KR20060126200A

KR20060126200A - 인장두 및 인장두가 형성된 섬유판을 이용한 콘크리트구조물 외부 프리스트레싱 2중 보강공법

Info

Publication number: KR20060126200A
Application number: KR1020050047928A
Authority: KR
Inventors: 박상태; 안상호; 조백순; 정진환; 박길홍
Original assignee: 주식회사 엠텍; (주)엠프로; 주식회사 엠타임
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-12-07

Abstract

본 발명은 섬유판을 이용하여 콘크리트구조물을 보강함에 있어, 섬유판을 긴장하여 보강하는 것에 대한 것으로, 정착 및 긴장에 사용되는 인장두가 양단에 형성된 비소성 섬유판과 연성을 보유한 섬유판을 함께 사용하여 외부 프리스트레싱 보강하는 2중 보강공법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 보강함에 있어 보다 중요한 점은 보강재를 콘크리트구조물에 정착하는 부위의 견고함이다. 본 발명은 양단에 인장두가 형성된 비소성 섬유판을 긴장하고, 상기 공장제조된 견고한 인장두가 콘크리트구조물에 정착되도록 함으로써, 보다 견고하고 안정된 정착과 이에 따른 현장에서의 시공 공정의 단순화를 그 목적으로 하였다. 또한 본 발명의 또 다른 목적은 FRP 섬유판과 같은 비소성 보강재를 이용, 외부 프리스트레싱에 의해 콘크리트구조물을 보강하여 강도 증진에 기여함과 동시에 연성개선 효과도 발휘하는 안전한 프리스트레싱 구조를 제공하는 것이다. 더 상세하게는,

양단에 인장두가 형성된 비소성 섬유판을 긴장재로 하여 보강대상 콘크리트구조물에 비부착식(unbonded) 외부 프리스트레싱 보강공법을 적용하여 압축응력을 도입한 후; 상기의 공법이 적용되어 압축응력이 도입된 보강대상 콘크리트에 2차로 긴장되지 않은 상태의 보강재인 섬유판을 접착제와 앵커볼트를 이용하여 부착식(bonded)으로 정착하는 구조이다.

콘크리트구조물, 외부 프리스트레싱, 보강, 섬유판, FRP, 인장두

Description

인장두가 형성된 섬유판 및 이를 이용한 콘크리트구조물 외부 프리스트레싱 2중 보강공법{Fiber composite panel with tension head and concrete twofold strengthening method by post-tensioning using it}

도 1은 본 발명의 인장두가 형성된 섬유판과 긴장되지 않은 섬유판을 동시에 사용하여 콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 2중 보강한 일실시예를 도시한 것으로 도 1a는 저면도, 도 1b는 상기 도 1a의 단면 A-A'를, 도 1c는 상기 도 1a의 단면 B-B'를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 인장두가 형성된 섬유판과 긴장되지 않은 섬유판을 동시에 사용하여 콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 2중 보강한 다른 실시예를 도시한 것으로 도 2a는 저면도, 도 2b는 상기 도 2a의 단면 A-A'를, 도 2c는 상기 도 2a의 단면 B-B'를 도시한 것이다.

도 3은 상기 도 1의 일실시예를 구성하는 고정정착구, 긴장정착구, 긴장장치의 결합 상태를 보여주는 배열상태도이다.

도 4는 상기 도 1을 구성하는 인장두의 일실시예를 도시한 것이다.

도 5는 상기 인장두를 구성하는 섬유판파지부 및 전면 라운드부와 후면 라운드부를 도시한 것이다.

도 6은 상기 섬유판파지부에 섬유판이 결합된 상태를 도시한 것이다.

도 7은 상기 인장두의 정착에 사용되는 정착기둥을 도시한 것이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

100 : 인장두, 110 : 섬유판파지부

111 : 섬유판파지부 외피, 112 : 지압판

113 : 제1섬유판 삽입구, 114 : 지압판 삽입부

115 : 팽창수지 주입부, 120 : 전면 라운드부

130 : 후면 라운드부, 131 : 정착기둥 삽입구

140 : 섬유시트삽입부, 150 : 날개부

151 : 가이드바삽입구, 161 : 제2섬유판 삽입홈

162 : 밴드, 201 : 고정정착부

202 : 긴장정착부, 210 : 정착기둥

211 : 기둥부, 212 : 받침부

213 : 제2섬유판 삽입구, 300 : 긴장장치

301 : 지지판, 302 : 이동판

303 : 가이드바, 304 : 유압실린더

410 : 제1섬유판, 411 : 구멍

420 : 제2섬유판, 430 : 팽창수지

431 : 접착제, 440 : 섬유시트

501 : 앵커볼트삽입구, 502 : 앵커볼트

본 발명은 보강대상인 콘크리트구조물에 보강재를 긴장하여 정착, 콘크리트를 압축시킴으로써, 프리스트레스가 도입되도록 콘크리트구조물을 보강하는 외부 프리스트레싱 보강공법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 보강재로서 비소성 섬유판과 연성 보유 섬유판을 함께 사용하며, 상기 비소성 섬유판 양단에 인장두를 형성하고, 상기 인장두를 정착 및 긴장에 이용, 섬유판을 긴장한 상태에서 콘크리트구조물에 비부착식(unbonded)으로 정착하여 콘크리트에 압축력을 도입하고, 상기 압축력이 도입된 콘크리트에 연성 보유 섬유판을 긴장하지 않은 상태에서 접착제 및 앵커볼트를 사용하여 부착 일체화하여 보강하는 외부 프리스트레싱 2중 보강공법에 관한 것이다.

본 발명이 주목하는 주요부분은, 섬유판을 긴장재로 사용하여 외부 프리스트레싱 보강함에 있어, 첫째, 긴장이 도입된 섬유판의 정착부를 개선하는 것이고, 둘째, 강도 증진 효과는 있으나 연성 개선에는 별로 기여하지 못하는 섬유판의 단점을 극복하는 것이다.

상기 두 주목 부분을 관점으로 종래의 방법을 살펴본다. 먼저 정착부 개선과 관련하여 살펴보면, 종래의 섬유판(FRP)을 이용하여 외부 프리스트레싱 보강하는 공법은 주로 평판 형상의 정착 상하판 사이에 섬유판(FRP)의 양단을 파지하여 콘크리트구조물에 정착하는 방식을 사용하는데, 이와 같은 공정은 모두 현장에서 직접 이루어진다. 정착 상하판 사이에 압착되는 섬유판(FRP)이 미끄러지지 않도록 하기 위해 정착 상하판은 볼트로 매우 강하게 조여 결합된다. 상기 볼트가 결합되는 부위는 섬유판(FRP) 양 가장자리 외곽에 위치하므로 평판 형상의 정착 상하판을 강하게 조일 경우, 상기 정착판이 활처럼 휘어질 수 있다. 이와 같이 휨이 발생하면, 정착판과 섬유판이 불균일하게 접촉하게 되며, 이는 섬유판의 횡방향으로 불균일한 지압응력 분포를 유발, 섬유판에 길이방향으로 인장력이 작용할 때, 섬유판의 응력분포도 불균일하게 되어 길이방향으로 쪼개짐이 발생되거나 부분적인 파단이 발생되어 전체적인 강도가 저하되는 요인으로 작용할 수도 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 섬유판 양 단부에 고정 정착을 위한 헤드(head)를 미리 형성하여, 이를 이용하여 섬유판에 긴장을 도입하고 또한 콘크리트에 고정하는 방법이 대안으로 시행되고 있다. 유럽특허등록 EP1007809는 이와 같은 방법의 일 실시예이다. 이 방법의 경우, 탄소섬유판의 양 단부에 앵커헤드(anchor head)를 형성하여 이를 이용, 탄소섬유판에 긴장을 도입하거나 콘크리트에 고정하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 앵커헤드(anchor head)는 탄소섬유판의 양 단부를 여러 얇은 판으로 쪼갠 후, 이 쪼개진 박판을 앵커헤드(anchor head) 내의 부채살처럼 여러 각도로 형성된 슬롯(slot)에 접착제로 고정하여 제작되는 것을 특징으로 하고 있으며, 상기와 같은 앵커헤드(anchor head)를 콘크리트 표면에 그 크기만큼의 홈을 낸 후 접착제로 부착하여 고정하거나 또는 클램핑 디바이스(clamping device)를 더 시공하여 고정하는 방법을 택하고 있다. 또한 상기와 같이 콘크리트에 홈을 내지 않고 콘크리트 표면에 접착제와 클램핑 디바이스(clamping device)를 이용하여 고정하는 방법도 채택하고 있다.

