KR102004419B1

KR102004419B1 - V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조

Info

Publication number: KR102004419B1
Application number: KR1020170148040A
Authority: KR
Inventors: 심재일
Original assignee: 포엠 주식회사
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2019-07-26
Also published as: WO2019093540A1; KR20190052390A

Abstract

본 발명은 콘크리트 증타에 의한 기존 기둥 보강시 선조립 보강체에 V형 띠철근과 보강 띠철근을 함께 사용하여 크로스 타이를 설치하지 않고도 보강 주근의 좌굴을 방지하면서 콘크리트를 효과적으로 구속할 수 있고, 시공을 매우 신속하고 간단하게 진행할 수 있는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조에 대한 것이다.
본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조는 철근콘크리트로 형성되는 기존 기둥의 외부에 미리 조립된 선조립 보강체를 설치하고 콘크리트를 현장 타설하는 기둥 보강 구조에 관한 것으로, 상기 선조립 보강체는 횡방향으로 상호 이격되게 구비되는 복수의 보강 주근; V형으로 절곡되어 한 쌍의 다리부를 갖는 것으로서 절곡부 내측이 상기 보강 주근의 외측에 밀착되고, 다리부가 기존 기둥 면을 향하도록 구비되어 보강 주근이 기존 기둥 외면과 일정 간격을 유지하도록 하고, 콘크리트 내에 묻혀 전단연결재의 역할을 하는 복수의 V형 띠철근; 및 상기 복수의 보강 주근 외측에 횡방향으로 결합되는 보강 띠철근; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조{Structure for reinforcing column using V-shaped ties}

본 발명은 콘크리트 증타에 의한 기존 기둥 보강시 선조립 보강체에 V형 띠철근과 보강 띠철근을 함께 사용하여 크로스 타이를 설치하지 않고도 보강 주근의 좌굴을 방지하면서 콘크리트를 효과적으로 구속할 수 있고, 시공을 매우 신속하고 간단하게 진행할 수 있는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조에 대한 것이다.

구조물 증축에 따른 하중 증가로 인하여 기둥을 보강하거나 내진 설계 미적용 구조물을 내진 보강 하기 위하여 강판 보강, 콘크리트 증타 등의 방법으로 기둥 외부를 보강하는 방법이 있다(특허 제10-1568016호 등).

상기 강판 보강 방법은 콘크리트로 형성된 기존 기둥의 외주면을 체결 부재 등을 이용하여 복수 개의 강판으로 감싸 고정한다.

그러나 강판 보강 방법은 강판이 화재나 부식 등에 취약하기 때문에, 별도의 내화 및 방청 처리가 필요하고 강판과 콘크리트 사이의 일체성을 확보하기 위한 별도의 구성이 필요하다는 문제점이 있다.

상기 콘크리트 증타 방법은 기존 기둥 외부에 철근을 배근하고 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하여 기둥 단면적을 증가하여 기둥을 보강한다.

상기 콘크리트 증타 방법은 강판 보강 공법과 달리 별도의 내화 및 방청 처리가 불필요하고, 기존 콘크리트 기둥과의 일체성 확보에 유리하다는 등의 장점이 있다.

그러나 기존 기둥의 간섭으로 인하여 기둥 주근의 좌굴을 방지하거나 콘크리트 구속(confinement) 등을 위해 설치되는 크로스 타이를 직접 적용하기 어렵다. 이에 따라 기존 기둥에 소정 깊이로 구멍을 천공하고 앵커를 설치하여 크로스 타이를 정착시키는 방식으로 증타 기둥을 형성하여야 하므로 시공성이 떨어진다. 아울러 현장 작업이 많아 공기가 많이 소요되는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 콘크리트 증타에 의하여 기둥을 보강하는 경우, 크로스 타이를 설치하지 않고도 주근의 좌굴을 방지하고 콘크리트를 구속할 수 있는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조를 제공하고자 한다.

본 발명은 현장 시공 공정을 최소화할 수 있어 공기 단축이 가능하고, 시공을 용이하게 할 수 있는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조를 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 철근콘크리트로 형성되는 기존 기둥의 외부에 미리 조립된 선조립 보강체를 설치하고 콘크리트를 현장 타설하는 기둥 보강 구조에 관한 것으로, 상기 선조립 보강체는 횡방향으로 상호 이격되게 구비되는 복수의 보강 주근; V형으로 절곡되어 한 쌍의 다리부를 갖는 것으로서 절곡부 내측이 상기 보강 주근의 외측에 밀착되고, 다리부가 기존 기둥 면을 향하도록 구비되어 보강 주근이 기존 기둥 외면과 일정 간격을 유지하도록 하고, 콘크리트 내에 묻혀 전단연결재의 역할을 하는 복수의 V형 띠철근; 및 상기 복수의 보강 주근 외측에 횡방향으로 결합되는 보강 띠철근; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선조립 보강체는 기존 기둥의 각 면마다 각각 분리되어 구비되고, 이웃하는 선조립 보강체의 모서리 외측에는 정착용 띠철근이 구비되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선조립 보강체의 보강 주근 상단은 상부 슬래브를 관통하여 슬래브 상부로 일정 길이 돌출되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강 주근의 상단은 상부 층에 설치되는 선조립 보강체의 보강 주근 하단과 커플러로 결합되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 V형 띠철근의 다리부 단부에는 정착판이 결합되거나, 다리부 단부 지름이 확대된 확대부가 형성되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조를 제공한다.

