KR20210033577A - 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법 - Google Patents

선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법 Download PDF

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KR20210033577A
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Abstract

손상된 기둥의 단면복구를 위해 비교적 손쉽게 내진설계 요구조건을 만족하는 공법으로서, 철근 선조립 유닛을 이용한 내진설계 기준을 만족하는 횡보강근 배근 및 자기충전 콘크리트를 통한 현장 시공성 확보가 가능한 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법이 개시된다. 본 발명은 손상된 기둥의 단면유지 복구공법으로서, 상기 손상된 기둥의 위치 고정을 위해 기존 기둥 외곽에 서포트를 설치하는 단계; 상기 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근을 제거하는 단계; 주철근, 직선형 타이 및 V-타이 보조 띠철근으로 구성되어 미리 제작된 철근 선조립 유닛을 설치하는 단계; 상기 철근 선조립 유닛 사이에 U형 타이를 배근하여 폐쇄형 외부 띠철근을 형성하는 단계; 및 거푸집 설치 후 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공한다.

Description

선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법{Section maintenance repair method of damaged column using pre-fabricated reinforcement bars}
본 발명은 기둥의 단면 유지 복구 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법에 관한 것이다.
지진 등에 의해 손상된 기둥 또는 심각한 열화가 발생한 기둥은 구조물을 지탱하는 수직재로서의 기능을 수행하기 어렵기 때문에 구조물 전체의 붕괴로 연계될 수 있는 위험이 있다.
손상된 기둥의 복구를 위한 기존의 공법으로는 철판 및 탄소섬유를 이용하는 부착공법 또는 열화 단면 제거 후 단면을 복구하는 공법 등이 있다. 철판 및 탄소섬유를 이용하는 부착형 공법은 기둥의 손상 정도가 낮은 경우 유효하나 기둥의 손상이 심할 경우 시공성 및 보강 효과가 매우 낮다. 특히 이들 부착형 보강공법은 기둥의 연성 확보에는 유리할 수 있으나 보강재들의 정착이 어려워 기둥의 강성 및 내력향상의 효율성은 매우 미미하다. 또한 철판 및 탄소 섬유 등의 보강재는 화재에 취약하여 내화피복이 필요하다.
이에 비해 손상된 기둥을 제거한 후 동일 재료인 콘크리트를 타설하여 단면을 복구하는 방법은 적절한 철근 배근을 통해 손상 이전의 기둥과 동등 이상의 성능을 발휘할 수 있다. 하지만 콘크리트를 타설하여 손상된 기둥을 복구하는 방법은 손상된 기둥을 제거한 후 협소한 현장에서 주철근 및 횡보강근(내진 설계기준에서 요구하는 폐쇄형 외부 띠철근 및 중간 주철근을 구속하는 보조 띠철근)을 배근하기 때문에 시공성이 매우 낮으며, 이로 인해 복구 후 기둥의 구조적 안전성 확보가 어렵다.
공개특허 제2013-0097385호는 기둥구조물에 얇은 보강판 다수 개를 결합함으로써 작업성과 가공성이 향상될 수 있고, 현장으로의 운반이 용이하여 시공성이 향상된 보강판을 이용한 기둥구조물 보강구조를 개시하고 있으나, 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근을 제거한 후 철근 선조립 유닛을 설치 및 콘크리트를 타설하는 것에 대하여는 기재하고 있지 않다.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 손상된 기둥의 단면복구를 위해 비교적 손쉽게 내진설계 요구조건을 만족하는 공법으로서, 철근 선조립 유닛을 이용한 내진설계 기준을 만족하는 횡보강근 배근 및 자기충전 콘크리트를 통한 현장 시공성 확보가 가능한 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공할 수 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명은, 손상된 기둥의 단면유지 복구공법으로서, 상기 손상된 기둥의 위치 고정을 위해 기존 기둥 외곽에 서포트를 설치하는 단계; 상기 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근을 제거하는 단계; 주철근, 직선형 타이 및 V-타이 보조 띠철근으로 구성되어 미리 제작된 철근 선조립 유닛을 설치하는 단계; 상기 철근 선조립 유닛 사이에 U형 타이를 배근하여 폐쇄형 외부 띠철근을 형성하는 단계; 및 거푸집 설치 후 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공한다.
