KR101099011B1 - 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카 및 이를 이용한 앵카 설치공법 - Google Patents

콘크리트 구조물 보강용 특수앵카 및 이를 이용한 앵카 설치공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 신,구 단면 확대에 사용되는 앵카에 관한 것으로서, 길게 늘어진 봉재 형상의 금속봉(110); 및, 상기 금속봉(110)의 하단부에 결합되는 결착구(150);를 포함하여 구성되되, 상기 결착구(150)는 금속판의 양측 단부가 서로 교차하도록 감아놓은 형상으로서, 교차된 양측 단부의 일부가 각각 외측으로 절곡되어 제1손잡이부(151) 및 제2손잡이부(152)를 형성하고, 상기 제1손잡이부(151)와 상기 제2손잡이부(152)가 서로 맞닿는 방향으로 움직이도록 외력을 가하면 금속판으로 둘러싸인 내부공간(156)이 확장되고, 확장된 내부공간(156)에 상기 금속봉(110)을 삽입한 후 외력을 제거하면 확장된 내부공간(156)이 원래의 크기로 복귀되면서 상기 금속봉(110)을 압착하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 구조물 보강용 특수앵카 및 이를 이용한 앵카 설치공법{Special Anchor for Concrete Structure Enforcement and Fixing Method using Thereof}
본 발명은 콘크리트 구조물의 보강이나 확장을 위한 특수앵카의 구조 및 이를 이용한 앵카 설치공법에 관한 것이다.
일반적으로 교량을 포함하는 콘크리트 구조물이 완성된 경우 시간이 경과함에 따라 자연적 또는 인위적 요인에 의해 손상이 발생하게 되고 이를 개선하기 위한 보수·보강작업이 필요하게 된다. 또한 늘어나는 교통량을 수용하기 위하여 교량이나 고가도로의 폭을 확장할 필요성도 대두된다. 이와 같은 필요성에 효과적으로 대응하기 위해서는 기존의 교량이나 고가도로의 폭을 확장시키기 위한 단면확대시공이 필연적으로 수반된다.
이와 같은 콘크리트 구조물의 단면확대시공은 기존 콘크리트 구조물에 설치되는 앵카의 정착력, 에폭시 주입에 따른 앵카의 부착력 등 앵카의 견고하고 안정된 시공이 무엇보다도 중요하다. 이런 점에서 볼 때, 종래 앵카 및 그 설치공법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
알려진 바와 같은 종래의 앵카 설치공법은 헤머드릴 등을 이용하여 기존 콘크리트 구조물에 앵카가 긴밀히 끼워질 수 있는 정도의 크기를 갖는 다수 개의 앵카공을 각기 천공하고, 이들 각 앵카공에는 소정 규격을 가지는 앵카의 일측 단부를 직접 때려 박아 고정하는 제1방법이 사용되거나, 앵카의 직경보다 2~3배 정도 큰 앵카공을 천공하여 앵카의 일단을 삽입한 다음, 그 앵카공의 내부에 접착력이 강한 에폭시 수지 등을 주입충전하여 에폭시 수지가 경화됨에 따라 앵카를 고정시키게 되는 제2방법이 사용되고 있다.
그러나, 제1방법은 각 앵카공에 앵카를 억지로 때려 박는 것이므로 격타시의 충격으로 앵카공 주변에 직접적인 손상을 주게 되어 콘크리트 구조물 자체의 지지강도를 저하시키게 될 뿐만 아니라, 앵카와 기존 콘크리트 구조물 사이의 체결력이 미흡하여 진동 및 충격 등에 의하여 쉽게 이완되거나 이탈되는 문제점이 있으며, 제2방법은 각 앵카보다 큰 직경을 가지는 앵카공에 앵카를 삽입하고, 먼저 그 앵카공의 입구부위를 충전용 에폭시 수지로 막은 다음, 그 앵카공의 하부에 삽입 설치되는 에폭시 주입파이프를 통하여 그 앵카공의 내부 공간부와 앵카 사이에 에폭시 수지를 재주입 충전하는 것이므로, 앵카공의 외부로 노출되는 앵카의 자중에 의하여 각 앵카를 앵카공의 중앙부에 정확히 위치시킬 수 없게 됨에 따라 각 앵카공에 삽입 지지되는 앵카가 일측으로 기울어지거나 앵카공의 일측으로 편중된 상태로 불안정하게 고정되어 앵카의 고정상태가 불균일하고 불안정하다는 문제점이 있다.
