KR200216701Y1 - 보의 내력 보강 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 철근콘크리트 구조물에 있어서, 바닥판의 하중을 기둥에 전달하며 기둥과 함께 건물 전체의 뼈대를 형성하는 보에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보의 내력을 보강하기 위한 보의 내력 보강구조에 관한 것이다.

본 고안에 의한 보의 내력보강구조는 보의 외주면을 망상구조의 익스펜디드메탈플레이트로 감싸고 익스펜디드메탈플레이트의 표면을 무수축 모르타르로 도포한 것이다. 따라서, 본 고안은 망상구조의 익스펜디드메탈플레이트를 사용함으로써 재료를 절감할 수 있고 무게가 가벼워 그 취급이 용이하며 보의 외주면과 익스펜디드메탈플레이트의 틈새 곳곳, 그리고 그 외주면에 모르타르층을 형성하여 보에 대한 익스펜디드메탈플레이트의 확고한 설치를 가능하게 한다. 그리고 외부 모르타르층의 형성으로 해양환경등에 노출되더라도 부식될 우려가 없도록 내식성이 향상되었고 열에 약한 에폭시수지를 사용하지 않아 내화성도 동시에 보강되었다. 또한, 보의 하면뿐만 아니라 측면에도 익스펜디드메탈플레이트와 모르타르층을 형성하여 인장응력의 보강이 더욱 효과적으로 이루어지게 되었다.

Description

보의 내력 보강 구조{structure of beam reinforcement}

본 고안은 철근콘크리트 건축물의 보에 관한 것으로 더욱 상세하게는 보의 휨을 방지하기 위해 내력을 보강한 보의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 철근콘크리트는 시멘트에 모래와 자갈을 섞고 철근을 넣은 후 물을 가해 굳힌 복합재료로서 적절한 설계 및 시공을 수행한다면 거의 반영구적인 수명을 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 철근콘크리트로 이루어진 구조물도 시공불량 및 설계착오 등으로 시간이 경과함에 따라 내력이 저하되어 보수 및 보강을 필요로 하는 경우가 흔하게 발생된다.

특히 철근콘크리트 구조물에 있어서 보는 바닥판의 하중을 기둥에 전달하는 중요한 구조부재로서 기둥과 함께 전체 건물의 뼈대를 구성하게 된다. 보에는 상부 하중에 의하여 휨 응력과 전단 응력이 작용하게 되는데 철근콘크리트 보에서는 내부 철근의 인장강도와 콘크리트의 압축강도에 의한 내력으로 이에 저항하게 된다. 보가 저항할 수 있는 내력을 초과하게 되면 보가 휘게되어 구조물의 안정성에 심각한 영향을 초래하게 되는데 이런 경우는 보의 내력 증진을 보강하기 위한 구조가 필요하다.

보의 내력을 보강하는 구조로 종래에는 강판접착구조와 FRP(fiber reinforced plastic) 접착구조가 사용되고 있다

강판접착구조는 도 1에 도시한 바와 같이, 철근콘크리트 구조물의 슬라브(1) 하단, 기둥(3) 사이에 마련된 보(2)에 있어서, 인장응력이 크게 작용하는 보(2)의 하면(2a)에 강판(4)을 접착하여 기존 구조물과 일체화시킴으로써 내력을 향상시키는 구조이다. 강판접착구조와 함께 FRP 접착구조도 사용되고 있는데 도 2에 도시한 바와 같이, 이 구조는 강판접착구조와 동일하나 강판대신 FRP(fiber reinforce plastic, 섬유강화플라스틱)(5)를 접착시키는 구조이다.

강판접착구조는 강판(4)을 기존의 철근콘크리트 부재와 일체화시켜 강판(4)이 콘크리트 내부에 있는 철근(1a)의 기능을 보완할 수 있도록 한 것이다. 그러나 이 구조는 강판(4)이 콘크리트 표면에 접착되므로 강판(4)이 외부로 노출되어 있어 해양환경 등에 위치하는 구조물에 대해서는 강판(4)이 부식될 우려가 있고, 강판(4)의 무게가 무거워 자재의 취급이 어려운 문제점이 있다. 또한, 강판(4)은 에폭시(6)를 이용하여 보에 접착되는데 에폭시(6)는 열에 약하고 에폭시(6) 주입 시 기포(6a)가 발생할 우려가 있어 기능공의 숙련도에 따라 작업 품질의 차가 현저하게 생길 수 있으며 보의 하면(2a)에만 강판을 부착하여 접착이 용이하지 못하고 측면(2b)의 내력보강에는 미흡한 점이 있다.

