KR100759020B1

KR100759020B1 - 단부정착을 위한 보강부재 및 이의 제조방법 그리고 이를이용한 콘크리트 구조물 보강공법

Info

Publication number: KR100759020B1
Application number: KR1020060059056A
Authority: KR
Inventors: 한상훈; 홍기남
Original assignee: 한상훈; 홍기남; (주)넥스컴스; (주) 규진건설
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2007-09-17

Abstract

구조가 단순하고 무게가 가벼워 시공이 용이할 뿐만 아니라 콘크리트 구조물에 부가적인 하중의 부담을 주지 않으면서 콘크리트 구조물의 안전강도를 유지시킬 수 있는 단부 정착을 위한 보강부재 및 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 보강부재는 하부보강채널과; 길이방향으로 연장되는 플레이트 형상을 가지면서 양단에 인접한 하부면이 하부프랜지부 측으로 삽입되어 하부수평부에 밀착되는 정착판; 및 정착판이 삽입된 하부보강채널의 내측으로 삽입되는 상부보강채널로 이루어진다. 이러한 보강부재를 제조하기 위해서는 하부적층물을 금형에 투입하고, 하부적층물을 가압하여 하부보강채널을 성형한 후, 정착판의 양단 하부면에 하부보강채널이 삽입하고, 정착판이 삽입된 하부보강채널의 내측으로 상부적층물을 상기 하부보강채널 내로 삽입하여 하부보강채널 및 정착판과 함께 상부적층물을 가압하여 상부보강채널을 성형한다. 이렇게 제조된 보강부재는 콘트리트 구조물 모체에 각각의 하부보강채널 및 상부보강채널이 삽입되는 삽입홈을 형성하고, 삽입홈에 에폭시가 도포된 하부보강채널 및 상부보강채널을 삽입하여 보강부재를 콘트리트 구조물 모체에 정착시킨다.

Description

단부정착을 위한 보강부재 및 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법{REINFORCING SUPPORTING FRAME FOR SLOT TYPE ANCHORAGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE REINFORCING SUPPORTING FRAME AND USING REINFORCING METHOD FOR CONCRETE STRUCTURE THE REINFORCING SUPPORTING FRAME}

도 1은 본 발명에 따른 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재의 제조 공정도이며, 그리고

도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물용 보강부재를 나타낸 사시도이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

100 : 콘크리트 구조물용 보강부재 110 : 하부적층물

112 : 탄소섬유 114 : 유리섬유

120 : 하부보강채널 122 : 하부수평부

124 : 하부플랜지부 130 : 정착판

140, 160 : 접착 필름 150 : 상부적층물

170 : 상부보강채널

본 발명은 단부정착을 위한 보강부재 및 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하부보강채널과, 하부보강채널에 양단에 인접한 하부면이 삽입되어 접착되는 정착판과, 하부보강채널에 삽입되면서 정착판과 접착되는 상부보강채널을 구비함으로써, 구조가 단순하고 무게가 가벼워 시공이 용이할 뿐만 아니라 콘크리트 구조물에 부가적인 하중의 부담을 주지 않으면서 콘크리트 구조물의 안전강도를 유지시킬 수 있는 단부정착을 위한 보강부재 및 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물은 동적 충격하중에 의한 지속적인 진동, 또는 가혹한 자연환경에 그대로 노출되어 있기 때문에 국부균열, 박리, 박락현상이 발생하게 된다. 특히 강알칼리성인 콘크리트는 대기중의 환경오염 물질인 탄산가스, 염화물, 또는 산성물질이 내부에 침투하여 콘크리트의 중성화 및 철근의 부식을 초래하여 콘크리트 구조물의 손상이 가속화되며, 이에 따른 설계상의 안전도를 보장할 수 없게 된다.

전술한 바와 같은 파손 내지 손상에 대하여 최근에는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강을 위한 다양한 공법들이 제공되고 있는 실정이다. 그 대표적인 공법으로는 철판재 접착공법과, 일반적인 몰탈, 에폭시 수지를 기반으로 하여 소정의 첨가물을 선택적으로 첨가하여 제작된 에폭시 패널의 접착공법과, 균열부 내로 에폭시 수지를 압입하는 공법, 그리고 탄소섬유를 적층시켜 일정한 패널을 제작하여 접착하는 공법 등이 개시되어 이용되고 있는 실정이다.

