KR200359033Y1

KR200359033Y1 - 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재

Info

Publication number: KR200359033Y1
Application number: KR20040013203U
Authority: KR
Inventors: 김기태
Original assignee: 김기태
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2004-08-21

Abstract

본 고안은 목조 건조물에 사용되어 하중과 모멘트를 담당하는 목제구조재(20, wooden framework)에 보강재(10)를 삽입하여 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재(30)에 대한 것이다.

본 고안은 먼저 목제구조재(20)의 외표면에 길이 방향으로 보강재가 들어갈 정도의 깊이로 홈(11)을 파서, 그 홈(11)에 에폭시혼합제(12)를 1차 도포하여 그 위로 보강재(10)를 삽입·고정 하고, 보강재(10)가 고정되어 있는 홈(11)에 에폭시혼합제(12)를 2차 충전하여 홈을 메우고 마감재(13)로 마무리함으로써 완성된다.

이와 같이 본 고안은 상기와 같이 간단하게 제작되어, 신축되는 목조 건조물에 있어서는 목제구조재(20)의 강성을 향상하여 휨과 좌굴 및 비틀림을 예방할 수 있으며, 이미 건조된 기존 목조 건조물에 대해서도 노후화 된 목제구조재(20)의 교체가 필요 없이, 상기와 동일한 방법으로 강도를 보강하여 노화된 목조 건조물의 안정성을 향상할 수 있는 특징이 있다.

Description

목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재 { the compound framework which strengthened rigidity of wooden framework }

본 고안은 목조 건조물의 목제구조재에 보강재를 삽입하여 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재에 대한 것으로, 목제구조재의 외표면에 길이 방향으로 보강재가 들어갈 정도의 깊이로 홈을 파서, 그 홈에 에폭시혼합제를 1차 도포하여 그 위로 보강재를 삽입·고정 하고, 보강재가 고정되어 있는 홈에 에폭시혼합제를 2차 충전하여 홈을 메우고, 마감재로 마무리함으로써 완성된다.

현대의 각종 건축물은 철근 콘크리트조, 벽돌조적조 및 강구조로 시공하는 것이 보편화되어 있지만, 아직도 전통방식에 따라 절, 전원 주택 등은 목제 건축물로 세워지고 있으며, 특히, 웰빙(well-being) 바람과 새집 증후군 등의 영향에 따라 목재를 이용한 건축물이 각광을 받고 있고, 또한, 자연과 어우러짐과 미관을 위해서 관광지나 공원 같은 곳에서 다리, 원두막 등의 건조 시에도 목재를 많이 이용하고 있다.

이러한 각종 목조 건조물의 뼈대가 되는 부재(部材)인 목제구조재(wooden framework)에는 보, 기둥 등이 있는데, 이들 목제구조재가 반복되는 하중과 모멘트를 받아 휨, 좌굴 및 비틀림 등이 일어나게 되면 목조 건조물의 안정성에 치명적인 취약성이 나타나게 된다.

그리고 목재 자체는 비중에 비해 강도가 크지만 내구성이 적다는 문제점이 있으며, 목재는 천연목을 가공하여 쓰므로 그 길이와 두께가 한정되어 있어 필요한 강도와 크기를 가진 목제구조재의 구입이 쉽지 않아 목재를 거의 수입에 의존하는우리 나라로써는 외화 손실이 크다는 문제점이 있다.

또한, 노후화된 목조 건조물의 강도 보강이 필요한 경우에는 보, 기둥 등의 목제구조재를 교체하여 보강하여야 하는데, 이러한 방식은 고도의 기술이 필요하고 공사 기간이 길다는 문제점을 가지고 있다.

본 고안은 목제구조재의 외표면에 길이 방향으로 보강재가 들어갈 정도의 홈을 파서, 그 홈에 에폭시혼합제를 1차 도포 하여 그 위로 보강재를 삽입·고정 하고, 보강재가 고정되어 있는 홈에 에폭시혼합제를 2차 충전하여 홈을 메운 뒤 마감재로 마무리하여 제작한 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조제를 제공함에 그 목적이 있다.

