KR102625502B1 - 콘크리트용 보강재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트용 보강재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원호 형태의 돌출부를 복수개 갖는 콘크리트 보강재를 통해 콘크리트의 균열면에서 보강재가 펴지면서 소성에너지의 소산이 이루어지도록 하여 콘크리트의 휨 성능을 높일 수 있도록 하면서, 보강재의 끝단에는 돌출부의 원호 상에서 절곡되는 지점을 형성하도록 하여 보강재의 사용량을 최소화하면서도 저항력을 높이고 보강재 자체의 파단도 줄일 수 있도록 하는 콘크리트용 보강재에 관한 것이다.

Description

콘크리트용 보강재{A Reinforcement for Concrete}
본 발명은 콘크리트용 보강재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원호 형태의 돌출부를 복수개 갖는 콘크리트 보강재를 통해 콘크리트의 균열면에서 보강재가 펴지면서 소성에너지의 소산이 이루어지도록 하여 콘크리트의 휨 성능을 높일 수 있도록 하면서, 보강재의 끝단에는 돌출부의 원호 상에서 절곡되는 지점을 형성하도록 하여 보강재의 사용량을 최소화하면서도 저항력을 높이고 보강재 자체의 파단도 줄일 수 있도록 하는 콘크리트용 보강재에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리는 성형의 용이성과 경화후의 견고성으로 인하여 각종 도로, 교량, 제방, 철도, 터널, 암거 등의 토목과 각종 빌딩, 아파트, 건축구조물 및 기타 산업분야에 유용하게 적용되고 있다. 그러나 콘크리트는 본질적으로 수많은 결함과 미세균열을 가지고 있어 하중이 재하될 경우에 이러한 미세균열의 급격한 진전으로 인해 낮은 인장강도를 나타내고 상대적으로 낮은 휨강도와 인성을 가지며 충격에 대해서도 저항성이 약하다.
따라서, 종래에는 철근 구조물을 설치하거나 콘크리트 내에 다양한 섬유의 보강재를 혼합하여 콘크리트의 취성적인 파괴를 연성적으로 유도하고, 인성을 향상시키도록 하고 있다. 그러나 철근을 삽입하는 철근 콘크리트의 경우에는 철근의 설치가 어렵고 복잡하며 철근의 설치를 위해 과도한 비용이 소모된다는 점에서 도 1에 도시된 바와 같이 콘크리트(100) 내에 보강재(200)를 불규칙적으로 분산 혼합시키는 방법이 주목을 받고 있다. 그러나 콘크리트용 보강재에 관한 인식 부족과 기존 설계변경에 대한 부정적인 인식으로 콘크리트용 보강재의 사용이 제한적이며, 콘크리트용 보강재에 관한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지지 못하고 있다.
다만 해외에서는 콘크리트 보강재에 관한 효과를 인식하여 콘크리트용 보강재에 관한 연구, 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 본 출원인은 아래 특허문헌과 같은 콘크리트용 보강재를 개발한 바 있으나 부착강도 및 휨성능에 있어서 만족할만한 효과를 얻지 못했고, 콘크리트용 보강재에 관한 연구, 개발을 꾸준히 지속하고 있다. 또한, 도 2에서 보는 바와 같이 다수개의 웨이브가 형성되도록 보강재(200)를 형성하여 저항력을 높이도록 하고 있기도 하나, 이러한 경우 균열의 발생시 웨이브의 작은 굴곡에 의해 보강재(200)가 늘어나지 못하고 그대로 파단되어 버리는 문제가 있다.
