KR101372897B1 - 콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법 - Google Patents

Abstract

콘크리트 구조물 보강장치를 제공한다.
본 발명은 외력에 의한 콘크리트 구조물의 전단변형을 방지하도록 보강하는 장치에 있어서, 상기 콘크리트 구조물의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부에 배치되는 강재 받침부 ; 상기 강재 받침부에 길이중간이 절곡된 적어도 하나의 절곡부위가 올려져 배치되는 강재 ; 상기 콘크리트 구조물의 평면부에서 서로 마주하는 죄우한쌍의 강재의 일단을 서로 연결하는 외력인가용 커플러 ; 를 포함하고, 상기 강재의 단부와 나사결합된 외력인가용 커플러에 의해서 상기 강재에 인가되는 예비 인장력을 통하여 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강한다.

Description

콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법{Device for Reforcing the Performance of Concrete Structure and Reforcing Method using the Same}

본 발명은 콘크리트 구조물에 대한 내진성능을 보강하기 위한 장치 및 이를 용한 보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 지상 또는 지하에 구비되어 구조물을 지탱하는 기둥 또는 보와 같은 콘크리트 구조물에 예비 인장력을 추가로 인가하여 노후된 콘크리트 구조물에 수직방향의 압축하중에 대해 직교하는 구속력을 가함으로써 지진과 같은 외력에 의하여 콘크리트 구조물이 휨변형되거나 전단변형되어 파괴되거나 파손되는 것을 방지하고, 노후된 콘크리트 구조물에 대한 구조적 안전성을 간단한 보강시공에 의해서 확보할 수 있는 콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법에 관한 것이다.

최근에 도시화의 급속한 진전에 따른 주택 수요의 급증, 노후화된 재고건물의 질적 수준 및 활용도 개선에 대한 요구수준의 향상, 환경 친화적 건물에 대한 필요성 및 무분별한 건물 신축에 따른 국토 난개발의 방지 등과 같은 견지에서 리모델링이 권장되고 있다

이에 따라, 기존 철근 콘크리트 건물의 철거 및 신축에 대한 대안으로서 리모델링(remodeling)에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다.

이와 더불어, 기존의 오래된 건축물과 최근 신축되는 건축물은 건축법에 따른 설계 반영이 건축시점에 따라서 서로 상이하게 되는데, 신축건물과 다르게 구 건축물의 경우 내진설계가 전혀 반영되지 못하여 작은 진도에도 건축물이 파괴되어 많은 인명피해가 발생할 위험성이 있었다.

또한, 환경에 대한 관심이 높아지고 경제적 측면에서의 효율성이라는 관점에서 정부 차원에서 환경 폐기물을 줄이고 기존의 아파트의 골조를 재이용 가능한 재활 정책 기조를 가짐에 따라 신축이나 재건축 이외에 리모델링을 택하는 아파트가 증가할 것으로 예상되고 있다.

특히, 이미 건물의 리모델링은 관계기관의 허가를 다시 받을 필요가 없고 간단한 절차만으로 리모델링 건축이 가능함으로 신축건물에 비하여 선택의 폭이 자유로우며 현대식 건물로 시공할 수 있다는 것이 장점 있으나 오래된 구건물은 기둥과 보가 취약한 것이 문제점이었다.

이러한 노후된 구건물을 리모델링하는 공법으로서는 기존 기둥 주변에 철근을 배근하고 거푸집을 설치하여 현장 타설 콘크리트로 보강하는 공법이 있으나 공기가 많이 요구되고 인건비가 증가하며, 공사 품질을 향상시키지 못하여 공사비가 과다하게 소요되었다.

