KR200291546Y1 - 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치에 관한 것으로, 전단력이 가해지는 전단인장보(30)의 양측 상단에 지지봉(13)을 관통삽입하여 양측 전단보강구(14)에 의해 보 하부에 인장보강구(16)를 연결장착시키면서 보 양단의 인장보강구(16) 사이에 긴장강선(20)이 연결되어 포스트텐셔닝을 가함으로써 얻는 긴장력에 의해 철근콘크리트부재에 부상코자 하는 힘을 발생시켜 부족한 전단 및 인장내력을 보강시킬 수 있다. 이를 위해, 전단인장보(30)의 양단 상측에 폭방향으로 관통형성된 봉삽입공(11)에 지지봉(13)이 삽입형성되고, 상기 지지봉(13)의 양측에 전단보강구(14) 상측의 전단보강공(28)이 지지봉너트(15)에 의해 결합형성되며, 상기 전단보강구(14) 하측의 양쪽 전단보강공(28)을 통해 인장보강구(16)의 양측 인장보강돌기(17)에 상기 인장보강돌기(17)의 고정핀공(18)에 고정핀(19)을 삽입형성시킴으로써 결합형성되고, 상기 전단인장보(30)의 양단 하부에 결합된 인장보강구(16) 사이에 상기 인장보강구(16)의 강선배선공(26)을 통해 긴장강선(20)이 배선되면서 긴장력이 유지되도록 체결콘(21)에 의해 고정유지되는 것을 특징으로 한다.

Description

보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치 {A Simultaneous Strengthen Device For A Shear And Extension Of Beam}

본 고안은 보의 부족한 인장 및 전단내력이 동시보강되는 보강장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전단력이 가해지는 보의 양측 상단에 지지봉을 관통삽입하여 양측 전단보강구에 의해 보의 하부에 인장보강구를 연결장착시키면서 보 양단의 인장보강구 사이에 긴장강선이 연결되어 포스트텐셔닝을 가함으로써 얻는 긴장력에 의해 보에 부상코자 하는 힘을 발생시켜 부족한 전단 및 인장내력을 구조적으로 동시에 보강시킬 수 있는 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치에 관한 것이다.

통상의 철근콘크리트재질의 보는 외부에서 작용하는 등분포하중에 의해 전단력과 인장력이 동시에 작용하여 보의 중앙에 최대처짐이 생기고 있어, 전단력은 보의 단부 전장길이의 1/4 지점부근에 작용하게 되면서 전단응력이 부족하여 발생되는 균열은 양단부 45°방향의 사인장균열이 발생되며, 인장력은 보의 중앙부 전장길이의 2/4 부위에 작용하게 되어 인장응력이 부족하여 발생되는 균열은 중앙부 하부로부터 수직으로 발생된다.

따라서 전단응력이 최소인 보의 중앙 2/4 지점부분보다 전단응력이 최대인 보의 양단에서 길이방향 1/4 지점 부근의 늑근이 더 촘촘히 배근된다.

그리고 보의 양측 1/4 지점은 보의 상측에 위치되면서 중앙 2/4 지점부분에는 보의 하측에 위치되도록 벤트근을 배근하여 전단내력 및 휨내력을 향상시키도록 설계된다.

또한 휨응력이 최소인 보의 양단보다 휨응력이 최대인 보 중앙 하측의 처짐에 의한 인장력을 부담하기 위해 상측의 주근의 개수보다 하측의 주근의 개수를 증가시키면서 주근의 간격을 좁히도록 설계할 수 있다.

그러나 설계부실 또는 시공상 결함 및 장기 누적되는 과하중 등의 작용으로 보의 전단응력 및 휨응력이 부족하게 되어 균열발생 또는 파단으로 이어져 구조체의 붕괴 등 안전상 심각한 문제를 야기시키고 있다.

따라서 기존의 늑근, 벤트근, 그리고 주근의 보강방법으로 개선되지 않았던 전단응력 및 인장응력을 보강하기 위해 전단부 및 인장부를 철판으로 감싸고 철판과 콘크리트 사이의 공간에 에폭시를 주입하여 보강하는 철판보강공법과, 전단부 및 인장부에 에폭시를 도포하고 탄소섬유 등의 보강섬유를 부착하여 보강하는 섬유보강공법이 주로 사용되고 있다.

그러나 에폭시를 이용하는 보강수단은 콘크리트와의 접착성에 의한 일체화를 기본원리로 하고 있으나, 접착제로 사용되고 있는 에폭시는 특히 열에 취약하여 80°C 내외에서 에폭시분자가 파괴되기 시작하며, 130°C 내외에서 액화하기 시작하는 등 내화성이 없어 화재발생시 보강재와 콘크리트보와의 접착력을 상실하여 큰 위험에 처하게 된다.

