KR20010112908A

KR20010112908A - 강화외피첨가 골조보강공법

Info

Publication number: KR20010112908A
Application number: KR1020010076038A
Authority: KR
Inventors: 이창남
Original assignee: 이창남
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2001-12-22
Also published as: KR100503237B1

Abstract

중성화된 콘크리트나 리모델링 등으로 내하력을 증진시키고자 하는 기존 콘크리트기둥(11) 또는 기존 콘크리트벽체(21)의 피복을 제거하지 않고, 표면에 강화외피(3)를 부착하여 보강하는 방법과 절차에 관한 것이다.

종래에 사용하던 기존 콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 단면 증대 보강방법은 피복을 제거한 면에다 철근을 배근한 후 콘크리트를 부어넣는 것으로 두께가 150mm 이상이어야 시공이 가능하므로 사용상, 건축 계획상 용납되지 않는 경우가 많았다.

또한 기존 상부 슬래브에다 작업용 구멍을 뚫어야 콘크리트를 부어넣을 수 있어서 공사중 상하 2개층의 사용을 제한하여야 한다.

H형강, 강관 등 철골부재를 추가하는 방법은 미관상, 사용상 지장이 있고, 구조 부재 표면에 탄소섬유시트나 철판을 부착하는 방법은 기존 구조부재의 표면 정리가 필수적이며, 부착 후 별도의 마감이 필요하다.

이와 같은 어려움을 해소하기 위하여 개발한 본 발명의 기본 원리는 플러시도어, 샌드위치패널 등에서 구조 개념을 도입한 것이다.

휨과 압축을 받는 구조부재는 중립축에서 먼 부분에 최대응력이 작용하므로 그 부위에다 강화외피(3)를 첨가하면 전반적으로 구조내력이 증대된다.

본 공법은 기존 콘크리트기둥이나 벽체(11,21)의 피복을 그대로 둔 채 강화외피(3)를 콘크리트못(15)과 스틸밴드(14)로 기존 콘크리트 기둥이나 벽체(11,21)에 부착, 첨가하여 내하력을 증진시키는 보강공법이다.

강화외피(3)의 재료는 용접철망(12)과 가느다란철망(13), 플라스틱스페이서(18), 콘크리트못(15)과 스틸밴드(14) 및 고강도모르터(17) 등이다.

강화외피(3)가 압축력을 받을 때 야기되는 압축력의 2%에 해당하는 좌굴하중은 스틸밴드(14)와 콘크리트못(15)이 부담한다.

가느다란철망(13)은 고강도모르터(17)를 바르거나 뿌릴 때 흘러내리거나 탈락하는 것을 방지하며, 고강도모르터(17)의 강도 증진과 균열 발생을 방지하는 역할을 한다.

유한요소법을 도입한 컴퓨터 프로그램으로의 이론적인 접근과 아울러 시험실 에서의 파괴실험으로 내력을 재확인한다.

시공이 간결하고 쉬워서 공사비와 공사기간이 단축되며, 위 고강도모르터(17)의 두께가 50mm 정도에 지나지 않아 기존콘크리트기둥이나 벽체(11,21) 단면의 크기 증대가 미미하여 사용상 큰 지장이 없고, 별도 마감재나 내화피복이 불필요하다.

Description

강화외피첨가 골조보강공법{Reinforcing Method of Structural Members attaching the Strengthened membrane to the Faces}

정상적인 콘크리트구조물의 수명을 대략 50년이다. 그러나 부실설계, 시공한 국내 아파트 등 건축물들은 수명이 20년 내외에 불과하여, 조기에 보강하여야 안전성이 보장되는 것들이 많다.

기존콘크리트기둥이나 벽체(11,21)가 중성화되어 알칼리성을 상실하면 공기차단능력이 없어져서 철근이 산화된다. 따라서 콘크리트피복의 중성화가 철근 위치까지 다다르는 시점을 철근콘크리트의 수명으로 판정하는 기준으로 삼는다.

그러므로 만약 적기에 중성화된 콘크리트피복을 제거하여 새 콘크리트로 피복을 교체하면 수명이 연장되며, 중성화된 피복 위에다 새 콘크리트피복을 첨가해서 보호해도 같은 효력을 발휘한다.

그러나 피복을 교체하려면 노무비와 폐기물처리비용이 많이 들고 공사중 소음 및 먼지 때문에 공사 자체가 불가능할 수도 있으므로, 개발한 것이 본 발명의 강화 외피 첨가 골조보강공법 이다.

