KR100641062B1 - 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강 시스템 및그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기둥구조물과 같은 콘크리트 구조물을 횡방향으로 와이어로프로 구속함으로서 구조물의 내하력을 보강하되, 작업이 간편하고 횡보강효과가 뛰어난 구조물 보강시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 피보강구조물의 표면에 길이방향으로 다수 연장 설치된 내력보강재, 상기 내력보강재의 표면에 직접 마찰력에 의하여 접하여 기둥을 구속하되, 아이볼트 및 아이볼트연결구를 포함한 단부구속재에 의하여 단부가 구속된 와이어로프를 포함한다.

기둥보강, 와이어로프

Description

내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강 시스템 및 그 방법{STRUCTURE REINFORCING SYSTEM AND THE METHOD USING REINFORCING MEMBER AND WIREROPE}

도 1a 및 도 1b는 종래의 기둥보강방법을 도시한 것이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 내력보강재를 피보강구조물(기둥)에 설치한 상태를 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 와이어로프를 아이볼트와 아이볼트연결구에 연결시킨 예들을 도시한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강 시스템을 피보강구조물(기둥)에 설치한 상태 및 피복층이 형성된 피보강구조물(기둥)을 단면도로 도시한 것이다.

도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 도 4a의 구조물 보강시스템을 기둥에 설치한 다양한 상태를 사시도로 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:기둥 200:내력보강재

210:절곡부재 220:판형부재

300:단부구속재 310:아이볼트

320:아이볼트연결구 400:와이어로프

500:고정구 600:압접부재

700:피복층

본 발명은 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 기둥구조물과 같은 콘크리트 구조물을 횡방향으로 와이어로프로 구속함으로서 구조물의 내하력을 보강하는 구조물보강 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

종래의 기둥구조물 보강장치를 도시한 것이 도 1a 및 도 1b이다.

상기 보강장치는 먼저, ㄱ자형 앵글(10)을 기둥(60) 네 모서리에 상,하 길이방향으로 설치하고, 상기 앵글(10)에 연결볼트(20) 또는 PC 강선(30)이 기둥 주위로 감싸질 수 있도록 정착단(40) 및 미끄럼단(50)을 다수 설치하여, 상기 연결볼트(20) 또는 PC 강선(30)을 조여주거나 긴장,정착시킴으로서 결국 기둥(60)의 내하력을 증진시키도록 구성된다.

이로서, 단순히 기둥단면을 증가시키는 철판을 기둥표면에 에폭시와 같은 접착제로 부착시키거나 철판을 앵커볼트로 기둥에 설치하는 종래의 공법과 비교하여, 시공성이 우수하며 재긴장이 가능하면서도 조립식으로 설치가 가능하다는 장점이 있었다.

하지만, 상기 보강장치는 기둥의 모서리에만 설치된 앵글(10)에 연결볼트(20) 또는 PC 강선(30)에 의한 구속력이 집중됨에 따라 구속력 전달과정에 있어 자칫 기둥 모서리부분의 파손되는 경우 보강효과를 기대할 수 없다는 문제점이 있었으며,

정착단 및 미끄럼단을 무게가 많이 나가는 주물로 각각 제작하여야 하기 때문에 보강해야할 기둥 높이가 커지면 커질수록 상,하로 소정의 간격을 두고 설치한다 할지라도 많은 양의 정착단 및 미끄럼단이 설치될 경우 시공성 및 경제성이 다소 떨어질 수 있다는 문제점이 있었다.

이에 보다 시공성이 뛰어나며, 효율적인 기둥구조물 등의 보강 방법에 대한 기술개발의 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 것으로서,

본 발명의 목적은 구조물 보강에 있어서 보강자재로서 무게 및 구조를 단순화, 최소화함으로서 작업이 간단하면서도, 시공성이 뛰어나며, 특히 축방향력을 받는 구조물을 보다 효과적으로 횡방향 구속할 수 있어 경제적인 구조물 보강시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물의 횡방향 구속에 있어 구조물의 연성능력 및 에너지 흡수능력을 증대시킴으로서 보다 효율적인 내진보강이 가능한 구조물 보강시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 기술적과제를 달성하기 위하여,

첫째, 피보강구조물을 횡방향으로 구속시킴에 있어서, 와이어로프에 의한 구속력 전달 매개체로서 내력보강재 및 와이어로프를 이용하였다.

