KR100652894B1

KR100652894B1 - 건축물의 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 보강 시스템

Info

Publication number: KR100652894B1
Application number: KR1020050029387A
Authority: KR
Inventors: 이용택; 송하영; 김시환
Original assignee: 한밭대학교 산학협력단; 주식회사 원국산업
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2006-12-01
Also published as: KR20060107256A

Abstract

본 발명은 건축물에서 플랫 플레이트와 기둥의 접합부를 보강하기 위한 건축 구조물의 보강 시스템에 관한 것으로서, 플랫 플레이트에 전단보강을 위한 다수의 볼트를 설치하고 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 주위에 액체상태의 복합섬유인 FRP를 뿌려 보강층을 시공함으로써 볼트의 피복과 고정역할을 수행하는 한편 플랫 플레이트의 휨성능을 강화시키는 보강 시스템에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 특징은 건축물에서 기둥과 상호 접하는 플랫 플레이트에 기둥의 사방주위로 배치되게 상하 관통되는 다수의 볼트공을 천공하고, 상기 볼트공에 전단보강을 위한 다수의 전단볼트를 끼워 내장 설치하며, 상기 다수의 전단볼트가 설치된 플랫 플레이트의 상하부 표면과 플랫 플레이트와 기둥이 상호 접하는 접합부의 사방주위에 소정의 면적으로 액체상태의 FRP가 도포되어 보강층이 시공되는 것이다.

건축물, 기둥, 플랫 플레이트, 전단볼트, FRP

Description

건축물의 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 보강 시스템 {Reinforcing System for connection of flat plate-column a building}

도 1은 기존 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 설치상태 단면도

도 2는 본 발명에 따른 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 설치상태 사시도

도 3은 본 발명에 따른 접합부의 설치상태 단면도

도 4는 본 발명에 따른 접합부의 설치상태 평면도

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 접합부의 전단볼트 시공상태도

도 7은 본 발명에 따른 접합부의 전단볼트 설치상태 사시도

도 8은 본 발명에 따른 전단볼트의 설치상태도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1: 기둥 2: 플랫 플레이트

10: H형강 11: 앵커볼트

20: 보강층 21: 전단볼트

22: 볼트공

본 발명은 건축물에서 플랫 플레이트와 기둥의 접합부를 보강하기 위한 건축 구조물의 보강 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 건축물의 플랫 플레이트에 전단보강을 위한 다수의 볼트를 설치하고 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 주위에 액체상태의 복합섬유인 FRP(Fiber Reinforced Plastics)를 뿌려 보강층을 시공함으로써 볼트의 피복과 고정역할을 수행하는 한편 플랫 플레이트의 휨성능을 강화시키는 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 보강 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 여러 층으로 이루어지는 철근 콘크리트 건축물의 경우 각 층의 바닥을 형성하면서 일정한 면적을 제공하는 플랫 플레이트와, 상기 플랫 플레이트를 지지하며 건축물의 자중 및 각 층에서 발생하는 하중을 기초부로 전달하는 기둥을 포함하여 구성되는 것이 일반적인 형태이다.

이러한 철근 콘크리트 건축물에 있어서 플랫 플레이트와 기둥이 만나는 접합부는 기둥의 주변을 따라 플랫 플레이트와의 사이에서 전단력이 작용하는 바, 이러한 부위에 대한 내력이 충분치 못할 경우는 전단파괴가 발생할 우려가 있으므로 건축물의 시공 후 일정기간이 경과되면 구조물의 내력에 대한 보강이 필수적으로 이루어져야 한다.

특히, 거더(Girder)나 보를 설치하지 않고 기둥에 의해 플랫 플레이트가 직접 지지되는 무량판의 구조에서 기둥과 플랫 플레이트의 접합부는 보와 기둥의 접합부와는 달리 기둥의 주변에 과도한 응력이 집중되는 바, 이로 인하여 플랫 플레이트는 전단파괴를 유발하는 것이며, 이와 같은 전단파괴는 다른 형태의 파괴 양상과는 달리 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 안전성에 대단히 치명적이다.

