KR100462311B1 - 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조및 그 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량 및 건축물등과 같은 콘크리트 구조물의 노후화로 인한 설계하중의 내하력 부족량과 사하중 및 활하중에 의한 휨응력을 인장철근과 보강판이 분담할 수 있도록 솟음을 두어 거더, 보 및 슬래브를 보강함으로써, 사하중의 보강으로 활하중에 대한 저항능력을 극대화시키도록 한 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 보와; 상기 보의 상부에 일체로 설치된 슬래브로 구성되는 구조물에 있어서, 상기 보의 외측면을 보강판으로 감쌈과 동시에 고정 설치하는 단계; 상기 보강판의 양측면 내측에 각각 강재빔을 고정 설치하는 단계; 상기 일측의 강재빔과 타측의 강재빔간을 가로질러 길이방향으로 강재빔에 밀착시킴과 동시에 슬래브 하면에 견고히 밀착되도록 보강재를 고정 설치하는 단계; 상기 강재빔과 보강재를 연결판으로 서로 연결 고정하는 단계; 상기 강재빔의 하부와 보강판의 측면에 브라켓을 고정 설치하는 단계를 순차적으로 시행하여 구조물의 내하력을 증대시키도록 시공함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법은 모든 종류의 교량에서 사용하고 있는 각종 거더 및 슬래브에 대하여 내하력 및 보수보강을 실시하는데 사용한다.

Description

강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법{The structure load-carrying capacity improvement method of construction using steel beam and bracket, and its equipment}

본 발명은 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법에 관한 것으로, 특히 구조물의 보강하고자 하는 부분에 따라 솟음량을 갖도록 설정하여 구조물의 중간부에 보강판을 구조물의 측면에 접촉시킴과 동시에 보를 감싼 형태로 보를 보강하고, 상기 보강판의 양단부가 수평으로 펴지도록 양단부를 가압하여 밀어올린 후 철근 콘크리트 브라켓으로 고정시켜 보와 보강판을 결속시켜 구조물의 내하력을 증진시키도록 한 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법에 관한 것이다.

현실적으로 각종 건축물의 파손 및 붕괴 등의 대형사고가 발생하지 않도록 유지관리에 많은 신경을 쓰고 있지만 이러한 노후된 교량 및 건축물들을 빠른 시간에 현실에 맞는 상태로 신축하기에는 시간과 비용의 손실이 너무나 많아 불가능한 실정이므로 상기 노후화된 교량과 건축물들을 보다 빠르고 단기간에 저렴한 비용으로 보수 보강하여 이용할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 노후된 교량 및 건축물의 파손원인을 여러 방면으로 분석하여 현실정에 맞는 보수보강 방법을 연구하던 중 신축해야 할 상황에 이르게 된 교량과 건축물을 단기간에 저렴한 비용으로 확실한 보수보강 효과를 얻기 위하여 발명하게 되었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 교량과 건축물의 노후화로 인한 설계하중의 내하력 부족량과 사하중 및 활하중에 의한 휨응력을 인장철근과 보강판이 분담할 수 있도록 솟음을 두어 보와 슬래브를 보강함으로써, 사하중의 보강으로 활하중에 대한 저항능력을 극대화시키도록 한 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진

보강구조를 도시한 정면도,

도 2는 도 1의 A부분 확대 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 강재빔과 철재브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진

보강구조를 도시한 측면도,

도 4는 본 발명의 강재빔과 철근콘크리트 브라켓을 이용한 구조물 내하력증진 보강 구조를 교량에 설치한 측면도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 보 20 : 슬래브

