KR20140011045A - 교량 구조물 내진 보강 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량기둥 구조물 내진 보강 구조체에 관한 것으로, 섬유시트의 재질로, 수직방향으로 결합되는 수직 결합부와, 수평방향의 결합구조로 수평으로 슬라이딩 결합되는 슬라이딩 결합부로 구성된 복수개의 보강판; 및 상기 보강판의 결합을 보강하고, 상기 보강판과 내진대상 구조물을 접착시키는 몰타르(mortar)를 포함하되, 상기 수직 결합부 및 상기 슬라이딩 결합부는 하나의 홈과 돌출부가 결합되는 요철 구조인 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 내진 보강 구조체는 무게가 가볍고, 결합 또는 조립이 용이할 뿐만 아니라, 보강판 피스끼리의 구조적 맞물림과 접합재료와의 융합으로 결합력과 인장력이 높다. 또한, 보강판의 유리섬유 또는 탄소섬유를 재질로 하기 때문에, 내구성이 높고 부식이 없으며, 유연성 및 강도가 높아 최적의 내진 보강 구조체를 제공하게 된다.

Description

교량 구조물 내진 보강 구조체{Structure for Strengthening of bridge column Structures}

본 발명은 교량 구조물의 내진 보강 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내구성이 높고 부식이 없으며, 유연성 및 강도가 높은 최적의 교량기둥 구조물 내진 보강 구조체에 관한 것이다.

교량 등 기설기둥의 내진 보강 성능을 향상시키기 위하여 적용되던 종래의 기술로는 기설기둥의 하단부를 압박하는 띠형상으로 된 복수개의 조임체결부재를 기설기둥의 하단부 표면에 직접 접하도록 설치하는 방법이 있다. 그러나 이러한 종래의 보강 기술의 경우, 비록 조임체결부재가 기설기둥의 하단부 표면을 직접 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 기설기둥에는 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 보강 구조가 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 기설기둥(1)의 하단부를 시멘트 또는 모르타르(5)를 얇게 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.

또한, 설치시공이 어렵고, 부식의 우려 등 외부 환경에 영향을 많이 받아 내구성이 낮고, 내진 구조체 전체의 무게가 너무 높다는 문제점이 있다.

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 무게가 가볍고, 결합 또는 조립이 용이할 뿐만 아니라, 내구성이 높고 부식이 없으며, 유연성 및 강도가 높아 최적의 교량 구조물의 내진 보강 구조체를 제공하고자 함이다.

상술한 과제를 해결하려는 본 발명의 특징은 내진 보강구조에 있어서, 섬유시트의 재질로, 수직방향으로 결합되는 수직 결합부와, 수평방향의 결합구조로 수평으로 슬라이딩 결합되는 슬라이딩 결합부로 구성된 복수개의 보강판; 및 상기 보강판의 결합을 보강하고, 상기 보강판과 내진대상 구조물을 접착시키는 몰타르(mortar)를 포함하되, 상기 수직 결합부 및 상기 슬라이딩 결합부는 하나의 홈과 돌출부가 결합되는 요철 구조인 것이다.

여기서, 상기 섬유시트 탄소섬유 또는 유리섬유시트로, 다층 섬유시트인 것이 바람직하고, 상기 섬유시트는, 상하 시트층 사이에 적어도 하나의 다공층 섬유시트를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상하 시트층 사이에 적어도 하나의 다공층 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 층을 포함하는 것일 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 내진 보강 구조체는 무게가 가볍고, 결합 또는 조립이 용이할 뿐만 아니라, 보강판 피스끼리의 구조적 맞물림과 접합재료와의 융합으로 결합력과 인장력이 높다. 또한, 보강판의 유리섬유 또는 탄소섬유를 재질로 하기 때문에, 내구성이 높고 부식이 없으며, 유연성 및 강도가 높아 최적의 내진 보강 구조체를 제공하게 된다.

또한, 다수의 피스 형태로 보강판의 결합되는 구조이므로, 시공이 간단하고, 보강판 피스의 크기 모양 등을 자유롭게 설정할 수 있어서 다양한 교량기둥 구조물에 적용할 수 있다는 장점이 있다.

도 1는 종래 기술에 의하여 보강된 기설기둥의 단면의 도면이고,
도 2는 종래 기술에 의하여 보강된 기설기둥의 개략적인 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 교량기둥 내진 보강 구조체의 분리 사시도를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 교량기둥 구조물 내진 보강 구조체가 교량기둥에 부착되어 결합되는 모습을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 본 발명의 내진 보강 구조체에 사용되는 보강판의 구성을 나타낸 도면,
도 6은 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 본 발명의 내진 보강 구조체에 사용되는 보강판의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 교량 구조물 내진 보강 구조체의 분리 사시도를 나타낸 도면이고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 내진 보강 구조체는 섬유시트의 재질로, 수직방향으로 결합되는 수직 결합부(13a, 14b)와, 수평방향의 결합구조로 수평으로 슬라이딩 결합되는 슬라이딩 결합부(15a, 15b)로 구성된 복수개의 보강판(10); 및 상기 보강판의 결합을 보강하고, 상기 보강판과 내진대상 구조물을 접착시키는 몰타르(mortar)를 포함하되, 상기 수직 결합부 및 상기 슬라이딩 결합부는 하나의 홈과 돌출부가 결합되는 요철 구조인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 구성은 내진 대상체인 교량기둥 구조물의 외주면을 둘러싸는 조립체형 구조로서 각 보강판(10) 피스가 서로 결합구조에 의해 결합되고, 상기 구조물의 외벽에 몰타르(mortar)에 의해 부착되는 내진 보강 구조체를 제안한다.

