JP2012522913A - 上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材 - Google Patents

Abstract

本発明は、鉄筋コンクリート構造物に設置され、せん断破壊に対する抵抗力を増大させるようにするための鉄筋コンクリート構造物のせん断補強材を提供することにおいて、上弦材（２４）と下弦材（２６）とを垂直材（２２）または傾斜材（２３）などの連結材（２１）で接続させてなるトラス（２０）の上下側に二重アンカーヘッドが設置されてなる上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を提供する。このような本発明によるせん断補強材は、上側で上部アンカーヘッド（３４）と上弦材（２４）とが二重アンカレッジ機能を行い、下側で下部アンカーヘッド（４４）と下弦材（３６）とが二重アンカレッジ機能を行うようにすることで、せん断抵抗、せん断補強及び軟性性能を向上させ、コンクリート構造物の施工をさらに便利にしつつ施工品質を向上させることができる。

Description

本発明は、上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材に関し、より具体的には、鉄筋コンクリート構造物に設置され、せん断破壊に対する抵抗力を増大させるようにするための鉄筋コンクリート構造物のせん断補強材を提供するにあたって、上弦材と下弦材とを垂直材または傾斜材で接続させてなるトラスの上下側にアンカーヘッドを設置することで、せん断抵抗、せん断補強及び軟性性能を向上させ、コンクリート構造物の施工をより便利にしながら施工品質を向上させることができる上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材に関する。

鉄筋とコンクリートとの適用を通じて施工する鉄筋コンクリート構造物において、特に、スラブ（ｓｌａｂ）、梁（ｇｉｒｄｅｒ＆ｂｅａｍ）、柱（ｃｏｌｕｍｎ）、壁（ｗａｌｌ）及びコーベル（ｃｏｒｂｅｌ）などは、せん断耐力を増加させる必要があるので、せん断性能の補強のためのせん断補強材を適用して施工する。例えば、鉄筋コンクリート構造物において、スラブ（ｓｌａｂ）と柱とが接する接合部（柱頭部）は、柱周辺に沿ってせん断力が大きく作用するので、この部位に対する耐力が不十分である場合、せん断破壊の発生する恐れが大きい。特に、大きい梁（Ｇｉｒｄｅｒ）や小さな梁（Ｂｅａｍ）を設置せずに柱によってスラブが直接支持される無梁板（Ｆｌａｔ Ｓｌａｂ）構造におけるスラブと柱接合部は、大韓民国公開特許公報第１０−２００７−００５３８３６号「柱スラブ間接合部のせん断補強材及びその製造方法」及び韓国登録特許公報第１０−０６７６６２７号「スラブ柱接合部のせん断補強体及びこれを利用したせん断補強構造」などで明らかにしているように、一般的な梁と柱との接合部と異なって、柱周辺のスラブに過度な応力集中現象が発生して逆台形状を形成する２方向せん断破壊（パンチングせん断破壊）を誘発する。このようなせん断破壊は、他の形態の破壊様相とは異なって、非常に脆性的（ｂｒｉｔｔｌｅ）であるので、スラブと柱接合部の安定性に極めて致命的であり、構造の設計時にこの部分に特別な注意を払ってせん断破壊が発生しないように十分な措置を取らなければならない。

図１は、鉄筋コンクリート構造物において、特にスラブと柱接合部のせん断性能を補強するために使用されるせん断補強材を説明するための図面であり、図２は、図１に示すせん断補強材の設置及び応力反転時に発生する問題点を説明するための図面である。

この時、図１及び２ａは、せん断補強材として通常のスターラップ１００（ｓｔｉｒｒｕｐ；帯鉄筋）を適用する方法を説明するための図面であり、図１及び２ｂは、せん断補強材として大韓民国公開特許公報第１０−２００４−００７６６４４号「鉄筋コンクリート補強材及びこれを含む鉄筋コンクリート構造物の建築方法」で提案したようなせん断スタッド２００（ｓｈｅａｒ ｓｔｕｄ）を適用する方法を説明するための図面であり、図１及び２ｃは、せん断補強材として大韓民国公開特許公報第１０−２００７−００５３８３６号「柱スラブ間接合部のせん断補強材及びその製造方法」及び登録特許公報第１０−０６７６６２７号「スラブ柱接合部のせん断補強体及びこれを利用したせん断補強構造」で提案したようなせん断バンド３００（ｓｈｅａｒ ｂａｎｄ）を適用する方法を説明するための図面である。

図１及び図２を参照すると、従来のせん断補強方法は、応力の反転時にせん断補強材（即ち、スターラップ１００、せん断スタッド２００及びせん断バンド３００）が変形される構造を有しているので、繰り返すせん断応力の作用時にはせん断性能が顕著に低下するという問題点がある。また、施工時に必ずコンクリート被覆の厚さに対する考慮がなされなければならないが、現実的にこれを正確に合わせ難いので、結局、施工不良が発生するか構造物の性能が低下するという問題点がある。また、現場の単純作業者が設置するには困難があり注意を払わなければならず、規定された設計条件に合わせ難いという問題点がある。

