KR101022708B1 - 개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 콘크리트 구조물을 시공함에 있어 사각 개구부의 모서리에서 발생하는 사인장 균열을 방지하기 위한 응력분산판에 것으로, 더욱 상세하게는 철근콘크리트 구조물에 사각이 아닌 원형의 개구부가 설치된 경우에는 개구부 주변에 균열이 발생하지 않는 원리를 이용하여, 사각 개구부의 모서리에 곡면의 응력분산판이 설치되게 함으로써,
균열의 미 발생으로 인해 건축물의 미관향상 및 균열보수비용이 절감되는 것이고, 콘크리트의 내구성확보로 구조물에 대한 수명을 연장시킬 수 있는 것이며, 사인장 균열방지 철근의 대체사용으로 자재비 및 인건비의 절감이 가능한 것이고, 먼저 배근된 철근과의 간섭이 없는 위치와 공간에 설치되므로 시공을 매우 간편하게 개선하면서 구조물의 개구부에 대한 효과적인 균열방지대책이 수립되므로 더욱 다양한 형태의 개구부 및 외관을 갖는 콘크리트 구조물의 디자인 및 시공을 가능토록 한 것이다.

Description

개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판 {Stress-distributing curved plate for prevention of cracking in periphery of an opening}

본 발명은 다양한 콘크리트 구조물을 시공함에 있어 사각 개구부의 모서리에서 발생하는 사인장 균열을 방지하기 위한 응력분산판에 것으로, 더욱 상세하게는 사각 개구부의 모서리 부근에 매립 설치되는 응력분산곡면판에 의해 사각 개구부의 모서리에서 집중되는 응력을 유도 및 분산시킴에 따라 구조물의 개구부에 대한 효과적인 균열방지대책이 수립되도록 한 특징의 균열방지용 응력분산곡면판에 대한 것이다.

일반적으로, 도 1의 도시와 같이 철근 콘크리트 구조물(100)에서 사각형의 개구부(101) 모서리에서는 가로방향과 세로방향으로 직교하여 교차하는 전단응력의 집중현상에 의해 45°방향으로 사인장 균열(110)이 발생하고 있다.

이와 같은 사각 개구부(101) 주변 사면에는 도 2 및 도 3의 도시와 같이 가로방향과 세로방향으로 배근된 개구부 보강철근(120)이 배근되어 있고, 보강철근(120)의 외측에 별도의 사인장 균열의 방향에 대하여 직각으로 대치되는 2개의 사인장 균열방지 철근(130)을 시공하여 균열을 억제하고자 한다.

전기와 같은 사인장 균열방지 철근(130)은 사각 개구부의 모서리에서 발생하는 균열의 일부는 제어할 수 있으나, 완벽한 균열의 억제는 불가능하여 철근콘크리트 구조물의 개구부 주변에는 정도의 차이는 있지만 크고 작은 사인장 균열이 대다수 발생하고 있는 실정이다.

또한, 상기와 같이 균열의 원인인 응력집중을 방지하기 위한 사인장 균열방지 철근(130)을 추가로 배근하고 있는 것인데, 사인장 균열방지 철근(130)을 배근하기 위한 작업은, 가로방향과 세로방향으로 격자망으로 조립하여 벽체의 좌, 우측에 이중으로 배근된 벽체철근(140)과 개구부 주변에 별도로 배근한 개구부 보강철근(120)의 외측에 덧붙여 경사지게 상기의 사인장 균열방지 철근(130)을 배근하게 되는데, 이와 같은 사인장 균열방지 철근(130)에 대한 배근작업은 먼저 배근된 벽체철근(140)과 개구부 보강철근(120)과의 간섭으로 작업여건이 불량하고, 배근할 공간이 협소하여 설치가 까다로우며 철근의 피복두께유지가 곤란한 문제점을 갖는다.

