KR20020040655A - 프리스트레스 콘크리트 구조부재의 보강재 정착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조부재의 보수·보강을 위하여 콘크리트 구조부재에 보강재를 정착하는 보강재 정착장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 보강재 정착장치는, 콘크리트 구조부재(100)의 측면에 형성된 관통공(101)에 삽입된 지지봉(120)과, 콘크리트 구조부재(100) 하면에 부착된 보강재(110)와 이격된 상태로 지지봉(120)에 의해 고정적으로 지지된 브래킷(130)과, 보강재(110)와 브래킷(130) 사이에 설치되어 보강재(110)와 접촉하는 가압판(141)과, 브래킷(110)에 나사결합된 조임나사(142)를 포함한다. 가압판(141)은 조임나사(142)가 조여짐에 따라 보강재(110) 방향으로 이동함으로써 상기 보강재(110)를 가압한다. 이와 같은 보강재 정착장치에 의하면, 가압판(141)에 의하여 보강재(110)를 수직하게 가압하므로 정착길이가 부족하더라도 충분한 정착력을 확보할 수 있으며, 정착장치의 설치를 위한 관통공(101)으로서 콘크리트 구조부재(100)의 운반용 구멍을 사용함으로써 콘크리트 구조부재(100)의 손상을 방지할 수 있다.

Description

프리스트레스 콘크리트 구조부재의 보강재 정착장치{Apparatus For Fixing Stiffening Member On Pre-stress Concrete Structure}

본 발명은 프리스트레스 콘크리트 구조부재의 보수·보강을 위한 보강재를 정착하는 정착장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 교량의 콘크리트 보 부재 등과 같은 구조부재에 발생된 균열 등의 손상을 보수하거나 콘크리트 구조부재의 강성을 보강하기 위하여 보강재를 정착할 때, 정착길이가 부족하더라도 충분한 정착력을 확보할 수 있으며 콘크리트 구조부재의 손상을 방지할 수 있는 정착장치에 관한 것이다.

통상적으로, 교량의 상판을 지지하는 주형 등으로 사용되는 콘크리트 구조부재는 설치된 후 오랜 시간이 경과하여 강성이 저하되거나, 콘크리트 구조부재 자체의 하중이나 차량에 의한 하중이 작용하게 되어 과도한 휨 또는 처짐이 발생하게 되면, 이러한 휨 또는 처짐에 의하여 콘크리트 보의 인장측에 극한강도 이상의 휨인장력이 작용하게 되어 휨인장균열이 발생하게 된다.

따라서, 이와 같이 콘크리트 구조부재의 강성 저하 또는 손상으로 인하여 교량의 붕괴 사고 등이 발생하는 것을 예방하기 위하여, 강판이나, 탄소섬유, 유리섬유(glass fiber), 보론섬유(boron fiber), 케블러섬유(keveler fiber), 아라미드섬유(aramid fiber)와 같은 특수섬유로 이루어진 보강재를 프라이머, 에폭시 등을 이용하여 콘크리트 보의 표면에 접착함으로써 콘크리트 구조부재를 보수·보강하는 방법이 널리 사용되고 있다.

이러한 접착식 보수·보강 방법에서 보강재가 재료의 강도를 발휘하기 위해서는 충분한 정착력을 확보하여야 하며, 정착력의 확보를 위해서는 보강재의 정착길이를 충분하게 확보하여야 한다.

접착식 보수·보강 방법에서 보강재를 정착하는 방법으로는 콘크리트 구조부재의 길이방향으로의 정착길이를 충분히 확보할 수 있을 때 사용하는 부착식 정착방법과, 정착길이의 확보가 어려운 경우에 사용하는 기계식 정착방법이 있다.

부착식 정착방법은 별도의 추가적인 공정 없이 프라이머, 에폭시 등을 이용하여 보강재를 직접 콘크리트 구조부재의 표면에 부착하는 것으로 보강재의 정착을 완료하는 방법으로서, 보강재의 부착을 위한 공간상의 제약이 없는 경우에는 이러한 부착식 정착방법이 경제적이다. 그러나, 기설된 교량의 콘크리트 보 등과 같이 이미 설치되어 있는 콘크리트 구조부재에서는 보강재의 부착을 위한 충분한 정착길이를 확보하기 어렵다. 이와 같이 보강재의 정착길이가 부족한 경우에, 보강재는 재료의 파단 이전에 정착파괴에 의하여 콘크리트 구조부재에서 분리되므로 취성파괴의 양상을 보이게 된다. 따라서, 보강재를 가압함으로써 정착길이가 부족한 경우에도 충분한 정착력을 확보할 수 있는 여러 가지의 기계식 정착방법이 사용되고 있다.

