KR100985139B1 - 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교량 슬래브 또는 거더의 하부에 보강섬유가 함침되어 강화된 보강재를 설치하고, 보강재에 긴장재를 설치하여 프리플렉스력을 부여하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 경량 강재로 제작된 종방향 보강재 상부에 보강섬유를 부착하여 상부 구조물과 보강재의 접착강도를 구조적으로 강화시키고, 상기 보강섬유가 부착된 보강재를 상부 구조물의 종방향으로 다수 설치하며, 상기 종방향 보강재 사이에 횡방향 보강재를 각각 배치하고, 종방향 보강재들을 구조적으로 이어주도록 횡방향으로 연결하며, 상기 종방향 보강재에 긴장재를 설치하고, 인장하여 상부 구조물을 종방향 및 횡방향으로 보강시킨 다음, 상기 구조물과 종방향 및 횡방향 보강재의 공극 사이에 에폭시를 주입하여 일체화시키는 단계들을 포함하는 것이다. 본 발명에 의하면 상부 구조물에 프리플렉스력을 가하여 종방향 및 횡방향으로 솟음을 주므로써 적은 시공비로 큰 보강 능률이 향상되고, 상부 구조물은 보강된 즉시, 사하중이 감소되며 활하중이 상부 구조물에 작용될 때에 상부 구조물과 보강재가 하중을 적절히 분배해서 대응하게 되므로 상부 구조물의 강성 및 내구성이 크게 증대된다.
Figure R1020090104949
교량 슬래브, 보강섬유, 보강재, 프리플렉스력, 상부 구조물 보강방법

Description

보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법 및 장치{REINFORCEMENT METHOD AND APPARATUS FOR UPPER CONCRETE STRUCTURE BY USING REINFORCEMENT MEMBERS HAVING REINFORCEMENT FIBERS THEREON}
본 발명은 예컨대 교량의 상부 구조물의 휨을 보정하고 보강하기 위한 보강공법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 보강재 상부에 탄소섬유 또는 유리섬유와 같은 보강섬유를 부착하고, 섬유가 부착된 보강재를 브라켓과 앙카볼트을 이용하여 교량 슬래브와 같은 상부 구조물에 설치하거나 또는 상부 구조물에 구멍 천공 후 강봉을 이용하여 설치하며, 보강재에 긴장재를 설치하여 프리플렉스력을 부여함으로써 상부 구조물의 강성 및 내구성을 크게 증가시킬 수 있도록 된 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법 및 장치에 관한 것이다.
과거에 여러 교량, 백화점 등의 연이은 붕괴 사고의 원인을 살펴보면 설계 및 시공부실과 이러한 문제를 유발시키는 구조적인 문제를 들 수 있겠지만 시설물의 유지 보수 관리에 근본적인 문제가 있는 것도 중요한 이유 중의 하나이다.
일반적으로 기간 시설물은 산업 전반에 걸쳐 매우 중요한 구조물이고, 도로의 기능이 원활히 유지될 수 있도록 하는 교량 및 지하구조물은 그 역할의 가중치 로 볼 때, 매우 중요한 것이나, 현재까지 시설물의 휨에 대한 유지보수 방법은 미비한 실정이다.
또한, 한번 건설된 시설물은 그 특성상 신축 또는 개축이 어려울 뿐아니라, 파손때 그 피해가 크고, 원활한 기능 발휘가 요구되므로 사용성과 안전성 등 다각적인 측면에서 충분히 만족되어야 한다.
더욱이 축조된지 오래된 시설물은 장기간에 걸친 기상영향, 외부 하중의 누적과 누수 및 오수에 의한 부식으로 콘크리트와 철근의 열화가 급속히 진행되어 있을 뿐만 아니라, 국부적인 파손 정도가 심화되어 있는 경우가 많다.
그러므로 귀중한 시설물을 새로 개축 또는 적절히 보강하여 계속적으로 사용할 수 있어야 하며, 다행스럽게도 최근에 구조물의 보강공법이 많이 개발되고 발전하여 시설물의 유지 보수에 많이 사용되고 있으며, 그 방법으로는 예를 들면 H 빔증설공법이 시행되고 있다.
그러나 이와 같은 종래의 공법은 보강대상 상부 구조물의 여건을 충분히 만족시켜 주지 못하고, 숙련자라 하더라도 완벽한 시공을 기대하기 어려울 뿐만 아니라, 많은 시공비용이 요구되는 문제점이 있으며, 종래에 보수 보강한 구조물에 대한 안전점검 및 정밀진단 결과 보수 및 보강 효과가 미흡한 것으로 나타나고 있다.
