KR102345593B1

KR102345593B1 - 보 보강 장치

Info

Publication number: KR102345593B1
Application number: KR1020200088914A
Authority: KR
Inventors: 강민석; 김영성
Original assignee: 강민석; 김영성
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2021-12-29

Abstract

본 발명은 기존 보의 측면에 역V자형으로 구비되는 한 쌍의 응력전달스트럿 하부를 긴장구로 연결하여 구성되는 보 보강 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 긴장재의 절곡 없이 보에 상향 솟음(camber)을 가하여 긴장재로 다양한 자재 사용이 가능하고, 구성이 단순하며, 단부 부모멘트의 증가가 없는 보 보강 장치에 대한 것이다.
본 발명 보 보강 장치는 기존 보의 측면에 결합되어 상기 보를 보강하기 위한 것으로, 한 쌍이 각각 일단은 보의 측면 중앙 상부에 고정되고, 타단은 보의 측면 단부의 하부에 위치하여 내측으로 상향 경사지게 구비되는 응력전달스트럿; 양단이 상기 한 쌍의 응력전달스트럿의 하단에 결합되어 긴장력에 의해 상기 응력전달스트럿에 압축력을 가하는 긴장구; 및 상기 보 측면 단부의 하부에 앵커볼트에 의해 고정되는 제2고정플레이트와 상기 제2고정플레이트의 전면에 구비되어 응력전달스트럿의 단부가 삽입되는 가이드부로 구성되어 응력전달스트럿의 단부를 보의 측면에 고정하는 단부고정구; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

보 보강 장치{Reinforced apparatus of beam}

본 발명은 기존 보의 측면에 역V자형으로 구비되는 한 쌍의 응력전달스트럿 하부를 긴장구로 연결하여 구성되는 보 보강 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 긴장재의 절곡 없이 보에 상향 솟음(camber)을 가하여 긴장재로 다양한 자재 사용이 가능하고, 구성이 단순하며, 단부 부모멘트의 증가가 없는 보 보강 장치에 대한 것이다.

철근콘크리트 구조물은 시간 경과에 따라 콘크리트 열화나 철근 부식으로 인한 단면 감소 등으로 인해 내력 저하가 발생하여 구조물 안전에 지장을 초래한다.

이에 철근콘크리트 구조물은 주기적인 점검을 통해 강도와 강성의 내력을 향상시킬 수 있도록 보수 및 보강 작업이 필요하다.

특히, 슬래브나 보와 같은 수평 부재들은 처짐 증가로 인하여 사용성(serviceability) 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 실용신안등록 제20-0291524호와 같이 보 하부에 앵커볼트로 와이어로프를 고정하고, 턴버클을 이용하여 와이어로프에 긴장력을 가함으로써 철근콘크리트 보의 강성 및 내하력을 증진시키는 기술이 개발되었다.

그러나 상기 기술은 턴버클에 의해 도입되는 긴장력의 크기가 매우 미미하여 실질적으로 보강 효과가 거의 없다.

또한, 보 하부에 긴장재가 수평 배치되면 긴장재에 긴장력 도입시 보의 전 구간에 걸쳐 동일한 크기의 상향 모멘트가 발생하게 되는데, 보가 양단 연속인 경우 단부 부모멘트의 크기가 더욱 증가하여 오히려 구조적으로 불리하다. 뿐만 아니라 긴장재에 의한 상향 모멘트는 보의 중립축과 긴장재의 거리에 비례하므로 그 크기에 한계가 있다.

아울러 등록특허 제10-0648046호에서와 같이, 보 측면 중앙 하부에 중간부 브라켓을 설치하여 긴장재를 V자 형으로 배치하는 기술이 제안되었다.

상기 등록기술에서는 긴장재를 긴장하여 중간부 브라켓을 상향 가압함으로써, 보 중앙에 상향의 모멘트를 가하여 보 내력을 증진시킨다. 그런데 이때, +긴장재의 수평력에 의해 보 상부에 과도한 압축력이 작용하여 콘크리트 압축 파괴 우려가 있다. 그리고 긴장재의 긴장단이 중립축 상부에 구비되어 긴장단 외측은 역으로 인장력이 발생하여 오히려 부모멘트를 증가시키므로, 긴장재 상단 사이에 압축재를 설치함으로써 보 상부의 압축응력을 지지하도록 한다.

