KR101681520B1 - 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강공법 - Google Patents

탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 철근콘크리트 보의 휨모멘트가 작용하는 중앙부근의 일정영역인 휨보강부 양측면에 각각 수평방향을 따라 길이방향으로 형성된 수평고정홈과; 상기 휨보강부의 하부면과 양측면의 수평고정홈까지 밀착되도록 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸며, 그 상단이 수평고정홈을 덮는 휨보강 탄소섬유시트와; 상기 수평고정홈을 덮은 휨보강 탄소섬유시트가 수평고정홈에 삽입되도록 휨보강 탄소섬유시트를 수평고정홈 내측으로 가압하면서 수평고정홈으로 삽입되어 휨보강 탄소섬유시트를 고정하도록 된 수평탄소봉과; 상기 철근콘크리트 보의 전단력을 받는 양측 부근의 일정영역인 전단보강부 양측면에 각각 수직방향을 따라 길이방향으로 형성된 다수 개의 수직고정홈과; 상기 전단보강부의 하부면과 양측면 상단까지 밀착되도록 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸며, 그 양단이 수직고정홈을 덮는 전단보강 탄소섬유시트와; 상기 수직고정홈을 덮은 전단보강 탄소섬유시트가 수직고정홈에 삽입되도록 전단보강 탄소섬유시트를 수직고정홈 내측으로 가압하면서 수직고정홈으로 삽입되어 전단보강 탄소섬유시트를 고정하도록 된 수직탄소봉을 포함하는 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강방법을 제공한다.

Description

탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강공법{Method and structure for reinforcement construction of concrete structure using carbon fiber sheet and reinforced member}
본 발명은 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강방법에 관한 것으로, 특히, 철근콘크리트 구조물에 작용하는 하중에 의한 축하중, 휨모멘트, 전단력에 대하여 철근콘크리트 구조물의 내력을 보강하기 위하여 탄소섬유시트를 철근콘크리트 구조물에 부착시키되, 탄소섬유시트의 부착력을 증대시켜 조기탈락을 미연에 방지하며, 보강재가 탄소섬유시트의 부착력 증대와 더불어 구조물의 내력보강 역할을 추가 분담함으로서 탄소섬유시트가 철근콘크리트 구조물의 보강역할을 충실히 수행할 수 있도록 함과 동시에 철근콘크리트 구조물의 내력을 추가 증가시킴으로서 안정성을 확보하게 하는탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강방법에 관한 것이다.
일반적으로, 철근콘크리트 구조는 콘크리트에 철근이 보강되어 하중을 지지할 수 있도록 만들어진 구조체을 말하며, 철근콘크리트가 가지는 경제성, 시공성, 내구성, 조형성 등의 장점으로 각종 건축물을 위시하여 교량, 항만 및 해양구조물, 지하구조물 등에 널리 사용되고 있다.
그러나, 단점으로서 첫 번째로 들수 있는 인장강도가 낮아 압축강도의 10%정도이기 때문에 인장측에서 균열과 취성파괴가 쉽게 일어나며, 철근은 이러한 인장취약성을 보강하기 위하여 사용하고 있다.
따라서, 종래에는 철근콘크리트 구조물의 노후화, 과다하중 또는 설계 및 시공과정에서의 실수에 의해 구조물 주요부재의 내력부족에 의한 균열이나 처짐이 발생하는 경우, 단면증설이나 강판보강을 많이 사용하였으나 최근에는 신소재의 발달로 인하여 탄소섬유, 아라미드섬유 등의 섬유보강판을 보강함으로써 구조물의 내력을 보강하였다.
즉, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 강재 플레이트(5)를 앵커볼트(3)를 사용하여 철근콘크리트 보(1)의 하면에서 소정 간격 이격되게 설치고정하되, 상기 철근콘크리트 보(1)의 하면과 강재 플레이트(5)는 소정 간격 이격되게 설치한다.
