KR200296003Y1 - 강연선 매입 내화보강구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 강연선 매입 내화보강구조에 관한 것으로, 보강할 부위에 강연선(36)을 매입한 후 폴리머몰탈을 충진하여 마감형성되므로 폴리머몰탈(38)의 강한 접착력, 고강도성 및 강연선(36)과의 부착력으로 인하여 인장응력이 증대되는 물론, 내화성이 높아 충분한 보강기능을 확보할 수 있다. 이를 위해 인장응력 및 전단응력을 보강할 철근콘크리트 부재(10)의 하부 중앙 및 양단부에 폴리머몰탈이 충진될 수 있도록 컷팅형성되는 강연선홈(12) 및 정착구홈(14)과, 긴장지지판(28)에서 볼트끼움구멍(22) 방향으로 그 두께와 폭이 좁아지면서 중앙에 중앙관통부(26)가 형성되며 앵커볼트(30) 및 앵커너트(32)의 체결에 의해 상기 정착구홈(14) 내에 안착고정되는 정착구(20)와, 상기 양측 정착구(20)의 체결콘구멍(24)들 사이에 끼움정착된 후 폴리머몰탈의 충진에 의해 상기 강연선홈(12)에 매입되는 강연선(36)과, 중앙이 관통되면서 일측으로 폭이 좁아지게 형성되며 상기 강연선(36)이 상기 정착구(20)에 긴장긴결될 수 있게 상기 강연선(36)의 양단부에 끼워진 상태로 상기 체결콘구멍(24)에 끼움체결되는 체결콘(34)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

강연선 매입 내화보강구조 {A fireproof reinforcement structure by burying steel strand}

본 고안은 철근 콘크리트 부재의 내력보강에 이용되는 강연선 매입 내화보강구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철근 콘크리트 부재의 보강할 부위를 컷팅하여 강연선을 매입한 후 폴리머몰탈을 충진하여 마감형성되어 폴리머몰탈의 접착력, 고강도성 및 강연선과의 강한 부착력으로 인해 발생하는 고인장응력에 의해 철근 콘크리트 부재와 일체화되면서 효율적으로 보강될 수 있는 강연선 매입 내화보강구조에 관한 것이다.

일반적으로 철근 콘크리트 구조물의 보나 슬라브는 지속적인 하중에 의한 휨변형으로 상부에는 압축응력, 하부에는 인장응력이 발생되어 크랙이 발생되므로, 시공 후 일정기간의 경과시에 구조물의 내력에 대한 보강이 이루어져야 한다.

이와 같은 보강에 사용되는 보강구조로는 철근 콘크리트 부재의 보강할 부위를 철판으로 감싸고 철판과 상기 부재 사이의 공간에 에폭시 수지를 주입하여 구성되는 철판보강구조와, 보강할 부위에 에폭시 수지를 도포하고 탄소섬유와 같은 보강섬유를 부착하여 구성되는 섬유보강구조가 사용되었다.

그런데 상기와 같이 에폭시 수지를 이용하는 보강구조는 에폭시 수지의 접착성에 의한 콘크리트 부재와의 일체화를 기본원리로 하고 있으나, 상기 에폭시 수지는 열에 취약하여 80℃에서 그 분자가 파괴되기 시작하여 130℃에서 액화되기 시작하므로 내화성이 낮아 안전성이 좋지 않고, 특히 화재발생시 콘크리트 부재와의 접착력이 떨어져 보강기능을 완전히 상실하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 5에 보이는 바와 같이, 콘크리트 구조물의 보나 슬라브에 스텐레스 스틸 와이어메쉬(102)를 설치하여 결속부(104)에 앵커핀(106)으로 정착시킨 후, 폴리머몰탈로 마감하여 구성되는 스텐레스 스틸 와이어메쉬 보강구조(100)가 제안되었으나, 상기 스텐레스 스틸 와이어메쉬(102)를 부착할 때 팽팽하게 긴장되지 않아 인장응력에 대한 충분한 보강이 이루어지지 않으며, 탄소봉이나 탄소섬유 메쉬를 매입한 후 폴리머몰탈로 마감구성되는 보강구조의 경우에도 양단부의 긴결이 되지 않아 충분한 보강효과를 얻을 수 없으며 내화성이 없는 단점이 있었다.