상기와 같은 구조의 경우, 앵커헤드(anchor head)에 결합되는 탄소섬유판의 양 단부를 여러 박판으로 쪼개어 결합하는데, 이로 인해 양 앵커헤드 사이의 쪼개지지 않은 탄소섬유판에 비해 앵커헤드에 결합된 쪼개진 탄소섬유판이 취약해지는 결과를 초래할 수 있으며, 또한 탄소섬유판을 균등한 두께로 얇게 쪼개는 것 자체가 쉽지 않다는 단점을 가지고 있다. 앵커헤드 내의 슬롯은 부채살처럼 여러 각도(둔각)로 형성되어 있는데, 이로 인해 상기와 같이 박판으로 분할 된 탄소섬유판이 이러한 여러 각도의 슬롯에 결합되면 그 앞부분에서 여러 각도(둔각)로 꺽이게 된다. 박판으로 분할되어 이미 강도 손실의 가능성이 많은 소재를 이와 같이 여러 각도로 다시 꺽어 결합함으로써, 꺽인 부분이 취약해지는 결과를 초래할 수 있다.

시공측면에서 살펴보면, 콘크리트 표면에 앵커헤드를 고정할 홈을 내는 경우, 상기 양 앵커헤드를 고정할 홈을 먼저 가공한 후, 긴장장치 반대 측의 앵커헤드를 고정하고, 긴장장치와 긴장장치 측 앵커헤드를 연결한 후 긴장장치를 작동하여 탄소섬유판에 긴장력을 도입하게 된다. 이때 긴장장치 반대측 앵커헤드는 홈 내에 설치된 상태인데 반해 긴장장치 측 앵커헤드는 콘크리트 표면에 위치하므로, 양 앵커헤드 사이의 탄소섬유판이 경사진 상태로 긴장되는 문제점이 발생한다. 앵커헤드를 홈을 파고 설치하는 이유는 앵커헤드의 전면이 홈의 전면에 걸리도록 함으로써 보다 높은 정착력이 발휘되도록 하기 위함이다. 그러나 위와 같이 양 앵커헤드가 수평에 위치하지 않은 상태로 긴장될 경우, 섬유판에 정확한 긴장력을 도입하는 동시에 긴장장치 측의 앵커헤드가 홈에 정확하게 삽입되도록 하는 것은 매우 어려운 일이다. 위와 같이 양 앵커헤드가 수평을 이루지 못한 상태에서 긴장장치 측 앵커헤드가 홈에 삽입되면, 탄소섬유판에 도입된 긴장력이 다소 느슨해지게 된다. 즉 탄소섬유판에 정확한 긴장력을 도입하는 것이 매우 어렵게 되는 문제가 발생한다.

또 다른 시공방법인 콘크리트에 홈을 파지 않고 표면에 앵커헤드를 시공하는 방법은 양 앵커헤드가 수평을 유지한 상태로 긴장되기는 하지만, 앵커헤드를 접착제와 클램핑 디바이스(clamping device)만을 사용하여 콘크리트 표면에 고정하므로 고정부위가 견고하지 못하다는 문제점이 발생한다.

또 다른 종래의 방법으로는 국내 실용신안등록 제305673호에 의한 실시예가 일부 시행되고 있다. 이 방법의 경우, 탄소판 양 단부에 탄소판 지지부가 형성되어 있는데, 이것이 상기 유럽특허 EP1007809호에서의 앵커헤드(anchor head)와 동일한 기능을 한다. 이 탄소판 지지부는 원기둥 또는 타원기둥 형상을 하고 있으며 그 중심부에 탄소판이 결합되어 있다. 상기 실용신안에서는 복잡한 형상의 고정정착구와 인장정착구를 사용하고 있다. 이러한 복잡한 형상의 정착구는 용접부위 또는 볼트결합부위가 많다는 문제점을 안고 있다. 탄소판과 같은 긴장재를 긴장한 상태로 콘크리트구조물과 결합하는 외부 프리스트레싱 보강공법의 경우, 정착구의 견고함은 매우 중요하다. 정착구에 용접부위가 많거나 볼트결합부위가 많을 경우, 이는 정착구 파손의 단초가 될 수 있다. 완전 파손은 아닐지라도 일부분일지라도 변형 또는 파손이 일어날 경우, 팽팽하게 긴장된 긴장상태에 변화를 가져올 수 있으며, 이는 곧 콘크리트구조물의 하중지지능력의 변화를 유발하여 매우 위험한 상태를 초래할 수도 있다. 또한 상기와 같이 비교적 큰 정착구를 콘크리트 표면에 돌출 설치할 경우, 외부 물체에 의한 손상의 가능성은 그만큼 증가할 수 밖에 없으며, 미관상으로도 좋지 않다.

다음으로 연성개선과 관련하여 종래의 방법을 살펴보면, 콘크리트구조물을 보강하는 재료로서 FRP의 적용은 점진적으로 증가하는 추세에 있다. FRP는 강재보다 높은 인장강도를 가지고 있을 뿐만 아니라 비강도와 비강성도 모두 높은 장점을 지니고 있으면서 비부식성이라는 장점도 함께 가지고 있다. 그러나 FRP는 연성과 횡 방향 강도가 부족하여 취성파괴 된다는 문제점도 아울러 가지고 있다. FRP 재료 자체가 이미 매우 제한된 변형률을 가진 연성이 부족한 비소성 재료인데, 이를 프리스트레싱 긴장재로 사용할 경우, 그 제한된 변형률 중 상당 부분이 프리스트레싱에 사용되기 때문에 하중 지지에 사용될 변형률은 더더욱 작아지는 문제점이 있다.

연성(ductility)은 구조물에 있어서 파괴 전까지 지지능력을 유지하면서 발휘되는 소성변형(塑性變形)의 정도를 나타내는 정성적 개념이다. 콘크리트구조물의 안전도를 평가함에 있어서 연성과 강도는 함께 고려되어야 할 매우 중요한 요소이다. 연성이 큰 구조물은 파괴 전에 큰 균열이나 처짐 등과 같은 사전 징조를 보이므로 미리 대피하거나 미리 보강을 하여 안전도를 높일 수도 있지만, 연성이 결핍된 구조물은 즉각적인 파괴로 이어지기 때문에 매우 위험하다.

FRP를 이용해 콘크리트구조물을 프리스트레싱 보강함에 있어서 상기와 같은 비소성으로 인한 극한 상태에서의 낮은 연성(ductility) 문제는 보완해야 할 연구과제로 대두되어 있다.

또한 종래의 방법에는 긴장이 도입된 상태의 팽팽한 보강재를 정착구만으로 파지하고 있으므로 정착구 부위에 하중에 의해 발생하는 모든 응력이 집중되는 문제도 공통적으로 안고 있다.

