KR20200004672A - 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 균열 부위에 균열 보수재를 주입한 다음, 기둥의 종방향과 횡방향에 대하여 보강이 이루어지도록 외측면과의 접합이 용이하도록 격자 형태로 형성되고, 기둥의 상하부 접합부이 이루어지도록 절곡 형성된 보강 플레이트를 부착한 다음, 보강 플레이트의 외측면에서 횡방향으로 복수의 프리스트레싱 부재를 이용하여 프리스트레싱을 가하고, 보강 플레이트의 외측면에 종방향과 횡방향으로 보강 철근을 설치한 다음 외측면에 시멘트 몰탈을 타설함으로써 균열 보수 및 내진 성능 보강이 동시에 이루어지도록 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법에 관한 것이다.

Description

콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법{METHOD FOR REINFORCING EARTHQUAKE-PROOF AND REPAIRING CRACK OF CONCRETE STRUCTURE}

본 발명은 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 균열 부위에 균열 보수재를 주입한 다음, 기둥의 종방향과 횡방향에 대하여 보강이 이루어지도록 외측면과의 접합이 용이하도록 격자 형태로 형성되고, 기둥의 상하부 접합부이 이루어지도록 절곡 형성된 보강 플레이트를 부착한 다음, 보강 플레이트의 외측면에서 횡방향으로 복수의 프리스트레싱 부재를 이용하여 프리스트레싱을 가하고, 보강 플레이트의 외측면에 종방향과 횡방향으로 보강 철근을 설치한 다음 외측면에 시멘트 몰탈을 타설함으로써 균열 보수 및 내진 성능 보강이 동시에 이루어지도록 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법에 관한 것이다.

일반적으로 기둥과 같은 콘크리트 구조물은 차량으로부터 끊임없이 가해지는 하중, 진동, 충격, 마모, 부식 등에 의하여 균열이 발생하거나 부분적으로 탈리되어 파손이 행되어 가는데, 파손이 어느 범위를 넘어서면 급격하게 파손이 진행되어 대규모 보수를 해야 하고 이에 따라 비용도 기하급수적으로 증가하게 된다.

구조물 표면의 박리 또는 초기 결함이나 균열의 발생은 열화 요인의 이동을 용이하게 하여 열화의 진행을 촉진 시키므로 철근 콘크리트 구조물의 안정성 및 성능 확보를 위해서는 열화 초기에 보수 보강을 실시하여 더 이상의 열화의 진행을 억제하고 내구성능을 향상시킬 필요가 있다.

따라서 콘크리트의 열화, 강재의 부식, 기타의 원인에 의해 구조물 단면의 박리나 탈락 등의 열화 인자를 포함 하는 콘크리트 부분을 제거한 후 단면을 원래의 성능 및 형태로 복원하기 위해 단면 복구 재료를 충진하여 보수를 실시하는 것이 일반적이다.

종래의 단면 복구를 위해 주로 시멘트 모르타르나 폴리머 시멘트 모르타르 계 보수재가 사용되었고 단지 균열틈새만을 충전하여, 접착성이 없으며, 완전히 건조된 균열부나 습윤한 균열부의 경우에는 기재의 흡수나 수화반응에 필요한 수분의 공급과잉으로 인한 경화불량, 또는 경화수축에 따른 계면탈락 등과 같은 결함이 발생 하는 등 여러 가지 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 유기재료계 보수재인 우레탄이나 에폭시가 사용되었으나 모르타르, 콘크리트 등과 같은 건자재나 석재 등의 기재에 대한 침투성, 접착성이 충분하다고는 할 수 없으며, 균열주변부의 세밀한 미세균열이나, 공극, 또는 기재내부의 균열 깊숙한 부분까지 침투되지 않으므로 강도와 내구성이 부족하다는 문제점이 발생한다.

또한, 기둥과 같은 콘크리트 구조물의 경우, 그 상측 구조물의 하중뿐만 아니라, 외부로부터 가해지는 충격, 지진 등의 외력에 대해서도 충분히 견딜 수 있어야 한다. 따라서 콘크리트 구조물을 시공한 후 콘크리트 구조물의 노후화나 지진 등에 대비하기 위해 콘크리트부재를 보강한다.

이러한 보강 방법으로는 최근에는 국내 특허등록 제10-18594940호인 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법이 개시되어 있다.