상술한 바와 같이, 종래 대부분의 내진 보강 구조체는 교량 벽 외주면에 철강판을 부착하거나, 철봉으로 외부벽을 지지하여 볼트로 고정시키거나 앵커부재를 통해 고정시키는 구조이어서 보강 구조체 전체의 무게가 과중하고, 철강판을 이용하여 산화에 의한 부식이 발생할 뿐만 아니라, 설치하기가 매우 어렵다는 단점이 있었다.

이에 본 발명에서는 보강판(10)을 섬유시트로 하고, 섬유시트로 형성된 보강판(10)을 수평 및 수직방향으로 각각 결합 체결되도록 하고, 몰타르로 내진 대상체에 부착시킴으로써, 산화를 방지하고 내진 보강 구조체 전체의 무게를 상당부분 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 몰타르가 각 보강판(10) 결합부분에 스며들어 보강판(10) 사이의 결합력을 높이고, 보강판(10)과 내진 대상체 사이의 결합력을 높여 내진 능력과 내구성이 향상된 교량기둥 내진 보강 구조체 제안한다.

본 발명에서 사용되는 보강판(10)은 유리 섬유시트 또는 탄소 섬유시트를 재질로 하는 것이 바람직하다. 유리섬유는 용융한 유리를 섬유 모양으로 한 광물섬유이며 용도에 따라 장섬유와 단섬유가 있다. 유리섬유의 성질은, ① 고온에 견디며, 불에 타지 않고, ② 흡수성이 없고, 흡습성이 적다. ③ 화학적 내구성이 있기 때문에 부식하지 않으며, ④ 강도, 특히 인장강도가 강하다. 또한, ⑤ 신장률이 적고, ⑥ 전기 절연성이 클 뿐만 아니라, 단열·방음성이 좋다. 이와 같은 장점을 지닌 유리섬유를 이용한 보강판(10)을 본 발명에 적용함으로써, 내구성을 높이고, 부식을 방지하며, 가볍고 인장강도가 높은 최적의 내진 보강판(10)을 형성할 수 있게 된다.

탄소섬유는 유기섬유를 비활성 기체 속에서 가열, 탄화하여 만든 섬유로서, 강도 10∼20g/d, 비중 1.5∼2.1이다. 내열성, 내충격성이 뛰어나며 화학약품에 강하고 해충에 대한 저항성이 크다. 가열과정에서 산소, 수소, 질소 등의 분자가 빠져나가 중량이 감소되므로 금속(알루미늄)보다 가볍고 반면에 금속(철)에 비해 탄성과 강도가 뛰어나다. 이와 같은 장점을 이용하여 본 발명에서 내진 보강체로서 최적의 보강판(10)을 제공할 수 있게 된다.

보다 상세하게 결합구조를 살펴보면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 보강판(10)끼리 결합되어 내진 대상체, 즉 교량기둥 구조물의 외주면에 둘러싸여 접합하는 구조로서, 각 보강판(10)은 좌우의 수평방향으로 결합되고, 상하의 수직방향으로 서로 결합되는 조립체이다.

수평방향으로 결합되는 슬라이딩 결합부는 슬라이딩 구조(15a,15b)로서, 돌출부와 홈부가 수직방향으로 슬라이딩 되어 결합되는 구조이다. 여기서 돌출부의 측면 부분은 넓고, 홈부의 입구 부분은 좁게 형성되어 수평방향으로 슬라이딩 되어 결합하게 되면, 돌출부가 보강판의 수직방향의 힘으로 빠져나올 수 없는 잠금(lock)구조로 되어 있다.

그리고, 수직방향의 결합구조는 각 상하 보강판(10)에는 요철구조(13a,13b,14a,14b)를 형성하여 서로 맞물려 결합되는 구조이다. 수직방향의 결합은 교량기둥 수직으로 세워 결합됨으로, 중력에 의해 결합력이 자체적으로 높아지게 되기 때문에 수평 방향의 결합구조보다 결합력을 낮추어도 큰 문제는 없다.

이와 같은 각 보강판(10) 끼리의 결합과 함께, 내진 대상체에 몰타르에 의해 부착되게 되는데, 몰타르가 각 결합부위에 스며들어가 보강판(10) 끼리의 결합력을 높여줄 뿐만 아니라, 보강판(10)과 대상체의 결합력도 함께 높여주는 큰 장점이 있다.

