KR102426927B1 - 기존 조적조 구조물의 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관 및 이를 이용한 내진보강 방법 - Google Patents

기존 조적조 구조물의 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관 및 이를 이용한 내진보강 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존의 노후된 외부치장 적벽돌 벽체에 내진보강용으로 많이 사용되는 나선보강핀 등의 보강재를 트라이앵글관을 이용하여 벽체와 직교방향이 아닌 경사방향으로 설치하고 트라이앵글관에 에폭시수지로 충진시켜 양 경사방향의 나선 보강핀 접합부가 양 경사방향 보강핀의 절점부가 되도록 함으로서 설치된 나선 보강핀이 트러스구조를 이루도록 하여 지진동의 횡력에 적극적으로 대응할 수 있는 내진능력을 향상시키기 위한 것을 목적으로 한다.

Description

기존 조적조 구조물의 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관 및 이를 이용한 내진보강 방법{The Triangle tube for truss type seismic reinforcement of existing masonry wall and seismic reinforcement method using the same}
본 발명은 기존의 공간쌓기 조적조 구조물의 트러스형 구조적 보강 및 내진보강을 위한 트라이앵글관 및 이를 이용한 내진보강 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공간쌓기 조적조 구조물의 치장 적벽돌 벽체와 같은 외부조적벽체와 내부 바탕벽체를 트라이앵글관을 이용하여 나선보강핀을 트러스개념으로 결속시켜 보강시키는 것이 가능한 기존 조적조 구조물의 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관 및 이를 이용한 내진보강 방법에 관한 것이다.
전 세계적인 대규모의 지진발생이 빈번해지며 수많은 재산과 인명피해가 증가되는 추세이다. 국내에서도 2016년 9월 규모 5.8의 경주지진과 2017년 11월 규모 5.5의 포항지진이 발생하는 등 지진발생빈도가 날로 증가되고 있으며 피로티 기둥의 파손과 함께 조적조 건축물에 막대한 피해를 초래하고 있다. 특히 2019년 5월 부산대학교 미술관의 외부치장 적벽돌벽 붕괴사고로 인한 인명피해는 지진이 없는 평상시에도 비구조체에 대한 노후 치장벽돌이 붕괴할 수 있다는 위험인식이 고취되고 있다.
일련의 국내 지진으로 내진설계 규정이 강화되면서 신축건물의 외부치장 적벽돌벽에 대한 내진설계기준은 KDS 41.34등에 정립되어 있으나, 노후 기존 건축물의 외부치장 적벽돌벽의 경우 내진보강 설계 및 시공기준이 없어서 임의로 보강설계와 시공이 이루어지고 있는 실정이다.
현재 적용되고 있는 외부 치장벽돌의 보강공법은 외부 벽체와 내부벽체를 일체화하기 위하여 나선형 보강핀이나 앵카핀을 일정간격으로 설치하거나 또는 이러한 보강핀과 결합된 수평보강재를 적용하고 있다.
그러나 이러한 기존 방법들의 보강핀 또는 앵카핀은 외부 및 내부벽체와 직교방향으로 정착되어 지진발생 시 수평으로 작용하는 지진동에 취약할 수밖에 없는 단점이 있다.
선행기술들을 일례로 살펴본다면, 도 1에 도시된 바와 같은 국내 실용신안 20-0291470호의 '나사형 보강핀에 의한 벽체 보강구조'는 공간쌓기 외부 조적벽체에서 내부 벽체까지 천공 후 나선형 보강핀을 회전 삽입하여 내외부 벽체를 묶어 일체화 시킴으로서 조적벽을 보강시키는 공법이며, 도 2에 도시된 바와 같은 국내 특허 10-2246708.(2021. 04. 26)호의 '외장 조적벽체 보강용 스크류 보강핀 및 이를 이용한 보강구조'는 공간쌓기 외부 조적벽체에서 내부 벽체까지 천공 후 앵카핀을 설치함으로서 내외부 벽체를 묶어 일체화 시켜 보강시키는 공법이지만 모두 내외부 벽체와 직교방향으로 정착되어 지진동과 같은 횡력에는 취약한 단점이 있다.
