KR20100119949A - 원형 또는 타원형 단면을 가진 기설기둥의 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법 - Google Patents

원형 또는 타원형 단면을 가진 기설기둥의 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법 Download PDF

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홍용기
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 지하철 건축물 등에 이미 설치되어 있는 기설기둥을 지진 등의 진동하중에 대응하여 보강하기 위해서 이용되는 기설기둥의 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법에 관한 것으로서, 단면이 원형 또는 타원형의 기설기둥(1)의 벽면에 기립된 상태로 부착되어 설치되는 간격부재(10); 및 상기 간격부재(10)의 외측에서 기립된 상태로 부착되어 설치되고 측부에서 서로 결합되어 기설기둥(1)의 외부를 감싸는 복수개의 인터록 강판(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
강판, 기설기둥, 공수, 보강, 내진, 진동

Description

원형 또는 타원형 단면을 가진 기설기둥의 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법{SEISMIC REINFORCEMENT DEVICE, STRUCTURE AND METHOD OF EXISTING COLUMN}
본 발명은, 지하철 건축물 등에 이미 설치되어 있는 기둥("기설기둥")을 지진 등의 진동하중에 대응하여 보강하기 위해서 이용되는 기설기둥의 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법에 관한 것이다.
기설기둥의 내진 보강 성능을 향상시키기 위하여 적용되던 종래의 기술로는 단면이 사각형인 기설기둥의 하단부를 압박하는 띠형상으로 된 복수개의 조임체결부재를 기설기둥의 하단부에 설치하는 방법이 있다. 하지만, 이러한 종래의 보강 기술의 경우, 비록 기설기둥의 하단부를 압박하지만 지진 등에 의한 진동하중이 작용할 경우에, 파열된 기설기둥의 하단의 파편들이 상기 복수개의 조임체결부재 사이로 빠져나오게 되어 내진 보강구조로서 그 성능이 만족스럽지 못하다는 단점이 있다. 또한 이러한 종래의 기술의 경우, 복수개의 조임체결부재의 조임체결에 상당한 시간이 소요되기 때문에, 1시간 정도의 급박한 작업시간만이 허용되지 않는 지하철 역사의 기설기둥에 적용하기가 어렵다는 한계가 있다. 아울러 혐오스러운 형상을 하고 있는 복수개의 조임체결부재로 인하여 시민들의 왕래가 많은 지하철 역사의 외관을 손상시킨다고 하는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제를 극복하기 위해서 제안된 또다른 종래의 내진 보강구조가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 1에는 종래 기술에 의하여 보강된 기설기둥의 단면이 도시되어 있고, 도 2에는 종래 기술에 의하여 보강된 기설기둥의 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 단면이 원형 또는 타원형인 기설기둥(1)의 하단부를 시멘트 또는 모르타르(5)를 개재한 상태에서 에워싸도록 강판부재(2)를 설치하였다. 이 때 상기 강판부재(2)의 양단을 잡아당겨 상기 기설기둥(2)을 압박하는 상태에서 상기 강판부재(2)의 양단을 고정시키도록 용접부(3)가 형성된다. 아울러 상기 기설기둥(1)에 상기 강판부재(2)를 확실하게 고정시키기 위한 록 볼트, 볼트 부재 등과 같은 앵커부재(4)가 상기 강판부재(2)를 관통하여 기설기둥(1)에 박히게 된다.
그러나 이러한 종래의 내진 보강 구조에서는, 앵커부재(4)가 기설기둥(1)에 박히게 되므로, 그만큼 기설기둥(1)에 물리적인 손상을 주게 되고, 그에 따라 기설기둥(1)의 강도를 저하시키게 되는 문제점이 있다. 또한 강판부재(2)의 양단을 용접하는 작업이 필요하므로, 신속하게 작업을 완료하여야 하는 지하철 역사에는 적용되기 어렵다는 한계가 있고, 아울러 강판부재(2)의 양단을 용접하기 위해서는 강판부재(2)의 두께가 구조적인 설계치 허용두께보다 두꺼워야 한다는 한계를 가지고 있다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하고자 개발된 것으로서, 용접작업을 수행하지 않도록 함으로써, 짧은 작업시간만이 허용되는 지하철 역사 등에 설치된 기설기둥에도 신속하게 적용할 수 있는 기설기둥의 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 앵커부재를 기설기둥에 인위적으로 박음으로써 기설기둥 자체에 대한 물리적인 손상은 물론이고 기설기둥의 단면 손실을 가져오지 않고도 용이하게 기설기둥에 대해 내진 보강을 할 수 있는 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 단면이 원형 또는 타원형인 기설기둥의 벽면에 기립된 상태로 부착되어 설치되는 간격부재; 및 상기 간격부재의 외측에서 기립된 상태로 부착되어 설치되고 측부에서 서로 결합되어 기설기둥의 외부를 감싸는 인터록 강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강장치가 제공된다.
