KR20130087365A - 콘크리트 구조물 보강 시스템 및 연장된 콘크리트 구조물 보강방법 - Google Patents

Abstract

제 2 세트의 보강부재에 연결되고 이와 함께 작동하는 구조로 된 제 1 세트의 보강부재로서, 함께 묶이도록 의도되며 다소간 균일한 형상으로 되는 다수의 유니트로 각각 이루어지고 현무암 또는 탄소섬유로 형성되며 적절한 매트릭스 내에 매설되는 각각의 상기 제 1 및 제 2 세트의 보강부재로 이루어지는 콘크리트 구조물 보강 시스템에 관한 것이다. 상기 제 1 세트의 보강부재를 형성하는 적어도 상기 유니트는 편평하게 포장된 콤팩트한 상태로 건설현장에 배달되며, 상기 제 1 보강부재 각각의 유니트는 제자리에 놓일 때에 더욱 긴 길이로 신축되는 구조로 되며 바람직하기로는 적어도 하나의 신축성 또는 절첩성인 다소간 연속적인 밴드에 의하여 상기 제 1 보강부재의 나머지 유니트 중 적어도 몇몇에 상호 접속됨을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 구조물 보강 시스템 및 연장된 콘크리트 구조물 보강방법{REINFORCEMENT SYSTEM FOR CONCRETE STRUCTURES AND A METHOD FOR REINFORCING AN ELONGATE CONCRETE STRUCTURE}

본 발명은 제 2 세트의 보강부재에 연결되고 이와 함께 작동하는 구조로 된 제 1 세트의 보강부재로서, 함께 묶이도록 의도되며 다소간 균일한 형상으로 되는 다수의 유니트로 각각 이루어지고 현무암 또는 탄소섬유로 형성되며 적절한 매트릭스 내에 매설되는 각각의 상기 제 1 및 제 2 세트의 보강부재로 이루어지는 콘크리트 구조물 보강 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 벽부재, 빔(beam), 기둥(column), 등과 같은 연장된 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 보강부재는 적어도 하나의 제 1 및 제 2 세트의 보강부재로 이루어지며, 각각의 세트는 콘크리트 다지기가 의도된 내측 및 둘레에 콘크리트치기(concreting) 이전에 함께 조립되고 및 묶이도록 의도된 다소간 균일한 형상으로 되는 다수의 유니트로 이루어진다.

콘크리트 구조물을 건설할 때, 철근이 제자리에 배치, 조립 및 접속되는 거푸집공사를 콘크리트치기 이전에 이용하는 것이 일반적인 관행이다. 이렇게 제자리에 배치 및 조립되는 보강부재는 통상 많은 인력을 요구한다. 상기 보강부재는 콘크리트치기 이전에 거푸집공사에서 함께 묶이는 직선형 바, 프리-벤트 바 및 스터럽(stirrups)로 형성된다. 여러 경우에, 상기 바는 프리-컷 및 구부러짐되고 어느 정도는 크레인에 의하여 처리된다. 이러한 바는 예를 들면 20 m의 길이 및 예를 들면 10mm-50mm 범위의 직경을 가질 수 있고, 따라서 각각의 바는 큰 중량을 가지며, 상기 보강부재를 배치하는 작업자로 하여금 처리하기에 무겁게 된다.

또한, 철근 케이지는 보호받는 설비에서 조립식으로 생산되고, 미리 조립한 케이지는 거푸집공사에 배치하기 위하여 건설현장에 트럭으로 운송됨으로써, 리프팅 크레인에 의하여 수행되는 현장에서의 처리 및 배치 작업에 소요되는 시간을 줄이는 것이 일반적인 관행이다.

최근, 탄소 또는 현무암 섬유로 되어 수지 매트릭스에 매설된 보강부재를 형성하는 것이 제안된 바 있다. US 7396496의 출원인을 참고하면, 그 내용은 콘크리트 기둥(pillar)용 보강부재 구조의 제조에 관련하여 참증으로서 이에 결부되어 있다.

US 7396496에 의하면, 보강부재는 탄소 또는 현무암 섬유로 이루어져, 바, 스파이럴 또는 보강 네트를 형성한다.

또한, 상기 출원인의 US 2008/0263989는 폐단부를 가지며 상기 보강부재용 단부 정착부(end anchorage)를 형성하는 적어도 하나 이상의 루프로 이루어지는 보강부재를 개시한다. US 2008/0263989는 이에 참증으로서 결부된다.

