KR20130024602A - Ｆｒｐ 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 내부와 외부가 연속성을 갖는 일체화된 슬래브로 시공됨에 있어서, 두 영역의 경계부에 일정 폭의 철근 불연속 구간을 두고, 이 구간에 철근 대용으로 단열재와 FRP(Fiberglass Reinforced Plastics) 보강재로 구성되는 단열층을 시공함으로써 건축물 내부의 온기가 콘크리트 슬래브 내부의 철근을 따라 외부로 유출되는 문제를 개선하도록 된 콘크리트 구조물의 전단연결 방법에 관한 것이다.
연속성을 갖는 일체화된 슬래브가 건축물의 내부와 외부를 관통하는 구조로 시공되는 콘크리트 구조물의 전단연결 설계 또는 시공 방법에 있어서, 상기 슬래브의 내부 영역과 외부 영역 사이에 양측의 철근이 연속되지 않도록 배근이 단절된 불연속 경계영역이 배치되고, 이 경계영역에는 철근을 대체하는 용도로서 적어도 하나 이상의 FRP(Fiberglass Reinforced Plastics) 보강재가 시공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 건물(거실 등) 내부로부터 외부로 유출되는 에너지를 기존의 철근 콘크리트 구조에 비하여 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

ＦＲＰ 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법{Shear connection technique of concrete structures by using FRP panel}

본 발명은 콘크리트 구조물의 전단연결 방법에 관한 것으로, 특히 건축물의 내부와 외부가 연속성을 갖는 일체화된 슬래브로 시공됨에 있어서, 두 영역의 경계부에 일정 폭의 철근 불연속 구간을 두고, 이 구간에 철근 대용으로 FRP(Fiberglass Reinforced Plastics) 보강재로 구성되는 단열층을 시공함으로써 건축물 내부의 온기가 콘크리트 슬래브 내부의 철근을 따라 외부로 유출되는 문제를 개선하도록 된 콘크리트 구조물의 전단연결 방법에 관한 것이다.

일반적으로 베란다(발코니)가 설치된 건물의 난방은 주로 베란다와 거실의 경계면까지만 난방 시스템이 설치된다. 특히 베란다가 외부에 직접 노출된 경우에는 거실에서 보온되는 에너지가 베란다를 통해서 외부로 전달되기 때문에 에너지 손실이 심한 편이다. 그러나 기존 기술은 슬래브(slab)를 시공함에 있어서, 건물의 거실과 베란다의 경계영역 사이에 단열재가 설치되어 있지 않아서 거실에서 난방된 공기가 베란다를 통해서 외부로 전달됨으로써 열의 손실이 많아지고, 특히 날씨가 추운 겨울에는 난방의 손실로 인한 건물의 관리비가 높아지는 문제가 있었다.

본 발명은, FRP 보강재를 이용해서 콘크리트 구조물을 단열하는 기술로서, 슬래브를 시공함에 있어서 건물 중에서 난방이 되는 거실과 난방이 되지 않는 베란다의 경계영역에 단열재를 시공하여 난방이 되는 내부의 기온이 외부로 손실되는 것을 최소화해서 건물 내부의 난방을 유지하고, 외부의 대기 환경에 직접 노출되어 있는 베란다의 찬공기를 차단함으로써 건물의 에너지 손실을 최소화하는 것이다.

본 발명에서는 추운 겨울에 건물의 에너지 손실을 최소화하기 위해서 열전도율이 영에 가까운 단열재를 거실과 베란다 사이에 설치하고, 기존에 콘크리트 구조물의 보강재로 사용하는 철근보다 열전도율이 낮은 FRP 보강재를 사용함으로써, 건물 내부(거실 등)의 열이 콘크리트와 철근을 매개로 손실되는 열을 최소화 했다.