(특허문헌) 등록실용신안공보 제20-0386267호(2005. 05. 31. 등록)"콘크리트 보강용 비대칭성 강섬유"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 원호 형태의 돌출부를 복수개 갖는 콘크리트 보강재를 통해 콘크리트의 균열면에서 보강재가 펴지면서 소성에너지의 소산이 이루어지도록 하여 콘크리트의 휨 성능을 높일 수 있도록 하면서, 보강재의 끝단에는 돌출부의 원호 상에서 절곡되는 지점을 형성하도록 하여 보강재의 사용량을 최소화하면서도 저항력을 높이고 보강재 자체의 파단도 줄일 수 있도록 하는 콘크리트용 보강재를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 돌출부 양단의 절곡저항부가 서로 반대 방향으로 절곡되는 한 쌍의 절곡부로 형성되도록 하여 보강재의 저항력과 강도를 극대화할 수 있도록 하는 콘크리트용 보강재를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 절곡저항부가 특정 길이와 각도를 갖도록 형성되도록 하여 다양한 방향의 응력에 대한 균형있는 저항력의 생성이 가능하도록 하는 콘크리트용 보강재를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 일측으로 돌출되는 한 쌍의 원호를 타측으로 돌출되는 원호로 연결시켜 형성되도록 하여 효과적인 소성에너지의 소산이 가능하도록 하는 콘크리트용 보강재를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 일측으로 돌출되는 한 쌍의 원호를 직선의 부재로 연결하도록 하여 전체적인 원호의 높이를 줄이고 보강재 간의 뭉침 현상을 방지할 수 있도록 하는 콘크리트용 보강재를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재는 원호 형상으로 돌출되어 형성되는 돌출부가 복수개 연결되어 형성되는 원호부와, 상기 원호부의 양측 끝단에 형성되어 보강재의 저항력을 높이는 절곡저항부를 포함하고, 상기 절곡저항부는 상기 돌출부의 원호 상에서 절곡되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재에 있어서, 상기 절곡저항부는 상기 돌출부의 원호 방향을 따라 하측으로 절곡되는 제1절곡부와, 상기 제1절곡부의 끝단에서 제1절곡부와 반대 방향으로 절곡되는 제2절곡부를 포함하고, 상기 제2절곡부의 끝단은 돌출부의 종래 원호 형태의 끝단과 일치하는 지점에 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재에 있어서, 상기 제1,2절곡부는 동일한 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재에 있어서, 상기 제1,2절곡부는 각각 1.5 ~ 3 mm의 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재에 있어서, 상기 절곡저항부는 그 시점과 종점을 연결하는 직선이 양측 절곡저항부의 종점을 연결하는 직선과 40~50°의 각도를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재에 있어서, 상기 돌출부는 원호 형상으로 형성되어 일측으로 돌출되는 제1돌출부와; 상기 제1돌출부의 끝단에서 연장되어 형성되며, 상기 제1돌출부의 반대측으로 원호 형태로 돌출 형성되는 제2돌출부와; 상기 제2돌출부의 끝단에서 연장되어 형성되며, 상기 제1돌출부와 동일한 방향으로 원호 형태로 돌출 형성되는 제3돌출부;를 포함하고, 상기 절곡저항부는 상기 제1돌출부 및 제3돌출부의 외측 끝단에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재에 있어서, 상기 돌출부는 원호 형상으로 형성되어 일측으로 돌출되는 제1돌출부와; 상기 제1돌출부와 동일한 방향으로 원호 형태로 돌출 형성되는 제3돌출부;를 포함하고, 상기 원호부는 상기 제1돌출부 및 제3돌출부를 일직선으로 연결하는 직선연결부;를 포함하며, 상기 절곡저항부는 상기 제1돌출부 및 제3돌출부의 외측 끝단에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 원호 형태의 돌출부를 복수개 갖는 콘크리트 보강재를 통해 콘크리트의 균열면에서 보강재가 펴지면서 소성에너지의 소산이 이루어지도록 하여 콘크리트의 휨 성능을 높일 수 있도록 하면서, 보강재의 끝단에는 돌출부의 원호 상에서 절곡되는 지점을 형성하도록 하여 보강재의 