KR101435624B1 - Structural Reinforcing methods of Concrete Structures for Flexural, Shear and Seismic by using Multi-directional Carbon Fibre Laminates and Mechanical Anchor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 콘크리트 구조물의 전단, 휨인장 및 내진보강을 동시에 실시할 수 있는 다방향으로 제조된 탄소섬유판 및 메카니컬 앵커를 이용한 콘크리트 구조물의 휨, 전단, 및 내진성능 향상 보강공법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
일반적으로 콘크리트 구조물 보강공법은 크게 부착공법, 단면증설공법 등이 있다.Generally, reinforced concrete structure methods include the attachment method and the cross-sectional extension method.
여기서, 상기 부착공법에는 강판 부착공법, 섬유시트 보강공법, 섬유판 보강공법 등이 있다.Here, the adhesion method includes a steel plate attachment method, a fiber sheet reinforcement method, and a fiberboard reinforcement method.
상기 강판 부착공법은 강판을 이용하여 보강하는 공법으로, 강판의 자중이 크고, 시공시 중장비가 필요하다.The steel plate attaching method is a method of reinforcing by using a steel plate. The weight of the steel plate is large, and heavy equipment is required at the time of construction.
또한, 강판 자체의 부식이 우려되며, 밀폐 현상으로 인한 통기성 결여로 계면 박리의 문제점이 있다.In addition, there is concern about corrosion of the steel sheet itself, and there is a problem of interfacial delamination due to lack of air permeability due to sealing phenomenon.
그리고 상기 섬유시트 보강공법은 보강성능에 비해 시공이 어렵고, 작업자의 숙련도에 의해 품질이 좌우되는 문제점이 있다.In addition, the fiber sheet reinforcing method has a problem in that it is difficult to construct the fiber sheet in comparison with the reinforcing performance, and the quality is influenced by the skill of the operator.
또한, 전면 시공으로 인해 통기성이 결여되어, 유지관리에도 어려움이 있다.In addition, the front surface construction lacks air permeability and is difficult to maintain.
그리고 상기 섬유판 보강공법은 재료적 물성은 우수하나, 보강대상 구조물과의 부착성능을 에폭시 접착제에만 의존할 수밖에 없음으로 단부 박리 등 부착 성능에 한계가 있다.In addition, the fibrous plate reinforcement method has excellent material properties, but its adhesion performance with the structure to be reinforced depends only on the epoxy adhesive.
특히 전면 시공을 할 경우에는 통기성이 결여되어, 유지관리에도 어려움이 있다.Particularly, in the case of full construction, lack of ventilation is difficult to maintain.
이러한 한계를 극복하기 위해 별도의 보강철물과 통기성을 부여한 보강자재 등을 개발하고 있다.To overcome these limitations, separate reinforcing steel and reinforced materials with breathability are being developed.
한편, 상기 단면 증설공법은 콘크리트 구조물 외에 추가로 단면을 증설하여 콘크리트 구조물을 보강하는 공법으로 강재 증설공법, 보강재 매입공법, 콘크리트 증타공법 등이 있다.Meanwhile, the above-mentioned cross-sectional extension method is a method of reinforcing a concrete structure by additionally providing a cross section in addition to a concrete structure, such as a steel material addition method, a reinforcement material purchase method, and a concrete deposition method.
이중 콘크리트 증타공법은 휨보강 또는 전단보강에 많이 사용되는 공법으로 모재를 그라우팅하거나, 숏크리트 방식으로 분사하여 접착하는 방식, 형틀을 대고 유동성과 접착성이 좋은 고성능 콘크리트 모르타르 등을 타설 혹은 뿜칠 하여 보강하는 공법이다.The double concrete deposition method is a method widely used for flexural reinforcement or shear reinforcement. It is a method of grouting the base material, spraying it by shotcrete method, and reinforcing the concrete by putting or spraying high-performance concrete mortar with good fluidity and adhesion It is a public law.
하지만, 현장조건에 따라 콘크리트 구조물과 증설한 모르타르 사이의 접착성에 문제가 있어 박리되는 경우가 많이 있어, 충분한 보강 효과를 얻기가 어렵다.However, depending on the site conditions, there is a problem in adhesion between the concrete structure and the added mortar, which is often peeled off, so that it is difficult to obtain a sufficient reinforcing effect.
또한, 내부공간의 제약으로 현실적으로 적용하기 불가능한 경우가 많다.In addition, due to the limitation of the internal space, it is often impossible to apply it in practice.
이러한, 문제점들을 해결하고자 대한민국 등록특허 제10-1013088호(2011.01.28.) "콘크리트 구조물의 휨과 전단 동시 보강공법"이 제안된 바 있다.In order to solve such problems, Korean Registered Patent No. 10-1013088 (Jan. 28, 2011) "Simultaneous bending and shearing reinforcement method of concrete structures" has been proposed.
상기 등록특허는 콘크리트 구조물의 휨응력이 발생하는 부위는 보강재를 설치하고 전단응력이 작용하는 부위에는 앵커를 삽입하여 전단보강을 하되, 사인장 균열방향에 대하여 30 ∼ 150°의 범위 내에서 실시하고 있다.
In the above patent, a reinforcing material is provided at a portion where a bending stress of a concrete structure is generated, and an anchor is inserted at a portion where a shearing stress acts, so that shear reinforcement is performed within a range of 30 to 150 degrees with respect to a crack length .
하지만, 상기와 같은 등록특허의 경우 전단보강시 단순히 앵커를 삽입하여 전단보강을 실시하기 때문에 전단보강력이 저하되는 문제가 있다.
