KR20050032962A

KR20050032962A - Reinforcing method of structures with opposite loading

Info

Publication number: KR20050032962A
Application number: KR1020030068969A
Authority: KR
Inventors: 정순용
Original assignee: 정순용
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2005-04-08
Also published as: KR100548046B1

Abstract

A reinforcing method for a structure by using inverse load is provided to improve stability of the structure, and to distribute dead load in a reinforcing member by mounting the reinforcing member after applying load in the opposite direction of load. To reinforce a structure such as a beam, a slab, a wall or a box-shaped structure having a section receiving tensile force, inverse load is applied in the opposite direction of load transmitted to the structure. A reinforcing member such as a carbon fiber sheet or a carbon rod is installed, and load is removed. After removing load, load applied to the structure is distributed to the reinforcing member. Lear springs are mounted to an upper slab, a lower slab and both sides of the box-shaped structure and contacted to the wall of the structure. The leaf springs are connected to each other by connecting units, and the structure is reinforced by applying inverse load.

Description

Reinforcing Method of Structures with Opposite Loading

본 발명은 구조물 보강시 구조물이 받고 있는 하중과 반대 방향으로 일정한 하중을 가한 후 보강하여, 보강재가 구조물이 기존에 받고 있던 하중의 일부를 분담하게 하는 보강공법에 관한 것이다.The present invention relates to a reinforcement method for reinforcing a structure by applying a constant load in a direction opposite to the load being received by the structure and then reinforcing the material so that the reinforcing member shares a part of the load previously received by the structure.

특히 지하에 매설된 박스구조의 구조적인 보강에 유리한 공법으로, 지하매설 박스구조에는 하수관, 지하철, 송전용 공동구, 통신용 공동구 등이 있으며 그 기능과 규모에 관계 없이 지하에 매설되어 있는 모든 박스구조에 적용이 가능하다.In particular, it is an advantageous method for the structural reinforcement of the underground box structure.The underground underground box structure includes sewer pipes, subways, power transmission joints, and communication joints, regardless of its function and size. Application is possible.

현재까지의 일반적인 보강공법은 하중을 지탱하는 기둥(column), 보(beam), 슬래브(slab) 등의 구조물을 추가로 설치하거나 단면을 증설하여 구조물의 안전성을 증진시키는 개념이며, 이들 방법은 구조물이 기존의 하중을 받고 있는 상태에서 단순히 보강재를 덧대는 방법으로 구조물이 이미 받고 있던 하중은 보강재가 분담하지 않으며 보강 후 추가되는 하중의 일부 만을 보강재가 분담하게 된다.The general reinforcement method to date is a concept of increasing the safety of the structure by installing additional structures such as columns, beams, slabs, etc. that support the load, or by adding cross sections. In this state, under the existing load, simply reinforce the reinforcement, and the structure is already under load.

또한 이러한 공법들은 보강을 위해 추가된 각각의 구조물이 상당한 공간을 차지하므로 내부 단면적의 축소를 최소화 해야하는 지하 매설 박스구조의 보강에는 이러한 개념의 기존 공법을 적용하는 것은 불가능하다. 현재까지는 지중에 매설된 박스구조물에 대한 구조적인 보강(reinforcement, strengthen)은 이루어지지 못하였고, 균열을 메우거나 표면의 방수처리 등의 보수(repair) 공법만이 가능하였다.In addition, since these methods take up a considerable amount of space for each structure added for reinforcement, it is impossible to apply the existing method of this concept to the reinforcement of underground buried box structure, which should minimize the reduction of internal cross-sectional area. Until now, no structural reinforcement and strengthening of underground buried box structures was possible, and only repairing methods such as filling cracks or waterproofing surfaces were possible.

본 발명은 보강 후 가해지는 하중 뿐만 아니라 구조물이 이미 받고 있는 하중의 일부를 보강재가 분담하게 하여 구조물의 안전성을 높이고 보강 효과를 증진시키고자 하였다.The present invention intends to increase the safety of the structure and enhance the reinforcement effect by reinforcing the material to share the portion of the load already received as well as the structure after the reinforcement.

본 발명에서는 구조물에 가해지는 하중과 반대방향으로 일정한 하중을 가한 후 보강재를 설치 함으로써 구조물에 이미 작용하고 있는 사하중을 보강재가 일부 분담하게 함으로써 보강의 효율을 높이고 구조물의 안정성을 증가시키고자 하였다.In the present invention, by applying a constant load in the opposite direction to the load applied to the structure by installing the reinforcement to reinforce the portion of the dead weight already acting on the structure by the reinforcement to increase the efficiency of the reinforcement and to increase the stability of the structure.

