KR200362980Y1

KR200362980Y1 - 강연선의 케미칼앵카링 및 텐셔닝에 의한 슬래브 또는보의 보강 구조

Info

Publication number: KR200362980Y1
Application number: KR20-2004-0009024U
Authority: KR
Inventors: 김양중
Original assignee: 김양중
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2004-09-22

Abstract

본 고안은 강연선의 케미칼앵카링 및 텐셔닝에 의한 콘크리트 슬래브 또는 보의 구조보강에 관한 것으로, 보강할 부재의 단부측에 정착구를 설치하고 부재의 중앙부 하면에 받침대(26, 28)를 설치하고 인장용 강연선(30)을 양단부 정착구간 배선하여 받침대(26, 28)를 받치며 텐셔닝으로 인장하면 부재의 중앙부에 부상코자 하는 힘이 발생하여 보강기능을 확보할 수 있다. 이를 위해 보강할 슬래브인 경우 부재의 네귀 콘크리트 기둥측 슬래브 하부면에 정착구(18)를 설치하고 슬래브 대각방향의 정착구(18)간 강연선(30)을 배선하여 텐셔닝으로 인장하되 강연선(30)의 길이를 길게 하여 대각방향의 단부측 콘크리트 보(12)측면에 천공된 구멍(22)으로 삽입될 수 있도록 한다. 천공된 구멍(22)에는 강연선(30)이 삽입되기 전에 초강력접착성 에폭시를 미리 충진하여 강연선(30)이 삽입될 시 구멍(22)내에서 강연선이 에폭시속으로 삽입되어 에폭시가 경화 된 후에는 천공구멍(22)내에서 강연선이 에폭시의 강한 접착력에 의해 콘크리트와 일체화되어 장착될 수 있도록 한다.

또한, 슬래브 중앙부에 부상코자 하는 힘을 발현시키기 위해 강연선 텐셔닝을 하기전 슬래브의 중앙부에 설치되는 H-Beam형상의 받침대(26,28)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

강연선의 케미칼앵카링 및 텐셔닝에 의한 슬래브 또는 보의 보강 구조{A reinforcement structure by anchoring ＆ tensioning steel strand.}

본 고안은 인장용 강연선의 케미칼앵카링 및 텐셔닝에 의한 콘크리트 슬래브 또는 보의 구조보강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬래브 또는 보의 단부측에 정착구를 설치하고 중앙부 하면에 받침대를 대고 인장용 강연선을 정착구간 배선하고 텐셔닝으로 인장해주면 부재 중앙부 하면의 받침대에 부상코자 하는 힘이 발생하여 쳐지려는 슬래브 또는 보를 보강시키는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 철근콘크리트 구조물의 슬래브 또는 보는 지속적인 하중에 의한 휨 변형으로 상부에는 압축응력, 하부에는 인장응력이 발생되어 크랙이 생기며 심한 경우 붕괴에 다다르므로 시공 후 일정기간의 경과 시 노후화 및 내하력 저하에 따른 구조물의 내력에 대한 보강이 이루어져야 한다.

이와 같은 보강에 사용되는 보강구조로는 철근콘크리트 슬래브의 보강할 부위에 철판을 부착하고 철판과 상기부재 사이의 공간에 에폭시수지를 주입하여 구성되는 철판보강구조와, 보강할 부위에 에폭시수지를 도포하고 탄소섬유와 같은 보강섬유를 부착하여 구성되는 섬유보강구조가 사용되었다.