이는 주로 용도 변경이나 리모델링 또는 증축으로 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)를 보강하여야 하는 경우, 확실한 보강효과를 얻는다.

종래 사용하던 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 단면증대 보강방법은 기존 부재의 표피를 제거한 면에다 가로세로 철근을 배근한 후 외부에 거푸집을 대고 콘크리트를 부어넣어야 하므로 기존부재 외피에 추가되는 콘크리트 두께가 적어도 150mm는 되어야 시공이 가능하다. 그러나 각 표면에 150mm씩 추가되는 두께는 건축 계획상 용납되지 않는 경우가 많다.

또한 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21) 외곽면을 거푸집으로 감싸면 기존 상부 바닥판이 가로막고 있어서 상부 슬래브에다 작업용 구멍을 뚫고서야 콘크리트를 부어넣을 수 있으므로 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21) 하나를 보강하기 위해 상하 2 개 층의 사용을 제한하여야 한다

작업량이 많을 경우 거푸집을 더 큰 압력에 견디고, 수밀성이 있게 제작하여, 콘크리트펌프 등의 압력을 이용하여 고강도모르터를 강제상향 주입하는 방법을 사용하여야 하는 부담을 감수하여야 한다.

이 같은 어려움을 해소하는 방안중 가장 간단한 것은 H형강, 강관 등 철골부재를 추가하는 것이지만 미관상, 사용상 지장이 있어서 환영받지 못하고 있다.

또한 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21) 표면에 탄소섬유시트나 철판을 부착하는 방법도 적용하고 있지만, 섬유시트의 압축내력은 기대할 수 없고, 기존콘크리트 기둥이나 벽체(11, 21)의 표면정리가 필수적이며, 서로 다른 재료의 조합어서 부착후 별도의 마감을 하여야 하는 부담이 있다.

또한 만약 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 표면이 지나치게 부실하거나 거칠어도 사전에 고강도모르터 등으로 마감하여 양생을 마친 후라야 시행할 수있는 불편한 점도 있다.

이와 같은 어려움을 해소하기 위하여 개발한 본 발명은 아래 사항들에서 기본원리를 도입하였다.

문짝(플러시도어), 샌드위치패널, 경량칸막이 등은 모두가 단단한 외피의 내부가 비어있거나, 상대적으로 약한 재료로 채워져 있지만 의외로 큰 내력을 보유하고 있다.

이들은 단면의 중립축을 중심으로 하여 좌우로 가장 먼 부분에 최대의 압축 또는 인장응력이 작용하기 때문에 그 부위에만 상대적으로 강한 외피를 일체화로 첨가하였기 때문이다.

본 공법은 위의 기본 원리를 활용하여 성능저하나, 중성화 등으로 내력이 약화되었거나, 하중을 추가할 계획이 있는 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21))의 표면을 그대로 둔 채 용접철망(12), 가느다란철망(13)으로 보강된 고강도모르터(17)로 조성되는 강화외피(3)를 플라스틱스페이서(18), 콘크리트못(15), 스틸밴드(14)로 간단히 접착, 첨가하는 간편한 보강공법이다

이렇게 하면 강화외피(3)와 상대적으로 약한 내부의 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)가 각각 따로 분리되어 있을 경우에 비하여 큰 내력을 보유하게 된다.

구성재료는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 것들이며, 대형 상자를 묶는데 사용하는 긴장밴드는 스틸밴드 대용으로 사용할 수 있다.

기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)에 첨가된 강화외피(3)가 순수압축력을 받을 경우 좌굴현상에 의하여 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)와 분리되려는 힘의 크기는 압축력의 2%에 불과하므로 스틸밴드(14)에 콘크리트못(15)을 박아 제어하며, 휨재로 사용할 경우는 강화외피(3)가 휨인장력을 받아야 하므로 콘크리트못(15)은 전단내력도 발휘하여야 한다. 스틸밴드(14)는 콘크리트못(15)의 집중 전단응력을 강화외피(3)에 분산시키는 역할과 시공시 용접철망(12)과 가느다란철망(13)이 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)로부터 이탈하는 것을 방지하는 목적으로 사용한다. 가느다란철망(13)은 고강도모르터(17)를 바르거나 뿌릴 때 흘러내리거나 탈락하는 것을 방지하며, 고강도모르터(17)의 강도증진과 균열발생을 방지하는 역할을 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지금까지 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21) 표면에 부착하는 동질계의 얇은 피복은 모체와의 부착면을 벗겨내고 시공함에도 불구하고 구조재로 활용할 수는 없다는 통념을 불식시키는 것이다.