FRP 접착구조에 사용되는 FRP(5)는 강판(4)보다 인장강도가 커 내력증진에 보다 효과적이고, 무게가 가벼워 취급이 용이하다. 그러나 FRP 접착구조 역시(2) 보의 하면(2a)에만 FRP(5)를 접착시키므로 측면(2b) 보강에는 그 효과가 미흡하고 FRP(5)도 에폭시(6)를 이용하여 보에 접착시키게 되기 때문에 강판접착구조와 같이 에폭시(6)의 특성에 따른 문제점을 여전히 가지고 있다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 철근콘크리트 구조물에 있어서, 보의 내력을 보강하는 보강구조를 개선하여 내력을 보강함은 물론 자재의 취급과 접착이 용이하도록 하고 내화성과 내식성을 향상시켜 보의 전체적인 기능을 강화하는 것이다.

도 1은 종래 강판접착구조에 의해 보강된 철근콘크리트 보의 정면도이다.

도 2는 종래 FRP접착구조에 의해 보강된 철근콘크리트 보의 단면도이다.

도 3은 본 고안에 의해 보강된 철근콘크리트 보의 제1실시예를 보인 분해 사시도 이다.

도 4는 본 고안에 의해 보강된 철근콘크리트 보의 제1실시예를 보인 정면도이다.

도 5는 본 고안에 의해 보강된 철근콘크리트 보의 제1실시예를 보인 단면도이다.

도 6은 본 고안에 의해 보강된 철근콘크리트 보의 제2실시예를 보인 단면도이다.

도 7은 본 고안에 의해 보강된 철근콘크리트 보의 제3실시예를 보인 정면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 슬라브 20: 보

20a: 하면 20b: 측면

30: 익스펜디드메탈플레이트 40: 모르타르

50: 기둥

철근 콘크리트 구조물의 보에 있어서, 상기 보는 측면의 적어도 일부와 하면에 망상구조의 철판망이 배치되고 상기 철판망이 상기 보에 설치될 수 있도록 상기 철판망에는 모르타르층이 타설된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 철판망은 익스펜디드메탈플레이트로 마련되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 철판망은 상기 보의 하면과 측면을 감싸도록 '??'자(字) 형태로 마련되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3과 도 4 그리고 도 5에는 본 고안에 따른 철근콘크리트 구조물의 보 보강구조의 제1실시예를 도시하였다. 도면을 참조하여 보면,

기둥(50) 사이에 설치된 보(20)의 하면(20a)과 측면(20b)에는 망상구조의 익스펜디드메탈플레이트(30)가 배치되고 익스펜디드메탈플레이트(30)에는 무수축 모르타르층(40)이 타설되어 있다. 무수축 모르타르층(40)은 익스펜디드메탈플레이트(30)의 외면에는 물론 익스펜디드메탈플레이트(30)의 각 틈새를 통해 보의 하면(20a)과 측면(20b)에도 침투되어 익스펜디드메탈(30)을 보(20)에 견고하게 부착시킨다.

보(20)의 보강구조를 위한 작업과정을 살펴보면, 보강구조는 보(20)가 시공된 이후 설치된다. 철근콘크리트 구조물의 보(20)는 우선 거푸집이 마련되고 거푸집 내에 시멘트와 모래 및 자갈을 부어 섞고 철근을 넣은 다음 물을 가해 굳히는 과정을 거치게 된다. 콘크리트가 굳어지면 거푸집을 떼어내고 보(20)가 완성되게 된다.

보(20)가 완성된 이후에는 우선 보(20)의 외주면에 익스펜디드메탈플레이트(30)가 설치된다.

익스펜디드메탈플레이트(30)는 철판망으로써 절단기를 이용하여 강판의 전면에 걸쳐 일정간격으로 절단부를 형성한 다음 각 절단부가 팽창하도록 강판을 연신시키는 과정을 통해 제조된다. 이렇게 제조된 익스펜디드메탈플레이트는 방향성이 없는 강판 재질로써 모든 방향의 하중에 견딜 수 있고 견고하며 그물망 구조여서 전면이 금속으로 메워진 강판보다 가볍고 재료절감 측면에서 경제적이다.