무거운 보강 유니트 또는 바를 들어올리기 위하여 크레인을 사용함 없이 취급이 용이하며, 사용 중 신축성이 있고 다양한 콘크리트 구조물 및 콘크리트로 되는 형상들에 적용하기 용이한 보강부재 시스템이 요구되고 있다. 또한, 완전하고 보강된 그리고 콘크리트치기에 용이한 구조물을 생산하는 데에 최소한의 인력을 요하는 시스템이 요구되고 있다. 더욱이, 상기 콘크리트 구조물을 부식 등으로 인한 파손의 위험에 빠뜨리지 않으면서도 콘크리트 적용범위(concrete coverage)의 필요성을 최소한으로 감소시킬 수 있는 보강부재 시스템이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 운송, 조립 및 거푸집 공사에서의 배치 중 취급이 용이하고 보강부재의 조립을 완성하는 데에 필요한 인력을 최소화하는 보강부재 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물 및 그의 구조적 짜임새(structural integrity)의 품질을 개선하면서도 콘크리트 적용범위를 감소시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립비용, 대형 크레인의 사용에 대한 필요성 및 거푸집 작업될 콘크리트 구조물에 보강부재를 배치하기 위하여 필요한 인력을 감소시키고, 다양한 보강부재를 해체하는 데에 스툴이나 스터럽을 사용하는 것을 피하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 예를 들면 3개의 현무암 섬유 강화 플라스틱(BFRP, Basalt Fiber Reinforced Plastics) 크로스 보강바를 부분적으로 프리텐션(pre-tensioning)함으로써 다수의 도구 사용을 피하고, 이들로 하여금 나머지 케이지를 제자리에 유지하도록 함으로써 인건비를 감소시키고, 상기 현무암 섬유 보강부재 케이지의 위치에 치수 정확도를 증가시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조현장으로부터 건설현장까지 상기 보강부재 물질을 운송하는 데에 필요한 중량 및 부피를 감소시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다소간 완성된 조립식 보강부재 시스템의 생산 및 조립을 강화하는 것으로, 작업자의 취급이 용이하도록 상기 보강부재 시스템의 다양한 요소들이 분리된, 편평하게 포장된 유니트로서 운송되도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가능한 한 적은 콘크리트 적용범위를 요하면서도 최적의 방식으로 기능하는 보강부재 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 1명 이상의 작업자가 취급하기에 용이한 경량의 보강부재 개념을 제공하기 위한 것으로, 공장에서 보강부재 시스템이 가능한 한 많이 맞춤제작(tailor fit)되도록 조립식으로 제조하는 것이 가능하고, 많은 수정 또는 추가의 보강 작업을 할 필요가 없이 건설현장에서 설치되도록 편평한 팩 상태로 이러한 맞춤제작 보강부재를 운송하는 것이 가능한 경량의 보강부재 개념을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보강부재의 제작에 필요한 비용 또는 보강부재를 배치하는 데에 필요한 설치비용을 실질적으로 증가시키지 않으면서도 다양하고 복잡한 형태로 용이하게 조정할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트의 적용범위 또는 보강부재의 복잡성을 증가시킬 필요 없이 개선된 내화성을 갖는 콘크리트 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 목적은 독립항에 의하여 더욱 정의되는 보강부재 시스템에 의하여 달성된다. 본 발명의 다양한 실시예는 종속항에 의하여 정의된다.

본 발명에 의하면, 상기 콘크리트 구조물 보강 시스템은 제 2 세트의 보강부재에 연결되고 이와 함께 작동하는 구조로 된 제 1 세트의 보강부재로서, 함께 묶이도록 의도되며 다소간 균일한 형상으로 되는 다수의 유니트로 각각 이루어지고, 현무암 또는 탄소섬유로 형성되며 적절한 매트릭스 내에 매설되는, 각각의 상기 제 1 및 제 2 세트의 보강부재로 이루어진다. 적어도 상기 제 1 세트의 보강부재를 형성하는 상기 유니트는 편평하게 포장된 콤팩트한 상태로 건설현장에 배달되며, 상기 제 1 보강부재 각각의 유니트는 제자리에 놓일 때에 더욱 긴 길이로 신축되는 구조로 되며 바람직하기로는 적어도 하나의 신축성 또는 절첩성인 다소간 연속적인 밴드에 의하여 상기 제 1 보강부재의 나머지 유니트 중 적어도 몇몇에 상호접속된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 2 세트의 보강부재의 유니트 또한 편평하게 포장된 상태로 배달되고, 바람직하기로는 다소간 균일한 형상을 가지며, 상기 제 2 세트의 보강부재의 각각의 유니트는 바람직하기로는 적어도 하나의 신축성 또는 절첩성인 다소간 연속적인 밴드에 의하여 제 2 세트의 보강부재의 나머지 유니트 중 적어도 몇몇에 상호접속된다.

더욱이, 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제 1 세트의 보강부재는 다수의 분리된 루프; 또는 연속적인 권선 또는 코일로 형성될 수 있다.

양자택일적으로, 상기 제 1 세트의 보강부재는 다수의 분리된 J-, L- 또는 U-형상의 바 형태로 될 수 있다.

상기 제 2 세트의 보강부재는 반드시는 아니지만 바람직하기로는 다소간 평행한 직선형, J-, L- 또는 U-형상의 또는 유사한 형상의 바 형태로 이루어질 수 있고, 상기 바에 대하여 측방향으로 연장되는 하나 이상의 신축성 또는 절첩성 밴드에 의하여 상호접속되며, 상기 바 중 적어도 몇몇을 서로에 대하여 간격을 둔 채로 고정하고, 상기 바 보강부재로 하여금 롤드업 매트(10) 또는 편평한 팩구조로 배달될 수 있도록 한다.

일 실시예에 의하면, 상기 밴드(들)은 테이프의 형태로 되고 상기 테이프의 적어도 일측에 접착표면을 가지며, 그리고 상기 보강부재의 유니트의 표면 중 일부는 상기 보강부재의 유니트를 미리 설계된 위치에 연결 및 보유하며 카펫 또는 루프형, 권선형 또는 코일형 유니트를 형성하는 상기 테이프 상에서 접착 표면에 직접적으로 접촉되어 배치된다. 바람직하기로는, 접착표면을 갖는 제 2 테이프는 상기 미리 배치된 테이프의 상부에 위치되며, 상기 바의 대향 표면을 커버하여, 측방향 또는 축방향 변위로부터 상기 바의 위치를 고정한다.

