KR102415914B1 - 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조적허리벽의 일부에 상대적으로 강성이 작은 하중흡수블럭을 기둥으로부터 일정 거리 떨어진 위치에 설치하여 지진 도래시 기둥에 단주파괴가 아닌 휨파괴를 유도시켜 구조물의 연성능력을 높이도록 함과 동시에 간편 용이한 건식공법에 의한 내진방법으로 단열, 내수 및 차수가 해결될 수 있도록 한 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 일 실시 형태에 따른 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법은, 이웃한 기둥의 사이에 바닥슬래브로부터 일정 높이로 적층된 조적허리벽이 설치되어 있는 기존 구조물의 내진 보강 방법에 있어서, 상기 어느 기둥으로부터 일정 거리만큼 떨어진 위치에 조적허리벽을 커팅하여 상향으로 열려지거나 또는 폐단면으로 개구된 연성확보용 개구부를 형성시키는 단계와; 지진력 작용시 연성확보용 개구부가 선 파괴된 후 기둥의 휨 파괴가 유도되도록 연성확보용 개구부에 조적허리벽보다 강성이 상대적으로 작은 하중흡수블럭을 설치시키는 단계와; 상기 연성확보용 개구부와 하중흡수블럭이 접하는 접합부의 차수를 위해 하중흡수블럭의 전,후면과 접합부를 포함하여 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 몰탈마감층을 형성시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법{Seismic reinforcement method of structure having masonry waist wall}

본 발명은 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법에 관한 것으로, 특히 조적허리벽의 일부에 상대적으로 강성이 작은 하중흡수블럭을 기둥으로부터 일정 거리 떨어진 위치에 설치하여 지진 도래시 기둥에 단주파괴가 아닌 휨파괴를 유도시켜 구조물의 연성능력을 높이도록 함과 동시에 간편 용이한 건식공법에 의한 내진방법으로 단열, 내수 및 차수가 해결될 수 있도록 한 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법에 관한 것이다.

경주 및 포항 지진 발생 이 후 중·저층 기존 건축물의 내진보강의 필요성이 매우 강조되고 있는 실정이다. 우리나라 학교 건축물의 대부분은 조적 채움벽이 있는 RC 골조이며, 이는 횡하중의 지진발생 시 기둥에 큰 영향을 준다. 도 9와 같이 조적허리벽은 기둥의 유효길이가 짧아지는 경우, 응력집중 및 단주효과로 인해 전단파괴를 유발하여 구조물이 취성적 거동을 할 가능성이 높아진다.

이를 해결하기 위하여 시공성 및 경제성이 우수하며, 기둥의 단주효과를 제거함과 동시에 휨 파괴를 유도하여 구조물의 내진성능(연성능력)을 향상시킬 수 있는 내진보강공법의 개발이 요구된다.

일반적인 내진 공법은 조적허리벽의 양단을 컷팅하여 기둥의 유효길이를 증가시켜 단주효과를 제거함으로써 연성능력을 확보하는 공법이다. 그러나 이는 컷팅부의 단열 및 차수성을 해결해야 하는 문제가 남는다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-2134399호(특허문헌 1)로서, '철근콘크리트 학교 건축물의 내진 성능 향상을 위한 보강 방법'이 제안되어 있다. 이는 조적벽인 허리벽의 구조 평가를 수행한 후 평가 결과에 따라 기둥의 3면, 2면, 1면에 각관을 앵커링하고 무수축 몰탈을 각관에 투입하는 내진공법이다. 이 경우 허리벽의 구조 평가를 선수행해야 하며, 앵커링시 분진이 발생하고, 각관에 주입된 무수축 몰탈의 양생 과정이 필요한 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0894492호(특허문헌 2)로서, '아라미드 스트립 부재를 이용한 철근콘크리트 구조물의 내진보강 시공방법'이 제안되어 있다. 이는 기둥을 아라미드 스트립 부재로 감싸 단주기둥의 연성능력을 증대시키는 내진공법이다. 그러나 상기 배경기술은 콘크리트 표면에 홈을 형성하는 과정, 치핑, 세척, 고강도 수성 아크릴폴리머 모르타르 채움, 레진 도포 및 에폭시 레진 코킹 등 복잡한 공정이 소요되어 공기가 길어지는 문제를 갖는다.