또한, 상기 철근 선조립 유닛의 주철근은 상기 손상된 기둥을 제거하고 남은 주철근과 커플러를 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공한다.
또한, 상기 V-타이 보조 띠철근은 내부 구부림 각도가 40~50°인 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공한다.
또한, 상기 V-타이 보조 띠철근 및 U형 타이는 묻힘 길이가 75 mm 이상이고, 사용된 철근 직경의 6배 이상인 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공한다.
또한, 상기 U형 타이는 다리부가 인접한 V-타이 띠철근 상에 설치되고, 상기 U형 타이의 다리부의 길이는 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(상기 db는 상기 철근 선조립 유닛의 주철근의 직경을 의미함)
또한, 상기 콘크리트는 시멘트 75~95중량%, 초속경 시멘트 1~15중량% 및 폴리머 2~20중량%로 구성된 결합재를 포함하는 자기충전 콘크리트인 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공한다.
또한, 상기 콘크리트는 총 모르타르 부피 대비 잔골재의 부피비가 30~50%인 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 손쉽게 운반이 가능한 철근 선조립 유닛을 이용한 배근방법을 사용함으로써 시공성이 향상되고, V형 및 U형 철근을 사용함으로써 내진철근의 원활한 배근 및 기둥의 구속효과를 향상시키고, 특정 비율로 배합되어 유동성이 우수한 콘크리트를 타설함으로써 시공 품질이 향상된 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 손상된 기둥의 위치 고정을 위해 기존 기둥 외곽에 서포트를 설치하는 단계를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근을 제거하는 단계를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 철근 선조립 유닛을 배근하는 단계를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 U형 타이를 배근하는 단계를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 거푸집 설치 후 콘크리트를 타설하는 단계를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 거푸집 및 서포트를 제거하는 단계를 나타낸 도면,
도 7a는 본 발명에 따른 철근 선조립 유닛이 설치된 기둥의 단면을 나타낸 도면,
도 7b는 본 발명에 따른 철근 선조립 유닛이 설치된 기둥의 모서리 단면을 확대한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 또 다른 철근 선조립 유닛이 설치된 기둥의 모서리 단면을 확대한 도면,
도 9은 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 Slump flow spread(mm)를 나타낸 그래프,
도 10는 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 Slump flow T50(s)을 나타낸 그래프,
도 11은 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 V-funnel flow time(s)을 나타낸 그래프,
도 12은 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 U-box filling height를 나타낸 그래프,
도 13는 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 J-ring height를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명자들은 지진 등에 의해 손상된 기둥 또는 심각한 열화가 발생한 기둥은 구조물을 지탱하는 수직재로서의 기능을 수행하기 어렵기 때문에 구조물 전체의 붕괴로 연계될 수 있는 위험이 있고, 기존의 부착형 보강공법은 기둥의 연성 확보에는 유리할 수 있으나 보강재들의 정착이 어려워 기둥의 강성 및 내력향상의 효율성은 매우 저조하다는 사실에 직시하고, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 기존의 손상된 기둥을 제거하고, 손쉽게 운반이 가능한 철근 선조립 유닛을 이용한 배근방법을 사용함으로써 시공성이 향상되고, V형 및 U형 철근을 사용함으로써 내진철근의 원활한 배근 및 기둥의 구속효과를 향상시키고, 특정 비율로 배합되어 유동성이 우수한 콘크리트를 타설함으로써 시공 품질이 향상된다는 사실을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
도 1은 본 발명에 따른 손상된 기둥의 위치 고정을 위해 기존 기둥 외곽에 서포트를 설치하는 단계를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명에 따른 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근을 제거하는 단계를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 철근 선조립 유닛을 배근하는 단계를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명에 따른 U형 타이를 배근하는 단계를 나타낸 도면, 도 5는 본 발명에 따른 거푸집 설치 후 콘크리트를 타설하는 단계를 나타낸 도면, 도 6은 본 발명에 따른 거푸집 및 서포트를 제거하는 단계를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 6을 참조하면, 본 발명에 따른 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법(100)은 손상된 기둥의 단면유지 복구공법으로서, 상기 손상된 기둥의 위치 고정을 위해 기존 기둥 외곽에 서포트(110)를 설치하는 단계; 상기 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근을 제거하는 단계; 주철근(121), 직선형 타이(122) 및 V-타이 보조 띠철근(123)으로 구성되어 미리 제작된 철근 선조립 유닛(120)을 설치하는 단계; 상기 철근 선조립 유닛(120) 사이에 U형 타이(150)를 배근하여 폐쇄형 외부 띠철근을 형성하는 단계; 및 거푸집(160) 설치 후 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함한다.