도 3에 도시된 국내 실용신안 20-0419852.(2006. 06. 20)호의 '조적벽체 보강에 사용되는 픽스홀더'와, 도 4에 도시된 국내 특허 10-0623581.(2006. 09. 06)호의 '조적용 벽돌과 브라켓을 이용한 내진설계용 조적구조' 및 도 5에 도시된 국내 특허 10-1681139.(2016. 11. 24)호의 '건물 외부벽체의 보강 또는 보수용 브라켓 및 이를 이용한 건물 외부 벽체의 보강 또는 보수공법'들은 내외부 벽체를 긴결하는 보강재에 수평보강재를 함께 도입하여 보강력을 증진시키고 있으나, 이 또한 내 외부 벽체의 긴결 보강재가 벽체에 직교방향으로 설치되어 지진동의 횡력에 취약할 수 밖에 없는 단점이 있다.
심지어 도 6에 도시된 미국 특허 US 2004/0237440 A1.(Dec. 2. 2004)호의 'Wall Reinforcement System,에서도 도 3에 도시된 국내 실용신안 20-0419852.(2006. 06. 20)호의 '조적벽체 보강에 사용되는 픽스홀더'와 흡사한 방법으로서 여전히 지진동의 횡력에 취약한 단점이 있다.
이러한 단점을 보완하기 위하여 개발된 방법으로서 도 7에 도시된 바와 같은 국내 특허 10-2265882.(2021. 06. 10)호의 '그리드 보강재 및 숏크리트를 이용하여 치장벽돌을 보강한 외벽구조체 및 그 보강방법'은 내부벽체와 외부 치장적벽돌 벽체를 직교방향으로 연결피스를 설치하여 일체화하고, 치장벽돌 외부에 그리드 보강재를 설치 후 그 위에 숏크리트로 미장함으로서 지진동의 횡력에 견딜 수는 있지만, 치장벽돌 외부 벽면에 숏크리트 미장으로 인하여 치장벽돌의 고유 미관을 완전히 상실하는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 내 외부 벽체를 결속시켜 보강하는 보강재에 트러스 구조 원리를 도입함으로서 치장 적벽돌의 고유 미를 살리면서 지진동의 횡력에도 견디는 트라이앵글관 및 이를 이용한 내진보강 방법에 관한 것이다.
(0001) 실용신안등록공보 제20-0291470호 (2002.09.26.) (0002) 특허등록공보 제10-2246708호 (2021. 04. 26) (0003) 실용신안등록공보 제20-0419852호 (2006. 06. 20) (0004) 특허등록공보 제10-0623581호 (2006. 09. 06) (0005) 특허등록공보 제10-1681139호 (2016. 11. 24) (0006) 미국등록특허 2004/0237440 (2004. 12. 02.) (0007) 특허등록공보 제10-2265882호 (2021. 06. 10)
본 발명에 따른 외부치장 적벽돌 조적조 구조물은 시멘트모르타르 결합재에 의해 각 벽돌 개체들의 축조방식으로 이루어지며, 축조 시에 내부벽체와 결속시키는 보강철물(연결철물 또는 Wall Tie)들을 함께 사용하게 된다. 그러나 시간의 경과에 따라 보강철물의 부식으로 내부벽체와의 결속력이 상실하게 되는 문제점이 있다. 이러한 기존의 외부치장 적벽돌 구조물에 대하여 현존하는 대부분의 보강공법은 내 외부벽체에 직교방향으로 보강핀이나 앵카핀 또는 보강철물을 설치하여 보강시키는 방법이 적용되고 있으나 직교방향의 보강재는 지진 발생시 횡력으로 작용하는 지진동에 매우 취약한 문제점이 있다.
본 발명은 기존 건축물의 외부 치장적벽돌 벽체에 작용하는 지진동과 같은 횡력에 적극적으로 대응할 수 있도록 트라이앵글관을 이용하여 트러스 구조방식으로 나선 보강핀을 설치하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 기존 건축물의 외부치장 적벽돌 벽체가 지진동의 횡력에도 적극적으로 대응하여 내진능력을 증가시킬 수 있는 기존 조적조 구물의 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관 및 이를 이용한 내진보강 방법에 있어서,
공간쌓기 내외벽에 직교방향이 아닌 경사방향으로 나선 보강핀이 설치되어 정착될 수 있도록 유도하는 트라이앵글관의 좌경사관과 우경사관 두 개의 철재관이 45˚로 이루어져 두 개의 철재관이 삼각형의 연결판에 용접 이음되어 형성되는 트러스형 트라이앵글관과, 트라이앵글관이 외부 치장적벽돌 벽체 외면에 삽입 설치될 수 있도록 적벽돌벽 외면를 파내는 홈파기 단계와, 적벽돌 벽체 외면에 파낸 홈에 트라이앵글관을 삽입 설치하는 단계와, 트라이앵글관의 좌경사관과 우경사관을 통해서 햄머드릴링에 의해 천공하는 단계와, 천공된 구멍 속으로 트라이앵글관의 좌경사관과 우경사관을 통하여 나선 보강핀을 회전 삽입시키는 단계와, 드라이앵글관의 주변 공간과 좌경사관 및 우경사관 속에 에폭시 수지 충진재를 충진하여 정착시키는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.
