KR102459890B1

KR102459890B1 - 폴리머 코팅재를 이용한 건축물 내진보강공법 및 이를 위해 사용되는 내진보강장치

Info

Publication number: KR102459890B1
Application number: KR1020220061462A
Authority: KR
Inventors: 김재학; 김형곤; 이동훈; 김영주; 이상호; 오상훈
Original assignee: 김재학; (주)한국건축구조연구원
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2022-10-27

Abstract

본 발명은 건축물 내진보강공법 및 이를 위해 사용되는 내진보강장치에 관한 것이다. 내진보강방법은, 보강할 건축물의 외부면에, 슬롯형 설치홈을 형성하는 설치홈 확보단계와; 인장능력을 갖는 인장부재를 상기 설치홈에 삽입 및 고정시키는 인장부재 설치단계와; 인장부재가 수용된 상태의 설치홈에, 되메움재를 채워 인장부재를 덮는 되메움단계와; 보강용 폴리머 코팅재를 이용해, 되메움재가 채워진 부분을 커버하는 보강코팅재 적층단계가 포함된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 건축물 내진보강공법은, 건물 벽체에 홈을 형성하고 홈 내에 보강재를 매립시킴으로써, 벽체의 면내변형과 면외변형을 직접적으로 억제하여, 지진 등의 자연재해 시 건물의 붕괴를 효율적으로 방지할 수 있게 한다. 또한, 벽체의 내부나 외부에 보강재를 장착하는 것이 아니므로, 공사 후에, 보강재가 보이지 않아 건물의 미감을 해치지 않고 짧은 시간에 저비용 시공이 가능하다는 잇점이 있다.

Description

폴리머 코팅재를 이용한 건축물 내진보강공법 및 이를 위해 사용되는 내진보강장치{Structure seismic reinforcement method using polymer coating materials and Seismic reinforcement device used therefore}

본 발명은 각종 구조물의 내진보강에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물의 벽체의 면내변형과 면외변형을 억제함으로써, 지진 시 건물의 붕괴를 방지하는, 건축물 내진보강공법 및 이를 위해 사용되는 내진보강장치에 관한 것이다.

최근 건축되는 건물은 건축 시, 법적으로 규정된 내진설계가 적절히 적용되고 있으나, 건축된 지 오래된 건물은 내진설계가 적용되어 있지 않으므로 지진이나 태풍과 같은 자연재해 발생 시 큰 피해를 입을 수 있다.

가령, 일반 단독주택의 대부분을 차지하고 있는 저층 비보강 조적조 건물의 경우, 자연재해와 건물의 노후화에 따라, 벽체의 균열이나 붕괴 등의 피해를 입을 수 있어, 조속한 건물 보강 대책이 필요하다. 그런데, 내진 보강 공사 자체가 많은 비용을 필요로 하기 때문에, 개인이 자신의 건물에 내진 보강을 하는 경우는 거의 없다. 저렴하고 양호한 내진능력을 갖는 내진 공법의 개발이 요구되고 있는 것이다.

한편, 철근콘크리트 구조에 비해, 조적조 건축물은 수평방향 진동에 특히 취약하다. 이를테면, 건물이 횡방향으로 흔들릴 경우, 벽체의 면내변형 및 면외변형이 쉽게 발생하여 그대로 붕괴될 수 있는 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 내진 설계가 적용되지 않은 일반적인 건축물의 지진피해 파괴모드를 설명하기 위한 도면이다.

도 1a는 베이스(15)와 벽체(11)와 슬라브(13)로 이루어진 건축물(10)을 개략적으로 도시한 정면도이다.

도시한 바와 같이, 개구부(12)를 갖는 벽체(11)에 크랙(C)이 발생되어 있다. 개구부(12)는 창문이나 도어가 설치되는 통로로서 외력에 의한 응력 집중에 의해, 건물의 횡방향 흔들림 시 균열을 야기한다. 크랙(C)은 벽체(11)에 가해지는 대각인장에 의해 발생한 것이다. 도 1a의 크랙은 벽체의 면내변형에 의한 것으로서, 벽체 자체의 보강공법을 통해 보강하여야 한다.

또한 도 1b는 강체회전 파괴모드를 보여주는 도면이다. 도시한 것처럼 슬라브(13)와 베이스(15)가 반대방향으로 움직일 때, 벽체(11)가 슬라브(13) 및 베이스로부터 분리될 수 있다. 이러한 타입의 균열 발생 시, 면내 강체회전에 의한 벽체(11)와 슬라브(13)의 접합부의 보강 작업을 해야 한다.

도 1c는 벽체와 벽체가 분리된 파괴모드를 보여준다. 도시한 바와 같이, 일부 벽의 면외변형에 의해 벽체와 벽체 간의 분리 파괴가 발생한 경우에는 벽체 간의 접합부의 보강을 수행해야 한다.

비보강 조적조 건물의 경우, 면내변형이나 면외변형이 복합적으로 발생하는 것이 일반적이므로, 다양한 변형에 의한 균열을 효과적으로 방지하기 위한 보다 효과적인 내진 보강공법이 요구되고 있다.

이와 관련된 발명의 배경이 되는 기술로서, 국내 등록특허공보 제10-2157288호를 통해, 조적조 건물의 내진 보강용 고정모듈 및 이를 이용하는 내진 보강 공법이 개시된 바 있다.