손상된 기둥의 단면유지 복구공법이란 손상된 기둥 또는 심각한 열화가 발생한 기둥은 구조물을 지탱하는 수직재로서의 기능을 수행하기 어렵기 때문에, 손상된 기둥 또는 심각한 열화가 발생한 기둥을 제거하고 동일한 위치에 기둥을 설치하기 위한 것으로, 본 발명에서는 손쉽게 운반이 가능한 철근 선조립 유닛(120)을 이용한 배근방법을 사용함으로써 시공성이 향상되고, V형 및 U형 철근을 사용함으로써 내진 철근의 원활한 배근 및 기둥의 구속효과를 향상시키고, 특정 비율로 배합되어 유동성이 우수한 콘크리트를 타설함으로써 시공 품질이 향상되는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법(100)을 제시한다.
본 발명에서 손상된 기둥 외각에 서포트(110)를 설치하는 단계는 상기 손상된 기둥의 위치 고정을 위해 손상된 기둥의 각 모서리를 기준으로 50~100cm 떨어진 위치에 상기 서포트(110)를 수직으로 설치하는 단계이다.
상기 서포트(110)가 상기 손상된 기둥의 각 모서리를 기준으로 50cm 미만으로 설치되면 서포트(110)의 간섭으로 인해 손상된 기둥을 제거하거나, 새로운 기둥을 설치하는 것이 용이하지 않을 수 있고, 100cm를 초과하여 설치되면 손상된 기둥 제거 시 천장을 지지하는 힘이 저하될 수 있어 다수의 서포트(110)를 설치하거나 안전상의 위험이 발생할 수 있다.
본 발명에서 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근을 제거하는 단계는 새로운 기둥의 설치를 위해 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근은 제거하고 손상된 기둥의 주철근(130)을 외부로 돌출시키는 단계이다. 상기 손상된 기둥의 주철근(130)은 철근 선조립 유닛(120)과 커플러(140)를 통해 결합될 수 있다.
본 발명에서 주철근(121), 직선형 타이(122) 및 V-타이 보조 띠철근(123)으로 구성되는 철근 선조립 유닛(120)을 설치하는 단계는 내진 상세를 만족시키는 횡보강근의 원활한 배근과 현장 공정을 최소화하기 위한 단계이다.
도 7a는 본 발명에 따른 철근 선조립 유닛이 설치된 기둥의 단면을 나타낸 도면, 도 7b는 본 발명에 따른 철근 선조립 유닛이 설치된 기둥의 단면 중 한쪽 모서리를 확대한 모습을 나타낸 도면, 도 8은 본 발명에 따른 또 다른 철근 선조립 유닛이 설치된 기둥의 모서리 단면을 확대한 도면이다.
도 7a, 7b 및 도 8을 참조하면, 상기 철근 선조립 유닛(120)은 주철근(121), 직선형 타이(122) 및 V-타이 보조 띠철근(123)으로 구성되며, ACI 318-14의 내진설계 기준을 고려하여 공장에서 조립되어 하나의 유닛으로 제작될 수 있고, 하나의 유닛으로 제작됨으로써 현장 공정 최소화를 통한 단면복구 기둥의 공기 단축 및 구조안정성을 확보할 수 있고, 30kg 이내의 무게로 제작됨으로써 협소한 현장에서도 안전한 운반이 가능하다.