종래의 보수 및 보강에 적용되고 있는 방법의 효과가 미흡한 이유는 보수 및 보강의 시기가 잘못된 경우, 손상정도, 위치에 따른 적정한 공법의 선택이 미흡한 경우, 자중 및 외부 하중을 공용중인 구조물과 보강재가 분담해서 받을 수 있는 공법의 선택이 미흡한 경우 등의 여러 요인이 있을 수 있다.
그리고, 적절한 보수 및 보강 시기를 선택하였다 하여도 공법의 선택이 보수 및 보강 과정에서 소홀히 다루어질 때, 노후 구조물을 보강한 후 공용년수 및 안전성에 중대한 결함이 발생하게 된다.
따라서 노후 또는 부실시공된 교량이나 건축물 등 각종 상부 구조물을 적합하게 보수 및 보강하지 못함으로 인하여 이들 상부 구조물의 파손 및 붕괴와 같은 대형 사고가 빈번하게 발생되고 있으며, 이들 각종 상부 구조물에 대한 보다 적합한 보수 및 보강대책의 개발이 시급한 실정에 있다.
또한 철근 상부 구조물의 특성상 날로 증가하는 교통량 등을 감안하지 않은 교량 등은 철저한 안전진단을 통하여 재 설계 시공되어야 하는 것이 바람직하나, 상기와 같은 노후 또는 잘못 시공된 종래 구조물 등을 전면 파괴하고 신설 구조물로 재 설계 재시공할 경우에는 극심한 교통의 정체 내지는 마비현상이 초래되므로 보수 및 보강의 효과가 우수하고, 시공 및 작업성이 우수한 대책의 개발이 시급히 요구되는 실정에 있다.
종래의 보강공법인 H 빔증설 공법은 구조물과 보강재를 일체화시키기 위해 보강재와 구조물 사이에 에폭시를 주입하고 있으나, 시간이 경과함에 따라 구조물과 보강재가 분리되는 계면분리 현상이 발생하여 보강된 구조물에 보강효과가 없어지고, 구조물의 자중만 늘어나서 종래 구조물에 문제가 발생할 수 있으며, 과다한 보강재 설계로 공사비가 과다하게 산정되어야 하며, 미관효과가 떨어지고 설치시 보강재의 중량이 과다하여 사고의 위험 및 시공이 매우 어려운 실정이다. 또한 보강재가 H 빔이므로 우천시 통수 단면의 문제가 발생하여 재해의 위험이 매우 크다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은
구조물의 하면에 경량으로 제작되고 보강섬유가 부착된 보강재를 결합시키며, 보강재의 내부에는 긴장재가 내장하여 일반적으로 검증되고 원리가 간편한 프리플렉스공법을 적용함으로써 시설물의 강성을 증대시킬 수 있고, 안전성을 확보할 수 있으며, 공용년수를 크게 증대시킬 수 있는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법 및 장치를 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법은, 교량과 같은 상부 구조물(C)을 보강하기 위한 보강공법에 있어서,
보강섬유가 상면에 부착된 종방향 보강재를 상부 구조물(C)의 종방향으로 다수 설치하는 단계;
상기 종방향 보강재 사이사이에 횡방향 보강재를 각각 배치하여 상기 종방향 보강재들을 횡방향으로 연결하되 상기 횡방향 보강재를 상부 구조물(C)에 다수 설치하는 단계;
상기 종방향 보강재에 PC 강연선과 같은 긴장재를 긴장 후, 정착하여 상기 종방향 보강재에 연결된 횡방향 보강재과 함께 상부 구조물(C)을 종 방향 및 횡 방향으로 동시에 보강하는 단계; 및 상기 상부 구조물(C)과 종방향 및 횡방향 보강재 의 공극(K) 사이에 에폭시와 같은 접착제를 주입하여 일체화시키는 단계;를 포함하는 것이다.
