KR20170112142A - 콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외력에 의한 콘크리트 구조물의 연성변형 극대화 및 전단변형을 방지하도록 내진 보강장치 및 이를 이용하는 방법에 있어서, 제1몸체로부터 절곡형성된 제2몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 직선 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부(면으로 가지는 사각기둥 등)에 정착시킴에 있어서, 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판을 중간매개로 하는 것을 특징으로 하는 보강장치이다.
또한, 곡면을 가지는 기둥부(원형기둥 등)의 외곽 곡면부에 정착재 몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부에 정착시킴에 있어서, 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판의 중간매개장치를 가지는 것을 특징으로 하는 보강장치이다.
또한, 제1몸체로부터 절곡형성된 제2몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 직선 강재를 준비하는 단계 ; 상기 콘크리트 구조물의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부마다 배치되는 탄성판을 매개로 하여 강재 연결부를 배치하는 단계 ; 상기 복수개의 강재연결부 중 어느 하나의 강재 연결부의 제1몸체에 형성된 강재삽입공을 통과하는 직선강재의 단부에 형성된 걸림부가 상기 강재삽입공에 걸림연결되도록 상기 직선강재의 타단에 형성된 수나사부를 인접하는 다른 강재 연결부의 제2몸체의 강재결합공에 나사결합하여 서로 인접하는 강재연결부사이에 강재를 연결하는 단계 및 상기 직선강재의 수나사부와 상기 제2몸체의 강재결합공간의 나사체결력에 의해서 상기 탄성판을 압축시키면서 상기 직선강재에 예비인장력을 인가하는 단계 ; 를 포함하여 압축되는 탄성판의 복원력에 의해서 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물간의 밀착력을 증대시키면서 상기 직선강재에 인가되는 예비 인장력에 의해서 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심 방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강한다.

Description

콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법{Method for Reforcing the Performance of Concrete Structure}

본 발명은 콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 지상 또는 지하에 구비되어 구조물을 지탱하는 기둥 또는 보와 같은 콘크리트 구조물에 예비 인장력을 추가로 인가하는 보강작업시 구조물와 보강재간의 밀착력을 높일 수 있고, 노후된 콘크리트 구조물에 대한 구조적 안전성을 간단한 보강시공에 의해서 확보할 수 있는 콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법에 관한 것이다.

최근에 도시화의 급속한 진전에 따른 주택 수요의 급증, 노후화된 재고건물의 질적 수준 및 활용도 개선에 대한 요구수준의 향상, 환경 친화적 건물에 대한 필요성 및 무분별한 건물 신축에 따른 국토 난개발의 방지 등과 같은 견지에서 리모델링이 권장되고 있다.

이에 따라, 기존 철근 콘크리트 건물의 철거 및 신축에 대한 대안으로서 리모델링(remodeling)에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다.

이와 더불어, 기존의 오래된 건축물과 최근 신축되는 건축물은 건축법에 따른 설계 반영이 건축시점에 따라서 서로 상이하게 되는데, 신축건물과 다르게 구 건축물의 경우 내진설계가 전혀 반영되지 못하여 작은 진도에도 건축물이 파괴되어 많은 인명피해가 발생할 위험성이 있었다.

또한, 환경에 대한 관심이 높아지고 경제적 측면에서의 효율성이라는 관점에서 정부 차원에서 환경 폐기물을 줄이고 기존의 아파트의 골조를 가능한 한 재활 정책 기조를 가짐에 따라 신축이나 재건축 이외에 리모델링을 택하는 아파트가 증가할 것으로 예상되고 있다.

특히, 이미 건물의 리모델링은 관계기관의 허가를 다시 받을 필요가 없고 간단한 절차만으로 리모델링 건축이 가능함으로 신축건물에 비하여 선택의 폭이 자유로우며 현대식 건물로 시공할 수 있다는 것이 장점 있으나 오래된 구건물은 기둥과 보가 취약한 것이 문제점이었다.

이러한 노후된 구건물을 리모델링하는 공법으로서는 기존 기둥 주변에 철근을 배근하고 거푸집을 설치하여 현장 타설 콘크리트로 보강하는 공법이 있으나 공기가 많이 요구되고 인건비 증가하며, 공사 품질을 향상시키지 못하여 공사비가 과다하게 소요되었다.