그런데 상기와 같이 에폭시수지를 이용하는 보강구조는 에폭시수지의 접착성에 의한 콘크리트 부재와의 일체화를 기본원리로 하고 있으나, 상기 에폭시수지는 열에 취약하여 80℃에서 그 분자가 이완되기 시작하여 130℃에서 파괴되기 시작하며 그 용융점이 200℃에서 액화되기 시작하므로 내화성이 낮아 안정성이 좋지 않고, 특히 화재발생시 콘크리트 부재와의 접착력이 떨어져 보강기능을 완전히 상실하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 11에서 보이는 바와 같이, 콘크리트 슬래브 상부에서 단부모서리를 천공 또는 취핑하여 맞창구멍을 내고 인장용 강연선을 슬래브 하면으로 배선하고 슬래브 중앙부 하면에 받침대를 대고 텐셔닝함으로써 부상력을 발생시켜 보강하는 공법이 제안 시행되었으나, 이는 콘크리트 슬래브를 맞창 천공함으로써 슬래브에 내력을 저하시키고 상부마감재를 파손시키며, 이에 따라 상부마감재의 원상복구 등 작업성이 복잡하게 되는 문제점 등의 단점이 있었다.

본 고안은 이러한 상기의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 철근콘크리트 부재의 보강할 슬래브 또는 보의 단부측에 정착구를 설치하고 부재의 중앙부 하면에 받침대를 대고 정착구간 강연선을 배선하고 동시에 강연선의 단부를 콘크리트 보 측부 면에 천공 후 케미칼앵카링을 해주며 텐셔닝으로 인장해주면 중앙부 받침대에 부상코자 하는 힘이 발생하여 쳐지려는 슬래브 또는 보를 보강시킴은물론, 에폭시수지에 의한 보강보다는 내화성이 우수하며 작업이 조립구조로 단순하고 특히 콘크리트 마감재의 제거등에 의한 분진, 소음이 없음으로 친환경 공법이라 할 수 있다.

도 1은 본 고안의 기본 실시예에 따른 보강구조 개념도.

도 2는 본 발명에 따른 슬래브 보강공법에 대한 시공단계도

도 3은 본 공안의 기본 실시예에 따른 보강구조의 주 평면도.

도 4은 본 고안의 기본 실시예에 따른 보강구조의 주 단면도.

도 5는 본 고안의 기본 실시예에 따른 보강구조의 상세평면도.

도 6는 본 고안의 기본 실시예에 따른 보강구조의 상세단면도.

도 7은 본 고안의 기본 실시예에 따른 중앙부 받침대 상세도.

도 8은 본 고안의 기본 실시예에 따른 보강구조의 텐셔닝 원리도.

도 9은 본고안의 텐셔닝에 사용되는 밀대식 인장기 사시도.

도 10은 본 발명의 기본 실시예에 따른 보 보강인 경우 단면도

도 11은 종래기술에 따른 보강구조의 평면도 및 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 기존 콘크리트 기둥 12: 기존 콘크리트 보

14: 기존 콘크리트 슬래브 16: 정착구 홈

18: 정착구 20: 정착구 고정용 앵카볼트

22: 천공구멍 24: 강연선 케미칼앵카링

26: 중앙부 받침대 28 : 덧받침대

30: 인장용 강연선 32: 강연선 쐐기

34: 강연선 체결용 콘 36: 강연선 인장용 콘

38: 밀대식 인장기 40: 유압호스

42: 인장력 44: 부상력

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 강연선 케미칼 앵카링 및 텐셔닝에 의한 보강구조로 철근콘크리트 슬래브(14)를 보강함에 있어서, 보강할 철근콘크리트 슬래브 부재(14)의 중앙부 하면에 H-Beam 형상의 받침대(26)를 가볼팅에 의해 설치한 후 슬래브 네귀 모서리부위에서 슬래브(14) 대각방향으로 강연선(30)을 배선키 위하여 네귀 모서리에 강연선 정착구(18)를 설치하고, 동시에 배선된 강연선(30)의 단부가 슬래브 네귀 모서리의 콘크리트보(12)측면에 케미칼 앵카링(24) 될 수 있도록 천공하고 천공구멍(22)에 에폭시를 충진한 후, 강연선(30)을 정착구(18)의 구멍을 통해 대각방향으로 중앙부 받침대(26,28) 하면으로 배선하고 양단의 정착구(18)에 체결될 수 있도록 체결콘(34)을 끼우고 동시에 인장용 콘(36)을 강연선(30)에 끼우고 정착구 체결콘(34)과 인장용 콘(36) 사이를 밀대식 인장기(38)에 의해 텐셔닝 함으로써 강연선(30)에 인장력(42)이 작용하게 되고 이때 강연선 단부는 케미칼 앵카링용 구멍(24)으로 삽입되어 들어가게 된다.

