KR101974064B1 - 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법 - Google Patents

프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곡선형의 패널을 제조하는 패널제조단계; 콘크리트 구조물 슬래브 하측에 상기 콘크리트 구조물 슬래브의 하측면과 이격되도록 지지부를 설치하는 지지부설치단계; 상기 콘크리트 구조물 슬래브와 지지부 사이에 형성되는 공간에 패널을 삽입하는 패널거치단계; 상기 패널의 양 끝단 단부를 상승시켜 콘크리트 구조물 슬래브 하측에 밀착되도록 하는 인상단계; 및 상기 콘크리트 구조물 슬래브 하측에 패널의 양 끝단 단부를 결합시키는 패널결합단계;를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법{METHOD FOR REINFORCING CONCRETE STRUCTURE USING PREFLEX PANEL}
본 발명은 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 곡선형 형태로 이루어진 프리플렉스 패널의 가운데 부분을 보강하고자 하는 콘크리트 구조물 하측에 접촉시키고, 양단부를 밀어 올려 구조물 하측에 설치함으로써, 콘크리트 구조물의 내하력이 저하되었거나 처짐이 발생한 경우, 구조물의 처짐을 원상태로 회복시키거나 또는 더 이상의 처짐을 방지하고, 구조물의 내하력 증진 및 추가적인 내하력 감소 현상을 미연에 방지할 수 있는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물의 내하력은 활하중 또는 사용하중이 얼마나 더 작용가능한가에 따라 결정되기 때문에 활하중과 같은 사용하중을 많이 작용시킬 수 있는 구조물이 내하력이 크다고 할 수 있다. 즉 사하중이 큰 구조물은 상기 사하중에 의한 휨모멘트가 커지기 때문에 사용하중 또는 활하중이 작아질 수밖에 없다.
현재까지 사용되고 있는 콘크리트 구조물의 보강 공법으로는 강판접착 주입공법, 에폭시 패널 접착공법, 단면 증가공법, 부재증설 공법, 프리스트레싱 공법 등 다양한 보강 방법이 있다.
그 중 강판접착 주입공법은 기존 교량 등에 사용된 철근과 보강판이 탄성계수 등에 있어서 재료적인 특성이 서로 비슷하기 때문에 구조적 보강효과는 우수한 반면에 부식 등 유지관리가 매우 어려울 뿐만 아니라 차량 하중 등 진동하중이 반복적으로 작용할 경우 기존 구조물과 부착된 면이 이완되어 효과적이지 못한 면이 있다.
또한, 상기 강판접착주입공법은 기존의 교량 등 구조물에 균열과 처짐이 많이 발생한 경우에는 그 보강 효과가 매우 작은 문제점을 갖고 있다.
또한, 현재 사용되고 있는 에폭시 패널 접착공법은 강판접착공법과 비슷한 공법으로 에폭시 패널을 구조물의 표면에 위치시킨 다음 에폭시계 수지로 패널을 구 조물의 표면에 부착시키는 공법으로 에폭시계 수지의 접착력에 의해 부착강도가 결정되어진다. 따라서 기존 구조물의 콘크리트 표면이 풍화 등으로 인하여 부식되어 있는 경우에는 부착강도가 충분하지 않게 됨으로써, 극한 하중 작용시 기존 콘크리트면에서 박리가 발생되어 파괴되는 부착파괴 현상이 발생하므로 매우 취성적인 파괴가 나타난다. 이는 연성파괴를 유도하여 인명 및 경제적인 피해를 최소화하려는 목적과 상반되는 결과이므로 매우 위험하다 할 수 있다.
또한, 단면 증가공법과 부재증설 공법은 기존 구조물에 사하중을 추가로 증가시키는 현상이 나타나므로 증가되는 하중이 클 경우에는 하중 증가량만큼 기둥 또는 교각 등 하부 구조물의 추가적인 비용이 발생하게 된다. 따라서 교량 등 콘크리트 구조물의 내하력을 증진시키고, 처짐을 원상태로 회복 또는 처짐을 방지ㆍ예방하며, 사하중에 의한 휨모멘트를 기존 구조물과 본 발명의 패널이 분담하도록 하는 보강 방법이 요구된다.
