KR102106646B1 - 스틸밴드를 이용한 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법은, 철근콘크리트 구조물에 지지부재를 구비하는 단계; 상기 구조물 둘레를 따라 상기 지지부재에 지지되는 격자 구조의 스틸밴드를 구비하는 단계; 상기 스틸밴드에 긴장력을 부여하는 단계를 포함하는 제1 보강단계와, 상기 보강된 철근콘크리트 구조물의 외주면에 제1 보강판을 고정볼트를 이용하여 부착시키고, 부착된 상기 제1 보강판과 반대 방향으로 제2 보강판을 고정볼트를 이용하여 부착시키는 단계; 상기 제1 보강판 및 상기 제2 보강판에 하나 이상의 아이볼트를 관통시켜 설치하는 단계; 상기 제1 보강판에 설치되는 아이볼트에 스틸와이어로프의 일측 고리를 체결하고, 상기 제2 보강판에 설치되는 아이볼트에 상기 스틸와이어로프의 타측 고리를 체결하여 연결하는 단계; 및 상기 스틸와이어로프의 양단부가 체결된 상기 아이볼트와 조절너트로 인장을 조절하는 단계를 포함하는 제2 보강단계로 구성되는 공법으로서, 현장에서 스틸밴드, 스틸와이어로프, 보강판, 볼트 등과 같은 결속장치로 간단하게 조립, 설치할 수 있어 시공성이 뛰어나며, 따라서, 지진 발생 전, 내진 보강공법으로 높은 효과를 기대할 수 있을 뿐만 아니라 지진 재해 직후 파괴 또는 변형으로 인해 급격한 붕괴를 억제할 수 있도록 신속성이 요구되는 지진 복구에도 유효한 응급 보강으로 적용할 수 있는 스틸밴드를 이용한 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 관한 것이다.

Description

스틸밴드를 이용한 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법{Exterior Emergency Reinforcement Method of Concrete Structures Using Steel Band}

콘크리트 구조물 보강방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보강재로서 스틸밴드, 스틸와이어로프, 보강판을 구비하여 보강 효과를 향상시킬 수 있는 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 관한 것이다.

노후화가 진행된 콘크리트 구조물은 재료의 화학적 반응과 외부 요인에 따른 물리적 작용에 의해 내구 성능이 저하된다. 특히 노후한 시설과 미흡한 내진설계의 콘크리트 구조물은 지진에 매우 취약하다. 지진 발생 직후 손상된 건축 구조물은 손상의 정도에 따라 여진 등으로 인해 건물의 전부 또는 일부가 붕괴하여 인명 피해 및 경제적 손실을 유발할 수 있으므로 추가적인 피해를 방지하고 구조물의 안정성을 확보하는 것이 중요하다.

이와 같이 손상된 콘크리트 구조물의 성능회복을 위하여 많은 내진보강공법이 제안되고 있으며, 보강 방법에 따라 보강 효과는 많은 차이를 보이고 있다.

종래기술에서 사용되는 콘크리트 구조물의 내진보강공법으로는 보강재로 섬유시트 및 강판을 사용하고 에폭시수지 등으로 기존 구조물에 부착시키는 방법이 있다. 그러나 이러한 기존의 보강공법은 보강재의 성능보다는 이를 구조체와 접합시키는 에폭시의 성능과 시공 상태 등, 다양한 요인에 의해 영향을 받는 문제점이 있다.

또한, 통상적으로 보강부재를 설치하고 거푸집과 보강부재 사이를 콘크리트를 타설 양생시킴으로써 구조물을 보강하는 공법은 콘크리트를 타설하고 양생하는 시공시간이 길어져 복구가 지체되므로 긴급 복구에 적합하지 않고, 철근콘크리트 구조물에 하중이 더 가해져 내진 보강 성능이 저하될 수 있다. 특히 부재의 노후화로 인한 처짐 및 보강공사 완료 후 보강의 적합성을 평가하기가 매우 어려운 문제점과 추가하중이 인가되어 변형이 발생되기 전에 사전에 그러한 변형을 방지하지 못하고 변형 발생 후 사후 처리 방식의 보강이라는 문제점이 있다.

