KR100677846B1 - Curving Fiberboard - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘크리트구조물의 보강에 사용되는 섬유판에 대한 것이다. 좀더 상세하게는 보강대상 콘크리트에 압축응력을 도입하여 보강하는 프리스트레스싱 보강공법에 주로 사용되는 섬유판에 관한 것이다.The present invention relates to a fiber board used to reinforce a concrete structure. More specifically, the present invention relates to a fiber board mainly used in the prestressing reinforcement method for reinforcing by introducing compressive stress to the concrete to be reinforced.
섬유판을 긴장하여 콘크리트구조물에 정착하는 프리스트레싱 공법에서 가장 중요한 역활을 하는 것은 정착부위의 성능이다. 정착시스템으로는 주로 판형상의 정착판을 섬유판 상ㆍ하에 사용, 섬유판을 파지한 상태로 콘크리트구조물에 정착하는 방법이 사용된다. The most important role in the prestressing method of tensioning fiber boards and fixing them in concrete structures is the performance of the fixing part. As a fixing system, a plate-shaped fixing plate is mainly used above and below a fiber board, and a method of fixing to a concrete structure while holding a fiber board is used.
기존의 판형상 정착판의 경우에는 섬유판을 파지하기 위해 볼트, 너트로 조임을 할 때, 정착판에 휨 변형이 발생하여 정착판과 섬유판에 불균등한 접촉 및 이로 인한 불균등한 지압력이 초래됨으로써, 긴장작업 또는 추가하중으로 인해 섬유판에 길이방향으로 인장력이 작용할 때, 섬유판의 응력분포도 불균일하게 되어 길이방향으로 쪼개짐이 발생되거나 부분적인 파단이 발생되어 전체적인 강도가 저하되는 요인으로 작용하였다. 따라서, 섬유판과 접촉하는 정착판의 전체면이 균등하게 섬유판에 접촉되어 균등한 지압응력이 유도됨으로써 섬유판의 재료강도를 충분히 발휘될 수 있는 상세의 개발이 필요하게 되었다.In the case of the existing plate-shaped fixing plate, when tightening with bolts and nuts to hold the fiber board, bending deformation occurs in the fixing plate, resulting in uneven contact between the fixing plate and the fiber plate and thereby uneven bearing pressure. When the tensile force is applied to the fiber board in the longitudinal direction due to the tension work or the additional load, the stress distribution of the fiber board is also uneven, causing cracking in the longitudinal direction or partial breakage, thereby reducing the overall strength. Therefore, the entire surface of the fixing plate in contact with the fiber board is in contact with the fiber board evenly to induce an equal pressure stress, it is necessary to develop the details that can fully exhibit the material strength of the fiber board.
본 발명은 상기와 같은 불균등한 접촉이 발생하지 않는 섬유판을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a fiber board which does not occur such an uneven contact.
섬유판, 프리스트레싱, 콘크리트, FRP Fibreboard, Prestressing, Concrete, FRP
Description
도 1은 본 발명의 일방향섬유로 된 곡률형 섬유판의 사시도이다.1 is a perspective view of a curved fiber board made of unidirectional fibers of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예인 내부에 섬유직물(fabric)이 더 구비된 일방향섬유로 된 곡률형 섬유판의 사시도이다.Figure 2 is a perspective view of a curved fiber plate made of unidirectional fibers further provided with a fabric (fabric) therein another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예인 외부에 베일이 더 구비된 일방향섬유로 된 곡률형 섬유판의 사시도이다.Figure 3 is a perspective view of a curved fiber plate made of unidirectional fibers further provided with a veil outside the embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예인 외부에는 베일이, 내부에는 섬유직물(fabric)이 더 구비된 일방향섬유로 된 곡률형 섬유판의 사시도이다.Figure 4 is a perspective view of a curved fiber plate made of unidirectional fibers having a veil on the outside, a fiber fabric (fabric) further on the inside of another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 곡률형 섬유판을 생산하는 공정도이다.5 is a process chart for producing a curvature fiberboard of the present invention.
도 6은 본 발명의 곡률형섬유판을 이용 외부 프리스트레싱 보강한 콘크리트구조물의 정착부위 시공단면도이다.6 is a cross-sectional view of the fixing portion of the concrete structure reinforced with external prestressing using the curvature-type fiber plate of the present invention.