30 : 보강판 32 : 양날개

34 : 요부 40 : 강재빔

50 : 보강재 60 : 연결판

62 : 볼트공 70a : 철재브라켓70b : 철근콘크리트브라켓

72 : 수직재 74 : 수평재

76 : 경사재 80 : 고무판

90 : 교량 91 : 교좌장치

92 : 교각 및 교대 93: 추가거더 및 슬래브

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조는 보와; 상기 보의 상부에 일체로 설치된 슬래브로 구성되는 구조물에 있어서, 상기 보의 외측면을 감싸도록 설치된 보강판과; 상기 보강판의 양측면 내측에 각각 설치됨과 동시에 슬래브의 하면에 밀착 설치된 한 쌍의 강재빔과; 상기 일측의 강재빔과 타측의 강재빔간을 가로질러 길이방향으로 강재빔과 밀착되게 설치됨과 동시에 슬래브 하면에 밀착 설치된 보강재와; 상기 강재빔과 보강재를 연결시킴과 동시에 그 내측면에 볼트공이 형성된 연결판과; 상기 강재빔의 하부에 배치됨과 동시에 보강판의 측면에 고정 설치된 브라켓으로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법은 보와; 상기 보의 상부에 일체로 설치된 슬래브로 구성되는 구조물에 있어서, 상기 보의 외측면을 보강판으로 감쌈과 동시에 고정 설치하는 단계; 상기 보강판의 양측면 내측에 각각 강재빔을 고정 설치하는 단계; 상기 일측의 강재빔과 타측의 강재빔간을 가로질러 길이방향으로 강재빔에 밀착시킴과 동시에 슬래브 하면에 견고히 밀착되도록 보강재를 고정 설치하는 단계; 상기 강재빔과 보강재를 연결판으로 서로 연결 고정하는 단계; 상기 강재빔의 하부와 보강판의 측면에 브라켓을 고정 설치하는 단계를 순차적으로 시행하여 구조물의 내하력을 증대시키도록 시공함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조를 도시한 정면도이며,도 2는 도 1의 A부분 확대 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조를 도시한 측면도이며, 도 4는 본 발명의 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강 구조를 교량에 설치한 측면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한구조물 내하력 증진 보강구조는 보(10)와; 상기 보(10)의 상부에 일체로 설치된 슬래브(20)로 구성되는 구조물에 있어서, 상기 보(10)의 외측면을 감싸도록 설치된 보강판(30)과; 상기 보강판(30)의 양측면 내측에 각각 설치됨과 동시에 슬래브(20)의 하면에 밀착 설치된 한 쌍의 강재빔(40)과; 상기 일측의 강재빔(40)과 타측의 강재빔(40)간을 가로질러 길이방향으로 강재빔(40)과 밀착되게 설치됨과 동시에 슬래브(20) 하면에 밀착 설치된 보강재(50)와; 상기 강재빔(40)과 보강재(50)를 연결시킴과 동시에 그 내측면에 볼트공(62)이 형성된 연결판(60)과; 상기 강재빔(40)의 하부에 배치됨과 동시에 보강판(30)의 측면에 고정 설치된 브라켓(70)으로 구성된다.

여기서, 상기 보강판(30)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 덮혀지는 보(10)의 단면 형상과 동일한 단면형상으로 형성되되, 철판을 구부려서 절곡 형성되며, 양측면에 수평하게 형성된 양날개(32)와 상기 양날개(32)의 가운데가 하향으로 우묵하게 들어감과 동시에 사각형상으로 절곡 형성된 요부(34)를 갖도록 구성된다.

또한, 상기 슬래브(20)와 보강재(50)간에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고무판(80)이 개재되어, 완충역할을 수행한다.

한편, 상기 브라켓(70)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 보강판(30)의 측면에 부착되는 수직재(72)와 상기 수직재(72)의 상면으로 수평하게 설치되는 수평재(74)와 상기 수직재(72)와 수평재(74)의 단부를 따라 일정한 기울기를 갖도록 설치된 경사재(76)가 일체로 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조는 보강판(30), 강재빔(40), 보강재(50), 연결판(60) 및 브라켓(70)이 유기적으로 결합되어 이루어진 구조이다.