또한 콘크리트구조물의 보강을 위하여 앵카를 설치할 필요성이 대두되는데, 이런 경우에도 콘크리트구조물 확장을 위한 경우와 동일한 문제점들이 야기되고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 앵카공의 중앙에 위치하여 일측으로 편중되거나 기울어지지 않는 특수한 구조의 앵카를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 현장에서 쉽게 확보할 수 있는 철근을 활용한 앵카를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
셋째, 앵카공에 정착된 앵카의 인발 저항력을 증가시킬 수 있는 특수한 구조의 앵카를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명은 콘크리트 구조물의 신,구 단면 확대에 사용되는 앵카에 관한 것으로서, 길게 늘어진 봉재 형상의 금속봉(110); 및, 상기 금속봉(110)의 하단부에 결합되는 결착구(150);를 포함하여 구성되되, 상기 결착구(150)는 금속판의 양측 단부가 서로 교차하도록 감아놓은 형상으로서, 교차된 양측 단부의 일부가 각각 외측으로 절곡되어 제1손잡이부(151) 및 제2손잡이부(152)를 형성하고, 상기 제1손잡이부(151)와 상기 제2손잡이부(152)가 서로 맞닿는 방향으로 움직이도록 외력을 가하면 금속판으로 둘러싸인 내부공간(156)이 확장되고, 확장된 내부공간(156)에 상기 금속봉(110)을 삽입한 후 외력을 제거하면 확장된 내부공간(156)이 원래의 크기로 복귀되면서 상기 금속봉(110)을 압착하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 확장이 필요한 콘크리트 구조물 표면에 앵카공(10)을 천공하는 제1단계; 금속봉(110)과 결착구(150)가 결합된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)를 앵카공(10)에 삽입하는 제2단계; 에폭시퍼티(40)를 이용하여 앵카공(10)의 입구를 폐색하되, 에폭시퍼티(40)를 관통하는 에폭시주입관(30)과 공기배출관(20)을 설치하는 제3단계; 및, 에폭시주입관(30)을 통하여 앵카공(10) 내부에 에폭시를 충전하면서 공기배출관(20)을 통하여 앵카공(10) 내부의 공기를 배출하는 제4단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카를 이용한 앵카 설치공법을 제공한다.
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 본 발명의 특수앵카는 앵카공의 중앙에 위치하여 일측으로 편중되거나 기울어지지 않는다.
다시 말하면, 결착구(150)의 고정키(154)나 제1손잡이부(151), 제2손잡이부(152)가 간격재(spacer) 역할을 하여 금속봉(110)이 앵카공(10)의 중심부에 안정적으로 거치되도록 한다.
둘째, 현장에서 쉽게 확보할 수 있는 철근을 활용할 수 있어 제작 단가를 획기적으로 절감할 수 있다.
다시 말하면, 특수하게 설계된 복잡한 자재를 사용하지 않고 현장에서 흔히 구할 수 있는 철근을 금속봉(110)으로 활용하고 이러한 금속봉(110)에 결착구(150)만 결합시키면 특수앵카가 완성되는 바 제작 단가를 절감할 수 있다.
셋째, 앵카공에 정착된 앵카의 인발 저항력을 증가시킬 수 있다.
다시 말하면, 고정키(154)가 인발 저항을 증대시키는 형상으로 구비되어 금속봉(110)을 앵카공(10) 외부에서 잡아당기더라도 쉽게 빠져나오지 않는다. 또한 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)도 인발 저항을 증대시키는 부수적인 효과가 있다.
도1은 본 발명을 구성하는 금속봉(110)의 실시예로서, (a) 단순한 봉재 형상, (b) 마디부(111)가 구비된 철근 형상을 각각 도시한다.
도2는 본 발명을 구성하는 결착구(150)의 실시예로서, (a) 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)가 각각 하나인 경우, (b) 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)가 각각 2개인 경우, (c) 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)가 각각 3개인 경우를 도시한다.
도3은 본 발명을 구성하는 결착구(150)의 또 다른 구체적 실시예로서, 도2와는 달리 마디수용홈부(153)가 더 구비된 경우를 각각 (a), (b), (c)로 도시한다.
도4는 본 발명을 구성하는 결착구(150)의 다른 구체적 실시예로서, 도3과는 달리 고정키(154)가 더 구비된 경우를 각각 (a), (b), (c)로 도시한다.
