KR101212877B1 - 다각 트러스형 보강재 및 이를 이용한 내진 보강 공법 - Google Patents

다각 트러스형 보강재 및 이를 이용한 내진 보강 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다각 트러스형 보강재 및 이를 이용한 내진 보강 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한 쌍의 홈을 다수 개 가지는 장방형의 부재들을 서로 끼워 맞춤으로써 콘크리트와 보강재 간의 접촉 면적이 커지도록 하면서 해당 구조물의 기계적?물리적 성질(인장강도, 압축강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 전단강도, 내충격성 및 연성 등)을 증가시킬 수 있게 하는 간단한 구조물의 결합으로 설치 및 시공이 간편하게 이루어질 수 있으며 콘크리트 구조물의 내진 및 보수 보강 효과를 극대화할 수 있으며 채움벽의 모서리 부분에서 국부적인 파괴 현상을 방지할 수 있는 다각 트러스형 보강재 및 이를 이용한 내진 보강 공법에 관한 것이다.

Description

다각 트러스형 보강재 및 이를 이용한 내진 보강 공법{Reinforcement of polygon truss type and seismic resistance methods using thereof}
본 발명은 다각 트러스형 보강재 및 이를 이용한 내진 보강 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방청성 내진 모르타르 및 마감 코팅재와 물리적?화학적 방법을 통하여 하나의 복합체를 이루면서 내진 성능을 향상시킬 수 있도록, 한 쌍의 홈이 다수 개 형성되어 있는 장방형의 부재들을 서로 끼워 맞추고 이를 시공함으로써 콘크리트 또는 벽돌 등으로 이루어진 기존 구조물인 구체(舊體)와 보강재 간의 접촉 면적이 커지도록 하면서 해당 구조물의 기계적?물리적 성질(인장강도, 압축강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 전단강도, 내충격성 및 연성 등)을 증가시키는 한편 기존 보강재의 하중 증가 문제를 보강재의 경량화 및 조립 시공을 단순화함으로써, 기존 보강재와 비교하여 기술의 우수성과 경제성을 가지며 구조물의 내진 및 보수 보강 효과를 극대화하며 채움벽의 모서리 부분에서 국부적인 파괴 현상을 방지할 수 있게 하는 다각 트러스형 보강재 및 이를 이용한 내진 보강 공법에 관한 것이다.
그동안 우리나라에서는 지진의 위험도를 과소평가하여 각종 구조물에 내진설계를 고려한 역사는 그리 길지 않으나, 최근 세계 곳곳에서 중대형 지진이 발생함에 따라 시설물의 내진 성능 실태 및 내진 성능 확보에 대한 관심이 크게 대두 되고 있는 실정이다.
우리나라는 2005년 이후 3층 이상 건축물 및 연면적 1,000㎡ 이상의 건축물을 대상으로 내진설계가 적용되었지만, 내진설계의 도입 이전에 건설된 시설물의 대부분은 지진의 영향을 고려하지 않은 채 설계?시공되어 있으며 상당수의 시설물은 사용년수가 오래 경과되어 노후화가 많이 진행되어 있는 실정이다.
이러한 기존 시설물에 예상치 못한 지진 발생시에 그 피해는 매우 광범위하게 발생할 가능성이 크며 이로 인하여 국가의 경제적?사회적으로 미치는 손실은 막대할 것으로 예상되고 있다.
따라서, 노후화되거나 내진설계가 되어있지 않은 기존 시설물과 내진설계가 되어있으나 새로 개정된 내진설계 기준을 만족하지 못하는 기존 시설물에 대해서는 적절한 내진 보수?보강을 통하여 시설물의 안전성을 확보하고 지진 발생시 구조물의 붕괴로 인한 인명 및 재산피해를 최소화할 필요성이 증대되고 있다.
종래에는 각종 구조물의 보수?보강 효과를 극대화하기 위해서는 띠형 철근, 섬유형 보강재 또는 와이어매쉬 등을 매설 또는 부착하여 사용되어 왔었다.