또, 본 고안은 보강재의 물성 특징과 에폭시수지에 같이 혼합되는 첨가제의 특성으로 인해 목제구조재의 기계적 강도와 강성이 증가함에 따라 하중과 모멘트로 인한 휨과 좌굴 및 뒤틀림을 예방하는데 그 목적이 있다.

또한, 기존에 건조되어 있는 노후화된 목조 건조물의 보 또는 기둥 등의 목제구조재의 강도 보강이 필요할 경우에도 간단히 시공 할 수 있으므로, 기존 목제 구조물의 강도 보강을 통한 안정성과 내구성을 향상시킴을 또 다른 목적으로 한다.

도1 은 본 고안의 일부 사시도.

도2 는 본 고안의 분해 사시도.

도3a는 도1의 AA' 의 단면도.

도3b는 도1의 AA' 의 타 단면도.

도4 는 본 고안의 실시예와 BB'의 단면도

도5 는 본 고안의 타 실시예와 CC'의 단면도.

[도면의 주요 부분에 대한 설명]

10 : 보강재 11 : 홈 12 : 에폭시혼합제

13 : 마감재 20 : 목제구조재 21 : 보(beam)

22 : 기둥 30 : 복합구조재

본 고안은 목조 건조물의 목제구조재에 보강재를 삽입하여 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재에 대한 것으로, 목제구조재의 외표면에 길이 방향으로 보강재가 들어갈 정도의 깊이로 홈을 파서, 그 홈에 에폭시혼합제를 1차 도포하여 그 위로 보강재를 삽입·고정 하고, 보강재가 고정되어 있는 홈에 에폭시혼합제를 2차 충전하면서 홈을 메운 뒤 마감재로 마무리함으로써 완성되는데, 각각의 특성을 살펴보면 다음과 같다.

본 고안에 쓰이는 보강재(10)의 재질은 섬유계나 금속류인데, 섬유계 보강재(10)로는 탄소 섬유(carbon fiber), 유리섬유(glass fiber) 및 아라미드 섬유(aramid fiber) 중 하나를 이용하여 압축 성형한 것으로 만들어지며, 금속류 보강재(10)로는 스테인리스(stainless)나 강재(鋼材)를 쓰는데, 보강재(10)의 형상은 길이가 긴 환봉이나 각봉 형태로 그 단면은 사각 형상이나 원형, 삼각형 등 필요에 따라 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.

그리고 보강재(10)의 재질을 제조 방법과 특징에 따라 살펴보면, 탄소 섬유는 유기섬유룰 불활성 기체 속에서 가열·탄화하여 만든 섬유로써, 내열성과 내충격성이 강하며, 탄성과 강도가 높은 반면 중량이 가벼운 이점이 있고, 아라미드 섬유는 -CONH가 벤젠고리 같은 방향족고리를 형성하는 아미드 결합하여 고분자 폴리아미드를 형성하는 섬유로써 인장강도, 강인성이 뛰어나며, 고강력 고탄성률의 특징을 지니고 있으며, 유리섬유는 용융한 유리를 섬유 모양으로 한 광물섬유로써 인장 강도와 내부식성의 특징이 있고, 금속류로써 스테인리스강은 녹을 적게 또는 안슬게 하기 위해 다량의 크롬(통상 12%Cr 이상)을 포함한 내식성을 목적으로 제조되는 강을 말하는데, 강한 내식성을 그 특징으로 하고 있으나, 그 대부분의 성분은 다른 강재와 같은 철과 같은 성분을 지니고 있는 특성을 가지고 있는데, 이와 같이 상기와 같은 특징을 가진 보강재(10)는 쓰이는 곳과 목적에 따라 선택적으로 적용 가능하다.

또한, 에폭시혼합제(12)는 에폭시 수지에 경화제, 기능성 충진재 등의 첨가제를 넣고 섞은 에폭시혼합제(12)를 사용하는데, 각 첨가제의 특성을 보면, 경화제는 경화시키는 속도를 빠르게 하며, 충진재는 종류에 따라 경량화가 가능하게 하면서 내마모성과 기계적 강도를 높일 수 있는 특징이 있는데, 에폭시혼합제(12)는 홈(11)에 삽입될 보강재(10)를 고정하고, 홈(11)을 충진함으로써 보강재(10)와 더불어 목제구조재(20)의 강성을 더욱 향상 시켜 준다.

