KR20180127116A - 구조물 보강장치 및 구조물 보강방법 - Google Patents

구조물 보강장치 및 구조물 보강방법 Download PDF

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충북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 구조물 보강장치에 관한 것으로, 기 설정된 길이를 가지며 구조물을 따라 배치될 수 있는 보강재, 상기 보강재 양단에 각각 배치되어 상기 구조물에 장착될 수 있는 정착부, 상기 보강재를 상기 구조물에 부착하는 부착부 및 상기 보강재와 접속되어 상기 보강재에 전류를 연결하는 커넥터를 포함하며, 상기 보강재의 표면에는 요철(roughness)이 형성되어 있으며, 상기 보강재는 철계 형상기억합금이다.

Description

구조물 보강장치 및 구조물 보강방법{REINFORCING DEVICE FOR STRUCTURE AND REINFORCEMENT METHOD USING SAME}
본 발명은 구조물 보강장치 및 구조물 보강방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물은 시간이 지남에 따라 노후화로 인해 내력이 감소되어 휨, 균열 등이 발생한다. 휨, 균열 등을 방치할 경우 구조물의 붕괴로 이어질 수 있어 노후화 구조물은 보강이 필요하다.
구조물 보강기술은 카본 섬유 강화 플라스틱(Carbon fiber reinforcement plastics; CRFP), 유리 섬유 강화 플라스틱(Glass fiber reinforced plastics; GFRP) 등의 섬유를 사용한 표면매립공법(Near surface method; NSM), 외부부착공법(Externally bonded reinforcement; EBR)등이 있다.
외부 프리스트레스 보강공법은 긴장시킨 강선(보강재)을 외부에 설치하여 보강하는 것으로 장기 사용 시 보강재의 긴장력은 저하되며, 보강재의 재긴장이 불가능 하다. 또한 외부 프리스트레스 보강공법은 잭킹장치를 이용하여 보강재에 프리스트레싱을 가하므로 공기가 길어지고 시공상 위험성이 있다.
표면매립공법은 쉬트 및 플레이트 등을 에폭시로 보강재 표면에 부착시켜 구조물에 내력을 증대시킨다.
외부부착공법은 보강재의 인장부에 홈을 내어 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastics; FRP)스트립을 삽입 후 에폭시를 충진하여 내력을 향상시킨다.
섬유 강화 플라스틱을 활용한 공법은 보강길이 및 보강량에 따라 계면에서 부착파괴가 발생되어 보강성능을 발휘하지 못하였으며, 차량충돌로 인한 충격, 화재 등으로 인해 에폭시 부착성능이 저하되어 보강 효과가 저하되었다. 그리고 에폭시는 저온이나 습윤환경 그리고 주제 및 경화제의 혼합 정도에 따라 경화속도가 지연되거나 에폭시 자체의 역학 특성을 제대로 발휘하지 못해 보강 성능이 저하되었다.
등록특허 제10-0626230호 (2006.09.13.)
본 발명은 에폭시를 사용하지 않고 보강재를 구조물에 견고히 고정할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명은 구조물에 장착된 보강재가 미끄러지지 않도록 하는 기술을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치는, 기 설정된 길이를 가지며 구조물을 따라 배치될 수 있는 보강재, 상기 보강재 양단에 각각 배치되어 상기 구조물에 장착될 수 있는 정착부, 상기 보강재를 상기 구조물에 부착하는 부착부 및 상기 보강재와 접속되어 상기 보강재에 전류를 연결하는 커넥터를 포함하며, 상기 보강재의 표면에는 요철(roughness)이 형성되어 있으며, 상기 보강재는 철계 형상기억합금으로 만들어진다.
상기 정착부는, 상기 구조물에 고정될 수 있고 상면에 상기 보강재 단부가 위치하는 베이스, 상기 보강재를 사이에 두고 상기 베이스 상면에 결합되어 상기 보강재 단부를 누르는 누름판 및 상기 누름판과 상기 베이스를 고정하는 체결부재를 포함할 수 있다.
상기 구조물 보강장치는, 상기 보강재 단부와 상기 베이스 및 상기 누름판 사이에 위치한 위치조절부재를 더 포함할 수 있다.
상기 보강재 단부와 접하는 상기 베이스와 상기 누름판 부분에는 슬립방지라인이 형성될 수 있다.