그러나 상기 등록기술은 긴장재가 V자형으로 절곡 배치되므로 주로 와이어를 사용하는데, 와이어는 자재비가 고가일 뿐 아니라 시간 경과에 따라 긴장 이완(relaxation) 발생으로 내력 저하의 우려가 있다. 또한, 긴장재로 강봉 등의 로드(rod)를 사용할 경우, 접합부 상세가 복잡해져 시공성 및 경제성이 떨어진다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기존 보를 보강함에 있어 긴장재의 절곡 없이 보에 상향 솟음(camber)을 가할 수 있어 긴장재로 다양한 자재를 사용할 수 있는 보 보강 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 구성이 단순하여 시공성 및 경제성이 우수한 보 보강 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 보 상면 단부에 추가적인 인장력을 발생시키지 않아 단부 부모멘트 증가가 없는 보 보강 장치를 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 기존 보의 측면에 결합되어 상기 보를 보강하기 위한 것으로, 한 쌍이 각각 일단은 보의 측면 중앙 상부에 고정되고, 타단은 보의 측면 단부의 하부에 위치하여 내측으로 상향 경사지게 구비되는 응력전달스트럿; 양단이 상기 한 쌍의 응력전달스트럿의 하단에 결합되어 긴장력에 의해 상기 응력전달스트럿에 압축력을 가하는 긴장구; 및 상기 보 측면 단부의 하부에 앵커볼트에 의해 고정되는 제2고정플레이트와 상기 제2고정플레이트의 전면에 구비되어 응력전달스트럿의 단부가 삽입되는 가이드부로 구성되어 응력전달스트럿의 단부를 보의 측면에 고정하는 단부고정구; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 긴장구는 로드(rod)인 것을 특징으로 하는 보 보강 장치를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보의 측면 중앙 상부에는 중앙고정구가 고정 결합되고, 상기 응력전달스트럿의 일단은 상기 중앙고정구에 결합되어 응력전달스트럿의 상향력을 중앙고정구에 의해 보에 전달하는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 중앙고정구는 보의 측면에 앵커볼트에 의해 고정되는 제1고정플레이트 및 상기 제1고정플레이트의 전면에 구비되어 양 측면에 상기 응력전달스트럿의 단부가 고정되는 접합플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치를 제공한다.

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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 응력전달스트럿의 단부에는 긴장구의 단부가 관통되어 정착되는 정착플레이트가 구비되는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 응력전달스트럿의 일측 또는 양측에는 보의 측면에 밀착되는 것으로 응력전달스트럿의 길이 방향과 동일한 방향으로 장공인 슬롯이 형성되는 가이드플레이트가 구비되고, 상기 슬롯에는 보의 측면에 결합되는 가이드볼트가 관통되는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기존 보의 측면에 역V자형으로 구비되는 한 쌍의 응력전달스트럿 하부를 긴장구로 연결하여 구성되는 보 보강 장치를 제공할 수 있다. 이에 따라 응력전달스트럿이 긴장구의 수평 분력을 수직 분력으로 변경하여 보 중앙에 상향의 모멘트를 발생시킬 수 있으므로, 간단한 구성으로 보에 발생하는 휨모멘트를 상쇄할 수 있다.

둘째, 긴장구가 절곡되지 않으므로 로드, 와이어 등 다양한 재료의 단일 직선 부재로 긴장재를 구성할 수 있으며, 이에 따라 접합부 상세 구성이 간단하여 시공성 및 경제성이 우수하다.

셋째, 긴장단이 중립축 하부에 위치하면서도 보의 상부 중앙을 직접 상향 가압하여 솟음(camber)을 형성하므로, 보의 상면 단부에 추가 인장력을 발생시키지 않아 단부 부모멘트 증가가 없다.

넷째, 긴장구가 보의 하부에 위치하되 보에 하중이 전달되는 하중점은 응력전달스트럿에 의해 보의 상부에 위치하므로, 작은 긴장력으로도 솟음 크기를 최대화할 수 있다.

도 1은 본 발명 보 보강 장치를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명 보 보강 장치를 도시하는 정면도.
도 3은 중앙보가 구비된 실시예를 도시하는 정면도.
도 4는 중앙고정구와 응력전달스트럿의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 5는 단부고정구와 응력전달스트럿의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 6은 단부고정구와 응력전달스트럿의 결합 상태를 도시하는 사시도.
도 7은 단부 긴장을 위한 유압잭의 결합 상태를 도시하는 정면도.
도 8은 가이드플레이트에 의한 응력전달스트럿의 고정 상태를 도시하는 사시도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 보 보강 장치를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명 보 보강 장치를 도시하는 정면도이며, 도 3은 중앙보가 구비된 실시예를 도시하는 정면도이다.

