KR100894492B1

KR100894492B1 - Reinforcing method of ferroconcrete using aramid strip members

Info

Publication number: KR100894492B1
Application number: KR1020080037952A
Authority: KR
Inventors: 노광근
Original assignee: (주)희상리인포스
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-05-07

Abstract

본 발명은 아라미드 스트립 부재를 이용한 철근콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법에 관한 것으로, (a) 철근 콘크리트 구조물의 열화된 콘크리트 영역을 포함하도록 아라미드 스트립 부재의 폭보다 넓게 상기 열화된 깊이 이상으로 커팅 라인을 형성하는 단계, (b) 상기 커팅 라인 내측의 열화된 콘크리트를 취핑하여 제거하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 열화된 콘크리트가 제거되어 형성된 요홈부 표면을 세척하는 단계, (d) 상기 요홈부에 아라미드 스트립 부재의 두께만큼을 남겨두고 고강도 수성 아크릴폴리머 모르타르를 채우는 단계, (e) 상기 요홈부 보다 폭이 작은 아라미드 스트립 부재에 에폭시 레진을 도포한 후 고강도 수성 아크릴폴리머 모르타르 위에 부착하는 단계, (f) 상기 아라미드 스트립 부재의 양측 단부와 요홈부 사이에 에폭시 레진을 코킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하므로 국가 중요 시설물 및 민간기업의 중요생산 건축물 및 시설물, 다중이용 시설 및 공동주택의 내진 보강에 대하여 광범위하게 적용이 가능하며 보강된 부위는 아라미 드섬유의 화학적 안정성과 내후성으로 특별한 유지 보수 필요없이 반 영구적으로 사용이 가능함으로써 지진으로 인한 인명과 재산 피해 저감에 크게 기여할 수 있다.The present invention relates to a method of reinforcing a reinforced concrete structure using an aramid strip member, the method comprising the steps of: (a) cutting the reinforcing concrete structure so that the reinforced concrete structure has a deteriorated concrete area; (B) removing the deteriorated concrete on the inside of the cutting line to remove the concrete; (c) washing the recessed surface formed by removing the concrete deteriorated in the step (b); (d) (E) applying an epoxy resin to the aramid strip member having a width smaller than that of the recessed portion, and then attaching the epoxy resin on the high strength aqueous acrylic polymer mortar; (f) an epoxy resin layer is formed between both end portions of the aramid strip member and the recessed portion, It can be widely applied to earthquake-proof reinforcement of important production buildings and facilities, multi-use facilities and apartment houses of national important facilities and private enterprises, and the reinforced parts are chemically Because it is stable and weather-resistant, it can be used semi-permanently without needing special maintenance, which can greatly contribute to reducing the damage caused by earthquakes.

아라미드 스트립 부재, 철근콘크리트, 필 플라이, 시공방법Aramid strip member, Reinforced concrete, Fill ply, Construction method

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a reinforcement method for reinforced concrete structures using aramid strip members,

본 발명은 아라미드 스트립 부재를 이용한 철근콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of reinforcing concrete reinforced concrete structures using an aramid strip member.

우리나라는 중국, 러시아 등을 포함하는 유라시아판의 동쪽 가장자리 내륙에 위치하고 있어, 환태평양 지진대에 위치하는 주변국보다는 지진으로부터 비교적 안전한 지역으로 인식되고 있으나, 최근에 지진의 발생빈도가 높아지고 있는 실정이다.Korea is located inland in the eastern margin of Eurasia plate including China and Russia. It is recognized as a relatively safe area from earthquakes rather than the neighboring countries located in the Pacific Rim earthquake. Recently, earthquake occurrence frequency is increasing.

우리나라에서 지진을 관측한 것은 1905년부터이나, 체계적인 지진 관측을 실시한 것은 1978년부터이며 1978년부터 2006년까지 우리나라에서 발생한 지진은 총 728회로서 연평균 24회 정도 발생하고 있다.Since 1978, earthquakes have been observed in Korea since 1905, but systematic seismic observations have been conducted since 1978. The total number of earthquakes occurring in Korea from 1978 to 2006 is 728, which occurs at an annual average of 24 times.

이중 사람이 느낄 수 있는 유감지진(규모 3.0이상)은 264회로 연평균 9회(남한지역 6회)가 발생하였고, 규모 4.0이상 지진은 총 35회로 연평균 1.2회(남한지역 1회)가 발생하고 있음. 또한, 1978년 이후 건물에 피해를 줄 수 있는 지진(규모 5.0이상)은 총 5회(남한지역 3회)가 발생하였다.There were 264 annual 9 annual seismic events (6 times in South Korea), and a total of 35 earthquakes with a magnitude of 4.0 or greater occurred 1.2 times per year (South Korea once). . In addition, there were 5 earthquakes (over 5.0 on the scale) that could damage buildings after 1978 (three times in the South).

이와 같이 최근들어 지진이 자주 일어난다는 점에서 이제 한반도가 지진에 안전하지 않다는 주장이 학계에서 강하게 주장되고 있다.In this way, it is strongly argued in academia that the earthquake is not safe for the Korean peninsula because of the frequent occurrence of earthquakes in recent years.

한편, 2004년 12월 26일 인도네시아 수마트라(Sumatra)섬 인근 해역에서 발생한 규모 9.0의 해저지진으로 인한 지진 해일로 인도네시아, 태국, 스리랑카 등에서 28만 여명의 인명피해가 발생한 지진재해를 포함하여 최근 한반도 밖에서 대규모 지진들이 발생함에 따라 우리나라도 지진에 대한 대비 필요성이 제기되고 있다.Meanwhile, on December 26, 2004, an earthquake of 9.0 magnitude occurred in the sea near Sumatra Island, Indonesia, and the earthquake disaster occurred in Indonesia, Thailand, Sri Lanka, As large - scale earthquakes occur, Korea needs to prepare for earthquakes.

또 우리나라에서는 1990년 건축법에 내진관련 규정을 적용한 이래 내진관련 규정을 수정하여 왔으며 2005년 내진관련 규정을 현실화 및 강화하여 개정하였다. In Korea, the earthquake related regulations have been revised since the earthquake related regulations were applied to the 1990 Building Code.

이러한 내진설계규정은 신축 건물에 적용되고 있으므로, 내진설계규정의 도입이전에 건설된 건물은 지진에 대한 영향을 고려하지 않은 채 설계, 시공되었을 뿐만 아니라 공용 년수의 증가에 따라 열화 손상이 많이 진행되어 내진 성능을 제대로 발휘하지 못할 것으로 사료된다. 내진설계가 반영되지 않은 건물의 비율은 전체 건물 대비 약 80%로 상당히 많은 것으로 조사되었다. Since these seismic design rules are applied to newly constructed buildings, buildings constructed prior to the introduction of seismic design regulations are not only designed and constructed without considering the effects of earthquakes, Seismic performance can not be demonstrated properly. The percentage of buildings that did not reflect the seismic design was found to be considerably high, about 80% of the total buildings.

이러한 건물에 예상치 못한 지진이 발생할 경우 붕괴 및 파손으로 인한 직접적인 피해뿐만 아니라 재건설에 따른 경제, 사회적 손실을 막대할 것을 예상된다. 특히 국가 중요시설물의 경우 피해가 발생하였을 경우 국가 전반에 미치는 경제적 사회적 손실이 막대하게 된다. Unexpected earthquakes in these buildings are expected to lead to economic and social losses from reconstruction as well as direct damage from collapse and damage. Especially, in the case of the national important facilities, if the damage occurs, the economic and social loss of the whole country becomes enormous.

이에 소방방재청은 “자연재해대책법”에 규정되어 있는 지진관련 규정을 보완 “지진재해대책법”을 입안하여, 국가 중요시설물에 대하여 내진설계기준에 적합하도록 내진보강을 추진하고 있으며, 민간소유 시설물에 대하여는 내진평가와 이에따른 보강이나 보완을 권장하도록 하고 있어 기존 건축물 및 시설물에 대한 내진보강방법에 대하여 다양한 연구가 필요한 시점이다. In response, the National Emergency Management Agency (NEMA) has formulated the "Earthquake Disaster Countermeasures Act" to supplement the earthquake regulations stipulated in the Natural Disaster Countermeasures Law and is promoting seismic retrofitting to meet national seismic design standards for major national facilities. It is necessary to carry out various studies on seismic retrofitting methods for existing buildings and facilities.

내진보강공법은 신축건물에 적용하는 내진설계 방법과 달리 기존의 건축물 또는 시설물에 보강을 해야하므로 사용성에 대한 고려, 경제성에 대한 고려 시공성에 대한 고려가 필요하며 기존 건축물과 시설물에 대한 특수성을 고려하여 적절한 공법을 선택할 필요가 있다. Unlike the seismic design method applied to newly constructed buildings, the seismic reinforcement method requires reinforcement to existing buildings or facilities. Therefore consideration of usability, consideration of economical efficiency, and consideration of construction property are required. Considering the specificity of existing buildings and facilities There is a need to choose an appropriate method.

기존 건축물이나 시설물의 내진보강방법으로는 강성을 증대하는 공법, 연성을 증대하는 공법 또는 강성과 연성을 동시에 증대시키는 공법이 있으며 이중 보편적으로 채택하고 있는 공법은 연성을 증대시키는 공법으로서 연성을 증대시키는 방법으로는 기존 건축물 또는 시설물에 같은 부재를 사용하여 부재 단면적을 증가하여 보강하는 방법과 보강재 피복공법이 있다. As the seismic reinforcement methods of existing buildings and facilities, there are methods of increasing stiffness, increasing ductility, or increasing stiffness and ductility at the same time, and commonly adopted method is to increase ductility As a method, there is a method of reinforcing the member cross-sectional area by using the same member in existing buildings or facilities and a method of covering the reinforcement material.

부재 단면적을 증대시키는 공법은 현장여건상 단면적을 증가시킬 수 없는 여건이 많으며, 공사기간이 소요되는 단점이 있으며, 보강재 피복공법의 일종인 철판을 이용하여 부재의 내력을 보강하는 방법은 가장 일반적인 공법임에도 불구하고 철판의 부식에 대한 문제, 하중증가에 대한 문제,시공성의 문제들을 해결해야 한다. The method of increasing the cross-sectional area of the member has a disadvantage that it can not increase the cross-sectional area due to the site conditions and requires a construction period. The method of reinforcing the member's strength by using a steel plate, In spite of this, problems of corrosion of steel plate, problem of increase of load, and workability must be solved.

최근에는 보강재 피복공법으로서 고강도 섬유를 건축물 및 시설물에 보강하는 공법에 대한 다양한 연구가 진행되고 새로운 공법이 개발되고 있다.In recent years, various methods of reinforcing high-strength fibers to buildings and facilities have been carried out as a method of covering reinforcing materials, and new methods have been developed.

지진에 대한 대비를 가장 잘하고 있는 일본에서는 지하철 터널 및 교량의 교각부에 대한 내진 보강에 고강도 섬유인 아라미드 섬유시트를 부재에 부착하는 부착공법을 내진구조보강에 매우 유효한 공법으로 채택하고 있으나, 아라미드 섬유시트를 부재에 부착하는 부착공법은 기존의 구조 및 시설물에 의해 휘어 감기가 어려운 부분이 있고, 장시간 경과된 구조물의 경우 콘크리트표면이 열화되어 콘크리트 계면 탈락으로 인하여 보강내력을 완전히 발휘할 수 없다는 단점이 있어 이에 대한 보완 방법들이 필요하게 되었다.In Japan, which is best prepared for earthquakes, the method of attaching aramid fiber sheet, which is high strength fiber, to the members is adopted as a very effective method for reinforcing the earthquake-proof structure in seismic strengthening of the bridge part of subway tunnels and bridges. However, There is a disadvantage in that there is a portion where the seat is attached to the member and the reinforcing strength can not be fully exhibited due to the deterioration of the concrete interface due to deterioration of the concrete surface in the case of a structure elongated in time, And supplementary methods were needed.

일반적인 내진설계 및 내진보강 공법은 다음과 같다.General seismic design and seismic retrofitting methods are as follows.

일정규모 이상의 지진이 발생하면 학교 및 병원 등의 다중이용시설에서 커다란 인명피해가 발생할 수 있으며 전력시설물, 통신시설물 등은 피해로 엄청난 경제적 손실을 발생키킬 수 있으며 위험물 취급 시설물은 2차적으로 화재 등을 발생위험이 있어 2차적으로 인명 및 재난 손실을 발생시킬 수 있다. 따라서 내진설계가 반영되어 있지 않는 각종 건축물 및 중요시설물은 내진보강을 통해 내진 안전성을 확보하여야 한다.If an earthquake of a certain size or more occurs, a large number of people may be injured in multi-use facilities such as schools and hospitals, and electric power facilities and communication facilities may cause great economic loss. Secondly, There is a risk of occurrence, which can lead to loss of life and disaster in the second place. Therefore, various buildings and important facilities that are not reflected in seismic design should have seismic safety through seismic strengthening.

