KR20080015306A

KR20080015306A - 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법

Info

Publication number: KR20080015306A
Application number: KR1020060076837A
Authority: KR
Inventors: 윤광섭; 이재홍
Original assignee: (주)미래아이에스이
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2008-02-19

Abstract

본 발명은 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법에 관한 것으로서, 복합재료 섬유 보강판을 구조물의 저면에 밀착시키고, 그 단부를 접착제를 사용하지 않고 단부 정착앵커로 상기 구조물에 정착할 수 있도록 함으로써, 예컨대 구조물 리모델링시 구조물을 효과적으로 보강할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구조보강공법은, 보강판(20)의 각 단부에 적어도 2개의 앵커구멍(25, 25)을 각각 소정의 배열로 형성하는 단계와; 상기 보강판의 일단부를 구조물(10)의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판의 일단부 저면에, 상기 앵커구멍(25)에 대응하는 앵커구멍(35)이 형성된 마찰전달재(30)를 밀착시킨 후, 상기 마찰전달재 및 상기 보강판의 일단부를 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계와; 그리고, 상기 보강판을 정해진 만큼의 포스트 텐션(Post-tension)을 가하여 상기 보강판의 타단부를 상기 구조물의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판의 타단부 저면에 마찰전달재(30)를 밀착시킨 후, 상기 마찰전달재 및 상기 보강판의 타단부를 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계;를 포함하여 이루어진다.

구조보강, 접착제, 앵커, 볼트, 정착, 보강재, 복합재료, 인발성형, 광섬유 센서, 마찰력, 전단력, FRP, 보강섬유, 배열, 마찰전달재

Description

접착제를 사용하지 않는 구조보강공법 {STRUCTURAL REINFORCING METHOD BY NON-ADHESIVE SYSTEM}

도 1a 내지 도 1f는 각각 종래 구조보강공법에 의해 철근콘크리트 구조물을 보강한 경우에 관찰되는 파괴모드 양상을 나타내는 단면도이다.

도 2a 내지 도 2e는 각각 본 발명에 따른 구조보강공법에 사용되는 보강판의 예를 나타내는 사시도이다.

도 3은 보강판을 구조물의 단부에 단부 정착앵커로 정착할 때의 볼트의 내력 전달 구조 매커니즘을 나타낸 도면이다.

도 4a는 본 발명에 따른 구조보강공법에 의하여 철근콘크리트 구조물을 보강한 상태를 나타내는 일부 단면도이다.

도 4b는 본 발명에 따른 구조보강공법에 의하여 철골 구조물을 보강한 상태를 나타내는 일부 단면도이다.

도 5은 본 발명에 따른 구조보강공법에 의하여 구조물을 보강한 상태를 나타내는 일부 저면도이다.

도 6a는 종래 구조보강공법으로 섬유시트 또는 섬유판으로 이루어진 보강재의 내력 전달 메커니즘을 나타내는 도면이다.

도 6b는 종래 구조보강공법으로 패스너에 의한 보강재의 내력 전달 메커니즘 을 나타내는 도면이다.

도 6c는 본 발명에 따른 구조보강공법에 의한 보강판의 내력 전달 메커니즘을 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 구조보강공법을 나타내는 흐름도이다.

도 8은 본 발명에 따른 구조보강공법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 구조물, 20 : 보강판,

21 : 수지 매트릭스 22 : 보강섬유

23 : 요철면, 25 : 보강판에 형성된 앵커구멍,

30 : 마찰전달재, 35 : 마찰전달재에 형성된 앵커구멍

40 : 단부 정착앵커, 50 : 패스너.

본 발명은 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법에 관한 것으로서, 특히 초경량이면서 강도, 강성 등의 물성이 우수한 고성능 복합재료로 이루어진 보강판을 철근콘크리트 구조물이나 철골 구조물의 저면에 압착되도록 설치하고, 그 단부를 접착제를 사용하지 않고 단부 정착앵커로 상기 구조물에 정착할 수 있도록 함으로써, 예컨대 구조물 리모델링시 구조물을 효과적으로 보강할 수 있는 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법에 관한 것이다.

철근콘크리트 구조물이나 철골 구조물은 일정한 수명을 가지고 있고, 그 노후화에 따라 내구성 저하가 사회적으로 문제시되고 있는데, 이에 대하여 구조물 보강을 위한 개수 또는 보수공사를 통해 재건축을 예방할 필요가 있다.