본 발명에서는 철근 대용으로 사용하는 FRP 보강재 사이에 빈 공간의 공기층을 형성함으로써 열 손실을 주도하는 매개체(철근, 콘크리트 등)의 단면을 현저히 감소시키고, FRP 보강재 사이에 빈 공간이 형성되도록 하여 열이 전달되는 단면이 함께 줄어들도록 함으로써, 내부의 에너지 손실을 최소화하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 시멘트, 굵은골재, 잔골재, 혼화재 등으로 구성되어 있어 다른 건설자재(철근)와 달리 재료의 구성성분이 다양하며, 서로 다른 이질의 물성들이 혼합된 특성을 띄게 된다. 그러므로 콘크리트의 품질은 구성재료의 품질과 밀접한 관계가 있으며, 배합비, 타설방법, 양생법에 따라 달라지게 된다.

품질이 좋은 콘크리트는 경제적이고, 반영구적이기 때문에 오래전부터 건축 및 토목재료에 사용되고 있으며, 콘크리트의 보강재로는 철근이 주로 사용되고 있다. 철근콘크리트는 약 1,000년의 역사를 가지고 있는 건설자재로서, 가격이 저렴하고, 비교적 원자재를 구하기 쉬운 편이며, 내구성이 우수하기 때문에 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 건설자재이다. 그리고 우리나라의 경우, 국민의 대다수가 아파트 등의 콘크리트 구조물에 거주하고 있기 때문에, 우리의 생활과 민접한 관계가 있다.

우리나라와 같이 사계절이 뚜렷하고, 겨울이 비교적 긴 나라에서는 날씨가 추운 겨울에 난방을 하게 되는데, 이로 인해서 에너지 수요 총량에 있어서, 난방이 차지하는 비중이 높은 편이다. 통상적으로 콘크리트 건물(아파트, 오피스텔, 콘도 등)의 벽체에는 단열재를 시공, 내부에서 외부로 열이 손실되는 것을 막아주고 있다. 그러나 아파트의 베란다, 발코니 등은 벽체가 아닌 하중을 받는 슬래브 단면이 서로 연결되는 구조로서, 기존에는 철근과 콘크리트를 연장해서 타설하는 방법으로 공사를 하고 있다. 따라서 슬래브가 연결되는 아파트의 베란다, 건물의 발코니 등은 단열재가 설치되지 않고, 콘크리트 면이 외부와 직접 접하게 된다. 그 결과, 이러한 단면, 즉 단열재가 설치되지 않은 면을 통해서, 많은 열이 내부에서 외부로 빠져 나가게 되면서, 에너지 손실이 많아지는 문제가 발생하고 있다.

최근들어서, 정부에서는 지속가능한 녹색성장을 추구하고 있기 때문에, 에너지 손실을 최소화 하는 기술을 개발하는데 많은 투자를 하고 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한, 새로운 자재와 새로운 시공기술의 개발이 절실히 필요한 상황이다.

따라서 본 발명의 목적은, 콘크리트 구조물에 설치된 베란다, 발코니 등을 통해서, 겨울에는 외기의 찬공기가 급속히 내부로 전달됨으로써 실내 온도가 떨어지고, 여름에는 높은 외기온도가 실내에 전달됨으로써 온도가 상승하는 것을 막아서, 건물의 에너지 손실을 최소화하기 위한 것으로, 사람이 거주하는 콘크리트 건물의 실내 온도가 잘 유지되도록 하고, 생활에 불편함이 없으면서 열효율을 극대화 시키는 것이다. 특히 건물의 베란다, 발코니 부분은 단열재 설치가 곤란하고, 외기 온도에 직접 노출되기 때문에 열 손실율이 높으며, 내부에 철근이 치밀하게 배근되어 있기 때문에 구조물 내부에서 외부로 전달되는 열의 소모량이 많을 수 밖에 없다.