従来技術の問題点をより具体的にみると、まず、スターラップ１００をせん断補強材として使用する方法は、下部主筋５と上部主筋４とを設置（勿論、図示しないが、上下部の配力筋の設置も行われる）した後、スターラップ１００を上下部主筋４、５を囲むようにし、両端を一つの主筋に縛りつける形態で行われるので、作業が難しいだけでなく作業時間も多く所要され、図２ａに示すように、上部応力が膨脹する場合、主筋に縛りつけられた両端が離れる作用（矢印方向）が発生するので、繰り返してせん断応力の作用時にせん断性能が顕著に低下することになる。また、図２ａに示すように、スラブ１の上面２と下面３によりコンクリート被覆の厚さＬ１、Ｌ２が規定されるが、このようなスターラップ１００を使用する方式は、スターラップ１００の厚さが共に考慮されなければならないので、作業上の誤差などによって実質的に規定されたコンクリート塗布の厚さＬ１、Ｌ２を満足させることは難しい。また、このような方式は、上下部の補強鉄筋（即ち、上下部主筋４、５と上下部配力筋）がスターラップ２００の厚さだけスラブ１の上面２と下面３とから移動するようになるので、構造物の歪み抵抗性能が低下するようになる。

また、せん断スタッド２００をせん断補強材として使用する方法は、平行するレール２１０に所定間隔でスタッド２２０を垂直に設置し、スタッド２２０の上端にヘッド２３０が設置されるようにせん断スタッド２００を構成することで、上述したスターラップ１００をせん断補強材として使用する方法に比べて、設置作業において改善された効果を期待することができる。しかし、このようにせん断スタッド２００をせん断補強材として使用する方法も、上述したスターラップ１００で発生する問題点（即ち、図２ｂに示すように、上部応力が膨脹する場合、ヘッド２３０方向から両側に離れる作用（矢印方向）が発生するので、繰り返してせん断応力の作用時にせん断性能が低下し、規定されたコンクリート被覆の厚さＬ１、Ｌ２を満足するために作業者が特別な注意を払わなければならず、上部または下部補強鉄筋がレール２１０の厚さだけスラブ１の上面２または下面３から移動するようになるので、構造物の性能が低下する）を同様に持っている。

また、図１ｃに示すように、せん断バンド３００をせん断補強材として使用する方法は、板材（大韓民国公開特許公報第１０−２００７−００５３８３６号「柱スラブ間接合部せん断補強材及びその製造方法」）または線材（登録特許公報第１０−０６７６６２７号「スラブ柱接合部のせん断補強体及びこれを利用したせん断補強構造」）を凹凸状に折り歪みてせん断バンド３００を構成することで、前述したスターラップ１００をせん断補強材として使用する方法に比べて、設置作業において改善された効果を期待することができるが、線材を適用する場合、上下部鉄筋の配筋と干渉が発生する場合が多く、施工上に難しい問題点があり、板材を適用する場合、スラブのためのコンクリートの打設時にせん断バンド３００がコンクリートを遮断するようになり、コンクリートの充填不良が発生し得るという問題点がある。特に、板材を適用するせん断バンド３００の場合、せん断バンド３００が打設されるコントリートを隔離することになるので、コンクリートの隔離によりスラブと柱接合部の強度がむしろ弱化されるという問題点がある。そして、このようにせん断バンド３００をせん断補強材として使用する方法は、前述したスターラップ１００及びせん断スタッド２００で発生する問題点を同様に持ち、かつ、図２ｃに示すように、応力の膨脹時に上下側から両側に離れる作用（矢印方向）が同時に発生するという問題点がある。

従って、本発明は、このような従来技術の問題点を改善するために提案されたもので、応力の反転時にせん断補強材の変形が発生しないようにする構造を通じて、せん断性能を安定して確保することができる新しい形態の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を提供することを目的とする。

また、本発明は、せん断補強材の設置時に、作業者がコンクリート被覆の厚さに対する考慮をせずにせん断補強材を設置しても、コンクリート被覆の厚さが規定値に合わされるようにすることで、現場の作業者がせん断補強材の設置作業に必要な時間を減少させることができ、施工時に規定された設計条件に容易に合わせることができるので、せん断補強材の設置による施工不良を最小化し、構造物の性能を効果的に高めることができるようにする新しい形態の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を提供することを目的とする。

また、本発明は、鉄筋コンクリート構造物、特にスラブと柱とが接合される部位に設置されるか、梁、柱、壁、基礎などのスターラップ（ｓｔｉｒｒｕｐ）部分に代替物として設置され、せん断破壊に対する抵抗力を増大させる新しい形態の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を提供することを目的とする。

また、本発明は、鉄筋コントリート構造物、特にスラブと柱とが接合される部位に設置されるか、梁、柱、壁、基礎などのスターラップ部分に代替物として設置される時、補強鉄筋との配筋干渉問題を効果的に予防することができ、特にスラブと柱接合部で発生するせん断破壊を効果的に防止することができるようにせん断補強範囲を最大化する新しい形態の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を提供することを目的とする。

特に、本発明は、従来技術とは異なって、せん断補強材を構成するにおいて、上下部にそれぞれ２重にアンカレッジ（ａｎｃｈｏｒａｇｅ）が構成されるようにすることで、地震など横荷重が作用して応力が繰り返して反転される場合にも、打設されるコンクリート構造物（特に、スラブと柱接合部）の許容せん断応力に対して強度及び軟性度が信頼でき、かつ、さらに効果的に耐力を強化させることができる新しい形態の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するための本発明の特徴によると、本発明は、鉄筋コンクリート構造物に設置され、せん断破壊に対する抵抗力を増大させるようにするための鉄筋コンクリート構造物のせん断補強材において、上弦材２４及び下弦材２６を有し、前記上弦材２４と下弦材２６とを接続させる連結材２１を有するトラス２０と、前記トラス２０の上側で前記トラス２０の上弦材２４と固定されるように接続される上部アンカーヘッド３４と、前記トラス２０の下側で前記トラス２０の下弦材２６と固定されるように接続される下部アンカーヘッド４４とを含む。