(특허문헌 1) KR10-1506110 B1

특허문헌 1에는 콘크리트 구조물의 모서리부 마다 배치되는 강재연결부와, 이들 사이에 연결되는 강재에 인가되는 예비 인장력에 의해서 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하는 보강방법이 개시되어 있다.

그러나 이러한 보강방법은 강재연결부가 배치되는 모서리부의 표면이 콘크리트 구조물의 특성상 불규칙한 경우, 강재연결부와의 모서리부간의 접촉이 불균일하게 되면서 강재와 강재연결부를 통하여 외력이 콘크리트 구조물에 제대로 전달하지 못하여 보강력을 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 지하철과 같은 지하터널구간에 설치된 콘크리트 구조물을 보강하는 경우, 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물간의 접촉상태가 불량하게 되면 지하철의 운행시 발생하는 진동에 의해서 시간이 경과함에 따라 강재연결부와 콘크리트 구조물간의 이격이 증가되고, 강재연결부와 결합된 강재의 결합력이 저하됨으로써 보강력을 저하시켜 신뢰성을 저하시킴은 물론 강재연결부와 강재가 콘크리트 구조물로부터 분리이탈되는 치명적인 문제점이 있었다.

이에 따라, 보강대상물인 콘크리트 구조물과 강재연결부간의 안정적인 면접촉을 위해서 콘크리트 구조물의 표면이 균일하도록 치핑하는 추가 공정을 수반하게 되고, 치핑작업시 다량의 분진이 발생함에 따라 보강작업시 작업시간이 길어지고 시공비용을 증대시키는 한편, 분진에 의한 작업자의 업무부담이 커지는 문제점이 있었다. 또한, 강재의 결합력을 증대시키기 위해 체결토크를 증가시키면, 기둥과의 접촉면 부근에서 콘크리트의 허용응력치를 초과하게 되면, 균열이 발생하는 등 일반적인 기둥 표면은 불규칙하게 이루어져 있기 때문에 균등한 면압력을 유지하기 어려운 문제점이 있다. 이는 강재간의 체결 결합력을 높이지 못하게 되어, 기둥의 심부콘크리트에 대한 구속효과 발현이 쉽지 않아, 보강효과가 증대하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 콘크리트 구조물에 추가적인 치핑공정없이 보강대상물과의 면접촉적을 안정적으로 확보할 수 있고, 부재들간의 결합력을 안정적으로 유지할 수 있는 콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 이는 사각기둥에만 한정되는 것은 아니다. 도면에는 표현되어 있지 않지만, 원형기둥에 대해서도 언제든지 적용가능한 것이다. 또한, 사각기둥과 같은 면으로 구성된 기둥과 원형기둥과 같이 곡면으로 구성된 기둥에도 적용이 가능한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 제1몸체로부터 절곡형성된 제2몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 직선 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부(면으로 가지는 사각기둥 등)에 정착시킴에 있어서, 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판을 중간매개로 하는 것을 특징으로 하는 보강장치이다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 원형기둥부(곡면을 가지는 기둥부 등)외곽 곡면부에 정착재 몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부에 정착시킴에 있어서, 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판의 중간매개장치를 가지는 것을 특징으로 하는 보강장치이다.

그리고, 이러한 보강장치를 이용하여 본 발명의 바람직한 실시예는 외력에 의한 콘크리트 구조물의 연성변형 극대화 및 전단변형을 방지하도록 내진 보강하는 방법에 있어서, 제1몸체로부터 절곡형성된 제2몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 직선 강재를 준비하는 단계 ; 상기 콘크리트 구조물의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부마다 배치되는 탄성판을 매개로 하여 강재 연결부를 배치하는 단계 ; 상기 복수개의 강재연결부 중 어느 하나의 강재 연결부의 제1몸체에 형성된 강재삽입공을 통과하는 직선강재의 단부에 형성된 걸림부가 상기 강재삽입공에 걸림연결되도록 상기 직선강재의 타단에 형성된 수나사부를 인접하는 다른 강재 연결부의 제2몸체의 강재결합공에 나사결합하여 서로 인접하는 강재연결부사이에 강재를 연결하는 단계 및 상기 직선강재의 수나사부와 상기 제2몸체의 강재결합공간의 나사체결력에 의해서 상기 탄성판을 압축시키면서 상기 직선강재에 예비인장력을 인가하는 단계 ; 를 포함하여 압축되는 탄성판의 복원력에 의해서 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물간의 밀착력을 증대시키면서 상기 직선강재에 인가되는 예비 인장력에 의해서 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심 방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 강재를 연결하는 단계는 서로 인접하는 강재연결부사이를 연결하는 직선강재가 관통배치되는 관통공을 형성한 강재블럭을 상기 직선강재와 콘크리트구조물사이에 배치할 수 있다.

