KR102485138B1 - 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 rc 기둥의 자가 휨 보강 공법 및 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기둥의 상부에 기둥 상부모서리 보강캡을 폐합단면이 이루어지도록 설치하여 지진 하중에 대한 휨 내력이 향상되도록 한 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법 및 구조를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법은, 상기 RC 기둥의 둘레에 부착된 이물질을 제거한 후, RC 기둥의 하단부터 일정 높이까지 탄소섬유패널을 보강앵글로 RC 기둥의 둘레에 설치하는 단계와; 상기 RC 기둥의 상단부 4곳의 모서리에 각기 기둥 상부모서리 보강캡을 배치해가며 상호간에 결합볼트를 이용하여 결속하는 단계와; 상기 기둥 상부모서리 보강캡을 앵커볼트를 통해 RC 기둥과 상부슬래브에 고정시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법 및 구조{DYI bending reinforcing method and structure for PILOTI RC column with carbon fiber and reinforcing hardware assembly}

본 발명은 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법 및 구조에 관한 것으로, 특히 기둥의 상부에 기둥 상부모서리 보강캡을 폐합단면이 이루어지도록 설치하여 지진 하중에 대한 휨 내력이 향상되도록 한 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법 및 구조에 관한 것이다.

종래의 필로티 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, 공간의 활용도 떨어질뿐만 아니라 미관도 좋지 못하다. 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 있을 뿐만 아니라 기둥의 상단을 보강할 수 있는 방안이 제시되어 있지 않다.

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 기둥의 상부에 기둥 상부모서리 보강캡을 폐합단면이 이루어지도록 설치하여 지진 하중에 대한 휨 내력이 향상되도록 한 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법 및 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법은, 상기 RC 기둥의 둘레에 부착된 이물질을 제거한 후, RC 기둥의 하단부터 일정 높이까지 탄소섬유패널을 보강앵글로 RC 기둥의 둘레에 설치하는 단계와; 상기 RC 기둥의 상단부 4곳의 모서리에 각기 기둥 상부모서리 보강캡을 배치해가며 상호간에 결합볼트를 이용하여 결속하는 단계와; 상기 기둥 상부모서리 보강캡을 앵커볼트를 통해 RC 기둥과 상부슬래브에 고정시키는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 기둥 상부모서리 보강캡은 상호 직각을 이루어 RC 기둥에 직각 상태로 접하는 앵글수직보강벽, 앵글수직보강벽의 상단에 일체되어 상부슬래브에 결합되는 슬래브결착용 상부플랜지, 이웃한 기둥 상부모서리 보강캡을 상호 결합시키기 위한 보강캡 결합용 플랜지, 앵글수직보강벽과 슬래브결착용 상부플랜지를 연결 보강하는 캡 보강리브를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캡 보강리브는 아치형태 또는 삼각형태를 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기둥 상부모서리 보강캡은 주물로 제작되되, 보강을 위해 그의 내측 모서리에 강재로 제작된 모서리 보강철물이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬래브결착용 상부플랜지는 둘레가 RC 기둥의 모서리 형태인 L자 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬래브결착용 상부플랜지는 둘레가 RC 기둥의 중심에 대하여 일정한 곡률반경에 의해 원호형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 상부슬래브를 지지하는 RC 기둥을 보강하기 위한 구조는, RC 기둥의 하단부터 일정 높이까지 탄소섬유패널이 보강앵글로 RC 기둥의 둘레에 설치되고, 상기 RC 기둥의 상단부 4곳의 모서리에 결합볼트로 기둥 상부모서리 보강캡이 상호 연결되어 배치됨과 동시에, 앵커볼트를 통해 4개의 기둥 상부모서리 보강캡이 RC 기둥과 상부슬래브에 고정되어 폐합된 구조로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법 및 구조에 따르면, 기둥의 하단부터 일정 높이까지 탄소섬유패널이 설치되고, 그 상단에 기둥의 상부를 둘레로 감싸는 기둥 상부모서리 보강캡을 폐합단면이 이루어지도록 설치하여 지진 하중에 대한 휨 내력이 향상된다. 또한 건식 공법으로 비숙련자도 간단하게 시공할 수 있는 경제적 이점을 갖는다.

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 발명의 실시 예에 따른 필로티 RC 기둥의 보강상태도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3a는 도 2의 A-A선에서 본 단면도.
도 3b는 도 3a에 도시된 기둥 상부모서리 보강캡의 변형된 평면도.
도 4는 도 2의 B-B선에서 본 단면도.
도 5a는 도 1에 적용된 기둥 상부모서리 보강캡의 사시도.
도 5b는 도 5a의 내측면 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 필로티 RC 기둥에 탄소섬유패널이 설치된 상태도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 필로티 RC 기둥의 상단부 둘레에 기둥 상부모서리 보강캡이 배치된 상태도.