このような本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材において、前記連結材２１は、前記上弦材２４と結合される節点３１と前記下弦材２６と結合される節点４１とが垂直に形成されるようにする垂直材２２と、前記上弦材２４と結合される節点３１と前記下弦材２６と結合される節点４１とがずれるように形成されるようにする傾斜材２３との中の少なくともいずれか一つからなる。

このような本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材において、前記トラス２０の連結材２１は、前記上弦材２４の上側に所定距離だけ突出されるように延長される上部スペーサー３２と、前記下弦材２６の下側に所定距離だけ突出されるように延長される下部スペーサー４２とを有し、前記上部アンカーヘッド３４は、前記上部スペーサー３２に結合されることで前記上弦材２４から所定距離離隔して設置され、前記下部アンカーヘッド４４は、前記下部スペーサー４２に結合されることで前記下弦材２６から所定距離離隔して設置される。

このような本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材において、前記上部アンカーヘッド３４は、下側が前記上弦材２４に固定され、上側が前記上部アンカーヘッド３４に固定される上部スペーサー３２によって、前記上弦材２４から所定距離離隔して設置され、前記下部アンカーヘッド４４は、上側が前記下弦材２６に固定され、下側が前記下部アンカーヘッド４４に固定される下部スペーサー４２によって、前記下弦材２６から所定距離離隔して設置される。

このような本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材において、前記上部スペーサー３２は、前記上弦材２４と連結材２１とが結合される節点３１に固定され、前記下部スペーサー４２は、前記下弦材２６と連結材２１とが結合される節点４１に固定される。

このような本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材において、前記上部アンカーヘッド３４の水平断面積は、前記上部スペーサー３２の水平断面積より７〜１４倍の大きさを有するように形成され、前記下部アンカーヘッド４４の水平断面積は、前記下部スペーサー４２の水平断面積より７〜１４倍の大きさを有するように形成される。

本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材は、上弦材２４と下弦材２６とを垂直材２２または傾斜材２３などの連結材２１で接続させてなるトラス２０の上下側にアンカーヘッド３４、４４が設置される構造を有するので、上部アンカーヘッド３４と上弦材２４とによって上部で二重アンカレッジの機能が行われ、下部アンカーヘッド４４と下弦材２６とによって下部で二重アンカレッジの機能が付与されることで、従来技術に比べてせん断抵抗及び軟性性能が向上される。特に、従来技術は、せん断補強材の被覆厚さと部材厚さだけせん断補強範囲を減らさなければならないという限界があるので補強性能が低下するが、本発明の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材は、垂直方向のせん断補強範囲がコンクリート被覆の厚さを除いた全体範囲まで補強されるので、せん断補強性能を極大化することができる。また、長さ方向（Ｘ方向）の拘束効果をトラスを通じてさらに得られ、トラスによる自体的な歪み能力に優れている。また、上部アンカーヘッド３４が設置される上側と下部アンカーヘッド４４が設置される下側とを対称に形成することで、地震荷重などによるせん断補強部位の応力反転に対しても非常に安定した補強特性を有する。また、コンクリート内に配筋される鉄筋と全く干渉現象が発生しないので、施工性がさらに向上される。また、鉄筋の配筋位置及び間隔設定をするスペーサー３２、４２の機能がトラス２０によって自然に行われるので、トラス２０の高さ調整を通じて正確な位置に鉄筋を配筋することができ、施工品質を効果的に向上させながら建設工期を短縮することができる。

鉄筋コンクリート構造物で特にスラブと柱接合部のせん断性能を補強するために使用されるせん断補強材を説明するための図面である。 図１に示したせん断補強材の設置の時及び応力反転の時に発生する問題点を説明するための図面である。 本発明の技術的思想による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための図面である。 図３のせん断補強材でトラスの適用形態を説明するための図面である。 本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材の拘束効果を説明するための図面である。 本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための斜視図である。 本発明の好ましい他の実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための斜視図である。 本発明の好ましいまた他の実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための斜視図である。 本発明の好ましいまた他の実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための斜視図である。 本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材でアンカーヘッドの多様な例を説明するための図面である。 本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材が鉄筋コンクリート構造物に一般的に適用された例を説明するための図面である。 本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材がスラブと柱とが接合される部位に適用される例を説明するための図面である。 本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材の鉄筋線組立のための例を説明するための図面である。 本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材の鉄筋線組立のための例を説明するための図面である。 本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材の鉄筋線組立のための例を説明するための図面である。

図３は、本発明の技術的思想による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための図面であり、図４は、図３のせん断補強材でトラスの適用形態を説明するための図面である。

図３を参照すると、本発明の技術的思想によるせん断補強材１０は、上下側それぞれで二重アンカレッジ（ｄｏｕｂｌｅ ａｎｃｈｏｒａｇｅ）機能を有するようにして鉄筋コンクリート構造物に設置されて、せん断破壊に対する抵抗力を増大させるようにすることを特徴とする。即ち、本発明によるせん断補強材１０は、連結材２１で接続される上弦材２４と下弦材２６とを有するトラス２０の上下側に上部アンカーヘッド３４と下部アンカーヘッド４４とを設置することで、各アンカーヘッド３４、４４が１次的なアンカレッジ手段となり、上弦材２４と下弦材２６とが２次的なアンカレッジ手段となるようにして、上下側で二重のアンカレッジ機能が発揮されるようにすることを特徴とする。