등록특허공보 제10-0352646호(2002.08.30.)
본 발명은 위와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 곡선형 형태로 이루어진 프리플렉스 패널의 가운데 부분을 보강하고자 하는 콘크리트 구조물 하측에 접촉시키고, 양단부를 밀어 올려 구조물 하측에 설치함으로써, 콘크리트 구조물의 내하력이 저하되었거나 처짐이 발생한 경우, 구조물의 처짐을 원상태로 회복시키거나 또는 더 이상의 처짐을 방지하고, 구조물의 내하력 증진 및 추가적인 내하력 감소 현상을 미연에 방지할 수 있는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법을 제공하는 데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법은 곡선형의 패널을 제조하는 패널제조단계; 콘크리트 구조물 슬래브 하측에 콘크리트 구조물 슬래브의 하측면과 이격되도록 지지부를 설치하는 지지부설치단계; 콘크리트 구조물 슬래브와 지지부 사이에 형성되는 공간에 패널을 삽입하는 패널거치단계; 패널의 양 끝단 단부를 상승시켜 콘크리트 구조물 슬래브 하측에 밀착되도록 하는 인상단계; 및 콘크리트 구조물 슬래브 하측에 패널의 양 끝단 단부를 결합시키는 패널결합단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명은 곡선형 형태로 이루어진 프리플렉스 패널의 가운데 부분을 보강하고자 하는 콘크리트 구조물 하측에 접촉시키고, 양단부를 밀어 올려 구조물 하측에 설치함으로써, 콘크리트 구조물의 내하력이 저하되었거나 처짐이 발생한 경우, 구조물의 처짐을 원상태로 회복시키거나 또는 더 이상의 처짐을 방지하고, 구조물의 내하력 증진 및 추가적인 내하력 감소 현상을 미연에 방지할 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널제조단계의 인장재삽입단계를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 인장재의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널제조단계의 긴장력도입단계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 제조된 패널을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 마감재삽입단계를 나타낸 도면이다.
도 7는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 지지부설치단계를 통해 지지부가 설치된 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널거치단계를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 인상단계를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널결합단계를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항, 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 방향(예를 들어 "전", "후", "좌", "우", "위", "아래", "상", "하", "횡", "종", "정면", "배면", "일측", "타측", "내측" 및 "외측") 등과 같은 용어들에 관하여 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않으며, 이러한 방향의 기재는 첨부된 도면을 참조하여 구성간의 설명을 용이하게 하기 위함을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법은 곡선형 형태로 이루어진 프리플렉스 패널의 가운데 부분을 보강하고자 하는 콘크리트 구조물 하측에 접촉시키고, 양단부를 밀어 올려 구조물 하측에 설치함으로써, 콘크리트 구조물의 내하력이 저하되었거나 처짐이 발생한 경우, 구조물의 처짐을 원상태로 회복시키거나 또는 더 이상의 처짐을 방지하고, 구조물의 내하력 증진 및 추가적인 내하력 감소 현상을 미연에 방지할 수 있는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법은 중간 부분이 솟아오른 곡선형 형태로 이루어진 패널(20)을 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하측면에 밀착되도록 결합시킴으로써, 상기 패널(20)이 원래의 형상으로 복원되려는 탄성 복원력에 의해 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 처짐을 원상태로 회복시키거나 또는 처짐을 방지하고, 사하중에 의한 휨모멘트의 절대값을 최소화하여 내하력 증진 및 추가적인 내하력 감소 현상을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것으로, 패널제조단계(S10), 지지부설치단계(S20), 패널거치단계(S30), 인상단계(S40) 및 패널결합단계(S50);를 포함하여 구성된다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널제조단계의 일 실시예 및 다른 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널제조단계의 인장재삽입단계를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 인장재의 다른 예를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널제조단계의 긴장력도입단계를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 제조된 패널을 나타낸 도면이다.
패널제조단계(S10)의 일 실시예는 패널(20)의 하측에 구비된 다수 개의 연장부(21) 각각에 형성된 관통공(21a)에 인장재(50)를 삽입하는 단계이다.
이때, 패널(20)은 롤 형태로 제조될 수 있다.