또한 철판, 섬유보강수단을 시행하기 위해서는 보 아래의 공간을 모두 철수하여야 하며 기존의 천장을 제거하여야 하므로, 공사기간 및 재료비 , 인건비, 부대손실비 등의 공사비가 많이 소요되는 단점들이 있음에도 다른 대안이 없어 그대로 사용되어오고 있는 실정이다.

한편, 도 5에서 보는 바와 같이 보(130)의 양측 상단이면서 양면에 정착구(131)를 부착시킨 상태에서 보(130)의 중앙 하단에 긴장섀들(134)을 위치시키면서 상기 정착구(131)에 부착된 각 체결콘(132)에 상기 긴장섀들(134)이 걸리도록 긴장강선(133)을 긴장체결시키는 장치도 있으나, 이 긴장장치는 전단내력의 보강은 이루어지지 않고 휨응력에 대한 인장보강만 이루어지는 단점이 있었다.

이에 본 고안에 따른 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치는 상기의 문제점들을 해결하고자 고안된 것으로, 전단력을 받는 부위에 전단보강구가 설치되고 전단보강구 하단에 장착된 인장보강구에 긴장강선이 배선되면서 긴장력이 가해짐으로써 인장보강뿐만 아니라 전단보강도 동시에 향상시킬 수 있으며, 인장보강구와 긴장강선을 보호하는 내화용 인장보강덮개 및 강선케이싱관에 시멘트밀크 그라우팅 주입에 의한 내화성도 향상시킬 수 있는 데 그 목적이 있다.

또한 보의 단부에서만 단시간에 시공할 수 있는 이점으로 기존 공간을 활용하면서 시공할 수 있고, 기존의 천장 마감재를 모두 해체하지 않고 보의 단부에만 해체하여 시행할 수 있는 데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 전단 및 인장 동시보강장치의 조립상태도.

도 2a 내지 도 2d는 본 고안에 따른 보의 보강장치를 보에 설치하는 조립과정도.

도 3a 및 도 3b는 본 고안에 의한 보의 보강장치에 따라 보강되는 전단인장보의 봉삽입봉 보강 및 내화성 향상을 위한 조립상태도.

도 4는 본 고안에 따른 보강장치가 설치되어 전단 및 인장이 동시에 보강된 전단인장보의 사용상태도.

도 5는 종래의 인장보강을 위한 보의 보강장치 조립상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 봉삽입공 12 : 지지봉보강구

13 : 지지봉 14 : 전단보강구

15 : 지지봉너트 16 : 인장보강구

17 : 인장보강돌기 18 : 고정핀공

19 : 고정핀 20 : 긴장강선

21 : 체결콘 22 : 강선케이싱관

23 : 인장보강덮개 24 : 그라우팅주입공

25 : 덮개고정공 26 : 강선배선공

27 : 앵커볼트 28 : 전단보강공

30 : 전단인장보

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치는, 전단인장보의 양단 상측에 폭방향으로 관통형성된 봉삽입공에 삽입되는 지지봉과, 지지봉의 양측에 지지봉너트를 매개로 결합형성되면서 상측의 전단보강공이 지지봉의 양측에 결합되면서 반대편 하측에도 전단보강공이 관통형성된 전단보강구와, 전단보강구 하측의 양쪽 전단보강공에 양측의 인장보강돌기가 고정핀을 매개로 결합되면서 길이방향으로 강선배선공이 요홈형성된 인장보강구와, 전단인장보의 양측 저부에 결합된 인장보강구 사이에 강선배선공을 통해 배선되면서 긴장력이 유지되도록 체결콘에 의해 고정유지되는 긴장강선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 긴장강선과 인장보강구는 내화보강효과를 높일 수 있게 각각 강선케이싱관과 인장보강덮개로 그 내부에 시멘트밀크로 그라우팅 주입되면서 덮여 싸이는 것을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

도 1 및 도 4에서 보는 바와 같이, 본 고안에 따른 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치는 전단인장보(30)의 양측 상단에 관통설치된 지지봉(13)의 양측에 막대모양의 전단보강구(14)의 일측이 체결되고, 상기 전단보강구(14)의 타측에 긴장강선(20)의 양측이 연결될 수 있는 인장보강구(16)가 각각 체결장착되는 구조체이다.

그리고 봉 모양의 지지봉(13)은 양측에 전단보강구(14)가 지지봉너트(15)에 의해 조임체결될 수 있도록 그 양측에 나사선모양이 형성되고, 전단보강구(14)는 그 일측에 상기 지지봉(13)이 체결되면서 그 타측에 인장보강구(16)가 체결될 수 있도록 그 양측에 전단보강공(28)이 관통형성된다.