한국 등록특허 등록번호 제10-2134399호 한국 등록특허 등록번호 제10-0894492호

본 발명은 조적허리벽의 일부에 상대적으로 강성이 작은 하중흡수블럭을 기둥으로부터 일정 거리 떨어진 위치에 설치하여 지진 도래시 기둥에 단주파괴가 아닌 휨파괴를 유도시켜 구조물의 연성능력을 높이도록 함과 동시에 간편 용이한 건식공법에 의한 내진방법으로 단열, 내수 및 차수가 해결될 수 있도록 한 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 일 실시 형태에 따른 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법은, 이웃한 기둥의 사이에 바닥슬래브로부터 일정 높이로 적층된 조적허리벽이 설치되어 있는 기존 구조물의 내진 보강 방법에 있어서, 상기 어느 기둥으로부터 일정 거리만큼 떨어진 위치에 조적허리벽을 커팅하여 상향으로 열려지거나 또는 폐단면으로 개구된 연성확보용 개구부를 형성시키는 단계와; 지진력 작용시 연성확보용 개구부가 선 파괴된 후 기둥의 휨 파괴가 유도되도록 연성확보용 개구부에 조적허리벽보다 강성이 상대적으로 작은 하중흡수블럭을 설치시키는 단계와; 상기 연성확보용 개구부와 하중흡수블럭이 접하는 접합부의 차수를 위해 하중흡수블럭의 전,후면과 접합부를 포함하여 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 몰탈마감층을 형성시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 적절한 다른 실시 형태에 따르면, 이웃한 기둥의 사이에 바닥슬래브로부터 일정 높이로 적층된 조적허리벽을 시공하기 위한 신설 구조물의 내진 보강 방법에 있어서, 상기 조적허리벽을 시공하되, 어느 기둥으로부터 일정 거리만큼 떨어진 위치에 상향으로 열려지거나 또는 폐단면으로 개구된 연성확보용 개구부를 형성시키는 단계와; 지진력 작용시 연성확보용 개구부가 선 파괴된 후 기둥의 휨 파괴가 유도되도록 연성확보용 개구부에 조적허리벽보다 강성이 상대적으로 작은 하중흡수블럭을 설치시키는 단계와; 상기 연성확보용 개구부와 하중흡수블럭이 접하는 접합부의 차수를 위해 하중흡수블럭의 전,후면과 접합부를 포함하여 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 몰탈마감층을 형성시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하중흡수블럭은 고밀도 폴리에틸렌 또는 고무로 제작되어 사각 원통형 구조를 갖는 블럭 케이싱과, 상기 블럭 케이싱의 내부에 충진되어 단열을 수행하는 경량기포콘크리트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블럭 케이싱과 몰탈의 부착성능 향상과 블럭 케이싱의 보강을 위해 블럭 케이싱의 표면에 표면요철용 탄소섬유시트가 더 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블럭 케이싱은 접합부와의 차수성을 높이기 위해 모서리에 사각 또는 호형의 블럭 차수홈이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법에 따르면, 조적허리벽의 일부에 기둥으로부터 일정 거리 떨어진 위치에 연성확보용 개구부를 형성하고, 이 연성확보용 개구부에 상대적으로 강성이 작은 하중흡수블럭을 설치하여 지진 도래시 기둥에 단주파괴가 아닌 휨파괴가 유도되어 연성능력이 높아짐으로서 지진에 대한 구조물의 안전성이 향상된다.

또한, 하중흡수블럭은 경량기포콘크리트로 제작되어져 간편 용이한 건식공법에 의해 연성확보용 개구부와 기밀하게 시공됨으로써 단열, 내수 및 차수 능력이 발휘된다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1의 (가),(나)는 본 발명에 따라 구조물의 조적허리벽에 연성확보용 개구부를 형성시킨 상태도.
도 1의 (나)는 본 발명에 따라 구조물의 조적허리벽에 연성확보용 개구부를 형성시킨 후, 하중흡수블럭의 설치와 몰탈마감층을 마감한 상태도.
도 2는 본 발명에 적용되는 하중흡수블럭의 예시도.
도 3은 본 발명에 적용되는 하중흡수블럭의 다른 예시도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따라 연성확보용 개구부에 하중흡수블럭을 설치한 평단면도.
도 5는 본 발명에 따라 하중흡수블럭의 설치 후 몰탈마감층을 시공한 평단면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 다양한 하중흡수블럭의 설치 평단면도.
도 7의 (가),(나)는 본 발명에 따라 구조물의 조적허리벽에 상향으로 열려진 연성확보용 개구부를 형성시킨 후 하중흡수블럭과 몰탈마감층을 시공한 상태도.
도 8은 본 발명에 따라 구조물의 조적허리벽에 하중흡수블럭을 설치한 후 지진력 발생시 휨파괴를 나타내는 예시도.
도 9는 일반적인 조적허리벽에서 지진력 발생시 기둥에 단주파괴가 발생되는 예시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

<제1 실시 예>

도 1과 같이 이웃한 기둥(12와 12)의 사이에 바닥슬래브(14)로부터 일정 높이로 적층된 조적허리벽(16)이 설치되어 있는 기존 구조물(10)의 내진 보강 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1과 같이 어느 기둥(12)으로부터 일정 거리(G)만큼 떨어진 위치에 조적허리벽(16)을 커팅하여 연성확보용 개구부(162)를 형성시킨다. 연성확보용 개구부(162)는 도 1과 같이 폐단면으로 개구된 형태가 되거나 도 7의 (가)와 같이 상향으로 열려진 형태가 될 수 있다.