상기 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법은 보와 슬래브와 연결되는 기둥의 상하 접합부 4면에 플레이트를 면접시키고, 상기 플레이트를 앵커를 이용하여 보와 슬래브에 각각 고정시키는 플레이트 고정 공정과; 어느 하나의 플레이트와 이웃하는 플레이트를 상기 정착재와 보강재를 이용하여 연결 설치하되, 상기 플레이트에 적어도 1단 이상으로 상기 선형 부재를 설치하여 프리스트레싱을 도입하는 1차 선형 부재 설치 공정과; 상기 플레이트에 추가 앵커를 설치하는 추가 앵커 설치 공정과; 상기 기둥의 상하부 접합부에 설치된 각각의 상기 플레이트에 연결재를 상기 기둥에서 수직 방향으로 설치하는 연결재 설치 공정; 및 상기 연결재에 상기 정착재를 안착시킨 다음 어느 하나의 정착재와 이웃하는 정착재 사이를 상기 보강재로 연결 설치하되, 상기 기둥 상하부에 적어도 1단 이상으로 상기 선형 부재를 설치하여 프리스트레싱을 도입하는 2차 선형 부재 설치 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그러나, 이러한 종래의 보강 공법은 보강재가 노출되고, 보강재가 횡방향으만 설치되기 때문에 종방향으로의 내진 성능이 취약하며, 기둥의 상하부 접합부에만 플레이트를 설치하여 보강함으로써 기둥에 균열이 있는 경우 전반적인 보강이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

국내 특허등록 제10-18594940호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 균열 부위에 균열 보수재를 주입한 다음, 기둥의 종방향과 횡방향에 대하여 보강이 이루어지도록 외측면과의 접합이 용이하도록 격자 형태로 형성되고, 기둥의 상하부 접합부이 이루어지도록 절곡 형성된 보강 플레이트를 부착한 다음, 보강 플레이트의 외측면에서 횡방향으로 복수의 프리스트레싱 부재를 이용하여 프리스트레싱을 가하고, 보강 플레이트의 외측면에 종방향과 횡방향으로 보강 철근을 설치한 다음 외측면에 시멘트 몰탈을 타설함으로써 균열 보수 및 내진 성능 보강이 동시에 이루어지도록 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

콘크리트 구조물인 기둥의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법에 있어서, 기둥의 균열 부위에 균열 보수재를 주입하는 균열 보수 공정과; 상기 기둥의 표면과 상기 기둥의 상하부에 인접한 보와 슬래브에 접착제를 도포하여 보강 플레이트를 접착시키는 보강 플레이트 접착 공정과; 상기 보강 플레이트의 외측면에서 횡방향으로 와이어와, 정착구로 이루어지는 프리스트레싱 부재를 이용하여 프리스트레싱을 가하는 프리스트레싱 도입 공정과; 상기 보강 플레이트의 외측면에서 종방향과 횡방향으로 보강 철근을 배근하는 보강 철근 배근 공정과; 상기 보강 철근의 외측에 마감재를 고정 설치하는 마감재 설치 공정; 및 상기 보강 플레이트와 마감재 사이에 시멘트 몰탈을 타설하여 양생하는 몰탈 타설 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 보강 플레이트는 보와 슬래브에 상하단부가 면접되도록 상하단부에 절곡부가 형성되고, 상기 절곡부가 케미컬 앵커에 의해 상기 보와 슬래브에 고정되며, 상기 기둥의 종방향과 횡방향을 보강하고, 접착력을 증대시키도록 중앙부가 격자 형태로 형성된다.

여기에서 또한, 상기 보강 플레이트는 상기 프리스트레싱 부재의 정착구가 용접되어 기설치되고, 종방향으로 상기 보강 철근이 고정되도록 원터치 고정 브라켓이 설치된다.

여기에서 또, 상기 원터치 고정 브라켓은 상기 보강 철근이 인입되도록 중앙부에 가이드홀이 구비되고, 상기 가이드홀의 끝단에서 고정홀이 직각으로 형성되며, 상기 고정홀의 내측면에 상기 보강 철근을 고정시키도록 복수의 조(Jaw)가 돌출 형성된다.

여기에서 또, 상기 보강 철근은 상기 원터치 고정 브라켓에 종방향으로 상기 보강 철근을 고정시킨 다음, 종방향으로 고정된 보강 철근에 횡방향으로 보강 철근을 연결시켜 고정한다.