이때 요구되는 인장력(42)에 도달할 때까지 가압하여 정착구(18)에 체결되면 동시에 강연선(30) 단부도 케미칼앵카링 구멍(24)속에 삽입 고정되어 12시간 경과후면 에폭시가 경화되어 완전 고정케 되어 인장된 강연선(30)에 의해 받침대(26,28)를 통해 발현되는 부상력(44)에 의해 영구 보강되는 것을 특징으로한다.

또한, 보강코자 하는 내력 증진량에 따라 대각방향의 강연선(30) 숫자를 쌍줄, 또는 세줄 등으로 늘려 시공할 수 있으며, 아울러 받침대(26,28)의 높이를 크게하면 할수록 부상력(44)은 증진되게 되므로 이는 요구되는 내력증진량에 따른 구조설계에 기인하는 것을 특징으로 한다.

이때, 덧받침대(28)와 강연선(30)의 접합부위에 대각방향의 강연선(30)이 서로 교차함으로써 겹쳐지는 부위의 강연선(30) 손상을 피하기 위하여 받침용 강연선쐐기(32)를 별도로 제작하여 덧받침대(28) 밑면을 추가로 받쳐 교차되는 부위의 강연선(30) 손상을 피하게 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 고안의 구조보강에 대한 개념도이고, 도 2는 본 고안에 따른 슬래브 보강구조에 대한 시공 단계도이고, 도 3은 본 고안에 따른 보강구조의 실시예에 대한 주평면도이고, 도 4는 그에 대한 주단면도이고, 도 5는 그에 대한 상세평면도이고, 도 6은 그에 대한 상세단면도이고, 도 7은 본 고안에 따른 보강구조의 실시예에 대한 중앙부 받침대(26,28)의 상세도이고, 도 8은 본 고안에 따른 보강구조의 실시예에 대한 텐셔닝 원리도이고, 도 9는 밀대식 인장기(38)의 사시도이고, 도 10은 본 고안의 실시예에 따른 보 보강인 경우의 단면도이고, 도 11은 종래기술에 따른 보강구조의 단면도를 각각 도시한 것이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 고안의 강연선 케미칼앵카링 및 텐셔닝에 의한 보강구조는 보강할 슬래브(14) 부재의 네귀 모서리 콘크리트 보(12)측부면에 인장용 강연선(30)의 케미칼앵카링(24)을 위한 천공구멍(22)과 네귀 모서리에 강연선의 정착을 위한 정착구(18)와, 또한 정착구(18)간 슬래브 대각방향으로 배선되어 단부가 케미칼앵카링 천공구멍(22) 속으로 삽입되는 인장용 강연선(30)과, 강연선(30)의 인장을 위해 정착구(18)에 체결되는 강연선 체결콘(34)과 인장용 콘(36)으로 구성되며, 또한 강연선(30)의 인장시 부상력(44)을 슬래브(14) 중앙부에 전달할 수 있는 받침대(26) 및 덧받침대(28)와, 부상력(44)을 발현시키기 위해 강연선(30)에 텐셔닝으로 인장력(42)을 주기위한 밀대식인장기(38) 및 유압호스(40)로 구성된다.

이때, 강연선(30)의 케미칼 앵카링(24)을 위한 천공구멍(22)의 굵기는 사용코자 하는 강연선(30) 굵기에 3mm이상을 더한 굵기로 하며, 천공구멍(22)의 깊이는 20cm이상으로 하여 강연선의 케미칼앵카링(24) 시 충분한 인장력(42)에 견딜 수 있도록 한다.