사용량을 최소화하면서도 저항력을 높이고 보강재 자체의 파단도 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 돌출부 양단의 절곡저항부가 서로 반대 방향으로 절곡되는 한 쌍의 절곡부로 형성되도록 하여 보강재의 저항력과 강도를 극대화할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 절곡저항부가 특정 길이와 각도를 갖도록 형성되도록 하여 다양한 방향의 응력에 대한 균형있는 저항력의 생성이 가능하도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 일측으로 돌출되는 한 쌍의 원호를 타측으로 돌출되는 원호로 연결시켜 형성되도록 하여 효과적인 소성에너지의 소산이 가능하도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 일측으로 돌출되는 한 쌍의 원호를 직선의 부재로 연결하도록 하여 전체적인 원호의 높이를 줄이고 보강재 간의 뭉침 현상을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 콘크리트용 보강재의 사용상태를 나타낸 단면도
도 2는 종래 콘크리트용 보강재를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트용 보강재의 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트용 보강재의 단면도
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재가 혼합된 콘크리트의 휨 성능 시험 상태를 나타내는 사진
이하에서는 본 발명에 따른 콘크리트용 보강재의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트용 보강재를 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 콘크리트용 보강재는 원호 형상으로 돌출되어 형성되는 돌출부(11)가 복수개 연결되어 형성되는 원호부(1)와, 상기 원호부(1)의 양측 끝단에 형성되어 보강재의 저항력을 높이는 절곡저항부(3)를 포함한다.
본 발명은 도 2와 같은 작은 곡률반경의 웨이브를 가진 종래의 보강재와는 달리 큰 곡률의 돌출부(11)가 2개 내지 3개로 형성되도록 하여 콘크리트의 균열 발생시 보강재의 파단을 줄이고 보강재가 직선으로 늘어나면서 소성에너지의 소산이 이루어지도록 하여 보강재의 저항성을 더욱 높임으로써 콘크리트의 휨 성능을 향상시키도록 한다. 특히, 상기 콘크리트용 보강재는 원호부(1)의 양 끝단에서 돌출부(11)의 원호상에 절곡저항부(3)가 형성되도록 하는데, 절곡저항부(3) 특유의 형상을 통해 보강재의 저항력을 높이면서 보강재 자체의 강도를 향상시켜 파단을 줄일 수 있도록 하고, 그러면서도 기존 원호의 보강재와 동일한 크기를 갖도록 하여 기능은 향상시키면서 보강재의 사용량 증가는 막을 수 있도록 하였다. 상기 콘크리트용 보강재는 단섬유상으로 가공된 강재인 강섬유로 형성될 수 있다.
상기 원호부(1)는 원호 형태의 돌출부(11)를 갖는 구성으로, 복수개의 돌출부(11)가 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 원호부(1)는 복수의 돌출부(11)를 통해 저항력을 높이도록 할 수 있으며, 원호부(1)의 양 끝단에는 절곡저항부(3)가 형성되어 원호의 형상을 그대로 유지하면서도 보강재의 저항력을 추가적으로 향상시키도록 할 수 있고, 보강재 자체의 강도 향상도 가능하도록 할 수 있다.
상기 돌출부(11)는 원호 형태로 돌출 형성되는 구성으로, 바람직하게는 일정 곡률반경 이상으로 형성되어 콘크리트의 균열시 보강재가 펼쳐지면서 소성에너지의 소산이 발생하여 추가적인 저항력을 발생시키도록 하고, 이를 통해 보강재의 파단을 줄이면서 콘크리트의 휨 성능을 향상시키도록 할 수 있다. 다만, 상기 돌출부(11)는 그 곡률반경(a)을 일정정도 이상 크게 할 경우 보강재 간의 뭉침이 발생하여 균일 분산성이 저하되고, 오히려 콘크리트의 품질을 저하시키게 된다. 또한, 상기 돌출부(11)의 곡률반경(a)이 너무 작을 경우에는 보강재의 펼침에 따른 소성에너지의 소산이 발생하지 못하고 보강재의 파단이 발생하게 된다. 따라서, 상기 돌출부(11)는 일정 범위의 곡률반경을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 일 예로 5mm 이상 20mm 이내의 곡률반경(a)을 갖도록 할 수 있다.