마지막으로, 마감재(13)는 목제구조재(20)와 같은 색상의 스프레이 또는 도료를 쓰거나, 목제구조재(20)와 같은 색상, 재질 및 무늬를 가진 부재 또는 졸대를 2차로 충진된 에폭시혼합제(12) 위에 붙일 수도 있고, 같은 색상과 무늬를 가진 스티커 형식의 제품으로 간단하게 마무리할 수 있는데, 마감재(13)는 내화성, 내수성, 내충격성, 내마모성, 내약품성 등의 특성이 있는 것으로 사용한다.

이와 같이 구성된 본 고안을 보다 명료하게 설명하기 위하여 분해 상태로 전개한 모식도인 도2를 참고하여 설명하면, 먼저 목제구조재(20)의 외표면에 보강하여야 할 강도를 고려하여 길이 방향으로 보강재(20)가 들어갈 정도의 홈(11)을 내서, 이 홈(11)에 에폭시혼합제(12)를 1차 도포하여 그 위로 보강재(10)를 삽입·고정 하고, 에폭시혼합제(12)를 2차 충진하면서 홈을 메운 후, 마감재(13)로 마무리함으로써 본 고안의 제작이 완성된다.

또한, 기존의 노후화 된 목조 건조물의 목제구조재(20)에 대한 강도 보강이 필요할 시에는, 목제구조재(20) 주위에 임시 지지대 등을 설치하여 목조 건조물의 안정성을 확보한 후, 상기와 같은 공정으로 보강재를 삽입하는 공정을 시공하고 임시 지지대를 제거함으로써, 기존의 목조 건조물의 구조적 안정성과 내구성을 간단히 향상시킬 수 있다.

그리고 본 고안에 대한 실시예가 도4 및 도5에 예시 되어 있는데 이를 살펴 보면, 도4는 목조 건축물의 기둥(22)에 본 고안의 복합구조재(30)를 적용한 것이며, 도5에서는 본 고안의 복합구조재(30)를 목제 교량의 보(21)에 적용하여 휨에 대한 강도를 효과적으로 보강할 수 있음을 보여준다.

본 고안은 목조 건조물의 하중과 모멘트를 담당하는 목제구조재의 강도를 보강 하기 위하여, 목제구조재의 외표면에 길이 방향으로 보강재가 들어갈 정도의 깊이로 홈을 파서, 그 홈에 에폭시혼합제를 1차 도포하여 그 위로 보강재를 삽입·고정 하고, 보강재가 고정되어 있는 홈에 에폭시혼합제를 2차 충전하면서 홈을 메운 뒤 마감재로 마무리함으로써, 목제구조재의 기계적 강도와 강성이 증가하여 하중과 모멘트로 인한 휨과 좌굴 및 뒤틀림을 예방하는 효과가 있다.

또한, 기존에 건조되어 있는 목조 건조물의 강도 보강이 필요할 경우에도 해당 목제구조재의 길이 방향으로 홈을 형성한 후 보강재를 간편히 시공함으로써, 기존의 노후화 된 목조 건조물의 보수·보강을 통하여 안정성과 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

목제구조재(20)의 외표면에 길이 방향으로 홈(11)을 파고, 그 홈(11)에 에폭시혼합제(12)를 1차 도포한 후, 그 위로 보강재(10)를 삽입·고정 하고, 에폭시혼합제(12)를 2차 충진하면서 홈(11)을 메우고, 마감재(13)로 마무리함을 특징으로 하는 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재.
제1항에 있어서,

보강재(10)는 탄소 섬유를 이용하여 일정 단면으로 길게 압축·성형하여 제조된 탄소 섬유 보강재(10)를 사용함을 특징으로 하는 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재.
제1항에 있어서,

보강재(10)는 유리 섬유를 이용하여 일정 단면으로 길게 압축·성형하여 제조된 유리 섬유 보강재(10)를 사용함을 특징으로 하는 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재.
제1항에 있어서,

보강재(10)는 금속류로 만들어진 보강재(10)를 쓰는 것을 특징으로 하는 목제구조재의 강성을 증가시킨 복합구조재.