KR102228669B1

KR102228669B1 - 전단벽 내진 보강용 패널

Info

Publication number: KR102228669B1
Application number: KR1020200148964A
Authority: KR
Inventors: 이현동
Original assignee: (주)나래구조안전기술
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-03-16

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전단벽 내진 보강용 패널은, 한 쌍의 수직프레임과, 상기 수직프레임의 상단에 양단부가 연결되는 상부프레임 및 상기 수직프레임의 하단에 양단부가 연결되는 하부프레임에 의해 내부공간이 형성되며, 상기 내부공간은 콘크리트가 채워지는 하부공간 및 상기 하부공간의 상부에 배치되는 상부공간으로 구획되는 보강프레임; 상기 상부공간에 배치되어 내부에 보수액이 충진 가능하며, 바닥 면에 상하 방향으로 복수의 관통홀이 관통 형성되고, 상부가 개방된 직육면체 형상의 저장프레임; 그리고 상기 상부프레임의 하면에 상면이 결합되고, 하면에 기설정된 간격으로 이격배치되는 복수의 수직봉이 결합되며, 양단이 상기 한 쌍의 수직프레임에 슬라이딩 결합되어 상하 "?향으?* 이동 가능한 전달프레임;을 포함한다.

Description

전단벽 내진 보강용 패널{Seismic Reinforced Panel for Shear Wall}

본 발명은 전단벽 내진 보강용 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외력 또는 철근 부식으로 인한 보강용 패널의 균열을 자가 치유할 수 있는 전단벽 내진 보강 패널에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트 구조물은 반죽 상태의 콘크리트를 타설하여 응결을 거쳐 경화하는 과정에서 발생 원인, 내력 영향, 발생 시기 등 여러 가지 원인에 의하여 균열이 발생한다.

이러한 균열은 콘크리트 구조물의 안정성과 미관에 매우 큰 영향을 주므로 지진에 의한 균열이 발생하지 않도록 전단벽에 내진 보강용 패널을 설치하여 콘크리트 구조물을 보호하고 있다.

그러나 오히려 이러한 전단벽 내진 보강용 패널의 철근프레임에 녹이 발생하여 철근프레임의 표면이 부풀어올라 패널자체에 균열이 발생하는 문제가 있다.

대한민국등록실용신안공보 제20-0415535호(2006.05.03.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 균열이 발생하더라도 그 균열을 자가 치유할 수 있는 전단벽 내진 보강용 패널을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.

여기서, 상기 수직봉은, 직선형으로 상기 관통홀에 대향되도록 배치되며, 하단부에 상하 방향으로 이격되는 복수의 패킹이 결합된다.

그리고 상기 상부프레임 및 상기 전달프레임은 철골인 것이 바람직하다.

또한, 상기 관통홀은 원통형으로 하방향으로 갈수록 단면적이 커지는 것이 바람직하다.

아울러 상기 패킹은 원반형으로 지름이 상기 관통홀의 상단면 지름 이상인 것이 바람직하다.

그리고 상기 저장프레임은 플렉서블한 재질일 수 있다.

또한, 상기 보수액은 에폭시 또는 실리콘 또는 수지 또는 에멀션 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 보수액은, 광변색 염료를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전단벽 내진 보강용 패널은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 철근 부식으로 인한 보강용 패널의 균열을 자가 치유할 수 있다는 이점이 있다.

둘째, 내진 보강용 패널의 균열을 자가 치유함으로써 전단벽 자체의 내진 성능을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널이 구조물의 전단벽에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널의 보강 제어장치를 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널의 보강 제어장치를 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전단벽 보강용 패널이 구조물의 전단벽에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전단벽 보강용 패널의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전단벽 보강용 패널의의 보강 제어장치를 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전단벽 보강용 패널의 센서부 구성도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전단벽 보강용 패널의 균열 모니터링 시스템의 블록 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널이 구조물의 전단벽에 설치된 상태를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널의 보강 제어장치를 도면이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널의 보강 제어장치를 도면이다.

설명에 앞서, 구조물의 전단벽(5)은 서로 이격되어 수직으로 설치된 두 기둥(3a,3b) 사이에서 바닥슬래브(2b)와 상부보(2a)에 이르기까지 상하 방향으로 수직 배치되는 벽체이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널(1)은 구조물의 전단벽(5)에 설치되어 전단벽(5)을 강화하기 위한 것으로, 보강프레임(10) 및 보강제어장치(7)를 포함한다.