한편, 포스트텐션(Post-Tensioning) 공법의 일환으로 기술개발하려는 스틸밴드 또는 스틸와이어로프 등의 긴장재와 보강판을 이용한 보강공법은 구조체에 대한 적응성과 보강효율이 높아 다양한 구조체의 보강에 이용되고 있으며 구조적 및 경제적 측면에서 여러 장점이 있다. 포스트텐션 외부 보강공법은 능동적 공법으로서 구조체의 부재가 받고 있는 하중에 대한 응력과 반대되는 방향으로 응력을 작용시켜 기존 고정하중에 의한 응력을 감소시키고 부재의 내력 또한 증가시켜 부재가 받을 수 있는 허용하중을 효과적으로 증가시켜주며 구조체의 변형에 대한 회복도 동시에 행하여 기존 구조체의 변형이나 응력을 복원시켜 보강할 수 있는 공법이다.

또한, 연성이 부족한 콘크리트를 적절하게 구속함으로써 철근콘크리트 부재의 연성 및 내력성능 향상을 유도할 수 있는 장점이 있다. 그리고 취성 파괴될 우려가 있는 노후화된 건축물이나 비내진 상세를 갖는 구조물에 구속효과를 추가하는 경우 신축건물과 동등 이상의 구조성능이 확보될 수 있다.

이에 따라, 기존의 철근콘크리트 부재에 보수보강 공법으로 포스트텐션공법을 응용할 수 있는 경제적이고 친환경적인 기술이 개발되고 있으며, 콘크리트 구조물에 접착제를 사용하지 않는 비 부착형 기둥 보강 기술들이 제시된 바가 있다. 이와 같은 공법들은 RC 기둥의 연성이 매우 증가하는 장점을 보인다. 그러나 이러한 방법은 보강재의 단가가 매우 높으며, 숙련된 기술자가 요구되므로 인건비의 상승에 따라 시공 비용이 매우 증가하게 되는 문제가 있다.

따라서 급격한 강성변화로 인해 다른 부위의 균열 등으로 에너지 소산이 발생되기 전에 취성파괴가 일어나는 것을 방지하고 연성 거동을 할 수 있도록 내진상세를 적용하는 기술이 고려되어야 하며, 특히 현장 작업의 간소화, 자원 절약, 신속한 시공을 통한 구조물의 안정성 확보를 목적으로 하는 응급 내진 보강 공법으로서 철근콘크리트 부재의 처짐을 억제할 수 있는 긴장력이 도입되는 보수보강에 관한 기술개발이 요구된다.

한국등록특허 제10-1553205호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 본 보강공법은 현장에서 스틸밴드, 스틸와이어로프, 보강판, 볼트 등과 같은 결속장치로 간단하게 조립, 설치할 수 있어 시공성이 뛰어나며, 따라서, 지진 발생 전, 내진 보강공법으로 높은 효과를 기대할 수 있을 뿐만 아니라 지진 재해 직후 파괴 또는 변형으로 인한 급격한 붕괴를 억제할 수 있도록 신속성이 요구되는 지진 복구에도 유효한 응급 보강으로서 적용할 수 있는 보강공법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 제작 시 숙련도를 요구하지 않으며, 간단한 구성으로 제작 비용을 절감할 수 있는 콘크리트 구조물 보강방법을 제공하기 위함이다.

본 발명은 시공된 기존의 콘크리트 구조물에 보강재를 이용하여 포스트텐션을 도입함으로써 콘크리트의 압축파괴 방직 및 내력을 보강할 수 있으며, 시공 편의성 및 신속성이 증진된 스틸밴드를 이용한 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 스틸밴드를 이용한 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법은, 철근콘크리트 구조물에 지지부재를 구비하는 단계; 상기 구조물 둘레를 따라 상기 지지부재에 지지되는 격자 구조의 스틸밴드를 구비하는 단계; 상기 스틸밴드에 긴장력을 부여하는 단계를 포함하는 제1 보강단계와, 상기 보강된 철근콘크리트 구조물의 외주면에 제1 보강판을 고정볼트를 이용하여 부착시키고, 부착된 상기 제1 보강판과 반대 방향으로 제2 보강판을 고정볼트를 이용하여 부착시키는 단계; 상기 제1 보강판 및 상기 제2 보강판에 하나 이상의 아이볼트를 관통시켜 설치하는 단계; 상기 제1 보강판에 설치되는 아이볼트에 스틸와이어로프의 일측 고리를 체결하고, 상기 제2 보강판에 설치되는 아이볼트에 상기 스틸와이어로프의 타측 고리를 체결하여 연결하는 단계; 상기 스틸와이어로프의 양단부가 체결된 상기 아이볼트와 조절너트로 인장을 조절하는 단계를 포함하는 제2 보강단계를 포함한다.