대한민국 실용신안등록 제0230888호에는 철근콘크리트 구조물의 기둥에 있어서, 상기 기둥의 외부에는 망상구조의 EMP(Expanded Metal Plate)가 배치되고, 상기 EMP(Expanded Metal Plate)가 상기 기둥에 설치될 수 있도록 상기 기둥의 외주면과 상기 EMP(Expanded Metal Plate)에는 모르타르층이 타설된 것을 특징으로 하고 있다, 이와 같이 구성된 상기 EMP(Expanded Metal Plate) 보강 구조를 갖는 기둥은 기존의 기둥에 철판망을 앵커로 기둥에 고정하고 이의 외면에 거푸집을 대고 모르타르를 타설시켜 보강하는 공법이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 공법은 현장에서 기둥 외면에 모르타르 층을 형성하고 이를 양생해야 함으로써 공기가 장기화되고 현장의 작업조건에 따라서 보강되는 기둥의 강도가 상이하게 되며, 공사비가 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 하중을 지탱하는 기둥 또는 보와 같은 콘크리트 구조물에 예비인장력을 인가할 수 있도록 그 외측에 배치되는 한쌍의 강재를 커플러를 매개로 연결하여 복합적으로 설치함으로써 지진과 같은 외력에 의한 콘크리트 구조물의 전단변형을 방지하고, 구조적 안전성을 보장할 수 있는 콘크리트 구조물 보강장치 및 이를 이용한 보강방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 외력에 의한 콘크리트 구조물의 전단변형을 방지하도록 보강하는 장치에 있어서, 상기 콘크리트 구조물의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부에 배치되는 강재 받침부 ; 상기 강재 받침부에 길이중간이 절곡된 적어도 하나의 절곡부위가 올려져 배치되는 강재 ; 및 상기 콘크리트 구조물의 평면부에서 서로 마주하는 죄우한쌍의 강재의 일단을 서로 연결하는 외력인가용 커플러 ; 를 포함하고, 상기 강재의 단부와 나사결합된 외력인가용 커플러에 의해서 상기 강재에 인가되는 예비 인장력을 통하여 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 강재 받침부는 상기 강재와 대응하는 외부면에 함몰형성되는 배치홈이나 상기 강재가 삽입되어 관통되는 배치공을 구비한다.

바람직하게, 상기 배치홈은 상기 강재의 외경보다 상대적으로 작은 크기의 폭을 갖는 입구를 포함한다.

바람직하게, 상기 외력인가용 커플러는 상기 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되도록 암나사부가 형성된 제1연결공을 갖는 제1강재연결체와, 인접하는 다른 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 암나사부가 형성된 제2연결공을 갖는 제2강재연결체 및 상기 제1강재연결체에 일단이 회전가능하게 조립되고 상기 제2강재연결체의 제2연결공에 타단이 나사결합되어 상기 제1,2강재연결체를 서로 연결하면서 상기 제1,2강재 연결체를 각각 회전지지하는 제1회전지지체를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 제1강재연결체는 상기 제1연결공을 몸체 중앙에 관통형성한 제1연결부재와, 상기 제1회전지지체의 일단에 돌출형성된 형성된 걸림턱이 걸림연결되는 내부단턱을 형성한 내부공에 상기 제2연결부재에 형성된 수나사부와 나사결합되는 암나사부를 형성하여 상기 제1연결부재와 결합되는 제2연결부재를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 제1회전지지체의 걸림턱과 상기 제2연결부재의 내부단턱사이에는 마찰저감부재를 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 제2강재연결체는 상기 제1회전지지체와 나사결합됨과 동시에 고정나사를 매개로 상기 제1회전지지체와 결합고정된다.

더욱 바람직하게, 상기 제1회전지지체의 외부면과 대응하는 영역에서 서로 마주하는 상기 제1강재연결체와 제2강재연결체사이에는 마찰저감부재를 구비한다.

바람직하게, 상기 외력인가용 커플러는 상기 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되도록 암나사부가 형성된 제3연결공을 갖는 제3강재연결체와, 인접하는 다른 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 암나사부가 형성된 제4연결공을 갖는 제4강재연결체 및 상기 제3,4연결공으로부터 연장되어 외경이 확장된 회전지지공에 양단이 회전지지부재를 매개로 하여 회전가능하게 조립되어 상기 제3,4강재연결체를 서로 연결하면서 상기 제3,4강재 연결체를 각각 회전지지하는 제2회전지지체를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 회전지지부재와 대응하는 상기 회전지지공의 내부면과, 상기 제2회전지지체의 외부면에는 상기 회전지지부재가 외부이탈이 곤란하도록 배치되는 요홈을 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 회전지지부재는 상기 회전지지공의 요홈과 연결되도록 관통형성되는 강구투입공을 통해 투입되어 상기 요홈에 배치되는 복수개의 강구로 이루어진다.

바람직하게, 상기 콘크리트 구조물은 상기 평면부와 대응하는 외측에 상기 강재 받침부, 강재 및 외력인가용 커플러를 덮도록 외장판넬을 구비한다.

