KR20010012298A - 구조형 부재의 수리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 손상된 파일의 수리를 목적으로 파일(12)과 같은 부하(負荷) 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법에 관한 것으로, 견고한 구조형 슬리브(17)를 파일(12) 주위에 고정하여 틈새공간(18)을 형성하도록 파일로부터 소정 간격을 유지시키는 단계, 틈새공간(18)을 팽창성 충전재(19)로 채우는 단계, 및 슬리브(17) 내에 인장 후프 응력 및 파일(12) 내에 대응하는 압축 후프 응력을 부여함으로써 파일(12)과 슬리브(17) 사이에 부하 전달을 제고시키기 위해 충전재(19)를 틈새공간(18) 내에서 응고시켜 팽창하도록 하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

Description

구조형 부재의 수리 방법 및 장치 {REPAIR OF STRUCTURAL MEMBERS}

돌제(突堤; jetty), 부두(wharf), 잔교(pier), 스틸재킷 플랫폼과 같은 해상 구조물, 및 유사한 구조체를 지지하는 데 사용되는 파일은 침식, 부식, 및 그와 관련된 화학적 또는 전기화학적 침식에 의해서, 그리고 선박 등으로부터의 충격에 의해 손상된다. 물 속, 특히 해수 중에 잠기는 파일은 일반적으로 조수 레벨(tide level) 사이의 파일 부분에서 가장 심하게 부식된다. 파일의 부식 부위는 주기적으로 수중에 잠겼다가 대기중에 노출됨으로써 파일의 다른 부분에 비해 가속적으로 부식된다. 돌제, 부두, 잔교, 교량, 해상 구조물 등의 구조상 보전은 파일의 손상으로 인해 실질적으로 못쓰게 될 수 있으므로, 실질적인 손상을 입은 파일은 모두 수리 또는 교체될 필요가 있다.

종래에는, 중공의 철제 튜브형 파일의 수리가 손상된 부위에 슬리브가 중첩되도록 슬리브 전체 또는 일부를 파일에 용접함으로써 이루어졌다.

하나의 완전한 슬리브는 두 개의 슬리브 절반을 파일에 길이방향 및 끝 부분 에지를 따라 용접하여 형성됨으로써 손상된 파일에 효과적으로 외피(外皮)를 추가할 수 있다. 그러나 파일에 대한 대부분의 손상은 최고 수위와 최저 수위 사이의 영역에서 발생되고, 슬리브 또는 부분적 슬리브의 수리는 적절한 수리가 이루어지도록 필요한 강도를 제공하기 위해 손상된 영역을 실질적으로 초과하여 연장되어야 하므로, 일반적으로 그러한 슬리브의 용접을 조수 영역(tidal zone) 또는 수중에서 실시할 필요가 있다. 그러한 용접은 상대적으로 많은 비용과 시간을 요하며 특수 장비가 필요할 수 있고, 실시된 용접은 높은 기술력으로 행해지지 않는 한 불완전할 수 있으므로 수리된 파일의 구조적 보전을 저해하게 된다.

오스트렐리아 특허 명세서 제59285/86호에 철제 슬리브를 사용하고 슬리브와의 공간을 그라우트(grout)로 채움으로써 콘크리트 파일을 수리하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 슬리브를 설치하기 전에 파일에서 손상된 콘크리트를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 명세서는 정사각형 파일에 관한 방법을 개시하고 있는데, 슬리브에는 슬리브의 일부로서 파일의 표면에 위치하는 내부적 일체형 금속 스페이서가 제공된다. 그러한 슬리브는 상대적으로 고가이며 각각의 상이한 파일의 형태, 형상 및 치수에 따라 주문 제작될 필요가 있다.

미국 특허 제4,306,821호에는 가요성 시트형 부재와 손상된 파일 사이의 공간에 보강 충전재(building filler)를 위치시킴으로써 구조형 파일을 원상복구하는 방법이 개시되어 있다. 상기 충전재는 손상된 파일에 보호성 및 구조형 코팅을 제공한다. 이 방법으로 수리된 파일의 강도는 바람직하게 에폭시계 재료인 충전재의 강도 및 파일과의 접착성 계면에만 좌우된다. 따라서 필요한 충전재의 양은 원하는 강도를 파일에 제공하는 데 필요한 양이다.

