KR101761726B1

KR101761726B1 - 프리스트레스트 패널을 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법 및 장치

Info

Publication number: KR101761726B1
Application number: KR1020150191058A
Authority: KR
Inventors: 윤인구; 김재욱; 이진곤
Original assignee: 포엠 주식회사
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-07-28
Also published as: KR20170079959A

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 보강공법 및 장치에 관한 것으로, 콘크리트 구조물의 처짐이 복원되도록 외부강선으로 콘크리트 구조물에 압축력을 발생시키는 복원단계, 및 상기 복원단계에서 복원된 콘크리트 구조물의 외측면에 보강패널을 부착시키는 보강재 설치단계를 포함하여, 소성변형이나 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 외부강선을 이용해 탄성 복원시킨 후 추가적으로 보강패널을 부착하여 보강함으로써 콘크리트 구조물의 내력을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

프리스트레스트 패널을 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법 및 장치{ Method and device for reinforcement a concrete structure using a pre stressed panel }

본 발명은 콘크리트 구조물의 보강공법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 콘크리트 구조물의 보강공법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 교량이나 슬래브와 같은 콘크리트 구조물은 시공 후 장시간이 경과하게 되면 내하력 저하로 인한 균열 및 처짐이 발생하여 보강 내지 보수작업이 요구된다.

도 1을 참조하면, 종래 콘크리트 구조물 보강공법 중 보강재를 이용하는 공법은 부재의 변형 및 균열이 발생한 소성 변형 상태에서 보강재를 일체화시켜 보강하는 방법인데, 균열이나 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 원래의 상태로 복원하지 않고 보강재를 설치하여 보강하는 것이다.

이 경우 보강재에 응력이 발생하여 보강효과를 발휘하기 위해서는 균열 및 처짐과 같은 구조물에 추가적인 소성 변형이 발생하여야 하며, 발생 이후에는 탄성 상태를 유지할 수 없게 된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기존 보강 공법은 처짐이 발생한 상태에서 보강재를 적용하기 때문에 보강재의 응력 발현을 위해서는 구조체의 추가 처짐이 불가피하며 보강 후 과다 하중 작용시 조기에 파괴될 수 있는 위험이 있었다. 도 2는 소성 변형된 상태로 보강된 콘크리트 구조물의 모멘트-곡률 곡선을 나타낸 것이고, 도 3은 과다 처짐이 발생된 상태로 보강된 콘크리트 구조물의 모멘트-곡률 곡선을 나타낸 것이다.

한편, 종래 콘크리트 구조물 보강공법 중 외부강선을 이용한 프리스트레스 공법은, 처짐이 상당히 복원될 때까지 외부강선을 인장시켜 콘크리트 구조물에 압축력을 발생시키고, 복원된 상태를 유지할 수 있도록 외부강선의 긴장력을 지속적으로 가하는 방법이다.

이 공법은 외부강선에 인장력을 가한 상태에서 외부강선의 긴장력만으로 콘크리트 구조물의 복원상태를 유지하기 위해서는 외부강선을 지지하는 정착구(Anchorage)가 비대해져야 하고, 정착구의 정착을 위해 다수의 앵커 볼트를 천공해야 하므로 구조물의 손상이 불가피한 문제점이 있었다.

또한, 과도한 프리스트레스로 인한 압축력은 보수 대상 콘크리트 구조물에 인접하는 다른 구조물에 변형을 유발하여 균열을 발생시키고 내력을 저하시킬 수 있는 문제점이 있었다.