따라서 본 발명에서는 슬래브의 거실과 베란다(발코니 등) 사이의 단면에 기존에 사용하고 있는 철근과 콘크리트를 대신해서, 열 전도율이 낮은 재료를 사용하여 외부에 노출된 콘크리트 구조물 부재의 보온성을 향상시키는 것이다. 또한 베란다(발코니 등) 설계시에 콘크리트와 보강재의 치밀성을 완화함으로써, 열전도율을 낮춘 설계법을 제시하고, 현장 조건에 맞고, 종류가 다양하며, 기존 보강재인 철근과 유사한 보강력을 유지하면서, 열전도율이 낮은 FRP 보강재를 단열재와 같이 시공하는 설계법을 이용하여 건물의 에너지 손실을 최소화할 수 있는 콘크리트 구조물의 전단연결 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명에 따른 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법은 연속성을 갖는 일체화된 슬래브가 건축물의 내부와 외부를 관통하는 구조로 시공되는 콘크리트 구조물의 전단연결 방법에 있어서, 상기 슬래브의 내부 영역과 외부 영역 사이에 양측의 철근이 연속되지 않도록 배근이 단절된 불연속 경계영역이 배치되고, 이 경계영역에는 철근을 대체하는 용도로서 적어도 하나 이상의 FRP(Fiberglass Reinforced Plastics) 보강재가 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 건축물은 주거용 건물로서, 상기 경계영역은 거실과 베란다를 관통하는 슬래브의 경계면에 배치되고, 이 경계영역에 시공되는 상기 FRP 보강재 사이에는 빈 공간이 배치되거나 단열재가 채워지도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전단연결 방법에 있어서 상기 FRP 보강재 간의 간격은 0 ~ 100 mm의 범위로 시공되고, FRP 보강재의 두께는 1.0 ~ 10 cm, 길이는 10 ~ 200 cm, 슬래브 철근과 연결되는 끝단은 1 ~ 10 cm로 하며, 상기 단열재가 들어가는 공간의 FRP 보강재는 넓이 5 ~ 50 cm의 범위로 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 FRP 보강재의 단부 및 끝단에 연결되는 전단연결재는 철근, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 또는 하이브리드 섬유 가운데 어느 하나를 에폭시에 함침한 재질로 된 것을 특징으로 한다.

상기 FRP 보강재의 끝단이 철근과 연결되는 부위는 접착제 또는 철사 가운데 하나를 사용하여 연결되고, 상기 전단연결재의 크기는 FRP 보강재의 크기에 비례하여 결정되며, 인장응력에 저항하기 위하여 돌기 부분의 두께는 5 ~ 100 mm로 시공되는 것을 본 발명의 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법은 상기 전단연결재로서 볼트와 너트를 사용할 경우에는 볼트의 지름을 2 ~ 20 mm로 하고, 길이를 10 ~ 100 mm로 시공하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법은 연속성을 갖는 일체화된 슬래브가 건축물의 내부와 외부를 관통하는 구조로 시공되는 콘크리트 구조물의 전단연결 방법에 있어서, 상기 슬래브의 내부 영역과 외부 영역 사이에 양측의 철근이 연속되지 않도록 배근이 단절된 불연속 경계영역을 배정하는 경계영역 배정단계와, 상기 경계영역에 FRP 보강재를 설치하는 FRP 보강재 배근단계, 상기 FRP 보강재와 상기 양측의 상/하부 철근을 연결하는 연결단계, 상기 경계영역에 단열재를 설치하는 단열재 충진단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단열재로서 스치로폼 또는 경량 콘크리트가 사용되는 공법으로서, 단열재 충진을 위한 거푸집 설치단계와 거푸집 제거단계가 추가로 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 슬래브의 거실과 베란다(발코니 등) 사이의 단면에 기존에 사용하고 있는 철근과 콘크리트를 대신해서, 열 전도율이 낮은 FRP 보강재와 단열재(경량콘크리트, 스치로폼 등)를 사용한다. FRP 보강재는 인장강도가 철근에 비해서 우수하므로 철근 대용으로 많이 사용하고 있다. 또한 기존에 사용하고 있는 강재에 비해서 부식에 대한 위험이 없으며, 가볍기 때문에 시공성이 우수한 장점이 있다.