상기 지지부재를 구비하는 단계에서는, 상기 철근콘크리트 구조물의 모서리를 형성하는 서로 인접한 한 쌍의 면에 동시에 접촉되도록 절곡부를 형성하도록 하여 상기 절곡부가 상기 구조물의 모서리에 밀착되도록 하고, 상기 스틸밴드가 절곡부에 의하여 파단되는 것을 방지하기 위하여 절곡부의 외측은 라운드지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 스틸밴드는 상측 및 하측단에 일정한 간격으로 형성된 다수의 걸림공 및 상기 상측 및 하측단의 일측 단부에 구비된 걸림고리를 포함할 수 있다.

상기 스틸밴드에 긴장력을 부여하는 단계에서는, 상기 스틸밴드가 감싸고자 하는 철근콘크리트 구조물의 둘레에 맞도록 상기 스틸밴드 일측단의 걸림고리를 상기 스틸밴드 타측단에서 대응하는 상기 걸림공에 끼움으로써 상기 스틸밴드의 좌측 및 우측 양단을 상호 결속시켜 상기 스틸밴드를 압박 고정할 수 있다.

여기서 상기 스틸밴드가 상기 철근콘크리트 구조물을 둘러 감싸도록 상기 구조물의 일면에서 상기 스틸밴드의 일단부가 타단부를 덮어 포개어질 수 있다.

그리고 상기 스틸밴드의 일단부와 타단부가 포개어져 중첩되는 위치에서의 상기 스틸밴드의 격자 내부 공간에 하나 이상의 고정볼트를 통과하도록 하여 상기 철근콘크리트 구조물에 삽입고정되도록 결합할 수 있다.

또한, 상기 스틸와이어로프는 상기 스틸와이어로프의 일단부를 상기 아이볼트의 환형 고리에 끼우고 U볼트로 고정시켜 구비될 수 있다.

또한, 상기 제1 보강판 및 제2 보강판 외주면에서 나사산이 구비된 상기 아이볼트의 볼트부에 상기 조절너트가 체결되어 상기 조절너트의 풀음 또는 조임에 의해서 상기 스틸와이어로프의 인장조절을 가능하게 한다.

상기 스틸와이어로프는 상기 철근콘크리트 구조물의 양측에 각각 하나 이상 구비될 수 있다.

또한, 상기 보강판의 길이는 상기 보강판이 부착되는 일면의 철근콘크리트 구조물의 길이보다 길고, 부착된 상기 보강판은 상기 철근콘크리트 구조물의 양옆으로 대칭적으로 돌출된 길이부를 가질 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 종래 사용되던 응급 보강공법에 비해 보강 효과가 크게 향상되는 장점이 있다.

둘째, 작업 난도가 낮아 볼트 등과 같은 결속장치로 간단하게 조립 및 설치할 수 있어 비숙련자도 용이하게 시공을 수행할 수 있고 시공비용이 경제적이라는 장점이 있다.