공개특허공보 공개번호 10-2013-0013824(2013.02.06) 등록특허공보 등록번호 10-1073880(2011.10.10) 공개특허공보 공개번호 10-2008-0014569(2008.02.14)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 콘크리트 구조물의 보강공법 및 장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 콘크리트 구조물의 내력을 크게 향상시킬 수 있고 추가 처짐을 방지할 수 있는 콘크리트 구조물의 보강공법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 콘크리트 구조물의 보강공법은, 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 콘크리트 구조물의 보강공법으로서, 상기 콘크리트 구조물의 처짐이 복원되도록 외부강선으로 콘크리트 구조물에 압축력을 발생시키는 복원단계, 및 상기 복원단계에서 복원된 콘크리트 구조물의 외측면에 보강패널을 부착시키는 보강재 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서, 상기 복원단계에서는 콘크리트 구조물의 외측에 복수개의 정착구를 고정설치하고, 상기 정착구에 외부강선을 지지한 후 외부강선에 인장력을 가하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서, 상기 정착구는 상기 외부강선이 끼워져 지지되는 지지홀을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서, 상기 보강패널은 상기 외부강선이 관통하여 끼워지는 관통홀을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서, 상기 복원단계에서는 상기 보강패널의 관통홀에 상기 외부강선을 관통시켜 끼운 후 상기 외부강선의 양단을 상기 정착구의 지지홀에 끼워 지지하고 인장력을 가하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서, 상기 복원단계에서는 고정쐐기를 상기 정착구의 지지홀에 끼워 상기 외부강선을 고정시키는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서, 상기 보강재 설치단계에서는 상기 보강패널의 관통홀에 상기 외부강선이 끼워져 인장된 상태에서 상기 콘크리트 구조물과 상기 보강패널의 사이로 접착제를 주입하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서, 상기 보강재 설치단계에서는 상기 보강패널의 가장자리를 마감한 후 접착제를 주입하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서, 상기 보강재 설치단계에서는 상기 보강패널에 접착제를 도포한 후 상기 콘크리트 구조물의 외측에 부착시키는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 콘크리트 구조물의 보강패널은, 처짐이 발생한 콘크리트 구조물의 외측에 접착제로 부착되는 패널몸체를 구비하고, 상기 패널몸체에 외부강선이 관통하여 끼워지는 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강패널에 있어서, 상기 관통홀은 상기 패널몸체의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 패널몸체의 폭방향으로 적어도 하나 이상 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강패널에 있어서, 상기 관통홀은 상기 패널몸체의 폭방향을 따라 장공으로 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강패널에 있어서, 상기 패널몸체는 단면 형상이 무게중심으로부터 단부로 갈수록 대칭되게 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강패널에 있어서, 상기 패널몸체는 상기 콘크리트 구조물과 마주보는 대향면이 평면으로 형성되고, 상기 대향면의 반대쪽 노출면이 곡면으로 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강패널에 있어서, 상기 패널몸체의 노출면은 상기 관통홀을 감싸는 볼록부를 구비하고 상기 볼록부의 외측으로 오목부가 형성되어 전체적으로 파형으로 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강패널에 있어서, 상기 패널몸체는 폭방향 일단에 결합돌기가 형성되고, 폭방향 타단에 다른 패널몸체의 결합돌기와 결합되는 결합홈이 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강패널에 있어서, 상기 패널몸체는 콘크리트 구조물과의 사이에 접착제를 주입할 때 소정의 경화 두께를 확보하기 위한 마감턱이 돌출되어 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강패널에 있어서, 상기 패널몸체는 접착제가 침투되는 요홈이 길이방향을 따라 장형으로 형성된 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 정착구는, 처짐이 발생한 콘크리트 구조물의 보강을 위해 외부강선을 지지하는 정착구로서, 상기 콘크리트 구조물의 외측에 고정결합되는 정착구몸체를 구비하고, 상기 정착구몸체에 상기 외부강선이 끼워져 지지되는 지지홀이 형성되며, 상기 지지홀은 상기 콘크리트 구조물에 접촉되는 상기 정착구몸체의 바닥면에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 정착구에 있어서, 상기 정착구몸체는 상기 콘크리트 구조물에 고정결합되는 정착결합부, 및 상기 정착결합부의 저면에 쐐기 형상으로 돌출되어 형성된 경사지지부를 포함하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 정착구에 있어서, 상기 지지홀은 서로 다른 경사각을 가지는 제1지지홀과 제2지지홀이 연속하여 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 정착구에 있어서, 상기 제1지지홀은 상기 정착결합부의 단부에 입구가 형성되고 상기 경사지지부로 연장되어 형성된 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 정착구에 있어서, 상기 지지홀의 단부에 상기 외부강선을 물어 잡는 고정쐐기가 끼워지는 쐐기홀이 형성된 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 콘크리트 구조물의 보강장치는, 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 보수하기 위한 콘크리트 구조물의 보강장치로서, 상기 콘크리트 구조물에 압축력을 가하는 외부강선, 상기 콘크리트 구조물의 외측에 고정결합되고 상기 외부강선이 끼워져 지지되는 지지홀이 상기 콘크리트 구조물의 외측면에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성된 복수개의 정착구, 상기 외부강선을 상기 정착구에 고정시키는 고정쐐기, 및 상기 콘크리트 구조물의 외측에 접착제로 부착되고 상기 외부강선이 관통하여 끼워지는 관통홀이 형성된 보강패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법 및 장치에 의하면, 소성변형이나 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 외부강선을 이용해 탄성 복원시킨 후 추가적으로 보강패널을 부착하여 보강함으로써 콘크리트 구조물의 내력을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 보강패널의 단면 형상을 무게중심으로부터 폭방향을 따라 단부로 갈수록 대칭된 형상으로 형성함으로써, 단면이 직사각형인 사각패널에 비해 단면 2차 모멘트를 증가시켜 보강에 따른 휨강성을 증가시킬 수 있게 되고, 패널의 외관을 파형으로 구성하여 미감을 높힐 수 있게 된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법을 나타낸 개념도,
도 2 및 도 3은 종래의 기술에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법으로 시공한 결과를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법을 나타낸 개념도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법으로 시공한 결과를 나타낸 그래프,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강패널을 나타낸 사시도,
도 9는 도 7에 도시된 보강패널의 측단면도,
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강패널을 나타낸 도,
도 13은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 정착구를 나타낸 사시도,
도 14는 도 13에 도시된 정착구를 나타낸 측단면도,
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강장치를 이용하는 시공상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강공법은, 콘크리트 구조물의 처짐을 복원시키는 복원단계, 및 상기 복원단계에서 복원된 콘크리트 구조물의 외측면에 보강패널을 부착시키는 보강재 설치단계를 포함한다.