미국 특허 제4,697,649호에는 케이스 회전 구동기구에 의해 지면으로 구동되는 한쪽 끝에 나선형 나사산(thread)을 가지는 분할된 케이스를 제공함으로써 지상에 있는 손상된 포스트를 보강하는 방법이 개시되어 있다. 케이스와 포스트 사이의 고리(annulus)는 적합한 충전재로 채워진다. 그러나 이 시스템은 지상의 포스트용으로 설계된 것이며 수중 파일용은 아니다. 또한 상기 구동기구는 비교적 복잡하고 고가이며 수리비용을 상당히 추가시킨다.

미국 특허 제4,439,070호는 파일 주위에 가요성 재킷을 설치하고 파일과 재킷 사이에 형성된 환형 공간을 적절한 에폭시 수지 컴파운드로 채우는 수중 파일의 복구 방법에 관한 것이다. 상기 재킷과 파일 사이에 상측 및 하측 밀봉부가 제공되며 상기 재킷은 에폭시 수지를 주입하기 위한 입구 포트 및 환형 공간으로부터 물을 배출하기 위한 출구 포트를 가진다. 이 경우도 수리된 파일의 강도는 에폭시 수지의 강도와 양, 그리고 파일과의 접착성 계면에 좌우되며, 이 시스템은 폐쇄된 환형 공간을 형성하기 위한 양 끝에 형성된 밀봉부의 효과적인 기능에 의존한다. 이와 유사한 시스템이 스위스 특허 제573520호에 개시되어 있다.

본 발명은 구조형 부재의 수리에 관한 것으로, 특히 원위치에서 파일(pile)과 같은 구조체를 수리하는 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 파일과 같은 구조체의 수리를 행하는 것에 특히 관련하여 기술될 것이나, 본 발명은 스틸재킷 해상 구조물, 교량 등의 구조형 부재, 각종 형태의 튜브형 및 튜브형이 아닌 포스트(post), 칼럼(column), 폴(pole), 및 필러(pillar)를 포함하는 광범위한 구조형 부재의 관리, 보호, 및 수리에 널리 적용됨을 알게될 것이다.

본 발명은 특히 원통형 금속 파일에 관하여 또한 설명될 것이며 콘크리트 파일, 목제 파일 등을 포함하는 다른 형태의 구조체에도 적용될 수 있음을 알게될 것이다.

도 1은 돌제(突堤; jetty) 파일 및 본 발명에 따른 둘러싸는 수리용 슬리브(sleeve)의 부분 단면도이고,

도 2는 원통형, 튜브형 파일 및 본 발명의 일 실시예에 따른 둘러싸는 형태의 슬리브의 단면 평면도이고,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 둘러싸는 형태의 슬리브 하측단의 부분단면 입면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 슬리브의 다른 형태를 나타내는 개략적인 사시도이고,

도 5는 본 발명에 따른 슬리브 밀봉부의 다른 실시예를 예시하는 슬리브 파트의 사시도이고,

도 6은 목재 파일 및 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 둘러싸는 형태의 슬리브의 단면 평면도이다.

따라서 손상된 파일의 수리를 효율적이고도 유효하게 행할 수 있도록 하는 개선된 방법 및 장치를 제공하는 것이 소망된다.

또한 조수 영역 또는 수중 용접의 필요성을 배제하는 손상된 파일의 수리방법을 제공하는 것이 소망된다.

또한 다양한 적용에 사용될 수 있으며, 앞에서 언급한 다양한 파일, 칼럼, 포스트 등에 관하여 사용될 수 있는 손상된 파일의 수리의 실행 방법 및 장치를 제공하는 것이 소망된다.