슬래브(14)의 네귀 모서리부 하면에는 청작구(18)를 설치코자하는 위치에 깊이 5mm이상으로 그라인딩하여 정착구홈(16)을 파고 정착구가 그 홈(16)의 턱에 걸리도록하여 강연선(30) 인장 시 인장력(46)을 버틸 수 있도록 정착구(18)를 설치하되 정착구 고정용 앵카볼트(20)에 의해 슬래브에 정착한다.

또한 강연선(30) 인장시 부상력(44)을 슬래브(14)에 전달할 수 있도록 슬래브(14) 중앙부 하면에 H-Beam 형상의 받침대(26)을 앵카볼트에 의해 정착하며, 이때 받침대(26) 높이는 요구되는 부상력(44)의 정도와 현장여건에 따른다. 또한 덧받침대(28)는 인장력(42)이 발생된 강연선(30)이 걸쳐져 부상력(44)을 받침대(26)로 전달시켜주는 역할을 함과 동시에 강연선(30)의 교차점에 강연선(30)이 상호 교차하지 않도록 단차를 유지시켜주는 역할을 한다.

또한 배선된 강연선(30)을 인장 및 정착시키기 위해 정착구(18)측에 강연선 체결콘(34)을 끼우고, 동시에 강연선 인장용콘(36)을 끼워 체결콘(34)과 인장용콘(36)사이를 밀대식 인장기(38)로 벌리면 강연선(30)에 인장력(42)이 발생하며, 동시에 강연선(30)의 단부가 밀리어 미리 천공하고 케미칼에폭시를 충진해 놓은 천공구멍(22)속으로 삽입된다.

이때, 밀대식 인장기(38)에 의해 가력하는 인장력(42)은 요구되는 보강력 정도에 따라 다르며, 또한 보강력 정도에 따라 강연선(30)을 한줄, 두줄, 또는 세줄 등의 강연선(30) 수를 결정짓는다.

이와 같은 본 고안에 따른 강연선 케미칼앵카링 및 텐셔닝에 의한 슬래브 또는 보의 보강구조가 콘크리트 구조물에 시공되는 방법을 슬래브를 예시로 아래와 같이 설명한다.

우선 보강할 부재인 슬래브(14)의 네귀 모서리에 부착될 정착구(18) 및 천공(22)위치를 선정하기 위해 슬래브(14)의 대각방향으로 줄띄우기를 하여 위치선정 및 강연선(30)의 적정 길이를 결정한다.

이때 강연선(30)의 각 단부가 천공구멍(22)에 20cm이상이 삽입되어 케미칼 앵카링(24) 될 수 있도록 길이를 산정하여야 한다.

정착구(18) 및 천공구멍(22)의 위치가 상기방법에 의해 선정되면 그 위치에 먹놓기로 표시하고 전동공구를 이용하여 천공작업을 한다.

이때 천공구멍(22)의 직경은 강연선(30) 굵기의 3mm이상이 되도록 하기 위한규격의 드릴 빗트를 사용하며 천공구멍(22)깊이는 강연선이 20cm이상 삽입되도록 그 이상으로 하고 천공 후에는 그 속의 콘크리트 분진이 없도록 에어호스를 이용하여 청소해 낸다.

또한 먹놓기에 의해 위치가 표시된 정착구(18) 위치에는 전동공구 그라인더를 이용하여 슬래브(14) 하면을 갈아내어 정착구홈(16)을 파되 깊이는 5mm이상으로 하여 정착구(18)가 콘크리트 턱에 걸리도록 하는 구조로 형성된다. 이는 강연선(30) 체결 후 인장을 하였을 경우 정착구(18)에 작용하는 인장력(42)이 콘크리트 턱에 걸려 콘크리트 모체로 전달시켜줌으로써 정착구(18)가 충분히 견뎌낼 수 있게 하기 위함이다.