일 예로, 서울특별시의 "콘크리트 구조물의 부식상태조사 및 방지대책(1997.22)"에 관한 보고서에 따르면, 시에서 관리하는 콘크리트 구조물의 약 67% 정도에서 부식 등으로 균열이 발생하거나 박리, 탈락 등의 현상이 나타난 구조물이 18% 정도로 나타났다. 조사대상 구조물의 공용년수가 40년 미만이고, 경과년수가 20~25년인 구조물이 대부분인 점을 감안하면, 많은 구조물들에 있어 내구성 저하가 심각함을 알 수 있다. 따라서, 내구성이 저하된 구조물의 보강을 위해 전국적으로 엄청난 비용이 사용되고 있고, 그 비용은 계속적으로 증가될 실정이다. 미국의 경우, 최근까지 통계를 보면, 건설시장의 30~40%를 보강 및 유지관리 분야가 차지하고 있으며, 그 비용도 수천억 달러에 이르며, 앞으로 계속 증가될 것으로 예상하고 있다.

빌딩 수명 사이클에서 구조물의 초기 요구기능이 사회적 요구기능에 뒤떨어지는 시점에 재개발에 의한 신축과 리모델링을 하여 구조물의 기능을 향상시킬 수가 있으나, 사업대상 구조물, 근거법률, 사업효과 등의 면에서 구조물을 새로이 신축하려면 엄청난 비용이 발생하므로, 재건축보다는 리모델링을 통한 기능향상이 용이한 경우가 많다고 할 수 있다.

따라서, 구조물의 내구성 회복 및 성능개선을 위하여 보강에 대한 다양한 재료와 공법이 개발, 적용이 필요함과 동시에, 문제가 되는 구조물의 보강에 대한 혁 신적인 기술이 필요하다.

종래 구조보강공법의 현황을 살펴보면, 보강재로 강판, 섬유시트, 섬유판 등이 사용되고 있고, 보강공법으로는 이들 재료를 손상된 구조물에 부착시키는 공법이 보편적으로 사용되고 있으나, 이러한 종래 구조보강공법들은 여러 가지 문제점을 안고 있다.

예컨대, 강판 접착공법의 경우, 보강효과가 크고 명확하나, 철골 구조물에 강판을 접합할 경우에는 용접을 하여야 하고, 철근콘크리트 구조물에 강판을 부착할 경우에는 볼트 체결과 에폭시 접착제의 접합이 동시에 수행되어야 하는 문제점이 있다. 또한, 강판 접착공법의 경우, 강판의 중량이 크므로, 강판의 운반 등이 불편하고, 강판의 과다한 무게로 고정하중이 증가되고, 작업성 및 안전성이 나쁘다. 또한, 강판에 의해 구조물이 보강될 경우, 국부적인 충격에 대하여 박리 현상이 발생할 가능성이 높고, 보강면이 슬래브와 같이 수평 천정면인 경우 접착시 공기배출이 어렵다. 또한, 강판 접착공법의 경우, 강판의 부식 발생 및 전도성 문제가 발생하고, 보강후 강판 표면에 피착제(못, Anchor, 달대 등)의 정착이 용이하지 않은 문제점을 가지고 있다.

또한, 섬유시트 접착공법의 경우, 0.167mm 정도의 얇은 섬유시트를 사용하게 되는데, 섬유시트가 매우 얇기 때문에, 운반 및 취급이 용이한 이점을 가지고 있으나, 부착면에 대한 샌드 블래스트(Sandblast), 청소하기, 다듬기, 퍼티제를 사용한 콘크리트 표면 평활도(1mm이내) 조정 공정 등의 작업과 접착제(예컨대, 에폭시 접착제) 도포 등 많은 사전 작업으로 인해, 공사시간이 많이 소요되고, 접착제의 양 생온도가 매우 중요하므로 이를 맞추어야 하는 문제점도 있으며, 최소한 24시간의 접착제 양생시간이 필요하여 공사시간이 더 늘어나는 문제점을 가지고 있다. 또한, 섬유시트 접착공법의 경우, 단부 정착이 용이하지 않아 섬유시트 적층 수가 많은 경우 조기탈락 문제가 발생하고, 여러 장을 겹쳐서 사용하는 경우에 강도 감소계수가 적용되므로 큰 하중에 대하여 많은 보강량이 필요한 경우 효율성이 급격히 감소한다. 또한, 섬유시트 적층수의 증가에 따라 공기가 길어진다. 또한, 접착제를 현장에서 섬유시트에 함침시켜야 하므로, 보강효과가 현장 기능공의 숙련도 및 책임감에 의존된다는 문제점도 안고 있다.

