KR20030081910A

KR20030081910A - 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착보강공법

Info

Publication number: KR20030081910A
Application number: KR1020020020363A
Authority: KR
Inventors: 김석기; 김동권; 김경호; 임공묵
Original assignee: (주)씨씨엘 코리아
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-22

Abstract

본 발명은 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부식이 없고 가벼운 중량을 가진 박판 형태의 탄소판을 구조물에 부착함으로써 보강성능을 향상시킬 수 있도록 하는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법에 관한 것이다.

본 발명은, 구조물에 대한 보강에 있어서, 교량 보 또는 슬래브의 표면에 에폭시 접착제를 다수열 도포한 후 그 에폭시 접착제에 탄소판을 부착하여 보강하는 한편, 상기의 탄소판의 양 끝단을 고정 수단인 강재 정착구로 고정시키는 것을 특징으로 하는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법을 제공한다.

Description

전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법{STRENGTHENING METHOD USING CFRP(CARBON FIBER REINFORCED POLYMER) PLATES ＆ STEEL ANCHORAGE WITH FORMED SHEAR KEY}

모든 구조물은 시간이 경과함에 따라 내하력이 감소되고, 대형 차량과 과적 차량의 운행으로 인하여 교량 등과 같은 구조물의 경우 파손현상이 발생되고 있으며, 이러한 구조물의 보강 공법으로 상판재시공 공법, 섬유 시트공법, 강판보강 공법, 기존 탄소판 부착공법 등이 사용된다.

상술한 공법중 섬유시트 공법은 종래에 많이 사용되왔던 공법이나 작업의 복잡성과 시트의 부착매수가 증가함에 따른 접착제와 시트 사이의 부착 문제, 그리고균열에 대해 취약한 점과 보강부위의 관찰 불가능 이라는 단점을 항상 내포하고 있는 공법이다.

그리고 강판 보강공법의 경우 무겁고, 시공성이 불량할뿐만 아니라 부식발생 가능성이 크며, 기존 구조물에 추가하중을 부담시키는 등 문제점이 있는 공법이다.

또한, 기존 탄소판을 이용한 부착공법의 경우 부착된 탄소판의 양 끝단에서 쉽게 탈락이 발생되는등 부착에 대한 취약점을 안고 있는 공법이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은, 부착된 탄소판의 양 끝단에서의 부착에 대한 취약점을 극복하기 위해 강재 정착구를 개발하여 탄소판 부착공법의 문제점을 완벽하게 해결할 수 있고, 특히 신공법은 탄소판의 양 끝단에 전단키가 형성된 강재 정착구를 형성하는 것으로서 에폭시의 부착강도가 콘크리트보다 강재위에서 보다 큰 부착강도를 발휘하는 것을 응용한 것으로 강재 정착구의 크기를 최소화하여 콘크리트 구조물의 손상을 최소화할 수 있으며, 또한 본 발명은, 가볍고 시공성이 좋으며, 부식이 되지 않는 탄소판을 사용하는 공법으로 기존 탄소판을 이용한 보강공법과는 강재 정착구를 사용한다는 점에서 구별되는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법을 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 강재 정착구가 설치된 도 1의 부분에 대한 상세도.

도 3은 본 발명의 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법을 설명하기위한 교량 보의 저면도.

도 4는 본 발명의 강재 정착구와 탄소판의 분해 상태도.

도 5는 본 발명의 강재 정착구와 탄소판의 결합 상태도.

도 6은 본 발명의 강재 정착구의 분해 상태도.

도 7은 도 6의 D-D부 및 E-E부의 절단된 전단키의 상태를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 강재 정착구의 전단키에 대한 다른 구조를 나타내는 도면.

도 9는 본 발명의 강재 정착구의 전단키에 대한 또 다른 구조를 나타내는 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

100 : 교각(또는 교대) 200 : 교량 보(또는 슬래브)

300 : 강재 정착구 310 : 상부 정착구

320 : 돌출부 330 : 하부 정착구

340 : ㄷ자홈 350 : 볼트홈

400 : 탄소판 500 : 앵커 볼트

550 : 고정 볼트 600 : 에폭시 접착제

700 : 요철형 전단키 800 : 요홈형 전단키

900 : 톱날형 전단키

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 구조물에 대한 보강에 있어서, 교량의 보 또는 슬래브의 표면에 에폭시 접착제를 다수열 도포한 후 그에폭시 접착제에 탄소판을 부착하여 보강하는 한편, 상기의 탄소판의 양 끝단을 고정 수단인 강재 정착구로 고정시키는 것을 특징으로 하는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법을 제공한다.