내진보강을 하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 그 중에서도 핵심은 지진이 발생하였을 때 건물에 손상은 발생하되 붕괴되지 않도록 하는 것이며 붕괴시에도 붕괴의 징후를 볼 수 있도록 하여 충분한 대피 시간을 확보하는 것이다. 따라서 내진보강에서는 건축물 및 시설물의 연성력 확보가 매우 중요하다.There are many ways to strengthen seismic reinforcement. The key is to ensure that damage to the building does not collapse when an earthquake occurs, and that sufficient evacuation time is ensured by showing signs of collapse when collapsing. Therefore, securing ductility of buildings and facilities is very important in seismic strengthening.

우리나라에서는 아직 지진에 대한 인식의 부족으로 내진보강이 활발하게 적용되지 않고 있으며 내진보강 사례가 많지 않으나 대부분 일반적 구조보강공법에 의존하고 있다.In Korea, seismic retrofitting is not actively applied due to lack of awareness of earthquake. Most of seismic retrofitting cases are based on general structural reinforcement.

구조보강공법으로는 보강재 피복보강 공법을 주로 적용하고 있으며 이러한 보강재 피복공법으로는 강판 피복공법이나 복합재료 시트로 피복하는 FRP 시트 접착공법의 적용이 증대되고 있으며 강판피복 공법은 강판이 갖는 중량 및 강성으로 인하여 현장에서의 작업이 매우 어렵고 용접을 피할 수 없게된다. 용접 작업은 최근 2008년1월의 이천의 화재 사고와 같이 건설 현장에서 또 다른 대형 안전 사고 로 이어지기도 한다. As the structural reinforcement method, the reinforcing material coating method is mainly applied. As the method of covering the reinforcing material, the application of the steel sheet covering method or the FRP sheet bonding method of covering with the composite material sheet is increasing, and the steel sheet covering method is a method in which the weight and stiffness The work on the site is very difficult and the welding can not be avoided. Welding operations may lead to another major safety accident at the construction site, such as the recent Icheon fire accident in January, 2008.

반면 FRP 시트접착공법은 강판 피복공법에 비해 유리한 장점을 가지고 있다. 복합재료의 보강재 활용은 기존 건설구조재료애 비해 가벼워 작업이 용이하고 고내구성, 고비강도의 우수한 재료적 특성 때문에 최근 선진국을 중심으로 보강재로 널리 사용되고 있다. On the other hand, the FRP sheet bonding method has an advantage over the steel sheet coating method. The use of reinforcing material of composite materials is widely used as a reinforcing material mainly in advanced countries in recent years due to its light weight, ease of work, high durability, and high material strength.

① 부재 단면 증가 공법① Increasing member section method

기존 철근콘크리트건축물 또는 구조물에 휨강도, 휨변형 능력 및 전단 강도를 보강하기 위하여 벽체, 기둥, 보에 띠 철근을 배근한 후 콘크리트를 덧씌우는 공법 법으로 공사기간이 길고 시공이 어려울 뿐만 아니라 부재의 단면적이 증가하는 단점이 있다. 단면적이 증가하면 건축 법규상의 제약(주차장기둥의 경우 주차면적 확보곤란, 외부기둥의 경우 건축선에 의한 제약 등)이 수반되며 건축물의 내부의 경우 설비와의 간섭으로 천정고가 낮아지며, 기둥 보강의 경우에는 실사용면적 을 현저히 감소시킨다.In order to reinforce the bending strength, bending deformation capacity and shear strength of existing reinforced concrete buildings or structures, it is difficult to construct because of the long construction period and the cross sectional area There is an increased disadvantage. As the cross-sectional area increases, constraints on building regulations (such as difficulty in parking area for parking pillar and constraint by construction line in the case of exterior columns) are accompanied. In the interior of the building, ceiling is lowered due to interference with facilities. Thereby significantly reducing the effective area.

② 내진벽(shear wall)의 설치 공법② Installation method of shear wall

기둥과 기둥 또는 벽체 사이에 철근콘크리트 보강벽을 설치하는 경우로서 실사용상 제약이 수반되며 외벽에 구성하는 내진벽은 개구부의 설치가 어렵다. 또한 기존 설비(공조덕트 및 소화설비 등)와 간섭이 된다.In case of reinforced concrete reinforcement wall installed between column and column or wall, there are restrictions on practical use and it is difficult to install an opening in the seismic wall formed on the outer wall. It also interferes with existing facilities (such as air ducts and fire extinguishing facilities).

③ 강판을 이용한 보강③ Reinforcement using steel sheet

강판을 이용하여 필요 구조체에 덧대여 보강하는 방법으로 부재의 단면적을 크게 증가시키지 않으면서 내력을 확보할 수 있는 공법으로 부재의 강성과 균질한 재료의 특성상 가장 일반적인 보강방법이다. 부재의 무게가 무겁고, 시공이 어려우며, 부식방지를 위하여 별도의 공정이 필요하다.It is the most general reinforcement method due to the stiffness of the members and the homogeneous material characteristics. It is a method to reinforce the required structure by using the steel plate and to secure the strength without increasing the sectional area of the member. The weight of the member is heavy, it is difficult to construct, and a separate process is required to prevent corrosion.

④ 가세의 설치 공법④ Installation method of Gassée

가세의 설치는 구성 방법에 따라 X자 K자 등 다양한 형태가 있으며 기존 설비와의 간섭을 피할 수 있으나 내진벽과 마찬가지로 사용상 제약이 많으며, 기존 구조물에서 시공에 어려움이 있다.There are various types such as X-letter K, depending on the construction method, and interference with existing facilities can be avoided. However, as with the seismic wall, there are many restrictions on the use and difficulty in construction in existing structures.

⑤ 탄소 섬유를 이용한 내진보강⑤ Seismic reinforcement using carbon fiber

탄소시트 및 탄소판 등의 제품을 이용하여 콘크리트 표면에 부착하는 보강공법으로 부재가 가볍고 시공이 간편하며 내력을 현저히 증가 시키는 장점이 있어 구조 보강재로 많이 적용되어온 공법이다. 탄소 섬유는 신율이 1 % 정도로 아라미드 섬유 2~5 %에 비하여 적으며 파괴시 선행적 신호없이 일시에 파괴되는 단점이 있다.Carbon sheet and carbon plate are used to reinforce the surface of concrete. This method is widely applied as structural reinforcement because it is lightweight, easy to install, and has a considerable increase in strength. Carbon fiber has a low elongation rate of 1%, which is smaller than 2 ~ 5% of aramid fiber, and it is destroyed at the moment without destructive signal.

⑥ 아라미드 섬유 로드를 이용한 내진 보강 공법⑥ Seismic strengthening method using aramid fiber rod

아라미드 섬유를 로드(rod) 형태로 제작하여 구조체에 매입하는 공법으로 내진보강에 유효한 방법이나 피복두께가 충분히 확보되지 않은 구조물에서 기존 철근콘크리트 구조체의 주근 또는 보조근의 간섭으로 사용상의 제약이 있다.Aramid fiber is produced in rod form and embedded in the structure. This method is effective for seismic reinforcement, but there are restrictions on the use of the existing reinforced concrete structure due to the interference of the main or auxiliary rods in the structure which is not sufficiently secured.

⑦ 아라미드섬유 시트를 이용한 내진보강 공법⑦ Seismic strengthening method using aramid fiber sheet

아라미드 섬유 시트공법은 시트를 콘크리트 표면에 부착하여 보강하는 공법으로 부재가 가볍고 시공이 간편하며 내력을 현저히 증가시키는 장점이 있다. 콘크리트 부착면에 형성되는 기포, 표면의 열화로 인하여 콘크리트계 면의 강도가 저하될 경우 내력증가시 표면 콘크리트가 탈락하여 보강부재의 내력을 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있다.The aramid fiber sheet method is a method of reinforcing the sheet by attaching it to the concrete surface, which is advantageous in that the member is lightweight, easy to construct, and significantly increases the strength. If the strength of the concrete surface is lowered due to the deterioration of the bubbles or the surface formed on the concrete attachment surface, the surface concrete may fall off when the strength is increased and the strength of the reinforcing member can not be sufficiently exhibited.

또 고강도 섬유 시트 보강 공법의 문제점은 다음과 같다.The problems of the high strength fiber sheet reinforcing method are as follows.

최근에 단면증가공법과 철판피복 공법의 대안으로 고강도 섬유보강공법이 널리 사용되고 있다. 고강도 섬유보강공법은 시트를 콘크리트 표면에 부착하여 보강하는 공법으로 부재가 가볍고 시공이 간편하며 내력을 현저히 증가시키는 장점이 있지만 시트의 두께가 얇아 내력확보를 위해서는 겹침 시공이 불가피하다.Recently, high strength fiber reinforcing method has been widely used as an alternative to the cross section increasing method and the iron plate covering method. The high-strength fiber reinforcing method is a method in which the sheet is reinforced by adhering to the surface of the concrete, which is advantageous in that the member is light and easy to construct, and the proof strength is significantly increased. However, the overlapping construction is inevitable in order to secure the proof strength.

겹침 시공시에는 겹침 개소의 증대로 공사기간이 길어지며 함침된 시트의 배부름 현상에 의해서 충분한 보강효과를 얻기 힘들며, 접착제의 함침과 시공시에 시공상 어려움이 있다. 또한 철근콘크리트의 표면의 열화에 의한 강도의 저하로 극한 하중시 모재와 보강 시트 사이에 계면탈락에 의한 파괴 형태로 내력을 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있다.During the overlapping construction, the construction period is prolonged due to the increase of the overlapping portions, and it is difficult to obtain a sufficient reinforcing effect by the folding phenomenon of the impregnated sheet, and there is a difficulty in impregnation of the adhesive and construction during the construction. In addition, due to the deterioration of the strength due to the deterioration of the surface of the reinforced concrete, there is a problem that the strength can not be sufficiently exhibited in the form of fracture due to the interface failure between the base material and the reinforcing sheet at the time of ultimate load.

따라서, 기존건물 또는 시설물에 내진 보강을 하는 방법은 기존건물의 사용성에 큰 제약을 주지 않아야 하며 경제적으로 보강해야 하므로 내진 보강 방법은 제한적일 수밖에 없다. 지금까지는 철판을 이용하여 부재의 내력을 보강하는 방법이 구조보강 및 내진 보강에 가장 많이 적용되어 온 공법이다. 그러나 철판을 사용하여 내진보강을 하는 공법은 부재의 철판자체의 하중이 크므로 인해서 공사가 어렵고, 철판의 부식에 대한 대책이 필요하다는 문제점이 있었다.Therefore, seismic retrofitting methods for existing buildings or facilities should not limit the usability of existing buildings and should be economically reinforced. Therefore, seismic retrofitting methods are limited. Until now, the method of reinforcing the strength of the members by using the steel plate has been the most applied method for structural reinforcement and seismic reinforcement. However, the seismic strengthening method using the steel plate has a problem that the construction of the steel plate itself is difficult due to the large load of the steel plate itself, and measures against corrosion of the steel plate are required.

이러한 단점을 보완하기 위해서 섬유보강공법이 개발되었다. 섬유 보강재료로서 탄소섬유, 아라미드 섬유, 유리섬유, 고강도·고탄성 폴리에스틸렌섬유, 비닐론섬유, 폴리프로필렌섬유, 아크릴섬유 등이 있다. 이들의 섬유는 강재와 비교할 때 비중이 작은 것임에 불구하고 인장 강도가 크며, 또 내식성도 우수하여 콘크리트 구조물의 설계시공의 합리화, 효율화 및 염해 등에 대한 고내구성화 등을 도모할 수 있다.To overcome these disadvantages, a fiber reinforcement method was developed. As the fiber reinforcing material, there are carbon fiber, aramid fiber, glass fiber, high strength and high elasticity polyestylene fiber, vinylon fiber, polypropylene fiber and acrylic fiber. Although these fibers have a small specific gravity in comparison with steels, they have high tensile strength and excellent corrosion resistance, so that rationalization and efficiency of the design and construction of concrete structures and high durability against salt corrosion can be achieved.