상술한 바와 같은 종래의 방법이 가지는 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다음과 같다. 첫째, 가능한 단순한 구조이면서도 견고한 정착부위를 제공하는 것. 둘째, 가능한 콘크리트 표면에 돌출되는 높이가 낮아 손상의 가능성이 작고 미관을 크게 해치지 않는 정착부위를 제공하는 것. 셋째, 보강모체인 콘크리트구조물의 손상을 최소화하면서도 설치가 가능한 정착부위를 제공하는 것. 넷째, FRP와 같은 비소성 보강재를 이용 외부 프리스트레싱에 의해 콘크리트구조물을 보강하면서도 연성과 횡방향 전단강도가 최대한 확보되도록 함으로써 안전한 프리스트레싱 구조를 제공하는 것. 다섯째, 하중에 의해 발생하는 응력이 정착구에만 과도하게 집중되지 않는 외부 프리스트레싱 구조를 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 보강재로서 비소성 섬유판과 연성 보유 섬유판을 함께 사용하며, 상기 비소성 섬유판 양단에 인장두를 형성하고, 상기 인장두를 정착 및 긴장에 이용, 섬유판을 긴장한 상태에서 콘크리트구조물에 비부착식(unbonded)으로 정착하여 콘크리트에 압축력을 도입하고, 상기 압축력이 도입된 콘크리트에 연성 보유 섬유판을 긴장하지 않은 상태에서 접착제 및 앵커볼트를 사용하여 부착 일체화하여 보강하는 외부 프리스트레싱 2중 보강공법에 관한 것이다.

좀더 상세히 설명하면, 제1섬유판(410)의 양 단부에 인장두(100)를 형성하는 단계; 일측의 인장두(100)를 정착기둥(210)과 앵커볼트를 이용하여 고정함으로써 고정정착부(201)를 시공하는 단계; 긴장정착부(202) 외측에 긴장장치(300)를 설치하는 단계; 타측의 인장두(100)와 긴장장치(300)를 연결하는 단계; 긴장장치(300)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장을 도입하는 단계; 목표로 한 긴장력이 도입되면, 타측 인장두(100)의 위치를 표시하는 단계; 타측 인장두(100)와 긴장장치(300)의 연결을 풀고, 긴장정착부(202)를 구성하는 정착기둥(210) 삽입구를 가공하는 단계; 타측 인장두(100)와 긴장장치(300)를 다시 연결하고, 제1섬유판(410)에 긴장력을 도입하는 단계; 목표로 한 긴장력이 도입되면, 타측 인장두(100)를 정착기둥(210)과 앵커볼트를 이용하여 고정함으로써 긴장정착부(202)를 시공하는 단계; 긴장장치(300)를 해체하는 단계; 제2섬유판(420)의 양 단부를 포함한 여러 지점에 일정 간격으로 앵커볼트삽입구(501)를 가공하는 단계; 상기 제2섬유판(420)의 콘크리트와 대면하는 일면에 접착제(431)를 도포하는 단계; 상기 제2섬유판(420)을 고정정착부(201)와 긴장정착부(202)를 구성하는 정착기둥(210)의 제2섬유판 삽입홈(161)에 삽입되도록 하여, 상기 고정정착부 외측의 전단지역에서 긴장정착부 외측의 전단지역까지 밀착 부착하는 단계; 상기 제2섬유판(420)에 가공되어 있는 앵커볼트삽입구(501)에 해당하는 콘크리트 지점에 앵커볼트를 설치하고 너트를 체결 고정하여 시공완료하는 단계;를 포함하여 구성된 콘크리트구조물 외부 프리스트레싱 2중 보강구조이다.

도 1은 본 발명의 인장두(100)가 형성된 비소성의 제1섬유판(410)과 연성을 보유한 제2섬유판(420)을 함께 사용하여 콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 2중 보강한 일실시예를 도시한 것으로 도1a는 저면도, 도 1b는 상기 도 1a의 단면 A-A'를, 도 1c는 상기 도 1a의 단면 B-B'를 도시한 것이다. 제1섬유판(410)의 양단에 형성된 인장두(100) 중 일측의 것은 고정정착부(201), 타측의 것은 긴장정착부(202)를 구성한다. 상기의 인장두(100)는 콘크리트구조물에 삽입 장착되는 정착기둥(210)과 앵커볼트(502)에 의해 콘크리트구조물과 일체화 된다.

긴장재로 사용되는 제1섬유판(410)은 상기와 같이 양단부에 형성된 인장두(100)에 의해서만 콘크리트에 부착된다. 즉 비부착식(unbonded) 공법을 적용하여 설치되는데 반해, 긴장하지 않은 상태로 시공되는 제2섬유판(420)은 접착제(431)와 앵커볼트(502)에 의해 콘크리트 표면에 부착된다. 즉 부착식(bonded) 공법을 적용하여 설치된다.

도 2는 본 발명의 인장두(100)가 형성된 비소성의 제1섬유판(410)과 연성을 보유한 제2섬유판(420)을 함께 사용하여 콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 2중 보강한 다른 실시예를 도시한 것으로 도 2a는 저면도, 도 2b는 상기 도 2a의 단면 A-A'를, 도 2c는 상기 도 2a의 단면 B-B'를 도시한 것이다.

도 1의 실시예와 도 2의 실시예는 긴장하지 않고 설치되는 제2섬유판(420)의 설치위치가 다른 점을 제외하면 나머지는 대부분 동일한 구성을 갖는 보강구조이다.

도 2의 실시예는 상술한 도 1을 기준으로 한 본 발명의 실시예와 비교하여, 양단부에 인장두(100)가 형성된 제1섬유판(410)을 긴장을 도입하여 비부착식(unbonded)으로 콘크리트구조물에 정착한 후, 제2섬유판(420)은 긴장되지 않은 상태에서 콘크리트 면에 접착제(431) 및 앵커볼트(502)를 사용하여 부착식(bonded)으로 정착한다는 점은 동일하다.

상이한 점은, 도 1을 기준으로 한 본 발명의 실시예에 사용된 제1섬유판(410)은, 양 인장두(100) 사이에 2매의 제1섬유판(410)을 일정간격[제2섬유판(420)에 앵커볼트를 설치할 수 있을 정도의 간격]을 띠운 상태로 결합한 것임에 비하여, 도 2를 기준으로 한 본 발명의 실시예에 사용된 제1섬유판(410)은, 양 인장두(100) 사이에 1매의 제1섬유판(410)이 결합한 것이 사용된다. 상기 두 실시예 모두 긴장재인 제1섬유판(410)은 양단에 형성된 인장두(100)에 의해서만 콘크리트에 정착되는 비부착식(unbonded) 공법이 적용된다.

또 다른 상이점은, 도 1을 기준으로 한 실시예의 경우, 제2섬유판(420)이 고정정착부(201)를 구성하는 정착기둥(210)과 긴장정착부(202)를 구성하는 정착기둥(210)을 통과하여, 양 전단지역에 걸쳐 접착제(431)와 앵커볼트(502)에 의해 부착식(bonded)으로 시공되는 것에 비해, 도 2를 기준으로 한 실시예의 경우, 고정정착부(201)와 긴장정착부(202)를 구성하는 인장두(100) 좌우 외측에 양 전단지역에 걸쳐 접착제(431)와 앵커볼트(502)에 의해 부착식(bonded)으로 시공된다. 도 1의 실시예는 보강 대상 부분이 협소한 면적을 가진 경우 주로 적용되며, 도 2의 실시예는 보강 대상 부분이 넓은 면적을 가진 경우 적용될 수 있다.