상기 내력보강재는 와이어로프에 의한 구속력을 피보강구조물에 전달하기 위하여 피보강구조물에 접하도록 설치되는 것으로서 보다 큰 면적으로 피보강구조물에 접하도록 피보강구조물 표면에 다수 설치하되 그 길이방향으로 연속하여 설치되도록 하였으며, 가공이 보다 용이한 형태로 제작함으로서 그 취급 및 설치가 보다 더 용이하도록 하였다.

와이어로프는 PC 강선(또는 PS 강선)과는 달리 매우 얇고 중량이 가벼우면서도 연결볼트 및 PC 강선보다 훨씬 큰 인장응력을 가질 수 있기 때문에 작업자가 유압잭을 이용하지 않고서도 간단하게 토오크렌치를 이용하여 내력보강재를 감싸, 긴장력을 도입하면서 설치될 수 있도록 하여, 종래와 같이 정착단 및 미끄럼단 같이 중량이 크면서 고가인 부속자재(정착단, 미끄럼단) 없이도 용이하게 내력보강재에 고정, 설치될 수 있도록 하였다.

둘째, 상기 와이어로프를 피보강구조물에 설치한 다수의 내력보강재를 직접 감싸면서 설치되도록 함으로서 구속력이 보다 효과적으로 피보강구조물에 전달되도록 하였다. 이로서 본 발명의 내력보강재가 단순히 구속력을 전달하기 위한 부재가 아닌 피보강구조물의 내력철근 역할을 하게되어 작용하중에 의한 응력을 흡수할 수 있도록 하였다.

셋째, 와이어로프를 이용함에 있어서, 와이어로프의 양 단부를 보다 용이하 게 결속시키기 위하여, 아이볼트 및 아이볼트연결구를 이용하여 간단하게 와이어로프의 설치작업이 가능하도록 하였다.

넷째, 상기 아이볼트 및 아이볼트연결구에 와이어로프의 단부가 구속될 수 있는 최적의 단부구속재를 제공하였다.

상기 단부구속재는 와이어로프의 일 단부가 아이볼트 및 아이볼트연결구의 관통공을 U자형으로 삽입되도록 하고, 겹침부를 압접부재를 이용하여 확실하게 구속시켜 와이어로프에 긴장력을 도입시킬 때, 와이어로프의 단부가 아이볼트로부터 풀려지는 현상을 방지할 수 있도록 하였다.

이하, 본 발명에 따른 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강 시스템 및 그 방법을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 내력보강재를 기둥에 설치한 상태를 도시한 것이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 와이어로프에 아이볼트 및 아이볼트연결구의 연결상태를 도시한 것이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 구조물 보강시스템을 기둥에 설치한 상태를 사시도 및 단면도로 도시한 것이며, 도 5a 내지 도 5d는 도 4a의 구조물 보강시스템을 기둥에 설치한 여러 상태를 사시도로 도시한 것이다.

본 발명의 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강 시스템은 피보강 구조물(100)과의 접촉면적이 커지도록 적어도 피보강구조물의 표면에 길이방향으로 다수 연장 설치되며 피보강구조물에 접하도록 설치된 판형부재를 포함한 내력보강재(200);

상기 내력보강재(200)의 표면에 직접 마찰력에 의하여 접하여 고정되며, 긴장력에 의하여 내력보강재(200)를 감싸면서 양 단부가 아이볼트(310) 및 아이볼트연결구(320)를 포함한 단부구속재(300)에 의하여 서로 고정됨으로서 피보강구조물을 구속시키는 와이어로프(400);를 포함하여 구성된다.

피보강구조물(100)의 경우, 본 발명에서는 축력을 받는 사각단면의 철근콘크리트 기둥구조물(이하 “기둥”이라 한다.)을 대상으로 설명하겠으나, 철골이 내부에 삽입된 철근콘크리트 기둥구조물, 단순 철골기둥구조물, 단순콘크리트 기둥구조물, 조적된 기둥구조물 등 재료, 형상 및 원형, 다각형 등 단면형태에 대한 달리 제한은 없다고 할 것이며, 휨 모멘트를 받은 빔, 거더 등과 같은 콘크리트 구조물 등에도 확장 적용 가능하다.

내력보강재(200)는 도 2a 및 도 2b와 같이 절곡부재(210) 및 판형부재(220)를 포함하며, 기둥의 표면에 그 길이방향으로 연장되어 설치된다. 단지 연장설치에 있어 다른 구조물 또는 구조부재가 연결됨에 따른 장애 및 보강부위의 제한적 설치가 필요한 경우는 서로 단속되어 연장되어 설치될 수 도 있다.