셋째, 이미 지어진 건축물의 콘크리트 구조물에 적용이 가능하므로, 종래의 노후화된 건축물 등을 보강하고 지진 재해 직후 신속성이 요구되는 지진 복구에도 유효한 응급 보강으로 적용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 있어서, 콘크리트 구조물에 지지부재가 구비된 단계의 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 있어서, 상기 콘크리트 구조물 둘레를 따라 상기 지지부재에 지지되는 스틸밴드를 구비하는 모습을 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 있어서, 스틸밴드 양단부가 중첩되는 위치에 고정볼트가 추가적으로 체결된 것을 나타낸 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 있어서, 스틸밴드로 보강된 철근콘크리트 보강 구조물의 외주면에 보강판을 부착시키는 것을 나타낸 사시도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 있어서, 스틸와이어로프가 보강판에 체결되는 것을 나타낸 사시도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 있어서, 보강된 콘크리트 구조물의 실시예를 나타낸 사시도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 지진이나 바람 등 횡력이 작용할 때 콘크리트 구조물의 기둥 또는 보가 더 구부러지고 처지는 것을 방지하고 내력을 강화하여 안전성을 확보할 수 있도록 하는 보강공법이다. 또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 균열, 변형, 내력부족 등 붕괴로 인한 안전성 위험이 대두할 때 전반적인 보강 및 개축시까지 사용함에 있어 응급 보강 조치로 적용 가능하다. 즉, 본 발명의 보강공법은 콘크리트 구조물의 손상에 대하여 응급 보강이 가능하도록 시공이 간편하고 콘크리트의 변형을 구속함은 물론 연성거동 및 내하력을 증진시킬 수 방법이다.

포스트텐션(Post-Tensioning) 공법의 일환으로 본 발명의 보강공법은 스틸밴드 또는 스틸와이어로프 등의 긴장재와 보강판을 이용하여 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 도입함으로써 보강장치에 의한 외력에 의해 강도 및 연성능력을 향상시킬 수 있는 방법이다.

본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법은, 스틸밴드(120), 스틸와이어로프(150), 보강판(130, 140)을 주요 보강재로 사용하며, 철근콘크리트 구조물(100)에 스틸밴드(120)를 구비하는 제1 보강단계와 보강판(130, 140) 및 스틸와이어로프(150)를 적용하는 제2 보강단계를 포함한다.

이하에서는 이들 각 단계 및 이에 따라 제조되는 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 대해 자세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법의 제1 보강단계는, 철근콘크리트 구조물(100)에 지지부재(110)를 구비하는 단계, 상기 철근콘크리트 구조물(100)의 둘레를 따라 상기 지지부재(110)에 지지되는 스틸밴드(120)를 구비하는 단계 및 상기 스틸밴드(120)에 긴장력을 부여하는 단계를 포함한다.

상기 철근콘크리트 구조물(100)로는 건축물 등에 적용되는 길이 방향으로 길게 형성된 콘크리트 구조물로서 보, 기둥 등 다양한 콘크리트 구조물이 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 있어서, 철근콘크리트 구조물(100)에 지지부재(110)를 구비하는 모습을 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법은 철근콘크리트 구조물(100)의 모서리에 후술할 스틸밴드(120)를 지지하는 지지부재(110)를 구비하는 단계가 포함될 수 있다. 상기 지지부재(110)는 볼트를 이용하여 설치될 수 있다(미도시).

상기 지지부재(110)는 철근콘크리트 구조물(100)의 모서리에 구비되어 스틸밴드(120)를 지지하는 구성요소이며, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 지지부재(110)는 내측의 절곡부(111)가 철근콘크리트 구조물(100)의 모서리에 밀착되도록 구비된다. 상기 절곡부(111)의 외측은 라운드지게 형성된다. 이와 같이 하는 이유는 이후 스틸밴드(120)가 상기 지지부재(110) 상에 접촉될 경우 모서리에 가해지는 압력으로 인해 상기 스틸밴드(120)가 파단되는 것을 방지하기 위해서이다.

상기 지지부재(110)가 구비된 철근콘크리트 구조물(100)에 상기 철근콘크리트 구조물(100)의 둘레를 따라 상기 지지부재(110)에 지지되는 스틸밴드(120)를 구비하는 단계가 수행된다.

상기 스틸밴드(120)는 상기 철근콘크리트 구조물(100)의 둘레를 감싸 상기 구조물(100)에 긴장력을 인가하도록 구비되는 구성요소이며, 도 2를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 보강 구조물(200)은 상기 스틸밴드(120)의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 상기 철근콘크리트 구조물(100)을 감싸는 형태로, 이때 상기 스틸밴드(120)의 양 단부가 겹쳐지도록 구비될 수 있다. 상기 스틸밴드(120)는 스틸 재질의 격자 형태로 구성되기 때문에 부재의 응력 분포가 균등하고 균열제어에 효과적일 수 있다.