이에 철근 콘크리트 건축물에서 기둥과 플랫 플레이트의 접합부를 보강하여 전단내력을 높이기 위한 방법의 하나로서 도면에 도시된 도 1과 같이, 기둥(1)과 플랫 플레이트(2)의 접합부 아래에 H형강(10)을 배치하고 기둥(1)에 수개의 앵커볼트(11)를 박아 H형강(10)을 고정 설치함으로써 H형강(10)이 접합부를 지지하여 보강하는 기술이 제안 되었다.

그러나, 이러한 기존의 보강방법은 공사를 위하여 기둥 주위의 설비배관을 해체하는 문제와, 보강 구조물의 부식을 방지하기 위하여 피복작업이 필요함에 따라 공사비가 증가하는 문제점과, 보강 구조물의 높이로 인하여 사용할 수 있는 층고가 줄어들어 층고가 적은 건축물에서는 적용이 어려운 문제점이 있었다.

또한 기둥과 플랫 플레이트의 접합부를 보강하여 전단내력을 높이기 위한 방법의 하나로서, 탄소섬유(carbon fiber), 아라미드섬유(aramid fiber), 유리섬유(glass fiber) 등의 강화 섬유재료로 이루어지는 보강시트를 기둥이나 플랫 플레이트의 표면에 부착하여 접합부의 전단내력을 보강하는 기술이 제안 되었으나, 이러한 기존의 보강방법은 보강시트를 기둥과 플랫 플레이트의 표면에 부착하기 위하여 접착제를 사용함으로 보강시트가 벗겨질 우려가 있고, 특히 보강시트의 단부가 벗겨지면 보강효과를 충분히 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 보강시트를 부착하여 기둥과 플랫 플레이트의 접합부를 보강하는 기존의 보강방법은 보강시트의 단부를 확실하게 정착시키기 위한 방안으로서 앵커(anchor)나 강판 등을 설치하고 있으나, 이러한 추가적인 작업으로 공사가 지연되는 문제점이 발생하는 한편 앵커나 강판으로 인하여 마감용 패널의 부착작업에 어 려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 기존 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 보강시공에 따른 문제점들을 해소하고자 안출된 것으로서, 건축물의 플랫 플레이트에 전단보강을 위한 다수의 볼트를 내장 설치하고 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 주위에 액체상태의 FRP를 뿌려 보강층을 시공함으로써 볼트의 피복과 고정역할을 수행하는 한편 플랫 플레이트의 휨성능을 강화시켜 전단내력을 높이는 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 보강 시스템을 제공하는 것을 본 발명의 주된 목적으로 하는 것이다.

상기와 같은 소기의 목적을 이루기 위한 본 발명의 주된 특징은 건축물에서 기둥과 상호 접하는 플랫 플레이트에 기둥의 사방주위로 배치되게 상하 관통되는 다수의 볼트공을 천공하고, 상기 볼트공에 전단보강을 위한 다수의 전단볼트를 끼워 내장 설치하며, 상기 다수의 전단볼트가 설치된 플랫 플레이트의 상하부 표면과 플랫 플레이트와 기둥이 상호 접하는 접합부의 사방주위에 소정의 면적으로 액체상태의 FRP가 도포되어 보강층이 시공된 것을 특징으로 하는 것이다.

한편 본 발명은 기둥의 사방주위로 배치되게 플랫 플레이트에 천공된 볼트공에 전단볼트를 끼워 내장 설치하고 볼트공과 전단볼트의 틈사이에 에폭시를 충전하여 볼트공과 전단볼트의 사이에 공극을 없애는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 건축물에서 기둥의 주변에 과도한 응력이 집중되어 전단파괴가 발생하는 플랫 플레이트와 기둥의 접합부를 보강하여 전단내력을 높이고자 하는 것으 로서, 도면에 도시된 도 2 내지 도 8에서 본 발명에 따른 실시예의 구성을 자세히 나타내고 있다.

