KR101860774B1 - 건축물의 보강 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보강막대의 접촉면적을 증대시켜 접착력을 향상시킬 수 있도록 한 건축물의 보강 시스템에 관한 것으로, 일측에 보강홈이 구비된 버팀부; 외측에 다수개의 돌기라인이 구비되며, 상기 보강홈에 삽입되어 상기 버팀부를 보강하기 위한 보강막대부; 및 상기 보강막대부와 상기 보강홈 사이에 충진되어, 상기 보강막대부를 고정하기 위한 충진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

건축물의 보강 시스템{Reinforcing system for a building}

본 발명은 건축물의 보강 시스템에 관한 것으로, 특히 보강막대의 접촉면적을 증대시켜 접착력을 향상시킬 수 있도록 한 건축물의 보강 시스템에 관한 것이다.

최근 건축 구조물의 형태가 다양화되고 복잡해짐에 따라, 원래의 설계 하중보다 많은 하중이 가해지는 경우가 발생하게 되어 건축 구조물의 강도를 향상시켜야 하는 경우가 종종 발생한다.

또한, 건축물이 노후화되면 구조적인 성능이 감소될 수밖에 없다. 때문에 건축물의 안전성을 확보하기 위해서 성능개량 등의 보수 보강을 통한 건축물의 성능 개선이 필요하며, 특히, 하중을 지지하는 세로 보 혹은 가로 보 등(이하, 버팀목이라 함)이 많이 휘어 있거나 휠 소지가 높은 경우에는 보강이 시급하다. 이는 건축물의 특성 상 연쇄적인 붕괴 위험이 있기 때문이다.

한국등록특허 제10-1081042호(2011.11.09 등록)는 합성 콘크리트 보 및 그 시공방법에 관하여 기재되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 콘크리트와의 일체성이 강화되도록 두께방향으로 관통하는 적어도 하나의 관통홀을 포함하는 결합력 강화부를 가지며, 콘크리트 보의 전단 강도를 보강시키기 위하여 상기 콘크리트 보의 내부에 매립되어 상기 콘크리트 보와 일체로 되는 판형상의 에프알피(FRP) 전단보강부재; 상기 콘크리트 보의 내부에 매립되도록, 상기 전단보강부재의 하부에 연결되는 하부근; 상기 콘크리트 보의 내부에 매립되도록, 상기 전단보강부재의 상부에 연결되는 상부근; 상기 전단보강부재가 끼워지는 하부 결합홈과 상기 상부근이 끼워지는 상부 결합홈을 가지며, 상기 전단보강부재의 상부에 결합되어 상기 전단보강부재와 상기 상부근을 연결하는 상부근 연결부재; 그리고 상기 전단보강부재가 끼워지는 상부 결합홈과 상기 하부근이 끼워지는 하부 결합홈을 가지며, 상기 전단보강부재의 하부에 결합되어 상기 전단보강부재와 상기 하부근을 연결하는 하부근 연결부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한국등록특허 제10-0483915호(2005.04.08 등록)는 보강재로 섬유강화 플라스틱 바를 사용하는 콘크리트구조물에 관하여 기재되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 슬래브 또는 보 형상으로 이루어지는 콘크리트 본체와, 콘크리트 본체의 길이 방향을 따라 콘크리트 본체 일면에 매립되어 보강재로 기능하는 섬유강화 플라스틱 바를 포함하며, 상기 섬유강화 플라스틱 바는 부착재를 통해 콘크리트 본체에 부착되는 부착 부분과, 콘크리트 본체에 비부착되는 비부착 부분을 포함하여 상기 콘크리트 본체가 굽힘 하중 또는 휨 모멘트에 의한 균열 이후 섬유강화 플라스틱 바가 파괴될 때까지 연성적인 거동을 나타냄을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 종래의 건축물의 보강 시스템은 건축 구조물을 보강하기 위해 보강재를 매립 형성하고 있지만, 보강재의 표면이 매끄럽게 형성되어 있기 때문에 시간이 지남에 따라 노후화되거나, 많은 하중이 가해지는 경우에 보강재가 건축 구조물로부터 이탈될 수 있는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-1081042호 한국등록특허 제10-0483915호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보강막대부의 외측에 다수개의 돌기라인을 형성하여 접촉면적을 증대시켜 접착력을 향상시킬 수 있도록 형성한 건축물의 보강 시스템을 제공한다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 특징에 따르면, 일측에 보강홈이 구비된 버팀부; 외측에 다수개의 돌기라인이 구비되며, 상기 보강홈에 삽입되어 상기 버팀부를 보강하기 위한 보강막대부; 및 상기 보강막대부와 상기 보강홈 사이에 충진되어, 상기 보강막대부를 고정하기 위한 충진부를 포함하는 건축물의 보강 시스템을 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 보강막대부는, 탄소 섬유로 구성된 막대인 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 보강막대부는, 단면이 역사다리꼴 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 충진부의 외측에 형성되어, 마감처리 하기 위한 마감부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 마감부는, 몰탈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 보강막대부에 형성되어, 상기 보강막대부를 보강하기 위한 보조 보강부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 보조 보강부는, 상기 보강막대부에 관통 형성되는 다수개의 보조삽입홀; 및 상기 보조삽입홀에 삽입되어, 상기 보강막대부를 보강하기 위한 보조막대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 보조막대는, 외측에 다수개의 돌기를 형성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 보강막대부에 삽입 형성되어, 상기 보강막대부의 깨짐을 방지하기 위한 섬유부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 섬유부는, 상기 보강막대부의 외측에 길이방향으로 형성되는 다수개의 섬유삽입홈; 및 상기 섬유삽입홈에 삽입 형성되어, 상기 보강막대부의 깨짐을 방지하기 위한 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 보강막대부의 외측에 다수개의 돌기라인을 형성함으로써, 충진부와의 접촉면적이 증대되어 접착력이 향상되므로, 건축물로부터 보강막대부의 이탈을 저지시켜 많은 하중이 가해지거나 시간이 지나더라도 보강막대부가 매립된 상태를 유지시킬 수 있으며, 건축물의 강도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 보강막대부를 다른 예로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템을 설명하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템을 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 건축물의 보강 시스템(10)은, 버팀부(100), 보강막대부(200), 충진부(300)를 포함한다.