여기에서 또, 상기 보강 플레이트는 길이 방향으로 2개 이상 분할 형성되고, 상호 용접되어 일체화되거나 양끝단이 절곡되어 볼트에 의해 일체화된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법에 따르면, 균열 부위에 균열 보수재를 주입한 다음, 기둥의 종방향과 횡방향에 대하여 보강이 이루어지도록 외측면과의 접합이 용이하도록 격자 형태로 형성되고, 기둥의 상하부 접합부이 이루어지도록 절곡 형성된 보강 플레이트를 부착한 다음, 보강 플레이트의 외측면에서 횡방향으로 복수의 프리스트레싱 부재를 이용하여 프리스트레싱을 가하고, 보강 플레이트의 외측면에 종방향과 횡방향으로 보강 철근을 설치한 다음 외측면에 시멘트 몰탈을 타설함으로써 균열 보수 및 내진 성능 보강이 동시에 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법을 설명하기 위한 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법을 설명하기 위한 설명도이다.

도 1 내지 도 2f를 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법은 균열 보수 공정(S10)과, 보강 플레이트 접착 공정(S20)과, 프리스트레싱 도입 공정(S30)과, 보강 철근 배근 공정(S40)과, 마감재 설치 공정(S50) 및 몰탈 타설 공정(S60)으로 이루어진다.

《균열 보수 공정-S10》

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 보(1)와 슬래브(2)와 연결되는 기둥(10)의 표면에 발생한 균열 부위에 균열 보수재(A)를 주입한다. 이때, 균열 보수재는 주제와 경화제로 이루어진 2액형 에폭시계 주입제 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.

《보강 플레이트 접착 공정-S20》

기둥(10)에 균열 보수재의 주입이 완료되면, 도 2b에 도시된 바와 같이 기둥(10)의 표면과 기둥(10)의 상하부에 인접한 보(1)와 슬래브(3)에 접착제를 도포하여 보강 플레이트(20)를 접착시킨다. 이때, 접착제로는 에폭시 접착제가 사용되는 것이 바람직하다.

그리고, 보강 플레이트(20)는 보(1)와 슬래브(3)에 상하단부가 면접되도록 상하단부에 절곡부(21)가 형성되고, 절곡부(21)가 케미컬 앵커(CA)에 의해 보(1)와 슬래브(3)에 고정되며, 기둥(10)의 종방향과 횡방향을 보강하고, 접착력을 증대시키도록 중앙부가 격자 형태로 형성된다.

또한, 보강 플레이트(20)는 프리스트레싱 부재(30)의 정착구(33)가 용접되어 기설치되고, 종방향으로 보강 철근(40)이 고정되도록 원터치 고정 브라켓(50)이 설치된다. 이때, 원터치 고정 브라켓(50)은 보강 철근(40)이 인입되도록 중앙부에 가이드홀(51)이 구비되고, 가이드홀(51)의 끝단에서 고정홀(53)이 직각으로 형성되며, 고정홀(53)의 내측면에 보강 철근(40)을 압입 고정시키도록 복수의 조(Jaw)(55)가 돌출 형성된다.

또, 보강 플레이트(20)는 길이 방향으로 2개 이상 분할 형성되고, 상호 용접되어 일체화되는 것이 바람직하고, 선택에 따라 양끝단이 절곡되어 볼트에 의해 일체화될 수도 있으며, 격자 부위에 강재나 강관과 같은 추가 보강재를 덧댈 수도 있다.

《프리스트레싱 도입 공정-S30》

이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이 보강 플레이트(20)의 외측면에서 횡방향으로 와이어(31)와, 정착구(33)로 이루어지는 프리스트레싱 부재(30)를 이용하여 다단으로 프리스트레싱을 가한다. 이때, 기둥(10)이 사각형으로 형성되는 경우 각 모서리의 파손을 방지하도록 모서리에 복수의 정착구(31)가 동일 선상으로 설치되고, 기둥(20)이 원형으로 형성되는 경우 기둥(10)에서 일정 거리 이격시키도록 복수의 정착구(31)가 동일 선상으로 등각격을 가지며 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 정착구는 기둥(10)과 밀착되도록 밀착면과 대응되는 형태, 즉 90ㅀ절곡 또는 곡선 형태로 형성된다.

《보강 철근 배근 공정-S40》

계속해서, 도 2d에 도시된 바와 같이 보강 플레이트(20)의 외측면에서 종방향과 횡방향으로 보강 철근(40)을 배근한다. 이때, 보강 철근(40)은 원터치 고정 브라켓(50)에 종방향으로 보강 철근(40)을 고정시킨 다음, 종방향으로 고정된 보강 철근(40)에 횡방향으로 보강 철근(40)을 연결시켜 고정한다.