바람직하게는, 연장부(21)가 구비된 부분이 내측에 위치하고 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 접촉되는 평평한 면이 외측에 위치하도록 감겨져 이루어질 수 있다.
이에, 롤 형태의 패널(20)을 취급 및 운반하기 용이하며, 패널(20)을 설치하기 위한 작업 현장에서 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 길이에 대응하여 권취된 상태의 패널(20) 일부분을 커팅(cutting)하여 설치함으로써, 작업에 따른 편의성을 제공한다.
패널(20)은 도2 에 도시된 바와 같이, 판 형태로 이루어지되, 하측은 다수 개의 연장부(21)가 돌출된 형태로 이루어지며, 각각의 연장부(21)는 관통공(21a)이 형성되고, 상기 관통공(21a)에 인장재(50)가 삽입되어 구성된다.
이때, 관통공(21a)으로 삽입된 인장재(50)는 양 끝단 각각이 상기 관통공(21a) 외측으로 노출되도록 하되, 노출된 부분을 임시로 고정하여 이탈되지 않도록 할 수 있다.
예를 들어, 노출된 인장재(50)의 끝 부분에 클립 등을 체결하여 패널(20)로부터 인장재(50)가 이탈되지 않도록 할 수 있다.
여기에서, 패널(20)은 인장재(50)가 삽입되는 방향으로 길이가 길고, 폭이 좁은 형태로 이루어지되, 콘크리트 구조물 슬래브(10)에 설치되는 패널(20)의 길이는 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 길이에 대응되는 길이를 갖도록 구성될 수 있음은 물론이다.
이는, 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 길이가 길게 형성되는 경우, 내하력 감소로 인한 처짐이 발생되기 쉽기 때문에, 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 길이와 동일한 길이를 갖거나 또는 짧게 이루어질 수 있다.
상세하게는, 패널(20)의 길이가 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 길이보다 짧게 이루어지는 경우, 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하측면, 즉 패널(20)이 접촉되어 설치될 수 있는 총 길이의 약 80% 내지 100% 길이를 갖도록 구성될 수 있다.
만약, 패널(20)의 길이가 콘크리트 구조물 슬래브(10)에서 패널(20)이 설치 가능한 길이 보다 80% 미만의 길이로 이루어질 경우, 패널(20)의 길이가 상대적으로 짧아 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 처짐을 방지하기 어렵고, 패널(20)의 길이가 콘크리트 구조물 슬래브(10)에서 패널(20)이 설치 가능한 길이 보다 100%를 초과하는 길이로 이루어질 경우, 설치가 불가능한 문제점이 있다.
또한, 패널(20)에 삽입되는 인장재(50)는 심선(51)과 상기 심선(51)을 중심으로 하여 외주면에 휘감겨지는 다수의 외곽선(52)을 포함하여 구성되되, 상기 외곽선(52)의 개수는 6개로 이루어질 수 있다.
심선(51)은 유리섬유 또는 강선 중 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
여기에서, 유리섬유는 규산염을 주성분으로 하는 유리를 용융·가공하여 섬유 모양으로 가공한 것으로, 글라스 파이버 또는 글라스 울이라고도 한다.
이러한 유리섬유는 가늘고 비표면적이 매우 크기 때문에 습기에 잘 침식되지 않고, 열에 강하며, 내산성 및 내알카리성이 우수하다.
또한, 강선은 강철로 이루어지는 것으로, 선재, 연강선, 경강선 및 피아노선 등으로 분류되며, 인장강도가 크고 강도가 매우 우수하다.
외곽선(52)은 폴리에스터, 나일론, 아라미드 또는 탄소섬유 중 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
여기에서, 탄소섬유는 섬유 모양의 탄소재료로, 열처리를 통해 제조된다.
이러한 탄소섬유는 기계적 강도가 크고, 전기전도성이 있으며, 내열성 및 내약품성이 우수하다.
이와 같이, 인장재(50)는 심선(51)과 외곽선(52)이 서로 다른 재질로 이루어진 이종재질로 이루어지되, 일 예로, 심선(51)은 유리섬유로 이루어지고, 외곽선(52)은 탄소섬유로 이루어질 수 있다.