또한 비교적 숙련되지 않은 작업자가 이용할 수 있는 파일 수리의 개선된 실행 방법 및 장치를 제공하는 것이 소망된다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 견고한 구조형 슬리브(sleeve)를 부하 지지부재(load bearing member)에 맞추어 끼우는 단계―여기서 슬리브는 부하 지지부재와의 사이에 틈새공간(interspace)을 제공하도록 부하 지지부재의 외측 치수보다 큰 내측 치수를 가짐―; 상기 부하 지지부재로부터 소정 간격을 유지하도록 상기 슬리브를 지지하는 단계; 상기 틈새공간을 팽창성 충전재(filler)로 채우는 단계; 및 상기 부하 지지부재 상에 압축력 및 상기 슬리브 상에 인장력(tensile force)을 생성하도록 상기 충전재를 응고 또는 경화하고 팽창시키는 단계를 포함하는, 파일과 같은 부하 지지부재의 구조적 강도(structural strength)를 증가시키는 방법이 제공된다.

상기 슬리브는 단일형 슬리브가 상기 부재에 체결될 수 있는 적용예에는 단일형 슬리브일 수 있다. 이와는 달리 상기 슬리브는 용접, 볼트 또는 다른 기계적 커넥터에 의해서, 또는 클리핑(clipping), 접착이나 화학적 본딩, 힌지(hinge) 수단, 또는 이들의 조합에 의해서 상호 연결되는 두 개 이상의 파트(part)로 형성될 수 있다.

상기 슬리브는 스페이싱 탭(spacing tab), 만입부(indentation) 또는 슬리브 재료의 다른 변형물, 슬리브의 내부 표면에 부착된 합성 플라스틱이나 고무 재료 등으로 형성된 스페이서를 포함하는 분리된 스페이서를 포함할 수 있는 스페이서 수단을 사용하여 상기 부하 지지부재로부터 소정 간격을 유지한다. 대안으로서, 스페이서 수단은 슬리브가 체결되기 전에 부하 지지부재에 부착되거나, 또는 부하 지지부재 상에 슬리브가 체결된 후 부하 지지부재와 슬리브 사이에 삽입될 수 있다.

한가지 배열에 있어서, 슬리브의 하측 에지와 부하 지지부재 사이에는 틈새공간을 밀봉하기 위해 밀봉부(seal)가 제공된다. 또한 상기 제1 밀봉부로부터 거리를 두고 바람직하게는 슬리브의 상측 에지에 제2 밀봉부가 제공될 수 있다. 상기 한 개 또는 복수의 밀봉부는 충전재가 응고되어 팽창되기 전에 슬리브와 부하 지지부재 사이의 공간 내에 팽창성 충전재를 유지시키는 역할을 한다. 슬리브가 두 개 이상의 파트로 구성되는 경우에 밀봉부는 또한 슬리브 파트를 함께 고정하는 수단에 따라 슬리브의 파트들 사이에도 사용될 수 있다.

상기 팽창성 충전재는 그라우트(grout)가 응고되어 경화되면 팽창하도록 팽창제(expansive agent)가 첨가되는 시멘트형(cementitious) 그라우트와 같은 그라우트를 포함할 수 있다. 팽창성 충전재는 경화되면 상기 부재에 대한 부하 작용(loading action)이 상기 부재와 슬리브 사이로 전달될 수 있도록 상기 부재 내에 압축 후프 응력 및 슬리브 내에 인장 후프 응력을 유발한다. 시멘트형 그라우트용으로 상기 팽창성 충전재는 칼슘-설포-알루미네이트(calcium-sulpho-aluminate) 또는 석회류 혼합물일 수 있다. 본 발명의 방법을 사용하여, 상기 부재와 슬리브 사이의 부하 전달은 그라우트에서 부재 계면으로, 그리고 그라우트에서 슬리브 계면을 가로지르는 마찰에 의해 주로 이루어진다.

