KR102438445B1 - 확대머리보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법 - Google Patents

확대머리보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법 Download PDF

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KR102438445B1 KR1020210124508A KR20210124508A KR102438445B1 KR 102438445 B1 KR102438445 B1 KR 102438445B1 KR 1020210124508 A KR1020210124508 A KR 1020210124508A KR 20210124508 A KR20210124508 A KR 20210124508A KR 102438445 B1 KR102438445 B1 KR 102438445B1
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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 내부에 설치하여 부재의 내력을 증대시키기 위한 보강재에 관한 것으로서, 강봉의 단일부재로 구성된 몸체와, 상기 몸체의 일단부에서 반대 방향으로 절곡된 걸림구와, 상기 몸체의 타단부에 구비되면서 단면이 증가된 확대머리로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

확대머리보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법{REINFORCING MATERIAL WITH ENLARGED HEAD AND THE REINFORCING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 콘크리트 구조물에 발생하는 전단력 또는 사인장력에 저항할 수 있도록 콘크리트 구조물의 내부에 설치하여 부재의 내력을 증대시키기 위한 보강재에 관한 것이다.
어떤 부재의 면에 대하여 방향이 서로 반대이면서 같은 크기의 힘이 작용하게 되면 그 부재의 내부에 전단응력이 발생하게 되고, 그 전단응력이 허용응력을 초과하게 되면 부재에 균열 등의 파손현상이 발생하게 된다. 예컨대 콘크리트 슬래브, 매트기초 등과 같은 판상부재에 기둥 등에 의한 집중하중이 작용하게 되면 콘크리트가 원뿔상 또는 각뿔상으로 펀칭파괴가 발생할 수 있게 된다.
따라서 슬래브나 보 등의 수평부재가 기둥이나 벽체 등의 수직부재와 만나는 부분 등 전단응력이 크게 발생될 수 있는 부분에는 보강재를 추가 설치하여 부재의 내력을 증대시킴으로써 균열이나 파손이 발생하는 것을 방지한다.
도 1은 이러한 보강재에 관한 종래기술의 일 실시예를 도시한 것으로서, 하나의 상현재와; 상기 상현재와 일정간격을 두고 나란하게 배치된 두개의 하현재; 및 연속적인 파형 을 갖고 상기 상현재와 하현재를 각각 연결하는 경사재;를 포함하여 이루어짐으로써 전체적으로 트러스의 형태로 구성된다.
상기 트러스 형태의 보강재는 경사재가 사인장균열 방향에 수직한 방향으로 위치하게 되는 바, 그의 인장응력으로 전단응력에 대응하게 함으로써 사인장균열이 발생하는 것을 효과적으로 방지한다.
그런데 이러한 보강재는 철근량을 과다하게 사용하여 공사비용을 증가시키는 요인으로 작용하게 할 뿐 아니라, 보강재 자체가 고중량이고 슬래브의 주근과의 연결관계가 복잡하여 설치작업에 많은 노력이 요구되고 작업과정 중에 안전사고가 발생할 여지가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 제1,2전단보강용 바(22,42)와, 상기 제1,2전단보강용바(22,42)의 상단에 수평되게 위치되고 상기 제1,2전단보강용바(22,42)보다 넓은 수평 단면적을 갖는 제1,2상부헤드(24,44) 및, 상기 제1,2전단보강용바(22,42)의 하단에 수평되게 위치되고 상기 제1,2전단보강용 바(22,42)보다 넓은 수평 단면적을 갖는 제1,2하부헤드(26,46)로 이 루어진 제1,2서브프레임(20,40)과; 서로 이격된 상기 제1서브프레임(20)과 제2서브프레임(40) 양측에 양단부가 고정되어 상기 제1서브프레임(20)과 제2서브프레임(40)을 결합시키고, 상기 제1서브프레임(20)과 제2서브프레임(40) 사이 삽입공간(30)을 가로질러 상기 삽입공간(30)의 상단이 폐쇄되도록 하는 연결편(60)으로 구성된 수직걸림형 전단보강체가 등록특허공보 등록번호 10-0947339호로 제안된 바 있다.