이러한 내력보강재(200)는 기둥(100)의 표면에 설치하며 기둥과의 접촉면적을 증대시킴으로서 후술되는 와이어로프에 의한 구속력이 보다 효과적으로 기둥에 전달될 수 있도록 하는 역할을 한다.

이는 내력보강재(200)에 후술되는 와이어로프(400)가 직접 접하여 설치되어 기둥과 접하는 내력보강재의 설치개수가 늘어나면 늘어날수록 와이어로프에 의한 긴장력이 기둥에 보다 효과적으로 전달될 수 있는 기술적 효과를 발현시키게 되며, 이로서 본 발명의 와이어로프에 의한 긴장력이 효과적으로 기둥에 전달될 수 있게 된다.

상기 절곡부재(210)는 기둥이 사각단면일 경우 네 모서리에 설치될 수 있도록, 강판을 ㄱ 자형으로 가공하여 제작할 수 있다. 이러한 절곡부재(210)는 기둥의 네 모서리에 접하여 기둥의 길이방향으로 기둥 상부로부터 하부까지 연장되어 설치되며, 바람직하게는 절곡판재의 상, 하부를 기둥에 고정구(500)를 이용하여 고정시킬 수 있다.

이때 기둥 모서리부에 임시적으로 판형부재가 고정될 수 있도록 에폭시와 같은 접착제를 절곡부재와 기둥 모서리에 국부적으로 사용할 수 있다.

이러한 고정구(500)로서 앵커볼트를 이용할 수 있으며, 이러한 고정구는 절곡부재(210)를 기둥(100)에 고정시키는 역할을 할 수 있도록 절곡부재에 관통공을 형성시키고, 앵커볼트가 관통공을 관통하여 기둥에 고정되어 절곡부재를 기둥에 고정 설치될 수 있도록 한다.

절곡부재(210) 사이에는 기둥 표면에 추가로 설치되는 것이 판형부재(220)이다.

이러한 판형부재(220)로서 도 2a 및 도 2b에는 T형 판형부재(220)가 소개되어 있다.

상기 T형 판형부재(220)는 절곡부재(210)와 같이 수평부재(221)가 기둥의 길이방향으로 그 표면에 접하여 설치되고, 돌출된 수직부재(222)가 바깥쪽으로 돌출되도록 설치되며, 한개의 강재를 T자형으로 구부려 제작할 수 있도록 함이 바람직하다.

역시 기둥 표면에 임시적으로 판형부재(220)가 밀착될 수 있도록 에폭시와 같은 접착제를 판형부재와 기둥 표면 사이에 국부적으로 사용할 수 있다.

이때 상기 절곡부재(210) 및 판형부재의 수직부재(222)에 도 3a 및 도 4a와 같이 후술되는 와이어로프(400)가 접하도록 설치되며, 마찰력에 의하여 와이어로프는 수직부재(222)에 다른 수단 없이도 용이하게 절곡부재(210) 및 판형부재(210)를 감싸도록 설치할 수 있다.

이때 판형부재의 수직부재는 절곡부재의 최종 설치위치보다 다소 더 돌출되도록 하여 감싸 설치되는 와이어로프가 절곡부재 사이에 전체적으로 포물선 또는 경사진 형태로 감싸질 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 내력보강재(200)를 감싸면서 기둥(100)에 조임력을 가해주는 수단이 와이어로프(400)이며, 이러한 와이어로프는 매우 가는 소선을 꼬아 제작한 것으로서 개략 직경이 5mm 내외이며, 중량이 매우 가볍기 때문에 작업자가 운반, 설치하기가 매우 용이하다는 장점이 있었으며, 종래의 PC 강선 또는 앵커볼트보다 오히려 인장응력이 월등히 높아 기둥의 보강에 있어 매우 유리한 구조적 장점이 발현된다.

또한 표면은 소선이 꼬아져 형성되기 때문에 절곡부재(210) 또는 판형부재(220)의 표면에 발생하는 마착력만에 의하여도 긴장력이 가해질 때, 절곡부재 또는 판형부재에 슬립현상이 발생하지 않기 때문에 안정적인 조임력을 횡방향으로 기둥에 가할 수 있게 되어 기둥이 구속되도록 한다. 결국 본 발명은 이러한 기술적 효과를 위해 본 발명에 있어 와이어로프를 기둥보강재로서 사용한다고 할 것이며, 이러한 슬립현상의 방지는 와이어로프를 기둥에 스파이럴 형태로 감을 수 있게 되는 중요한 기술적 효과를 가능하게 하는 요인이 된다.