However, in the case of the above-mentioned registered patent, there is a problem that the shear reinforcement is deteriorated because shear reinforcement is performed by merely inserting an anchor when shear reinforcement.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다방향으로 제조된 탄소섬유판 및 메카니컬 앵커를 이용한 콘크리트 구조물의 휨, 전단, 및 내진성능 향상 보강공법은 다방향 탄소섬유판과 메카니컬 앵커를 통해 휨보강과 전단보강을 하며, 이로 인하여 내진성능이 향상되고, 특히 메카니컬 앵커의 도입시 콘크리트 구조물 내에 매설된 배근철근의 위치를 피해 형성하여 작업의 편의성 및 콘크리트 구조물의 내구성을 저해하는 요소를 제거하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the method of reinforcing the bending, shearing, and seismic performance of a concrete structure using the carbon fiber plate and the mechanical anchor manufactured in the multi-direction according to the present invention includes: In particular, the object of the present invention is to remove the elements that impede the ease of operation and the durability of the concrete structure by avoiding the position of the reinforcing bar embedded in the concrete structure when introducing the mechanical anchor, .
본 발명의 또 다른 목적은 전단보강을 위한 메카니컬 앵커의 도입시 와셔 및 너트를 이용해 전단 균열의 벌어진 부분을 조여줌으로써 추가적인 전단보강을 실시할 수 있고, 특히, 전단 균열의 방향성에 따라 이와 직각되는 방향으로 메카니컬 앵커를 삽입할 때에 삼각형상의 와셔를 도입한 후 와셔 및 너트를 이용하여 조임작업을 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
It is a further object of the present invention to provide an apparatus and a method for securing a shear reinforcement structure in which a shear reinforcement can be performed by tightening a portion of a shear crack by using a washer and a nut when introducing a mechanical anchor for shear reinforcement, And it is an object of the present invention to enable a washer and a nut to be tightened after introducing a washer in a triangular shape when inserting a mechanical anchor.
본 발명은 콘크리트 구조물의 휨보강을 위해 다방향으로 제조된 탄소섬유판을 설치한 후 전단 균열이 발생한 부분에는 메카니컬 앵커를 설치하되, 메카니컬 앵커가 전단보강과 더불어 다방향 탄소섬유판을 지지하도록 작용하여 휨보강, 전단보강 및 이로 인한 내진성능이 향상되는 보강작업이 한번에 이루어질 수 있다.In the present invention, a multi-directional carbon fiber board is installed to reinforce the concrete structure, and a mechanical anchor is provided at a portion where the shear crack is generated. The mechanical anchor acts to support the multi-directional carbon fiber board together with the shear reinforcement, Reinforcement, shear reinforcement, and reinforcement work for improving seismic performance due to this can be done at once.
또한, 전단보강시 전단 균열의 방향성을 검사한 후 이와 직각되는 방향으로 메카니컬 앵커를 삽입하여 전단보강의 효율성을 향상시키고, 휨보강을 위한 다방향 탄소섬유판의 도입시 앵커링 볼트를 도입하여 휨인장에 대한 내하력을 상승시킬 수 있다.In addition, when the direction of the shear crack is checked during the shear reinforcement, mechanical anchors are inserted in a direction perpendicular to the direction, and the efficiency of shear reinforcement is improved. When introducing the multi-directional carbon fiber plate for bending reinforcement, The load bearing capacity can be increased.
그리고 전단보강시 메카니컬 앵커의 삽입 위치의 선정은 콘크리트 구조물에 매설된 배근철근의 위치를 확인하여 이를 피해 전단보강 홈을 형성하여 콘크리트 구조물 파손에 따른 열화를 방지하면서 작업성을 향상시킬 수 있다.In addition, the selection of the insertion position of the mechanical anchor during shear reinforcement can improve the workability by preventing the deterioration due to the damage of the concrete structure by forming the shear reinforcement groove by confirming the position of the reinforcement reinforcement embedded in the concrete structure.
또한, 전단보강시 메카니컬 앵커에 볼트 및 와셔를 순차적으로 결합해 전단 균열을 조여줘 전단 보강을 추가로 실시할 수 있고, 특히, 전단 균열이 사선으로 발생하였을 경우에는 와셔의 형상을 변형하여 너트를 통한 조임작업이 원활히 이루어질 수 있는 유용한 발명이다.
In addition, when the shear reinforcement is applied, the bolts and washers are sequentially combined with the mechanical anchors to tighten the shear cracks. In addition, when the shear crack occurs in the slanting line, the shape of the washer is deformed, It is a useful invention that can smoothly tighten through.
도 1은 본 발명에 따른 다방향 탄소섬유판을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 다방향으로 제조된 탄소섬유판 및 메카니컬 앵커를 이용한 콘크리트 구조물의 휨, 전단, 및 내진성능 향상 보강공법의 시공상태를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 삼각 와셔를 적용한 전단 보강 상태를 도시한 상태도.
도 4는 무보강 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도.
도 5는 다방향 탄소섬유판을 에폭시 부착방법으로 보강한 후 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도.
도 6은 다방향 탄소섬유판 에폭시 부착 + 양 끝단을 앵커 볼트로 보강한 후 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도.
도 7은 다방향 탄소섬유판 에폭시 부착 + 전단지역에 일정간격으로 6개 앵커링 으로 보강한 후 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도.
도 8은 다방향 탄소섬유판 에폭시 부착 + 양 끝단 앵커 볼트 2개소 + 전단지역 4개소에 앵커링으로 보강한 후 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도.
도 9는 도 4 내지 8에서 시험한 결과를 나타낸 그래프.1 is a perspective view showing a multi-directional carbon fiber board according to the present invention;
2 is a cross-sectional view showing a construction state of a concrete structure using a carbon fiber plate and a mechanical anchor manufactured in multiple directions according to the present invention, in a method of reinforcing a bending, shearing, and seismic performance of the concrete structure.
3 is a state view showing a shear reinforcement state using a triangular washer according to the present invention.
