고전단 링 앵커를 이용한 콘크리트 증타보강공법(HRA 공법) 개발건설신기술818호

[김근태]

공시기관: 국토교통과학기술진흥원

최근 (주)삼우아이티, 청원화학(주), (주)동양구조이앤알, 대우조선해양건설(주), 인천대학교산학협력단은 고전단 링 앵커를 이용한 콘크리트 증타보강공법(HRA 공법)을 공동 개발했다. 이 기술은 기존 콘크리트에 앵커로드 삽입홀과 소켓링 삽입홀을 천공하고 소켓링과 앵커로드를 설치한 후 신설 콘크리트를 타설하는 공법으로, 수평전단력에 대한 저항성능을 증대시키고, 앵커 수량을 절감하여 공사비와 공기를 단축할 수 있는 장점이 있다.

기술적 특징

출처/국토교통과학기술진흥원 -구성 및 작동원리

출처/국토교통과학기술진흥원 -시공절차

• 고전단 링 앵커: 이 기술은 앵커로드와 고강도 소켓링의 일체화된 구성으로 전단 내력과 강성이 증가되어 앵커 설치 개수 감소, 공기 단축 및 비용 절감뿐만 아니라 앵커 로드의 매입 깊이를 감소시켜 기존 구조체의 내부 철근과의 간섭을 최소화하여 시공성을 크게 향상시킬 수 있다.
• 시공 편의성과 정밀도 향상: 자체 개량한 전용 코어 드릴 장비를 사용하여 시공 편의성, 정밀도 향상, 천공 시간 단축이 가능하다.
• 설계 법정립: 설계 법이 정립되어 있어 안정적인 시공이 가능하다.

활용 실적 및 전망

• 활용 실적: 이 기술은 기존 노후 구조물 보강, 구조물의 내진 보강, 용도변경/증축에 따른 구조 보강 및 리모델링 구조보강 등에 활용 가능하며, 철근콘크리트 골조 내부 또는 외부에 신설 콘크리트로 강재 프레임을 설치하는 보강 시스템 및 제진 장치를 기존 구조물에 설치하는 보강 시스템 등에도 활용될 수 있다.
• 향후 전망: 노후화된 콘크리트의 보수보강, 기존 구조물의 용도변경이나 수직 증축에 따른 하중 경로 증설, 내진 보강을 위한 구조 부재 증설 보강 등의 필요에 따라 리모델링 및 구조보강 시장이 확대되고 있는 실정이다. 이에 따라 HRA 공법은 기존 공법 대비 앵커 설치 수량을 절감할 수 있으며, 이에 따라 공사 기간을 단축할 수 있다. 또한 중요 구조물에 적용되는 고가의 유럽산 앵커를 대체할 수 있으므로 경제적으로 매우 중요도가 높은 공법이라 판단된다.

기술적·경제적 파급효과

• 기술적 파급효과: 이 기술은 철근 콘크리트 구조물을 보강하는 방법으로 주로 후 설치 앵커를 이용하여 새로운 보강 부재를 연결하는 기존 후 설치 앵커의 앵커볼트 시공의 단점을 보완하여, 앵커 로드와 고강도 소켓링의 일체화된 구성으로 전단 내력과 강성이 증가되어 앵커 설치 개수 감소, 공기 단축 및 비용 절감뿐만 아니라 앵커 로드의 매입 깊이를 감소시켜 기존 구조체의 내부 철근과의 간섭을 최소화하여 시공성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 보수보강공법 시장에서 기존의 앵커 볼트의 한계로 개발이 어려웠던 다양한 보강 재료의 개발을 유도할 수 있으며, 특히 향후 리모델링과 구조보강 활성화를 대비한 전문 인력을 양성하고 보강공사 비용 절감을 통해 건설 산업의 선진화에 기여하여 건설 기술의 고도화를 추구할 수 있을 것으로 기대된다.
• 경제적 파급효과: 이 기술은 기존 앵커에 비해 전단 저항 성능이 크게 향상된 고전단 링 앵커를 이용하여 앵커 수량을 절감함으로써 기존 노후 구조물 보강, 구조물의 내진 보강, 용도변경/증축에 따른 구조 보강 및 리모델링에 효율적으로 활용 가능하며, 철근 콘크리트 골조 내부 또는 외부에 신설 콘크리트로 강재 프레임을 설치하는 보강 시스템 및 제진 장치를 기존 구조물에 설치하는 보강 시스템 등에도 활용될 수 있다. 또한, 설계 단가가 기존 기술 대비 약 30.5% 저렴하여 공사비 절감의 효과가 있으며, 고전단 링 앵커는 일부가 보강을 필요로 하는 기존 건축물에 매립되고 나머지 부분은 증설되는 콘크리트에 매립되어 신, 구 콘크리트에 완전히 매립되는 부재로서 강재가 외부로 노출되어 부식되거나 내구성이 저하되지 않으며, 반영구적인 구조물로서 추가적인 유지 관리 비용 등이 발생하지 않는다.

환경적 이점

• 환경부하 저감: 노후된 기존 철근 콘크리트 구조물을 폐기하지 않고 고전단 링 앵커를 사용해 콘크리트를 증타하여 보강하는 공법으로 기존 구조물에 새 생명을 불어 넣어 구조물의 장수명을 이끌어낼 수 있어 CO2 발생량을 최소화하는 환경부하 저감 효과를 기대할 수 있다.

이 기술은 기존 기술 대비 시공성, 경제성, 안정성 등 여러 면에서 우수한 성능을 보여주고 있으며, 건설 산업의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.