그러나, 이들 와이어매쉬 및 철근 등의 보강재는 구체와의 접촉 면적이 적어 그만큼 접착력이 떨어지고 자체적으로 그 구조가 불안정하여 구조물에 대한 보강 효과가 미흡하게 되고, 섬유형 보강재 등은 가격이 고가여서 비경제적인 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 이러한 구조물들은 콘크리트의 보강재로 일정한 인장 강도 또는 압축 강도를 유지하기 위해서 일정 두께 이상을 요하는 재질을 이용하여 설치하거나 별도의 구조물을 설치하여야 하기에 시공의 어려움과 공정에 많은 시간을 투입하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 구조물 구축에 있어서 구조물에서 구체와 접착력이 커지도록 하여 구조물에 대한 응력 분산의 효과를 얻을 수 있게 하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다각 트러스형 보강재 자체의 안정적 구조에 의해 구조물의 구조적 특성이 향상되게 하며, 구체와의 접착력을 향상시킬 수 있게 하여 해당 콘크리트 구조물의 기계적?물리적 성질(인장강도, 압축강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 전단강도, 내충격성 및 연성 등)을 증가시킬 수 있게 되어 각종 구조물(교량, 터널, 내지진 설계 콘크리트 구조물, 지반, 건축물 등)의 내진 보강 공법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 내진 보강의 핵심인 내력 및 연성능력을 증진하며 에너지 소산능력을 갖게 하는 기술로서, 종래 기술의 강판 보강 공법의 문제점인 하중 증가를 해결하고, 단순한 조립 시공으로 정밀시공을 요하지 않는 보강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 건축폐기물이 발생되지 않는 증설공법을 적용한 친환경적이며 기존 보강공법과 비교하여 기술의 우수성과 경제성을 갖는 내진 보강 공법에 적용되는 보강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 일정간격으로 다수 개가 배치되는 장방형의 제1부재와, 상기 제1부재와 소정의 각도로 1개 이상의 교차점을 가지면서 일정 간격으로 다수 개가 배치되는 장방형의 제2부재와, 상기 제1부재 및/또는 상기 제2부재에 대하여 소정의 각도로 1개 이상의 교차점을 가지도록 일정 간격으로 다수 개가 배치되는 장방형의 제3부재를 포함하되, 상기 제1부재, 상기 제2부재 및 상기 제3부재는 일측 및/또는 타측에 일정 깊이의 홈이 형성되고 이 홈들이 서로 끼워 맞춤에 의해 다수 개의 삼각형이 형성된다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1부재, 제2부재, 제3부재에는 일정한 간격을 가지는 두 개의 홈이 한 쌍을 이루면서 일정한 간격으로 다수 개가 몸체의 길이 방향을 따라서 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1부재에 형성된 한 쌍의 홈은 몸체 길이 방향의 상부에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제2부재에 형성된 한 쌍의 홈 중 한 개의 홈은 몸체 길이 방향의 상부에 형성되고 다른 한 개의 홈은 몸체 길이 방향의 하부에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제3부재에 형성된 한 쌍의 홈은 몸체 길이 방향의 하부에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재에 형성된 한 쌍의 홈은 그 간격이 일정한 거리를 두면서 배열되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재에 형성된 각각의 홈의 개구 방향은 해당되는 상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재의 몸체의 길이 방향에 대하여 직교 방향으로 개구되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재에 형성된 각각의 홈은 그 깊이가 제1부재, 제2부재 및 제3부재의 높이의 절반의 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재는 일정 두께 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1부재 또는 제2부재에 형성된 홈들과 끼워 맞춰지는 제4부재가 더 형성되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는 상기 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법에 있어서, 건물 벽의 일측에 수직으로 세워진 기둥과 수평으로 형성된 보에 의하여 사각 공간이 형성되고, 상기 사각 공간의 네 모서리에 있는 벽면을 제거하여 일정 공간의 틈새를 형성하고, 상기 사각 공간에 상기 다각 트러스형 보강재를 부착하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 사각 공간의 네 모서리에 형성된 틈새에 일정한 탄성을 가지는 탄성체로 채우는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예는 상기 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법에 있어서, 교각이 놓이고 상기 교각의 상부에 상판이 서로 이격되게 배치되되, 상기 상판에 상기 다각 트러스형 보강재를 부착하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 본 발명의 다각 트러스형 보강재는 첫째, 신설 구조물과 기존 구조물에 있어서 구체와 보강재와의 접촉 면적이 커지도록 하여 콘크리트 구조물에 대한 응력 분산의 효과를 얻을 수 있게 하는 동시에 안정적 구조에 의한 콘크리트 구조물의 구조 역학적 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 간단한 형상의 구조체로 이루어진 보강재를 제공하여 기존 보강 공법의 문제점인 하중 증가를 경량화시키고 시공을 단순화할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 방청성 내진 모르타르와 마감 코팅재의 재료간 부착력을 극대화하여 일체화 거동을 통한 내진효과를 갖게 하는 보강재를 제공하는 효과가 있다.