본 고안은 이러한 상기의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 철근 콘크리트 부재의 보강할 부위에 강연선을 매입한 후 폴리머몰탈을 충진하여 마감형성되므로 폴리머몰탈의 강한 접착력, 고강도성 및 강연선과의 부착력으로 인하여 인장응력이 증대되는 물론, 내화성이 높아 충분한 보강기능을 확보할 수 있는 강연선 매입 내화보강구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 기본 실시예에 따른 보강구조의 결합상태 사시도.

도 2는 본 고안의 기본 실시예에 따른 보강구조의 분리상태 사시도.

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 보강구조의 결합상태 사시도.

도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 보강구조의 분리상태 사시도.

도 5는 종래 기술에 따른 스텐레스 스틸 와이어메쉬 보강구조의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 철근콘크리트 부재 12 : 강연선홈

14 : 정착구홈 16 : 볼트삽입구멍

20 : 정착구 22 : 볼트끼움구멍

24,52 : 체결콘구멍 26 : 중앙관통부

28 : 긴장지지판 30 : 앵커볼트

32 : 앵커너트 34, 54 : 체결콘

36 : 강연선 40 : 정착부재

42 : 걸이부 44 : 볼트체결부

50 : 지지부재 60 : 강연선 보강체

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 강연선 매입 내화보강구조는 인장응력 및 전단응력을 보강할 철근콘크리트 부재의 하부 중앙 및 양단부에 폴리머몰탈이 충진될 수 있도록 컷팅형성되는 강연선홈 및 정착구홈과, 긴장지지판에서 볼트끼움구멍 방향으로 그 두께와 폭이 좁아지면서 중앙에 중앙관통부가 형성되며 앵커볼트 및 앵커너트의 체결에 의해 상기 정착구홈 내에 안착고정되는 정착구와, 상기 양측 정착구의 체결콘구멍들 사이에 끼움정착된 후 폴리머몰탈의 충진에 의해 상기 강연선홈에 매입되는 강연선과, 중앙이 관통되면서 일측으로 폭이 좁아지게 형성되며 상기 강연선이 상기 정착구에 긴장긴결될 수 있게 상기 강연선의 양단부에 끼워진 상태로 상기 체결콘구멍에 끼움체결되는 체결콘을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 강연선홈 및 정착구홈은 매입하고자 하는 강연선의 굵기에 30mm이상을 더한 수치만큼의 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 인장응력 및 전단응력을 보강할 철근콘크리트 부재의 양단부에 천공되는 볼트삽입구멍과, V자 형태로 구성되며 굽혀진 부분인 볼트체결부에서 상기 볼트삽입구멍에 삽입된 앵커볼트와 앵커너트의 체결에 의해 상기 철근콘크리트 부재에 안착고정되며 반대쪽의 걸이부에서는 지지부재를 걸림고정시키는 정착부재와, 상기 양측 지지부재의 체결콘구멍들 사이에 끼움정착되는 강연선과, 중앙이 관통되면서 일측으로 폭이 좁아지게 형성되며 상기 강연선이 상기 지지부재에 긴장긴결될 수 있게 상기 강연선의 양단부에 끼워진 상태로 상기 체결콘구멍에 끼움체결되는 체결콘과, 상기의 강연선 보강체를 철근콘크리트 부재에 일체화시키기 위해 상기 강연선 보강체에 도포하여 마감하는 폴리머몰탈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 고안에 따른 내화보강구조의 기본 실시예에 대한 결합상태 및 분리상태를 각각 도시한 것이고, 도 3 및 도 4는 본 고안에 따른 내화보강구조의 다른 실시예에 대한 결합상태 및 분리상태를 각각 도시한 것이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 고안의 강연선 매입 내화보강구조는 인장응력이나 전단응력을 보강할 철근콘크리트 부재(10)에서 그 하부 중앙 및 양단부가 폴리머몰탈(도면도시 생략)이 충진될 수 있도록 컷팅형성된 강연선홈(12) 및 정착구홈(14)과, 상기 정착구홈(14) 내에 앵커볼트(30) 및 앵커너트(32)의 체결에 의해 안착고정되는 정착구(20)와, 상기 양측 정착구(20)의 체결콘구멍(24)들 사이에 끼워지면서 상기 강연선홈(12)에 매입되는 강연선(36)과, 상기 강연선(36)의 양단부에 끼워진 상태로 상기 체결콘구멍(24)들에 각각 끼움체결되는 체결콘(34)으로 구성된다.