Fig. 4 is a schematic view showing a bending tensile test of an unreinforced RC-T beam. Fig.
Fig. 5 is a schematic view showing a bending tensile test of an RC-T beam after reinforcing a multi-directional carbon fiber board by an epoxy bonding method; Fig.
Fig. 6 is a schematic view showing a bending tensile test of an RC-T beam after reinforcing an epoxy-bonded multi-directional carbon fiber plate + both ends with an anchor bolt;
FIG. 7 is a schematic view showing a bending tensile test of an RC-T beam after reinforcing by anchoring at a certain interval in a multi-directional carbon fiber board epoxy bonding + shear zone.
FIG. 8 is a schematic view showing a bending tensile test of an RC-T beam after reinforcement by anchoring at four places of anchor bolts at both ends and anchor bolts at four ends of a multi-directional carbon fiber board epoxy.
9 is a graph showing the results of the tests in Figs. 4 to 8. Fig.
이하에서는 첨부되어 있는 도면을 이용해 본 발명의 보강공법에 대해 더욱 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the reinforcing method of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 전단 보강범위 확인단계를 실시한다.First, the shear reinforcement range confirmation step is performed.
상기 전단 보강범위 확인단계는 콘크리트 구조물(C)에 발생한 전단 균열(S)의 범위를 육안으로 확인한 후 전단 균열(S)이 확인되면 정밀진단을 통해 콘크리트 구조물(C) 내부에 전단 균열(S)이 더 발생하였는지 여부를 확인하여 전단보강 위치 및 범위를 설정한다.In the step of checking the shear reinforcement range, the range of the shear crack S generated in the concrete structure C is visually checked. When the shear crack S is confirmed, the shear crack S is formed in the concrete structure C through the precise diagnosis. And the shear reinforcement position and the range are set.
그런 후, 전단 균열 방향성 확인단계를 실시한다.Then, the shear crack directionality confirmation step is performed.
상기 전단 균열 방향성 확인단계는 콘크리트 구조물(C)의 표면에 발생한 전단균열의 방향을 확인하여 전단 균열의 각도를 측정하고, 또한, 상기 전단 보강범위 확인단계에서 콘크리트 구조물(C) 내부에서 전단 균열(S)이 발생하였을 경우 이 전단 균열(S)의 방향성(각도)를 측정함으로써 마무리할 수 있다.In the step of confirming the direction of shear cracking, the direction of the shear crack generated on the surface of the concrete structure (C) is checked to measure the angle of the shear crack. In the step of confirming the shear reinforcement range, S) is generated, it is possible to finish by measuring the direction (angle) of the shear crack S.
다음으로, 상기 전단 보강범위 확인단계를 통해 확인한 콘크리트 구조물(C) 표면 또는 내부에 발생한 전단 균열(S)의 전단보강을 위해 메카니컬 앵커(A1)가 삽입될 수 있는 앵커 위치 선정단계를 실시한다.Next, an anchor positioning step for inserting a mechanical anchor A1 for shear reinforcement of the shear crack S generated on the surface or inside of the concrete structure C confirmed through the step of confirming the shear reinforcement range is performed.
이 앵커 위치 선정단계에서는 콘크리트 구조물(C)의 전단 균열(S)이 발생한 범위 내에서 비파괴 검사를 실시하여 해당 위치 내에 콘크리트 구조물(C)의 형성시 매설한 배근철근의 위치를 파악하여 이 위치를 피해 메카니컬 앵커(A1)를 설치하기 위해 실시한다.In this anchor positioning step, nondestructive inspection is performed within the range of the shear crack (S) of the concrete structure (C), and the position of the reinforcing bar embedded in the concrete structure (C) This is done to install the damaged mechanical anchor (A1).
다음으로, 상기와 같이 사전조사 작업이 완료되면 콘크리트 구조물(C) 표면의 이물질 제거, 때에 따라서는 평탄작업 및 세척작업을 실시하여 건전한 바탕면이 형성될 수 있도록 콘크리트 구조물 정리단계를 실시한다.Next, when the pre-irradiation work is completed as described above, foreign matters on the surface of the concrete structure (C) are removed, and in some cases, a flat work and a cleaning work are performed to perform a concrete structure rearrangement step so that a sound base surface can be formed.