상기 긴장재로 사용되는 제1섬유판(410)으로는 일방향 섬유를 수지에 함침하여 경화한 판형의 보강재, 또는 메시 형태의 섬유 층과 일방향 섬유 층을 복층으로 결합하여 경화한 형태의 판형 보강재를 주로 사용하며, 긴장되지 않은 상태로 시공되는 제2섬유판(420)으로는 섬유판에 바로 앵커볼트를 시공할 수 있는 형태의 섬유판이 사용되는데, 강판의 상하면에 수지에 함침된 일방향 섬유를 복층으로 일체화하여 경화한 판형의 보강재, 또는 강판의 상하면에 수지에 함침된 메시 형태의 섬유 층과 수지에 함침된 일방향 섬유 층을 복층으로 결합하여 경화한 형태의 판형 보강재를 주로 사용한다. 또한 수지에 함침된 메시 형태의 섬유 층과 수지에 함침된 일방향 섬유 층을 복층으로 결합하여 경화한 형태의 판형 보강재도 제2섬유판(420)으로 사용될 수 있다. 상기 각 섬유판을 구성하는 일방향 섬유 또는 메시 형태의 섬유로는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수도 있으며, 둘 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

도 3은 상기 도 1의 일실시예를 구성하는 고정정착부(201), 긴장정착부(202), 긴장장치(300)의 결합 상태를 보여주는 배열상태도이다. 고정정착부(201)를 구성하는 인장두(100)를 정착기둥(210)과 앵커볼트(502)를 사용하여 콘크리트에 정착하고, 긴장정착부(202) 외측에 긴장장치(300)를 설치한다. 긴장정착부(202)를 구성하는 인장두(100)와 긴장장치(300)를 가이드바(303)로 연결하고 긴장장치(300)를 작동하면 제1섬유판(410)에 긴장이 도입되는 구조이다. 도 2의 실시예의 경우도 제1섬유판(410)을 긴장하는 구조는 상기와 동일한 구조이다.

상기 긴장장치(300)는 지지판(301); 상기 지지판(301)에 후부가 고정되고 그 선단은 후술하는 이동판(302)에 연결되는 유압실린더(304); 상기 유압실린더(304)가 작동하면 직선 운동으로 전후진하는 이동판(302); 상기 이동판(302) 양측에 각각 그 일단이 고정되고, 상기 지지판(301) 양측을 관통하여 각각 삽입되고, 그 타단은 긴장정착부(202)를 구성하는 인장두(100)의 양측 가이드바삽입구(151)에 각각 삽입 고정되는 가이드바(303);로 구성되어 있다. 긴장장치는 상기와 같은 구성이 아닐지라도 인장두에 연결하여 정상적인 긴장 도입이 가능하다면 어떤 형태의 긴장장치도 무방하다.

도 4는 상기 인장두(100)의 일실시예를 도시한 것이다. 이 인장두(100)는 제1섬유판(410)의 일단이 파지되는 섬유판파지부(110); 상기 섬유판파지부(110)의 양 외측에 일체화 되고, 가이드바삽입구(151)와 앵커볼트삽입구(501)가 가공되는 날개부(150); 상기 섬유판파지부(110)와 날개부(150) 사이에 형성된 공간으로 섬유시트(440)가 통과하는 섬유시트삽입부(140); 상기 섬유판파지부(110) 선단에 일체화 되어 섬유시트(440)가 둥글게 부착되는 전면 라운드부(120); 상기 섬유판파지부(110) 후부에 정착기둥(210)이 삽입되는 공간을 형성하면서 섬유시트(440)가 둥글게 부착되는 후면 라운드부(130); 상기 섬유판파지부(110)의 양 측면과 연이은 전면 라운드부(120)와 후면 라운드부(130)의 외면에 휘감아져 일체화 되는 섬유시트(440)로 구성되어 있다. 상기 인장두(100)에 결합되는 제1섬유판(410)은 일정 간격을 유지한 2매 이상의 섬유판으로 할 수도 있고, 또는 그냥 1매만 결합하는 구조일 수도 있다. 전자는 도 1의 실시예에 사용되는 경우이고, 후자는 도 2의 실시예에 사용되는 경우이다.

도 5는 상기 인장두(100)를 구성하는 섬유판파지부(110)와 전면 라운드부(120), 후면 라운드부(130)를 상세 도시한 것이다. 도 5a는 전면 라운드부(120)의 사시도, 도 5b는 섬유판파지부(110)의 내부의 구조를 도시한 투시도이고, 도 5c는 후면 라운드부(130)의 사시도이다.

상기 섬유판파지부(110)는 외피(111)와 그 내부에 형성된, 제1섬유판(410)이 삽입되는 삽입구(113), 상기 삽입구(113)에 이어서 형성되어 있는 지압판 삽입부(114), 상기 지압판 삽입부(114)에 이어서 형성되어 있는 팽창수지 주입부(115)로 구성되어 있다. 상기 제1섬유판 삽입구(113)는 섬유판파지부 외피(111) 전면에 개구되어 있으며, 상기 팽창수지 주입부(115)는 후면에 개구되어 있다. 섬유판파지부 외피(111) 하부면에는 제2섬유판 삽입홈(161)이 가공되어 있다.

상기 전면 라운드부(120)는 섬유판파지부(110) 전면에 일체화 되며, 섬유판파지부(110)에 형성된 제1섬유판 삽입구(113)에 상응하는 제1섬유판 삽입구(113)가 형성되어 있으며, 이 삽입구는 전후면을 관통하여 형성되어 있다. 하부면에는 역시 섬유판파지부(110)에 형성된 제2섬유판 삽입홈(161)에 상응하는 제2섬유판 삽입홈(161)이 형성되어 있다.

상기 후면 라운드부(130)는 섬유판파지부(110) 후면에 일체화 되며, 상하로 관통된 정착기둥 삽입구(131)가 형성되어 있다. 또한 하부에 섬유판파지부(110)에 형성된 제2섬유판 삽입홈(161)에 상응하는 제2섬유판 삽입홈(161)이 형성되어 있다.

도 6은 상기 섬유판파지부(110)에 제1섬유판(410)이 결합된 상태를 도시한 투시도이다. 제1섬유판(410)의 일단부를 제1섬유판 삽입구(113)와 지압판 삽입부(114)를 거쳐, 팽창수지 주입부(115)까지 삽입한다. 이 상태에서 상기 지압판 삽입부(114)에 지압판(112)을 삽입한다. 이 지압판(112)은 지압판 삽입부(114)에 꽉 끼이게 삽입되도록 함으로써, 지압판(112)이 제1섬유판(410)을 파지할 수 있도록 한다. 팽창수지 주입부(115)에 삽입되는 제1섬유판(410) 부분에는 하나 또는 다수 개의 구멍(411)을 가공함으로써, 상기 주입부(115) 내에 팽창수지(430)를 가득 채우면, 이 구멍(411)을 통하여 팽창수지 원기둥이 형성된다. 즉 제1섬유판(410) 상하부의 팽창수지(430)가 상기 구멍(411)을 통하여 하나로 연결된다. 이와 같이 수지로 형성된 기둥은 제1섬유판을 파지하는 역할을 하며, 또한 팽창수지 주입부(115) 내에 채워진 팽창수지는 팽창한 상태로 굳혀져 제1섬유판을 접착 및 압박 파지하는 역할을 한다. 상기 팽창수지 주입부(115)는 후면 라운드부(130)를 섬유판파지부(110) 후면에 일체화 하면, 폐쇄된 공간이 되며, 이 상태에서 팽창수지를 가득 충진한다.

상기 섬유시트(440)는 상기와 같이 제1섬유판(410)이 파지되는 섬유판파지부(110)의 외피(111) 양 측면과 섬유판파지부(110) 전면에 일체화 되어 있는 전면 라운드부(120) 및 섬유판파지부(110) 후부에 일체화 되어 있는 후면 라운드부(130)를 휘감아 부착된다. 상기 섬유시트(440) 부분은 끊어짐이 없는, 한 장의 섬유시트(440)를 수지에 함침된 상태로 휘감아 여러 겹을 적층하여 경화함으로써 하나의 섬유판으로 작용토록 하는 구조이다. 상기 섬유시트(440)가 풀리지 않도록 섬유시트(440)를 부착 완료한 후, 그 외면에 밴드(162)를 끼울 수도 있다. 상기 섬유시트(440)는 결합되어 있는 제1섬유판(410) 상부 및 하부에 각각 1줄씩 부착된다.