개시된 보강 공법은, 조적조의 상부보 및 하부보에 브라켓을 설치하는 브라켓 설치 단계; 브라켓에 고정모듈을 삽입하는 고정모듈 삽입 단계; 및 브라켓에 삽입된 고정모듈에 상부보 또는 하부보 방향으로 압력을 가하는 고정모듈 압력 단계를 포함하는 조적조 건물의 내진 보강 공법으로서, 고정모듈은 보강재; 보강재의 한쪽 끝부분을 고정하는 제1고정부재 및 보강재의 반대쪽 끝부분을 고정하는 제2고정부재를 포함하고, 각각의 고정부재는 마주보는 플레이트로 이루어지며, 마주보는 플레이트는 볼트와 너트로 압착할 수 있고, 플레이트의 마주보는 면이 거칠게 형성되고, 고정모듈 압력 단계 전, 제1고정부재와 제2고정부재를 와이어로프로 연결하는 단계를 더 포함하고, 브라켓은 고정볼트에 의해 상부보 및 하부보에 고정되는 지지부; 지지부의 일단에서 절곡되어 연장 형성된 고정모듈 삽입부 및 고정모듈 삽입부의 일단에서 절곡되어 연장 형성된 압력볼트 설치부로 이루어져, 압력볼트 설치부에 압력볼트를 끼워 압력볼트를 조임으로써 고정모듈에 압력을 가하는 구성을 갖는다.

본 발명은, 벽체의 면내변형과 면외변형을 직접적으로 억제하여, 지진 등의 자연재해 시 건물의 붕괴를 효율적으로 방지할 수 있으며, 보강공사 완료 후에도 보강재가 보이지 않아 건물의 미감을 해치지 않고 짧은 시간에 저비용 시공이 가능한, 건축물 내진보강공법 및 이를 위해 사용되는 내진보강장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 건축물 내진보강공법은, 보강할 건축물의 외부면에, 슬롯형 설치홈을 형성하는 설치홈 확보단계와; 인장능력을 갖는 인장부재를 상기 설치홈에 삽입 및 고정시키는 인장부재 설치단계와; 인장부재가 수용된 상태의 설치홈에, 되메움재를 채워 인장부재를 덮는 되메움단계와; 보강용 폴리머 코팅재를 이용해, 되메움재가 채워진 부분을 커버하는 보강코팅재 적층단계가 포함된다.

또한, 상기 건축물의 외부면은, 창호가 설치되는 개구부를 갖는 벽체의 외부면이고, 상기 설치홈 확보단계는; 설치홈을 개구부 주변에 다수 형성하여, 설치홈으로 개구부를 둘러싸는 과정을 포함하며, 인장부재 설치단계는; 길이방향으로 직선 연장된 인장부재를 각각의 설치홈에 삽입하되, 각 설치홈에 끼워진 인장부재를, 이웃하는 설치홈 내의 인장부재와 연결한 상태로 벽체에 고정시키는 과정을 갖는다.

또한, 상기 건축물의 외부면은, 창호가 설치되는 개구부를 갖는 벽체의 외부면이고, 설치홈 확보단계는; 설치홈을 개구부 주변에 다수 형성하여, 설치홈으로 개구부를 둘러싸는 과정을 포함하고, 상기 인장부재는, 길이방향으로 연장된 인장와이어, 인장와이어의 양단부에 고정된 커넥터바디, 커넥터바디를 연결하고 커넥터바디의 간격을 조절하는 인장력조절기, 인장와이어를 지지하는 다수의 고정앵커를 가지며, 인장부재 설치단계는; 설치홈내에 인장부재를 배치한 상태에서, 상기 고정앵커를 이용해 인장와이어를 고정한 후, 인장력조절기를 통해 인장와이어의 장력을 조절하는 과정을 포함한다.

그리고, 상기 건축물의 외부면은, 벽체와 벽체, 또는 벽체와 슬라브가 만나는 접합부분을 노출시키는 노출면이고, 설치홈 확보단계는, 상기 접합부분을 따라 연장되며 일정폭을 갖는 설치홈을 가공하는 과정을 포함하고, 상기 인장부재는, 설치홈내에 수용될 수 있는 폭을 가지며 길이방향으로 연장된 구조체이고, 인장부재 설치단계는, 인장부재의 폭방향 양단부를 상기 접합부분을 사이에 두고 반대편에 고정시키는 과정을 포함한다.

또한, 상기 건축물의 외부면은, 벽체와 벽체, 또는 벽체와 슬라브가 만나는 접합부분을 노출시키는 노출면이고, 상기 설치홈 확보단계는, 상기 접합부분의 연장방향에 대해, 일정 사이각을 가지며 지그재그 형태로 연결된 설치홈을 가공하는 과정이고, 인장부재 설치단계는, 다수의 인장부재를 설치홈에 삽입하고, 이웃하는 인장부재의 단부를 상호 겹친 상태로 고정앵커를 이용해 벽체에 고정하는 과정을 갖는다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 내진보강장치는, 보강할 건축물의 벽체 외부면에 장착된 상태로, 외력에 의한 벽체의 면내변형과 면외변형을 방지하는 것으로서, 길이방향으로 연장되는 막대형 부재로서, 단부가 상호 근접하도록 배치되는 다수의 인장부재와; 상기 인장부재의 단부를 수용 고정하여 인장부재의 상대 위치를 유지시키는 커넥터와; 상기 커넥터를 벽체에 고정시키는 고정앵커를 구비한다.