그런 후, 표면이 정리된 콘크리트 구조물(C)에 접착제(E)가 도포되어 있는 다방향 탄소섬유판(1)을 부착한다.(다방향 탄소섬유판 부착단계)Thereafter, the multi-directional
여기서, 상기 다방향으로 제조된 탄소섬유판(1)(이하, '다방향 탄소섬유판'이라 칭함)은 도 1에서와 같이 탄소섬유사가 길이방향으로 연장되어 있는 제1 탄소섬유판(1a)과 상기 제1 탄소섬유판(1a)의 상, 하면에 배치되며, 탄소섬유사가 제1 탄소섬유판(1a)의 탄소섬유사가 연장되는 방향과 +45° 기울기를 가지도록 형성되는 제2 탄소섬유판(1b)과, 상기 제1 탄소섬유판(1a)의 탄소섬유사가 연장되는 방향과 -45° 기울기를 가지도록 형성되는 제3 탄소섬유판(1c)으로 배치되어 구성된다.1, the carbon fiber sheet 1 (hereinafter, referred to as a "multi-directional carbon fiber sheet") produced in the multi-direction has a first carbon fiber sheet 1a and a second carbon fiber sheet 1a, A second
즉, 길이방향의 제1 탄소섬유판(1a) 상측에는 +45°의 방향성을 가진 제2 탄소섬유판(1b)이 적층되고, 제1 탄소섬유판(1a)의 하측에는 -45°의 방향성을 가진 제3 탄소섬유판(1c)이 적층된 구조로 이루어져 있다.That is, a second
특히, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 제1 탄소섬유판(1a)의 상측에 적층되어 있는 제2 탄소섬유판(1b)의 상측으로 제3 탄소섬유판(1c)을 더 형성하고, 제1 탄소섬유판(1a)의 하측에 형성된 제3 탄소섬유판(1c)의 하측으로 제2 탄소섬유판(1b)을 더 형성하여 보강력을 향상시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.Particularly, although not shown in the drawings, a third
이러한, 다방향 탄소섬유판(1)은 제1 탄소섬유판(1a)이 전체 중량의 80 ∼ 90중량%를 차지하고, 나머지 제2, 3 탄소섬유판(1b, 1c)이 10 ∼ 20중량%를 차지하도록 구성되고, 최저 인장 강도는 2200MPa이고 최저 탄성계수는 160GPa인 것을 사용하도록 한다.The multi-directional
특히, 상기 다방향 탄소섬유판(1)에는 도면에서는 도시하지 않았지만 필름을 부착할 수도 있다.In particular, although not shown in the drawing, a film may be attached to the multi-directional
이러한 다방향 탄소섬유판(1)은 여러 방향으로 탄소섬유사가 연장되어 있는 탄소섬유판들을 적용하였기 때문에 후술할 홈 형성 단계에서 홈을 형성할 때에도 다방향 탄소섬유판(1)이 벌어지거나 파손되는 현상을 방지할 수 있도록 작용함은 물론, 여러 방향에서 작용하는 하중에 대한 내하력을 향상시킬 수 있게 된다.Since the multi-directional carbon fiber board (1) employs carbon fiber boards having carbon fiber yarns extended in various directions, it prevents the multi-directional carbon fiber board (1) from being opened or broken even when forming grooves in a groove forming step And it is possible to improve the load-bearing capacity against loads acting in various directions.
그리고 상기 다방향 탄소섬유판(1)의 표면에 도포되어 있는 접착제(E)는 다방향 탄소섬유판(1)이 연장되는 방향과 직각되는 방향의 폭을 기준으로 중앙에서 양 가장자리로 갈수록 도포량이 작아지도록 대략 라운드 형상으로 접착제(E)를 도포하였다.The adhesive (E) applied to the surface of the multi-directional carbon fiber board (1) is formed such that the amount of the adhesive (E) applied to the surface of the multi-directional carbon fiber board (1) The adhesive (E) was applied in a substantially round shape.
이는, 다방향 탄소섬유판(1)을 콘크리트 구조물(C)에 부착할 때에 다방향 탄소섬유판(1)의 중앙부분을 먼저 눌러 콘크리트 구조물(C) 표면에 부착하기 때문에 접착제(E)가 양 가장자리로 밀려나면서 일부의 접착제(E)가 다방향 탄소섬유판(1)에서 벗어나 접착제(E)의 낭비를 초래함은 물론, 작업장 하부로 낙하는 접착제(E) 또는 콘크리트 구조물(C) 표면에 접착제(E)의 잔여분이 묻어 작업장의 추가적인 청소를 실시하여야 하는 것을 방지하기 위함이다.This is because when the multi-directional
특히, 다방향 탄소섬유판(1)의 부착시 중앙 부분을 먼저 눌러 콘크리트 구조물(C)에 부착할 경우 중앙부분의 접착제(E)의 양이 적을 경우 중앙 부분에 남아 있는 접착제(E)의 양이 적어져 고른 접착력을 형성하지 못하는 현상을 방지할 수 있는 역할도 겸하게 된다.Particularly, when the multi-directional carbon fiber board (1) is attached to the concrete structure (C) by pressing the center portion first, the amount of the adhesive (E) remaining in the center portion when the amount of the adhesive It is also possible to prevent a phenomenon in which a uniform adhesive force can not be formed due to a small amount of adhesive.
다음으로, 상기 다방향 탄소섬유판(1)을 콘크리트 구조물(C) 표면에 부착한 후에는 콘크리트 구조물(C) 및 다방향 탄소섬유판(1)에 홈을 형성한다.(홈 형성 단계)Next, after attaching the
이 단계에서는 전단보강을 위한 전단보강 홈(h1)과 다방향 탄소섬유(1)의 부착력 및 그에 따른 내하력을 증진시키기 위한 부착홈(h2)을 형성하게 된다.At this stage, the attachment grooves h2 for enhancing the adhesive force between the shear reinforcement grooves h1 and the
우선, 전단보강 홈(h1)의 경우 앵커 위치 선정단계를 통해 위치가 선정되어 있는 콘크리트 구조물(C)에 형성하게 되는데, 전단 균열 방향성 형성단계에서 전단 균열(S)이 발생한 각도에 따라 이 각도와 직각이 되는 각도로 형성하게 된다.First, in the case of the shear reinforcement groove (h1), it is formed in the concrete structure (C) where the position is selected through the anchor positioning step. In this case, depending on the angle at which the shear crack (S) And is formed at an angle at right angles.
이때에, 상기 전단보강 홈(h1)의 개수, 깊이 및 직경의 크기는 보강설계시 설계한 값에 따라 달라질 수 있다.At this time, the number, depth and diameter of the front end reinforcement grooves h1 may vary depending on the value designed in the reinforcement design.
이러한, 전단보강 홈(h1)은 1차적으로는 콘크리트 구조물(C)에서 발생한 전단 균열(S)에 따른 전단보강용으로 이용이 되지만, 다방향 탄소섬유판(1)의 지지에 따른 휨인장에 대응하는 하중량을 향상시킬 수 있는 용도로도 이용될 수 있다.The shear reinforcement grooves h1 are primarily used for shear reinforcement due to the shear crack S generated in the concrete structure C but are not limited to the bending tension due to the support of the multi- And can also be used as an application to improve the weight of the container.