상기 철근 선조립 유닛(120)은 전술한 것과 같이 손상된 기둥에서 콘크리트 및 철근을 제거한 후 돌출된 손상된 기둥의 주철근(130)과 커플러(140)를 통해 결합될 수 있고, 각 면에 설치된다.
상기 철근 선조립 유닛(120)의 구성 중 상기 주철근(121)은 수직으로 고정되는 I(직선)형으로, 상기 직선형 타이(122)에 3~7개가 결합될 수 있고, 바람직하게는 4~6개가 결합될 수 있다.
또한, 콘크리트 타설 등으로 인한 U형 타이(150)의 위치 변동을 방지하기 위해 모서리 부분에 인접한 두개의 상기 철근 선조립 유닛(120)의 주철근(121) 간의 간격은 100mm 이하이어야 한다.
모서리 부분에 인접한 두개의 상기 철근 선조립 유닛(120)의 주철근(121) 간의 간격이 100mm를 초과하면 U형 타이(150)의 걸림이 용이하지 않아 콘크리트 타설 시 U형 타이(150)의 위치가 변동될 수 있다.
또한, 상기 철근 선조립 유닛(120)의 구성 중 직선형 타이(122)는 수평으로 상기 주철근(121)과 접합되고, 상기 직선형 타이(122)는 양단에 갈고리가 형성되어, 상기 갈고리의 절곡부와 상기 주철근(121)이 걸림결합될 수 있으며, 상기 갈고리 절곡부의 외측각도는 120~150°일 수 있다.
상기 갈고리 절곡부의 외측각도가 120° 미만이거나 150°를 초과하면, 상기 주철근(121)과의 걸림이 용이하지 않을 수 있다.
또한, 상기 철근 선조립 유닛(120)의 구성 중 V-타이 보조 띠철근(123)은 상기 철근 선조립 유닛(120)의 중간 주철근(121)의 조기 좌굴을 방지하고 코어 콘크리트를 구속하기 위한 것으로, 기존에 사용하던 크로스타이를 대체할 수 있다.
상기 V-타이 보조 띠철근(123)의 내부 구부림 각도는 40~50°일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 현장 상황에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
또한, 상기 V-타이 보조 띠철근(123)은 설계기준에서 제시하고 있는 크로스타이 갈고리의 최소길이를 만족시킬 수 있도록 묻힘 길이가 75mm 이상 및 사용철근 직경의 6배 이상일 수 있다.
또한, 상기 V-타이 보조 띠철근(123)은 상기 철근 선조립 유닛(120) 제작 시 원터치 클립 또는/및 태그 용접을 통해 상기 주철근(121)에 간편하게 고정시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 철근 선조립 유닛(120) 사이에 U형 타이(150)를 배근하는 단계는 폐쇄형 외부 띠철근을 형성하기 위한 단계로, 상기 U형 타이(150)는 모서리 부분에 인접한 두개의 상기 철근 선조립 유닛(120)의 주철근(121)에 함께 걸림 결합되어 폐쇄형 외부 띠철근을 형성하고, 상기 V-타이 보조 띠철근(123) 상에 상기 U형 타이(150)의 다리부가 설치될 수 있어 콘크리트 타설압에 저항할 수 있다.