이로서 수평상태 또는 스파이럴 형태로 와이어로프(400)를 설치할 경우 기둥에 축방향 하중이 작용하게 되면, 기둥(100)이 와이어로프(400)에 구속되어 발생하는 응력을 와어로로프가 부담하게 되는데, 이러한 와이어로프는 양 단부가 구속되어 있으므로 항복되어 파손되기 전까지는 발생하는 응력에 대한 저항으로 더 더욱 절곡부재 및 판형부재로 구성된 내력보강재(200)를 기둥(100)에 압착시키려는 작용을 하게 된다.

이에 절곡부재(210) 및 판형부재(220)가 기둥에 더더욱 압착됨으로서 기둥 내부에 매설된 내력철근의 역할을 할 수 있게 됨으로서, 기둥을 보다 효과적으로 구속하는 역할을 하면서도, 외부하중에 의한 에너지 흡수능력이 오히려 커지게 됨을 실험에 의하여 알 수 있었으며, 이러한 절곡부재 및 판형부재는 기둥의 연성능력을 증진시킬 뿐만 아니라 기둥의 내진성능을 증진 시킬 수 있음을 알 수 있었다.

도 2b는 특히 원형기둥에 있어 본 발명의 내력보강재(200)가 설치된 경우를 도시한 것이다.

이러한 원형기둥에는 굳이 도 2a와 같이 절곡부재를 사용할 필요는 없고, 판형부재(220)만 설치할 수 있는데, 수평부재(221)가 반원형 판형태로 기둥의 길이방 향으로 그 표면에 접하여 설치되도록 하고, 돌출된 수직부재(222)가 바깥쪽으로 돌출되도록 설치된다. 상기 돌출된 수직부재(222)를 와이어로프(400)가 감싸 설치될 수 있도록 한다.

바람직하게는 와이어로프(400)와 절곡부재(210)의 접하는 부위는 미도시하였지만 파여진 형태의 둔부처리부를 둠으로서 절곡부재에 의하여 와이어로프에 국부적인 응력집중이 발생하지 않도록 함이 바람직하며, T형 판형부재(220)의 경우 와이어로프 수용홈(223)을 더 형성시켜 안정적인 와이어로프의 설치가 가능하도록 한다.

와이어로프가 절곡부재 및 판형부재를 조여줄 수 있도록 그 양 단부를 후술되는 아이볼트 및 아이볼트연결구에 연결되도록 하되, 풀리지 않도록 구속시키는 작용을 하는 것이 본 발명의 단부구속재(300)이다.

상기 단부구속재(300)는 와이어로프의 일단부가 관통하여 U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 단부가 구속되는 관통공이 형성된 머리부 및 볼트부를 포함하는 아이볼트(310); 및 상기 볼트부에 일 관통공이 삽입되어 너트에 의하여 구속되며, 타 관통공에 와이어로프의 타단부가 관통되어 U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 단부가 구속된 아이볼트연결구(320);를 포함하여 구성된다.

도 3a 및 도 3b는 아이볼트(310) 및 아이볼트연결구(320)와 와이어로프(400)의 연결상태도이다.

아이볼트(310)는 원형 링형태의 머리부(311)와 볼트부(312)를 포함하여 제작된다.

상기 머리부(311)에는 와이어로프(400)의 일단부가 U자형으로 꾀어져 와이어로프의 일단부와 와이어로프가 겹칩부(A)를 형성시키게 된다.

이러한 겹침부(A)를 구속시켜줌으로서 와이어로프(400)가 아이볼트(310)로부터 연결되도록 하는 것인데, 이러한 구속기능을 가지는 수단으로서 본 발명은 압접부재(600)를 이용하게 된다.

이러한 압접부재를 사용하게 된 이유는 다음과 같다.

즉, 와이어로프(500)에 의한 조임력이 점차적으로 커질 경우 기둥 또는 와이어로프가 작용하중에 의한 응력에 충분히 저항할 수 있는 여지가 있음에도 불구하고, 와이어로프와 아이볼트와의 연결이 풀어지는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상은 기둥 보강의 효과를 제대로 발휘 될 수 없게 되므로 이를 어떤 방식으로든 방지할 필요가 있게 되는데,

이에 본 발명에서는 상기 겹침부(A)를 감싸면서 휴대용 압착기에 의하여 압착되어 와이어로프의 연장된 일단부를 와이어로프에 압접시킴으로서 이러한 현상을 방지할 수 있도록 하였다.