본 발명에 따르면 콘크리트 증타에 의한 기존 기둥 보강시 선조립 보강체에 V형 띠철근과 보강 띠철근을 함께 사용하므로, 크로스 타이를 설치하지 않고도 보강 주근의 좌굴을 방지하면서 콘크리트를 효과적으로 구속할 수 있다

아울러 사전 선조립된 선조립 보강체를 기존 기둥 주변에 세운 후 콘크리트를 타설하기만 하면 되므로, 시공이 매우 신속하고 간단하다. 이에 따라 현장 시공 최소화로 공기 단축이 가능하다.

도 1은 본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조의 실시예를 도시하는 평단면도.
도 2는 선조립 보강체의 사시도.
도 3은 본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조의 시공 순서를 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조의 다른 실시예를 도시하는 평단면도.
도 5는 상하부 선조립 보강체의 결합 관계를 도시하는 측단면도.
도 6은 V형 띠철근의 다양한 실시예를 도시하는 사시도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조의 실시예를 도시하는 평단면도이고, 도 2는 선조립 보강체의 사시도이다.

도 1, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조는 철근콘크리트로 형성되는 기존 기둥(1)의 외부에 미리 조립된 선조립 보강체(3)를 설치하고 콘크리트(5)를 현장 타설하는 기둥 보강 구조에 관한 것으로, 상기 선조립 보강체(3)는 횡방향으로 상호 이격되게 구비되는 복수의 보강 주근(31); V형으로 절곡되어 한 쌍의 다리부(321)를 갖는 것으로서 절곡부 내측이 상기 보강 주근(31)의 외측에 밀착되고, 다리부(321)가 기존 기둥(1) 면을 향하도록 구비되어 보강 주근(31)이 기존 기둥(1) 외면과 일정 간격을 유지하도록 하고, 콘크리트(5) 내에 묻혀 전단연결재의 역할을 하는 복수의 V형 띠철근(32); 및 상기 복수의 보강 주근(31) 외측에 횡방향으로 결합되는 보강 띠철근(33); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 철근콘크리트로 형성되는 기존 기둥(1)의 외부에 미리 조립된 선조립 보강체(3)를 설치하고 콘크리트(5)를 현장 타설하여 기둥을 보강하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조에 대한 것이다.

즉, 본 발명은 사전에 미리 제작한 선조립 보강체(3)를 현장에서 기존 기둥(1)의 외부에 위치시키고, 소정 위치에 거푸집을 설치한 다음 콘크리트(5)를 타설함으로써 기존 기둥(1)을 증타하여 보강하기 위한 것이다.

상기 선조립 보강체(3)는 보강 주근(31), V형 띠철근(32) 및 보강 띠철근(33)으로 구성된다.

상기 보강 주근(31)은 기존 기둥(1)의 외부에 위치되는 수직 방향의 철근으로, 횡방향으로 상호 이격되게 구비되는 복수 개가 구비된다.

상기 보강 주근(31)은 콘크리트(5)와 함께 압축력을 분담하며 휨에 의해 발생하는 인장 응력을 지지한다.

상기 V형 띠철근(32)은 V형으로 절곡되어 한 쌍의 다리부(321)를 갖는 것으로, 철근을 절곡하여 형성할 수 있다.

상기 V형 띠철근(32)은 절곡부의 내측이 보강 주근(31)의 외측에 밀착되도록 보강 주근(31)에 결합되고, 한 쌍의 다리부(321)는 기존 기둥(1)을 향하도록 배치된다.

상기 V형 띠철근(32)은 기둥 증타 보강시 설치가 곤란한 크로스 타이를 대체하기 위한 것으로, 크로스 타이에 비해 철근량을 줄일 수 있어 경제적일 뿐 아니라 에너지 흡수 능력이 우수하여 내진 설계에 효과적으로 적용 가능하다.

상기 V형 띠철근(32)은 보강 주근(31)과 수직되는 방향으로 결합되어 콘크리트(5) 내에 묻히므로, 전단연결재 역할을 할 수 있다.

상기 V형 띠철근(32)은 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31)이 기존 기둥(1) 외면과 일정 간격을 유지하도록 하는 스페이서의 역할도 한다.