FRP 보강재는 기존의 철근에 비해서 열전도율이 약 6-11배 낮기 때문에 건물(거실 등) 내부로부터 외부로 이동하는 열의 이동을 철근에 비해서 현저히 줄일 수 있다. 또한 보강재 단면의 형태를 다양화하고, 그 사이에 빈 공간을 부여함으로써 열 손실을 주도하는 채움재의 단면을 현저히 감소시키고, 건물(거실 등)과 베란다 사이에 빈 공간이 형성되도록 하여 열이 전달되는 단면이 함께 줄어들도록 함으로써, 내부의 에너지 손실을 최소화할 수 있다.

따라서 FRP 보강재를 사용함으로써 베란다의 구조적인 안전성을 확보하고, 단열재를 시공할 수 있게 됨으로써 거실의 난방된 온기가 베란다를 통해서 손실되는 것을 차단할 수 있게 되어, 빌딩의 에너지 손실을 최소화 할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는 건물(거실 등)과 베란다 사이에 콘크리트를 대신해서 단열재 (경량콘크리트, 스치로폼 등)를 시공함으로써, 외부에 노출된 콘크리트 구조물 부재의 보온성을 향상시키는 것이다. 기존의 거실, 베란다 등의 시공 방법은 콘크리트 자체의 하중과 외부에서 작용하는 하중에 저항하기 위해서 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하게 되므로, 벽체와 같이 단열재를 설치할 수 없었다. 따라서 구조적으로는 안전한 부재로 유지될 수 있었으나, 열 손실이 철근과 콘크리트를 통해서 많이 발생하였다. 그러나 본 발명에서는 FRP 보강재를 철근 대용으로 시공함으로써, 콘크리트 타설 두께를 줄이고, 건물(거실 등)과 베란다 사이에 구조적인 안전성을 유지하면서, 단열재를 설치할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는 기존에 사용하고 있는 시공법과 거의 차이가 없기 때문에 시공시에 어려움이 없으며, 시공비가 다소 증가되는 경향은 있지만, 빌딩 준공 후에 거주자들이 난방비를 절약해서 얻는 경제적인 이득이 월등히 높기 때문에 상대적으로 기존 공법에 비해서 경제성이 우수한 공법이다.

도 1은 기존 발코니 배근도.
도 2는 기존 아파트 베란다 배근도.
도 3은 본 발명의 1실시예에 따른 아파트 베란다에 설치된 FRP 보강재의 배근도.
도 4는 본 발명의 1실시예에 따른 공법의 아파트 베란다에 설치된 FRP 보강재의 시공상태를 나타낸 평면도.
도 5a는 본 발명에 따른 FRP 보강재(봉)를 예시한 도면.
도 5b는 본 발명에 따른 FRP 보강재(박스형)를 예시한 도면.
도 6a는 박스형 FRP 보강재의 단면도(Ⅰ)를 예시한 도면.
도 6b는 박스형 FRP 보강재 단면도(Ⅱ)를 예시한 도면.
도 6c는 박스형 FRP 보강재 단면도(Ⅲ)를 예시한 도면.
도 7a는 베란다/거실 경계영역의 단면도(Ⅰ)를 예시한 도면.
도 7b는 베란다/거실 경계영역의 단면도(Ⅱ)를 예시한 도면.
도 7c는 베란다/거실 경계영역의 단면도 (Ⅲ)를 예시한 도면.
도 7d는 베란다/거실 경계영역의 단면도(Ⅳ)를 예시한 도면.
도 8a는 박스형 FRP 보강재 측면도(Ⅰ)를 예시한 도면.
도 8b는 박스형 FRP 보강재 측면도(Ⅱ)를 예시한 도면.
도 8c는 박스형 FRP 보강재 측면도(Ⅲ)를 예시한 도면.
도 9는 본 발명의 1실시예에 따른 공법으로 시공된 베란다 및 거실 경계영역의 입체도를 예시한 도면.
도 10은 FRP 보강재 시공순서를 예시한 도면.

본 발명의 설명에 앞서, 설명의 편의상, 기존에 시공되고 있는 빌딩의 구조를 간단히 설명하기로 한다.