또한, 섬유판 보강공법의 경우, 단부 정착이 용이하지 않아 섬유판이 두꺼우면 조기 박리의 우려가 있고, 섬유판 이음이 어려운 문제점을 가지고 있다.

특히, 최근에 가장 많이 사용되는 섬유시트 및 섬유판으로 보강할 경우, 가장 문제가 되는 점이 보강재의 조기 탈락이다.

에컨대, 철근콘크리트 보 하부에 FRP 섬유시트나 섬유판으로 된 보강재로 보강할 경우, 실험에서 관찰된 파괴모드는 도 1a 내지 도 1f와 같다.

도 1a는 보강량이 비교적 적은 경우로 FRP와 같은 보강재(2) 인장 파단 양상을 나타내고, 도 1b는 철근콘크리트 구조물(1)의 강도 저하 및 과다한 인장 보강에 따른 압축부 파괴 양상을 나타내며, 도 1c는 인장 철근 피복부가 분리되어 파괴가 전파되는 양상을 나타내고, 도 1d는 계면파괴에 따른 단부박리 양상을 나타내며, 도 1e는 구조물(1) 중앙부 후미균열에 따른 계면파괴 양상을 나타내고, 도 1f는 구조물(1) 중앙부 휨 및 전단균열에 따른 계면 파괴 양상을 나타내고 있다.

이와 같이, 종래 섬유시트, 섬유판 등의 보강재(2)를 사용하는 보강공법은 합성수지 접착제의 접착력에 의해 내력이 전달되는 메커니즘으로 되어 있는데, 여러 실험 및 연구 결과들을 보면, 에폭시계 수지 접착제를 사용하여 보강한 경우, 최종 파괴가 예상한 내력에 도달되기 전에 도 1c 내지 도 1f와 같이 조기 탈락 되는 것을 볼 수가 있다.

섬유시트 접착공법에 대한 국내/외 연구동향을 보면, 보강량이 많은 경우 콘크리트 모체와 보강재 사이의 계면이 파괴되어 조기 탈락하는 현상들을 나타내고 있는데, 다음과 같은 예를 들 수 있다.

“3계면부착파괴, 단부박리파괴는 기존의 강도설계이론으로 예측되는 최대내력에 도달하기 전에 급작스런 취성파괴 성상을 나타낸다.” (이용택외, 대한건축학회논문집 16권 2호, 2000)

“탄소섬유를 이용한 부착식 보강공법은 하중이 지속적으로 증가함에 따라 보강재의 중앙부와 모재 사이에서 발생한 수평균열이 단부로 급작스럽게 진전되어 최종적으로는 시험체나 구조물의 중앙부에서의 탈락으로 이어진다는 근본적인 문제점을 가지고 있다.” (한만엽 외, 콘크리트학회논문집 22권 1호, 2002)

“강판보강공법은 콘크리트 구조물의 보강공법으로 널리 쓰이는 공법이지만 보강된 보가 향상된 휨 성능을 모두 발휘하기 전에 계면의 박리나 립오프(rip-off) 등에 의해 조기 파괴될 위험성을 가지고 있다.” (오병환 외, 콘크리트 학회발표논문집, 2000)

이러한 문제점에 대하여 보강재(2)의 탈락을 방지하기 위해 다양한 정착방법 이 연구 개발되고 있으나, 현재까지 효율적인 보강 성능을 나타내기에는 아직 미흡함이 많다. 또한, 종래 긴결재를 이용하여 복합재료 섬유 보강기술이 시도되었으나, 긴결재가 설치되는 구멍에 응력집중현상이 나타나 보강재가 조기 파괴되거나 보강재의 강도가 현저히 저하되어 보강효과가 사라지는 문제점이 발생하고, 모재에 대하여 보강재를 일체화시키지 못하는 문제점이 발생하였다.

