KR102567304B1 - 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 이용한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 콘크리트 구조물에 부착시켜서 지진하중에 의해 발생되는 전단력을 분배시켜 내진성능을 향상시키며, 비숙련자도 보강작업의 시공 신뢰성을 발휘할 수 있도록 한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 콘크리트 구조물의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 면처리 단계와; 콘크리트 구조물의 4군데 모서리에 엔지니어링 플라스틱 보강패널의 상호 연결을 위해 각기 내측 보강앵글을 접착제로 부착시켜 놓는 단계와; 내측면에 응력 보강브레이스가 부착되어 있는 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 콘크리트 구조물의 4면에 접착제로 부착시켜 콘크리트 구조물에 지진하중이 작용시 응력 보강브레이스를 통해 전단력 분배와 전단보강이 일어나도록 하는 단계와; 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널이 만나는 모서리마다 각각 외측 보강앵글을 접착제로 부착시켜 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널이 외측 보강앵글을 통해 상호 연결되도록 하는 단계와; 각각의 외측 보강앵글마다 콘크리트 구조물의 일정 깊이까지 천공을 실시한 후 앵커볼트를 설치하여 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 콘크리트 구조물에 일체화시켜 놓는 단계;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 이용한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법{Shear reinforcing method of concrete structure using engineering plastic panel attached stress reinforcing brace}

본 발명은 콘크리트 구조물의 전단 보강공법에 관한 것으로, 특히 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 콘크리트 구조물에 부착시켜서 지진하중에 의해 발생되는 전단력을 분배시켜 내진성능을 향상시키며, 비숙련자도 보강작업의 시공 신뢰성을 발휘할 수 있도록 한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법에 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 보안공법의 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 제10-2134400호로서, ’필로티 건축물의 기둥 보강 장치 및 방법이 알려져 있다. 이는 나사산을 갖는 커플러를 이용하여 기존 기둥의 둘레를 감싸는 간편 보강장치 및 보강방법이다. 그러나 이 배경기술은 각 부재들의 가이드라인이 확실하지 않기 때문에 작업자의 시공 시 편의성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명의 배경이 되는 다른 기술은 한국 공개특허 공개번호 제10-2020-0008685호로서, '콘크리트 기둥 내진 보강방법'이 제안되어 있다. 이는 콘크리트 기둥의 모서리부에 보강구간 길이의 모서리지지부를 설치하고, 모서리지지부의 관통공에 강재를 설치하되, 체결부재를 1차 체결한 후 목표 체결토크값을 확인하는 단계를 갖는다. 상기 배경기술은 콘크리트 기둥의 모서리부에 외력이 집중되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이나, 기둥의 중앙부에서 발생되는 지진 파괴나 파손을 방지할 수 없다. 또한 체결부재의 체결시 균일한 체결 축력을 가질 수 없어 전문적인 시공기술이 필요하다.

한국 등록특허 등록번호 제10-2134400호 한국 공개특허 공개번호 제10-2020-0008685호

본 발명은 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 콘크리트 구조물에 부착시켜서 지진하중에 의해 발생되는 전단력을 분배시켜 내진성능을 향상시키며, 비숙련자도 보강작업의 시공 신뢰성을 발휘할 수 있도록 한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 콘크리트 구조물의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 면처리 단계와; 콘크리트 구조물의 4군데 모서리에 엔지니어링 플라스틱 보강패널의 상호 연결을 위해 각기 내측 보강앵글을 접착제로 부착시켜 놓는 단계와; 내측면에 응력 보강브레이스가 부착되어 있는 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 콘크리트 구조물의 4면에 접착제로 부착시켜 콘크리트 구조물에 지진하중이 작용시 응력 보강브레이스를 통해 전단력 분배와 전단보강이 일어나도록 하는 단계와; 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널이 만나는 모서리마다 각각 외측 보강앵글을 접착제로 부착시켜 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널이 외측 보강앵글을 통해 상호 연결되도록 하는 단계와; 각각의 외측 보강앵글마다 콘크리트 구조물의 일정 깊이까지 천공을 실시한 후 앵커볼트를 설치하여 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 콘크리트 구조물에 일체화시켜 놓는 단계;를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 응력 보강브레이스는 일정 두께의 강판으로 제작되어져 양쪽에 수직방향으로 배치된 수직강판부, 양쪽 수직강판부에 X형태로 교차 연결되어 있는 크로스강판부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 응력 보강브레이스는 콘크리트 구조물의 높이 방향을 따라 복수개 이상이 연접되어 엔지니어링 플라스틱 보강패널의 내측면에 일정 깊이만큼 함몰되어 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 응력 보강브레이스는 양측 내측 보강앵글의 사이에 위치하여 엔지니어링 플라스틱 보강패널에 일정 깊이만큼 함몰되어 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 앵커볼트의 설치 후, 콘크리트 구조물의 둘레로 엔지니어링 플라스틱 보강패널과의 사이에 에폭시 수지를 주입하여 일체화시키는 단계;가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 이용한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법에 따르면, 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 콘크리트 구조물에 부착시켜서 지진하중에 의해 발생되는 전단력을 응력 보강브레이스를 통해 분배시켜 콘크리트 구조물의 내진성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 기존의 FRP를 특수 레진을 함침시켜야 하는 습식 작업이 배제되어 작업자의 피로도가 줄며 각 부자재가 조립식으로 이루어져 비숙련자라도 보강작업의 신뢰성을 담보할 수 있다.