본 발명은 기존의 노후된 외부치장 적벽돌 벽체에 내진보강용으로 많이 사용되는 나선보강핀 등의 보강재를 트라이앵글관을 이용하여 벽체와 직교방향이 아닌 경사방향으로 설치하고 트라이앵글관에 에폭시수지로 충진시켜 양 경사방향의 나선 보강핀 접합부가 양 경사방향 보강핀의 절점부가 되도록 함으로서 설치된 나선 보강핀이 트러스구조를 이루도록 하여 지진동의 횡력에 적극적으로 대응할 수 있는 내진능력을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 기존의 선행기술인 국내 실용신안 20-0291470.(2002.09.26.)호의 나사형 보강핀에 의한 벽체 보강구조 개요도
도 2는 기존의 선행기술인 국내 특허 10-2246708.(2021. 04. 26)호의 외장 조적벽체 보강용 스크류 보강핀 및 이를 이용한 보강구조 개요도
도 3은 기존의 선행기술인 국내 실용신안 20-0419852.(2006. 06. 20)호의 조적벽체 보강에 사용되는 픽스홀더 개요도
도 4는 기존의 선행기술인 국내 특허 10-0623581.(2006. 09. 06)호의 조적용 벽돌과 브라켓을 이용한 내진설계용 조적구조 개요도
도 5는 기존의 선행기술인 국내 특허 10-1681139.(2016. 11. 24)호의 건물 외부벽체의 보강 또는 보수용 브라켓 및 이를 이용한 건물 외부 벽체의 보강 또는 보수공법 개요도
도 6은 기존의 선행기술인 미국 특허 US 2004/0237440 A1.(Dec. 2. 2004)호의 Wall Reinforcement System 개요도
도 7은 기존의 선행기술인 국내 특허 10-2265882.(2021. 06. 10)호의 그리드 보강재 및 숏크리트를 이용하여 치장벽돌을 보강한 외벽구조체 및 그 보강방법 개요도
도 8은 공간쌓기 조적벽체에 직교방향으로 설치된 보강핀의 구조적 거동 개요도
도 9는 공간쌓기 조적벽체에 직교방향으로 설치된 보강핀에 의해 구조물에 끼치는 손상도
도 10은 트라이앵글관의 사시도 및 정면도와 측면도
도 11은 나선보강바 겸용 트라이앵글관의 사시도 및 정면도와 측면도
도 12는 트라이앵글관을 이용한 실시 예의 사시도 및 측면도
도 13은 나선보강바 겸용 트라이앵글관을 이용한 실시 예의 사시도 및 측면도
도 14는 트라이앵글관을 이용한 치장 적벽돌 벽체의 보강 실시 예
도 15는 트라이앵글관을 이용하여 보강된 치장 적벽돌 벽체의 작용하중에 대한 응력도
도 16a 내지 도 16e는 트라이앵글관을 이용한 치장 적벽돌 벽체의 보강 실시 예의 공정 순서도
도 17a 내지 도 17f는 나선보강바 겸용 트라이앵글관을 이용한 치장 적벽돌 벽체의 보강 실시 예의 공정 순서도
조적조 건축물의 구조적 특성은 시멘트 모르타르 결합체에 의해 벽돌 하나하나를 각기 개체로 쌓아올려서 형성된 벽체이므로 수직하중에는 견딜 수 있으나, 지진동과 같은 수평하중에는 벽돌 각기 개체별로 거동하여 구조적으로 매우 취약한 특성이 있다.
특히, 내부의 시멘트벽돌벽 또는 콘크리트 벽체에 단열재를 붙이고 외부에 치장목적으로 쌓는 공간쌓기의 외부치장 적벽돌 벽체인 경우 신축당시 내부벽체와 결속시킨 보강철물(연결철물 또는 wall tie)이 시간 경과에 따른 부식으로 성능이 저하되어 미미한 수평하중에도 견디지 못하고 탁락 또는 붕괴 등의 사고 사례가 빈번한 실정이다.