다만, 본 실시예와 달리 상기 스틸밴드(120)는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 또한 폐곡선 형태로 형성될 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법에 있어서, 보강 구조물(200)은 상기 스틸밴드(120)의 상측 및 하측단에 일정한 간격으로 형성된 다수의 걸림공(121) 및 상기 스틸밴드(120)의 상측 및 하측단의 일측 단부 안쪽 방향을 향해 구비된 걸림고리(122)를 포함한다.

상기 스틸밴드(120)가 감싸고자 하는 철근콘크리트 구조물(100)의 둘레에 맞도록 상기 스틸밴드(120) 일측단의 걸림고리(122)를 상기 스틸밴드(120) 타측단에서 대응하는 걸림공(121)에 끼움으로써 상기 스틸밴드(120)의 좌측 및 우측 양단을 상호 결속시켜 상기 철근콘크리트 구조물(100)을 압박 고정하여 긴장력을 부여하는 단계를 수행한다.

본 단계에서 상기 스틸밴드(120)는 일단부 및 타단부가 서로 분리된 상태를 가지므로, 상기 스틸밴드(120)를 긴장시키는 동시에 이들을 서로 고정할 필요가 있다. 따라서 상기 스틸밴드(120)에 일정 간격으로 형성되어있는 다수의 걸림공들(121) 중에서 콘크리트 구조물의 둘레에 맞추어 걸림고리(122)와 끼움 결합할 수 있도록 걸림공(121)에 체결함으로써, 스틸밴드(120)가 긴장된 상태로 고정되도록 할 수 있다. 즉, 걸림공(121)에 걸림고리(122)를 걸어 끼우는 방식이기 때문에, 별도의 체결 수단 없이 작업자가 손쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있다.

상기 스틸밴드(120)는 상기 철근콘크리트 구조물(100)을 둘러쌀 수 있는 충분한 길이로 구비될 수 있으며 상기 철근콘크리트 구조물(100)의 둘레에 맞추어 감싸면서 상기 구조물 일면에서 상기 스틸밴드(120)의 일단부가 타단부를 덮어 포개어질 수 있다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따른 보강 구조물(300)에서 상기 스틸밴드(120)의 일단부 및 타단부를 서로 고정하는 방법은 도 3에 나타낸 바와 같이 상기 스틸밴드(120)의 일단부와 타단부가 포개어져 중첩되는 위치에 하나 이상의 고정볼트(10)로 고정되도록 결합하는 것을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 스틸밴드(120)가 두 겹으로 중첩되는 위치에서 상기 스틸밴드(120)의 격자 내부 공간에 하나 이상의 고정볼트(10)를 통과하도록 하여 철근콘크리트 구조물(100)에 삽입고정시킴으로써 상기 스틸밴드(120) 자체를 고정할 뿐만 아니라 상기 철근콘크리트 구조물(100)에 상기 스틸밴드(120)의 결합을 더 밀착시킬 수 있다. 상기 스틸밴드(120)의 일단부와 타단부가 만나 두 겹으로 중첩되는 부분은 상기 스틸밴드(120)의 양 단부가 안정감 있게 결합고정시킬 수 있게 한다.

본 발명에 따른 스틸밴드(120)의 격자 구조와 다수의 걸림공(121)은 일정 간격으로 타공되어 있기 때문에 철근콘크리트 구조물의 둘레 규격 및 형태에 큰 제한 없이 철근콘크리트 구조물의 둘레에 맞추어 해당되는 위치에서 결합될 수 있다. 스틸밴드(120)의 내부 전체가 격자 구조로 되어있어서 상기 스틸밴드(120)의 양단이 겹쳐질 때 중첩되는 격자 내부 공간이 일치하도록 맞춰질 수 있기 때문에 맞춰진 격자 내부 공간을 통해 고정볼트의 결합이 용이하다. 또한, 다수의 걸림공(121)이 일정한 간격으로 형성되어있기 때문에, 철근콘크리트 구조물의 둘레에 맞추어 어느 위치에서든지 걸림고리(122)를 대응하는 걸림공(121)에 걸리도록 할 수 있다. 따라서 스틸밴드(120)의 양단을 빠르고 쉽게 결합시킬 수 있기 때문에 스틸밴드(120)를 철근콘크리트 구조물(100)에 부착시키는데 용이하며 효율적이다. 상기 스틸밴드(120)의 일단부 및 타단부를 서로 고정시키는 방법은 다양한 방법에 의해 구현될 수 있다.