이러한 압접부재는 연성이 뛰어난 재료(알루미늄, 구리 등)를 사용하여 압착기에 의하여 와이어로프에 압접부재가 압착될 때, 압접부재의 내접면을 파고들면서 와이어로프와 압접부재의 마찰력에 의하여 보다 견고한 구속능력이 발현되도록 하였다.

이로서 압접부재(600)는 와이어로프가 관통하는 양 구멍이 형성된 절편으로 제작하고 와이어로프의 일단부가 상기 일 구멍을 관통하여 U자형으로 아이볼트의 머리부를 경유하여, 다시 타 구멍을 관통하여 연장되도록 한 상태에서 압접기로 압접부재를 압착시킴으로서 간단하게 와이어로프의 일단부가 아이볼트에 연결되도록 할 수 있다.

와이어로프의 일단부가 연결된 아이볼트의 볼트부에는 아이볼트연결구(320)가 연결된다.

상기 아이볼트연결구(320)는 상기 볼트부(312)가 삽입될 수 있는 일 관통공(321)이 형성되며, 와이어로프의 타단부가 U자형으로 역시 연결될 수 있는 타 관통공(322)이 형성된 강재편으로 제작할 수 있다.

도 3a 및 도 3b에는 상기 관통공들(321,322)이 형성된 타원형 강재편이 소개되어 있으나 이러한 형상은 얼마든지 변경될 수 있다.

아이볼트(310)의 볼트부(311)는 타원형 강재편에 형성된 일 관통공(321)에 삽입되어 볼트부에 체결시킨 너트에 의하여 아이볼트로부터 빠져나가지 않도록 구속되도록 한다.

와이어로프(310)의 타 단부는 타원형 강재편의 타 관통공(322)에 연결되는데, 역시 U자형으로 타 관통공에 꾀어져 와이어로프의 타단부와 와이어로프의 또 다른 겹칩부(B)가 서로 접하도록 한다.

이러한 겹침부(B)를 구속시켜줌으로서 와이어로프(400)가 타원형 강재편인 아이볼트연결구(320)에 연결되며, 이러한 구속기능을 가지는 수단으로서 본 발명은 압접부재(600)가 역시 이용된다.

도 3b는 와이어로프의 양 단부를 서로 구속시켜 줌에 있어서, 아이볼트를 이 용하되, 아이볼트연결구의 변형 예를 사용하는 경우를 도시한 것이다.

즉, 도 3a와 같이 아이볼트연결구로서 타원형 강재편을 사용해도 되지만, 도 3b와 같이 와이어로프의 볼트부(312)가 삽입된 후, 너트(330)에 의하여 고정되도록 하는 수직지지재(323)와 상기 너트(330)가 조여짐에 따라 와이어로프의 타단부가 긴장될 수 있도록 수직지지재(323)와 직각으로 용접에 의하여 고정 형성시킨 수평지지재(324)를 포함하는 아이볼트연결구(320)를 이용할 수도 있다.

이로서 도 3a의 아이볼트연결구보다 보다 안정적으로 와이어로프를 너트로 조여 긴장시킬 수 있게 된다.

도 4a는 아이볼트(310) 및 도 3b의 아이볼트연결구(320)에 의하여 와이어로프(400)의 양 단부가 구속된 상태에서 내력보강재(200)에 설치된 상태를 도시한 것으로서 수평상태로 와이어로프를 기둥(100)에 감아 설치하는 경우이다.

이는 내력보강재(200)를 먼저 기둥(100)에 설치한 후, 아이볼트(310)에 연결된 와이어로프의 타 단부가 기둥(100)을 감싸도록 하고, 상기 와이어로프의 타 단부에 연결된 아이볼트연결구(320)의 일 관통공을 아이볼트(310)의 볼트부(312)에 삽입되도록 함으로서 가능하게되며,

볼트부(312)에 체결시킨 너트(330)를 점차적으로 조여줌으로서 와이어로프의 조임력이 내력보강재(200)를 통해 기둥(100)으로 전달되도록 하는 것이다.

즉, 아이볼트연결구(320)가 기둥(100)의 한면에 지지되도록 한 상태에서, 상기 아이볼트연결구(320)에 삽입된 아이볼트의 돌출된 체결부에 너트(330)를 체결하면서 점차적으로 너트를 조여주게 되면, 와이어로프에도 점차적으로 긴장력이 발생 하게 되고, 다수의 와이어로프에 의한 긴장력은 기둥에 내력보강재를 통하여 효과적으로 전달되게 된다.