따라서 본 발명은 프리플렉스공법으로 보강된 즉시, 사하중 및 활하중이 구조물에 작용될 때에 구조물과 보강재가 하중을 적절히 분배해서 대응하게 되므로 구조물의 강성 및 내구성이 크게 증대된다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 종방향 보강재는 경량의 강재를 이용하여 π형의 단면으로 제작되고, 그 상부면에는 접착제가 도포되고, 상기 접착제에 탄소섬유 또는 유리섬유와 같은 보강섬유가 다층으로 부착되며, 상기 보강섬유의 최상단 상면에는 접착제와 함께 규사를 도포하여 그 표면을 거칠게 형성시켜, 상기 접착제에 형성된 규사에 의하여 접착제 주입 공극이 형성되도록 한 것이다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 종방향 보강재는 교량을 구성하는 교각 또는 교대의 내측면에 브라켓을 장착하고, 상기 브라켓의 상부에는 고무패드와 같은 탄성패드를 설치하며, 상기 탄성패드 상면에 보강재의 양 단부가 지지되도록 거치하되, 상기 브라켓은 앵커볼트를 통하여 상부 구조물에 고정되도록 한 것이다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 종방향 보강재는 그 상부면으로 강봉이 다수 돌출하여 교량을 구성하는 바닥판과 같은 상부 구조물의 상부로 관통한 다음, 상기 바닥판 상면에서 너트가 장착되어 상기 너트에 의하여 강봉이 바닥판에 체결시켜 종방향 보강재는 상부 구조물의 하부면에 밀착되어 고정되도록 한 것이다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 횡방향 보강재는 종방향 보강재의 사이에서 상부 구조물의 하부면에 철판을 앵커볼트로 부착하고, 상기 종방향 보강재의 하 부와 상기 철판을 지지대로서 일체로 연결시킨 것이며, 상기 철판은 그 상부면에는 접착제가 도포되고, 상기 접착제에 탄소섬유 또는 유리섬유와 같은 보강섬유가 다층으로 부착되며, 상기 보강섬유의 최상단 상면에는 접착제와 함께 규사를 도포하여 그 표면을 거칠게 형성시켜, 상기 규사에 의하여 접착제 주입 공극이 형성시킨 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강장치는, 경량의 강재를 이용하여 π형의 단면으로 제작되고, 그 상부면에는 접착제가 도포되고, 상기 접착제에 탄소섬유 또는 유리섬유와 같은 보강섬유가 다층으로 부착되며, 상기 보강섬유의 최상단 상면에는 규사를 도포하여 그 표면을 거칠게 형성시켜, 상기 에폭시에 형성된 규사에 의하여 접착제 주입 공극이 형성시킨 종방향 보강재; 상기 종방향 보강재 사이사이에 각각 배치되어 종방향 보강재들을 횡방향으로 연결시키고 상부 구조물의 하부에 횡방향으로 고정된 횡방향 보강재; 상기 종방향 보강재 및 횡방향 보강재를 상부 구조물의 하부에 종방향으로 고정시키는 고정수단; 및 상기 종방향 보강재에 그 길이방향으로 설치된 후 긴장 및 정착되어 상기 상부 구조물에 고정된 횡방향 보강재와 함께 상부 구조물을 종방향 및 횡방향으로 함께 보강하는 긴장재를 포함하는 보강수단;을 포함하는 것이다.
따라서 본 발명은 상부 구조물의 보강 대상영역에 섬유가 부착된 보강재를 대고, 보강재에 긴장재를 설치하여 인장함으로써 상부 구조물에 프리플렉스력을 가하여 종방향 및 횡방향으로 솟음을 주게 되어 적은 시공비로 큰 보강 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 고정수단은 교량을 구성하는 교각 또는 교대에 앵커볼트를 통하여 장착된 브라켓; 및 상기 브라켓의 상부에 설치된 고무패드와 같은 탄성패드;를 포함하여, 상기 탄성패드 상면에 종방향 보강재의 양 단부가 지지되도록 거치되어 종방향 보강재를 교량의 하부 공간에서 설치될 수 있도록 한 것이다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 고정수단은 교량을 구성하는 바닥판과 같은 상부 구조물의 상부로 관통되도록 상기 종방향 보강재의 상부면으로 다수 돌출되도록 형성된 강봉; 및 상기 강봉을 바닥판과 같은 상부 구조물에 체결되도록 설치된 너트;를 포함하여 상기 종방향 보강재는 상부 구조물의 하부면에 밀착되어 고정되도록 한 것이다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 횡방향 보강재는 종방향 보강재의 사이에서 상부 구조물의 하부면에 철판을 앵커볼트로 부착하고, 상기 종방향 보강재의 하부와 상기 철판을 지지대로서 일체로 연결시킨 것이며, 상기 철판은 그 상부면에는 접착제가 도포되고, 상기 접착제에 탄소섬유 또는 유리섬유와 같은 보강섬유가 다층으로 부착되며, 상기 보강섬유의 최상단 상면에는 접착제와 함께 규사를 도포하여 그 표면을 거칠게 형성시켜, 상기 접착제에 형성된 규사에 의하여 접착제 주입 공극이 형성시킨 것이다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 보강수단은 종방향 보강재의 양단 하부에 설치된 지지판과, 상기 종방향 보강재의 하측에 형성되는 오목 공간을 따라서 연장되고, 지지판을 관통하는 긴장재 및, 상기 긴장재를 지지판에 각각 고정시키는 정착구를 포함하고, 유압잭을 이용하여 긴장재를 인장시켜서 종방향 보강재와 횡방향 보강재에 의하여 상부 구조물의 종방향 및 횡방향의 동시 보강효과가 얻어지는 것이다.