도 7은 종래의 평판형 섬유판을 이용 외부 프리스트레싱 보강한 콘크리트구조물의 정착부위 시공단면도이다.7 is a cross-sectional view of the fixing portion of the concrete structure reinforced with external prestressing using a conventional flat fiber board.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100 : 곡률형섬유판 110 : 거치대100: curvature fiber plate 110: holder
111 : 일방향섬유 112 : 섬유직물(fabric)111: unidirectional fiber 112: fabric (fabric)
113 : 베일 114 : 수지113: veil 114: resin
115 : 수지함침조 116 : 가이드115: resin impregnation tank 116: guide
117 : 몰드 118 : 인발기117
119 : 절단기 120 : 정착하판119: cutter 120: fixing plate
121 : 정착상판 122 : 볼트121: fixing top plate 122: bolt
123 : 앵커볼트 124 : 앵커너트123: anchor bolt 124: anchor nut
125 : 평판형섬유판125: flat fiber board
내하력이 부족한 콘크리트구조물을 보강하는 방법으로서 주목 받는 공법이 판 형상으로 된, 탄소섬유나 유리섬유 등으로 만들어진 섬유판을 긴장하여 콘크리트구조물에 부착설치하는 공법인 섬유판에 의한 외부 프리스트레스싱 보강공법이다. 이 공법에 의해 보강재인 섬유판을 긴장하여 콘크리트구조물에 부착설치하면, 보강대상인 콘크리트에 압축응력이 도입되어 내하력이 상당부분 증가되고, 또한 콘크리트에 발생하는 균열을 억제하거나 확대를 방지할 수 있다. 그러나 이 진보된 공법이 성공하기 위한 관건의 하나는 긴장된 섬유판이 콘크리트구조물에 효과적으로 정착되는 것이다.As a method of reinforcing a concrete structure lacking load capacity, a popular method is an external prestressing reinforcement method using a fiber plate, which is a method of attaching and mounting a fiber plate made of carbon fiber or glass fiber to a concrete structure in a plate shape. When the fiber board serving as a reinforcing material is tensioned and attached to the concrete structure by this method, the compressive stress is introduced into the concrete to be reinforced, so that the load capacity is substantially increased, and cracks generated in the concrete can be suppressed or prevented from expanding. However, one of the keys to the success of this advanced process is the effective settlement of tensioned fiberboard in concrete structures.
현재 주로 사용되는 정착방법은 섬유판의 상ㆍ하부에 정착판을 설치하여 볼트로 체결하여 고정하는 방법이 사용되고 있는데, 상기 정착판으로는 주로 평판 형상의 강재가 사용되고 있다. 도 7은 종래의 방식을 예시한 것이다. 도 7a에 도시한 바와 같이 배치된 정착 하판(120)을 콘크리트구조물에 앵커볼트(123) 및 앵커너트(124)로 정착하고, 그 위에 종래의 평판형섬유판(125)을 놓은 후, 정착 상판(121)을 볼트(122)에 의해 상기 정착 하판(120)에 체결함으로써 섬유판을 파지하는 구조이다. 이러한 정착시스템에서는 종래의 평판형섬유판(125)을 긴장한 상태로 고정하여야 하므로 볼트(122)를 매우 강하게 조여 정착 상판(121)과 정착 하판(120)을 최대한 밀착시켜야만 섬유판이 미끄러지지 않고 상하 정착판 사이에 파지된 상태로 유지된다.Currently, a fixing method mainly used is a method of fixing a fixing plate by installing a fixing plate on the upper and lower portions of a fiber board and fastening them with bolts, and a steel plate having a flat plate shape is mainly used as the fixing plate. 7 illustrates a conventional scheme. The fixing
상기와 같이 정착 상판(121)과 정착 하판(120)을 최대한 밀착시키기 위해 볼트(122)를 강하게 조일 경우, 도 7b에 예시된 바와 같이 주로 상판(121)에 휨이 발생하며, 이로 인해 정착 상판(121)이 종래의 평판형섬유판(125)을 지압함에 있어, 화살표 "A"가 가리키는 부분이 화살표 "B"가 가리키는 부분보다 부분적으로 덜 지압되는 현상이 발생한다. 즉, 정착판과 섬유판의 불균일한 접촉으로 인하여 섬유판의 횡방향으로 불균일한 지압응력 분포가 발생되며, 섬유판에 길이방향으로 인장력이 작용할 때, 섬유판의 응력분포도 불균일하게 되어 길이방향으로 쪼개짐이 발생되거나 부분적인 파단이 발생되어 전체적인 강도가 저하되는 요인으로 작용한다.As shown in FIG. 7B, when the
본 발명의 목적은 상기에 기술된 섬유판을 정착함에 있어 발생하는, 정착판의 휨에 의한 정착판과 섬유판의 불균일 접촉 문제를 해결하는 수단을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a means for solving the problem of non-uniform contact between a fixing plate and a fiber plate due to the bending of the fixing plate, which occurs in fixing the fiber plate described above.