이러한 와이어로프는 기둥의 길이방향으로 소정의 간격을 두고 다수를 설치할 수 있으며, 기둥의 직경, 길이에 따라 그 간격 및 와이어로프의 설치수량을 정하면된다.

나아가, 도 4b와 같이 아이볼트(310)와 아이볼트연결구(320)에 의하여 기둥(100)에 설치된 와이어로프(400)가 매설될 수 있도록 모르타르와 같은 피복재를 기둥(100)에 더 형성시킴으로서 일종의 피복층(700)을 기둥(100)에 더 형성시킬 수 있다.

이러한 피복층(700)은 와이어로프 등이 기둥 표면에 설치됨으로 인하여 기둥의 외관이 복잡하게 형성되는 것을 미려하게 해주는 역할을 할뿐만 아니라, 외부에 노출된 와이어로프 등의 부식 등과 같은 내구성 저하를 방지할 수 있게 된다.

도 5a는 위에서 살펴본 수직지지재(323)와 직각으로 형성된 수평지지재(324)를 포함하는 아이볼트연결구(320)를 사용함에 있어서, T형 판형부재(220) 및 절곡부재(210) 사이에 위치시킨 경우로서 도 4a의 경우에는 기둥 모서리부에 아이볼트연결구(320)를 설치하였기 때문에 아이볼트연결구(320)가 최종 전단파괴 형태를 보일 수 있으므로, 아이볼트연결구가 최종 인장파괴가 될 수 있도록 특히 그 설치 위치를 T형 판형부재(220) 및 절곡부재(210) 사이에 위치시킨 경우라 할 수 있다.

도 5b는 도 5a의 아이볼트연결구(320)가 와이어로프마다 각각 독립적으로 다수 설치된 경우를 도시한 것이다. 즉, 아이볼트연결구(320)의 수평지지부재(324)를 일체화 시키지 않고 독립적으로 설치한 경우를 도시한 것이다.

도 5c는 특히 와이어로프(400)의 장점을 살린 설치형태라 할 수 있다. 즉, 와이어로프는 직경이 작기 때문에 아이볼트연결구(320)에 여러가닥을 함께 설치할 수 있다. 이에 이러한 특징을 살려 와이어로프의 한가닥(410)은 수평방향으로 기둥을 감싸 아이볼트(300a)에 연결될 수 있도록 하고, 다른 한가닥(420)은 기둥을 감싸되 바로 아래 위치한 아이볼트(300b)에 연결될 수 있도록 하는 것이다.

이로서, 기둥에 설치된 와이어로프(410,420)들은 전체적으로 스파이럴형태로 연속적으로 설치될 수 있어 일종의 나선철근과 같은 효과를 가질 수 있어 기둥구속효과에 있어 매우 효율적인 설치방식을 따를 수 있다는 중요한 기술적효과를 가지게 된다.

도 5d는 도 5c와 같은 와이어로프(400)의 설치형태를 스파이럴형태로 하면서, 도 5b와 같이 아이볼트연결구(320)가 와이어로프마다 각각 독립적으로 다수 설치된 경우를 도시한 것이다.

본 발명의 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강 방법은

기둥구조물을 포함한 피보강구조물의 표면 또는 상기 표면에 파여진 홈에 피보강구조물의 길이방향으로 절곡부재(210) 및 판형부재(220)를 포함한 내력보강재(200) 다수를 연장 설치하는 단계(s1);

와이어로프의 일단부가 관통하여 U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 단부가 구속되는 관통공이 형성된 머리부(311) 및 볼트부(312)를 포함하는 아이볼트(310); 및 상기 볼트부(312)에 일 관통공이 삽입되어 너트(330)에 의하여 구속되며, 타 관 통공에 와이어로프의 타단부가 관통되어 U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 단부가 구속된 아이볼트연결구(320)를 이용하여 와이어로프(400)를 내력보강재(200) 표면에 감싸도록 설치하되, 상기 너트(330)를 조여줌으로서 피보강구조물을 횡방향으로 구속하는 단계(s2);를 포함하여 구성된다.

상기 s1 단계는 내력보강재(200)를 기둥(100)에 설치하는 단계라 할 수 있다.

상기 내력보강재(200)는 강판 등을 이용하여 제작하기 때문에 소정의 두께를 가지게 된다. 이러한 두께는 기둥의 표면으로 돌출될 수 있으므로 이러한 돌출부를 형성시키기 않음과 동시에 기둥 내면으로 매설되는 경우 내력보강재가 기둥의 내력철근과 같은 기능을 충분히 확보할 수 있으므로 내력보강재를 기둥 표면에 형성시킨 홈을 통해 기둥에 매설시키는 방식으로 설치할 수 있으며, 후술되는 바와 같이 피복층(700)을 형성시킬 때 피복층의 두께를 최소화시킬 수 있다는 장점이 있다.

