KR20160149869A - 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법 및 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합패널을 유효단면적의 손실 없이 시공이 이루어지도록 하여 복합패널의 강도 저하를 방지할 수 있고, 설치시 복합패널의 파손도 근본적으로 제거할 수 있으며, 복합패널을 밀착시키는 힘을 발휘하여 함침성이 향상되고 시공 기간을 단축할 수 있도록 한 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법 및 구조를 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법은, 콘크리트 구조물의 보강면에 표면처리 작업을 실시하는 단계와; 상기 보강면에 에폭시 수지를 도포하는 단계와; 상기 에폭시 수지가 도포된 영역에 FRP(유리보강섬유) 또는 CFRP(탄소보강섬유)로 제작된 복합패널을 압착하여 부착시켜 놓는 단계와; 상기 복합패널의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 압착용 철물을 배치해 가면서 복수개 이상의 고정용 앵커를 통해 상기 콘크리트 구조물에 고정시켜 상기 복합패널을 누름 고정시켜 놓는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법 및 구조{Concrete structure reinforcement method using composite pannel with key groove and structure of the same}

본 발명은 콘크리트 구조물 보강 공법 및 구조에 관한 것으로, 특히 복합패널을 유효단면적의 손실 없이 시공이 이루어지도록 하여 복합패널의 강도 저하를 방지할 수 있고, 설치시 복합패널의 파손도 근본적으로 제거할 수 있으며, 복합패널을 밀착시키는 힘을 발휘하여 함침성이 향상되고 시공 기간을 단축할 수 있도록 한 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법 및 구조에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트 구조물을 보강하기 위해 단면을 증대시키거나 복합재료를 일체화시키는 방법이 알려져 있다. 이 중 탄소섬유시트, 유리섬유시트를 채택하는 복합재료를 적용하는 보강공법의 경우 구조적 성능, 적용성, 시공성이 뛰어나 그 적용이 점차 확대되고 있는 추세이다. 이는 내화성이 부족한 반면에 내부식성, 내마모성, 내충격성, 절연성, 단열성 및 시공성이 우수하고, 재료의 자중에 비해 강도가 크다는 이유 때문이다. 따라서 복합재료를 적용하는 경우 내화성을 함께 고려함이 요구된다.

종래 복합패널을 적용하여 시공하는 경우 복합패널에 두께 방향으로 관통된 구멍에 앵커를 설치하여 고정하게 되는데, 이 경우 유효단면적이 손실되어 복합패널의 강도를 저하시키게 되는 문제가 발생된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0925530호(콘크리트 구조물 보강용 섬유-강판 복합패널과 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법)로서, 콘크리트 구조물 보강용 섬유-강판 복합패널은 전체적으로 사각판상체의 강판으로 이루어지고, 그 내부에 일정한 간격을 유지함과 동시에 소정의 직경으로 천공되는 천공홀이 형성되며, 강판의 표면에 아연도금 조성물이 코팅된 전기아연도금강판과, 상기 전기아연도금강판의 표면과 이면에 접착됨과 동시에 수지접착제 조성물에 의해 함침되는 탄소 섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중의 어느 하나로 구성되거나 또는 둘 이상의 합성으로 구성되며, 소정의 직경으로 천공되는 천공홀이 형성된 보강섬유로 이루어지는 패널과; 상기 패널의 양단부가 일정 폭 만큼 삽입되며, 전체적으로 직육면체 형상으로 이루어지고, 내측으로 일정 깊이로 요입되는 삽입홈이 형성된 마감캡으로 구성됨을 특징으로 한다.