또한, 원터치 고정 브라켓(50)은 프리스트레싱 부재(30)와 보강 철근(40)이 상호 간섭되지 않도록 충분한 높이를 가지고 형성되는 것이 바람직하다.

《몰탈 타설 공정-S60》

보강 철근(40)의 배근이 완료되면, 도 2e에 도시된 바와 같이 보강 철근(40)의 외측에 거푸집을 대신하여 마감재(60)를 고정 설치한다. 이때, 마감재(60)는 금속판, 합성수지판, 합판 등이 적용되는 것이 바람직하다.

《마감재 설치 공정-S50》

마감재(60)의 설치가 완료되면, 보강 플레이트(20)와 마감재(60) 사이에 시멘트 몰탈(M)을 타설하여 양생하여 균열 보수 및 내진 보강을 완료한다.

따라서, 본 발명에 따르면 기둥의 균열 부위에 균열 보수재를 주입한 다음, 접착제를 도포하여 보강 플레이트를 접착함으로써, 균열 부위를 완벽하게 밀폐시켜 추가 균열 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기둥에 보강 플레이트를 설치한 다음, 프리스트레싱 부재를 이용하여 프리스트레싱을 가한 다음, 보강 플레이트의 외측에 보강 철근과, 시멘트 몰탈을 타설함으로써 프리스트레싱 부재가 외부로 노출되는 것이 방지함과 동시에 보강 플레이트, 프리스트레싱 부재, 보강 철근 및 시멘트 몰탈을 이용하여 기둥의 내진 성능을 보강하고, 더욱이 보강 플레이트가 보와 슬래브까지 연장 형성되어 있기 때문에 이음부의 파손을 방지하며, 보강 플레이트가 격자 형태로 형성되어 있어 횡방향 뿐만 아니라 종방향에 대한 보강이 이루어져 있기 때문에 지진 발생시 종방향에 대해 기둥이 좌굴되는 것이 방지할 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 보 3 : 슬래브
10 : 기둥 20 : 보강 플레이트
30 : 프리스트레싱 부재 40 : 보강 철근
50 : 원터치 고정 브라켓 60 : 마감재

Claims (6)

1. 콘크리트 구조물인 기둥의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법에 있어서,
   기둥의 균열 부위에 균열 보수재를 주입하는 균열 보수 공정과;
   상기 기둥의 표면과 상기 기둥의 상하부에 인접한 보와 슬래브에 접착제를 도포하여 보강 플레이트를 접착시키는 보강 플레이트 접착 공정과;
   상기 보강 플레이트의 외측면에서 횡방향으로 와이어와, 정착구로 이루어지는 프리스트레싱 부재를 이용하여 프리스트레싱을 가하는 프리스트레싱 도입 공정과;
   상기 보강 플레이트의 외측면에서 종방향과 횡방향으로 보강 철근을 배근하는 보강 철근 배근 공정과;
   상기 보강 철근의 외측에 마감재를 고정 설치하는 마감재 설치 공정; 및
   상기 보강 플레이트와 마감재 사이에 시멘트 몰탈을 타설하여 양생하는 몰탈 타설 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보강 플레이트는,
   보와 슬래브에 상하단부가 면접되도록 상하단부에 절곡부가 형성되고, 상기 절곡부가 케미컬 앵커에 의해 상기 보와 슬래브에 고정되며, 상기 기둥의 종방향과 횡방향을 보강하고, 접착력을 증대시키도록 중앙부가 격자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 보강 플레이트는,
   상기 프리스트레싱 부재의 정착구가 용접되어 기설치되고, 종방향으로 상기 보강 철근이 고정되도록 원터치 고정 브라켓이 설치되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 원터치 고정 브라켓은,
   상기 보강 철근이 인입되도록 중앙부에 가이드홀이 구비되고, 상기 가이드홀의 끝단에서 고정홀이 직각으로 형성되며, 상기 고정홀의 내측면에 상기 보강 철근을 고정시키도록 복수의 조(Jaw)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 보강 철근은,
   상기 원터치 고정 브라켓에 종방향으로 상기 보강 철근을 고정시킨 다음, 종방향으로 고정된 보강 철근에 횡방향으로 보강 철근을 연결시켜 고정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 보강 플레이트는,
   길이 방향으로 2개 이상 분할 형성되고, 상호 용접되어 일체화되거나 양끝단이 절곡되어 볼트에 의해 일체화되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 균열 보수 및 내진 성능 보강 공법.

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