KR20200004056A - 콘크리트 기둥 내진 보강장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20200004056A KR1020180077033A KR20180077033A KR20200004056A KR 20200004056 A KR20200004056 A KR 20200004056A KR 1020180077033 A KR1020180077033 A KR 1020180077033A KR 20180077033 A KR20180077033 A KR 20180077033A KR 20200004056 A KR20200004056 A KR 20200004056A
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    • E04H9/027Preventive constructional measures against earthquake damage in existing buildings

Abstract

콘크리트 기둥 내진 보강장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부에서 한쌍의 지지체의 각 모서리선이 서로 접하게 배치되어 연결되도록하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ; 상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함한다.
또한, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부에서 한쌍의 지지체의 각 모서리선이 서로 접하지 않도록 배치되며, 상기 모서리부와 지지체 사이에서 한쌍의 지지체의 각 일단과 접하는 한쌍의 연결면을 가지는 연결체를 포함하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ; 상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함한다.
또한, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부에서 한쌍의 지지체의 각 모서리선이 서로 접하지 않도록 배치되며, 상기 모서리부와 지지체 사이에서 한쌍의 지지체의 각 일단과 접하는 한쌍의 연결면을 가지는 연결체를 포함하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ; 상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함한다.

Description

콘크리트 기둥 내진 보강장치 및 그 방법 {Device for reinforcing the Earthquake of a concrete columns and Methods}
본 발명은 콘크리트 기둥의 내진 보강장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 지상 또는 지하에 설치되어 토목 및 건축구조물을 지탱하는 콘크리트 기둥의 수직방향의 압축하중에 대해 직교하는 구속력을 전달하여 지진과 같은 외력에 의하여 콘크리트 기둥이 휨변형되거나 전단변형되어 갑자기 파괴되는 것을 방지하고, 노후되거나 내진성능이 확보되지 않은 콘크리트 기둥에 대한 구조적 내진안전성을 간단한 보강시공에 의해서 확보할 수 있는 콘크리트 기둥 내진보강장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근에 도시화의 급속한 진전에 따른 주택 수요의 급증, 노후화된 재고건물의 질적 수준 및 활용도 개선에 대한 요구수준의 향상, 환경 친화적 건물에 대한 필요성 및 무분별한 건물 신축에 따른 국토 난개발의 방지 등과 같은 견지에서 리모델링이 권장되고 있다
이에 따라, 기존 철근 콘크리트 건물의 철거 및 신축에 대한 대안으로서 리모델링(remodeling)에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다.
이와 더불어, 기존의 오래된 토목 및 건축구조물과 최근 신축되는 건축물은 건축법에 따른 설계 반영이 건축시점에 따라서 서로 상이하게 되는데, 신축건물과 다르게 구 건축물의 경우 내진설계가 전혀 반영되지 못하여 작은 진도에도 건축물이 파괴되어 많은 인명피해가 발생할 위험성이 있었다.
또한, 환경에 대한 관심이 높아지고 경제적 측면에서의 효율성이라는 관점에서 정부 차원에서 환경 폐기물을 줄이고 기존의 아파트의 골조를 가능한 재활 정책 기조를 가짐에 따라 신축이나 재건축 이외에 리모델링을 택하는 아파트가 증가할 것으로 예상되고 있다.
특히, 이미 건물의 리모델링은 관계기관의 허가를 다시 받을 필요가 없고 간단한 절차만으로 리모델링 건축이 가능함으로 신축건물에 비하여 선택의 폭이 자유로우며 현대식 건물로 시공할 수 있다는 장점이 있으나 오래된 구건물은 기둥과 보와 같은 콘크리트 기둥이 취약한 것이 문제점이었다.
이러한 노후된 구건물을 리모델링하는 공법으로서는 기존 기둥 주변에 철근을 배근하고 거푸집을 설치하여 현장 타설 콘크리트로 보강하는 공법이 있으나 공기가 많이 요구되고 인건비 증가하며, 공사 품질을 향상시키지 못하여 공사비가 과다하게 소요되었다.