또한, 본 발명은 외력에 의한 콘크리트 구조물의 전단변형을 방지하도록 보강하는 방법에 있어서, 상기 콘크리트 구조물의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부에 배치되는 강재 받침부에 강재의 길이중간이 절곡된 적어도 하나의 절곡부위를 배치하는 강재배치단계 ; 상기 콘크리트 구조물의 평면부에서 서로 마주하는 좌우한쌍의 강재의 단부사이를 외력인가용 커플러를 매개로 연결하는 강재연결단계 ; 및 상기 강재 배치부에 배치되어 서로 마주하는 좌우한쌍의 강재의 단부와 외력인가용 커플러가 서로 나사결합되도록 연결하여 상기 강재에 예비인장력을 인가하는 외력인가단계 ; 를 포함하여 상기 외력인가용 커플러에 의해서 강재에 인가되는 예비 인장력을 통하여 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법을 제공한다

바람직하게, 상기 강재연결단계는 상기 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 제1연결공을 갖는 제1강재연결체와, 인접하는 다른 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 제2연결공을 갖는 제2강재연결체 및 상기 제1강재연결체에 일단이 회전가능하게 조립되고 상기 제2강재연결체의 제2연결공에 타단이 나사결합되어 상기 제1,2강재연결체를 서로 연결하면서 상기 제1,2강재 연결체를 각각 회전지지하는 제1회전지지체를 포함하는 외력인가용 커플러를 매개로 서로 인접하는 강재를 연결한다.

바람직하게, 상기 강재연결단계는 상기 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 제3연결공을 갖는 제3강재연결체와, 인접하는 다른 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 제4연결공을 갖는 제2강재연결체 및 상기 제3,4연결공으로부터 연장되어 외경이 확장된 회전지지공에 양단이 회전지지부재를 매개로 하여 회전가능하게 조립되어 상기 제3,4강재연결체를 서로 연결하면서 상기 제3,4강재 연결체를 각각 회전지지하는 제2회전지지체를 매개로 서로 인접하는 강재를 연결한다.

바람직하게, 상기 외력인가단계 이후에 상기 강재 받침부, 강재 및 외력인가용 커플러를 덮도록 상기 콘크리트 구조물의 평면부와 대응하는 외측에 외장판넬을 시공하여 마무리하는 단계를 추가 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 강재 받침부에 절곡부위가 올려져 배치되어 콘크리트 구조물의 평면부에서 서로 마주하는 좌우한쌍의 강재의 단부를 외력인가용 커플러에 의해서 서로 연결함으로써 서로 인접하는 좌우한쌍의 강재를 예비 인장력을 인가할 수 있도록 서로 연결하는 작업을 보다 간편하고 신속하게 수행할 수 있다.

(2) 강재 받침부에 절곡부위가 올려져 배치되어 콘크리트 구조물의 평면부에서 서로 마주하는 좌우한쌍의 강재의 단부를 서로 연결하면서 나사결합되는 외력인가용 커플러의 제1,2강재연결체를 잠김방향으로 회전시킴으로써 제1,2강재연결체의 회전량과 비례하여 좌우한쌍의 강재를 동시에 또는 이들 어느 하나의 강재에 선택적으로 예비 인장력을 인장력을 부가할 수 있기 때문에 강재에 인가된 예비 인장력에 의해서 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심으로 작용하는 구속력을 가하여 지진과 같은 외력에 의한 콘크리트 구조물의 전단변형을 방지하도록 보강할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강장치를 적용한 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강장치를 적용한 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강장치를 적용한 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1,2실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강장치에 채용되는 외력인가용 커플러를 도시한 분해사시도와 결합단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1,2실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강장치에 채용되는 외력인가용 커플러의 다른 실시형태를 도시한 조립도와 결합단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1,2실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강방법을 도시한 공정도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시 예에 따른 콘크리트 구조물 보강장치(100)는 도 1 과 도 2에 도시한 바와 같이, 대략 사각단면과 같은 기둥 또는 보로 이루어지는 콘크리트 구조물(C)에 대한 지진과 같은 외력에 대하여 견딜 수 있도록 강재 받침부(110), 강재(120) 및 외력인가용 커플러(130)를 포함한다.