또한, 상기 돌출부(11)는 일측 및 타측으로 원호 형태가 번갈아 돌출되도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 제1,2,3돌출부(111,112,113)가 연결되어 일체로 형성되도록 할 수 있다. 이때, 상기 제1,3돌출부(111,113)는 동일한 방향으로 돌출되도록 형성되고, 상기 제2돌출부(112)는 제1,3돌출부(111,113) 사이를 연결하면서 반대 방향으로 돌출되어 형성되도록 할 수 있다. 콘크리트의 균열시 보강재는 콘크리트와의 부착력 및 마찰력에 의해 저항하게 되고, 앞서 설명한 바와 같이 보강재가 펼쳐지면서 발생하는 소성에너지의 소산에 의해 추가적인 저항력이 발생하게 된다. 따라서, 상기 돌출부(11)가 제1,2,3돌출부(111,112,113)를 통해 양측으로 번갈아 형성되도록 하여 마찰력 및 소성에너지의 소산 효과를 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 반대 방향으로 돌출되는 제1,2,3돌출부(111,112,113)가 각각 다양한 방향에서 발생하는 응력에 대해서 마찰력으로 저항할 수 있도록 하여 콘크리트가 균열되는 방향에 관계없이 저항력의 상승이 가능하도록 할 수 있다. 이를 통해, 콘크리트 내에 다양한 방향으로 투입되는 보강재를 통해서도 콘크리트의 균열에 대한 저항이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. 이때, 상기 제2돌출부(112)의 곡률반경(a'')는 제1,3돌출부(111,113)의 곡률반경(a')보다 크게 형성되도록 할 수 있으며, 이를 통해 제1,3돌출부(111,113)에 대하여 균형있는 저항력의 발생이 이루어지도록 할 수 있다.
상기 절곡저항부(3)는 원호부(1)의 양 끝단에 형성되어 추가적인 저항력을 발생시키는 구성으로, 상기 제1,3돌출부(111,113)의 끝단에 형성되도록 할 수 있다. 특히, 상기 절곡저항부(3)는 제1,3돌출부(111,113)의 원호 상의 끝 지점에 형성되어 추가적인 강섬유의 사용없이 추가적인 저항력을 발생시키도록 할 수 있고, 원호 상에서 절곡되는 지점을 형성하도록 한다. 상기 절곡저항부(3)는 제1,3돌출부(111,113)의 끝지점에서 하측 방향으로 절곡되어 형성되도록 할 수 있으며, 바람직하게는 하측으로 절곡되는 제1절곡부(31)와, 제1절곡부(31)에서 다시 반대 방향으로 절곡되어 연장되는 제2절곡부(33)를 포함하도록 할 수 있고, 제2절곡부(33)의 끝단은 제1,3돌출부(111,113)의 원래 원호의 끝단 위치와 동일한 지점에 위치하도록 할 수 있다. 다시 말해, 상기 절곡저항부(3)는 제1,3돌출부(111,113)의 종래 원호 형상을 그대로 유지하도록 하면서 절곡에 따른 저항력을 발생시키기 위해 원호의 끈 부분에만 제1절곡부(31) 및 제2절곡부(33)로 2회 절곡되는 지점을 형성하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 절곡저항부(3)는 보강재의 절곡을 통해 일정 각도를 형성하도록 하여 해당 각도를 유지하려는 힘을 발생시키도록 하고, 각도를 유지하려는 힘이 보강재의 저항력을 높이도록 할 수 있으며, 절곡된 지점을 통해 소성에너지의 소산도 더욱 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 상기 절곡저항부(3)는 제1,3돌출부(111,113)의 원호 형태가 그대로 유지된 상태에서 복수개의 절곡된 지점만을 형성하도록 하여 보강재의 펼침에 따른 소성에너지의 소산이 효과적으로 발생되도록 하면서도 절곡된 지점을 통해 추가적인 저항력의 발생이 이루어지도록 하고, 보강재 자체의 강도도 높여 파단의 발생 가능성을 더욱 줄이도록 할 수 있다. 또한, 절곡저항부(3)는 원호 형태를 그대로 유지함에 따라 추가적인 보강재의 사용없이도 저항력만의 향상이 이루어지도록 하여 보강재의 사용량도 절감하도록 할 수 있다.