도 1, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 보 보강 장치는 기존 보(1)의 측면에 결합되어 상기 보(1)를 보강하기 위한 것으로, 한 쌍이 각각 일단은 보(1)의 측면 중앙 상부에 고정되고, 타단은 보(1)의 측면 단부의 하부에 위치하여 내측으로 상향 경사지게 구비되는 응력전달스트럿(2); 및 양단이 상기 한 쌍의 응력전달스트럿(2)의 하단에 결합되어 긴장력에 의해 상기 응력전달스트럿(2)에 압축력을 가하는 긴장구(3); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기존 보(1)를 보강함에 있어 긴장재의 절곡 없이 보(1)에 상향 솟음(camber)을 가할 수 있어 긴장재로 다양한 자재 사용이 가능하고, 구성이 단순하며, 보(1) 상면 단부에 추가적인 인장력을 발생시키지 않아 단부 부모멘트 증가가 없는 보 보강 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명 보 보강 장치는 보(1)의 측면에 한 쌍의 응력전달스트럿(2)이 역V자형으로 구비되고, 한 쌍의 응력전달스트럿(2)의 하부는 긴장구(3)로 연결되어 전체적으로 삼각형 형상을 이룬다.

상기 한 쌍의 응력전달스트럿(2)의 상단은 각각 보(1)의 측면 중앙 상부에 고정된다.

상기 한 쌍의 응력전달스트럿(2)의 하단은 보(1)의 측면 단부의 하부에 위치되며, 긴장구(3)에 의해 결합된다.

상기 응력전달스트럿(2)은 강관을 사용하여 구성할 수 있다.

보(1) 부재와의 고정을 위해 응력전달스트럿(2)은 각형 강관인 것이 바람직하나 원형 강관을 사용하는 것도 가능하다.

상기 긴장구(3)의 긴장력에 의해 응력전달스트럿(2)에 압축력을 가할 수 있다.

즉, 상기 긴장구(3)에 긴장력을 도입하면 긴장구(3)의 수평력에 의해 응력전달스트럿(2)에 압축력이 발생한다. 이러한 응력전달스트럿(2)의 압축력에 의해 응력전달스트럿(2)의 상단에는 상향의 수직 분력이 발생하며, 상향의 수직 분력이 보(1)에 전달되어 보(1) 중앙에 상향력이 전달된다. 그러므로 보(1)의 중앙에 상향의 모멘트가 발생하여 상부 하중에 의해 보(1)에 발생하는 휨모멘트를 상쇄할 수 있다.

상기 응력전달스트럿(2)은 긴장구(3)의 수평 분력을 수직 분력으로 변경하여 구조물에 응력을 전달하는 스트럿(strut)의 역할을 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 보(1)의 중앙에 보(1)와 직교하는 중앙보(1')가 구비되는 경우, 상기 응력전달스트럿(2)의 일단은 중앙보(1')의 양측에 고정될 수 있다.

종래 역삼각형 형상의 보 보강 구조에서 긴장단 외측의 보 상면에 추가로 인장력이 발생하여 부모멘트가 증가되는 것과 달리, 본 발명에서는 긴장단이 중립축 하부에 위치하면서도 보(1)의 상부 중앙을 직접 상향 가압하여 솟음(camber)을 형성한다. 그러므로 보(1)의 상면에 추가 인장력 발생이 없으며, 부모멘트의 증가 없이 솟음 형성이 가능하다.

아울러 종래 보 하부에 와이어를 수평 배치하여 보의 하연에 직접 압축력을 가함으로써 보를 보강하는 공법과 달리, 본 발명은 긴장구(3)가 보(1)의 하부에 위치하되 보(1)에 하중이 전달되는 하중점은 응력전달스트럿(2)에 의해 보(1)의 상부에 위치하므로 작은 긴장력으로도 솟음 크기를 최대화할 수 있다.

상기 긴장구(3)는 로드(rod)로 구성할 수 있다.

본 발명에서는 긴장구(3)가 절곡되지 않으므로, 단일의 직선 부재로 형성 가능하다.

따라서 사용 중 긴장 이완이 적고, 경제적인 로드를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 로드는 강봉, 철근, 쓰레드바(thread bar) 등을 사용 가능하다.

도 4는 중앙고정구와 응력전달스트럿의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보(1)의 측면 중앙 상부에는 중앙고정구(4)가 고정 결합되고, 상기 응력전달스트럿(2)의 일단은 상기 중앙고정구(4)에 결합되어 응력전달스트럿(2)의 상향력을 중앙고정구(4)에 의해 보(1)에 전달하도록 구성할 수 있다.