여기서, 상기 보강판(30)은 보(10)를 감싸는 철판으로서, 보(10)의 단면형상에 따라 동일한 단면형상으로 이루어지되, 양측면에 수평하게 형성된 양날개(32)와 상기 양날개(32)의 가운데가 하향으로 우묵하게 들어감과 동시에 사각형상으로 절곡 형성된 요부(34)를 갖도록 형성된다.

이와 같이 상기 보강판(30)을 보(10)에 설치하는 보(10)의 외측부분을 보강판(30)의 요부(34)로 일단을 감싸 안아서, 보(10)를 보강하여 솟음량을 갖도록 설정하기 위함이며, 이를 위해 상기 보강판(30)의 단면형상에 따라 보(10)의 외측을 보강판(30)의 요부(34)가 감쌈과 동시에 상기 보강판(30)을 고정하기 위해 보(10)의 측면에 위치된 슬래브(20)에 보강판(30)의 양날개(32)를 볼트체결로 보강판(30)을 슬래브(20)에 긴밀하게 고정 체결한다.

또한, 상기 강재빔(40)은 일반적인 H빔을 사용하되, 이 강재빔(40)이 펴지도록 한 상태로 하여 상기 강재빔(40)의 양단부를 가압하여 밀어올려 보강판(30)의 양날개(32)에 용접으로 고정 설치하며, 이는 교량 및 건축물의 노후로 인한 설계하중의 내하력 부족량을 강재빔(40)이 분담할 수 있도록 솟음을 두어 보(10)와 슬래브(20)간을 보강하여 구조물의 내하력을 증진시키기 위함이다.

그리고, 상기 보강재(50)는 PC빔(precast concrete beam)으로서 슬래브(20)의 하면과 밀착됨과 동시에 일측의 강재빔(40)과 타측의 강재빔(40)간을 가로질러길이방향으로 설치된다.

이와 같이 상기 보강재(50)를 설치하는 이유는 노후된 구조물의 내하력을 증진시키는 보강방법으로 사하중 및 활하중에 의한 휨응력을 보강재(50)의 인장철근에서 부담하게 하여 사하중에 대한 보강으로 활하중의 저항능력을 극대화시키도록 하기 위함이다.

또한, 상기 연결판(60)은 상기 강재빔(40)과 보강재(50)와를 연결시키기 위해 설치되는 바, 상기 연결판(60)은 사각형상의 평활판으로 그 내측면에 소정의 갯수의 볼트공(62)이 천공 형성되어 있으며, 이 볼트공(62)에 강재빔(40)과 보강재(50)에 걸쳐 놓고 볼트로 체결하면 강재빔(40)과 보강재(50)를 서로 일체로 연결된다.

한편, 상기 브라켓(70)은 상부에 설치되는 강재빔(40)을 지지하기 위해 설치되는 바, 상기 브라켓(70)은 수직재(72)와 수평재(74) 및 경사재(76)가 일체로 형성되며, 필요에 따라 상기 브라켓(70)은 철재나 철근콘크리트 및 탄소 섬유등과 같은 비철금속 재료로 이루어진 것을 사용할 수 있으며, 어느 한가지의 특정 재료에 한정을 두지는 않음을 밝혀두는 바이다.

상기 브라켓(70)중 상기 경사재(76)의 재료에 철근 콘크리트 재료를 사용하되 그외의 브라켓을 이루는 구성은 강재등의 재료를 사용할 수도 있으며, 이와 반대로 재료를 선택하여 사용할 수도 있다.