본 발명에서는 일반적인 모든 구조물에 적용할 수 있는 '역재하하중'을 이용한 구조물 보강 방법을 설명하는데, 먼저 '역재하하중'의 정의와 개념 및 구조물에 미치는 보강 효과를 설명하고, 일반적인 구조물에 대한 보강 방법과 지중 매설 박스구조의 보강 방법으로 나누어 설명하였다.In the present invention, a structure reinforcement method using the 'reverse load' applicable to all general structures will be described. First, the definition and concept of the 'reverse load' and the reinforcement effect on the structure will be described. The method was divided into the method and the reinforcement method of underground buried box structure.

본 발명의 주요 개념인 '역재하하중'을 가하여 구조물을 보강하는 경우의 장점에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the advantages of reinforcing the structure by applying the 'reverse load' of the main concept of the present invention.

도 1은 일반적인 구조물(11)에 하중(12)이 가해진 모습을 나타낸 것으로, 도 1의 (나)는 이때 구조물이 받는 모멘트의 경향을 나타낸 것이다. 이러한 상태에서 구조물을 보강하는 경우 보강된 부분은 기존에 가해진 하중(12)을 분담하지 않으며, 보강 후 추가로 더해지는 하중의 일부를 분담하게 되어 보강 효과가 크지 않다.Figure 1 shows a state in which a load 12 is applied to the general structure 11, Figure 1 (b) shows the tendency of the moment the structure receives at this time. When reinforcing the structure in this state, the reinforced portion does not share the load 12 applied to the existing, and the portion of the additional load added after the reinforcement does not have a large reinforcing effect.

도 2는 구조물(11)에 기존에 받고 있는 하중(12)과 반대 방향으로 한 점에서 역재하하중(21)을 가한 모습과 이때 '역재하하중'에 의해 발생하는 모멘트도를 나타낸 것이다. 도 3은 구조물(11)에 기존에 받고 있는 하중(12)과 반대 방향으로 두 점에서 역재하하중(31)을 가한 모습과 이때 역재하하중에 의해 발생하는 모멘트도를 나타낸 것이다. 도 2와 도 3의 모멘트도는 최대 모멘트 발생 영역에서 도 1과 반대 방향의 모멘트가 작용하므로 '역재하하중'을 가할 경우 구조물에 작용하는 최대 모멘트는 상당히 줄어든다. 이러한 상태에서 보강을 하고 '역재하하중'을 제거하게 되면 보강재가 구조물이 보강 전에 받고 있던 하중의 일부를 보강재가 분담하게 된다. 따라서 구조물은 더욱 안전한 하중 상태에서 유지될 수 있게 된다.FIG. 2 shows a state in which the reverse load 21 is applied to the structure 11 at one point in a direction opposite to the load 12 that is previously being received, and a moment diagram generated by the reverse load. 3 shows a state in which the reverse load 31 is applied to the structure 11 at two points in a direction opposite to the load 12 that is previously being received, and a moment diagram generated by the reverse load. In the moment diagrams of FIGS. 2 and 3, the moment in the direction opposite to that of FIG. 1 is applied in the maximum moment generating region, and the maximum moment acting on the structure is significantly reduced when the 'reverse load' is applied. If the reinforcement is removed in this state and the 'reverse load' is removed, the stiffener will share some of the load that the stiffener was receiving before reinforcement. Thus, the structure can be maintained under safer load conditions.

도 4와 도 5는 구조물(11)에 '역재하하중'을 가한 후 탄소섬유시트로 보강하는 방법을 설명한 것으로 구조물에 하중을 가한 후 재하받침대(41)를 이용하여 하중을 유지시키고, 재하받침대(41) 사이에 보강재(51)를 설치하여 보강한다. 하중을 가하는 방법은 일반적인 유압잭 등을 이용할 수 있다. 도 5는 도 4의 AA단면을 나타낸 것으로, 일열로 배치된 재하받침대(41) 사이에 보강재를 설치한 것을 나타내고 있다. 여기서 보강재(51)는 인장강도가 매우 큰 탄소섬유시트와 탄소막대를 의미한다.4 and 5 illustrate a method of reinforcing the carbon fiber sheet after applying the 'reverse load' to the structure 11 to maintain the load using the load support 41 after applying the load to the structure, the load support A reinforcing material 51 is provided between the 41 to reinforce. As a method of applying a load, a general hydraulic jack or the like can be used. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4, and shows that reinforcing materials are installed between the loading pedestals 41 arranged in a row. Here, the reinforcing material 51 means a carbon fiber sheet and a carbon rod having a very high tensile strength.

탄소섬유시트와 탄소막대를 설치하는 방법은 부착에 이용하는 수지와 접착제에 따라 조금씩 차이가 있지만 유사하며, 현재 일반적으로 이용하는 방법을 이용할 수 있고, 본 발명에서는 어떠한 수지와 접착제를 이용하여도 무관하다.The method of installing the carbon fiber sheet and the carbon rod is slightly different depending on the resin and the adhesive used for the adhesion, but is similar. Currently, the method generally used may be used, and in the present invention, any resin and the adhesive may be used.