한편, 미국특허 6,821,861에서는 도 6b에 도시된 바와 같이, 구조물(1)에 다수의 패스너(3)로 균일하게 보강재(2)를 정착시키는 기술이 제안되었으나, 섬유시트로 된 보강재(2)의 경우 패스너(3)로 수평전단력을 저항하기에는 재료 특성상 어려움을 갖고 있으며, 도 6의 (b)와 같이 전단력이 중앙으로부터 단부로 갈수록 커져 보강재(2)를 부착하는 공법과 마찬가지로 도 6의 (a)와 같은 양상을 보이고, 패스너(3)들 주변에 국부적으로 응력집중현상이 나타나는 것을 알 수 있다.

따라서, 궁극적으로 높은 인장강도를 유지하면서, 가볍고, 우수한 시공성을 가진 보강재가 구조물로부터 조기 탈락되는 것을 방지할 수 있는 새로운 공법이 개발된다면, 리모델링 시장이 크게 증가되는 상황에서 개발기술은 급격히 보급될 것으로 판단되며, 이에 따라 본 발명에서, 인발성형공법을 이용하여 고강도, 고강성이며 내구성, 내화성, 내화학성 등이 우수한 섬유보강 복합재료보강판(Fiber Reinforced Composite Plate)을 접착제를 사용하지 않고 구조물에 일체화하여 보강판을 보강할 수 있는 공법을 제안하게 되었다.

본 발명의 목적은 초경량이면서 강도, 강성 등의 물성이 우수한 고성능 복합 재료로 이루어진 보강판을 철근콘크리트 구조물이나 철골 구조물의 저면에 압착되도록 설치하고, 그 단부를 접착제를 사용하지 않고 단부 정착앵커로 상기 구조물에 정착할 수 있도록 함으로써, 예컨대 구조물 리모델링시 구조물을 효과적으로 보강할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법은, 보강판의 각 단부에 적어도 2개의 앵커구멍을 각각 소정의 배열로 형성하는 단계와; 상기 보강판의 일단부를 구조물의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판의 일단부 저면에 마찰전달재를 밀착시킨 후, 상기 마찰전달재 및 상기 보강판의 일단부를 단부 정착앵커에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계와; 그리고, 상기 보강판을 정해진 만큼의 포스트 텐션(Post-tension)을 가하여 상기 보강판의 타단부를 상기 구조물의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판의 타단부 저면에 마찰전달재를 밀착시킨 후, 상기 마찰전달재 및 상기 보강판의 타단부를 단부 정착앵커에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 보강판의 양단부를 상기 마찰전달재들 및 상기 단부 정착앵커들에 의하여 상기 구조물에 정착시킨 후, 상기 보강판을 그 길이방향을 따라 다수의 패스너로 상기 구조물에 고정시키는 단계가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 보강판은 단층 또는 다층으로 적층되고 보강섬유가 소정의 배열로 수지 매트릭트에 매립되도록 인발성형된 복합재료 섬유 보강판인 것이 바람직하 다.

또한, 상기 보강판중 구조물과 접촉하는 면은 요철면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보강판에는 광섬유 센서가 매립됨으로써, 구조물의 변형을 원격으로 모니터링할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법은, 단층 또는 다층으로 적층되고 보강섬유가 소정의 배열로 수지 매트릭트에 매립되도록 인발성형되며, 일면이 요철면으로 형성된 복합재료 섬유 보강판의 각 단부에 적어도 2개의 앵커구멍을 각각 소정의 배열로 형성하는 단계와; 상기 보강판의 일단부를, 상기 요철면이 구조물을 향하도록 상기 구조물의 저면에 밀착시켜, 단부 정착앵커에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계와; 그리고, 상기 보강판을 정해진 만큼의 포스트 텐션을 가하여 상기 보강판의 타단부를 상기 구조물의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판의 타단부를 단부 정착앵커에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 예의 구조보강공법에 따르면, 상기 보강판의 양단부를 상기 단부 정착앵커들에 의하여 상기 구조물에 정착시킨 후, 상기 보강판을 그 길이방향을 따라 다수의 패스너로 상기 구조물에 고정시키는 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적 절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2a 내지 도 2e에는 본 발명에 따른 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법에 적용되는 보강판의 예가 도시되어 있다.