이에 본 발명자는 탁월한 인장력과 내진보강에 중요한 물성인 신율이 우수하고 각종 내화학성이 있어 내진보강에 적합한 재료인 아라미드 스트립 부재를 적용하여 기존의 고강도 섬유시트 공법의 문제점을 보완하여 내진보강을 할 수 있는 신기술을 제안하는 것이다.Accordingly, the present inventor has proposed an aramid strip member, which is excellent in tensile strength and seismic strengthening, and is excellent in elongation and various chemical resistance, and is suitable for seismic retrofitting, thereby completing the problems of the existing high strength fiber sheet method, And to propose new technologies.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 아라미드 섬유를 인발성형 공법으로 인발함에 있어 아라미드 섬유를 우레탄을 이용하여 판형상으로 집적화함과 동시에 여기에 필 플라이(Polyester Fabric)를 양면 부착 일체화된 아라미드 스트립 부재를 이용한 철근콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법을 제공하는 데 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method for producing aramid fibers by drawing a aramid fiber into a sheet form using urethane, The present invention provides a method of reinforcing concrete reinforced concrete structures using an aramid strip member integrated with a double-sided adhesive.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 아라미드 스트립 부재를 이용한 철근 콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법은,
(a)철근 콘크리트 구조물의 열화된 콘크리트 영역을 포함하도록 아라미드 스트립 부재의 폭보다 넓게 상기 열화된 깊이 이상으로 커팅 라인을 형성하는 단계,
(b) 상기 커팅 라인 내측의 열화된 콘크리트를 취핑하여 제거하는 단계,
(c) 상기 (b) 단계에서 열화된 콘크리트가 제거되어 형성된 요홈부 표면을 세척하는 단계,
(d) 상기 요홈부에 아라미드 스트립 부재의 두께만큼을 남겨두고 고강도 수성 아크릴폴리머 모르타르를 채우는 단계,
(e) 상기 요홈부 보다 폭이 작은 아라미드 스트립 부재에 에폭시 레진을 도포한 후 고강도 수성 아크릴폴리머 모르타르 위에 부착하는 단계,
(f) 상기 아라미드 스트립 부재의 양측 단부와 요홈부 사이에 에폭시 레진을 코킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아라미드 스트립 부재는 실 형태의 아라미드 섬유를 인발성형 공법으로 인발하면서 우레탄(Urethane)을 이용하여 판형상 부재로 집적하여 형성되고,
상기 아라미드 스트립 부재의 적어도 일면에는 필 플라이를 부착하되, 상기 필 플라이는 (e) 단계에서 에폭시 레진을 도포하기 위하여 아라미드 스트립 부재로부터 제거되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 아라미드 스트립 부재의 표면에는 요철이 생성된 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, there is provided a method of reinforcing concrete reinforced concrete structures using an aramid strip member,
(a) forming a cutting line above the deteriorated depth that is wider than the width of the aramid strip member to include a deteriorated concrete area of the reinforced concrete structure,
(b) purging and removing the deteriorated concrete inside the cutting line,
(c) washing the surface of the recessed portion formed by removing the concrete deteriorated in the step (b)
(d) filling the high-strength water-borne acrylic polymer mortar with the thickness of the aramid strip member in the recessed portion,
(e) applying an epoxy resin to an aramid strip member having a width smaller than that of the recessed portion, and then attaching the epoxy resin onto the high strength aqueous acrylic polymer mortar,
(f) caulking an epoxy resin between both end portions of the aramid strip member and the recessed portion.
Further, the aramid strip member is formed by collecting aramid fibers in the form of a sheet by using a urethane (Urethane)
The filler is attached to at least one surface of the aramid strip member, and the filler is removed from the aramid strip member to apply the epoxy resin in the step (e).
In addition, the surface of the aramid strip member is formed with irregularities.

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상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 아라미드 스트립 부재를 이용한 철근콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법에 의하면, 내진보강 기술뿐만 아니라 기존 건축물 및 구조물의 구조보강에도 적용할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the seismic reinforcement construction method of the reinforced concrete structure using the aramid strip member according to the present invention, it is possible to apply not only the seismic reinforcement technique but also the structural reinforcement of existing structures and structures.

또한, 본 발명에 따른 아라미드 스트립 부재를 이용한 철근콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법에 의하면, 보강내력의 확보와 연성능력의 증대로 다음가 같은 국가 중요 시설물 및 민간기업의 중요생산 건축물 및 시설물, 다중이용 시설 및 공동주택의 내진 보강에 대하여 광범위하게 적용이 가능하며 보강된 부위는 아라미 드섬유의 화학적 안정성과 내후성으로 특별한 유지 보수 필요없이 반 영구적으로 사용이 가능함으로써 지진으로 인한 인명과 재산 피해 저감에 크게 기여할 수 있다는 효과가 얻어진다According to the seismic reinforcement construction method of the reinforced concrete structure using the aramid strip member according to the present invention, due to the securing of the reinforcement strength and the increase of the ductility ability, the following important national facilities and important production buildings and facilities of the private enterprise, And reinforcement of apartment house. It is possible to use semi-permanently without any special maintenance due to the chemical stability and weatherability of the aramid fiber. This makes it possible to reduce the damage caused by the earthquake Effect can be obtained

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.These and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

먼저 본 발명의 개념에 대해 설명한다.First, the concept of the present invention will be described.

본 발명은 지금까지 개발된 섬유 중 매우 강도가 큰 것으로 알려진 아라미드 섬유를 적용한 기술로서 아라미드 섬유는 강도뿐만 아니라 내수성, 내후성, 내화학성, 내마모성이 우수하고 전기절연성이 있어 방탄폭, 소방복, 우주선, 비행기동체, 변압기 절연체, 자동차 브레이크, 자동차 타이어등 다양한 분야에서 사용되어온 재료이다. The present invention is a technology using aramid fibers known to have a very high strength among the fibers so far developed. As a result, aramid fibers have excellent water resistance, weather resistance, chemical resistance and abrasion resistance as well as strength, It has been used in various fields such as fuselage, transformer insulator, automobile brake, automobile tire.

또한 아라미드 섬유는 가벼울 뿐만 아니라 내진성능에 필요한 연성이 있고 시공도 간편한 장점이 있어 내진보강 재료로는 탁월한 물성을 갖는다.In addition, Aramid fiber is not only light, but also has ductility required for seismic performance and is easy to construct, so it has excellent physical properties as an anti-seismic reinforcement material.

이러한 아라미드 섬유를 적용하여 그동안 건설분야에서도 아라미드 섬유를 혼합한 아스팔트에 대한 연구가 진행되어 왔으며, 구조보수보강재로 시트제품, 로드(rod) 제품을 개발하여 사용중에 있다.As a result of the research on asphalt mixed with aramid fiber in the construction field by applying such aramid fiber, sheet products and rod products have been developed and used as structural repair and reinforcement materials.

본 발명은 기존의 아라미드 시트와 아라미드 로드의 문제점을 개선하기 위해서 아라미드 섬유를 판상 형태로 제조한 후, 철근콘크리트 구조물에 매입하는 공법이다. 아라미드 섬유를 판상으로 제조하게 되면 시트보다 부재의 단면적이 증가하여 보강효과를 증가할 수 있으며 시트 시공시 문제가 되었던 시공성 및 시공 품질의 확보 문제를 해결하게 된다. The present invention relates to a method for manufacturing aramid fibers in the form of a plate in order to improve the problems of conventional aramid sheets and aramid rods, and then to purchase the aramid fibers in a reinforced concrete structure. When the aramid fiber is produced in the form of a plate, the cross-sectional area of the member is increased to increase the reinforcing effect, and the problem of securing the workability and the construction quality, which was a problem in the construction of the sheet, is solved.

아라미드 섬유를 인발 성형(pultrusion) 공법을 통해 판형상으로 집적하여 아라미드 스트립 부재를 만들고, 상기 아라미드 스트립 부재의 일면 또는 양면에 폴리에스테르 편물(Polyester Fabric)인 필 플라이(Peel-Ply)를 부착한다. The aramid fibers are integrated into a plate shape by a pultrusion method to form an aramid strip member and a polyester cloth is attached to one side or both sides of the aramid strip member with a peel-ply.

이렇게 생산된 아라미드 스트립 부재를 현장에서 시공시에 필 플라이를 제거하게 되면 상기 아라미드 스트립 부재의 표면에는 요철이 생겨 부착력이 획기적으로 개선되도록 한 것이다. When the aramid strip member thus produced is peeled off at the time of installation in the field, unevenness is formed on the surface of the aramid strip member, thereby remarkably improving the adhesion.

또한 본 발명에 따른 공법은 기존의 섬유보강 부착공법에서 문제가 되었던 부착부의 콘크리트 표면 탈락에 의한 보강성능 저하의 문제점을 개선하기 위하여 콘크리트부재의 열화된 표면을 컷팅 및 취핑을 통해 제거하고 고강도 모르타르로 보수한 후, 본 부재를 매입하되 기존의 콘크리트 표면과 같은 면으로 매입하여 콘크리트 표면 위에 도장, 마감재 등의 2차적 시공이 원활하도록 하고, 보강재와 콘크리트 부재의 부착성능을 확실하게 확보하여 보강성능을 보증할 수 있게 되는 공법이다. In addition, the method according to the present invention removes the deteriorated surface of the concrete member by cutting and purging in order to solve the problem of deterioration of the reinforcing performance due to the detachment of the concrete surface of the attaching portion, which has been a problem in the existing fiber- After repairing, this member is embedded and embedded in the same surface as the existing concrete surface, so that the secondary application such as painting and finishing is smoothly performed on the concrete surface, and the adhesion performance between the reinforcing material and the concrete member is securely secured. This is a method that can be guaranteed.

본 발명은 인발성형 공법으로 아라미드 섬유를 집적화한다.The present invention integrates aramid fibers by a drawing and forming process.

즉 내진보강 또는 구조보강에서 중요한 것은 보강성능을 충분히 만족할 수 있는 내력을 확보하는 것이다. 기존의 섬유 시트 부재는 내력이 부족한 경우 얇은 시트를 몇 겹 겹치는 방법을 사용하였으나, 시공상의 번거로움과 계속 겹칠 수 없는 재료상 한계가 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 발명에서는 우레탄(Urethane)을 이용하여 인발 성형공법으로 아라미드 섬유를 집적화한 아라미드 스트립 부재를 사용한다.In other words, what is important in seismic reinforcement or structural reinforcement is to secure a sufficient strength to satisfy the reinforcement performance. The conventional fiber sheet member has a method of overlapping a thin sheet by several layers in the case of insufficient strength, but there are limitations on the construction and material limitations that can not overlap with each other. In order to solve such a problem, the present invention uses an aramid strip member in which aramid fibers are integrated by a drawing molding method using a urethane.

상기 아라미드 스트립 부재는 필요한 만큼 부재의 단면적을 증가시켜 하나의 부재로 제조 할 수 있으며 시공이 간편하고 보강내력을 확실히 확보할 수 있는 장점이 있다.The aramid strip member can be manufactured as a single member by increasing the cross-sectional area of the member as necessary, and is easy to construct and has an advantage that the reinforcing strength can be securely secured.

또 보강재의 부착성능 확보를 통한 내력 및 연성력을 증대하였다.In addition, the strength and ductility were increased by securing the adhesion of the stiffener.

내진 및 구조보강 공법에서 보강된 부재의 실제 내력이 설계 내력과 같아 지도록 하기 위해서는 보강재와 철근콘크리트 부재와의 부착성능이 확보되어야 한다. 이러한 부착 성능이 확보되지 않으면 보강부재의 탁월한 내력에도 불구하고 내력을 발휘하기도 전에 탈락됨으로 인해 탈락시의 내력이 보강 내력을 좌우하게 된다.In order to ensure that the actual proof strength of the members reinforced by the seismic and structural reinforcement methods becomes equal to the design proof strength, the adhesion performance between the reinforcing members and the reinforced concrete members should be ensured. If such an attaching performance is not ensured, the reinforcing strength is deter- mined by the proof strength at the time of detachment because the reinforcing member is dropped before the proof strength is exerted despite the excellent proof strength.

본 발명은 부착성능을 확보하기 위해 두가지 기술을 제안하고 있다. The present invention proposes two techniques to ensure adhesion performance.

콘크리트 구조물과의 부착력을 확보하기 위해 아라미드 스트립 부재의 일면 또는 양면에 필 플라이를 부착하고, 시공시에는 상기 필 플라이를 벗겨내면 아라미드 스트립 부재의 표면에 필 플라이 재질의 질감에 의한 요철이 생겨 부착력이 획기적으로 개선된다. A filler is attached to one side or both sides of the aramid strip member to secure adhesion with the concrete structure and peeling off the filler at the time of construction results in unevenness due to the texture of the filler material on the surface of the aramid strip member, It is dramatically improved.

또한 이렇게 제작된 아라미드 스트립 부재를 철근콘크리트 구조물의 열화된 콘크리트 표면을 제거하고 고강도 모르타르로 보수한 후 매입하고 보강재의 단부를 다시 에폭시 접착제로 코킹함으로써 보강되는 철근콘크리트 면의 강도를 확보함과 동시에 보강재와 콘크리트와의 접착력을 획기적으로 개선시켜 섬유시트 부착공법에서 문제가 되고 있는 콘크리트 표면 탈락으로 인한 보강 부재의 탈락을 방지할 수 있어 내진보강에 필요한 내력 증가 및 극한 하중시 연성력을 증대시킬 수 있다.In addition, the aramid strip member thus manufactured is removed from the deteriorated concrete surface of the reinforced concrete structure, repaired by high strength mortar and then embedded, and the end portion of the reinforcing material is caulked with epoxy adhesive again to secure the strength of the reinforced concrete surface, It is possible to prevent detachment of the reinforcing member due to detachment of the concrete surface which is a problem in the fiber sheet attaching method, thereby increasing the proof strength required for the seismic reinforcing and increasing the ducting force at the time of ultimate load .

또한 보강 부재 부착완료 후에는 보강 부재의 표면과 콘크리트 표면높이가 같게 됨으로써 외관상 미려하게 되며, 2차적인 마감시에도 보강전과 같이 자유롭게 마감처리를 할 수 있게 된다. Also, after the reinforcing member is completely attached, the surface of the reinforcing member is equal to the surface height of the concrete, so that it becomes beautiful in appearance. In the second finishing, the finishing treatment can be performed freely as before the reinforcement.