상기 보강 띠철근(33)은 복수의 보강 주근(31) 외측에 횡방향으로 결합된다.

상기 보강 띠철근(33)은 보강된 기둥의 띠철근 역할을 하여 보강 주근(31)의 좌굴을 방지한다. 아울러 콘크리트(5) 파괴시 횡방향 벌어짐을 구속하여 콘크리트(5)의 연성을 증가시킬 뿐 아니라 복수의 보강 주근(31)을 고정하여 하나의 일체화된 선조립 보강체(3)를 구성하도록 한다.

상기와 같이, 본 발명에서는 V형 띠철근(32)과 보강 띠철근(33)을 함께 사용하므로, 콘크리트(5) 증타에 의한 기존 기둥(1) 보강시 크로스 타이를 설치하지 않고도 보강 주근(31)의 좌굴을 방지하면서 콘크리트(5)를 효과적으로 구속할 수 있다

아울러 사전 선조립된 선조립 보강체(3)를 기존 기둥(1) 주변에 세우고 콘크리트(5)를 타설 및 양생하기만 하면 되므로, 시공이 매우 신속하고 간단하다. 이에 따라 현장 시공 최소화로 공기 단축의 효과를 기대할 수 있다.

도 3은 본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조의 시공 순서를 도시하는 사시도이고, 도 4는 본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조의 다른 실시예를 도시하는 평단면도이다.

상기 선조립 보강체(3)는 기존 기둥(1)의 각 면마다 각각 분리되어 구비되고, 이웃하는 선조립 보강체(3, 3')의 모서리 외측에는 정착용 띠철근(4)이 구비되도록 구성 가능하다.

상기 선조립 보강체(3)는 현장 조립의 용이성을 위해 기존 기둥(1)의 각 면마다 분리하여 구성하는 것이 바람직하다.

이 경우 이웃하는 선조립 보강체(3, 3')의 보강 띠철근(33)이 서로 불연속되므로, 이웃하는 보강 띠철근(33)을 연속시키기 위해 기둥 모서리 부분에 정착용 띠철근(4)을 결합하여 정착시킬 수 있다.

이와 같이, 상기 정착용 띠철근(4)의 결합에 의해 기둥 각 면의 보강 띠철근(33)이 서로 연속되므로 내부 콘크리트(5)를 구속 가능하다.

상기 정착용 띠철근(4)은 현장에서 설치되는 것으로, 정착용 띠철근(4)의 단부는 모서리에 배치되는 보강 주근(31)에 걸 수 있도록 135°로 절곡 구성함이 바람직하다.

도 3의 (a) 내지 (c)에는 정착용 띠철근(4) 구비시 본 발명 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조에 대한 시공 순서가 도시된다.

먼저, 도 3의 (a)와 같이 기존 기둥(1)의 각 면에 선조립 보강체(3)를 설치한다. 그리고 도 3의 (b)와 같이, 이웃하는 선조립 보강체(3, 3')의 보강 주근(31)을 정착용 띠철근(4)으로 결합한다. 이후, 거푸집을 설치한 후 도 3의 (c)와 같이, 기존 기둥(1) 외부에 콘크리트(5)를 타설 및 양생하여 증타 기둥을 완성한다.

새로 타설되는 콘크리트(5)와 기존 기둥(1)의 콘크리트 간 일체화를 위해 상기 선조립 보강체(3) 설치 전에 기존 기둥(1)의 콘크리트 면을 치핑하여 거친면 처리하는 것이 바람직하다.

상기 선조립 보강체(3)의 폭은 보강 주근(31)의 간격 및 개수에 따라 결정할 수 있다.

따라서 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기둥 일측 방향의 대향하는 두 면에 설치되는 선조립 보강체(3)는 모서리에 배치되는 보강 주근(31)을 포함하도록 넓은 폭으로 구성하고, 이와 직교하는 방향의 대향하는 두 면에 설치되는 선조립 보강체(3')는 그 폭을 좁게 형성할 수 있다.

또는, 도 4와 같이 기둥 각 면의 선조립 보강체(3)를 모두 동일하게 구성하여 배치할 수 있는데, 이 경우 각 선조립 보강체(3)를 동일한 규격으로 제작할 수 있어 제작 및 시공이 용이하다.

도 4의 (a)는 각 선조립 보강체(3)의 일단만 모서리의 보강 주근(31)을 포함하도록 배치한 것인데, 이 경우 이웃하는 선조립 보강체(3)의 단부는 단부를 135° 절곡한 정착용 띠철근(4)을 결합하여 폐쇄형 띠철근을 형성할 수 있다.

도 4의 (b)는 모서리 보강 주근(31)이 2개가 배치되도록 구성한 것으로, 이 경우 단부의 보강 주근(31)을 감싸도록 U형 철근(7)을 결합할 수 있다.