본 발명의 보강 방법을 다양한 구조물에 적용할 수 있으며, 그 일예로 도 6과 같은 박스형 구조물의 보강 방법에 대하여 설명한다.Reinforcement method of the present invention can be applied to a variety of structures, as an example will be described for the reinforcement method of the box-like structure as shown in FIG.

도 7은 재하받침대(41)가 각각 일열 및 이열로 설치된 모습을 나타내고 있으며, 도 8은 도 7의 BB단면을 나타내고 있다. 우선 도 7과 같이 하중을 가한 후 재하받침대(41)로 지지한 후 도 8의 (나)와 같이 보강재(51)를 설치하여 보강할 수 있다. 이 경우는 상부 슬래브에만 보강한 모습을 나타낸 것이다.FIG. 7 illustrates a state in which the loading bed 41 is installed in one row and two rows, respectively, and FIG. 8 illustrates the BB section of FIG. 7. First, after applying a load as shown in FIG. 7 and supporting it with the loading support 41, it can be reinforced by installing a reinforcing material 51 as shown in (b) of FIG. In this case, only the upper slab is reinforced.

상부 슬래브와 양쪽의 벽체를 모두 보강하고자 할 경우 도 9의 (91)과 같이 양쪽 벽체에도 수평 방향으로 재하받침대를 설치하고 보강재를 설치할 수 있다.If you want to reinforce both the upper slab and both walls, as shown in (91) of FIG.

이러한 박스형 구조물의 실시예와 같은 방법으로 보(beam), 슬래브(slab), 벽체(wall) 등 대상 구조물의 종류와 상관없이 구조물의 단면의 일측면이 인장력을 받고 있는 경우에는 본 발명의 보강 방법을 적용하여 구조물이 받고 있는 인장력을 보강재(51)가 분담하게 하여 안정성을 증진시킬 수 있다.Reinforcement method of the present invention when one side of the cross section of the structure is subjected to a tensile force regardless of the type of the target structure such as a beam, slab, wall, etc. By applying this to the reinforcement 51 to share the tensile force that the structure is receiving it can improve the stability.

또한 지중에 매설된 박스형 구조물에만 특별히 적용할 수 있는 '역재하하중'에 의한 보강 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.In addition, the reinforcement method by the 'reverse load' which can be applied only to the box-type structure buried underground is as follows.

이하에서 말하는 '박스구조'는 도 6과 같이 내부가 비어있고 단면이 사각형이고 길이가 매우 긴 것을 특징으로하는 일반적인 형태의 박스구조물을 의미한다.The box structure referred to below refers to a box structure of a general shape, characterized in that the inside is empty, the cross section is rectangular and the length is very long as shown in FIG.

일반적으로 박스구조는 철근콘크리트 구조이며 박스구조 내부는 빈 공간이다.In general, the box structure is reinforced concrete structure and the inside of the box structure is empty space.

지중에 매설된 박스구조에 가해지는 하중을 보다 자세히 나타내면 도 10과 같다. 도 10의 (가)는 박스구조의 상부와 하부 및 양쪽 측면에 작용하는 하중을 나타낸 것이며, (나)는 작용하는 하중에 의해 발생하는 모멘트도이며 (+)는 정모멘트를 (-)는 부모멘트를 나타낸다. 도 11의 (가)는 본 발명의 '역재하하중'을 가하는 모습을 개념적으로 표현한 것이며, (나)는 '역재하하중'에 의해 발생하는 모멘트를 나타낸 것이다.10 shows the load applied to the box structure buried in the ground in more detail. (A) of Figure 10 shows the load acting on the upper and lower sides and both sides of the box structure, (B) is a moment diagram generated by the acting load and (+) is the positive moment (-) is the parent Indicates comment. 11 (a) is a conceptual representation of the appearance of applying the 'reverse load' of the present invention, (b) shows the moment generated by the 'reverse load'.

도 12는 '역재하하중'을 가하기 전과 후의 모멘트도를 나타낸 것으로 최대모멘트 지점에서 보강 전의 모멘트인 (121)에 비해 보강 후의 모멘트인 (122)의 절대값이 더 작게 나타나고, 이것은 구조물의 안전성이 높아진 것을 의미한다. 그러나 '역재하하중'을 가하지 않은 보강에서는 이러한 최대모멘트의 감소가 없다.Figure 12 shows the moment diagram before and after applying the 'reverse load', the absolute value of the moment after reinforcement (122) is smaller than the moment before reinforcement (121) at the maximum moment point, which means that the safety of the structure It means higher. However, there is no reduction in these maximum moments in reinforcements without 'reverse load'.