아울러, 상기 커넥터는, 상기 인장부재의 단부를 수용하는 다수의 삽입공간부 및 고정앵커를 통과시키는 센터홀을 구비한 커넥팅바디와, 인장부재를 삽입공간부에 착탈 가능하게 고정시키는 고정수단을 갖는다.

또한, 상기 인장부재는 이형철근이고, 커넥터는; 일정두께의 원판의 형상을 취하고, 중앙부에는 상기 고정앵커를 통과시키는 센터홀을 구비한 고정허브와, 고정허브에 착탈 가능하도록 설치되며, 인장부재의 단부를 물어 고정하는 죠오가 내장된 다수의 착탈형홀더와, 착탈형홀더를 고정허브에 연결하는 고정핀을 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 내진보강장치는, 보강할 건축물의 벽체 외부면에 장착된 상태로, 외력에 의한 벽체의 면내변형과 면외변형을 방지하는 것으로서, 직선 연장되며 양단부에 단부구멍이 형성되어 있는 인장부재와, 상기 단부구멍을 통해 벽체에 박혀 인장부재를 고정시키는 다수의 고정앵커와, 고정앵커에 설치되며, 고정앵커의 물리적인 변형을 감지하는 변형감지센서와, 변형감지센서의 감지정보를 외부로 전송하는 통신모듈을 구비한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 내진보강장치는, 보강할 건축물의 벽체 외부면에 장착된 상태로, 외력에 의한 벽체의 면내변형과 면외변형을 방지하는 것으로서, 길이방향으로 연장되는 인장와이어와, 인장와이어의 양단부에 각각 고정되는 커넥터바디와, 인장와이어를 벽체에 고정시키는 다수의 고정앵커와, 상기 커넥터바디를 연결하며 커넥터바디의 간격 조절을 통해 인장와이어의 장력을 조절하는 인장력조절기와, 상기 커넥터바디에 설치되고, 커넥터바디의 변형을 감지하는 변형감지센서와, 변형감지센서의 감지정보를 외부로 전송하는 통신모듈을 포함한다.

그리고, 상기 고정앵커는, 헤드부와 수나사부를 갖는 볼트의 형상을 취하며, 고정앵커의 내부에는, 외력에 의한 고정앵커의 물리적 변형을 감지하는 변형감지센서와, 변형감지센서의 감지정보를 외부로 전송하는 통신모듈이 구비된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 건축물 내진보강공법은, 건물 벽체에 홈을 형성하고 홈 내에 보강재를 매립시킴으로써, 벽체의 면내변형과 면외변형을 직접적으로 억제하여, 지진 등의 자연재해 시 건물의 붕괴를 효율적으로 방지할 수 있게 한다.

또한, 벽체의 내부나 외부에 보강재를 장착하는 것이 아니므로, 공사 후에, 보강재가 보이지 않아 건물의 미감을 해치지 않고 짧은 시간에 저비용 시공이 가능하다는 잇점이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 건축물의 지진피해 파괴모드를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 내진보강공법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강공법을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강공법을 이용해 슬라브와 벽체의 연결부분을 보강하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시한 커넥터의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치의 변형 예를 도시한 분해 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시한 착탈형홀더의 내부 구성을 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치의 또 다른 변형 예를 도시한 도면이다.
도 13은 도 12의 고정허브의 일부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치로 벽체와 벽체의 연결부분을 고정하는 모습을 도시한 도면이다.
도 15는 도 14의 내진보강장치를 별도로 도시한 도면이다.
도 16은 도 15의 인장부재의 변형 예를 도시한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치로 개구부의 주변을 보강한 모습을 도시한 도면이다.
도 18는 도 17을 통해 설명한 보강방식에 적용되는 내진보강장치의 구성도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치에 사용 가능한 고정앵커의 내부 구조를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 내진보강공법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강공법을 통해 벽체를 보강하는 방식을, 도 4 내지 도 6은 슬라브와 벽체의 연결부분을 보강하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 건축물 내진보강공법은, 지장물 철거단계(101), 설치홈 확보단계(103), 인장부재 설치단계(105), 되메움단계(107), 보강용 폴리머 코팅재 적층단계(109)를 포함한다.

지장물 철거단계(101)는, 보강할 대상인 건물의 외부면에 부착되어 있는 부착물을 제거하는 과정이다. 가령, 간판이나, 빗물받이, 홈통 등을 제거하여 작업할 외부면을 깨끗이 준비하는 과정이다.

본 발명에서의 용어 '건축물의 외부면'은, 벽체의 외부면은 물론 슬라브의 두께면도 포함하는 용어이다. 슬라브는 벽체의 상부에 걸쳐지는 구조체이므로, 실제로, 슬라브의 두께면이 건물 외부면의 일부를 이룬다. 또한 본 발명에서의 '건축물'은 내진설계가 제대로 적용되지 않은 모든 형식의 건물을 포함한다.

설치홈 확보단계(103)는, 건축물의 외부면에, 슬롯형 설치홈(도 3a의 21)을 형성하는 과정이다. 설치홈(21)은 도 2b에 도시한 바와 같이, 일정폭 및 깊이를 갖는 직선형 슬롯이다. 설치홈(21)의 폭이나 깊이는 필요에 따라 달라진다. 설치홈은, 건축용 그라인더로 외부면을 갈아내어 형성할 수 있다.