본 발명에 사용되는 아라미드 섬유는 1971년 미국 듀폰사 개발한 상품으로 방향족 폴리아미드 섬유 나일론에 속한다. 현존하는 섬유 중에서 가장 강한 소재로 강철보다 강도가 5배 높고 500℃에서도 연소하지 않는 내열성과 화학약품에 대해 강한 내성을 지닌 고기능성 소재다.The aramid fiber used in the present invention is a product developed by DuPont of USA in 1971 and belongs to aromatic polyamide fiber nylon. It is the most strong material among the existing fibers, it is 5 times higher in strength than steel, and is a high-functional material with heat resistance that does not burn even at 500 ℃ and strong resistance to chemicals.

이 섬유는 금속에 비해 가볍고 가공이 편리해 고성능 타이어, 호스, 광케이블 보강재 및 방탄소재 등 다양한 산업 분야에 적용되고 있으며 특히 IT 관련 소재 및 광케이블, 마찰재 적용 분야에서 수요가 크게 늘고 있는 추세이다. 현재 미국 듀폰과 일본 데이진 만이 생산 기술을 보유하고 있다. This fiber is light and easy to process compared with metal, and it is applied to various industrial fields such as high performance tires, hoses, optical fiber reinforcing materials and bulletproof materials. In particular, demand for IT related materials, optical cables and friction materials is increasing. Currently, only US DuPont and Daisin Japan have production technology.

건설용으로 아스팔트콘크리트의 혼합물로 연구가 진행되고 있으며, 보강용 섬유로는 듀폰사가 고강도, 고탄성의 케볼라(kevlar)29와 49를 생산하고 있고 이중 케볼라(kevlar) 49를 사용하여 아라미드 시트와 로드 제품이 개발되어 철근콘크리트 건축물 또는 구조물에 구조 보수 보강재로 사용되어 왔다. DuPont is producing high strength and high elastic kevlar 29 and 49. Kevlar 49 is used as a reinforcing fiber for aramid sheets and it is used for the construction of asphalt concrete. Rod products have been developed and used as structural maintenance reinforcement in reinforced concrete buildings or structures.

최근까지 철근콘크리트 보수 보강재분야에서는 상대적으로 가격이 고가인 아라미드섬유를 이용한 제품보다는 탄소 섬유 시트를 이용한 제품이 널리 사용되어 왔으며 최근에는 아라미드 섬유의 가격이 저렴해짐으로써 아라미드 섬유를 이용한 제품이 경쟁력을 가지게 되었다.Until recently, reinforcing steel reinforcing concrete reinforcing materials have been widely used in products using carbon fiber sheets rather than aramid fibers, which are relatively expensive in price. In recent years, the prices of aramid fibers have been lowered so that products using aramid fibers have become competitive .

특히 아라미드 섬유가 탄소 섬유에 비해 신율이 우수하고, 순간 충격에 견디는 방폭 성능이 우수한 장점이 있어 내진보강에 적합한 소재로 평가되고 있다.Especially, Aramid fiber has superior elongation than carbon fiber and excellent explosion-proof ability to withstand instant impact, and is evaluated as a material suitable for seismic reinforcement.

탄소 섬유를 얇은 판형상 형태로 성형하여 철근콘크리트 보수 보강재로 사용하는 기술은 이미 개발된 공법이나 아라미드 섬유를 판상 형태로 성형하는 기술은 생산 기술 난이도가 높아 현장에 적용할 수 있는 유효한 제품을 개발하지 못하였으나, 여러 해의 연구를 통해 아라미드 케볼라(Kevlar) 49를 사용하고, 우레탄을 이용하여 인발 성형 공법으로 아라미드 스트립 제작에 성공하게 되었고, 이와 더불어 제작 부재를 그동안 보수보강시에 문제가 되던 모재의 탈락을 개선하여 적용하는 공법을 제안하게 되었다. The technique of forming carbon fiber into thin plate shape and using it as reinforcement material for reinforced concrete is a process that has already been developed or a technique of molding aramid fiber into a plate form, However, after many years of research, we have succeeded in producing aramid strips by using Aramid Kevlar 49 and Urethane using a drawing method. In addition, To improve the dropout.

국내에서는 내진보강에 대한 인식의 부족으로 내진보강에 대한 사례가 많지 않다. 내진보강은 교량,터널 등의 토목구조물과 건축물의 내진보강으로 구별되며 교량,터널 등의 내진보강공법은 단면증설에 의한 공법과 보강재 피복에 의한 내진보강공법이 적용되어 왔으며, 건축물에서는 건축물의 구조와 특성에 따라 내진보강공법이 채택되어 왔다. In Korea, there are not many cases of seismic retrofitting due to lack of awareness of seismic reinforcement. Seismic strengthening is distinguished by civil engineering structures such as bridges, tunnels, and seismic reinforcement of buildings. Seismic strengthening methods such as bridges and tunnels have been applied by a cross-sectional expansion method and seismic strengthening methods by coating with reinforcement materials. And seismic retrofitting methods have been adopted according to their characteristics.

또 국내외에서 교량, 터널 등 기존 철근콘크리트 구조물에 적용되어온 내진보강공법으로는 다음과 같은 공법이 있다.The seismic retrofitting method applied to existing reinforced concrete structures such as bridges and tunnels at home and abroad has the following method.

철근콘크리트 건축물의 내진보강 방법으로는 건축물의 내진성능 특성에 따라 다음과 같은 공법들이 적용되어 왔다.As the seismic retrofitting methods of reinforced concrete buildings, the following methods have been applied according to seismic performance characteristics of buildings.

(1) 건축물의 내력이 부족한 경우의 내진보강공법(1) Seismic retrofit method when there is insufficient strength of building

건축물의 내력을 높이는 방법으로는 기존의 벽을 두껍게 하는 방법(부재 단면 증가 공법), 개구부를 패쇄하는 방법, 새로운 내진벽 (shear wall)을 증설하는 방법 등이 일반적이다. As a method of increasing the strength of a building, a method of thickening the existing wall (method of increasing the sectional area of the member), a method of closing the opening, and a method of adding a new shear wall are common.

내진벽(shear wall) 증설하는 방법은 철근 콘크리트벽뿐만 아니라 철골 브레이스를 설치하거나 철골 패널 설치도 사용된다. The method of expanding the shear wall is not only reinforced concrete wall but also steel frame brace or steel panel installation.

(2) 건축물의 연성이 부족한 경우의 내진보강공법(2) Seismic retrofit method when the ductility of the building is insufficient

건축물의 연성을 높이는 방법으로는 전단파괴형의 기둥에 강판이나 고강도 섬유를 감거나 낮은 내진벽(shear wall)을 증설하는 것이 일반적이다.As a method of improving the ductility of a building, it is common to wind a steel plate or high-strength fiber to a shear failure type column or to add a low shear wall.

전단보강을 함으로써 외력에 대해 저항력이 극히 적은 기둥과 전단보강철근이 부족한 기둥 등의 전단파괴 선행형의 기둥을 휨항복 선행형이나 보항복 선행형으로 개선하고 변형능력을 높여 건축물 전체의 내진성능을 향상시키는 목적이다.Shear reinforcement improves the column of shear failure preceding column such as columns with extremely low resistance against external force and columns lacking shear reinforcement, and improves the seismic performance of the whole building by improving the deformation capacity. .

(3) 건축물의 강성밸런스가 불량한 경우의 내진보강공법(3) Seismic strengthening method when the stiffness balance of buildings is poor

강성밸런스 불량에는 각층이 평면적인 밸랜스 불량과 상하층 간의 입체적인 밸런스 불량이 있다. 평면적인 밸런스 불량은 편심율로서 표현되며, 뒤틀림에 의한 파괴로 연결된다. 따라서 브레이스, 내진벽의 증설에 의한 벽 등의 대칭 배치화 및 건축물 중량의 균등화와 경량화를 고려하여 보강한다. 일반적으로 기둥의 보강, 브레이스 설치, 내진벽(shear wall)의 증설에 의한 밸런스를 확보한다.In stiffness balance failure, each layer has a flat balancing defect and a steric balance failure between upper and lower layers. The flat balance defects are expressed as the eccentricity and lead to fracture due to distortion. Therefore, it is reinforced by symmetrical arrangement of braces and walls due to expansion of the earthquake-proof walls, and equalization of weight and weight of buildings. In general, balance is secured by reinforcing pillars, installing braces, and increasing the shear wall.

결국 국내외에서 내진보강 방법은 그 건축물 및 구조물의 특성과 내진의 요구성능에 따라 단면증가공법, 내진벽(shear wall)의 증설, 브레이스설치, 보강재 피복공법중 하나 또는 둘 이상의 복합적인 공법이 적용되게 된다.As a result, seismic reinforcement methods at home and abroad can be applied to one or more of two or more of the following methods: increase of section, increase of shear wall, installation of brace, and coating of reinforcement depending on characteristics of buildings and structures, do.

과거에는 단면증가 공법과 철판에 의한 피복공법이 널리 사용되어 왔으며, 최근에는 철강재의 가격급등과 부식에 의한 문제, 인건비의 상승 등의 원인으로 시공이 간편한 고강도 섬유 피복공법이 널리 사용되고 있는 추세이다. In recent years, a high strength fiber coating method has been widely used, which is easy to construct due to a rise in price of steel, a problem caused by corrosion, and an increase in labor costs.

이상의 설명과 같이 본 발명자들은 기존의 공법들이 안고 있는 문제점을 해소하고 안전성과 경제성이 동시에 충족되는 새로운 기술을 개발하게 되었으며 단면증설공법보다는 보강재 피복공법이 유리하다는 일반적인 사실과 보강재 피복공법중애서도 재료적인 특성과 시공성과 내구성확보가 용이한 복합재료를 사용한 FRP 접착공법이 더 강점을 가질 수 있다는 것에 착안하여 본 발명을 개발하기에 이르렀다. As described above, the inventors of the present invention have solved the problems of existing methods and developed new technologies that satisfy safety and economy at the same time. It is a general fact that a reinforcing material coating method is more advantageous than a sectional enlarging method and a general fact that the reinforcing material coating method And the FRP adhesive method using a composite material which is easy to secure durability and workability is more advantageous, and thus the present invention has been developed.

본 발명에서 제안하는 기술은 콘크리트 구조물의 내진보강에 적용하는 방법으로 건축물의 내진 성능을 향상시키기 위해서는 아라미드 스트립 부재를 이용한 보강공법이 가장 우수한 방법이라는 결론을 얻게 되었고 상기 아라미드 스트립 부재를 이용하여 내진보강함에 있어 기존의 아라미드 시트 보강 방법을 개선하는 새로운 방법을 제시하게 된 것이다. The technique proposed in the present invention is a method applied to seismic strengthening of a concrete structure, and it has been concluded that a reinforcing method using an aramid strip member is the most excellent method for improving the seismic performance of a building, The new method of improving existing aramid sheet reinforcement methods in strength is presented.

이러한 아라미드 스트립 부재를 구성하는 아라미드 섬유의 물리적 특성은 다음과 같다.The physical properties of the aramid fibers constituting such an aramid strip member are as follows.

고강도 섬유로는 아라미드 섬유, 탄소 섬유, 유리섬유, 고강도·고탄성 폴리에스틸렌 섬유, 비닐론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 아크릴 섬유 등이 있다. 이들의 섬유는 강재와 비교할 때 비중이 작은 것임에 불구하고 인장 강도가 크며, 또 내식성도 우수하여 콘크리트 구조물의 설계시공의 합리화, 효율화 및 염해 등에 대한 고내구성화 등을 도모할 수 있다.Examples of the high-strength fiber include aramid fiber, carbon fiber, glass fiber, high strength and high - elasticity polyestylene fiber, vinylon fiber, polypropylene fiber and acrylic fiber. Although these fibers have a small specific gravity in comparison with steels, they have high tensile strength and excellent corrosion resistance, so that rationalization and efficiency of the design and construction of concrete structures and high durability against salt corrosion can be achieved.

아라미드 섬유는 화학저항성이 우수하며 신율이 2~5%를 우수하고 강도도 크며 탄성계수가 강재의 2/3~1/3정도로 작고 전도성이 없어 내진보강재로 우수한 소재이다.Aramid fiber has excellent chemical resistance, elongation is excellent 2 ~ 5%, strength is high, elastic modulus is about 2/3 ~ 1/3 of steel,

탄소 섬유는 아라미드 섬유와 같이 화학적 저항성이 우수하나 신율이 1% 정도로 작고 취성이 있으며 충격저항성이 떨어진다고 하는 결점을 가지고 있다. Carbon fibers have the same chemical resistance as aramid fibers but have a drawback that the elongation is as small as 1%, they are brittle and the impact resistance is poor.

콘크리트를 아라미드 섬유로 보강한 후 콘크리트에 압축하중을 가하여 섬유의 인장 파괴를 유도하면 보강된 아라미드 섬유는 극한 하중에서 섬유가 찢어지는 형태로 파단이 진행되어 붕괴의 징후를 충분히 알 수 있으며 전면 붕괴로 이어지지 않는다.When concrete is reinforced with aramid fiber and compressive load is applied to the concrete to induce tensile fracture of the fiber, the reinforced aramid fiber breaks in the form of tearing of the fiber under ultimate load, and the signs of collapse can be fully understood. It does not.