보강프레임(10)은 내부공간을 가지는 사각형상을 가지며, 한 쌍의 수직프레임(13,14), 하부프레임(12) 및 상부프레임(11)을 포함한다. 상부프레임(11)의 양단부는 수직프레임(13,14)의 상단에 연결되고, 하부프레임(12)의 양단부는 수직프레임(13,14)의 하단에 연결된다. 보강프레임(10)은 철골 또는 철근재질일 수 있다.

내부공간(C)은 상부공간(A) 및 상부공간(A)의 하부에 배치되는 하부공간(B)으로 구획된다. 상부공간(A)에는 보강 제어장치(1)가 배치되며, 하부공간(B)에는 콘크리트가 채워진다. 이때, 보강 제어장치(1)의 하단은 상기 콘크리트의 상단면과 서로 맞닿아 있는 것이 바람직하다.

보강 제어장치(7)는 저장프레임(20), 수직봉(30) 및 전달프레임(40)을 포함한다.

전달프레임(40)은 상면이 상부프레임(11)의 하면과 맞닿아 있으며, 상부프레임(11)이 하방향으로 외력을 받으면 상부프레임(11)과 함께 하방향으로 하강할 수 있다. 상부프레임(11)이 부식에 의해 부피가 팽창함으로써도 전달프레임(20)은 하방향으로 하강할 수 있다. 전달프레임(20)은 양단이 한 쌍의 수직프레임(13,14)에 내측면에 슬라이딩 결합되어 상하 방향으로 승강할 수 있다.

저장프레임(20)은 상부가 개방된 직육면체 형상(즉 욕조형상 등)을 가진다. 저장프레임(20)은 바닥 면에 상하방향으로 복수의 관통홀(20a)이 관통 형성된다. 저장프레임(20)은 플렉서블(Flexible)한 재질이 사용될 수 있다. 저장프레임(20)에는 보수액이 공급될 수 있는 공급홀이 형성될 수 있다.

관통홀(20a)은 원통형으로 하방향으로 갈수록 단면적이 커지는 형상인 것이 바람직하다. 관통홀(20a)은 수직단면의 형상이 상변보다 하변이 긴 사다리꼴 형상일 수 있다.

저장프레임(20)의 내부에는 콘크리트에 발생된 균열을 방지 또는 보강되도록 한 보수액이 충진된다. 상기 보수액은 관통홀(20a)을 통해 상기 콘크리트에 공급될 수 있다.

상기 보수액은 에폭시 또는 실리콘 또는 수지 또는 에멀션 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 보수액은 방수액을 포함할 수 있다. 상기 보수액은 투명 염료이다가 균열로 인해 외부로 노출되어 자외선 등에 노출되었을 때에는 일정한 색상을 띄는 광변색 염료를 포함할 수 있다.

수직봉(30)은 직선형으로 상단이 상부프레임(11)의 하면에 결합된다. 수직봉(30)은 기설정된 간격으로 수평 이격 배치된다. 수직봉(30)의 하단은 관통홀(20a)에 대향되도록 배치된다.

수직봉(30)의 외주면에는 상하 방향으로 기설전된 간격으로 이격배치되는 복수의 패킹(31)이 결합된다. 패킹(31)은 원반형으로 지름이 관통홀(20a)의 상단면 지름 이상인 것이 바람직하다.

패킹(31)은 평상시 저장프레임(20)의 내부에 채워진 보수액이 관통홀(20a)을 통해 외부로 유출되는 것을 방지한다. 패킹(31)은 외력에 의한 전달프레임(40)의 하강시 수직봉(30)과 함께 하강하면서 관통홀(20a)을 개방한다. 한편 수직봉(30)의 하강시 패킹(32)는 관통홀(20a)을 다시 차단하게 된다. 이렇게 함으로써 상기 콘크리트로 공급되는 보수액의 공급량을 자연스럽게 조절할 수 있게 된다.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 실시 예에 의한 전단벽 내진 보강용 패널(1)은 센서부(8)를 더 포함할 수 있다.