설치홈(21)은 취약지점, 이를테면, 건축물이 흔들렸을 때 붕괴나 크랙이 쉽게 발생할 지점에 형성한다. 도 2a의 경우, 설치홈(21)을 개구부(12) 주변에 적용하였고, 도 3은 설치홈(21)을 슬라브(13)와 벽체(11)의 연결부에 형성하였다. 또한, 도 7은 설치홈이 접합부분(도 7의 11f)에 직교하도록 형성하였다.

설치홈(21)이 만나는 부분이나 교차하는 부분에는 연결홈(23)을 추가로 형성할 수 있다. 연결홈(23)은 후술할 커넥터를 수용하기 위한 공간이다. 하지만 커넥터를 사용하지 않을 때에는 연결홈(23)을 형성하지 않는다.

이어지는 인장부재 설치단계(105)는, 설치홈(21) 내에 인장부재(25)를 삽입하고 고정앵커(27)로 인장부재를 고정시키는 과정이다.

인장부재(25)는 인장능력을 갖는 직선형 금속 부재로서, 길이방향으로 연장된 밴드의 형상을 취한다. 또한 인장부재(25)에는 다수의 앵커구멍(25a)이 형성되어 있다. 앵커구멍(25a)은 고정앵커(27)가 통과하는 관통구멍이다. 각 설치홈(21)에 인장부재(25)를 삽입하고, 고정앵커(27)를 이용해 인장부재(25)를 고정함으로써 벽체의 수직 및 수평과 대각 보강이 이루어진다. (도 2b 내지 도 2d 참조)

되메움단계(107)는 인장부재가 수용된 설치홈(21) 내에, 되메움재(29)를 채워 인장부재를 커버하는 과정이다. 되메움재(29)는 시멘트 일 수 있다. 되메움단계(107)를 통해, 도 2d에 도시한 바와 같이, 인장부재(25)가 설치홈(21)에 완전 매립된다.

폴리머 코팅재 적층단계(109)는, 벽체(11)의 외부면에 폴리머 코팅재(도 2e의 31)를 적층하는 과정이다. 본 발명에서 폴리머 코팅재는 고분자 코팅재와 동일한 의미를 가지고, 폴리머 코팅재(31)로서 상세하게는 시판되는 울트라가드 코팅재를 사용할 수 있다. 폴리머 코팅재(31)는 벽체(11)의 전체면에 시공하는 것이 바람직하다.

상기 과정을 통해 고정된 내진보강장치(20)는, 벽체(11)의 면내변형이나 면외변형을 최대한 억제하여 피해를 최소화 할 수 있다. 내진보강장치(20)는, 외력에 의한 벽체의 면내변형과 면외변형을 방지하는 것으로서, 도 7에 도시한 조합 구성을 갖는다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치(20)를 도시한 분해 사시도이고, 도 8 및 도 9는 도 7에 도시한 커넥터의 변형 예를 나타내 보인 도면이다.

도시한 바와 같이, 내진보강장치(20)는, 다수의 인장부재(25), 커넥터(도 8의 40), 고정앵커(27)를 포함한다.

인장부재(25)는 직선형으로 연장된 막대형 부재로서, 길이방향을 따라 이격된 다수의 앵커구멍(25a)을 갖는다. 앵커구멍(25a) 중 삽입공간부(41a)에 끼워지는 구멍은 고정핀(43)을 통과시킨다. 위에 설명한 바와 같이, 각 인장부재(25)는 이미 마련되어 있는 설치홈(21)에 장착된 상태로 고정앵커(27)를 통해 고정된다.

커넥터(40)는, 열십자 형태의 커넥팅바디(41)와, 다수의 고정핀(43)을 구비한다. 커넥터(40)는 설치홈(21)이 교차하거나 모이는 연결홈(도 2a의 23)에 위치한다.

커넥팅바디(41)는 상기한 연결홈(도 2a의 23)에 위치하며 인장부재(25)의 단부를 수용한다. 커넥팅바디(41)의 중앙부에는 센터홀(41c)이 형성된다. 센터홀(41c)은 고정앵커(27)를 통과시키는 구멍이다. 고정앵커(27)가 센터홀(41c)을 통과해 벽체에 박혀 고정되는 것이다. 또한 센터홀(41c)의 주변에는 다수의 핀수용홀(41b)이 마련되어 있다. 핀수용홀(41b)은 고정핀(43)이 끼워지는 홈이다.

삽입공간부(41a)에 인장부재(25)를 끼워 핀수용홀(41b)과 앵커구멍(25a)을 맞춘 후, 고정핀(43)을 삽입함으로써, 커넥팅바디(41)에 대해 인장부재(25)의 결합을 완료한다.

도 9에 도시한 커넥팅바디(41)에는 추가브라켓(41e)이 적용되어 있다. 추가브라켓(41e)은 삼각형의 철판을 위아래로 평행하게 고정한 것으로서 삽입공간부(41f)를 제공한다. 삽입공간부(41f)는 인장부재(25)의 단부가 끼워지는 공간이다. 추가브라켓(41e)에도 핀수용홀(41g)이 마련됨은 물론이다. 삽입공간부(41f)에 인장부재(25)의 단부를 진입시킨 후 고정핀(43)을 끼워 인장부재(25)의 결합을 유지한다. 추가브라켓(41e)은 도 10b 내지 도 10d와 같이 추가 적용할 수 있다.