그러나 상기 배경기술은 수지접착제의 접착성능을 강화하여 부식인자의 침투를 방지하는데 반해, 천공홀을 가짐으로써 유효단면적이 손실되고 부착면적이 작아져 콘크리트 구조물에 내하력을 높이는데 한계가 있다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0925530호(콘크리트 구조물 보강용 섬유-강판 복합패널과 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 보강공법)

따라서 본 발명은 복합패널을 유효단면적의 손실 없이 시공이 이루어지도록 하여 복합패널의 강도 저하를 방지할 수 있고, 설치시 복합패널의 파손도 근본적으로 제거할 수 있으며, 복합패널을 밀착시키는 힘을 발휘하여 함침성이 향상되고 시공 기간을 단축할 수 있도록 한 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법 및 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 내화보드의 시공을 손쉽게 할 수 있는 이점을 갖을 뿐만 아니라 부가적으로 복합패널에 부족한 내화성을 부여할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법은,

콘크리트 구조물의 보강면에 표면처리 작업을 실시하는 단계와;

상기 보강면에 에폭시 수지를 도포하는 단계와;

상기 에폭시 수지가 도포된 영역에 FRP(유리보강섬유) 또는 CFRP(탄소보강섬유)로 제작된 복합패널을 압착하여 부착시켜 놓는 단계와;

상기 복합패널의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 압착용 철물을 배치해 가면서 복수개 이상의 고정용 앵커를 통해 상기 콘크리트 구조물에 고정시켜 상기 복합패널을 누름 고정시켜 놓는 단계를 포함하고;

상기 복합패널은 접합면의 배후쪽에 위치하는 비부착면에 중앙의 길이 방향을 따라 배치된 포지셔닝 키홈이 형성되고;

상기 압착용 철물은 강판을 절곡시켜 형성된 것으로 양단에 앵커조립공이 형성되어 있는 접합플랜지, 각 접합플랜지에서 수직으로 연장되어 입설된 지지다리, 양쪽 지지다리를 연결하는 브릿지, 브릿지의 중앙에 일정 높이만큼 단면 내측으로 절곡 돌출되어 상기 포지셔닝 키홈에 끼움 결합되어 복합패널을 콘크리트 구조물에 밀어붙이는 누름력을 제공하는 푸싱돌출부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압착용 철물의 설치 후 복합패널에 동일한 길이로 내화보드를 더 설치하는 단계가 더 포함되어 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내화보드는 상기 압착용 철물의 브릿지에서 푸싱돌출부와 반대 방향으로 돌출 구비된 판상형 스파이크에 박힘되어 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압착용 철물에는 브릿지에서 대칭 위치되어 스파이크와 동일한 높이 방향으로 입설시킨 볼트 또는 네일이 추가적으로 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내화보드의 설치 후 보조 고정철물을 이용해 내화보드를 콘크리트 구조물에 고정시키는 단계가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 구조는,

콘크리트 구조물의 보강면을 선처리 한 후 도포된 에폭시 수지층에 압착시켜 부착된 복합패널과;

상기 복합패널의 일정 간격마다 형성된 포지셔닝 키홈에 선택적으로 결합된 압착용 철물과;

상기 압착용 철물에 조립되어 콘크리트 구조물에 고정 설치된 복합패널 고정용 앵커를 포함하여 보강 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복합패널의 포지셔닝 키홈을 갖는 면에 압착용 철물에 구비된 스파이크, 볼트, 네일 중 어느 하나 이상의 요소에 박힘되어 부착된 내화보드와;

상기 내화보드를 따라 일정 간격마다 배치된 보조 고정철물과;

상기 보조 고정철물을 콘크리트 벽체에 고정시키는 내화보드 고정용 앵커를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법 및 구조에 따르면, 복합패널에 포지셔닝 키홈이 형성되어 있어 종래와 같이 앵커 홀을 형성시켜 앵커로 고정하는 방법에 비해 유효단면적의 손실이 없어져 시공 후 복합패널이 발휘하는 강도 저하를 방지할 수 있다. 물론, 앵커 홀이 제거됨으로써 앵커 설치로 인한 복합패널의 파손도 근본적으로 제거할 수 있다.

또한, 압착용 철물에 의해 복합패널을 에폭시 도포층에 밀착시키는 힘을 발휘함으로써 함침성이 향상되고 시공 기간을 단축할 수 있다.