이에, 탄소섬유로 이루어진 외곽선(52)은 강도가 매우 우수하나 상대적으로 유리섬유에 비해 열에 취약하기 때문에 이를 보완하기 위해 심선(51)을 열에 강한 유리섬유로 구성함으로써, 이종재질에 따른 내열성을 보다 향상시키고, 강도를 최대로 하여 끊어지는 문제점을 최소화할 수 있다.
이때, 인장재(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, 7연선 형태로 도시하였으나, 3연선 형태로도 이루어질 수 있음은 물론이다.
즉 인장재(50)가 3연선 형태로 이루어진 경우, 하나의 심선(51)과 2개의 외곽선(52)이 서로 꼬아져 구성되거나 또는 2개의 심선(51)과 하나의 외곽선(52)이 서로 꼬아져 구성될 수 있다.
이에, 후술되는 긴장력도입단계(S12)에서 인장재(50)에 긴장력을 도입하는 과정에서 단면적 두께가 큰 7연선 형태의 인장재(50) 또는 상대적으로 단면적 두께가 작은 3연선 형태의 인장재(50)를 선택적으로 사용할 수 있으므로, 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 길이나 폭 등 처짐의 발생 정도에 따라 맞춤형 사용이 가능한 이점이 있다.
설계조건에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 인장재(50)에서 심선(51)을 중심으로 하여 외주면에 휘감겨지는 다수의 외곽선(52)은 제1외곽선(52a)과 제2외곽선(52b)이 순차적으로 반복된 형태로 이루어질 수 있다.
즉 도 3에 도시된 바와 같이, 제1외곽선(52a)과 제2외곽선(52b)이 심선(51)을 중심으로 꼬아져 합사된 형태로 이루어질 수 있다.
이때, 심선(51)은 유리섬유로 이루어지고, 제1외곽선(52a)은 탄소섬유로 이루어지며, 제2외곽선(52b)은 폴리 벤즈 이미다졸(PBI, Poly Benz Imidazole)로 이루어질 수 있다.
여기에서, 고분자량인 폴리 벤즈 이미다졸은 보통 800℃의 온도에서 안정적이지만, 약 1,000℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있도록 내열성이 매우 우수하다.
이에, 폴리 벤즈 이미다졸로 이루어진 제2외곽선(52b)은 심선(51) 및 제1외곽선(52a)과 함께 스트랜드 형태로 이루어진 인장재(50)를 구성함으로써, 내열성이 우수하여 마찰시 발생되는 열에도 안정적인 구조를 유지하며, 내마찰성이 우수하여 마찰 빈도가 증가함에 따라 나타나는 내피로도 상승을 억제하여 인장재(50)가 파손되거나 끊어지는 것을 최소화할 수 있다.
나아가, 폴리 벤즈 이미다졸로 이루어진 제2외곽선(52b)은 인장 탄성률이 100GPa 이상이며, 인장 강도가 0.8GPa 이상으로 이루어질 수 있다.
이러한 인장 탄성률 및 인장강도는 JIS7606법에 따른 단섬유 인장 시험에 의해 측정될 수 있으며, 충분한 인장 탄성률과 인장강도를 가져야만 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하중이 가해지는 경우 끊어지지 않도록 할 수 있다.
패널제조단계(S10)의 다른 실시예는 패널(20)에 인장재(50)를 삽입하고 긴장력을 도입하여 프리스트레스가 가해진 곡선형 형태의 패널(20)을 제조하는 단계로, 인장재삽입단계(S11) 및 긴장력도입단계(S12)를 포함하여 구성된다.
인장재삽입단계(S11)는 도 2를 참조하여 설명하면, 패널(20)의 하측에 형성된 다수 개의 연장부(21) 각각에 관통공(21a)을 형성하고, 상기 관통공(21a)에 각각 인장재(50)를 삽입하여 고정시키는 단계이다.
긴장력도입단계(S12)는 도 4를 참조하여 설명하면, 인장재(50)에 긴장력을 도입하여 프리스트레스를 가하고, 인장재(50)의 중간 부분이 관통공(21a) 내에 형성된 돌출부(21b)를 압박하여 상기 패널(20)의 중간 부분이 솟아오른 곡선형 형태로 이루어지도록 하는 단계이다.