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 전단 보강이 이루어진 콘크리트 구조물의 사시도.
도 2는 도 1의 평면단도.
도 3은 도 1에 조립된 보강자재들의 분해사시도.
도 4a는 도 1에 적용된 엔지니어링 플라스틱 보강패널의 정면도.
도 4b는 도 4a의 A-A선 단면도.
도 4c는 도 4a에 설치된 응력 보강브레이스의 사시도.
도 5는 본 발명의 보강 시공 중 콘크리트 구조물에 내측 보강앵글이 설치된 사시도.
도 6은 도 5의 내측 보강앵글 시공 후 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 시공하는 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 콘크리트 구조물의 전단 보강공법에 의해 시공된 콘크리트 구조물의 단면을 살펴보면, 도 1 및 도 2와 같이 콘크리트 구조물(100)의 모서리에 각기 부착되어 있는 내측 보강앵글(12), 내측면에 이웃한 내측 보강앵글(12과 12)의 사이에 배치되어 콘크리트 구조물(100)에 면착되는 응력 보강브레이스(140)를 갖고 양단이 이웃한 내측 보강앵글(12과 12)의 외면에 접합되어 있는 준 불연성능의 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14), 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)이 만나는 모서리마다에 부착되어 있는 외측 보강앵글(16), 외측 보강앵글(16)과 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14) 및 내측 보강앵글(12)을 콘크리트 구조물(100)에 연결시키는 앵커볼트(18)를 포함한다. 여기서 콘크리트 구조물(100)의 둘레로 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)과의 사이에 에폭시 수지를 주입하여 일체화시킴이 바람직하다.

도 4a 내지 도 4c와 같이 응력 보강브레이스(140)는 일정 두께의 강판으로 제작되어져 양쪽에 수직방향으로 배치된 수직강판부(141,141), 양쪽 수직강판부(141와 141)에 X형태로 교차 연결되어 있는 크로스강판부(142)로 이루어진다. 따라서 지진도래시 콘크리트 구조물(100)에 작용하는 수평하중은 크로스강판부(142)의 사선 방향을 통해 응력 흐름이 발생되면서 분배·분산되어져 콘크리트 구조물(100)의 내진 성능을 높이게 된다.

이와 같은 구조를 갖는 콘크리트 구조물(100)은 내측 보강앵글(12)과 외측 보강앵글(16)의 이중 구조에 의해 모서리부의 보강이 향상된다. 또한 앵커볼트(18)를 통해 내측 보강앵글(12)과 외측 보강앵글(16) 및 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)이 콘크리트 구조물(100)에 확고하게 설치되며, 콘크리트 구조물(100)의 둘레로 에폭시 수지가 주입되어져 일체된 전단 보강을 발휘한다. 또한, 콘크리트 구조물(100)은 둘레를 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)이 감싸고 있는 구조를 갖기 때문에 단면 강성이 향상된다. 더욱이 콘크리트 구조물(100)에 지진하중이 작용시 응력 보강브레이스(140)를 통해 전단력 분배와 전단보강이 일어나기 때문에 콘크리트 구조물(100)의 내진 성능을 높일 수 있다.

이와 같은 구조를 갖는 콘크리트 구조물(100)의 시공 방법의 실시 예를 순차적으로 설명한다.

먼저, 도 5와 같이 콘크리트 구조물(100)의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 면처리 과정을 가진 후, 콘크리트 구조물(100)의 4군데 모서리에 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)의 상호 연결을 위해 각기 내측 보강앵글(12)을 접착제로 부착시켜 놓는다. 접착제는 예로, 레진이나 에폭시 수지가 될 수 있다. 내측 보강앵글(12)은 본 실시 예에서 알루미늄으로 제작되었으나 이러한 금속에 한정되는 것은 아니다.

그 다음, 도 6과 같이 내측면에 응력 보강브레이스(140)가 부착되어 있는 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)을 콘크리트 구조물(100)의 4면에 접착제로 부착시켜 콘크리트 구조물(100)에 지진하중이 작용시 응력 보강브레이스(140)를 통해 전단력 분배와 전단보강이 일어나도록 한다.