또한, 상기의 강재 정착구는 상호 크기가 다른 상부 정착구와 하부 정착구로 구성되는 한편, 상부 정착구는 폭 방향의 하부면 중앙이 하부로 돌출되게 돌출부가 형성되고 상기의 상부 정착구보다 상대적으로 큰 하부 정착구는 폭 방향의 상부면 중앙에 상부 정착구의 돌출부가 안착될 수 있도록 ㄷ자홈이 형성되며, 상기의 돌출부와 ㄷ자홈이 형성된 그 양측에 각각 다수개의 볼트홈이 형성되어 하부 정착구는 앵커 볼트로 구조물 표면에 고정되고, 상부 정착구는 고정볼트로 하부 정착구와 결합된다. 또한 상기의 상부 정착구와 하부 정착구에는 돌출부 및 ㄷ자홈에 각각 요철형 전단키가 대향되는 구조로 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법을 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동 상태를 설명한다.

도 1은 본 발명의 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법을 개략적으로 나타내는 도면으로서, 교각(또는 교대)(100)의 상부에는 교량 보(또는 슬래브; 이하에서는 교량 보에 대한 설명만을 한다)(200)가 안착되고 상기의 교량 보(200)에는 하부에 길이방향으로 양측에 강재 정착구(300)가 고정되며, 이때 상기의 강재 정착구(300)의 사이에는 플레이트 형태로 제작된 탄소판(400)의 양 끝단이 밀착고정된 상태에서 고정되게 된다.

도 2는 본 발명의 강재 정착구가 설치된 도 1의 부분에 대한 A부 및 B부 상세도로서, 상기의 강재 정착구(300)는 앵커 볼트(500)에 의하여 교량 보(200)의 하부에 고정된다.

도 3은 본 발명의 강재 정착구를 이용한 탄소판의 부착공법을 설명하기위한 교량 보의 저면도로서, 상기의 강재 정착구(300)가 교량 보(200)와 앵커 볼트(500)로 고정시 강재 정착구(300)의 폭 방향의 중앙에 탄소판(400)이 삽입된 상태에서 강재 정착구(300)와 탄소판(400)이 밀착된 후 앵커 볼트(500)와 고정볼트(550)로 각각 결합되어 탄소판(400)을 견고하게 교량 보(200)와 밀착시키게 한다.

도 4는 본 발명의 강재 정착구와 탄소판의 분해 상태도이고, 도 5는 본 발명의 강재 정착구와 탄소판의 결합 상태도이다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 상기의 강재 정착구(300)는 크기가 다른 상,하부 2개의 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)로 구성되는데, 상기의 상부 정착구(310)는 폭 방향의 하부면 중앙이 하부로 돌출되게 돌출부(320)가 형성되고 상기의 하부 정착구(330)는 폭 방향의 상부면 중앙에 상부 정착구(310)의 돌출부(320)가 안착될 수 있도록 ㄷ자홈(340)이 형성된다.

이때, 상기의 하부 정착구(330)에는 ㄷ자홈(340)에 탄소판(400)의 일측 끝단(도면상 일측의 탄소판이 밀착되는 상태만을 설명한다)이 밀착되게 된다.

또한, 상기의 강재 정착구(300)를 구성하는 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)에는 돌출부(320)와 ㄷ자홈(340)이 형성된 그 양측, 즉 폭 방향에 각각 다수개의 볼트홈(350)이 형성된다.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이. 상기의 강재 정착구(300)인 상부정착구(310)와 하부 정착구(330)가 그 중앙에 탄소판(400)을 고정시키는 경우 그 탄소판(400)의 양측에 에폭시 접착제(600)가 부착된 상태에서 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)의 사이에 고정된다.

이때, 상기의 상부 정착구(310)는 미리 설치된 하부 정착구(330)의 중앙측에 형성된 볼트홈에 고정 볼트(550)로 상호 결합된다.

도 6은 본 발명의 강재 정착구의 분해 상태도이고, 도 7은 도 6의 D-D부 및 E-E부의 절단된 전단키의 상태를 나타내는 도면이다.