슬라브 유형의 구조물을 위한 보강부재의 한 유형으로서, 직선형 바의 카펫은 인접하여 위치되는 일련의 루프에 의하여 형성되는 중심개구 내 나사부 위치에 놓이고, 상기 카펫은 상기 루프, 권선 또는 코일의 상기 개구 내측에 배치 및 고정된다.

카펫은 인접하여 위치되는 일련의 루프의 상부 및 하부에 배치될 수 있고, 상기 카펫의 바는 상기 루프에 고정된다. 구조물의 바를 강화하는 것이 바람직한 경우, 상기 보강바는 평행한 루프 열(row) 사이로 상기 루프를 관통하여 나사삽입 될 수 있고, 상기 카펫의 바의 직경보다 큰 직경을 가지며, 따라서 조인트(joint)를 따라 보강빔 구조물을 제공할 수 있다.

몇몇의 루프형, 권선형 또는 코일형 유니트로 이루어지는 적어도 상기 제 1 세트의 보강부재는 적어도 하나의 상호연결 밴드에 의하여 상호 접속되고, 축소된 부피로 편평하게 포장된 상태로 건설현장에 배달되며, 거푸집공사에서 제자리에 그의 전체 길이로 신축되고, 상기 제 2 세트의 보강부재 바가 상기 제 1 세트의 신축된 보강부재에 대하여 의도된 위치에 배치되어 함께 묶이게 된다.

다수의 병렬형 직선형 바로 이루어지는 상기 제 2 세트의 보강부재는 바람직하기로는 카펫을 형성하는 적어도 하나의 밴드에 의하여 상호 접속될 수 있고, 축소된 부피로 편평하게 포장된 상태로 건설현장에 배달되며, 이미 배치된 상기 제 1 세트의 보강부재의 상부에서 신축되어 이에 묶이며 및/또는 상기 제 1 세트의 보강부재를 배치시키기 이전에 상기 제 1 세트의 보강부재의 하부에 배치된다. 또한, 다수의 병렬형 직선형 바로 이루어지는 상기 제 2 세트의 보강부재는 바람직하기로는 카펫을 형성하는 적어도 하나의 밴드에 의하여 상호접속될 수 있고, 축소된 부피로 편평하게 포장된 상태로 건설현장에 배달되며, 상기 제 1 세트의 보강부재의 인접하게 배열된 일련의 루프형, 권선형 또는 코일형 유니트에 나사삽입되고, 다양한 접점에서 함께 묶이게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 몇몇의 루프형, 권선형 또는 코일형 유니트로 이루어지는 상기 제 1 세트의 보강부재의 적어도 제 2 열은 중첩구조에서 상기 제 1 열에 인접하게 배열되어, 개구와 같은 폐루프의 열을 제공하며, 그 내부로는 바람직하기로는 상기 카펫 내에 내장되는 상기 보강바보다 큰 직경을 갖는 다수의 직선형 보강바가 접지되고 상기 접점에 묶이게 되어, 예를 들면 슬라브 구조물에 내장된 일체로 된 빔용 보강부재를 제공하게 된다.

본 발명에 의하면 일 실시예는 롤드업 "카펫"으로서 배달되는 조립식 카펫과, 상기 카펫에 내장되는 단일 루프 또는 압축된 상태로 배달되어 건설현장에서 콘크리트치기 이전에 보강부재의 포설 공정 중 일 단계로서 축방향 잡아당김에 의하여 연장되는 코일 중 어느 한 가지로서 배달되는 루프와의 조합을 이용할 수 있다. 양자택일적으로, 상기 보강부재는 거푸집공사에서 바로 포설되도록 다소 준비된 상태로 사전에-조립제작된(pre-fabricated) 또는 조립된 상태로 현장에 배달될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 시스템은 건설현장에서의 취급이 용이하여 무거운 리프팅 설비의 필요성을 감소시킨다. 또한, 설치단계에서 보다 작은 취급장치 및 고정 메카니즘(fastening mechanism)을 사용하는 것이 가능하다. 동시에, 보다 얇고 가벼운 디자인으로 인하여 더욱 빠르게 설치되므로, 건설현장에서 상기 시스템을 함께 설치하는 데에 필요한 작업공수가 더 적게 된다.

상기 보강부재의 주된 재료로서 현무암 섬유를 사용함에 따라, 부식 및 결과적인 스폴링(spalling) 또는 열화(degradation)가 존재하지 않으므로 유지비용이 감소된다. 더욱이, 제품의 수명 또한 더욱 길어진다.

매트와 권선 또는 루프의 조합은, 비록 스툴 및 타이(ties)의 사용을 반드시 제거하지는 못하지만, 빠른 조립감소를 허용하여, 공수를 감소시킨다는 것 또한 주지해야 한다.

이제, 본 발명의 하나 이상의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다, 도면 중:
도 1은 롤드업 "카펫"으로서 건설현장에 배달되는 본 발명에 의한 보강 네트 또는 카펫의 평면도를 개략적으로 나타낸다;
도 2는 도 1에 도시된 상기 보강 네트 또는 카펫의 단부도를 본 발명에 의한 롤드업 상태로 개략적으로 나타낸다;
도 3은 본 발명에 의한 적절한 루프의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다;
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예의 단면을 개략적으로 나타낸다;
도 5는 2개의 단편 형태로 된 네트들 사이에 2개의 방향으로 신축된 5개의 권선을 나타낸다,
도 6은, 본 발명에 의한 직선형 바의 카펫을 도시함 없이, 도 5에 도시되고 도 4에 나타낸 바와 같이 중첩구조로 구성되며 2개의 카펫에서 인접하게 배열되는 루프의 열 중 2개를 개략적으로 나타낸다;
도 7은 U-형상의 보강 유니트로 형성되며, 상호접속되거나 또는 밴드에 의하여 함께 묶이는, 신축모드에서의 보강부재 카펫을 개략적으로 나타낸다; 그리고
도 8은 본 발명에 의하여 카펫과 관련하여 적용되는 상기 보강부재의 일부 가능한 형상들을 개략적으로 나타낸다.