상기 복원단계에서는 먼저, 콘크리트 구조물의 외측에 1쌍의 정착구를 서로 소정간격을 두고 고정설치한다. 1쌍의 정착구가 고정설치되면 정착구에 외부강선을 지지하고 외부강선에 인장력을 가한다. 정착구가 콘크리트 구조물에 고정된 상태에서 외부강선의 양단을 잡아당겨 정착구에 고정시키게 되면 콘크리트 구조물에 압축력이 발생하여 처짐이 복원된다. 즉, 보강재 설치 전에 복원단계에서 소성변형 내지 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 초기의 형태로 탄성 복원시키게 된다. 외부강선을 긴장시킨 후 정착구에 외부강선을 고정시킬 때에는 고정쐐기를 이용한다. 정착구 및 고정쐐기에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 보강재 설치단계에서는 소성변형 내지 처짐으로 인해 균열이 발생한 콘크리트 외측면(아래로 볼록한 면)에 보강패널을 부착한다. 이때 외부강선과 콘크리트 구조물의 사이 공간으로 보강패널을 삽입하여 부착하는 것도 가능하고, 보강패널을 외부강선에 지지한 상태로 부착하는 것도 가능하다.

전자의 부착방법은 보강패널과 외부강선의 결합관계가 없고 콘크리트 구조물의 외측면에 보강패널을 접착제로 직접 부착하는 것이다. 부착방법으로는 보강패널을 콘크리트 구조물의 외측면에 소정간격을 두고 이격시켜 실링제로 가접착한 후 보강패널과 콘크리트 구조물 사이로 접착제를 주입하여 부착시킬 수 있다. 즉, 보강패널의 가장자리를 마감한 후 접착제를 주입하여 양생시킨다. 또한, 보강패널의 부착표면에 접착제를 먼저 도포한 후 콘크리트 구조물의 외측면에 부착시키는 것도 가능하다.

후자의 부착방법은 보강패널에 관통홀을 형성한 후 관통홀에 외부강선을 끼워 지지한 상태로 부착하는 방법인데, 상세한 설명에 대해서는 후술하기로 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 보강공법은 종래와 달리 소형변형 내지 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 원래의 형태로 복원 내지 회복시킨 후에 보강패널을 부착시공하는 공법이다. 콘크리트 구조물을 탄성 복원시킨 후 인장시키게 되면 콘크리트 구조물에 작용하던 응력을 제거하거나 감소시킨 후 보강재를 부착하기 때문에 인장재(외부강선)와 보강재(보강패널)의 합성 효과를 기대할 수 있게 되고, 종래와 달리 추가 처짐이 쉽게 발생하지 않게 된다.(도 5 및 도 6 참조) 도 5는 콘크리트 구조물이 소성 변형된 경우, 본 발명의 보강공법에 의해 탄성 복원 후 보강한 상태의 모멘트-곡률 곡선을 나타낸 것이고, 도 6은 과다 처짐이 발생하였다가 탄성 복원된 후의 변화 추이를 나타낸다.

