KR102485134B1 - Rc 기둥의 건식 전단 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유보강 패널의 보강 공사를 비숙련자라도 건식 시공으로 용이하게 실시할 수 있고, 숙련된 작업 없이도 일정 이상의 보강 성능이 발휘될 수 있도록 한 RC 기둥의 건식 전단 보강구조를 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 RC 기둥의 건식 전단 보강구조는 RC 기둥의 표면에 부착된 이물질을 제거한 후, RC 기둥의 모서리에 접합된 띠판 앵글과; 상기 띠판 앵글의 사이에 위치되어 RC 기둥의 높이방향을 따라 RC 기둥의 표면에 밀착되도록 배치되어 있는 탄소섬유보강 패널과; 양단이 각기 띠판 앵글에 겹침되도록 함과 동시에 탄소섬유보강 패널의 배면에 면접되도록 설치된 띠판을 포함하고; RC 기둥에 앵커볼트를 설치하여 띠판과 띠판 앵글을 RC 기둥에 고정시키되, 상기 띠판은 탄소섬유보강 패널과 일정한 면적으로 겹침되는 겹침영역을 갖고 설치되고, 상기 띠판 앵글은 양측에 띠판의 단부를 결착시키는 띠판 결착턱을 갖고 비철금속인 알루미늄으로 제작되고, 상기 탄소섬유보강 패널은 좌우로 가까운 띠판 앵글의 사이에 벌어져 있는 간격에 해당하는 길이와, 상하로 가까운 띠판간의 벌어진 높이에 해당하는 폭을 갖고, 띠판은 상하로 배치된 탄소섬유보강 패널을 중첩시키는 높이를 갖는 띠판 본체와, 띠판 본체의 전면에 돌출 형성되어 탄소섬유보강 패널을 상하로 분리 지지시키는 패널 분리대를 구비한 구조를 갖고, 상,y측 띠판은 복열 X형 브리지를 통해 연결되어 탄소섬유보강 패널에 전이되는 전단력을 복열 X형 브리지로 분산시키도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

RC 기둥의 건식 전단 보강구조{Dry shear reinforcement structure of reinforced concrete column}

본 발명은 RC 기둥의 전단 내력을 향상시키기 위한 전단 보강구조에 관한 것으로, 특히 탄소섬유보강 패널의 보강 공사를 비숙련자라도 건식 시공으로 용이하게 실시할 수 있고, 숙련된 작업 없이도 일정 이상의 보강 성능이 발휘될 수 있도록 한 RC 기둥의 건식 전단 보강구조에 관한 것이다.

종래의 건축물 기둥의 내진성능향상 공법은 크게 재래식 공법과, 기타 철골 및 감쇠장치를 이용하는 두 가지 방법으로 나누어진다. 기존 재래식 공법은 단면의 증설, 아라미드 및 탄소섬유 보강, 철판 보강이 있다. 이러한 재래식 공법은 공사방법이 습식공사(철근 콘크리트 타설 등)로 공정이 많아지고 시공방법이 복잡하다는 문제점이 있다.

예로 강판 접착 공법은 시공이 어렵고, 부식 및 내화성능에 문제가 제기되고 있으며, 앵커볼트 등을 사용하게 되므로 노출 마감일 경우 미관이 좋지 않으며, 지속적인 관리의 필요성과 기둥 단면적이 커져 기초부의 하중부담이 커지는 단점이 있다. 탄소섬유 보강 공법은 벽지 모양의 탄소섬유시트를 여러겹 기둥표면에 부착하는 공법이기 때문에 작업자의 작업 단계와 이로인한 피로도가 증가되고, 섬유시트 부착 시 부착하는 인부의 숙련도에 따라 보강효과가 다르게 나타나며, 충분한 부착이 이루어지지 않을 경우, 부착면에 이물질 및 습기가 투입되어 전혀 보강효과가 나타나지 않는다는 단점이 있다. 따라서 인부의 숙련도가 필요없고 부착 조립만으로도 간단 용이하게 전단 보강이 시공될 수 있는 방안이 요구된다.