이러한 긴장력도입단계(S12)는 일 예로, 관통공(21a)의 양 끝단 각각에 내주면에 나사산이 형성된 홀이 형성되고, 인장재(50)의 외주면 일부분에 나사산이 형성됨에 따라, 상기 홀을 회전시키거나 또는 인장재(50)를 회전시켜 긴장력이 도입되도록 하거나, 다른 예로, 패널(20)의 양 끝단을 별도의 거푸집 등으로 고정시킨 후, 인장재(50)의 양 끝단을 당겨 긴장력이 도입되도록 하거나, 또 다른 예로, 인장재(50)를 고정시킨 후, 패널(20)의 양 끝단을 중심측으로 가압하여 긴장력이 도입되도록 하거나, 또 다른 예로, 인장재(50)의 외주면 일부분에 나사산이 형성되고, 상기 나사를 체결하여 패널(20)의 중심 측으로 이동시킴으로써 긴장력이 도입되도록 이루어질 수 있다.
이때, 관통공(21a)으로 삽입된 인장재(50)는 긴장력이 도입되어 프리스트레스가 가해짐에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 팽팽해지려는 인장재(50)가 관통공(21a) 내에 형성된 돌출부(21b)를 압박하여, 패널(20)의 중간부분이 인장재(50)가 돌출부(21b)를 압박하는 방향으로 솟아오르게 됨으로써, 패널(20)이 일정한 방향으로 휘어져 곡선형 형태로 이루어지도록 한다.
이때, 긴장력 도입이 완료된 인장재(50)의 양 끝단을 절단한 후, 패널(20)에 인장재(50)를 고정시켜 패널(20)의 휘어진 상태가 유지되도록 한다.
이와 같이, 긴장력도입단계(S12)에서 긴장력이 도입된 인장재(50)의 프리스트레스로 인하여 도 5에 도시된 바와 같이, 패널(20)의 휨 상태가 유지되도록 한다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널제조단계의 또 다른 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 마감재삽입단계를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 2 내지 도 5에서 이미 언급한 내용 중 중복되는 내용은 서술하지 않았음을 밝혀둔다.
패널제조단계(S10)의 또 다른 실시예는 도 6을 참조하여 설명하면, 다수 개 형성된 연장부(21) 중 패널(20)의 양 끝단 각각에 형성된 관통공(21a)에 마감재(60)를 삽입하고, 나머지 연장부(21)에 형성된 관통공(21a)에 인장재(50)를 삽입하여 긴장력을 도입하는 마감재삽입단계(S13)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉 다수 개의 관통공(21a) 중 양 끝단에 형성된 관통공(21a)에는 긴장력이 도입되지 않는 마감재(60)를 삽입하고, 나머지 관통공(21a)에는 인장재(50)를 삽입하고 긴장력을 도입하여 프리스트레스를 가하는 단계이다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 패널(20)에 연장부(21)와 관통공(21a)이 5개 형성된 경우, 양 끝단에 형성된 관통공(21a) 각각에는 마감재(60)가 삽입되고, 중간에 형성된 관통공(21a) 3개에는 각각 인장재(50)을 삽입하고 긴장력을 도입하여 구성될 수 있다.
여기에서, 마감재(60)는 인장재(50)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
다만, 마감재삽입단계(S13)에서 관통공(21a)으로 삽입된 마감재(60)는 긴장력을 도입하지 않은 상태로 삽입한 후, 양 끝단을 고정하여 패널(20)에 고정되도록 한다.
이에, 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 패널(20)이 설치되는 경우, 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 처짐에 의한 휨모멘트에 대응하여 팽팽함을 유지할 수 있도록 긴장력이 도입된 인장재(50)를 설치하되, 긴장력이 도입되지 않은 마감재(60)에 의해 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 주 인장재 방향과 서로 평행하게 배치됨으로써, 휨모멘트에 보다 효과적으로 작용할 수 있도록 할 수 있다.