'역재하하중'을 적용 함으로써 보강 전에 박스구조에 가해지는 하중의 일부를 보강재가 분담하게 되고, '역재하하중'을 적용하지 않은 보강의 경우 보강후에 추가적으로 가해지는 하중에 대해서만 보강재가 분담을 하게 된다.By applying 'reverse load', the reinforcement shares part of the load on the box structure before reinforcement, and in case of reinforcement without 'reverse load', the reinforcement shares only additional load after reinforcement. do.

박스구조의 보강에 대한 개념적인 설명은 위와 같으며 본 발명의 '역재하하중'을 가하는 방법을 설명하면 아래와 같다.The conceptual description of the reinforcement of the box structure is as described above, and describes the method of applying the 'reverse load' of the present invention as follows.

첫 번째, 판스프링을 이용하는 방법은 다음과 같다.First, the method using the leaf spring is as follows.

도 13에서와 같이 박스구조 내부의 각 면에 (가)와 같이 구부러져 있는 판스프링(131)을 대고, (나)에서 나타낸 것과 같이 화살표 방향으로 유압잭 등을 이용하여 힘을 가해 판스프링(131)을 펴서 박스구조의 안쪽 각 면에 닿게 한 후, (다)와 같이 연결부(132)를 각각 용접함으로써 시공이 완료된다. 네 모서리의 용접이 모두 완료되면 판스프링(131) 조합은 박스구조의 안쪽면에서 바깥쪽으로 일정한 하중을 가하게 된다. 이때의 힘은 원래의 굽혀진 상태로 되돌아가려는 판스프링(131)의 복원력에 의한 것이며, 각각의 모서리가 서로 연결되어 있으므로 서로 구속하는 구조가 된다. 이때 각각의 판스프링에 가해지는 힘의 분포를 도 13의 (라)에 나타내었다.As shown in Fig. 13, the plate spring 131 bent as shown in (a) is applied to each side of the inside of the box structure, and as shown in (b), a force is applied using a hydraulic jack or the like in the direction of the arrow to indicate the plate spring 131. After spreading and touching each inner surface of the box structure, the construction is completed by welding the connecting portion 132 as shown in (c). When the welding of all four corners is completed, the plate spring 131 combination is applied a constant load from the inner surface of the box structure to the outside. The force at this time is due to the restoring force of the leaf spring 131 to return to the original bent state, and since each corner is connected to each other, it becomes a structure that restrains each other. At this time, the distribution of the force applied to each leaf spring is shown in Figure 13 (D).

박스 내부 벽면과의 마찰을 무시할 경우 수평방향의 힘 H는 모두 동일하고 수직방향의 힘 V도 모두 동일하다. 또한 상부와 하부 벽면에 가해지는 하중의 합은 2V이며, 두 개의 수직 벽면에 가해지는 힘의 합은 2H가 된다.Neglecting friction with the wall inside the box, the horizontal forces H are all the same and the vertical forces V are the same. The sum of the loads on the top and bottom walls is 2V, and the sum of the forces on the two vertical walls is 2H.

각각의 판스프링 부재에는 V와 H가 작용하지만 박스구조의 내부 벽면에는 각각 F1, F2, F3, F4가 작용하고, 이때 벽면과 판스프링(131) 부재 사이의 마찰력을 무시하면 F1=F2, F3=F4의 관계가 성립한다. 즉, 박스구조에는 원래의 하중을 경감시키는 방향으로의 '역재하하중'만이 작용하게 된다. 따라서 판스프링(131)에 의한 보강 하중인 '역재하하중' 이외의 하중이 박스구조에 작용하지 않는다.V and H act on each leaf spring member, but F1, F2, F3, F4 act on the inner wall of the box structure, and F1 = F2, F3, ignoring the friction force between the wall and the leaf spring 131 member. The relationship of = F4 holds. In other words, only the 'reverse load' in the direction of reducing the original load acts on the box structure. Therefore, a load other than the 'reverse load', which is the reinforcement load by the leaf spring 131, does not act on the box structure.

이렇게되면 도 12의 모멘트도와 같이 불안정한 보강전모멘트(121)에서 안정한 보강후모멘트(122)로의 보강이 완료된다.This completes the reinforcement from the unstable pre-reinforcement moment 121 to the stable post-reinforcement moment 122 as shown in the moment diagram of FIG. 12.

판스프링(131)은 철판, 청동판 혹은 스테인레스강판 등의 금속판을 설계된 규격으로 절단하고 굽혀서 제작이 가능하고, 연결부(132)는 판스프링(131)과 동일한 재질로 제작하면 용접이 가능하다. 특히 연결부(132)는 두 개의 판스프링 사이의 힘을 전달하는 역할을 하므로 강성이 큰 것이 유리하다. 본 발명에 해당하는 판스프링을 제작하고 현장의 박스구조의 보강을 위하여 시공하는 것은 지극히 간단한 공정에 해당한다.The plate spring 131 may be manufactured by cutting and bending a metal plate such as an iron plate, a bronze plate, or a stainless steel plate to a designed standard, and the connecting portion 132 may be welded when manufactured with the same material as the plate spring 131. In particular, the connection portion 132 is advantageous in that the rigidity is large because it serves to transfer the force between the two leaf springs. Fabricating the leaf spring corresponding to the present invention and constructing for reinforcement of the box structure in the field corresponds to an extremely simple process.