기타 철골보강 및 감쇠장치를 활용한 보강공법의 경우에는 공장제작으로 인해 현장작업 공정 및 공기는 줄어들었으나, 여전히 철골 보강 및 감쇠장치를 현장에 설치하는데 어려움이 존재했으며, 시공비용도 재래식 공법에 비하여 고가라는 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1502517호(구조물 보강용 섬유보강패널 및 이를 이용한 구조물 내진보강공법)로서, 구조물의 보강부위에 고정부재를 이용하여 섬유보강패널을 부착하여 구조물의 내진을 보강하는 방법이 제안되어 있다. 그러나 상기 배경기술은 섬유보강패널에 구멍을 형성해서 볼트로 고정시키는 방법이기 때문에 볼트 조임시 섬유보강패널의 파괴가 발생할 우려가 있다.

본 발명의 다른 배경기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1694790호(탄소섬유보강판을 이용한 콘크리트 구조물 보강장치)가 제안되어 있다. 이는 내면에 다수의 환봉이 형성된 탄소섬유보강판과 콘크리트 표면에 고정되어 환봉의 삽입 고정을 통해 탄소섬유보강판을 고정시키는 고정클립 및 콘크리트 표면과 탄소섬유보강판 사이에 충진되는 에폭시수지로 이루어진 보강장치를 통해 콘크리트 구조물을 보수 보강할 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 기술은 보강 구조가 복잡하고, 에폭시 주입으로 인한 습식 방법이 적용되어 숙련된 작업자가 필요한 단점을 갖는다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1502517호 한국 등록특허 등록번호 제10-1694790호

본 발명은 탄소섬유보강 패널의 보강 공사를 비숙련자라도 건식 시공으로 용이하게 실시할 수 있고, 숙련된 작업 없이도 일정 이상의 보강 성능이 발휘될 수 있도록 한 RC 기둥의 건식 전단 보강구조를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 RC 기둥의 건식 전단 보강구조는, RC 기둥의 표면에 부착된 이물질을 제거한 후, RC 기둥의 모서리에 접합된 띠판 앵글과; 상기 띠판 앵글의 사이에 위치되어 RC 기둥의 높이방향을 따라 RC 기둥의 표면에 밀착되도록 배치되어 있는 탄소섬유보강 패널과; 양단이 각기 띠판 앵글에 겹침되도록 함과 동시에 탄소섬유보강 패널의 배면에 면접되도록 설치된 띠판을 포함하고; RC 기둥에 앵커볼트를 설치하여 띠판과 띠판 앵글을 RC 기둥에 고정시키되, 상기 띠판은 탄소섬유보강 패널과 일정한 면적으로 겹침되는 겹침영역을 갖고 설치되고, 상기 띠판 앵글은 양측에 띠판의 단부를 결착시키는 띠판 결착턱을 갖고 비철금속인 알루미늄으로 제작되고, 상기 탄소섬유보강 패널은 좌우로 가까운 띠판 앵글의 사이에 벌어져 있는 간격에 해당하는 길이와, 상하로 가까운 띠판간의 벌어진 높이에 해당하는 폭을 갖고, 띠판은 상하로 배치된 탄소섬유보강 패널을 중첩시키는 높이를 갖는 띠판 본체와, 띠판 본체의 전면에 돌출 형성되어 탄소섬유보강 패널을 상하로 분리 지지시키는 패널 분리대를 구비한 구조를 갖고, 상,하부측 띠판은 복열 X형 브리지를 통해 연결되어 탄소섬유보강 패널에 전이되는 전단력을 복열 X형 브리지로 분산시키도록 한 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 RC 기둥의 건식 전단 보강구조에 따르면, 탄소섬유 보강패널을 고정하기 위해 모서리 앵글을 별도로 제작하여 패널의 상,하부에 띠판을 덧대에 볼트로 조임 고정함으로써 손쉽게 보강공사를 완료할 수 있다. 또한 전문 기술이 필요치 않기 때문에 일정 이상의 보강 성능을 발휘할 수 있는 장점을 갖는다. 또한 습식공법시 적용되는 에폭시 접착제의 사용이 배제되어 화재의 염려가 없다.