또한, 상기 부착홈(h2)의 경우 상기 전단보강 홈(h1)에 의해 이미 다방향 탄소섬유판(1)의 지지역할을 수행하게 되지만, 이와는 별도로 휨인장에 따른 내하력을 증진시킬 수 있는 위치에 선정하여 더 형성하도록 한다.In addition, in the case of the attachment groove h2, the multi-directional
특히, 다방향 탄소섬유판(1)의 양 끝단부의 경우 콘크리트 구조물(C)의 휨인장 발생시 조기 박리되는 현상이 발생할 수 있기 때문에 필히 형성하도록 하며, 그 개수는 콘크리트 구조물(C)에 발생하는 하중량에 따른 시공시 설계값에 따라 달라질 수 있다.Particularly, in the case of both ends of the
또한, 다방향 탄소섬유판(1)의 양 끝단부를 제외한 전단 모멘트가 작용하는 부분의 경우도 위와 같이 설계된 값에 따라 개수 및 위치를 선정하도록 한다.Also, in the case of a portion where a shear moment acts on the multi-directional
여기서, 본 발명에서는 전단보강 홈(h1)이 형성되어 있다. Here, in the present invention, a shear reinforcement groove h1 is formed.
따라서, 부착홈(h2)의 위치 및 개수를 선정할 때에 전단보강 홈(h1)과 거리가 인접해 있을 경우에는 콘크리트 구조물(C)의 내구성을 위해 되도록 형성하지 않는 것이 좋다.Therefore, when the position and the number of the attachment grooves h2 are selected, it is preferable not to be formed for the durability of the concrete structure C when the distance is adjacent to the front end reinforcement groove h1.
다음으로, 상기와 같은 홈 형성 단계에서 형성한 전단보강 홈(h1) 및 부착홈(h2)에 각각 메카니컬 앵커(A1) 및 앵커링 볼트(A2)를 설치한다.Next, the mechanical anchor A1 and the anchoring bolt A2 are provided in the front end reinforcement groove h1 and the attachment groove h2 formed in the groove forming step as described above.
그런 후, 메카니컬 앵커(A1) 및 앵커링 볼트(A2)에 와셔(W) 및 너트(N)를 순차적으로 체결한 후 너트(N)를 조여준다.(전단 균열 조임단계)Thereafter, the washer W and the nut N are sequentially tightened to the mechanical anchor A1 and the anchor bolt A2, and then the nut N is tightened. (Shear crack tightening step)
상기에서 메카니컬 앵커(A1)에 형성되는 와셔(W) 및 너트(N)는 메카니컬 앵커(A1)에 마찰력을 형성해 메카니컬 앵커(A1)를 콘크리트 구조물(C) 내부에서 표면방향으로 잡아 당겨주는 역할을 수행하기 때문에 메카니컬 앵커(A1) 자체적인 전단보강 효과 이외에 전단 균열(S) 부분의 벌어진 부분을 모아주는 역할을 수행할 수 있도록 작용하여 추가로 전단보강의 역할을 수행하도록 작용하게 된다.The washer W and the nut N formed on the mechanical anchor A1 form a frictional force on the mechanical anchor A1 to pull the mechanical anchor A1 from the inside of the concrete structure C toward the surface direction So that the mechanical anchor A1 can act as a shear reinforcing member in addition to the effect of reinforcing the shear reinforcement itself.
그리고 앵커링 볼트(A2)에 설치하는 와셔(W) 및 너트(N)의 경우 다방향 탄소섬유판(1)의 부착력을 향상시키기 위해 형성되는 역할을 수행하지만, 이 부분에서도 상술한 바와 같이 전단 균열(S)의 벌어진 부분을 모아주는 역할을 일부 수행할 수 있게 된다.In the case of the washer W and the nut N installed in the anchoring bolts A2, it plays a role to improve the adhesion of the multi-directional
특히, 상기 메카니컬 앵커(A1)의 경우 전술한 홈 형성 단계에서 언급한 바와 같이 전단 균열(S)의 방향성, 다시 말해 전단 균열(S)의 발생시 진행하는 각도와 직각이 되도록 사선방향으로 전단보강 홈(h1)이 형성될 수 있는데, 이럴 경우 통상적인 너트(N) 및 와셔(W)를 통해 메카니컬 앵커(A1)의 조임작업을 하게 되더라도 조임능력이 저하된다.In particular, in the case of the mechanical anchor A1, as described in the above-mentioned groove forming step, the shear reinforcement groove S is formed in the oblique direction so as to be perpendicular to the direction of the shear crack S, that is, the tightening ability of the mechanical anchor A1 is lowered even though the mechanical anchor A1 is tightened through the normal nut N and the washer W. In this case,
이에 본 발명에서는 삼각형상의 와셔(W)를 통해 이러한 문제점을 해결할 수 있다.Therefore, in the present invention, such a problem can be solved through the washer W having a triangular shape.
상기 와셔(W)는 콘크리트 구조물(C)과 맞닿은 상태에서 상측면이 전단 균열(S)과 동일한 각도를 형성하도록 구성되어 있어, 사선방향으로 전단보강 홈(h1)이 형성되어 있다 할지라도 너트(N)의 조임력이 메카니컬 앵커(A1)에 영향을 미치도록 작용하게 된다.The washer W is configured such that the upper side thereof forms the same angle as the shear crack S in a state in which the washer W is in contact with the concrete structure C and even if the shear reinforcement groove h1 is formed in the oblique direction, N act to influence the mechanical anchor A1.
여기서, 상기 앵커 삽입단계에서 전단보강을 위해 전단보강 홈(h1)에 메카니컬 앵커(A1)를 결합할 때에 보강력을 더욱 향상시키기 위해 전단 보강홈(h1)에 몰탈 또는 에폭시 수지로 이루어진 채움재(F)를 더 형성할 수도 있다.When the mechanical anchor A1 is coupled to the shear reinforcement groove h1 for shear reinforcement in the anchor inserting step, the shear reinforcement grooves h1 are filled with a filling material F made of mortar or epoxy resin ) May be further formed.