このような本発明によるせん断補強材１０において、トラス２０は、上弦材２４及び下弦材２６を有し、前記上弦材２４と下弦材２６とを接続させる連結材２１を有する。このようなトラス２０は、スラブと柱接合部のように設置されるコンクリート構造物内で上部または下部の主筋及び配力筋を上弦材２４または下弦材２６に結束線で結ばれるようにする鉄筋支持スペーサー（ｓｐａｃｅｒ）の機能を果たし、鉄筋の先組立て施工において、鉄筋の先組立てられたものを揚重する時に荷重を支えることができる構造材の機能を有する。このような理由により、本発明によるせん断補強材１０は、柱の鉄筋先組立ての例を示した図１３、及び梁の鉄筋先組立の例を示した図１４から分かるように、鉄筋の先組立てが可能であり、事前製作による工期及び施工期間を短縮することができるという効果を期待することができる。

この時、図３及び図４に示すように、トラス２０で連結材２１は、垂直材２２と傾斜材２３とを選択的に適用して構成することができる。垂直材２２の場合、上弦材２４と結合される節点３１と下弦材２６と結合される節点４１とが垂直に形成されるようにする。そして、傾斜材２３の場合、上弦材２４と結合される節点３１と下弦材２６と結合される節点４１とがずれるように形成されるようにする。このような連結材２１は、本発明の好ましい実施例のように、垂直材２２と傾斜材２３とを同時に適用することが好ましいが、設計者または需要者の必要に応じて少なくともいずれか一つからなり、その構造は、本発明の技術的思想下でこの分野の関連技術を応用して多様に変形して適用することができる。例えば、通常のトラスは、部材を一つまたはそれ以上の三角形状に配列して構成されたものを指称し、構造物の機能を完全に発揮する一つの骨組みであり、その形状によって単純トラス（ｓｉｍｐｌｅ ｔｒｕｓｓ）、合成トラス（ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｔｒｕｓｓ）、複合トラス（ｃｏｍｐｌｅｘ ｔｒｕｓｓ）に区分することができるが、本発明によるトラス２０は、本発明の技術的思想下でこのような多様な形態のトラスを適用することができる。そして、図４ｃのように、上弦材２４、下弦材２６、垂直材２２のみで構成された場合、フィーレンデール（Ｖｉｅｒｅｎｄｅｅｌ）トラスと呼び、ヨーロッパでよく使用されるフィーレンデールトラスは、実際には鋼節点で連結されているのため、トラスではなくラーメン構造であるが、本発明ではトラスの範疇に含まれるものとする。

一方、本発明によるせん断補強材１０において、上部アンカーヘッド３４は、トラス２０の上側でトラス２０の上弦材２４と固定されるように接続され、下部アンカーヘッド４４は、トラス２０の下側でトラス２０の下弦材２６と固定されるように接続される。このような上部アンカーヘッド３４と下部アンカーヘッド４４とは、図６〜図８のような本発明の好ましい実施例に示すように、スペーサー３２、４２によってそれぞれ上弦材２４及び下弦材２６から所定距離（好ましくは、図３及び図１０に示すように、コンクリート構造物（代表的にスラブ１）内で上下部主筋４、５の位置（規定されたコンクリート塗布厚さＬ１、Ｌ２を満足させる位置）に上下部アンカーヘッド３４、４４が位置するようにする距離）離隔して設置される。勿論、このような上部アンカーヘッド３４と下部アンカーヘッド４４とは、上述したスペーサー３２、４２と共にトラス２０と一体に形成されることが好ましいが、本発明の好ましい実施例のように、その製作の多様性及び便宜性を提供するために様々な形態で構成されることができる。

このような上下部アンカーヘッド３４、４４が上弦材２４と下弦材２６とに所定の距離をおいて固定されるようにする上下部スペーサー３２、４２は、上部及び下部の主筋４、５及び配力筋４’、５’の配筋を収容する空間を確保する機能をし、補強鉄筋の最外角位置（即ち、規定されたコンクリート塗布の厚さＬ１、Ｌ２を満足させる位置）とアンカーヘッドの最外角位置とを自動に並ぶように調整する機能をする。従って、上下部アンカーヘッド３４、４４が結合される上下部スペーサー３２、４２の長さは、上部鉄筋及び下部鉄筋の配置に必要な深さによって調整される。即ち、上部スペーサー３２の場合、上部鉄筋の主筋４と配力筋４’とを容易に収容するために、両鉄筋４、４’の直径を加えた分の寸法に対応するように上部スペーサー３２の長さが調整され、下部スペーサー４２の場合も、下部鉄筋の主筋５と配力筋５’とを容易に収容するために、両鉄筋５、５’の直径を加えた分の寸法に対応するように下部スペーサー４２の長さが調整される。このような上下部スペーサー３２、４２の構成を通じて、上下側アンカーヘッド３４、４４の端部分と上下部の最外角鉄筋の端部分とが並ぶように配筋されるので、均一な施工品質を容易に確保することができる。