여기서, 상기 보강장치(100)는 지면 아래에 설치되는 저류조와 같은 지하 구조물에 기둥 또는 보 형태로 대략 수직하게 구비되는 콘크리트 구조물이나 지상에 설치되는 지상 구조물에 구비되는 기둥 또는 보 형태로 대략 수직하게 구비되는 콘크리트 구조물에 동일하게 적용될 수 있다.

상기 강재 받침부(110)는 사각과 같은 다각단면을 갖는 콘크리트 구조물(C)의 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부에 배치되어 상기 강재(120)가 올려져 배치되는 받침지지 부재이다.

이러한 강재 받침부(110)는 상기 강재(120)의 길이중간에 절곡된 절곡부위가 배치되도록 외부면에 함몰형성된 배치홈(115)을 갖추어 상기 콘크리트 구조물(C)의 다각단면 형상에 따라 변하는 모서리부에 밀착되도록 직각 또는 둔각으로 절곡되는 금속 또는 수지부재로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 배치홈(115)의 입구는 상기 강재(120)의 외경보다 상대적으로 작은 크기의 폭크기로 구비됨으로써, 상기 배치홈(115)에 삽입배치되는 강재가 고무 또는 수지재와 같은 탄성체로 이루어지는 강재 받침부(110)의 배치홈에 억지끼움되어 고정되기 때문에, 상기 강재가 강재 받침부로부터 분리이탈되지 않도록 별도의 체결부재의 필요없이 결합할 수 있어 콘크리트 구조물에 모서리부마다 강재받침부를 배치하는 작업을 간편하게 수행할 수 있는 것이다.

상기 강재 받침부(110)는 외부면에 적어도 하나의 배치홈(115)이 함몰형성되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 상기 강재(120)가 관통배치되도록 몸체 내부를 따라 관통형성된 배치공으로 구비될 수도 있다.

상기 강재(120)는 상기 강재 받침부(110)의 배치홈(115)에 길이중간이 절곡된 적어도 하나의 절곡부위가 올려져 배치되고, 상기 콘크리트 구조물(C)의 평면부에서 서로 마주하는 좌우한쌍의 강재(120)는 상기 외력인가용 커플러(130)에 의해서 연결된다.

이러한 강재(120)는 길이중간에 적어도 하나의 절곡부위를 갖도록 절곡된 일정길이의 강봉이나 철근재로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 강재 받침부(110)의 배치홈(115)에 절곡부위가 배치되고, 상기 외력인가용 커플러에 의해서 서로 연결되는 강재(120)는 콘크리트 구조물의 평면부마다 배치되는 외력인가용 커플러(130)을 매개로 하여 연결되어 고정되도록 대략 'ㄱ' 형상으로 절곡되어 하나의 절곡부위를 갖는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 서로 마주하는 평면부에 배치되는 한쌍의 외력인가용 커플러에 양단이 각각 연결되어 고정되도록 대략 'ㄷ' 형상으로 절곡되어 2개의 절곡부위를 가질 수도 있다.

상기 강재(120)의 각 단부에 형성되는 일정길이의 수나사부는 상기 외력인가용 커플러를 구성하는 제1,2강재연결체(130a,132)에 각각 나사결합되어 상기 강재 받침부(110)에 절곡부위가 배치된 강재(120)에 예비인장력을 갖도록 나사체결방식으로 외력을 인가하는 것이다.

상기 외력인가용 커플러(130)는 상기 콘크리트 구조물(C)의 평면부에서 서로 마주하도록 배치되는 죄우한쌍의 강재의 일단을 서로 나사결합방식으로 연결함과 동시에 나사결합되어 서로 연결된 좌우한쌍의 강재(120)를 나사방식으로 동시에 또는 선택적으로 당기어 콘크리트 구조물을 보강하기 위한 예비 인장력을 갖도록 외력을 인가하는 것이다.

이러한 외력인가용 커플러(130)는 도 4에 도시한 바와 같이, 강재(120)의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되도록 암나사부가 형성된 제1연결공(131a)을 몸체 중앙에 관통형성한 제1강재연결체(130a)를 갖추고, 상기 평면부에서 인접하는 다른 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되도록 암나사부가 형성된 제2연결공(132a)을 갖는 제2강재연결체(132)를 갖추는 한편, 상기 제1강재연결체(130a)에 일단이 회전가능하게 조립되고 상기 제2강재연결체(132)의 제2연결공(132a)에 타단이 나사결합되어 상기 제1,2강재연결체(130a,132)를 서로 연결하면서 상기 제1,2강재 연결체(130a,132)를 각각 회전지지하는 제1회전지지체(134)를 포함한다.