본 실시 예에서 연성확보용 개구부(162)를 이웃한 기둥(12와 12)의 사이에 2개소에 형성하였으나 중앙에 1개소로 구성될 수도 있다.

연성확보용 개구부(162)를 위한 조적허리벽(16)의 커팅은 몰탈 줄눈에 천공을 실시한 후, 그 천공된 구멍으로 절단와이어를 삽입하여 회전 구동시켜서 얻어지는 절단력에 의해 이루어질 수 있다.

그 다음, 연성확보용 개구부(162)에 도 2에 도시된 하중흡수블럭(20)을 도 4와 같이 설치한다. 하중흡수블럭(20)은 조적허리벽(16)보다 강성이 상대적으로 작게 구성된다. 따라서 하중흡수블럭(20)은 구조물(10)에 지진력(횡력)이 작용할 시 연성확보용 개구부(162)가 선 파괴된 후, 도 8과 같이 후속으로 기둥(12)의 휨 파괴가 유도된다.

여기서, 도 2와 같이 하중흡수블럭(20)은 고밀도 폴리에틸렌 또는 고무로 제작되어 사각 원통형 구조를 갖는 블럭 케이싱(202)과, 블럭 케이싱(202)의 내부에 충진되어 단열을 수행하는 경량기포콘크리트(204)로 이루어질 수 있다.

또한, 도 3과 같이 블럭 케이싱(202)과 몰탈의 부착성능 향상과 블럭 케이싱(202)의 보강을 위해 블럭 케이싱(202)의 표면에 표면요철용 탄소섬유시트(206)가 더 부착될 수 있다.

이같이 본 발명은 조적허리벽(16)에 비해 상대적으로 강성이 낮은 하중흡수블럭(20)의 선 파괴가 이루어짐으로써 기둥(12)의 단주효과가 없어지고 이로 인해 후속으로 기둥(12)에 취성파괴가 아닌 휨 파괴가 유도되는 것이다.

그 다음, 도 5와 같이 연성확보용 개구부(162)와 하중흡수블럭(20)이 접하는 접합부의 차수를 위해 하중흡수블럭(20)의 전,후면과 접합부를 포함하여 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 몰탈마감층(30)을 형성시킨다.

이같이 기존 구조물(10)은 조적허리벽(16)의 내부에 커팅하여 상향으로 열려지거나 또는 폐단면으로 개구되어 형성된 연성확보용 개구부(162)에 하중흡수블럭(20)이 설치되어 있는 구조를 가지게 된다. 또한 하중흡수블럭(20)의 전,후면과 접합부에는 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 형성된 몰탈마감층(30)을 갖게 된다.

따라서 연성확보용 개구부(162)는 조적허리벽(16)의 단부가 아닌 이웃한 기둥(12와 12)의 사이 즉, 조적허리벽(16)의 내부에 형성되고, 단열성능을 갖는 하중흡수블럭(20)이 연성확보용 개구부(162)에 채움된 후 차수 처리되어지는 건식공법이기 때문에 시공이 간편해져 공사비가 절감될 뿐만 아니라 연성확보용 개구부(162)는 단열, 내수 및 차수를 수행할 수 있는 것이다.

한편, 도 6a 및 6b와 같이 블럭 케이싱(202)은 접합부와의 차수성을 높이기 위해 모서리에 사각 또는 호형의 블럭 차수홈(202a)이 더 형성될 수 있다.

<제2 실시 예>

본 발명은 도 1과 같이 이웃한 기둥(12와 12)의 사이에 바닥슬래브(14)로부터 일정 높이로 조적허리벽(16)이 시공되는 신설 구조물(10a)에도 적용될 수 있다.

즉, 조적허리벽(16)을 시공하되 어느 기둥(12)으로부터 일정 거리(G)만큼 떨어진 위치에 상향으로 열려지거나 또는 폐단면으로 개구된 연성확보용 개구부(162)를 형성시킨 후, 연성확보용 개구부(162)에 전술한 하중흡수블럭(20)을 설치할 수도 있다.