상기 철근콘크리트 보(1)의 하면과 강재 플레이트(5) 사이의 이격된 공간에는 접착제인 에폭시(4)를 주입하여 철근콘크리트 보(1)와 강재 플레이트의(5) 부착강도를 증대하였다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 철근콘크리트 보(1) 하부에 탄소섬유를 부착하여 철근콘크리트 구조물의 내력을 보강하는 구조는, 철근콘크리트 보(1)의 하면과 측면 하단에 접착제인 에폭시(4)를 사용하여 ∪자형의 탄소섬유시트(6)를 부착함으로써, 구조물의 내력을 보강하였으며, 상기 탄소섬유시트는 보강 정도에 따라 1 ~ 3개를 겹쳐서 보강할 수 있다.
그러나, 상기 탄소섬유시트(6)를 사용한 보강구조는 구조물 하면에서 탄소섬유시트(6)의 부착강도를 확보하기 위하여 소정의 폭과 길이를 가지는 탄소섬유시트(6)를 사용해야 하므로 필요 이상의 탄소섬유를 사용하여 공사비가 증가되며, 탄소섬유시트(6)가 구조물에 부착되더라도 보강부위의 콘크리트가 균열에 의해 박리되는 경우 상기 보강부위의 콘크리트와 탄소섬유시트(6)가 함께 탈락되어 구조물에 손상을 주게 되고, 철근콘크리트 보(1) 하면과 탄소섬유시트(6) 사이에 접착제인 에폭시(4)가 밀실하게 충전되지 못하면 콘크리트 구조물과 탄소섬유시트(6) 사이의 부착강도가 확보되지 못하여 탄소섬유시트(6)의 보강기능이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 상기 탄소섬유시트(6)를 철근콘크리트 보(1)에 부착할 경우 탄소섬유시트(6) 끝단의 부착력이 가장 취약하므로, 이 부분이 탈락되거나 박리되면서 소망하는 부착강도가 저감되기 시작하여 콘크리트 구조물의 보강공사에 신뢰도를 저하시키는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 철근콘크리트 구조물인 보가 시간이 경과함에 따라 노후화되거나 설계하중 이상의 상부하중이 작용하여 철근콘크리트 보에 균열과 처짐이 발생할 경우, 콘크리트 손상부위의 보강에 필요한 보강부재인 탄소섬유시트의 설치가 용이한 보강구조를 제공하면서, 탄소섬유시트의 부착강도를 최대치로 확보하여 보강구조의 신뢰도를 향상시키며, 적정량의 탄소섬유시트로 최대의 보강구조가 확보되도록 함으로써, 시공비를 절감시키게 하는 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적은, 철근콘크리트 보(102)의 휨모멘트가 작용하는 중앙부근의 일정영역인 휨보강부(110) 양측면에 각각 수평방향을 따라 길이방향으로 형성된 수평고정홈(112)과; 상기 휨보강부(110)의 하부면과 양측면의 수평고정홈(112)까지 밀착되도록 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸며, 그 상단이 수평고정홈(112)을 덮는 휨보강 탄소섬유시트(114)와; 상기 수평고정홈(112)을 덮은 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평고정홈(112)에 삽입되도록 휨보강 탄소섬유시트(114)를 수평고정홈(112) 내측으로 가압하면서 수평고정홈(112)으로 삽입되어 휨보강 탄소섬유시트(114)를 고정하도록 된 수평탄소봉(116)과; 상기 철근콘크리트 보(102)의 전단력을 받는 양측 부근의 일정영역인 전단보강부(120) 양측면에 각각 수직방향을 따라 길이방향으로 형성된 다수 개의 수직고정홈(122)과; 상기 전단보강부(120)의 하부면과 양측면 상단까지 밀착되도록 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸며, 그 양단이 수직고정홈(122)을 덮는 전단보강 탄소섬유시트(124)와; 상기 수직고정홈(122)을 덮은 전단보강 탄소섬유시트(124)가 수직고정홈(122)에 삽입되도록 전단보강 탄소섬유시트(124)를 수직고정홈(122) 내측으로 가압하면서 수직고정홈(122)으로 삽입되어 전단보강 탄소섬유시트(124)를 고정하도록 된 수직탄소봉(126)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조에 의해 달성된다.