도 1 내지 도 4에는 종래의 기계식 정착방법의 여러 가지 예들이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 정착방법은, 콘크리트 구조부재(10)의 보강재(11)를 부착한 후, 앵커볼트(12)를 콘크리트 구조부재(10)에 체결함으로써 보강재(11)를 정착하는 방법이다. 또한, 도 2에 도시된 정착방법은, 콘크리트 구조부재(20)에 다수의 에폭시 주입구(22)를 형성하고, 이 에폭시 주입구(22)에 에폭시를 주입함으로써 에폭시의 전단강도에 의하여 보강재(22)를 정착하는 방법이다. 한편, 도 3에 도시된 정착방법은, 콘크리트 구조부재(10)의 표면에 다수의 홈(32)을 형성하고, 이 홈(32)에 보강재(11)의 일부를 삽입함으로써 보강재(22)를 정착하는 방법이다. 마지막으로, 도 4에 도시된 정착방법은, 콘크리트 구조부재(40)의 표면에 폭방향으로 반원형 또는 "V"자 형의 요홈(42)을 형성하고, 이 요홈(42)을 덮도록 보강재(41)를 부착한 후에, 요홈(42) 상에 환봉(43)을 안착시킨 상태에서 앵커볼트 등을 이용하여 콘크리트 구조부재(10)에 체결함으로써, 환봉(43)에 의해 보강재(41)를 압착하여 정착하는 방법이다.

그런데, 이상과 같은 종래의 기계식 정착방법에 의하면, 콘크리트 구조부재의 보강재와의 접합면에 앵커볼트를 체결하거나 홈 등을 가공하여야 하므로, 콘크리트 구조부재가 손상되어 그 내구성이 저하되며, 공사기간 및 공사비용이 증가하게 되며, 시공 상의 불량을 유발하는 등의 문제가 있다.

또한, 종래의 기계식 정착방법에 의하면, 콘크리트 구조부재의 앵커볼트 체결부위, 에폭시 주입구와 홈의 형성부위, 요홈과 환봉의 접촉부위 등에서 국부적인 응력집중이 발생하게 되며, 크리프(creep)에 의하여 보강재의 정착이 느슨하게 풀리는 현상이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보강재를 정착하여 콘크리트 구조부재를 보수·보강할 때, 보강재의 정착길이가 부족한 경우에도 충분한 정착력을 확보할 수 있으며, 콘크리트 부재의 손상 없이 보강재를 정착할 수 있는 보강재 정착장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 보강재 정착방법의 일례를 나타낸 콘크리트 구조부재의 측단면도.

도 2는 종래의 보강재 정착방법의 다른 예를 나타낸 콘크리트 구조부재의 측단면도.

도 3은 종래의 보강재 정착방법의 또 다른 예를 나타낸 콘크리트 구조부재의 측단면도.

도 4는 종래의 보강재 정착방법의 또 다른 예를 나타낸 콘크리트 구조부재의사시도.

도 5는 본 발명에 따른 보강재 정착장치를 나타낸 사시도.

도 6은 도 5의 보강재 정착장치의 정단면도.

도 7은 도 5의 보강재 정착장치의 측단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 콘크리트 구조부재101 : 관통공

110 : 보강재120 : 지지봉

130 : 브래킷140 : 가압유닛

141 : 가압판142 : 조임나사

143 : 가압판 지지부재

상기와 같은 본 발명의 목적은, 폭방향으로 관통 형성된 관통공을 갖는 콘크리트 구조부재를 보수·보강하기 위하여 상기 콘크리트 구조부재의 일면에 부착된 보강재를 정착하는 보강재 정착장치에 있어서, 상기 관통공에 삽입된 지지봉과; 상기 보강재와 이격된 상태로 상기 지지봉에 의해 고정적으로 지지된 브래킷과; 상기 브래킷과 상기 보강재 사이에 설치되어 상기 보강재를 상기 콘크리트 구조부재 방향으로 수직하게 가압하는 가압유닛을 포함하는 보강재 정착장치를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 가압유닛은, 상기 보강재와 접촉된 가압판과, 상기 브래킷에 나사결합된 조임나사를 포함하며, 상기 가압판은 상기 조임나사가 조여짐에 따라 상기 보강재 방향으로 이동함으로써 상기 보강재를 가압한다. 한편, 상기 가압유닛은, 상기 가압판과 상기 조임나사 사이에 개재된 가압판 지지부재를 더 포함할 수도 있다.