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 1은 본 발명에 따른 RC 기둥의 건식 전단 보강을 구현한 사시도.
도 2는 도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 2의 일부 정면도.
도 4는 도 3의 A-A선에서 본 단면도.
도 5의 (a),(b)는 도 1에 적용된 띠판의 사시도 및 B-B선에서 본 단면도.
도 6은 도 1에 적용되는 띠판의 변형된 예시도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 RC 기둥의 건식 전단 보강 방법의 순서도.

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.

본 발명의 RC 기둥의 건식 전단 보강방법으로 시공되면, 도 1 내지 도 4와 같이 RC 기둥(10)의 모서리에 띠판 앵글(12)이 설치되고, 띠판 앵글(12와 12)의 사이에 탄소섬유보강 패널(14)이 위치되어 RC 기둥(10)의 높이방향을 따라 RC 기둥(10)의 표면에 밀착되어 설치되며, 띠판(16)은 탄소섬유보강 패널(14)의 배면에 면접되어 앵커볼트(18)를 통해 띠판 앵글(12)과 함께 RC 기둥(10)에 고정된 설치 구조를 갖게 된다.

여기서, 띠판(16)은 도 3과 같이 일정한 면적으로 상,하부의 탄소섬유보강 패널(14과 14)과 겹침되는 겹침영역(S)을 갖는다. 띠판(16)은 상,하부의 탄소섬유보강 패널(14과 14)의 사이에 끼워서 조립되는 구조로 설치된다. 따라서 탄소섬유보강 패널(14)은 상하로 움직이는 것이 띠판(16)에 의해 방지되고, 좌우로 움직이는 것은 띠판 앵글(12)에 의해 방지된다. 띠판(16)은 RC 기둥(10)의 4면에 모두 설치되어 띠판 앵글(12)을 통해 폐합단면을 이루어 탄소섬유보강 패널(14)을 감싸는 구조를 갖기 때문에 탄소섬유보강 패널(14)의 전단 내력 발휘가 이루어진다.

이와 같은 구조로 RC 기둥(10)을 보강하기 방법을 순차적으로 설명한다.

먼저, 도 7의 (a)와 같이 RC 기둥(10)의 표면에 부착된 이물질을 제거한 후, 도 7의 (b)와 같이 상기 RC 기둥(10)의 모서리에 띠판 앵글(12)을 접합시켜 놓는다. 띠판 앵글(12)의 접합은 주지의 접착제가 이용될 수 있다.

상기 띠판 앵글(12)은 비철금속인 알루미늄으로 제작된다. 도 4와 같이 띠판 앵글(12)은 양측에 띠판(16)의 단부를 결착시키는 띠판 결착턱(121)을 갖는다. 따라서 띠판(16)을 띠판 결착턱(121)을 통해 띠판 앵글(12)에 쉽게 조립할 수 있다.

그 다음, 도 7b와 같이 띠판 앵글(12와 12)의 사이에 탄소섬유보강 패널(14)을 위치시킨 후, RC 기둥(10)의 높이방향을 따라 RC 기둥(10)의 표면에 밀착되도록 탄소섬유보강 패널(14)을 배치한다. 여기서 탄소섬유보강 패널(14)은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastic)으로 제작되어 있다.

탄소섬유보강 패널(14)은 도 3과 같이 좌우로 가까운 띠판 앵글(12와 12)의 사이에 벌어져 있는 간격에 해당하는 길이(L)와, 상하로 가까운 띠판(16과 16)간의 벌어진 높이에 해당하는 폭(w)을 갖고 설치된다.

이때, 양단이 각기 띠판 앵글(12,12)에 겹침되도록 함과 동시에 탄소섬유보강 패널(14)의 배면에 면접되도록 띠판(16)을 설치한다. 띠판(16)은 상하로 배치된 탄소섬유보강 패널(14과 14)을 중첩시키는 일정 높이(h)를 갖는 띠판 본체(161)와, 띠판 본체(161)의 전면에 돌출 형성되어 탄소섬유보강 패널(14과 14)을 상하로 분리 지지시키는 패널 분리대(162)를 구비하고 있다. 따라서 패널 분리대(162)를 통해 탄소섬유보강 패널(14)이 상하로 지지되어 설치된다. 바람직하게 띠판(16)은 탄소섬유보강 패널(14)과 일정한 면적으로 겹침되는 겹침영역(S)을 갖도록 설치된다.