철근(10a)과 콘크리트로 이루어진 보(20)에 있어서 인장력이 크게 작용하는 보의 하면(20a)과 하면(20a) 부근의 측면(20b)에 익스펜디드메탈플레이트(30)를 '??'자(字) 형태로 마련하고 그 외주면에 익스펜디드메탈플레이트(30)를 감싸도록 거푸집(미도시)을 설치한다. 그 다음 시멘트와 모래에 물을 가해서 반죽한 무수축 모르타르(40)를 거푸집(미도시) 내로 붓는 과정을 거치게 되는데, 굳기 전의 반죽된 모르타르(40)는 점성이 좋아 익스펜디드메탈플레이트(30)의 빈틈 곳곳으로 용이하게 침투가 이루어지고 보(20)의 외주면에 접촉하게 된다. 또한, 모르타르(40)는 보(20)를 형성하는 기존 콘크리트와 동일한 재료로써 콘크리트와의 접착이 한층 용이한 이점이 있고 응고 과정에서 수축변형이 일어나지 않는 무수축 모르타르(40)를 사용하므로 응고 후에도 변형이 발생하지 않는다. 응고 후 거푸집(미도시)을 제거하면 보(20)의 보강 구조가 완성된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안의 목적을 달성하기 위한 제2실시예는 전술한 제1실시예와 동일한 작업과정을 통해 이루어지나 측면(20b)의 내력 보강이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있도록 보(20)의 측면(20b)에 상부의 슬라부(10) 근방까지 익스펜디드메탈플레이트(30)를 모르타르(40)를 이용하여 설치하는 구조이다.

도 7에 도시된 본 고안의 목적을 달성하기 위한 제3실시예 역시 전술한 제1실시예와 동일한 작업과정을 거쳐 이루어지나 제1실시예나 제2실시예와는 달리 전단응력이 크게 작용하는 기둥(50) 근처의 양단부측(20c)에 중앙부보다 다소 높게 모르타르(40)를 이용하여 익스펜디드메탈플레이트(30)를 설치함으로써 보(20)의 내력 보강과 동시에 재료를 절감할 수 있도록 한 구조이다.

이와 같이, 익스펜디드메탈플레이트(30)와 무수축 모르타르(40)를 이용한 철근콘크리트 구조물의 보(20) 보강 구조는 그물망 구조의 익스펜디드메탈플레이트(30)를 사용함으로써 재료를 절감할 수 있고 무게가 가벼워 그 취급이 용이하며 보(20)의 외주면과 익스펜디드메탈플레이트(30)의 틈새 곳곳, 그리고 그 외주면에 모르타르층(40)을 형성하여 보(20)에 대한 익스펜디드메탈플레이트(30)의 확고한 설치를 가능하게 한다. 그리고 외부 모르타르층(40)의 형성으로 해양환경등에 노출되더라도 부식될 우려가 없도록 내식성이 향상되었고 열에 약한 에폭시수지를 사용하지 않아 내화성도 동시에 보강되었다. 또한, 보(20)의 하면(20a)뿐만 아니라 측면(20b)에도 익스펜디드메탈플레이트(30)와 모르타르층(40)을 형성하여 휨 방지를 위한 내력 보강이 더욱 효과적으로 이루어지게 되었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 철근콘크리트 구조물에서의 보 내력 보강 구조는 보의 하면은 물론 측면을 더욱 효과적으로 보강하여 보의 내력이 향상되도록 하였고 자재의 취급이 용이하도록 하였으며 내화성 및 내식성을 향상시켜 보의 전체적인 기능을 강화하는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 철근 콘크리트 구조물의 보에 있어서, 상기 보는 측면의 적어도 일부와 하면에는 망상구조의 철판망이 배치되고 상기 철판망이 상기 보에 설치될 수 있도록 상기 철판망에는 모르타르층이 타설된 것을 특징으로 하는 보의 내력 보강 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 철판망은 익스펜디드메탈플레이트로 마련되는 것을 특징으로 하는 보의 내력 보강 구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 철판망은 상기 보의 하면과 측면을 감싸도록 'ㄷ'자(字) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 보의 내력 보강 구조.