여기서, 상기 제1강재연결체(130a)는 상기 제1연결공(131a)을 몸체 중앙에 관통형성하여 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되어 연결되는 제1연결부재(131)와, 상기 제1회전지지체(134)의 일단에 돌출형성된 형성된 걸림턱(134a)이 걸림연결되는 내부단턱(136b)을 형성한 내부공(136a)에 상기 제1연결부재(131)의 단부에 형성된 수나사부(133)와 나사결합되도록 암나사부를 형성하여 상기 제1연결부재(131)와 나사결합되는 제2연결부재(136)를 포함한다.

여기서, 상기 제1회전지지체(134)의 걸림턱(134a)과 상기 제2연결부재(136)의 내부단턱(136b)사이에는 상기 제1회전지지체와 제2연결부재간의 회전이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 볼베어링과 같은 마찰저감부재(134b)를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2강재연결체(132)는 상기 제1회전지지체(134)와 나사결합됨과 동시에 고정나사(134c)를 매개로 하여 상기 제1회전지지체(134)와 일체로 조립되어 연결됨에 따라 상기 제1회전지지체(134)를 매개로 하여 강재연결시 상기 제1강재연결체(130a)의 제2연결부재(136)를 회전시키거나 상기 제2강재연결체(132)를 회전조작할 수 있다.

이에 따라, 상기 강재(120)의 일단과 나사결합된 제1강재연결체(130a)는 상기 제2연결부재(136)의 내부단턱(136b)에 제1회전지지체(134)의 걸림턱(134a)이 상기 제2강재연결체측으로 외부이탈이 곤란하도록 걸려지면서 상기 제1회전지지체(134)를 매개로 하여 상기 제2강재연결체(132)에 대하여 회전가능하게 조립되는 한편, 인접하는 다른 강재의 일단과 나사결합되는 제2강재연결체(132)도 상기 제1회전지지체(134)를 매개로 하여 상기 제1강재연결체(130a)의 제2연결부재에 대하여 회전가능하게 조립될 수 있는 것이다.

이로 인하여, 상기 제1회전지지체(134)를 경계로 하여 상기 강재와 나사결합된 제1강재연결체(130a)와, 다른 강재와 나사결합된 제2강재연결체(132)를 서로 동시에 또는 서로 선택적으로 잠김방향으로 회전시킴으로써 그 회전량에 비례하여 상기 강재를 외력인가용 커플러 측으로 당기어 각각의 강재에 예비 인장력을 갖도록 외력을 인가할 수 있고, 상기 강재에 인가되는 예비 인장력을 통하여 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강할 수 있는 것이다.

또한, 상기 제1회전지지체(134)의 외부면과 대응하는 영역에서 서로 마주하는 상기 제1강재연결체(130a)의 제2연결부재의 단부와 상기 제1회전지지체와 결합되는 제2강재연결체(132)의 단부사이에는 마찰저항을 감소시킬 수 있도록 베어링이나 볼과 같은 마찰저감부재를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 외력인가용 커플러(130)는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 강재(120)의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되도록 암나사부가 형성된 제3연결공(137a)을 몸체 중앙에 관통형성한 제3강재연결체(137)를 갖추고, 상기 평면부에서 인접하는 다른 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되도록 암나사부가 형성된 제4연결공(138a)을 갖는 제4강재연결체(138)를 갖추는 한편, 상기 제3,4연결공으로부터 연장되어 외경이 확장된 회전지지공(137b,138b)에 양단이 회전지지부재(139a)를 매개로 하여 회전가능하게 조립되어 상기 제3,4강재연결체(137,138)를 서로 연결하면서 상기 제3,4강재 연결체(137,138)를 각각 회전지지하는 제2회전지지체(139)를 포함한다.

여기서, 상기 제3,4강재연결체(137,138)는 상기 강재의 단부와 나사결합되도록 제3,4연결공(137a,138a)을 몸체 중앙에 관통형성하고, 상기 제3,4연결공으로부터 연장되고 상대적으로 큰 내경크기를 갖는 회전지지공(137b,138b)을 각각 형성한 대략 중공원통부재로 이루어진다.

