KR20040098316A - 보강재에 긴장력을 도입, 접착한 후에 보강재의양측단부에 정착장치를 이용하여 보강재를 고정정착한다음 긴장력을 릴리스하여 프리스트레스를 도입한보강구조 및 이를 이용한 구조물 보수보강 공법 - Google Patents

보강재에 긴장력을 도입, 접착한 후에 보강재의양측단부에 정착장치를 이용하여 보강재를 고정정착한다음 긴장력을 릴리스하여 프리스트레스를 도입한보강구조 및 이를 이용한 구조물 보수보강 공법

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KR20040098316A KR1020030030631A KR20030030631A KR20040098316A KR 20040098316 A KR20040098316 A KR 20040098316A KR 1020030030631 A KR1020030030631 A KR 1020030030631A KR 20030030631 A KR20030030631 A KR 20030030631A KR 20040098316 A KR20040098316 A KR 20040098316A
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Abstract

본 발명은 보 구조나 판 구조의 균열억제, 내하력 증대와 기둥의 소성 힌치부의 연성증가, PSC 빔 합섬형 교의 연속화 등에 대한 구조적 적용성과 현장 적용성이 탁월하고, 디베이선 블록이나 정착블록이 불필요하므로 보수보강작업이 완료된 후에도 외관이 미려하며 기존 구조물을 손상시킬 우려도 없이 보강할 수 있고, 보강재의 두께를 줄여 경제성을 높이고, 품질관리도 용이한 구조물 보강공법을 제공하기 위한 것으로서, 균열이 발생하였거나 내하력이 저하된 구조물의 표면에 고강도 강화섬유 시트 또는 고강도 강화섬유 복합재인 보강재에 긴장력을 도입하면서 접착한 후에 상기 보강재의 양측단부에 정착장치를 이용하여 고정 정착하고 보강재에 긴장력을 릴리스하므로서 프리스트레스가 도입되어 구조물과 일체화되어 구조물에 대한 보수보강이 이루어지도록 하는 구조물 보수보강공법인 것이다.