이러한 경우 기존의 외부치장 적벽돌 벽체에 대한 보강목적으로 많은 기술들이 개발되어 있으나 치장 적벽돌 외부에서 내부벽체까지 벽면에 직교방향으로 천공 후 나선 보강핀 또는 앵카핀 등의 보강재를 천공 구멍 속에 삽입시켜 내 외부 벽체를 결속시키는 방법이 가장 일반적으로 적용되고 있으나, 나선 보강핀 또는 앵카핀은 압축력과 인장력에 큰 구조적 성능을 지니는 반면 전단력에는 매우 취약한 구조적 특성이 있다.
도 1 내지 도 6의 선행기술과 같이 치장 적벽돌 벽체(20)면에서 직교방향으로 내 외부 벽체를 결속시키는 나선 보강핀(30)이나 앵카핀(40) 또는 보강철물(50)은 치장 적벽돌 벽체(20)면과 직교방향으로 작용하는 수평하중(120)에는 견딜 수 있으나, 치장 적벽돌 벽체(20)면과 동일 방향으로 작용하는 수평하중(130)에는 전단력에 대한 취약성으로 나선 보강핀(30)이니 앵카핀(40) 또는 보강철물(50)이 견디지 못하고 휘어지게 되어 보강능력을 상실하게 된다.
이러한 구조적 문제점에 대하여, 도 8의 도시를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 8 (a)는 치장적벽돌 벽체(20)면에서 직교방향으로 나선 보강핀(30)이 설치된 경우 치장 적벽돌 벽체(20)면 직교방향의 수평하중(120)이 작용할 때의 나선보강핀(30)이 견디는 모습을 보여주는 반면, 도 8 (b)는 치장 적벽돌 벽체(20)면과 동일방향의 수평하중(130)이 작용할 때 나선 보강핀(30)의 전단응력이 부족하여 나선 보강핀(30)이 휘어지는 모습을 보여준다.
이와 같은 현상이 실제 건축물에서 발생할 경우 건축물에 나타나는 손상의 형상을 도 9에서 보여주고 있다.
도 9 (a)는 건축물에서 장변방향의 수평하중(140)이 작용하는 경우 단변방향의 나선 보강핀(160)은 압축 및 인장응력만 받게 되므로 충분히 견디는 반면, 장변방향의 나선 보강핀(170)은 전단응력이 부족하여 모두 휘어지는 현상이 발생하며, 장변방향의 치장벽돌 벽체(20)와 단변방향의 치장벽돌 벽체(20) 모서리 벽체에 균열이 발생하는 손상이 생긴다. 반면 도 9 (b)는 단변방향의 수평하중(150)이 작용하는 경우 장변방향의 나선 보강핀(170)은 압축 및 인장응력만 받게 되므로 충분히 견디는 반면, 단변방향의 보강핀(160)은 전단응력이 부족하여 모두 휘어지는 현상으로 인하여 단변방향의 치장 적벽돌 벽체(20)와 장변방향의 치장적벽돌 벽체(20) 모서리에 균열이 발생하는 손상이 생긴다.
이러한 현상은 나선 보강핀(30)이나 도2의 앵카핀(40) 및 도 7의 연결피스(60) 뿐만 아니라 도 4의 도시와 같은 벽체면에서 직교방향으로 설치된 보강철물(50)에서도 동일한 손상이 발생된다.
도 7은 상기의 균열손상 발생을 방지하기 위하여 치장 적벽돌벽(20)면에 직교방향으로 연결피스(60)을 설치하고 치장 적벽돌 벽체(20)의 외부 면에 메탈라스등의 그리드(100) 보강재를 설치하고 숏크리트 미장(110) 마감하도록 보강안을 제시하였으나 이러한 공법은 치장 적벽돌벽(20) 고유의 미관을 보존치 못하는 단점이 있다.
본 발명은 기존 건축물에서 공간쌓기의 외부치장 적벽돌 벽체(20)가 지진 발생 시 지진동의 수평하중에 능동적으로 대처할 수 있도록 트라이앵글관(180)을 이용하여 나선 보강핀(30)을 치장 적벽돌 벽체(20)면에 직교방향이 아닌 좌우 경사방향으로 결속시켜 트러스화 함으로서 전단응력을 극대화시키는 방법에 관한 것으로서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 10 (a)는 트라이앵글관(180)의 사시도이며, 도 10 (b)는 트라이앵글관 정면도에 도시된 바와 같이 철재관 내경 10∼12mm의 좌경사관(190)과 우경사관(200)이 90?? 각으로 배열되고 정삼각형의 연결판(210)에 의해 서로 용접 이음되어 구성된다. 이는 도 10 (c)의 트라이앵글관 측면도에서도 도시되어 이해할 수 있다.