본 발명은 또한 손상된 파일의 수리를 위한 장치 또는 부하 지지부재의 강도를 증가시키키 위한 장치로서, 상기 부재를 둘러싸기에 적합하도록 되어 있는 슬리브, 상기 부재로부터 상기 슬리브가 공간을 형성하도록 하는 수단, 및 상기 공간에 채워지고 응고 및 경화시에 팽창하여 슬리브에 포스트 텐션(post-tension)을 가하도록 하며 슬리브와 부재 사이에 견고한 게면을 형성하는 팽창성 충전재를 포함하는 장치를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 능동적이고도 견고하게 슬리브를 팽창성 충전재와 연결시키는 동시에 충전재를 부재와 연결시키기 위해 시어 키(shear key)가 제공된다. 상기 부재가 목제 파일(timber pile)인 경우에, 시어 키는 슬리브가 체결되기 전에 파일에 체결될 수 있다. 시어 키는 상기 부재에 고정되는 스터드(stud), 또는 코치 볼트(coach bolt)를 포함하는 볼트 등을 포함할 수 있다. 상기 슬리브 자체는 또한 볼트, 펀치 또는 프레스된 슬리브의 변형, 용접된 핀 등을 포함하는 임의의 적합한 수단에 의해 형성되며 내향하여 연장되는 시어 키를 가질 수 있다. 시어 키는 또한 스페이서 수단의 전부 또는 일부를 구성하도록 예비성형(preform)될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 손상된 부분을 가지는 파일과 같이 대체로 튜브형 또는 원통형인 구조형 부재를 수리하는 방법에 있어서, 구조형 부재 주위로 슬리브―여기서 슬리브는 상기 부재 상의 손상된 영역을 양 방향으로 초과하여 연장되는 축방향 길이를 가지며 상기 부재의 외경보다 큰 내경을 가짐―를 고정하는 단계; 상기 슬리브 수단이 상기 부재로부터 거리를 둠으로써 양자 사이에 대체로 환형인 공간을 형성하도록 하는 스페이서 수단을 제공하는 단계; 상기 환형 공간을 팽창성 그라우트로 충전하는 단계; 및 상기 그라우트를 틈새공간 내에서 응고 또는 경화시킴으로써 상기 슬리브에 인장력을 형성하고 상기 부재에 압축력을 가하며, 이로써 응고된 그라우트가 주로 부재/그라우트/슬리브의 계면들을 가로지르는 마찰에 의해 상기 부재와 슬리브 사이의 부하 전달을 용이하게 하는 단계를 포함하는 구조형 부재의 수리 방법이 제공된다.

본 발명을 보다 용이하게 이해되도록 하기 위해 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도면을 참조하면, 도 1 내지 도 5에 예시된 실시예는 특히 돌제(突堤) 등에 사용되는 원통형, 튜브형 파일(12)의 수리용으로 설계된 것이다. 도 1은 해수 환경에서 파일(12)에 의해 지지되는 돌제 상부구조물(14)을 예시한다. 해수(15)는 장기간에 걸쳐 파일(12) 상의 대체로 조수범위(tidal limit)에 해당하는 부분에서 파일(12)에 부식에 의한 손상(16)을 야기시켜 왔다.

상기 파일(12) 전체를 적절히 수리하고 원상복구하고 또한 부식에 대한 보호책을 마련하기 위해서는 상기 파일(12)에 슬리브(sleeve; 17)를 고정하여 슬리브가 파일(12)에 걸리는 부하(負荷)의 적어도 일부를 분담할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 본 발명에 따르면, 파일(12) 주위로 슬리브(17)를 설치하되 슬리브(17)가 대체로 환형 공간(18)을 형성하도록 파일로부터 간격을 유지시킴으로써 수리가 이루어진다. 다음에, 상기 공간(18)은 응고되면 팽창하는 팽창성(expansive) 그라우트(grout; 19)로 충전됨으로써 슬리브(17)에 장력이 가해지고 파일(12)과 슬리브(17) 사이에 실질적으로 견고한 계면(interface)이 형성된다.

상기 그라우트가 응고 전에 상기 환형 공간(18) 내에 유지되도록 하기 위해서 슬리브와 파일(12) 사이로 연장되도록 슬리브(17)의 적어도 하측 에지 둘레에 밀봉부(21)가 제공된다. 도 1에 예시된 밀봉부는 분리된 단부(端部)가 링 또는 파일을 체결하도록 간격을 둘 수 있는 위치에서 분리된 가요성 변형가능 고무 링으로 형성된다. 그러나 상기 밀봉부(21)는 임의의 적합한 수단 또는 합성 플라스틱 재료, 매스틱(mastic) 등을 포함하는 재료로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 초기의 응고 및 팽창이 이루어지는 동안 그라우트를 상기 환형 공간 내에 유지하도록 환형 공간(18)의 상단에 제2 밀봉부(22)가 제공된다. 그러한 밀봉부(22)는 그라우트가 환형 공간(18) 내부로 채워지고 모든 물과 공기가 밀려나간 후 소정 위치에 설치되는데, 그렇지 않으면 물과 공기가 빠져나갈 수 있도록 하는 조치가 필요하기 때문이다.