날개부(150)는 상기 섬유시트(440)가 부착되는 섬유시트삽입부(140) 외측으로 일체화 된 부분으로, 긴장장치(300)의 가이드바(303)가 삽입 조립되는 가이드바삽입구(151)가 인장력이 작용하는 방향으로 관통 가공되어 있고, 또한 앵커볼트삽입구(501)가 상하면을 관통하여 하나 이상 다수 개 가공되어 있다.

섬유판파지부(110) 후부에 일체화 되어 있는 후면 라운드부(130)는 정착기둥(210)이 삽입되는 공간을 형성한다. 따라서 정착기둥(210) 기둥부(211)의 횡단면 형상과 같은 형상의 횡단면을 하고 있으며, 그 크기는 정착기둥이 삽입될 수 있도록 정착기둥 기둥부(211) 횡단면보다 조금 크게 되어 있다.

도 7은 상기와 같이 제1섬유판(410) 양단에 형성된 인장두(100)를 콘크리트구조물에 고정 정착하는 정착기둥(210)을 도시한 것이다. 콘크리트구조물에 삽입되는 기둥부(211)와 상기 기둥부(211)의 일단부에 직각을 이루며 일체로 형성되어 있는, 인장두(100)를 하부에서 받치는 역할을 하는 받침부(212)로 구성되어 있다.

상기 기둥부(211)는 전면 및 좌우측면은 수직면이고 후면은 수직곡면인 형태로서, 그 횡단면이 직사각형과 반원이 결합한 형상을 하고 있다. 기둥부(211)의 전면은 섬유판파지부(101) 쪽에 대면하고, 후면인 수직곡면은 후면 라운드부(130)의 곡면부 쪽에 대면하여 삽입된다. 기둥부(211)에는 인장두에 가공되어 있는 제2섬유판 삽입홈(161)에 상응하는 위치에 제2섬유판 삽입구(213)가 전후면을 관통하여 가공되어 있으며, 또한 상하면을 관통하는 앵커볼트삽입구(501)가 하나 이상 다수 개 가공되어 있다. 인장두(100)와 접촉하는 받침부(212) 면은 수평면으로 인장두(100)를 받쳐주는 역할을 하며, 또한 받침부(212)에는 인장두(100) 날개부(150)에 가공되어 있는 앵커볼트삽입구(501)와 상응하는 위치에 앵커볼트삽입구(501)가 관통 가공되어 있다.

상기와 같은 구조로 된 인장두(100)가 양단에 형성된 제1섬유판(410)과 정착기둥(210) 및 연성을 보유한 제2섬유판(420)을 사용하여 콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 2중 보강하는 공법의 일실시예를 도 1 및 3을 참고하여 기술하면 다음과 같다. 이 실시예에서는 양 인장두(100) 사이에 2매의 제1섬유판(410)이 결합된 것을 사용한다.

상기 외부 프리스트레싱 2중 보강공법은, 콘크리트구조물에 고정정착부(201)를 구성하는 정착기둥(210) 기둥부(211)가 삽입될 구멍을 가공하고, 상기 구멍 내에 앵커볼트(502)를 설치하는 단계; 고정정착부(201)를 구성하는 인장두(100)의 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트(502)를 설치하는 단계; 상기 앵커볼트에 인장두(100)를 끼우는 단계; 상기 인장두(100) 후면 라운드부(130)를 거쳐 콘크리트에 가공된 삽입구에 정착기둥(210)을 삽입하는 단계 [상기와 같이 정착기둥(210)을 삽입하면, 정착기둥 기둥부(211)에 형성된 앵커볼트삽입구에 앵커볼트가 삽입되며, 정착기둥 받침부(212)에 형성된 앵커볼트삽입구에도 앵커볼트가 삽입됨]; 상기 각각의 앵커볼트 선단에 너트를 체결하여 고정정착부(201)를 구성하는 인장두(100)를 고정하는 단계; 긴장정착부(202) 외측에 긴장장치(300)를 설치하는 단계; 상기 긴장장치(300)를 구성하는 가이드바(303)를 긴장정착부(202)를 구성하는 인장두(100)의 가이드바삽입구(151)에 삽입한 후, 너트를 체결하여 연결하는 단계; 상기 긴장장치(300)를 구성하는 유압실린더(304)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장을 도입하는 단계; 목표로 하는 긴장력이 도입되면, 긴장정착부(202)를 구성하는 인장두(100)의 위치를 콘크리트 표면에 표시하는 단계; 상기 긴장장치(300)와 긴장정착부를 구성하는 인장두(100)를 분리한 후, 상기 표시한 콘크리트 부위에 상기 인장두(100)를 구성하는 정착기둥(210) 기둥부(211) 삽입구를 가공하고, 상기 삽입구 내에 앵커볼트 설치 구멍을 더 가공한 후, 상기 인장두(100) 날개부(150)의 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트(502)가 설치될 구멍을 가공하는 단계; 다시 긴장장치(300)와 긴장정착부를 구성하는 인장두(100)를 연결하는 단계; 긴장장치(300)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장력을 도입하는 단계; 상기 콘크리트 표면에 표시된 부분과 긴장정착부를 구성하는 인장두(100)의 위치가 일치되면, 상기 인장두(100) 후면 라운드부(130)를 거쳐 콘크리트에 가공된 삽입구에 정착기둥 기둥부(211)를 삽입하고 동시에 정착기둥 받침부(212)를 인장두(100)에 밀착한 후, 각각의 앵커볼트를 설치하고 너트를 체결하여 고정하는 단계; 긴장장치(300)를 해체하는 단계; 제2섬유판(420)의 양 단부를 포함한 다수 지점에 앵커볼트삽입구(501)를 가공하는 단계; 상기 제2섬유판(420)의 콘크리트 표면과 대면하는 일면에 접착제(431)를 도포하는 단계; 상기 제2섬유판(420)의 일단부를 고정정착부(201)를 구성하는 정착기둥 제2섬유판 삽입구(213)를 통과하여 고정정착부 외측의 전단지역에 위치시키고, 타단부를 긴장정착부(202)를 구성하는 정착기둥 제2섬유판 삽입구(213)를 통과하여 긴장정착부 외측의 전단지역에 위치시키는 단계; 상기 제2섬유판(420)을 팽팽히 당긴 후, 콘크리트 표면에 빈틈없이 밀착 접착시키는 단계; 상기 제2섬유판(420)에 가공된 앵커볼트삽입구(501)에 해당하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트를 삽입 설치하고, 너트를 체결하여 제2섬유판(420)을 고정하는 단계; 를 포함하여 구성된다.

본 발명의 콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 2중 보강하는 공법의 다른 실시예를 도 2 및 3을 참고하여 기술하면 다음과 같다. 이 실시예에서는 양 인장두(100) 사이에 1매의 제1섬유판(410)이 결합된 것을 사용한다.