과거에 우리가 거주하는 주거용 건물은 주로 목재로 지어졌으나, 영국의 산업혁명 이후부터는 건물을 주로 철근콘크리트로 짓기 시작했으며, 특히 우리나라와 같이 국토가 비좁고, 인구밀도가 높은 나라에서는 아파트가 상대적으로 많이 건립되었다. 우리나라의 아파트는 주로 거실과 방, 그리고 베란다로 구획되어 있으며, 사무실이 많이 운집된 빌딩들은 사무실과 발코니로 구성되는 것이 일반적이다. 최근까지 많은 새로운 아파트와 빌딩이 철근 콘크리트로 건립되고 있으며, 빌딩에서는 발코니를 제외한 공간, 아파트에서는 베란다를 제외한 거주 공간에 난방을 하고 있다. 특히 겨울철에는 우리나라의 평균기온이 비교적 낮기 때문에 상대적으로 난방을 많이 하고, 따라서 아파트 및 빌딩 관리비가 여름철에 비해서 비싸다. 겨울에 관리비가 높은 이유중의 하나는 베란다를 통해서 거실의 온기가 외부로 손실되기 때문이다. 지금까지는 이러한 손실을 무시하였으나, 기구온난화, 환경오염 등 친환경 녹색성장을 추구하고 있는 현재 아파트의 베란다, 빌딩의 발코니를 통해서 손실되는 에너지에 정부와 국민이 관심을 갖기 시작했으며, 더불어 에너지 손실을 막기 위한 새로운 시공법의 개발이 절실히 요구되는 상황에 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1과 2는 기존 빌딩의 슬래브 및 베란다(발코니 난간)의 철근 배근 도면이다. 빌딩의 발코니는 슬래브의 연속으로써, 슬래브 상부에 철근의 주근과 부근이 조립되어 있으며, 슬래브 하부에도 철근의 주근과 부근이 설치되고, 발코니 난간 철근이 슬래브 끝단에 연결되어 있으며, 철근은 일정한 피복두께를 갖는 콘크리트로 감싸져 있다. 그러나 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기존의 발코니(베란다) 는 발코니(베란다)에 속한 슬래브와 거실에 속한 슬래브 사이에 경계영역이 없이 연속적으로 연결되어 있으며, 두 영역을 가로지르는 철근과 콘크리트에 의해 연속성을 갖는 형태로 시공되도록 되어 있다. 따라서 거실에 설치된 난방을 가동하면, 거실의 온기가 슬래브를 구성하고 있는 콘크리트와 철근을 통해서 외부로 손실되는 구조이다.

도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 슬래브 전단연결 공법의 베란다와 거실 사이에 단열재가 설치된 배근도이다. 본 발명에서는 기존의 베란다 설계도면과 다르게, 거실과 베란다 사이에 경계영역을 두었으며, 경계영역은 철근과 콘크리트를 대신해서, FRP 보강재와 단열재로 구성되어 있다. 이러한 경계영역은 거실에서 생성되는 온기가 외부로 유출되는 것을 차단한다.

도 4는 거실과 베란다의 경계영역에 시공된 슬래브의 평면도로서, 경계영역을 기준으로 양측으로 철근과 콘크리트가 시공되고, 경계영역에는 FRP 보강재와 단열재가 시공되며, FRP 보강재가 슬래브 상부철근과 하부철근에 서로 연결되고, 그 위에 콘크리트가 타설됨으로써, 베란다에 작용하는 하중을 FRP 보강재가 지지하게 된다. 따라서 FRP 보강재가 기존의 철근과 비교하여 동등하거나, 우수한 구조적 안전성을 확보할 수 있다. 그리고 FRP 전단연결재가 수평방향으로 지속적으로 연결됨으로써 열이 거실의 내부 및 외부로 이동하는 것을 막아주는 역할을 하게 된다.