본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법 및 장치에 의하면 보강섬유가 부착된 보강재를 사용하므로 기본 보강재의 역할을 크게 개선한 것으로서, 상부 구조물의 보강 대상영역에 섬유가 부착된 보강재를 대고 보강재에 긴장재를 설치하여 인장함으로써 상부 구조물에 프리플렉스력을 가하여 종방향 및 횡방향으로 솟음을 주므로, 적은 시공비로 큰 보강 능률이 향상되는 효과가 얻어진다.
또한 본 발명에 의하면 프리플렉스공법으로 보강된 즉시, 사하중 및 활하중이 구조물에 작용될 때에 구조물과 보강재가 하중을 적절히 분배해서 대응하게 되므로 구조물의 강성 및 내구성이 크게 증대되는 우수한 효과가 얻어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 상부 구조물(C)의 하부면(예컨대 교량 슬래브 또는 거더의 하부면)에 종방향 보강재(110)를 설치하여 교량 슬래브와 같은 상부 구조물(C)의 휨을 보정하고 보강하기 위한 보강공법이다.
본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법(100)은 먼저 경량 강재로 제작된 종방향 보강재(110) 상부에 보강섬유(120)를 부착하여 구조적으로 강화시키는 단계가 이루어진다.
이와 같은 종방향 보강재(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 경량의 강재를 이용하여 π형의 단면으로 제작되는데, 그 상부면(112)에는 접착제(122)를 도포한 다음, 그 위에 탄소섬유 또는 유리섬유를 포함하는 보강섬유(120)를 다중겹으로 부착하며, 최상단의 보강섬유(120) 상에는 알갱이 형태의 규사(130)를 접착제(122)와 함게 도포하여 표면을 거칠게 형성하고, 상기 규사가 에폭시 표면으로 돌출되도록 하여 에폭시 주입 공극(K)을 형성시킨 것이다.
이와 같은 종방향 보강재(110)는 예를 들어, 보강하고자 하는 상부 구조물(C)의 보강 대상영역에 장착하기 쉽도록 π형 종방향 보강재(110)를 이동설치가 용이하도록 경량으로 제작하고, 제작된 π형 종방향 보강재(110) 상부에 접착제(122)를 도포한 다음 그 위에 보강섬유(120), 예를 들면 탄소섬유 또는 유리섬유 등을 2 내지 3겹 부착한다.
이와 같은 보강섬유(120)는 보강대상 구조물과 보강재(110)의 접착강도를 구조적으로 강화시키는 역할을 하게 된다.
또한 이와 같이 부착된 보강섬유(120) 위에 규사(130)를 도포하게 되는데, 이와 같은 규사(130)는 종방향 보강재(110)의 상부면 표면을 거칠게 만들고, 이와 같이 표면이 거칠게 되면, 이후에 설명되는 바와 같이 상부 구조물(C)과 종방향 보 강재(110)의 상부면 사이 공극(K)에 접착제(122)를 주입하는 경우, 상부 구조물(C)과 종방향 보강재(110)가 밀착되어 상당한 힘을 가하여도 계면 불리가 일어나지 않고, 일체화되어 엄청난 보강효과가 얻어지게 된다.
그리고 다음으로는 상기 보강섬유(120)가 부착된 종방향 보강재(110)를 상부 구조물(C)의 종(從)방향으로 다수 설치하는 단계가 이루어진다.
이와 같이 종방향 보강재(110)를 설치하는 단계는 섬유가 부착된 π형 종방향 보강재(110)를 설치하기 위하여 브라켓(140)을 이용하거나 강봉(150)을 이용하여 설치하게 되는데, 브라켓(140)을 이용하는 방식은 도1, 도3 및 도4에 도시된 바와 같고, 강봉(150)을 이용하는 방식은 도5 내지 도7에 도시된 바와 같다.