버팀부(100)는, 건축물의 축조 시 사용될 수 있는 모든 세로 보 혹은 가로 보이며, 일측에 보강홈(110)이 길이방향으로 구비된 형태로 형성되어 하중을 지탱한다.

일 실시 예에서, 버팀부(100)는, 하중을 견딜 수 있도록 콘크리트, 목재, 폴리카보네이트(PC) 등으로 형성할 수 있다.

일 실시 예에서, 보강홈(110)은, 도면에서 버팀부(100)의 일측에 하나로 형성되는 것으로 설명하고 있지만, 버팀부(100)의 양측에 형성할 수도 있으며, 두 개 이상으로 형성할 수도 있다.

일 실시 예에서, 보강홈(110)은, 도면에 도시된 바와 같이 단면이 사각형 형상을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.

보강막대부(200)는, 외측에 다수개의 돌기라인(210)이 구비되며, 보강홈(110)에 삽입되어, 버팀부(110)를 보강시킨다.

일 실시 예에서, 보강막대부(200)는, 외측을 길이방향의 요철 형태로 형성하여, 충진부(300)와의 접촉면적을 증대시킴으로써 접착력과 마찰력을 향상시켜 보강홈(110)으로부터 이탈되지 않도록 할 수 있다.

일 실시 예에서, 보강막대부(200)는, 탄소 섬유로 이루어진 긴 막대 형상의 구조물로 형성할 수 있다.

탄소 섬유를 구성하는 탄소 원자들은 섬유의 길이 방향을 따라 육각 고리 결정의 형태로 붙어 있으며, 이러한 분자 배열 구조로 인해 강한 물리적 속성을 띠게 되며, 당기거나 구부리는 힘에 매우 강하다. 한 가닥의 실은 수 천 가닥의 탄소 섬유가 꼬여져 만들어지며, 다양한 패턴으로 직조될 수 있다. 또한 탄소 섬유의 밀도는 철보다 훨씬 낮기 때문에, 경량화가 필수적인 조건일 때 사용하기에 적합하며, 일반 철근보다 수 내지 수십 배 강한 인장강도를 가지고 있다. 높은 인장 강도, 가벼운 무게, 낮은 열팽창율 등의 특성으로 인해 항공우주산업, 토목건축, 군사, 자동차 및 각종 스포츠 분야의 소재로 매우 널리 쓰인다.

일 실시 예에서, 보강막대부(200)는, 단면이 직사각형 형상을 가지는 긴 막대의 표면에 돌기라인(210)이 구비된 형태로 형성할 수 있으며, 단면이 원형 형상, 마름모 형상 등 다양한 형상이 적용될 수 있다.