실제 판스프링의 설계에서 상부와 하부를 동일하게 하고, 양쪽 측면의 판 스프링을 동일하게 하는 것이 바람직하다. 그러나 상부 하부와 양쪽 측면을 모두 동일하게 설계할 필요는 없으며, 이것은 일반적으로 상부 하부의 하중과 측면에 작용하는 하중이 다르므로 매우 유리한 특성이다.It is desirable to make the top and bottom the same in the design of the actual leaf springs, and to make the leaf springs on both sides the same. However, it is not necessary to design both the upper and lower sides equally, which is generally a very advantageous feature since the load on the upper and lower sides is different.

상기한 설명에서 판스프링(131)은 금속판을 구부려서 만든 판으로 표현하였으나, 본 발명에서 이용할 수 있는 판스프링은 파형강판, I-형강, H-형강 등을 구부려서 판스프링과 동일하게 시공 함으로써 판스프링과 동일한 작용으로 '역재하하중'을 가할 수 있다.In the above description, the leaf spring 131 is represented by a plate made by bending a metal plate, but the leaf spring that can be used in the present invention is formed by bending a corrugated steel sheet, an I-shaped steel, an H-shaped steel, and the same as a leaf spring. The same effect can be applied to 'back load'.

두 번째는 비교적 규모가 큰 박스구조물에 '역재하하중'을 가할 수 있는 보강공법에 대하여 설명한다.The second part describes the reinforcement method that can apply 'back load' to relatively large box structures.

'역재하하중'을 가하는 방법에 있어서 수직 및 수평방향의 보강재로 보강구조체를 형성하고 보강구조체와 박스구조 사이에 일정한 하중을 가한 후 높이조절블록을 이용하여 가해진 '역재하하중'을 지지하게 하는 것이 주요 개념이며, 다양한 실시예로써 설명하고자 한다.In the method of applying 'reverse load', the reinforcement structure is formed by the reinforcement material in the vertical and horizontal direction, and the fixed load is applied between the reinforcement structure and the box structure, and then the 'reverse load' applied by using the height adjusting block This is the main concept, it will be described in various embodiments.

본 발명에서 제안하는 모범적인 높이조절블록은 도 14와 같이 윗판(141), 수나사(142) 및 암나사(143)로 구성된다. 수나사(142)는 윗판(141)과 암나사(143) 사이에 위치하며, 암나사(143)와 수나사(142) 사이의 상대적인 회전에 의하여 전체 길이를 조절 할 수 있고, 수나사(142)와 윗판(141) 사이는 도 14에서와 같이 둥근 모양의 요철을 형성하여 힌지의 역할을 하게한다. 힌지는 수직방향의 힘을 전달하면서 모멘트는 전달하지 않으므로 구조체와 박스구조가 시공오차 등의 이유로 완전히 평행하지 않은 경우에 유용하다. 이하의 도면에서는 이러한 도 14의 높이조절블록을 '(140)'으로 표기하였다.Exemplary height adjustment block proposed in the present invention is composed of a top plate 141, a male screw 142 and a female screw 143 as shown in FIG. The male screw 142 is located between the upper plate 141 and the female screw 143, and can adjust the overall length by the relative rotation between the female screw 143 and the male screw 142, and the male screw 142 and the upper plate 141 are provided. ) To form a concave-convex concave-convex as shown in Figure 14 to act as a hinge. The hinge transmits the vertical force but not the moment, which is useful when the structure and the box structure are not completely parallel due to construction errors. In the following drawings, the height adjustment block of FIG. 14 is denoted as '140'.

도 15는 도 14의 높이조절블록을 이용하여 하중을 지지하는 과정을 나타낸 것으로 (가)는 수나사(142)와 암나사(143)가 완전히 결합된 상태로 '역재하하중'을 가하기 전의 상태이며, (나)는 보강재(151)와 박스구조(71)사이에 '역재하하중'을 가한 상태를 나타내는 것으로 화살표는 가해지는 하중을 의미하며 유압잭 등을 이용하여 하중을 가할 수 있다. (다)는 '역재하하중'을 가한 상태에서 수나사(142)를 돌려 높이를 조절한 후의 모습으로 보강재(151)와 박스구조(71) 사이에서 높이조절블록(140)이 '역재하하중'을 지지하게 된다.Figure 15 shows the process of supporting the load using the height adjustment block of Figure 14 (a) is the state before the 'reloading load' in the state that the male screw 142 and the female screw 143 is completely coupled, (B) indicates a state in which a 'reverse load' is applied between the reinforcing material 151 and the box structure 71. The arrow indicates a load to be applied and can be applied by using a hydraulic jack or the like. (C) is a state after adjusting the height by turning the male screw 142 in the 'reverse load' state, the height adjustment block 140 between the reinforcement 151 and the box structure (71) 'reverse load' Will be supported.

