KR100979120B1 - 구조물 보강재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물에 추가 시공이 되는 구조물 보강재에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 구조물 보강재의 구조에 기해 구조물의 내구성이 향상되고, 구조물에 설치되는 케이블선 등을 구조물 보강재의 내부에 안치할 수 있게 하며, 시공기간을 단축 할 수 있을 뿐 아니라 도포된 보강층의 변형을 방지할 수 있는 구조물 보강재에 관한 것이다.

구조물 보강재, 플레이트

Description

구조물 보강재{A Reinforcing Devices For Structure}

본 발명은 구조물에 추가 시공이 되는 구조물 보강재에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 구조물 보강재의 구조에 기해 구조물의 내구성이 향상되고, 구조물에 설치되는 케이블선 등을 구조물 보강재의 내부에 안치할 수 있게 하며, 시공기간을 단축 할 수 있을 뿐 아니라 도포된 보강층의 변형을 방지할 수 있는 구조물 보강재에 관한 것이다.

일반적으로 산업사회가 발전함에 따라 철근콘크리트를 이용한 구조물의 건설이 급증하고 있으며 구조물의 건설 후 시간이 경과함에 따라 콘크리트가 박리/박락/크랙 등 여러 가지의 열화현상으로 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 떨어져 구조물 전체의 손상, 붕괴로 인한 구조물의 보수/보강의 수요가 증가하고 있다.

이러한 수요에 기해 구조물의 보수/보강재 및 공법에 대한 다양한 기술이 제 시되고 있는 바, 그 중 일 예로 구조물에 크랙 등이 발생하는 부분에 에폭시 등에 의한 보강층을 도포하는 기술이 제시가 되는 바, 이러한 기술의 경우 콘크리트와 보강층의 이질의 재질이 시간이 경과함에 따라 부착력이 감소하는 문제가 있으며 보강층이 경화되는 과정에서 중력에 의해 보강층의 변형이 발생하여 결국 구조물의 보강성능이 저하되는 문제가 있다.

또한, 다른 예로서 특허등록 제456378호 "콘크리트 구조물 보강용 패털 및 이를 이용한 콘크리트구조물 보강공법"에서는 보강섬유와 천공된 강판을 이용하여 콘크리트 구조물 보강용 패털을 만들고, 상기 패널을 에폭시 수지 등의 접착제를 이용하여 보강대상인 콘크리트 구조물에 접착시킴으로써 상기 보강대상인 콘크리트 구조물과 상기 패널이 일체화 될 수 있도록 한 기술을 제시하고 있다.

그러나 상기 종래의 기술에서 제시하는 판재를 이용한 보강구조 및 공법에서는 판재로 보강한 부분에서 휨에 의한 균열이 생기는 등의 문제가 발생하고, 판재 자체가 구조적으로 휨에 대한 저항성이 떨어지는 문제가 있다.

또한 기존의 구조물에 케이블선, 전기선 등을 가설하여야 하는 경우 외부로 노출이 되어 케이블선, 전기선 등이 부식 등에 의해 하자가 발생하는 문제와 심미성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 구조물의 강도를 견고하게 보강할 수 있으며, 보강층의 변형을 방지할 수 있고, 구조물 외부의 케이블선, 전기선 등을 내부로 안치하여 보호할 수 있는 구조물 보강재를 제시하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 구조물 보강재는 구조물의 바탕면에 도포되는 폴리우레탄으로 구성된 보강층과; 내부에 하나 이상의 중공을 형성하는 박스와, 상기 박스의 상면과 연하도록 상면의 양측에 각각 형성되는 상부 플랜지와, 상기 박스의 하면과 연하도록 하면의 양측에 각각 형성되는 하부 플랜지로 구성된 거더와; 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지 사이에 삽입되는 플레이트;를 포함하되,
상기 상부 플랜지 및 상기 박스의 상면에는 부착돌기가 복수개 형성됨을 특징으로 하고, 상기 플레이트는 양측에 상기 상부플랜지 및 상기 하부 플랜지에 삽입되도록 두께가 작아지는 삽입단이 구성되며, 상기 삽입단 사이에는 상기 삽입단 보다 두께가 큰 평판부가 구성되어 상기 평판부가 상기 거더 간 상부 플랜지 사이에서 상기 보강층에 접하도록 구성됨을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 구조물 보강재는 구조물 보강재의 구조에 기해 구조물의 휨강도가 보강이 되며 이질의 재질인 보강층과의 부착강도가 보강되는 장점이 있다.