2개 이상의 부품으로 형성될 수 있는 상기 슬리브(17)는 조립시에 파일에 가해지는 부하의 적어도 일부를 분담할 수 있는 부하지지부재(load bearing member)임을 알 것이다. 또한, 상기 팽창성 그라우트는 응고되면 파일과 슬리브 사이에 부하 전달(load transfer)을 용이하게 하는 재료로 이루어져야 한다. 본 발명에서 사용되는 바람직한 그라우트는 팽창제로서 칼슘-설포-알루미네이트 포뮬레이션을 가지는 시멘트형(cementitious) 그라우트 혼합물이다. 그러한 포뮬레이션은 그라우트가 경화되는 초기응고기간(initial setting peeriod)을 가진다. 이 기간에 다음으로 그라우트가 팽창하여 슬리브(17)에 인장 후프 응력(tensile hoop stress) 및 파일(12)에 압축 후프 응력(compressive hoop stress)를 초래하는 방사상 초기응력(pre-stress force)을 생성하는 경화기간이 이어진다. 12MPa 이상의 초기응력을 얻을 수 있다. 또한 슬리브(17)의 내부 표면을 거칠게 함으로써 그라우트와 슬리브 사이의 미끄러짐에 대한 높은 저항을 얻을 수 있다. 표면조도는 머시닝(machining), 스탬핑(stamping), 숏 블라스트(shot blasting) 등을 포함하는 임의의 적합한 수단에 의해 증가될 수 있다.

도 2를 참조하면, 슬리브(17)가 축방향으로 연장되는 2열을 이루는 볼트(24)―여기서 볼트들은 대향하는 슬리브 절반의 나사 홀(26) 또는 캡티브 너트(captive nut)를 체결함―로써 결합되는 두 파트(17a, 17b)으로 형성되는 것이 예시되어 있다. 슬리브(17)는 파일(12) 주위에 조립되며 일련의 내부 변형가능 고무 스페이서(27)―여기서 고무 스페이서는 접착제 또는 기계적 고정방법에 의해 슬리브의 상기 두 파트(17a, 17b) 각각의 내부표면에 고정됨―에 의해 소정 간격으로 떨어진다. 스페이스(27)는 슬리브 두 파트의 길이 방향으로 여러 지점에 제공됨으로써, 도시된 바와 같이 슬리브 파트들이 결합될 때, 슬리브(17)와 파일(12) 사이에 대체로 환형 공간(18)이 존재하도록 슬리브(17)를 파일(12) 상 중심이 잡히도록 작용한다. 이 공간은 다음에 응고되면 팽창하여 슬리브(17) 내에 인장응력 및 파일(12) 내에 압축응력을 생성하는 전술한 팽창성 그라우트 혼합물로 채워지며, 여기서 그라우트는 파일과 슬리브 사이에 부하 전달을 용이하게 하는 재료로 만들어 진다.

도 3을 참조하면, 다른 형태의 스페이서(28)로서, 스프링강 등과 같은 가요성 재료로 만들어지는 부분 원통형 링(28)을 포함하며 파일(12) 둘레에 조여질 수 있는 스페이서가 예시되어 있다. 상기 링(28)은 다수의 종속적이며 내향하여 연장되는 레그(leg; 29)를 가지는데, 이들 레그의 내측 에지는 링(28)의 본체가 파일로부터 소정 간격을 유지하도록 파일의 표면에 체결되기에 적합하게 되어 있다. 상기 링(28)은 슬리브(17)의 하단부 위에 체결됨으로써 슬리브(17)가 파일(12)로부터 균등한 간격을 이루도록 상기 하단부를 지지한다.

도 3은 또한 고무, 합성 플라스틱 재료, 섬유 등과 같은 가요성 재료로 만들어지는 하나 이상의 포켓(31)으로 형성되는 하측 밀봉부(21)를 예시한다. 상기 포켓(31)은 상단부가 개방되어 있고 접합 또는 다른 적합한 고정수단에 의해 슬리브(17)의 하측 에지부에 고정된다.