넷째, 본 발명의 내진 보강 공법을 통하여 벽 모서리의 국부적인 파괴를 방지할 수 있는 보강 방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 다각 트러스형 보강재의 사시도,
도 2는 본 발명의 다각 트러스형 보강재의 정면에서 바라본 개념도,
도 3은 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제1부재의 정면도,
도 4는 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제2부재의 정면도,
도 5는 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제3부재의 정면도,
도 6은 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제4부재의 정면도,
도 7은 본 발명의 다각 트러스형 보강재의 성능 평가 개요도,
도 8은 본 발명의 다각 트러스형 보강재의 성능 평가 실험 세팅 상태도,
도 9는 본 발명의 다각 트러스형 보강재와 대조군의 사이클별 균열양상
도 10은 조적 채움벽의 강조 및 강성 모델의 설명도,
도 11은 본 발명의 다각 트러스형 보강재를 건물의 벽에 이용한 내진 보강 공법의 일 실시예,
도 12는 본 발명의 다각 트러스형 보강재를 교량에 이용한 내진 보강 공법의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 다각 트러스형 보강재의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다각 트러스형 보강재의 정면에서 바라본 개념도이고, 도 3은 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제1부재의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제2부재의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제3부재의 정면도이고, 도 6은 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제4부재의 정면도를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 제1부재(10), 제2부재(20) 및 제3부재(30)를 이용하여 각 부재에 형성된 홈을 서로 끼워맞춤으로써 삼각형의 형상을 이루는 보강재이다.
그리고, 본 발명의 다각 트러스형 보강재에는 상기 제1부재(10), 제2부재(20) 및 제3부재(30)의 결합에 다른 형상의 제4부재(40)를 더 부가하는 것도 바람직하다.
제1부재(10)는 일정 간격으로 다수 개가 배치되는 장방형으로 형성된다.
이 제1부재(10)는 상대적으로 길게 형성된 제1장부재(10a)와 제1장부재(10a)에 비하여 상대적으로 짧게 형성된 제1단부재(10b)를 포함한다.
제2부재(20)는 제1부재(10)와 소정의 각도로 1개 이상의 교차점을 가지면서 일정 간격으로 다수 개가 배치되는 장방형으로 형성된다.
이 제2부재(20)는 상대적으로 길게 형성된 제2장부재(20a)와 제2장부재(20a)에 비하여 상대적으로 짧게 형성된 제2단부재(20b)를 포함한다.
제3부재(30)는 제1부재(10) 및/또는 제2부재(20)에 대하여 소정의 각도로 1개 이상의 교차점을 가지도록 일정 간격으로 다수 개가 배치되는 장방형으로 형성된다.
이 제3부재(30)는 상대적으로 길게 형성된 제3장부재(30a)와 제3장부재(30a)에 비하여 상대적으로 짧게 형성된 제3단부재(30b)를 포함한다.
여기서, 제1부재(10), 제2부재(20) 및 제3부재(30)이 서로 만나는 교차점에 해당되는 부위에는 일정 깊이의 홈이 형성되고 그 홈에서 각 부재 간에 이루는 각도는 60°정도씩 이루면서 서로 삼각형을 형성하게 된다.
그리고, 제4부재(40)는 제1부재(10) 및/또는 제3부재(30)와 각각 교차점에서 60°정도를 이루면서 서로 결합될 수 있게 일정 깊이의 홈이 형성된다.
