KR102137943B1 - 철근콘크리트 구조물용 내진 보강 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내진 보강 구조체에 관한 것으로, 구조물의 일측에 상기 구조물의 길이방향을 따라 배치되어, 상기 구조물을 보강 지지하는 보강부재; 상기 보강부재를 상기 구조물에 장착하는 하나 이상의 마운팅 브래킷; 및 상기 마운팅 브래킷과 상기 보강부재를 상기 구조물에 고정 결합하는 복수의 앵커부재를 포함하며, 하나 이상의 상기 마운팅 브래킷은 상기 보강부재의 일 영역과 노출된 상기 구조물의 둘레를 감싸도록, 상기 보강부재와 상기 구조물에 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

철근콘크리트 구조물용 내진 보강 구조체{SEISMIC REINFORCEMENT STRUCTURE}

본 발명은 기존 철근콘크리트 구조물의 내진 보강을 구현하는 철근콘크리트 구조물용 내진 보강 구조체에 관한 것이다.

일반적인 건축물에서의 철근 콘크리트(RC, Reinforced concrete) 기둥 또는 보 구조물은 그 내부에 구조적 보강을 위한 철근이 종횡 방향으로 매립된다.

철근 콘크리트 구조물의 기둥이나 보는 오랜 공용기간 동안에 부재의 강도 부족, 과하중 작용 등의 요인으로 인해 압축 성능과 휨 성능이 부족한 경우가 발생하여, 건물의 개축 및 증축 등에 따른 기둥 또는 보의 원활한 거동 확보를 위해 성능향상을 꾀하려는 시도가 증폭되고 있다.

특히, 단순한 종횡 방향의 철근 매립 구조만으로는 지진이나 초대형 태풍에 수반되는 강력한 강풍 등으로부터 건축물의 안전성을 보장하기 어렵다.

이에 따라, 근래에 국내에서도 지진의 발생확률이 증가하고 있어 예방유지 관리차원에서 기존 건물의 내진 보강이 요구되고 있는 실정이다.

기존의 기둥 또는 보 구조물의 내진 보강 공법으로 기둥 또는 보 구조물 내부에 전단 철근 등과 같은 구조 보강용 철근이나 전단 보강용 와이어로프 등을 추가로 미리 배근하여 기둥 또는 보 구조물을 시공하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 철근이나 와이어로프 등을 이용한 기둥 또는 보 구조물의 내력 보강은 건축물을 신축하는 과정 중 기둥 또는 보 구조물을 콘크리트 타설하기 전에 철근들을 배근하는 것으로서, 이미 건축되어 있는 기존 건축물의 기둥 또는 보 구조물에는 철근을 이용한 구조 보강이 불가능한 문제점이 있다.

이에 따라, 앵커볼트로 기존 철근 콘크리트 구조물의 기둥 또는 보 등에 결합하여 단면을 증대시키는 보강 방법은 비교적 시공이 난해하지 않고, 구조물의 외부에서 이루어질 수 있어, 구조물의 사용성을 제한하지 않기 때문에 많이 사용되고 있다.

한편, 종래의 건축물의 기둥을 보강한 내진보강 공법에 대한 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1060708호의 "내진 보강용 철골 구조물 접합구조 및 접합공법"(이하, 종래기술이라 칭함)이 개시되어 있다.

선행 기술을 살펴보면, 기존 건축물의 기둥 또는 보에 기둥 또는 보와 같은 부재를 사용하여 기둥 또는 보의 단면적을 증가시켜 보강하는 방법으로써, 기존 콘크리트 구조물에 수지앵커를 일정 간격으로 1열 또는 2열 설치하고, 내진 보강용 철골 프레임에 스터드 볼트를 1열 또는 2열 설치하고, 거푸집을 설치하여 고강도 모르타르를 타설하여 시공된다.

