KR20160028166A - Frp 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수／보강 구조체 - Google Patents

Abstract

FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체를 개시한다. 상기 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체는 목자재; 상기 목자재의 표면에 형성된 적어도 하나 이상의 거친홈(101); 상기 거친홈(101) 내에 삽입된 FRP 바(120); 및 상기 거친홈(101)과 상기 FRP(120) 바 사이 공간에 매워진 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수／보강 구조체{Repair/reinforcement structure for wood structure using FRP bar and wood}

본 발명은 보수보강 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체의 제조방법 및 이를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체에 관한 것이다.

목조 건출물의 주요 구성 재료인 목재의 강도는 목재가 성장한 자연환경 및 수종과 가공 공법에 따라 큰 차이를 보이며 또한 목재가 사용되어 건설된 건축물의 노출된 환경 및 경과 년수에 따라 사용된 목재의 특성도 변화하게 된다.

단독주택 수요자들을 대상으로 주택구조에 대한 선호도 조사를 해보면 목조주택에 대한 선호도가 70% ~ 80% 수준으로 철근콘크리트 주택에 비해 압도적인 우위를 보였다. 2005년부터 우리나라에서도 지붕높이 18m 이하, 처마높이 15m 이하, 건축연면적 3000m2 이하의 건축물은 순수목조로 건축할 수 있도록 관련규정이 개정된바 있다.

즉, 3층 이하 목조 건축물은 합법적으로 건축이 가능하게 되었다. 목조 공동주택의 세대 간 벽에 대한 내화구조 인증을 받아 공동주택까지도 건축할 수 있는 길을 열었다. 실제로 교외 전원주택 시장의 건축 추세를 보면 목조주택이 전체 공급주택의 75% 이상을 차지한다. 그 원인은 목조주택의 친환경적인 소재 때문이다. 무엇보다 목재는 자연에서 채집한 그대로 건축재로 사용되고 있으며, 기술적인 진보를 거쳐 구조재로서 성능이 강화된 공학목재가 많이 사용되고 있으며 공학목재의 경우도 물성의 90% 이상은 순수 목재로 구성돼 있고, 새집 증후군과 같은 유해물질이 방출하지 않는 장점을 갖고 있다. 이런 가운데 친환경 소재인 목재에 대한 관심, 열병합 발전 증설, 한옥 건축 확대 등으로 국내 목재 수요는 지속적으로 늘어날 것으로 전망된다. 하지만 해외 원목 가격 상승, 일본 지진 피해 복구 여파 등으로 목재 수입량 증가세는 둔화될 것으로 조사됐다.

산림청은 2014년 발표한 목재산업진흥 5개년 계획에 따라 2016년까지 목재자급률 20%를 달성하도록 한다라고 발표한바 있다.

하지만, 유엔환경개발회의(UNCED)에 따른 산림개발규제로 원목 수급문제를 대처하기에는 어려움이 있다. 기존의 노후된 목조 건축물의 친환경적 보수보강공법 개발연구가 시급하며, 목재의 소비와 건축물의 외형 변형이 없는 획기적인 기술개발이 필요하다고 사료된다.

이에 본 발명에서는 목조 건축물 공법에 용이하게 적용이 가능한 목조 건축물에 FRP 바를 표면에 매입하는 보수보강공법을 제시하고자 한다.

대한민국 특허공개번호 제10-2009-0064830호 (발명의 명칭: 손상된 고건축 내력부재의 보강 및 보수 공법)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 목조 건축물의 원형을 유지시키는 동시에, 목자재의 강도를 증가시킬 수 있고, 또한, 손상된 목조 건축물에 보수/보강시에 적용이 용이한 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체의 제조방법 및 이를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 손상된 부분만을 용이하게 교체함으로써, 목조 건축물 보수/보강시에 건축물의 원형을 유지시킬 수 있는 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체의 제조방법 및 이를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체는 목자재; 상기 목자재의 표면에 형성된 적어도 하나 이상의 거친홈(101); 상기 거친홈(101) 내에 삽입된 FRP 바(120); 및 상기 거친홈(101)과 상기 FRP 바 사이 공간에 매워진 에폭시 수지(E)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 FRP 바(120)는 상기 에폭시 수지(E)와 접촉력을 향상시키기 위하여, 표면이 불규칙적으로 배열된 홈(121)이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 FRP 바(120)는 카본파이버 및 글래스파이버 중 적어도 하나 이상을 혼합시켜 제조된 바인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 목재 내에 매립된 FRP 바를 통해 건축물의 원형을 유지시킬 수 있으며, 목재의 강도를 증가시킬 수 있다는 이점을 갖는다.