도 11 (a)는 나선 보강핀(30)과 함께 수평줄눈 보강용의 수평 나선 보강바(80)를 사용하는 경우의 나선보강바 겸용 트라이앵글관(220)의 사시도이며, 도 11 (b)의 나선보강바 겸용 트라이앵글관(220) 정면도에 도시된 바와 같이 철재관 내경 10∼12mm의 좌경사관(190)과 우경사관(200)이 90??도 각도로 배열되고 정삼각형의 연결판(210)에 의해 서로 용접 이음되어 있으며 하단부에 수평방향의 나선보강바(80)가 트라이앵글관(220)과 연결될 수 있도록 수평의 나선보강바(80)와 동일 방향으로 나선 보강바 걸이쇠(230)가 용접이음되어 구성된다.
도 12 (a)는 트라이앵글관(180)을 이용하여 좌경사관(190)과 우경사관(200)을 통하여 나선 보강핀(30)을 설치하는 실시 예의 사시도이며, 도 12 (b)는 트라이앵글관(180)을 이용하여 나선보강핀(30)을 설치한 실시 예의 측면도이다.
도13 (a)는 수평 보강바 겸용 트라이앵글관(220)을 이용하여 좌경사관(190)과 우경사관(200)을 통하여 설치된 나선 보강핀(30)과 수평줄눈부에 설치된 수평보강바가 수평보강바 걸이쇠에 의해 서로 결속되도록 설치하는 실시 예의 사시도이며, 도 13 (b)는 수평 보강바 겸용 트라이앵글관(220)을 이용하여 나선 보강핀(30) 및 수평 보강바(80)를 설치한 실시 예의 측면도이다.
도 14 (a)는 트라이앵글관(180)을 이용하여 내부벽체(10)와 치장적벽돌 벽체(20)를 트러스구조 형식으로 나선 보강핀(30)을 설치하여 내 외부벽체를 일체화로 결속시킨 실시 예를 보여주는 도시로서 이때, 트라이앵글관(180)의 간격은 구조계산에 의한 설계칫수에 준하되 60cm∼80cm간격이 바람직하다.
도 14 (b)는 수평 나선보강바 겸용 트라이앵글관(220)을 이용하여 내부벽체(10)와 치장적벽돌 벽체(20)를 트러스구조 형식으로 나선 보강핀(30)을 설치하여 내 외부벽체를 일체화로 결속시키고 동시에 치장 적벽돌 벽체(20)의 수평줄눈부에 수평 보강바(80)를 설치한 후 수평 보강바 겸용 트라이앵글관(220)의 수평보강바 걸이쇠(230)에 결속시켜 나선 보강핀(30)과 수평 나선보강바(80)를 함께 설치하여 보강하는 실시 예를 보여주는 도시이다.
도 15 (a) 내지 (b)는 본 발명의 트라이앵글관(180)을 이용하여 좌경사 나선 보강핀(240)과 우경사 나선 보강핀(250)을 설치하면 트러스 구조형식으로 지진동의 수평하중(130)이 치장적벽돌 벽체(20)면과 동일방향으로 작용하였을 경우의 구조적 응력분포를 나타내는 평면도로서, 도 15 (a)는 지진동의 우방향 수평하중(260)이 작용하면 트러스 구조형식과 같이 좌경사 나선 보강핀(240)은 인장응력을 받는 반면 우경사 나선 보강핀(250)은 압축응력을 받게되므로 전단력의 영향을 받지 않게 되어 충분한 보강력을 지니게 된다.
반대로, 도 12 (b)는 지진동의 좌방향 수평하중(270)이 작용하면 트러스 구조형식과 같이 좌경사 나선 보강핀(240)은 압축응력을 받는 반면 우경사 나선 보강핀(250)은 인장응력을 받게되므로 전단력의 영향을 받지 않게 되어 충분한 보강력을 지니게 된다.