보통의 철근콘크리트 기둥과 아라미드 스트립 부재로 보강된 철근콘크리트를 지진시에 예측될 수 있는 수평반복하중을 가하여 철근 콘크리트 기둥의 내력을 비교 시험한 결과 아라미드 스트립 부재로 보강된 철근콘크리트는 휨인 장력과 변위가 상당히 진행되었음에도 파괴되지 않았다.The reinforced concrete reinforced with ordinary reinforced concrete columns and aramid strips was subjected to horizontal cyclic loading, which can be predicted during the earthquake, to compare the strength of reinforced concrete columns. As a result, reinforced concrete reinforced with aramid strips showed flexural tension and displacement But not destroyed.

또한 아라미드 스트립 부재로 보강된 보에 대한 휨 인장력을 시험한 결과 보강된 철근 콘크리트보는 콘크리트와 철근이 항복하였음에도 불구하고 내력을 유지하여 육안으로 구분할 수 있을 정도의 변위가 진행되었음에도 파괴되지 않았다.As a result of testing the flexural tensile strength of beams reinforced with aramid strip members, reinforced concrete reinforced concrete was not destroyed even though the concrete and steel bar yielded, while retaining their strength and being able to be visually distinguished.

지진이 발생하면 1차적으로 붕괴되는 건물에 의한 피해가 발생되나 2차적으로는 화재와 위험물의 폭발에 의해 인명피해가 발생된다. 아라미드 스트립 부재로 보강된 건물의 경우 폭발에 대한 저항성이 매우 우수하여 폭발에 의한 2차 피해를 줄일 수 있다.In the event of an earthquake, damage is caused primarily by buildings that collapse, but secondarily, fire and explosion of dangerous goods cause personal injury. In the case of a building reinforced with an aramid strip member, the resistance to explosion is very good, so that the secondary damage caused by the explosion can be reduced.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the drawings.

또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.In the description of the present invention, the same parts are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 아라미드 스트립 부재의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a manufacturing process of an aramid strip member according to the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 사용하는 아라미드 스트립 부재는 아라미드 섬유를 인발성형 공법으로 인발하면서 우레탄을 이용하여 판형상으로 집적한 것으로 그 일면 또는 양면에 필 플라이를 부착한다.As shown in Fig. 1, the aramid strip member used in the present invention is formed by collecting aramid fibers in a plate form using urethane while drawing the aramid fibers by a draw-molding method, and attaching a filler to one side or both sides thereof.

도 2는 본 발명에 따른 아라미드 스트립 부재를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an aramid strip member according to the present invention.

또한, 상기 아라미드 스트립 부재의 재원은 다음과 같다.The resources of the aramid strip member are as follows.

또한 본 발명에 따른 아라미드 스트립 부재를 적용한 철근 콘크리트 구조물의 내진 보강 시공방법은 다음과 같다.The method of reinforcing the reinforced concrete structure with the aramid strip member according to the present invention is as follows.

내구연한이 오래된 콘크리트 표면은 세월이 지남에 따라 외기에 노출되어 열화되어 콘크리트 구체 표면 자체의 강도가 약화되며 중성화가 진행됨으로써 콘크리트 내부에 있는 철근에 녹이 발생하게 되며 녹이 발생된 철근은 팽창하여 콘크리트에 균열을 발생시킨다.The concrete surface with long durability is exposed to the outside air over the years, and the strength of the concrete surface itself is weakened. As the neutralization progresses, rust is generated in the reinforcing bars inside the concrete. Cracks are generated.

또한 콘크리트 시공시 부재 내부에 있는 주근 및 보조근에 의하여 콘크리트 재료가 충분히 채워지거나 시멘트와 골재가 잘 배합되지 않아 콘크리트 표면의 강도가 저하되는 경우가 있다. 이러한 구조물에 보강재를 부착하여 내진보강을 할 경우 보강 부재가 충분한 강성을 발휘하기도 전에 콘크리트표면이 탈락하게 됨으로서 보강재의 기능을 다 하지 못하게 된다.Also, when the concrete is applied, the concrete material is filled sufficiently by the main and auxiliary muscles inside the member, or the strength of the concrete surface is lowered because the cement and aggregate are not well mixed. When the reinforcement is attached to such a structure by seismic reinforcement, the surface of the concrete falls off before the reinforcement member exhibits sufficient rigidity, so that the reinforcement can not function.

기존의 아라미드 섬유를 이용한 시트 보강공법은 콘크리트 표면에 아라미드 시트를 부착하는 공법으로서 부착 성능에 많은 의문이 제기되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해서 정착구를 이용한 공법, 전단키를 사용하는 공법 등 다양한 공법들이 연구되어 왔으나 실용화되지 못하였다.The sheet reinforcement method using the existing aramid fiber has been a method of attaching the aramid sheet to the concrete surface, and many problems have been raised in the adhesion performance. In order to overcome such disadvantages, various methods such as the method using the fixer, It has been studied but not put into practical use.

본 발명은 이러한 단점을 보완한 것으로 콘크리트 표면의 취핑과 고강도 모르타르 시공 부재 단부의 코킹을 통해 표면 콘크리트 탈락을 보완한 것이다.The present invention complements this disadvantage by complementing the removal of the surface concrete through the poking of the surface of the concrete and the caulking of the end of the high strength mortar installation member.

또한 부재에 필 플라이를 이용하여 부재 표면에 요철을 유도하고 요철을 통해 부재와 보강재의 부착성능을 획기적으로 보완함으로서 보강 내력을 증대시키고 극한 하중시에 모재의 연성력을 증대하도록 하여 내진 보강 성능을 극대화한 것이다. In addition, it is possible to improve the seismic strengthening performance by increasing the reinforcement strength by reinforcing the adhesion performance of the member and the reinforcement through irregularities by inducing the irregularities on the member surface by using the filler in the member and increasing the ductility of the base material in the ultimate load. It is maximized.

아라미드 시트를 이용한 보강공법은 보강재의 단면적의 한계로 큰 하중에 저항할 수 있는 내력확보가 곤란하다는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 아라미드 섬유로 제작된 로드(rod) 제품을 개발하게 되었으나, 이 또한 구조물의 피복두께가 충분히 확보되지 않으면 부재 내부에 있는 스터럽(stirrup) 배근을 손상하게 되는 문제점이 있다. A reinforcement method using an aramid sheet is disadvantageous in that it is difficult to secure a sufficient strength to withstand a large load due to the limit of the cross-sectional area of the reinforcement. To solve this problem, a rod product made of aramid fiber has been developed. However, if the thickness of the structure is not sufficiently secured, there is a problem that the stirrup reinforcement inside the member is damaged.

이러한 기술적 문제를 해결하기 위해 제안된 것이 판상의 아라미드 스트립 부재를 적용한 시공공법이다. In order to solve such a technical problem, a construction method using a plate-shaped aramid strip member is proposed.

본 발명에 따른 내진 보강을 위한 아라미드 스트립부재를 이용한 철근 콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법을 도 3 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 3 to 10, an earthquake-proofing construction method of a reinforced concrete structure using an aramid strip member for earthquake-proof reinforcement according to the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 철근 콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법에 사용하는 아라미드 스트립 부재는 실 형태의 아라미드 섬유를 인발성형 공법으로 인발하면서 우레탄(Urethane)을 이용하여 판형상 부재로 집적하여 형성한 것으로서, 상기 아라미드 스트립 부재의 양면에는 필 플라이(Polyester Fabric)를 부착한다.First, the aramid strip member used in the seismic reinforcement construction method of the reinforced concrete structure of the present invention is formed by collecting aramid fibers in the form of a sheet by using a urethane (Urethane) A polyester fabric is attached to both sides of the aramid strip member.

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도 4에 도시한 바와 같이 열화된 콘크리트 표면을 보강하기 위해서는, 절삭공구를 사용하여 철근 콘크리트 구조물의 열화된 콘크리트 영역을 포함하도록 아라미드 스트립 부재의 폭보다 넓게 상기 열화된 깊이 이상으로 커팅 라인을 형성한다.In order to reinforce the deteriorated concrete surface as shown in FIG. 4, a cutting tool is used to form a cutting line beyond the deteriorated depth, which is wider than the width of the aramid strip member so as to include the deteriorated concrete area of the reinforced concrete structure .

그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 커팅 라인 내측의 열화된 콘크리트를 취핑(chipping)하고, 열화된 콘크리트가 제거되어 형성된 요홈부 표면을 세척한다.As shown in FIG. 5, the deteriorated concrete inside the cutting line is chipped, and the surface of the recessed portion formed by removing the deteriorated concrete is cleaned.

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이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 요홈부에 아라미드 스트립 부재의 두께만큼 남겨두고 고강도 수성 아크릴폴리머 모르타르를 채운다.Subsequently, as shown in Fig. 6, the high-strength water-borne acrylic polymer mortar is filled in the recessed portion by the thickness of the aramid strip member.

다음, 상기 요홈부 보다 폭이 작은 아라미드 스트립 부재에 에폭시 레진을 도포한 후 고강도 수성 아크릴폴리머 모르타르 위에 부착한다. 여기서, 상기 아라미드 스트립 부재의 일면에 부착된 필 플라이는 제거된 상태이다.Next, an epoxy resin is applied to the aramid strip member having a width smaller than that of the recessed portion, and then the epoxy resin is attached onto the high strength aqueous acrylic polymer mortar. Here, the filler attached to one side of the aramid strip member is removed.

그리고, 상기 아라미드 스트립 부재의 양측 단부와 요홈부 사이에는 에폭시 레진(SK-CPA10)을 코킹한다.Then, an epoxy resin (SK-CPA10) is caulked between both end portions of the aramid strip member and the recessed portion.

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상술한 바와 같이, 철근 콘크리트 구조물의 열화된 부분을 제거하고 그 부분에 아라미드 스트립 부재를 이용하여 시공하면 내력을 향상 시키고 극한 하중시 연성력이 향상되어 내진성능이 증대된다. As described above, when the deteriorated portion of the reinforced concrete structure is removed and the aramid strip member is applied to the portion, the proof strength is improved and the ductile force is increased during the ultimate load, thereby enhancing the seismic performance.

또 아라미드 스트립 부재를 철근 콘크리트 구조물에 보강함에 있어 열화된 콘크리트 표면을 취핑하고, 취핑된 부위에 상기 고강도 수성 아크릴폴리머 모르타르를 소정 높이로 채우면 기존의 ”콘크리트면에 보강재를 부착하는 공법“에서 문제가 되었던 콘크리트 계면 탈락에 의한 보강성능 저하의 문제점을 개선할 수 있으며, 아라미드 스트립 부재에 의해 보강된 면이 철근 콘크리트면과 레벨이 같아 짐으로서, 도장, 패널 붙임, 벽지 붙임등 2차적 마감시공이 간편하고 마감시공 후에 보강부위가 노출되지 않아 미려한 마감을 할 수 있다(도 10참조). In addition, when reinforcing the aramid strip member to the reinforced concrete structure, the deteriorated concrete surface is poured and the high strength aqueous acrylic polymer mortar is filled in the poured portion at a predetermined height, there is a problem in the existing "method of attaching the reinforcing material to the concrete surface" It is possible to improve the problem of deterioration of reinforcing performance due to detachment of concrete interface and the level reinforced by the aramid strip member is the same level as that of the reinforced concrete surface so that the secondary finishing work such as painting, And the reinforced portion is not exposed after the finishing work, so that an elegant finish can be achieved (see FIG. 10).

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본 발명에 따른 이점은 다음과 같다,Advantages according to the invention are as follows:

① 아라미드 스트립 부재는 찢어지는 형태의 파단을 가지므로, 파단의 징후를 육안으로 확인할 수 있어 대피 시간을 확보할 수 있다. 더 나아가 필 플라이를 통한 부착 방법은 내력의 증가와 더불어 건축물 및 시설물의 연성력을 향상시킴으로서 내진보강에 적합하다. ① Since the aramid strip member has a tearable break, it is possible to visually confirm signs of breakage, thereby securing the evacuation time. Furthermore, the method of attaching through the fill ply is suitable for seismic reinforcement by increasing the strength and ductility of buildings and facilities.

② 아리미드 스트립 부재는 안정적인 보강내력을 확보할 뿐만 아니라 보강내력을 증대시키며 극한 하중시 부재의 저항력을 향상시킨다.② Arimide strip member not only secures stable reinforcement strength but also increases reinforcement strength and improves the resistance of members during ultimate load.

③ 아라미드 스트립 부재는 통상 섬유 시트 보강재 두께의 열 배 이상의 두께로 제작할 수 있어 큰 설계하중에도 단일 부재로 보강이 가능하며 시공이 간편하다.③ Aramid strip members can be fabricated with a thickness more than ten times the thickness of ordinary fiber sheet stiffeners, so that even a large design load can be reinforced with a single member and is easy to install.

④ 전기가 통하지 않으며, 공사중 또는 공사 후에도 전기적인 문제를 일으키지 않는다.④ There is no electricity, and there is no electrical problem during construction or after construction.

⑤ 가벼우며, 작업성이 우수한 동시에 좁은 공간에서도 시공이 가능하다. 또한 숙련을 필요로 하는 작업이 거의 없으며, 유기섬유이므로 수지의 함침이 용이하다.⑤ Lightweight, excellent workability and can be installed in a narrow space. In addition, there is little work requiring skill, and it is easy to impregnate resin because it is organic fiber.