상기에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 각 부재에는 길이 방향을 따라서 일측 및/또는 타측에 일정 깊이의 홈이 형성되는데, 이 홈은 일정한 간격을 가지면서 두 개의 홈이 한 쌍을 이루고 이 한 쌍의 홈이 각 부재의 몸체의 길이방향으로 따라서 다수 개가 형성된다.
그리고, 본 발명에서 각 제1 내지 제4 부재의 재질은 스틸(steel)로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 각 부재의 형상을 살펴본다.
제1부재(10), 제2부재(20) 및 제3부재(30)에서 각 장부재(10a,20a,30a)는 200mm × 15(또는 10)mm 로 형성되고, 각 단부재(10b,20b,30b)는 150mm × 15(또는 10)mm 로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 제4부재(40)는 30mm × 15(또는 10)mm 로 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제1부재의 정면도를 나타낸 것이다.
제1부재(10)는 제1장부재(10a)와 제1단부재(10b)를 포함하는 것으로서, 각 부재는 몸체 길이 방향으로 따라서 상부에 홈이 형성된다.
제1장부재(10a)는 상부에 형성된 한 쌍의 홈(11,12)이 일정 간격을 두면서 다수 개가 형성된다.
여기서. 홈(11,12) 간의 거리는 10mm로 형성하고, 한 쌍의 홈 간의 거리는 40mm로 형성하는 것이 바람직하다.
제1단부재(10b)는 상부에 형성된 한 쌍의 홈(13,14)이 일정 간격을 두면서 다수 개가 형성된다.
여기서. 홈(13,14) 간의 거리는 10mm로 형성하고, 한 쌍의 홈 간의 거리는 40mm로 형성하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제2부재의 정면도를 나타낸 것이다.
제2부재(20)는 제2장부재(20a)와 제2단부재(20b)를 포함하는 것으로서, 각 부재는 몸체 길이 방향으로 한 개의 홈은 상부에 형성되고 다른 한 개의 홈은 하부에 형성된다.
제2장부재(20a)는 상/하부에 형성된 한 쌍의 홈(21,22)이 일정 간격을 두면서 다수 개가 형성된다.
여기서. 홈(21,22) 간의 거리는 10mm로 형성하고, 한 쌍의 홈 간의 거리는 40mm로 형성하는 것이 바람직하다.
제2단부재(20b)는 상/하부에 형성된 한 쌍의 홈(23,24)이 일정 간격을 두면서 다수 개가 형성된다.
여기서. 홈(23,24) 간의 거리는 10mm로 형성하고, 한 쌍의 홈 간의 거리는 40mm로 형성하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제3부재의 정면도를 나타낸 것이다.
제3부재(30)는 제3장부재(30a)와 제3단부재(30b)를 포함하는 것으로서, 각 부재는 몸체 길이 방향으로 따라서 하부에 홈이 형성된다.
제3장부재(30a)는 하부에 형성된 한 쌍의 홈(31,32)이 일정 간격을 두면서 다수 개가 형성된다.
여기서, 홈(31,32) 간의 거리는 10mm로 형성하고, 한 쌍의 홈 간의 거리는 40mm로 형성하는 것이 바람직하다.
제3단부재(30b)는 하부에 형성된 한 쌍의 홈(33,34)이 일정 간격을 두면서 다수 개가 형성된다.
여기서. 홈(33,34) 간의 거리는 10mm로 형성하고, 한 쌍의 홈 간의 거리는 40mm로 형성하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 다각 트러스형 보강재 중 제4부재의 정면도를 나타낸 것이다.
제4부재(40)는 몸체 길이 방향으로 한 개의 홈은 상부에 형성되고 다른 한 개의 홈은 하부에 형성된다.
제4부재에 형성된 홈(41,42) 간의 거리는 10mm로 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제1장부재(10a)와 제1단부재(10b), 제2단부재(20b), 제3장부재(30a) 및 제3단부재(30b)는 각각 2개씩 형성되고, 제2장부재(20a)는 1개가 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 제4부재(40)는 2개가 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제1부재(10), 제2부재(20), 제3부재(30) 및 제4부재(40)는 동일한 일정 두께 이상으로 형성되도록 하여, 설치하는 콘크리트 구조물의 최대 응력에 맞게 두께를 설정하는 것이 바람직하다.