하지만, 상기와 같은 종래기술의 경우, 거푸집 설치공사 등이 필수적으로 포함되어야 함에 따라 그 공정이 복잡하고 공기가 증가할 뿐만 아니라 거푸집 등 별도의 자재가 소모됨에 따라 공사비 역시 증가하게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 선행 기술의 경우, 기존의 기둥 또는 보와 내진 보강용 철골 구조물이 제대로 결합되지 않아, 이로 인해 일체성이 저하되어 보강효과를 제대로 구현하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

대한민국등록특허 제10-1060708호

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 기존 구조물의 구조 변경 없이, 보다 신속하고 안전하게 구조물의 단면을 증설하여 자체 강성 확보를 통해 내진 기능을 향상시킬 수 있는 내진 보강 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 구조물의 일측에 상기 구조물의 길이방향을 따라 배치되어, 상기 구조물을 보강 지지하는 보강부재; 상기 보강부재를 상기 구조물에 장착하는 하나 이상의 마운팅 브래킷; 및 상기 마운팅 브래킷과 상기 보강부재를 상기 구조물에 고정 결합하는 복수의 앵커부재를 포함하며, 하나 이상의 상기 마운팅 브래킷은 상기 보강부재의 일 영역과 노출된 상기 구조물의 둘레를 감싸도록, 상기 보강부재와 상기 구조물에 결합되는, 내진 보강 구조체에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 보강부재와 상기 구조물 사이에 도포되어, 상기 보강부재와 상기 구조물 사이의 틈을 제거하기 위하여 상기 보강부재와 상기 구조물을 일체화시키는 에폭시층을 더 포함할 수 있다.

상기 보강부재의 양측 가장자리를 따라 마련되어, 상기 보강부재와 상기 구조물 사이에 도포되는 상기 에폭시층이 누설되는 것을 방지하는 실링부를 더 포함할 수 있다.

상기 보강부재는, 일정 길이를 가지며, 상호 간격을 두고 대향 배치되는 한 쌍의 플랜지; 및 한 쌍의 상기 플랜지를 연결하며 간격을 유지하는 웨브를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기존 구조물의 구조 변경 없이, 보다 신속하고 안전하게 구조물의 단면을 증설하여 자체 강성 확보를 통해 내진 기능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강 구조체가 일 실시예로서 기둥 구조물에 시공된 상태를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강 구조체가 기둥 구조물에 설치되는 실시예에 대해 설명하고 있지만 이에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 내진 보강 구조체의 기술적 사상은 기둥 구조물 이외에, 보 구조물, 브레이스 구조물 등 다양한 형태의 구조물에도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강 구조체가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강 구조체(1)는 보강부재(10)와, 복수의 마운팅 브래킷(20)과, 복수의 앵커부재(50)를 포함한다.

보강부재(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 철근콘크리트 구조물인 기둥 구조물(100)의 일측에, 기둥 구조물(100)의 길이방향을 따라 배치되어, 기둥 구조물(100)을 지지한다.

보강부재(10)는 한 쌍의 플랜지(11a,11b)와 웨브(15)를 포함한다.

각 플랜지(11a,11b)는 일정 길이의 폭과 길이를 갖는 장방형의 단면형상을 가진다.

한 쌍의 플랜지(11a,11b)는 상호 간격을 두고 대향 배치된다.

이하에서는 설명의 편리상, 한 쌍의 플랜지 중 기둥 구조물(100)을 향해 배치되는 플랜지를 제1플랜지(11a)라 하고, 기둥 구조물(100)의 반대측에 배치되는 플랜지를 제2플랜지(11b)라고 한다.

웨브(15)는 일정 길이의 폭과 길이를 갖는 장방형의 단면형상을 가지며, 한 쌍의 플랜지(11a,11b)를 연결하며 간격을 유지한다.

이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강 구조체(1)의 보강부재(10)는 에이치형 빔 형상을 가진다.