사용중에, 팽창성 그라우트(19)가 상단부로부터 환형 공간(18) 속으로 도입되면, 상기 그라우트는 포켓(31)을 채우고 포켓의 내부 표면(32)을 파일(12)의 외부 표면에 대해 맞닿아 밀봉되도록 한다. 그라우트 처리된 포켓(31)은 이와 같이 팽창성 그라우트(19)가 하향하여 환형 공간(18)을 빠져나가는 것을 방지하는 밀봉부를 형성한다. 슬리브(17)가 도 2에 나타낸 바와 같이 두 개 이상의 상호 연결된 부분 원형부로 형성될 때 포켓(31)은 각각의 슬리브부 상에 형성되고 슬리부부들이 상호 연결될 때 엔드포켓(end pocket)들이 서로 접하는 것을 이해할 것이다.

도 4를 참조하면, 슬리브(17)의 변형된 형태가 예시되어 있다. 슬리브(17)가 리벳(rivet; 34), 용접 또는 다른 적합한 고정수단에 의해 슬리브 파트에 고정되어 있는 연속형 힌지(33)로써 결합되는 두 파트(17a, 17b)로 형성된다. 본 실시예의 슬리브(17)는 힌지 축을 중심으로 슬리브 파트를 열었다가 닫고 두 파트를 고정 볼트(24)를 사용하여 고정함으로써 파일(12) 상에 체결될 수 있다. 슬리브(17)를 파일(12)로부터 공간을 이루도록 적절한 스페이서(27)가 제공되며 그 공간이 팽창성 충전재, 바람직하게는 응고되면 그라우트를 팽창시키는 팽창제를 함유하는 전술한 시멘트형 그라우트로 채워질 수 있도록 밀봉부(21)가 환형 공간(18)의 하단부에 형성된다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 예시되어 있는데, 여기서 슬리브 파트(17a)는 자신의 하단부에 액티브 밀봉부(21)를 구비한다. 상기 밀봉부(21)는 접착제로 접합되거나 고정수단(37)에 의해 슬리브 파트(17a)의 내부 표면에 부착되고 대체로 환상면 형상(toroidal shape)의 자루 구조체 즉 블래더(bladder; 36)를 포함한다. 상기 자루 구조체 즉 블래더(36)는 가요성을 가지며 따라서 슬리브 파트(17a)가 삽입될 파일(12)의 표면 형상에 합치될 수 있다.

그라우트 라인(38)은 슬리브 파트(17a)의 상단에서 자루 구조체(36)까지 연장되며 이를 통해 자루 구조체(36)가 그라우트로 충전되도록 되어 있다. 사용중에, 상기 슬리브(17a)는 파일(12)을 중심으로 대응하는 슬리브(도시되지 않음)와 결합되는데, 두 파트는 홀(25)을 관통하는 볼트에 의해 함께 고정된다. 그라우트는 상기 그라우트 라인(38)의 개구부(39)를 통해 도입되어 파일에 대해 밀착 밀봉부를 형성하는 자루 구조체(36)를 채운다. 슬리브 파트들이 조립될 때 협동하는 슬리브 파트의 자루 구조체의 인접 단부가 서로 접하고 자루 구조체(36) 각각이 그라우트 재료로 충전된다.

그라우트가 응고될 때까지 환형 공간(18) 내에 팽창성 그라우트를 지지하기 위해 임의의 적합한 밀봉부가 환형 공간(18)의 하단부에 제공될 수 있음을 알 수 있다. 그러한 밀봉부는 합성 플라스틱 재료 또는 발포 플라스틱 재료를 포함하는 임의의 적합한 재료, 또는 용접에 의해 형성될 수 있다. 마찬가지로 환형 내부공간(18)의 상단부는 용접(철제 파일(12)일 경우) 또는 다른 밀봉수단에 의해 밀봉될 수 있다.

또한 본 발명의 특징은 원형이 아닌 단면을 가진 파일 또는 다른 구조체에 적용될 수 있음을 알 수 있다. 이 경우에, 원할 경우 슬리브(17)의 형상은 구조형 부재의 형상에 대응하면서 양 부재 사이로 팽창성 충전재가 도입될 수 있는 공간을 제공하도록 만들어질 수 있다.