도 10a 내지 도 10d는 커넥팅바디(41)의 여러 가지 변형 예를 나타내 보인 도면이다. 커넥팅바디(41)의 모양은, 연결시켜야 할 인장부재(25)의 개수에 따라 달라진다. 도 10a는 세 개, 도 10b는 5개, 도 10c는 7개, 도 10d는 8개의 인장부재(25)와 결합한다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 건축물의 슬라브(13)와 벽체(11)가 만나는 부분과, 벽체(11)와 벽체(11)가 만나는 부분에 내진보강장치(20)를 적용할 수 있다. 이러한 내진보강공법은, 슬라브(13)와 벽체(11), 벽체(11)와 벽체(11)의 분리를 방지하기 위한 것이다. 즉, 벽체의 면외변형을 방지하는 목적을 갖는 것이다.

슬라브는 일정두께를 갖는 판상 구조체로서, 벽체(11)의 상단부에 지지된다. 슬라브(13)의 저면과 벽체(11) 상단부가 만나는 밀착면인 접합부분(11f)은 수평으로 연장된다. 또한 이웃하는 벽체(11)는 직각을 이루며, 벽체(11)와 벽체(11)의 사이의 밀착면은 접합부분(11f)으로서 수직으로 연장된다.

도 4 및 도 5에서의 설치홈 확보단계(103)는 밴드형 인장부재(33)를 장착할 홈을 형성하는 과정이다. 설치홈(21)은 수평으로 연장되며 일정폭 및 깊이를 갖는 홈이다. 설치홈(21)의 바닥에는 접합부분(11c)의 라인이 나타난다. 설치홈(21)은, 슬라브와 벽체의 접합부분(11f), 벽체와 벽체 사이의 접합부분(11f)을 따라 형성된다.

인장부재(33)는 도 6에 도시한 바와 같이, 두 개의 평행빔(33a)과, 평행빔(33a)을 연결하는 다수의 연결대(33d)로 이루어진다. 또한, 평행빔(33a)에는 다수의 앵커구멍(33b)이 형성된다. 앵커구멍(33b)은 고정앵커(27)가 통과하는 구멍이다. 인장부재(33)는 슬라브(13)와 벽체(11)를 연결하여, 위에 언급한 바와 같이, 벽체(11)의 면외변형을 방지하는 역할을 한다.

설치홈(21)이 확보되었다면, 설치홈(21)에 인장부재(33)를 삽입하고 고정한다. 인장부재(33)의 폭방향 양단부, 즉, 평행빔(33a)은 접합부분(11f)을 사이에 두고 반대편에 위치한 상태에서 고정앵커(27)에 의해 고정된다.

인장부재(33)의 설치가 완료되었다면, 되메움단계(107)와 폴리머 코팅재적층단계(109)를 차례로 수행한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 설치홈(21)에 되메움재(29)가 채워져 있고, 그 위에 폴리머 코팅재(31)가 적층되어 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치(20)의 변형 예를 도시한 분해 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시한 착탈형홀더의 내부 구성을 도시한 단면도이다.

도 10에 도시한 내진보강장치(20)는, 이형철근 형태의 인장부재(25)와 커넥터(50)를 구비한다. 또한, 커넥터(50)는, 고정허브(51), 다수의 착탈형홀더(53), 고정핀(44)을 포함한다. 커넥터(50)가 연결홈(23)에 위치함은 물론이다.

인장부재(25)는 건축현장에서 많이 사용되는 이형철근으로서, 외주면에 마디돌기(25e)를 갖는다. 마디돌기(25e)는 착탈형홀더(53)의 죠오(53d)에 걸려 지지되는 부분으로서, 이에 대한 설명은 후술된다.

고정허브(51)는, 일정두께의 원판의 형상을 취하는 부재로서, 중앙부에 센터홀(51a)을 갖는다. 센터홀(51a)은 고정앵커(27)를 통과시키는 구멍이다. 또한, 센터홀(51a)의 주변에는 다수의 결합구멍(51c)이 마련되어 있다. 결합구멍(51c)은 고정핀(44)이 끼워지는 구멍이다.

착탈형홀더(53)는 고정허브(51)에 착탈 가능하게 장착되는 대략 사각파이프형 부재로서, 일단부에 관통구멍(53f)을 갖는다. 관통구멍(53f)을 임의의 결합구멍(51c)에 맞춘 후 고정핀(44)을 끼우면, 고정허브(51)에 대한 착탈형홀더(53)의 장착이 이루어진다.

또한, 착탈형홀더(53)에는 죠오(53d)가 내장된다. 죠오(53d)는 화살표 e방향으로 탄성 바이어스 되는 부분으로서, 삽입공간부(53a)로 진입한 인장부재(25)의 마디돌기(25e)를 걸어, 인장부재(25)가 뒤로 빠지는 것을 차단한다. 죠오(53d)는, 인장부재(25)가 삽입공간부(53a)로 진입할 때, 인장부재(25)의 선단부에 밀리며 벌어져 적어도 하나의 마디돌기(25e)를 통과시키고, 통과한 마디돌기(25e)가 다시 빠지는 것을 막는다.

이러한 착탈형홀더(53)는 임의의 결합구멍(51c)에 결합 가능하다. 착탈형홀더(53)의 적용갯수나 간격을 자유롭게 조절할 수 있는 것이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치(20)의 또 다른 변형 예를 도시한 도면이고, 도 13은 도 12의 고정허브의 일부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도 12에 도시한 타입의 내진보강장치(20)는, 고정허브(61)와 다수의 인장와이어(63)를 구비한다. 고정허브(61)는 다수의 인장와이어를 연결하는 커넥터(60)이다.