도 1은 펼쳐지고 신축된 상태의 본 발명에 의한 보강 네트 또는 카펫(10)을 개략적으로 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 네트(10)는 평행하게 배열되며, 측방향으로 배열된 밴드 또는 스트립(12)에 의하여 함께 묶이는 다수의 직선형 바(11)로 이루어진다. 상기 바(11)의 수, 신축모드에서의 이격거리, 상기 바(11)의 크기 및 직경은 구체적으로 의도된 용도의 지배를 받으며, 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않는 한 변경가능하다. 상기 밴드 또는 스트립(12)은 신축성 타입으로 될 수 있고, 상기 밴드의 적어도 일측에 접착표면을 갖는다. 상기 바(11)의 적절한 고정을 확보하기 위하여, 2개의 밴드 또는 스트립(12)을 예를 들면 피기백(piggyback) 방식으로 함께 부착하고, 각각의 변에서 상기 로드 또는 바(11)에 배열 및 고정함으로써, 상기 바(11)를 안전하고 고정된 위치에 연계시킬 수 있다. 상기 밴드(12)의 고정에 사용되는 테이프는 바람직하기로는 조립된 카펫을 하나의 롤(roll)로 감기도록 할 수 있는 유형으로 되어야 한다. 시장에서 상업적인 규모로 가용한 테이프를 사용하는 것이 가능하며, 상기 테이프(들)을 사용하는 유일한 실제 목적은 카펫을 고정하고 상기 보강바(11)를 조정가능한 이격 관계로 또는 상기 직선형 바(11)를 의도된 목적대로 미리 설계된 이격 관계로 평행하게 유지하면서 거푸집공사에서 롤드업 상태로 운송, 보관, 취급 및 배치하기 위하여 콤팩트하게 하기 위한 것이다. 비록 상기 도면은 2개의 밴드(12)가 도시된 일 실시예를 도시하지만, 상기 바(11)의 길이 및 상기 카펫(10)의 의도된 목적에 따라 다수의 횡방향 밴드(12)가 사용될 수도 있음을 주지해야 한다.

상기 바는 바람직하기로는 다수의 현무암 섬유로 되어, 적절한 매트릭스 내에 매설되고, 직선형의 비교적 견고한 바(11)를 형성하도록 적절한 방식으로 경화될 수 있다. 하나의 바(11)에 사용되는 섬유의 수는 요구되는 치수 및/또는 강도에 따라 달라진다.

도 2는 도 1에 도시된 보강 네트 또는 카펫(10)을 본 발명에 의한 롤드업 또는 번들 상태로 도시한다. 도 2에 나타낸 실시예에 의하면, 상기 테이프 또는 상기 밴드(12)는 상기 바(11)의 일측에만 부착된다. 콤팩트화 및/또는 편평한 패킹 중 양자택일적인 방식으로서, 상기 카펫은 스택(stacks) 등으로 배달될 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 적절한 폐루프(13)의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다. 도시된 루프(13)에는 2개의 길이방향변(14) 및 2개의 짧은 가로방향 단부(15)가 제공되며, 상기 2개의 길이방향변(14) 및 상기 2개의 짧은 가로방향변(15)은 만곡 모서리(16)에 의하여 상호접속된다. 카펫(10)의 일부를 형성하기 위한 보강 유니트의 기타 형상의 예는 도 9에 도시된다.

도 4는 직선형 바(11)의 카펫(10)과 조립 및 상호접속된, 중첩모드에서의 루프(13)의 2개의 열의 단부도를 개략적으로 나타낸다. 루프(13)의 각각의 열은 다수의 개별적인 분리된 루프(13)로 이루어지며, 그의 형태는 도 3에 나타낸 바와 거의 같다. 하나의 열에서 상기 루프(13)는 상기 루프(13)의 2개의 길이방향변(14)의 외표면 및/또는 상기 길이방향변(14)의 상응하는 내표면 중 어느 하나에 부착되는 하나 이상의 신축성 밴드(12)에 의하여 상호접속될 수 있다. 2개(이상)의 루프(13)는 2개의 열에서 평행한 이격관계로 쌍으로 배열된다. 이러한 밴드(12)는 하나의 열 내에서 하나의 루프(13) 상의 상하부 길이방향변(14) 모두를 이웃하는 루프(13)의 상응하는 길이방향변(14)과 상호접속 시킬 수 있다. 여기에서, 일련의 루프는 도 1 및 도 2와 관련하여 설명된 상기 직선형 바 카펫에 대해서와 마찬가지의 방식으로 콤팩트한 독립체(compact entity)로써 콤팩트화 및 운송, 보관 및 취급이 가능하다.

상기 도면에 더욱 나타낸 바와 같이, 루프(13) 쌍이 사용되고, 각각의 쌍(13)의 루프(13)는 중첩패턴으로 구성된다, 즉, 각각의 쌍에서 제 1 루프(13)의 일단은 상기 쌍에서 제 2 루프(13)의 일단을 중첩한다. 더욱이, 도 4에 나타낸 실시예에 의하면, 카펫(10)은 펼쳐져서 상기 제 1 세트의 루프(13)의 길이방향변(14)의 내표면 상에 놓이고, 밴드(12)의 방향이 루프(13)의 주요 방향에 평행하도록 구성된다. 또한, 상응하는 네트(10)가 상기 루프(13)의 상부 길이방향변(14)의 내표면에 부착되도록 의도되는 것임을 주지해야 한다. 그러나, 명확성을 위하여 이러한 제 2 네트(10)는 도시하지 않는다.