또한 본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 단면이 원형 또는 타원형인 기설기둥의 모서리 각각의 양벽에 기립된 상태로 간격부재가 부착되어 설치되고; 상기 간격부재의 외측에서, 그 측부가 서로 연결 결합되어 기설기둥의 외 부를 감싸도록 기립한 상태로 인터록 강판이 부착되어 설치되며; 상기 간격부재에 의하여 상기 인터록 강판의 내면과 기설기둥의 벽면 사이에 형성되는 공간에는 충전재가 타설되어 경화됨으로써 기설기둥의 내진 성능을 보강하는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강구조가 제공된다.
또한 본 발명에서는 목적의 달성을 위해서, 단면이 원형 또는 타원형인 기설기둥의 벽면에 기립된 상태로 간격부재를 부착하여 설치하는 단계; 상기 간격부재의 외측에서, 그 측부가 서로 연결 결합되어 기설기둥의 외부를 감싸도록 기립한 상태로 인터록 강판을 부착하여 설치하는 단계; 및 상기 간격부재에 의하여 상기 인터록 강판의 내면과 기설기둥의 벽면 사이에 형성되는 공간에는 충전재를 타설하여 경화하는 단계를 포함함으로써, 기설기둥의 내진 성능을 보강하는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강방법이 제공된다.
위와 같은 본 발명의 내진 보강장치, 보강구조 및 보강방법에 있어서, 상기 인터록 강판의 측부 연결은, 일측부에 상향 요부가 형성되어 있고 타측부에 하향 요부가 형성되어 있으며, 상기 상향 요부 및 하향 요부 각각을 구획형성하는 벽부들 중에서 외측벽부들 각각은 마주하는 내측벽부 각각의 쪽으로 만곡되어 있고, 상기 상향 요부 각각의 내부 공간은 상기 하향 요부의 외측벽부가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지고 있고, 상기 하향 요부 각각의 내부 공간은 상기 상향 요부의 외측벽부가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지고 있어, 서로 공수결합함으로써 이루어질 수도 있다.
본 발명은, 상기와 같은 과제 해결 수단에 의해, 종래보다 얇은 두께의 강판부재를 사용하기 때문에서 내진 보강에 필요한 자재의 비용을 종래보다 낮출 수 있다. 그리고 암수결합을 이용한 공수결합에 의해 강판의 측부를 조립할 수 있기 때문에 종래보다 신속하게 내진 보강장치 및 구조를 설치하는 것을 가능하게 된다. 따라서 지하철 역사의 기설기둥에 대한 내진 보강 구조를 용이하게 적용시킬 수 있게 된다. 아울러 두드러진 돌출부가 강판 외면 위로 존재하기 않기 때문에, 외관적으로 미려하다는 작용효과를 제공할 수 있다.
특히, 앵커부재 등을 기설기둥에 박는 것이 아니기 때문에 종래의 기술과 달리 기설기둥에 대한 물리적인 손상이나 기설기둥의 단면 감소를 유발하지 아니하므로, 구조적인 안정성을 보장할 수 있으며, 오히려 기설기둥의 단면을 더 증가시키게 되므로 기설기둥의 강성을 보강하게 되어 구조적인 안정성을 더 향상시키는 효과가 발휘된다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법의 상세한 내용을 설명한다.
