KR102440308B1 - 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조적조 건물에서 수직 줄눈과 연통되게 조적벽을 커팅하여 형성되는 수직홈에 보강스트립을 삽입한 후 충전재를 채워 보강함으로써, 기존 건물의 손상을 최소화하여 거주 상태에서 작업이 가능하면서도 횡력에 대한 저항성을 높일 수 있는 조적조 건물의 내진 보강 방법에 대한 것이다.
본 발명은 노후화된 기존 조적조 건물을 내진 보강하기 위한 것으로, (a) 상하 열의 벽돌이 서로 엇갈리게 적층된 조적벽에서 조적벽의 수직 줄눈 중 선택된 수직 줄눈과 상하로 연통하도록 조적벽을 커팅하여 조적벽을 관통하는 복수 열의 수직홈을 형성한 후 절단된 벽돌 중 일부 또는 전부를 제거하는 단계; (b) 섬유 강화 폴리머로 구성되는 띠형 부재인 보강스트립을 상기 수직홈에 수직홈 단면 전체에 걸치도록 삽입하는 단계; 및 (c) 상기 수직홈과 보강스트립의 사이와 벽돌이 제거된 공간에 섬유보강 모르타르인 충전재를 채워 보강스트립을 조적벽 내에 고정하는 단계; 로 구성된다.

Description

보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법{Seismic retrofit method of masonry buildings using reinforcement strip}

본 발명은 조적조 건물에서 수직 줄눈과 연통되게 조적벽을 커팅하여 형성되는 수직홈에 보강스트립을 삽입한 후 충전재를 채워 보강함으로써, 기존 건물의 손상을 최소화하여 거주 상태에서 작업이 가능하면서도 횡력에 대한 저항성을 높일 수 있는 조적조 건물의 내진 보강 방법에 대한 것이다.

구조안전성향상기술 연구단의 2015년 보고에 따르면 국내 소규모 조적조 건물은 300여만 동이며, 그 중 30년 이상된 노후화된 조적조 건물은 143만여 동에 이른다.

이러한 소규모 조적조 건물은 대개 구조 전문가의 구조 설계에 의하지 않고, 빈번한 증·개축 등으로 인해 구조적으로 안정성이 우려된다. 실제 실험 결과, 조적조의 전단 응력 성능은 0.1MPa 내외에 불과하여 횡력에 대한 저항성이 극히 취약한 것으로 확인되었다.

이에 노후화된 소규모 조적조 건물의 내진 보강을 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔다.

일례로 RC 보강 공법은 보강 성능이 우수하고 조적 구조물과의 일체성 확보에 유리하다. 그러나 철근 배근 및 거푸집 설치 공정이 필요하고, 습식 시공으로 작업성이 떨어지며, 콘크리트 양생 시간이 많이 소요되어 거주자 입장에서 큰 불편함이 따른다.

그리고 FRP나 강판을 조적벽 외부에 부착하는 보강판 부착 공법은 실험실 조건에서와 달리 실제 조적조 건물에 적용시, 벽체 표면의 노후화 및 재료의 이질성으로 인해 보강판이 탈락할 우려가 있다. 아울러 시공의 난이도가 높아 현장 적용성이 떨어진다.

이 밖에 섬유 보강 공법, 허니컴 내진 보강 공법, 메탈라스 + 강판 보강 공법 등이 있다. 그러나 이러한 기존 보강 공법은 조적 치장벽을 제거하고 치장벽 내측 벽체를 직접 보강하는 방식에 해당하는 것으로, 치창벽돌을 모두 제거해야 하는 번거로움이 있다.

또한, 이러한 종래 공법들은 공사 비용이 많이 소요되어 노후화된 소규모 조적조 건물에 전면 적용하는데 한계가 있으며, 공사 중 건물 사용이 제한되어 이주 비용이 발생하고 이에 따른 거주자 불편에 영향을 미치는 문제점이 있다.

한편, 기존 조적조 건물은 상하 벽돌 사이에 채워지는 수평 줄눈이 상부 벽돌의 하중에 의해 압착되어 밀실하게 시공됨이 일반적이다. 이와 달리 수직 줄눈은 밀실하게 채워지지 않는 경우가 많다. 이에 따라 횡력 작용시 전체 조적벽이 하나의 구조체로 거동하지 못하여 구조적인 취약성을 나타낼 수 있다.