또한, 상기 U형 타이(150)의 다리부의 길이(X)는 콘크리트 타설압에 저항하고, 상기 V-타이 보조 띠철근(123) 상에 설치되기 위하여 하기 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
[수학식 1]
Figure pat00002
(상기 db는 상기 철근 선조립 유닛의 주철근의 직경을 의미함)
또한, 상기 U형 타이(150)는 상기 V-타이 보조 띠철근(123)과 동일하게 설계기준에서 제시하고 있는 크로스타이 갈고리의 최소길이를 만족시킬 수 있도록 묻힘 길이가 75mm 이상 및 사용 철근 직경의 6배 이상일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 상기 철근 선조립 유닛(120)을 통해 손상된 기둥의 단면 유지 복구 시 내진상세를 갖는 횡보강근의 원활한 배근, 주철근 정착을 통한 안정적인 하중 전달, 현장공정을 최소화하여 공기단축 및 구조 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명에서 상기 거푸집(160) 설치 후 콘크리트를 타설하는 단계는 철근 선조립 유닛(120)을 설치한 후 콘크리트를 타설하여 기둥을 만들기 위한 단계이다.
상기 콘크리트는 시멘트 75~95중량%, 초속경 시멘트 1~15중량% 및 폴리머 2~20중량%로 구성된 결합재를 포함할 수 있으며, 상기 폴리머는 EVA계 분말일 수 있고, 상기 콘크리트는 소포제 및 분산제를 상기 폴리머 질량의 0.1~1중량%로 포함할 수 있하는 자기충전 콘크리트일 수 있다.
상기 자기충전 콘크리트는 단면 유지 복구를 위하여 콘트리트의 손쉬운 충진 및 타설을 위한 것으로, 고유동성을 가지고 있으며 본 발명에 따른 상기 자기충전 콘크리트는 후술하는 일본토목학회(JSCE) 및 유럽연합콘크리트협회(EFNARC)에서 제시하는 자기충전성능을 모두 만족하고 있다.
또한, 상기 콘크리트의 결합재량은 430~470kg/m3일 수 있으며, 페이스트를 제조하기 위한 물-결합재 중량비는 30~50%일 수 있고, 바람직하게는 35~40%일 수 있다.
상기 결합재량이 430kg/m3 미만이면 재료분리가 일어날 수 있고, 470kg/m3을 초과하면 유동성능이 저하될 수 있다. 또한, 상기 물-결합재 중량비가 30% 미만이면, 상기 콘크리트의 유동성이 저하될 수 있고, 50%를 초과하면 재료분리가 발생하여 자기충전 콘크리트의 품질을 나타낼 수 없다.
또한, 상기 콘크리트는 골재를 포함할 수 있으며, 상기 골재는 잔골재와 굵은 골재를 포함할 수 있다. 상기 굵은 골재는 상기 콘크리트의 유동성을 확보하기 위하여 직경이 11~15mm일 수 있고, 상기 굵은 골재의 직경이 11mm 미만이면, 점성이 높아질 수 있고, 상기 굵은 골재의 직경이 15mm를 초과하면 상기 콘크리트의 유동성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 잔골재-모르타르 부피비는 30~50%일 수 있고, 바람직하게는 35~45%일 수 있으며, 상기 잔골재-모르타르 부피비가 30% 미만이면, 재료분리가 발생할 수 있고, 50%를 초과하면 자기충전 콘크리트의 점성이 높아질 수 있다.
또한, 상기 콘크리트에서 총 콘크리트 부피 대비 굵은 골재의 부피비는 30~40%일 수 있고, 바람직하게는 30~35%일 수 있다. 상기 총 콘크리트 부피 대비 굵은 골재의 부피비가 30% 미만이면, 자기충전 콘크리트의 유동성능이 저하될 수 있고, 40%를 초과하면 자기충전 콘크리트의 점성이 높아질 수 있다.
본 발명에서 상기 콘크리트는 폴리카르본산계 고성능 감수제(TPC)를 포함할 수 있고, 압축강도의 향상 및 유동성 향상을 위해 통상 사용되는 상기 고성능 감수제는 상기 결합재 중량 대비 0.1~2중량%가 첨가될 수 있고, 바람직하게는 0.3~1중량%가 첨가될 수 있다.
상기 감수제의 함량이 결합재 대비 0.1중량% 미만이면 자기충전 콘크리트의 유동성능이 저하될 수 있고, 2중량%를 초과하면 재료분리가 발생할 수 있다.