또한, 손상된 목조 건축물에 보수/보강시에 적용이 용이할 수 있으며, 신축 건축물의 목재에 적용하여 목재의 단면을 감소시킬 수 있다는 이점을 제공한다는 이점을 갖는다.

또한, 손상된 부분만을 용이하게 교체함으로써, 목조 건축물 보수/보강시에 건축물의 원형을 유지시킬 수 있다는 이점을 제공한다.

이러한 이점들을 산림자원 보호에 따른 환경보호와 경제적 부가가치를 창출할 수 있다는 이점을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 수직단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 수직단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 수직단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 수직단면도이다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 목조 건축물용 보수/보강 구조체(100, 500)는 목자재(W), 거친홈(101), FRP 바(200) 및 에폭시 수지(E)를 포함한다.

상기 목자재는 압축, 인장(휨), 전단이 우수한 목자재로서, 장기허용응력도(MPa)는 파괴강도의 1/7 ~ 1/8 정도를 갖는 목자재로서, 예컨대, 삼나무, 전나무, 가문비나무, 미삼나무, 낙엽송, 미회나무, 적송, 흑송, 낙엽송, 솔송나무, 회나무, 미송, 밤나무, 느티나무, 떡갈나무, 라왕아피톤 등 일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 거친홈(101)은 목자재의 일 면에 적어도 하나 이상이 형성되며, 상기 거친홈(101)의 개수는 목자재의 크기에 따라 가변될 수 있다. 상기 거친홈(101)은 표면 날이 불규칙적인 그라인더를 이용하여 표면이 불규치적으로 형성될 수 있다.

상기 FRP 바(200)는 상기 거친홈(101) 내에 상기 에폭시 수지와 함께 구비되며, 이때, 상기 FRP 바(200)는 단면이 원형 또는 사각형일 수 있다. 또한, 표면에 상기 에폭시 수지(E)와 접촉력을 향상시키기 위하여, 불규칙적으로 배열된 홈(121)을 구비할 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 목조 건축물용 보수/보강 구조체와 일반 목자제와의 강성도 평가 실험을 실시한 실험 예를 설명하도록 한다.

표 1은 목조 건축물용 보수/보강 구조체와 일반 목자제와의 탄성계수와 파괴계수의 관계를 나타낸 실험 결과를 나타낸 표이다.

[표 1]

표 1를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 목조 건축물용 보수/보강 구조체(A)와 일반 목자제(B)의 파괴계수 및 탄성계수를 살펴보면, 본 발명의 목조 건축물용 보수/보강 구조체(A)가 일반 목자재(B) 보다 약 3배 이상 높은 강성을 나타낸 것으로 나타났다.

여기서, 일반 목자재(B)는 214cm 경간을 갖는 목재이며, 목조 건축물용 보수/보강 구조체(A)는 일반 목자재(B)의 표면에 FRP 바를 삽입한 후, 에폭시 수지로 마감처리한 구조체이다.

따라서, 본 발명에 따르면 목재 내에 매립된 FRP 바를 통해 건축물의 원형을 유지시킬 수 있으며, 목재의 강도를 증가시킬 수 있다는 이점, 또한, 손상된 목조 건축물에 보수/보강시에 적용이 용이할 수 있으며, 신축 건축물의 목재에 적용하여 목재의 단면을 감소시킬 수 있다는 이점을 제공한다는 이점 및 손상된 부분만을 용이하게 교체함으로써, 목조 건축물 보수/보강시에 건축물의 원형을 유지시킬 수 있다는 이점을 제공할 수 있다. 이러한 이점들을 산림자원 보호에 따른 환경보호와 경제적 부가가치를 창출할 수 있다는 이점을 제공할 수 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100, 500: 목조 건축물용 보수/보강 구조체
101: 거친홈 200: FRP 바
W: 목자재

Claims (3)

1. 목자재(W);
   상기 목자재(W)의 표면에 형성된 적어도 하나 이상의 거친홈(101);
   상기 거친홈(101) 내에 삽입된 FRP 바(200); 및
   상기 거친홈(101)과 상기 FRP 바(200) 사이 공간에 매워진 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 FRP 바(120)는,
   상기 에폭시 수지와 접촉력을 향상시키기 위하여, 표면이 불규칙적으로 배열된 홈(121)이 구비된 것을 특징으로 하는 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 FRP 바(120)는,
   카본파이버 및 글래스파이버 중 적어도 하나 이상을 혼합시켜 제조된 바인 것을 특징으로 하는 FRP 바와 목자재를 이용한 목조 건축물용 보수/보강 구조체.

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