도 2a, 도 2d 및 도 2e에는 단층으로 이루어진 보강판(20)이 예시되어 있고, 도 2b 및 도 2c에는 다층으로 이루어진 보강판(20)이 예시되어 있는데, 어느 것이나 보강섬유(22)가 소정의 배열로 수지 매트릭스(21)에 매립되도록 인발성형되어 이루어진 복합재료 섬유 보강판(20)이 적용되는 것이 바람직하다. 도 2a, 도 2c 내지 도 2e에는 보강섬유(22)가 단일 방향으로 배열된 것이 예시되어 있으며, 도 2b에는 보강섬유(22)가 층별로 다양한 방향으로 배열되어 있는 것이 예시되어 있다. 또한, 상기 보강섬유(22)로 유리섬유, 탄소섬유 등 강도 및 강성이 우수한 소재가 채용될 수 있다.

또한, 상기 보강판(20)중 일면(즉, 보강 대상인 구조물과 접촉하는 면)은, 예컨대 도 2d 및 도 2e에 도시된 바와 같이 요철면(23)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 요철면(23)은 보강판(20)의 인발성형시에 형성될 수 있고, 또한 여기서 도시되지는 않았으나 보강판(20)을 요철 외주면이 형성된 요철롤러와 지지롤러 사이로 통과시킴으로써 형성될 수 있다.

또한, 상기 보강판(20)에는 구조물 및 보강판(20)의 변형을 원격으로 감지할 수 있는 광섬유 센서가 매립되는 것이 바람직한데, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이 다층으로 형성된 보강판(20)의 경우 최하부층에 광섬유 센서가 매립되는 것이 바람직하다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 보강판(20)을 이용하여 구조물(10)을 보강하는 방법에 대하여 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 우선 보강판(20)의 각 단부에 적어도 2개의 앵커구멍(25)을 각각 소정의 배열로 형성한다. 물론, 상기 앵커구멍(25)은 구조물(10)에 미리 형성되는 앵커구멍에 대응하여 형성되어야 한다.

다음에, 상기 보강판(20)의 일단부를 구조물(10)의 저면에 밀착시킨다. 보강 대상 구조물(10)로는 예컨대, 도 4a에 도시된 바와 같은 철근콘크리트 구조물(21)이나 도 4b에 도시된 바와 같은 철골 구조물(22)이 그 대상이 될 수 있다.

요철면(23)을 가진 보강판(20)의 경우, 상기 요철면(23)이 상기 구조물(10)의 저면에 접촉하도록 상기 보강판(20)을 밀착시킨다. 또한, 광섬유 센서가 매립된 보강판(20)의 경우, 상기 광섬유 센서가 매립된 층이 최하층에 위치하도록 상기 보강판(20)을 상기 구조물(10)의 저면에 밀착시키는 것이 바람직하다.

다음에, 상기 보강판(20)의 일단부 저면에 마찰전달재(30)를 밀착시킨다. 상기 마찰전달재(30)로 예컨대, 합성수지판, 철판, 복합판넬 등이 사용될 수 있으며, 상기 마찰전달재(30)에는 상기 앵커구멍(25)과 대응하는 앵커구멍(35)이 형성된다.

다음에, 상기 마찰전달재(30) 및 상기 보강판(20)의 일단부를 상기 앵커구멍들(25, 35)을 통하여 체결되는 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물(10)에 기준 토크로 정착시킨다.

다음에, 상기 보강판(20)을 정해진 만큼의 포스트 텐션(Post-tension)을 가 하여 상기 보강판(20)의 타단부를 상기 구조물(10)의 저면에 밀착시킨다. 상기 보강판(20)은 복합재료 섬유 보강판이므로 휘어질 수 있으므로, 예컨대 보강판(20)의 타단부를 아래로 둥글게 만 다음 보강판(20)을 펴면서 당겨 상기 구조물(10)의 저면에 밀착시키는 방법으로 포스트 텐션을 가할 수 있다. 또한, 요철면(23)이 형성된 보강판(20)의 경우, 요철면(23)을 형성할 때 보강판(20)이 둥글게 말리도록 요철면을 형성하여 포스트 텐션을 가할 수 있도록 하여도 좋다.

다음에, 상기 구조물(10)에 밀착된 보강판(20)의 타단부 저면에 또 다른 마찰전달재(30)를 밀착시킨다.