바람직하게, 상기 제2몸체의 강재결합공에 나사결합된 상기 직선강재의 수나사부의 회전량을 제어하는 단계를 추가 포함하고, 상기 수나사부의 회전량을 제어하는 단계는 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물사이에서 압축되어 외측으로 돌출되는 탄성판의 변형부위와 상기 강재연결부에 구비되는 제1게이지간의 비교에 의해서 확인하여 수행될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1게이지는 상기 강재연결부의 제1,2몸체 중 어느 하나에 형성되는 연결공에 일단이 조립되고, 몸체에 눈금이 형성된 일정길이의 바부재로 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 제2몸체의 강재결합공에 나사결합된 상기 직선강재의 수나사부의 회전량을 제어하는 단계를 추가 포함하고, 상기 수나사부의 회전량을 제어하는 단계는 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물사이에서 압축되어 외측으로 돌출되는 탄성판의 변형부위에 끼워지도록 일측으로 개구된 제2게이지에 의해서 확인하여 수행될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 제2게이지는 상기 탄성판이 대응삽입되도록 일측으로 개구형성된 개구부를 구비하여 몸체에 눈금이 형성된 ㄷ자형 판재로 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 강재 연결부를 배치하는 단계 이전에, 상기 탄성판의 양측면 또는 일측면에 접착제에 의해서 상기 탄성판을 상기 모서리부 또는 상기 강재연결부의 내면에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.

특히, 상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 제1몸체로부터 절곡형성된 제2몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 직선 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부(면으로 가지는 사각기둥 등)에 정착시킴에 있어서, 강재연결부와 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판의 중간매개장치 기능을 하도록 복합 및 합성재료의 형태로 된 강재연결부를 가지는 것을 특징으로 하는 보강장치도 포함할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 곡면을 가지는 기둥부(원형기둥 등)의 외곽 곡면부에 정착재 몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부에 정착시킴에 있어서, 강재연결부와 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판의 중간매개장치 기능을 하도록 복합 및 합성재료의 형태로 된 강재연결부를 가지는 것을 특징으로 하는 보강장치도 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 강재 연결부의 제2몸체에 형성된 강재결합공에 직선강재의 수나사부가 나사결합되고 다른 강재연결부의 제1몸체에 걸림배치된 직선강재의 걸림부를 잠김방향으로 회전시킴으로써 콘크리트 구조물과 강재 연결부사이에 개재된 탄성판을 팽창변형시킬 수 때문에 팽창변형되는 탄성판에 의해서 강재연결부와 콘크리트 구조물간의 밀착력을 높이면서 직선강재의 회전량과 비례하여 외측으로 당겨지는 직선강재에 예비 인장력을 부가할 수 있기 때문에 강재에 인가된 예비 인장력에 의해서 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심으로 작용하는 구속력을 가하여 지진이나 진동과 같은 외력에 의한 콘크리트 구조물의 변형을 방지하도록 보강할 수 있는 것이다.

(2) 직선강재의 길이중간에 구비되어 콘크리트 구조물과 접하는 강재블럭에 의해서 직선강재를 외측으로 휨변병시킴으로써 휨변형된 직선강재의 복원력에 의해서 강재연결부와 직선강재간의 조립구조물이 콘크리트 구조물에 밀착되는 밀착력을 높일 수 있기 때문에 보강 시공후 콘크리트 구조물 주변에서 발생하는 진동에 의해서 수나사부와 강재결합공간의 나사체결력이 느슨해지거나 밀착력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

(3) 작업자가 콘크리트 구조물과 강재 연결부사이에 개재되어 팽창변형되는 탄성판의 변형부위를 확인하면서 직선강재의 회전 및 조임량을 조절하면서 제어할 수 있기 때문에 사전에 설정된 보강력보다 높은 외력이 콘크리트 구조물에 전달되어 파손되거나 낮은 외력이 직선강재에 전달되어 보강력이 저하되는 것을 방지하면서 보다 엄격한 응력관리를 수행할 수 있다.