상기 구조물 보강장치는, 상기 보강재의 단부와 연결되어 전류를 가할 수 있는 커넥터를 더 포함할 수 있다.
상기 구조물 보강장치는, 상기 보강재를 상기 구조물에 부착하는 부착부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강방법은, 기 설정된 길이를 가지며 철계 형상기억합금으로 형성된 보강재를 모르타르로 구조물에 부착하는 단계, 상기 보강재 단부가 위치한 상기 구조물 부분에 정착부를 배치하고 상기 보강재 단부와 상기 정착부를 결합하는 단계, 상기 보강재에 전류 공급용 커넥터를 결합하는 단계 및 상기 보강재가 변형되면 상기 커넥터로 상기 보강재에 전류를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 보강재는 인가되는 상기 전류에 의해 120 내지 220℃ 온도로 발열될 수 있다.
상기 보강재를 상기 정착부에 고정하는 단계에서, 상기 정착부의 베이스를 상기 구조물에 고정하고 상기 보강재 단부를 상기 베이스 상면에 위치시키는 단계 및 상기 보강재 단부를 사이에 두고 상기 베이스의 상면에 상기 정착부의 누름판을 결합하여 상기 보강재 단부를 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구조물 보강방법은, 상기 보강재를 상기 정착부에 고정하는 단계에서, 상기 보강재의 단부와 상기 베이스 및 상기 누름판 사이에 위치조절부재를 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보강재에 전류를 인가하는 단계에서, 상기 보강재에 인가되는 전류는 40 내지 60A이며, 상기 전류는 상기 보강재에 50 내지 70초 동안 인가할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 보강재가 철계 형상기억합금으로 이루어지고, 철계 형상기억합금의 응력회복효과를 이용하여 구조물을 보강하므로 반 영구적으로 재긴장이 가능하기 때문에 외부 프리스트레스 보강공법의 단점을 대체할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 철계 형상기억합금으로 이루어진 보강재가 부착부로 구조물의 표면에 고정되고 양단이 정착부에 고정되어 있다. 이에 보강재가 전류 인가로 발열될 때 구조물로부터 분리되지 않는다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치가 구조물에 설치된 상태를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 A 부분 확대도.
도 3은 도 1의 구조물 보강장치를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 도 3의 슬립방지라인 실시예를 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치를 이용한 구조물 보강방법 블록도.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 보강재의 응력-변형률 관계를 나타낸 표.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 보강재의 응력-온도 관계를 나타낸 표.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 보강재 슬립하중을 나타낸 표.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치에 대하여 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치가 구조물에 설치된 상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 A 부분 확대도이며, 도 3은 도 1의 구조물 보강장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 슬립방지라인 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 구조물 보강장치(100)는 보강재(10), 부착부(50) 및 정착부(20a, 20b)를 포함하며 보강재를 구조물에 에폭시로 부착하지 않고, 모르타르로 이루어진 부착부(50)와 정착부(20a, 20b)로 고정하여 구조물(1)에 대한 보강을 극대화 한다.
보강재(10)는 기 설정된 넓이를 갖는다. 보강재(10)의 넓이는 구조물 보강장치(100)가 설치되는 구조물에 따라 달라질 수 있다. 보강재(10)는 철계 형상기억합금(Fe-Mn-Si)으로 만들어질 수 있다. 철계 형상기억합금은 니켈-티타늄계 형상기억합금에 비해 가격이 낮다. 이에 본 실시예에 따른 구조물 보강장치는 보강재를 철계 형상기억합금으로 형성하므로 경제성을 확보할 수 있다.
보강재(10)의 표면에는 요철(roughness)이 형성되어 있다. 요철은 샌드블라스터로 형성될 수 있다. 이에 보강재(10)의 표면은 요철에 의해 기 설정된 거칠기 값을 갖는다. 그리고 보강재(10) 폭방향 일측 가장자리와 타측 가장자리에는 보강재(10) 길이방향을 따라 간격을 두고 내부 중심을 향해 함몰된 요홈(11)들이 형성되어 있다.
부착부(50)는 보강재(10)를 구조물의 표면에 부착한다. 부착부(50)는 모르타르로 형성되어 있다. 부착부(50)를 모르타르로 한정하는 것은 아니다. 보강재(10)는 부착부(50) 내에 위치하며 양단은 부착부(50) 외부로 노출되어 있다. 보강재(10)는 요철과 요홈(11)에 의해 부착부(50)와 결합력이 높아질 수 있다. 부착부(50) 내에서 보강재(10)에 회복응력이 발생할 때 보강재(10)는 높은 결합력에 의해 부착부(50) 내에서 미끄러지지 않는다.