그리고, 상기 수평고정홈(112) 또는 수직고정홈(122) 중 적어도 어느 하나에 삽입 또는 도포되는 접착제(도시하지 않음)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전단보강부(120)에 설치되는 전단보강 탄소섬유시트(124) 중 서로 인접하게 되는 전단보강 탄소섬유시트(124)는, 어느 하나의 전단보강 탄소섬유시트(124a)의 일단과 인접하는 다른 하나의 전단보강 탄소섬유시트(124b)의 타단이 서로 겹쳐진(overlap) 상태에서 수직탄소봉(126)에 의해 수직고정홈(122)으로 삽입고정되게 하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 수직고정홈(122)에 삽입 또는 도포되는 접착제(도시하지 않음)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 휨보강부(110)는, 상기 철근콘크리트 보(102)의 수평길이를 기준으로 정중앙 지점에서 일측으로 철근콘크리트 보(102) 전체길이의 1/4 또는 1/3 길이만큼 이격된 지점으로부터 정중앙 지점에서 타측으로 철근콘크리트 보(102) 전체길이의 1/4 또는 1/3 길이만큼 이격된 지점까지이며, 상기 전단보강부(120)는, 상기 철근콘크리트 보(102)의 수평길이를 기준으로 철근콘크리트 보(102)의 일단에서 중앙지점을 향하여 철근콘크리트 보(102) 전체길이의 1/4 또는 1/3 길이만큼 이격된 지점까지와, 철근콘크리트 보(102)의 타단에서 중앙지점을 향하여 철근콘크리트 보(102) 전체길이의 1/4 또는 1/3 길이만큼 이격된 지점까지인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 수평고정홈(112)은, 상기 철근콘크리트 보(102) 하단에서 철근콘크리트 보(102) 전체 높이의 1/4 또는 1/3 높이에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 목적은, 철근콘크리트 보(102)의 휨모멘트가 작용하는 중앙부근의 일정영역인 휨보강부(110) 양측면에 각각 수평방향을 따라 길이방향으로 수평고정홈(112)을 형성하는 단계와; 상기 철근콘크리트 보(102)의 전단력을 받는 양측 부근의 일정영역인 전단보강부(120) 양측면에 각각 수직방향을 따라 길이방향으로 다수 개의 수직고정홈(122)을 이격 형성하는 단계와; 상기 휨보강부(110)의 하부면과 양측면의 수평고정홈(112)까지 휨보강 탄소섬유시트(114)가 밀착되게 하면서 휨보강 탄소섬유시트(114) 상단이 수평고정홈(112)을 덮도록 철근콘크리트 보(102)를 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸는 단계와; 상기 수평고정홈(112)을 덮은 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평고정홈(112)에 삽입되도록 수평탄소봉(116)으로 휨보강 탄소섬유시트(114)를 수평고정홈(112) 내측으로 가압하면서 수평고정홈(112)으로 삽입되게 하여 휨보강 탄소섬유시트(114)를 고정하는 단계와; 상기 전단보강부(120)의 하부면과 양측면 상단까지 전단보강 탄소섬유시트(124)가 밀착되게 하면서 전단보강 탄소섬유시트(124) 양단이 수직고정홈(122)을 덮도록 철근콘크리트 보(102)를 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸는 단계와; 상기 수직고정홈(122)을 덮은 전단보강 탄소섬유시트(124)가 수직고정홈(122)에 삽입되도록 전단보강 탄소섬유시트(124)를 수직고정홈(122) 내측으로 가압하면서 수직고정홈(122)으로 삽입되게 하여 전단보강 탄소섬유시트(124)를 고정하는 단계와; 상기 휨보강 탄소섬유시트(114), 전단보강 탄소섬유시트(124), 수평탄소봉(116)이 삽입고정된 수평고정홈(112), 수직탄소봉(126)이 삽입고정된 수직고정홈(122) 중 적어도 어느 하나의 표면에 폴리머몰탈(130)을 도포 또는 충진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법에 의해서도 달성된다.