도 16a 내지 도 16e는 트라이앵글관(180)을 이용한 실시 예를 나타내는 단계별 공정 상세도로서, 치장 적벽돌 벽체(20)의 외부면에 트라이앵글관(180)을 설치하기 위한 치장 적벽돌벽(20)의 홈파기(280) 단계, 홈파기(280) 공간에 트라이앵글관(180)을 삽입하는 단계, 트라이앵글관(180)의 좌경사관190)과 우경사관(200)을 통하여 내부 벽체(10)까지 햄머드릴을 이용하여 천공(290,300)하는 단계, 좌경사관(190)과 우경사관(200)을 통하여 천공된 구멍으로 좌경사 나선 보강핀(240)과 우경사 나선보강핀(250)을 회전 삽입 설치하는 단계, 트라이앵글관(180) 설치를 위한 홈파기(280)의 빈 공간과 트라이앵글관(180)의 좌경사관(190)과 우경사관(200) 속으로 에폭시 수지 충진재(310)를 주입 충진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 치장적벽돌 벽체(20)의 구조보강 및 내진보강용 트라이앵글관(180) 및 이의 이를 이용한 내진보강 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도16a 내지 도 16e를 참조하여 전술한 기술의 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명한다.
첫째로, 도 16a는 트라이앵글관(180)을 설치하기 위한 공간형성을 위하여 치장 적벽돌 벽체(20) 외부에 홈파기(280) 단계로서, 핸드캇타를 이용하여 치장 적벽돌 벽체(20)에 컷팅 및 취핑작업으로 홈파기(280)를 하고 잔유분진이 없도록 깨끗하게 제거하되, 홈파기(280)의 규격은 적용하고자 하는 트라이앵글관(180)의 규격보다 3mm크게 하되 벽면에서 5mm 깊이 삽입되도록 홈파기(280) 깊이를 설정한다. 이때, 홈파기(280)의 간격은 트라이앵글관180)의 설치간격으로서 구조계산에 의한 설계칫수에 준하되 60cm∼80cm간격이 바람직하다.
둘째로, 도 16b는 홈파기(280) 공간속에 트라이앵글관(180)을 설치하는 단계로서, 홈파기(280) 공간 중앙에 위치하도록 삽입 설치한다.
셋째로, 도 16c는 좌경사 나선 보강핀(240) 및 우경사 나선 보강핀(250)을 설치하기 위한 천공 단계로서, 트라이앵글관의 좌경사관(190)과 우경사관(200)을 통하여 내부 벽체(10)까지 햄머드릴을 이용하여 Φ6mm 규격으로 천공하되, 내부벽체(10)가 시멘트벽돌벽인 경우에는 에어호스를 이용하여 분진가루를 제거하여야 한다.
넷째로, 도 16d는 이미 천공 된 좌경사 천공구멍(290)과 우경사 천공구멍(300)을 통하여 좌경사 나선 보강핀(240)과 우경사 나선 보강핀(250)을 삽입 설치하는 단계로서, 트라이앵글관(180)의 좌경사관(190)과 우경사관(200)을 통하여 천공된 Φ6mm규격의 천공구멍(290, 300)속으로 햄머드릴을 이용하여 Φ9mm규격의 나선 보강핀(240, 250)을 내부 벽체까지 회전 삽입 설치한다. 이때, 내부벽체(10)가 시멘트벽돌인 경우에는 노화도에 따른 결속력 증진을 위하여 주입호스가 장착된 주입건을 이용하여 에폭시 수지 충진재를 주입 후 나선 보강핀(240, 250)을 설치하는 것이 바람직하다.
다섯째로, 도 16e는 트라이앵글관(180)의 빈 공간에 에폭시수지 충진재(310)를 주입 충진하는 단계로서, 트라이앵글관 설치용 홈파기(280)의 빈공간과 트라이앵글관의 좌경사관(190) 및 우경사관(200) 속으로 주입건을 이용하여 에폭시수지 충진재(310)를 주입 충진하여 마무리 한다. 이때, 치장 적벽돌 벽체(20) 외면에는 동일벽돌의 분말가루를 에폭시 수지에 혼합하여 기존 벽돌색상과 동일하게 하는 것이 바람직하다.