(특허문헌 1) KR10-2015-0030061 A
특허문헌 1은 콘크리트 구조물이 구조물의 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부가 서로 만나는 모서리부마다 강재 받침부를 배치하고, 콘크리트 기둥의 복수개의 평면부 중 어느 하나에 강재 고정부를 배치하며, 강재 받침부에 길이중간이 절곡된 적어도 하나의 절곡부위가 올려져 배치되고, 강재 고정부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 강재를 포함하여 강재 고정부에 연결되어 노출되는 강재의 단부에 체결되어 결합되는 너트부재에 의해서 강재에 인가되는 외력을 통하여 콘크리트 기둥에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 가하여 보강하는 것이다.
그러나, 지진과 같은 수평외력이 작용하는 경우, 모서리부의 수평방향으로만 보강하는 구조로 되어 있어 휨전단에 대한 내진성능을 더 증대시키기 위해서는 내진보강자재를 촘촘하게 배치해야 함으로, 이로 인해 경제성과 시공성을 확보하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이를 경우, 사전준비에 따른 콘크리트 기둥을 보강하기 위한 시공작업이 길어지고, 작업생산성을 저하시키는 한편, 규격화되지 않고 주문제작에 의한 구성부품에 의해서 제조원가를 상승시키는 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 콘크리트 기둥의 평면부와 이에 인접하는 평면부사이에 형성되는 모서리부의 접하는 면적을 수직방향으로 증대시킴으로서 휨강도와 전단강도를 동시에 향상시킬 수 있고, 구속면적을 증대시킴으로서, 에너지 흡수효율면적을 증가시켜 내진성능이 우수한 특징을 가지며, 콘크리트 기둥에 대한 보강작업을 안정적으로 함과 동시에 일률적으로 빠르게 수행할 수 있고, 콘크리트 기둥의 평면부와의 접촉면적을 증대시켜 보강효율을 높일 수 있고 콘크리트 기둥의 모서리부에 외력이 집중되는 것을 방지할 수 있는 콘크리트 기둥 내진 보강장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명의 바람직한 제1실시예는, 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하도록 콘크리트 기둥을 보강하는 장치에 있어서, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부에서 한쌍의 지지체의 각 모서리선이 서로 접하게 배치되어 연결되도록하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ; 상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함하여 상기 강재는 상기 모서리지지부의 관통공에 일단이 걸림연결되고, 상기 강재의 타단은 다른 모서리지지부의 다른 관통공을 통해 노출되어 너트부재와 체결됨으로써 상기 강재에 인가되는 외력을 통하여 상기 콘크리트 기둥에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 인가하여 보강하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 제2실시예는 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하도록 콘크리트 기둥을 보강하는 장치에 있어서, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부와 지지체 사이에서 한쌍의 지지체의 각 일단과 접하는 한쌍의 연결면을 가지는 연결체를 포함하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ; 상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함하여 상기 강재는 상기 모서리지지부의 관통공에 일단이 걸림연결되고, 상기 강재의 타단은 다른 모서리지지부의 다른 관통공을 통해 노출되어 너트부재와 체결됨으로써 상기 강재에 인가되는 외력을 통하여 상기 콘크리트 기둥에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 인가하여 보강하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 제3실시예는, 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하도록 콘크리트 기둥을 보강하는 장치에 있어서, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부에서 한쌍의 지지체의 각 모서리선이 서로 접하지 않도록 배치되며, 상기 모서리부와 지지체 사이에서 한쌍의 지지체의 각 일단과 접하는 한쌍의 연결면을 가지는 연결체를 포함하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ; 상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함하여 상기 강재는 상기 모서리지지부의 관통공에 일단이 걸림연결되고, 상기 강재의 타단은 다른 모서리지지부의 다른 관통공을 통해 노출되어 너트부재와 체결됨으로써 상기 강재에 인가되는 외력을 통하여 상기 콘크리트 기둥에 직교하는 단면 중심방향으로 작용하는 구속력을 인가하여 보강하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치 및 그 방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 지지체는 상기 강재가 통과하는 관통공을 양단부에 각각 관통형성한 사각중공체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공을 양단 수직면에 각각 관통형성한 'ㄷ' 단면상의 절곡판체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공을 몸체에 관통형성한 중실형 육면체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공을 양단 수직면에 각각 관통형성한 'ㄷ'단면상의 절곡판체에 지지체보강체가 더 포함되어 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 모서리부와 지지체사이에서 일면이 지지체에 면접하고 있는 상기 연결체는 'ㄴ'단면상의 형강부재로 이루어지거나 중실형 사각단면 부재로 이루어지거나 사각중공체 단면 부재로 이루어지거나 삼각형상의 단면 부재로 이루어지질 수 있다.