이러한 내력보강재(200)는 도 2a 및 도 2b와 같이 사각기둥 또는 원형기둥의 경우에는 ㄱ 자형 절곡부재, T 형 판형부재를 이용하여 설치되도록 할 수 있다.

이때 각 절곡부재, 판형부재의 상,하 양 단부를 기둥에 앵커볼트와 같은 고정구(500)로 고정시킬 수 있으며, 절곡부재 및 판형부재를 서로 연결시킬 수 있는 연결재를 추가로 더 설치할 수도 있다.

또한 판형부재 및 절곡부재의 초기 고정을 위하여 국부적으로 기둥에 에폭시와 같은 접찹제를 사용할 수 있다.

상기 s2 단계는 내력보강재(100)에 아이볼트(310) 및 아이볼트연결구(320)를 이용하여 와이어로프(4000)를 기둥(100)을 감싸도록 설치하여, 조여줌으로서 횡방향으로 기둥을 구속시키는 단계이다.

이에 먼저, 와이어로프(400)의 일단부를 도 3a, 도 3b와 같이 아이볼트(310)에 압접부재(600)를 이용하여 연결하고, 타단부를 와이어로프연결구(320)의 타 관통공에 역시 압접부재(600)를 이용하여 연결시키게 된다.

다음으로는 와이어로프(400)의 타단부를 와이어로프연결구(320)와 함께, 기둥(100)을 감싸도록 설치하되, 와이어로프연결구의 일 관통공을 아이볼트(310)의 볼트부(312)에 삽입되도록 한다.

나아가, 와이어로프 여러가닥을 아이볼트 또는 아이볼트연결구(320)에 여러가닥을 함께 설치하여 도 5c 및 도 5d와 같이 와이어로프의 한가닥(410)은 수평방향으로 기둥을 감싸 아이볼트(300a)에 연결될 수 있도록 하고, 다른 한가닥(420)은 기둥을 감싸되 바로 아래 위치한 아이볼트(300b)에 연결될 수 있도록 함으로서 와이어로프를 기둥에 스파이럴(나선형) 형태로 설치함으로서 나선형철근의 효과를 가질 수 있도록 할 수 있다.

다음으로는 상기 볼트부에 너트(330)를 체결시킴과 더불어 토오크렌치를 이용하여 일정한 긴장력으로 와이어로프가 긴장되도록 너트를 계속 조여주게 된다.

이러한 너트 조임작업을 기둥(100)에 도 3a, 도 4a와 같이 다수 설치된 와이어로프에 적용함으로서 기둥에 횡방향 구속력을 효과적으로 도입할 수 있게 된다.

최종 구속력이 가해진 상태에서, 도 4b와 같이 와이어로프, 아이볼트, 아이볼트연결구가 매설될 수 있도록 모르타르 등을 이용하여 일정한 두께로 기둥의 표 면을 피복시켜 피복층(700)이 기둥(100)에 형성되도록 한다.

본 발명의 기둥보강시스템 및 방법에 의하여, 작업자는 별다른 숙련된 기술없이도 용이하게 와이어로프 등을 이용하여 기둥보강작업을 할 수 있게되며, 구조물의 내력철근과 같은 동일한 기능을 하는 내력보강재 및 와이어로프에 의하여 연성능력, 내진성능 및 내진성능이 보강된 기둥은 보다 효과적으로 외력에 저항할 수 있도록 할 수 있고, 아이볼트 및 아이볼트연결구와 와이어로프가 차지하는 공간이 적어 피복층을 형성시키더라도 피복두께를 최소화시킬 수 있으며, 피복층에 의하여 외관이 매우 깔끔하게 마무리될 수 있다.

또한 고가의 자재가 아닌 가공 및 제작이 용이하면서도 가벼운 부자재(T형, 반원형, ㄱ자형 판형, 절곡부재 등)를 제작하여 시공이 가능하므로 시공성이 매우 뛰어나고, 기둥의 보강효과에 따른 내력보강재 및 와이어로프의 제원을 미리 세팅시키는 경우, 보다 효과적이고 신속하게 기둥 등의 보강작업이 가능하게 된다.