다음은 높이조절블록(140)과 보강재를 이용하여 박스구조에 '역재하하중'을 가하는 다양한 방법에 대하여 설명하고자 한다.Next will be described a variety of ways to apply the 'reverse load' to the box structure using the height adjustment block 140 and the reinforcement.

도 16의 실시예는 박스구조 내부에 수직보강재(161)와 수평보강재(162)를 이용하여 보강구조를 형성하고, 보강구조와 박스구조 사이에 높이조절블록(140)을 설치하여 '역재하하중'이 가해진 최종단면을 나타낸 것으로, (가)는 네 개의 면에 모두 높이조절블록(140)을 설치한 경우이며, (나)는 두 개의 면에만 높이조절블록(140)을 설치한 경우이다. (나)와 같이 수직 및 수평 각각 한 개의 면에만 높이조절블록(140)을 설치하더라도, 한쪽 면에 하중을 가하고 높이조절블록(140)을 설치할 때 마주보는 반대쪽에 위치한 면에 각각의 반력이 작용하여 네 개의 면에 모두 '역재하하중'이 가해진다.The embodiment of Figure 16 forms a reinforcement structure using a vertical reinforcement 161 and a horizontal reinforcement 162 inside the box structure, and install a height adjustment block 140 between the reinforcement structure and the box structure 'reverse load 'This shows the final cross section, (a) is the case of installing the height adjusting block 140 on all four sides, (b) is the case of installing the height adjusting block 140 only on two surfaces. Even if the height adjustment block 140 is installed only on one side of each of the vertical and horizontal surfaces as shown in (b), each reaction force acts on the opposite side facing the load when installing the height adjustment block 140 on one side. Thus, all four sides are subjected to a 'back load'.

(다)는 (나)의 특수한 예로써 한쪽의 보강재를 돌기형보강재(163)로 설치하여 돌기가 형성된 지점에서 박스구조에 집중하중을 가하는 특징이 있다. 이때의 돌기형보강재(163)는 보강재와 박스구조와 접하는 면에 일정한 돌기가 형성되어 있는 보강재를 말한다. (라)는 (나)의 특수한 실시예로써 한쪽의 보강재를 판스프링형보강재(164)로 설치하여 판스프링형보강재(164)가 접한 면에 하중을 가하게 하는 것이다. 판스프링형보강재(164)는 일정한 곡률을 가진 보강재로써 박스구조의 벽면에 접하여 하중을 가하면서 펴지게 된다.(C) is a special example of (B) is characterized in that one reinforcement is installed as a projection type reinforcement 163 to apply a concentrated load to the box structure at the point where the projection is formed. At this time, the protruding reinforcement 163 refers to a reinforcement having a certain protrusion formed on the surface in contact with the reinforcement and the box structure. (D) is a special embodiment of (b) to install one reinforcement as a leaf spring reinforcement 164 to apply a load to the surface of the leaf spring reinforcement 164 contacted. The leaf spring reinforcement 164 is a reinforcement having a constant curvature and is spread while applying a load in contact with the wall surface of the box structure.

이러한 (나) (다) (라)의 실시예는 한쪽 면에 '역재하하중'을 가할 때 반대쪽 면에 반력이 작용하는 것을 이용하여 반대쪽 면에 높이조절블록(140)을 이용하지 않고 '역재하하중'이 가해지도록 하는 방법으로, 높이조절블록(140)을 이용하지않는 면의 보강재는 벽면과 접하는 면에 돌기를 형성하거나 판스프링처럼 구부려 이용함으로써 벽면에 가해지는 하중의 형태를 조절할 수 있다.In this embodiment of (b) (c) (d), the counterweight is applied to the opposite side when the counterweight load is applied to one side, without using the height adjustment block 140 on the opposite side. 'Load' is applied, the reinforcement of the surface that does not use the height adjustment block 140 can adjust the shape of the load applied to the wall by forming a protrusion on the surface in contact with the wall or bent like a leaf spring. .