또한, 조립된 조밀구조의 배근으로 인해 콘크리트 흐름 및 충전을 저해하여 콘크리트 재료분리 현상이 발생하므로 콘크리트 강도저하 및 균열을 조장하는 원인으로 작용하게 된다.

특히, 상기와 같은 사인장 균열이 발생하게 되면 우수의 내부 침투로 인한 실내 누수의 문제점이 있고, 균열의 틈으로 스며든 빗물로 내부 철근이 부식되는 동시에 부식되는 철근의 경우 철근직경의 2~3배에 해당하는 팽창을 보여 해당 부분의 균열을 가속화시키는 작용을 하게 될 것이고, 발생한 균열은 보수가 어렵고 구조체의 수축 또는 팽창의 반복으로 인해 계속 진행되므로 지속적인 보수가 필요한 것이며, 균열의 형태가 구조물의 외부 면에 선명하게 드러나 건물의 미관을 해치게 되는 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 철근콘크리트 구조물에 사각이 아닌 원형의 개구부가 설치된 경우에는 개구부 주변에 균열이 발생하지 않는 원리를 이용하여, 사각 개구부의 모서리에 곡면의 응력분산판을 설치함에 따라 모서리에 집중되는 응력을 곡면부의 원주면을 따라 유도 분산시켜 사각 개구부의 모서리에서 발생하는 균열을 원천적으로 해소하고자 한 개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 교차방향으로 양측에 직선부가 형성되고, 이들 직선부를 연결하는 곡면부가 일체로 형성된 장방형의 응력분산판을 구비하되, 상기 응력분산판에는 관통의 콘크리트 유입공이 배열 형성되고, 일측으로는 구조물의 사각 개구부를 향하는 지지발이 돌출 형성되게 구성함에 따라, 구조물에 대한 사각 개구부의 모서리에 대하여 상기 응력분산판을 개구부 보강철근에 고정시킨 후 콘크리트 시공함에 따라 사각 개구부의 모서리에 작용하는 응력을 응력분산판이 유도 분산시켜 사각 개구부의 모서리에서의 사인장 균열이 방지되도록 함에 따라 달성되는 것이다.

본 발명은, 균열의 미 발생으로 인해 건축물의 미관향상 및 균열보수비용이 절감되는 것이고, 콘크리트의 내구성확보로 구조물에 대한 수명을 연장시킬 수 있는 것이며, 사인장 균열방지 철근의 대체사용으로 자재비 및 인건비의 절감이 가능한 것이고, 먼저 배근된 철근과의 간섭이 없는 위치와 공간에 설치되므로 시공을 매우 간편하게 개선한 것이다.

또한, 구조물의 개구부에 대한 효과적인 균열방지대책이 수립되므로 더욱 다양한 형태의 개구부 및 외관을 갖는 콘크리트 구조물의 디자인 및 시공을 가능토록 한 것이다.

도 1은 일반적인 구조물의 개구부에서의 균열형태를 도시한 개략도
도 2는 종래 구조물의 개구부에 대한 철근배근의 시공개략도
도 3은 종래 구조물의 개구부에 대한 철근배근의 시공단면개략도
도 4는 본 발명에 따른 응력분산곡면판의 사시도
도 5는 본 발명에 따른 응력분산곡면판의 정면도
도 6은 본 발명에 따른 응력분산곡면판의 전개도
도 7은 본 발명에 따른 응력분산곡면판에 대한 결합 사시도
도 8은 본 발명에 따른 응력분산곡면판의 다른 실시예도
도 9는 본 발명에 따른 응력분산곡면판을 이용한 개구부 시공도

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 응력분산곡면판의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 응력분산곡면판의 정면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 응력분산곡면판의 전개도이다.