상기 수직걸림형 전단보강체는 제1서브프레임(20)과 제2서브프레임(40) 사이의 삽입공간(30)을 통과하는 상기 슬래브철근에 걸리어 고정되도록 함으로써, 미숙련자도 쉽게 작업할 수 있을 정도로 작업성과 안전성을 향상시키고, 보강이 불필요한 범위까지 보강시키지 않게 되어 부재의 과다사용을 방지할 수 있게 한다. 그러나 이러한 수직걸림형 전단보강체는 상하로 각 절곡된 형상의 2개의 서브프레임(20,40)을 연결편(60)으로 결합시키는 것으로서 구조가 복잡하여 높은 제작비용이 요구될 뿐 아니라, 구조적으로도 서브프레임이 수직방향으로만 세워지는 것이므로 경사방향으로 발생하는 사인장균열의 방지에는 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
KR 10-0659571 B1 KR 10-0947339 B1
본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조를 단순화시켜 제작성을 향상시키고, 비숙련자도 수작업만으로 정확하고 안전하게 설치할 수 있는 확대머리보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법을 제공하고자 한다.
아울러 본 발명은 시공되는 콘크리트 구조물의 두께가 얇아 내부에 보강철근을 배근할 경우 철근간격의 협소로 콘크리트 타설이 쉽지 않게 되는 문제점을 해결함으로써 콘크리트 구조물의 두께를 불필요하게 증가시키지 않도록 하는 확대머리보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 콘크리트 구조물에 대한 보강의 효율성이 극대화되도록 구조적인 형상 및 단면의 규격을 최적화시킴으로써 강재의 사용량을 절감시켜 경제적인 보강구조가 형성될 수 있도록 하는 확대머리보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강방법을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 강봉의 단일부재로 구성된 몸체와, 상기 몸체의 일단부에서 반대 방향으로 절곡된 걸림구와, 상기 몸체의 타단부에 구비되면서 단면이 증가된 확대머리로 구성되는 것을 특징으로 하는 확대머리보강재가 제공된다.
상기 확대머리보강재는 경사지게 설치할 수 있는 바, 이를 위해 걸림구와 확대머리의 각 무게중심이 서로 어긋나게 위치하도록 구성시키거나, 걸림구의 단부에 걸림구에 수직한 방향으로 절곡된 고정구를 더 구비시킬 수 있다.
후자와 같이 고정구를 더 구비시키는 경우, 상기 걸림구의 내면각을 예각으로 구성시켜, 고정구가 철근의 하부에 끼워지면 몸체가 경사각을 유지하여 고정되게 할 수 있다.
확대머리의 면적과 두께는 하기 식을 만족하도록 구성시킴으로써 경제적인 규격의 확대머리보강재를 구성시킬 수 있다.
fpc2 ≤ t2Fys/4, fp = min(fpc, fps),
fpc=0.85fck
Figure 112021108021087-pat00001
≤2(0.85)fck, fps=FysA3/(A1-A3)
c=확대머리의 내민길이(mm),
t=확대머리의 두께(mm),
Fys=몸체소재의 항복강도(Mpa),
fck=콘크리트 설계기준강도(Mpa),
A1=확대머리의 베어링면적(㎟),
A2=콘크리트의 베어링면적(㎟),
A3=몸체(110)의 단면적(㎟)
상기와 같이 구성된 확대머리보강재는 수평부재와 수직부재의 접합부에 대한 보강, 옹벽을 포함한 벽체에 대한 보강, 내진특수전단벽체에 대한 보강, 전이보에 대한 보강 등에 사용되는 것으로서, 이들 모두 철근배근을 완료한 후 그 내부에 확대머리보강재를 삽입하되, 일측의 철근체 쪽에서 확대머리를 먼저 삽입시킴으로써, 걸림구가 상기의 일측 철근체에 걸림되고 확대머리는 타측의 철근체의 하면이나 외면에 위치하도록 확대머리보강재를 설치하는 방식으로 콘크리트 구조물을 보강한다.