다음에, 상기 마찰전달재(30) 및 상기 보강판(20)의 타단부를 상기 앵커구멍(25, 35)을 통하여 체결되는 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물(10)에 기준 토크로 정착시킨다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법에 의하면, 단부 정착앵커(40)는 강력한 조임력에 의해 조여지는 부재들 사이의 마찰력을 이용한 고력볼트의 접착형식과 동일하며, 보강판(20)에 작용하는 압축력의 응력전달 메커니즘은 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 45˚의 범위내에서 축방향 응력으로 전달되는 것을 알 수 있다.

그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 종래 패스너 체결에 의한 보강 공법에서의 단점인 패스너 주변의 응력 집중현상에 비하여, 본 발명에서는, 도 6c에 도시된 바와 같이 정착면에서 응력전달이 발생하기 때문에, 국부적인 응력집중이 생길 우려가 없고, 모든 전단력이 보강판(20)의 단부를 정착하는 단부 정착앵커(40)에 전 달되므로, 보강판(20)의 조기탈락없이 안정된 보강효과, 시공성, 경제성, 편리한 유지관리 등의 이점을 기대할 수 있다.

또한, 응력이 보강 대상인 구조물(10)과 보강판(20) 사이의 마찰력을 넘으면 미끄럼현상이 일어나는데, 마찰력에 의한 보강판(20)의 고정 및 힘의 전달을 효율적으로 하기 위해 적정한 두께의 마찰전달재(30)로 사용하여 마찰력을 고르게 분포하게 하여 상기 미끄럼현상을 해소할 수 있다. 또한, 보강판(20)에 요철면(23)이 형성되고, 이 요철면(23)과 구조물(10)과의 밀착구조에 의하여 마찰계수를 증대시킬 경우, 상기 미끄럼현상을 더욱 효과적으로 해소할 수 있다.

한편, 본 발명의 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보강판(20)의 양단부를 상기 마찰전달재(30)들 및 상기 단부 정착앵커(40)들에 의하여 상기 구조물(10)에 정착시킨 후, 상기 보강판(20)을 그 길이방향을 따라 다수의 패스너(50)로 상기 구조물(10)에 고정시키는 단계가 더 포함될 수 있다.

즉, 본 발명에서는 접착제 없이 보강판(20)의 단부만 단부 정착앵커(40)로 정착시켜 내력을 전달하는 개념으로 구성되고, 보강판(20)에 미리 포스트 텐션을 가하여 구조물(10)에 밀착시킬 수 있기 때문에, 상기 패스너(50)의 사용이 불필요하고 상기 패스너(50)가 내력의 증대에 기여하는 바는 없으나, 상기 패스너(50)의 경우 이미 과하중이 걸린 구조물(10)의 구조적 보강에는 효과적이라 할 수 있다.

또한, 상기 보강판(20)에 광섬유 센서가 매립된 경우, 구조물(10)의 변형을 원격으로 모니터링할 수 있도록 상기 광섬유 센서와 모니터링 시스템을 유선 또는 무선 방식으로 접속시킨다.

한편, 도 8에는 본 발명에 따른 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법의 다른 예가 도시되어 있다.

본 예의 구조보강공법의 경우, 단층 또는 다층으로 적층되고 보강섬유(22)가 소정의 배열로 수지 매트릭스(21)에 매립되도록 인발성형되고, 일면이 요철면(23)으로 이루어진 복합재료 섬유 보강판(20)을 사용함으로써, 전술한 예에서 사용된 마찰전달재(30)를 배제할 수 있는 공법이다.

즉, 본 예의 구조보강공법은, 요철면(23)이 구조물(10)을 향하도록 보강판(20)의 일단부를, 상기 구조물(10)의 저면에 밀착시켜, 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물(10)에 기준 토크로 정착시키는 단계와; 상기 보강판(20)을 정해진 만큼의 포스트 텐션을 가하여 상기 보강판(20)의 타단부를 상기 구조물(10)의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판(20)의 타단부를 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물(10)에 기준 토크로 정착시키는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다. 물론, 이 경우에도, 보강판(20)을 그 길이방향을 따라 다수의 패스너(50)로 구조물(10)에 고정하는 단계가 더 포함될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법에 의하면, 인발성형으로 제조될 수 있는 복합재료 섬유 보강판(20)을 이용하여 구조물(10)을 보강하도록 이루어져 있으므로, 보강섬유(22)의 방향을 보강 대상인 구조물(10)의 구조적 형태(휨 보강, 전단 보강 등)에 맞게 배열 적층하여 보강 판(20)을 제조할 수 있으므로, 철근콘크리트 구조물, 철골 구조물 등의 각종 구조물(10) 종류나 구조물(10)의 각종 형태 보강에 알맞게 본 발명의 구조보강공법을 적용할 수 있다.