고정허브(61)는 일정두께 및 직경을 갖는 디스크형 부재로서, 테두리부 상면에 다수의 볼수용홈(61c)을 갖는다. 볼수용홈(61c)은 인장와이어(63)의 걸림볼(63a)를 수용하는 공간으로서, 입구부(61d)와 걸림부(61e)를 갖는다. 입구부(61d)는 걸림볼(63a)이 출입하는 통로이다. 걸림부(61e)는 와이어본체(63c)가 화살표 f방향으로 인장될 때 걸림볼(63a)을 유지하는 부분이다.

인장와이어(63)는, 와이어본체(63c)와, 걸림볼(63a)을 갖는다. 와이어본체(63c)는 강선으로서 인장력을 제공한다. 걸림볼(63a)은 와이어본체(63c)의 양단부에 고정된 구(球)형 부재로서 볼수용홈(61c) 내에 수용된다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치의 다른 예를 도시한 도면이고, 도 15는 도 14의 내진보강장치를 별도로 도시한 도면이다.

도 14에 도시한 내진보강장치(20)는, 벽체(11)와 슬라브(13), 또는 벽체(11)와 벽체(11)의 분리를 방지하기 위한 것이다. 즉, 보강할 건축물의 벽체 외부면에 장착된 상태로, 외력에 의한 벽체의 면외변형을 방지하는 것이다.

도 15에 도시한 내진보강장치(20)는, 다수의 인장부재(71), 고정앵커(27), 변형감지센서(76), 통신모듈(77)을 포함한다. 고정앵커(27)는 인장부재(71)를 연결하는 커넥터의 역할을 한다.

인장부재(71)는 직선 연장되며 양단부에 단부구멍이 형성되어 있는 막대형 부재이다. 인장부재(71)는 설치홈(21) 내에 배치되며 이웃 인장부재(71)의 단부에 겹쳐진 상태로 고정앵커(27)에 의해 고정된다. 인장부재(71) 단부의 단부구멍(71a)을 위아래로 맞춘 후 고정앵커(27)를 통과시키므로, 이웃하는 인장부재(71)의 사이각 조절이 용이하다. 사이각 조절이 용이하다는 것은, 그만큼 인장부재(71)의 설치 자유도가 높다는 의미이다.

변형감지센서(76)는 인장부재(71)의 물리적인 변형을 감지하는 센서이다. 가령 건축물에 외력이 가해질 때, 인장부재(71)에 걸리는 힘을 측정하는 것이다. 변형감지센서(76)로서 스트레인게이지를 사용할 수 있다. 통신모듈(77)은, 변형감지센서(76)와 접속되며, 변형감지센서의 감지정보를 외부로 전송한다. 가령 거주자의 스마트폰이나, 실내에 설치되어 있는 경보장치로 전송하는 것이다.

이와 같이 변형감지센서(76)와 통신모듈(77)을 적용함으로써, 가령, 지진 발생 시, 건물이 흔들리고 있다는 사실을 보다 신속히 알 수 있어 인명피해를 최소화 할 수 있다.

이러한 구성의 내진보강장치(20)는 도 14에 도시한 방식으로 설치 가능하다. 도 14를 참조하면, 접합부분(11f)에 대해 일정 사이각을 갖는 설치홈(21)이 지그재그로 연장되어 있고, 각 설치홈(21)에 인장부재(71)가 위치함을 알 수 있다. 각 인장부재(71)의 양단부는 고정앵커(27)로 고정되어, 접합부분(11f)의 벌어짐을 최대한 억제한다.

도 16은 도 15의 인장부재의 변형 예를 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 양측 단부구멍(71c) 내부에 앵커홀더(73)가 내장된다. 앵커홀더(73)는 앵커통로(73b)를 제공하는 링형 부재로서, 외주면에 외주날개(73c)를 갖는다. 앵커통로(73b)는 고정앵커(27)를 통과시키는 구멍이다. 단부구멍(71c)의 내주면에는 걸림홈(71e)이 형성되어 있다. 걸림홈(71e)은 외주날개(73c)를 수용하는 홈이다.

앵커홀더(73)와 단부구멍(71c)의 내주면 사이에는 유격이 있어서, 앵커홀더(73)는 단부구멍(71c)에 수용된 상태로 전후좌우 움직임이 가능하다. 이와 같이 유격을 제공함으로써, 계절변화에 따른 인장부재(71)의 팽창과 수축 시, 인장부재(71)의 파손을 방지할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치(20)로 개구부의 주변을 보강한 모습을 도시한 도면이고, 도 18는 다른 실시예에 따른 내진보강장치(20)의 구성도이다.

도 18에 도시한 내진보강장치(20)는, 인장와이어(81), 한 쌍의 커넥터바디(85a,85b), 고정앵커(27), 인장력조절기(87), 변형감지센서(76), 통신모듈(77)을 포함한다.

인장와이어(81)는 인장능력을 갖는 강선으로서, 설치홈(21) 내부에 배선된 상태로 고정앵커(27)에 의해 지지된다. 고정앵커(27)는 설치홈(21)에 미리 고정된 상태로 인장와이어(81)를 지지한다. 인장와이어(81)는 고정앵커(27)에 지지되어 오므라지지 않으며, 면내변형을 억제하기 위한 인장력을 제공한다.