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 발명에 따른 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 구조를 살펴보면, 도 1 내지 도 4와 같이 RC 기둥(10)의 하단부터 일정 높이까지 탄소섬유패널(12)이 보강앵글(14)로 RC 기둥(10)의 둘레에 설치된다. 또한 RC 기둥(10)의 상단부 4곳의 모서리에 결합볼트(30)로 기둥 상부모서리 보강캡(20)이 상호 연결되어 배치된다. 또한 4개의 기둥 상부모서리 보강캡(20)은 앵커볼트(40,42)를 통해 RC 기둥(10)과 상부슬래브(100)에 고정되어 폐합된 구조로 설치된다.

본 실시 예에서 RC 기둥(10)은 사각 단면을 이루기 때문에 기둥 상부모서리 보강캡(20)은 4개가 사용되어 RC 기둥(10)의 둘레를 감싸 폐합된 구조로 보강을 구현한다.

여기서, 도 5와 같이 기둥 상부모서리 보강캡(20)은 상호 직각을 이루어 RC 기둥(10)에 직각 상태로 접하는 앵글수직보강벽(201,201), 앵글수직보강벽(201,201)의 상단에 일체되어 상부슬래브(100)에 결합되는 슬래브결착용 상부플랜지(202), 이웃한 기둥 상부모서리 보강캡(20과 20)을 상호 볼트로 결합시키기 위해 볼트체결공(203a)을 갖는 보강캡 결합용 플랜지(203), 앵글수직보강벽(201,201)과 슬래브결착용 상부플랜지(202)를 연결 보강하는 캡 보강리브(204)를 갖는다.

따라서 앵글수직보강벽(201,201)이 RC 기둥(10)의 상부 모서리에 접한 상태에서 보강캡 결합용 플랜지(203과 203)이 면접되어 결합볼트(30)를 통해 RC 기둥(10)의 둘레로 4개의 기둥 상부모서리 보강캡(20)이 상호 결합된다.

캡 보강리브(204)는 본 실시 예에서 아치형태를 이루어 기둥 상부모서리 보강캡(20)를 구조적으로 보강하고 있으나 삼각 모양으로 형성될 수도 있다.

한편, 기둥 상부모서리 보강캡(20)은 비용과 제작 용이성을 고려하여 주물로 제작됨이 바람직하나, 이 경우 보강을 위해 그의 내측 모서리에 도 5b와 같이 강재로 제작된 모서리 보강철물(24)이 더 설치되어 구성될 수 있다.

또한 본 실시 예에서 슬래브결착용 상부플랜지(202)는 둘레가 RC 기둥(10)의 모서리 형태인 L자 형태를 이루도록 구성하였으나, 도 3b와 같이 슬래브결착용 상부플랜지(202)는 미관을 고려하여 그 둘레가 RC 기둥(10)의 중심에 대하여 일정한 곡률반경(R)에 의해 원호형으로 형성될 수도 있다.

이와 같은 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 필로티 RC 기둥의 자가 휨 보강 방법을 설명한다.

먼저, 도 6과 같이 RC 기둥(10)의 둘레에 부착된 이물질을 제거한 후, RC 기둥(10)의 하단부터 일정 높이까지 탄소섬유패널(12)을 보강앵글(14)로 RC 기둥(10)의 둘레에 설치한다. 여기서 이물질 제거는 주지의 그라인더에 설치된 연마재 또는 브러쉬가 사용될 수 있다.

그 다음, RC 기둥(10)의 상단부 4곳의 모서리에 도 7과 같이 각기 기둥 상부모서리 보강캡(20)을 배치해가며 상호간에 결합볼트(30)를 이용하여 결속한다.

그 다음, 도 1과 같이 기둥 상부모서리 보강캡(20)을 앵커볼트(40,42)를 통해 RC 기둥(10)과 상부슬래브(100)에 고정시킨다.

이와 같이 본 발명에 따른 RC 기둥의 전단 보강 방법은 기둥 상부모서리 보강캡(20과 20)간의 상호 볼트 결합과 후속으로 RC 기둥(10) 및 상부슬래브(100)에 앵커볼트(40,42)로 고정시키는 간단한 과정을 통해 신속하게 RC 기둥(10)의 상단부까지 내진 보강을 구현함으로써 지진 하중에 대한 휨 저항력을 향상시킬 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.

