KR100457398B1 - 콘볼트를 활용한 철근콘크리트 구조체 보강방법 - Google Patents

Abstract

철근콘크리트 구조물을 강선(19)으로 보강하기 위해 강선(19)의 정착단을 주로 볼트로 부착한다. 그러나 재래식 정착단은 두께가 두껍고 철근콘크리트 구조에 부착하는 볼트머리와 너트가 돌출되기 때문에 이를 감추기 위한 마감 두께도 증가시켜야 한다.

본 특허는 대구경 볼트의 볼트머리(12)와 와셔(13,13')가 강선(19) 정착단의 기능을 겸하도록 제작한 콘볼트(1)를 활용하여 구조물을 보강하여 보강 부재가 차지하는 공간을 최소화하고, 사용성과 미관 및 경제성을 도모함을 목적으로 한다.

Description

콘볼트를 활용한 철근콘크리트 구조체 보강방법{Reinforcing Method of Reinforcement Concrete Structure Applying Cone Bolts}

내하력이 부족한 철근콘크리트 구조물을 강선(19)으로 보강하기 위하여는 강선(19)의 정착단을 구조 부재에 부착하는 수단으로 셋앵커(33)나 볼트를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 재래식 정착단은 두께가 두꺼울 뿐만 아니라 그것을 철근콘크리트 구조에 부착하는 볼트머리와 너트가 돌출되기 때문에 이를 감추기 위한 마감 두께도 증가시켜야 하는 부작용을 감수하여야 한다.본 발명은 대구경 볼트의 볼트머리(12)와 와셔(13,13')가 강선(19) 정착단의 기능을 겸하도록 제작한 콘볼트(1)를 활용하여 구조물을 보강함으로 보강 부재가 차지하는 공간을 최소화하고, 사용성과 미관 및 경제성을 도모함을 목적으로 한다.도 1, 3에서 콘볼트(1)는 볼트축부(11) 지름을 50mm 이상으로 하고, 두께가 40mm인 4각형(강판 또는 주강으로 제작) 볼트머리(12)와 볼트구멍(25)이 있는 와셔(13)에 볼트축부(11)과 직각 방향으로 여러 개의 기다란 강선구멍(16)을 뚫고 강선구멍(16) 한쪽 끝에는 쐐기구멍(17)을 조성하고, 경우에 따라서는 와셔(13)의 강선구멍(16) 양단에 쐐기구멍(17)을 마련하여 한쪽은 강선각도 보정구멍(17a)으로 활용한다.도 4, 5에서 콘볼트(1)를 플래트슬래브 등 슬래브(21) 보강에 활용할 때는 강선(19)을 기둥(24) 주열대와 대각선으로 배열하여 슬래브(21)의 하중이 기둥(24)으로 직접 전달되도록 하는 것이 오히려 합리적이다. 슬래브(21)에 뚫은 볼트구멍(25)에 볼트축부(11)를 꽂아 와셔(13)를 끼우고 너트(14)를 채운 후 볼트머리(12)에 조성된 강선구멍(16)에 강선(19)을 끼우고 쐐기구멍(17)에 쐐기(18)를 꽂아 유압잭으로 당겨주면 이들은 슬래브(21) 단부 상단 철근의 보강 역할을 하게 된다.또한 슬래브(21) 하부에서는 와셔(13)에 조성된 강선구멍(16)에 강선(19)을 끼우고 같은 방법으로 당겨주면 슬래브(21) 중앙 하단 철근을 보강하는 구실을 하게 된다. 이 때 슬래브(21) 하단에 여유 공간이 있으면 강선(19)과 슬래브(21) 사이에 안장쇠(4)를 끼워서 보강 효과를 증진시킬 수 있다. 강선각도보정구멍(17a)은 강선(19)이 강선구멍(16) 끝에서 구부러질 때 상처가 나는 것을 방지하는 역할을 한다.도 6, 7, 8, 9는 콘볼트(1)를 보(22) 보강에 활용하는 것으로 콘볼트(1)를 보(22)의 바로 옆 슬래브(21)에 배열하여 보(22) 상단에서는 슬래브(21) 보강과 같은 요령으로 강선(19)을 긴장하는데 강선(19)이 통과하는 길목에 기둥(24)이 가로막고 있으면 기둥 측면에서 겹쳐지는 것을 방지하기 위하여 강선누름접시(3)를 활용한다.볼트축부(11)의 길이를 보(22) 높이에 맞춰 제작한 2개의 콘볼트(1) 하단에 동시 끼울 수 있도록 일체로 제작된 와셔(13)에는 여러개의 강선구멍(16)이 뚫려 있어서 이에 강선(19)을 끼우고 유압잭으로 긴장하면 보(22) 중앙 하단 철근의 부족분을 보충하게 된다. 이 때 강선(19)의 긴장력으로 인하여 와셔(13')가 보(22) 하단면을 따라 미끄러지는 것은 콘볼트(1)의 긴장력으로 인한 마찰력과, 에폭시수지(필요에 따라 보 하단면과 와셔가 만나는 면에 주입함)의 점착력 및 와셔저지대(5)와 평와셔저지대(6)의 지지력으로 구속된다.