도 6을 참조하면, 도시된 슬리브(17)는 손상된 목제 파일(12)을 수리하는 데 사용된다. 이 실시예에서, 파일(12) 내에 시어 키(shear key; 42)가 박혀서 대체로 환형인 틈새공간(18) 속으로 연장된다. 원할 경우, 슬리브 파트(17a, 17b)는 또한 내부적으로 연장되는 시어 키 구성물(43)로 형성될 수 있다. 그와 같은 키(42, 43)는 도 1 내지 도 5의 실시예에서 사용될 수 있음을 알 수 있다.

슬리브(17)는 변형가능한 스페이서(27)에 의해 파일(12)로부터 간격을 두게되고, 틈새공간의 하단부를 밀봉하기 위해 도 5에 도시된 것과 유사한 밀봉부가 사용된다.

충전재(19)는 틈새공간(18)의 상단부를 통해 틈새공간(18) 속으로 도입된다. 충전재(19)를 하단부까지 확실히 공급하기 위해 틈새공간의 하단부까지 연장될 수 있는 복수의 튜브 또는 파이프를 통해 충전재가 도입될 수 있다. 틈새공간(18) 내의 모든 물 또는 공기는 충전재(19)가 공급되면 충전재에 의해 치환된다. 충전이 완료되면 응고 또는 경화가 진행되는 동안 충전재를 유지하도록 틈새공간은 상단부가 밀봉될 수 있다.

충전재는 5분 내지 12시간과 같은 시간에 걸쳐 경화 또는 응고되면 슬리브 내에 인장 후프 응력 및 구조형 부재 내에 대응하는 압축 응력을 발생한다. 이들 응력은 틈새공간을 가로지르는 마찰에 의해 일차적으로 이루어지는 부재와 슬리브 사이의 부하 전달을 향상시킨다.

이상과 같이 기술된 어느 하나의 실시예와 관련하여 설명된 특징은 다른 실시예에서 사용될 수 있음을 알 것이다.

청구의 범위를 포함하여 본 명세서의 목적으로 사용된 "이루어지는(comprising)"이라는 용어는 "포함하는(including)"이라는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

1. 견고한 구조형 슬리브(structural sleeve)를 부하 지지부재(load bearing member)에 맞추어 끼우는 단계;

   상기 부하 지지부재로부터 소정 간격을 유지하도록 상기 슬리브를 지지하는 단계;

   상기 틈새공간을 팽창성 충전재(filler)로 채우는 단계; 및

   적어도 상기 부하 지지부재 상에 반경방향 힘 및 상기 슬리브 내에 인장 후프 응력(tensile hoop stress)을 생성하도록 상기 충전재를 응고 또는 경화시키는 단계

   를 포함하고,

   상기 슬리브는 부하 지지부재와의 사이에 틈새공간을 제공하도록 부하 지지부재의 외측 치수보다 큰 내측 치수를 가지는

   부하 지지부재의 구조적 강도(structural strength)를 증가시키는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 부하 지지부재를 중심으로 상기 슬리브를 형성하기 위해 두 개 이상의 파트(part)를 함께 고정하는 단계를 포함하는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 슬리브가 볼트에 의해 길이방향으로 함께 고정되는 두 파트로 형성되는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬리브를 상기 부하 지지부재로부터 균등하게 소정 간격을 유지하도록 스페이서(spacer)를 제공하는 단계를 포함하는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 틈새공간을 하단부에서 밀봉하는 단계를 포함하는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 틈새공간을 상단부에서 밀봉하는 단계를 포함하는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 틈새공간을 팽창성 충전재로 채우는 단계가 칼슘-설포-알루미네이트(calcium-sulpho-aluminate) 구조체로 이루어진 팽창제를 함유하는 시멘트형 그라우트(cementitious grout)로 상기 틈새공간을 채우는 단계를 포함하는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 충전재 속으로 키를 삽입하기 위해 상기 부하 지지부재 및 슬리브 중 어느 하나 또는 둘 모두에 시어 키(shear key)를 제공하는 단계를 포함하는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법을 실행하기 위한 장치에 있어서,