도 17은 좌경사 나선 보강핀(240) 및 우경사 나선 보강핀(250)과 함께 줄눈 보강용 수평 나선보강바(80)를 적용하는 실시 예를 나타내는 평면도로서. 이를 도 17a 내지 도 17f의 현장 실시 예를 나타내는 단계별 공정 상세도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첫째로, 도 17a는 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220)과 수평 나선 보강바(80)를 설치하기 위한 홈파기 단계로서, 우선 외부치장 적벽돌 벽체(20)면의 수평 줄눈부를 30mm 깊이로 핸드캇타를 이용하여 나선 보강바용` 홈파기(320)를 하고, 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220) 설치위치에도 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220)의 규격보다 3mm크게 하되 벽면에서 5mm 깊이 삽입되도록 나선 보강바 겸용 트라이앵글관용 홈파기(330) 깊이를 설정하여 홈을 파내되 수평 나선 보강바(80)가 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220) 하부에 설치될 것을 감안하여 홈파기를 하여야 한다. 이때, 나선 보강바 겸용 트라이앵글관용 홈파기(330)의 간격은 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220)의 설치간격으로서 구조계산에 의한 설계칫수에 준하되 60cm∼80cm간격이 바람직하다.
둘째로, 도 17b는 수평 나선 보강바(80)를 설치하는 단계로서, 수평줄눈에 수평 나선 보강바용 홈파기(320)의 홈 속에 15mm깊이로 무수축모르타르를 1차로 채운 후 수평 나선 보강바(80)를 무수축모르타르 속에 함침되도록 끼워넣는다.
셋째로, 도 17c는 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220)을 설치하는 단계로서, 나선 보강바 겸용 트라이앵글관 홈파기(330)의 홈속에 나선보강바 겸용 트라이앵글관(220)을 삽입 설치하되 이미 설치된 수평 나선 보강바(80)가 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220)의 나선 보강바 걸이쇠(230)에 밀착되어 결속되도록 설치되어야 한다.
넷째로, 도 17d는 나선 보강핀 설치를 위한 천공단계로서, 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220)의 좌경사관(190) 및 우경사관(200)을 통하여 Φ6mm직경으로 햄머드릴을 이용하여 내부 벽체(10)까지 천공한다.
다섯째로, 도 17e는 좌경사 나선 보강핀(240) 및 우경사 나선 보강핀(250)을 설치하는 단계로서, 나선 보강바 겸용 트라이앵글관(220)의 좌경사관(190)과 우경사관(200)을 통하여 천공된 구멍(290, 300) 속으로 천공구멍보다 2∼3mm 큰 규격의 좌경사 나선 보강핀(240)과 우경사 나선 보강핀(250)을 회전 삽입시켜 내부벽체(10)까지 설치한다. 이때, 내부벽체(10)가 시멘트벽돌인 경우에는 노화도에 따른 결속력 증진을 위하여 주입호스가 장착된 주입건을 이용하여 에폭시 수지 충진재를 주입 후 좌경사 나선 보강핀(240) 및 우경사 나선 보강핀(250)을 설치하는 것이 바람직하다.
여섯째로, 도 17f는 수평줄눈의 나선 보강바용 홈파기(320) 및 나선 보강바 겸용 트라이앵글관 홈파기(330)의 빈 공간에 충진재를 충진 마감하는 단계로서, 이미 나선 보강바용 홈파기(320) 속의 1차 무수축모르타르속에 함침되어 나선 보강바(80)가 설치된 수평줄눈의 잔여 홈속에 2차 무수축모르타르를 충진하여 무수축모르타르 충진(340) 마무리하고, 나선 보강바 겸용 트라이앵글관 홈파기(330)의 빈 공간과 좌경사관(190) 및 우경사관(200) 속의 빈공간에 에폭시수지 충진재를 주입건을 이용하여 에폭시 수지 충진(310)하고 마감한다.
이때, 치장 적벽돌 벽체(20) 외면에는 동일벽돌의 분말가루를 에폭시 수지에 혼합하여 기존 벽돌색상과 동일하게 하는 것이 바람직하다.