충진부(300)는, 보강홈(110)에 보강막대부(200)를 삽입한 후에 보강막대부(200)와 보강홈(110) 사이에 에폭시를 충전하여 보강막대부(200)를 고정시킨다. 따라서 외부에서는 보강홈(110)의 내부 구조가 보이지 않는다.

일 실시 예에서, 충진부(300)는, 에폭시 외에 우레탄 등을 충진하여 경화시켜 형성할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 지닌 건축물의 보강 시스템(10)은, 보강막대부(200)의 외측에 다수개의 돌기라인(210)을 형성함으로써, 충진부(300)와의 접촉면적이 증대되어 접착력이 향상되므로, 보강홈(110)으로부터 보강막대부(200)의 이탈을 저지시켜 많은 하중이 가해지거나 시간이 지나더라도 보강막대부(200)가 보강홈(110)에 매립된 상태를 유지시킬 수 있으며, 버팀부(100)의 강도를 증대시킬 수 있다.

도 2는 도 1에 있는 보강막대부를 다른 예로 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 보강막대부(200)는, 단면이 역사다리꼴 형상을 가지는 긴 막대의 표면에 돌기라인(210)이 구비된 형태로 형성한다. 보강막대부(200)가 역사다리꼴 형상으로 형성되는 경우에 버팀부(100)로 전달되는 진동과 하중을 골고루 분산하여 보강 효율을 향상시킬 수 있다.

일 실시 예에서, 돌기라인(210)은, 도면에서 외측으로 갈수록 뾰족하게 형성되는 것으로 설명하고 있지만, 외측을 둥글게 형성할 수도 있고, 사각형태의 요철구조로 형성할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템을 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 건축물의 보강 시스템(10)은, 버팀부(100), 보강막대부(200), 충진부(300), 마감부(400)를 포함한다. 여기서, 버팀부(100), 보강막대부(200), 충진부(300)는 도 1의 구성요소와 유사하므로 그 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서만 아래에서 설명한다.

마감부(400)는, 충진부(300)의 외측에 형성되어, 충진부(300)의 표면을 마감 처리 한다.

일 실시 예에서, 마감부(400)는, 불연 재료인 몰탈로 형성할 수 있다. 몰탄은 시멘트와 모래를 혼합한 마감재로써, 화재로 인한 피해를 최소로 할 수 있는 구성을 가진다.

도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템을 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 건축물의 보강 시스템(10)은, 버팀부(100), 보강막대부(200), 충진부(300), 보조 보강부(500)를 포함한다. 여기서, 버팀부(100), 보강막대부(200), 충진부(300)는 도 1의 구성요소와 유사하므로 그 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서만 아래에서 설명한다.

보조 보강부(500)는, 보강막대부(200)에 형성되어, 보강막대부(200)를 보강시킨다.

일 실시 예에서, 보조 보강부(500)는, 보조삽입홀(510), 보조막대(520)를 포함할 수 있다.

보조삽입홀(510)은, 보강막대부(200)에 일정 간격을 두고 다수개로 관통 형성되어, 막대(520)를 삽입하도록 한다.

일 실시 예에서, 보조삽입홀(510)은, 도면에서 단면이 원 형상을 가지도록 설명하고 있지만, 단면이 사각형 형상 등 다양한 형상을 가지도록 형성할 수도 있다.

보조막대(520)는, 보조삽입홀(510)에 삽입되어, 보강막대부(200)가 휘거나 파손되지 않도록 보강시킨다.

일 실시 예에서, 보조막대(520)는, 외측 표면에 다수개의 돌기(521)를 길이방향으로 형성하여 접촉면적을 증대시킴으로써, 접착력을 향상시켜 보조삽입홀(510)로부터 이탈되지 않도록 할 수 있다.

일 실시 예에서, 보조막대(520)는, 보조삽입홀(510)에 삽입한 후에 보조삽입홀(510)과 보조막대(520) 사이에 에폭시, 우레탄 등을 충진하여 마감 처리할 수 있다.

일 실시 예에서, 보조막대(520)는, 도면에서 단면이 원 형상을 가지는 막대 형상으로 설명하고 있지만, 사각형 등 다양한 형상을 가지도록 형성할 수 있다.