강선(19)을 이용하여 기존 철콘 구조물을 보강하는 것은 탄소섬유나 철판을 부착하는 방법 또는 H형강 등 철골 부재를 추가하는 것보다 우수한 공법이기는 하나, 강선(19) 정착단의 크기가 크면 부담스럽고 또한 이를 구조물에 부착하는 수단으로 사용하는 볼트나 셋앵커(33)가 차지하는 공간도 무시할 수 없는 실정이다. 또한 볼트나 셋앵커(33)를 위한 구멍을 뚫는 드릴비트는 콘크리트와 철근을 구분 없이 뚫는 것이 있기는 하나 값이 비쌀 뿐만 아니라 천공시 소음이 심하고 내구성이 부족하여 실용화 할 수 없는 것이 홈이다. 따라서 오히려 소수의 대구경 볼트를 사용하는 것이 합리적이나, 그러나 이는 차지하는 공간이 더 크므로 불편하다. 따라서 이들 단점을 보완하기 위하여 정착단과 대구경 볼트를 한데 묶어 기능을 겸할 수 있는 새로운 개념의 콘볼트(1)가 본 발명의 핵심이다.

콘볼트(1)의 생산 단가와 코어보링의 시공 단가가 높으므로 가급적 사용 수량을 줄이는 것이 필수적이며, 이를 위하여 하나의 콘볼트(1)를 구조체의 상하단휨모멘트 보강에 동시 사용하도록 한 것이 또한 본 발명의 핵심 기술이다.

도 1은 콘볼트(1)의 사시도이다.도 2는 콘볼트(1)를 슬래브(21)에 정착한 종단면도이다.도 3은 콘볼트(1)를 슬래브(21)에 정착한 횡단면도이다.도 4는 콘볼트(1)를 활용하여 플래트슬래브를 보강한 평면도이다.도 5는 콘볼트(1)를 활용하여 플래트슬래브를 보강한 단면도이다.도 6은 콘볼트(1)를 활용하여 보(22)를 보강한 단면도이다.도 7은 콘볼트(1)를 활용하여 보(22)를 보강한 상향 평면도이다.도 8은 콘볼트(1)를 활용하여 보(22)를 보강한 평면도이다.도 9는 콘볼트(1)를 활용하여 보(22)를 보강한 단면도이다.도 10은 와셔저지대(5)의 부착도이다.도 11은 강선누름접시(3)의 부착도이다.＜도면의 부호에 대한 간단한 설명＞1 : 콘볼트2 : 철근콘크리트 골조3 : 강선누름접시4 : 안장쇠5 : 와셔저지대6 : 평와셔저지대11 : 볼트축부12 : 볼트머리13, 13' : 와셔14 : 너트15 : 수나사16 : 강선구멍17 : 쐐기구멍17a : 강선각도 보정구멍18 : 쐐기19 : 강선21 : 슬래브22 : 보23 : 지판24 : 기둥25 : 볼트구멍31 : 날개32 : 밑둥33 : 셋앵커34 : 지지블럭

도 1에서 콘볼트(1)는 대구경볼트의 볼트머리(12)를 원형 대신 4각형으로 제작하여 볼트축부(11)와 직각 방향으로 기다랗게 관통하는 강선구멍(16)을 뚫고 한쪽 끝에 쐐기구멍(17)을 마련한 것이다. 또한 와셔(13, 13')도 일반 볼트의 원형와셔와는 달리 4각형으로 만들어 강선구멍(16)을 뚫고 한쪽 끝에 쐐기구멍(17)을 마련한 것이다. 또한 보강 효과를 증진시키기 위해 강선(19)과 슬래브(21), 또는 구조부재 사이에 안장쇠(4)를 끼워넣을 경우에는 강선(19)이 강선구멍(16)을 통과하는 끝에서 각도가 변하므로 날카로운 강선구멍(16)의 끝단이 강선(19)을 손상시킬 수 있으므로 이를 방지하기 위한 것이 강선각도 보정구멍(17a)이며 그 형상은 쐐기구멍(17)과 동일하다.기둥(24) 폭은 일반적으로 보(22) 폭보다 넓다. 그러므로 도 8과 같이 콘볼트(1)의 볼트축부(11)를 보(22) 옆에 꽂고 강선(19)을 배열, 긴장하면 기둥(24) 구석에서 4가닥의 강선(19)이 같은 위치에서 겹치게 된다. 따라서 이를 정리하기 위해 사용한 것이 강선누름접시(3)이다. 밑둥(32)은 강선(19)들이 일정 간격을 유지하게 하는 것이고 날개(31)는 강선(19)들이 상방향으로 벗어남을 방지하는 수단이다. 셋앵커(33)는 강선누름접시(3)를 구조부재에 정착하는 수단이다.도 10에서 와셔저지대(5)는 보(22) 하단에서 강선(19)을 긴장할 때 와셔(13')가 서로 가까워지려고 미끄러지는 것을 방지하는 것으로 지지블럭(34)은 볼트축부(11)와 와셔(13')에 동시 밀착될 수 있게 제작한다. 와셔저지대(5)가 콘볼트(1)와 각도를 이루는 것은 와셔(13)의 미끄러짐을 효과적으로 방지하기 위한 것이다. 그것만으로 부족할 경우에는 보(22) 하부에 밀착시키는 평와셔저지대(6)를 추가할 수도 있다.