그리고, 상기 수평고정홈(112)과 수직고정홈(122)을 성형한 후 수평고정홈(112)과 수직고정홈(122)에 접착제(도시하지 않음)를 삽입 또는 도포하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전단보강 탄소섬유시트(124)를 고정하는 단계에서는, 상기 전단보강부(120)에서 서로 인접하게 설치되는 전단보강 탄소섬유시트(124) 중 어느 하나의 전단보강 탄소섬유시트(124a)의 일단과 인접하는 다른 하나의 전단보강 탄소섬유시트(124b)의 타단이 서로 겹쳐진(overlap) 상태에서 수직탄소봉(126)에 의해 수직고정홈(122)으로 삽입고정되게 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 철근콘크리트 슬래브 또는 보가 시간이 경과함에 따라 노후화되거나 설계하중 이상의 상부하중이 작용하여 철근콘크리트 보에 균열과 처짐이 발생할 경우, 철근콘크리트 손상부위의 보강에 필요한 보강부재인 탄소섬유시트의 설치가 용이한 보강구조를 제공하면서, 탄소섬유시트의 부착강도를 최대치로 확보하여 보강구조의 신뢰도를 향상시키며, 적정량의 탄소섬유시트로 최대의 보강구조가 확보되도록 하고, 한 장 또는 하나의 탄소섬유시트 만으로도 부착강도를 최대치로 확보할 수 있게 됨으로써, 탄소섬유시트 끝단의 부착력 약화 및 조기탈락 등의 이유로 탄소섬유시트가 구조물에서 탈락되는 것을 미연에 방지하여 신뢰도 높은 보강구조을 얻을 수 있게 되었으며, 상기한 바와 같이 적정량의 탄소섬유시트로 최대의 보강구조를 확보하여 공기단축은 물론 시공비도 절감시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 종래 철근콘크리트 보의 보강구조를 도시한 종단면도.
도 2는 종래 철근콘크리트 보의 보강구조를 도시한 도 1의 A - A선 단면도.
도 3은 종래 철근콘크리트 보의 다른 보강구조를 도시한 종단면도.
도 4는 종래 철근콘크리트 보의 다른 보강구조를 도시한 도 1의 B - B선 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조를 도시한 부분 측단면도.
도 6은 도 5의 C - C선 단면도.
도 7은 도 5의 D - D선 단면도.
본 발명에 따른 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조 및 보강방법을 첨부된 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 철근콘크리트 보(102)(또는 슬라브)에 휨모멘트가 작용하는 부위는 철근콘크리트 보(102)를 4등분 하였을 경우, 중심점으로부터 좌측으로 약 1/4 거리의 지점부터 우측으로 1/4 거리의 지점까지 가장 많이 작용한다.
또는, 상기 철근콘크리트 보(102)를 3등분 하였을 경우 좌측 끝단으로부터 우측방향으로 약 1/3 거리만큼 이격된 지점부터 우측 끝단으로부터 좌측방향으로 약 1/3 거리만큼 이격된 지점까지 가장 많이 작용한다.
즉, 상기 철근콘크리트 보(102)의 중심으로부터 양측으로 이격된 어느 지점까지는 휨모멘트가 가장 많이 작용하므로, 이 부분을 휨보강부(110)라 칭하며, 본 발명에 따른 철근콘크리트 보의 보강구조에서는 휨모멘트를 보강하기 위해서는 휨보강부(110)를 후술하게 될 탄소섬유시트로 보강하게 된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이 철근콘크리트 보(102)에 전단력이 작용하는 부위는 철근콘크리트 보(102)를 4등분 하였을 경우, 좌측 끝단으로부터 우측방향으로 약 1/4 거리의 지점까지와 우측 끝단으로부터 좌측방향으로 약 1/4 거리의 지점까지가 가장 많이 작용한다.
또는, 상기 철근콘크리트 보(102)를 3등분 하였을 경우 좌측 끝단으로부터 우측방향으로 약 1/3 거리만큼 이격된 지점까지와 우측 끝단으로부터 좌측방향으로 약 1/3 거리만큼 이격된 지점까가 가장 많이 작용한다.