여기서 도 6과 같이 상,하부측 띠판(16과 16)은 복열 X형 브리지(20)를 통해 연결되어 탄소섬유보강 패널(14)에 전이되는 전단력을 복열 X형 브리지(20)로 분산시키도록 할 수 있다.

그 다음, 도 1과 같이 RC 기둥(10)에 앵커볼트(18)를 설치하여 띠판(16)과 띠판 앵글(12)을 RC 기둥(10)에 고정시킨다.

이같은 시공 방법에 의해 띠판(16)은 RC 기둥(10)의 4면에 모두 설치되어 띠판 앵글(12)을 통해 폐합단면을 이루게 되며, RC 기둥(10)의 4면에 설치된 탄소섬유보강 패널(14)이 폐합을 이루는 띠판(16)으로 감싸지게 된다. 이로 인해, 탄소섬유보강 패널(14)은 RC 기둥(10)에 전단 내력이 발휘되도록 보강을 수행한다.

이같이 본 공법에 따르면, 탄소섬유 보강패널(14)을 고정하기 위해 모서리 앵글(12)을 별도로 제작하여 탄소섬유 보강패널(14)의 상,하부에 띠판(16)을 덧대에 앵커볼트(18)로 조임 고정함으로써 손쉽게 보강공사를 완료할 수 있다. 또한 전문 기술이 필요치 않기 때문에 일정 이상의 보강 성능을 발휘할 수 있는 장점을 갖는다. 또한 습식공법시 적용되는 에폭시 접착제의 사용이 배제되어 화재의 염려가 없다.

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.

10: RC 기둥
12: 띠판 앵글
14: 탄소섬유보강 패널
16: 띠판

Claims (10)

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6. RC 기둥(10)을 보강하기 위한 구조에 있어서,
   상기 RC 기둥(10)의 표면에 부착된 이물질을 제거한 후, RC 기둥(10)의 모서리에 접합된 띠판 앵글(12)과; 상기 띠판 앵글(12와 12)의 사이에 위치되어 RC 기둥(10)의 높이방향을 따라 RC 기둥(10)의 표면에 밀착되도록 배치되어 있는 탄소섬유보강 패널(14)과; 양단이 각기 띠판 앵글(12,12)에 겹침되도록 함과 동시에 탄소섬유보강 패널(14)의 배면에 면접되도록 설치된 띠판(16)을 포함하고; RC 기둥(10)에 앵커볼트(18)를 설치하여 띠판(16)과 띠판 앵글(12)을 RC 기둥(10)에 고정시키되, 상기 띠판(16)은 탄소섬유보강 패널(14)과 일정한 면적으로 겹침되는 겹침영역(S)을 갖고 설치되고, 상기 띠판 앵글(12)은 양측에 띠판(16)의 단부를 결착시키는 띠판 결착턱(121)을 갖고 비철금속인 알루미늄으로 제작되고, 상기 탄소섬유보강 패널(14)은 좌우로 가까운 띠판 앵글(12와 12)의 사이에 벌어져 있는 간격에 해당하는 길이(L)와, 상하로 가까운 띠판(16과 16)간의 벌어진 높이에 해당하는 폭(w)을 갖고, 띠판(16)은 상하로 배치된 탄소섬유보강 패널(14과 14)을 중첩시키는 높이(h)를 갖는 띠판 본체(161)와, 띠판 본체(161)의 전면에 돌출 형성되어 탄소섬유보강 패널(14과 14)을 상하로 분리 지지시키는 패널 분리대(162)를 구비한 구조를 갖고, 상,하부측 띠판(16과 16)은 복열 X형 브리지(20)를 통해 연결되어 탄소섬유보강 패널(14)에 전이되는 전단력이 복열 X형 브리지(20)로 분산되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 RC 기둥의 건식 전단 보강구조.
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