또한 인장보강구(16)는 그 양측에 전단보강구(16)가 전단보강공(28)을 통해 체결될 수 있도록 인장보강돌기(17)가 돌출형성되고, 후측에는 전단인장보(30)의 길이방향으로 긴장강선(20)이 연결되도록 강선배선공(26)이 관통형성되며, 상기 강선배선공(26)의 개수는 인장보강의 정도에 따라 3~6개로 조정이 가능하다.

그리고 긴장강선(20)은 전단인장보(30)의 양측에 설치형성되는 인장보강구(16)의 강선배선공(26)에 각각 삽입되고, 상기 인장보강구(16)의 후측으로 체결콘(21)에 의해 상기 긴장강선(20)이 체결되어 긴장력을 유지하게 된다.

본 고안에 따라 보의 전단 및 인장이 동시에 보강될 수 있도록 구성된 보강장치를 전단인장보(30)에 설치하는 작업단계를 상세히 살펴보면 우선 도 2a에서 보는 바와 같이 지지봉(13)을 삽입설치할수 있도록 전단인장보(30)의 양측 상단에 햄머드릴 또는 코아드릴(도면도시 생략)로 봉삽입공(11)을 관통형성시킨다.

이때 봉삽입공(11)의 천공위치는 역학적으로 휨응력을 가장 적게 받는 전단인장보(30)의 양단이면서 전단응력을 가장 적게 받는 상부인 상기 전단인장보(30)의 양측 상단이 바람직하다.

그리고 도 2a 및 도 3a에서 보는 바와 같이, 지지봉(13)을 삽입하되 큰 보강내력이 요구되는 경우에는 지지봉(13)을 삽입하기 전에 상기 지지봉(13) 주위의 집중적 압축력을 분산시키기 위해, 지지봉보강구(12)를 봉삽입공(11) 내에 앵커볼트(27)를 이용하여 고정설치한 다음 지지봉(13)을 상기 봉삽입공(11)에 관통삽입시킨다.

그리고 지지봉(13)의 양단에 전단보강구(14) 상부의 전단보강공(28)을 통해 상기 전단보강구(14)를 장착시킨 다음, 지지봉너트(15)를 이용하여 상기 지지봉에 상기 전단보강구(14)를 체결시킨다.

또한 도 2c에서 보는 바와 같이 전단보강구(14) 하부의 전단보강공(28)을 통해 상기 인장보강구(16) 양측의 인장보강돌기(17)에 장착시킨 다음, 인장보강돌기(17)가 전단보강공(28)에서 이탈되지 않도록 인장보강돌기(17)에 관통형성된 고정핀공(18)에 고정핀(19)을 끼워 그 끝부분을 벌림으로써 고정시킨다.

그리고 도 2d에서 보는 바와 같이 전단인장보(30)의 양단측에 전단보강구(14)에 의해 장착된 인장보강구(16) 간에 인장보강구(16)의 강선배선공(26)으로 긴장강선(20)을 배선하고 그 단부에 체결콘(21)를 삽입시킨다.

이때 인장보강구(16)의 강선배선을 위한 강선배선공(26)은 3개인 것을 표준규격으로 하여 그 외 다수의 강선배선공(26)이 뚫려 배선될 수 있는 각각의 규격품은 요구되는 보강정도에 따라 선택 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 도 3b에서 보는 바와 같이 강선배선공(26)이 3개인 표준규격의 인장보강구(16)인 경우 3개의 긴장강선(20) 중 우선 중간의 긴장강선(20)에 텐셔닝인장기(도면도시 생략)에 의해 먼저 1차적으로 긴장시킨 다음, 양측의 긴장강선(20)을 번갈아 긴장시키고 다시 중간의 긴장강선(20)부터 2차적으로 긴장시킨 후 양측의 긴장강선(20)에 번갈아 다시 긴장시키는 과정으로, 5∼6차례에 걸쳐 요구되는 인장력만큼 긴장시킴으로써 혹시 일시에 긴장함으로 생길 수 있는 부분 파괴를 막을 수 있도록 한다.

아울러 마지막 긴장강선(20)의 긴장시 텐셔닝인장기의 바로메타기 눈끔에 의해 상기 긴장강선(20)이 요구되는 인장력만큼 긴장되었는지를 확인한 다음 시공은 마무리된다.

그리고 화재발생시 열에 견딜 수 있는 내화보강이 요구되는 경우, 인장보강구(16) 간의 긴장강선(20)이 배선되기 전에 강선케이싱관(22)에 긴장강선(20)을 삽입하여 인장보강구(16) 간에 설치한다.