그런데, 전술한 공법에 사용되는 보강부재들은 제작이 용이하지 않고 상대적으로 무게가 무거워 콘크리트 구조물에 시공이 용이하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하부보강채널과, 하부보강채널에 양단에 인접한 하부면이 삽입되어 접착되는 정착판과, 하부보강채널에 삽입되면서 정착판과 접착되는 상부보강채널을 구비함으로써, 구조가 단순하고 무게가 가벼워 시공이 용이할 뿐만 아니라 콘크리트 구조물에 부가적인 하중의 부담을 주지 않으면서 콘크리트 구조물의 안전강도를 유지시킬 수 있는 단부정착을 위한 보강부재 및 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,

콘크리트 구조물용 보강부재에 있어서,

보강부재는;

하부수평부 및 하부수평부의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성된 하부플랜지부를 갖는 하부보강채널과;

길이방향으로 연장되는 플레이트 형상을 가지면서 양단에 인접한 하부면이 하부프랜지부 측으로 삽입되어 하부수평부에 밀착되는 정착판; 및

정착판이 삽입된 하부보강채널의 내측으로 삽입되어 정착판의 상부면과 밀착되는 상부수평부 및 상부수평부의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성되어 하부플 랜지부의 내측과 밀착되는 상부플랜지부를 갖는 상부보강채널로 이루어진 단부정착을 위한 보강부재를 제공한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,

일측 방향으로 패턴이 형성된 다수의 탄소섬유와, 마찬가지로 일측 방향으로 패턴이 형성되면서 적층된 탄소섬유의 상부면 및 하부면에 적층되는 유리섬유로 이루어진 하부적층물을 금형에 투입하는 단계(S1);

하부적층물을 가압하여 하부수평부와 하부수평부의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성된 하부플랜지부를 가지는 하부보강채널을 성형하는 단계(S2);

하부보강채널이 성형되면(S2), 길이방향으로서 연장되는 플레이트 형상을 가지는 정착판의 양단에 인접한 하부면에 하부보강채널이 삽입하는 단계(S3);

정착판이 삽입된 하부보강채널의 내측으로 하부적층물과 동일한 구성을 가지는 상부적층물을 상기 하부보강채널 내로 삽입하는 단계(S4); 및

단계(S4)가 완료되면, 하부보강채널 및 정착판과 함께 상부적층물을 가압하여 상부수평부와 상부수평부의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성된 상부플랜지부를 가지는 상부보강채널을 성형함과 동시에 하부보강채널의 하부수평부와 정착판을 접착시키고 정착판에 상부보강채널의 상부수평부를 접착시켜 보강부재를 완성하는 단계를 포함하는 단부정착을 위한 보강부재의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 본 발명은,

상기 보강부재가 정착된 콘트리트 구조물 모체에 각각의 하부플랜지부와 각각의 하부플랜지부에 밀착된 상부플랜지부가 삽입될 수 있도록 통상의 홈컷팅기를 이용하여 하부플랜지부 및 상부플랜지부의 폭과 길이보다 10~20% 확대한 폭 및 길이를 가지는 삽입홈을 형성하고, 각각의 하부플랜지부 및 각각의 상부플랜지부에 통상의 에폭시를 도포한 후, 삽입홈에 에폭시가 도포된 하부플랜지부 및 상부플랜지부를 삽입시켜 보강부재를 콘트리트 구조물 모체에 정착시키는 단부정착을 위한 보강부재를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 하부보강채널과, 하부보강채널에 양단에 인접한 하부면이 삽입되어 접착되는 정착판과, 하부보강채널에 삽입되면서 정착판과 접착되는 상부보강채널을 구비함으로써, 구조가 단순하고 무게가 가벼워 시공이 용이할 뿐만 아니라 콘크리트 구조물에 부가적인 하중의 부담을 주지 않으면서 콘크리트 구조물의 안전강도를 유지시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재의 제조 공정도이다. 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물용 보강부재(100)의 제조과정을 설명한다.