종래의 정착시스템인 평판형의 정착판을 사용하여 섬유판을 콘크리트구조물에 정착하는 것은 정착시스템이 매우 단순하여 제작 및 설치가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 따라서 이와 같은 장점을 지닌 정착시스템을 활용하면서도 상기 종래의 기술의 문제점으로 지적된 정착판이 섬유판에 균일하게 접촉되지 못해 발생하는 문제점인 섬유판 쪼개짐 현상이 발생하지 않는, 보강재인 섬유판이 지닌 고유의 능력 즉 인장 능력을 최대한 발휘할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.
Fixing a fiber board to a concrete structure using a flat fixing plate, which is a conventional fixing system, has the advantage that the fixing system is very simple and easy to manufacture and install. Therefore, while utilizing a fixing system having such an advantage, the fiber board, which is a reinforcing material, does not occur, which is a problem caused by the fixing plate not being uniformly contacted with the fiber plate, which is pointed out as a problem of the conventional technology, It is to provide a means to maximize the tensile capacity.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 수지에 의해 결합된 탄소섬유, 유리섬유 또는 아라미드섬유가 일방향섬유층으로 구비된 곡률형섬율판 및; 수지에 의해 결합된 탄소섬유, 유리섬유 또는 아라미드섬유의 일방향섬유층에 더하여 수지에 의해 결합된 탄소섬유, 유리섬유 또는 아라미드섬유의 섬유직물(fabric)층이 더 구비된 곡률형섬유판을 제공한다.In order to solve the problems as described above, the present invention provides a curvature-type scum plate comprising carbon fibers, glass fibers, or aramid fibers bonded by a resin in one direction; In addition to the unidirectional fibrous layer of carbon fibers, glass fibers or aramid fibers bonded by a resin, there is provided a curvature fibrous plate further provided with a fibrous layer of carbon fibers, glass fibers or aramid fibers bonded by a resin.
첨부된 도면을 기준으로 본 발명의 실시예를 설명한다.An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예로서 일방향섬유로 된 곡률형섬유판(100)의 사시도이다.1 is a perspective view of a
일면은 곡면이고 타측 일면은 수평면으로 되어 있으며, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상의 조합으로 된 일방향섬유(111)층으로 구성되어 있다. 상기 곡률형섬유판(100)을 구성하는 일방향섬유(111)는 부피비로 50 내지 80% 정도이며 나머지는 섬유간의 결합재 역할을 하는 열경화성의 수지(114)이다.One side is a curved surface and the other side is a horizontal surface, and is composed of a
도 2는 본 발명의 다른 실시예인 내부에 섬유직물(112)이 더 구비된 일방향섬유(111)로 구성된 곡률형섬유판(100)의 사시도이다.Figure 2 is a perspective view of a curvature-
일면은 곡면이고 타측 일면은 수평면으로 되어 있으며; 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상의 조합으로 수평면부를 이루는 일방향섬유(111)층과; 상기 일방향섬유(111)층 상부에 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상의 조합으로 적층된 섬유직물(112)층과; 상기 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상의 조합으로 적층되어 곡면부를 이루는 일방향섬유(111)층으로 구성되어 있다.One side is curved and the other side is horizontal; One-