도 5는 상하부 선조립 보강체의 결합 관계를 도시하는 측단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31) 상단은 상부 슬래브(2)를 관통하여 슬래브(2) 상부로 일정 길이 돌출되도록 구성할 수 있다.

복수 층 건물의 기둥 보강시, 내진 성능을 향상시키기 위해서는 상부층과 하부층에 설치되는 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31)을 연속시켜야 한다.

이를 위해 기존 기둥(1) 주변의 슬래브(2)를 제거하고, 하부 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31) 상부를 슬래브(2) 상부로 돌출시켜 상부 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31)과 이음하도록 한다.

이때, 상기 보강 주근(31)의 상단은 상부 층에 설치되는 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31) 하단과 커플러(6)로 결합될 수 있다.

상하부 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31)은 서로 겹침이음으로 결합 가능하다. 그런데 경우에 따라 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31)을 슬래브(2) 상부로 삽입할 경우, 보강 주근(31)의 길이가 긴 경우 등에 있어서 슬래브(2)와의 간섭으로 설치하기 어려울 때가 있다.

따라서 하부 층에 설치되는 보강 주근(31)의 상단을 상부 층에 설치되는 보강 주근(31)과 상호 커플러(6)로 결합하여 보강 주근(31)의 길이를 최소화하도록 할 수 있다.

아울러 상부 층의 선조립 보강체(3) 시공시 선조립 보강체(3)가 하부 층의 선조립 보강체(3)를 구성하는 보강 주근(31)에 견고하게 고정될 수 있다.

도 6은 V형 띠철근의 다양한 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 V형 띠철근(32)의 다리부(321) 단부에는 정착판(322)이 결합되거나, 다리부(321) 단부 지름이 확대된 확대부(323)가 형성될 수 있다.

상기 V형 띠철근(32)의 다리부(321)만으로 정착 길이가 부족한 경우, 도 6의 (a)와 같이 다리부(321) 단부에 정착판(322)을 결합하거나, 도 6의 (b)와 같이 단면이 확대된 확대부(323)를 형성할 수 있다.

이에 따라 다리부(321)의 정착력을 증가시킬 수 있으며, 나아가 증타되는 기둥 두께를 최소화하여 경제적인 설계가 가능하다.

상기 정착판(322)은 다리부(321)의 단부에 용접 결합할 수 있다. 또한, 정착판(322)의 중앙에 결합공(미도시)을 형성하고 다리부(321)의 단부에 나사산을 형성하여 정착판(322)을 다리부(321)에 나사 결합하는 것도 가능하다.

상기 확대부(323)는 다리부(321)의 단부를 열간 업셋 가공하여 형성할 수 있다.

1: 기존 기둥
2: 슬래브
3, 3': 선조립 보강체
31: 보강 주근
32: V형 띠철근
321: 다리부
322: 정착판
323: 확대부
33: 보강 띠철근
4: 정착용 띠철근
5: 콘크리트
6: 커플러
7: U형 철근

Claims

철근콘크리트로 형성되는 기존 기둥(1)의 외부에 미리 조립된 선조립 보강체(3)를 설치하고 콘크리트(5)를 현장 타설하는 기둥 보강 구조에 관한 것으로,
상기 선조립 보강체(3)는 횡방향으로 상호 이격되게 구비되는 복수의 보강 주근(31); V형으로 절곡되어 한 쌍의 다리부(321)를 갖는 것으로서 절곡부 내측이 상기 보강 주근(31)의 외측에 밀착되고, 다리부(321)가 기존 기둥(1) 면을 향하도록 구비되어 보강 주근(31)이 기존 기둥(1) 외면과 일정 간격을 유지하도록 하고, 콘크리트(5) 내에 묻혀 전단연결재의 역할을 하는 복수의 V형 띠철근(32); 및 상기 복수의 보강 주근(31) 외측에 횡방향으로 결합되는 보강 띠철근(33); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조.
제1항에서,
상기 선조립 보강체(3)는 기존 기둥(1)의 각 면마다 각각 분리되어 구비되고, 이웃하는 선조립 보강체(3, 3')의 모서리 외측에는 정착용 띠철근(4)이 구비되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조.
제1항에서,
상기 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31) 상단은 상부 슬래브(2)를 관통하여 슬래브(2) 상부로 일정 길이 돌출되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조.
제3항에서,
상기 보강 주근(31)의 상단은 상부 층에 설치되는 선조립 보강체(3)의 보강 주근(31) 하단과 커플러(6)로 결합되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조.
제1항에서,
상기 V형 띠철근(32)의 다리부(321) 단부에는 정착판(322)이 결합되거나, 다리부(321) 단부 지름이 확대된 확대부(323)가 형성되는 것을 특징으로 하는 V형 띠철근을 이용한 기둥 보강 구조.