상기 외부 프리스트레싱 2중 보강공법은, 콘크리트구조물에 고정정착부(201)를 구성하는 정착기둥(210) 기둥부(211)가 삽입될 구멍을 가공하고, 상기 구멍 내에 앵커볼트(502)를 설치하는 단계; 고정정착부(201)를 구성하는 인장두(100)의 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트(502)를 설치하는 단계; 상기 앵커볼트에 인장두(100)를 끼우는 단계; 상기 인장두(100) 후면 라운드부(130)를 거쳐 콘크리트에 가공된 삽입구에 정착기둥(210)을 삽입하는 단계 [상기와 같이 정착기둥(210)을 삽입하면, 정착기둥 기둥부(211)에 형성된 앵커볼트삽입구에 앵커볼트가 삽입되며, 정착기둥 받침부(212)에 형성된 앵커볼트삽입구에도 앵커볼트가 삽입됨]; 상기 각각의 앵커볼트 선단에 너트를 체결하여 고정정착부(201)를 구성하는 인장두(100)를 고정하는 단계; 긴장정착부(202) 외측에 긴장장치(300)를 설치하는 단계; 상기 긴장장치(300)를 구성하는 가이드바(303)를 긴장정착부(202)를 구성하는 인장두(100)의 가이드바삽입구(151)에 삽입한 후, 너트를 체결하여 연결하는 단계; 상기 긴장장치(300)를 구성하는 유압실린더(304)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장을 도입하는 단계; 목표로 하는 긴장력이 도입되면, 긴장정착부(202)를 구성하는 인장두(100)의 위치를 콘크리트 표면에 표시하는 단계; 상기 긴장장치(300)와 긴장정착부를 구성하는 인장두(100)를 분리한 후, 상기 표시한 콘크리트 부위에 상기 인장두(100)를 구성하는 정착기둥(210) 기둥부(211) 삽입구를 가공하고, 상기 삽입구 내에 앵커볼트 설치 구멍을 더 가공한 후, 상기 인장두(100) 날개부(150)의 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트(502)가 설치될 구멍을 가공하는 단계; 다시 긴장장치(300)와 긴장정착부를 구성하는 인장두(100)를 연결하는 단계; 긴장장치(300)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장력을 도입하는 단계; 상기 콘크리트 표면에 표시된 부분과 긴장정착부를 구성하는 인장두(100)의 위치가 일치되면, 상기 인장두(100) 후면 라운드부(130)를 거쳐 콘크리트에 가공된 삽입구에 정착기둥 기둥부(211)를 삽입하고 동시에 정착기둥 받침부(212)를 인장두(100)에 밀착한 후, 각각의 앵커볼트를 설치하고 너트를 체결하여 고정하는 단계; 긴장장치(300)를 해체하는 단계; 제2섬유판(420)의 양 단부를 포함한 다수 지점에 앵커볼트삽입구(501)를 가공하는 단계; 상기 제2섬유판(420)의 콘크리트 표면과 대면하는 일면에 접착제(431)를 도포하는 단계; 고정정착부(201)와 긴장정착부(202) 좌우 외측에 각각 제2섬유판(420)을 설치함에 있어, 상기 고정정착부 외측의 전단지역에서부터 상기 긴장정착부 외측의 전단지역까지 상기 제2섬유판(420)을 콘크리트 표면에 빈틈없이 밀착 접착시키는 단계; 상기 제2섬유판(420)에 가공된 앵커볼트삽입구(501)에 해당하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트를 삽입 설치하고, 너트를 체결하여 제2섬유판(420)을 고정하는 단계; 를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 실시예는 제1섬유판(410)의 양 단부에 인장두(100)를 형성하여 이를 이용하여 비소성인 제1섬유판(410)에 긴장을 도입하고, 또한 콘크리트구조물에 고정 정착함으로써, 보다 견고한 정착부를 얻을 수 있다는 장점과 보다 신속한 시공이 가능하다는 장점이 있다. 상기 인장두(100)는 공장생산으로 형성되므로, 현장시공만으로 정착부를 시공하는 공법보다는 안정되고 균일한 품질의 정착부를 얻을 수 있다. 상기와 같이 형성된 인장두(100)를 일부가 콘크리트구조물에 매립되는 정착기둥(210)과 앵커볼트를 이용하여 콘크리트구조물에 고정 정착함으로써, 보다 견고한 정착부 시공이 가능하다. 상기 정착기둥(210)이 삽입되는 후면 라운드부(130)에는 섬유판파지부(110) 양측면과 전면 라운드부(120)를 포함하여 휘감아져 있는 수지 함침 섬유시트(440)가 또 하나의 견고한 섬유판을 형성 일체화 되어 있는 까닭에 정착기둥(210)에 인장두(100)가 견고히 파지되도록 하는 역할을 할 수 있다. 또한 본 발명의 인장두(100)는 사각 형태로서 그 두께를 얇게 제작할 수 있고, 단순한 형태의 정착기둥(210)만 덧붙여지기 때문에 비교적 미려한 시공 상태를 얻을 수 있으며, 외부의 타 물체가 부딪힘으로써 손상을 입게 될 가능성도 매우 적은 안전한 구조이다.

또한 상기와 같은 구조로 콘크리트구조물을 보강함으로써, 연성이 매우 부족한 FRP와 같은 섬유판을 이용하여 외부 프리스트레싱 보강을 할지라도 연성이 보다 많이 확보된 상태의 보강이 가능해진다. 본 발명에서 사용된 긴장되지 않은 상태의 제2섬유판(420)은 소성변형하는 강판과 탄소나 유리섬유 또는 아라미드섬유를 복층으로 복합한 섬유판으로서 콘크리트 면에 앵커볼트로 직접 정착이 가능하다. 비소성인 제1섬유판(410)은 긴장재로 사용되며, 이를 이용하여 콘크리트구조물에 압축응력을 도입한 후, 상기의 강판이 복합된 제2섬유판(420)을 긴장하지 않은 상태로 접착제와 앵커볼트를 이용하여 상기의 압축응력이 도입된 콘크리트 면에 정착함으로써, 도입된 압축응력이 긴장되지 않은 상태의 제2섬유판(420)에 의해 구속되어 일체의 거동을 하게 됨으로써 연성이 개선된 보강효과를 발휘함은 물론 보다 안정적인 보강상태를 유지할 수 있다.

상술한 바와 같이 제2섬유판(420)은 긴장되지 않은 상태로 시공되므로 그 변형량이 하중을 지지하기 위해서만 사용되므로 비소성인 콘크리트구조물에 연성을 보다 많이 부여할 수 있음은 물론, 소성변형하는 강판이 복합되어 있어 더욱 많은 연성을 부여할 수 있다. 또한 제2섬유판(420)은 앵커볼트에 의해 콘크리트에 직접 시공되므로, 콘크리트구조물과 일체로 거동하게 되며, 이로 인해 하중지지 능력이 향상된다. 긴장되지 않은 상태의 제2섬유판(420)으로 상기의 강판이 복합된 섬유판 대신 메시 형태의 섬유와 일방향섬유를 복층으로 복합한 섬유판을 대체 사용할 수도 있다.

또한 본 발명에 적용된 외부 프리스트레싱 방법은 비부착식(unbonded)이다. 일반적으로 비부착식(unbonded) 외부 프리스트레싱 공법이 부착식(bonded) 외부 프리스트레싱 공법에 비해 콘크리트구조물의 연성 개선에 더 효과적이다. 본 발명에서는 긴장재에 의해 콘크리트구조물에 압축응력을 도입한 후, 그것을 긴장되지 않은 상태의 섬유판을 접착제 및 앵커볼트로 정착, 구속하여 보강효과를 향상시킨다. 따라서 긴장재에 도입되는 긴장력을 어느 정도 완화할 수도 있다. 긴장재만으로 외부 프리스트레싱 보강한 경우, 긴장재가 가지고 있는 제한적인 변형량의 대부분이 긴장에 사용되어 하중 지지에 사용할 변형량이 거의 없게 된다. 이는 보강재인 긴장재가 콘크리트구조물의 연성 개선에는 전혀 기여하지 못함을 의미한다. 그러나 본 발명에 따르면, 긴장재의 제한적인 변형량의 일부를 하중지지에 사용할 수 있으므로 연성 개선에 더욱 기여하게 된다.