커넥터바디(85a,85b)는 인장와이어(81)의 양단부에 각각 고정된 부재로서, 인장력조절기(87)를 사이에 갖는다. 양쪽 커넥터바디(85a,85b)에는 암나사구(85c)가 각각 형성되어 있다. 도면상 좌측 커넥터바디의 암나사구(85c)는 왼 나사산이 형성되고, 우측 커넥터바디(85b)의 암나사구(85e)는 오른 나사산이 형성된다.

인장력조절기(87)는, 육각의 헤드부(87a)와, 왼나사봉(87b)과, 오른나사봉(87c)을 갖는다. 왼나사봉(87b)과 오른나사봉(87c)는 암나사구(85c,85e)에 각각 나사 결합한다. 이에 따라, 헤드부(87a)를 좌우로 회전시킴에 따라 커넥터바디(85a,85b)의 간격이 조절된다. 커넥터바디(85a,85b)의 간격이 좁아지면 인장와이어(81)의 장력이 커지고, 간격이 넓어지면 장력이 상대적으로 작아짐은 물론이다.

이러한 구성을 갖는 내진보강장치(20)는 도 17에 도시한 설치홈(21) 내에 설치되며 벽체(11)에 인장력을 제공하여, 벽체의 면내변형과 면회변형을 방지한다.

변형감지센서(76)와 통신모듈(77)은, 일측 커넥터바디(85a)에 장착된 상태오 커넥터바디의 변형을 감지하고 감지 내용을 외부로 전달하는 역할을 한다. 이에 대한 설명은 상기한 바와 같다.

도면부호 83은 단부브라켓이다. 단부브라켓(83)은 인장와이어(81)가 폐루프를 이루지 않을 때. 인장와이어(81)의 단부를 벽체(11)에 고정시키는 부속이다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진보강장치에 사용 가능한 고정앵커(27)의 내부 구조를 나타내 보인 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 고정앵커(27)는 육각의 헤드부(27a)와 수나사부(27b)를 갖는 볼트의 형상을 취하고, 내부에 수직공간(27k)을 제공한다. 수직공간(27k)은 수나사부(27b)의 길이방향을 따라 연장된 직선형 공간으로서, 변형감지센서(27e)와 통신모듈(27f)을 수용한다. 변형감지센서(27e)는 외력에 의한 고정앵커(27)의 물리적 변형을 감지하는 역할을 한다. 변형감지센서(27e)로서 스트레인게이지를 사용할 수 있다. 통신모듈(27f)은 변형감지센서(27e)의 감지정보를 외부로 전송하는 역할을 한다.

내진보강장치의 시공 시, 다수의 고정앵커(27)가 함께 사용되므로, 지진 등에 의한 건축물의 흔들림을 더욱 신속히 알 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:건축물 11:벽체 11f:접합부분
12:개구부 13:슬라브 15:베이스
20:내진보강장치 21:설치홈 23:연결홈
25:인장부재 25a:앵커구멍 25e:마디돌기
27:고정앵커 27a:헤드부 27b:수나사부
27e:변형감지센서 27f:통신모듈 27k:수직공간
29:되메움재 31:폴리머 코팅재 33:인장부재
33a:평행빔 33b:앵커구멍 33d:연결대
40:커넥터 41:커넥팅바디 41a:삽입공간부
41b:핀수용홀 41c:센터홀 41e:추가브라켓
41f:삽입공간부 41g:핀수용홀 43:고정핀
44:고정핀 50:커넥터 51:고정허브
51a:센터홀 51c:결합구멍 53:착탈형홀더
53a:삽입공간부 53d:죠오 53f:관통구멍
60:커넥터 61:고정허브 61c:볼수용홈
61d:입구부 61e:걸림부 63:인장와이어
63a:걸림볼 63c:와이어본체 71:인장부재
71a:단부구멍 71c:단부구멍 71e:걸림홈
73:앵커홀더 73b:앵커통로 73c:외주날개
76:변형감지센서 77:통신모듈 81:인장와이어
83:단부브라켓 85a,85b:커넥터바디 85c,85e:암나사구
87:인장력조절기 87a:헤드부 87b:왼나사봉
87c:오른나사봉