철근콘크리트 구조물에 보강재가 부착되는 부착 정도는 내진성능에 있어서 매우 중요한 요건이다. 종래 기술의 접착제 등을 이용하여 부착하는 경우, 대상 구조물에 하중이 가중되면 에폭시 수지 등의 접착제에만 의존하게 되고, 재료 간의 물성(선팽창계수, 탄성계수 등)의 차이로 온도 등의 변화에 의해 보강재와 구조체가 서로 분리되어 박리 현상이 발생하면 보강효과를 상실하게 된다.

따라서 본 발명에서는 별도의 접착제를 사용하지 않고 상기 스틸 밴드(120)를 설치하는 제1 보강단계에 부가하여 보강판(130, 140) 및 스틸와이어로프(150)를 적용하여 보강하는 제2 보강단계를 수행한다.

본 발명에 따른 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법의 제2 보강단계로서, 보강 구조물(400)은 상기 제1 보강된 철근콘크리트 보강 구조물(200, 300) 외주면에 제1 보강판(130)을 고정볼트(10)를 이용하여 부착시키고, 부착된 상기 제1 보강판(130)과 반대 방향으로 제2 보강판(140)을 고정볼트(10)를 이용하여 부착시키는 단계, 상기 제1 보강판(130) 및 상기 제2 보강판(140)에 하나 이상의 아이볼트(20)를 관통시켜 설치하는 단계를 포함된다.

본 발명에 따른 스틸밴드(120)의 격자 내부 공간은 고정볼트(10)가 용이하게 통과할 수 있는 구조로서, 상기 고정볼트(10)에 의한 상기 스틸밴드(120)와 철근콘크리트 구조물(100) 간의 체결로 부착 강도가 증가할 뿐만 아니라, 철근콘크리트 구조물(100), 스틸밴드(120), 보강판(130, 140)으로 이어지는 구성이 강한 일체감을 갖도록 상기 고정볼트(10)에 의해 결속될 수 있다.

도 4는 상기 제1 보강된 철근콘크리트 보강 구조물(200, 300) 외주면에 반대방향으로 대칭되는 양쪽 일면에 각각 고정볼트(10)를 이용하여 보강판(130, 140)을 부착시키는 단계를 나타낸다. 상기 보강판(130, 140)은 상기 스틸밴드(120)의 양단부가 중첩되는 부분을 포함하는 철근콘크리트 구조물(100)의 일면을 제외한 다른 일면과 그 반대되는 일면에 각각 부착된다. 상기 고정볼트(10)는 상기 보강판(130, 140)과 스틸밴드(120)의 하나의 격자 내부 공간을 관통하여 상기 철근콘크리트 구조물(100)에 삽입 체결된다. 스틸밴드(120)의 격자 구조의 형태는 과도하게 응력이 집중되는 경우 손상 우려가 있기 때문에 스틸밴드(120)의 강도를 저하시킬 수 있으므로, 본 발명에서는 보강판(130, 140)을 부착시켜 상기 스틸밴드(120)의 긴장도를 받쳐주어 철근콘크리트 구조물에서 분리되거나 파괴되지 않도록 부착성능을 높이도록 한다.

또한, 상기 보강판(130, 140)은 후술할 스틸와이어로프(150)의 인장조절이 가능하도록 고정하며, 철근콘크리트 구조물(100) 외주면 양 측면에서 부착되어 상기 구조물(100)의 단면 자체를 보강하는 역할을 할 수 있다. 여기서 상기 보강판(130, 140)은 높은 탄성계수 또는 높은 인장 강도를 형성할 수 있다. 도 4에서와 같이 보강판(130, 140)의 길이(b)는 상기 보강판(130, 140)이 부착되는 일면의 철근콘크리트 구조물(100)의 길이(a)보다 길고, 부착된 상기 보강판(130, 140)은 상기 철근콘크리트 구조물(100)의 양옆으로 대칭적으로 돌출된 길이부를 갖는다.

