151,152,153,154,155,156)과 내부소선(140) 외주면 및 상기 각 소선들( 151,152,153,154,155,156)의 접촉부(A,B)가 비부착 상태로 유지된 외부소선(150);을 포함하도록 구성되며,

그 제작방법은,

섬유보강폴리머 재질인 직선형태의 내부소선(140) 주위를, 콘크리트와의 부착성능을 향상시키기 위해 표면에 규사를 포함하는 코팅층(151)이 외피의 일부에 형성된 섬유보강폴리머 재질의 스파이럴 외부소선(150)을 서로 꼬아 배치시키되, 상기 각 외부소선(150; 151,152,153,154,155,156)과 내부소선(140) 외주면 및 외부소선들( 151,152,153,154,155,156)과의 접촉부(A,B)를 비부착 상태로 유지시켜 제작되도록 한다.

본 발명의 실시예 2에 의한 FRP 보강재(100)는 실시예 1과 비교하여 가장 큰 차이점은 외부소선(150;151,152,153,154,155,156)이 스파이럴 형태를 취한다는 점이며, 이러한 스파이럴 형태의 외부소선(150)을 이용함으로서 실시예 1과는 달리 결속부(130) 없이도 외부소선의 꼬아진 형태를 유지할 수 있다는 점이다.

이에 실시예 2에 의한 본 발명은 외부소선(150)인 스파이럴 소선들이 서로 비부착 상태에서 내부소선 둘레에 꼬아 배치되는 것에 그 핵심적 기술적 특징이 있다고 할 수 있다.

이에 먼저, 도 4a와 같이, 섬유보강폴리머 재질의 소정의 길이를 가진 직선 형태의 내부소선(140) 둘레에 역시 섬유보강폴리머 재질의 스파이럴 외부소선 (150;151,152,153,154,155,156) 다수를 길이방향으로 배치시키게 된다.

이때 스파이럴 외부소선들(151,152,153,154,155,156)은 통상 직선상태가 아닌 다소 감아져 휘어진 상태를 유지하는 것이 일반적이며, 내부소선(140) 및 외부소선(150) 모두 동일한 직경으로 제작되며, 직선형태의 내부소선(140)을 가운데 위치시키고, 그 주위를 스파이럴 형태의 6개의 외부소선(151,152,153,154,155,156)이 길이방향으로 배치되도록 하게 된다.

상기 스파이럴 외부소선의 제작은 예컨대, 내부소선(140) 둘레에 실시예 1과 같이 서로 꼬아져 배치되도록 한 상태에서 외부소선(150)을 풀어줌으로서 제작할 수 있다. 이러한 꼬아짐 및 풀어줌 공종을 통해 잔류변형이 남아 있어 통상 직선형태가 아닌 다소 감아져 휘어진 형태를 취할 수 있게 되며, 이로서 외부소선들의 외주면 표면은 서로 꼬아진 잔류변형 형태가 남아있게 된다.

이때, 미도시 하였지만 내부소선(140)의 외피와 외부소선(150)이 접하는 부위인 접촉점1(A) 및 각 외부소선(151,152,153,154,155,156)이 서로 접하는 부위인 접촉점2(B)도 실시예 1과 같이 비 부착 상태를 유지시키게 된다.

다음으로는, 도 4b와 같이, 내부소선(140)을 중앙에 두고, 외부소선(150)은 일정한 꼬임 각도를 가지고 서로 꼬아져 내부소선(140)을 감싸도록 형성시키게 된다. 이는 실시예 1과 유사하다.

이때 스파이럴 형태의 외부소선(150)은 꼬아져 있는 상태를 실시예 1과는 달리 결속부(130)가 없어도 그대로 유지될 수 있음에 특징이 있는데, 이는 각 소선들이 스파이럴 형태로 제작되어 일단 꼬아진 후에는 원래의 형태로 복원되는 복원력 이 현저히 낮아지기 때문이다.

이에, 실시예 2에 있어서는 단지 FRP 보강재의 단부 마감을 위하여 도 4c와 같이 단순 밴드인 마감결속부(400)를 두는 정도로 처리하게 되며, 실시예 1과는 달리 상기 마감결속부에 의한 결속은 압착 결속이 아닌 단순 마감용 결속 정도라고 할 수 있다.

역시 도 4d와 같이 FRP 보강재 외부, 정확하게는 외부소선(150) 외피 일부를 규사를 포함한 코팅재(300)를 형성시키는 경우 추후 콘크리트와의 부착력을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 코팅재(300)는 외부소선(150) 제작당시 형성시키는 것이 바람직하며, 뿜칠방식으로 형성시키는 것이 통상적이다.

본 발명의 실시예 1과 실시예 2에 의한 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재 제작방법에 의하면, 연속 생상된 FRP 보강재를 롤(Roll) 형태로 감아 운반하는 것이 가능하므로 종래와 같이 현장에서 FRP 보강재를 겹칩 이음 하거나 연결구를 이용하여 연결시킬 필요가 없어 불필요한 가공공종을 생략할 수 있으므로 그 운반성 및 시공성을 대폭 향상시킬 수 있게 되며, 공종단축을 인한 경제성을 확보할 수 있어 고가의 FRP 보강재 이용을 용이하게 유도할 수 있게 된다.