각각의 쌍에서 상기 루프(13)의 중첩단부는 덕트 또는 공간을 형성하며, 이를 통하여 직선형 바(11)가 각 단부의 적어도 만곡 모서리(16)의 내표면에 나사삽입 및 고정되며, 치수 또는 하중전달능력(load transfer capacity)이 요구되는 경우에는 가능하기로는 상기 가로방향 단부(15) 및/또는 가능하기로는 또한 상기 길이방향부(15)에 삽입 및 고정된다.

상기 루프(13)의 중첩단부 대향측에는, 상기 매트(10)가 아직 설치되지 않았다. 상기 루프는 상당히 견고해지며, 강선, 스테인레스 강선 또는 피복 강선 및 자동 또는 수동 매듭을 이용하는 통상의 금속 와이어 매듭에 의하여 결합가능하다. 상기 형태에 또는 상기 형태 내 위치에 수직벽을 연결하는 데에 통상의 스툴 및 지지대를 사용할 수 있다.

비록 상기 도면에서는 단지 2개의 열을 도시하지만, 상기 열의 수는 제작할 건설의 용도, 형상 및 유형에 따라 1로부터 그 이상의 임의의 수로 될 수 있음을 주지해야 한다.

본 실시예에 의하여 조립된 케이지는 각각의 열에 다수의 루프(13) 쌍을 포함하며, 이들 중 단 한 쌍만을 중첩구조로 도시하였고, 여기에서 제 2의 "폐쇄형" 추가 루프(17)는 상기 중첩패턴 및 구조의 일부로서 형성된다. 더욱이, 상기 네트(10)의 바(11)는 상기 "폐쇄형" 루프(17)의 외측에 놓이는 상기 루프(13)의 일부 내측에 배열되며, 상기 루프(13)의 2개의 내표면, 즉, 상기 루프(13)의 일부의 상부 및 하부 내표면에 부착된다. 상기 "폐쇄형" 루프(17)에서는, 도시된 구조에 추가 바(11')가 배열된다. 이들 바(11')는 상기 루프(13)의 중첩단부에 의하여 형성되는 상기 "폐쇄형" 루프(17)의 일단으로부터 삽입된다. 상기 바(11')의 직경은 상기 "폐쇄형" 루프(17) 외측의 상기 바의 직경(11)보다 크게 될 수 있으므로, 고유의 빔 건설은 콘크리트로 된 최종산물에 제공될 수 있고, 상기 구조물의 이러한 부분들을 상기 구조물의 나머지 부분들보다 더욱 견고하게 한다. 더욱이, 상기 바의 수 및/또는 상기 바의 밀도는 상기 구조물의 이러한 부분의 빔 효과를 더욱 증가시키도록 선택될 수 있다는 것을 주지해야 한다. 상기 도면에 더욱 도시된 바와 같이, 상기 직선형 바 카펫은 상기 루프(13) 내측에 배열된다. 그러나, 상기 카펫은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명으로부터 벗어남 없이, 루프의 각각의 열의 상부 또는 하부에 배치될 수 있음을 주지해야 한다. 상기 바는 바람직하기로는 바(13)가 각각의 만곡 모서리(16)에 배열되도록 배열되어 상기 구조물의 강성을 강화시켜야 한다.

도 4에 도시된 바의 상기 보강부재 케이지는 작업장에서 예를 들면 보호받는 환경에서 오프라인으로 미리 조립되고 나서 건설현장으로 운송되고, 그리고 나서 거푸집공사에 이송되며, 선택적으로 다른 미리조립된 것들 또는 제자리에 배치된 조립품들과 조립 및 연결될 수 있다. 양자택일적으로, 상기 카펫(10)은 일단으로부터 상기 루프(13) 내로 나사 삽입되고, 제자리에 상기 루프(13)와 상기 직선형 바(11)를 연결할 수도 있다.

비록 한 쌍에는 단지 2개의 루프(13)만이 도시되지만, 하나의 "쌍"에서 루프(13)의 수는 제작 의도된 구조물에 따라서 1개로부터 다수개로 선택할 수 있다는 것을 주지해야 한다.

도 5는 상부 및 하부 세트의 네트(10) 사이에서 2개의 방향으로 신축된 5개 열의 루프 권선(13)을 개략적으로 나타내며, 하나의 열에서 루프(13)의 쌍의 수는 도시된 실시예에서 21개이다. 또한, 상기 열에서 루프(13)는 상기 루프(3)의 인접한 2개 단부가 교대로 부착되어 지그-재그 또는 권선/코일 패턴을 형성하도록 구성된다. 말하자면, 루프(13)의 일단은 인접한 루프(13)의 이웃하는 단부에 고정되고, 상기 이웃하는 루프(13)의 대향단부는 그 다음 루프(13)의 인접한 단부에 고정되며, 이렇게 계속된다. 이 실시예에 의하면, 4개의 빔(17)을 갖는 슬라브가 콘크리트에 내장된다. 도 5에 나타낸 실시예와 도 4에 나타낸 실시예 사이의 보다 중요한 차이는 상기 "루프"가 연속되는 스트링의 권선으로 형성되며 거의 폐루프 형상으로 형성된다는 것이다. 도시된 실시예에 의하면, 상기 "루프"는 직사각형 형상을 갖는다. 이러한 "루프"의 형상은 콘크리트 최종 산물의 형태에 따라서 및 이에 적응되도록 예를 들면 정사각형, 다각형, 타원형 또는 둥근 형태로 될 수 있다는 것을 주지해야 한다.