즉, 상기 철근콘크리트 보(102)의 양단으로부터 중앙부분으로 이격된 어느 지점까지는 전단력이 가장 많이 작용하므로, 이 부분을 전단보강부(120)라 칭하며, 본 발명에 따른 철근콘크리트 보의 보강구조에서는 전단력을 보강하기 위해서 전단보강부(120)를 후술하게 될 탄소섬유시트로 보강하게 된다.
상기한 바와 같이 휨보강부(110)와 전단보강부(120)를 탄소섬유시트로 보강하기 위한 본 발명은, 도 5에 도시된 바와 같이 철근콘크리트 보(102)의 휨모멘트가 작용하는 중앙부근의 일정영역인 상기한 휨보강부(110) 양측면에 각각 수평방향을 따라 길이방향으로 수평고정홈(112)을 형성한다.
이때, 상기 수평고정홈(112)은, 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이 상기 철근콘크리트 보(102) 하단에서 철근콘크리트 보(102) 전체 높이의 1/4 또는 1/3 높이에 형성되는 것이 바람직하며, 상기 휨보강부(110)의 하부면과 양측면의 수평고정홈(112)까지 밀착되도록 도 6에 도시된 바와 같이 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 하나 또는 한 장의 휨보강 탄소섬유시트(114)를 감싸되, 휨보강 탄소섬유시트(114)의 양측 상단이 각각 수평고정홈(112)을 덮을 수 있는 위치까지 올라갈 수 있도록 재단하여 감싸도록 한다.
따라서, 상기 수평고정홈(112)을 덮게 되는 휨보강 탄소섬유시트(114)를 도 7에 도시된 바와 같이 수평고정홈(112)에 고정시키기 위해서는, 수평탄소봉(116)으로 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평고정홈(112)측으로 삽입될 수 있도록 가압하되, 억지끼움식으로 수평탄소봉(116)이 휨보강 탄소섬유시트(114)와 함께 수평고정홈(112)에 삽입고정되게 함으로써, 이때, 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평고정홈(112)에 삽입고정되어질 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 철근콘크리트 보(102)에서 전단력에 영향을 크게 받는 전단보강부(120)를 보강하기 위해서는, 철근콘크리트 보(102) 양측에 위치하는 전단보강부(120)의 양측면에 도 5에 도시된 바와 같이 각각 수직방향으로 다수 개의 수직고정홈(122)을 형성하고, 이 전단보강부(120)의 하부면과 양측면 상단까지 전단보강 탄소섬유시트(124)가 밀착되도록 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 전단보강 탄소섬유시트(124)를 감싼다.
이때, 상기 전단보강 탄소섬유시트(124)는 어느 하나의 수직고정홈(122)과 다른 하나의 수직고정홈(122)에 하나 또는 한 장씩 고정되는 바, 수평고정홈(112)에 수평탄소봉(116)이 탄소섬유시트와 함께 억지끼움식으로 고정결합되는 것처럼, 수직고정홈(122)에도 전단보강 탄소섬유시트(124)가 수직탄소봉(126)과 함께 억지끼움식으로 삽입고정되는 것이다.
여기서, 상기 전단보강 탄소섬유시트(124)는 도 5에 도시된 바와 같이 수직고정홈(122)과 인접한 수직고정홈(122) 사이에 하나 또는 한 장씩 결합되는 바, 어느 하나의 수직고정홈(122) 일측에 고정되는 전단보강 탄소섬유시트(124a)의 타단은 상기한 어느 하나의 수직고정홈(122) 타측에 고정되는 다른 전단보강 탄소섬유시트(124b)의 일단과 서로 겹쳐진(overlap) 상태로 수직탄소봉(126)에 의해 상기한 어느 하나의 수직고정홈(122)에 삽입고정되게 하는 것이 바람직하다.
이때, 사용되는 수직탄소봉(126)은 한 겹의 전단보강 탄소섬유시트(124)를 고정시키는 수직탄소봉(126)의 지름과 동일할 수도 있으며, 그보다 더 작을 수도 있는 것으로, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 다양하게 채택변경할 수 있다.