또한, 압착용 철물의 브릿지에 형성된 스파이크, 볼트 또는 네일로 인해 내화보드의 시공을 손쉽게 할 수 있는 이점을 갖을 뿐만 아니라 부가적으로 복합패널에 부족한 내화성을 부여할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물의 보강 순서도.
도 2는 본 발명에 적용되는 복합패널 및 압착용 철물의 분해사시도.
도 3a는 도 2의 조립상태도.
도 3b는 도 2의 A-A선에서 본 시공단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 적용되는 일 형태의 압착용 철물의 사시도 및 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 복합패널의 내화 시공 상태도.
도 6a는 도 5에 적용된 압착용 철물의 변형된 사시도.
도 6b는 도 6a의 압착용 철물에 내화보드가 결합된 상태를 나타내는 도면.
도 7은 도 5의 분해사시도.
도 8은 본 발명에 적용되는 복합패널의 다른 실시예의 사시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

먼저, 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법에 대하여 설명한다.

먼저 도 1(가)와 같이 콘크리트 구조물(10)의 보강면(또는 보수면)에 표면처리 작업을 실시한다. 표면처리 작업이란 콘크리트 벽체면에 부착되어 있는 오염물질 등의 이물질을 제거하는 작업으로 예로, 와이어브러쉬, 샌드페이퍼 등의 연마 작업(면갈기)을 통해 이루어진다. 여기서 보강면이란 콘크리트로 시공된 기둥, 슬래브, 벽체가 가지고 있는 면을 의미한다.

다음, 해당 보강면에 형성되어 있는 콘크리트 균열 및 불량 부위를 패칭한 후 보강면에 프라이머를 도포한다. 이 단계는 콘크리트 균열 및 불량 부위가 없는 경우 생략될 수 있다.

그 다음, 보강면에 도 1(나)와 같이 에폭시 수지(12)를 도포한다. 에폭시 수지(12)의 도포 두께는 후술할 복합패널(20)에 충분히 함침될 수 있는 량을 고려하여 결정한다.

그 다음, 에폭시 수지(12)가 도포된 영역에 도 1(다) 및 도 2와 같이 복합패널(20)을 압착하여 부착시켜 놓는다. 복합패널(20)은 보강재와 결합제로 이루어진 GFRP(유리보강섬유) 또는 CFRP(탄소보강섬유)로 제작된 것이 될 수 있다. 여기서 보강재는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유가 될 수 있고, 결합재는 에폭시, 폴리에스테르 등이 될 수 있다.

이같이 복합패널(20)을 에폭시 수지(12)층에 압착하여 놓으면, 에폭시 수지(12)가 복합패널(20)에 함침되고, 이후 에폭시 수지(12)가 경화되면 복합패널(20)은 콘크리트 구조물(10)에 일체화된다.

본 실시 예에서 복합패널(20)은 접합면의 배후쪽에 위치하는 비부착면에 중앙의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 일정 깊이로 오목하게 함몰되어 있는 포지셔닝 키홈(201)이 형성된 것이 바람직하다.

그 다음, 도 2 및 도 3과 같이 복합패널(20)의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 포지셔닝 키홈(201)에 압착용 철물(30)을 배치해 가면서 복수개 이상의 복합패널 고정용 앵커(40)를 통해 상기 콘크리트 구조물(10)에 고정시켜 복합패널(20)을 누름 고정시켜 놓는다. 이때 포지셔닝 키홈(201)은 도 8과 같이 복합패널(20)의 상면에 형성된 단일형으로 구성될 수도 있다.

도 4와 같이 압착용 철물(30)은 강판을 절곡시켜 형성된 것으로 양단에 앵커조립공(301a)이 형성되어 있는 접합플랜지(301), 각 접합플랜지(301)에서 수직으로 연장되어 입설된 지지다리(302), 양쪽 지지다리(302,302)를 연결하는 브릿지(303), 브릿지(303)의 중앙에 일정 높이만큼 단면 내측으로 절곡 돌출되어 상기 포지셔닝 키홈(201)에 끼움 결합되어 복합패널(20)을 콘크리트 구조물(10)에 밀어붙이는 누름력을 제공하는 푸싱돌출부(304)로 이루어져 있다.