또한, 상기 전단 균열 조임단계에서 너트(N)의 조임은 토크렌치(도면에 미도시)를 이용하여 일정 토크로 조임작업을 실시하되, 다양한 직경으로 이루어질 수 있는 메카니컬 앵커(A1) 또는 앵커링 볼트(A2)의 전단이 발생하지 않는 범위 내에서 실시할 수 있다.The tightening of the nut (N) in the step of tightening the shear crack may be performed by using a mechanical anchor (A1) or anchoring bolt A2 can be performed within a range in which shearing does not occur.
즉, 메카니컬 앵커(A1) 또는 앵커링 볼트(A2)를 M10으로 이용할 경우 대략 50Nm의 토크로 조임작업을 하도록 실시하는 것이 좋다.That is, when the mechanical anchor A1 or the anchoring bolt A2 is used as M10, it is preferable to perform a tightening operation with a torque of about 50 Nm.
특히, 메카니컬 앵커(A1) 또는 앵커링 볼트(A2)에 너트(N) 및 와셔(W)를 결합한 후 이를 둘러 쌓을 수 있는 캡(도면에 미도시)을 형성해 메카니컬 앵커(A1) 또는 앵커링 볼트(A2) 너트(N) 및 와셔(W)의 부식을 방지할 수 있고, 메카니컬 앵커(A1) 또는 케미컬 앵커(A2)를 삽입하기 위핸 콘크리트 구조물(C)에 형성한 전단보강 홈(h1) 또는 부착홈(h2)으로 물이 유입되어 발생할 수 있는 부식을 방지하기 위해 다방향 탄소섬유판(1)과 와셔(W) 사이의 메카니컬 앵커(A1) 또는 앵커링 볼트(A2) 주위에 에폭시 수지(E1)를 더 도포할 수도 있다.
Particularly, a mechanical anchor A1 or an anchor bolt A2 is formed by forming a cap (not shown) that can surround the mechanical anchor A1 or the anchoring bolt A2 after the nut N and the washer W are coupled to each other. It is possible to prevent corrosion of the nut N and the washer W and to prevent the shear reinforcement grooves h1 or the attachment grooves h1 formed in the concrete structure C for inserting the mechanical anchor A1 or the chemical anchor A2, the epoxy resin E1 is further wrapped around the mechanical anchor A1 or the anchor bolt A2 between the multi-directional
상술한 바와 같이 본 발명은 다방향 탄소섬유판(1) 및 메카니컬 앵커(A1)의 도입에 의해 전단, 휨보강 및 이로 인한 내진성능 향상이 동시에 이루어질 수 있으며, 또한, 다방향 탄소섬유판(1)의 적용을 통해 홈을 형성하더라도 여러 방향에서 발생하는 하중에 대한 내하력을 증진시키는 다방향 탄소섬유판(1)의 작용은 그대로 유지할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the introduction of the multi-directional
특히, 전단보강시 전단 균열(S)의 방향성 검사 및 배근철근 검사를 통해 적절한 위치 및 방향성으로 메카니컬 앵커를 형성함으로써 효율적인 전단보강이 이루어질 수 있으며, 와셔(W) 및 너트(N)를 이용하여 전단 균열(S)으로 인해 벌어진 부분을 모아주는 역할은 물론, 전단 균열(S)의 방향이 사선일 경우 삼각형상의 와셔(W)를 도입해 너트(N)를 통한 조임작업이 원활히 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.Especially, shear reinforcement can be effectively performed by forming a mechanical anchor in proper position and direction through the directional inspection of the shear crack (S) and the inspection of the reinforcing bar. By using the washer (W) and the nut (N) In addition to the role of gathering the openings due to the crack (S), when the direction of the shear crack (S) is diagonal, the effect of tightening the nut (N) smoothly by introducing the triangular washer .
한편, 상기 앵커링 볼트(A)의 휨인장에 대한 효과에 대해 도 4 내지 도 9를 통해 살펴보면,Meanwhile, the effect of the anchoring bolt (A) on the bending tension will be described with reference to FIGS. 4 to 9,
우선, 도 4는 무보강 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도로서, 도 5를 참조하면 보강이 없는 RC-T 빔의 시험방법(Beam 1)에 대한 것이다.First, FIG. 4 is a schematic view of a bending tensile test of an unreinforced RC-T beam, with reference to FIG. 5 for a RC-T beam test method (Beam 1) without reinforcement.
도 9에서와 같이 상기 도 4의 실험방법에서의 결과는 하중(P) 60kN × 2에서 콘크리트의 파손이 일어나는 것을 알 수 있었으며, 철근이 소성변형된 후 파손이 일어나기 때문에 파손되기 전에 빔은 변형이 크다.As shown in FIG. 9, the result of the test method of FIG. 4 shows that the concrete is broken at a load (P) of 60 kN × 2, and the beam is deformed before being broken due to plastic deformation after plastic deformation. Big.
도 5는 다방향 탄소섬유판을 에폭시 부착방법으로 보강한 후 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도로서 이를 참조하여 설명하면, RC-T 빔에 다방향 탄소섬유판(1)을 접착제(E)로만 부착한 시험으로서 도 9에서와 같이 그 시험한 결과(Beam 2)는 하중(P) 80kN × 2에서 파손이 일어나는 것을 알 수 있으며, 이와 같은 상태에서는 철근이 소성변형되기 전에 파손이 일어나기 때문에 파손되기 전에 빔의 변형이 적게 발생하고, 콘크리트가 떨어져 나가므로 취성파괴가 발생한다.FIG. 5 is a schematic view of a flexural tensile test of an RC-T beam after reinforcing the multi-directional carbon fiber board by an epoxy bonding method. Referring to FIG. 5, (Beam 2), as shown in FIG. 9, can be found to be broken at a load (P) of 80 kN × 2, and in such a state, breakage occurs before the plastic deformation, The deformation of the beam occurs less frequently and the concrete is detached, causing brittle fracture.