⑥ 순간적인 폭발에 견딜 수 있는 폭발에 대한 저항성이 크다.⑥ Resistant to explosion that can withstand instantaneous explosion.

⑦ 아라미드 스트립 부재는 강재의 7~10배의 인장 강도를 가지며, 보강량이 작아서 보강이 완료된 후 구조물의 형상에는 변화를 주지 않는다.⑦ The aramid strip has a tensile strength of 7 to 10 times that of steel, and the amount of reinforcement is small, so that the shape of the structure is not changed after the reinforcement is completed.

⑧ 부식에 대하여 충분히 안정되어 있고 피로에 대한 저항성도 크다.⑧ It is stable enough against corrosion and has great resistance to fatigue.

⑨ 비중이 강재의 1/5 정도로 가벼우며, 보강 후에도 중량의 증가가 없어서 구조물의 기초에 영향을 주지 않는다.⑨ The specific gravity is about 1/5 of the steel weight, and there is no increase in weight even after reinforcement, so it does not affect the foundation of the structure.

⑩ 철근 콘크리트 구조물은 세월이 지나면서 건조 수축의 반복으로 균열이 발생하며 균열이 발생되면, 철근의 부식이 진행되고 부식된 철근은 부피가 팽창하여 다시 균열을 심화시켜 콘크리트 단면을 탈락시킨다. 그리고 표면은 중성화가 진행되며 외부로부터 침입한 여러 가지 열화 인자로 인하여 콘크리트표면이 약화된다. 내진보강이 요구되는 구조물은 대부분 노후된 구조물이 대상이 되므로 노후된 구조물의 표면에 섬유보강을 할 경우 보강된 섬유의 성능에도 불구하고 콘크리트 표면이 탈락됨으로서 완전한 성능을 발휘하지 못한다. 본 발명은 열화된 콘크리트 표면을 제거한 후 아라미드 스트립 부재를 부착하게 됨으로써 콘크리트 표면 탈락 현상을 방지할 수 있으며, 보강재 단부에 에폭시 코킹을 함으로써 안정적인 보강내력을 확보할 수 있으며 연성능력을 향상시킨다.⑩ Reinforced concrete structures are cracked due to repetition of drying shrinkage over time. When cracks occur, the corrosion of reinforcing bars proceeds, and the corroded reinforcing bars expand the volume, deepening the cracks, thereby dropping the concrete section. The surface is neutralized and the surface of the concrete is weakened by various deterioration factors penetrated from the outside. Most of the structures requiring seismic reinforcement are subjected to aged structures. Therefore, when the fiber reinforcement is applied to the surface of the aged structure, the concrete surface is detached in spite of the performance of the reinforced fiber. The present invention can prevent the deterioration of the concrete surface by attaching the aramid strip member after removing the deteriorated concrete surface and epoxy caulking at the end of the reinforcing member to secure a stable reinforcing proof strength and improve ductility.

⑪ 부재의 폭이 매우 작은 경우에도 보강이 가능하다. ⑪ Even if the width of the member is very small, reinforcement is possible.

⑫ 아라미드 스트립 부재의 표면과 기존 콘크리트 구조물의 면이 같은 레벨 면을 형성함으로써 2차적인 마감 자재의 구별없이 시공이 가능하고 마감시 보강된 개소가 보이지 않아 미려하게 처리될 수 있다.⑫ The surface of the aramid strip member and the surface of the existing concrete structure form the same level surface, so that it is possible to construct without distinction of the secondary finishing material, and the reinforced portion can not be seen at the finish, so that it can be treated beautifully.

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본 발명이 적용되는 개소 즉, 내진보강을 하여야 하는 건축물 및 시설물은 다음과 같다.The places where the present invention is applied, that is, the structures and facilities to be subjected to the earthquake-proof reinforcement are as follows.

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(1) 구 설계법에 의해 설계된 건축물로서 내진성이 부족한 건축물(1) Buildings designed according to the old design law and buildings lacking earthquake resistance

현재 국내에서는 “건축법”에 의한 “건축물의 구조기준 등에 관한 규칙”과 “자연재해 대책법”에 의해 내진설계 기준과 내진설계 대상 시설물을 규정하고 있다. Currently, in Korea, the "earthquake-resistant design standards" and "earthquake-resistant design facilities" are stipulated by the "Rules on Structural Standards of Buildings" and "Natural Disaster Countermeasures Act" under the "Building Act".

과거의 기준에는 내진설계 대상 건축물에 해당하지 않았으나 현행 내진설계기준에서 내진설계 대상건축물로 지정된 건축물과 현행 내진설계기준에 의하며 내 진성능에 의문성이있는 건축물에 대하여 내진성능평가를 실시하고 그 결과에 따라 내진 보강 여부를 결정하여야 한다.In the past, the seismic performance evaluation was carried out on the buildings which were not included in the seismic design target buildings but which were designated as the seismic design target buildings in the existing seismic design criteria and the buildings with the question of the seismic performance based on the existing seismic design criteria. The seismic reinforcement should be determined.

(2) 건축물의 사용 년수가 오래된 건물인 경우 건설된 당시에는 재료가 건전성을 유지하고 있으나, 사용 년수가 오래됨에 따라 구조체의 콘크리트와 철근,철골 등 재료 자체의 노후화가 진행된다. 그 예로 콘크리트의 중성화와 철근, 철골에 녹이 발생하는 것이다. 또한 콘크리트 자체에 균열이 발생하고, 균열부위의 누수로 건축물의 노후화는 피할 수 없는 일이다. 이러한 노후화된 건축물의 수명 연장과 안전을 위하여 내진보강을 하여야 한다. (2) Use of Buildings When the number of years of use is old, materials are maintained in good condition at the time of construction, but the aging of concrete, steel bars, Examples are neutralization of concrete and rusting of reinforcing bars and steel frames. In addition, cracks occur in the concrete itself, and the deterioration of buildings due to cracks in the cracks is unavoidable. In order to prolong the life and safety of such aged buildings, seismic strengthening should be carried out.

(3) 건축물 중 증개축하거나 용도변경을 하는 경우 현행 법규에 적합하도록 내진보강을 하여야 한다. (3) In the case of extension or modification of buildings, seismic strengthening shall be carried out to comply with the current regulations.

본 발명에서 제안된 공법은 이러한 내진 보강에 대하여 광범위하게 적용이 가능하며 보강이 된 부위는 아라미드 스트립 부재의 기간이 경과하여도 화학적으로 안정되어 물성의 변화가 거의 없으며 강도의 저하가 없어 특별한 유지 보수가 필요없이 반 영구적으로 사용이 가능하다. The method proposed in the present invention can be widely applied to such seismic strengthening, and the reinforced part is chemically stable even after the lapse of the time of the aramid strip member, so there is little change in physical properties, Can be used semi-permanently.

① 열화된 철근 콘크리트 건물 또는 구조물의 보, 기둥의 내진보강① Seismic strengthening of beams and columns of deteriorated reinforced concrete buildings or structures

② 단면 폭이 좁은 보 또는 기둥을 가진 철근콘크리트 구조물② Reinforced concrete structure with narrow beam or column

③ 교각의 내진보강 ③ Seismic reinforcement of piers

④ 연돌의 내진보강④ Seismic strengthening of stack

⑤ 쿨링 타워의 내진 보강⑤ Seismic strengthening of cooling tower

⑥ 교량 보의 내진보강⑥ Seismic strengthening of bridge beam

⑦ 철근콘크리트 건축물의 슬라브, 개구부 , 조적조 벽체의 내진보강⑦ Seismic strengthening of slabs, openings, masonry walls of reinforced concrete buildings

⑧ 지하 주차장 및 건축물 필로티의 내진보강⑧ Seismic reinforcement of underground parking lot and building pilotti

이러한 보강 방법에 대해서는 도 11 내지 도 16에 도시된 바와 같다.These reinforcing methods are as shown in Figs. 11 to 16.

또한 아라미드 스트립 부재는 내후성이 우수하여 장기간 노출하였을 때 오랜 기간이 지나도 강도의 저하가 작다.In addition, the aramid strip member has excellent weatherability, and therefore, the strength of the aramid strip member does not decrease even after prolonged exposure.

또한 인장력이 가해진 상태에서 장기간 노출된 경우에도 강도저하가 작으며 아라미드 스트립 부재를 수지(resin)나 모르타르로 피막을 형성해 주면 강도 저하가 없이 매우 안정된 내력을 유지한다.In addition, even when exposed to a tensile force for a long period of time, the strength decrease is small, and if the aramid strip member is formed of resin or mortar, the strength is maintained without deteriorating the strength.

콘크리트구조물에 내진 보강을 할 경우 콘크리트는 물과 알칼리성을 함유하고 있으므로 내수성과 알칼리에 대한 저항성이 매우 중요하다. 아라미드 스트립 부재는 물에 의한 영향을 전혀 받지 않으며 알칼리에 대한 저항성도 매우 안정적이다.When the concrete structure is subjected to seismic retrofitting, the concrete is water and alkaline, so resistance to water resistance and alkali is very important. The aramid strip member is not affected by water at all and its resistance to alkali is also very stable.

내진 보강재가 건축물 및 구조물에서 시공될 경우 화재에 대한 저항성은 필수적이다. 아라미드 스트립 부재는 난연성이 있으며 내열성도 우수하여 소방복의 소재로 사용되고 있으며 300℃ 까지는 산화되지 않는다.Resistance to fire is essential when seismic reinforcement is applied to buildings and structures. The aramid strip member is flame retardant and has excellent heat resistance and is used as the material of the fire fighting suit. It is not oxidized until 300 ° C.

다음에 본 발명에 따른 아라미드 스트립 부재를 이용한 철근 콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법의 보강효과를 규명하기 위한 평가 방법은 다음과 같다.Next, an evaluation method for evaluating the reinforcing effect of the method of reinforcing concrete reinforced concrete structures using the aramid strip member according to the present invention is as follows.

먼저 시험체 6개를 제작하여 성능시험을 실시하였다.Six test specimens were fabricated and tested.

본 성능시험은 성균관 대학교 토목 구조 실험실에서 실시하였다.This performance test was carried out at Sungkyunkwan University.

철근콘크리트 구조체에 보강하였을 경우 어느 정도의 보강성능이 있는지, 보강재를 매입하는 것과 매입하지 않는 보강공법에 따라, 또는 표면에 요철이 있는 보강재와 요철이 없는 보강재에 따라 어느 정도의 보강성능이 있는지 균열 및 파괴 형상을 비교 평가하고자 하였다.Depending on the reinforcing performance of the reinforced concrete structure, how much reinforcement there is, whether the reinforcing material is embedded or not reinforced, or whether the reinforcing material has irregularities on the surface and the reinforcing material having no irregularities And fracture profiles.

시험체 6개는 표준 실험체 1개, 아라미드 스트립 부재를 표면에 부착하는 시험체를 2개 제작하였으며, 아라미드 스트립 부재를 매입하는 시험체를 3개 제작하였다. 또한 아라미드 스트립 부재를 표면에 부착하는 것과 매입하여 부착하는 것에 아라미드 스트립 부재 표면에 요철이 있는 것과 표면이 평탄한 것을 부착하여 비교 평가하였다. Six specimens were made of one standard specimen, two specimens attaching the aramid strip member to the surface, and three specimens embedding the aramid strip member were fabricated. In addition, the aramid strip member was attached and adhered to the surface, and the aramid strip member was subjected to comparative evaluation by attaching the uneven surface and the flat surface.

표준 실험체는 폭[b] : 20cm, 춤[d] : 30cm, 유효춤[d] : 25cm, 스팬[l] :220cm , 순스팬[l] : 200cm , 인장 철근비[p] : 0.01이며 , 각 보강 실험체의 보강길이[l"] 는 200cm로 설계하였으며, 각 실험체의 설계변수 및 실험체의 분류는 하기와 같이 분류하였으며, 이들 각 보강설계변수에 의한 실험체를 제작하여 실험을 수행하여 그 결과를 분석. 평가하였다. The standard specimen has a width [b] of 20 cm, a dance [d] of 30 cm, an effective dance [d] of 25 cm, a span [l] of 220 cm, a net span [l] of 200 cm, The reinforcement length [l "] of the reinforced specimen was designed to be 200cm, and the design variables and the specimen classifications were classified as follows. Experiments were made by these reinforcement design parameters and the results were analyzed .

또 실험체의 설치상태 및 가력장치는 도 17과 같다. The installation state of the test body and the force applying device are shown in Fig.

실험체에 작용하는 하중제어를 위하여 도 17과 같이 100tonf 용량의 유압잭을 실험체의 중앙부에 설치하여 실험체의 순스팬 사이의 전단 스팬비 (a/d)가 4 인 지점에서 도 17과 같이 2점 가력하였으며, 하중은 100tonf 용량의 로드셀을 사용하여 측정하였으며, 인장철근이 항복할 때까지는 하중제어로 재하를 하였고 , 인장철근이 항복한 이후에는 보 중앙부의 처짐으로 변위제어를 하여 실험체가 최종 파괴시까지 재하 하였다.As shown in FIG. 17, a hydraulic jack having a capacity of 100 tonf was installed at the center of the test specimen, and the shear span ratio (a / d) between the net spans of the specimen was 4 points. , And the load was measured using a load cell having a capacity of 100 ton. The load was controlled until the tensile steel bar yielded. After the tensile steel bar yielded, the displacement was controlled by the deflection of the beam center. Respectively.