도 6은 도 5에 도시된 상기 카펫 2개에서 루프의 인접하게 배열된 열 중 2개를 개략적으로 나타내며, 이는 도 4에 나타낸 바와 같이 중첩구조로 구성되고, 본 발명에 의한 직선형 바의 연합 카펫은 도시하지 않는다. 상기 중첩부에 중앙 루프(17)가 도시된다.

도 7은 U-형상의 보강 유니트로 형성되며, 밴드(12)에 의하여 상호접속 또는 함께 묶이는, 신축모드에서의 보강부재 카펫을 개략적으로 나타낸다. 명확성 및 단순화를 위하여; 직선형 바(11)의 카펫(10)은 도시하지 않는다. 이러한 보강부재는 예를 들면 건물 폰툰(building pontoons) 등과 결부되어 사용가능하다.

도 8a-도 8f는 본 발명에 의한 카펫과 결부되어 적용되는 보강부재의 일부 가능한 형상을 개략적으로 나타낸다.

본 발명에 의한 보강부재 시스템은 예를 들면 터널 라이닝 부재와 연관된 사용에 잘 어울린다. 이러한 적용에 대해서는, 화재 중 및 이후의 구조적 짜임새가 큰 중요성을 갖는다. 여기에서, 화재에 이어 보강부재의 구조적 강도를 유지하는 것 또한 중요하다. 더욱이, 제한된 공간으로 인하여 무거운 승강 설비의 사용 또한 금지된다.

더욱이, 상기 매트릭스는 다 타버리는 반면 상기 현무암 섬유는 온전히 유지되므로, 이러한 루프는 화재에 노출되는 콘크리트 구조물의 구조적 짜임새에 여전히 도움이 된다는 것을 주지해야 한다. 여기에서, 상기 콘크리트 구조물은 또한 화재 파괴 테스트를 견딜 수 있고 자체 중량을 지지할 수 있게 된다.

현무암의 비-부식성 특성으로 인하여, 콘크리트 적용의 필요성을 없앨 수 있거나 또는 적어도 그 필요성을 크게 감소시켜 콘크리트를 더욱 얇게 할 수 있고, 이에 운송을 더욱 경량으로 하고 보강부재 또는 콘크리트 요소를 설치하는 작업자에 의한 취급을 더욱 용이하게 한다는 것을 주지해야 한다.

비록 본 발명에 의한 상기 시스템은 콘크리트 구조물과 같은 슬라브, 상기 구조물의 길이를 따라 균일하게 분포되는 루프와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 개념으로부터 벗어남 없이 원호, U-형상의 구조물과 같이 만곡된 구조물, 토르소(torso) 등을 위한 보강부재로서 기능하도록, 상기 루프 형상의 권선 또는 코일은 기타 임의의 방식으로도 구성될 수 있다.

더욱이, 비록 상기 제 1 세트의 보강부재는 루프, 원형 또는 4변 형태를 갖는 헬리컬의 형태로 되지만, 상기 형태는 다각형, 타원형 등으로 될 수도 있음을 주지해야 한다. 더욱이, 상기 제 1 세트의 보강부재는 본 발명의 개념으로부터 벗어남 없이 L-형상, U-형상 또는 J-형상을 가질 수 있다.

마찬가지로, 비록 상기 제 2 세트의 보강부재는 직선형 바로서 설명되지만, 본 발명의 개념으로부터 벗어남 없이 이들은 만곡가능하며, 또는 예를 들면 L-형상, U-형상 또는 J-형상으로 될 수 있음을 주지해야 한다.

더욱이, 하나의 열에서 각각의 권선, 루프 또는 코일 사이의 거리는 동일할 필요가 없으며, 이러한 거리는 발휘되는 힘, 디자인 등의 유형 및 크기에 따라 변경가능하다.

여기에 사용된 용어 "카펫"은 서로에 대하여 다소간 평행한 위치에 배열되는 다수의 다소간 균일한 형상의 보강 유니트를 의미하며, 상기 카펫이 운송 및 보관 중에는 압축된 콤팩트한 상태로 될 수 있고 거푸집공사에 설치된 상태에서는 전체 길이로 다소간 신축될 수 있도록 배열되는, 하나 이상의, 바람직하기로는, 적어도 2개의 이상의 신축성의 구부림 가능한 밴드에 의하여 상기 카펫이 상호 접속되거나 함께 묶이게 되고, 각각의 보강 유니트 사이의 최대 거리는 2개의 인접한 보강 유니트 사이의 밴드의 길이에 의하여 결정된다는 것을 주지해야 한다.

예를 들면 루프(13)의 2개의 열을 상술한 바와 같이 조립할 때 보강부재를 고정하기 위한 가능한 방법 중 한 가지를 아래에 설명하며, 이용가능한 단계들의 순서로 나타낸다.