도 6은 다방향 탄소섬유판 에폭시 부착 + 양 끝단을 앵커 볼트로 보강한 후 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도로서 이를 참조하여 설명하면, RC-T 빔에 다방향 탄소섬유판(1)을 접착제(E)로 부착하고, 다방향 탄소섬유판(1)의 양 끝단을 앵커링 볼트(A)로 고정한 시험으로 도 9에서와 같이 시험한 결과(Beam 3)는 하중(P) 92kN × 2에서 파손이 일어나는 것을 알 수 있으며, 철근이 소성변형된 후에 파손이 발생하기 때문에 파손되기 전에 빔의 변형이 크게 발생하게 된다.FIG. 6 is a schematic view showing a bending tensile test of an RC-T beam after reinforcement of an epoxy bolt + anchor bolt with a multi-directional carbon fiber plate epoxy. Referring to FIG. 6, (Beam 3) as shown in FIG. 9 was obtained by attaching with the adhesive (E) and fixing both ends of the multi-directional carbon fiber board (1) with an anchor bolt (A) And the damage occurs after the reinforcing steel is plastic-deformed, so that the deformation of the beam occurs before the breakage.
또한, 콘크리트 파손 후에도 빔은 하중을 지탱할 수 있으며, 앵커링 볼트(A)로 고정된 양 끝단에서는 빔의 변형 증가에 따라 다방향 탄소섬유판(1)의 작은 파손이 발생되며, 취성파괴는 일어나지 않고 콘크리트 구조물(C)의 떨어짐 현상도 발생하지 않는다.Also, even after the concrete breakage, the beam can support the load. At both ends fixed by the anchoring bolts (A), small deformation of the multi-directional carbon fiber board (1) occurs due to increase of deformation of the beam, The falling of the structure C does not occur.
도 7은 다방향 탄소섬유판 에폭시 부착 + 전단지역에 일정간격으로 6개 앵커 링으로 보강한 후 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도로서 이를 참조하여 설명하면, RC-T 빔에 다방향 탄소섬유판(1)을 접착제(E)로 부착하고, 전단휨이 발생하는 양측 전단지역에 각각 6개의 볼트(B)를 일정간격으로 고정시킨 후 시험한 것으로, 도 9에서 결과(Beam 4)를 살펴보면, 하중(P) 103kN × 2에서 파손이 일어나는 것을 알 수 있으며, 후술한 (Beam 5)와 동일한 작용이 일어난다.FIG. 7 is a schematic view showing a bending tensile test of an RC-T beam after reinforcing six anchor rings at a predetermined interval in a multi-directional carbon fiberboard epoxy bonding + shear zone. Referring to FIG. 7, The
도 8은 다방향 탄소섬유판 에폭시 부착 + 양 끝단 앵커 볼트 2개소 + 전단지역 4개소에 앵커링으로 보강한 후 RC-T 빔의 휨인장 시험을 실시한 개략도로서 이를 참조하여 설명하면, RC-T 빔에 다방향 탄소섬유판(1)을 접착제(E)로 부착하고, 다방향 탄소섬유판(1)의 양 끝단을 앵커링 볼트(A)로 고정한 후, 다방향 탄소섬유판(1)의 양측 전단지역에 각각 4개의 앵커링 볼트(A)를 추가로 더 고정한 실험으로 도 9에서 그 결과(Beam 5)를 살펴보면, 하중(P) 117kN × 2에서 파손이 일어나는 것을 알 수 있으며, 앵커링 볼트(A)로 고정된 다방향 탄소섬유판(1)에 의해 콘크리트가 떨어져 나가는 현상이 방지되고, 빔의 취성파괴는 발생하지 않는다.FIG. 8 is a schematic view showing a bending tensile test of an RC-T beam after reinforcement by anchoring at four places of anchor bolts with a multi-directional carbon fiber plate epoxy + two anchor bolts at both ends. After the multi-directional
또한, 전단지역에서 다방향 탄소섬유판(1)을 앵커링 볼트(A)로 고정함으로써 내하력이 증가 됨과 안전율이 향상되는 것을 알 수 있다. Also, it can be seen that the load-carrying capacity is increased and the safety factor is improved by fixing the
이때에, 보강된 빔은 연성을 보여준다.At this time, the reinforced beam shows ductility.
한편, 본 발명에서의 다방향 탄소섬유판(1)의 경우 다방향으로 탄소섬유사가 배열된 구조로 이루어져 있기 때문에 홀을 형성하더라도 다방향 탄소섬유판(1)이 벌어지거나 파손되는 현상이 발생하지 않게 된다.On the other hand, in the case of the multi-directional
그리고 상술한 다방향 탄소섬유판(1)은 여러 방향으로 탄소섬유사를 배열한 구조로 이루어져 있어 강도 및 휨에 대한 저항력이 상당히 높아지는 효과를 얻을 수 있다.The above-mentioned multi-directional
또한, 다방향 탄소섬유판(1)의 형성시 제1 탄소섬유판(1a)의 비율을 높여 휨응력에 대응하는 능력이 높아져 콘크리트 구조물(C)의 변형되는 현상을 방지하는데 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.In addition, when the multi-directional
즉, 상기 결과를 정리하면 하기의 표와 같다.
That is, the results are summarized in the following table.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 국한되지 않고 본 발명의 특허청구범위에 기재되어 있는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있다.