또한, 구조물에 설치된 거더 간에 플레이트를 설치할 수 있으므로 보강층 및 구조물이 외부로 노출되는 것을 차단하여 열화를 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 에폭시 등으로 된 보강층이 경화되기 전에 구조물 보강재를 설치하여 시공을 마무리 할 수 있으므로 보강층의 중력에 의한 변형을 방지하고 시공시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통 상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

이하에서는 도면을 통하여 본 발명의 실시 예 및 작동상태를 설명한다.

도 1a는 본 발명의 구조물 보강재의 기본 예를 나타내는 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 구조물 보강재의 일 실시 예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1a에 도시된 본 발명의 구조물 보강재를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 구조물 보강재가 구조물에 설치되는 상태를 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 구조물 보강재가 구조물에 설치되는 상태를 나타내는 측단면도이고, 도 5는 본 발명의 구조물 보강재를 이용한 보강공법을 나타내는 블록도이다.

본 발명의 구조물 보강재는 내부에 하나 이상의 중공을 형성하는 박스(110), 상기 박스(110)의 상면(111)과 연하도록 양측에 각각 형성되는 상부 플랜지(120), 상기 박스(110)의 하면(112)과 연하도록 양측에 각각 형성되는 하부 플랜지(130)로 구성되는 거더(100, 100a) 및 플레이트(200)가 하나 이상 구조물에 부착되어 강도가 보강되고, 구조물의 외부로부터의 노출을 방지하여 열화에 대한 내구성 향상 등이 되도록 하는 것이다.

상기 박스(110)는 도 1a 및 도 2에서 보는 바와 같이 내부에 하나 이상의 중공(113)을 형성함에 특징이 있다. 즉 측벽(114), 상면(111) 및 하면(112)에 의해 형성되는 공간에 중공(113)이 형성되는 바, 상기 측벽(114)의 수를 조절함에 따라 상기 중공(113)의 수가 조절되는 것이며, 이러한 측벽(114)은 도 3 등에서 보는 바와 같이 본 발명이 설치되는 경우 구조물(10)에 부착되어 휨강도를 보강할 수 있게 되는 것이다. 따라서 상기 측벽(114)의 수는 구조물의 사하중 및 활하중 등의 함수에 따라 선택적으로 구성할 수 있음은 당연하다.

또한, 상기 중공(113)은 재료비 절감의 경제적 측면이 있으며, 구조물에 설치되는 광케이블, 전선 등을 그 내부에 설치할 수 있게 함으로서 광케이블, 전선 등이 외부로 노출되어 하자가 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이고, 광케이블, 전선 등이 구조물 외부로 노출됨에 의한 심미감의 저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기 상부 플랜지(120)는 상기 박스(110)의 상면(111)과 연하도록 양측에 각각 형성되는 구성으로, 도 1a 및 도 2에서 보는 바와 같이 중공(113)이 형성된 방향과 평행하게 상기 상면(111)과 연하도록 상기 상면(111)의 양측에서 돌출 형성되는 것이다. 이러한 상부 플랜지(120)의 경우도 상기 박스(110)와 같이 이하에서 설명할 보강층(30)이 도포된 후 보강층(30)에 부착되어 구조물(10)의 강도를 보강하는 것이다.

상기 하부 플랜지(130)는 상기 박스(110)의 하면(112)과 연하도록 양측에 각각 형성되는 구성으로, 도 1a 및 도 2에서 보는 바와 같이 중공(113)이 형성된 방 향과 평행하게 상기 하면(112)과 연하도록 상기 하면(112)의 양측에서 돌출 형성되는 것이다. 상기 하부 플랜지(130)의 경우는 구조물(10) 및 보강층(30)과 직접 접하는 것은 아니나 상기 상부 플랜지(120)에 의해 구조물로부터 전달되는 하중이 측벽(114)을 통하여 상기 하부 플랜지(130)로 전달이 되는 바, 구조물에 작용하는 하중을 보강하는 기능을 하는 것이다.

상기 박스(110), 상기 상부 플랜지(120) 및 상기 하부 플랜지(130)는 중공이 형성된 사각형상의 박스(110)에 상기 상부 플랜지(120) 및 상기 하부 플랜지(130)가 상기 박스(110)의 상면(111) 및 하면(112)과 연하도록 구성될 수 있음은 제시한 바이고, 상기 박스(110)의 상면(111) 및 양측의 상부 플랜지(120)를 구성하도록 상판을 구성하고, 상기 박스(110)의 하면(112) 및 양측의 하부 플랜지(130)를 구성하도록 하판을 구성하여 상기 상판과 상기 하판의 사이에 복수의 측벽(114)을 구성함에 의해 상기 측벽(114) 간에 중공(113)이 형성될 수 있도록 구성될 수 있음은 당연한 것이며, 각각의 구성을 일체형으로 성형할 수 있고 각각의 구성을 부착하여 구성할 수 있음도 당연하다.