또한, 도 4와 같이 교량에도 본 발명의 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강 구조를 이용하여 교각 및 교대(92)의 측면에 설치하면서 거더 및슬래브(93)의 하면에 설치하여 유압잭과 같은 상승장치를 이용하여 거더 및 슬래브(93)에 압축력을 도입하여 교량의 내하력을 보강하여 교량(90)의 내구연한 연장 및 교량의 강도를 보강토록하여 교량의 안전도를 확보하도록 한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법은 보(10)와; 상기 보(10)의 상부에 일체로 설치된 슬래브(20)로 구성되는 구조물에 있어서, 상기 보(10)의 외측면을 보강판(30)으로 감쌈과 동시에 고정 설치하는 단계; 상기 보강판(30)의 양측면 내측에 각각 강재빔(40)을 고정 설치하는 단계; 상기 일측의 강재빔(40)과 타측의 강재빔(40)간을 가로질러 길이방향으로 강재빔(40)에 밀착시킴과 동시에 슬래브(20) 하면에 견고히 밀착되도록 보강재(50)를 고정 설치하는 단계; 상기 강재빔(40)과 보강재(50)를 연결판(60)으로 서로 연결 고정하는 단계; 상기 강재빔(40)의 하부와 보강판(30)의 측면에 브라켓(70)을 고정 설치하는 단계를 순차적으로 시행하여 구조물의 내하력을 증대시키도록 시공한다.

상기 보강공법은 교량(90)에도 적용할 수 있으며, 교량(90) 구조물에 적용시 상기 보(10)에 해당하는 거더 및 슬래브(93)의 외측면을 보강판(30)으로 감싼 다음에 상기의 전 단계를 실시하는 보강공법으로 실시하여 교량의 거더 및 슬래브(93)에 내하력을 보강하도록 한다.

여기서, 상기 보강판(30) 설치단계는 구조물의 보강대상 부분인 보(10)에 철판을 설치하되, 상기 철판의 양단부를 가압하여 양날개(32)와 요부(34)가 형성된보강판(30)으로 보(10)를 감싸 안은 형태로 설치한다.

또한, 상기 강재빔(40) 설치단계는 강재빔(40)이 펴지도록 양단부를 가압하여 밀어올림과 동시에 보강판(30)의 양날개(32)에 밀착 설치한다.

그리고, 상기 강재빔(40) 설치후 보강재(50) 설치전에 슬래브(20) 하면에 고무판(80)을 설치하는 단계를 추가한다.

최종적으로 상기 브라켓(70) 설치 단계후 강재빔(40)과 브라켓(70)에 걸쳐 거푸집을 설치하고, 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생하는 단계를 추가하여 시공한다.

즉, 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법은 구조물의 보강하고자 하는 부분에 따라 솟음량을 갖도록 설정하여 보강하고자 하는 구조물의 보(10)의 중간부에 보강판(30)을 보(10)의 외측면에 접촉시키고 양날개(32)와 요부(34)를 갖도록 철판을 절곡하여 보(10)를 감싸 안은 형태로 보강판(30)으로 보(10)를 보강한 후, 상기 보강판(30)에 강재빔(40)이 펴지도록 양단부를 가압하여 밀어올린 후 철근콘크리트 브라켓(70)으로 고정시키는 공법이다.

따라서, 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법은 보(10)와 보강판(30)을 결속시켜 구조물의 내하력을 증진시키는 구조 및 공법으로서 사하중과 활하중에 의한 구조물의 휨응력을 인장철근과 보강판(30)이 분담하도록 하여 사하중과 활하중에 대한 저항능력을 향상시키는 작용효과가 있으며, 노후화된 건축물을 간단한 방법으로 시공하여 내하력을 증대시킴으로써 건축물의 사용수명을 안전하게 장기적으로 연장시켜 사용할 수 있는 작용효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법은 사하중과 활하중에 의한 구조물의 휨응력을 인장철근과 보강판이 분담하도록 하여 사하중에 대한 보강으로 활하중의 저항능력이 향상되는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 따른 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조 및 그 공법은 노후화된 건축물과 교량에 대하여 간단한 방법으로 시공하여 내하력을 증대시킬 뿐만 아니라 건축물 및 교량의 사용수명을 안전하게 장기간 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (11)