(4) 체결토크력을 증대시켜도 불규칙한 기둥표면에 불필요한 균열 발생이 되지 않고 최대 긴장력을 도입시켜 기둥부에 긴장하중으로 인한 구속하중이 균등 분배되도록 할 수 있다.

(5) 체결 토크를 최대로 도입시켜 기둥부(사각기둥, 원형기둥 등)심부콘크리트부에 대한 구속효과가 크게 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강방법에서 강재연결부와 직선강재를 준비하는 공정을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강방법에서 강재연결부와 직선강재를 서로 연결하고 인가하는 공정을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강방법에서 강재연결부와 콘크리트 구조물사이에 개재된 탄성판의 변형부위를 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강방법에서 직선강재와 콘크리트 구조물사이에 강재블럭을 적용한 구성도이다.
도 5a 와 도 5b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강방법에서 직선강재의 회전력을 제어하는 방법을 도시한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강방법은 외력에 의한 콘크리트 구조물의 연성변형 극대화 및 전단변형을 방지하도록 내진 보강할 수 있도록 준비단계, 배치단계, 연결단계 및 인가단계를 포함할 수 있다.

이러한 콘크리트 구조물 보강방법은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 대략 사각단면과 같은 기둥 또는 보로 이루어지는 콘크리트 구조물(C)이 지진발생시 전달되는 외력에 대하여 충분히 견딜 수 있도록 복수개의 강재 연결부(110)와 직선강재(120)를 이용하여 보강하는 것이다.

여기서, 상기 보강방법은 지면 아래에 설치되는 지하철 터널 구조물에 기둥 또는 보 형태로 대략 수직하게 구비되는 콘크리트 구조물이나 지상에 설치되는 지상 구조물에 구비되는 기둥 또는 보 형태로 대략 수직하게 구비되는 콘크리트 구조물에 동일하게 적용될 수 있다.

상기 준비단계는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1몸체(111)로부터 대략 직각으로 절곡형성된 제2몸체(112)를 구비하는 복수개의 강재 연결부(110)와, 일정길이를 갖는 복수개의 직선강재(120)를 준비하는 것이다.

상기 강재 연결부(110)는 사각과 같은 다각단면을 갖는 콘크리트 구조물(C)의 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부마다 탄성판(130)을 매개로 하여 배치되어 상기 직선강재(120)의 양단이 각각 연결되는 연결부재이다.

즉, 상기 강재 연결부(110)는 상기 직선강재(120)의 일단이 삽입되어 통과하도록 관통형성되고, 통과하는 직선강재의 단부에 형성된 걸림부가 걸림연결되는 단차부를 갖는 강재삽입공(113)을 갖추어 상기 평면부에 내측면이 접하여 배치되는 제1몸체(111)를 포함하고, 상기 제1몸체(111)로부터 대략 직각으로 절곡형성되어 인접하는 다른 직선강재의 타단이 나사결합되는 강재결합공(114)을 갖추어 다른 평면부에 내측면이 접하여 배치되는 제2몸체(112)를 포함할 수 있다.

상기 제1몸체(111)와 제2몸체(112)로 이루어지는 강재연결부(110)는 상기 강재삽입공(113)과 강재결합공(114)을 각각 갖추어 상기 콘크리트 구조물(C)의 다각단면 형상에 따라 변하는 모서리부에 밀착되도록 직각 또는 둔각으로 절곡되는 금속 또는 수지부재로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 제1몸체(111)에 관통형성되는 강재삽입공(113)은 상기 강재(120)의 일단부에 형성된 걸림부(121)가 걸림배치되는 단차부(113a)를 구비하며, 이러한 단차부(113a)은 상기 걸림부의 회전조작이 가능하도록 상기 걸림부의 외경보다 상대적으로 큰 내경크기를 갖추어 상기 강재삽입공의 일측 단부에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 직선강재의 단부에 형성되는 걸림부(121)는 미도시한 도구에 의한 회전조작이 가능하도록 육각형 나사머리로 구비되거나 단부에 육각형 나사공을 함몰형성할 수 있다.

또한, 상기 제2몸체(112)에 형성되는 강재결합공(114)은 일단이 개구되고 타단이 밀폐되고, 상기 직선강재(120)의 타단에 형성된 수나사부(122)가 나사결합되도록 암나사부를 내주면에 형성한 블라인드홀(Blind Hole)형태로 구비될 수 있다.