10: RC 기둥
12: 탄소섬유패널
14: 보강앵글
20: 기둥 상부모서리 보강캡
201: 앵글수직보강벽
202: 슬래브결착용 상부플랜지
203: 보강캡 결합용 플랜지
204: 캡 보강리브

Claims (12)

1. 상부슬래브(100)를 지지하는 RC 기둥(10)을 보강하기 위한 공법에 있어서,
   상기 RC 기둥(10)의 둘레에 부착된 이물질을 제거한 후, RC 기둥(10)의 하단부터 일정 높이까지 탄소섬유패널(12)을 보강앵글(14)로 RC 기둥(10)의 둘레에 설치하는 단계와;
   상기 RC 기둥(10)의 상단부 4곳의 모서리에 각기 기둥 상부모서리 보강캡(20)을 배치해가며 상호간에 결합볼트(30)를 이용하여 결속하는 단계와;
   상기 기둥 상부모서리 보강캡(20)을 앵커볼트(40,42)를 통해 RC 기둥(10)과 상부슬래브(100)에 고정시키는 단계;를 포함하여 시공되되,
   기둥 상부모서리 보강캡(20)은 상호 직각을 이루어 RC 기둥(10)에 직각 상태로 접하는 앵글수직보강벽(201,201), 앵글수직보강벽(201,201)의 상단에 일체되어 상부슬래브(100)에 결합되는 슬래브결착용 상부플랜지(202), 이웃한 기둥 상부모서리 보강캡(20과 20)을 상호 결합시키기 위한 보강캡 결합용 플랜지(203), 앵글수직보강벽(201,201)과 슬래브결착용 상부플랜지(202)를 연결 보강하는 캡 보강리브(204)를 갖되, 상기 캡 보강리브(204)는 아치형태 또는 삼각형태를 이루고, 상기 기둥 상부모서리 보강캡(20)은 주물로 제작되되, 보강을 위해 그의 내측 모서리에 강재로 제작된 모서리 보강철물(24)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 슬래브결착용 상부플랜지(202)는 둘레가 RC 기둥(10)의 모서리 형태인 L자 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 슬래브결착용 상부플랜지(202)는 둘레가 RC 기둥(10)의 중심에 대하여 일정한 곡률반경(R)에 의해 원호형으로 형성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 RC 기둥의 자가 휨 보강 공법.
7. 상부슬래브(100)를 지지하는 RC 기둥(10)을 보강하기 위한 구조에 있어서,
   RC 기둥(10)의 하단부터 일정 높이까지 탄소섬유패널(12)이 보강앵글(14)로 RC 기둥(10)의 둘레에 설치되고, 상기 RC 기둥(10)의 상단부 4곳의 모서리에 결합볼트(30)로 기둥 상부모서리 보강캡(20)이 상호 연결되어 배치됨과 동시에, 앵커볼트(40,42)를 통해 4개의 기둥 상부모서리 보강캡(20)이 RC 기둥(10)과 상부슬래브(100)에 고정되어 폐합된 구조로 설치되고,
   기둥 상부모서리 보강캡(20)은 상호 직각을 이루어 RC 기둥(10)에 직각 상태로 접하는 앵글수직보강벽(201,201), 앵글수직보강벽(201,201)의 상단에 일체되어 상부슬래브(100)에 결합되는 슬래브결착용 상부플랜지(202), 이웃한 기둥 상부모서리 보강캡(20과 20)을 상호 볼트 결합시키기 위한 볼트체결공(203a)을 갖는 보강캡 결합용 플랜지(203), 앵글수직보강벽(201,201)과 슬래브결착용 상부플랜지(202)를 연결 보강하는 캡 보강리브(204)를 갖되, 상기 캡 보강리브(204)는 아치형태 또는 삼각형태를 이루고, 상기 기둥 상부모서리 보강캡(20)은 주물로 제작되되, 보강을 위해 그의 내측 모서리에 강재로 제작된 모서리 보강철물(24)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 RC 기둥의 자가 휨 보강 구조.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 7항에 있어서,
    상기 슬래브결착용 상부플랜지(202)는 둘레가 RC 기둥(10)의 모서리 형태인 L자 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 RC 기둥의 자가 휨 보강 구조.
12. 제 7항에 있어서,
    상기 슬래브결착용 상부플랜지(202)는 둘레가 RC 기둥(10)의 중심에 대하여 일정한 곡률반경(R)에 의해 원호형으로 형성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유패널과 보강철물을 조립한 RC 기둥의 자가 휨 보강 구조.

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