즉 교각 또는 교대(142)에 브라켓(140)을 돌출시켜서 상기 종방향 보강재(110)의 양측에 배치하고, 상기 브라켓(140)의 상부에는 각각 탄성패드(146)를 설치한 후, 그 위에 종방향 보강재(110)를 거치한다. 이때 브라켓(140)의 상부에 설치된 탄성패드(146)는 교량의 받침 장치 역할을 대신한다
이와 같이 브라켓(140) 상의 고무패드와 같은 탄성패드(146)에 양단이 지지된 종방향 보강재(110)는 앵커볼트(114)를 통하여 상부 구조물(C)의 하부면에 고정된다. 이때 앵커볼트(114)는 종방향 보강재(110)의 상부면(112)을 관통하여 상부 구조물(C)의 하부면에 고정된다.
한편 상기 종방향 보강재(110)는 강봉(150)을 이용하여 상부 구조물(C)에 고정될 수 있는데, 이와 같은 강봉(150)은 종방향 보강재(110)의 상부면으로부터 다수 돌출하여 상부 구조물(C)의 상부로 관통한 다음, 너트(152)가 장착된다.
이때 강봉(150)을 설치하기 위한 구멍(154)은 상부 구조물(C)을 상하로 관통하여 도 5 및 도 6과 같이 형성되며, 상기 구멍(154)에 강봉(150)을 끼우고 너트(152)를 장착한 다음, 토크렌치(미 도시)로 힘을 가하여 고정시킴으로써 종방향 보강재(110)를 상부 구조물(C)의 하부면에 밀착시켜 일체화할 수 있다.
그리고 이와 같이 브라켓(140) 또는 강봉(150)을 이용하여 종방향 보강재(110)를 상부 구조물(C)에 장착한 다음에는, 상기 종방향 보강재(110) 사이에 횡방향 보강재(170)를 각각 배치하고, 종방향 보강재(110)들을 구조적으로 이어주도록 횡(橫)방향으로 연결하는 단계가 이루어진다.
즉 다수의 종방향 π형 종방향 보강재(110) 사이에는 횡방향 보강재(170)를 설치하는데, 이와 같은 횡방향 보강재(170)는 종방향 보강재(110)의 사이에서 상부 구조물(C)의 하부면에 철판(172)을 앵커볼트(174)로 부착하고, 상기 종방향 보강재(110)의 하부와 철판(172)을 지지대(176)로서 일체로 연결시킨 것이다.
이와 같은 횡방향 보강재(170)에 구비된 철판(172)도 그 상부면에는 접착제(122)를 도포한 다음, 그 위에 탄소섬유 또는 유리섬유를 포함하는 보강섬유(120)를 다중겹으로 부착시킨 것이며, 최상단의 보강섬유(120) 상에는 규사(130)를 도포하여 표면을 거칠게 형성하고, 이후에 설명되는 바와 같이, 에폭시 주입 공극(K)을 형성시킨 것이다.
이와 같은 횡방향 보강재(170)의 설치 구조는 도 3 및 도 6에 상세히 도시되어 있다.
또한 본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강 방법(100)은 상기와 같이 상부 구조물(C)의 하부에 설치된 종방향 보강재(110)에 긴장재(180)를 설치하고, 인장하여 상부 구조물(C)을 종방향 및 횡방향으로 보강하는 단계가 이루어진다.
이와 같은 보강 단계에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 긴장재(180)를 종방향 보강재(110)의 하측에 형성되는 오목 공간(116)을 따라서 연장되도록 배치하고, 종방향 보강재(110)의 양단 하부에 설치된 지지판(118)을 관통시킨 다음, 상기 긴장재(180)를 유압잭(미 도시)으로 인장시키고, 지지판(118)에 정착구(184)를 통하여 고정시킨다.
이와 같이 종방향 보강재(110)에 긴장재(180)를 설치하고 인장시켜서 상부 구조물(C)에 인장 프리플렉스력을 가하게 되면, 종방향 보강재(110)의 사이에서 연결된 횡방향 보강재(170)도 상부 구조물(C) 측으로 솟음이 생기며, 결과적으로 상부 구조물(C)의 종방향 및 횡방향 모두에서 동시에 보강 효과가 얻어질 수 있다.
따라서 본 발명은 종방향 보강재(110)에 걸린 긴장재(180)의 인장을 통해서 상부 구조물(C)의 종방향 및 횡방향의 동시 보강효과가 얻어지도록 하는 중요한 기능을 가지게 됨을 알 수 있다.
그리고 다음으로는 이와 같이 보강된 상부 구조물(C)과 종방향 및 횡방향 보강재(170)의 공극(K) 사이에 접착제(122)를 주입하여 일체화시키는 단계가 이루어진다.