このような本発明によるせん断補強材１０において、上下部アンカーヘッド３４、４４と上下部スペーサー３２、４２とは、その中心軸に対して対称的な形態で設置されることが好ましい。即ち、上下部アンカーヘッド３４、４４と上下部スペーサー３２、４２とがその中心軸（連結材２１と上弦材２４及び下弦材２６とが接続される節点３１、４１（図３参照）の中心軸と一致する）に対して、上下部アンカーヘッド３４、４４または上下部スペーサー３２、４２に偏心が生じる場合、過大な歪み応力が発生してせん断補強材１０全体の性能が弱化される恐れがあるからである。そして、上下部スペーサー３２、４２は、トラス２０の上弦材２４及び下弦材２６の節点３１、４１（図３参照、以下同一）に結合されることが好ましいが、上下部スペーサー３２、４２がトラス２０の上弦材２４及び下弦材２６の節点３１、４１に結合されない場合、追加的な歪み応力が発生してトラスの構造性能を弱化させるようになる。

図５は、本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材の拘束効果を説明するための図面である。この時、図面上における点線は、せん断補強材に対するコンクリート構造物の圧縮応力の軌跡を概略的に示したものである。

図５を参照すると、このような本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材１０は、図５ａに示すように、Ｙ方向（矢印方向）の拘束が発生することが分かる。即ち、本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材１０におけるトラス２０は、Ｙ方向に発生するコンクリートの挙動を拘束るので、追加的なコンクリートせん断補強効果が発生する。特にこのような拘束は、図５ｃに示すように、連結材２１として傾斜材２３を適用する場合、さらに大きいせん断補強効果が表れることが分かる。

また、本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材１０は、図５ｂに示すように、Ｘ方向（矢印方向）の拘束が発生することが分かる。即ち、本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材１０は、Ｘ方向に上下側にそれぞれ１次及び２次アンカレッジ手段（１次的なアンカレッジ手段は、上下部アンカーヘッド３４、４４、２次的なアンカレッジ手段は、上弦材２４と下弦材２６）を具備するので、せん断抵抗性能が向上される。特に、軟性能力が向上されてせん断破壊における脆性挙動を非常に緩和するので、コンクリート構造物のせん断破壊に対する安定性が向上される。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面の図６〜図１５に基づいて詳しく説明する。一方、各図面において、一般的に鉄筋コンクリート構造物のせん断補強材と関連した技術的構成及び作用、それを使用してスラブと柱とを施工する技術など、通常、この分野の関連技術から容易に分かる構成とそれに対する作用及び効果に対する図示及び詳細な説明は、簡単にするか省略して、本発明と関連部分を中心として示した。

図６は、本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための斜視図であり、図７は、本発明の好ましい他の実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための斜視図であり、図８は、本発明の好ましいまた他の実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための斜視図であり、図９は、本発明の好ましいまた他の実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を説明するための斜視図であり、図１０は、本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材でアンカーヘッドの多様な例を説明するための図面である。

図６〜図９を参照すると、本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材１０は、本発明の技術的思想によって連結材２１で接続される上弦材２４と下弦材２６とを有するトラス２０の上下側に上部アンカーヘッド３４と下部アンカーヘッド４４とを設置することで、各アンカーヘッド３４、４４が１次的なアンカレッジ手段となり、上弦材２４と下弦材２６とが２次的なアンカレッジ手段となるようにして、上下側で二重のアンカレッジ機能が発揮されるようにする。この時、トラス２０と上下部アンカーヘッド３４、４４、そして上下部アンカーヘッド３４、４４をトラス２０に固定されるように接続させるスペーサー３２、４２は、図６〜図９に示すように、多様な形態で構成されることができる。

図６を参照すると、本実施例に示したせん断補強材１０は、トラス２０の連結材２１として垂直材２２と傾斜材２３とを適用し、これらがボルト（勿論、溶接、リベットなど多様な形態の締結構造が適用されることができる）によって締結される。この時、上下部アンカーヘッド３４、４４をトラス２０に固定されるように接続させる上下部スペーサー３２、４２は、連結材２１のうち垂直材２２と一体に形成される。即ち、一つの板材を使用してトラス２０の垂直材２２と上下部スペーサー３２、４２の機能を有するようにする。このような上下部スペーサー３２、４２は、垂直材２２を上弦材２４の上側に所定距離だけ突出されるように延長させることで、上部スペーサー３２が形成されるようにし、下弦材２６の下側に所定距離だけ突出されるように延長させることで、下部スペーサー４２が形成されるようにする。従って、上部アンカーヘッド３４は、上部スペーサー３２に結合（本実施例は、溶接を通じて結合される形態を示している）されることで、上弦材２４から所定距離離隔して設置され、下部アンカーヘッド４４は、下部スペーサー４２に結合されることで、下弦材２６から所定距離離隔して設置される。

一方、このような本実施例及び後述する他の実施例によるせん断補強材１０は、任意の位置に孔２２ａを形成してコンクリートとの結合力を増大させる。本実施例において、垂直材２２、傾斜材２１及び上下弦材２４、２６に形成された孔は、組立てのための孔としても用いられるが、組立て用以外の孔と上下部アンカーヘッド３４、４４に形成された孔とは、上述した孔２２ａの機能を果たす。勿論、このようにコンクリートとの結合力を増大させるための構成は、孔の形態だけでなく、この分野で多様に用いられる突起（エンボス）の形態を取ることもでき、必要に応じて選択的に適用されることができる。