그라인딩 작업이 완료되면 정착구(18) 장착위치에 앵카볼팅 할 수 있도록 천공하고 적정규격의 앵카볼트(20)를 이용하여 정착구(18)를 견고히 장착한다. 이때 장착되는 정착구(18)는 동시에 그라인딩에 의해 갈아낸 콘크리트 턱에 걸리도록 하여야 한다.

한편 슬래브(14) 중앙부 하면에는 향후 인장용 강연선(30)이 인장력(42)에 의해 발생되는 부상력(44)을 슬래브로 전달시킬 수 있도록 H-Beam형상 등의 받침대(26)를 설치하되 이의 설치는 앵카볼팅에 의하고 받침대(26)의 장착정도가 구조상 큰 영향을 주지는 않으므로 앵카볼트는 가볼트정도의 규격을 따라도 무방하다.

또한, 받침대(26)의 높이는 높을수록 강연선(30)의 인장력(42)에 의해 부상력(44)이 높아지나 요구되는 슬래브(14)의 내력증진정도에 따른다.

또한, 장착된 받침대(26)에 덧 받침대(28)를 용접 또는 볼팅에 의해 장착하며, 덧받침대(28)는 인장용 강연선(30) 배선 시 대각방향으로 서로 교차되는 강연선(30)이 상호 손상되지 않게 하기 위함은 물론 받침대(30)의 높이를 추가시키는 목적을 동시에 지닌다.

덧받침대(30)는 철물제작 또는 주물제작으로 할 수 있으며, 상호 교차되는 강연선의 교차점에 강연선쇄기(32)에 의해 단차를 줌으로써 교차되는 강연선(30)이 맞닿지 않도록 한다.

다음으로 강연선(30)을 배선하되 강연선(30)은 일반용 또는 부식방지를 위한 PVC 코팅이 된 강연선을 사용하며, 그 굵기는 요구되는 내력증진 정도에 따르며, 강연선의 수를 한줄, 두줄, 또는 그이상의 강연선 가닥수도 동시에 요구되는 내력증진 정도에 따른다.

또한, 인장용 강연선(30)을 배선키 위해 강연선(30) 양 단부를 기 설치된 정착구(18)의 구멍을 통해 삽입 배선하되 인장용 강연선(30)이 기 설치된 슬래브(14) 중앙 부의 덧받침대(28)를 걸어 받칠 수 있도록 하여야 하며, 강연선(30)의 양 단부가 콘크리트보(12) 측부면의 천공구멍(22)에 삽입되도록 하고, 배선 시 강연선(30)을 정착구(18)에 체결 및 인장시키기 위해 강연선체결콘(34) 및 인장용콘(36)을 미리 끼워 배선해야 한다.

이때 체결콘(34)은 정착구(18)측에 끼워넣고 체결콘(34)과 인장용콘(36) 사이를 밀대식 인장(38)에 의해 벌려주면 강연선(30)은 팽팽해지며 정착구(18)측에 강연선이 체결콘(34)에 의해 조여지며 장착하게 되는 구조로 형성된다. 이때 강연선(30)에 인장력(42)을 가력하기 전 천공구멍(22)내에 에폭시계열의 캐미칼재를 충진해 놓고 강연선(30)의 단부를 미리 천공구멍(22)내에 삽입해놓은 후 가력 한다.

인장력(42) 가력 시 강연선(30)이 팽팽해지며 천공구멍(22)내 기 삽입된 강연선(30)의 단부가 자연적으로 밀려들어가게 되며 이에 따라 기 충진된 에폭시앵카링재가 토출되어 나오게 된다.

이때 천공구멍(22)내 삽입된 인장용 강연선(30)은 천공구멍(22) 내 에폭시 속에 파묻히게 되어 12시간 후에는 에폭시가 완전 경화됨과 동시에 천공구멍(22)내 에폭시와 강연선(30)의 강한 접착력 및 부착력에 의해 단단하게 장착되게 되는 케미칼앵커링(24)구조로 형성된다.