이와 같이 상부 구조물(C)과 종방향 및 횡방향 보강재(170)의 공극(K) 사이에 접착제(122)를 주입하게 되면, 접착제(122)는 종방향 보강재(110)의 상부면에 부착된 규사(130)의 입자 사이로 주입되어 양생됨으로써 인장 프리플렉스력이 가해진 상부 구조물(C)과 종방향 보강재(110)가 서로 완벽하게 결합된다.
따라서 본 발명은 상부 구조물(C)이 프리플렉스공법으로 보강된 즉시, 사하중 및 활하중이 구조물(C)에 작용될 때에 구조물(C)과 종방향 보강재(110)가 하중을 적절히 분배해서 대응할 수 있게 되어 상부 구조물(C)의 강성 및 내구성이 크게 증대된다.
이하, 본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강장치(200)에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강장치(200)는 π형 종방향 보강재(110)를 구비하는데, 이와 같은 π형 종방향 보강재(110)는 그 상부면에 탄소섬유 또는 유리섬유를 포함하는 보강섬유(120)를 다중겹으로 부착하며, 최상단의 보강섬유(120) 상에는 접착제와 함께 규사를 도포하여 표면을 거칠게 형성하고, 에폭시 주입 공극(K)을 형성시킨 것이다.
이와 같은 π형 종방향 보강재(110)는 고정수단(210)에 의해서 상부 구조물(C)의 하부에 종(從)방향으로 다수 설치되는데, 이와 같은 고정수단(210)은 예를 들면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 교각 또는 교대(142)에 설치되고, 종방향 보강재(110)의 양단에 배치된 브라켓(140)과, 상기 브라켓(140)의 상부에 설치된 탄성패드(146) 및, 종방향 보강재(110)를 상부 구조물(C)에 고정시키는 앵커볼트(114)로 이루어질 수 있다.
또한 다르게는 상기 고정수단(210)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 종 방향 보강재(110)의 상부면으로 다수 돌출하여 상부 구조물(C)의 상부로 관통하는 다수의 강봉(150)과 상기 강봉(150)에 나사결합하는 너트(152)를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
그리고 이와 같은 종방향 보강재(110)의 사이에는 다수의 횡방향 보강재(170)가 장착되는데, 이와 같은 횡방향 보강재(170)는 종방향 보강재(110)의 사이에서 상부 구조물(C)의 하부면에 앵커볼트(174)로 부착된 철판(172)과, 상기 종방향 보강재(110)의 하부와 철판(172)을 일체로 연결시키는 지지대(176)를 포함한다.
이와 같은 횡방향 보강재(170)에 구비된 철판(172)도 그 상부면에 접착제(122)를 도포한 다음, 그 위에 탄소섬유 또는 유리섬유를 포함하는 보강섬유(120)를 다중겹으로 부착하며, 최상단의 보강섬유(120) 상에는 접착제와 함께 규사를 도포하여 표면을 거칠게 형성하고, 에폭시 주입 공극(K)을 형성시킨 것이다.
또한 상기와 같이 상부 구조물(C)에 고정된 종방향 보강재(110)에는 보강수단(230)이 설치되는데, 이러한 보강수단(230)은 종방향 보강재(110)의 양단 하부에 설치된 지지판(118)과, 상기 종방향 보강재(110)의 하측에 형성되는 오목 공간(116)을 따라서 연장되고, 지지판(118)을 관통하는 긴장재(180) 및, 상기 긴장재(180)를 지지판(118)에 각각 고정시키는 정착구(184)를 포함한다.
이와 같은 보강수단(230)은 유압잭(미 도시)을 이용하여 긴장재(180)를 인장시켜서 종방향 보강재(110)와 횡방향 보강재(170)를 통하여 상부 구조물(C)의 종방향 및 횡방향의 동시 보강효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법(100) 및 장치(200)는 상부 구조물(C)의 하부, 예를 들면 교량 슬래브의 하부에 보강섬유(120)가 부착된 종방향 보강재(110)를 사용하므로 기본 종방향 보강재(110)의 역할을 크게 개선한 것으로서, 상부 구조물(C)의 보강 대상영역에 보강섬유(120)가 부착된 종방향 보강재(110)를 대고 종방향 보강재(110)에 긴장재(180)를 설치하여 인장함으로써 상부 구조물(C)에 프리플렉스력을 가하여 종방향 및 횡방향으로 솟음을 준다.