기존 건물을 구조 보강하는 경우 가장 문제가 되는 것은 보강으로 인하여 사용상 지장을 주거나, 미관을 해치는 것이다. 또한 보강 공사는 대부분 구조물을 사용하면서 시행하여야 하므로 소음, 먼지가 적을수록 좋고 사용 자재가 가볍고 크지 않은 것이 바람직하다. 본 발명에서 제시하는 안은 위 사항들을 모두 만족하며 더구나 보강공사비도 기존 다른 방법보다 저렴한 것이 장점인 것을 효과로 들 수 있다.

Claims (7)

1. 슬래브(21) 휨모멘트 변곡점 위치에 관통 부착한 콘볼트(1) ;

   상기 콘볼트(1) 상하에 위치한 볼트머리(12)와 와셔(13, 13')에 배치된 강선(19)으로 구성되고 ;

   상기 강선(19)을 긴장시켜 상하 휨모멘트를 동시 보강하여 슬래브를 보강하는 것을 특징으로 하는 콘볼트를 활용한 철근콘크리트 구조체 보강방법
2. 제1항에 있어서 플래트슬래브나 플래트플레이트 구조체의 경우 슬래브(21) 휨모멘트 변곡점 위치에 관통 부착한 콘볼트(1) ;

   상기 콘볼트(1)와 슬래브(21) 중간에 설치된 안장쇠(4) ;

   상기 콘볼트(1)는 상부의 볼트머리(12)와 하부의 와셔(13), 와셔 내부 강선구멍(16)에 설치된 강선(19)으로 구성되고 ;

   상기 강선(19)을 슬래브(21) 주열대와 대각선 방향으로 배열하여 긴장시키는 것을 특징으로 하는 콘볼트를 활용한 철근콘크리트 구조체 보강방법
3. 제1항에 있어서 보 구조체의 경우 슬래브(21) 휨모멘트 변곡점 위치에 관통 부착한 콘볼트(1) ;

   상기 콘볼트(1)는 상부의 볼트머리(12)와 하부의 와셔(13), 와셔 내부 강선구멍(16)에 설치된 강선(19)과 기둥 주변의 보 단부에 설치된 강선으로 구성되고 ;

   상기 강선은 벌어짐을 방지하는 강선누름접시(3)와 와셔 벌어짐을 방지하는 와셔저지대(5), 평와셔저지대(6)로 구성하며 ;

   상기 와셔저지대(5)는 볼트축부(11)와 와셔(13')의 적정한 각도로 배열된 지지블럭(34)과 지지블럭을 보(22)에 고정하는 셋앵커(33)로 구성된 것을 특징으로 하는 콘볼트를 활용한 철근콘크리트 구조체 보강방법
4. 제1항에 있어서, 대구경볼트의 4각형으로 제작된 볼트머리(12)와 와셔(13, 13'), 볼트축부(11)로 구성된 콘볼트(1) ;

   상기 볼트축부(11)와 볼트머리(12)와 와셔(13, 13')를 연결하고 ;

   상기 볼트머리(12)와 와셔(13, 13')는 길이방향으로 여러 개의 강선구멍으로 구성하고 ;

   상기 와셔(13, 13')는 강선구멍(16) 한 쪽 끝의 쇄기구멍(17)과 반대쪽의 강선각도 보정구멍(17a) 으로 구성된 것을 특징으로 하는 콘볼트를 활용한 철근콘크리트 구조체 보강방법
5. 제3항에 있어서, 강선누름접시(3)는 원형으로 형성된 강판의 중앙에 뚫린 볼트구멍(25) ;

   상기 볼트구멍(25) 주변에 강선(19)들이 일정 간격을 유지하게 하는 밑둥(32) ;

   상기 밑둥(32) 주변에 강선(19)들의 이탈을 방지하는 날개(31)가 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 콘볼트를 활용한 철근콘크리트 구조체 보강방법
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