While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
A1 : 메카니컬 앵커 A2 : 앵커링 볼트 C : 콘크리트 구조물 F : 채움재
h1 : 전단보강 홈 h2 : 부착홈 N : 너트 S : 전단 균열
W : 와셔 E1 : 에폭시 수지
1 : 다방향 탄소섬유판
1a : 제1 탄소섬유판 1b : 제2 탄소섬유판 1c : 제3 탄소섬유판A1: Mechanical anchor A2: Anchor bolt C: Concrete structure F: Filler
h1: shear reinforcement groove h2: attachment groove N: nut S: shear crack
W: Washer E1: Epoxy resin
1: Multi-
1a: first
Claims (7)
콘크리트 구조물에 발생한 전단 균열의 방향성을 확인하는 전단 균열 방향성 확인단계;
상기 전단 보강범위 확인단계에서 확인한 전단보강 위치 및 범위에 비파괴 검사를 통해 콘크리트 구조물 내부에 매설된 배근 철근을 확인한 후 전단보강을 위한 앵커 삽입 위치를 선정하는 앵커 위치 선정단계;
콘크리트 구조물 표면의 이물질 제거 및 세척을 위한 콘크리트 구조물 정리단계;
다방향 탄소섬유판의 표면에 접착제를 도포한 후 콘크리트 구조물의 정리된 표면에 휨보강을 위해 다방향 탄소섬유판을 부착하는 다방향 탄소섬유판 부착단계;
상기 앵커 위치 선정단계에서 선정한 위치에 전단보강을 위한 전단보강 홈 및 다방향 탄소섬유판을 부착하기 위한 부착홈을 형성하는 홈 형성 단계;
상기 홈 형성단계에서 형성된 전단보강 홈에는 메카니컬 앵커를 삽입하고, 다방향 탄소섬유판을 부착하기 위한 부착홈에는 앵커링 볼트를 삽입하는 앵커 삽입단계;
상기 앵커 삽입단계에서 삽입한 메카니컬 앵커 및 앵커링 볼트에 와셔 및 너트를 결합하여 전단 균열 부분의 조임작업을 하는 전단 균열 조임단계;로 이루어진 것에 특징이 있는 다방향으로 제조된 탄소섬유판 및 메카니컬 앵커를 이용한 콘크리트 구조물의 휨, 전단, 및 내진성능 향상 보강공법.
Identifying the shear reinforcement range to identify the location and extent for shear reinforcement by identifying the shear crack range of the concrete structure;
Shear crack directionality confirmation step to confirm the directionality of shear cracks in concrete structures;
Anchor location selecting step of selecting an anchor insertion position for shear reinforcement after confirming a reinforcing steel embedded in a concrete structure through nondestructive inspection at the shear reinforcement position and range determined in the step of confirming the shear reinforcement range;
Concrete structures for removing and cleaning foreign matter on the surface of concrete structures;
Attaching a multi-directional carbon fiberboard to the multi-directional carbon fiberboard after applying an adhesive to the surface of the multi-directional carbon fiberboard, and then attaching the multi-directional carbon fiberboard to reinforce the reinforced concrete surface;
A groove forming step of forming an attachment groove for attaching the shear reinforcement groove and the multi-directional carbon fiber plate for shear reinforcement at a position selected in the anchor positioning step;
An anchor inserting step of inserting a mechanical anchor into the shear reinforcement groove formed in the groove forming step and inserting an anchoring bolt into an attachment groove for attaching the multi-directional carbon fiber plate;
And a shear crack tightening step of tightening the shear cracked portion by joining the washer and the nut to the mechanical anchor and the anchoring bolt inserted in the anchor inserting step. The multi-directionally prepared carbon fiber board and the mechanical anchor Bending, Shear, and Seismic Performance Improvement of Reinforced Concrete Structures.
The carbon fiber sheet according to claim 1, wherein the carbon fiber sheet has a minimum tensile strength of 2200 MPa, a minimum elastic modulus of 160 GPa, and a length of 80 to 90% A second carbon fiber plate formed with a slope of +45 degrees with respect to the directionality of the first carbon fiber plate, and a third carbon fiber plate formed with a slope of -45 degrees with respect to the directionality of the first carbon fiber plate, Reinforced concrete reinforced concrete structure with reinforced carbon fiber boards and mechanical anchors, which is characterized in that the second and third carbon fiber boards are laminated on the upper and lower sides of the reinforced concrete structure.
[7] The method of claim 1, wherein in the step of confirming the direction of shear cracking, a portion of the shear cracks formed in the slanting line is formed with a multi-directionally formed carbon Bending, Shear, and Seismic Performance Improvement of Reinforced Concrete Structures Using Fiberboard and Mechanical Anchor.
The method of claim 1, wherein the mechanical anchor and the anchoring bolt in the anchor inserting step are formed of stainless steel, and one of the filler selected from mortar or epoxy is further formed when installing the mechanical anchor in the front end reinforcement groove Strengthening Method of Bending, Shear, and Seismic Performance Improvement of Concrete Structures Using Carbon Fiber Plates and Mechanical Anchors Prepared in Direction.
[2] The method of claim 1, wherein the washer in the step of tightening the shear crack uses a triangular washer for adhesion with the concrete structure when the direction of the shear crack is generated in a diagonal direction. Bending, Shear, and Seismic Performance Improvement of Reinforced Concrete Structures Using.
2. The method of claim 1, wherein tightening the nut to the mechanical anchor and the anchoring bolt in the shear crack tightening step is performed by using a torque wrench to perform a tightening operation at a constant torque, wherein a torque in a range in which the front ends of the mechanical anchor and the anchor bolt are not generated Reinforcing method of reinforced concrete structure with flexural, shear, and seismic performance using carbon fiber boards and mechanical anchors, which are characterized by tightening work.
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