이후, 상기 보강판(130, 140)의 돌출된 길이부에 하나 이상의 아이볼트(20)를 관통시켜 설치한다. 상기 아이볼트(20)는 환형의 고리부와 나사산이 구비된 볼트부를 포함하며, 상기 보강판(130, 140)에 나사산이 구비된 볼트부를 체결하고 환형의 고리부에 스틸와이어로프(150)를 고리 형태로 끼운다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 보강판(130)에 설치되는 아이볼트(20)에 스틸와이어로프(150)의 일측 고리를 체결하고, 상기 제2 보강판(140)에 설치되는 아이볼트(20)에 상기 스틸와이어로프(150)의 타측 고리를 체결하여 연결하는 단계를 수행한다. 여기서 상기 스틸와이어로프(150)의 긴장력은 조절너트(30)의 조임에 의해 얻어지고 고장력 볼트의 토크제어법과 같이 조절너트(30)에 의해 제어될 수 있다.

상기 스틸와이어로프(150)는 일단부를 상기 아이볼트(20)의 환형 고리에 끼우고 구부려 겹쳐진 일부를 U볼트(40)로 보다 견고하게 결합 고정되도록 제작될 수 있다. U볼트는 상기 스틸와이어로프(150)의 풀림을 방지하여 계속하여 철근콘크리트 구조물(100)에 구속효과를 유지할 수 있도록 기여한다.

이후, 스틸와이어로프(150)의 양단부가 체결된 아이볼트(20)와 조절너트(30)로 인장을 조절하는 단계가 이루어진다.

상기 스틸와이어로프(150)는 아이볼트(20)와 조절너트(30)의 풀음 또는 조임에 의해서 인장력 또는 긴장력이 작용하게 되고, 이는 콘크리트 단면을 외부에서 구속하는 효과를 갖는다. 즉, 스틸와이어로프(150)의 유동성은 건물의 흔들림으로 인해 전달되는 충격을 완충할 수 있고, 지진과 같은 반복하중 하에서 연성파괴를 유도할 수 있다. 상기 스틸와이어로프(150)는 한 쌍 이상 구비되어 보강 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 6은 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물 보강방법에 있어서, 제1 보강단계 및 제2 보강단계를 통한 보강 구조물(400)의 실시예를 나타낸 것으로, 보수 또는 보강하고자 하는 콘크리트 기둥 또는 보를 본 발명에 따른 스틸밴드(120)로 감싸고 보강판(130, 140)을 부착하여 스틸와이어로프(150)를 연결함으로써 지진 발생 시 지진 하중으로부터 콘크리트 구조물의 변위 제어가 효율적으로 이루어질 수 있으며, 축하중의 저항 내력도 커지고 횡하중에 대한 휨내력도 증가하여 처짐과 균열을 복원시키며 콘크리트 구조물을 보강하는 효과를 얻게 된다.

본 발명의 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법은 보강재에 대한 부가적인 콘크리트 타설을 요하지 않으므로 콘크리트 구조물의 과다 처짐과 심각한 균열상태를 가시적으로 확인할 수 있는 구조이다. 보강재에 대한 부가적인 콘크리트 타설을 하지 않아 철근콘크리트 구조물의 단면 성능이 저하될 우려가 있으나, 본 발명에서는 스틸밴드(120)와 보강판(130, 140)을 함께 적용하여 철근콘크리트 구조물의 단면을 보강할 수 있을 뿐만 아니라 본 발명에 따른 보강재로서 스틸밴드(120), 스틸와이어로프(150), 보강판(130, 140)의 응력 및 변형 상태와 파손 여부를 육안으로 쉽게 확인할 수 있기 때문에 콘크리트 구조물의 파괴시점을 예측하는 것이 가능하여 안전관리가 용이하고 사후 평가가 가능한 공법이다. 따라서 본 발명은 사후 보강대책을 강구할 수 있는 신속한 응급 보강 조치로 적용 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 철근콘크리트 구조물 110: 지지부재
111: 절곡부 120: 스틸밴드
121: 걸림공 122: 걸림고리
130: 제1 보강판 140: 제2 보강판
150: 스틸와이어로프 10: 고정볼트
20: 아이볼트 30: 조절너트
40: U볼트 200, 300, 400: 보강 구조물

Claims (10)