상기 가압판의 상기 보강재와의 접촉면에는 마찰력의 증대를 위하여 다수의 돌기가 돌출 형성된 것이 바람직하며, 상기 보강재는 응력집중을 완화시키기 위하여 상기 가압판과 접촉되는 부분의 두께가 그 외의 부분에 비하여 더 두껍게 형성된 것이 바람직하다. 또한, 콘크리트 구조부재의 손상을 막기 위하여 상기 관통공은 상기 콘크리트 구조부재의 운반용 구멍인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 보강재로는, 강판, 탄소섬유, 유리섬유, 보론섬유, 케블러섬유, 아라미드섬유 중의 하나를 사용할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보강재 정착장치는, 크게 콘크리트 구조부재(100)의 측면에 관통 형성된 관통공(101)에 삽입되는 지지봉(120)과, 이 지지봉(120)에 의하여 콘크리트 구조부재(100) 하면에 부착된 보강재(110)와 소정 간격만큼 이격된 상태로 고정적으로 지지된 브래킷(130)과, 보강재(110)와 브래킷(130) 사이에 설치되어 보강재(110)를 콘크리트 구조부재(100) 방향으로 가압하여 정착하는 가압유닛(140)으로 이루어진다.

콘크리트 구조부재(100)의 관통공(101)으로는, 콘크리트 구조부재(100)의 최초 성형 시에 형성된 운반용 구멍을 이용하는 것이 바람직하나, 정착장치의 설치시에 별도로 콘크리트 구조부재(100) 측면에 별도로 형성하는 것도 가능하다.

브래킷(130)은 한 쌍의 수직판(131)과 수평판(132)을 가지는 "ㄷ"자 형상으로 이루어진다. 수직판(131)은 콘크리트 구조부재(100)의 관통공(101)에 삽입된 지지봉(120)의 양단에 결합된다. 수직판(131)이 지지봉(120)의 양단에 결합된 상태에서, 수평판(132)은 보강재(110)와 평행하게 소정 간격만큼 이격된다.

가압유닛(140)은, 보강재(110)의 표면에 직접 접촉하는 가압판(141)과, 브래킷(130)의 수평판(132)에 나사결합되어 가압판(141)을 보강재(110) 표면과 수직한 방향으로 승강시키는 조임나사(142)로 이루어진다. 한편, 가압판(141) 하부에는 I-형강으로 된 가압판 지지부재(143)가 설치되며, 조임나사(142)의 선단은 이 가압판 지지부재(143)와 접촉하게 된다. 이렇게, 가압판(141)과 조임나사(142) 사이에 가압판 지지부재(143)를 개재함으로써, 조임나사(142)의 길이를 짧게 할 수 있다.

한편, 가압판(141)은 강재(鋼材)로 이루어지며, 보강재(110)와 접촉하는 상면에는 물결모양의 요철형상을 이루도록 다수의 돌기(141a)가 형성되어 있다. 이와 같이, 가압판(141)의 상면에 돌기(141a)를 형성함으로써, 가압판(141)과 보강재(110)와의 마찰력이 증대되어 보강재(110)의 정착을 보다 확실하게 할 수 있다.

이상과 같이 구성된 보강재 정착장치에 의하여 보강재(110)를 콘크리트 구조부재(100)에 정착하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 보수 또는 보강을 원하는 콘크리트 부재(100)의 하면에 프라이머, 에폭시 등을 이용하여 보강재(110)를 부착한 상태에서, 콘크리트 구조부재(100)의 운반용 구멍, 즉 관통공(101)에 지지봉(120)을 삽입하고, 이 지지봉(120)의 양단에 브래킷(130)의 수직판(131)을 결합한다.

다음으로, 보강재(110)와 브래킷(130)의 수평판(132) 사이에 가압판(141)과 가압판 지지부재(143)를 설치하고, 브래킷(130)의 수평판(132)에 조임나사(142)를 체결한다. 이 상태에서, 조임나사(142)를 조이면, 조임나사(142)의 선단이 가압판지지부재(143)와 접촉한 상태로 보강재(110) 방향으로 수직하게 상승하게 된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 보강재(110)는 가압판(141)에 의하여 가압되어 콘크리트 구조부재(100)의 하면에 정착된다.