본 발명에 따른 실시예의 주된 특징은 건축물의 기둥(1)과 플랫 플레이트(2)의 접합부에 강화 섬유재료로 이루어진 보강시트를 부착하여 접합부의 전단내력을 보강하는 기존 건축물의 접합부 보강 시스템에 있어서,

기둥(1)과 상호 접하는 플랫 플레이트(2)에 기둥(1)의 사방주위로 배치되게 상하 관통되는 다수의 볼트공(22)을 천공하고, 상기 볼트공(22)에 전단보강을 위한 다수의 전단볼트(21)를 끼워 내장 설치하며, 상기 다수의 전단볼트(21)가 설치된 플랫 플레이트(2)의 상하부 표면과 플랫 플레이트(2)와 기둥(1)이 상호 접하는 접합부의 사방주위 표면에 소정의 면적으로 액체상태의 FRP가 도포되어 보강층(20)이 시공된 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에서 주된 요지는 전단파괴가 발생하는 기둥(1)의 사방주위로 플랫 플레이트(2)에 전단보강을 위한 다수의 전단볼트(21)를 내장 설치하고, 플랫 플레이트(2)와 기둥(1)이 접하는 접합부의 사방주위에 액체상태의 FRP를 분사하여 접합부의 표면에 보강층(20)을 도포함으로써 건축물에서 플랫 플레이트(2)와 기둥(1)의 접합부 전단내력을 보강하고자 하는 것이다.

기존 건축물에서 응력이 집중되어 전단파괴가 발생할 우려가 있는 기둥(1)의 사방주위로 배치되게 기둥(1)과 접하는 플랫 플레이트(2)에 다수의 볼트공(22)을 적당한 간격으로 상하 관통시켜 천공하고, 상기 천공된 볼트공(22)에 전단보강을 위한 다수의 전단볼트(21)를 끼워 내장 설치한다.

상기에서 볼트공(22)은 전단보강이 필요한 부위의 플랫 플레이트(2)에 상하로 관통되게 드릴작업으로 천공할 수 있으며, 천공된 볼트공(22)에 소정길이의 전단볼트(21)를 끼워 삽입하고, 너트를 체결하여 설치할 수 있다.

한편 기둥(1)의 사방주위 플랫 플레이트(2)에서 다수의 볼트공(22)에 전단볼트(21)의 설치작업이 완료되면 볼트공(22)과 전단볼트(21)의 틈사이에 에폭시를 충전하여 볼트공(22)과 전단볼트(21)의 틈사이에 발생하는 공극을 밀폐시켜 없애는 작업이 시행됨이 바람직하다.

상기에서 전단볼트(21)와 볼트공(22)의 틈사이에 충전되는 에폭시는 최근 도료, 전기, 접착제 등 산업 전분야에 걸쳐 사용되는 범용 수지로서, 주로 경화제와 함께 사용되고 있으며, 액체상태에서 전단볼트(21)와 볼트공(22)의 틈사이에 충전된 다음 일정시간이 지나면서 경화과정을 거쳐 굳어지게 된다.

기둥(1)의 사방주위로 플랫 플레이트(2)에 전단볼트(21)의 설치작업이 완료되면, 액체상태의 복합섬유인 FRP(Fiber Reinforced Plastics)를 플랫 플레이트(2)의 상하부 표면과, 플랫 플레이트(2)와 기둥(1)이 상호 접하는 접합부의 사방주위 표면에 도포하여 보강층(20)을 시공하는 작업이 수행되는 것으로서, 액체상태의 FRP를 접합부의 표면에 분사하여 보강층(20)을 도포할 수 있는 것이다.

여기서, 액체상태의 복합섬유인 FRP는 미립자의 탄소섬유(carbon short fiber) 또는 유리섬유(glass short fiber)와 비닐에스테르 수지(vinyl ester resin)가 혼합된 화합물로서, 일정시간이 지나 경화과정을 거치면 알루미늄보다 가볍고, 금속보다 강한 내식성 및 내열성이 우수한 반영구적인 소재로 매우 강한 강 도를 가지고 있으며, 산업 전분야에서 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 액체상태의 복합섬유인 FRP 화합물을 고속의 압축공기로 플랫 플레이트(2)와 기둥(1)의 접합부 콘크리트 표면에 랜덤하게 분사하여 보수 및 보강작업이 수행되는 것이다.