한편, 상기한 수평고정홈(112) 또는 수직고정홈(122) 중 적어도 어느 하나에는 휨보강 탄소섬유시트(114) 및 수평탄소봉(116) 또는 전단보강 탄소섬유시트(124) 및 수직탄소봉(126)을 삽입고정하기 전에 접착제를 삽입시키거나 도포하여 접착고정력을 더욱 증대시킬 수도 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조는 다음과 같은 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법을 통해 구현될 수 있다.
즉, 상기 철근콘크리트 보(102)의 휨모멘트가 작용하는 중앙부근의 휨보강부(110) 양측면에 각각 수평방향을 따라 길이방향으로 수평고정홈(112)을 형성하는 단계를 수행한다.
여기서, 상기 수평고정홈(112)은, 철근콘크리트 보(102) 하단에서 철근콘크리트 보(102) 전체 높이의 1/4 또는 1/3 높이에 형성한다.
그리고, 상기 철근콘크리트 보(102)의 전단력을 받는 양측 부근의 전단보강부(120) 양측면에는 각각 수직방향을 따라 도 5와 같이 길이방향으로 다수 개의 수직고정홈(122)을 이격 형성하는 단계를 수행한다.
여기서, 상기 수평고정홈(112)과 수직고정홈(122)을 성형한 후 수평고정홈(112)과 수직고정홈(122)에 접착제를 삽입 또는 도포하는 단계를 수행함으로써, 후술하게 될 휨보강 탄소섬유시트(114) 및 전단보강 탄소섬유시트(124)의 접착고정력을 증대시키는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 수평고정홈(112)과 수직고정홈(122)이 모두 형성딘 후에는 상기 휨보강부(110)의 하부면과 양측면의 수평고정홈(112)까지 하나 또는 한 장의 휨보강 탄소섬유시트(114)가 밀착되게 하면서 휨보강 탄소섬유시트(114) 상단이 수평고정홈(112)을 덮도록 철근콘크리트 보(102)를 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸는 단계를 수행한다.
그리고, 상기 수평고정홈(112)을 덮은 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평고정홈(112)에 삽입되도록 수평탄소봉(116)으로 휨보강 탄소섬유시트(114)를 수평고정홈(112) 내측으로 가압하면서 수평고정홈(112)에 억지끼움식으로 삽입되게 하여 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평고정홈(112)에 고정되게 하는 단계를 수행한다.
아울러, 상기 전단보강부(120)의 하부면과 양측면 상단까지도 전단보강 탄소섬유시트(124)가 밀착되게 하면서 전단보강 탄소섬유시트(124) 양단이 수직고정홈(122)을 덮도록 도 7과 같이 철근콘크리트 보(102)를 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸는 단계를 수행한다.
그리고, 상기 수직고정홈(122)을 덮은 전단보강 탄소섬유시트(124)가 수직고정홈(122)에 삽입되도록 수직탄소봉(126)으로 전단보강 탄소섬유시트(124)를 수직고정홈(122) 내측으로 가압하면서 수직고정홈(122)으로 삽입되게 하여 전단보강 탄소섬유시트(124)를 고정하는 단계를 수행한다.
여기서, 상기 전단보강 탄소섬유시트(124)는 도 5에 도시된 바와 같이 수직고정홈(122)과 인접한 수직고정홈(122) 사이에 하나 또는 한 장씩 결합되는 바, 어느 하나의 수직고정홈(122) 일측에 고정되는 전단보강 탄소섬유시트(124a)의 타단은 상기한 어느 하나의 수직고정홈(122) 타측에 고정되는 다른 전단보강 탄소섬유시트(124b)의 일단과 서로 겹쳐진(overlap) 상태로 수직탄소봉(126)에 의해 상기한 어느 하나의 수직고정홈(122)에 삽입고정되게 하는 것이 바람직하다.
이때, 사용되는 수직탄소봉(126)은 한 겹의 탄소섬유시트를 고정시키는 수직탄소봉(126)의 지름과 동일할 수도 있으며, 그보다 더 작을 수도 있는 것으로, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 다양하게 채택변경할 수 있다.