1. 보와; 상기 보의 상부에 일체로 설치된 슬래브로 구성되는 구조물에 있어서,

   상기 보의 외측면을 감싸도록 설치된 보강판과; 상기 보강판의 양측면 내측에 각각 설치됨과 동시에 슬래브의 하면에 밀착 설치된 한 쌍의 강재빔과; 상기 일측의 강재빔과 타측의 강재빔간을 가로질러 길이방향으로 강재빔과 밀착되게 설치됨과 동시에 슬래브 하면에 밀착 설치된 보강재와; 상기 강재빔과 보강재를 연결시킴과 동시에 그 내측면에 볼트공이 형성된 연결판과; 상기 강재빔의 하부에 배치됨과 동시에 보강판의 측면에 고정 설치된 브라켓으로 구성됨을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보강판은 덮혀지는 보의 단면 형상과 동일한 단면형상으로 형성됨을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 보강판은 철판을 구부려서 절곡 형성되되, 양측면에 수평하게 형성된 양날개와 상기 양날개의 가운데가 하향으로 우묵하게 들어감과 동시에 사각형상으로 절곡 형성된 요부를 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 슬래브와 보강재간에는 고무판이 개재됨을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 브라켓은 보강판의 측면에 부착되는 수직재와 상기 수직재의 상면으로 수평하게 설치되는 수평재와 상기 수직재와 수평재의 단부를 따라 일정한 기울기를 갖도록 설치된 경사재가 일체로 구성됨을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강구조.
6. 보와; 상기 보의 상부에 일체로 설치된 슬래브로 구성되는 구조물에 있어서,

   상기 보의 외측면을 보강판으로 감쌈과 동시에 고정 설치하는 단계; 상기 보강판의 양측면 내측에 각각 강재빔을 고정 설치하는 단계; 상기 일측의 강재빔과 타측의 강재빔간을 가로질러 길이방향으로 강재빔에 밀착시킴과 동시에 슬래브 하면에 견고히 밀착되도록 보강재를 고정 설치하는 단계; 상기 강재빔과 보강재를 연결판으로 서로 연결 고정하는 단계; 상기 강재빔의 하부와 보강판의 측면에 브라켓을 고정 설치하는 단계를 순차적으로 시행하여 구조물의 내하력을 증대시키도록 시공함을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법.
7. 교량의 이루고 있는 거더 및 슬래브와; 상기 거더 및 슬래브의 상부에 일체로 설치된 교량 구조물에 있어서,

   상기 거더 및 슬래브의 외측면을 보강판으로 감쌈과 동시에 고정 설치하는 단계; 상기 보강판의 양측면 내측에 각각 강재빔을 고정 설치하는 단계; 상기 일측의 강재빔과 타측의 강재빔간을 가로질러 길이방향으로 강재빔에 밀착시킴과 동시에 교량 구조물의 슬래브 하면에 견고히 밀착되도록 보강재를 고정 설치하는 단계; 상기 강재빔과 보강재를 연결판으로 서로 연결 고정하는 단계; 상기 강재빔의 하부와 보강판의 측면에 브라켓을 고정 설치하는 단계를 순차적으로 시행하여 구조물의 내하력을 증대시키도록 시공함을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,

   상기 보강판 설치단계는 구조물의 보강대상 부분인 보 또는 거더 및 슬래브에 철판을 설치하되, 상기 철판의 양단부를 가압하여 양날개와 요부가 형성된 보강판으로 감싸 안은 형태로 설치함을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법.
9. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,

   상기 강재빔 설치단계는 강재빔이 펴지도록 양단부를 가압하여 밀어올림과동시에 보강판의 양날개에 밀착 설치함을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법.
10. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,

    상기 강재빔 설치후 보강재 설치전에 슬래브 하면에 고무판을 설치하는 단계를 추가함을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법.
11. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,

    상기 브라켓 설치 단계후 강재빔과 브라켓에 걸쳐 거푸집을 설치하고, 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생하는 단계를 추가함을 특징으로 하는 강재빔과 브라켓을 이용한 구조물 내하력 증진 보강공법.