본 발명의 확대머리보강재는 강봉의 단일부재를 단순 절곡시키고 판상의 확대머리를 부착시키는 것만으로 제작이 완료되는 것이므로 제작성이 뛰어나고, 규격 산정을 통해 최적 단면의 것으로 제작되므로 제작단가를 최소화시킬 수 있게 한다.
또한 본발명의 확대머리보강재는 규격 산정을 통해 최적 단면을 가질 뿐만아니라, 철근배근이 완료된 후 설치되는 것이므로 철근의 배근작업과의 공정 간섭이 없고, 확대머리를 하부 또는 바깥쪽에 위치한 철근쪽으로 빠뜨려서 그 철근에 걸리도록 시공하는 것이어서 시공방법이 매우 단순하고, 확대머리를 철근과 결속시킬 필요가 없어 결속작업량이 대폭 감소되므로, 시공성의 향상으로 공사기간을 대폭 단축시켜 경제적인 시공을 가능하게 한다.
아울러 본 발명의 확대머리보강재는 콘크리트 구조물 내부에 대한 보강철근의 배근을 생략할 수 있게 하는바, 콘크리트 구조물 부재의 두께를 최소화를 통해 부재의 경량화 및 건축물 내 이용공간의 확대를 도모할 수 있게 한다.
도 1은 종래기술의 보강재에 의한 보강기능의 개념도 및 보강재의 설치구조에 관한 사시도이다.
도 2는 또 다른 종래기술의 보강재에 관한 분해도 및 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 확대머리보강재의 사시도이다.
도 4는 확대머리의 작용에 관한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 확대머리보강재가 설치된 상태의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 확대머리보강재의 사시도이다.
도 7은 도 6의 실시예에 의한 확대머리보강재의 설치방법에 관한 설명도 및 설치된 상태의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 확대머리보강재를 이용하여 수평부재와 수직부재의 접합부를 보강하는 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 설명도이다.
도 9는 본 발명의 확대머리보강재를 이용하여 벽체를 보강하는 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 확대머리보강재를 이용하여 내진특수전단벽를 보강하는 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 설명도이다.
도 11은 본 발명의 확대머리보강재를 이용하여 전이보를 보강하는 콘크리트 구조물의 보강방법에 관한 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 콘크리트 구조물(200)을 보강하기 위한 것으로서, 보나 슬래브의 전이구조 또는 내진특수전단벽에서의 횡보강을 위해 내부에 배근되는 철근의 적어도 일부를 대용하여 이를 보강하거나, 벽체나 기둥 등의 수직부재와 슬래브나 보 등의 수평부재가 접합되는 부위에 대한 전단보강 등에 널리 사용될 수 있는 것으로서, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 확대머리보강재(100)를 전체적으로 나타낸 것이다
상기 확대머리보강재(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(110)와 걸림구(120) 및 확대머리(130)가 포함되어 구성된다.
몸체(110)는 그의 인장강성을 통해 콘크리트 구조물(200)을 보강하는 부분으로서, 강봉의 단일부재로 구성된다. 이때 몸체(110)의 외면에 돌출리브(111)를 형성시킴으로써 콘크리트와의 합성력이 향상되게 할 수 있다.
걸림구(120)와 확대머리(130)는 상기한 몸체(110)의 양단부에는 각 구비되어 시공의 용이성을 도모하게 할 뿐 아니라, 몸체(110)를 고정시켜 보강기능이 제대로 발휘될 수 있게 한다.
그 중 걸림구(120)는 후크형상을 가지도록 몸체(110)의 일단부에서 반대 방향으로 절곡되어 구성된다. 상기 걸림구(120)는 일측 철근에 걸림되어 몸체(110)가 보강을 위한 정위치에 놓여지게 한다.
도 4는 확대머리(130)의 작용을 설명하기 위한 개념도이다.