そして、図９において、図面符号７０は、スペーサー（ｓｐａｃｅｒ）であり、図１１ａに示すように、せん断補強材１０の設置時にせん断補強材１０を鋳型上に置いた時、鋳型からコンクリート被覆の厚さが自動で合わされるようにする機能をする。従って、スペーサー７０の頭部７１は、コンクリート被覆の厚さ（Ｌ２；図２参照）と同一の高さを有する。

図７を参照すると、本実施例に示したせん断補強材１０は、トラス２０の連結材２１として垂直材２２と傾斜材２３とを適用し、これらが溶接（勿論、ボルト、リベットなど多様な形態の締結構造が適用されることができる）によって上弦材２４と下弦材２６とに固定される。そして、本実施例において、上弦材２４、下弦材２６及び垂直材２２は、パイプを適用した形態を示しているが、本発明がこれに限るものではない。このような実施例のせん断補強材１０は、前述した例と異なって、上部アンカーヘッド３４が上部スペーサー３２によって上弦材２４から所定距離離隔して設置され、下部アンカーヘッド４４が下部スペーサー４２によって下弦材２６から所定距離離隔して設置される。従って、上部スペーサー３２は、下側が上弦材２４に固定され、上側が上部アンカーヘッド３４に固定される。そして、下部スペーサー４２は、上側が下弦材２６に固定され、下側が下部アンカーヘッド４４に固定される。勿論、このような上部アンカーヘッド３４と上部スペーサー３２及び下部アンカーヘッド４４と下部スペーサー４２の構成は、多様な形態に構成することができ、本実施例において、上部アンカーヘッド３４は上部スペーサー３２と一体に形成され、下部アンカーヘッド４４は下部スペーサー４２と一体に形成されるように構成される。

図８を参照すると、本実施例に示したせん断補強材１０は、トラス２０の連結材２１として垂直材２２のみを適用し、トラス２０の上弦材２４と下弦材２６とが垂直材２２に形成される孔２２ｂに挿入されて結合される構造を有する。ここで、上弦材２４と下弦材２６とは、溶接などを通じて垂直材２２に固定されるようにすることができる。そして、本実施例において、上部アンカーヘッド３４、上部スペーサー３２、垂直材２２、下部スペーサー４２及び下部アンカーヘッド４４は、一体に形成される。

図９を参照すると、本実施例に示したせん断補強材１０は、図７に示したせん断補強材を基本構造とし、トラス２０の連結材２１として使用される傾斜材２３として、ワイヤ２３ａと引き締めねじ２３ｂとを適用した例を示している。即ち、このような傾斜材２３の構成は、溶接やボルト締結以外に他の形態で構成することができることを示している。

図６〜図９を通じて示した多様な技術的構成のように、本発明によるせん断補強材１０は、本発明の技術的思想下で様々の形態で構成することができる。

一方、本発明の好ましい実施例によるせん断補強材１０は、図１０に示すように、上下部アンカーヘッド３４、４４と上下部スペーサー３２、４２との断面形状を多様に適用することができる。例えば、図１０ａは、上下部アンカーヘッド３４、４４と上下部スペーサー３２、４２とが一方向に同一の長さを有するようにした四角プレートを適用した例を示し、図１０ｂは、四角プレートの上下部アンカーヘッド３４、４４に比べて上下部スペーサー３２、４２が相対的に小さい断面積を有する四角バーを使用した形態を示し、図１０ｃは、上下部アンカーヘッド３４、４４と上下部スペーサー３２、４２とが円形の断面を有するようにしつつ、上下部アンカーヘッド３４、４４に比べて上下部スペーサー３２、４２が相対的に小さい断面積を有するバーを使用した形態を示す。

この時、上部アンカーヘッド３４の水平方向断面積は、上部スペーサー３２の水平方向断面積より７〜１４倍の大きさを有するように形成され、同様に、下部アンカーヘッド４４の水平方向断面積は、前記下部スペーサー４２の水平方向断面積より７〜１４倍の大きさを有するように形成することで、充分なアンカレッジ効果を確保するようにすることが好ましい。このような上部アンカーヘッド３４の断面積に対する制限は、Ａｂｄｅｌ−Ｓａｌａｍ Ｍｏｋｈｔａｒ、Ａｍｉｎ Ｇｈａｌｉ及びＷａｌｔｅｒ ＤｉｌｇｅｒなどがＡＣＩジャーナル（ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲ）Ｔｉｔｌｅ ｎｏ．８２−６０『Ｓｔｕｄ Ｓｈｅａｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｆｌａｔ Ｃｏｎｃｒｅａｔｅ Ｐｌａｔｅｓ』で、スタッド（ｓｔｕｄ）とステム（ｓｔｅｍ）との最適合であると提案した断面積の比例関係を本発明に適用したものである。

図１１は、本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材が鉄筋コンクリート構造物に一般的に適用された例を説明するための図面であり、図１２は、本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材がスラブと柱とが接合される部位に適用される例を説明するための図面である。

図１１及び図１２を参照すると、上述したような本発明の好ましい実施例によるせん断補強材１０は、鉄筋コンクリート構造物のスラブと柱とが接合される部位に設置されるか、梁、柱、壁、基礎などの無補強またはスターラップ（ｓｔｉｒｒｕｐ）補強部分に代替物として設置され、せん断破壊に対する抵抗力を増大させる。