상기 직선강재(120)는 상기 콘크리트 구조물(C)의 서로 인접하는 모서리부마다 배치되는 한쌍의 강재 연결부(110)에 양단이 각각 연결되어 상기 콘크리트 구조물의 평면부마다 배치되는 일정길이의 금속봉 부재로 이루어질 수 있다.

이러한 직선강재(120)는 상기 강재 연결부(110)의 제1몸체(111)에 형성된 강재삽입공(113)을 통해 삽입되어 상기 강재삽입공에 형성된 단차부(113a)에 걸림연결되는 걸림부(121)를 일단부에 구비하고, 인접하는 다른 강재 연결부(110)의 제2몸체(112)에 형성된 강재결합공(114)에 나사결합되어 상기 제2몸체와 결합되는 수나사부(122)를 타단부에 구비한다.

상기 배치단계는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 콘크리트 구조물(C)의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부마다 배치되는 탄성판(130)을 매개로 하여 상기 강재 연결부(110)를 배치한 다음, 서로 인접하는 강재연결부사이에 직선강재(120)를 연결하는 연결단계를 수행하는 것이다.

상기 연결단계는 상기 직선강재(120)의 일단부에 형성된 걸림부(121)가 상기 제1몸체(111)의 강재삽입공에 형성된 단차부(113a)에 걸림연결되도록 복수개의 강재연결부 중 어느 하나의 강재 연결부(110)에 구비된 제1몸체(111)의 강재삽입공(113)을 통하여 직선강재를 삽입하는 것이다.

이때, 상기 직선강재(120)의 걸림부(121)는 상기 강재삽입공(113)의 내경보다 상대적으로 큰 내경을 갖는 단차부(113a)에 걸림배치되고, 이러한 걸림부(121)가 단차부에 걸림배치되는 상태는 상기 제1몸체의 일측면에 상기 단차부를 노출시키도록 절개형성되는 절개부에 의해서 확인할 수 있다.

연속하여, 상기 직선강재(120)의 타단부에 형성된 수나사부(122)는 인접하는 다른 강재 연결부에 구비된 제2몸체(112)의 강재결합공(114)에 나사결합되어 서로 인접하는 강재연결부사이를 서로 연결할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 콘크리트 구조물의 모서리부와 상기 강재연결부의 제1,2몸체사이에 개재되는 탄성판(130)은 외력에 의한 압축변형이 가능한 고무소재와 같은 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 탄성판의 양측면 또는 일측면에 도포되는 접착제에 의해서 상기 강재 연결부(110)를 모서리부에 배치하는 단계 이전에 상기 콘크리트 구조물의 모서리부나 상기 강재연결부의 내면에 부착됨에 따라 상기 탄성판을 모서리부와 강재연결부사이에 배치하여 개재하는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있다.

이에 따라, 상기 강재연결부와 모서리부사이에는 탄성판이 개재된 상태에서 보강대상물인 콘크리트 구조물의 평면부에는 상기 모서리부마다 배치되는 강재연결부에 의해서 양단이 연결된 직선강재(120)가 평면부와 나란하도록 평행하게 배치되는 것이다.

한편, 서로 인접하는 강재연결부사이에 직선강재를 연결하는 공정에서, 서로 인접하는 강재연결부사이를 연결하는 직선강재의 길이중간에는 도 4에 도시한 바와 같이, 몸체 중앙에 일정크기의 관통공(145)을 형성한 강재블럭(140)을 직선강재(120)와 콘크리트 구조물(C)의 평면부사이에 배치함으로써 상기 강재블럭에 의해서 직선강재의 길이중간이 외측으로 휨변형되어 내측으로 복원하려는 복원력을 발생시키도록 한다.

이를 위해서, 상기 강재블럭의 관통공의 중심과 상기 콘크리트 구조물의 평면부간의 간격(G1)은 상기 직선강재의 중심과 상기 콘크리트 구조물의 평면부간의 간격(G)보다 상대적으로 크게 설정되어야 한다.

이에 따라, 상기 직선강재의 나사체결 및 상기 탄성판의 압축변형에 의해서 서로 인접하는 강재연결부들간의 간격이 좁아지게 되면, 상기 강재블럭의 관통공에 대응삽입된 직선강재의 길이중간은 외측으로 휨변형되면서 탄성복원력을 발생시키게 되는 것이다.