기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)에 추가한 일반 모르터 등 피복에는 보강철근이 없으며, 좌굴과 경화수축균열을 억제하는 조치가 없어서 모체에서 탈락하게 되므로 내하력을 기대할 수 없다.

그러나 본 발명은 피복 자체의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 강화외피(3)에 압축력이 작용할 때 야기되는 2%의 횡하중(좌굴=Buckling)을 모체에 관입시키는 콘크리트못(15)의 인발저항력이 부담하게 한다.

콘크리트못(15)의 인발성능과 간격은 부담하고자 하는 압축력의 크기와 강화외피(3)의 휨모멘트에 대한 저항력에 따라 달라지므로 용접철망(12)이나, 가느다란철망(13)의 규격, 겹 수 및 고강도모르터(17)의 강도와 두께는 필요에 따라 조정되는 변수다.

이는 유한요소법을 도입한 컴퓨터 프로그램으로의 이론적인 접근과 아울러 시험실에서의 파괴실험으로 내력을 확인한다.

이 방법은 주로 노후화된 기존건물을 리모델링 하거나, 하중이 증가되는 용도로 변경하고자 할 때의 보강방법으로 활용하며, 부수적으로는 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 12)의 수명을 연장시키는 역할도 담당한다.

도 1은 기존콘크리트기둥이나 벽체(11,12)의 외피에 플라스틱스페이서(18), 콘크리트못(15)과 스틸밴드(14)를 사용하여 용접철망(12)과 가느다란철망(13)을 고정시키고 고강도모르터(17)를 발라 보강한 것을 설명하는 사시도이다.

도 2는 철근을 적당한 간격으로 눌러 평활하게 만든 데다 콘크리트못(15)을 박을 못구멍(16)을 뚫은 스틸밴드(14)의 사시도이다

＜도면의 부호에 대한 간단한 설명＞

1 : 보강기둥

2 : 보강벽체

3 : 강화외피

11 : 기존콘크리트기둥

21 : 기존콘크리트벽체

12 : 용접철망

13 : 가느다란철망(또는 메탈라스)

14 : 스틸밴드(또는 긴장밴드)

15 : 콘크리트못(또는 볼트)

16 : 못구멍

17 : 고강도모르터

18 : 플라스틱스페이서

기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 외곽면에 적당한 간격마다 양면테이프로 플라스틱스페이서(18)를 부착하고, 재단하여 구부린 용접철망(12)과 가느다란철망(13)을 붙인 다음 스틸밴드(14)와 콘크리트못(15)으로 고정시키고 난 후 고강도모르터(17)를 바르거나 뿌려서 소정의 두께를 확보하는 것이다.

기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)에 추가되는 하중이 클 경우 용접철망(12)과 가느다란철망(13)의 겹 수를 늘려서 고강도모르터(17)의 두께를 증가시킨다.

기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 성능이 저하되거나, 증축 등으로 인하여 추가하중이 작용할 경우 본 공법을 활용하면 아래와 같은 효과가 있다. 즉 간결하고 쉬운 시공이어서 공사비와 공사기간이 단축되며, 기둥이나 벽체 단면의 크기 증대가 기존 외피에서 50mm 정도로 미미하여 사용상 큰 지장이 없으며, 별도 마감재나 내화피복을 필요로 하지 않는다.

Claims

도 1에서 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 표면에 용접철망(12)과 가느다란 철망(13)을 플라스틱스페이서(18), 스틸밴드(14), 콘크리트못(15)으로 고정시켜 두께 5mm내외의 고강도모르터(17)를 바르거나 뿌려서 내구성과 내하력을 향상시키는 방법과 절차
제 1항에서, 추가되는 하중이 클 경우 용접철망(12)과 가느다란철망(13)의 겹수를 늘려서 고강도모르터(17)의 두께를 증가시키는 방법
제 1항과 도 2에서, 용접철망(12)과 가느다란철망(13)을 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)에 긴결시킴으로 인하여 강화외피(3)에 작용하는 압축력의 5%(좌굴을 일으키는 횡하중)에 저항시키는데 사용하는 것으로 철근을 적당한 간격으로 눌러 평활하게 만든 데다 콘크리트못(15)을 박을 못구멍(16)을 뚫은 스틸밴드(14)