또한, 단부 정착앵커(40)로 보강판(20)을 정착하여 구조물(10)을 보강함으로써, 접착제가 요구되지 않아 접착제 양생시간이 배제되고, 접착제 양생온도를 맞출 필요가 없으며, 부착면에 대한 사전 작업이 요구되지 않으므로, 접착제에 의한 접착공법에 비하여 공기를 현저하게 단축시킬 수 있고, 시간이 지남에 따라 보강판(20)이 조기 탈락하는 현상을 방지할 수 있으며, 보강 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 보강판(20)의 조기 탈락을 위해 종래 사용하였던 U벤트 등의 추가공정이 필요없고, 이러한 추가공정으로 인한 구조물(10)의 손상이 발생하지 않으며, 적은 인원으로 시공이 용이하므로, 시공비를 효과적으로 줄일 수 있다.

또한, 마찰에 의한 내력 방식으로 구조물(10)을 보강함으로써, 보강판(20)의 인장내력을 효율적으로 사용하여 구조물(10)을 보강할 수 있도록 설계할 수 있다.

또한, 보강판(20)에 광섬유 센서가 매립된 경우, 구조물(10)의 변형 상태를 원격으로 실시간으로 모니터링 할 수 있으므로, 구조물(10)의 안전관리를 효과적으로 수행할 수 있다.

Claims

보강판(20)의 각 단부에 적어도 2개의 앵커구멍(25, 25)을 각각 소정의 배열로 형성하는 단계와;

상기 보강판의 일단부를 구조물(10)의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판의 일단부 저면에, 상기 보강판의 앵커구멍에 대응하는 적어도 두 개의 앵커구멍(35, 35)이 형성된 마찰전달재(30)를 밀착시킨 후, 상기 마찰전달재 및 상기 보강판의 일단부를 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계와; 그리고,

상기 보강판을 정해진 만큼의 포스트 텐션(Post-tension)을 가하여 상기 보강판의 타단부를 상기 구조물의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판의 타단부 저면에 마찰전달재(30)를 밀착시킨 후, 상기 마찰전달재 및 상기 보강판의 타단부를 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법.
제 1 항에 있어서,

상기 보강판(20)의 양단부를 상기 마찰전달재(30)들 및 상기 단부 정착앵커(40)들에 의하여 상기 구조물(10)에 정착시킨 후, 상기 보강판을 그 길이방향을 따라 다수의 패스너(50)로 상기 구조물(10)에 고정시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법.
제 1 항에 있어서,

상기 보강판(20)은 단층 또는 다층으로 적층되고 보강섬유(22)가 소정의 배열로 수지 매트릭트에 매립되도록 인발성형된 복합재료 섬유 보강판인 것을 특징으로 하는 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 보강판(20)중 구조물(10)과 접촉하는 면은 요철면(23)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 보강판(20)에는 광섬유 센서가 매립됨으로써, 상기 구조물(10)의 변형을 원격으로 모니터링할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법.
단층 또는 다층으로 적층되고 보강섬유(22)가 소정의 배열로 수지 매트릭트(21)에 매립되도록 인발성형되며, 일면이 요철면(23)으로 형성된 복합재료 섬유 보강판(20)의 각 단부에 적어도 2개의 앵커구멍(25, 25)을 각각 소정의 배열로 형성하는 단계와;

상기 보강판의 일단부를, 상기 요철면이 구조물(10)을 향하도록 상기 구조물 의 저면에 밀착시켜, 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계와; 그리고,

상기 보강판을 정해진 만큼의 포스트 텐션을 가하여 상기 보강판의 타단부를 상기 구조물의 저면에 밀착시키고, 상기 보강판의 타단부를 단부 정착앵커(40)에 의하여 상기 구조물에 기준 토크로 정착시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법.
제 6 항에 있어서,

상기 보강판(20)의 양단부를 상기 단부 정착앵커(40)들에 의하여 상기 구조물(10)에 정착시킨 후, 상기 보강판을 그 길이방향을 따라 다수의 패스너(50)로 상기 구조물(10)에 고정시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착제를 사용하지 않는 구조보강공법.