도 5는 FRP 보강재의 형태를 도시한 것으로, 도 5a는 보강재의 단면이 원형으로서 일반철근의 사용이 가능하고, 철근과 유사한 모양을 갖는 봉 형태로서, 단면의 크기는 ∮10mm, 13mm, 16mm, 19mm, 22mm, 32mm, 길이는 경계면의 길이에 따라서 다양하게 할 수 있다. 도 5b는 단면이 박스형으로 일부 공간이 비어있는 형태로서 ㅁ, W 형태의 단면을 가지고 있으며, 길이는 경계면의 길이에 따라서 다양하게 할 수 있다.

도 6a는 박스형 FRP 보강재의 단면을 보여주는 그림으로서, FRP 보강재의 내부를 빈 공간(도 6a)으로 남겨두거나, 중간에 칸막이(도 6b, 도 6c)를 하여서 구조적으로 안전성을 갖도록 하였다.

FRP 보강재는 거실과 베란다의 경계영역에 설치되고, 그 사이는 빈 공간으로 비워두거나, 단열재를 채우는 형태로서, 박스형 FRP 보강재의 두께는 1.0-10cm 로하고, 길이는 10-200cm, 단열재가 들어가는 공간에는 폭이 5-50cm, 높이는 5-50cm의 범위로 한정한다. 또한 FRP 보강재의 끝단이 철근과 연결되는 부위는 접착제, 철사(반생) 등의 연결재를 이용해서 서로 연결한다.

도 7은 단열재에 FRP 보강재가 가설된 경계영역의 단면을 표시한 것으로, 철근을 대신해서 FRP보강재를 배근하고, 콘크리트를 대신해서 단열재(스치로폼, 경량콘크리트)를 설치하는 것으로 FRP 보강재의 단면 형태(일반철근, 봉, 박스형)에 따라서 도 7a. 7b, 7c, 7d로 도시된다.

도 8a는 박스형 FRP 보강재의 측면도를 도시한 것으로 베란다(발코니)에 하중이 가해 졌을 경우에 거실과 베란다의 경계영역에 설치된 FRP 보강재가 전단력에 저항하기 위해서 설치한 전단연결재를 도시한 것이다. 도 8a와 도 8b는 박스형 FRP 보강재의 단부 및 끝단에 추가적인 FRP 보강재(전단연결재)를 접착재를 이용해서 부착함으로써 전단력에 저항하도록 하였으며, 도 8c는 후설치 앵커를 설치해서 전단력에 저항하도록 하였다. FRP 보강재의 단부 및 끝단에 연결되는 전단연결재는 FRP 보강재와 유사한 재질로서, 기존에 많이 사용하고 있는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 및 하이브리드섬유를 에폭시에 함침한 것이다. 전단연결재는 에폭시 접착재를 이용해서 박스형 FRP 보강재의 외벽 둘레에 부착하게 된다. 부착된 전단연결재는 FRP 보강재에 인장력이 작용할 때에 저항 할 수 있도록 하였으며, 전단연결재의 크기는 FRP 보강재의 크기에 비례해서 결정되고, 인장응력에 저항하기 위해서 돌기 부분의 두께는 1mm에서 10mm 범위에서 설치가 가능하도록 하였다. 전단연결재를 FRP 보강재로 제조하지 않고 후설치 앵커를 사용할 경우에는 볼트의 지름을 2mm-20mm로 하고, 길이를 10mm-100mm로 범위를 정하였다(도 8c). FRP 보강재는 슬래브의 상부와 하부는 전단연결 철근을 이용해서 베란다 철근과 거실의 경계영역을 연결하도록 하였다.

도 9는 단열재가 거실과 베란다 사이의 경계영역에 설치된 형태를 3차원으로 표현한 것으로 기존의 슬래브 도면과 다르게 거실과 베란다의 철근이 서로 연결되지 않고, 경계영역의 양단에서 단절된 구조로서, 철근을 대신해서 FRP 보강재가 배치되며, 베란다에 작용하는 하중은 FRP 보강재가 철근을 대신하여 지지를 하는 형식의 구조를 나타내고 있다.