또한, 상기 제1,2절곡부(31,33)는 동일한 길이를 갖도록 하여 균형있는 저항력을 발생시키도록 할 수 있으며, 제1,2절곡부(31,33)의 길이를 일정 범위 내로 형성하여 돌출부(11)에 의한 소성에너지의 소산이 그대로 이루어지면서도 절곡저항부(3)를 통한 저항력 및 강도의 보강이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. 상기 제1,2절곡부(31,33)의 길이(b)가 너무 길 경우 돌출부(11)에 의한 소성에너지의 소산 효과를 효과적으로 가질 수 없게 되고, 길이(b)가 너무 짧을 경우 저항력 및 강도 보강의 효과를 가질 수 없게 되는바, 상기 제1,2절곡부(31,33)의 길이(b)는 1.5 ~ 3mm 의 범위에서 형성되도록 할 수 있다. 또한, 상기 돌출부(11)와 연결되는 제1절곡부(31)의 시작점과, 제2절곡부(33)의 끝점을 연결하는 직선이 양측이 제2절곡부(33)를 연결하는 직선과 이루는 각도(c)가 너무 작은 경우에는 절곡저항부(3)의 길이가 길어져 돌출부(11)를 통한 소성에너지 소산 효과가 감소될 수 있으며, 각도(c)가 너무 큰 경우에는 절곡저항부(3)의 길이가 짧아져 저항 증가 효과를 제대로 가질 수 없게 된다. 따라서, 상기 절곡저항부(3)의 각도(c)를 일정 범위 내로 형성되도록 하여 저항력 향상의 효과와 소성에너지 소산의 효과도 적절하게 유지되도록 할 수 있으며, 바람직하게는 제1절곡부(31)의 시작점과 제2절곡부(33)의 끝점이 이루는 각도(c)를 40~50°로 설정하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트용 보강재를 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 콘크리트용 보강재는 일 실시예와 동일하게 원호부(1) 및 절곡저항부(3)를 포함하며, 다만 상기 원호부(1)의 돌출부(11)는 제2돌출부(112) 대신 직선연결부(13)에 의해 제1,3돌출부(111,113)가 연결되도록 한다. 다시 말해, 원호 형태로 돌출되는 돌출부(11)는 제1,3돌출부(111,113)가 동일한 방향으로 돌출되도록 하고, 제1,3돌출부(111,113)는 직선 형태로 형성되는 직선연결부(13)에 의해 연결되도록 한다. 따라서, 본 실시예에 따른 콘크리트용 보강재는 제1,3돌출부(111,113)를 통해 콘크리트의 균열시 소성에너지의 소산에 따른 추가적인 저항력을 발생시키도록 하면서, 제2돌출부(112)를 제거하여 전체적인 보강재의 높이를 줄일 수 있도록 한다. 일 실시예에 따른 보강재의 경우 제1,2,3돌출부(111,112,113)를 통해 효과적인 저항력의 추가가 이루어지도록 할 수 있으나, 제1,2,3돌출부(111,112,113)의 존재로 인해 전체적인 보강재의 높이가 높아지게 되고, 이에 따라 보강재의 뭉침 현상이 발생할 우려도 있다. 따라서, 본 실시예에서는 제2돌출부(112)만을 제거하여 뭉침 현상을 더욱 줄이면서도 추가적인 저항력을 가질 수 있도록 하였다. 또한, 상기 절곡저항부(3)는 일 실시예와 동일하게 제1,3돌출부(111,113)의 양 끝단에 형성되어 추가적인 저항력을 발생시키도록 한다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 3과 같이 제1,2,3돌출부(111,112,113)가 형성된 원호부(1) 및 절곡저항부(3)를 갖는 콘크리트용 보강재 30kg/m3 를 콘크리트에 혼입하고, 도 5에 도시된 바와 같이 재령 28일의 150 × 150 ×550mm 각주형 공시체(M)를 2개 제작하였으며, 이때 혼입된 콘크리트용 보강재의 제1,2절곡부(31,33)의 길이(a)는 각각 2mm, 제1절곡부(31)의 시점과 제2절곡부(33)의 종점이 이루는 각도(c)는 45°로 하였고, 제1,3돌출부(111,113)의 곡률반경(a')은 9mm, 제2돌출부(112)의 곡률반경(a'')은 15로 하였다.