KR 10-1904204 B1

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 저비용이면서도 거주 상태에서 보강이 가능하여 경제적이고, 공기가 짧으며, 시공이 간편한 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 구조적으로 취약한 수직 줄눈을 보강하여 조적벽이 일체 거동하도록 함으로써 횡력에 대한 저항성을 높이고, 조적벽의 붕괴를 방지할 수 있는 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 노후화된 기존 조적조 건물을 내진 보강하기 위한 것으로, (a) 상하 열의 벽돌이 서로 엇갈리게 적층된 조적벽에서 조적벽의 수직 줄눈 중 선택된 수직 줄눈과 상하로 연통하도록 조적벽을 커팅하여 조적벽을 관통하는 복수 열의 수직홈을 형성한 후 절단된 벽돌 중 일부 또는 전부를 제거하는 단계; (b) 섬유 강화 폴리머로 구성되는 띠형 부재인 보강스트립을 상기 수직홈에 수직홈 단면 전체에 걸치도록 삽입하는 단계; 및 (c) 상기 수직홈과 보강스트립의 사이와 벽돌이 제거된 공간에 섬유보강 모르타르인 충전재를 채워 보강스트립을 조적벽 내에 고정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공한다.

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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 수직홈 및 보강스트립은 조적벽의 개구부 양측에 각각 시공되는 것을 특징으로 하는 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (a) 단계에서, 상기 조적벽의 개구부 상하부에는 양측 수직홈 사이에 수평 줄눈을 제거하여 수평홈이 각각 형성되고, 상기 (b) 단계에서, 상기 수평홈에 보강스트립이 삽입되며, 상기 (c) 단계에서, 상기 수평홈과 보강스트립의 사이에 충전재가 채워지는 것을 특징으로 하는 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 조적조 건물에서 수직 줄눈과 연통되게 조적벽을 커팅하여 형성되는 수직홈에 보강스트립을 삽입한 후 충전재를 채워 보강함으로써, 구조적으로 취약한 수직 줄눈의 보강에 따라 조적벽 전체가 일체로 거동할 수 있어 횡력에 대한 저항성을 크게 향상시킨 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공할 수 있다.

둘째, 건물 외부에서 조적벽의 줄눈 절단을 통해 시공하므로 기존 건물의 손상을 최소화할 수 있고, 저비용이면서도 거주 상태에서 작업이 가능하여 경제적이며, 공기가 짧고 시공이 간편한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 수직홈 형성을 위한 조적벽 커팅 과정을 도시하는 사시도.
도 2는 수직홈이 형성된 상태를 도시하는 사시도.
도 3은 보강스트립의 설치 과정을 도시하는 사시도.
도 4는 도 3의 A 부분에 대한 확대도.
도 5는 절단된 벽돌이 제거된 상태를 도시하는 사시도.
도 6은 벽돌이 제거된 공간에 모르타르가 채워진 상태를 도시하는 사시도.
도 7은 개구부 주변의 보강 과정을 도시하는 사시도.
도 8은 개구부 주변이 보강된 상태를 도시하는 입면도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 수직홈 형성을 위한 조적벽 커팅 과정을 도시하는 사시도이고, 도 2는 수직홈이 형성된 상태를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 3은 보강스트립의 설치 과정을 도시하는 사시도이고, 도 4는 도 3의 A 부분에 대한 확대도이다.

도 1 내지 도 4 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법은 노후화된 기존 조적조 건물을 내진 보강하기 위한 것으로, (a) 상하 열의 벽돌이 서로 엇갈리게 적층된 조적벽(1)에서 조적벽(1)의 수직 줄눈(11) 중 선택된 수직 줄눈(11)과 상하로 연통하도록 조적벽(1)을 커팅하여 조적벽(1)을 관통하는 복수 열의 수직홈(12)을 형성하는 단계; (b) 섬유 강화 폴리머로 구성되는 띠형 부재인 보강스트립(2)을 상기 수직홈(12)에 수직홈(12) 단면 전체에 걸치도록 삽입하는 단계; 및 (c) 상기 수직홈(12)과 보강스트립(2)의 사이에 충전재(3)를 채워 보강스트립(2)을 조적벽(1) 내에 고정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 저비용이면서도 거주 상태에서 보강이 가능하여 경제적이고, 공기가 짧으며, 시공이 간편한 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공하기 위한 것이다.

아울러 본 발명은 구조적으로 취약한 조적조 건물의 수직 줄눈(11)을 보강하여 전체 조적벽(1)이 일체 거동하도록 함으로써 횡력에 대한 저항성을 높이고, 조적벽(1)의 붕괴를 방지할 수 있는 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서는 먼저, (a) 상하 열의 벽돌이 서로 엇갈리게 적층된 조적벽(1)에서 조적벽(1)의 수직 줄눈(11) 중 선택된 수직 줄눈(11)과 상하로 연통하도록 조적벽(1)을 커팅하여 복수 열의 수직홈(12)을 형성한다.