도시와 같이 본 발명에 따른 응력분산판(10)은 장방형의 직사각 곡면체로 이루어져 있는 것인데, 양측 끝단에는 서로 교차방향을 갖는 직선부(11)(11')가 각기 형성되어 있고, 이들 직선부(11)(11')는 곡면부(12)에 의해 서로 일체로 연결된 형상을 갖고 있는 것으로서, 사각 개구부의 모서리부에 설치되는 점을 감안하면 사각 개구부의 각 모서리에 대한 코너부분은 상기의 곡면부(12)가 위치하게 되는 것이고, 그 코너부분을 형성하는 교차방향의 직선구간에는 상기의 직선부(11)(11')가 위치하게 되는 것이다. 여기서 상기의 곡면부(12)는 사각 개구부의 모서리 부분을 직각에서 원형으로 변형시키는 역할을 수행하게 되므로 결국 사각 개구부의 모서리에 작용하는 응력은 곡면부(12)에 의해 유도 분산되므로 사각 개구부라 할지라도 원형의 개구부 형태와 같이 모서리 부분에서의 사인장 균열이 발생하지 않게 된다.

또한, 상기의 곡면부(12)는 직선부(11)(11') 보다는 두꺼운 두께를 갖도록 하는 것이 바람직한데, 보다 이상적인 형태는 직선부(11)(11')의 끝단으로부터 곡면부(12)의 중앙부를 향하여 점진적으로 두께가 두꺼워지도록 형성함에 따라 가장 강력하게 응력이 집중되는 곡면부(12)의 중앙으로부터 응력에 대한 저항 및 분산이 효과적으로 이루어지도록 하고 상대적으로 응력의 집중도가 떨어지는 직선부(11)(11')는 두께를 얇게 형성하여 재료비의 절감은 물론 콘크리트의 유동성과 흐름이 양호하도록 한 것이다.

이때의 직선부(11)(11')와 곡면부(12)에 대한 길이의 비율은 1:3:1이 바람직하나 이는 시공될 벽체의 두께나 콘크리트의 재료 특성 및 사각 개구부의 크기에 따라 가변될 수 있는 것인데, 본 발명에 따른 응력분산판(10)의 목적은 사각 개구부의 모서리 부분에 작용하는 응력을 상기의 곡면부(12)를 통해 유도 분산시키는 역할이므로 곡면부(12)를 따라 사각 개구부의 모서리에 작용하는 전단력에 의한 응력이 유도 분산되면 상기의 직선부(11)(11')는 유도 분산되는 응력을 확산시키는 역할을 수행하게 되므로 결국 직선부(11)(11')에 대한 길이비율은 응력분산작용에 있어 큰 영향을 끼치지는 않을 것이므로 상기의 직선부(11)(11')가 없다 하더라도 응력분산판(10)의 본래 목적은 그대로 실현될 수 있을 것이다.

다만, 상기의 직선부(1)(11')는 곡면부(12)를 갖는 응력분산판(10)을 보강철근에 고정 시공함에 있어 결속과정에서의 편리함을 제공하여 응력분산판(10)이 정확한 위치에 안정적으로 고정될 수 있도록 하는 기능을 제공하게 될 것이다.

이와 같은 응력분산판(10)의 전체면에는 다양한 크기와 모양 및 배열의 콘크리트 유입공(13)(13')이 관통 형성되어 있는 것인데, 상기의 콘크리트 유입공(13)(13')은 응력분산판(10)에 의해 가로막혀 콘크리트의 흐름을 방해하거나 재료분리현상이 발생하는 것을 방지하여 밀실상태의 콘크리트 성형이 이루어지도록 하는 역할을 수행하게 된다.

또한, 상기와 같은 응력분산판(10)의 일측면 즉, 사각 개구부를 향하는 일측면에는 다수의 지지발(14)(14')이 돌출 형성되어 있는 것인데, 상기의 지지발(14)(14')은 콘크리트 타설압에 의해 응력분산판(10)이 유동하지 않고 최초 고정위치에서 안정적으로 매립되도록 하는 역할을 수행하게 될 것이다.