물론, 신설 구조물(10a)에서도 연성확보용 개구부(162)와 하중흡수블럭(20)이 접하는 접합부의 차수를 위해 상기의 하중흡수블럭(20)의 전,후면과 접합부를 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 몰탈마감층(30)을 형성시킨다.

따라서 기존 구조물(10a)의 경우에도, 조적허리벽(16)의 시공 중 상향으로 열려지거나 또는 폐단면으로 개구된 연성확보용 개구부(162)를 형성하고, 이 연성확보용 개구부(162)에 하중흡수블럭(20)이 설치되어 있는 구조를 가지게 되고, 하중흡수블럭(20)의 전,후면과 접합부에는 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 형성된 몰탈마감층(30)을 갖게 된다.

이같이 연성확보용 개구부(162)는 조적허리벽(16)의 단부가 아닌 이웃한 기둥(12와 12)의 사이 즉 조적허리벽(16)의 내부에 형성되고, 단열성능을 갖는 하중흡수블럭(20)이 연성확보용 개구부(162)에 채움되어져 전술한 바와 같이 동일한 하중흡수블럭(20)의 선 파괴가 이루어짐으로써 기둥(12)의 단주효과가 없어지고, 이로 인해 후속으로 기둥(12)에 취성파괴가 아닌 휨 파괴가 유도되는 것이다. 물론 연성확보용 개구부(162)는 하중흡수블럭(20)의 성능 및 마감처리에 의해 단열, 내수 및 차수를 수행할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

12: 기둥
16: 조적허리벽
20: 하중흡수블럭
202: 블럭 케이싱
202a: 블럭 차수홈
204: 경량기포콘크리트
206: 탄소섬유시트
30: 몰탈마감층

Claims (5)

1. 이웃한 기둥(12와 12)의 사이에 바닥슬래브(14)로부터 일정 높이로 적층된 조적허리벽(16)이 설치되어 있는 기존 구조물(10)의 내진 보강 방법에 있어서,
   상기 어느 기둥(12)으로부터 일정 거리(G)만큼 떨어진 위치에 조적허리벽(16)을 커팅하여 상향으로 열려지거나 또는 폐단면으로 개구된 연성확보용 개구부(162)를 형성시키는 단계와;
   지진력 작용시 연성확보용 개구부(162)가 선 파괴된 후 기둥(12)의 휨 파괴가 유도되도록 연성확보용 개구부(162)에 조적허리벽(16)보다 강성이 상대적으로 작은 하중흡수블럭(20)을 설치시키는 단계와;
   상기 연성확보용 개구부(162)와 하중흡수블럭(20)이 접하는 접합부의 차수를 위해 하중흡수블럭(20)의 전,후면과 접합부를 포함하여 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 몰탈마감층(30)을 형성시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법.
2. 이웃한 기둥(12와 12)의 사이에 바닥슬래브(14)로부터 일정 높이로 적층된 조적허리벽(16)을 시공하기 위한 신설 구조물(10a)의 내진 보강 방법에 있어서,
   상기 조적허리벽(16)을 시공하되, 어느 기둥(12)으로부터 일정 거리(G)만큼 떨어진 위치에 상향으로 열려지거나 또는 폐단면으로 개구된 연성확보용 개구부(162)를 형성시키는 단계와;
   지진력 작용시 연성확보용 개구부(162)가 선 파괴된 후 기둥(12)의 휨 파괴가 유도되도록 연성확보용 개구부(162)에 조적허리벽(16)보다 강성이 상대적으로 작은 하중흡수블럭(20)을 설치시키는 단계와;
   상기 연성확보용 개구부(162)와 하중흡수블럭(20)이 접하는 접합부의 차수를 위해 하중흡수블럭(20)의 전,후면과 접합부를 포함하여 일정 두께로 몰탈을 마감 처리하여 몰탈마감층(30)을 형성시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 하중흡수블럭(20)은 고밀도 폴리에틸렌 또는 고무로 제작되어 사각 원통형 구조를 갖는 블럭 케이싱(202)과, 상기 블럭 케이싱(202)의 내부에 충진되어 단열을 수행하는 경량기포콘크리트(204)로 이루어진 것을 특징으로 하는 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 블럭 케이싱(202)과 몰탈의 부착성능 향상과 블럭 케이싱(202)의 보강을 위해 블럭 케이싱(202)의 표면에 표면요철용 탄소섬유시트(206)가 더 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법.
5. 제 3항에 있어서,
   블럭 케이싱(202)은 접합부와의 차수성을 높이기 위해 모서리에 사각 또는 호형의 블럭 차수홈(202a)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조적허리벽을 갖는 구조물의 내진 보강 방법.

Images