또한 강연선홈(12) 및 정착구홈(14)은 강연선(36)이 안착된 후 폴리머몰탈이 충진될 수 있는 크기로 컷팅형성되며 상기 정착구홈(14)은 일측에서 타측으로 그 두께와 폭이 좁아지게 형성된 정착구(20)의 형상에 맞는 구조로 형성된다.

이때 강연선홈(12) 및 정착구홈(14)의 깊이는 피복 콘크리트 두께 정도로 형성하는 것이 바람직하고, 그 폭은 바람직하게는 배선하는 강연선(36)의 굵기에30mm 이상을 더한 수치만큼, 더욱 바람직하게는 상기 강연선(36)의 굵기에 30mm를 더한 수치만큼 형성한다.

그리고 도 2에 보이는 바와 같이, 정착구(20)는 긴장지지판(28)에서 볼트끼움구멍(22) 방향으로 그 두께와 폭이 좁아지면서 중앙에 중앙관통부(26)가 관통된 구조로 형성되며, 상기 볼트끼움구멍(22)으로 정착구홈(14)의 볼트삽입구멍(16)에 미리 삽입고정된 앵커볼트(30)를 끼운 후 앵커너트(32)로 체결하여 상기 정착구(20)를 상기 정착구홈(14) 내에 안착고정시키게 된다.

이때 양측 정착구(20)의 긴장지지판(28)에 관통형성된 체결콘구멍(24)에는 강연선(36) 양단부에 끼워진 체결콘(34)이 각각 끼움체결되며, 상기 긴장지지판(28)은 강연선홈(12)과 정착구홈(14)의 깊이차에 의해 형성된 단턱에 걸려지는 구조로 형성되어, 상기 정착구(20)에 정착되는 강연선(36)이 부재의 양단부 방향으로 긴장될 때 그 긴장력을 유지시키는 역할을 하게 된다.

또한 상기 긴장지지판(28)이 강연선홈(12)과 정착구홈(14)의 깊이차에 의해 형성된 단턱에 걸려지기 용이하도록, 정착구(20)가 상기 긴장지지판(28)에서 볼트끼움구멍(22) 방향으로 그 두께와 폭이 좁아지도록 형성되게 된다.

아울러 강연선(36)은 양측 정착구(20)의 체결콘구멍(24)들 사이에 끼워져 정착된 후 폴리머몰탈의 충진에 의해 상기 강연선홈(12)에 매입되게 되는데, 상기 강연선(36)은 고강도의 강선을 꼬아서 제품화한 것으로 콘크리트에 프리스트레스를 부여하기 위해 주로 많이 사용되며, 콘크리트나 몰탈과의 부착력과 인장응력이 우수한 PC강재의 일종이다.

그리고 체결콘(34)은 그 중앙이 관통되고 일측으로 폭이 좁아지게 형성되며, 강연선(36)의 양단부에 각각 끼워진 상태로 정착구(20)의 체결콘구멍(24)에 끼움체결됨으로서 상기 강연선(36)을 상기 정착구(20)에 정착시키며, 강연선 보강체(60)에 인장응력을 부여하기 위해 상기 강연선(36)을 양단부 방향으로 긴장시킬 경우에는 긴장지지판(28)과 함께 그 긴장력을 유지시키는 역할을 하게 된다.

이때 체결콘(34)이 중앙선을 중심으로 2 부분으로 분리된 상태에서 강연선(36)이 끼워지게 되며, 그에 따른 상기 강연선(36)과 상기 체결콘(34) 및 상기 체결콘(34)과 체결콘구멍(24) 사이의 마찰력에 의해 상기 강연선(36)이 정착구(20)에 정착되게 된다.

아울러 폴리머몰탈은 시멘트와 모래에 라텍스나 아크릴계의 폴리머 약품을 일정비율로 배합한 것으로, 시공시 건조수축되지 않는 것은 물론 강도가 높고 접착력이 우수하며 그 성분이 무기질 시멘트계열로서 물성 및 팽창계수가 콘크리트와 유사하여 콘크리트 구조체와 일체화되기 용이한 성질이 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 강연선 매입 내화보강구조가 콘크리트 구조물에 시공되는 방법을 아래와 같이 설명한다.