정착부(20a, 20b)는 베이스(21), 누름판(22) 및 체결부재(23)를 포함하며 보강재(10)의 양단에 각각 위치하여 보강재(10) 양단을 구조물(1)에 고정한다.
보강재(10)의 일단과 타단의 정착부(20a, 20b)은 동일하므로 일단의 정착부(20a)를 기준으로 설명한다.
베이스(21)는 기 설정된 넓이를 가지며 구조물에 앵커볼트 따위로 고정되어 있다. 베이스(21)의 상면에는 보강재(10)의 단부가 위치한다. 베이스(21)가 보강재(10) 보다 아래에 위치하므로 구조물(1)에는 베이스(21)가 안착되는 안착홈(1a)이 형성될 수 있다.
누름판(22)은 보강재(10) 단부를 사이에 두고 베이스(21)와 결합되어 있다. 누름판(22)의 넓이는 베이스(21)의 넓이보다 작다.
체결부재(23)는 누름판(22)과 베이스(21)를 결합하는 것으로 누름판(22)을 관통하여 베이스(21)에 체결된다. 체결부재(23)가 베이스(21)에 체결될수록 누름판(22)은 베이스(21) 방향으로 가압되며 보강재(10)의 단부는 베이스(21)와 누름판(22) 사이에 고정된다.
보강재(10)의 단부와 접하는 베이스(21)와 누름판(22) 부분에는 슬립방지라인(24)이 형성되어 있다. 슬립방지라인(24)은 보강재(10)의 요철과 맞물려 보강재(10)와 정착부(20a, 20b)의 접촉력을 극대화한다. 슬립방지라인(24)에 의해 보강재(10)에 회복응력이 발생할 때 보강재(10)의 단부는 정착부(20a, 20b)에서 미끄러지지 않는다.
슬립방지라인(24)은 베이스(21)와 누름판(22)의 표면에 홈 형태로 형성되며 도면 [도 4]에서 도시한 바와 같이 일측을 기준(L)으로 수평선(a), 서로 교차하는 수직/수평선(b), 사선(c) 등의 형태로 형성될 수 있다. 슬립방지라인(24)은 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 그러나 슬립방지라인(24)은 돌기 형태로 형성될 수 있다. 슬립방지라인(24)은 돌기와 홈으로 복합적으로 형성될 수 있다.
슬립방지라인(24)이 베이스(21)와 누름판(22) 표면에 형성된 것으로 설명하였으나, 슬립방지라인(24)은 기 설정된 넓이를 갖는 플레이트에 형성되어 플레이트가 베이스(21)와 누름판(22)에 각각 결합될 수 있다. 플레이트는 베이스(21)와 누름판(22)에 분리할 수 있게 결합된다. 즉, 플레이트는 암수 돌기, 체결수단 등으로 베이스(21)와 누름판(22)에 각각 결합된다.
본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치(100)는 위치조절부재(40)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 위치조절부재(40)는 기 설정된 넓이와 두께를 가지며 보강재(10) 단부와 베이스(21) 및 누름판(22) 사이에 위치하여 보강재(10) 단부와 베이스(21) 및 누름판(22) 사이 간격을 조절한다.
위치조절부재(40)는 플레이트 형태로 형성되어 보강재(10)의 단부에 체결수단(도시하지 않음)으로 분리할 수 있게 결합되어 있다. 위치조절부재(40)의 두께는 보강재(10) 단부와 베이스(21) 및 누름판(22) 사이 간격에 따라 달라질 수 있다.
한편, 위치조절부재(40)와 베이스(21) 및 누름판(22)의 결합력을 높이기 위해 위치조절부재(40)의 표면에 슬립방지라인(41)이 형성되어 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치(100)는 커넥터(30)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 커넥터(30)는, 보강재(10)와 연결되어 보강재(10)에 전류를 인가할 수 있다. 커넥터(30)는 정착부(20a, 20b) 외부로 노출된 보강재(10) 부분에 접속되어 있다. 그러나 커넥터(30)는 부착부(50) 내부에 배치되어 보강재(10)와 접속될 수 있다. 커넥터(30)가 보강재(10)에 접속되는 위치는 구조물 구조 및 구조물 보강장치의 설계에 따라 달라질 수 있다.