센서부(8)는 콘크리트에 균열 및 보수액을 감지하여 균열 발생시 보수액이 콘크리트에 유입되고 있는지 판단하기 위한 것으로, 거리센서(50), 수위센서(60), 균열감지센서(70), 보수액감지센서(80), 보호캡슐(90) 및 제어부(100)를 포함한다.

거리센서(50)는 저장프레임(20)의 상단에 결합된다. 거리센서(50)는 상부프레임(11)과의 거리를 기설정된 시간 간격으로 측정 및 생성하여 상기 거리데이터를 제어부(100)에 전송한다. 제어부(100)는 상기 거리데이터가 이전의 거리데이터보다 작아진 경우 상부프레임(11)이 부식으로 팽창되거나 외력에 의해 하강한 것으로 판단할 수 있다.

수위센서(60)는 저장프레임(20)의 내부에 설치된다. 수위센서(60)는 저장프레임(20) 내부의 보수액의 수위를 기설정된 시간 간격으로 측정 및 생성한 수위데이터를 제어부(100)에 전송할 수 있다. 제어부(100)는 상기 수위데이터가 이전의 수위데이터보다 작아진 경우 보수액이 콘크리트로 유입된 것으로 판단할 수 있다.

보호캡슐(90)은 내부공간을 가진 구형 등 입체형상을 가진다. 보호캡슐 내부에는 균열감지센서(70) 및 보수액감지센서(80)가 설치된다. 균열감지센서(70)는 좌우측부에 보수액감지센서(80)는 하단부에 설치되는 것이 바람직하다. 보수액감지선 및 균열감지선은 보호캡슐(90)에 형성된 홀(미도시)을 통해 외부로 연결될 수 있다.

균열감지센서(70)는 저장프레임(20)의 하부에 배치된다. 균열감지센서(70)는 하부공간(B)의 콘크리트에 설치된다. 균열감지센서(70)는 균열감지선(72)이 연결된다. 균열감지센서(70)는 균열감지선의 단선을 감지하여 생성된 균열감지신호를 제어부(100)로 전송한다. 이때, 단선 여부는 전류의 도통 여부로 감지할 수 있다.

보수액감지센서(80)는 하부공간(B)의 콘크리트에 설치된다. 보수액감지센서(80)에는 상기 보수액과의 접촉에 반응하는 하나 이상의 보수액감지선이 연결된다. 보수액감지센서(80)는 상기 보수액을 감지한 보수액 감지신호를 제어부(100)로 전송한다. 보수액감지센서(80)는 보수액감지선의 저항값의 변화로 상기 보수액을 감지할 수 있다.

제어부(100)는 거리센서(50), 수위센서(60), 균열감지센서(70) 및 보수액감지센서(80)에 전기적으로 연결된다. 제어부(100)는 거리센서(50)로부터 수신한 상기 거리데이터의 값이 변화함에 따라 상기 수위센서가 전송한 상기 수위데이터의 값의 변화 여부를 판단한다. 제어부(100)는 상기 거리데이터의 값이 작아짐에 따라 상기 수위데이터의 값이 작아지면 콘크리트 균열에 대해서 정상적으로 보수액이 유입되고 있는 것으로 판단한다. 반면에 거리데이터의 값이 작아짐에도 불구하고 수위데이터의 값이 변화가 없으면 콘크리트 균열에 대해 보수액이 정상적으로 유입되지 않는 것으로 판단한다.

제어부(100)는 균열감지센서(70)로부터 단선감지신호가 수신되면 보수액감지센서(8)로부터 상기 보수액 감지신호의 수신여부를 판단한다. 제어부(100)는 상기 단선감지신호가 수신됨에 따라 상기 보수액 감지신호가 수신되면 콘크리트 균열에 대해서 정상적으로 보수액이 유입되고 있는 것으로 판단한다. 반면에 상기 단선감지신호가 수신되었음에도 불구하고 상기 보수액 감지신호가 수신되지 않으면 콘크리트 균열에 대해 보수액이 정상적으로 유입되지 않는 것으로 판단한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 전단벽 내진 보강용 패널의 작동과정을 설명한다.

우선, 외력 또는 부식에 의한 팽창으로 전달프레임(40)이 하강한다. 이에 따라 수직봉(30)이 하강한다.