먼저, 금형에 하부적층물(110)을 투입한다(단계 S1). 하부적층물(110)은 일측 방향으로 패턴이 형성된 다수의 탄소섬유(112)와, 마찬가지로 일측 방향으로 패턴이 형성되면서 적층된 탄소섬유(112)의 상부면 및 하부면에 적층되는 유리섬유(114)로 이루어진다. 이때, 유리섬유(114)의 패턴이 0°일 때, 유리섬유(114)와 인접하게 적층된 탄소섬유(112)의 패턴은 유리섬유(114)의 패턴에 대하여 +45°를 이루도록 적층하고, +45° 패턴을 이루는 탄소섬유(112)에 적층되는 또 다른 탄소섬유(112)는 유리섬유(114)의 패턴에 대하여 -45°의 패턴을 이루도록 적층하며, 그리고 가장 중앙부에 적층되는 탄소섬유(112)는 유리섬유(114)의 패턴에 대하여 90° 패턴을 이루도록 적층된다.

전술한 바와 같이, 하부적층물(110)이 금형에 투입되면, 하부적층물(110)을 가압하여 하부보강채널(120)을 성형한다(단계 S2). 하부적층물(110)을 성형하기 위해서는 통상적인 가압성형 공법 중 오토클레이브 성형공법을 이용하는데, 하부적층물(110)을 오토클레이브 장치 내에 투입하여 7㎏f/㎤의 압력을 유지하면서 80℃까지 승온시킨 후 60분 동안 유지하고, 다시 125℃까지 승온시킨 후 100분 동안 유지한 다음 서서히 냉각한다.

도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물용 보강부재를 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 가압 성형된 하부보강채널(120)은 하부수평부(122)와 하부수평부(122)의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성된 하부플랜지부(124)로 이루어진다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 전술한 공정을 거쳐 다수의 하부보강채널(120)이 성형되면(단계 S2), 길이방향으로서 연장되는 플레이트 형상을 가지는 정착판(130)의 양단에 인접한 하부면에 하부보강채널(120)이 삽입한다(단계 S3). 이때, 정착판(130)과 밀착되는 각각의 하부수평부(122)의 상부면은 샌드블라스트(sand blast) 처리된다. 샌드블라스트(sand blast) 처리된 하부수평부(122)의 상부면과 정착판(130)의 하부면 사이에는 통상의 고강도 접착 필름(140)이 배치되는 데, 바람직하게는 접착 필름(140)은 랩 전단 강도(lap shear strength)가 6339psi 정도를 가지는 접착 필름(140)을 사용한다. 더욱 바람직하게는 하나의 정착판(130)에 다수의 하부보상채널(120)을 삽입할 수 있으나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 정착판(130)의 양단 하부면 상에만 하부보상채널(120)을 삽입하여 제작비용의 절감을 가져올 수 있다.

정착판(130)이 하부보강채널(120)에 삽입이 완료되면(단계 S3), 정착판(130)이 삽입된 하부보강채널(120)의 내측으로 하부적층물(110)과 동일한 구성을 가지는 상부적층물(150)을 하부플랜지부(124) 내로 삽입한다(단계 S4). 이때, 상부적층물(150)과 정착판(130) 사이에는 또 다른 통상의 고강도 접착 필름(160)이 배치되는데, 바람직하게는 또 다른 접착 필름(160)은 랩 전단 강도(lap shear strength)가 6339psi 정도를 가지는 접착 필름(160)을 사용한다.

하부보강채널(120)에 삽입된 정착판(130)의 상부에 상부적층물(150)이 삽입되면(단계 S4), 하부보강채널(120) 및 정착판(130)과 함께 상부적층물(150)을 가압하여 상부보강채널(170)을 성형함과 아울러 하부보강채널(120)에 정착판(130)을 접착시키고 정착판(130)에 상부보강채널(170)을 접착시켜 콘크리트 구조물용 보강부재(100)를 완성한다(단계 S5). 여기서 상부적층물(150)의 성형은 하부적층물(110)의 성형과 동일한 조전 하에서 실시되며, 가압 성형된 상부보강채널(170)은 정착판(130)과 접착되는 상부수평부(172)와 상부수평부(172)의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성되면서 하부플랜지부(124)의 내측에 밀착되는 상부플랜지부(174)로 이루어진다.