걸림구(120)의 반대쪽에 위치한 몸체(110)의 타단부에 구비되는 확대머리(130)는 몸체(110)보다 단면이 증가되도록 구성되는 것으로서, 콘크리트에 매립된 상태에서 앵커링 기능을 함으로써 콘크리트에 작용하는 응력에 의한 뽑힘현상의 발생없이 몸체(110)가 제 기능을 유지할 수 있게 한다. 몸체(110)에 대한 확대머리(130)의 일체화는 용접에 의할 수도 있고, 나사체결방식의 기계적 결합에 의할 수도 있다.
이러한 확대머리(130)는 판상구조를 가지는 것으로서 단면은 원형, 사각형 등 다양한 형상을 가질 수 있으나, 몸체(110)의 단면적과 강도에 따라 결정되는 소요 강도에 비례하여 구조적으로 충분한 면적과 두께를 가져야 한다. 그러나 과다한 규격은 시공성을 저하시킬 뿐 아니라 강재의 사용량을 불필요하게 한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 몸체(110)에 인장력이 작용하면 확대머리(130)는 콘크리트를 압착하면서, 도 4에 도시된 바와 같이, 확대머리(130)로부터 보강하고자 하는 콘크리트 구조체의 단면 중심까지 깔대기 모양의 콘형 압축대(210)가 형성되면서 독립적인 정착구조를 만든다. 이때 확대머리(130) 하부에 작용하는 지압응력을 분산시키기 위해 확대머리(130)의 베어링면적을 크게 하면 지압응력은 감소하나, 이에 비례하여 확대머리(130)의 고정단, 즉 몸체(110)와의 접합부위에 매우 큰 휨응력이 발생하게 된다. 따라서 휨응력에 저항할 수 있는 최적의 확대머리(130) 규격이 설정되어야 한다.
본 발명에서는 확대머리(130) 규격을 다음의 산식에 의해 산정함으로써 최소규격을 가지면서도 충분한 보강능력을 가질 수 있도록 하여 상기한 문제점이 발생하지 않도록 한다.
fpc2 ≤ t2Fys/4
fp는 앵커헤드 베어링면의 지압응력으로서, fpc(보강하고자 하는 콘크리트의 설계기준강도에 의한 지압응력)와 fps(몸체(110)의 최대 인장력에 의한 지압응력) 중 최소값으로 설정되며, fpc와 fps는 fpc=0.85fck
Figure 112021108021087-pat00002
≤2(0.85)fck, fps=FysA3/(A1-A3)의 각각에 의해 산정한다.
여기에서, c=확대머리(130)의 내민길이(mm),
t=확대머리(130)의 두께(mm),
Fys=몸체(110)소재의 항복강도(Mpa),
fck=콘크리트 설계기준강도(Mpa),
A1=확대머리(130)의 베어링면적(㎟),
A2=콘크리트의 베어링면적(㎟),
A3=몸체(110)의 단면적(㎟) 이다
다른 한편으로, 본 발명의 확대머리보강재(100)는 보강위치에 설치된 상태에서 몸체(110)가 경사진 위치를 가지게 함으로써 특히 사인장균열에 대한 보강의 효율성을 극대화시킬 수 있다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예는, 몸체(110)의 양쪽 단부에 각 위치한 걸림구(120)와 확대머리(130)의 각 무게중심이 서로 어긋나게 한다.
도 5는 이와 같이 구성된 확대머리보강재(100)가 콘크리트 구조의 수평부재에 설치된 상태에서 걸림구(120)와 확대머리(130)의 무게중심 위치의 차이에 의해 몸체(110)가 경사진 위치를 가지게 된 상태를 나나탠 것이다.
사인장균열에 대한 보강의 효율성을 극대화시키기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 보다 적극적으로 몸체(110)의 경사를 유지시킬 수 있는 수단을 확대머리보강재(100)에 구비시킨다. 도 7은 이러한 실시예에서의 확대머리보강재(100)를 설치하는 과정을 도시한 것이다.
도 6의 실시예에 의한 확대머리보강재(100)는, 걸림구(120)의 단부에 상기 걸림구(120)에 수직한 방향으로 절곡된 고정구(140)가 더 구비되는 바, 상기 고정구(140)는 도 7의 (a)에서 도면으로 설명하고 있는 바와 같이, 콘크리트 부재에 배근되는 철근의 하부에 끼워지면서 몸체(110)를 상방향으로 회동시켜 경사진 위치를 가지게 한다.