   부하 지지부재를 중심으로 고정되기에 적합하도록 되어 있는 하나 또는 둘 이상의 긴 섹션으로 형성된 견고한 구조형 슬리브,

   상기 슬리브와 부하 지지부재 사이에 틈새공간을 형성하도록 상기 슬리브가 부하 지지부재로부터 소정 간격을 유지하기에 적합도록 되어 있는 복수의 스페이서,

   상기 틈새공간의 하단부 주위에 형성되는 밀봉부(seal), 및

   상기 틈새공간을 채우고 응고 또는 경화되면 상기 부하 지지부재 내에 압축 후프 응력 및 상기 슬리브 내에 인장 후프 응력을 형성하도록 상기 부하 지지부재 및 슬리브 상에 적어도 반경방향 압축력을 생성하기 위한 팽창성 충전재

   를 포함하는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법을 실행하는 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 슬리브가 볼트에 의해 함께 연결되기에 적합하도록 되어 있는 두 파트로 형성되는 부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법을 실행하는 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 밀봉부는 상기 슬리브 파트 각각의 하단부에 부착되어 상기 충전재로 채워지기에 적합하도록 되어 있는 하나 이상의 가요성 자루형 부분 환상면 블래더(bladder)를 포함하고, 상기 블래더 각각은 상기 슬리브 파트 각각의 상단부로부터 연장되는 충전 라인 또는 충전 튜브를 가지는

    부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법을 실행하는 장치.
12. 제9항에 있어서,

    상기 슬리브가 한쪽의 길이방향 에지를 따라 함께 힌지 결합되고 다른 쪽 길이방향 에지를 따라 함께 고정되기에 적합하도록 되어 있는 두 개의 파트로 형성되는

    부하 지지부재의 구조적 강도를 증가시키는 방법을 실행하는 장치.
13. 손상된 부분을 가지는 파일과 같은 구조형 부재를 수리하는 방법에 있어서,

    구조형 부재 주위로 슬리브―여기서 슬리브는 상기 손상된 부분을 양 방향으로 초과하여 연장되는 축방향 길이를 가지며 상기 구조형 부재의 외측 치수보다 큰 내측 치수를 가짐―를 고정하는 단계;

    상기 슬리브가 틈새공간을 형성하도록 상기 구조형 부재로부터 소정 간격을 유지하도록 스페이서를 제공하는 단계;

    상기 틈새공간의 하단부를 밀봉하는 단계;

    상기 틈새공간의 상단부를 통해 팽창성 충전재를 도입함으로써 틈새공간 내의 모든 물 또는 공기를 배제시키도록 팽창성 충전재로 틈새공간을 채우는 단계; 및

    상기 구조형 부재 내에 압축 후프 응력 및 상기 슬리브 내에 인장 후프 응력을 형성하는 것과 같이 상기 슬리브에 장력을 가하고 상기 구조형 부재에 압축력을 가함으로써 상기 충전재가 그라우트로부터 구조형 부재 및 슬리브 계면을 가로지르는 마찰에 의해 부하 전달을 용이하게 하도록 상기 충전재를 틈새공간 내에서 응고 또는 경화시키는 단계

    를 포함하는 구조형 부재의 수리 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 팽창성 충전재가 칼슘-설포-알루미네이트 구조체 또는 석회(lime)류 팽창제를 함유하는 시멘트형 그라우트인

    구조형 부재의 수리 방법.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,

    상기 틈새공간의 하단부가 가요성 자루형 블래더―여기서 자루형 블래더는 상기 슬리브의 하단부에 부착되고 팽창시 구조형 부재에 대해 밀봉하여 상기 충전재를 상기 틈새공간 내에 유지시키기에 적합하도록 되어 있음―에 의해 밀봉되는

    구조형 부재의 수리 방법.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서,

    상기 틈새공간의 하단부가 복수의 포켓 밀봉부(pocket seal)―여기서 포켓 밀봉부는 상기 슬리브의 하단에 부착되고, 틈새공간 속으로 도입되는 충전재를 수용하기 위해 포켓 밀봉부의 상단부는 개방되어 있으며, 상기 충전재는 내측 에지를 상기 구조형 부재에 대해 체결되어 밀봉시키도록 상기 포켓에 채워짐―에 의해 밀봉되는

    구조형 부재의 수리 방법.