본 실험체에 사용된 철근은 국내에서 생산된 SD40의 공강도 철근이 사용되었으며, 보의 주철근은 HD10, HD13등이 배근되었고, 스터럽(stirrup)은 HD10가 배근되었다. 그리고 사용된 철근의 재료 특성을 파악하기 위하여 KSB 0801(금속재료 인장시험편 규정)에 따라 시험편을 각각 5개씩 제작하였으며,KSB0802의 금속재료 인장 시험방법에 따라 실험을 하였고, 결과는 하기와 같다. The reinforcing bars used in this study were SD 40 steel reinforced bars produced in Korea, and HD10 and HD13 reinforced bars were used for reinforcing bars, and HD10 reinforced stirrups were used. Five test specimens were prepared in accordance with KSB 0801 (Specification for Tensile Specimen of Metallic Materials) and KSB0802 was tested in accordance with the tensile test method of metallic materials. The results were as follows.

콘크리트로서 실험체에 사용된 자갈의 최대 직경은 25mm, 슬럼프는 15cm,콘크리트 배합강도는 배합설계에 의하여 240kgf/㎠으로 하였고, 콘크리트 배합은 요구강도와 시공성 및 선정된 재료의 최적설계비에 따라 설계되었으며, 각 실험체의 콘크리트 타설과 함께 압축강도용 공시체를 제작하였다. The maximum diameter of the gravel used in the experiment was 25mm, the slump was 15cm and the concrete mixing strength was 240kgf / ㎠ according to the mixing design. The concrete formulation was designed according to the required strength, the workability and the optimum design ratio of the selected material, The specimens for compressive strength were prepared with concrete pouring of each specimen.

압축강도 실험용 원주형 공시체는 100 x 200mm 몰드를 사용하여 KSF 2405에 따라 몰드를 3개 층으로 나누어 각 층을 25회씩 봉다짐하여 제작하였다. 공시체는 제작 후 즉시 비닐을 덮어 수분증발을 방지하였으며, 재령 28일까지 수중 양생을 실시하였다. 공시체의 압축강도 측정은 100tonf 용량의 U.T.M 으로 일방향 압축강도 시험을 하였다. 하기 표에 나타난 콘크리트 압축강도는 5개의 공시체의 시험결과에 대한 평균값이다.Cylindrical specimens for compressive strength testing were prepared by dividing the mold into three layers according to KSF 2405 using a 100 x 200 mm mold and sealing each layer 25 times. The specimens were covered with vinyl immediately after production to prevent water evaporation, and water curing was carried out until 28 days of age. The compressive strength of the specimen was measured by a unidirectional compressive strength test with U.T.M of 100 ton capacity. The concrete compressive strengths shown in the following table are average values of the test results of five specimens.

또한, 아라미드 스트립 부재에 대한 인장력 테스트를 실시하였다.Further, a tensile strength test was performed on the aramid strip member.

인장력 테스트 방법은 인스트론기를 이용하여 ASTM D 3039의거하여 제작된 인장 시편(Tensile Strength Specimen)에 대하여 테스트를 실시한다.The tensile strength test method is to test the Tensile Strength Specimen manufactured according to ASTM D 3039 using an Instron machine.

상기 아라미드 스트립 부재의 인장 강도는 다음과 같았다.The tensile strength of the aramid strip member was as follows.

본 발명에 사용된 접착용 에폭시수지는(SK-CPA)를 사용하였다.The epoxy resin for adhesion used in the present invention (SK-CPA) was used.

각 실험체의 균열 및 파괴 강도는 다음과 같다. The crack and fracture strength of each specimen are as follows.

(1) 표준 실험체의 균열 및 파괴 형태(1) Crack and fracture type of standard specimen

실험 진행중 초기균열은 하중 2.16tonf, 처짐 0.49 mm에서 보 중앙부에 발생 하였으며, 이후 순수 휨 구간에서 다수 발생하였다. 그리고 하중 7.9 tonf, 처짐 5.3 mm에서 인장철근의 항복과 전단균열이 발생하였다.The initial cracks occurred in the center of the beam at a load of 2.16 tonf and deflection of 0.49 mm. The yielding and shear cracks of the tensile bars occurred at a load of 7.9 tonf and a deflection of 5.3 mm.

최대하중 9.11tonf에서 콘크리트 파괴가 진행되면서 변형이 크게 증가하였으며, 균열폭 확장이 진행되면서 실험체는 파괴되었고, 전형적인 휨파괴 거동을 하였다. As the concrete failure progressed at the maximum load of 9.11tonf, the deformation increased greatly. As the crack width expanded, the specimen was destroyed and the typical flexural fracture behavior was observed.

(2) E-ESG1 실험체의 균열 및 파괴 형태(2) E-ESG1 Crack and fracture type of specimen

철근 콘크리트 보 실험체 E-ESG1이 파괴될 때까지 재하하여 보의 거동을 관찰하였다. 실험 진행중 초기균열은 하중 2.64 tonf, 처짐 0.61mm에서 보 중앙부에 발생하였으며, 이후 휨 인장 구간에서 다수 발생하였다. 그리고 하중 9.41tonf, 처짐 5.89mm에서 인장철근의 항복이 발생하였다.The behavior of beams was observed until the reinforced concrete beam specimen E-ESG1 was destroyed. Initial cracks occurred in the center of the beam at 2.64 tonf and deflection 0.61mm during the experiment. The yielding of the tensile bars occurred at a load of 9.41 tonf and a deflection of 5.89 mm.

최대하중 10.46tonf에서 보강재가 모재로부터 박리를 시작하여 콘크리트 파괴가 진행되면서 변형이 크게 증가하였다. 파괴형태는 보강재가 모재로부터 박리하는 계면파괴를 하였다. At 10.46tonf maximum load, the reinforcement started to peel off from the base material and the deformation increased greatly as the concrete failure progressed. The failure mode was the interface failure of the stiffener to peel off from the base material.

(3) E-USG1 실험체의 균열 및 파괴 형태(3) E-USG1 Crack and fracture type of specimen

철근콘크리트 보 실험체 E-USG1 이 파괴될 때까지 재하하여 보의 거동을 관찰하였다. 실험 진행중 초기균열은 하중 2.69tonf, 처짐 0.59mm에서 보 중앙부에 발생하였으며, 이후 휨 인장 구간에서 다수 발생하였다. 그리고 하중 8.91tonf, 처짐 5.4mm에서 인장철근의 항복이 발생하였다.The behavior of beams was observed until the reinforced concrete beam specimen E-USG1 was destroyed. The initial cracks occurred in the center of the beam at 2.69tonf of load and 0.59mm of deflection. The yielding of the tensile bars occurred at a load of 8.91 tonf and a deflection of 5.4 mm.

최대하중 10.4tonf에서 보강재가 모재로부터 박리를 시작하여 콘크리트 파괴가 진행되면서 변형이 크게 증가하였다. 파괴형태는 보강재가 모재로부터 박리하면 서 콘크리트 피복과 함께 탈락하였다. The deformation of the reinforced concrete began to peel off from the base material at the maximum load of 10.4tonf, The fracture form was detached from the base material with the concrete covering.

(4) N-ESG1 실험체의 균열 및 파괴 형태(4) N-ESG1 Crack and fracture type of specimen

철근콘크리트 보 실험체 N-ESG1이 파괴될 때까지 재하하여 보의 거동을 관찰하였다. 실험 진행중 초기균열은 하중 2.74 tonf, 처짐 0.59mm에서 보 중앙부에 발생하였으며, 이후 휨 인장 구간에서 다수 발생하였다. 그리고 하중 9.51tonf, 처짐 5.59mm에서 인장철근의 항복이 발생하였다.The behavior of beams was observed until the reinforced concrete beam specimen N-ESG1 was destroyed. The initial cracks occurred at the center of the beam at 2.74 tonf and 0.59mm in load. The yielding of the tensile bars occurred at a load of 9.51 tonf and a deflection of 5.59 mm.

최대하중 10.74tonf에서 보강재가 모재로부터 박리를 시작하였으며 일시에 보강재가 박리하지 않고 처짐이 진행되면서 2차적인 내력을 발휘하였다. 파괴형태는 보강재가 단부에서 모재로부터 미끄러져 분리되면서 탈락하였다. At the maximum load of 10.74tonf, the reinforcement started to peel off from the base material, and the secondary reinforcement was exerted as the reinforcement material did not peel off and proceeded to sag. The fracture mode was dropped when the stiffener slid off the base material at the end.

(5) N-USG1 실험체의 균열 및 파괴 형태(5) N-USG1 Crack and fracture type of specimen

철근 콘크리트 보 실험체 N-USG1이 파괴될 때까지 재하하여 보의 거동을 관찰하였다. 실험 진행중 초기균열은 하중 2.44 tonf, 처짐 0.68mm에서 보 중앙부에 발생하였으며, 이후 휨 인장 구간에서 다수 발생하였다. 그리고 하중 8.32tonf, 처짐 5.46mm에서 인장철근의 항복이 발생하였다.The behavior of beams was observed until the reinforced concrete beam specimen N-USG1 was destroyed. Initial cracks occurred in the middle of the beam at 2.44 tonf and 0.68mm in load, and then occurred in the bending tensile zone. Tensile steel yielding occurred at a load of 8.32 tonf and a deflection of 5.46 mm.

최대하중 11.02tonf에서 보강재가 모재로부터 중앙부에서부터 일부 박리를 시작하였으며 처짐이 진행되면서 2차적인 저항을 하면서 40mm의 처짐이 발생할 때까지 내력을 발휘하였다. 이후 다시 보강재의 박리가 시작되었으며 파괴형태는 보강재가 콘크리트 피복과 함께 분리되는 계면 파괴를 하였다. At the maximum load of 11.02 tonf, the stiffener started to partly peel off from the base material and exerted its secondary strength until the deflection of 40 mm occurred while secondary resistance was applied as deflection progressed. After that, the detachment of the stiffener was initiated and the failure mode was interfacial failure where the stiffener was separated with the concrete cover.

(6) N-USG2 실험체의 균열 및 파괴 형태(6) N-USG2 Crack and fracture type of specimen

철근콘크리트 보 실험체 N-USG2이 파괴될 때까지 재하하여 보의 거동을 관찰하였다. 실험 진행중 초기균열은 하중 2.79 tonf, 처짐 0.74 mm로 한 개의 보강재로 보강한 시험체와 별 차이가 없었다, 이후 하중 10.00tonf, 처짐 5.97mm에서 인장철근의 항복이 발생하였다.The behavior of beams was observed until the reinforced concrete beam specimen N-USG2 was destroyed. The initial cracks during the test were 2.79 ton / s and 0.74 mm / s, which was not different from the specimens reinforced with one stiffener. After that, yielding of the tensile bars occurred at 10.00tonf of load and 5.97mm of sag.

최대하중은 14.28tonf으로 한 개의 보강재로 보강한 시험체보다 상당히 증가하였으며 항복 후에도 2차적인 저항을 하면서 내력을 발휘하였다. 균열은 수직의 휨 인장 균열뿐만 아니라 1차적 파괴 후에 수평 균열이 발생하면서 콘크리트 모재가 파괴되어 탈락되었으며 파괴형태는 보강재가 콘크리트 피복과 함께 분리되는 계면 파괴를 하였다. The maximum load was 14.28tonf, which was significantly higher than that of one reinforced specimen. In addition to vertical bending tensile cracks, horizontal cracks occurred after primary fracture, and the concrete base material was destroyed and fell off. In fracture mode, interfacial fracture was observed in which the reinforcing material was separated with concrete covering.

상기와 같은 파괴 형태에 따른 결과는 다음과 같다,The results according to the above fracture pattern are as follows,

(1) 표준실험체의 하중 처짐 특성은 도 18와 같다.(1) Load deflection characteristics of a standard specimen are shown in Fig.

(2) E-ESG1 실험체의 하중 처짐 특성은 도 19과 같다.(2) Load deflection characteristics of the E-ESG1 specimen are shown in Fig.

(3) E-USG1 실험체의 하중 처짐 특성은 도 20과 같다.(3) The load deflection characteristic of the E-USG1 specimen is shown in Fig.

(4) N-ESG1 실험체의 하중 처짐 특성은 도 21와 같다.(4) The load deflection characteristic of the N-ESG1 specimen is shown in Fig.

(5) N-USG1 실험체의 하중 처짐 특성은 도 22과 같다.(5) Load deflection characteristic of N-USG1 specimen is shown in Fig.

(6) N-USG2 실험체의 하중 처짐 특성은 도 23와 같다.(6) Load deflection characteristics of N-USG2 specimen are shown in Fig.

상기 각각의 하중 처짐 특성을 비교하면 도 24와 같다.A comparison of the load deflection characteristics is shown in FIG.

상술한 내력 평가결과는 다음과 같다.The results of the above-described strength evaluation are as follows.