다음으로, 패킹(31)은 수직봉(30)과 함께 하강하면서 관통홀(20a)을 개방한다. 이때, 공급홀(20a)을 통해 보수액이 콘크리트로 공급된다.

다음으로, 수직봉(30)이 하강하면서 패킹(32)은 관통홀(20a)을 다시 차단하게 된다. 이렇게 함으로써 상기 콘크리트로 공급되는 보수액의 공급량을 자연스럽게 조절된다.

이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여, 본 실시예에 따른 전단벽 내진 보강용 패널의 작동과정을 설명한다.

한편, 제어부(100)는 거리센서(50)로부터 수신한 상기 거리데이터의 값이 작아짐에 따라 상기 수위센서가 전송한 상기 수위데이터의 값 작아지면 콘크리트 균열에 대해서 정상적으로 보수액이 유입되고 있는 것으로 판단한다. 반면에 거리데이터의 값이 작아짐에도 불구하고 수위데이터의 값이 변화가 없으면 콘크리트 균열에 대해 보수액이 정상적으로 유입되지 않는 것으로 판단한다.

또한, 제어부(100)는 균열감지센서(70)로부터 단선감지신호가 수신됨에 따라 보수액감지센서(80)로부터 보수액 감지신호가 수신되면 콘크리트 균열에 대해서 정상적으로 보수액이 유입되고 있는 것으로 판단한다. 반면에 상기 단선감지신호가 수신되었음에도 불구하고 상기 보수액 감지신호가 수신되지 않으면 콘크리트 균열에 대해 보수액이 정상적으로 유입되지 않는 것으로 판단한다.

결과적으로, 본 실시 예에 따른 전단벽 내진 보강용 패널은 외력 또는 철근 부식으로 인한 보강용 패널의 균열을 자가 치유할 수 있게 된다

본 발명을 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시 예들도 가능하다. 그러므로 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시 예들에 한정되지 않는다.

1: 전단벽 내진 보강 패널 5: 전단벽
7: 보강제어장치 10: 보강프레임
11: 상부프레임 12: 하부프레임
13,14: 수직프레임 20: 저장프레임
20a: 관통홀 30: 수직봉
31,32: 패킹 40: 전달프레임
A: 상부공간 B: 하부공간

Claims

한 쌍의 수직프레임과, 상기 수직프레임의 상단에 양단부가 연결되는 상부프레임 및 상기 수직프레임의 하단에 양단부가 연결되는 하부프레임에 의해 내부공간이 형성되며, 상기 내부공간은 콘크리트가 채워지는 하부공간 및 상기 하부공간의 상부에 배치되는 상부공간으로 구획되는 보강프레임;
상기 상부공간에 배치되어 내부에 보수액이 충진 가능하며, 바닥 면에 상하 방향으로 복수의 관통홀이 관통 형성되고, 상부가 개방된 직육면체 형상의 저장프레임;및
상기 상부프레임의 하면에 상면이 결합되고, 하면에 기설정된 간격으로 이격배치되는 복수의 수직봉이 결합되며, 양단이 상기 한 쌍의 수직프레임에 슬라이딩 결합되어 상하 방향으로 이동 가능한 전달프레임;을 포함하되,
상기 수직봉은, 직선형으로 상기 관통홀에 대향되도록 배치되며, 하단부에 상하 방향으로 이격되는 복수의 패킹이 결합되는, 전단벽 내진 보강용 패널.
제1항에 있어서,
상기 상부프레임 및 상기 전달프레임은 철골인, 전단벽 내진 보강용 패널.
제1항에 있어서,
상기 관통홀은 원통형으로 하방향으로 갈수록 단면적이 커지는, 전단벽 내진 보강용 패널.
제3항에 있어서,
상기 패킹은 원반형으로 지름이 상기 관통홀의 상단면 지름 이상인, 전단벽 내진 보강용 패널.
제1항에 있어서,
상기 저장프레임은 플렉서블한 재질인, 전단벽 내진 보강용 패널.
제1항에 있어서,
상기 보수액은 에폭시 또는 실리콘 또는 수지 또는 에멀션 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는, 전단벽 내진 보강용 패널.
제6항에 있어서,
상기 보수액은, 광변색 염료를 포함하는, 전단벽 내진 보강용 패널.