그리고, 상기 직선강재를 회전시키는 외력이 해제되면, 상기 강재블럭에 의해서 길이중간이 외측으로 휨변형된 직선강재가 직선형으로 복원하려는 복원력에 의해서 상기 강재연결부와 직선강개가 서로 결합된 조립체와 상기 콘크리트 구조물간의 밀착력을 높일 수 있는 것이다.

이로 인하여, 보강대상물의 주변에서 전달되는 진동과 같은 외력에 의해서 상기 수나사부와 강재결합공간의 나사결합력이 느슨해지거나 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물간의 밀착력이 저하되는 것을 사전에 방지하고, 보강능력을 증대시킬 수 있는 것이다.

최종적으로, 상기 인가단계는 상기 직선강재(120)의 수나사부와 상기 제2몸체의 강재결합공간의 나사체결력에 의해서 상기 탄성판(130)을 압축변형시키면서 상기 직선강재에 예비인장력을 인가하는 것이다.

즉, 상기 강재연결부(110)의 제1몸체(111)에 형성된 강재삽입공(113)을 통해 삽입된 직선강재(120)의 수나사부(122)를 다른 강재연결부의 제2몸체(112)에 형성된 강재결합공(114)과 나사결합한 상태에서 미도시된 도구에 의해서 상기 강재삽입공(113)의 단차부에 걸림배치된 걸림부(121)를 잠김방향으로 회전시키면, 상기 제2몸체(112)의 강재결합공(114)에 직선강재의 수나사부(122)가 나사결합되어 있기 때문에 상기 강재(120)의 회전량에 비레하여 서로 인접하는 한쌍의 강재연결부사이에 구비된 직선강재마다 외력을 인가할 수 있는 것이다.

이로 인하여, 상기 직선강재에 인가되는 외력에 기인하여 발생하는 예비 인장력을 통해 상기 콘크리트 구조물(C)에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강할 수 있는 것이다.

이때, 상기 강재연결부(110)와 콘크리트구조물(C) 사이에 개재된 탄성판(130)은 탄성변형이 가능한 탄성체로 이루어짐으로써 상기 직선강재의 나사체결력에 의해서 압축변형되면서 두께는 얇아지는 반면에 길이 및 폭은 신장되면서 외측으로 확장변형되는 것이다.

또한, 상기 직선강재의 나사체결 작업이 중단된 이후에는 압축변형된 탄성판의 탄성복원력에 의해서 상기 강재연결부(110)의 제1,2몸체(111,112)와 상기 콘크리트구조물(C)의 모서리부간의 밀착고정력을 증대시킴과 동시에 장시간 유지할 수 있기 때문에 외부진동에 의해서 상기 직선강재의 수나사부와 강재결합공간의 나사풀림이 발생되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 강재연결부의 제2몸체에 형성된 강재결합공에 상기 직선강재의 수나사부가 나사결합되어 보강대상물인 콘크리트 구조물을 보강하는 예비인장력을 부여하는 작업은 콘크리트 구조물의 응력과 탄성판의 탄성변형율을 고려하여 아래 수학식을 근거로 하여 사전에 설정값을 산출하고, 이를 토대로 정밀하게 수행되어야 한다.

W = T/(K*D)

여기서, W 는 강재 축방향 외력, T : 토크, K : 마찰계수, D : 수나사부 직경이다.

σ = W/A

여기서, σ: 탄성판에서의 발생응력이고, A : 탄성판의 접촉면적이다.

σ < σ1

FS = σ / σ1

여기서, FS : 안전율, σ1 : 콘크리트 구조물의 허용응력이다.

또한, 하기 표 1은 콘크리트 구조물과 강재연결부사사이에 개재되는 탄성판의 폭(B), 길이(L) 및 두께(T)의 압축변형에 따른 탄성판의 체적변형율과 면적변형율을 측정한 것이다.