상기 구성의 일방향섬유(111)는 부피비로 50 내지 80% 정도이며 나머지는 섬유간의 결합재 역할을 하는 열경화성의 수지(114)이다. 일방향섬유(111)층 사이에 구비된 섬유직물(112)층은 섬유직물(112)이 열경화성의 수지(114)에 함침되어 적층되므로 격자로 구성된 섬유 사이사이에 수지(114)가 충전되는 구조이다. 섬유직물(112)층과 일방향섬유(111)층은 수지(114)에 의해 일체화되는 구조이다.One-
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예인 외부에 베일(113)이 더 구비된 일방향섬유(111)로 구성된 곡률형섬유판(100)의 사시도이다. 3 is a perspective view of a curvature-
일면은 곡면이고 타측 일면은 수평면으로 되어 있으며; 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상의 조합으로 된 일방향섬유(111)층과; 상기 일방향섬유(111)층의 상하면인 곡면과 수평면에 적층된 베일(113)층으로 구성되어 있다. 상기 곡률형섬유판(100)을 구성하는 일방향섬유(111)는 부피비로 50 내지 80% 정도이며 나머지는 섬유간의 결합재 역할을 하는 열경화성의 수지(114)이다. 일방향섬유(111)층과 베일(113)층은 수지(114)에 의해 일체화되는 구조이다.One side is curved and the other side is horizontal; A unidirectional fiber (111) layer made of any one or a combination of two or more of carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber; The upper and lower surfaces of the one-
베일(113)로는 폴리에스터 베일, 유리 베일, 아라미드 베일, 탄소 베일, 나일론 베일 중에서 선택적으로 사용되며, 상기와 같이 외부면에 베일(113)을 더 적층함으로써, 곡률형섬유판(100)의 중량에는 크게 변화가 없으면서도 외부면 부위의 수지층을 두껍게 하여 내부에 일체화되어 있는 섬유를 태양광선의 자외선이나 콘크리트의 알카리성분으로부터 보호하고, 외부면의 착색을 미려하게 하며, 섬유판의 갈라짐을 최소화하는 효과를 거둘 수 있다.The
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예인 외부에는 베일(113)이, 내부에는 섬유직물(112)가 더 구비된 일방향섬유(111)로 된 곡률형 섬유판의 사시도이다.4 is a perspective view of a curvature-type fibreboard made of
일면은 곡면이고 타측 일면은 수평면으로 되어 있으며; 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상의 조합으로 수평면부를 이루는 일방향섬유(111)층과; 상기 일방향섬유(111)층 상부에 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상의 조합으로 적층된 섬유직물(112)층과; 상기 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나 또는 2개 이상의 조합으로 적층되어 곡면부를 이루는 일방향섬유(111)층과; 상기 일방향섬유(111)층의 상하면인 곡면과 수평면에 적층된 베일(113)층으로 구성되어 있다One side is curved and the other side is horizontal; One-
상기 곡률형섬유판(100)을 구성하는 일방향섬유(111)는 부피비로 50 내지 80% 정도이며 나머지는 섬유간의 결합재 역할을 하는 열경화성의 수지(114)이다. 일방향섬유(111)층과 베일(113)층은 수지(114)에 의해 일체화되는 구조이다.One-
베일(113)로는 폴리에스터 베일, 유리 베일, 아라미드 베일, 탄소 베일, 나일론 베일 중에서 선택적으로 사용되며, 상기와 같이 외부면에 베일(113)을 더 적층함으로써, 곡률형섬유판(100)의 중량에는 크게 변화가 없으면서도 외부면 부위의 수지층을 두껍게 하여 내부에 일체화되어 있는 섬유를 태양광선의 자외선이나 콘크리트의 알카리성분으로부터 보호하고, 외부면의 착색을 미려하게 하며, 섬유판의 갈라짐을 최소화하는 효과를 거둘 수 있다.The
도 5는 상기에 기술된 곡률형섬유판(100)을 생산하는 공정도이다.5 is a process chart for producing the
상기 공정은 탄소섬유 또는 유리섬유, 아라미드섬유와 같은 일방향섬유(111) 또는 섬유직물(112) 및 베일(113)을 거치하는 거치대(110), 상기 일방향섬유, 섬유직물, 베일을 수지(114)에 함침하는 수지함침조(115), 상기 수지 함침된 각 재료를 수렴하여 하나의 판상 형태의 곡률형섬유판(100)으로 성형하는 몰드(117), 상기 몰드(117)에서 성형된 곡률형섬유판(100)을 인발하는 인발기(118), 인발된 곡률형섬유판(100)을 필요한 길이로 절단하는 절단기(119)로 구성되어 있다.The process is a