図１１を参照して、本発明の好ましい実施例によるせん断補強材１０がコンクリート構造物（スラブ）に使用される方法をみると、先ず、スラブを施工するために鋳型を施工するが、図１１でスラブ型作業のための細部的な事項は通常の技術者も認知しているので省略し、最終的な下部鋳型板材の設置された状態のみを示した。

次に、下部主筋５と配力筋５’とを設置するが、この時、鉄筋のコンクリート被覆の厚さＬ２（図３参照、以下同一；スラブの場合、通常、被覆の厚さＬ２は２ｃｍ程度以上を確保しなければならない）を確保するために、通常、スペーサー７０’（ｓｐａｃｅｒ）を鉄筋下部に所定間隔で取り付ける。勿論、本発明によるせん断補強材１０は、前述した通り、専用スペーサー７０を設置してコンクリート被覆の厚さが直ぐ設定されて作業が便利になるようにする。

そして、図１１ａ及び１１ｂに示すように、本発明の好ましい実施例によるせん断補強材１０を下部鉄筋上に設置する。この時、本発明の好ましい実施例によるせん断補強材１０は、下弦材２６が鉄筋に設けられることができるので、鉄筋との干渉もなく、コンクリート被覆の厚さ規定も容易に守りつつ施工することができる。

次に、上部主筋４と配力筋４’とを設置するが、この時、上部鉄筋は、前段階で設置されたせん断補強材１０の上弦材２４上に設ければ、自然と上部鉄筋の配筋高さと一致するので、作業者は、上側鉄筋のコンクリート被覆の厚さＬ１（図３参照）を確保するための他の作業をする必要がない。

このように本発明によるせん断補強材１０を使用して行われる施工方法は、従来技術によるせん断補強材に比べて施工性が非常に優れており、配筋が正確であるので、施工品質が向上される。即ち、本発明によるせん断補強材１０は、鋳型上に下部鉄筋（主筋、配力筋：スペーサー取り付けを含む）を先に施工することができるようにするが、従来技術によるせん断補強材（図１ｂに示すせん断スタッド）は、鋳型上にせん断補強材を先に配置しなければならず、下部鉄筋（主筋及び配力筋）を配置するが、この時、せん断補強材を倒したり位置が変わることのないように注意して配筋しなければならないという不都合がある。また、このような従来技術によるせん断補強材は、下部鉄筋の配筋位置が本発明によるせん断補強材１０より上側（図２ｂに図面参照番号５、即ち、せん断補強材の下側厚さだけ）に配筋されるので、後で養生された構造物の歪み性能が本発明によるせん断補強材１０を使用した時より弱くなる短所がある。また、従来技術によるせん断補強材を利用した方式では、上部鉄筋（主筋、配力筋）の配筋高さを確認することができないので、上部鉄筋を配筋するための別途のスペーサーを設置しなければならないが、本発明によるせん断補強材１０は、それ自体がこのような機能まで同時に含んでいるので、施工が便利であり、迅速かつ正確な配筋品質が確保される。

図１２を参照すると、スラブと柱とが接合される部位に対するせん断補強材の配置は、柱を貫通しないので、柱鉄筋との干渉が起こらない。また、前述したように、スラブの鉄筋とも干渉現象が発生せず、かつ、本発明によるせん断補強材１０は、スラブ鉄筋に対してスペーサーの役割を兼ねるので、施工がさらに便利である。

このように本発明の好ましい実施例によるせん断補強材１０は、配筋される上下部鉄筋を被覆厚さを確保した最外角に配置しつつせん断補強することができるようにして、鉄筋の最外角配置によって鉄筋コンクリート構造物の歪み耐力を最大に確保することができるようにする。そして、地震などの横荷重が作用する時に引張部と圧縮部が変わる応力の反転現象が発生しても、本発明の好ましい実施例によるせん断補強材１０は、構成要素の上下対称性によって同一のせん断補強性機能を常に維持するので、せん断補強性能が非常に安定している。

図１３〜図１５は、本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材の鉄筋先組立てのための例を説明するための図面である。この時、図１３は、数個のせん断補強材１０を結合してなる柱の鉄筋先組立ての例を示し、図１４は、鋳型が共に結合される梁の鉄筋先組立ての例を示す。そして、図１５は、ワイヤと引き締めねじとを共に利用した鉄筋先組立ての例を示す。

図１３〜図１５を参照すると、本発明の好ましい実施例によるせん断補強材１０は、トラスの特徴によって補強材自体の歪み剛性が非常に大きく、鉄筋と結束した状態でより優れた歪み剛性を有するので、数個のせん断補強材を柱または梁の形態で結合させて鉄筋先組立を可能にする。従って、既存の在来式の鉄筋先組立てで使用されるスターラップの代わりに、本発明によるせん断補強材１０を使用して株鉄筋を共に先組立てて、新しい鉄筋先組立て工法として活用することができる。

上述したような本発明の好ましい実施例による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を前記の説明及び図面によって示したが、これは、例えて説明したことに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な変化及び変更が可能であるということをこの分野の通常の技術者はよく理解できるであろう。

本発明は、鉄筋コンクリート構造物に設置され、せん断破壊に対する抵抗力を増大させるようにするための鉄筋コンクリート構造物のせん断補強材において、
上弦材２４及び下弦材２６を有し、前記上弦材２４と下弦材２６とを接続させる連結材２１を有するトラス２０と、
前記トラス２０の上側で前記トラス２０の上弦材２４と固定されるように接続される上部アンカーヘッド３４と、
前記トラス２０の下側で前記トラス２０の下弦材２６と固定されるように接続される下部アンカーヘッド４４とを含むことを特徴とする上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材を発明の実施のための一形態とする。