	변형전	변형후	차이
탄성판 폭(B)	53mm	63	+10
탄성판 길이(L)	106mm	112	+6
탄성판 두께(T)	2.4mm	2.2	-0.2
체적(B*L*T)	13483㎣	15523㎣	2035
면적(B*L)	5618㎟	7056㎟	1438

상기 표 1에서 알수 있듯이 강재연결부와 콘크리트 구조물사이에 개재되는 탄성판은 직선강재의 체결 조임시 발생하는 나사체결력에 의해서 폭 및 길이가 신장됨을 알 수 있으며, 상기 직선강재의 체결조임에 의한 탄성판에서의 발생응력(σ)은 콘크리트 구조물의 파손이나 허용응력(σ1)이내로 설정되어야 하는 것이다.

이에 따라, 상기 직선강재(120)를 인접하는 강재연결부(110)의 강재결합공에 나사체결하여 예비인장력을 인가하는 작업시 상기 제2몸체(112)의 강재결합공(114)에 나사결합된 직선강재(120)의 수나사부(122)의 회전량을 확인하는 것이 바람직하다.

상기 수나사부(122)의 회전량을 제어하는 방법으로는 도 5a에 도시한 바와 같이, 상기 강재연결부(110)의 제1,2몸체(111,112)와 상기 콘크리트 구조물(C)의 코너부사이에서 상기 직선강재의 회전에 의한 나사체결력에 의해서 압축되어 외측으로 서서히 돌출되는 탄성판(130)의 변형부위(130a)를 상기 강재연결부(110)에 별도로 고정설치되는 제1게이지(116)의 눈금과 비교하여 간편하게 확인하여 직선강재의 회전량을 제어할 수 있다.

상기 제1게이지(116)는 상기 강재연결부의 제1,2몸체 중 어느 하나에 형성되는 연결공(116a)에 일단이 조립되고, 몸체에 눈금이 형성된 일정길이의 바부재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 수나사부(122)의 회전량을 제어하는 방법으로는 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 강재연결부(110)의 제1,2몸체(111,112)와 상기 콘크리트 구조물(C)의 코너부사이에서 상기 직선강재의 회전에 의한 나사체결력에 의해서 압축되어 외측으로 서서히 돌출되는 탄성판(130)의 변형부위(130a)를 상기 탄성판의 외측테두리에 끼워지도록 일측으로 개구된 제2게이지(117)에 의해서 확인하여 상기 직선강재의 회전량을 조절할 수 있다.

상기 제2게이지(117)는 상기 탄성판이 대응삽입되도록 일측으로 개구형성된 개구부(117a)를 구비하여 몸체에 눈금이 형성된 대략 ㄷ자형 판재로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 상기 직선강재(120)의 걸림부를 일방향으로 회전시켜 수나사부(122)와 강개결합공(114)간의 나사결합력을 높이는 것과 비례하여 상기 강재연결부와 코너부사이에서 팽창변형되는 탄성판의 변형부위(130a)의 변형정도는 상기 제1게이지(116) 또는 제2게이지(117)를 통하여 확인할 수 있고, 상기 제1케이지의 사전에 설정된 눈금위치에 변위부위(130a)가 도달하게 되거나 상기 제2게이지의 개구부(117a)에 변형부위(130a)가 접하게 되면, 작업자가는 상기 직선강재(120)에 예비인장력을 인가하도록 상기 걸림부를 회전하는 작업을 중단할 수 있어 사전에 설정된 나사체결력보다 과도하거나 미진한 외력이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 직선강재에 인가되는 예비 인장력에 의해서 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심인 심부 콘크리트방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하는 작업을 콘크리트 구조물의 파손없이 정밀하게 수행할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 강재연결부
111 : 제1몸체
112 : 제2몸체
113 : 강재삽입공
113a : 단차부
114 : 강재결합공
116 : 제1게이지
117 : 제2게이지
120 : 직선강재
121 : 걸림부
122 : 수나사부
130 : 탄성판
140 : 강재블럭
145 : 관통공

Claims (12)