Description

보강재에 긴장력을 도입, 접착한 후에 보강재의 양측단부에 정착장치를 이용하여 보강재를 고정정착한 다음 긴장력을 릴리스하여 프리스트레스를 도입한 보강구조 및 이를 이용한 구조물 보수보강 공법{Prestressed reinforcing structure and construction method for repairing and reinforcing structures using the prestressed reinforcing structure}
본 발명은 고강도 강화 섬유시트 또는 고강도 강화섬유 복합재인 보강재에 긴장력을 1,2차로 나누어 긴장 및 접착한 후에, 보강재 양측 단부를 정착장치를 이용하여 정착고정하고, 긴장장치 및 긴장력을 해제하여 프리스트레스가 도입된 보강재를 이용하여 콘크리트 구조물의 균열 및 박리제어, 구조물 내하력 증대, 소성힌지부 연성증대, 피에스시 (PSC)합성형교의 연속화를 도모할 수 있는 구조물 보수보강 공법에 관한 것이다.
기존의 구조물 보강공법으로는 강판접착공법, 섬유쉬트접착공법(탄소섬유쉬트 접착공법, 유리섬유쉬트 접착공법, 아라미드섬유쉬트 접착공법) 및 외케이블(External Tendon)보강 공법 등이 있다.
상기 섬유쉬트 접착공법은 섬유쉬트를 바닥판에 접착제로 부착하여 균열제어 등이 이루어지도록 하는 구조물 보수보강 공법으로, 집중된 균열부위나 박리된 균열 제어에는 효과적이나 내하력 증대가 미비하여 내하력 증대가 필요한 구조물에는 섬유쉬트의 적층수를 많이 하여 보수공사를 하나 이러한 방법은 공사비가 증대되고, 고정하중 등에 의해 발생된 균열에 대해서는 보강 효과가 거의 없다. 또한 강판 접착 공법은 강판을 바닥판에 접착제와 앙카 볼트를 이용하여 체결고정하는 구조물 보수보강 공법으로, 집중된 균열부위 제어, 박리된 균열 제어 등에는 효과적이고 내하력 증대도 어느정도 기대할 수 있으나, 고정하중 등에 의해 발생된 균열에 대해서는 보강효과가 거의 없다.
상기 외케이블 보강공법은 거더 구조의 외측면에 외부 PS 강선을 설치하고 미리 프리스트레스를 도입함으로서 외력에 의해 발생되는 인장응력을 상쇄시키는 방법으로서, 고정 하중에 의해 발생되는 균열을 제어하는 효과는 우수하지만 망상 균열, 균열 집중, 박리 등의 구조물 손상부에 적용하기가 곤란하고, 구조물의 단면에 접촉하도록 설치하지 않음으로 인하여 야기될 수 있는 일체화 결여에 기인되는 내하력 증대 효과는 기대하기 어려우며, 선형을 유지하기 위한 디베이션 블록과 케이블의 단부 정착용 정착 블록의 구조가 매시브해져서 보강 후의 미관이 불량해지고, 기존 구조물에 앵커를 위한 단면의 손상 등이 문제점으로 지적되고 있다.
따라서 본 발명은 상기한 강판 접착공법, 섬유쉬트 접착공법(탄소섬유쉬트 접착공법, 유리섬유쉬트 접착공법, 아라미드섬유 접착공법) 및 외케이블 보수공법의 장점만 취합하여 이루어지므로서 기존 구조물을 손상시킬 우려도 없이 보강할 수 있으며, 보강재의 두께를 줄여 경제성을 높이고, 품질관리도 용이한 콘크리트 구조물에 대한 보수보강 효과가 증대된 새로운 개념의 긴장력이 도입된 보강재를 이용한 구조물 보수보강 공법을 제공하는데 있다.
도 1은 콘크리트 구조물의 피보강부위에 대한 표면정리도.
도 2는 피보강부위의 프리이머 도포부에 보강재를 세팅하고 1차 긴장 및 접착하는 경우의 단면도.
도 3은 피보강부위에 대한 2차 긴장 및 접착하고 양측단부에 정착장치를 이용하여 고정하여 구조물 보강공사가 완료된 상태를 보여주는 도면.
도 4는 보강재의 단부에 설치된 정착장치의 다른 실시예를 보여주는 도면.
도 5은 보강재를 긴장시키는 긴장장치를 보여주는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호설명〉
1: 콘크리트 구조물 2: 피보강부위
3: 프라이머 4: 보강재
5,5a: 긴장방향 6,6a: 접착수지
7: 시트 정착장치 7a: 강판 정착장치
8: 앵커 볼트
10: 긴장장치 11: 크램프
13: 누름판 14: 상향 실린더
15: 지지대 16: 횡방향 실린더
본 발명은 일정한 간격을 두고 설치된 고강도 강화 섬유시트 또는 고강도 강화섬유 복합재인 보강재(4)에 긴장력을 1,2차로 나누어 긴장 및 접착한 후에, 보강재(4) 양측 단부를 정착장치(7,7a)를 이용하여 정착고정하고 긴장장치(10) 및 긴장력을 해제하여 프리스트레스를 도입한 보강구조를 이용하여 구조물에 대한 보수보강을 하는데 특징이 있다.
상기의 보강재를 이용하여 노후 또는 열화된 콘크리트 구조물을 보수보강하는 시공방법은 다음과 같다.
a) 보수보강을 요하는 콘크리트 구조물(1)의 피보강부위(2)의 표면을 정리하고, 프라이머(3)를 도포하여 평탄화시키는 단계;
b) 상기 피보강부위(2)의 프라이머(3) 도포부에 적합한 길이로 재단한 보강재(4)를 일정한 간격을 두고 피보강부위(2)에 설치하는 단계;
c) 상기 보강재(4)의 단부에 긴장장치(10)를 이용하여 고정시킨 후에 1차로 계획된 양의 긴장력을 보강재(4)에 도입하여 긴장한 다음 수지로 함침시켜 피보강 부위(2)의 표면에 보강재(4)를 접착하는 단계;
d) 상기 1차 긴장된 보강재(4)를 상기 긴장장치(10)를 이용하여 재차 긴장 및 수지에 함침시켜 완전히 접착하고 양측단부에 정착장치(7,7a)를 이용하여 고정하는 단계; 및