1. 철근콘크리트 구조물에 지지부재를 구비하는 단계;
   상기 구조물 둘레를 따라 상기 지지부재에 지지되는 격자 구조의 스틸밴드를 구비하는 단계;
   상기 스틸밴드에 긴장력을 부여하는 단계를 포함하는 제1 보강단계;
   상기 보강된 철근콘크리트 구조물의 외주면에 제1 보강판을 고정볼트를 이용하여 부착시키고, 부착된 상기 제1 보강판과 반대 방향으로 제2 보강판을 고정볼트를 이용하여 부착시키는 단계;
   상기 제1 보강판 및 상기 제2 보강판에 하나 이상의 아이볼트를 관통시켜 설치하는 단계;
   상기 제1 보강판에 설치되는 아이볼트에 스틸와이어로프의 일측 고리를 체결하고, 상기 제2 보강판에 설치되는 아이볼트에 상기 스틸와이어로프의 타측 고리를 체결하여 연결하는 단계;
   상기 스틸와이어로프의 양단부가 체결된 상기 아이볼트와 조절너트로 인장을 조절하는 단계를 포함하는 제2 보강단계를 포함하고;
   상기 지지부재를 구비하는 단계에서는, 상기 철근콘크리트 구조물의 모서리를 형성하는 서로 인접한 한 쌍의 면에 동시에 접촉되도록 절곡부를 형성하도록 하여 상기 절곡부가 상기 구조물의 모서리에 밀착되도록 하고, 상기 스틸밴드가 절곡부에 의하여 파단되는 것을 방지하기 위하여 절곡부의 외측은 라운드지게 형성되고;
   상기 스틸밴드는 상측 및 하측단에 일정한 간격으로 형성된 다수의 걸림공 및 상기 상측 및 하측단의 일측 단부에 구비된 걸림고리를 포함하고;
   상기 스틸밴드에 긴장력을 부여하는 단계에서는, 상기 스틸밴드가 감싸고자 하는 철근콘크리트 구조물의 둘레에 맞도록 상기 스틸밴드 일측단의 걸림고리를 상기 스틸밴드 타측단에서 대응하는 상기 걸림공에 끼움으로써 상기 스틸밴드의 좌측 및 우측 양단을 상호 결속시켜 상기 스틸밴드를 압박 고정하고;
   상기 스틸밴드는 상기 철근콘크리트 구조물을 둘러 감싸도록 상기 구조물의 일면에서 상기 스틸밴드의 일단부가 타단부를 덮어 포개어지도록 형성되고;
   상기 스틸밴드의 일단부와 타단부가 포개어져 중첩되는 위치에서 격자 내부 공간이 일치하도록 맞추고, 상기 스틸밴드의 격자 내부 공간에 하나 이상의 고정볼트를 통과하도록 하여 상기 철근콘크리트 구조물에 삽입고정되도록 결합되고;
   상기 스틸와이어로프의 일단부는 상기 아이볼트의 환형 고리에 끼우고 U볼트로 고정시켜 구비되고;
   상기 제1 보강판 및 제2 보강판 외주면에서 나사산이 구비된 상기 아이볼트의 볼트부에 상기 조절너트가 체결되어 상기 조절너트의 풀음 또는 조임에 의해서 상기 스틸와이어로프의 인장조절이 가능하게 되고;
   상기 스틸와이어로프는 상기 철근콘크리트 구조물의 양측에 각각 하나 이상 구비되고;
   상기 보강판의 길이는 상기 보강판이 부착되는 일면의 철근콘크리트 구조물의 길이보다 길고, 부착된 상기 보강판은 상기 철근콘크리트 구조물의 양옆으로 대칭적으로 돌출된 길이부를 갖도록 형성되고;
   상기 지지부재는 볼트를 이용하여 설치되고;
   상기 철근콘크리트 구조물은 기둥이고;
   상기 제1 보강판은 상기 스틸밴드의 일단부 및 타단부가 포개어져 중첩되는 부분을 포함하는 철근콘크리트 구조물의 일면을 제외한 다른 일면에 부착되고, 상기 제2보강판은 상기 제1 보강판이 부착된 일면의 반대되는 면에 부착되며;
   상기 스틸밴드는 폐곡선 형태인 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 응급 외부 보강공법.
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