여기서, 응력 보강브레이스(140)는 응력 분배의 효율을 높이기 위해 콘크리트 구조물(100)의 높이 방향을 따라 복수개 이상이 연접되어 콘크리트 구조물(100)에 부착되도록 함이 바람직하다. 이때 응력 보강브레이스(140)는 양측 내측 보강앵글(12와 12)의 사이에 위치하여 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)에 일정 깊이(h)만큼 함몰되어 부착될 수 있다.

그 다음, 도 1과 같이 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)이 만나는 모서리마다 각각 외측 보강앵글(16)을 접착제로 부착시켜 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)이 외측 보강앵글(16)을 통해 상호 연결되도록 한다. 외측 보강앵글(16)은 본 실시 예에서 알루미늄으로 제작되었으나 이러한 금속에 한정되는 것은 아니다.

그 다음, 각각의 외측 보강앵글(16)마다 콘크리트 구조물(100)의 일정 깊이까지 천공을 실시한 후 앵커볼트(18)를 설치하여 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)을 콘크리트 구조물(100)에 일체화시켜 놓는다. 앵커볼트(18)는 주지의 세트 앵커볼트, 스크류 앵커볼트, 케미칼 앵커 등이 적용될 수 있다.

이후, 앵커볼트(18)의 설치 후, 콘크리트 구조물(100)의 둘레로 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)과의 사이에 에폭시 수지를 주입하여 일체화시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 콘크리트 구조물(100)의 전둘로 응력 보강브레이스(140)가 부착되어 있는 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)이 설치되어져 전단보강이 이루어지며, 콘크리트 구조물(100)에 지진하중(수평하중)이 작용시 응력 보강브레이스(140)를 통해 전단력의 분배가 일어나 내진 성능이 향상된다. 또한, 기존의 FRP를 특수 레진을 함침시켜야 하는 습식 작업공법이 아니기 때문에 작업자의 피로도가 줄며, 자재를 조립하는 방식으로 시공됨으로 비숙련자라도 보강작업의 신뢰성을 담보할 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.

100: 콘크리트 구조물
12: 내측 보강앵글
14: 엔지니어링 플라스틱 보강패널
140: 응력 보강브레이스
141: 수직강판부
142: 크로스강판부
16: 외측 보강앵글

Claims (6)

1. 콘크리트 구조물(100)을 내진 보강하기 위한 방법에 있어서,
   콘크리트 구조물(100)의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 면처리 단계와;
   콘크리트 구조물(100)의 4군데 모서리에 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)의 상호 연결을 위해 각기 내측 보강앵글(12)을 접착제로 부착시켜 놓는 단계와;
   내측면에 응력 보강브레이스(140)가 부착되어 있는 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)을 콘크리트 구조물(100)의 4면에 접착제로 부착시켜 콘크리트 구조물(100)에 지진하중이 작용시 응력 보강브레이스(140)를 통해 전단력 분배와 전단보강이 일어나도록 하는 단계와;
   4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)이 만나는 모서리마다 각각 외측 보강앵글(16)을 접착제로 부착시켜 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)이 외측 보강앵글(16)을 통해 상호 연결되도록 하는 단계와;
   각각의 외측 보강앵글(16)마다 콘크리트 구조물(100)의 일정 깊이까지 천공을 실시한 후 앵커볼트(18)를 설치하여 4개의 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)을 콘크리트 구조물(100)에 일체화시켜 놓는 단계;를 포함하되,
   응력 보강브레이스(140)는 일정 두께의 강판으로 제작되어져 양쪽에 수직방향으로 배치된 수직강판부(141,141), 양쪽 수직강판부(141와 141)에 X형태로 교차 연결되어 있는 크로스강판부(142)로 이루어지고,
   응력 보강브레이스(140)는 양측 내측 보강앵글(12와 12)의 사이에 위치하여 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)에 일정 깊이(h)만큼 함몰되어 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 이용한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   응력 보강브레이스(140)는 콘크리트 구조물(100)의 높이 방향을 따라 복수개 이상이 연접되어 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)의 내측면에 일정 깊이(h)만큼 함몰되어 부착되는 것을 특징으로 하는 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 이용한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   앵커볼트(18)의 설치 후, 콘크리트 구조물(100)의 둘레로 엔지니어링 플라스틱 보강패널(14)과의 사이에 에폭시 수지를 주입하여 일체화시키는 단계;가 더 포함된 것을 특징으로 하는 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 이용한 콘크리트 구조물의 전단 보강공법.
6. 청구항 제1항, 제3항, 제5항 중 어느 하나의 전단 보강공법에 의해 시공된 것을 특징으로 하는 응력 보강브레이스가 부착된 엔지니어링 플라스틱 보강패널을 이용한 콘크리트 구조물.

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