또한 텐셔닝인장기에 의해 여러 차례의 긴장으로 최종긴장이 완료되면 인장보강구(16)의 외부에는 인장보강덮개(23)를 전단인장보(30)에 볼트결합시면서 밀봉시킨 후, 그라우팅주입공(24)을 통하여 시멘트밀크를 배합하여 그라우팅 주입함으로서 강선케이싱관(22)의 내부뿐만 아니라 인장보강덮개(23)의 내부에도 시멘트계열의 내화피복이 되도록 한다.

이때 강선케이싱관(22)의 굵기는 강선굵기보다 30mm 이상 더 굵은 굵기로 하여 긴장강선(20)의 외측에 최소 15mm 두께의 시멘트계열 내화피복을 입힘으로써 내화보강방법을 도모함이 바람직하다.

따라서 상기와 같은 과정에 따른 본 고안에 의한 보의 전단 및 인장 동시보강되는 보강장치에 의한 보강상태는 도 4에서 보는 바와 같이, 전단인장보(30)의 양측 상단 일측에 폭방향으로 관통형성된 봉삽입공(11)에 지지봉(13)이 삽입되어 그 양측에 전단보강구(14) 일측의 전단보강공(28)이 지지봉너트(15)에 의해 설치형성된다.

또한 전단보강구(14) 타측의 양쪽 전단보강공(28)에 인장보강구(16)돌기가 삽입되면서 상기 인장보강돌기(17)의 고정핀공(18)에 고정핀(19)을 삽입시킴으로써 인장보강구(16)가 설치형성되고, 인장보강구(16) 후부의 강선배선공(26)에 긴장강선(20)이 배선되면서 상기 긴장강선(20)의 긴장력을 유지시키도록 그 단부에 체결콘(21)가 체결형성된다.

한편, 긴장강선(20)에 긴장력이 가해질 때 봉삽입공(11)내 삽입된 지지봉에 연결된 긴장강선(20)의 긴장에 의해 휨응력이 최대인 전단인장보(30)의 중앙 하부에 집중적으로 압축력을 받게 함으로써 인장보강구(16) 간에 작용하는 휨응력에 따른 인장력에 대해 인장보강이 된다.

그리고 그와 동시에 인장보강구(16)에 정착된 전단보강구(14)에 의해 전단응력이 최대인 양단의 길이방향 1/4 지점부근에 긴장력이 전달작용함으로써 인장보강구(16) 자체가 부상코자 하는 힘이 발생전달되어 전단응력에 따른 전단력에 대한 전단보강효과도 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치는 전단력을 받는 부위에 전단보강구가 설치되고 전단보강구 하단에 장착된 인장보강구에 긴장강선이 배선되어 긴장력이 가해짐으로써 전단 및 인장응력을 동시에 보강시켜 줄 수 있으므로, 현재 인장보강만 하는 기존의 포스트텐셔닝 보강구조보다 진전된 보강효과를 기대할 수 있다.

또한 인장보강구와 긴장강선을 보호하는 인장보강덮개 및 강선케이싱관에 시멘트밀크를 그라우팅 주입함으로써 열에 더 잘 견딜 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 철판보강이나 섬유보강 구조보다 작업이 단순하고 공사비가 저렴하며 공사기간을 짧게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 전단인장보(30)의 양단 상측에 폭방향으로 관통형성된 봉삽입공(11)에 삽입되는 지지봉(13)과, 상기 지지봉(13)의 양측에 지지봉너트(15)로 매개로 결합형성되면서 상측의 전단보강공(28)이 상기 지지봉(13)의 양측에 결합되면서 반대편 하측에도 전단보강공(28)이 관통형성된 전단보강구(14)와, 상기 전단보강구(14) 하측의 양쪽 전단보강공(28)에 양측의 인장보강돌기(17)가 고정핀(19)을 매개로 결합되면서 길이방향으로 강선배선공(26)이 요홈형성된 인장보강구(16)와, 상기 전단인장보(30)의 양측 저부에 결합된 상기 인장보강구(16) 사이에 강선배선공(26)을 통해 배선되면서 긴장력이 유지되도록 체결콘(21)에 의해 고정유지되는 긴장강선(20)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 긴장강선(20)과 인장보강구(16)는 내화보강효과를 높일 수 있게 각각 강선케이싱관(22)과 인장보강덮개(23)로 그 내부에 시멘트밀크로 그라우팅 주입되면서 덮여 싸이는 것을 특징으로 하는 보의 전단 및 인장이 동시보강되는 보강장치.