여기서, 각 부재(10,20,30,30)의 두께에 따라서 각 홈(11,12,13,14; 21,22,23,24; 31,32,33,34; 41,42)의 너비도 증가되는 것이 바람직하다.
그리고, 제1부재(10), 제2부재(20), 제3부재(30) 및 제4부재(40)에 형성된 각각의 홈(11,12,13,14;21,22,23,24;31,32,33,34;41,42)은 몸체의 높이의 절반의 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 있어서, 제1부재(10), 제2부재(20), 제3부재(30) 및 제4부재(40)에 형성된 각각의 홈(11,12,13,14;21,22,23,24;31,32,33,34;41,42)의 개구 방향은 각 부재(10,20,30,40)의 몸체의 길이 방향과 직교되게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 성능평가를 살펴보면 다음과 같습니다.
도 7은 본 발명의 다각 트러스형 보강재의 성능 평가 개요도이고, 도 8은 본 발명의 다각 트러스형 보강재의 성능 평가 실험 세팅 상태도이고, 도 9는 본 발명의 다각 트러스형 보강재와 대조군의 사이클별 균열양상을 나타낸 것이다.
성능 평가 개요
본 발명의 보강 성능 평가를 위하여 다각 트러스형 보강재로 전단 보강한 RC 보를 반복가력 하는 실험을 하였다. 선행 실험인 한 방향 반복 하중에 대한 전단 보강 성능 평가에서는 36%의 극한 하중 증가율을 보였다.
일반적인 RC 보는 도 7 (a)의 단면과 같이 상하부 배근이 다르다. 실제 지진시 보와 기둥은 양방향 하중에 대하여 저항하므로 이러한 점을 고려하여 양방향 반복 주기하중 실험을 통한 전단 보강 성능을 평가해 보았다.
성능 평가 실험 계획 및 방법
본 발명의 성능 평가를 위한 실험체의 단면 및 측면 정보는 도 7과 같다. 보강용 복합 트라이앵글 보강재는 도 7 (b)에서 음영으로 표시된 부분을 앞뒤 양면으로 실시하였으며, 실험체 수량은 보강하지 않은 Control 실험체(대조군) 1개와 보강 실험체(본 발명) 1개로 총 2개로 하였다.
전체적인 실험장비의 세팅은 도 8과 같다. 가력 장비로는 양 방향 주기하중 가력이 가능한 1,000kN 용량의 액추에이터(actuator)를 사용하였으며, 부(-) 가력시 실험체가 상부로 들리는 현상을 방지하기 위하여 단부 윗부분에 힌지와 600kN 용량의 오일잭(oiljack)을 설치하여 강체이동을 방지하였다.
하중 가력 방법은 하기의 표 1 및 하기 그래프 하중 가력 방법과 같으며 변위 제어 방식으로 정(+), 부(-)방향으로 각 사이클(cycle) 마다 2회씩 반복 가력 하였다.
[하중 가력 이력]
Cycle 변위증분(mm) 변위량(mm) Deflection Level
1 2 2 0.17
2 2 3 0.33
3 2 6 0.5
4 2 8 0.67
5 2 10 0.83
[하중 가력 방법]
Figure 112010029331261-pat00001

성능 평가 결과
각 변위 단계별 균열 모습이 도 9에 제시되어 있다. 무보강 실험체(Control 실험체; 도 9 (a))의 초기 균열은 최초 레벨인 2mm 부터 발생하기 시작했다.
이에 반하여 본 발명(보강 실험체; 도 9 (b))에서는 변위 레벨 4mm 까지는 비교적 미세한 균열이 발생하였으나 뚜렷한 변형 형상이 관찰되지 않았다. 그러나 본 발명은 변위 레벨 6mm부터 변형이 발생하기 시작하였고, 8 ~ 10mm 레벨에서 변형은 더욱 뚜렷하게 발전되었다. 최종 레벨인 10mm 에서는 코너부 보강부위에 계면 탈락 현상이 발생하였다. 사실상 극한 하중은 6mm 이하에서 발생하였으므로 그 이상 레벨은 실험체 파괴 후 거동이라 볼 수 있다.
본 실험의 결과를 하기의 표 2 및 하기 그래프 하중-변위 이력 곡선에 정리해 놓았다.