도 17의 (가)는 수직방향의 보강을 위하여 중간기둥(171)을 설치한 실시예를 나타낸 것으로, 폭이 넓은 박스구조의 보강시에 벽면에 하중을 가하는 수직보강재(161) 사이에 별도의 중간기둥(171)을 설치함으로써 수직방향의 보강 효과를 높일 수 있다. 수직방향의 보강 효과는 수평보강재(162)의 모멘트를 감소시키고 수직보강재(161)의 축력을 감소시키는 효과가 있다. 도 17의 (나)는 (가)와 같이 중간기둥(171)을 설치하고, 수직 및 수평 방향에 각각 한쪽 면에만 높이조절블록(140)을 설치하고 반대쪽 면에는 보강재와 벽면이 직접 닿게 하여 한쪽 면에 높이조절블록(140)을 이용하여 '역재하하중'을 가할 때 그 반력에 의해 반대쪽 면에도 '역재하하중'이 가해지게 하는 실시예를 설명한 것이다. 이때 높이조절블록(140)을 설치하지 않는 면은 보강재의 형태를 돌기형 혹은 판스프링형 등으로 하여 '역재하하중'의 형태를 조절할 수 있다.FIG. 17A illustrates an embodiment in which an intermediate pillar 171 is installed for reinforcement in the vertical direction, and is separated between the vertical reinforcement 161 for applying a load to a wall surface when reinforcing a wide box structure. By installing the intermediate column 171, the reinforcing effect in the vertical direction can be enhanced. The reinforcing effect in the vertical direction has the effect of reducing the moment of the horizontal reinforcement 162 and the axial force of the vertical reinforcement 161. Figure 17 (b) is to install the intermediate column 171 as shown in (a), the height adjustment block 140 is installed only on one side in each of the vertical and horizontal directions, and the reinforcement and the wall surface directly on the opposite side to one side When applying the 'reverse load' using the height adjustment block 140 on the surface will be described an embodiment that the 'reverse load' is applied to the opposite side by the reaction force. At this time, the surface does not install the height adjustment block 140 can be adjusted to the shape of the 'reverse load' by the shape of the reinforcement, such as a projection type or a leaf spring type.

도 18은 박스구조의 상부에만 일정한 '역재하하중'을 가하는 방법을 나타낸 것으로, T형보강재(181)와 높이조절블록(140)을 이용하여 박스구조의 상부 슬래브에 일정한 '역재하하중'을 가할 수 있다.18 shows a method of applying a constant 'reverse load' to only the upper portion of the box structure, by using a T-shaped reinforcement 181 and the height adjustment block 140 a constant 'reverse load' to the upper slab of the box structure Can be added.

도 19는 터널 구조물의 보강을 나타낸 것으로, 단면 형태가 터널(191)과 같고 크기가 조금 작은 터널보강구조체(192)를 설치하고 터널보강구조체(192)와 터널 내벽 사이에 하중을 가한 후 높이조절블록(140)을 이용하여 하중을 지지하게 함으로써 터널 내벽과 터널보강구조체(192) 사이에 일정한 '역재하하중'을 가할 수 있다. 터널 구조물은 박스구조와 유사한 구조적인 기능을 하지만 단면의 형상이 아치형인 특징이 있으며, 보강재를 이용하여 터널보강구조체를 형성하고 '역재하하중'을 가한 후 높이조절블록(140)을 이용하여 지지하게 함으로써 동일한 개념의 보강이 가능하다. 또한 조건이 허락하는 경우 도 19의 (나)와 같이 가운데에 중간기둥(193)을 설치하여 보강 효과를 높일 수 있다.Figure 19 shows the reinforcement of the tunnel structure, the cross-sectional shape is the same as the tunnel 191, the tunnel reinforcement structure 192 is installed a little smaller and the height is adjusted after applying a load between the tunnel reinforcement structure 192 and the tunnel inner wall By supporting the load using the block 140, a constant 'reverse load' may be applied between the tunnel inner wall and the tunnel reinforcing structure 192. The tunnel structure has a structural function similar to that of the box structure, but the cross-sectional shape is arcuate, and the tunnel reinforcement structure is formed by using the reinforcement material, and is applied using the height adjustment block 140 after applying 'reverse load'. By doing so, the same concept can be reinforced. In addition, if conditions permit, it is possible to increase the reinforcing effect by installing an intermediate column 193 in the center as shown in (b) of FIG. 19.

박스구조의 내부에서 바깥쪽으로 일정한 '역재하하중'을 가하는 보강법에 있어서, 이상에서 설명한 몇 가지 방법 중 제약조건에 따라 선택적으로 적용함으로써 효율적인 보강이 가능하다. '역재하하중'의 크기는 설계자의 의도대로 조절이 가능하고, 특히 '역재하하중'의 크기를 영(zero)으로 하는 경우는 하중에 의한 보강 효과는 없고 기둥이나 보 등 덧댄 부재의 강성에 의한 보강효과만 발휘된다. 이러한 '역재하하중'이 영(zero)이 되는 경우도 본 발명의 특수한 실시예에 포함된다.In the reinforcement method of applying a constant 'reverse load' from the inside of the box structure to the outside, it is possible to efficiently reinforce by selectively applying according to the constraints among several methods described above. The size of the 'reverse load' can be adjusted according to the designer's intention.In particular, when the size of the 'reverse load' is set to zero, there is no reinforcing effect by the load and the rigidity of the padded members such as columns and beams Only reinforcing effect is exerted. The case where such 'reverse load' becomes zero is also included in a special embodiment of the present invention.