여기서, 보강부재(10)는 한 쌍의 플랜지(11a,11b)와 웨브(15)가 일체로 성형된 에이치빔으로 이루어질 수 있다. 또한, 보강부재(10)는 다른 실시예로서, 한 쌍의 플랜지(11a,11b)와 웨브(15)가 용접에 의해 결합될 수도 있다.

한편, 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)에는 마운팅 브래킷(20)의 장착 위치에 대응하여, 복수의 앵커부재(50)가 관통 결합하는 복수의 제1결합공(13)이 관통 형성되어 있다.

복수의 마운팅 브래킷(20)은 기둥 구조물(100)의 상단부와 중간단부와, 하단부에 각각 마련된다.

마운팅 브래킷(20)은 기둥 구조물(100)의 단면형상에 대응하는 예컨대, 사각형 단면형상의 속이 빈 통 형상을 가진다.

마운팅 브래킷(20)의 일측면에는, 보강부재(10)의 웨브(15)가 삽입가능하도록, 마운팅 브래킷(20)의 길이방향을 따라 일정 폭으로 절개부(21)가 절개 형성되어 있다.

이에 따라, 마운팅 브래킷(20)은 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)의 내측면과, 노출된 기둥 구조물(100)의 둘레를 감싸도록 탄성력을 발생하며, 보강부재(10)와 기둥 구조물(100)에 결합된다.

여기서, 본 실시예에서는 복수의 마운팅 브래킷(20)은 기둥 구조물(100)의 상단부와 중간단부와, 하단부에 각각 마련되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 마운팅 브래킷(20)의 하나의 형태로 형성되어, 기둥 구조물(100)의 전체 길이에 걸쳐 마련되어, 보강부재(10)와 기둥 구조물(100)에 장착될 수도 있다. 이 경우, 기둥 구조물(100)의 내진 보강 효과를 향상시킬 수 있지만, 전체적인 자재비, 시공비 및 철거비가 상승할 수 있다.

한편, 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)와 대향하는 마운팅 브래킷(20)의 일측에는, 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)의 복수의 제1결합공(13)과 연통하며, 복수의 앵커부재(50)가 관통 결합하는 복수의 제2결합공(23)이 관통 형성되어 있다.

또한, 보강부재(10)와 기둥 구조물(100) 사이에는, 에폭시 수지가 도포되는 에폭시층(30)이 마련되어 있다.

에폭시층(30)은 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)와 기둥 구조물(100)의 일측면 사이의 틈을 제거하며, 보강부재(10)와 기둥 구조물(100)을 일체화시킨다.

또한, 보강부재(10)의 양측 가장자리에는 예컨대, 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)의 양측 가장자리에는 실링부(40)가 마련되어 있다.

실링부(40)는 제1플랜지(11a)의 양측 가장자리에 제1플랜지(11a)의 길이방향을 따라 마련되어, 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)와 기둥 구조물(100) 사이에 도포된 에폭시층(30)이 누설되는 것을 방지한다.

복수의 앵커부재(50)는 마운팅 브래킷(20)과 보강부재(10)를 기둥 구조물(100)에 고정 결합한다.

본 실시예에서는 앵커부재(50)로서 앵커볼트가 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 앵커볼트 대신에 케미칼볼트가 적용될 수 있다.

복수의 앵커부재(50)는 너트(55)에 의해 조여져, 마운팅 브래킷(20)과 보강부재(10)를 기둥 구조물(100)에 고정한다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강 구조체(1)를 이용하여 시공하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 복수의 앵커부재(50)가 설치될 기둥 구조물(100)의 일측면에 에폭시 수지를 도포하여 에폭시층(30)을 형성한다.

다음, 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)가 에폭시층(30)에 밀착하며 적층하도록, 보강부재(10)를 각 앵커부재(50)에 결합한다.

그리고, 제1플랜지(11a)의 양측 가장자리를 따라 실링부(40)로 실링하여 보강부재(10)와 기둥 구조물(100) 사이에 도포되는 에폭시층(30)이 누설되는 것을 방지한다.