도 7 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 보강장치는, 콘크리트 구조물(1)에 압축력을 가하는 외부강선(10)과, 상기 콘크리트 구조물(1)의 외측에 서로 소정간격을 두고 고정결합되는 1쌍의 정착구(20)와, 상기 외부강선(10)을 상기 정착구(20)에 고정시키는 고정쐐기(30), 및 상기 콘크리트 구조물(1)의 외측에 접착제로 부착되는 보강패널(40)을 포함한다.

상기 외부강선(10)은 PC 강연선으로 복수개의 가닥을 꼬아 로우프 형태로 제조한 것을 사용하나 이에 한정되지는 않는다.

상기 정착구(20)는 상기 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 고정결합되는 정착구몸체(21)를 구비하고 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 정착구몸체(21)는 상기 콘크리트 구조물(1)에 고정결합되는 정착결합부(22), 및 상기 정착결합부(22)의 저면에 쐐기 형상으로 돌출되어 형성된 경사지지부(25)로 이루어져 있다.

상기 정착결합부(22)는 사각판 형상으로 형성되고, 다수개의 피스결합공(24)을 구비하여 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 피스(나사 또는 볼트)로 고정설치된다. 상기 경사지지부(25)는 정착결합부(22)의 저면 중앙에 'T'자 형상으로 돌출되어 형성되되 도 14에 도시된 바와 같이 일단에서 타단으로 갈수록 경사지게 형성되어 전체적으로 삼각형상으로 테이퍼진 쐐기형상을 이루고 있다. 1쌍의 정착구(20)는 정착결합부(22)의 단면적이 작은 부분, 즉 삼각형의 꼭지점과 같이 뾰족한 부분이 서로 마주보게 고정설치된다.

상기 정착구몸체(21)에 상기 외부강선(10)이 끼워져 지지되는 지지홀이 형성되어 있다. 상기 지지홀은 상기 콘크리트 구조물(1)에 접촉되는 상기 정착구몸체(21)의 바닥면(23)에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성되어 있다.

이와 같이 지지홀이 경사지게 형성되면 외부강선(10)에 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 대하여 경사진 방향으로 인장력을 가할 수 있게 되고, 외부강선(10)은 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 근접배치시킨 상태에서도 유압잭과 같은 인장기구를 콘크리트 구조물(1)로부터 이격시켜 인장작업을 할 수 있게 된다. 다시 말해 기울어진 각도만큼 작업공간이 확보되어 작업성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 인장력의 작용선이 변곡점 없이 완만하게 형성되어 외부강선(10)의 인장에 따른 응력이 정착구(20)에 집중되어 정착구(20)가 파괴되는 것을 방지할 수 있게 되고, 정착구(20)의 크기를 최소화할 수 있게 된다.

상기 지지홀은 서로 다른 경사각(β)(γ)을 가지는 제1지지홀(26)과 제2지지홀(27)이 연속하여 형성된 것이다. 상기 제1지지홀(26)은 상기 정착구몸체(21)의 바닥면(23)에 대하여 제1경사각(β)을 가지게 형성되고, 상기 제2지지홀(27)은 제1경사각(β)보다 큰 제2경사각(γ)을 가지며 제1지지홀(26)의 후단부에 연속하여 형성되어 있다.

상기 제1지지홀(26)은 상기 정착결합부(22)의 단부에 입구가 형성되고 상기 경사지지부(25)로 연장되어 형성되어 있다. 즉, 제1지지홀(26)의 일단은 정착결합부(22)에 형성됨으로써 외부강선(10)이 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 최대한 인접하게 배치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 1쌍의 정착구(20) 사이에서 긴장되는 외부강선(10)은 콘크리트 구조물(1)과 수평을 이루게 되는데, 외부강선(10)이 진입하는 진입각인 제1경사각(β)이 지나치게 클 경우 외부강선(10)이 급작스럽게 꺽이면서 정착구(20)에 수직응력을 집중적으로 가하게 되고 이는 정착구(20)의 내구성을 크게 저하시키기 때문이다.