이와 같이 제작된 본 발명에 따른 콘크리트 구조물용 보강부재(100)를 콘크리트 구조물(도시되지 않음)에 시공하기 위해서는 우선, 본 발명에 따른 보강부재(100)가 시공될 콘트리트 구조물 모체에 정착판(130)의 양단에 배치된 각각의 하부플랜지부(124)와, 각각의 하부플랜지부(124)에 밀착된 상부플랜지부(174)가 삽입될 수 있도록 통상의 홈컷팅기를 이용하여 삽입홈을 형성하고, 각각의 하부플랜지부(124) 및 각각의 상부플랜지부(174)에 통상의 에폭시를 도포한 후, 삽입홈에 에폭시가 도포된 하부플랜지부(124) 및 상부플랜지부(174)를 삽입시켜 보강부재(100)를 콘트리트 구조물 모체에 완전하게 정착시킨다. 바람직하게는 삽입홈은 각각의 플랜지(124, 174)의 폭과 길이보다 10~20% 확대한 폭 및 길이를 가지도록 형성한다.

전술한 바와 같이 제조된 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재(100)는 하부보강채널(120) 및 상부보강채널(170)에 하부플랜지부(124) 및 상부플랜지부(174)를 형성함으로써, 보강부재(100)를 콘크리트 구조물에 장착 시 정착판(130)의 가해지는 하중에 의해서 정착판(130)의 양단이 먼저 이탈되는 현상을 보완할 수 있다.

또한, 하부보강채널(120)과 정착판(130)에 상부보강채널(170)을 성형함으로써, 하부보강채널(120)과 정착판(130)의 접착력을 높일 수 있는 잇점이 있다.

그리고 하부플랜지부(124) 및 상부플랜지부(174)를 형성하는 탄소섬유(112) 들이 서로 어긋나는 패턴으로 적층되어 형성되기 때문에 전단력을 높일 수 있는 잇 점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

콘크리트 구조물용 보강부재에 있어서,

상기 보강부재는;

하부수평부 및 상기 하부수평부의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성된 하부플랜지부를 갖는 하부보강채널과;

길이방향으로 연장되는 플레이트 형상을 가지면서 양단에 인접한 하부면이 상기 하부프랜지부 측으로 삽입되어 상기 하부수평부에 밀착되는 정착판; 및

상기 정착판이 삽입된 상기 하부보강채널의 내측으로 삽입되어 상기 정착판의 상부면과 밀착되는 상부수평부 및 상기 상부수평부의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성되어 상기 하부플랜지부의 내측과 밀착되는 상부플랜지부를 갖는 상부보강채널로 이루어진 것을 특징으로 하는 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 하부수평부와 상기 정착판의 하부면과, 정착판의 상부면과 각각의 상부수평부 사이에는 통상의 고강도 접착 필름이 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재.
제 1 항에 있어서, 상기 하부보강채널 및 상기 상부보강채널은 일측 방향으로 패턴이 형성된 다수의 탄소섬유, 마찬가지로 일측 방향으로 패턴이 형성되면서 적층된 상기 탄소섬유의 상부면 및 하부면에 적층되는 유리섬유를 가지는 하부적층물 및 상부적층물이 가압 성형되어 이루어지며, 상기 유리섬유의 패턴이 0°일 때, 상기 유리섬유와 인접하게 적층된 상기 탄소섬유의 패턴은 상기 유리섬유의 패턴에 대하여 +45°를 이루도록 적층하고, +45° 패턴을 이루는 상기 탄소섬유에 적층되는 또 다른 탄소섬유는 상기 유리섬유의 패턴에 대하여 -45°의 패턴을 이루도록 적층하며, 그리고 가장 중앙부에 적층되는 탄소섬유는 상기 유리섬유의 패턴에 대하여 90° 패턴을 이루도록 적층된 것을 특징으로 하는 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재.
일측 방향으로 패턴이 형성된 다수의 탄소섬유와, 마찬가지로 일측 방향으로 패턴이 형성되면서 적층된 상기 탄소섬유의 상부면 및 하부면에 적층되는 유리섬유로 이루어진 하부적층물을 금형에 투입하는 단계(S1);