한편, 커넥터(30)를 통해 보강재(10)에 40 내지 60A의 전류를 공급할 수 있다. 전류는 50 내지 70초 동안 보강재(10)에 인가될 수 있다. 보강재(10)는 전류 인가로 120 내지 220℃로 발열될 수 있다. 여기서, 전류 인가 시간이 40초 미만으로 할 경우 보강재(10)는 120 내지 220℃로 발열될 수 없어 보강재의 응력회복효과를 발휘할 수 없다. 전류 인가 시간이 70초를 초과할 경우 보강재(10)가 220℃ 이상 발열되면서 부착부의 시멘트계 매트릭스가 손상될 수 있다.
다음으로 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치를 이용한 구조물 보강방법에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 보강장치를 이용한 구조물 보강방법 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 구조물 보강장치를 이용한 구조물 보강방법은 보강재 부착단계(S10), 보강재와 정착부 결합단계(S20), 위치조절부재 배치단계(S30), 커넥터 결합단계(S40) 및 전류인가단계(S50)를 포함하며 구조물(1)에 대한 보강을 극대화한다.
보강재 부착단계(S10)에서 보강재(10)를 구조물의 길이에 맞게 제작하고, 구조물 보강장치(100)를 배치할 구조물 위치에 부착부(50)를 이루는 모르타르를 1차 타설한다. 모르타르 타설 위치에 보강재(10)를 배치하고 그 위에 모르타르를 2차 타설한다. 부착부(50)를 이용하여 보강재(10)를 구조물 표면에 부착한다. 이때 보강재(10)의 양단은 부착부(50) 외부로 노출될 수 있다.
보강재와 정착부 결합단계(S20)에서, 보강재(10) 단부가 위치한 구조물 부분에 정착부(20a, 20b)를 장착하고 보강재(10) 단부를 정착부(20a, 20b)에 고정한다.
보강재와 정착부를 결합단계(S20)는 정착부(20a, 20b)의 베이스(21)를 구조물에 고정하고 보강재(10) 단부를 베이스(21) 상면에 위치시키는 단계(S21) 및 보강재(10) 단부를 사이에 두고 정착부(20a, 20b)의 누름판(22)을 베이스(21) 상면에 결합하여 보강재(10) 단부를 고정하는 단계(S22)를 포함한다.
누름판(22)은 누름판(22)을 관통하여 베이스(21)에 체결되는 체결부재(23)에 의해 베이스(21) 방향으로 가압되며 보강재(10) 단부는 베이스(21)와 누름판(22) 사이에 고정된다. 보강재(10)의 단부 일부분은 정착부(20a, 20b) 외부로 노출될 수 있다.
베이스(21)를 구조물(1) 고정할 때 구조물에 앵커를 삽입하기 위한 구멍을 형성하고, 구멍에 먼지를 제거한 후 앵커를 삽입하며, 전단앵커를 사용하여 베이스를 고정한다.
여기서, 베이스(21)의 상면이 보강재(10) 보다 높게 위치한 경우 베이스(21)가 위치하는 구조물 부분에 안착홈(도시하지 않음)을 형성하여 안착홈에 베이스(21)를 위치시킨다.
한편, 베이스(21)가 구조물에 고정된 상태에서 보강재(10) 단부와 베이스(21) 상면 사이에 간격이 발생할 경우 위치조절부재 배치단계(S30)에서 보강재(10) 단부와 베이스(21) 및 누름판(22) 사이에 위치조절부재(40)를 배치할 수 있다.
그리고 슬립방지라인이 베이스(21)와 누름판(22)의 표면에 형성되지 않고 별도의 플레이트에 형성된 경우 보강재(10) 단부와 마주하는 베이스(21)와 누름판(22) 부분에 슬립방지라인이 형성된 플레이트를 장착한다.
커넥터 결합단계(S40)에서 보강재(10)에 커넥터(30)를 결합한다. 커넥터(30)를 정착부(20a, 20b) 외부로 노출된 보강재(10) 부분에 접속될 수 있다. 그러나 커넥터(30)는 부착부(50) 내부에 위치하여 보강재(10)와 접속될 수 있다. 이 경우 커넥터 결합단계(S40)는 보강재 부착단계(S10) 전에 진행될 수 있다.