상기 제2회전지지체(139)는 상기 제3,4강재연결체(137,138)의 각 단부에 형성된 회전지지공(137b,138b)에 양단이 각각 회전가능하게 조립되는 원통부재로 이루어지며, 상기 회전지지부재(139a)와 대응하는 상기 회전지지공의 내부면과, 상기 제2회전지지체의 외부면에는 상기 회전지지부재(139a)가 외부이탈이 곤란하도록 배치되는 요홈을 원주방향으로 연속하여 각각 함몰형성한다.

여기서, 상기 회전지지부재(139a)는 서로 대응하여 대략 원형단면상으로 합형되는 요홈에 삽입배치되는 복수개의 강구로 이루어지는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 볼이나 롤러를 갖는 링형 베어링부재가 배치되어 구비될 수 있다.

상기 회전지지부재(139a)가 일정크기의 외경을 갖는 강구로 이루어지는 경우, 상기 제3,4강재연결체(137,138)에는 상기 회전지지공(137b,138b)의 내부면에 형성되는 요홈과 연결되는 강구투입공(137c,138c)을 각각 관통형성하고, 상기 회전지지부재인 강구가 개별적으로 투입되는 강구투입공은 세트스크류(137d,138d)에 의해서 투입된 강구의 외부이탈을 방지하도록 밀봉처리된다.

이에 따라, 상기 강재의 일단과 제3연결공(137a)이 나사결합된 제3강재연결체(137)와, 다른 강재의 일단과 제4연결공(138a)이 나사결합된 제4강재연결체(138)는 제2회전지지체(139)를 매개로 하여 서로 연결되면서 제2회전지지체에 대하여 회전가능하게 조립되는 것이다.

이로 인하여, 상기 제2회전지지체(139)의 양단에 대하여 상기 제3,4강재연결체(137,138)를 각각 또는 동시에 잠김방향으로 회전시킴으로써, 그 회전량에 비례하여 상기 강재를 외력인가용 커플러 측으로 당기어 각각의 강재에 예비 인장력을 갖도록 외력을 인가할 수 있고, 상기 강재에 인가되는 예비 인장력을 통하여 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 제1,2,3 및 4 강재연결체에 형성된 제1,2,3 및 4연결공에 나사결합되도록 강재의 각 단부에 기계가공되는 수나사부는 모두 동일한 나사방향으로 형성됨으로써 하나의 강재에 대하여 양단에 형성되는 수나사부를 서로 다른 나사방향으로 각각 기계가공하는 것에 비하여 가공비용을 절감할 수 있는 것이다.

본 발명의 제2실시 예에 따른 콘크리트 구조물 보강장치(100a)는 도 3에 도시한 바와 같이, 강재 받침부(110), 강재(120) 및 외력인가용 커플러(130)를 포함하고, 제1실시예에 개시된 구성과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 외력인가용 커플러를 매개로 서로 연결되는 좌우한쌍의 강재에 인가되는 예비 인장력에 의해서 전단변형을 방지하도록 보강되는 콘크리트 구조물의 외부면인 평면부와 대응하는 외측에는 상기 강재 받침부(110), 강재(120) 및 외력인가용 커플러(130)가 외부노출되지 않게 덮을 수 있도록 대략 사각판상의 외장판넬(140)과 같은 외장재를 구비한다.

이러한 외장판넬(140)은 상기 강재 받침부(110)와 대응하여 접하는 영역을 통해 체결되거나 삽입되는 고정핀이나 볼트부재와 같은 고정수단에 의해서 상기 콘크리트 구조물의 외측에 시공될 수 있다.

한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강장치에 의해서 구조물을 보강하는 방법은 강재배치단계, 강재연결단계 및 외력인가단계를 포함한다.

즉, 상기 강재배치단계는 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 콘크리트 구조물(C)의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부에 배치되는 강재 받침부(110)의 배치홈(115)에 강재(120)의 길이중간이 절곡된 적어도 하나의 절곡부위를 배치하도록 콘크리트 구조물의 평면부 외측에 강재를 배치하는 것이다.