상기한 바와 같이 수평고정홈(112)에 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평탄소봉(116)에 의해 억지끼움식으로 삽입고정되고, 수직고정홈(122)에 다수 개의 전단보강 탄소섬유시트(124)가 수직탄소봉(126)에 의해 억지끼움식으로 삽입고정되면, 상기 휨보강 탄소섬유시트(114), 전단보강 탄소섬유시트(124), 수평탄소봉(116)이 삽입고정된 수평고정홈(112), 수직탄소봉(126)이 삽입고정된 수직고정홈(122) 중 적어도 어느 하나의 표면에 폴리머몰탈(130)을 도포 또는 충진하는 단계를 수행함으로써, 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법의 시공이 완료되는 것이다.
따라서, 철근콘크리트 손상부위의 보강에 필요한 탄소섬유시트의 설치가 용이한 보강구조가 용이하게 제공되면서, 한 장 또는 하나의 탄소섬유시트 만으로도 부착강도를 최대치로 확보할 수 있게 됨으로써, 탄소섬유시트 끝단의 부착력 약화 및 조기탈락 등의 이유로 탄소섬유시트가 구조물에서 탈락되는 것을 미연에 방지하여 신뢰도 높은 보강구조을 얻을 수 있게 되었으며, 상기한 바와 같이 적정량의 탄소섬유시트로 최대의 보강구조를 확보하여 공기단축은 물론 시공비도 절감시킬 수 있게 된다.
102 : 철근콘크리트 보
110 : 휨보강부 112 : 수평고정홈
114 : 휨보강 탄소섬유시트 116 : 수평탄소봉
120 : 전단보강부 122 : 수직고정홈
124 : 전단보강 탄소섬유시트 126 : 수직탄소봉
130 : 폴리머몰탈

Claims (10)

  1. 철근콘크리트 보(102)의 휨모멘트가 작용하는 중앙부근의 일정영역인 휨보강부(110) 양측면에 각각 수평방향을 따라 길이방향으로 형성된 수평고정홈(112)과, 상기 휨보강부(110)의 하부면과 양측면의 수평고정홈(112)까지 밀착되도록 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸며, 그 상단이 수평고정홈(112)을 덮는 휨보강 탄소섬유시트(114)와, 상기 수평고정홈(112)에 접착제를 삽입 또는 도포한 후 수평고정홈(112)을 덮은 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평고정홈(112)에 삽입되도록 휨보강 탄소섬유시트(114)를 수평고정홈(112) 내측으로 가압하면서 수평고정홈(112)으로 삽입되어 휨보강 탄소섬유시트(114)를 고정하도록 된 수평탄소봉(116)을 포함하는 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조에 있어서,
    상기 철근콘크리트 보(102)의 전단력을 받는 양측 부근의 일정영역 중 상기 철근콘크리트 보(102)의 수평길이를 기준으로 철근콘크리트 보(102)의 일단에서 중앙지점을 향하여 철근콘크리트 보(102) 전체길이의 1/4 또는 1/3 길이만큼 이격된 지점까지와, 철근콘크리트 보(102)의 타단에서 중앙지점을 향하여 철근콘크리트 보(102) 전체길이의 1/4 또는 1/3 길이만큼 이격된 지점까지로 설정되는 전단보강부(120) 양측면에 각각 수직방향을 따라 길이방향으로 형성된 다수 개의 수직고정홈(122)과;
    상기 수직고정홈(122)에 접착제를 삽입 또는 도포한 후 전단보강부(120)의 하부면과 양측면 상단까지 밀착되도록 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸며, 그 양단이 수직고정홈(122)을 덮는 전단보강 탄소섬유시트(124)와;
    상기 수직고정홈(122)을 덮은 전단보강 탄소섬유시트(124)가 수직고정홈(122)에 삽입되도록 전단보강 탄소섬유시트(124)를 수직고정홈(122) 내측으로 가압하면서 수직고정홈(122)으로 삽입되어 전단보강 탄소섬유시트(124)를 고정하도록 된 수직탄소봉(126)을 포함하며,
    상기 전단보강부(120)에 설치되는 전단보강 탄소섬유시트(124) 중 서로 인접하게 되는 전단보강 탄소섬유시트(124)는, 어느 하나의 전단보강 탄소섬유시트(124a)의 일단과 인접하는 다른 하나의 전단보강 탄소섬유시트(124b)의 타단이 서로 겹쳐진(overlap) 상태에서 수직탄소봉(126)에 의해 수직고정홈(122)으로 삽입고정되게 하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강구조.