상기의 강재 정착구(300)를 구성하는 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)에는 돌출부(320) 및 ㄷ자홈(340)에 각각 요철형 전단키(700)가 형성된다.

이때, 상기의 요철형 전단키(700)에 의해서 에폭시 접착제의 부착면적이 넓어져 부착력이 향상된다.

도 8은 본 발명의 강재 정착구의 전단키에 대한 다른 구조를 나타내는 도면으로서, 상기의 강재 정착구(300)를 구성하는 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)에는 돌출부(320) 및 ㄷ자홈(340)에 각각 요홈형 전단키(800)가 형성되어 에폭시 접착제의 부착력을 향상시키게 된다.

도 9는 본 발명의 강재 정착구의 전단키에 대한 또 다른 구조를 나타내는 도면으로서, 상기의 강재 정착구(300)를 구성하는 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)에는 돌출부(320) 및 ㄷ자홈(340)에 각각 톱날형 전단키(900)가 형성된다.

상술한 구성에 대한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 교량 보(200)에는 하부면에 탄소판(400)이 강재 정착구(300)에 의해서 고정되는 바 그로인하여 교량 보(200)의 하부면을 견고하게 보강하게 된다.

상술한 탄소판(400)을 교량 보(200)와 밀착시키는 보강공법을 설명하면 다음과 같다.

첫째로, 교량 보(200)의 하부인 보강 위치에 보강방향으로 에폭시 접착제(600)를 도포하는 단계이다.

즉, 탄소판(400)을 교량 보(200)의 하부에 부착하기위해 교량 보(200)의 하부면에 대한 면처리를 실시하고 강재 정착구(300)중 하부 정착구(330)를 설치할 위치에 앵커 볼트(500)로 미리 고정하며, 에폭시 접착제(600)를 하부 정착구(330)의 ㄷ자홈(340)과 면처리 부위에 도포하게 된다.

또한, 탄소판(400)의 일측(구조물에 부착될 면)에도 에폭시 접착제(600)를 도포한다.

둘째로, 상기의 에폭시 접착제(600)가 도포된 상부에 탄소판(400)을 부착하는 단계이다.

즉, 에폭시 접착제(600)가 도포된 상태에서 그 부착력이 떨어지기 전에 탄소판(400)을 일측의 하부 정착구(330)에서부터 시작해서 반대 방향의 하부 정착구(330)쪽으로 부착하게 된다.

셋째로, 교량 보(200)에 부착된 탄소판(400)의 양 끝단에 위치한 하부 정착구(330)에 상부 정착구(310)를 고정하는 단계이다.

즉, 탄소판(400)을 교량 보(200)의 하부에 에폭시 접착제(600)를 이용하여부착하는 경우 그 탄소판(400)의 양 끝단을 강재 정착구(300)로 고정하게 된다.

이때, 상기의 강재 정착구(300)와 탄소판(400)의 결합을 향상시키기 위해 여러 형태의 전단키를 강재 정착구(300)에 형성하므로서 탄소판(400)과 부착되는 에폭시 접착제(600)의 결합력이 향상되게 된다.

상술한 세 단계로 교량 보(200)의 하부에 탄소판(400)이 부착되는데, 이는 상기의 탄소판(400)이 가지는 높은 탄성계수와 인장강도, 저중량 및 강한 내식성을 갖는 탄소판(400)을 구조물에 박판 형태로 부착하여 교량 보(또는 슬래브)(200), 건축물의 보, 기타 구조물의 휨과 전단이 부족한 구조물을 보강하게 된다.

상기의 강재 정착구(300)를 이용한 탄소판(400)의 사용으로 기존의 보강 공법이 갖는 한계를 극복할 수 있게 되었고 그로인하여 다양한 구조물(콘크리트, 목재 및 조적 등)에 폭넓게 적용이 가능하게 된다.

또한, 기존의 보강 공법(휨, 전단 등)은 보강부위 전체를 보강하게 되지만 탄소판(400)을 이용한 보강 공법은 띠 형태의 탄소판을 보강부위에 부착하는 방식으로 사용되므로 보강물량이 타(他) 공법에 비하여 월등히 감소된다.