한편 도 1b에서는 본 발명에 있어 일 실시 예로 거더(100a)가 제시되는 바, 상기 거더(100a)는 도 1a에서 도시되는 거더(100)와 타 구성은 동일하나, 박스(110)의 상면(111) 및 상부 플랜지(120)의 상면에 부착돌기(121)가 복수로 구성되는 것이다. 이러한 부착돌기(121)의 구성에 의해 본 발명이 구조물에 설치되는 경우 보강층(30)에 상기 부착돌기(121)가 삽입되어 거더(100b)와 보강층(30)의 부착력이 증대되는 것이다.

한편, 도 2에서 보는 바와 같이 거더(100)에 있어 상기 상부 플랜지(120)의 너비(a)는 상기 하부 플랜지의 너비(b)보다 큰 것을 특징으로 한다. 이는 강도보강에 있어 보조적인 역할을 하고 이하에서 설명할 플레이트(200)를 잡아주는 기능을 하는 하부플랜지(130)의 경우 상기 상부 플랜지(120)보다 너비를 작게 하여 재료비를 절감할 수 있게 하는 것이다.

한편, 본 발명의 구조물 보강재는 상기 거더(100)에 플레이트(200)가 더 구성될 수 있는 바, 상기 플레이트(140)는 평판 형상으로 상기 상부 플랜지(120)와 상기 하부 플랜지(130)사이에 삽입되는 구성으로 이를 더욱 상세히 설명하면 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 일정 유격을 두고 거더(100)가 평행하게 구조물(10)에 부착(구조물(10)에 보강층(30)이 도포되고, 보강층(30)의 일면에 부착됨.)이 되고각각의 거더(100) 간에 상기 플레이트(200)가 체결되는 것이다. 이러한 플레이트(200)의 구성에 기해 구조물(10)에 강도를 보강할 수 있음은 물론 각각의 거더(110)를 잡아줄 수 있어 거더(110)가 구조물(10)의 강도보강 기능을 발휘하도록 하는 것이며, 보강층(30)의 외부로부터의 노출을 방지하여 보강층(30)의 균열에 의한 구조물(10)의 외부노출을 방지할 수 있게 하는 것이다.

한편 상기 플레이트(200)는 단순히 4각 형상의 평판으로 구성될 수도 있으나, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 상기 플레이트는 양측 즉 상기 상부플랜지(120) 및 상기 하부 플랜지(130)에 삽입되는 부분에 두께가 작아지는 삽입단(210)이 구성되어 상기 삽입단(210)이 상기 상부 플랜지(120)와 상기 하부 플랜지(130) 사이에 삽입되도록 구성될 수 있다. 즉 상기 플레이트(200)에 양측에 두께 가 작아지는 삽입단(210)이 구성되고 삽입단(210) 사이에는 상기 삽입단(210) 보다 두께가 큰 평판부(220)가 구성되어 상기 평판부(220)는 거더(100)간 상부 플랜지(120) 사이에서 보강층(30)에 접하도록 구성되는 것이다. 이렇게 평판부(220)를 보강층(30)과 접하도록 구성하는 것은 플레이트(200)와 보강층(30) 사이에 공간이 형성되는 것을 방지하여 이물질이 침적이 되어 보강층(30)에 손상이 되는 것을 방지하고 구조물(10)로부터의 하중이 바로 플레이트(200)에도 전달이 될 수 있게 하기 위한 것이다.

한편 본 발명의 구조물 보강재를 이용한 보강공법은 구조물의 바탕면을 정리하는 단계(S10)와; 상기 바탕면에 보강층을 도포하는 단계(S20)와; 도포된 보강층에 상기에서 언급한 구조물 보강재를 설치하는 단계(S30)를 포함하여 이루어진다.

우선 구조물의 바탕면을 정리하는 단계(S10)를 갖는 바, 시멘트나 콘크리트로 구성된 구조물(10)의 노후 된 바탕면을 그라인더와 같은 공지의 공구로 정리하는 것이다.

그 다음으로 상기 바탕면에 보강층을 도포하는 단계(S20)를 갖는 바, 정리가 된 구조물(10)의 바탕면에 공지의 재료로서 에폭시, 폴리우레탄 등과 같은 재료에 의해 보강층(30)을 도포한다. 에폭시는 열경화성 플라스틱의 하나로 물과 날씨 변화에 내구성이 있으며, 조속한 경화와, 부착력이 강해서 크랙 등이 발생한 노후된 구조물(10)에 도포됨에 의해 구조물이 외부로부터 수밀하도록 하여 열화의 진행을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편 본 단계(S20)에서는 구조물(10)의 바탕면에 와이어매쉬(20)를 설치하는 단계(S21)와, 와이어매쉬(20)가 설치된 면에 보강층(30)을 도포하는 단계(S22)를 더 포함할 수 있다. 상기 와이어매쉬(20)를 사용하는 경우 구조물(10)에서 상기 보강층(30)과 더불어 균열을 제어할 수 있으며 이질의 재질인 구조물(10)과 보강층(30)의 부착력을 향상시킬 수 있는 것이다. 상기 와이어매쉬(20)의 부착은 다양한 부착방법이 사용될 수 있으나 그 중 구조물(10)의 바탕면에 도면에 도시된 바는 없으나 고정수단으로 못 등이 사용될 수 있다.