이와 같은 응력분산판(10)은 상기 지지발(14)(14')이 형성되지 않은 타측면 전체에 대하여 콘크리트 유입공(13)(13')의 사이사이에 돌출 형성되는 보강리브(15)를 형성함에 따라 응력분산판(10) 자체에 대한 강성증가 및 콘크리트와의 결합력향상이 이루어지도록 한 것이고, 응력분산판(10)의 장방향 측단면에는 파형 또는 삼각 형태로 된 마감단부(16)를 형성한 것이다.

여기서, 상기의 보강리브(15)는 적은 단면으로 강성을 증가시키는데 매우 유리한 것이고, 보강리브(15)의 형상 모양이나 두께 등을 변화시켜 응력분포에 대한 대응력의 강약을 조절할 수 있을 것이다.

또한, 상기의 마감단부(16)는 시공된 콘크리트 벽체의 외면으로 본 발명의 응력분산판(10)이 노출되는 것을 최소화하기 위한 목적으로 형성되는 것으로서, 본 발명의 응력분산판(10)은 사각 개구부의 모서리에서 작용하는 사인장 균열을 해소하기 위해 시공된 벽체의 두께와 동일하거나 미세하게 적은 폭을 갖고 설치되는 것이므로 콘크리트의 타설 및 양생이 이루어진 상태에서 거푸집을 제거하게 되면 응력분산판(10)의 장방향 측면은 외부로 그대로 드러나게 될 것이다.

따라서, 상기와 같이 응력분산판(10)이 외부로 드러나게 되면 구조물의 미관을 해치게 될 것이므로 그 노출면을 최소화하기 위해 파형 또는 삼각형태로 된 마감단부(16)를 형성함에 따라 응력분산판(10)의 노출부가 점 형태로 나타나게 하여 사인장 균열에 대한 확실한 대책을 수립하는 동시에 노출로 인한 미관 저해의 문제점을 동시에 해결할 수 있는 것이다.

또한, 상기의 마감단부(16)는 응력분산판(10)으로부터 외측으로 점차 두께가 얇아지는 형태로 구성함에 따라 응력분산판(10)에 대한 정확한 위치로의 설치는 가능하면서도 파형의 마감단부(16)에 의해 콘크리트의 흐름 및 유동성을 그대로 살려주는 것이며, 점차 두께가 얇아진 형태의 마감단부(16)로 인해 외부로 노출되는 부분을 더욱 최소화할 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 응력분산판(10)은 금형비의 절감 및 취급이나 운반상의 용이함을 위해 분할 개체 형태로 제작하여 이를 연결 사용할 수 있도록 한 것인데, 이를 위해 응력분산판(10)의 장방향 일측에는 전기한 파형의 마감단부(16)를 형성하고, 장방향 타측에는 서로 이격된 끼움돌기(17)와 끼움공(18)을 형성하여 제작한 상태에서 동일한 형태로 된 두 개의 응력분산판(10)에 대한 각각의 끼움돌기(17)와 끼움공(18)이 서로 결합되어 장방향 측면이 맞닿도록 하면 도 7의 도시와 같이 전체적으로 양측에 마감단부(16)를 갖는 일체 조립 구조의 응력분산판(10)이 완성되는 것이다.

예컨데, 통상의 시공 벽체의 두께가 20cm인 점을 감안할 때, 단일 개체의 응력분산판(10)은 10cm로 제작하여 이들 응력분산판(10) 두 개를 서로 연결하면 상기와 같은 20cm의 벽체와 대응하는 응력분산판(10)이 완성될 것이므로 금형비의 절감이 가능하면서도 운반이나 보관상의 편리함이 뛰어난 것이다.

또한, 상기의 응력분산판(10)을 도 8의 도시와 같이 아예 시공될 벽체의 두께와 동일한 폭을 갖도록 일체로 제작한 상태에서 양측면에 파형의 마감단부(16)(16')를 형성하여 단일 개체를 직접 사용할 수도 있을 것인데, 이와 같은 경우에는 금형비가 상대적으로 고가인 단점을 갖고 있을 수는 있으나, 사용상의 편리함은 물론 설치 및 시공 시간의 단축이 예상될 것이다.