본 실시 예에서 브릿지(303)는 일직선형태의 평면을 갖고 있으나 도4b와 같이 단면의 내측을 향해 만곡된 곡면형태를 갖을 수 있다. 이 경우 브릿지(303)는 판스프링 기능을 발휘하여 푸싱돌출부(304)를 통해 복합패널(20)을 콘크리트 벽체에 더욱 강하게 밀착시킬 수 있다. 또한 푸싱돌출부(304)는 사각 형태를 가지고 있으나 삼각, 사다리꼴 등등의 형태가 될 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강은 복합패널(20)에 포지셔닝 키홈(201)이 형성되어 있어 종래와 같이 앵커 홀을 형성시켜 앵커로 고정하는 방법에 비해 유효단면적의 손실이 없어져 시공 후 복합패널(20)이 발휘하는 강도 저하를 방지할 수 있다. 물론, 앵커 홀이 제거됨으로써 앵커 설치로 인한 복합패널의 파손도 근본적으로 제거할 수 있다.

또한, 압착용 철물(30)에 의해 복합패널(20)을 에폭시 도포층에 밀착시키는 힘을 발휘함으로써 함침성이 향상되고 시공 기간을 단축할 수 있다.

한편, 도 5와 같이 본 공법에서 압착용 철물(30)의 설치 후 복합패널(20)에 동일한 길이와 폭 및 소정의 두께를 갖는 공지의 내화보드(50)를 더 설치하는 단계를 갖을 수 있다.

이때 내화보드(50)는 압착용 철물(30)의 브릿지(303)에서 푸싱돌출부(304)와 반대 방향으로 돌출 구비된 판상형 스파이크(305)에 박힘되어 고정될 수 있다.

또한 내화보드(50)의 설치를 용이하게 하기 위해 압착용 철물(30)에는 브릿지(303)에서 대칭 위치되어 스파이크(305)와 동일한 높이 방향으로 입설시킨 볼트(306) 또는 네일(nail)이 추가적으로 더 설치될 수 있다.

이같이 내화보드(50)의 설치 후에는 보조 고정철물(60)을 이용해 내화보드(50)를 콘크리트 구조물(10)에 고정시키는 작업이 이루어진다. 이때 보조 고정철물(60)은 양단이 내화보드 고정용 앵커(62)를 통해 콘크리트 구조물(10)에 고정 설치된다. 보조 고정철물(60)은 ㄷ자 형태에 양단에 절곡된 접합플랜지를 더 갖는다.

이와 같이 본 공법에서는 압착용 철물(30)의 브릿지(303)에 형성된 스파이크(305), 볼트(306) 또는 네일로 인해 내화보드(50)의 시공을 손쉽게 할 수 있는 이점을 갖을 뿐만 아니라 부가적으로 복합패널(20)에 부족한 내화성을 부여할 수 있다.

이와 같이 시공된 콘크리트 구조물 보강 구조는 도 3a 및 도 3b와 같이 콘크리트 구조물(10)의 보강면을 선처리 한 후 도포된 에폭시 수지(12)층에 압착시켜 부착된 복합패널(20)과, 복합패널(20)의 일정 간격마다 형성된 포지셔닝 키홈(201)에 선택적으로 결합된 압착용 철물(30)과, 압착용 철물(30)에 조립되어 콘크리트 구조물(10)에 고정 설치된 복합패널 고정용 앵커(40)를 포함한 구조를 갖게 된다.

부가적으로, 도 6a 및 도 6b와 같이 복합패널(20)의 포지셔닝 키홈(201)을 갖는 면에 압착용 철물(30)에 구비된 스파이크(305), 볼트(306), 네일 중 어느 하나 이상의 요소에 박힘되어 부착된 내화보드(50)와, 내화보드(50)를 따라 일정 간격마다 배치된 보조 고정철물(60)과, 상기 보조 고정철물(60)을 콘크리트 구조물(10)에 고정시키는 내화보드 고정용 앵커(62)를 더 포함한 구조를 갖을 수 있다.