도5는 본 발명을 구성하는 결착구(150)의 또 다른 구체적 실시예로서, 도4와는 달리 하부지지편(155)이 더 구비된 경우를 각각 (a), (b), (c)로 도시한다.
도6은 금속봉(110)과 결착구(150)의 결합 구조를 도시하는데, (a) 한 개의 결착구(150)만 사용하는 경우, (b) 2개 이상의 결착구(150)를 사용하는 경우를 각각 도시한다.
도7은 앵카공(10)에 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)가 설치된 단면 구조를 도시하는데, (a) 한 개의 결착구(150)만 사용하는 경우, (b) 2개 이상의 결착구(150)를 사용하는 경우를 각각 도시한다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 콘크리트 구조물의 보강시 사용되는 앵카에 관한 것으로서 금속봉(110)과 결착구(150)로 이루어진다.
금속봉(110)은 도1에 도시된 바와 같이 길게 늘어진 봉재 형상의 부재인데, 다양한 종류의 금속 재질로 제작될 수 있다.
이러한 금속봉(110)은 도1(a)에 도시된 바와 같이 단순한 봉재 형상이 될 수도 있고, 도1(b)에 도시된 바와 같이 마디부(111)가 일정한 간격으로 형성된 철근이 될 수도 있는데, 철근과 같이 마디부(111)가 있는 재질의 경우 시공 현장에서 쉽게 조달할 수 있다는 편리성과 함께 금속봉(110)과 결착구(150)의 결합상태를 견고하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.
결착구(150)는 금속봉(110)의 하단부에 결합되어 앵카를 완성하게 된다.
결착구(150)는 금속판의 양측 단부가 서로 교차하도록 감아놓은 형상으로서, 교차된 양측 단부의 일부가 각각 외측으로 절곡되어 제1손잡이부(151) 및 제2손잡이부(152)를 형성한다.
이러한 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)가 서로 맞닿는 방향으로 움직이도록 외력을 가하면 금속판으로 둘러싸인 내부공간(156)이 확장되고, 확장된 내부공간(156)에 금속봉(110)을 삽입한 후 외력을 제거하면 확장된 내부공간(156)이 원래의 크기로 복귀되면서 금속봉(110)을 압착하여 결착구(150)와 금속봉(110)을 하나로 결합하게 된다.도2 내지 도5에는 다양한 형태의 결착구(150)가 도시되어 있다.
도2(a)는 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)가 각각 하나인 경우이고, 도2(b)는 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)가 각각 2개인 경우이고, 도3(c)는 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)가 각각 3개인 경우를 도시하고 있다.
즉 결착구(150)는 다양한 크기 및 규격으로 제작될 수 있으며, 시공현장의 여러 조건들을 고려하여 적절한 결착구(150)를 선택하여 사용하면 된다. 첨부도면에 별도로 도시하지 않았으나 필요에 따라서는 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)가 각각 4개 이상 구비될 수도 있다.
도3은 결착구(150)의 또 다른 구체적 실시예로서 마디수용홈부(153)가 더 구비된 경우를 각각 도시한다.
마디수용홈부(153)는 마디부(111)가 구비되어 있는 금속봉(110)과 함께 사용되는데, 마디수용홈부(153)의 형태와 간격은 마디부(111)에 대응하도록 형성되어 금속봉(110)의 마디부(111)가 결착구(150)의 마디수용홈부(153)에 수용되도록 하여 결착구(150)와 마디수용홈부(153)의 결합이 더욱 견고하게 이루어질 수 있도록 한다.
도4는 결착구(150)의 다른 구체적 실시예로서 고정키(154)가 더 구비된 경우를 각각 도시한다.
고정키(154)는 결착구(150)의 절개된 외주면 일부가 외측으로 돌출되어 직각삼각형 또는 둔각삼각형 형태의 고정키(154)를 형성하는 것인데(도4 및 도5에는 둔각삼각형 형태가 도시되어 있고, 도7에는 직각삼각형 형태가 예시적으로 도시되어있음), 앵카공(10)에 삽입되는 방향으로 삼각형의 가장 긴 빗변이 향하도록 금속봉(110)에 결합한다. 따라서 금속봉(110)과 함께 앵카공(10)에 삽입되어 정착되면 금속봉(110)을 앵카공(10) 외측에서 잡아당기더라도 금속봉(110)에 쉽게 빠져나오지 않도록 하는 효과(인발 저항 증가 효과)가 있다.