이러한 강재(120)는 상기 강재 받침부(110)의 배치홈(115)에 배치되는 절곡부위를 형성하도록 공장에서 사전에 절곡가공하고, 양단부에 수나사부를 각각 동일한 나사방향을 갖도록 기계가공하여 준비한다.

이어서, 상기 강재연결단계는 상기 강재(120)의 절곡부위가 강재받침부의 배치홈(115)에 올려진 상태에서 제1,2강재연결체(130a,132)로 이루어지는 외력인가용 커플러(130)를 매개로 하여 서로 인접하여 마주하는 좌우한쌍의 강재(120)의 단부를 연결하는 것이다.

즉, 상기 콘크리트 구조물의 평면부에서 서로 마주하는 한쌍의 강재(120) 중 어느 하나의 강재 일단에 일정길이 형성된 수나사부는 상기 제1강재연결체(130a)의 제1연결부재(131)에 형성된 제1연결공(131a)에 나사결합되어 연결되고, 다른 강재 일단에 일정길이 형성된 수나사부는 상기 제2강재연결체(132)에 형성된 제2연결공(132a)에 나사결합되어 연결되는 한편, 상기 제1,2강재연결체(130a,132)는 회전지지체(134)를 매개로 서로 결합되어 연결됨으로써, 상기 평면부에서 서로 마주하는 한쌍의 강재(120)의 각 단부는 상기 외력인가용 커플러(130)를 매개로 하여 연결되는 것이다.

그리고, 상기 외력인가단계는 상기 강재(120)의 단부와 나사결합된 제1강재연결체(130a)를 스패너와 같은 수공구를 이용하여 회전이 불가한 강재에 대하여 잠김방향으로 회전시키면, 상기 제1강재연결체(130a)는 제1회전지지체(134)를 매개로 하여 다른 강재와 결합된 제2강재연결체(132)에 대하여 정방향 또는 역방향으로의 자유로운 회전이 가능하도록 조립되어 있기 때문에 상기 제1강재연결체(130a)의 잠김방향 회전량에 비례하여 상기 강재 받침부(110)에 절곡부위가 배치된 강재(120)를 외력인가용 커플러측으로 당기어 일정세기의 예비 인장력을 갖도록 외력을 인가할 수 있는 것이다.

이와 동시에 또는 선택적으로 다른 강재(120)의 단부와 나사결합된 제2강재연결체(132)를 스패너와 같은 수공구를 이용하여 회전이 불가한 강재에 대하여 잠김방향으로 회전시키면, 상기 제2강재연결체(132)는 제1회전지지체(134)를 매개로 하여 강재와 결합된 제1강재연결체(130a)에 대하여 상기와 마찬가지로 정방향 또는 역방향으로의 자유로운 회전이 가능하도록 조립되어 있기 때문에 상기 제2강재연결체(132)의 잠김방향 회전량에 비례하여 다른 강재 받침부(110)에 절곡부위가 배치된 강재(120)를 외력인가용 커플러측으로 당기어 일정세기의 예비 인장력을 갖도록 외력을 인가할 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 외력인가용 커플러를 매개로 연결되는 좌우한쌍의 강재(120) 또는 이들 중 어느 하나의 강재(120)에 인가되는 예비 인장력을 통하여 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가함으로써 지진과 같은 외력에 의하여 콘크리트 구조물이 전단변형되어 파괴되거나 파손되는 것을 방지하도록 보강할 수 있는 것이다.

또한, 상기 콘크리트 구조물(C)의 외부면인 평면부와 대응하는 외측에는 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 강재 받침부(110), 강재(120) 및 외력인가용 커플러(130)가 외부노출되지 않도록 덮어 보호하면서 외관상 콘크리트 구조물의 미관을 저해하지 않도록 대략 사각판상의 외장판넬(140)과 같은 외장재를 시공하여 마무리하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 강재 받침부
115 : 배치홈
120 : 강재
130 : 외력인가용 커플러
130a : 제1강재연결체
131 : 제1연결부재
131a : 제1연결공
132 : 제2강재연결체
134 : 제1회전지지체
136 : 제2연결부재
137 : 제3강재연결체
137a : 제3연결공
138 : 제4강재연결체
138a : 제4연결공
139 : 제2회전지지체
139a : 회전지지부재
C: 콘크리트 구조물

Claims (16)