즉, 구조적으로 취약한 수직 줄눈(11)을 보강하기 위해, 선택된 수직 줄눈(11)을 기준으로 조적벽(1)을 상하로 커팅하여 수직홈(12)을 형성한다.

일반적으로 조적벽(1)은 상부 벽돌과 하부 벽돌을 교차해서 쌓는 엇쌓기 방식으로 적층 시공된다.

이에 따라 수직 줄눈(11) 역시 상하부 벽돌이 서로 엇갈리게 배치된다.

따라서 도 1에서와 같이 선택된 수직 줄눈(11) 열에 대해 수직 줄눈(11)이 위치하는 층에서는 수직 줄눈(11)을 제거하고 벽돌 중앙이 위치하는 층에서는 벽돌 중앙을 절단기 등으로 절단하여, 도 2와 같이 상하 연속되게 수직홈(12)을 형성한다.

이때, 상기 수직홈(12)의 절반은 수직 줄눈(11) 부위에 형성되므로, 절단 작업이 신속하게 이루어질 수 있다.

조적조 건물에서 전면의 치장 벽돌 배면에 단열재(4)가 배치된 경우에는 단열재(4)의 전면 일부까지 수직홈(12)이 연장되도록 형성할 수 있다(도 4).

상기 수직홈(12)은 복수의 열로 형성할 수 있다. 이웃하는 수직홈(12)은 조적벽(1)의 폭이나 높이 또는 횡력의 크기 등을 고려하여 간격을 설정할 수 있다.

다음으로, (b) 상기 수직홈(12)에 보강스트립(2)을 삽입한다(도 3).

상하로 연통되도록 형성된 수직홈(12)에는 보강스트립(2)을 삽입한다.

상기 보강스트립(2)은 두께가 얇은 띠형 부재로, 띠강판, 합성수지 등으로 구성할 수 있다.

다만, 상기 보강스트립(2)은 경량이고 고강도 발현이 가능하며 부식 저항성이 우수한 섬유 강화 폴리머(Fiber Reinforced Polymer, FRP)로 구성하는 것이 바람직하다.

이후, (c) 상기 수직홈(12)과 보강스트립(2)의 사이에 충전재(3)를 채워 보강스트립(2)을 고정한다(도 4).

상기 보강스트립(2)이 삽입된 수직홈(12) 내에 충전재(3)를 채워넣어 경화시킴으로써 보강스트립(2)을 고정할 수 있다.

상기 충전재(3)는 인장강도와 전단강도 및 연성능력이 우수한 섬유보강 모르타르(FRM) 또는 에폭시 등을 사용 가능하다.

상기 보강스트립(2) 및 충전재(3)에 의해 치장벽돌의 면내 및 면외 저항성이 개선되며, 벽돌들을 상호 일체화하여 구조 벽체화할 수 있다.

본 발명은 조적조 건물의 외부에서 조적벽(1)의 줄눈 절단을 통해 시공되므로 기존 건물의 손상을 최소화할 수 있다. 아울러 저비용이면서도 공사 중 거주자 생활에 영향이 거의 없어 거주 상태에서 작업이 가능하여 편리하다.

도 5는 절단된 벽돌이 제거된 상태를 도시하는 사시도이고, 도 6은 벽돌이 제거된 공간에 모르타르가 채워진 상태를 도시하는 사시도이다.

도 5, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 (a) 단계에서, 상기 수직홈(12) 형성 후 절단된 벽돌 중 일부 또는 전부를 제거하고, 상기 (c) 단계에서, 벽돌이 제거된 공간(S)에 모르타르(M)가 채워지게 구성할 수 있다.

도 5에서와 같이, 상기 (a) 단계에서는 수직 줄눈(11) 부위만 제거되는 층의 벽돌은 그대로 존치하고, 존치된 벽돌 상에 위치하는 중앙부가 절단된 벽돌들은 제거할 수 있다.

경우에 따라 절단된 벽돌 중 손상 상태가 크지 않아 구조적으로 양호한 벽돌들은 그대로 존치하고, 절단 상태가 불량하거나 손상 상태가 큰 벽돌만 제거할 수도 있다.

이후, 도 6에서와 같이, (c) 단계에서는 제거된 벽돌에 의해 형성된 공간(S)에 모르타르(M)를 사춤할 수 있다.