우선 보강할 부재인 보(10)의 강연선(36) 및 정착구(20) 설치위치에서 컷팅디스크나 해머브레이커와 같은 전동컷팅공구를 이용하여 V-컷팅이나 치핑(chipping)으로 강연선홈(12) 및 정착구홈(14)을 파는 홈파기단계를 실행하게 된다.

그리고 정착구설치단계에서는 정착구홈(14)의 앵커볼트(30) 정착위치에서 해머드릴로 볼트삽입구멍(16)을 천공하고 앵커볼트(30)를 삽입고정한 후, 정착구(20)를 상기 앵커볼트(30)에 끼우고 앵커너트(32)를 체결하여 정착구(20)를 상기 정착구홈(14)에 정착시키게 된다.

이때 볼트삽입구멍(16)에 삽입된 앵커볼트(30)의 정착력을 증가시키기 위해 상기 볼트삽입구멍(16)에 폴리머시멘트 계열의 충진재를 충진한 후 상기 앵커볼트(30)를 삽입하도록 한다.

다음으로 적정비율로 배합된 폴리머몰탈을 쇠흙손 또는 헤라를 이용하여 강연선홈(12) 내에 충진하는 폴리머몰탈충진단계를 거치게 된다.

그리고 배선긴결단계에서는 강연선(36)을 양측 정착구(20)의 체결콘구멍(24)들 사이에 끼운 상태에서, 상기 강연선(36) 양단부에 끼워진 각각의 체결콘(34)들이 양측 정착구(20)의 체결콘구멍(24)에 끼움체결됨으로서 상기 강연선(36)이 상기 정착구(20)에 정착되게 된다.

이때 강연선(36)은 일측 정착구(20)에서 타측 정착구(20)의 방향으로 체결콘구멍(24)들을 통해 통과되도록 하며, 상기 강연선(36)을 체결콘(34)들에 의해 보(10)의 양단부에 정착시킨 후 그 양단부 방향으로 인장기를 이용하여 긴장시킴으로서, 상기 강연선(36)에 인장응력을 부여하여 팽팽하게 긴결시키게 된다.

마지막으로 폴리머몰탈마감단계에서는 정착구(20) 및 강연선(36)이 설치된 정착구홈(14) 및 강연선홈(12)에 쇠흙손이나 헤라로 폴리머몰탈을 2차로 충진하고 마감 후 양생시키게 된다.

한편 본 고안에 따른 내화보강구조의 다른 실시예는 강연선(36) 양단부에서고성능의 긴결정착을 요구하지 않는 경우에 사용되는 것으로, 도 3에 보이는 바와 같이 인장응력 및 전단응력을 보강할 철근콘크리트 부재(10)의 양단부에 천공되는 볼트삽입구멍(16)과, V자 형태로 구성되며 볼트체결부(44)에서 상기 철근콘크리트 부재(10)에 안착고정되며 반대쪽의 걸이부(42)에서는 지지부재(50)를 걸림고정시키는 정착부재(40)와, 상기 양측 지지부재(20)의 체결콘구멍(52)들 사이에 끼움정착되는 강연선(36)과, 중앙이 관통되면서 일측으로 폭이 좁아지게 형성되며 상기 강연선(36)의 양단부에 끼워진 상태로 상기 체결콘구멍(52)에 끼움체결되는 체결콘(34)과, 상기 강연선 보강체(60)에 도포하여 마감하는 폴리머몰탈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강연선 매입 내화보강구조.

또한 도 4에서 보이는 바와 같이, 정착부재(40)는 V자 형태의 구성되며 그 일단의 굽혀진 부분에는 철근콘크리트 부재(10)에 삽입고정된 앵커볼트(30)에 끼워진 후 앵커너트(32)로 체결되는 볼트체결부(44)가 형성되고, 그 타단에는 양측에서 지지부재(50)를 끼움고정시키는 걸이부(42)가 형성된다.

이때 정착부재(40)의 재료는 상기 정착부재(40)에 정착되는 상기 강연선(36)에 인장응력을 부여할 수 있는 강선으로 제작되는 것이 바람직하다.

아울러 지지부재(50)에는 정착부재(40)의 양측 걸이부(42)에 끼워지며, 강연선(36) 양단부에 끼워진 체결콘(54)이 끼움체결될 수 있도록 그 중앙에 체결콘구멍(52)이 관통되는 구조로 형성된다.