이러한 고정키(154)의 크기 및 위치는 첨부도면의 내용으로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 설계변경이 가능하다.
도5는 결착구(150)의 또 다른 구체적 실시예로서, 도4와는 달리 하부지지편(155)이 더 구비된 경우를 각각 도시한다.
하부지지편(155)은 결착구(150)의 하단부 타측에서 절곡연장되어 내부공간(156)의 하부 개방면을 덮게 되는데, 이러한 하부지지편(155)은 금속봉(110)의 하단부가 결착구(150)를 통과하는 것을 차단하는 기능을 한다. 즉 금속봉(110)과 결착구(150)가 결합된 상태에서 금속봉(110)을 앵카공(10) 내부에 삽입하여 밀어 넣는 과정에서 과도한 힘이 작용하여 금속봉(110)과 결착구(150)의 결합상태가 일시적으로 풀리면서 결착구(150)가 금속봉(110)을 따라 앵카공(10)의 입구 방향으로 밀려 올라가는 것을 방지할 수 있다.
도6은 금속봉(110)과 결착구(150)의 결합 구조를 도시하는데, (a) 한 개의 결착구(150)만 사용하는 경우, (b) 2개 이상의 결착구(150)를 사용하는 경우를 각각 도시한다.
도6(a)에는 금속봉(110)의 하단부에 결착구(150) 1개가 결합되는 구조인데, 결착구(150)의 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)를 붙잡고 눌러 결착구(150)의 내부공간(156)을 확장시키고 금속봉(110)이 통과할 수 있도록 한다.
결착구(150)의 내부공간(156)으로 금속봉(110)이 삽입되면 금속봉(110)의 마디부(111)가 결착구(150)의 마디수용홈부(153)에 수용될 수 있도록 위치를 잡은 후 제1손잡이부(151)와 제2손잡이부(152)를 놓으면 결착구(150)가 원래의 형태로 복귀되면서 금속봉(110)을 압착하고 양자 사이에 결합이 이루어진다.
도6(b)의 경우 금속봉(110) 하단부에 결착구(150) 1개가 결합되고, 그 상부에 부가적으로 결착구(150)가 더 결합되는 경우를 도시한다. 이 경우 금속봉(110) 하단부에 결합되는 결착구(150)에는 하부지지편(155)이 구비된 것을 사용할 수 있으나, 그 상부에 부가되는 결착구(150)들은 하부지지편(155)이 구비되지 않을 것을 사용하여야만 한다.
도7은 앵카공(10)에 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)가 설치된 단면 구조를 도시하는데, 이러한 단면 구조에 수반되는 앵카 설치공법은 다음과 같다.
도7(a)는 금속봉(110) 한 개에 결착구(150) 한 개가 결합된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)를 사용한 경우이다.
(1) 제1단계
확장이 필요한 콘크리트 구조물 표면에 앵카공(10)을 천공하는 단계이다. 천공은 헤머드릴과 같은 천공장비를 이용하여 수행되며, 앵카공(10)의 직경과 깊이는 시공 설계 기준에 맞추어 이루어진다.
(2) 제2단계
금속봉(110)과 결착구(150)가 결합된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)를 앵카공(10)에 삽입하는 단계이다. 이와 같이 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)를 앵카공(10)에 삽입하면 결착구(150)에 형성된 고정키(154)나 제1손잡이부(151), 제2손잡이부(152)가 간격재(spacer) 역할을 하여 금속봉(110)이 앵카공(10)의 중심부에 안정적으로 위치할 수 있도록 지지하게 된다. 따라서 금속봉(110)과 앵카공(10) 사이의 공간으로 에폭시가 골고루 주입되어 금속봉(110)이 콘크리트 구조물에 견고하게 고착될 수 있다.
(3) 제3단계
에폭시퍼티(40)를 이용하여 앵카공(10)의 입구를 폐색하되, 에폭시퍼티(40)를 관통하는 에폭시주입관(30)과 공기배출관(20)을 설치한다. 이 경우 에폭시주입관(30)의 하단부는 앵카공(10)의 하단부에 근접하도록 설치하여 주입되는 에폭시가 앵카공(10)의 하단부부터 채워지도록 하고, 공기배출관(20)의 하단부는 앵카공(10)의 상단부에 위치하도록 설치하여 에폭시가 주입됨에 따라 앵카공(10) 내부의 공기가 잘 배출될 수 있도록 한다.