본 발명에서 콘크리트를 양생한 후 거푸집(160)과 서포트(110)를 제거한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법(100)에 따르면, 손쉽게 운반이 가능한 철근 선조립 유닛(120)을 이용한 배근방법을 사용함으로써 시공성이 향상되고, V형 및 U형 철근을 사용함으로써 내진철근의 원활한 배근 및 기둥의 구속효과를 향상시키고, 기둥의 내진설계 기준에서 요구하는 폐쇄형 횡보강근을 원활하게 설치할 수 있으며, 특정 비율로 배합되어 유동성이 우수한 콘크리트를 타설함으로써 시공 품질이 향상될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
실시예 1
단위 결합재량이 430kg/m3이 되도록 보통 포틀랜드 시멘트 365.5kg, 초속경 시멘트 21.5kg, EVA계 폴리머 분말 43kg을 혼합하여 결합재 총 430kg을 제조하고, 상기 결합재에 소포제와 분산제를 각각 215g을 첨가한다. 상기 결합재에 잔골재 657.7kg을 혼합하여 건비빔을 수행한다. 이후 물-결합재 중량비가 38%(W/B)가 되도록 물을 163.4kg을 혼합하여 모르타르를 제조한다. 상기 모르타르에 직경 13mm를 갖는 굵은 골재 997.8kg을 첨가한 후(전체 골재 대비 잔골재의 중량비 S/a 39.7%), 고성능 감수제(TPC)를 결합재 중량 대비 0.8중량%를 첨가하여 자기충전 콘크리트를 제조한다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 단위 결합재량이 450kg/m3이 되도록 보통 포틀랜드 시멘트 382.5kg, 초속경 시멘트 22.5kg, EVA계 폴리머 분말 45kg을 혼합하여 결합재 총 450kg을 제조하고, 상기 결합재에 소포제와 분산제를 각각 225g을 첨가한다. 상기 결합재에 잔골재 688.2kg을 혼합하여 건비빔을 수행한다. 이후 물-결합재 중량비가 38%(W/B)가 되도록 물을 171.0kg을 혼합하고, 상기 모르타르에 직경 13mm를 갖는 굵은 골재 919.9kg을 첨가하고(전체 골재 대비 잔골재의 중량비 S/a 42.8%), 고성능 감수제(PC계)를 결합재 중량 대비 0.7중량%를 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 자기충전 콘크리트를 제조한다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 단위 결합재량이 470kg/m3이 되도록 보통 포틀랜드 시멘트 399.5kg, 초속경 시멘트 23.5kg, EVA계 폴리머 분말 47kg을 혼합하여 결합재 총 470kg을 제조하고, 상기 결합재에 소포제와 분산제를 각각 235g을 첨가한다. 상기 결합재에 잔골재 718.8kg을 혼합하여 건비빔을 수행한다. 물-결합재 중량비가 38%(W/B)가 되도록 물을 178.6kg을 혼합하고, 상기 모르타르에 직경 13mm를 갖는 굵은 골재 842.0kg을 첨가하고(전체 골재 대비 잔골재의 중량비 S/a 46.1%), 고성능 감수제(PC계)를 결합재 중량 대비 0.6중량%를 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 자기충전 콘크리트를 제조한다.
실험예
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트가 EFNARC SCC & JSCE Specification에서 추천하는 Self-Compacting 콘크리트의 기준을 만족하는지 확인하기 위하여 슬럼프 플로우 스프래드(Slump flow spread), T50 플로우 시간(Slump flow T50), V-funnel 플로우 시간(V-funnel flow time), U-box 충전 높이(U-box filling height) 및 J-ring 플로우(J-ring flow)를 하기 실험방법에 따라 측정하였고, 그에 따른 결과를 하기 표 1 및 도 9 내지 13에 나타내었다.