몰타르는 시멘트와 모래를 물로 반죽한 것으로, 고착재의 종류에 따라 석회모르타르 ·아스팔트모르타르 ·수지모르타르 ·질석모르타르 ·펄라이트모르타르 등으로 구분된다. 고착재의 종류에 따라 석회모르타르 ·아스팔트모르타르 ·수지모르타르 ·질석모르타르 ·펄라이트모르타르 등이 있다. 강도 ·내화성 ·내수성 ·내구성 등이 있을 뿐 아니라 시공도 간단하여 건축을 비롯한 건설공사 전반에 걸쳐 광범위하게 쓰인다. 즉, 무기질 교착재(膠着材)로서 그 성질이 매우 우수하다는 장점이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 교량기둥 구조물 내진 보강 구조체가 교량기둥에 부착되어 결합되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 내진 보강 구조체는, 기둥의 외벽 또는 외주면에 각각의 보강체가 결합되어 부착되는 구조로서, 수평방향의 슬랑이딩 결합과, 수직방향의 요철구조의 결합으로 조립되고, 몰타르에 의해 상기 보강판(10)의 결합과 교량기둥과의 결합력을 높여 내진보강 구조체가 설치된다.

특히, 도 4에 나타낸 바와 같이, 수평방향으로 결합되는 슬라이딩 결합부(15a, 15b)는 내진 대상체인 교량 구조물 등에 삽입하여 결합하기 용이하고, 슬라이딩 결합에 의한 끼워 맞춤이 쉬어 전체 내진 보강 공정을 빠르게 진행할 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 내진 보강 구조체는 무게가 가볍고, 결합 또는 조립이 용이할 뿐만 아니라, 보강판 피스끼리의 구조저 맞물림과 접합재료의 융합으로 결합력과 인장력이 높다. 또한, 보강판의 유리섬유 또는 탄소섬유를 재질로 하기 때문에, 내구성이 높고 부식이 없으며, 유연성 및 강도가 높아 최적의 내진 보강 구조체를 제공하게 된다.

또한, 다수의 피스 형태로 보강판의 결합되는 구조이므로, 시공이 간단하고, 보강판 피스의 크기 모양 등을 자유롭게 설정할 수 있어서 다양한 교량기둥 구조물에 적용할 수 있다는 장점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 본 발명의 내진 보강 구조체에 사용되는 보강판의 구성을 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보강판은 다층 유리섬유 또는 탄소섬유시트를 재질로하고, 상하 시트층 사이에 다공층 유리섬유 또는 탄소섬유시트가 적어도 하나 포함하는 구조로 형성한다.

이와 같은 구조는 상하 시트층 사이에 다공층 유리섬유시트 또는 탄소섬유시트를 사용함으로써, 지진 등의 외부충격의 흡수력을 높이고, 유연성을 높일 뿐만 아니라, 각 시트와의 결합력을 높여 강도가 높아지는 장점이 있다. 그리고, 다공층으로 인해 각 시트층과의 결합되는 경우, 습도 및 온도 등 외부의 환경에 의해 결합력이 약해지는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

도 6은 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 본 발명의 내진 보강 구조체에 사용되는 보강판의 구성을 나타낸 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보강판은 다층 유리섬유 또는 탄소섬유시트를 재질로하고, 상하 시트층 사이에 다공층 알루미늄 시트 또는 스텐인레스 스틸 시트가 적어도 하나 포함하는 구조로 형성한다. 이와 같은 구조는 상하 시트층 사이에 사용함으로써, 다공층 알루미늄 시트 또는 스텐인레스 스틸 시트를 사용함으로써, 보강판의 강도를 훨씬 높일 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 내진 보강구조에 있어서,
   섬유시트의 재질로, 수직방향으로 결합되는 수직 결합부와, 수평방향의 결합구조로 수평으로 슬라이딩 결합되는 슬라이딩 결합부로 구성된 복수개의 보강판; 및
   상기 보강판의 결합을 보강하고, 상기 보강판과 내진대상 구조물을 접착시키는 몰타르(mortar)를 포함하되,
   상기 수직 결합부 및 상기 슬라이딩 결합부는 하나의 홈과 돌출부가 결합되는 요철 구조인 것을 특징으로 하는 교량기둥 구조물 내진 보강 구조체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 섬유시트 탄소섬유 또는 유리섬유시트로, 다층 섬유시트인 것을 특징으로 하는 교량기둥 구조물 내진 보강 구조체.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 섬유시트는,
   상하 시트층 사이에 적어도 하나의 다공층 섬유시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량기둥 구조물 내진 보강 구조체.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 섬유시트는,
   상하 시트층 사이에 적어도 하나의 다공층 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 교량기둥 구조물 내진 보강 구조체.
   
   
   
   
   
   

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