본 발명인 다각 트러스형 보강재로 전단 보강한 실험체의 경우 무보강 실험체보다 최대 하중이 정(+)가력 방향 13%, 부(-)가력 방향 36% 증가하였다. 정(+)가력 방향과 부(-)가력 방향에서 보강효과가 다르게 나타나는 것은 주근의 영향 때문이라 볼 수 있다. 일반적인 RC보의 경우 방향별 최대 모멘트를 고려하여 배근하기 때문에 상하부 주근 배근량에서 차이가 나게 된다. 도 7 (a)에서 볼 수 있듯이 본 실험에 사용된 실험체도 하부근이 상부근의 두 배로서 상하부 서로 다르게 배근 되어 있다. RC보에서 주근은 주로 휨 모멘트에 의한 인장력 부담을 위해 배근 되지만 다우얼 작용(dowel work)에 의한 전단력 역시 부담한다. 따라서 주근량이 증가하면 주근이 부담하는 휨 보강량과 전단 보강량이 그만큼 증가하게 되므로 본 발명인 다각 트러스형 보강재의 전단보강 효과가 상대적으로 감소하게 된다.
따라서, 실험 결과에서 볼 수 있듯이 다각 트러스형 보강재에 의한 전단 보강효과는 주근이 상대적으로 작게 배근된 방향에서 더 크게 발휘됨을 알 수 있다.
[극한 하중 비교]
실험체 정가력 최대하중 부가력 최대하중
Control 실험체 286 kN 202 kN
보강 실험체 323 kN 275 kN
최대 하중 비율 113 % 136 %
증가율 13 % 36 %
[하중-변위 이력 곡선]
Figure 112010029331261-pat00002

이상의 구성요소로 이루어진 본 발명이 조립과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1부재(10) 중 제1장부재(10a) 2개를 일정 간격을 두고 배치하고 제1단부재(10b)를 양 옆에 일정 간격을 두고 배치한다.
그리고, 제1부재(10)와 소정의 각도(여기서는 60°)를 이루면서 제2부재(20)의 제2장부재(20a)와 제2단부재(20b)를 제1장부재(10a)와 제1단부재(10b)에 해당되는 홈에 끼워서 맞춘다.
그리고, 제3부재(30)를 제1부재(10) 및/또는 제2부재(20)와 소정의 각도(여기서는 60°)를 이루면서 제3장부재(30a)와 제3단부재(30b)를 제1장부재(10a)/제2장부재(20a)와 제1단부재(10b)/제2단부재(20b)에 해당되는 홈에 끼워서 맞춘다.
한편, 본 발명에서 제4부재(40)를 추가하는 형성하는 경우에는 제2부재(20)를 배치한 후 제4부재(40)를 제1장부재(10a)와 끼워 맞춘 후, 제3장부재(30a)가 제4부재(40)의 홈에 끼워 맞추는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 기술 적용은 스틸제 다각 트러스형 보강재와, 방청성 내진 모르타르와, 마감 코팅재를 물리적?화학적 방법을 통한 계면 부착을 통하여 하나의 복합체를 이루어 내진 성능을 발휘하는 공법에 적용되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 구성으로 이루어진 본 발명의 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 골조형식 건물에서 칸막이벽의 용도로 국내 뿐만 아니라 전세계적으로 사용되고 있는 조적 채움벽에 대하여 살펴본다.
도 10은 조적 채움벽의 강조 및 강성 모델의 설명도를 나타낸 것이다.
조적 채움벽은 골조에 비해 내력과 연성이 매우 부족하기 때문에 구조 설계시 횡력 저항능력이 전혀 없는 비 구조요소로 간주된다.
그러나 최근의 연구결과에 따르면 채움벽은 구조물의 실제 거동시 강도, 강성 및 고유진동수 등에 적지 않은 영향을 미치므로 구조물 전체의 내진성능에 직간접적으로 영향을 미친다고 알려져 있다.
따라서, 조적 채움벽은 구조물에서 도 10과 같은 등가 스트럿으로 이상화 할 수 있다.