1. 외력에 의한 콘크리트 구조물의 연성변형 극대화 및 전단변형을 방지하도록 내진 보강하는 장치에 있어서,
   제1몸체로부터 절곡형성된 제2몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 직선 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부에 정착시킴에 있어서, 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판의 중간매개장치를 가지는 것을 특징으로 하는 보강장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성판을 가지는 보강장치를 이용하여 외력에 의한 콘크리트 구조물의 연성변형 극대화 및 전단변형을 방지하도록 내진 보강하는 방법에 있어서,
   제1몸체로부터 절곡형성된 제2몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 직선 강재를 준비하는 단계 ;
   상기 콘크리트 구조물의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부마다 배치되는 탄성판을 매개로 하여 강재 연결부를 배치하는 단계 ;
   상기 복수개의 강재연결부 중 어느 하나의 강재 연결부의 제1몸체에 형성된 강재삽입공을 통과하는 직선강재의 단부에 형성된 걸림부가 상기 강재삽입공에 걸림연결되도록 상기 직선강재의 타단에 형성된 수나사부를 인접하는 다른 강재 연결부의 제2몸체의 강재결합공에 나사결합하여 서로 인접하는 강재연결부사이에 강재를 연결하는 단계 및
   상기 직선강재의 수나사부와 상기 제2몸체의 강재결합공간의 나사체결력에 의해서 상기 탄성판을 압축시키면서 상기 직선강재에 예비인장력을 인가하는 단계 ; 를 포함하여 압축되는 탄성판의 복원력에 의해서 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물간의 밀착력을 증대시키면서 상기 직선강재에 인가되는 예비 인장력에 의해서 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심 방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 강재를 연결하는 단계는 서로 인접하는 강재연결부사이를 연결하는 직선강재가 관통배치되는 관통공을 형성한 강재블럭을 상기 직선강재와 콘크리트구조물사이에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2몸체의 강재결합공에 나사결합된 상기 직선강재의 수나사부의 회전량을 제어하는 단계를 추가 포함하고,
   상기 수나사부의 회전량을 제어하는 단계는 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물사이에서 압축되어 외측으로 돌출되는 탄성판의 변형부위와 상기 강재연결부에 구비되는 제1게이지간의 비교에 의해서 확인하여 수행되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1게이지는 상기 강재연결부의 제1,2몸체 중 어느 하나에 형성되는 연결공에 일단이 조립되고, 몸체에 눈금이 형성된 일정길이의 바부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제2몸체의 강재결합공에 나사결합된 상기 직선강재의 수나사부의 회전량을 제어하는 단계를 추가 포함하고,
   상기 수나사부의 회전량을 제어하는 단계는 상기 강재연결부와 콘크리트 구조물사이에서 압축되어 외측으로 돌출되는 탄성판의 변형부위에 끼워지도록 일측으로 개구된 제2게이지에 의해서 확인하여 수행되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2게이지는 상기 탄성판이 대응삽입되도록 일측으로 개구형성된 개구부를 구비하여 몸체에 눈금이 형성된 ㄷ자형 판재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.
8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한항에 있어서,
   상기 강재 연결부를 배치하는 단계 이전에, 상기 탄성판의 양측면 또는 일측면에 접착제에 의해서 상기 탄성판을 상기 모서리부 또는 상기 강재연결부의 내면에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 탄성판이 기둥부에 밀착 정착 체결되어, 탄성판의 체적 및 면적이 변화함에 따라, 변화된 탄성판의 팽창도를 게이지를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법
10. 외력에 의한 콘크리트 구조물의 연성변형 극대화 및 전단변형을 방지하도록 내진 보강하는 장치에 있어서,
    곡면을 가지는 기둥부의 외곽 곡면부에 정착재 몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부에 정착시킴에 있어서, 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판의 중간매개장치를 가지는 것을 특징으로 하는 보강장치.
11. 외력에 의한 콘크리트 구조물의 연성변형 극대화 및 전단변형을 방지하도록 내진 보강하는 장치에 있어서,
    제1몸체로부터 절곡형성된 제2몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 직선 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부에 정착시킴에 있어서, 강재연결부와 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판의 중간매개장치 기능을 하도록 복합 및 합성재료의 형태로 된 강재연결부를 가지는 것을 특징으로 하는 보강장치.
12. 외력에 의한 콘크리트 구조물의 연성변형 극대화 및 전단변형을 방지하도록 내진 보강하는 장치에 있어서,
    곡면을 가지는 기둥부의 외곽 곡면부에 정착재 몸체를 구비하는 복수개의 강재 연결부와 일정길이를 갖는 복수개의 강재로 구성되어 있는 보강재를 콘크리트 기둥부에 정착시킴에 있어서, 강재연결부와 접촉면이 균등하지 못한 기둥면 사이에 탄성판의 중간매개장치 기능을 하도록 복합 및 합성재료의 형태로 된 강재연결부를 가지는 것을 특징으로 하는 보강장치.

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