또한 와이어로프를 이용함에 따라 기둥의 표면을 스파이럴(나선형) 형태로 설치할 수 있어 일종의 나선형철근의 기능을 부가시킬 수 있어 보다 효과적인 기둥 보강이 가능하게 된다. 앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (14)

1. 기둥구조물을 포함한 피보강구조물에 있어서,

   피보강구조물과의 접촉면적이 커지도록 적어도 피보강구조물의 표면에 길이방향으로 다수 연장 설치되며 피보강구조물에 접하도록 설치된 판형부재를 포함한 내력보강재;

   상기 내력보강재의 표면에 직접 마찰력에 의하여 접하여 고정되며, 긴장력에 의하여 내력보강재를 감싸면서 양 단부가 아이볼트 및 아이볼트연결구를 포함한 단부구속재에 의하여 서로 고정됨으로서 피보강구조물을 구속시키는 와이어로프;를 포함하며, 상기 단부구속재는 와이어로프의 일단부가 관통하여 U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 단부가 구속되는 관통공이 형성된 머리부 및 볼트부를 포함하는 아이볼트; 상기 볼트부에 일 관통공이 삽입되어 너트에 의하여 구속되며, 타 관통공에 와이어로프의 타단부가 관통되어 U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 단부가 구속된 아이볼트연결구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 와이어로프의 일단부 및 타단부의 구속은, U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 와이어로프의 겹침부를 감싸 압착되는 압접부재에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강시스템.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 내력보강재의 판형부재는, T형 형상으로 제작되는 부재로서, 피보강구조물과 접하는 수평부재 및 상기 수평부재로부터 돌출 형성되며 와이어로프 수용홈이 형성된 수직부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 절곡부재는

   ㄱ자형 형상을 포함하는 부재로서, 피보강구조물에 접하도록 설치되되, 와이어로프가 표면에 접하는 부위에 둔부처리부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강시스템.
6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 내력보강재는 적어도 양 단부가 피보강구조물에 앵커볼트를 포함한 고정구에 의하여 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강시스템.
7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 내력보강재 및 와이로프가 피보강구조물에 설치된 상태에서 매립되도록 모르타르를 포함한 피복층이 피보강구조물에 더 형성되는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강시스템.
8. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 내력보강재를 감싸는 와이어로프는 아이볼트 또는 아이볼트연결구에 여러 가닥이 함께 연결됨으로서, 적어도 한 가닥의 와이어로프가 이격된 위치의 아이볼트 또는 아이볼트연결구에 연결됨으로서 와이어로프가 피보강구조물에 전체적으로 스파이럴형태로 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강시스템.
9. 기둥구조물을 포함한 피보강구조물의 표면 또는 상기 표면에 파여진 홈에 피보강구조물의 길이방향으로 판형부재 또는 절곡부재를 포함한 내력보강재 다수를 연장 설치하고,

   와이어로프의 일단부가 관통하여 U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 단부가 구속되는 관통공이 형성된 머리부 및 볼트부를 포함하는 아이볼트; 및 상기 볼트부에 일 관통공이 삽입되어 너트에 의하여 구속되며, 타 관통공에 와이어로프의 타단부가 관통되어 U자형으로 모아진 상태에서 겹쳐진 단부가 구속된 아이볼트연결구를 이용하여 와이어로프를 내력보강재 표면에 감싸도록 설치하되, 상기 너트를 조여줌으로서 피보강구조물을 횡방향으로 구속시키는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 와이어로프를 내력보강재에 이격되어 다수가 피보강구조물에 독립적으로 설치시키는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강방법.
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 와이어로프의 일단부 및 타단부는 U자형으로 모아지도록 겹쳐지도록 한 상태에서 와이어로프의 겹침부를 압접부재로 감싸 압착시켜 구속시키는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강방법.
12. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 내력보강재는

    피보강구조물에 설치한 상태에서 적어도 양 단부를 피보강구조물에 앵커볼트를 포함한 고정구에 의하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강방법.
13. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 내력보강재, 와이어로프 및 아이볼트연결구가 매설되도록 피보강구조물에 모르타르를 포함한 피복층을 더 형성시키는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강방법.
14. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 내력보강재를 감싸는 와이어로프는 아 이볼트 또는 아이볼트연결구에 여러 가닥이 함께 연결되도록 하여 적어도 한 가닥의 와이어로프가 이격된 위치의 아이볼트 또는 아이볼트연결구에 연결됨으로서 와이어로프가 피보강구조물에 전체적으로 스파이럴(나선형)형태로 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 내력보강재 및 와이어로프를 이용한 구조물보강방법.

Images