도 10은 거실과 베란다 사이의 경계영역에 FRP 보강재 및 단열재를 시공하는 순서를 예시한 도면이다. 시공전에 거실과 베란다의 바탕면을 정리하고 거푸집을 설치한 후(S10), FRP 보강재를 설치한다(S20). 이어, 단열재에 있는 FRP 보강재와 슬래브 철근을 서로 연결하고(S30), 단열제를 설치하거나 경량콘크리트를 타설한 후에(S40), 양생을 거쳐 거푸집을 제거(S50)하는 순서로 공정이 이루어진다. FRP 보강재의 설치 간격은 그 간격을 두지 않거나, 10mm 에서 100mm 범위로 한다.

C : 콘크리트 10 : FRP 보강재
20a : 상부 철근 20b : 하부 철근
30 : 단열재 40 : 후설치 앵커

Claims (8)

1. 연속성을 갖는 일체화된 슬래브가 건축물의 내부와 외부를 관통하는 구조로 시공되는 콘크리트 구조물의 전단연결 방법에 있어서,
   상기 슬래브의 내부 영역과 외부 영역 사이에 양측의 철근이 연속되지 않도록 배근이 단절된 불연속 경계영역이 배치되고,
   이 경계영역에는 철근을 대체하는 용도로서 적어도 하나 이상의 FRP(Fiberglass Reinforced Plastics) 보강재가 시공되는 것을 특징으로 하는 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 건축물은 주거용 건물로서, 상기 경계영역은 거실과 베란다를 관통하는 슬래브의 경계면에 배치되고, 이 경계영역에 시공되는 상기 FRP 보강재 사이에는 빈 공간이 배치되거나 단열재가 채워지도록 된 것을 특징으로 하는 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 FRP 보강재 간의 간격은 0 ~ 100 mm의 범위로 시공되고,
   FRP 보강재의 두께는 1.0 ~ 10 cm, 길이는 10 ~ 200 cm, 슬래브 철근과 연결되는 끝단은 1 ~ 10 cm로 하며,
   상기 단열재가 들어가는 공간의 FRP 보강재는 넓이 5 ~ 50 cm의 범위로 시공되는 것을 특징으로 하는 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 FRP 보강재의 단부 및 끝단에 연결되는 전단연결재는 철근, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 또는 하이브리드 섬유 가운데 어느 하나를 에폭시에 함침한 재질로 된 것을 특징으로 하는 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 FRP 보강재의 끝단이 철근과 연결되는 부위는 접착제, 철사 가운데 하나를 사용하여 연결되고,
   상기 전단연결재의 크기는 FRP 보강재의 크기에 비례하는 값의 크기로 결정되며,
   인장응력에 저항하기 위하여 돌기 부분의 두께는 5 ~ 100 mm로 시공되는 것을 특징으로 하는 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 전단연결재로서 볼트와 너트를 사용할 경우에는 볼트의 지름을 2 ~ 20 mm로 하고, 길이를 10 ~ 100 mm로 시공하는 것을 특징으로 하는 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법.
7. 연속성을 갖는 일체화된 슬래브가 건축물의 내부와 외부를 관통하는 구조로 시공되는 콘크리트 구조물의 전단연결 방법에 있어서,
   상기 슬래브의 내부 영역과 외부 영역 사이에 양측의 철근이 연속되지 않도록 배근이 단절된 불연속 경계영역을 배정하는 경계영역 배정단계와,
   상기 경계영역에 FRP 보강재를 설치하는 FRP 보강재 배근단계,
   상기 FRP 보강재와 상기 양측의 상/하부 철근을 연결하는 연결단계,
   상기 경계영역에 단열재를 설치하는 단열재 충진단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 단열재로서 스치로폼 또는 경량 콘크리트가 사용되는 방법으로서,
   단열재 충진을 위한 거푸집 설치단계와 거푸집 제거단계가 추가로 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 FRP 보강재를 이용한 콘크리트 구조물의 전단연결 방법.

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