(4) 제4단계
에폭시주입관(30)을 통하여 앵카공(10) 내부에 에폭시를 충전하면서 공기배출관(20)을 통하여 앵카공(10) 내부의 공기를 배출하는 단계이다. 이와 같은 과정이 완료되면 앵카공(10)에 주입된 에폭시가 경화될 때까지 기다린 후 후속공정(철근 배근 작업)을 수행한다.
도7(b)는 금속봉(110) 한 개에 결착구(150) 두 개 이상이 결합된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)를 사용한 경우인데, 도7(b)의 경우와 동일한 과정이 수행되며, 단지 하나의 금속봉(110)에 다수 개의 결착구(150)가 결합된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)를 사용한다는 차이점이 있을 뿐이다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
100:콘크리트 구조물 보강용 특수앵카
110:금속봉
111:마디부
150:결착구
151:제1손잡이부
152:제2손잡이부
153:마디수용홈부
154:고정키
155:하부지지편
156:내부공간
10:앵카공
20:공기배출관
30:에폭시주입관
40:에폭시퍼티

Claims (7)

  1. 콘크리트 구조물의 보강시 사용되는 앵카에 관한 것으로서,
    길게 늘어진 봉재 형상이며, 표면에는 소정의 간격으로 돌출된 마디부(111)가 형성된 금속봉(110);
    상기 금속봉(110)의 하단부에 결합되며, 상기 마디부(111)에 대응하는 마디수용홈부(153)가 형성된 결착구(150); 및,
    상기 결착구(150)의 하단부 타측에서 절곡연장되어 내부공간(156)의 하부 개방면을 덮고 상기 금속봉(110)의 하단부가 통과하는 것을 차단하는 하부지지편(155);
    를 포함하여 구성되되,
    상기 결착구(150)는 금속판의 양측 단부가 서로 교차하도록 감아놓은 형상으로서, 교차된 양측 단부의 일부가 각각 외측으로 절곡되어 제1손잡이부(151) 및 제2손잡이부(152)를 형성하고, 상기 제1손잡이부(151)와 상기 제2손잡이부(152)가 서로 맞닿는 방향으로 움직이도록 외력을 가하면 금속판으로 둘러싸인 내부공간(156)이 확장되고, 확장된 내부공간(156)에 상기 금속봉(110)을 삽입한 후 외력을 제거하면 확장된 내부공간(156)이 원래의 크기로 복귀되면서 상기 금속봉(110)을 압착하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카.
  2. 제1항에서,
    상기 결착구(150)에는 상기 제1손잡이부(151) 및 상기 제2손잡이부(152)가 다수 개씩 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 결착구(150)의 절개된 외주면 일부가 외측으로 돌출되어 직각삼각형 또는 둔각삼각형 형태의 고정키(154)를 형성하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카.
  4. 제3항에 기재된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카를 이용한 앵카 설치공법에 관한 것으로서,
    확장이 필요한 콘크리트 구조물 표면에 앵카공(10)을 천공하는 제1단계;
    금속봉(110)과 결착구(150)가 결합된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)를 앵카공(10)에 삽입하는 제2단계;
    에폭시퍼티(40)를 이용하여 앵카공(10)의 입구를 폐색하되, 에폭시퍼티(40)를 관통하는 에폭시주입관(30)과 공기배출관(20)을 설치하는 제3단계; 및,
    에폭시주입관(30)을 통하여 앵카공(10) 내부에 에폭시를 충전하면서 공기배출관(20)을 통하여 앵카공(10) 내부의 공기를 배출하는 제4단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카를 이용한 앵카 설치공법.
  5. 제3항에 기재된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카를 이용한 앵카 설치공법에 관한 것으로서,
    확장이 필요한 콘크리트 구조물 표면에 앵카공(10)을 천공하는 제1단계;
    하나의 금속봉(110)에 다수 개의 결착구(150)가 결합된 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카(100)를 앵카공(10)에 삽입하는 제2단계;
    에폭시퍼티(40)를 이용하여 앵카공(10)의 입구를 폐색하되, 에폭시퍼티(40)를 관통하는 에폭시주입관(30)과 공기배출관(20)을 설치하는 제3단계; 및,
    에폭시주입관(30)을 통하여 앵카공(10) 내부에 에폭시를 충전하면서 공기배출관(20)을 통하여 앵카공(10) 내부의 공기를 배출하는 제4단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강용 특수앵카를 이용한 앵카 설치공법.
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