도 3에는 기설기둥(1)에 본 발명에 따른 내진 보강장치가 적용되어 보강구조가 형성된 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 원A 부분에 대한 상세도가 도시되어 있다. 도 5에는 본 발명에 따른 내진 보강장치 가 적용되어 내진 보강구조가 형성된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내진 보강장치는, 단면이 원형 또는 타원형 기설기둥(1)의 벽면에 기립된 상태로 설치되는 간격부재(10); 및 상기 간격부재(10)의 외측에서 기립된 상태로 설치되는 인터록 강판(30)을 포함하여 구성된다. 상기 인터록 강판(30)은 복수개로 구비된다.
위와 같은 본 발명에 따른 내진 보강장치가 적용되어 형성되는 내진 보강구조를 더욱 상세히 살펴보면, 우선 도면에 도시된 것처럼, 단면이 원형 또는 타원형인 기설기둥(1)의 벽면에는 간격부재(10)가 설치된다. 상기 간격부재(10)는 I자 형강이 이용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 간격을 두고 배치된다. 상기 간격부재(10)는 후술하는 것처럼 강판(30)과 기설기둥(1)의 외면 사이의 간격을 확보하기 위한 것으로서, 접착제 등을 이용하여 상기 기설기둥(1)의 외면에 설치된다. 본 발명에 있어서 상기 간격부재(10)는 접착제 등에 의해 간편하고 신속하게 기설기둥(1)의 벽면에 설치될 수 있다.
기설기둥(1)의 벽면 설치된 간격부재(10)의 외측으로는 기립된 상태의 인터록 강판(30)이 설치된다. 상기 인터록 강판(30)은 접착제(B) 등을 이용하여 상기 간격부재(10)의 외면에 설치될 수 있다. 따라서 인터록 강판(30)의 설치가 신속하고 용이하게 이루어질 수 있으며, 특히 인터록 강판(30)의 설치를 위해 앵커 부재 등을 이용할 필요가 없게 되어 기설기둥의 손상, 외관 훼손 등을 방지할 수 있는 효과가 발휘된다.
본 발명에서는 상기 인터록 강판(30)의 측부는 서로 공수(拱手;손 끝이 상대방을 향하지 않는 상태에서 왼손을 오른손 위에 놓고 두 손을 마주 잡음)형상으로 암수결합됨으로써 상기 인터록 강판(30)이 서로 조립 결합된다. 상기 인터록 강판(30)이 상기 기설기둥(1)의 벽면과 협력하여 구획 형성한 공간(S)에는 시멘트, 모르타르 등의 충전재(40)가 채워진다(도 7 참조). 상기 충전재는 상기 인터록 강판(30), 상기 기설기둥(1) 및 간격부재(10)들이 서로 일체적으로 결합시키는 작용을 한다.
도 6에는 인터록 강판(30)이 공수형상으로 서로 연결되는 구조를 보여주는 개략도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 것처럼, 인터록 강판(30)은 일측부에 상향 요부(31)가 형성되어 있고 타측부에 하향 요부(32)가 형성되어 있다. 상기 상향 요부(31) 및 하향 요부(32) 각각을 구획 형성하는 벽부들 중에서 외측벽부(31a, 32a)들 각각은 마주하는 내측벽부(31b, 32b) 각각의 쪽으로 만곡되어 있다.
이와 같이 구성에 의해 상기 상향 요부(31)의 내부 공간은 상기 하향 요부(32)의 외측벽부(32a)가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지게 되고, 상기 하향 요부(32)의 내부 공간은 상기 상향 요부(31)의 외측벽부(31a)가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지게 된다.
따라서 강판 일측부에 형성된 상향 요부(31)의 내부 공간에 이웃하는 강판 일측부의 하향 요부(32)의 외측벽부(32a)가 끼워지고, 강판 타측부에 형성된 하향 요부(32)의 내부 공간에 이웃하는 또다른 강판 일측부의 상향 요부(31)의 외측벽 부(31a)가 끼워져 결합됨으로써, 도 6의 원B에 도시된 것과 같이 강판 사이에 공수형상의 암수조립결합이 이루어지게 되는 것이다.
본 발명에서는 위와 같이 강판 사이에 간단한 끼움방식으로 이루어지되 서로 견고하게 결합되는 공수형상의 암수조립결합을 가지고 있으므로, 내진 보강장치를 설치하는 것이 매우 간편하고 신속하게 이루어질 수 있게 된다는 장점을 가진다.