또한 내부소선을 중공관 형태로 하는 경우 콘크리트 구조물의 건설 시, 철근 또는 강연선을 대체할 수 있는 보강재로서 이용함에 있어 인장응력을 부담하게 되고, 그 파괴거동을 연성파괴거동으로 유도할 수 있다. 나아가 콘크리트 구조물의 처짐이 발생하여 이러한 처짐을 보상할 수 있는 구조물 보강재로 이용하는 것이 가 능하다. 앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (9)

1. 내부소선을 감싸도록 배치된 외부소선을 포함하는 구조물용 섬유보강폴리머 보강재에 있어서,

   섬유보강폴리머 재질의 내부소선;

   상기 내부소선 둘레에 길이방향으로 배치되되 내부소선 둘레에 나선형태로 꼬아져 감싸도록 비틀어 배치된 섬유보강폴리머 재질의 소선으로서, 상기 각 소선과 내부소선 외주면 및 상기 각 소선 들의 접촉부(A,B)가 비부착 상태로 유지된 외부소선;

   상기 외부소선의 배치형태를 유지시키기 위하여 적어도 내부소선과 외부소선의 양 단부를 포함하는 외부소선들을 감싸면서 서로 이격되어 설치된 결속부;를 포함하며, 상기 내부소선은 직선형태의 내부가 충진된 봉 또는 중공관으로 형성시키되, 상기 중공관은 섬유보강폴리머, 금속, 비금속관 중 어느 하나로 제작되며, 외부소선보다 항복강도가 낮도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재.
2. 내부소선을 감싸도록 배치된 외부소선을 포함하는 구조물용 섬유보강폴리머 보강재에 있어서,

   섬유보강폴리머 재질의 내부소선;

   상기 내부소선 둘레에 길이방향으로 배치되되, 내부소선 주위를 서로 꼬아 배치시킨 섬유보강폴리머 재질의 스파이럴 소선으로서, 상기 각 소선과 내부소선 외주면 및 상기 각 소선들의 접촉부(A,B)가 비부착 상태로 유지된 외부소선;을 포함하며, 상기 내부소선은 직선형태의 내부가 충진된 봉 또는 중공관으로 형성시키되, 상기 중공관은 섬유보강폴리머, 금속, 비금속관 중 어느 하나로 제작되며, 외부소선보다 항복강도가 낮도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재.
3. 삭제
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 결속부는 결속부위만 내부소선과 외부소선이 서로 결속되도록 압착밴드 또는 단순히 단부마감처리를 위한 밴드를 이용하여 형성되며, 상기 압착밴드 또는 밴드는 외부소선의 표면에 적어도 내부소선과 외부소선의 양 단부를 포함하여 다수가 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외부소선의 표면에는 콘크리트의 부착성능을 향상시키기 위한 규사를 포함하는 코팅층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 내부소선 1개의 주위를 따라 6개의 외부소선이 배치되는 것을 특징으로 하는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재.
7. 내부소선을 감싸도록 배치된 외부소선을 포함하는 구조물용 섬유보강폴리머 보강재를 제작함에 있어서,

   섬유보강폴리머 재질인 직선형태의 내부소선 둘레에 섬유보강폴리머 재질의 외부소선 다수를 길이방향으로 배치시키되, 상기 각 외부소선과 내부소선 외주면 및 외부소선들과의 접촉부(A,B)를 비부착 상태로 유지시키고,

   상기 외부소선이 내부소선을 나선형태로 꼬아져 감싸도록 외부소선을 비틀어 배치시키고,

   상기 외부소선의 꼬아져 감싸진 배치형태를 유지시키기 위하여 적어도 내부소선과 외부소선의 양 단부를 포함하는 이격된 압착밴드를 포함한 결속부를 형성시켜, 상기 내부소선 및 외부소선에 의한 휨 강성을 낮춤으로서 꼬아진 형태의 섬유보강폴리머 구조물 보강재를 제작하되, 상기 내부소선은 직선형태의 내부가 충진된 봉 또는 중공관으로 형성시키되, 상기 중공관은 섬유보강폴리머, 금속, 비금속관 중 어느 하나로 제작되며, 외부소선보다 항복강도가 낮도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재 제작방법.
8. 섬유보강폴리머 재질인 직선형태의 내부소선 주위를, 콘크리트와의 부착성능을 향상시키기 위해 표면에 규사를 포함하는 코팅층이 외피의 일부에 형성된 섬유보강폴리머 재질의 스파이럴 외부소선을 서로 꼬아 배치시키되, 상기 각 외부소선과 내부소선 외주면 및 외부소선들과의 접촉부(A,B)를 비부착 상태로 유지시켜, 상기 내부소선 및 외부소선에 의한 휨 강성을 낮춤으로서 꼬아진 형태의 섬유보강폴리머 구조물 보강재를 제작하되, 상기 내부소선은 직선형태의 내부가 충진된 봉 또는 중공관으로 형성시키되, 상기 중공관은 섬유보강폴리머, 금속, 비금속관 중 어느 하나로 제작되며, 외부소선보다 항복강도가 낮도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유연성이 구비된 섬유보강폴리머 보강재 제작방법.
9. 삭제

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