이는, 콘크리트 구조물 슬래브(10)가 연속 슬라브로 이루어진 경우, 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)에 구비되는 주 인장재 방향과 패널(20)의 인장재(50) 방향이 서로 평행하게 하는 것이 보강에 더 효과적이기 때문이다. 즉 콘크리트 구조물 슬래브(10)에 음(-)의 휨모멘트가 작용할 때는 콘크리트 구조물 슬래브(10) 단면의 하부에 인장력이 작용하므로, 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 주 인장재의 방향과 패널(20)의 인장재(50)의 방향을 서로 평행하게 함이 더 효과적이기 때문이다.
이때, 마감재(60)는 인장재(50)보다 상측에 위치하도록 설치될 수 있다.
즉 도 6에 도시된 바와 같이, 마감재(60)가 삽입되는 관통공(21a)은 연장부(21)의 상측에 형성되고, 인장재(50)가 삽입되는 관통공(21a)은 상기 마감재(60)가 삽입되는 관통공(21a) 보다 하측에 형성되도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 인장재(50)가 삽입되는 관통공(21a)은 상측은 넓고 하측은 좁은 상광하협 형태로 이루어진 연장부(21)의 중심이 되는 부분에 형성될 수 있다.
이에, 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 처짐에 의해 패널(20)을 가압하는 경우, 긴장력이 도입된 인장재(50)와 마감재(60) 각각은 처짐에 대해 순차적으로 대응하도록 함으로써, 처짐에 대한 저항을 향상시킬 수 있다.
즉 서로 다른 높이로 배치된 인장재(50)와 마감재(60)는 각각 긴장력이 도입되거나 또는 도입되지 않은 상태로 설치됨으로써, 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하중에 의한 휨모멘트의 절대값을 작게 할 수 있고, 따라서 활하중 또는 사용하중에 대한 내하력을 향상시킬 수 있다.
설계조건에 따라, 마감재삽입단계(S13)에서 패널(20)에 설치되는 인장재(50)는 심선(51)과 외곽선(52)으로 이루어지고, 마감재(60)는 심선(51), 제1외곽선(52a) 및 제2외곽선(52b)으로 이루어져 구성되거나 또는 인장재(50)는 심선(51), 제1외곽선(52a) 및 제2외곽선(52b)으로 이루어지고, 마감재(60)는 심선(51)과 외곽선(52)으로 이루어져 구성될 수 있다.
도 7는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 지지부설치단계를 통해 지지부가 설치된 예를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널거치단계를 나타낸 도면이다.
지지부설치단계(S20)는 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하측면과 이격되도록 지지부(30)를 설치하는 단계이며, 패널거치단계(S30)는 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 설치된 지지부(30) 사이에 형성되는 공간에 하나 이상의 패널(20)을 삽입하는 단계이다.
이때, 지지부(30)는 도 7을 참조하여 설명하면, 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 교축직각방향으로 양 끝단을 고정하고, 하측으로 이격되도록 설치된다.
이에, 도 8에 도시된 바와 같이, 패널거치단계(S30)를 통해 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 지지부(30) 사이에 형성되는 공간에 하나 이상의 패널(20)을 삽입하여, 상기 지지부(30) 상단에 패널(20)의 중간 부분이 위치하도록 함으로써, 패널(20)을 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 결합하는 과정에서 유동되는 것을 최소화하여 작업의 편의성을 제공하고, 패널(20)이 넘어져 발생될 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
바람직하게는, 지지부(30)는 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 폭보다 큰 폭을 갖도록 이루어질 수 있으며, 상기 지지부(30)의 양 끝단을 별도의 브라켓(도면부호 미표시)을 이용하여 콘크리트 구조물 슬래브(10)에 연결함으로써, 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 지지부(30) 사이에 일정한 간격의 공간이 형성되도록 한다.
이러한 지지부(30)는 설치를 위한 패널(20)의 배치가 완료된 후, 후술되는 패널결합단계(S50)에서 콘크리트 구조물 슬래브(10)에 패널(20)이 결합되면, 해체함으로써, 다른 작업현장에서 사용이 가능하도록 한다.
도 9는 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 인상단계를 나타낸 도면이다.
인상단계(S40)는 패널(20)의 양 끝단 단부를 상승시켜 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 밀착되도록 하는 단계이다.
이러한 인상단계(S40)는 패널(20)의 양 끝단 각각에 유압잭(40)을 이용하여 양 끝단 단부를 상승시키도록 이루어질 수 있다.