<비교예 1>
도 2와 같이 반복적인 웨이브가 형성된 콘크리트용 보강재 30kg/m3 를 콘크리트에 혼입하고, 도 5에 도시된 바와 같이 재령 28일의 150 × 150 ×550mm 각주형 공시체(M)를 2개 제작하였으며, 이때 혼입된 콘크리트용 보강재의 웨이브에 대한 곡률반경은 1mm로 하였다.
<비교예 2>
실시예 1에서 절곡저항부(3)가 형성되지 않고, 제1,2,3돌출부(111,112,113) 만이 형성된 콘크리트용 보강재 30kg/m3 를 콘크리트에 혼입하고, 도 5에 도시된 바와 같이 재령 28일의 150 × 150 ×550mm 각주형 공시체(M)를 2개 제작하였으며, 이때 혼입된 콘크리트용 보강재의 제1,3돌출부(111,113)의 곡률반경은 실시예 1과 동일하도록 하였다.
<실험예 1>
1) 상기 실시예 1 및 비교예 1,2에서 제작된 각주형 공시체 2개씩(M)을 가지고 도 5에 도시된 바와 같이 250kN 용량의 변위제어 UTM(Shimadzu, Japan)을 이용하여 규정된 재하속도로 시험을 실시하였다.
2) ASTM C1609 및 JSCE SF-4에 따라 휨 시험을 실시하였으며, 본 실험에서는 0.1mm/min의 재하속도로 진행하다가 처짐 L/900 이후로 0.3mm/min의 재하속도 변경을 채택하여 실시하였고, JSCE SF-4에 따라 규정처짐(ℓ/150)까지의 휨강도를 산출하였다.
<수학식 1>
ft = Puℓ/bh2, fe = (Tb/δtb)·(ℓ/bh2)
수학식 1에서, ft는 휨강도(MPa), Pu는 최대하중(N), b, h는 시험편의 폭, 높이(mm)를 나타낸다.
구분 휨강도(%)
비교예 1 100
비교예 2 129
실시예 1 144
표 1은 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1에 대해 산출된 휨강도에 대한 비교예 1을 기준으로 한 비율을 나타낸 표로, 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 순으로 높은 휨강도를 보여 실시예 1이 가장 우수한 휨 성능을 갖는 것으로 평가될 수 있다. 따라서, 비교예 2와 같이 제1,2,3돌출부(111,112,113)를 형성하는 것만으로도 휨 성능을 향상시킬 수 있으나, 비교예 2에 절곡저항부(3)를 추가할 경우 실시예 1과 같이 휨 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 우수한 휨 성능을 갖는 절곡저항부(3)의 길이에 대한 조건을 찾기 위해 아래와 같이 휨 성능 실험을 실시하였다.
<실시예 2 내지 5>
1) 실시예 2는 실시예 1에서 제1,2절곡부(31,33)의 길이를 각각 0.5mm로 하였다.
2) 실시예 3은 실시예 1에서 제1,2절곡부(31,33)의 길이를 각각 1.5mm로 하였다.
3) 실시예 4는 실시예 1에서 제1,2절곡부(31,33)의 길이를 각각 3mm로 하였다.
4) 실시예 5는 실시예 1에서 제1,2절곡부(31,33)의 길이를 각각 4mm로 하였다.