따라서, 다수의 전단볼트(21)가 설치된 플랫 플레이트(2)의 상하부 표면과, 플랫 플레이트(2)와 기둥(1)이 상호 접하는 접합부의 사방주위 콘크리트 표면에 소정두께로 액체상태의 FRP를 도포하여 보강층(20)을 시공함으로써 접합부의 전단내력을 보강하게 된다.

여기서, 보강층(20)은 FRP가 경화되어 접합부의 상부면에 작용하는 휨모멘트에 의한 인장력에 저항하여 전단내력을 높이는 한편 플랫 플레이트(2)에 설치된 다수의 전단볼트(21)는 콘크리트 표면에서 보강층(20)을 고정시켜 보강층(20)의 박리를 효과적으로 방지하게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 기둥(1)의 사방주위로 플랫 플레이트(2)에 다수의 전단볼트(21)가 내장 설치되어 전단내력을 보강하는 한편 침투성이 우수한 액체상태의 FRP가 접합부의 콘크리트 표면에 분사되어 도포됨으로써 경화과정을 거쳐 보강층(20)의 고착력이 우수할 뿐만 아니라 전단볼트(21)위로 FRP가 도포되어 별도의 피복작업이 불필요한 한편 전단볼트(21)에 의해 보강층(20)의 고착력이 증폭되는 것이다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상 의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 과도한 응력이 집중되어 전단파괴가 발생하는 기둥의 사방주위로 플랫 플레이트에 전단보강을 위한 전단볼트를 설치하고, 여기에 액체상태의 복합섬유인 FRP를 도포하여 보강층을 시공해 보강작업이 완료됨으로써 별도로 정착 구조물을 설치하거나 또는 추가적인 피복작업 등이 불필요하여 시공성을 크게 향상시키는 한편 보강 구조물을 설치하는 기존의 보강방법에 비하여 보강시공 후 층고에 큰 변화가 없으므로 사용공간에 큰 제약을 받지 않는 효과를 제공하는 것이다.

Claims

건축물의 기둥(1)과 플랫 플레이트(2)의 접합부에 강화 섬유재료로 이루어진 보강시트를 부착하여 접합부의 전단내력을 보강하는 기존 건축물의 접합부 보강 시스템에 있어서,

기둥(1)과 상호 접하는 플랫 플레이트(2)에 기둥(1)의 사방주위로 배치되게 상하 관통되는 다수의 볼트공(22)을 천공하고, 상기 볼트공(22)에 전단보강을 위한 다수의 전단볼트(21)를 끼워 내장 설치하며, 상기 다수의 전단볼트(21)가 설치된 플랫 플레이트(2)의 상하부 표면과 플랫 플레이트(2)와 기둥(1)이 상호 접하는 접합부의 사방주위 표면에 소정의 면적으로 액체상태의 FRP가 도포되어 보강층(20)이 시공된 것을 특징으로 하는 건축물의 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 보강 시스템.
제1항에 있어서,

플랫 플레이트(2)에 천공된 볼트공(22)에 전단볼트(21)를 끼워 내장 설치하고, 볼트공(22)과 전단볼트(21)의 틈사이에 에폭시를 충전시켜 볼트공(22)과 전단볼트(21)의 틈사이에 공극을 없애는 것을 특징으로 하는 건축물의 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 보강 시스템.
제1항에 있어서,

전단볼트(21)가 설치된 플랫 플레이트(2)의 상하부 표면과 플랫 플레이트(2) 와 기둥(1)이 상호 접하는 접합부의 사방주위 표면에 액체상태의 FRP를 분사하여 보강층(20)이 도포되는 것을 특징으로 하는 건축물의 플랫 플레이트와 기둥의 접합부 보강 시스템.