또한 긴장되지 않은 상태의 제2섬유판(420)을 양 전단지역에 걸쳐 앵커볼트로 고정함으로써 하중에 의해 발생하는 응력이 긴장재인 제1섬유판(410)을 파지하고 있는 양 정착부(201, 202)에만 집중되지 않고 제2섬유판(420)과 그 정착 앵커볼트로 분산 수용되는 효과를 거둘 수 있다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 단순한 구조이면서도 견고한 정착부위를 제공한다. 그 횡단면이 직사각형과 반원이 결합한 형상의 단순형태의 정착기둥의 일부를 콘크리트구조물에 매설하고 여기에 긴장재인 섬유판의 양단에 공장 제조된 인장두가 파지되도록 함으로써, 단순하면서도 견고한 정착이 가능해졌다. 아울러 인장두 자체를 앵커볼트로 콘크리트구조물에 고정 정착되도록 하여, 상기 정착기둥과 하중지지력을 분담토록 함으로써, 견고한 정착을 도모하였다. 인장두 외측면 전체에 수지함침 섬유시트가 하나의 섬유판을 형성 일체화 되도록 함으로써, 인장두가 정착기둥에 견고하게 파지되도록 하였다.

둘째, 긴장재 정착부위가 콘크리트 표면에 비교적 얇게 돌출 설치되도록 함으로써, 외부 물체에 의한 손상의 가능성이 작고, 미관을 크게 해치지 않는 정착부위를 제공하게 되었다.

셋째, 보강모체인 콘크리트구조물의 손상을 최소화하면서도 견고한 긴장재 정착부를 제공할 수 있게 되었다. 그 횡단면이 직사각형과 반원이 결합한 형상의 단순형태의 정착기둥의 일부를 콘크리트에 매설, 정착구로 사용함으로써, 기존 콘크리트구조물 손상을 최소화하면서도 정착 효과는 향상되도록 하였다.

넷째, FRP와 같은 비소성 보강재를 이용 외부 프리스트레싱에 의해 콘크리트구조물을 보강하면서도 연성이 확보된 보강구조를 제공할 수 있게 되었다. FRP 재료의 콘크리트구조물에 대한 강도 증진 효과는 우수하다. 더 나아가 이와 같은 강도 증진 효과가 우수한 재료를 긴장하여 적용했을 경우, 강도 증진 효과는 더욱 배가되는 장점이 있다. 그러나 이 경우, 보강대상 모체인 콘크리트가 비소성임에도 불구하고 보강재인 FRP 재료도 비소성이므로 강도 증진 효과는 우수하지만 연성 개선에는 거의 기여하지 못하는 단점을 안고 있다.

본 발명에 의해, 양단부에 인장두가 형성된 긴장재를 비부착식(unbonded)으로 정착, 콘크리트에 압축응력을 부여하여 강도 증진을 도모하고, 압축응력이 부여된 상기 콘크리트에 긴장되지 않은 상태의 섬유판을 접착제와 앵크볼트를 이용 부착식(bonded)으로 정착하여, 하중지지에 활용되는 변형률을 최대한 확보토록 함으로써 연성개선을 도모할 수 있게 되었다. 특히 긴장되지 않은 상태로 정착되는 섬유판으로 소성변형하는 강판이 복합된 섬유판을 사용할 경우, 연성 개선 효과는 더욱 향상될 수 있다.

다섯째, 하중에 의해 발생하는 응력이 긴장재 정착부에만 과도하게 집중되지 않는 보다 안전한 외부 프리스트레싱 구조를 제공할 수 있게 되었다.

하중응력이 긴장재 정착부에만 집중될 경우, 경년효과로 정착부의 이른 망실을 초래할 수도 있다. 긴장재를 이용한 외부 프리스트레싱 보강구조에서 긴장재 정착부의 망실은 곧 보강효과가 대폭 감소 내지는 사라지는 결과를 초래할 수도 있다. 본 발명에서는 상기와 같이 긴장되지 않은 상태의 제2섬유판(420)을 접착제와 앵커볼트를 이용하여 고정정착부(201) 외측의 전단지역에서부터 긴장정착부(202) 외측의 전단지역까지 부착식(bonded)으로 정착함으로써, 하중에 의해 발생하는 응력이 긴장재 정착부에만 집중되지 않고 분산수용되는 효과를 거둘 수 있게 되었다. 또한 긴장재 정착부에 손상이 발생되어 긴장재에 의한 하중지지능력이 감소 내지는 사라지더라도 상기 앵커볼트와 접착제에 의해 부착식(bonded)으로 정착된 긴장되지 않은 상태의 제2섬유판(420)에 의해 구조물의 급격한 파괴를 방지할 수 있게 되어 보다 안전한 외부 프리스트레싱 보강구조를 제공할 수 있게 되었다.

Claims

콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 보강함에 있어,

콘크리트구조물에 고정정착부(201)를 구성하는 정착기둥 기둥부(211) 삽입구를 가공하고, 상기 삽입구 내에 앵커볼트를 설치하는 단계; 일정간격을 띄우고 2매의 제1섬유판(410)이 결합된 고정정착부 인장두(100)의 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트를 설치하는 단계; 상기 앵커볼트에 인장두(100)를 끼우는 단계; 상기 인장두(100) 후면 라운드부(130)를 거쳐 콘크리트에 가공된 삽입구에 정착기둥 기둥부(211)를 삽입하는 단계 [상기와 같이 정착기둥(210)을 삽입하면, 정착기둥 기둥부(211)에 형성된 앵커볼트삽입구에 앵커볼트가 삽입되며, 정착기둥 받침부(212)에 형성된 앵커볼트삽입구에도 앵커볼트가 삽입됨]; 상기 각각의 앵커볼트 선단에 너트를 체결하여 고정정착부(201)를 구성하는 인장두(100)를 고정하는 단계; 긴장정착부(202) 외측에 긴장장치(300)를 설치하는 단계; 상기 긴장장치(300)를 구성하는 가이드바(303)를 일정간격을 띄우고 2매의 제1섬유판(410)이 결합된 긴장정착부 인장두(100)의 가이드바삽입구(151)에 삽입한 후, 너트를 체결하여 연결하는 단계; 상기 긴장장치(300)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장을 도입하는 단계; 목표 긴장력이 도입되면, 긴장정착부 인장두(100)의 위치를 콘크리트 표면에 표시하는 단계; 상기 긴장장치(300)와 긴장정착부 인장두(100)를 분리한 후, 상기 표시한 콘크리트 부위에 상기 긴장정착부(202)를 구성하는 정착기둥 기둥부(211) 삽입구를 가공하고, 상기 삽입구 내에 앵커볼트 설치구를 더 가공하고, 상기 긴장정착부 인장두(100) 날개부(150)의 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트 설치구를 가공하는 단계; 다시 긴장장치(300)와 긴장정착부 인장두(100)를 연결하는 단계; 긴장장치(300)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장력을 도입하는 단계; 상기 콘크리트 표면에 표시된 부분과 긴장정착부 인장두(100)의 위치가 일치되면, 상기 인장두(100) 후면 라운드부(130)를 거쳐 콘크리트에 가공된 삽입구에 정착기둥 기둥부(211)를 삽입하고 동시에 정착기둥 받침부(212)를 인장두(100)에 밀착한 후, 각각의 앵커볼트를 설치하고 너트를 체결하여 고정하는 단계; 긴장장치(300)를 해체하는 단계; 제2섬유판(420)의 양 단부를 포함한 다수 지점에 앵커볼트삽입구(501)를 가공하는 단계; 상기 제2섬유판(420)의 콘크리트 표면과 대면하는 일면에 접착제(431)를 도포하는 단계; 상기 제2섬유판(420)의 일 단부를 고정정착부(201)를 구성하는 정착기둥 제2섬유판 삽입구(213)를 통과하여 고정정착부 외측의 전단지역에 위치시키고, 타 단부를 긴장정착부(202)를 구성하는 정착기둥 제2섬유판 삽입구(213)를 통과하여 긴장정착부 외측의 전단지역에 위치시키는 단계; 상기 제2섬유판(420)을 콘크리트 표면에 빈틈없이 밀착 접착시키는 단계; 상기 제2섬유판(420)에 가공된 앵커볼트삽입구(501)에 해당하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트를 삽입 설치하고, 너트를 체결하여 제2섬유판(420)을 고정하는 단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물 외부 프리스트레싱 2중 보강공법.
콘크리트구조물을 외부 프리스트레싱 보강함에 있어,