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  8. 철근콘크리트 보(102)의 휨모멘트가 작용하는 중앙부근의 일정영역인 휨보강부(110) 양측면에 각각 수평방향을 따라 길이방향으로 수평고정홈(112)을 형성하는 단계와, 상기 수평고정홈(112)에 접착제를 삽입 또는 도포한 후 휨보강부(110)의 하부면과 양측면의 수평고정홈(112)까지 휨보강 탄소섬유시트(114)가 밀착되게 하면서 휨보강 탄소섬유시트(114) 상단이 수평고정홈(112)을 덮도록 철근콘크리트 보(102)를 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸는 단계와, 상기 수평고정홈(112)을 덮은 휨보강 탄소섬유시트(114)가 수평고정홈(112)에 삽입되도록 수평탄소봉(116)으로 휨보강 탄소섬유시트(114)를 수평고정홈(112) 내측으로 가압하면서 수평고정홈(112)으로 삽입되게 하여 휨보강 탄소섬유시트(114)를 고정하는 단계를 포함하는 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법에 있어서,
    상기 철근콘크리트 보(102)의 전단력을 받는 양측 부근 중 상기 철근콘크리트 보(102)의 수평길이를 기준으로 철근콘크리트 보(102)의 일단에서 중앙지점을 향하여 철근콘크리트 보(102) 전체길이의 1/4 또는 1/3 길이만큼 이격된 지점까지와, 철근콘크리트 보(102)의 타단에서 중앙지점을 향하여 철근콘크리트 보(102) 전체길이의 1/4 또는 1/3 길이만큼 이격된 지점까지로 설정되는 전단보강부(120) 양측면에 각각 수직방향을 따라 길이방향으로 다수 개의 수직고정홈(122)을 이격 형성하는 단계와;
    상기 수직고정홈(122)에 접착제를 삽입 또는 도포한 후 전단보강부(120)의 하부면과 양측면 상단까지 전단보강 탄소섬유시트(124)가 밀착되게 하면서 전단보강 탄소섬유시트(124) 양단이 수직고정홈(122)을 덮도록 철근콘크리트 보(102)를 ‘∪’ 또는 ‘└┘’구조로 감싸는 단계와;
    상기 수직고정홈(122)을 덮은 전단보강 탄소섬유시트(124)가 수직고정홈(122)에 삽입되도록 전단보강 탄소섬유시트(124)를 수직고정홈(122) 내측으로 가압하면서 수직고정홈(122)으로 삽입되게 하여 전단보강 탄소섬유시트(124)를 고정하는 단계와;
    상기 휨보강 탄소섬유시트(114), 전단보강 탄소섬유시트(124), 수평탄소봉(116)이 삽입고정된 수평고정홈(112), 수직탄소봉(126)이 삽입고정된 수직고정홈(122) 중 적어도 어느 하나의 표면에 폴리머몰탈(130)을 도포 또는 충진하는 단계를 포함하며;
    상기 전단보강 탄소섬유시트(124)를 고정하는 단계에서는,
    상기 전단보강부(120)에서 서로 인접하게 설치되는 전단보강 탄소섬유시트(124) 중 어느 하나의 전단보강 탄소섬유시트(124a)의 일단과 인접하는 다른 하나의 전단보강 탄소섬유시트(124b)의 타단이 서로 겹쳐진(overlap) 상태에서 수직탄소봉(126)에 의해 수직고정홈(122)으로 삽입고정되게 하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유시트와 부착용 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법.
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