상기 보(1)의 중앙에 보(1)와 직교하는 중앙보(1')가 없는 경우, 보(1)의 측면에 구비되는 응력전달스트럿(2)의 응력을 보(1)에 전달하기 위해 보(1)의 측면 중앙 상부에 중앙고정구(4)를 고정하고, 응력전달스트럿(2)의 일단을 중앙고정구(4)에 결합하도록 구성할 수 있다.

이에 따라 긴장구(3)의 긴장력에 의해 응력전달스트럿(2)에 작용하는 응력은 중앙고정구(4)를 통해 보(1)로 전달된다.

상기 중앙고정구(4)는 보(1)의 측면에 앵커볼트(42)에 의해 고정되는 제1고정플레이트(41) 및 상기 제1고정플레이트(41)의 전면에 구비되어 양 측면에 상기 응력전달스트럿(2)의 단부가 고정되는 접합플레이트(43)로 구성될 수 있다.

상기 보(1)의 측면에 응력전달스트럿(2)을 결합하기 위해 중앙고정구(4)는 제1고정플레이트(41)와 접합플레이트(43)를 T형으로 접합하여 구성할 수 있다.

상기 제1고정플레이트(41)는 보(1)의 측면에 앵커볼트(42)에 의해 고정되는 부분이고, 접합플레이트(43)는 응력전달스트럿(2)이 접합되는 부분이다.

상기 응력전달스트럿(2)의 응력은 앵커볼트(42)의 전단력에 의해 보(1)에 전달된다.

이때, 상기 응력전달스트럿(2)과 접합플레이트(43)의 결합을 용이하게 하고 응력전달스트럿(2)의 응력을 접합플레이트(43)에 안정적으로 전달하기 위해, 응력전달스트럿(2)의 단부에는 엔드플레이트(21)가 구비될 수 있다.

상기 엔드플레이트(21)와 접합플레이트(43)는 볼트(B) 등에 의해 결합할 수 있다.

상기 응력전달스트럿(2)으로부터 전달되는 응력의 크기에 따라 제1고정플레이트(41)의 크기 및 앵커볼트(42)의 개수를 결정 가능하다.

도 5는 단부고정구와 응력전달스트럿의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 6은 단부고정구와 응력전달스트럿의 결합 상태를 도시하는 사시도이다.

도 5, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 보(1)의 측면 단부의 하부에는 응력전달스트럿(2)의 단부를 보(1)의 측면에 고정하는 단부고정구(5)가 고정 결합될 수 있다.

상기 응력전달스트럿(2)의 타단, 즉 하단을 보(1)의 측면에 고정하기 위해 보(1) 측면 단부 측 하부에는 단부고정구(5)를 고정 결합할 수 있다.

상기 응력전달스트럿(2)의 응력은 응력전달스트럿(2)의 일단, 즉 상단을 통해서만 보(1)에 전달되며, 단부고정구(5)는 응력전달스트럿(2)의 하단이 이탈되지 않도록 가이드하는 역할을 한다.

상기 단부고정구(5)는 보(1)의 측면에 앵커볼트(52)에 의해 고정되는 제2고정플레이트(51) 및 상기 제2고정플레이트(51)의 전면에 구비되어 응력전달스트럿(2)의 단부가 삽입되는 가이드부(53)로 구성될 수 있다.

상기 보(1)의 측면에 응력전달스트럿(2)의 하단 위치를 고정하기 위해 단부고정구(5)는 보(1)의 측면에 앵커볼트(52)에 의해 고정되는 제2고정플레이트(51)와 제2고정플레이트(51)의 전면에 구비되어 응력전달스트럿(2)의 단부가 삽입되는 가이드부(53)로 구성 가능하다.

상기 가이드부(53)는 응력전달스트럿(2)의 외부를 감싸도록 ㄷ자 단면으로 형성할 수 있다.

상기 긴장구(3)의 긴장을 위해 가이드부(53)는 전후방이 개방되도록 형성함이 바람직하다.

상기 긴장구(3)의 긴장시 응력전달스트럿(2)의 길이 변화를 수용할 수 있도록 응력전달스트럿(2)은 가이드부(53) 내에서 슬라이딩 가능하도록 구비할 수 있다.

도 7은 단부 긴장을 위한 유압잭의 결합 상태를 도시하는 정면도이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 응력전달스트럿(2)의 단부에는 긴장구(3)의 단부가 관통되어 정착되는 정착플레이트(22)가 구비될 수 있다.

상기 긴장구(3)의 긴장력을 응력전달스트럿(2)에 전달하기 위해 응력전달스트럿(2)의 단부에는 긴장구(3)의 단부가 정착되어 고정되는 정착플레이트(22)가 구비될 수 있다.

상기 긴장구(3)는 정착플레이트(22)를 관통하여 고정너트(31)등에 의해 고정 가능하다.