특히, 기존의 탄소판을 이용한 보강공법의 경우는, 탄소판의 양 끝단에서 탈락이 발생되는 단점이 있으나, 본 발명인 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법은 양 끝단에서의 부착에 대한 취약점을 극복하기위해 강재 정착구(300)를 새롭게 개발하여 사용하는 관계로 탄소판(400)을 이용한 보강공법의 단점을 완벽하게 보완한 공법이라 할 수 있다.

본 발명의 경우 에폭시 접착제의 부착강도가 콘크리트보다 본 발명에서 사용되는 강재 정착구(300)에서 보다 큰 부착강도를 가지는 점을 이용하여 탄소판(400)의 양 끝단에서의 효과적인 부착을 도모할 수 있는 발명이라 할 수 있다.

또한, 본 발명인 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법은, 교량 보, 슬래브 등과 같은 구조물을 기존공법에 비해 쉽고 빠르게 그리고 효과적으로 보강을 할 수 있는 보강공법이다.

상술한 본 발명의 구성과 작동 상태에 따른 효과를 설명한다.

본 발명의 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법은, 높은 탄성계수와 인장 강도, 강한 내식성 및 저경량 구조의 박판 형태인 탄소판을 구조물에 부착함으로써 보강하는 관계로 초경량의 보강재로 인하여 기존 구조물에 대한 추가하중이 발생되지 않는 점과 부식의 염려가 전혀 없는 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법은, 저경량 및 박판 형태를 가지는 탄소판을 이용하므로 취급의 편리성을 얻을 수 있고, 뿐만 아니라 작업성이 우수한 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법은, 기존 보강공법이 주로 콘크리트에 한정되던 것을 탄소판을 이용하여 구조물의 표면에 부착하는 공법으로 모든 작업을 시행하는 관계로 다양한 구조물, 즉 콘크리트, 조적 및 목재 구조물 등에 적용이 가능하여 적용범위를 확대시키는 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법은, 기존의 보강 공법(휨. 전단 등)이 보강부위 전체를 보강하는 것이지만 본 보강공법은 띠 형태의 탄소판을 보강부위에 에폭시 접착제를 이용하여 필요한 수만큼 배치하는 방식이므로 보강물량이 타 공법에 비하여 월등히 감소되는 장점을 가지게 된다.

또한, 본 발명인 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법은, 기존 탄소판을 이용한 보강공법이 갖고 있는 탄소판 양 끝단에서 탈락이 발생되는 문제점을 강재 정착구를 사용하여 완벽하게 보완할 수 있는 장점을 가진다.

Claims

구조물에 대한 보강에 있어서,

교량 보(200)의 표면에 에폭시 접착제(600)를 다수열 도포한 후 그 에폭시 접착제(600)에 탄소판(400)을 부착하여 보강하는 한편, 상기의 탄소판(400)의 양 끝단을 고정 수단인 강재 정착구(300)로 고정시키는 것을 특징으로 하는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법.
제 1 항에 있어서,

상기의 강재 정착구(300)는 크기가 다른 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)로 구성되는 한편, 크기가 작은 상부 정착구(310)는 폭 방향의 하부면 중앙이 하부로 돌출되게 돌출부(320)가 형성되고 상부 정착구(310)에 비해 큰 하부 정착구(330)는 폭 방향의 상부면 중앙에 상부 정착구(310)의 돌출부(320)가 안착될 수 있도록 ㄷ자홈(340)이 형성되며, 상기의 돌출부(320)와 ㄷ자홈(340)이 형성된 그 양측에 각각 다수개의 볼트홈(350)이 형성되고 하부 정착구(330)는 양측에 설치된 볼트홈(350)을 통해 앵커 볼트(500)로 교량 보(200)에 고정되고, 상기의 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)에는 돌출부(320) 및 ㄷ자홈(340)에 각각 요철형 전단키(700)가 대향되는 구조로 형성된 구조로서 상부 정착구(310)는 하부 정착구(330)의 중앙측 볼트홈에 고정볼트(550)로 고정되어 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기의 강재 정착구(300)를 구성하는 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)에는 돌출부(320) 및 ㄷ자홈(340)에 각각 요홈형 전단키(800)가 대향되는 구조로 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기의 강재 정착구(300)를 구성하는 상부 정착구(310)와 하부 정착구(330)에는 돌출부(320) 및 ㄷ자홈(340)에 각각 톱날형 전단키(900)가 대향되는 구조로 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 전단키가 형성된 강재 정착구를 이용한 탄소판 부착 보강공법.