1. 조립해야할 다음 부품을 고정하기 위한 조립에 필요한 시간이 최소로 되도록 재료, 즉, 루프(13) 번들을 내려놓는다. 상기 루프 또는 상기 바는 현장에서 구부릴 수는 없고 생산 공장에서 프리-벤트될 수 있음을 주지해야 한다. 또한, 손톱(hand saw) 또는 보울트 커터(bolt cutters)를 이용하여 보강부재를 절단하는 것은 가능함을 주지해야 한다. 상기 다양한 요소들을 함께 묶기 위하여, 즉, 예를 들면 루프(13) 및 직선형 바(11)를 함께 묶기 위하여, 강선, 스테인레스 강선, 플라스틱 스트립의 플라스틱 피복 와이어를 사용할 수 있다. 스툴은 산업 관행에 기초하여 사용할 수 있다. 바가 부러지면, 부러진 부분들을 함께 묶어서 70-80 cm의 유사한 길이로 된 바를 사용할 수 있다.

2. 번들 세트로부터 권선을 지면에 올려놓고, 압축형태로 된 직선형 바(11)의 카펫(10)을 루프(13) 번들을 관통하여 나사삽입하여 상기 루프의 연장부(14)의 내표면 상에 놓는다.

권선된 또는 분리된 루프(13)를 신축하고 각각의 단부를 카펫의 전방 바(11)에 안착시켜, 중심-중심(C-C) 거리가 예를 들면 10 cm로 되도록 한다. 상기 바닥 카펫(11) 또한 상기 권선의 바닥을 따라 상기 루프 내측에 측방향으로 내부에서 10 cm C-C로 신축한다. 상기 권선의 각각의 단부에서 각각의 바를 해당하는 루프에 묶고, 필요에 따라 상기 카펫이 상기 권선에 장착되도록 묶음을 더욱 추가한다. 중첩구조를 가능하게 하기 위하여, 상기 루프의 전체 측방향 길이로 상기 카펫(10)을 신축하지는 않는다, 아래의 단계 4 참조. 또한, 더욱 필요하면, 상기 카펫(10)을 상기 권선 또는 루프에 장착하기 위하여 몇몇의 바를 상기 권선의 중심에 묶는다. 그러나, 콘크리트에 대한 결합강도는 강화 메카니즘이고 묶음 그 자체가 아니므로, 권선/루프와 상기 바 사이의 각각의 교차점은 묶을 필요가 없음을 주지해야 한다. 본 발명에 의한 보강부재는 매우 탄성적으로 될 수 있고 콘크리트치기 동안 일시적으로 오프셋될 수 있다. 그러나, 상기 보강부재는 진동기의 사용으로 인한 결과로써 그의 원래 이완 상태로 되돌아가게 됨을 주지해야 한다.

묶기가 완료됨에 따라, 보강부재의 이러한 제 1 섹션을 공학도면(engineering drawings)에 따라 정확한 높이로 스툴 위로 들어올린다.

3. 상부 카펫은 상기 권선의 상부에 놓이거나 또는 상기 루프의 상부 연장부재(14)의 하부 표면에 부착된다. 상기 상부 카펫은 상술한 바와 유사한 방식으로 상기 루프/권선에 장착된다.

4. 권선 제 2 호는 기저면 상에 상응하는 방식으로 놓이고 그 위에 상응하는 방식으로 조립된다. 권선된 루프 및 카펫의 묶음이 완료될 때, 이러한 제 2 연동 권선을 기준이 되는 제 1 연동 세트의 권선과 중첩구조로 되는 위치에 들어올린다. 그리고나서, 추가 보강바를 상기 중첩구조에 의하여 형성되는 폐루프(17) 내로 나사삽입하고 상기 루프에 묶는다, 위의 설명 참조.

5. 권선을 갖는 추가의 열이 필요하면, 위에 설명된 과정을 반복한다.

6. 이제 통상의 관행대로 콘크리트를 부을 수 있다.

10: 카펫 11, 11': 바
12: 밴드, 스트립 13: 루프
14: 길이방향변 15: 가로방향변
16: 모서리 17: "폐쇄형" 루프

Claims (14)