[실험방법]
1. 슬럼프 플로우 스프래드(Slump flow spread) : 슬럼프 콘(slump-cone)에 시료를 채운 후 다짐을 하지 않은 상태에서 편심이 작용하지 않게 수직으로 들어올려 시료의 자중만으로 흘러 퍼지게 한다. 이때 퍼진 시료의 직교하는 2개의 부분을 선택하여 측정 후 그 평균값을 슬럼프 플로우(mm) 값으로 측정한다.
2. T50 플로우 시간(Slump flow T50) : 슬럼프 플로우가 500mm까지 도달하는 시간(sec)을 측정한다.
3. V-funnel 플로우 시간(V-funnel flow time) : V형 깔때기 모양의 시험 장치에 시료를 채운 후 하부의 입구를 개방하고 콘크리트가 완전히 흘러내렸을 때까지의 유하시간(sec)을 측정한다.
4. U-box 충전 높이(U-box filling height) : 중앙부에 철근과 격리판을 설치한 U형 장치를 이용하여, U형 장치의 한쪽에 콘크리트를 채운 후 격리판을 제거하여 콘크리트가 철근 사이를 통과하여 상승된 높이 또는 양쪽의 콘크리트 높이의 단차(mm)를 측정하여 충전성을 평가한다.
5. J-ring 플로우(J-ring flow) : 유럽연합콘크리트협회(EFNARC)에서 제시하는 간극통과성능 시험 방법에 따라 측정하였다.
[표 1]
Figure pat00003
도 9은 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 Slump flow spread(mm)를 나타낸 그래프이고, 도 10는 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 Slump flow T50(s)을 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 V-funnel flow time(s)을 나타낸 그래프이고, 도 12은 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 U-box filling height를 나타낸 그래프이고, 도 13는 본 발명에 실험예에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트의 J-ring height를 나타낸 그래프이다.
도 9 내지 13 및 상기 표 1을 참조하면, 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 자기충전 콘크리트 모두 목표 물성치를 만족하는 것을 알 수 있으며, 콘크리트 대비 굵은 골재의 부피비가 가장 작은 경우인 실시예 3에서 가장 우수한 물성치를 나타내는 것을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 발명의 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법
110 : 서포트 120 : 철근 선조립 유닛
121 : 철근 선조립 유닛의 주철근 122 : 직선형 타이
123 : V-타이 보조 띠철근 130 : 손상된 기둥의 주철근
140 : 커플러 150 : U형 타이
160 : 거푸집

Claims (7)

  1. 손상된 기둥의 단면유지 복구공법으로서,
    상기 손상된 기둥의 위치 고정을 위해 기존 기둥 외곽에 서포트를 설치하는 단계;
    상기 손상된 기둥의 콘크리트 및 철근을 제거하는 단계;
    주철근, 직선형 타이 및 V-타이 보조 띠철근으로 구성되어 미리 제작된 철근 선조립 유닛을 설치하는 단계;
    상기 철근 선조립 유닛 사이에 U형 타이를 배근하여 폐쇄형 외부 띠철근을 형성하는 단계; 및
    거푸집 설치 후 콘크리트를 타설하는 단계;
    를 포함하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 철근 선조립 유닛의 주철근은 상기 손상된 기둥을 제거하고 남은 주철근과 커플러를 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 V-타이 보조 띠철근은 내부 구부림 각도가 40~50°인 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 V-타이 보조 띠철근 및 U형 타이는 묻힘 길이가 75 mm 이상이고, 사용된 철근 직경의 6배 이상인 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 U형 타이는 다리부가 인접한 V-타이 띠철근 상에 설치되고, 상기 U형 타이의 다리부의 길이는 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법:
    [수학식 1]
    Figure pat00004

    (상기 db는 상기 철근 선조립 유닛의 주철근의 직경을 의미함)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트는 시멘트 75~95중량%, 초속경 시멘트 1~15중량% 및 폴리머 2~20중량%로 구성된 결합재를 포함하는 자기충전 콘크리트인 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트는 총 모르타르 부피 대비 잔골재의 부피비가 30~50%인 것을 특징으로 하는 선조립 철근배근을 이용한 손상된 기둥의 단면유지 복구공법.



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