구조물 보강에 있어서 구조물이 기존에 받고있던 하중의 일부를 보강재가 분담하게 함으로써 보강효과를 높일 수 있으며, 특히 박스구조물의 효율적인 보강이 가능해져 신규 건설로 인한 경제적, 사회적 비용이 크게 줄어들 수 있다.In reinforcing structures, the reinforcement can be shared by reinforcing some of the loads that the structure is already receiving, and in particular, the efficient reinforcement of the box structure is possible, and the economic and social costs due to the new construction can be greatly reduced.

도 1 - 도 3 : 하중과 구조물이 받는 모멘트1-3: Loads and moments received by the structure

도 4 - 도 5 : 탄소섬유보강재 설치 방법4-5: Carbon fiber reinforcement installation method

도 6 : 박스구조물의 대표적인 형태6: Representative form of the box structure

도 7 - 도 9 : 박스구조물에 탄소섬유보강재 설치 방법7-9: Carbon fiber reinforcement method installed on the box structure

도 10 : 박스구조에 가해지는 하중 개념도10: Conceptual diagram of load applied to the box structure

도 11 : '역재하하중'에 의한 보강 하중 개념도11: Conceptual diagram of reinforcement load by 'reverse load'

도 12 : 보강 전과 후의 모멘트 비교도12: Comparison of moments before and after reinforcement

도 13 : 판스프링을 이용한 박스구조 보강13: Box structure reinforcement using leaf spring

도 14 : 높이조절블록14: Height adjustment block

도 15 : 높이조절블록을 이용하여 '역재하하중'을 가하는 단계Figure 15: step of applying a 'reverse load' using the height adjustment block

도 16 - 도 18 : 높이조절블록을 이용하여 박스구조에 '역재하하중'을 가하는 실시예16 to 18: Example of applying 'reverse load' to a box structure using a height adjustment block

도 19 : 높이조절블록을 이용하여 터널구조에 '역재하하중'을 가하는 실시예19: Example of applying 'reverse load' to a tunnel structure using a height adjusting block

Claims

In reinforcing a structure in which one side of the cross section such as a beam, a slab, a wall, or a box-shaped structure is subjected to a tensile force,

It is made by applying a constant 'reverse load' in the direction opposite to the direction of the load being received by the structure and removing the load after installing the reinforcement material 51 which is strong against tension such as carbon fiber sheet and carbon rod,

Structure reinforcement method, characterized in that after the reinforcement ends the reinforcement 51 shares a part of the load originally received by the structure

Inside the box structure 71,

Place the leaf spring 131 on the upper and lower slabs and both sides,

In a state where the leaf spring 131 is brought into close contact with the wall,

It is constructed to be closed by connecting each leaf spring 131 with each other using a connecting portion 132,

Box structure reinforcement method by applying a constant 'reverse load' in the direction opposite to the original load by the leaf spring 131 inside the box structure 71

Horizontal reinforcement 162 is installed at regular intervals from the upper and lower slabs,

Vertical reinforcement 161 is installed at regular intervals from both side walls,

Horizontal reinforcing material 162 and the vertical reinforcing material 161 connects the opposite ends of each,

After applying a predetermined load between the horizontal reinforcing material 162 and the upper and lower slabs to support the load using the height adjustment block 140,

By applying a predetermined load between the vertical reinforcing material 161 and both side walls to support the load using the height adjustment block 140,

Box structure reinforcement method characterized by applying a constant 'reverse load' in the direction opposite to the original load to the box structure 71

The height reinforcing block 140 is installed on one side of the vertical reinforcement 161 or the horizontal reinforcement 162, each of which exists two,

On the opposite side, the reinforcement is in direct contact with the wall,

Reinforcement method of the box structure, characterized in that when the load is applied to one wall and the height adjustment block 140 is installed, the opposite reinforcement to the 'reverse load' on the wall by the reaction force

The horizontal reinforcing material 162 and the vertical reinforcing material 161 is connected to each of the opposite ends to be closed,

Install the intermediate column 171 between the vertical reinforcing material (161),

Tunnel reinforcement structure 192 having a shape similar to the internal cross section of the tunnel and a little smaller, is installed inside the tunnel,

By applying a constant load between the inner wall of the tunnel and the tunnel reinforcing structure 192 to support the load using the height adjustment block 140,

Reinforcement method of tunnel characterized by applying constant 'reverse load' in the direction opposite to the original load inside the tunnel

In the height adjustment block 140 to support the 'reverse load' between the reinforcement 151 and the structure,

It consists of the upper plate 141, male screw 142, female screw 143,

The male screw 142 is located between the upper plate 141 and the female screw 143,

The overall length can be adjusted by the relative rotation between the female screw 143 and the male screw 142,

Height adjustment block, characterized in that the role between the male screw 142 and the upper plate 141 to form a concave-convex shape of the hinge