다음에서는 상기와 같이 구성된 내진 보강구조를 지하철 역사에 구축된 기설기둥에 적용하여 시공하는 방법의 각 단계에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 기설기둥의 크기를 파악한 후 재단공장에서 필요한 개수의 인터록 강판(30)과 간격부재(10)를 재단하여 준비한다. 그 다음, 세트화된 인터록 강판(30), 및 간격부재(10), 그리고 충전재 및 접착제를 시공현장에 반입한다.
간격부재(10)를 기설기둥(1)의 벽면에 접착제(B) 등을 이용하여 가고정시킨다.
접착제(B)를 간격부재(10)의 노출면에 도포하고, 인터록 강판(30)을 상기 간격부재(10)의 노출면에 고정한다. 이 때 복수개의 인터록 강판(30)은 그 측부를 서로 공수형상의 암수조립결합하여 연결한다.
위에서는 인터록 강판(30)을 간격부재(10)에 부착한 후 인터록 강판(30)을 서로 서로 연결하는 것으로 설명하였으나, 이는 인터록 강판(30)을 다 연결한 후에 인터록 강판(30)을 간격부재(10)에 부착 설치하는 것도 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 인터록 강판(30)의 결합, 그리고 간격부재(10)의 설치 역시 순차적으로 진행될 수도 있으나 동시에 진행될 수 있으며 상기한 설명은 이러한 내용을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
위와 같이, 상기 인터록 강판(30)이 상기 기설기둥(1)의 벽면과 협력하여 공간(S)을 구획 형성하게 되면, 상기 공간(S)에 시멘트, 모르타르 등의 충전재(40)를 타설하여 경화시킴으로써, 기설기둥의 주변을 강판에 의한 재킷화 작업을 완료한다. 도 7에는 도 3에 도시된 상태에서 공간(S)에 충전재(40)가 타설되어 경화된 상태의 단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 이와 같이 충전재(40)가 타설되어 경화된 상태를 도 5에 대응되도록 도시한 사시도가 도시되어 있다.
이와 같은 방식으로 보강구조를 형성하는 것은 기설기둥의 하단뿐만 아니라 기설기둥의 필요한 위치라면 어디든지 적용할 수 있다. 물론 기설기둥의 하단이 아니라면 공간(S)의 하면으로 충전재(40)가 유출되지 않도록 바닥패널을 설치한다.
위에서 설명한 본 발명에 의하면, 기설기둥의 주변을 강판에 의해 재킷화 작업을 수행하기 때문에, 이러한 작업이 신속하게 이루어질 수 있다. 따라서 열차의 통행이 빈번하여 보수, 보강을 위하여 허용될 수 있는 시간이 짧은 지하철 역사와 같은 건축물의 기설기둥의 내진 보강에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기설기둥의 내진 보강장치, 내진 보강구조 및 내진 보강방법은 적용이 용이하여 시행에 소요되는 비용을 현저하게 절감할 수 있다는 장점이 있다.
특히, 앵커부재 등을 기설기둥에 박는 것이 아니기 때문에 종래의 기술과 달리 기설기둥에 대한 물리적인 손상이나 기설기둥의 단면 감소를 유발하지 아니하므로, 구조적인 안정성을 보장할 수 있으며, 오히려 기설기둥의 단면을 더 증가시키 게 되므로 기설기둥의 강성을 보강하게 되어 구조적인 안정성을 더 향상시키는 효과가 발휘된다. 아울러 인터록 강판에 의해서만 외면이 노출되어 있어서 외관이 미려하게 된다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의하여 보강된 기설기둥의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 의하여 보강된 기설기둥의 개략적인 사시도이다.
도 3은 기설기둥에 본 발명에 따른 내진 보강장치가 적용되어 보강구조가 형성된 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 원A 부분에 대한 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 내진 보강장치가 적용되어 보강구조가 형성된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명에서 인터록 강판이 공수형상으로 연결되는 구조를 보여주는 개략도이다.
도 7은 도 3에 도시된 상태에서 공간에 충전재가 타설되어 경화된 상태의 단면도이다.
도 8은 충전재가 타설되어 경화된 상태를 도 5에 대응되도록 도시한 사시도이다.