이와 같이 본 발명은 프리플렉스공법으로 상부 구조물(C)을 보강하게 되면 상부 구조물(C)에 사하중 및 활하중이 작용되어도 상부 구조물(C)과 종방향 보강재(110)가 하중을 적절히 분배해서 대응하게 되므로 콘크티르 구조물(C)의 강성 및 내구성이 크게 증대되는 것이다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 상부 구조물 보강 방법 및 장치에서 고정수단으로서 브라켓을 교각 또는 교대에 설치하고 보강재를 상부 구조물의 하부에 설치한 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 상부 구조물 보강 방법 및 장치에서 사용되는 π형 보강재를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상부 구조물 보강 방법 및 장치에서 고정수단으로서 브라켓을 교각 또는 교대에 설치하고 보강재를 상부 구조물의 하부에 설치한 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 상부 구조물 보강 방법 및 장치에서 고정수단으로서 브라켓을 교각 또는 교대에 설치하고 보강재를 상부 구조물의 하부에 설치한 도 1의 저면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 상부 구조물 보강 방법 및 장치에서 고정수단으로서 강봉을 상부 구조물에 설치하고, 보강재를 상부 구조물의 하부에 설치한 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 상부 구조물 보강 방법 및 장치에서 고정수단으로서 강봉을 상부 구조물에 설치하고, 보강재를 상부 구조물의 하부에 설치한 도 5의 B-B선 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 상부 구조물 보강 방법 및 장치에서 고정수단으로서 강봉을 상부 구조물에 설치하고, 보강재를 상부 구조물의 하부에 설치한 도 5의 저 면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100..... 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법
110..... 종방향 보강재 112..... 보강재 상부면
116..... 오목 공간 118..... 지지판
120..... 보강섬유 122..... 접착제
130..... 규사 140..... 브라켓
142..... 교각 또는 교대 146..... 탄성패드
150..... 강봉 152..... 너트
154..... 구멍 170..... 횡방향 보강재
172..... 철판 114,174..... 앵커볼트
176..... 지지대 180..... 긴장재
184..... 정착구
200..... 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강장치
210..... 고정수단 230..... 보강수단
C..... 상부 구조물 K...... 접착재 주입 공극

Claims (10)

  1. 교량슬래브 또는 거더인 상부 구조물(C)을 보강하기 위한 보강공법에 있어서,
    보강섬유(120)가 상면에 부착된 종방향 보강재(110)를 상부 구조물(C)의 종방향으로 다수 설치하는 단계;
    상기 종방향 보강재(110) 사이사이에 상부 구조물(C)의 하부면에 철판(172)을 앵커볼트(174)로 부착하고, 상기 종방향 보강재(110)의 하부와 상기 철판(172)을 지지대(176)로서 일체로 연결시킨 횡방향 보강재(170)를 각각 배치하여 상기 종방향 보강재(110)들을 횡방향으로 연결하되 상기 횡방향 보강재(170)를 상부 구조물(C)에 다수 설치하는 단계;
    상기 종방향 보강재(110)에 긴장재(180)를 긴장 후, 정착하여 상기 종방향 보강재(110)에 연결된 횡방향 보강재(170)과 함께 상부 구조물(C)을 종 방향 및 횡 방향으로 동시에 보강하는 단계; 및
    상기 상부 구조물(C)의 저면과 종방향 보강재(110)의 상면 및 상부 구조물(C)의 저면과 횡방향 보강재(170)의 철판(172) 상면에 형성된 공극(K) 사이에 접착제(122)를 주입하여 일체화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 종방향 보강재(110)는 경량의 강재를 이용하여 π형의 단면으로 제작되고, 그 상부면에는 접착제(122)가 도포되고, 상기 접착제(122)에 탄소섬유 또는 유리섬유인 보강섬유(120)가 다층으로 부착되며, 상기 보강섬유(120)의 최상단 상면에는 접착제(122)와 함께 규사(130)를 도포하여 그 표면을 거칠게 형성시켜, 상기 규사에 의하여 접착제(122) 주입 공극(K)이 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 종방향 보강재(110)는 교량을 구성하는 교각 또는 교대(142)의 내측면에 브라켓(140)을 장착하고, 상기 브라켓(140)의 상부에는 탄성패드(146)를 설치하며, 상기 탄성패드(146) 상면에 종방향 보강재(110)의 양 단부가 지지되도록 거치하되, 상기 브라켓(140)은 앵커볼트(114)를 통하여 상부 구조물(C)에 고정되도록 한 것임을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 종방향 보강재(110)는 그 상부면으로 강봉(150)이 다수 돌출하여 상부 구조물(C)의 상부로 관통한 다음, 상기 상부 구조물 상면에서 너트(152)가 장착되어 상기 너트에 의하여 강봉이 상부 구조물에 체결시켜 종방향 보강재(110)는 상부 구조물(C)의 하부면에 밀착되어 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법.