물론 정착구(18)에 의해서도 강연선(30)이 장착되나, 정착구(18)는 영구적이라 할 수 없으며 정착구(18)는 강연선(30)의 인장 및 천공구멍(22)내 삽입된 강연선(30)의 단부측이 케미칼 앵카링(24)에 의해 완전 고착될 수 있도록 인장력(42)을 유지시켜주는 역할로 간주할 수 있으며, 동시에 정착구(18)도 인장력(46)을 계속 유지시켜주는 역할을 병행하는 것으로 볼 수도 있다.

또한, 본 고안은 상기 한 실시예에 한정되지 않고 이하의 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이와같이 이루어지는 본 고안의 강연선 케미칼앵카링 및 텐셔닝에 의한 슬래브 또는 보의 보강구조에 의하면, 보강 할 부재의 양 단부측에 정착구를 설치하고, 중앙부에 받침대(26) 및 덧받침대(28)를 대고 강연선(30)을 걸어 배선하되 정착구(18)에 강연선(30)을 정착시키며 밀대식 인장기(42)에 의해 강연선(30)에 인장력(42)을 부여하면 자연적으로 받침대(26)에 부상력(44)이 발생하여 인장응력이 증대되며 이에 따라 전단응력도 증대되어 보강기능이 향상될 수 있다.

또한 강연선(30)의 단부를 콘크리트보의 천공구멍(22)내 에폭시계열의 케미칼 앵카링(24)으로 고착하게 되면 강연선(30)에 부여된 인장력(42)이 풀리지 않고 유지되어 영구적인 보강구조라 할 수 있다.

이는 열에 취약한 에폭시수지의 접착력에 의한 철판부착 또는 탄소섬유부착공법구조에 비해 내화성이 향상되는 것은 물론 콘크리트면에 부착된 시멘트 미장면 등의 마감재를 제거치 않고 조립식에 의해 시행될 수 있으므로 공사기간, 공사비의 저렴은 물론 무소음, 무진동, 무분진 등으로 인해 친환경적 보강효과를 확보할 수 있다.

또한, 종래의 슬래브 상부 단부측을 맞창구멍 뚫어 슬래브 하부로 강연선을 배선하고 슬래브 상부에서 텐셔닝하여 고정시키는 구조에 비해 기존 슬래브를 파손치 않고 보강할 수 있어 보강할 부재에 대해 무리를 주지 않으면서 충분한 보강기능이 확보될 수 있다.

Claims

인장응력 및 전단응력을 보강 할 콘크리트 슬래브(14) 부재의 중앙부하면 및 네귀 모서리부에 인장용 강연선(30)이 배선되어 텐셔닝에 의한 인장력(42)으로 부상력(44)을 발현 시킬 수 있도록 장착 형성되는 받침대(26), 덧받침대(28) 및 정착구(18)와,

텐셔닝에 의해 팽팽해지는 인장용 강연선(30)의 양 단부가 콘크리트 보(12)속에 파묻히어 완전히 정착 고정될 수 있도록 콘크리트 보(12)의 천공구멍(22) 및 에폭시계열의 케미칼 앵카링(24)과,

배선된 인장용 강연선(30)이 텐셔닝 되어 정착구(18)에 완전히 체결되고 그 양단부가 케미칼앵카링(24) 될 수 있도록 하기위해 강연선(30)에 끼워지는 체결콘(34) 및 인장용콘(36)과,

강연선(30)이 텐셔닝되어 인장력(42)이 부여되며 정착구(18)에 체결될 수 있도록 체결콘(34)과 인장용콘(36) 사이를 밀대식 방법으로 인장하는 밀대식인장기(42)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강연선 케미칼앵카링 및 텐셔닝에 의한 콘크리트 슬래브 또는 보의 보강구조.
제 1항에 있어서,

상기 철근콘크리트 슬래브(14) 구조뿐만 아니라 철골조 슬래부 및 테크슬래브 등의 여타 슬래브인 경우 케미칼 앵카링(24)대신 강연선 단부의 정착을 위해 용접 또는 볼트조임 등으로 대체 사용되는 보강구조.
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