Claims

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보강할 건축물의 외부면에, 슬롯형 설치홈을 형성하는 설치홈 확보단계와;
인장능력을 갖는 인장부재를 상기 설치홈에 삽입 및 고정시키는 인장부재 설치단계와;
인장부재가 수용된 상태의 설치홈에, 되메움재를 채워 인장부재를 덮는 되메움단계와;
보강용 폴리머 코팅재를 이용해, 되메움재가 채워진 부분을 커버하는 보강코팅재 적층단계가 포함되고,
상기 건축물의 외부면은, 창호가 설치되는 개구부를 갖는 벽체의 외부면이고,
상기 설치홈 확보단계는, 설치홈을 개구부 주변에 다수 형성하여, 설치홈으로 개구부를 둘러싸는 과정을 포함하고,
상기 인장부재는, 길이방향으로 연장된 인장와이어, 인장와이어의 양단부에 고정된 커넥터바디, 커넥터바디를 연결하고 커넥터바디의 간격을 조절하는 인장력조절기, 인장와이어를 지지하는 다수의 고정앵커를 가지며,
상기 인장부재 설치단계는, 설치홈내에 인장부재를 배치한 상태에서, 상기 고정앵커를 이용해 인장와이어를 고정한 후, 인장력조절기를 통해 인장와이어의 장력을 조절하는 과정을 갖는 것을 특징으로 하는 건축물 내진보강공법.
보강할 건축물의 외부면에, 슬롯형 설치홈을 형성하는 설치홈 확보단계와;
인장능력을 갖는 인장부재를 상기 설치홈에 삽입 및 고정시키는 인장부재 설치단계와;
인장부재가 수용된 상태의 설치홈에, 되메움재를 채워 인장부재를 덮는 되메움단계와;
보강용 폴리머 코팅재를 이용해, 되메움재가 채워진 부분을 커버하는 보강코팅재 적층단계가 포함되고,
상기 건축물의 외부면은, 벽체와 벽체, 또는 벽체와 슬라브가 만나는 접합부분을 노출시키는 노출면이고,
상기 설치홈 확보단계는, 상기 접합부분을 따라 연장되며 일정폭을 갖는 설치홈을 가공하는 과정을 포함하고,
상기 인장부재는, 설치홈내에 수용될 수 있는 폭을 가지며 길이방향으로 연장된 구조체이고,
상기 인장부재 설치단계는, 인장부재의 폭방향 양단부를 상기 접합부분을 사이에 두고 반대편에 고정시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 내진보강공법.
보강할 건축물의 외부면에, 슬롯형 설치홈을 형성하는 설치홈 확보단계와;
인장능력을 갖는 인장부재를 상기 설치홈에 삽입 및 고정시키는 인장부재 설치단계와;
인장부재가 수용된 상태의 설치홈에, 되메움재를 채워 인장부재를 덮는 되메움단계와;
보강용 폴리머 코팅재를 이용해, 되메움재가 채워진 부분을 커버하는 보강코팅재 적층단계가 포함되고,
상기 건축물의 외부면은, 벽체와 벽체, 또는 벽체와 슬라브가 만나는 접합부분을 노출시키는 노출면이고,
상기 설치홈 확보단계는, 상기 접합부분의 연장방향에 대해, 일정 사이각을 가지며 지그재그 형태로 연결된 설치홈을 가공하는 과정이고,
상기 인장부재 설치단계는, 다수의 인장부재를 설치홈에 삽입하고, 이웃하는 인장부재의 단부를 상호 겹친 상태로 고정앵커를 이용해 벽체에 고정하는 과정인 것을 특징으로 하는 건축물 내진보강공법.
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보강할 건축물의 외부면에, 슬롯형 설치홈을 형성하는 설치홈 확보단계;와 인장능력을 갖는 인장부재를 상기 설치홈에 삽입 및 고정시키는 인장부재 설치단계;와 인장부재가 수용된 상태의 설치홈에, 되메움재를 채워 인장부재를 덮는 되메움단계;와 보강용 폴리머 코팅재를 이용해, 되메움재가 채워진 부분을 커버하는 보강코팅재 적층단계;가 포함되는 내진보강공법 중 인장부재 설치단계에 사용되는 내진보강장치로서, 보강할 건축물의 벽체 외부면에 장착된 상태로, 외력에 의한 벽체의 면내변형과 면외변형을 방지하고,
길이방향으로 연장되는 막대형 부재로서, 단부가 상호 근접하도록 배치되는 다수의 인장부재와;
상기 인장부재의 단부를 수용 고정하여 인장부재의 상대 위치를 유지시키는 커넥터와;
상기 커넥터를 벽체에 고정시키는 고정앵커를 구비하고,
상기 커넥터는,
상기 인장부재의 단부를 수용하는 다수의 삽입공간부 및 고정앵커를 통과시키는 센터홀을 구비한 커넥팅바디와, 인장부재를 삽입공간부에 착탈 가능하게 고정시키는 고정수단을 갖는 것을 특징으로 하는 건축물 내진보강장치.
보강할 건축물의 외부면에, 슬롯형 설치홈을 형성하는 설치홈 확보단계;와 인장능력을 갖는 인장부재를 상기 설치홈에 삽입 및 고정시키는 인장부재 설치단계;와 인장부재가 수용된 상태의 설치홈에, 되메움재를 채워 인장부재를 덮는 되메움단계;와 보강용 폴리머 코팅재를 이용해, 되메움재가 채워진 부분을 커버하는 보강코팅재 적층단계;가 포함되는 내진보강공법 중 인장부재 설치단계에 사용되는 내진보강장치로서, 보강할 건축물의 벽체 외부면에 장착된 상태로, 외력에 의한 벽체의 면내변형과 면외변형을 방지하고,
길이방향으로 연장되는 막대형 부재로서, 단부가 상호 근접하도록 배치되는 다수의 인장부재와;
상기 인장부재의 단부를 수용 고정하여 인장부재의 상대 위치를 유지시키는 커넥터와;
상기 커넥터를 벽체에 고정시키는 고정앵커를 구비하고,
상기 인장부재는 이형철근이고,
상기 커넥터는, 일정두께의 원판의 형상을 취하고, 중앙부에는 상기 고정앵커를 통과시키는 센터홀을 구비한 고정허브와, 고정허브에 착탈 가능하도록 설치되며, 인장부재의 단부를 물어 고정하는 죠오가 내장된 다수의 착탈형홀더와, 착탈형홀더를 고정허브에 연결하는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 내진보강장치.
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