이러한 몸체(110)의 경사각(α) 크기는 걸림구(120)의 내면각(β)에 따라 달라진다. 즉 걸림구(120)의 내면각(β)이 커질수록 확대머리보강재(100)가 설치완료된 상태에서의 몸체(110)의 경사각(α)도 커진다. 따라서 걸림구(120)의 내면각(β)은 예각을 가지도록 하면서 보강범위에서 발생되는 콘크리트의 응력 방향에 따라 설정하는 것이 바람직하다.
도 8 내지 11은 상술한 일 실시예의 확대머리보강재(100)를 보강대상의 콘크리트 구조물(200)에 적용하기 위한 각 보강방법의 과정을 도시한 것이다.
도 8은 확대머리보강재(100)를 이용하여 수평부재와 수직부재의 접합부를 보강하는 콘크리트 구조물(200)의 보강방법에 관한 것이다. 예컨대 벽체나 기둥이 설치되는 슬래브, 전이플레이트 또는 매트슬래브, 두꺼운 매트기초슬래브 등의 슬래브구조가 이에 해당된다.
본 실시예가 적용되는 슬래브구조의 수평부재에는, 수평부재용의 상부수평철근체(311)와 이와 하부로 이격된 하부수평철근체(312) 및, 수직부재용의 수직철근체(313)가 각각 배근되는 것인 바, 확대머리보강재(100)는 이들의 각 철근체 배근이 완료된 이후에 설치된다.
구체적으로 하부수평철근체(312)를 배근하는 단계, 수직철근체(313)를 배근하는 단계, 상부수평철근체(311)를 배근하는 단계가 순차적으로 이루어져 수평부재에 대한 철근체 배근작업이 완료되면, 다음으로 구조보강영역에 대하여 상부수평철근체(311)와 하부수평철근체(312)의 사이에 확대머리보강재(100)를 설치하는 단계가 진행된다.
확대머리보강재(100)의 설치작업은 상부수평철근체(311) 쪽에서 확대머리(130)를 먼저 삽입시켜 걸림구(120)로 하여금 상부수평철근체(311)에 걸림되도록 하는 것만으로 완료된다. 물론 확대머리보강재(100)에 고정구(140)가 구비된 경우에는 상부수평철근체(311)의 일측방향 철근에 걸림된 확대머리보강재(100)를 한 쪽으로 밀어주어 타측방향 철근의 하부에 고정구(140)가 끼워지도록 해야 한다.
몸체(110)의 길이는 확대머리(130)가 하부수평철근체(312)의 하면에 위치하도록 설정되어야 한다.
도 9는 확대머리보강재(100)를 이용하여 벽체를 보강하는 콘크리트 구조물(200)의 보강방법에 관한 것이다. 예컨대 건축물의 일반적인 내력벽체나 옹벽의 벽체가 이에 해당된다.
벽체에 대한 보강 역시 이에 대한 철근배근이 완료된 이후, 확대머리보강재(100)에 의한 보강작업이 이루어진다. 먼저 벽체의 바깥쪽 위치에 외측수직철근체(321)를 배근 한 후, 이와 이격하여 벽체의 안쪽 위치에 내측수직철근체(322)를 배근하여 벽체에 대한 철근체 배근작업을 완료한다. 철근체의 배근이 완료되면 외측수직철근체(321)와 내측수직철근체(322)의 사이에 확대머리보강재(100)를 설치함으로써 벽체에 대한 보강을 실시한다.
확대머리보강재(100)의 설치작업은 내측수직철근체(322)쪽에서 확대머리(130)를 먼저 삽입시킴으로써, 걸림구(120)가 내측수직철근체(322)에 걸림되도록 하면서 확대머리(130)는 외측수직철근체(321)의 외면에 위치시키는 방식으로 이루어진다.
도 10은 확대머리보강재(100)를 이용하여 내진특수전단벽를 보강하는 콘크리트 구조물(200)의 보강방법에 관한 것이다.
