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철판 H 빔 보강
노후 콘크리트 구조물의 보강공법 중 가장 보편적이면서 사용 실적이 큰 철판보강공법은 1970년대 말부터 도로공사와 그 당시 건설부를 주축으로 고속도로 및 국도상의 교량 상판 보강과 건축물의 기둥과 보의 내력 및 강성 증진을 위한 보강공법으로 주로 사용되어 왔다.
본 철판보강공법은 현재에도 미국 일본 그리고 유럽 등에서 그 활용도가 크며, 이웃 일본에서는 이에 대한 보강설계 규준과 시공시방서 등 철판보강공법에 대한 설계 및 시공이론이 정립되어 있고, 철저한 감독하에서 우수한 전문 기능공에 의해 보강작업이 이루어지고 있다.
그러나 국내에서는 도입초기에 아무런 지식과 기술 없이 도입되어 무작위로 적용함에 따라 본 공법이 우수함에도 불구하고 보강효과를 기대할 수가 없었다. 이로 인하여 철판공법의 대체공법으로 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유로 보강하는 공법들이 도입되어 사용되고 있으나 이 또한 정립된 이론과 기술 부족으로 많은 문제점이 대두되었다.
따라서 일부 학계와 연구기관에서는 철판보강공법에 대한 현재 상황에서의 문제점을 도출하고 다방면의 연구를 통해 본 공법의 이론 및 설계, 시공방법을 정립하기에 이르렀다.
현재 국내에서 도입되어 활용되고 있는 보강공법들은 모두 우수한 공법으로 각각의 특성과 적용성을 살려 활용한다면 그 효과는 대단히 크다고 하겠다. 또한 시공상 중요한 전문기술자의 확보만 해결된다면 유지관리측면에서 기대되는 보강효과는 훨씬 크리라고 사료된다. | |
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| 철판에 의한 보강은 토목 및 건축 구조부재에 적용이 가능하며 이를 대별하면 다음 표와 같다. |
| [적용 대상 구조물] |
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대상분야 |
구조물 상세 |
비고 |
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토목 구조물 |
일반도로, 고속도로, 고가도로, 육교, 지하철 구조물, 지하도, 터널, 횡단보도, 항만 부두시설, 교량 구조물, 옹벽, 댐 방파제, 갑문 구조물, 교대, 교각 등 |
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건축 구조물 |
일반아파트, 빌딩, 운동장, 공장, 지하 주차장, 콘크리트 도로 등 |
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상하수도 시설물 |
정수장, 하수처리장, 산업폐기 쓰레기장, 저수탱크, 하수도, 복개천, 정화시설 |
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플랜트 시설물 |
가스탱크, 석유탱크, LNG 탱크, 약품 탱크, 배관시설, 고충굴뚝 |
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전력 시설물 |
화력발전소, 수력발전소, 조력발전소, 원자력 발전소, 변전소 |
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공항 시설물 |
여객터미널, 화물터미널, 관재탑 등 |
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| 철판보강공법의 보강효과는 유능한 기술자의 확보와 시방 규준에 따른 정확한 시공 그리고 철저한 감독에 의해 좌우된다. 따라서 어느 하나라도 도외시 한다면 그 효과는 기대하기가 힘들다. 따라서 철판 보강 시공 시 그 요령과 시공순서를 잘 숙지고 감독의 지시에 따라야 한다. |
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(1) 시공 전에 먼저 앵커 삽입 천공부가 철근에 닿지 않도록 철근 탐지기를 사용 하여 철근의
위치를 조사한다.
(2) 콘크리트 표면의 이물질을 철 브러시나 그라인더로 깨끗하게 제거한다.
(3) 열화된 콘크리트 부위는 콘크리트 치핑 작업으로 양호한 콘크리트가 나타날 때까지 제거한다.
(4) 공기 중에 노출되어 부식된 철근의 녹은 와이어 브러시나 그라인더로 깨 끗이 제거한다.
(5) 에어건을 사용하여 표면의 먼지를 제거한다.
(6) 치핑 부위는 침투성 폴리머몰탈 또는 에폭시 퍼티를 이용하여 면 처리 한다.