즉, 채움벽의 압축저항 성능만 유효하다고 가정하면 구조물에 작용하는 횡력을 채움벽의 대각방향 스트럿이 분담할 수 있기 때문에 채움벽이 실제로 구조물의 횡력을 분담할 수 있다고 볼 수 있다.
본 발명인 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법은 기존 건물의 내진 성능 보강 방안으로서 골조형식 건물의 채움벽을 다각 트러스형 보강재로 보강하여 구조물 전체의 강도 및 강성 증가를 기대할 수 있게 하는 내진 보강 공법이다.
도 11은 본 발명의 다각 트러스형 보강재를 건물의 벽에 이용한 내진 보강 공법의 일 실시예를 나타낸 것이다.
본 발명의 내진 보강 공법을 건물의 벽에 이용한 일 실시예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
기존의 건물 벽 또는 신설의 건물에 있어서, 건물의 벽면은 콘크리트 또는 벽돌 등으로 채워져 있다(조적 채움벽).
이러한 건물 벽의 일측에는 수직으로 두 개의 기둥(50)과 이 기둥(50)과 직교하며 바닥면에 수평한 보(60)로 이루어진 사각 공간이 형성된다.
이 사각 공간에 상기에서 기술한 다각 트러스형 보강재(100)를 부착하여 벽면의 내진성을 증가하고자 한다.
여기서, 다각 트러스형 보강재(100)를 부착하기 전에, 상기 사각 공간의 네 모서리에 일부 벽면을 제거하여 일정 빈 공간인 틈새(70)를 형성한다.
상기 사각 공간의 네 모서리 일정 공간의 틈새(70)를 형성하는 것은 벽(채움벽)의 모서리 부위에서 발생되는 국부적인 파괴를 방지하기 위하여 채움벽의 모서리 부분을 기둥과 이격시키는 것이다.
따라서, 기둥에 전달되는 충격 등의 에너지를 완하되고 건물 벽에 전달되는 에너지는 최소화가 되어 건물의 내진성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 틈새(70)에는 일정한 탄성을 보유하여 건물 벽에 전달되는 에너지를 차단?완화시키는 탄성체로 채우는 것도 바람직하다.
보강된 채움벽의 개별적인 거동을 고려하여 전체 구조물의 강도를 산정하여야 하며, 보(60)의 강도가 상대적으로 약할 경우에는 추가적인 보(60)의 보강을 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기에서 기술한 건물의 벽면 뿐만 아니라 차량 또는 기차 등이 지나가는 교량에도 본 발명이 적용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다각 트러스형 보강재를 교량에 이용한 내진 보강 공법의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
교량(橋梁)은 교각(橋脚; 50a)이 하부에 일정 간격을 두며 복수 개로 세워지고, 이 교각(50a)의 상부에 상판(床版; 60a)이 배치된다.
이 복수 개의 상판(60a)은 서로 일정 간격으로 두며 이격되게 배치된다.
각각의 상판(60a)이 서로 이격됨에 따라서, 상판(60a) 간의 움직임이 분리되고 신축으로 인한 영향이 분산될 수 있다.
여기서, 상판(60a)에는 방수 등을 위한 기층(70a) 및/또는 콘크리트 또는 아스팔트 등의 표층(80a)를 도포하기 전에, 상기 다각 트러스형 보강재(100)를 배치한다.
다각 트러스형 보강재(100)를 기층(70a) 및/또는 표층(80a)과 상판(60a) 사이에 부착함으로써, 표층(80a)를 지나가는 차량 또는 기차 등으로 인한 충격?진동을 분산?흡수하게 된다.
한편, 기층(70a)와 표층(80a) 사이에는 교량의 장력을 지지하는 항장력섬유로 포장하는 것이 바람직하다.