e) 상기 긴장장치(10)를 상기 보강재(4)의 단부에서 해제하고 긴장력을 릴리 스하므로서 프리스트레스를 도입한 보강구조를 이용하여 구조물에 대한 보수보강을 한후에 보수보강된 부분을 정리정돈하는 단계를 거쳐 콘크리트 구조물에 대한 보수보강을 시공한다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 콘크리트 구조물의 피보강부위에 대한 표면정리도로서, 보수보강을 요하는 콘크리트 구조물(1)에서 균열 또는 열화가 발생한 피보강 부위(2)의 표면을 와이어 브러시, 디스크 샌더 등으로 표면을 정리 및 청소하고, 시너 등으로 깨끗이 닦은 다음에 프라이머(3)을 도포하여 평탄화시킨다.
도 2는 피보강부위의 프리이머 도포부에 보강재를 세팅하고 1차 긴장 및 접 착하는 경우의 단면도로서, 고강도 강화섬유제 또는 고강도 강화섬유 복합재 등으로 이루어진 보강재(4)를 피보강부위(2)에 적합한 길이와 폭으로 재단한 후에 재단된 보강재(4)를 일정한 간격을 두고 피보강부위(2)에 설치한 후에 추후에 설명하는도 6의 긴장장치(10)를 이용하여 보강재(4)의 양측단을 고정시킨 후에 1차로 계획된 양의 긴장력을 보강재(4)에 도입하여 긴장한 다음 수지로 함침시켜 피보강 부위(2)의 표면에 보강재(4)를 접착한다. 도면부호(5)는 보강재(4)에 긴장력이 작용하는 방향을 표시한다.
도 3은 피보강부위에 대한 2차 긴장 및 접착하고 양측단부에 정착장치를 이용고정하여 구조물 보강공사가 완료된 상태를 보여주는 도면으로서, 상기 피보강부위(2)의 표면에 일정한 간격을 두고 부착된 보강재(4)에 1차로 긴장력이 도입되어 수지에 함침 부착된 보강재(4)를 재차 긴장력을 도입하여 긴장한 다음 수지에 함침시켜 구조물 표면에 완전히 접착시킨 다음에, 상기 보강재(4)의 양측 단부를 시트 정착장치(7)로 고정한 다음 도 6의 긴장장치(10)를 제거, 즉 긴장력을 해제하므로서, 상기 보강재(4)에 프리스트레스가 도입된 보강구조를 이용하여 구조물에 대한 보수보강이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 보강재(4)의 양측 단부에 설치되어 보강재(4)를 정착고정하는 시트 정착장치(7)는 긴장력이 도입된 보강재(4)에 직교 방향으로 우물정(井)자가 이루어지도록 하면서 설계 긴장 하중에 충분히 견딜수 있도록 고강도 섬유 시트나 고강도 섬유 강화 복합재를 수개층 적층하여 접착고정한다.
상기 보강재(4)를 수개층으로 중첩부착한 중첩 층수는 구조물에서 요구하는 긴장하중에 견딜수 있도록 각 설계 사항에 따라 층수를 정하여 사용한다.
상기와 같이 보강재(4)에 긴장력이 도입된 후에 보강재(4) 양측 단부를 고정시키고, 긴장장치(10)를 철거, 긴장력을 해제하면, 보강재(4)에 긴장시 도입된프리스트레스력인 인장력에 반하는 오므라들고자하는 압축응력이 보강재(4)에 도입되게 된다. 상기 보강재(4)에 결국 도입된 압축응력은 콘크리트 구조물에 작용하는 외부하중에 의해서 콘크리트 구조물에 발생된 인장응력을 상쇄하게되는 작용을 하게되어 콘크리트 구조물의 내하력을 증대시키는데 상당한 역할을 하게되어 궁극적으로 콘크리트 구조물의 안전도를 향상시키게 된다.
도 4는 보강재의 단부에 설치된 정착장치의 다른 실시예를 보여주는 도면으로서, 스테인레스 강판 또는 아연도 강판처럼 강인하고 내식성이 우수한 강판을 상기 보강재(4)의 외부에 직교방향으로 대고 앵커 볼트(8) 등의 기계적 이음으로 고정정착하는 강판 정착장치(7a)이다.
도 5는 보강재를 긴장시키는 긴장장치를 보여주는 도면으로서, 상기 보강재(4)의 단부를 크램프(11)에 물려 고정시킨 후 크램프(11) 후방에 설치된 횡방향 실린더(16)를 당겨 계획된 긴장력으로 긴장한 후에, 상기 보강재(4)의 단부 측에서 보강재(4)와 접하는 부분에 우레탄이 설치된 누름판(13)이 상향 실린더(14)에 의해 구조물 방향인 상향으로 올라가면서 보강재(4)를 구조물 쪽으로 밀어올려 긴장력을 도입하는 방법과, 상기 보강재(4)가 구조물과 어느 정도 간격을 갖도록 클램프(11)에 보강재(4)를 고정한 후에 횡방향 실린더(16)를 이용하여 횡으로 긴장한 후에 누름판(13)을 상향으로 올리면 보강재(4)가 구조물쪽으로 올라가 보다 많은 양의 긴장력을 보강재에 도입하게 된다,
이상 설명한바와 같이 보강재에 긴장력을 도입하여 콘크리트 구조물을 보수보강하는 방법은 유제 및 고강도 강화섬유 복합재에 의한 구조물 보강공법은 기존의 강판접착 공법, 섬유쉬트 접착 공법 및 외케이블 공법 등의 장점만 취합된 공법으로서 폭넓은 구조 적용성과 현장 적용성이 우수하며, 특히 보나 판구조의 내하력 증대와 기둥의 소성 힌지부의 연성증가, PSC 빔 합성형 교의 연속화 등에 대한 적용성에는 탁월한 효과를 갖으며 콘크리트 구조물의 균열의 발생을 방지하는 공법인 것이다.
또한, 외케이블 선형 유지와 단부 고정을 위한 디베이션 블록이나 정착블록이 불필요하므로 보강 후 미관도 돋보이고, 기존 콘크리트 구조물을 손상시킬 우려도 없으며, 보강재에 간장력이 도입됨에 따라 보강재의 적층수가 감축되므로 경제성이 우수하고, 내하력 증대에 따른 유지관리 용이성이 뛰어나며 품질관리도 용이한 기존의 콘크리트 구조물에 대한 보수보강 공법에 비하여 매우 경제적이면서 진일보된 시공방법인 것이다.