Claims (6)

  1. 단면이 원형 또는 타원형의 기설기둥(1)의 벽면에 기립된 상태로 부착되어 설치되는 간격부재(10); 및
    상기 간격부재(10)의 외측에서 기립된 상태로 부착되어 설치되고 측부에서 서로 결합되어 기설기둥(1)의 외부를 감싸는 복수개의 인터록 강판(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인터록 강판(30) 간의 측부 연결은,
    강판의 일측부에 상향 요부(31)가 형성되어 있고 타측부에 하향 요부(32)가 형성되어 있으며, 상기 상향 요부(31) 및 하향 요부(32) 각각을 구획형성하는 벽부들중 외측벽부(31a, 32a)들 각각은 마주하는 내측벽부(31b, 32b) 각각의 쪽으로 만곡되어 있고, 상기 상향 요부(31)의 내부 공간은 상기 하향 요부(32)의 외측벽부(32a)가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지고 있고, 상기 하향 요부(32) 각각의 내부 공간은 상기 상향 요부(31)의 외측벽부(31a)가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지고 있어, 서로 공수형상으로 암수조립결합함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강장치.
  3. 단면이 원형 또는 타원형인 기설기둥(1)의 벽면에 기립된 상태로 간격부재(10)가 부착되어 설치되고;
    상기 간격부재(10)의 외측에서, 그 측부가 서로 연결 결합되어 기설기둥(1)의 외부를 감싸도록 기립한 상태로 인터록 강판(20)이 부착되어 설치되며;
    상기 간격부재(10)에 의하여 상기 인터록 강판(30)의 내면과 기설기둥(1)의 벽면 사이에 형성되는 공간(S)에는 충전재(40)가 타설되어 경화됨으로써 기설기둥의 내진 성능을 보강하는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강구조.
  4. 제3항에 있어서, 상기 인터록 강판(30) 간의 측부 연결은,
    강판의 일측부에 상향 요부(31)가 형성되어 있고 타측부에 하향 요부(32)가 형성되어 있으며, 상기 상향 요부(31) 및 하향 요부(32) 각각을 구획형성하는 벽부들중 외측벽부(31a, 32a)들 각각은 마주하는 내측벽부(31b, 32b) 각각의 쪽으로 만곡되어 있고, 상기 상향 요부(31)의 내부 공간은 상기 하향 요부(32)의 외측벽부(32a)가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지고 있고, 상기 하향 요부(32) 각각의 내부 공간은 상기 상향 요부(31)의 외측벽부(31a)가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지고 있어, 서로 공수형상으로 암수조립결합함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강구조.
  5. 단면이 원형 또는 타원형인 기설기둥(1)의 벽면에 기립된 상태로 간격부재(10)를 부착하여 설치하는 단계;
    상기 간격부재(10)의 외측에서, 그 측부가 서로 연결 결합되어 기설기둥(1)의 외부를 감싸도록 기립한 상태로 인터록 강판(30)을 부착하여 설치하는 단계; 및
    상기 간격부재(10)에 의하여 상기 인터록 강판(30)의 내면과 기설기둥(1)의 벽면 사이에 형성되는 공간(S)에는 충전재(40)를 타설하여 경화하는 단계를 포함함으로써, 기설기둥의 내진 성능을 보강하는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강방법.
  6. 제5항에 있어서,
    강판의 일측부에 상향 요부(31)가 형성되어 있고 타측부에 하향 요부(32)가 형성되어 있으며, 상기 상향 요부(31) 및 하향 요부(32) 각각을 구획형성하는 벽부들중 외측벽부(31a, 32a)들 각각은 마주하는 내측벽부(31b, 32b) 각각의 쪽으로 만곡되어 있고, 상기 상향 요부(31)의 내부 공간은 상기 하향 요부(32)의 외측벽부(32a)가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지고 있고, 상기 하향 요부(32) 각각의 내부 공간은 상기 상향 요부(31)의 외측벽부(31a)가 암수결합식으로 삽입될 수 있는 형상을 가지고 있어, 서로 공수형상으로 암수조립결합함으로써 상기 인터록 강판(30) 간의 측부를 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기설기둥의 내진 보강방법.
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