이와 같은 형태로 된 본 발명의 응력분산판(10)은 도 9의 도시와 같이 구조물(100)에 형성되는 사각 개구부(101)의 주변으로 배근되는 개구부 보강철근(120)에 철근을 결속하는 결속선을 유입공(13)(13')으로 통과시켜 보강리브(15)와 견고하게 결속시킨 상태에서 콘크리트를 타설 및 양생시키면 상기 사각 개구부(101)의 모서리에서 작용하는 응력이 내부에 매립된 응력분산판(10)으로 유도 및 분산되므로 사각 개구부(101)의 모서리에서 발생하던 사인장 균열이 방지될 수 있는 것이다.

또한, 종래와 같이 사인장 균열을 방지하기 위해 작업여건이 극히 불량한 사인장 균열방지 철근을 추가로 배근하지 않아도 되므로 공사비의 절감은 물론 공사 기간의 단축이 가능하여 매우 합리적인 것이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10 : 응력분산판 11,11' : 직선부
12 : 곡면부 13,13' : 콘크리트 유입공
14,14' : 지지발 15 : 보강리브
16,16' : 마감단부 17 : 끼움돌기
18 : 끼움공
100 : 구조물 101 : 사각 개구부
110 : 사인장 균열 120 : 개구부 보강철근
130 : 사인장 균열방지 철근 140 : 벽체 철근

Claims (6)

1. 교차방향으로 양측에 직선부(11)(11')가 형성되고, 이들 직선부(11)(11')를 연결하는 곡면부(12)가 일체로 형성된 장방형의 응력분산판(10)을 구비하되,
   상기 응력분산판(10)에는 관통의 콘크리트 유입공(13)(13')이 배열 형성되고, 일측으로는 구조물(100)의 사각 개구부(101)를 향하는 지지발(14)(14')이 돌출 형성되게 구성함에 따라, 구조물(100)에 대한 사각 개구부(101)의 모서리에 대하여 상기 응력분산판(10)을 개구부 보강철근(110)에 고정시킨 후 콘크리트 시공함에 따라 사각 개구부(101)의 모서리에 작용하는 전단응력을 응력분산판(10)이 유도 분산시켜 사각 개구부(101)의 모서리에서의 사인장 균열이 방지되도록 구성함을 특징으로 하는 개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판.
   
2. 제 1항에 있어서,
   응력분산판(10)은, 지지발(14)(14')이 형성되지 않은 타측면에 콘크리트 유입공(13)(13')의 사이로 돌출 형성되는 보강리브(15)를 형성하여 됨을 특징으로 하는 개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판.
   
3. 제 1항에 있어서,
   응력분산판(10)의 장방향 측면에는 파형의 마감단부(16)를 돌출 형성하고, 상기 마감단부(16)는 응력분산판(10)으로부터 외측으로 점차 두께가 얇아지도록 구성함을 특징으로 하는 개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판.
   
4. 제 1항에 있어서,
   응력분산판(10)은 직선부(11)(11')의 끝단으로부터 곡면부(12)의 중앙을 향하여 점차 두께가 두꺼워지도록 형성하여 됨을 특징으로 하는 개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판.
   
5. 제 1항에 있어서,
   응력분산판(10)의 장방향 일측면에는 파형의 마감단부(16)를 돌출 형성하고, 장방향 타측면에는 끼움돌기(17)와 끼움공(18)을 각기 구분 형성하여, 동일 형태로 된 두 개의 응력분산판(10)이 각기 끼움돌기(17)와 끼움공(18)에 의한 상호 대응 결합이 이루어지도록 구성하여 됨을 특징으로 하는 개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판.
   
6. 제 1항에 있어서,
   응력분산판(10)의 장방향 양측면에는 파형의 마감단부(16)(16')를 돌출 형성하여 구성함을 특징으로 하는 개구부 주변의 균열방지용 응력분산곡면판.

Images