(7) 철판을 치수대로 정확하게 절단하여 철판표면의 녹이나 이물질을 제거하여 표 면처리 한다.
철판의 용접을 실시할 부분은 반드시 경사되게 마무리한다. 철판 의 마무리가 경사되게 처리
되지 않고 일자 철판일 경우 용접에 의한 철판과 철판의 충분한 접착효과를 얻을 수 없으므로
반드시 V컷 용접을 실시한다.
(8) 철판의 에폭시가 주입될 면에 브러싱을 실시한다.
(9) 철판이 부착될 슬라브, 보, 기둥 등에 앵커 설치용 구멍을 천공한 후 앵커를 삽입?고정시킨다.
(10) 절단되어 표면 처리된 철판에 앵커용 구멍을 정확하게 천공한다.
(11) 철판을 콘크리트 표면에 부착된 앵커에 와셔와 너트를 이용하여 견고하 게 고정시킨다.
이때 너트의 조임은 토크 렌치(TORQUE WRENCH) 등을 사 용하여 모든 너트가 균등하게
조여지도록 한다.
(12) 철판과 철판사이의 이음부를 견고하게 용접한다. 이때 이음부는 반드시 V컷 용접을 해야
충분한 용접효과가 있다.
(13) 용접이 끝난 후 주입구와 배기구를 적절한 간격으로 설치한다.
(14) 철판의 가장자리와 콘크리트 구조물사이, 그리고 배기구 주변을 씰링한다.
이는 보강을 위한 에폭시 주입 시 주입되는 에폭시가 주입압력으로 인해 철 판 끝단이나,
배기구 주변에서 누출되는 것을 방지하기 위함이며 세심한 주 의를 요한다.
(15) 실링제로 충진된 캡으로 엥커너트부를 덮는다.
(16) 실링제와 충진된 캡이 에폭시 주입압력에 견디게끔 충분히 경화되었을 때, 즉 일반적으로
20 ℃기준 8시간 후에 손톱으로 눌러 실링제 표면에 흠 이 나지 않을 때, 철판에 설치된
주입구에서 에폭시 주입기를 사용하여 에폭시 를 주입한다.
(17) 주입작업 중 망치 등으로 철판 표면을 가볍게 두드려 충진여부를 확인하고 충진이 불균등한
경우 즉시 재주입을 시행한다.
(18) 주입이 완료되면 주입구를 막고 주입제가 충분히 경화할 때까지, 즉 보통 20 ℃에서 12시간
정도 양생을 실시하다.
(19) 에폭시 경화 후, 면을 정리하고 철판 표면의 방청을 위하여 철판 방청페인트를 도포한 후,
도색하여 공사를 마무리한다. |
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보 보강
| 보의 보강에는 휨모멘트와 전단강도에 관한 것으로 대별될 수 있으며, 현재 구조물의 상황과 보강공사시공 가능성에 따라 적절한 방법을 선택한다. | |
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| 강판접착에 의하면 휨모멘트와 전단력 저항능력을 키울 수 있다. |
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| 브라켓 설치에 의하여 보의 깊이를 줄여 모멘트 저항능력을 증가시켜 줄 수 있으며, 단부에서 부모멘트와 전단저항 능력을 직접적으로 증가시켜 줄 수 있다. |
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기둥철판보강
| 기둥 전단 보강 방법으로는 주로 강재를 이용한 것이 사용되며, 때때로 단면 확장법이나 나선철근 등에 의한 횡구속에 의한 보강법이 이용되기도 한다. 보강하여야 할 위치에 아래 그림과 같이 강판을 접착시켜 보강한다. |
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※ 참고 : 탄소 섬유에 의한 보강 방법으로는 기둥 둘레를 탄소섬유 Sheet를
연속적으로 부착시켜 횡구속력을 증가시켜 주는 것이다. 이 때 기둥
모서리 부분을 모가지지 않게 둥글게 처리하여 부착한다. | |
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기둥 증설 보강
| 보의 중간에 지주를 설치하여 보강하는 방법으로 단순한 방법이나 그 사용성은 제한적이다. 하부공간상의 제약과 기존 보 배상근의 검토가 요망된다. |
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