Claims (4)

  1. 열화 또는 노후된 콘크리트 구조물에 대한 보수보강을 실시하는 것에 있어서,
    구조물의 피보강 부위의 표면에 일정한 간격을 두고 고강도 강화 섬유제 또는 고강도 강화 섬유 복합재인 보강재를 1,2차로 나누어 긴장장치를 이용하여 긴장 및 수지 함침에 의해 접착을 순차적으로 한 후에, 상기 보강재의 양측 단부에 정착장치를 이용하여 정착한 다음 상기 긴장장치 및 긴장력을 해제하여 보강재에 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 보강재에 긴장력을 도입, 접착한 후에 보강재의 양측단부에 정착장치를 이용하여 보강재를 고정정착한 다음 긴장력을 릴리스하여 프리스트레스를 도입한 보강구조.
  2. 제 1항에 있어서
    상기 긴장장치는 보강재의 일측단부를 고정하는 클램프와 클램프의 일측에서 횡으로 이동할 수 있게하는 횡방향 실린더와 상기 보강재를 하부에서 구조물쪽인 상부로 밀어 올리는 상향 실린더와 일체로 설치된 우레탄이 상부에 형성된 누름판으로 되어 있으며 이들을 지지하는 지지대로 이루어진 것을 특징으로 하는 보강재에 긴장력을 도입, 접착한 후에 보강재의 양측단부에 정착장치를 이용하여 보강재를 고정정착한 다음 긴장력을 릴리스하여 프리스트레스를 도입한 보강구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정착장치는 긴장력이 도입된 보강재에 직교 방향으로 우물정(井)자가 이루어지면서 설계 긴장 하중에 충분히 견딜수 있도록 고강도 섬유 시트나 고강도 섬유 강화 복합재를 수개층 적층하여 접착고정하는 시트 정착장치 또는 스테인레스 강판 또는 아연도 강판처럼 강인하고 내식성이 우수한 강판을 상기 보강재의 외부에 직교방향으로 대고 앵커 볼트 등의 기계적 이음으로 고정정착하는 강판 정착장치인 것을 특징으로 하는 보강재에 긴장력을 도입, 접착한 후에 보강재의 양측단부에 정착장치를 이용하여 보강재를 고정정착한 다음 긴장력을 릴리스하여 프리스트레스를 도입한 보강구조.
  4. 노후 또는 열화된 콘크리트 구조물을 보수보강하는 시공방법에 있어서,
    a) 보수보강을 요하는 콘크리트 구조물의 피보강부위의 표면을 정리하고, 프라이머를 도포하여 평탄화시키는 단계;
    b) 상기 피보강부위의 프라이머 도포부에 적합한 길이로 재단한 보강재를 일정한 간격을 두고 피보강부위(2)에 설치하는 단계;
    c) 상기 보강재의 단부에 긴장장치를 이용하여 고정시킨 후에 1차로 계획된 양의 긴장력을 보강재에 도입하여 긴장한 다음 수지로 함침시켜 피보강 부위의 표면에 보강재를 접착하는 단계;
    d) 상기 1차 긴장된 보강재를 상기 긴장장치를 이용하여 재차 긴장 및 수지에 함침시켜 완전히 접착하고 양측단부에 정착장치를 이용하여 고정하는 단계; 및
    e) 상기 긴장장치를 상기 보강재의 단부에서 해제하고 긴장력을 릴리스하므로서 프리스트레스가 도입된 보강구조를 이용하여 구조물에 대한 보수보강을 한 후에 보수보강된 부분을 정리정돈하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 보강재에 긴장력을 도입, 접착한 후에 보강재의 양측단부에 정착장치를 이용하여 보강재를 고정정착한 다음 긴장력을 릴리스하여 프리스트레스를 도입한 보강구조를 이용한 구조물 보수보강공법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108517790A (zh) * 2018-04-19 2018-09-11 仇芳 一种土木工程桥梁隧道加固设备
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