이때, 패널(20)의 양 끝단을 각각 상승시키기 위한 한 쌍의 유압잭(40)은 동일한 동력이 공급되어 패널(20)의 양 끝단을 동시에 상승시도록 구성될 수 있다.
이는, 도 8에 도시된 바와 같이, 지지부(30)의 상단에 패널(20)의 중간 부분이 위치되어 상기 패널(20)이 임시적으로 고정된 상태에서 패널(20)의 양 끝단 각각을 동일한 높이로 상승시킴으로써, 편심에 의해 패널(20)이 어느 한 방향으로 치우쳐져 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 패널(20) 사이의 공간에서 외측으로 이탈되는 것을 미연에 방지하고자 한다.
즉 패널(20)은 중간 부분이 위로 솟은 곡선형으로 이루어지기 때문에 어느 한 쪽에 구비된 유압잭(40)의 높이가 다른 한 쪽에 구비된 유압잭(40)이 상승된 높이보다 더 상승되거나 또는 낮게 상승되는 경우, 편심에 의해 한 쪽으로 기울어져 지지부(30)로부터 이탈되는 문제점이 발생될 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법은 인상단계(S40)에서 한 쌍의 유압잭(40)이 동일한 높이로 상승되도록 함으로써, 편심에 의해 패널(20)이 지지부(30)로부터 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법에서 패널결합단계를 나타낸 도면이다.
패널결합단계(S50)는 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 패널(20)의 양 끝단 단부를 결합시키는 단계이다.
이러한 패널결합단계(S50)는 도 10을 참조하여 설명하면, 콘크리트 구조물 슬래브(10)에 내측으로 파여지도록 형성된 슬래브 체결홀(11)과 패널(20)에 상측과 하측이 관통되도록 형성된 패널 체결홀(22)을 볼트 또는 앵커를 이용하여 결합한다.
이때, 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 패널(20) 사이에 에폭시 수지를 주입하여 이루어질 수 있다.
이에, 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 패널(20) 사이 뿐만 아니라, 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 패널(20) 사이에 형성되는 공극에 에폭시 수지가 충진되어 볼트 또는 앵커의 결합과 더불어 부착성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 구성에 따라, 본 발명에 따른 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법은 프리스트레스를 가하지 않은 인장재(50)가 구비되며 중간 부분이 솟아올라 곡선형으로 이루어진 패널(20)을 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하측에 설치하거나 또는 프리스트레스를 가한 인장재(50)가 구비된 곡선형 패널(20)을 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하측에 설치하거나 또는 프리스트레스를 가한 인장재(50)와 프리스트레스를 가하지 않은 마감재(60)가 함께 구비된 곡선형 형태의 패널(20)을 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하측에 설치함으로써, 패널(20)과 인장재(50)에 의해 탄성계수 및 인장강도가 안정적으로 나타나며, 솟아오른 형태의 패널(20)이 원래의 형상으로 복원되려는 탄성 복원력에 의해 구조물의 연성을 증가시키고, 솟음력 효과로 기존 구조물의 자중에 의한 응력을 감소하며, 추가적인 활하중 재하시 슬래브(10)에 구비되는 기존 철근과 패널(20) 및 인장재(50)가 분담하여 받으므로 보강효과가 우수한 이점이 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.