상기 공정에서 성형을 하는 몰드(117)에는 가열기능이 포함되어 있으며, 최대 180℃ 정도까지의 온도로 가열하여 몰드(117)에 진입된 수지 함침된 재료를 가열 성형하는 구조이다.The
거치대(110)는 투입되는 재료의 종류 및 수에 따라 달리 사용되는데, 도 1에 예시된 '일방향섬유로 된 곡률형 섬유판'의 경우, 도 5의 거치대(110) 중 A에 일방향섬유(111)가 거치되어 공정이 진행된다. 도 2에 예시된 '섬유직물이 구비된 일방향섬유로 된 곡률형 섬유판'의 경우, A에 섬유직물(112), C 및 D에 일방향섬유(111)가 거치되어 공정이 진행된다. 도 3에 예시된 '베일이 구비된 일방향섬유로 된 곡률형 섬유판'의 경우, A에 일방향섬유(111), C 및 D에 베일(113)이 거치되어 공정이 진행된다. 도 4에 예시된 '베일과 섬유직물이 구비된 일방향섬유로 된 곡률형 섬유판'의 경우, A에 섬유직물(112), C 및 D에 일방향섬유(111), B 및 E에 베일(113)이 거치되어 공정이 진행된다.The
도 6은 본 발명의 곡률형섬유판(100)을 이용 외부 프리스트레싱 보강한 콘크리트구조물의 정착부위 시공단면도이다.6 is a cross-sectional view of the fixing portion of the concrete structure reinforced with external prestressing using the curvature-
정착 하판(120) 크기만큼 콘크리트를 절개해낸 자리에 정착 하판(120)을 앵커볼트(123) 및 앵커너트(124)에 의해 콘크리트구조물에 고정한다. 본 발명의 곡률형섬유판(100)을 그 수평면이 정착 하판(120) 상부면에 닿게 놓은 후, 정착 상판(121)을 상기 곡률형섬유판(100)의 상부면인 곡면 위에 놓는다. 볼트(122)에 의해 정착 상판(121)을 정착 하판(120)에 결합하고 볼트(122)를 최대한 조여 정착 상판(121)과 정착 하판(120) 사이에서 곡률형섬유판(100)이 미끄러지지 않고 견고하게 파지되도록 한다. 상기와 같이 볼트(122)를 최대한 조여 정착 상판(121)을 정착 하판(120)에 결합하면, 정착 상판(121)이 곡률형섬유판(100)의 곡면에 상응하게 휘면서 최대한 밀착하는 구조이다. 이와 같이 정착 상판(121)이 곡률형섬유판(100)에 밀착 설치됨으로써, 정착판 전체면과 곡률형섬유판(100) 사이에 균일한 마찰저항이 발생, 긴장이 도입된 곡률형섬유판(100)일지라도 섬유판의 횡방향응력의 불균등으로 인한 쪼개짐 현상 없이 파지가 가능하다.The fixing
상술한 바와 같이 섬유판의 일면을 곡면화 함으로써, 섬유판을 파지하여 콘크리트구조물에 정착하는 정착수단인 정착판과 섬유판 간의 균일한 접촉을 유도하여 섬유판의 횡방향 응력분포를 균등히 하고 마찰저항을 최대화함으로써, 긴장이 도입된 섬유판일지라도 섬유판의 조기 쪼개짐이나 미끄러짐 현상 없이 콘크리트구조물에 정착되는 효과를 거두었다. 이에 의해 섬유판을 긴장하여 콘크리트구조물을 보강하는 외부 프리스트레싱 보강공법의 성공적인 적용에 있어서 가장 중요한 인자의 하나인 견고한 정착이 가능하게 되어, 보강재인 섬유판이 지닌 고유의 능력 즉 인장 능력을 최대한 발휘할 수 있게 되었다.
By curved one surface of the fiber board as described above, by inducing a uniform contact between the fixing plate and the fiber plate fixing means for holding the fiber board to fix on the concrete structure to equalize the lateral stress distribution of the fiber board and maximize the frictional resistance, Even the tensioned fiberboard had the effect of being settled on the concrete structure without premature splitting or slipping of the fiberboard. As a result, it is possible to establish a firm fixation, which is one of the most important factors in the successful application of the external prestressing reinforcement method, which tensions the fiber board to reinforce the concrete structure. .
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