이와 같은 강연선 매입 내화보강구조는 보강할 부재의 콘크리트 피복두께가 충분하지 못하여 폴리머몰탈의 충진깊이가 25mm이상이 되지 않는 경우에 보강할 부재의 콘크리트 표면 위로 일정두께만큼 돌출되게 홈파기 하여 설치한 후 미장마감하는 방법이나, 콘크리트가 열화된 경우에는 홈파기 없이 부재의 콘크리트 표면에 직접 배선정착한 후 폴리머몰탈을 25mm이상의 두께로 스프레이 방식으로 미장마감하는 방법으로 시공될 수도 있다.

또한 본 고안에 따른 내화 보강구조는 철근 콘크리트 구조물의 보(10)나 슬라브와 같은 부재뿐만 아니라 종래에는 습기와 열에 취약한 에폭시 수지에 의해 보강되던 하수 암거박스, 지하철 터널 등과 같은 구조물의 보강에도 폭넓게 사용될 수 있으며, 고성능의 내화기능이 필요할 경우에는 폴리머몰탈 대신 내화 폴리머몰탈을 사용할 수도 있다.

또한 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고 이하의 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 고안의 강연선 매입 내화보강구조에 의하면, 철근 콘크리트 부재의 보강할 부위에 강연선을 매입한 후 폴리머몰탈을 충진하여 마감형성함으로 폴리머몰탈의 강한 접착력, 고강도성 및 강연선과의 부착력으로 인한 인장응력의 증대로 보강기능이 향상될 수 있다.

또한 에폭시 수지에 의한 종래 보강구조에 비해 내화성능이 향상된 것은 물론, 종래의 포스트텐셔닝 보강구조에 비해 양단부의 정착부에 대한 압축응력 및 다른 부재들에 대한 과도한 긴장력이 없어 보강할 부재에 대해 무리를 주지 않으면서 충분한 보강기능이 확보될 수 있다.

Claims (3)

1. 인장응력 및 전단응력을 보강할 철근콘크리트 부재(10)의 하부 중앙 및 양단부에 폴리머몰탈이 충진될 수 있도록 컷팅형성되는 강연선홈(12) 및 정착구홈(14)과,

   긴장지지판(28)에서 볼트끼움구멍(22) 방향으로 그 두께와 폭이 좁아지면서 중앙에 중앙관통부(26)가 형성되며 앵커볼트(30) 및 앵커너트(32)의 체결에 의해 상기 정착구홈(14) 내에 안착고정되는 정착구(20)와,

   상기 양측 정착구(20)의 체결콘구멍(24)들 사이에 끼움정착된 후 폴리머몰탈의 충진에 의해 상기 강연선홈(12)에 매입되는 강연선(36)과,

   중앙이 관통되면서 일측으로 폭이 좁아지게 형성되며 상기 강연선(36)이 상기 정착구(20)에 긴장긴결될 수 있게 상기 강연선(36)의 양단부에 끼워진 상태로 상기 체결콘구멍(24)에 끼움체결되는 체결콘(34)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강연선 매입 내화보강구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 강연선홈(12) 및 정착구홈(14)은 매입하고자 하는 강연선(36)의 굵기에 30mm이상을 더한 수치만큼의 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 강연선 매입 내화보강구조.
3. 인장응력 및 전단응력을 보강할 철근콘크리트 부재(10)의 양단부에 천공되는 볼트삽입구멍(16)과,

   V자 형태로 구성되며 굽혀진 부분인 볼트체결부(44)에서 상기 볼트삽입구멍(16)에 삽입된 앵커볼트(30)와 앵커너트(32)의 체결에 의해 상기 철근콘크리트 부재(10)에 안착고정되며 반대쪽의 걸이부(42)에서는 지지부재(50)를 걸림고정시키는 정착부재(40)와,

   상기 양측 지지부재(20)의 체결콘구멍(52)들 사이에 끼움정착되는 강연선(36)과,

   중앙이 관통되면서 일측으로 폭이 좁아지게 형성되며 상기 강연선(36)이 상기 지지부재(20)에 긴장긴결될 수 있게 상기 강연선(36)의 양단부에 끼워진 상태로 상기 체결콘구멍(52)에 끼움체결되는 체결콘(34)과,

   상기의 강연선 보강체(60)를 철근콘크리트 부재에 일체화시키기 위해 상기 강연선 보강체(60)에 도포하여 마감하는 폴리머몰탈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강연선 매입 내화보강구조.