1. 제 2 세트의 보강부재에 연결되고 이와 함께 작동하는 구조로 된 제 1 세트의 보강부재로서, 함께 묶이도록 의도되며 다소간 균일한 형상으로 되는 다수의 유니트로 각각 이루어지고 현무암 또는 탄소섬유로 형성되며 적절한 매트릭스 내에 매설되는 각각의 상기 제 1 및 제 2 세트의 보강부재로 이루어지는 콘크리트 구조물 보강 시스템으로서, 적어도 상기 제 1 세트의 보강부재를 형성하는 상기 유니트는 편평하게 포장된 콤팩트한 상태로 건설현장에 배달되며, 상기 제 1 보강부재 각각의 유니트는 제자리에 놓일 때에 더욱 긴 길이로 신축되는 구조로 되며 바람직하기로는 적어도 하나의 신축성 또는 절첩성인 다소간 연속적인 밴드에 의하여 상기 제 1 보강부재의 나머지 유니트 중 적어도 몇몇에 상호접속됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 세트의 보강부재의 유니트는 편평하게 포장된 콤팩트한 상태로 배달되고, 바람직하기로는 다소간 균일한 형상을 가지며, 상기 제 2 세트의 보강부재의 각각의 유니트는 바람직하기로는 적어도 하나의 신축성 또는 절첩성인 다소간 연속적인 밴드에 의하여 상기 제 2 세트의 보강부재의 나머지 유니트 중 적어도 몇몇에 상호접속됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강 시스템.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제 1 세트의 보강부재는 다수의 분리된 루프; 또는 연속 권선 또는 코일로 형성됨을 특징으로 하는 보강 시스템.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제 1 세트의 보강부재는 다수의 분리된 J- 또는 U-형상의 바(bar)로 형성됨을 특징으로 하는 보강 시스템.
5. 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 세트의 보강부재는 다소간 평행한 직선형, J- 또는 U-형상, 또는 유사한 형상의 바(11)의 형태로 되며, 상기 바(11)에 대하여 측방향으로 연장되고 서로에 대하여 간격을 두고 상기 바(11) 중 적어도 몇몇을 고정하며 상기 바 보강부재로 하여금 롤드업 매트(10) 또는 편평한 팩구조(pack configuration)로 배달될 수 있도록 하는 하나 이상의 신축성 또는 절첩성 밴드(12)에 의하여 상호접속됨을 특징으로 하는 보강 시스템.
6. 상기 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밴드(들)(12)은 테이프의 형태로 되고 상기 테이프의 적어도 일측에 접착표면을 가지며, 그리고 상기 보강부재의 유니트의 표면 중 일부는, 상기 보강부재의 유니트를 미리 설계된 위치에 연결 및 보유하며 카펫 또는 루프형, 권선형 또는 코일형 유니트를 형성하는 상기 테이프 상에서 상기 접착 표면에 직접적으로 접촉되어 배치됨을 특징으로 하는 보강 시스템.
7. 청구항 6항에 있어서, 바람직하기로는 접착표면을 갖는 제 2 테이프는 상기 미리 배치된 테이프의 상부에 위치되며, 상기 바(11)의 대향 표면을 커버하여, 측방향 또는 축방향 변위로부터 상기 바(11)의 위치를 고정함을 특징으로 하는 보강 시스템.
8. 상기 청구항 1-7 중 어느 한 항에 있어서, 직선형 바(11)의 카펫(10)은 인접하여 위치되는 일련의 루프에 의하여 형성되는 중심개구 내 나사부 위치에 놓이고, 상기 카펫(10)은 상기 루프, 권선 또는 코일(13)의 상기 개구 내측에 위치 및 고정됨을 특징으로 하는 보강 시스템.
9. 상기 청구항 1-8 중 어느 한 항에 있어서, 매트는 인접하여 위치되는 일련의 루프의 상부 및 하부에 위치되며, 상기 매트(들)(10)의 바(11)는 상기 루프(13)에 고정됨을 특징으로 하는 보강 시스템.
10. 청구항 8 또는 9에 있어서, 상기 바는 평행한 루프의 열(row) 사이로 상기 루프를 관통하여 나사삽입되고, 상기 카펫의 바(11)의 직경보다 큰 직경이 주어지며, 따라서 조인트(joint) 내에 보강빔 구조물을 제공하게 됨을 특징으로 하는 보강 시스템.
11. 각각의 세트가, 예를 들면, 내측 및 둘레에 콘크리트 다지기가 의도된 보강부재를 형성하기 위하여 콘크리트치기(concreting) 이전에 함께 조립 및 묶이도록 의도된 다소간 균일한 형상으로 되는 다수의 유니트로 이루어지는 적어도 제 1 및 제 2 세트의 보강부재로 보강이 이루어지는, 벽부재, 거더(girder), 기둥 등과 같은 연장된 콘크리트 구조물 보강방법으로서,
    적어도 하나의 상호연결 밴드에 의하여 상호 접속되는 몇몇의 루프형, 권선형 또는 코일형 유니트로 이루어지는 적어도 상기 제 1 세트의 보강부재는 축소된 부피로 편평하게 포장된 상태로 건설현장에 배달되며, 거푸집공사에서 제자리에 그의 전체 길이로 신축되고, 상기 제 2 세트의 상기 보강부재 바(11)가 상기 제 1 세트의 신축된 보강부재에 대하여 의도된 위치에 위치되어 함께 묶이도록 됨을 특징으로 하는 연장된 콘크리트 구조물 보강방법.
12. 청구항 11에 있어서, 다수의 병렬형 직선형 바로 이루어지며, 카펫을 형성하는 적어도 하나의 밴드에 의하여 상호 접속되는 상기 제 2 세트의 보강부재는 축소된 부피로 편평하게 포장된 상태로 건설현장에 배달되며, 상기 제 1 세트의 보강부재를 위치시키기 이전에 상기 제 1 세트의 보강부재의 상부에서 신축되어 묶이며 및/또는 상기 제 1 세트의 보강부재의 하부에 위치됨을 특징으로 하는 방법.
13. 청구항 11에 있어서, 카펫을 형성하는 적어도 하나의 밴드에 의하여 상호 접속되는 다수의 병렬형 직선형 바로 이루어지는 상기 제 2 세트의 보강부재는 축소된 부피로 편평하게 포장된 상태로 건설현장에 배달되며, 상기 제 1 세트의 보강부재의 인접하게 배열된 일련의 루프형, 권선형 또는 코일형 유니트에 나사삽입되고, 상기 다양한 접점에서 함께 묶임을 특징으로 하는 방법.
14. 청구항 11-13에 있어서, 몇몇의 루프형, 권선형 또는 코일형 유니트로 이루어지는 상기 제 1 세트의 보강부재의 적어도 제 2 열은 중첩구조에서 상기 제 1 열에 인접하게 배열되어, 개구와 같은 폐루프의 열을 제공하며, 그 내부로는 바람직하기로는 상기 카펫 내에 내장되는 상기 보강바보다 큰 직경을 갖는 다수의 직선형 보강바가 접지되고 접점에 묶이게 되어, 내장된 일체로 된 거더용 보강부재를 제공하게 됨을 특징으로 하는 방법.

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