상기 수직홈(12)에 충전재(3)로 섬유보강 모르타르(FRM)가 채워지는 경우, 상기 벽돌이 제거된 공간(S)에 사춤되는 모르타르(M) 역시 충전재(3)와 동일한 재료인 FRM을 사용하여 충전재(3) 충전시 동시에 채워넣을 수 있다.

이에 따라 보강스트립(2)과 사춤된 모르타르(M)가 하나의 구조적 보강 부재를 형성할 수 있으며, 보강 부재가 주변 벽돌과 더욱 안정적으로 일체화되어 조적벽(1)을 보강 가능하다.

도 7은 개구부 주변의 보강 과정을 도시하는 사시도이고, 도 8은 개구부 주변이 보강된 상태를 도시하는 입면도이다.

도 7, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 수직홈(12) 및 보강스트립(2)은 조적벽(1)의 개구부(10) 양측에 각각 시공될 수 있다.

조적조 건물은 개구부(10) 주변이 구조적으로 취약하다.

따라서 상기 보강스트립(2)을 개구부(10) 주변에 설치하여 조적벽(1) 전체와 함께 개구부(10)를 보강할 수 있다.

또한, 상기 수직홈(12)과 보강스트립(2)에 의해 조적벽(1)을 개구부 영역과 비개구부 영역으로 분할할 수 있다. 그러므로 횡력에 의해 개구부(10) 부분 조적벽(1)에 부분적으로 파손이 발생하더라도 주변 영역으로 확대되지 않아 손상 범위를 최소화할 수 있다.

도 7, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 (a) 단계에서, 상기 조적벽(1)의 개구부(10) 상하부에는 양측 수직홈(12) 사이에 수평 줄눈(13)을 제거하여 수평홈(14)이 각각 형성되고, 상기 (b) 단계에서, 상기 수평홈(14)에 보강스트립(2)이 삽입되며, 상기 (c) 단계에서, 상기 수평홈(14)과 보강스트립(2)의 사이에 충전재(3)가 채워지도록 구성할 수 있다.

상기 조적벽(1)에 개구부(10)가 구비되는 경우, 개구부(10)의 좌우뿐만 아니라 상하부 역시 보강스트립(2)으로 보강하여 횡력에 저항하도록 할 수 있다.

이때, 수평 방향으로 보강스트립(2)을 삽입하기 위하여 형성되는 수평홈(14)은 상하부 벽돌 사이 수평 줄눈(13)을 제거하여 형성할 수 있다. 그러므로 기존 벽돌을 전혀 손상하지 않는다.

이와 같이, 수평 방향 및 수직 방향으로 개구부(10) 주변을 감싸 보강하면, 개구부(10)가 있는 벽체의 내진 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

1: 조적벽
10: 개구부
11: 수직 줄눈
12: 수직홈
13: 수평 줄눈
14: 수평홈
2: 보강스트립
3: 충전재
4: 단열재
M: 모르타르
S: 공간

Claims (4)

1. 노후화된 기존 조적조 건물을 내진 보강하기 위한 것으로,
   (a) 상하 열의 벽돌이 서로 엇갈리게 적층된 조적벽(1)에서 조적벽(1)의 수직 줄눈(11) 중 선택된 수직 줄눈(11)과 상하로 연통하도록 조적벽(1)을 커팅하여 조적벽(1)을 관통하는 복수 열의 수직홈(12)을 형성한 후 절단된 벽돌 중 일부 또는 전부를 제거하는 단계;
   (b) 섬유 강화 폴리머로 구성되는 띠형 부재인 보강스트립(2)을 상기 수직홈(12)에 수직홈(12) 단면 전체에 걸치도록 삽입하는 단계; 및
   (c) 상기 수직홈(12)과 보강스트립(2)의 사이와 벽돌이 제거된 공간(S)에 섬유보강 모르타르인 충전재(3)를 채워 보강스트립(2)을 조적벽(1) 내에 고정하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 수직홈(12) 및 보강스트립(2)은 조적벽(1)의 개구부(10) 양측에 각각 시공되는 것을 특징으로 하는 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법.
   
4. 제3항에서,
   상기 (a) 단계에서, 상기 조적벽(1)의 개구부(10) 상하부에는 양측 수직홈(12) 사이에 수평 줄눈(13)을 제거하여 수평홈(14)이 각각 형성되고,
   상기 (b) 단계에서, 상기 수평홈(14)에 보강스트립(2)이 삽입되며,
   상기 (c) 단계에서, 상기 수평홈(14)과 보강스트립(2)의 사이에 충전재(3)가 채워지는 것을 특징으로 하는 보강스트립을 이용한 조적조 건물의 내진 보강 방법.

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