다시 말해 후술하는 바와 같이 외부강선(10)을 인장기구(유압기구)로 인장할 때 인장기구(2)에서 제2경사각(γ)과 평행한 방향으로 인장력을 가하게 되는데, 이때 외부강선(10)이 인장되면서 제1지지홀(26)의 내측벽에 아래쪽으로 응력이 집중되고, 그로 인해 정착구(20)의 제1지지홀(26) 주위에 국소적인 피로도를 높여 쉽게 파괴될 우려가 있다. 따라서, 상기 제1지지홀(26)의 입구단은 정착결합부(22)에 형성하여 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 최대한 인접배치시키고, 제1경사각(β)은 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 대하여 완만한 경사각을 이루게 형성한 것이다.

한편, 제2경사각(γ)도 제1경사각(β)에 대하여 완만한 경사각을 이루게 형성되어 제1지지홀(26)과 제2지지홀(27)의 꺽임 부분에 외부강선(10)의 응력이 집중되지 않게 된다.

여기서, 지지홀은 상술한 바와 같이 제1지지홀(26)과 제2지지홀(27)로 인한 꺽임 부분이 형성되지 않고 곡선 형태, 즉 원호 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 곡선 형태의 지지홀을 형성하기 위해서는 드릴링으로 작업하기는 어렵고 주조성형 등의 공정으로 제조할 수 있다. 상기 제1지지홀(26)과 제2지지홀(27)은 정착구(20)의 서로 반대방향에서 드릴링 작업에 의해 각각 형성한 후 연통시켜 형성될 수 있다. 이와 같이 본 실시예는 제1지지홀(26)과 제2지지홀(27)을 서로 다른 경사각으로 각각 형성하는 구조를 채택함으로써 드릴링 작업에 의해 지지홀을 용이하게 형성할 수 있게 되고, 그로 인해 정착구(20)를 간편하게 제조할 수 있게 된다.

상기 제2지지홀(27)의 후단에는 쐐기홀(28)이 형성되어 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 쐐기홀(28)은 그 단면이 테이퍼지게 형성되어 상기 고정쐐기(30)가 끼워져 고정될 수 있게 된다.

상기 고정쐐기(30)는 인장기구(2)로 외부강선(10)을 인장한 상태에서 상기 쐐기홀(28)에 삽입되어 상기 정착구(20)에 외부강선(10)을 고정시키게 된다. 상기 고정쐐기(30)는 외부강선(10)의 외주면을 따라 소정간격을 두고 전체적으로 물어 잡을 수 있도록 복수개의 파트로 이루어져 있다. 이는 종래에 사용되는 통상의 고정쐐기이다.

상기 보강패널(40)은 콘크리트 구조물(1)의 외측에 접착제(50)로 부착되는 패널몸체(41)를 구비하고, 상기 패널몸체(41)에 외부강선(10)이 관통하여 끼워지는 관통홀(44)이 형성되어 있다.

상기 관통홀(44)은 상기 패널몸체(41)의 길이방향을 따라 형성되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 상기 관통홀(44)은 상기 패널몸체(41)의 폭방향을 따라 복수개가 구비될 수 있다. 이 경우 다수개의 외부강선(10)을 패널몸체(41)에 결합시킬 수 있게 된다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 관통홀(44')은 패널몸체(41)의 폭방향을 따라 장공으로 형성되는 것도 가능하다. 이 경우 하나의 관통홀(44')에 복수개의 외부강선(10)을 끼울 수도 있고 폭이 넓은 외부강선(10) 하나을 끼울 수도 있게 된다. 따라서, 필요한 보강량에 따라 외부강선(10)을 추가적으로 삽입하여 긴장력을 강화시킬 수 있게 된다.

상기 패널몸체(41)는 콘크리트 구조물(1)과 마주보는 대향면(42)이 평면으로 형성되어 콘크리트 구조물(1)의 외측면과 접촉면적을 극대화하여 부착될 수 있게 된다. 상기 대향면(42)의 반대쪽 노출면(43)은 곡면으로 형성되어 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 노출면(43)은 상기 관통홀(44)을 감싸는 볼록부(43a)를 구비하고 상기 볼록부(43a)의 외측으로 오목부(43b)가 형성되어 전체적으로 파형으로 형성되어 있다. 그로 인해 상기 패널몸체(41)는 단면 형상이 무게중심으로부터 폭방향을 따라 단부로 갈수록 대칭된 형상을 이루게 된다. 이러한 단면 형상은 단면이 직사각형인 사각패널과 비교하면 단면 2차 모멘트를 증가시켜 보강에 따른 휨강성을 증가시키게 된다.