<실험예 2>
상기 실험예 1과 동일한 방법으로 휨 성능 시험을 실시하였으며, 수학식 1을 이용하여 휨강도를 구하고 비교예 1에 대한 휨강도의 비율을 아래 표 2에 나타내었다.
구분 휨강도(%)
실시예 2 136
실시예 3 143
실시예 4 142
실시예 5 133
표 1 및 표 2에서 보는 바와 같이 실시예 1 내지 5의 휨강도를 비교했을 때 실시예 1이 가장 높은 휨강도를 나타냈으며, 특히 실시예 1,3,4의 경우 실시예 2, 5에 비해 높은 휨강도를 나타내는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 제1,2절곡부(31,33)의 길이가 1.5mm~3mm의 범위 내에 있을 때 그 밖의 범위보다 높은 휨 성능을 갖는 것으로 볼 수 있다.
또한, 우수한 휨 성능을 갖는 절곡저항부(3)의 각도에 대한 조건을 찾기 위해 아래와 같이 휨 성능 실험을 실시하였다.
<실시예 6 내지 9>
1) 실시예 6은 실시예 1에서 제1절곡부(31)의 시점과 제2절곡부(33)의 끝점이 이루는 각도(c)를 35°로 하였다.
2) 실시예 7은 실시예 1에서 제1절곡부(31)의 시점과 제2절곡부(33)의 끝점이 이루는 각도(c)를 40°로 하였다.
3) 실시예 8은 실시예 1에서 제1절곡부(31)의 시점과 제2절곡부(33)의 끝점이 이루는 각도(c)를 50°로 하였다.
4) 실시예 9는 실시예 1에서 제1절곡부(31)의 시점과 제2절곡부(33)의 끝점이 이루는 각도(c)를 55°로 하였다.
<실험예 3>
상기 실험예 1과 동일한 방법으로 휨 성능 시험을 실시하였으며, 수학식 1을 이용하여 휨강도를 구하고 비교예 1에 대한 휨강도의 비율을 아래 표 3에 나타내었다.
구분 휨강도(%)
실시예 6 138
실시예 7 143
실시예 8 144
실시예 9 138
표 1 및 표 3에서 보는 바와 같이 실시예 1, 6 내지 9의 휨강도를 비교했을 때 실시예 1이 가장 높은 휨강도를 나타냈으며, 특히 실시예 1,7,8의 경우 실시예 6, 9에 비해 높은 휨강도를 나타내는 것을 알 수 있다. 따라서, 제1절곡부(31)의 시점과 제2절곡부(33)의 끝점이 이루는 각도(c)가 40 ~ 50°의 범위 내에 있을 때 그 밖의 범위보다 높은 휨 성능을 갖는 것으로 볼 수 있다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 원호부 11: 돌출부
111: 제1돌출부 112: 제2돌출부
113: 제3돌출부 13: 직선연결부
3: 절곡저항부 31: 제1절곡부
33: 제2절곡부
a,a',a'': 곡률반경 b: 절곡저항부 길이
c: 절곡저항부 각도

Claims (7)

  1. 원호 형상으로 돌출되어 형성되는 돌출부가 복수개 연결되어 형성되는 원호부와, 상기 원호부의 양측 끝단에 형성되어 보강재의 저항력을 높이는 절곡저항부를 포함하고,
    상기 절곡저항부는 상기 돌출부의 원호 상에서 절곡되도록 형성되며, 그 시점과 종점을 연결하는 직선이 양측 절곡저항부의 종점을 연결하는 직선과 40~50°의 각도를 이루도록 형성되고,
    상기 절곡저항부는,
    상기 돌출부의 원호 방향을 따라 하측으로 절곡되는 제1절곡부와, 상기 제1절곡부의 끝단에서 제1절곡부와 반대 방향으로 절곡되는 제2절곡부를 포함하며,
    상기 제2절곡부의 끝단은 돌출부의 종래 원호 형태의 끝단과 일치하는 지점에 형성되도록 하고,
    상기 제1,2절곡부는 각각 1.5 ~ 3 mm의 동일한 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트용 보강재.
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