이상 본 발명은 기존의 외부 치장 적벽돌 벽체 뿐만 아니라 시멘트벽돌 또는 콘크리트 블록 등의 조적 구조물에도 적용할 수 있으며, 편의상 본 발명가가 정의한 용어 등을 사용하여 설명하였으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어와 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
10: 내부 벽체 20: 치장 적벽돌 벽체
30: 나선 보강핀 40: 앵카핀
50: 보강 철물 60: 연결피스
70: 수평 보강재 80: 나선 보강바
90: 나선 보강바 연결구 100: 그리드
110: 숏크리트 미장 120: 벽체면에 직교방향의 수평하중
130: 벽체면과 동일방향의 수평하중 140: 장변방향의 수평하중
150: 단변방향의 수평하중 160: 단변방향의 나선 보강핀
170: 장변방향의 나선 보강핀 180: 트라이앵글관
190: 좌경사관 200: 우경사관
210: 연결판 220: 나선 보강바 겸용 트라이앵글관
230: 나선보강바 걸이쇠 240: 좌경사 나선 보강핀
250: 우경사 나선 보강핀 260: 우방향 수평하중
270: 좌방향 수평하중 280: 트라이앵글관용 홈파기
290: 좌경사 천공구멍 300: 우경사 천공구멍
310: 에폭시수지 충진 320: 나선보강바용 홈파기
330: 나선보강바 겸용 트라이앵글관 홈파기 340: 무수축모르타르 충진

Claims (4)

  1. 기존건축물의 외부치장 적벽돌 벽체가 지진동 횡력에도 능동적으로 대응할 수 있는 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관에 관한 것으로서,
    10~12mm의 내경으로 구성되는 철재관이 좌경사 방향으로 배열되는 좌경사관;
    10~12mm의 내경으로 구성되는 철재관이 우경사 방향으로 배열되는 우경사관;
    좌경사관과 우경사관이 직각으로 배열되어 서로 용접이음되도록 삼각형태로 구성되는 연결판; 및
    일단부가 좌경사관과 우경사관에 고정설치되어 치장적벽돌 벽체의 좌우 경사방향으로 설치되는 나선 보강핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 나선보강핀과 함께 수평줄눈부에 나선보강바가 함께 결속되어 설치될 수 있도록 트라이앵글관 하단부에 용접 이음되는 나선 보강바 걸이쇠가 형성된 나선 보강바 겸용 트라이앵글관이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관.
  3. 철재관의 좌경사관과 우경사관이 90도 각도로 배열되고 정삼각형의 연결판에 의해 서로 용접 이음되어 구성되는 트라이앵글관을 이용하여 기존 조적조 구조물의 내진보강 방법에 있어,
    치장 적벽돌 벽체의 외부면에 트라이앵글관을 설치하기 위한 홈파기 단계;
    홈파기 공간에 트라이앵글관을 삽입 설치하는 단계와, 트라이앵글관의 좌경사관과 우경사관을 통하여 내부 벽체까지 천공하는 단계;
    좌경사관과 우경사관을 통하여 천공된 구멍으로 좌경사 나선 보강핀과 우경사 나선보강핀을 회전 삽입 설치하는 단계; 및
    트라이앵글관 설치를 위한 홈파기의 빈 공간과 트라이앵글관의 좌경사관 및 우경사관 속으로 에폭시 수지 충진재를 주입 충진하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관의 내진보강 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    좌우 경사방향의 나선보강핀과 함께 수평줄눈부에 나선보강바가 함께 결속되도록 보강하는 방법으로서,
    나선 보강바 겸용 트라이앵글관과 수평 나선 보강바를 설치하기 위한 홈파기 단계;
    좌경사관과 우경사관이 90도 각도로 배열되고 정삼각형의 연결판에 의해 서로 용접 이음되며, 하단부에 나선 보강바 걸이쇠가 용접이음되어 구성되는 나선 보강바 겸용 트라이앵글관 및 나선보강바를 설치하기 위한 홈파기 단계;
    수평 나선 보강바용 홈파기의 홈 속에 무수축모르타르를 1차로 채운 후 수평방향의 나선보강바를 무수축모르타르 속에 함침시키는 나선 보강바 설치단계;
    나선 보강바 겸용 트라이앵글관 홈파기의 홈속에 나선 보강바 겸용 트라이앵글관을 삽입 설치하는 단계;
    나선 보강바 겸용 트라이앵글관의 좌경사관 및 우경사관을 통하여 내부 벽체까지 천공하는 단계;
    좌경사관과 우경사관을 통하여 천공된 구멍 속으로 좌경사 나선 보강핀과 우경사 나선 보강핀을 내부 벽체까지 회전 삽입 설치하는 단계; 및
    수평줄눈의 잔여 홈속에 2차 무수축모르타르를 충진하여 무수축모르타르 충진 마무리하고 나선 보강바 겸용 트라이앵글관 홈파기의 빈 공간과 좌경사관 및 우경사관 속의 빈공간에 에폭시수지 충진재를 충진 마감단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트러스형 내진보강을 위한 트라이앵글관의 내진보강 방법.
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