구체적으로 수평 배치되는 긴장구(3)는 경사 배치되는 응력전달스트럿(2)의 일측을 관통하여 내부로 인입된 후 정착플레이트(22)를 관통하여 외부로 인출된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 정착플레이트(22)는 긴장구(3)의 긴장시 유압잭(7)을 지지하기 위한 반력대의 역할을 하기도 한다.

도 8은 가이드플레이트에 의한 응력전달스트럿의 고정 상태를 도시하는 사시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 응력전달스트럿(2)의 일측 또는 양측에는 보(1)의 측면에 밀착되는 것으로 응력전달스트럿(2)의 길이 방향과 동일한 방향으로 장공인 슬롯(231)이 형성되는 가이드플레이트(23)가 구비되고, 상기 슬롯(231)에는 보(1)의 측면에 결합되는 가이드볼트(24)가 관통되도록 구성할 수 있다.

상기 긴장구(3)에 의해 응력전달스트럿(2)에 압축력을 가할 때, 긴장구(3)와 응력전달스트럿(2)의 각도 차이로 인해 응력전달스트럿(2)에 좌굴 발생 우려가 있다.

따라서 상기 응력전달스트럿(2)에 압축력 작용시 응력전달스트럿(2)의 좌굴을 방지하기 위해, 응력전달스트럿(2)의 일측 또는 양측에 가이드플레이트(23)를 구비하고 가이드볼트(24)로 가이드플레이트(23)를 보(1) 측면에 고정할 수 있다.

이때, 상기 응력전달스트럿(2)의 축 변형을 허용하기 위해 가이드플레이트(23)에는 가이드볼트(24)에 슬라이딩 이동 가능하도록 부재의 축 방향으로 길이가 긴 슬롯(231)이 형성될 수 있다.

1: 보
1': 중앙보
2: 응력전달스트럿
21: 엔드플레이트
22: 정착플레이트
23: 가이드플레이트
231: 슬롯
24: 가이드볼트
3: 긴장구
31: 고정너트
4: 중앙고정구
41: 제1고정플레이트
42: 앵커볼트
43: 접합플레이트
5: 단부고정구
51: 제2고정플레이트
52: 앵커볼트
53: 가이드부
7: 유압잭
B: 볼트

Claims

기존 보(1)의 측면에 결합되어 상기 보(1)를 보강하기 위한 것으로,
한 쌍이 각각 일단은 보(1)의 측면 중앙 상부에 고정되고, 타단은 보(1)의 측면 단부의 하부에 위치하여 내측으로 상향 경사지게 구비되는 응력전달스트럿(2);
양단이 상기 한 쌍의 응력전달스트럿(2)의 하단에 결합되어 긴장력에 의해 상기 응력전달스트럿(2)에 압축력을 가하는 긴장구(3); 및
상기 보(1) 측면 단부의 하부에 앵커볼트(52)에 의해 고정되는 제2고정플레이트(51)와 상기 제2고정플레이트(51)의 전면에 구비되어 응력전달스트럿(2)의 단부가 삽입되는 가이드부(53)로 구성되어 응력전달스트럿(2)의 단부를 보(1)의 측면에 고정하는 단부고정구(5); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치.
제1항에서,
상기 긴장구(3)는 로드(rod)인 것을 특징으로 하는 보 보강 장치.
제1항에서,
상기 보(1)의 측면 중앙 상부에는 중앙고정구(4)가 고정 결합되고, 상기 응력전달스트럿(2)의 일단은 상기 중앙고정구(4)에 결합되어 응력전달스트럿(2)의 상향력을 중앙고정구(4)에 의해 보(1)에 전달하는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치.
제3항에서,
상기 중앙고정구(4)는 보(1)의 측면에 앵커볼트(42)에 의해 고정되는 제1고정플레이트(41) 및 상기 제1고정플레이트(41)의 전면에 구비되어 양 측면에 상기 응력전달스트럿(2)의 단부가 고정되는 접합플레이트(43)로 구성되는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치.
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제1항에서,
상기 응력전달스트럿(2)의 단부에는 긴장구(3)의 단부가 관통되어 정착되는 정착플레이트(22)가 구비되는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치.
제1항에서,
상기 응력전달스트럿(2)의 일측 또는 양측에는 보(1)의 측면에 밀착되는 것으로 응력전달스트럿(2)의 길이 방향과 동일한 방향으로 장공인 슬롯(231)이 형성되는 가이드플레이트(23)가 구비되고, 상기 슬롯(231)에는 보(1)의 측면에 결합되는 가이드볼트(24)가 관통되는 것을 특징으로 하는 보 보강 장치.