콘크리트구조물에 고정정착부(201)를 구성하는 정착기둥 기둥부(211) 삽입구를 가공하고, 상기 삽입구 내에 앵커볼트를 설치하는 단계; 1매의 제1섬유판(410)이 결합된 고정정착부 인장두(100)의 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트를 설치하는 단계; 상기 앵커볼트에 인장두(100)를 끼우는 단계; 상기 인장두(100) 후면 라운드부(130)를 거쳐 콘크리트에 가공된 삽입구에 정착기둥 기둥부(211)를 삽입하는 단계 [상기와 같이 정착기둥(210)을 삽입하면, 정착기둥 기둥부(211)에 형성된 앵커볼트삽입구에 앵커볼트가 삽입되며, 정착기둥 받침부(212)에 형성된 앵커볼트삽입구에도 앵커볼트가 삽입됨]; 상기 각각의 앵커볼트 선단에 너트를 체결하여 고정정착부(201)를 구성하는 인장두(100)를 고정하는 단계; 긴장정착부(202) 외측에 긴장장치(300)를 설치하는 단계; 상기 긴장장치(300)를 구성하는 가이드바(303)를 1매의 제1섬유판(410)이 결합된 긴장정착부 인장두(100)의 가이드바삽입구(151)에 삽입한 후, 너트를 체결하여 연결하는 단계; 상기 긴장장치(300)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장을 도입하는 단계; 목표 긴장력이 도입되면, 긴장정착부 인장두(100)의 위치를 콘크리트 표면에 표시하는 단계; 상기 긴장장치(300)와 긴장정착부 인장두(100)를 분리한 후, 상기 표시한 콘크리트 부위에 상기 긴장정착부(202)를 구성하는 정착기둥 기둥부(211) 삽입구를 가공하고, 상기 삽입구 내에 앵커볼트 설치구를 더 가공하고, 상기 긴장정착부 인장두(100) 날개부(150)의 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트 설치구를 가공하는 단계; 다시 긴장장치(300)와 긴장정착부 인장두(100)를 연결하는 단계; 긴장장치(300)를 작동하여 제1섬유판(410)에 긴장력을 도입하는 단계; 상기 콘크리트 표면에 표시된 부분과 긴장정착부 인장두(100)의 위치가 일치되면, 상기 인장두(100) 후면 라운드부(130)를 거쳐 콘크리트에 가공된 삽입구에 정착기둥 기둥부(211)를 삽입하고 동시에 정착기둥 받침부(212)를 인장두(100)에 밀착한 후, 각각의 앵커볼트를 설치하고 너트를 체결하여 고정하는 단계; 긴장장치(300)를 해체하는 단계; 제2섬유판(420)의 양 단부를 포함한 다수 지점에 앵커볼트삽입구(501)를 가공하는 단계; 상기 제2섬유판(420)의 콘크리트 표면과 대면하는 일면에 접착제(431)를 도포하는 단계; 고정정착부(201)와 긴장정착부(202) 좌우 외측에 각각 제2섬유판(420)을 설치함에 있어, 상기 고정정착부 외측의 전단지역에서부터 상기 긴장정착부 외측의 전단지역까지 상기 제2섬유판(420)을 콘크리트 표면에 빈틈없이 밀착 접착시키는 단계; 상기 제2섬유판(420)에 가공된 앵커볼트삽입구(501)에 해당하는 위치의 콘크리트에 앵커볼트를 삽입 설치하고, 너트를 체결하여 제2섬유판(420)을 고정하는 단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물 외부 프리스트레싱 2중 보강공법.
상기 제 1 및 2 항에서 인장두는,

제1섬유판(410)의 일 단부; 상기 제1섬유판(410)의 일 단부가 파지되는 섬유판파지부(110); 상기 섬유판파지부(110)의 양 외측에 일체화 되고, 가이드바삽입구(151)와 앵커볼트삽입구(501)가 가공되어 있는 날개부(150); 상기 섬유판파지부(110)와 날개부(150) 사이에 형성된 공간으로 섬유시트(440)가 통과하는 섬유시트삽입부(140); 상기 섬유판파지부(110) 전면에 일체화 되어 섬유시트(440)가 둥글게 부착되고, 하부면에는 제2섬유판 삽입홈(161)이 가공되어 있고, 전후면을 관통하여 제1섬유판(410)이 삽입되는 삽입구(113)가 가공되어 있는 전면 라운드부(120); 상기 섬유판파지부(110) 후부에 일체화 되어 정착기둥(210)이 삽입되는 공간을 형성하면서 그 하단부에는 제2섬유판 삽입홈(161)이 가공되어 있고, 섬유시트(440)가 둥글게 부착되는 후면 라운드부(130); 상기 섬유판파지부(110)의 양 측면과 연이은 전면 라운드부(120)와 후면 라운드부(130)의 외면에 휘감아져 일체화 되는 수지함침 섬유시트(440); 상기 섬유시트(440) 외면에 채워지는 밴드(162);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 외부 프리스트레싱 2중 보강공법에 사용되는 섬유판 긴장재 양단에 형성되는 인장두.
상기 제 3 항에서 섬유판파지부는,

사각 상자 형태의 섬유판파지부 외피(111); 상기 외피(111) 전면으로 개구되어 있는, 상기 전면 라운드부(120) 제1섬유판 삽입구(113)에 상응하는 제1섬유판 삽입구(113); 상기 제1섬유판 삽입구(113)에 이어서 형성된 지압판 삽입부(114); 상기 지압판 삽입부(114)에 이어서 형성된, 후면으로 개구된 팽창수지 주입부(115); 상기 제1섬유판 삽입구(113), 지압판 삽입부(114), 팽창수지 주입부(115)까지 삽입 안착되고, 팽창수지 주입부(115)에 삽입된 부분에는 하나 이상 다수 개의 구멍(411)이 가공된 제1섬유판(410)의 일 단부; 상기 지압판 삽입부(114)에 삽입되어 제1섬유판(410)을 파지하는 지압판(112); 상기 팽창수지 주입부(115)에 채워져 제1섬유판을 파지하는 팽창수지(430); 상기 섬유판파지부 외피(111) 하부면에 형성된 제2섬유판 삽입홈(161);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물 외부 프리스트레싱 2중 보강공법에 사용되는 섬유판 긴장재 양단에 형성된 인장두를 구성하는 섬유판파지부.
상기 제 1 및 2 항에서 정착기둥은,

그 일부가 콘크리트구조물에 삽입되는, 그 횡단면이 직사각형과 반원이 결합된 형상의, 하나 이상의 앵커볼트삽입구가 상하면을 관통 형성된 기둥부(211); 상기 기둥부(211)의 일 단부에 직각을 이루며 일체로 형성되고, 인장두 날개부(150) 앵커볼트삽입구(501)에 상응하는 앵커볼트삽입구(501)가 형성된, 인장두(100)를 하부에서 받치는 역할을 하는 받침부(212); 상기 인장두(100)에 형성된 제2섬유판 삽입홈(161)과 상응하는 위치의 기둥부(211)에 관통 형성된 제2섬유판 삽입구(213);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물 외부 프리스트레싱 2중 보강공법에 사용되는 섬유판 긴장재 양단에 형성된 인장두를 파지 고정하는 정착기둥.