1. 외력에 의한 콘크리트 구조물의 전단변형을 방지하도록 보강하는 장치에 있어서,
   상기 콘크리트 구조물의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부에 배치되는 강재 받침부 ;
   상기 강재 받침부에 길이중간이 절곡된 적어도 하나의 절곡부위가 올려져 배치되는 강재 ;
   상기 콘크리트 구조물의 평면부에서 서로 마주하는 죄우한쌍의 강재의 일단을 서로 연결하는 외력인가용 커플러 ; 를 포함하고,
   상기 강재의 단부와 나사결합된 외력인가용 커플러에 의해서 상기 강재에 인가되는 예비 인장력을 통하여 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하고,
   상기 외력인가용 커플러는 상기 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되도록 암나사부가 형성된 제3연결공을 갖는 제3강재연결체와, 인접하는 다른 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 암나사부가 형성된 제4연결공을 갖는 제4강재연결체 및 상기 제3,4연결공으로부터 연장되어 외경이 확장된 회전지지공에 양단이 회전지지부재를 매개로 하여 회전가능하게 조립되어 상기 제3,4강재연결체를 서로 연결하면서 상기 제3,4강재 연결체를 각각 회전지지하는 제2회전지지체를 포함하고,
   상기 회전지지부재와 대응하는 상기 회전지지공의 내부면과, 상기 제2회전지지체의 외부면에는 상기 회전지지부재가 외부이탈이 곤란하도록 배치되는 요홈을 구비하며,
   상기 회전지지부재는 상기 회전지지공의 요홈과 연결되도록 관통형성되는 강구투입공을 통해 투입되어 상기 요홈에 배치되는 복수개의 강구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 강재 받침부는 상기 강재와 대응하는 외부면에 함몰형성되는 배치홈이나 상기 강재가 삽입되어 관통되는 배치공을 구비하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 배치홈은 상기 강재의 외경보다 상대적으로 작은 크기의 폭을 갖는 입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강장치.
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11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 구조물은 상기 평면부와 대응하는 외측에 상기 강재 받침부, 강재 및 외력인가용 커플러를 덮도록 외장판넬을 구비하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강장치.
13. 외력에 의한 콘크리트 구조물의 전단변형을 방지하도록 보강하는 방법에 있어서,
    상기 콘크리트 구조물의 평면부와 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부에 배치되는 강재 받침부에 강재의 길이중간이 절곡된 적어도 하나의 절곡부위를 배치하는 강재배치단계 ;
    상기 콘크리트 구조물의 평면부에서 서로 마주하는 좌우한쌍의 강재의 단부사이를 외력인가용 커플러를 매개로 연결하는 강재연결단계 ; 및
    상기 강재 배치부에 배치되어 서로 마주하는 좌우한쌍의 강재의 단부와 외력인가용 커플러가 서로 나사결합되도록 연결하여 상기 강재에 예비인장력을 인가하는 외력인가단계 ; 를 포함하여
    상기 외력인가용 커플러에 의해서 강재에 인가되는 예비 인장력을 통하여 상기 콘크리트 구조물에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하고,
    상기 강재연결단계는 상기 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 제3연결공을 갖는 제3강재연결체와, 인접하는 다른 강재의 일단에 형성된 수나사부와 나사결합되는 제4연결공을 갖는 제4강재연결체 및 상기 제3,4연결공으로부터 연장되어 외경이 확장된 회전지지공에 양단이 회전지지부재를 매개로 하여 회전가능하게 조립되어 상기 제3,4강재연결체를 서로 연결하면서 상기 제3,4강재 연결체를 각각 회전지지하는 제2회전지지체를 매개로 서로 인접하는 강재를 연결하고,
    상기 회전지지부재와 대응하는 상기 회전지지공의 내부면과, 상기 제2회전지지체의 외부면에는 상기 회전지지부재가 외부이탈이 곤란하도록 배치되는 요홈을 구비하며,
    상기 회전지지부재는 상기 회전지지공의 요홈과 연결되도록 관통형성되는 강구투입공을 통해 투입되어 상기 요홈에 배치되는 복수개의 강구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.
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15. 삭제
16. 제13항에 있어서,
    상기 외력인가단계 이후에 상기 강재 받침부, 강재 및 외력인가용 커플러를 덮도록 상기 콘트리트 구조물의 평면부와 대응하는 외측에 외장판넬을 시공하여 마무리하는 단계를 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 보강방법.

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