10 : 콘크리트 구조물 슬래브 11 : 슬래브 체결홀
20 : 패널 21 : 연장부
21a : 관통공 21b : 돌출부
22 : 패널 체결홀 30 : 지지부
40 : 유압잭 50 : 인장재
51 : 심선 52 : 외곽선
52a : 제1외곽선 52b : 제2외곽선
60 : 마감재

Claims (10)

  1. 곡선형의 패널(20)을 제조하는 패널제조단계(S10);
    콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 하측면과 이격되도록 지지부(30)를 설치하는 지지부설치단계(S20);
    상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 지지부(30) 사이에 형성되는 공간에 패널(20)을 삽입하는 패널거치단계(S30);
    상기 패널(20)의 양 끝단 단부를 상승시켜 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 밀착되도록 하는 인상단계(S40); 및
    상기 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 패널(20)의 양 끝단 단부를 결합시키는 패널결합단계(S50);를 포함하여 구성되되,
    상기 패널제조단계(S10)는
    상기 패널(20)의 하측에 형성된 다수 개의 연장부(21) 각각에 관통공(21a)을 형성하고, 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 접촉되는 평평한 면이 외측에 위치하도록 감겨져 권취된 상태로 구비되는 패널(20)을 작업 현장에서 커팅(cutting)한 후, 상기 관통공(21a)에 각각 인장재(50)를 삽입하여 고정시키는 인장재삽입단계(S11);
    상기 인장재(50)에 긴장력을 도입함으로써, 상기 패널(20)의 중간 부분이 솟아오른 곡선형 형태로 이루어지도록 하는 긴장력도입단계(S12); 및
    상기 패널(20)의 하측에 형성된 다수 개의 연장부(21) 각각에 관통공(21a)이 형성되되, 다수 개의 관통공(21a) 중 양 끝단에 형성된 관통공(21a) 각각에 마감재(60)를 삽입하고, 나머지 관통공(21a)에 인장재(50)를 삽입하여 긴장력을 도입함으로써, 상기 패널(20)의 중간 부분이 솟아오른 곡선형 형태로 이루어지도록 하는 마감재삽입단계(S13);를 포함하여 구성되며,
    상기 마감재(60)가 삽입되는 관통공(21a)은 연장부(21)의 상측에 형성되고, 인장재(50)가 삽입되는 관통공(21a)은 상측은 넓고 하측은 좁은 상광하협 형태로 이루어진 연장부(21)의 중심이 되는 부분에 형성되어, 마감재(60)가 인장재(150) 보다 상측에 위치하도록 설치되고,
    상기 지지부설치단계(S20)는
    상기 콘크리트 구조물 슬래브(10) 하측에 교축직각방향으로 양 끝단을 고정하고, 하측으로 이격되도록 지지부(30)를 설치하며,
    상기 패널거치단계(S30)는
    상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 지지부(30) 사이에 형성되는 공간에 하나 이상의 패널(20)을 삽입하여, 상기 지지부(30) 상단에 패널(20)의 중간 부분이 위치하도록 하며,
    상기 지지부(30)는
    상측 공간의 높이는 가변되도록 구성되고, 하측 공간은 일정한 간격으로 형성된 'E'자 형태의 브라켓에서 상기 하측 공간에 끼워지되, 상기 상측 공간은 콘크리트 구조물 슬래브(10)의 일부분이 끼워져 고정되고, 하측 공간에 끼워지 지지부(30)와 콘크리트 구조물 슬래브(10) 사이에 일정한 간격의 공간이 형성되도록 하고,
    상기 인장재(50)는
    심선(51);
    상기 심선(51)을 중심으로 외주면에 휘감기는 다수의 외곽선(52);을 포함하여 구성되며,
    상기 외곽선(52)은
    심선(51)을 중심으로 제1외곽선(52a)과 제2외곽선(52b)이 순차적으로 휘감겨져 구성되고,
    상기 심선(51)은 유리섬유 또는 강선 중 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 상기 제1외곽선(52a)은 탄소섬유로 이루어지고, 제2외곽선(52b)은 폴리 벤즈 이미다졸(PBI, Poly Benz Imidazole)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 긴장력도입단계(S12)는
    상기 인장재(50)의 양 끝단을 당기면, 인장재(50)의 중간 부분이 관통공(21a) 내에 형성된 돌출부(21b)를 압박함으로써, 상기 패널(20)의 중간 부분이 솟아오른 곡선형 형태로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 인상단계(S40)는
    상기 패널(20)의 양 끝단 각각에 유압잭(40)을 이용하여 양 끝단 단부를 상승시키되,
    한 쌍의 유압잭(40)은 동일한 동력이 공급되어 패널(20)의 양 끝단을 동시에 상승시키는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 패널결합단계(S50)는
    상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)에 내측으로 파여지도록 형성된 슬래브 체결홀(11)과 패널(20)에 상측과 하측이 관통되도록 형성된 패널 체결홀(22)을 볼트 또는 앵커를 이용하여 결합하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 패널결합단계(S50)는
    상기 콘크리트 구조물 슬래브(10)와 패널(20) 사이에 에폭시 수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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