마지막으로 도포된 보강층에 상기에서 언급한 구조물 보강재를 설치하는 단계(S30)를 갖는다. 본 단계(S30)에서는 우선 보강층(30)에 일정간격으로 상기에서 언급한 거더(100, 100a)를 설치하는 단계(S31)를 갖는다. 본 단계(S31)에서는 그 전 단계인 구조물(10)의 바탕면에 보강층(30)을 도포하고 상기 보강층(30)이 경화되기 전에 일정 간격으로 복수의 거더(100, 100a)를 설치하는 것이다. 이렇게 상기 보강층(30)이 경화되기 전에 복수의 거더(100, 100a)를 설치함에 의해 본 발명은 시공시간을 단축할 수 있으며, 상기 보강층(30)이 경화되기 전에 중력에 의해 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다. 또한, 부착돌기(121)가 구성된 거더(100a)를 사용하는 경우 보강층(30)의 경화되기 전에 부착돌기(121)가 용이하게 삽입되어 보강층(30)의 경화됨에 의해 부착돌기(121)의 작용으로 이질의 재질로 된 거더(100a)와 보강층(30)간의 부착력이 보강되는 것이다. 또한 거더(100, 100a)에 형성된 중공(113)으로 광케이블, 전선 등이 내재되도록 하여 광케이블, 전선 등의 외부로 노출을 방지한다. 상기 거더(100, 100a)를 상기 보강층(30)에 부착하는 방법(수단)으로는 다양하게 구성될 수 있는 바, 그 중 일 예로 티스건을 사용하는 경 우 시공속도를 증가시킬 수 있으며, 티스건을 사용하는 경우에는 상기 상부 플랜지(120) 및 하부 플랜지(130)에 작업선(l)을 미리 구성하여 시공을 용이하게 하며 부착이 견고하도록 하는 것이 바람직하다.

그 다음으로 상기 단계(S31)에서 설치된 거더(100, 100a) 간의 상,하부 플랜지 사이에 플레이트를 삽입하여 고정시키는 단계(S32)를 갖는다. 거더(100, 100a) 간의 상,하부 플랜지 사이에 플레이트(200)를 삽입하여 고정시킴에 의해 강도를 보강하는 것은 물론 보강층(30)이 외부로 노출이 되어 수분 등의 잠식에 의해 구조물(10)에 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

도 1a는 본 발명의 구조물 보강재의 기본 예를 나타내는 사시도이고,

도 1b는 본 발명의 구조물 보강재의 일 실시 예를 나타내는 사시도이고,

도 2는 도 1a에 도시된 본 발명의 구조물 보강재를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 구조물 보강재가 구조물에 설치되는 상태를 나타내는 분해사시도이고,

도 4는 본 발명의 구조물 보강재가 구조물에 설치되는 상태를 나타내는 측단면도이고,

도 5는 본 발명의 구조물 보강재를 이용한 보강공법을 나타내는 블록도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 구조물 20 : 와이어매쉬

30 : 보강층 100, 100a : 거더

110 : 박스 120 : 상부 플랜지

130 : 하부 플랜지 200 : 플레이트

Claims (8)

1. 구조물의 바탕면에 도포되는 폴리우레탄으로 구성된 보강층과;

   내부에 하나 이상의 중공을 형성하는 박스와, 상기 박스의 상면과 연하도록 상면의 양측에 각각 형성되는 상부 플랜지와, 상기 박스의 하면과 연하도록 하면의 양측에 각각 형성되는 하부 플랜지로 구성된 거더와;

   상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지 사이에 삽입되는 플레이트;를 포함하되,

   상기 상부 플랜지 및 상기 박스의 상면에는 부착돌기가 복수개 형성됨을 특징으로 하고,

   상기 플레이트는 양측에 상기 상부플랜지 및 상기 하부 플랜지에 삽입되도록 두께가 작아지는 삽입단이 구성되며, 상기 삽입단 사이에는 상기 삽입단 보다 두께가 큰 평판부가 구성되어 상기 평판부가 상기 거더 간 상부 플랜지 사이에서 상기 보강층에 접하도록 구성됨을 특징으로 하는 구조물 보강재.
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