하부적층물을 가압하여 하부수평부와 상기 하부수평부의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성된 하부플랜지부를 가지는 하부보강채널을 성형하는 단계(S2);

상기 하부보강채널이 성형되면(S2), 길이방향으로서 연장되는 플레이트 형상을 가지는 정착판의 양단에 인접한 하부면에 상기 하부보강채널이 삽입하는 단계(S3);

상기 정착판이 삽입된 상기 하부보강채널의 내측으로 상기 하부적층물과 동일한 구성을 가지는 상부적층물을 상기 하부보강채널 내로 삽입하는 단계(S4); 및

상기 단계(S4)가 완료되면, 상기 하부보강채널 및 상기 정착판과 함께 상기 상부적층물을 가압하여 상부수평부와 상기 상부수평부의 양측에서 수직하게 일체로 절곡 형성된 상부플랜지부를 가지는 상부보강채널을 성형함과 동시에 상기 하부보강채널의 상기 하부수평부와 상기 정착판을 접착시키고 상기 정착판에 상기 상부보강채널의 상기 상부수평부를 접착시켜 보강부재를 완성하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 단계(S1) 및 상기 단계(S4)에서의 상기 하부적층물과 상기 상부적층물은 상기 유리섬유의 패턴이 0°일 때, 상기 유리섬유와 인접하게 적층된 상기 탄소섬유의 패턴은 상기 유리섬유의 패턴에 대하여 +45°를 이루도록 적층하고, +45° 패턴을 이루는 상기 탄소섬유에 적층되는 또 다른 탄소섬유는 상기 유리섬유의 패턴에 대하여 -45°의 패턴을 이루도록 적층하며, 그리고 가장 중앙부에 적층되는 탄소섬유는 상기 유리섬유의 패턴에 대하여 90° 패턴을 이루도록 적층된 것을 특징으로 하는 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 단계(S2) 및 상기 단계(S5)에서는 상기 하부적층물 및 상기 상부적충물을 통상의 오토클레이브 장치 내에 투입하여 7㎏f/㎤의 압력을 유지하면서 80℃까지 승온시킨 후 60분 동안 유지하고, 다시 125℃까지 승온시킨 후 100분 동안 유지한 다음 서서히 냉각하여 성형되는 것을 특징으로 하는 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 단계(S3)에서 상기 하부보강채널에 상기 정착판을 삽입하기 전에 상기 정착판이 밀착되는 상기 하부수평부의 상부면은 샌드블라스트 처리한 후, 상기 샌드블라스트 처리된 상기 하부수평부의 상부면과 상기 정착판의 하부면 사이에는 통상의 고강도 접착 필름을 배치하고, 상기 단계(S4)에서 상기 하부보강채널에 삽입된 상기 정착판의 상부면과 상기 상부적층물 사이에 또 다른 통상의 고강도 접착 필름을 배치하는 것을 특징으로 하는 단부정착을 위한 콘크리트 구조물용 보강부재의 제조방법.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 의해서 제조된 보강부재를 시공하는 공법에 있어서,

상기 보강부재가 정착된 콘트리트 구조물 모체에 각각의 하부플랜지부와 각각의 하부플랜지부에 밀착된 상부플랜지부가 삽입될 수 있도록 통상의 홈컷팅기를 이용하여 상기 하부플랜지부 및 상기 상부플랜지부의 폭과 길이보다 10~20% 확대한 폭 및 길이를 가지는 삽입홈을 형성하고, 각각의 상기 하부플랜지부 및 각각의 상부플랜지부에 통상의 에폭시를 도포한 후, 상기 삽입홈에 상기 에폭시가 도포된 상기 하부플랜지부 및 상기 상부플랜지부를 삽입시켜 상기 보강부재를 상기 콘트리트 구조물 모체에 정착시키는 것을 특징으로 하는 단부정착을 위한 보강부재를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법.