구조물 보강장치(100)가 구조물에 장착된 상태에서 보강재(10)에 변형이 발생할 경우 보강재(10)에 회복응력을 주기 위해 전류인가단계(S50)에서 보강재(10)에 전류를 50 내지 70초 동안 인가한다. 인가되는 전류는 40 내지 60A일 수 있다. 보강재(10)는 전류 인가로 120 내지 220℃로 발열되면서 응력이 회복된다. 보강재의 응력회복효과에 의해 구조물을 보강 할 수 있다.
위 설명에서 모르타르를 이용하여 보강재(10)를 구조물에 고정하고 보강재(10)의 양단에 정착부(20a, 20b)를 결합하는 것으로 설명하였으나, 보강재(10)를 정착부(20a, 20b)와 결합한 후 보강재(10)에 부착부(50)를 이루는 모르타르를 타설하여 보강재(10)와 구조물을 결합할 수 있다.
그리고 정착부(20a, 20b)가 부착부(50) 외부로 노출된 것으로 도시하였으나, 정착부(20a, 20b)는 보강재(10)와 함께 부착부(50) 내에 위치할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 철계 형상기억합금으로 이루어진 보강재의 초기변형 및 온도에 따른 회복응력을 확인하기 위하여 회복응력실험을 하였다.
[실험방법]
보강재는 폭 10 mm, 길이 250 mm이며, 지그부분의 경우 폭 20 mm, 길이 40 mm로 유압지그를 이용하여 고정하였다.
보강재의 초기변형 2%와 4%를 변수로 실험하였으며, 초기변형 가력시 100kN 용량의 UTM을 이용하여 0.25 mm/min의 변위제어 방식으로 하중을 가했다.
초기변형이 목표량에 도달한 후 잔류변형을 남기기 위하여 0.25 mm/min의 속도로 응력을 감소시켰다. 응력이 0에 도달한 후 초기 열팽창에 의한 좌굴을 방지하기 위하여 50MPa의 초기응력을 가하였다. 그 후 전력공급장치를 이용하여 저항열을 발생시키는 방법으로 160℃까지 가열하였다. 보강재가 목표온도에 도달하면 전력을 차단한 후 대기 중에서 20℃까지 서서히 냉각하며 회복응력을 평가하였다.
[실험결과]
도면 [도 6]는 초기변형에 따른 보강재의 응력 변형률 곡선을 나타낸 것이다. 변형률이 2%와 4%일 때 보강재의 응력은 각각 636MPa, 676MPa로 나타났다. 또한, 초기변형 2%와 4%에서 보강재의 잔류변형은 각각 1.03%, 2.96%로 나타났다.
도면 [도 7]은 초기변형에 따른 보강재의 응력/온도관계를 나타낸 것이다.
온도가열 시 초기 3 ~ 5℃가 증가할 때 초기열팽창으로 인하여 응력이 약 27MPa 감소하였다. 그리고 초기열팽창 구간이 끝나면 온도가 증가함에 따라 응력이 서서히 증가하였다. 보강재가 목표 온도에 도달한 후 온도가 감소함에 따라 회복응력이 발생하여 응력이 서서히 증가하는 경향을 보였다. 초기변형 2%의 경우 보강재의 온도가 상온에 도달했을 때 약 358MPa의 회복응력을 보였으며, 초기변형 4%인 보강재는 회복응력이 397MPa로 나타났다.
따라서, 철계 형상기억합금으로 이루어진 보강재의 회복응력실험을 수행한 결과 초기변형 2%와 4% 보강재의 회복응력은 각각 358MPa와 397MPa로 나타났다. 철계 형상기억합금으로 이루어진 보강재는 충분한 회복응력을 발생시키며, 이를 통해 토목구조물에 프리스트레스 효과를 적용할 수 있다.
한편, 보강재의 표면의 요철에 따른 슬립하중을 실험하였다.
도면 [도 8]을 참고하면, 요철과 요홈을 형성되지 않은 보강재(Plain) 슬립하중은 13.98kN이고, 표면에 요철을 형성한 보강재(Sand Blasting) 슬립하중은 15.54kN이며, 요철과 요홈을 모두 형성한 보강재(Saw Tooth) 슬립하중은 18.52kN이었다. 이에 표면에 요철과 요홈을 형성한 보강재의 경우 요철과 요홈을 형성하지 않음 보강재보다 약 32%의 슬립하중 증가였다. 이에 보강재와 부착부(50)의 결합력이 우수하여 구조물의 보강효율이 우수하였다.