한편, 보강재(110)의 정착력은 콘크리트 구조부재(100)와의 마찰력에 의해 결정된다. 또한, 건조한 표면에서 마찰력은 수직력에 비례하며, 보강재(110)에 작용하는 수직력은 조임나사(142)의 체결 토오크에 비례하게 된다. 따라서, 조임나사(142)의 체결 토오크를 조절함으로써 보강재(110)의 정착력을 조절할 수 있으므로, 조임나사(142)의 체결 토오크를 크게 함으로써 보강재(110)의 정착력을 크게 할 수 있다. 또한, 시공 후 시간이 경과하여 보강재(110)의 정착력이 저하되면, 조임나사(142)를 다시 조임으로써 다시 정착력을 크게 할 수 있다.

한편, 보강재(110)로는 강판이나 특수섬유가 사용 가능하며, 특수섬유로는 탄소섬유, 유리섬유(glass fiber), 보론섬유(boron fiber), 케블러섬유(keveler fiber), 아라미드섬유(aramid fiber) 등 다양한 소재의 섬유들이 사용 가능하다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 보강재(110)로 특수섬유를 사용하는 경우에는 1 내지 3겹 정도로 특수섬유를 겹쳐서 사용하게 되는데, 정착부위에서의 국부적인 응력집중을 완화하기 위하여, 정착부위에는 다른 부분보다 보강재(110)를 1겹 이상 두껍게 부착하는 것이 바람직하다. 이와 같이 보강재(110)를 두껍게 부착하는 정착부위는, 콘크리트 구조부재(100)의 길이 방향을 따라, 가압판(141)과의 접촉면 전후로 대략 10 Cm 정도로 설정하면 충분하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 가압판(141)에 의해 콘크리트 구조부재(100)에 부착된 보강재(110)를 수직방향으로 가압하는 방식으로 보강재(110)를 정착하므로, 정착길이가 부족하더라도 충분한 정착력을 확보할 수 있으며, 정착부위에서의 국부적인 응력집중을 막을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 시공 후 시간이 경과하여 크리프(creep) 등에 의해 보강재(110)의 정착력이 저하된 경우에도 조임나사(142)를 조임으로써 보강재(110)를 다시 견고하게 정착시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 보강재 정착장치의 설치를 위한 관통공(101)으로서 콘크리트 구조부재(100)의 운반용 구멍을 이용하거나, 관통공(101)을 보강재(110)의 접합면이 아닌 콘크리트 구조부재(100) 측면에 형성함으로써, 콘크리트 구조부재(100)의 손상을 최소화 할 수 있으며, 보강재(110) 정착시의 시공 상의 불량 또는 콘크리트 구조부재(100)의 보강재(110) 접합면에서의 박리에 의한 부착과 정착파괴 등을 최소화하고, 공사비용 및 공사기간을 저감할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (6)

1. 폭방향으로 관통 형성된 관통공을 갖는 콘크리트 구조부재를 보수·보강하기 위하여 상기 콘크리트 구조부재의 일면에 부착된 보강재를 정착하는 보강재 정착장치에 있어서,

   상기 관통공에 삽입된 지지봉;

   상기 보강재와 이격된 상태로 상기 지지봉에 의해 고정적으로 지지된 브래킷; 및

   상기 브래킷과 상기 보강재 사이에 설치되어 상기 보강재를 상기 콘크리트 구조부재 방향으로 수직하게 가압하는 가압유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강재 정착장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 관통공은 상기 콘크리트 구조부재의 운반용 구멍인 것을 특징으로 하는 보강재 정착장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 가압유닛은, 상기 보강재와 접촉된 가압판과, 상기 브래킷에 나사결합된 조임나사를 포함하며,

   상기 가압판은 상기 조임나사가 조여짐에 따라 상기 보강재 방향으로 이동함으로써 상기 보강재를 가압하는 것을 특징으로 하는 보강재 정착장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 가압판의 상기 보강재와의 접촉면에는 다수의 돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 보강재 정착장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 보강재는, 상기 가압판과 접촉되는 부분의 두께가 그 외의 부분에 비하여 더 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 보강재 정착장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 가압유닛은, 상기 가압판과 상기 조임나사 사이에 개재된 가압판 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강재 정착장치.