내진특수전단벽체의 구조시스템은 지진의 위험성이 높아 내진설계를 필요로 하면서 그 높이가 60미터 이상인 경우에 내력벽이 가지고 있는 취성적인 붕괴현상이 발생하지 않도록 벽체의 양단부에 특별경계요소 배근으로 보강하여 적절한 변형능력을 보유할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 내진특수전단벽체에 대한 보강은 먼저 그 내부에 수직철근(331a)과 수평철근(313b)을 배근하여 벽체철근체(331)를 조립하고, 경계요소 적용구간에 대하여 횡보강용 철근(332)을 배근한 후, 상기의 경계요소 적용구간에 대하여 수평철근(313b)의 내외측 사이에 확대머리보강재(100)를 설치하는 순서로 이루어진다.
이때 확대머리보강재(100)의 설치는 확대머리(130)의 방향이 인접한 확대머리보강재(100)의 것과 서로 엇갈리도록, 즉 수평철근(313b)의 내측과 외측에 걸림구(120)와 확대머리(130)가 교대로 위치하도록 설치하여 균형을 이루도록 하는 것이 바람직하다.
도 11은 확대머리보강재(100)를 이용하여 전이보를 보강하는 콘크리트 구조물(200)의 보강방법에 관한 것이다.
전이보는 건물 상층부의 골조를 어떤 층의 하부에서 별개의 구조형식으로 전이하는 형식의 큰보를 의미하는 것으로서, 이에 대한 보강은 상부주철근(341a)과 하부주철근(341b)을 배근하고 이들 둘레에 스터럽근(341c)을 배근하는 보철근체(341)의 조립이 완료된 후, 상부주철근(341a)과 하부주철근(341b)의 사이에 확대머리보강재(100)를 설치하는 방식으로 이루어진다.
확대머리보강재(100)의 설치는 슬래브구조의 수평부재에서와 마찬가지로, 상부주철근(341a)쪽에서 확대머리(130)를 먼저 삽입시킴으로써, 걸림구(120)는 상부주철근(341a)에 걸림되고 확대머리(130)는 하부주철근(341b)의 하면에 위치하도록 한다.
이와 같이 본 발명의 확대머리보강재(100)에 의한 보강은 보강하고자 하는 콘크리트 구조물(200)의 철근배근을 완료시킨 이후에 진행되는 것이므로 철근의 배근작업과의 공정 간섭이 전혀 발생하지 않아 배근관련 작업공정의 효율성을 도모할 수 있는 것으로서, 특히 보강을 해야하는 콘크리트 구조물(200)의 두께가 두꺼울수록 그 효율성은 증대된다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
100; 확대머리보강재 110; 몸체
111; 돌출리브 120; 걸림구
130; 확대머리 140; 고정구
200; 콘크리트 구조물 210; 콘형 압축대
311; 상부수평철근체 312; 하부수평철근체
313; 수직철근체 321; 외측수직철근체
322; 내측수직철근체 331; 벽체철근체
331a; 수직철근 331b; 수평철근
332; 횡보강용 철근 341; 보철근체
341a; 상부주철근 341b; 하부주철근
341c; 스터럽근

Claims (10)

  1. 강봉의 단일부재로 구성된 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 일단부에서 반대 방향으로 절곡된 걸림구(120)와, 상기 몸체(110)의 타단부에 구비되면서 단면이 증가된 확대머리(130)로 구성되어 콘크리트 구조물(200)을 보강하기 위한 것으로서,
    상기 걸림구(120)와 확대머리(130)의 각 무게중심은 서로 어긋나게 위치하도록 구성되고,
    상기 걸림구(120)의 단부에는 걸림구(120)에 수직한 방향으로 절곡된 고정구(140)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 확대머리보강재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체(110)의 외면에는 돌출리브(111)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 확대머리보강재.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 걸림구(120)의 내면각(β)은 예각으로 이루어져, 고정구(140)가 철근의 하부에 끼워지면 몸체(110)가 경사각(α)을 유지하여 고정되는 것을 특징으로 하는 확대머리보강재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 확대머리(130)의 면적과 두께는 하기 식을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 확대머리보강재.