상기 보강패널(40)의 시공시 상기 대향면(42)이 슬래브와 같은 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 부착되면 노출면(43)은 실내측으로 노출된다. 따라서, 상기 노출면(43)의 형상을 파형과 같은 곡선 형상으로 형성함으로써 미감을 높일 수 있게 되고, 그로 인해 제품성을 높일 수 있게 된다. 한편, 도 12에 도시된 바와 같이 노출면(43)에 복수개의 파형을 형성하는 것도 가능하다.

상기 패널몸체(41)의 폭방향으로 일단에는 결합돌기(46)가 형성되고 타단에 결합홈(47)이 형성되어 있다. 상기 결합돌기(46)와 결합홈(47)은 복수개의 보강패널(40)을 측면으로 연속하여 결합시킬 때 사용된다. 하나의 패널몸체(41)에 형성된 결합돌기(46)는 다른 패널몸체(41)의 결합홈(47)에 끼워진다. 따라서, 보강패널(40)을 유닛화한 후 결합돌기(46)와 결합홈(47)의 결합구조를 통해 다양한 폭의 콘크리트 구조물(1)에 적용할 수 있게 된다.

상기 패널몸체(41)의 대향면(42)에 가장자리에는 마감턱(48)이 돌출되어 형성된다. 상기 마감턱(48)은 대향면(42)의 가장자리를 따라 돌출되어 형성됨으로써 보강패널(40)을 콘크리트 구조물(1)에 부착할 때 콘크리트 구조물(1)과 대향면(42) 사이에 접착제 주입공간을 형성하게 된다. 상기 마감턱(48)의 일부에 주입구(도면미도시)를 형성하고 마감턱(48)을 콘크리트 구조물(1)에 접촉시킨 상태에서 주입공간으로 접착제를 주입하게 된다. 여기서, 상기 마감턱(48)의 높이에 따라 접착제 주입공간의 체적이 결정되고 접착제의 주입량이 결정된다. 즉, 상기 마감턱(48)의 높이를 조절하여 접착제의 주입량을 결정하고 소정의 경화 두께를 확보할 수 있게 된다. 접착제의 경화 두께는 마감턱(48)의 높이가 된다.

상기 패널몸체(41)의 대향면(42)에는 접착제가 침투되는 요홈(45)이 형성되어 있다. 상기 패널몸체(41)의 폭방향을 따라 소정간격을 두고 복수개가 구비되되 각 요홈(45)은 패널몸체(41)의 길이방향을 따라 장형으로 형성되어 있다. 요홈(45)으로 접착제가 침투되어 고착되면 패널몸체(41)를 콘크리트 구조물(1)에 더욱 견고하게 부착시킬 수 있게 된다. 접착제로는 에폭시 수지를 비롯한 다양한 접착용 수지가 사용된다.

도 4 및 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 보강장치를 시공하는 과정을 설명한다.

먼저, 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이 정착구(20)를 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 피스로 고정결합시킨다. 이때 도 4에 도시된 바와 같이 외부강선(10)의 양단부에 1쌍의 정착구(20)를 소정간격을 두고 설치한다. 또한, 각 정착구(20)는 제1지지홀(26)들끼리 서로 마주보게 콘크리트 구조물(1)에 고정설치한다. 이 경우 상기 경사지지부(25)의 양단 중 단면적이 큰 단부는 서로 반대쪽을 향하게 된다.

정착구(20)를 설치완료한 후에는 (b)에 도시된 바와 같이, 보강패널(40)의 관통홀(44)에 외부강선(10)을 관통시켜 끼우고, (c)에 도시된 바와 같이 외부강선(10)의 양단을 정착구(20)의 지지홀에 끼운다. 이때, 외부강선(10)을 제1지지홀(26)로 삽입하여 제2지지홀(27)을 순차적으로 통과시킨 후 쐐기홀(28)을 통해 외부로 노출시킨다.

정착구(20)에 외부강선(10)을 끼운 후에는 도 15와 도 16의 (d)에 도시된 바와 같이, 외부강선(10)의 양단에 인장기구(2)인 유압잭을 설치하여 인장작업을 한다. 이때 유압잭이 작동하게 되면 외부강선(10)이 긴장되면서 콘크리트 구조물(1)의 형상이 복원된다. 콘크리트 구조물(1)의 형상이 복원되면 고정쐐기(30)를 정착구(20)의 쐐기홀(28)에 끼워 외부강선(10)을 고정시킨다. 이 경우 보강패널(40)의 대향면(42)은 복원된 콘크리트 구조물(1)의 외측면에 밀착되는데, 마감턱(48)이 형성된 경우에는 마감턱(48)이 먼저 접촉하게 된다.