  5. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 횡방향 보강재(170)의 철판(172)은 그 상부면에는 접착제(122)가 도포되고, 상기 접착제(122)에 보강섬유(120)가 다층으로 부착되며, 상기 보강섬유(120)의 최상단 상면에는 접착제(122)와 함께 규사(130)를 도포하여 그 표면을 거칠게 형성시켜, 상기 규사에 의하여 접착제(122) 주입 공극(K)이 형성시킨 것임을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강방법.
  6. 교량슬래브 또는 거더인 상부 구조물을 보강하기 위한 보강장치에 있어서,
    경량의 강재를 이용하여 π형의 단면으로 제작되고, 그 상부면에는 접착제(122)가 도포되고, 상기 접착제(122)에 탄소섬유 또는 유리섬유인 보강섬유(120)가 다층으로 부착되며, 상기 보강섬유(120)의 최상단 상면에는 접착제(122)와 함께 규사(130)를 도포하여 그 표면을 거칠게 형성시켜, 상기 규사에 의하여 접착제(122) 주입 공극(K)이 형성시킨 종방향 보강재(110);
    상기 종방향 보강재(110) 사이사이에 각각 배치되어 종방향 보강재(110)들을 횡방향으로 연결시키고 상부 구조물(C)의 하부에 횡방향으로 고정된 횡방향 보강재(170);
    상기 종방향 보강재(110) 및 횡방향 보강재(170)를 상부 구조물(C)의 하부에 종방향으로 고정시키는 고정수단(210); 및
    상기 종방향 보강재(110)에 그 길이방향으로 설치된 후 긴장 및 정착되어 상기 상부 구조물(C)에 고정된 횡방향 보강재(170)와 함께 상부 구조물(C)을 종방향 및 횡방향으로 함께 보강하는 긴장재(180)를 포함하는 보강수단(230);을 포함하며,
    상기 횡방향 보강재(170)는 종방향 보강재(110)의 사이에서 상부 구조물(C)의 하부면에 철판(172)을 앵커볼트(174)로 부착하고, 상기 종방향 보강재(110)의 하부와 상기 철판(172)을 지지대(176)로서 일체로 연결시킨 것이며, 상기 철판(172)은 그 상부면에는 접착제(122)가 도포되고, 상기 접착제(122)에 보강섬유(120)가 다층으로 부착되며, 상기 보강섬유(120)의 최상단 상면에는 접착제(122)와 함께 규사(130)를 도포하여 그 표면을 거칠게 형성시켜, 상기 규사에 의하여 접착제(122) 주입 공극(K)이 형성시킨 것임을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고정수단(210)은
    교량을 구성하는 교각 또는 교대(142)에 앵커볼트(114)를 통하여 장착된 브라켓(140); 및
    상기 브라켓(140)의 상부에 설치된 탄성패드(146);를 포함하여, 상기 탄성패드(146) 상면에 종방향 보강재(110)의 양 단부가 지지되도록 거치되어 종방향 보강재(110)를 교량의 하부 공간에서 설치될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 고정수단(210)은 상부 구조물(C)의 상부로 관통되도록 상기 종방향 보강재(110)의 상부면으로 다수 돌출되도록 형성된 강봉(150); 및
    상기 강봉(150)을 상부 구조물(C)에 체결되도록 설치된 너트(152);를 포함하여 상기 종방향 보강재(110)는 상부 구조물(C)의 하부면에 밀착되어 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강장치.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서, 상기 보강수단(230)은 종방향 보강재(110)의 양단 하부에 설치된 지지판(118)과, 상기 종방향 보강재(110)의 하측에 형성되는 오목 공간(116)을 따라서 연장되고, 지지판(118)을 관통하는 긴장재(180) 및, 상기 긴장재(180)를 지지판(118)에 각각 고정시키는 정착구(184)를 포함하고, 유압잭을 이용하여 상기 긴장재(180)를 인장시켜서 종방향 보강재(110)와 횡방향 보강재(170)에 의하여 상부 구조물(C)의 종방향 및 횡방향의 동시 보강효과가 얻어지는 것임을 특징으로 하는 보강섬유가 부착된 보강재를 이용한 상부 구조물 보강장치.
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