    fpc2 ≤ t2Fys/4, fp = min(fpc, fps),
    fpc=0.85fck
    Figure 112021108021087-pat00003
    ≤2(0.85)fck, fps=FysA3/(A1-A3)
    c=확대머리(130)의 내민길이(mm),
    t=확대머리(130)의 두께(mm),
    Fys=몸체(110)소재의 항복강도(Mpa),
    fck=콘크리트 설계기준강도(Mpa),
    A1=확대머리(130)의 베어링면적(㎟),
    A2=콘크리트의 베어링면적(㎟),
    A3=몸체(110)의 단면적(㎟)
  7. 제1항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 의한 확대머리보강재(100)를 이용하여 수평부재와 수직부재의 접합부를 보강하는 콘크리트 구조물(200)의 보강방법에 있어서,
    수평부재용 하부수평철근체(312)를 배근하는 단계, 수직부재용 수직철근체(313)를 배근하는 단계, 상기 하부수평철근체(312)에 이격하여 상부수평철근체(311)를 배근하는 단계 및, 구조보강영역에 대하여 상부수평철근체(311)와 하부수평철근체(312)의 사이에 확대머리보강재(100)를 설치하는 단계가 순차로 이루어지는 것으로서,
    상기 확대머리보강재(100)는, 상부수평철근체(311) 쪽에서 확대머리(130)를 먼저 삽입시킴으로써, 걸림구(120)는 상부수평철근체(311)에 걸림되고 확대머리(130)는 하부수평철근체(312)의 하면에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보강방법.
  8. 제1항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 의한 확대머리보강재(100)를 이용하여 벽체를 보강하는 콘크리트 구조물(200)의 보강방법에 있어서,
    벽체의 바깥쪽 위치에 외측수직철근체(321)를 배근하는 단계와, 상기 외측수직철근체(321)에 이격한 벽체의 안쪽 위치에 내측수직철근체(322)를 배근하는 단계 및, 외측수직철근체(321)와 내측수직철근체(322)의 사이에 확대머리보강재(100)를 설치하는 단계가 순차로 이루어지는 것으로서,
    상기 확대머리보강재(100)는, 내측수직철근체(322)쪽에서 확대머리(130)를 먼저 삽입시킴으로써, 걸림구(120)는 내측수직철근체(322)에 걸림되고 확대머리(130)는 외측수직철근체(321)의 외면에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보강방법.
  9. 제1항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 의한 확대머리보강재(100)를 이용하여 내진특수전단벽체를 보강하는 콘크리트 구조물(200)의 보강방법에 있어서,
    내진특수전단벽체의 수직철근(331a)과 수평철근(313b)을 배근하여 벽체철근체(331)를 조립하는 단계와, 경계요소 적용구간에 대하여 횡보강용 철근(332)을 배근하는 단계 및, 수평철근(313b)의 내외측 사이에 확대머리보강재(100)를 설치하는 단계가 순차로 이루어지는 것으로서,
    상기 확대머리보강재(100)는, 수평철근(313b)의 내측과 외측에 걸림구(120)와 확대머리(130)가 교대로 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보강방법.
  10. 제1항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 의한 확대머리보강재(100)를 이용하여 전이보를 보강하는 콘크리트 구조물(200)의 보강방법에 있어서,
    전이보의 상부주철근(341a)과 하부주철근(341b)을 배근하고 이들 둘레에 스터럽근(341c)을 배근하여 보철근체(341)의 조립을 완료한 후, 상부주철근(341a)과 하부주철근(341b)의 사이에 확대머리보강재(100)를 설치하는 방식으로 이루어지는 것으로서,
    상기 확대머리보강재(100)는, 상부주철근(341a)쪽에서 확대머리(130)를 먼저 삽입시킴으로써, 걸림구(120)는 상부주철근(341a)에 걸림되고 확대머리(130)는 하부주철근(341b)의 하면에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보강방법.
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