보강패널(40)이 콘크리트 구조물(1)이 외측면에 자리잡은 상태에서 도 16의 (e)에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물(1)과 보강패널(40)의 대향면(42) 사이 공간으로 접착제(50)를 주입한다. 이렇게 주입된 접착제(50)는 콘크리트 구조물(1)이 균열 틈 사이로 침투하여 보수제의 역할도 하게 되고, 응고되면 콘크리트 구조물(1)이 처짐현상을 억제하게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 : 외부강선
20 : 정착구
21 : 정착구몸체
22 : 정착결합부
23 : 바닥면
24 : 피스결합공
25 : 경사지지부
26 : 제1지지홀
27 : 제2지지홀
28 : 쐐기홀
30 : 고정쐐기
40 : 보강패널
41 : 패널몸체
42 : 대향면
43 : 노출면
43a : 볼록부
43b : 오목부
44 : 관통홀
45 : 요홈
46 : 결합돌기
47 : 결합홈
48 : 마감턱
50 : 접착제

Claims

외부강선과; 상기 외부강선이 끼워져 지지되는 지지홀이 콘크리트 구조물의 외측면에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성된 정착구와; 상기 외부강선을 상기 정착구에 고정시키는 고정쐐기; 및 상기 외부강선이 관통하여 끼워지는 관통홀(44)이 형성된 패널몸체를 구비한 보강패널을 이용하여 처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 콘크리트 구조물의 보강공법에 있어서,
상기 정착구를 상기 콘크리트 구조물의 외측에 고정설치하고 상기 보강패널의 관통홀에 상기 외부강선을 관통시켜 끼운 후 상기 외부강선의 양단을 상기 정착구의 지지홀에 끼워 지지하고 상기 외부강선에 인장력을 가하여 상기 콘크리트 구조물의 처짐을 복원시키는 복원단계; 및
상기 복원단계에서 복원된 콘크리트 구조물의 외측면에 상기 보강패널을 접착제로 부착시키는 보강재 설치단계;를 포함하고,
상기 패널몸체는,
상기 콘크리트 구조물과 마주보는 대향면(42)이 평면으로 형성되고, 폭방향 일단에 결합돌기(46)가 형성되며, 폭방향 타단에 다른 패널몸체의 결합돌기(46)와 결합되는 결합홈(47)이 형성되고, 상기 대향면(42)에 접착제가 침투되는 요홈(45)이 길이방향을 따라 장형으로 형성되며, 상기 대향면(42)의 반대쪽 노출면(43)이 상기 관통홀(44)을 감싸는 볼록부(43a)를 구비하고 상기 볼록부(43a)의 외측으로 오목부(43b)가 형성되어 전체적으로 파형으로 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보강공법.
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처짐이 발생한 콘크리트 구조물을 보수하기 위한 콘크리트 구조물의 보강장치에 있어서,
상기 콘크리트 구조물에 압축력을 가하는 외부강선;
상기 콘크리트 구조물의 외측에 고정결합되고, 상기 외부강선이 끼워져 지지되는 지지홀이 상기 콘크리트 구조물의 외측면에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성된 복수개의 정착구;
상기 외부강선을 상기 정착구에 고정시키는 고정쐐기; 및
처짐이 발생한 콘크리트 구조물의 외측에 접착제로 부착되는 패널몸체를 구비하고, 상기 패널몸체에 외부강선이 관통하여 끼워지는 관통홀(44)이 형성된 보강패널;
을 포함하고,
상기 패널몸체는,
상기 콘크리트 구조물과 마주보는 대향면(42)이 평면으로 형성되고, 폭방향 일단에 결합돌기(46)가 형성되며, 폭방향 타단에 다른 패널몸체의 결합돌기(46)와 결합되는 결합홈(47)이 형성되고, 상기 대향면(42)에 접착제가 침투되는 요홈(45)이 길이방향을 따라 장형으로 형성되며, 상기 대향면(42)의 반대쪽 노출면(43)이 상기 관통홀(44)을 감싸는 볼록부(43a)를 구비하고 상기 볼록부(43a)의 외측으로 오목부(43b)가 형성되어 전체적으로 파형으로 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보강장치.