일 실시 예에서, 보조막대(520)는, 보강막대부(200)의 강도를 증가시키기 위해 탄소섬유 또는 FRP(fiber reinforced plastics)로 구성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 건축물의 보강 시스템을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 건축물의 보강 시스템(10)은, 버팀부(100), 보강막대부(200), 충진부(300), 섬유부(500)를 포함한다. 여기서, 버팀부(100), 보강막대부(200), 충진부(300)는 도 1의 구성요소와 유사하므로 그 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서만 아래에서 설명한다.

섬유부(600)는, 보강막대부(200)에 삽입 형성되어, 보강막대부(200)의 깨짐을 방지한다.

일 실시 예에서, 섬유부(600)는, 섬유삽임홈(610), 섬유(620)를 포함할 수 있다.

섬유삽입홈(610)은, 보강막대부(200)의 외측에 길이방향으로 홈을 다수개 형성하여 섬유(620)를 삽입할 수 있도록 한다.

섬유(620)는, 섬유삽입홈(610)에 삽입 형성되어, 보강막대부(200)의 깨짐을 방지한다. 섬유(620)를 섬유삽입홈(610)에 삽입한 후에 섬유삽입홈(610)에 에폭시, 우레탄 등을 충진하여 마감 처리할 수 있다.

일 실시 예에서, 섬유(620)는, 인장강도가 우수한 아라미드 섬유로 형성할 수 있다.

아라미드 섬유는 강도뿐만 아니라 내수성, 내후성, 내화학성, 내마모성이 우수하고 전기절연성이 있어 방탄폭, 소방복, 우주선, 비행기동체, 변압기 절연체, 자동차 브레이크, 자동차 타이어등 다양한 분야에서 사용되어온 재료이다. 또한 아라미드 섬유는 가벼울 뿐만 아니라 내진성능에 필요한 연성이 있고 시공도 간편한 장점이 있어 내진보강 재료로는 탁월한 물성을 갖는다. 아라미드 섬유는 순간 충격에 견디는 방폭 성능이 우수하며, 극한 하중에서 섬유가 찢어지는 형태로 파단이 진행되어 붕괴의 징후를 충분히 알 수 있으며 전면 붕괴로 이어지지 않는다.

탄소 섬유로 만들어진 보강막대부(200)는 구부리기 매우 어렵지만 압축하는 힘이나 순간적인 충격에는 약하다. 이에 따라, 아라미드 섬유로 형성되는 섬유부(600)는 순간적인 충격에 의해 보강막대부(200)가 급격하게 파괴됨을 방지하고, 연성적으로 파괴되도록 함으로써 안정성 증대시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10 : 건축물의 보강 시스템
100 : 버팀부
110 : 보강홈
200 : 보강막대부
210 : 돌기라인
300 : 충진부
400 : 마감부
500 : 보조 보강부
510 : 보조삽입홀
520 : 보조막대
521 : 돌기
600 : 섬유부
610 : 섬유삽입홈
620 : 섬유

Claims (10)

1. 일측에 보강홈이 구비된 버팀부;
   외측에 다수개의 돌기라인이 구비되며, 상기 보강홈에 삽입되어 상기 버팀부를 보강하기 위한 보강막대부; 및
   상기 보강막대부와 상기 보강홈 사이에 충진되어, 상기 보강막대부를 고정하기 위한 충진부를 포함하며,
   상기 보강막대부는 탄소 섬유로 구성된 막대이며,
   상기 보강막대부에 삽입 형성되어, 상기 보강막대부의 깨짐을 방지하기 위한 섬유부를 포함하며,
   상기 섬유부는, 상기 보강막대부의 외측에 길이방향으로 형성되는 다수개의 섬유삽입홈; 및 상기 섬유삽입홈에 삽입 형성되어, 상기 보강막대부의 깨짐을 방지하기 위한 아라미드 섬유를 포함하고,
   상기 충진부의 외측에 형성되어, 마감처리 하기 위한 마감부를 포함하며,
   상기 보강막대부에 형성되어, 상기 보강막대부를 보강하기 위한 보조 보강부를 포함하고,
   상기 보조 보강부는,
   상기 보강막대부에 관통 형성되는 다수개의 보조삽입홀; 및
   상기 보조삽입홀에 삽입되어, 상기 보강막대부를 보강하기 위한 보조막대를 포함하며,
   상기 보조막대는, 외측에 다수개의 돌기를 형성하며,
   상기 보조막대 및 보조삽입홀은 보조 보강부의 길이방향에 직교하는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 보강 시스템.
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