そして、前記連結材２１は、前記上弦材２４と結合される節点３１と前記下弦材２６と結合される節点４１とが垂直に形成されるようにする垂直材２２と、前記上弦材２４と結合される節点３１と前記下弦材２６と結合される節点４１とがずれるように形成されるようにする傾斜材２３との少なくともいずれか一つからなることを特徴とし、
また、前記トラス２０の連結材２１は、前記上弦材２４の上側に所定距離だけ突出されるように延長される上部スペーサー３２と、前記下弦材２６の下側に所定距離だけ突出されるように延長される下部スペーサー４２とを有し、
前記上部アンカーヘッド３４は、前記上部スペーサー３２に結合されることで前記上弦材２４から所定距離離隔して設置され、
前記下部アンカーヘッド４４は、前記下部スペーサー４２に結合されることで前記下弦材２６から所定距離離隔して設置されることを特徴とし、
また、前記上部アンカーヘッド３４は、下側が前記上弦材２４に固定され、上側が前記上部アンカーヘッド３４に固定される上部スペーサー３２によって、前記上弦材２４から所定距離離隔して設置され、
前記下部アンカーヘッド４４は、上側が前記下弦材２６に固定され、下側が前記下部アンカーヘッド４４に固定される下部スペーサー４２によって、前記下弦材２６から所定距離離隔して設置され、
また、前記上部スペーサー３２は、前記上弦材２４と連結材２１とが結合される節点３１に固定され、
前記下部スペーサー４２は、前記下弦材２６と連結材２１とが結合される節点４１に固定され、
また、前記上部アンカーヘッド３４の水平断面積は、前記上部スペーサー３２の水平断面積より７〜１４倍の大きさを有するように形成され、
前記下部アンカーヘッド４４の水平断面積は、前記下部スペーサー４２の水平断面積より７〜１４倍の大きさを有するように形成されることを特徴とする。

このような本発明による上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材は、鉄筋コンクリート構造物の基礎底盤、スラブ、壁体、及びスラブと柱とが接合される部位に設置されてせん断破壊に対する抵抗力を増大させるようにするために、本発明の好ましい実施例で提案した多様な形態の適用例を単独または複合的に適用することができる。

Claims (6)

1. 鉄筋コンクリート構造物に設置され、せん断破壊に対する抵抗力を増大させるようにするための鉄筋コンクリート構造物のせん断補強材において、
   上弦材（２４）及び下弦材（２６）を有し、前記上弦材（２４）と下弦材（２６）とを接続させる連結材（２１）を有するトラス（２０）と、
   前記トラス（２０）の上側で前記トラス（２０）の上弦材（２４）と固定されるように接続される上部アンカーヘッド（３４）と、
   前記トラス（２０）の下側で前記トラス（２０）の下弦材（２６）と固定されるように接続される下部アンカーヘッド（４４）と、
   を含むことを特徴とする上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材。
2. 前記連結材（２１）は、前記上弦材（２４）と結合される節点（３１）と前記下弦材（２６）と結合される節点（４１）とが垂直に形成されるようにする垂直材（２２）と、前記上弦材（２４）と結合される節点（３１）と前記下弦材（２６）と結合される節点（４１）とがずれるように形成されるようにする傾斜材（２３）との少なくともいずれか一つからなることを特徴とする請求項１に記載の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材。
3. 前記トラス（２０）の連結材（２１）は、前記上弦材（２４）の上側に所定距離だけ突出されるように延長される上部スペーサー（３２）と、
   前記下弦材（２６）の下側に所定距離だけ突出されるように延長される下部スペーサー（４２）とを有し、
   前記上部アンカーヘッド（３４）は、前記上部スペーサー（３２）に結合されることで前記上弦材（２４）から所定距離離隔して設置され、
   前記下部アンカーヘッド（４４）は、前記下部スペーサー（４２）に結合されることで前記下弦材（２６）から所定距離離隔して設置されることを特徴とする請求項２に記載の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材。
4. 前記上部アンカーヘッド（３４）は、下側が前記上弦材（２４）に固定され、上側が前記上部アンカーヘッド（３４）に固定される上部スペーサー（３２）によって、前記上弦材（２４）から所定距離離隔して設置され、
   前記下部アンカーヘッド（４４）は、上側が前記下弦材（２６）に固定され、下側が前記下部アンカーヘッド（４４）に固定される下部スペーサー（４２）によって、前記下弦材（２６）から所定距離離隔して設置されることを特徴とする請求項２に記載の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材。
5. 前記上部スペーサー（３２）は、前記上弦材（２４）と連結材（２１）とが結合される節点（３１）に固定され、
   前記下部スペーサー（４２）は、前記下弦材（２６）と連結材（２１）とが結合される節点（４１）に固定されることを特徴とする請求項４に記載の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材。
6. 前記上部アンカーヘッド（３４）の水平断面積は、前記上部スペーサー（３２）の水平断面積より７〜１４倍の大きさを有するように形成され、
   前記下部アンカーヘッド（４４）の水平断面積は、前記下部スペーサー（４２）の水平断面積より７〜１４倍の大きさを有するように形成されることを特徴とする請求項３乃至５の中のいずれか１項に記載の上下それぞれ二重アンカレッジ機能を有するトラス型せん断補強材。

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