이와 같이 시공된 콘크리트 구조물 보강 구조는 콘크리트 또는 철근콘크리트로 시공된 벽체, 보, 기둥 등에 설치되어 콘크리트 구조물(10)에 복합패널(20)이 일체로 접합됨으로써 콘크리트 구조물의 단면 내하력을 더욱 증대시키게 보강효과를 얻을 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

12: 에폭시 수지
20: 복합패널
201: 포지셔닝 키홈
30: 압착용 철물
50: 내화보드

Claims (7)

1. 콘크리트 구조물(10)의 보강면에 표면처리 작업을 실시하는 단계와;
   상기 보강면에 에폭시 수지(12)를 도포하는 단계와;
   상기 에폭시 수지(12)가 도포된 영역에 FRP(유리보강섬유) 또는 CFRP(탄소보강섬유)로 제작된 복합패널(20)을 압착하여 부착시켜 놓는 단계와;
   상기 복합패널(20)의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 압착용 철물(30)을 배치해 가면서 복수개 이상의 고정용 앵커(40)를 통해 상기 콘크리트 구조물(10)에 고정시켜 상기 복합패널(20)을 누름 고정시켜 놓는 단계를 포함하고;
   상기 복합패널(20)은 접합면의 배후쪽에 위치하는 비부착면에 중앙의 길이 방향을 따라 배치된 포지셔닝 키홈(201)이 형성되고;
   상기 압착용 철물(30)은 강판을 절곡시켜 형성된 것으로 양단에 앵커조립공(301a)이 형성되어 있는 접합플랜지(301), 각 접합플랜지(301)에서 수직으로 연장되어 입설된 지지다리(302), 양쪽 지지다리(302,302)를 연결하는 브릿지(303), 브릿지(303)의 중앙에 일정 높이만큼 단면 내측으로 절곡 돌출되어 상기 포지셔닝 키홈(201)에 끼움 결합되어 복합패널(20)을 콘크리트 구조물(10)에 밀어붙이는 누름력을 제공하는 푸싱돌출부(304)로 이루어진 것을 특징으로 하는 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 압착용 철물(30)의 설치 후 복합패널(20)에 동일한 길이로 내화보드(50)를 더 설치하는 단계가 더 포함되어 시공되는 것을 특징으로 하는 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 내화보드(50)는 상기 압착용 철물(30)의 브릿지(303)에서 푸싱돌출부(304)와 반대 방향으로 돌출 구비된 판상형 스파이크(305)에 박힘되어 고정되는 것을 특징으로 하는 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 압착용 철물(30)에는 브릿지(303)에서 대칭 위치되어 스파이크(305)와 동일한 높이 방향으로 입설시킨 볼트(306) 또는 네일이 추가적으로 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 내화보드(50)의 설치 후 보조 고정철물(60)을 이용해 내화보드(50)를 콘크리트 구조물(10)에 고정시키는 단계가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 공법.
6. 콘크리트 구조물(10)의 보강면을 선처리 한 후 도포된 에폭시 수지(12)층에 압착시켜 부착된 복합패널(20)과;
   상기 복합패널(20)의 일정 간격마다 형성된 포지셔닝 키홈(201)에 선택적으로 결합된 압착용 철물(30)과;
   상기 압착용 철물(30)에 조립되어 콘크리트 구조물(10)에 고정 설치된 복합패널 고정용 앵커(40)를 포함하여 보강 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 구조.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 복합패널(20)의 포지셔닝 키홈(201)을 갖는 면에 압착용 철물(30)에 구비된 스파이크(305), 볼트(306), 네일 중 어느 하나 이상의 요소에 박힘되어 부착된 내화보드(50)와;
   상기 내화보드(50)를 따라 일정 간격마다 배치된 보조 고정철물(60)과;
   상기 보조 고정철물(60)을 콘크리트 벽체에 고정시키는 내화보드 고정용 앵커(62)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키홈을 갖는 복합패널을 이용한 콘크리트 구조물 보강 구조.

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