그리고, 상판(60a) 사이에 일정한 충격을 차단?흡수할 수 있는 탄성을 가지는 탄성수지(95a)를 배치하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
10 : 제1부재
10a : 제1장부재 10b : 제1단부재
11,12 : 제1장부재의 홈 13,14 : 제1단부재의 홈
20 : 제2부재
20a : 제2장부재 20b : 제2단부재
21,22 : 제2장부재의 홈 23,24 : 제1단부재의 홈
30 : 제3부재
30a : 제3장부재 30b : 제3단부재
31,32 : 제3장부재의 홈 33,34 : 제3단부재의 홈
40 : 제4부재
41,42 : 제4부재의 홈
50 : 기둥(column)
60 : 보(beam)
70 : 틈새(void)
50a : 교각
60a : 상판
70a : 기층
80a : 표층
90a : 항장력섬유(抗張力纖維)
95a : 탄성수지(彈性樹脂)
100 : 다각 트러스형 보강재

Claims (13)

  1. 일정간격으로 다수 개가 배치되는 장방형의 제1부재;
    상기 제1부재와 소정의 각도로 1개 이상의 교차점을 가지면서 일정 간격으로 다수 개가 배치되는 장방형의 제2부재; 및
    상기 제1부재와 상기 제2부재에 대하여 소정의 각도로 1개 이상의 교차점을 가지도록 일정 간격으로 다수 개가 배치되는 장방형의 제3부재;를 포함하되,
    상기 제1부재, 상기 제2부재 및 상기 제3부재는 일측과 타측에 일정 깊이의 홈이 형성되고 이 홈들이 서로 끼워 맞춤에 의해 다수 개의 삼각형이 형성되는 다각 트러스형 보강재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1부재, 제2부재, 제3부재에는 일정한 간격을 가지는 두 개의 홈이 한 쌍을 이루면서 일정한 간격으로 다수 개가 몸체의 길이 방향을 따라서 형성되는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1부재에 형성된 한 쌍의 홈은 몸체 길이 방향의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제2부재에 형성된 한 쌍의 홈 중 한 개의 홈은 몸체 길이 방향의 상부에 형성되고 다른 한 개의 홈은 몸체 길이 방향의 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제3부재에 형성된 한 쌍의 홈은 몸체 길이 방향의 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재에 형성된 한 쌍의 홈은 그 간격이 일정한 거리를 두면서 배열되는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재에 형성된 각각의 홈의 개구 방향은 해당되는 상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재의 몸체의 길이 방향에 대하여 직교 방향으로 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재에 형성된 각각의 홈은 그 깊이가 제1부재, 제2부재 및 제3부재의 높이의 절반의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1부재, 제2부재 및 제3부재는 일정 두께 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1부재 또는 제2부재에 형성된 홈들과 끼워 맞춰지는 제4부재가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항으로 이루어진 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법에 있어서,
    건물 벽의 일측에 수직으로 세워진 기둥과 수평으로 형성된 보에 의하여 사각 공간이 형성되고,
    상기 사각 공간의 네 모서리에 있는 벽면을 제거하여 일정 공간의 틈새를 형성하고,
    상기 사각 공간에 상기 다각 트러스형 보강재를 부착하는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 사각 공간의 네 모서리에 형성된 틈새에 일정한 탄성을 가지는 탄성체로 채우는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법.
  13. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항으로 이루어진 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법에 있어서,
    교각이 놓이고 상기 교각의 상부에 상판이 서로 이격되게 배치되되,
    상기 상판에 상기 다각 트러스형 보강재를 부착하는 것을 특징으로 하는 다각 트러스형 보강재를 이용한 내진 보강 공법.
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Cited By (2)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4785604A (en) 1987-03-17 1988-11-22 Johnson Jr Robert H Collapsible gridworks for forming structures by confining fluent materials
US5527590A (en) 1993-03-18 1996-06-18 Priluck; Jonathan Lattice block material
KR100511766B1 (ko) 2002-12-23 2005-09-02 홍지기술산업주식회사 건설용 조립 보강메시

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4785604A (en) 1987-03-17 1988-11-22 Johnson Jr Robert H Collapsible gridworks for forming structures by confining fluent materials
US5527590A (en) 1993-03-18 1996-06-18 Priluck; Jonathan Lattice block material
KR100511766B1 (ko) 2002-12-23 2005-09-02 홍지기술산업주식회사 건설용 조립 보강메시

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101938720B1 (ko) * 2018-03-20 2019-01-15 주식회사 제이원산업 내진보강구조물 및 그 시공방법
KR102442982B1 (ko) 2021-11-30 2022-09-13 이일우 안정성이 확보된 내진형 조립식 지붕 트러스 연결장치

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