이어서, 마운팅 브래킷(20)의 절개부(21)를 벌린 상태에서 보강부재(10)의 제1플랜지(11a)의 내측면과, 노출된 기둥 구조물(100)의 둘레를 감싸도록, 복수의 마운팅 브래킷(20)을 기둥 구조물(100)의 상단부, 중간단부, 및 하단부와 보강부재(10)에 결합한다. 이 때, 결합시 벌어진 마운팅 브래킷(20)의 절개부(21)가 마운팅 브래킷(20)의 복원 탄성력에 의해 절개부(21)의 간격이 좁아지면서 마운팅 브래킷(20)은 기둥 구조물(100)과 보강부재(10)가 밀착하게 되고, 보강부재(10)는 기둥 구조물(100)에 가조립된다.

그리고, 복수의 앵커부재(50)를, 복수의 제1결합공(13)과 복수의 제2결합공(23)에 대응하도록, 기둥 구조물(100)에 설치한다. 이 때, 각 앵커부재(50)의 자유단부가 기둥 구조물(100)로부터 일정 길이 이상으로 노출되도록 각 앵커부재(50)를 설치한다.

계속해서, 노출된 앵커부재(50)의 자유단부를 너트(55)로 조이면 마운팅 브래킷(20)과 보강부재(10)는 기둥 구조물(100)에 고정 결합된다.

여기서, 앵커부재(50)는 너트(55)에 의해 조여지는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 앵커부재로서 볼트의 헤드가 일체로 형성된 앵커볼트가 적용될 수도 있다.

이로써, 보강부재(10)의 제2플랜지(11b)와 웨브(15)의 일 영역이 노출되며, 보강부재(10)는 기둥 구조물(100)의 일측에, 복수의 마운팅 브래킷(20)에 의해 지지됨과 동시에, 복수의 앵커부재(50)에 의해 고정 결합되어, 구조물의 단면 증성을 위해 추가의 콘크리트 타설이 필요 없으며, 기존 구조물의 구조 변경 없이, 보다 신속하고 안전하게 구조물의 단면을 증설하여 자체 강성 확보를 통해 내진 기능을 향상시킬 수 있게 된다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 내진 보강 구조체
10: 보강부재
11a,11b: 플랜지
13: 제1결합공
15: 웨브
20: 마운팅 브래킷
21: 절개부
23: 제2결합공
30: 에폭시층
40: 실링부
50: 앵커부재

Claims (4)

1. 철근콘크리트 구조물의 일측에 상기 구조물의 길이방향을 따라 배치되어, 상기 구조물을 보강 지지하는 보강부재;
   상기 보강부재를 상기 구조물에 장착하는 하나 이상의 마운팅 브래킷;
   상기 마운팅 브래킷과 상기 보강부재를 상기 구조물에 고정 결합하는 복수의 앵커부재;
   상기 보강부재와 상기 구조물 사이에 도포되어, 상기 보강부재와 상기 구조물 사이의 틈을 제거하기 위하여 상기 보강부재와 상기 구조물을 일체화시키는 에폭시층; 및
   상기 보강부재의 양측 가장자리를 따라 마련되어, 상기 보강부재와 상기 구조물 사이에 도포되는 상기 에폭시층이 누설되는 것을 방지하는 실링부를 포함하며,
   하나 이상의 상기 마운팅 브래킷은 상기 보강부재의 일 영역과 노출된 상기 구조물의 둘레를 감싸도록, 상기 보강부재와 상기 구조물에 장착되는, 철근콘크리트 구조물용 내진 보강 구조체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 보강부재는,
   일정 길이를 가지며, 상호 간격을 두고 대향 배치되는 한 쌍의 플랜지; 및
   한 쌍의 상기 플랜지를 연결하며 간격을 유지하는 웨브를 포함하는, 철근콘크리트 구조물용 내진 보강 구조체.

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