콘크리트 표면에 보강재를 부착한 시험체의 경우 표면이 평편한 아라미드 스트립 부재의 경우 표준시험체와 비교하여 19.1% 내하력 증가가 발생하였으나 보강자재가 충분히 성능을 발휘하기 전에 보강재가 콘크리트 표면과의 박리에 의해 콘크리트가 파괴된다는 것을 알 수 있다. In the case of specimens with stiffeners attached to the concrete surface, a 19.1% increase in the bearing capacity of the aramid strips with flat surface was observed compared with the standard specimens. However, before the reinforced materials exhibited sufficient performance, the stiffener was peeled off from the concrete surface Is destroyed.

표면에 요철이 있는 아라미드 스트립 부재의 경우 최대 극한 하중의 증대 효과는 표면이 평편한 보강재를 부착한 시험체와 별 차이가 없었으나 연성이 상대적으로 큰 현상을 보였다.In the case of the aramid strip with irregularities on the surface, the effect of increasing the maximum ultimate load was not much different from that of the specimen with flat surface reinforcement, but the ductility was relatively large.

매입한 표면에 요철이 있는 아라미드 스트립 부재의 경우 부착성능이 증대되어 보강재와 콘크리트 표면과의 박리에 의한 파괴보다는 콘크리트 피복분리에 의한 파괴 현상을 보였다. In the case of aramid strips with irregularities on the embedded surface, the adhesion performance was increased and the fracture phenomenon was observed rather than the fracture due to the separation of the reinforcing material and the concrete surface.

또한 표면에 요철이 있는 아라미드 스트립 부재가 표면이 평탄한 스트립 부재를 사용하여 보강한 실험체에 비하여, 또한 콘크리트 표면에 보강재를 부착한 시험체보다는 매입한 시험체가 파괴 시점까지의 변형능력이 우수하고, 연성이 상대적으로 큰 현상을 보였다.In addition, compared with the specimens reinforced with a strip member with a flat surface, aramid strip members with irregularities on the surface have better deformability up to the point of failure than specimens with reinforcing members attached to the concrete surface, Showed a relatively large phenomenon.

연성에 의한 구조물의 파괴는 구조물 파괴 전에 대피할 시간을 확보할 수 있어 지진발생시 인명피해를 줄이는 데 매우 중요한 요소라 할 수 있다.The destruction of the structure due to ductility can secure time to evacuate before the structure is destroyed, which is a very important factor in reducing the casualties in the event of an earthquake.

시험체와는 달리 실제로 구조보강을 해야 하는 철근콘크리트 구조물은 대부분은 20~30년 이상 세월이 경과된 건물로서 콘크리트 표면이 열화가 진행되었을 것으로 예상되며 또한 시공 정도에 따라 표면의 강도가 저하되었을 것으로 예상되므로 보강체의 표면 열화된 부분을 취핑하여 보강하였을 경우에 보강효과는 실험에 의한 것보다 상당히 클 것으로 판단된다. Unlike the test specimens, the reinforced concrete structures that actually require structural reinforcement are expected to have deteriorated in the concrete surface over a period of 20 to 30 years, and the strength of the surface is expected to decrease Therefore, it is considered that the reinforcement effect is significantly larger than that of the experiment when the surface deteriorated portion of the reinforcement body is punched and reinforced.

한편 보강재 탈락 이후의 보강 실험체 거동은 보강재료와 관계없이 표준 실 험체와 유사한 형태를 보여 주고 있다. On the other hand, the behavior of reinforced specimens after the dropout of stiffeners is similar to that of standard specimens regardless of the reinforced materials.

상기와 같은 각 시험체별 내력 및 처짐 특성은 다음과 같다.The strength and deflection characteristics of each specimen are as follows.

또한 연성도 평가결과는 다음과 같다.The ductility evaluation results are as follows.

연성이란 재료, 구조 단면, 구조부재 또는 구조계가 심각한 저항성의 손실이 없이 붕괴하기 전까지 보여주는 비선형 변형(Inelastic Deformation)을 나타내는 정성적인 개념이다. 일반적으로 철근콘크리트 보에서는 갑작스런 취성파괴를 방지하고 구조물의 변형에너지 흡수 능력을 확보하기 위하여 어느 정도 이상의 연성을 확보하여야 한다. 이와 더불어 부정정 구조물의 경우 연성은 위험단면의 과잉 응력을 다른 단면으로 재분배시켜 국부파괴를 지연시키는 역할을 하는 중요한 안전도 계수라고도 할 수 있다. 연성을 측정하기 위한 방법으로 연성지수(Ductility Index) 또는 연성계수(Ductility Factor)가 사용이 되는데 곡률(Curvature), 회전(Rotation), 처짐(Displacementn)의 비로 하기 식 (1)과 같이 정의한다.Ductility is a qualitative concept that represents the nonlinear deformation of a material, structural section, structural member, or structure until it collapses without significant loss of resistance. Generally, in reinforced concrete beam, a certain degree of ductility should be secured in order to prevent sudden brittle fracture and to secure the strain energy absorption capacity of the structure. In addition, in the case of irregular structures, ductility is an important safety factor that plays a role in delaying local fracture by redistributing the excess stress of the critical section to another section. Ductility Index or Ductility Factor is used as a method for measuring ductility. It is defined as Curve, Rotation, and Displacement as follows.

본 발명에서는 실험체가 항복할 때의 처짐과 극한 하중에 도달할 때의 처짐의 비로 표현되는 변위 연성지수(Ductility Index)를 사용하여 부재의 연성도를 평가하였고, 실험체의 변위 연성지수는 하기 표와 같다. In the present invention, the ductility of a member is evaluated by using a ductility index expressed by the ratio of sagging when yielding and deflection when reaching ultimate load, and the displacement ductility index of the member is shown in the following table same.

표준 실험체(Control)의 연성지수가 4.52로 가장 높으나, 표면부착공법을 이용한 실험체 E-ESG1과 E-USG1는 2.25~2.89로 나타나 표준 실험체(Control)보다 연성이 떨어지는 것으로 나타났다. The ductility index of the standard specimen (Control) was the highest at 4.52, but the specimens E-ESG1 and E-USG1 using the surface adhesion method showed 2.25 ~ 2.89, indicating lower ductility than the standard specimen (Control).

여기서 표면에 요철이 있는 GFRP를 사용한 E-USG1 실험체가 표면에 요철이 없는 GFRP를 사용한 실험체 E-ESG1 보다 좀더 연성적으로 거동하는 것으로 나타났다. 또한 표면매립 공법을 이용한 N-ESG1, N-USG1 그리고 N-USG2 실험체들은 표면부착공법을 이용한 실험체들 보다 좀 더 연성적인 거동을 하는 것으로 나타났고, N-USG1 실험체는 표준 실험체(Control)와 거의 비슷한 연성지수인 4.25를 나타내었다. The E-USG1 specimen using GFRP with irregularities on the surface was found to behave more softly than the specimen E-ESG1 using GFRP without irregularities on the surface. In addition, N-ESG1, N-USG1 and N-USG2 specimens using surface burial method showed more ductile behaviors than specimens using surface adhesion method. N-USG1 specimens were compared with standard specimen (Control) And a similar ductile index of 4.25.

결론적으로 재료적으로는 표면에 요철이 있는 보강재가, 보강 공법으로는 표면부착공법 보다는 표면매립공법이 구조물의 연성 확보 측면에서 유리한 것으로 판단되었다.In conclusion, it is concluded that reinforced concrete with surface irregularities in material is advantageous in terms of securing the ductility of the structure than surface adhesion method in reinforcement method.

또한 에너지 정의에 기초한 연성은 비탄성, 탄성, 그리고 전체에너지 중에 어떤 두 개의 비로써 정의되어 진다. 여기에서는 비탄성에너지와 전체에너지의 비로 정의하였다. Also, ductility based on energy definition is defined as two ratios of inelasticity, elasticity, and total energy. Here we define the ratio of inelastic energy to total energy.

따라서 전체에너지는 하중-변형 곡선 전체의 아래 면적을 계산하면 되므로 쉽게 계산할 수 있다. 그러나 선형에너지 부분과 비선형에너지 부분을 결정함에 있어 다소 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로는 다음의 두 가지 방법이 보편적으로 이용된다. Therefore, the total energy can be easily calculated since the area under the entire load-deformation curve can be calculated. However, there are some difficult problems in determining the linear and nonlinear energy parts. The following two methods are commonly used to solve this problem.

첫 번째 방법은 하중의 증가가 다르게 바뀌는 점을 찾는 것이다. 두 번째 방법은 하중-곡선에서 편평한 부분을 기준으로 에너지 변곡점을 찾아 구분하는 것이다. The first method is to find a point where the increase in load changes. The second method is to find the energy inflection point based on the flat part in the load-curve.

1998년도 Grace의 연구결과에 의하면, 비탄성에너지와 전체에너지의 비로 정의된 에너지 비(energy ratio)는 연성의 더 좋은 측정방법으로 제안되어 졌다. 또한 그의 연구 결과에 따르면 만약 에너지비가 75%보다 더 크면 그 보는 연성파괴(ductile failure)가 지배적이 되며, 에너지비가 70%~74% 사이이면 반연성(semi-ductile)으로 고려되어 진다. 만약 69% 이하일 때 보는 취성파괴(brittle failure)가 지배한다(Grace, 1998). 에너지 개념에 의한 연성도를 각 실험체별로 분류하면 하기 표와 같다.According to a 1998 Grace study, the energy ratio, defined as the ratio of inelastic energy to total energy, has been proposed as a better measure of ductility. According to his research, ductile failure is dominant if the energy ratio is greater than 75%, and semi-ductile if the energy ratio is between 70% and 74%. Brittle failure is dominant when less than 69% (Grace, 1998). The ductility according to the energy concept is classified into the following table.

상기 표에서 확인할 수 있듯이 보강 실험체들은 표준 실험체 비하여 상대적으로 낮은 연성도를 갖고 있다. As can be seen in the above table, reinforced specimens have relatively low ductility as compared with standard specimens.

그러나 Grace의 에너지방법에 의한 보강실험체의 연성분류에 따르면 표면에 요철이 없는 GFRP를 사용한 실험체 E-ESG1과 N-ESG1는 semi-ductile과 brittle failure로 나타났다. However, according to the ductile classification of reinforced specimens by Grace's energy method, the specimens E-ESG1 and N-ESG1 using GFRP without surface irregularities showed semi-ductile and brittle failure.

이에 반하여 표면에 요철이 있는 GFRP를 사용한 실험체 E-USG1 과 N-USG1는 ductile failure로 나타나 충분한 연성을 확보하고 있음을 확인할 수 있었다. On the other hand, it was confirmed that ductile failure occurred in the specimens E-USG1 and N-USG1 using GFRP with irregularities on the surface.

하지만 실험체 N-USG2는 실험체 제작 시 전단 철근에서 보 표면까지의 거리 즉 피복두께가 확보되지 않아 보강재가 재료적 성능을 발휘하기 전에 탈락되는 미성숙 파괴가 일어나서 연성이 잘 나타나지 않은 것으로 판단된다. However, the specimen N-USG2 does not have ductility due to immature fracture, which occurs before the reinforcing material exerts its material performance because the distance from the shear reinforcement to the beam surface is not ensured.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 아라미드 스트립 부재의 제조 과정을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining a manufacturing process of an aramid strip member according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 아라미드 스트립부재를 나타내는 도면,2 is a view showing an aramid strip member according to the present invention,

도 3 내지 도 10은 본 발명에 따른 내진 보강을 위한 아라미드 스트립부재와 이를 적용한 보강방법을 설명하는 도면,FIGS. 3 to 10 are views for explaining an aramid strip member for an anti-seismic reinforcement according to the present invention and a reinforcing method using the same;

도 11 내지 도 16은 본 발명에 따른 내진 보강을 설명하는 도면,11 to 16 are views for explaining an anti-seismic reinforcement according to the present invention,

도 17은 실험체의 설치상태 및 가력장치를 나타내는 도면,17 is a view showing an installation state of a test body and a force applying device,

도 18 내지 도 24는 표준실험체의 하중 처짐 특성과 각각의 실험체의 하중 처짐 특성을 나타내는 도면.18 to 24 are diagrams showing load deflection characteristics of a standard specimen and load deflection characteristics of each specimen, respectively.

Claims

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(a) forming a cutting line above the deteriorated depth that is wider than the width of the aramid strip member to include a deteriorated concrete area of the reinforced concrete structure,

(b) purging and removing the deteriorated concrete inside the cutting line,

(c) washing the surface of the recessed portion formed by removing the concrete deteriorated in the step (b)

(d) filling the high-strength water-borne acrylic polymer mortar with the thickness of the aramid strip member in the recessed portion,

(e) applying an epoxy resin to an aramid strip member having a width smaller than that of the recessed portion, and then attaching the epoxy resin onto the high strength aqueous acrylic polymer mortar,

(f) caulking an epoxy resin between both side ends of the aramid strip member and the recessed portion.

3. The method of claim 2,

The aramid strip member is formed by collecting aramid fibers in the form of a sheet by using a urethane to draw aramid fibers in a draw-molding method,

Wherein the filler is attached to at least one surface of the aramid strip member, and the filler is removed from the aramid strip member to apply the epoxy resin in the step (e). Construction method.

The method according to claim 2 or 3,

Wherein the surface of the aramid strip member is formed with irregularities.

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