강연선을 사용하는 프리스트레스 공법의 경우 재긴장이 어려워 영구적 사용이 불가능 하지만, 본 실시예의 경우 철계 형상기억합금(Fe-Mn-Si)으로 이루어진 보강재를 사용하고, 보강재에 열을 가하여 재긴장이 가능한 공법이라 영구적 사용이 가능하며, 구조물의 철거 및 해체 시기를 연장시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 구조물 100: 구조물 보강장치
10: 보강재 11: 요홈
20a, 20b: 정착부 21: 베이스
22: 누름판 23: 체결부재
24, 41: 슬립방지라인 30: 커넥터
40: 위치조절부재 50: 부착부

Claims (9)

  1. 기 설정된 길이를 가지며 구조물을 따라 배치될 수 있는 보강재,
    상기 보강재 양단에 각각 배치되어 상기 구조물에 장착될 수 있는 정착부
    상기 보강재를 상기 구조물에 부착하는 부착부 및
    상기 보강재와 접속되어 상기 보강재에 전류를 연결하는 커넥터
    를 포함하며,
    상기 보강재의 표면에는 요철(roughness)이 형성되어 있으며, 상기 보강재는 철계 형상기억합금으로 만들어진
    구조물 보강장치.
  2. 제1항에서,
    상기 정착부는,
    상기 구조물에 고정될 수 있고 상면에 상기 보강재 단부가 위치하는 베이스,
    상기 보강재를 사이에 두고 상기 베이스 상면에 결합되어 상기 보강재 단부를 누르는 누름판 및
    상기 누름판과 상기 베이스를 결합하는 체결부재
    를 포함하는
    구조물 보강장치.
  3. 제2항에서,
    상기 보강재 단부와 상기 베이스 및 상기 누름판 사이에 위치한 위치조절부재를 더 포함하는
    구조물 보강장치.
  4. 제3항에서,
    상기 보강재 단부와 접하는 상기 베이스와 상기 누름판 부분에는 슬립방지라인이 형성되어 있는 구조물 보강장치.
  5. 제1항에서,
    상기 부착부는 모르타르인 구조물 보강장치.
  6. 기 설정된 길이를 가지며 철계 형상기억합금으로 형성된 보강재를 모르타르로 구조물에 부착하는 단계,
    상기 보강재 단부가 위치한 상기 구조물 부분에 정착부를 배치하고 상기 보강재 단부와 상기 정착부를 결합하는 단계,
    상기 보강재에 전류 공급용 커넥터를 결합하는 단계 및
    상기 보강재가 변형되면 상기 커넥터로 상기 보강재에 전류를 인가하는 단계
    를 포함하며,
    상기 보강재는 인가되는 상기 전류에 의해 120 내지 220℃ 온도로 발열되는
    정착장치를 이용한 구조물 보강방법.
  7. 제6항에서,
    상기 보강재와 상기 정착부를 결합하는 단계에서,
    상기 정착부의 베이스를 상기 구조물에 고정하고 상기 보강재 단부를 상기 베이스 상면에 위치시키는 단계 및
    상기 보강재 단부를 사이에 두고 상기 베이스의 상면에 상기 정착부의 누름판을 결합하여 상기 보강재 단부를 고정하는 단계
    를 포함하는 정착장치를 이용한 구조물 보강방법.
  8. 제7항에서,
    상기 보강재를 상기 정착부에 고정하는 단계에서,
    상기 보강재의 단부와 상기 베이스 및 상기 누름판 사이에 위치조절부재를 배치하는 단계를 더 포함하는
    정착장치를 이용한 구조물 보강방법.
  9. 제6항에서,
    상기 보강재에 전류를 인가하는 단계에서,
    상기 보강재에 인가되는 전류는 40 내지 60A이며, 상기 전류는 상기 보강재에 50 내지 70초 동안 인가하는 정착장치를 이용한 구조물 보강방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110273384A (zh) * 2019-06-27 2019-09-24 山东大学 一种桥梁智能自修复系统及方法
CN111155785A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 同济大学 一种损伤钢板加固装置及加固方法
CN115653338A (zh) * 2022-10-14 2023-01-31 重庆科技学院 一种cfrp板材-sma丝复合材料的组合锚具

Cited By (5)

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CN115653338B (zh) * 2022-10-14 2024-05-17 重庆科技学院 一种cfrp板材-sma丝复合材料的组合锚具

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