바람직하게, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 접하지 않는 지지체의 면중에서 관통공이 위치하는 지지체의 면에 바로 접하는 보강체를 포함하여 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 접하지 않는 지지체의 면에 관통형성되는 관통공은 원형 또는 장공 또는 타원형공 또는 사각형공으로 구비될 수 있다.
본 발명의 콘크리트 기둥에 대한 바람직한 시공방법은, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부에 모서리지지부를 설치하는 단계와; 지지체의 관통공에 강재를 설치하는 단계와 ; 체결부재를 1차 체결하는 단계와 ; 목표 체결토크값을 만족하도록 체결하는 단계를 ; 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 시공방법에서 설명한 바와 같이, 상기 콘크리트 기둥에 상기 지지체를 면접 설치해야하는 보강구간에 대해서 콘크리트 기둥의 정착면 표면을 평탄한 면으로 면처리하거나 청소하는 단계를 ; 상기 모서리지지부 설치단계 이전에 더 포함하여 시공 할 수 있다.
또한, 상기 시공방법에서 설명한 바와 같이, 상기 콘크리트 기둥의 평면부와 면접하는 모서리지지부의 안쪽면에 단면보강재를 미리 도포하는 단계를 ; 상기 콘크리트 기둥의 모서리부에 모서리지지부를 설치하는 단계 이전에 더 포함하여 시공할 수 있다.
또한, 상기 시공방법에서 설명한 바와 같이, 상기 지지체 내부에 충진재를 충진하는 단계를 ; 목표 체결토크값을 만족하도록 체결하는 단계 이전 또는 이후에 실시할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
콘크리트 기둥의 평면부와 이에 인접하는 평면부사이에 형성되는 모서리부의 접하는 면적을 수직방향으로 증대시킴으로서 휨강도와 전단강도를 동시에 향상되는 효과가 있다. 또한 콘크리트 기둥의 외곽면에서 기둥 모서리부의 구속면적을 증대시킴으로서, 에너지 흡수효율면적을 증가시켜 내진성능이 우수한 특징을 가지는 효과가 있다. 또한, 콘크리트 기둥에 대한 보강작업을 일률적으로 빠르게 수행할 수 있고, 콘크리트 기둥의 평면부와의 접촉면적을 증대시켜 보강효율을 높일 수 있고 콘크리트 기둥의 모서리부에 외력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
콘크리트 기둥의 평면부와 면접하는 지지체에 의해서 평면부와 접촉하는 면적을 증대시킬 수 있기 때문에 지진과 같은 외력에 의한 콘크리트 기둥의 압축시 변형을 방지하도록 보강효율을 높일 수 있다.
콘크리트 기둥의 내진보강시 각 모서리부에 외력이 직접적으로 전달되는 것을 방지할 수 있기 때문에 응력에 취약한 모서리부가 부분적으로 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치를 도시한 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치를 도시한 부분 사시도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치에 적용되는 지지체의 실시형태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치에 적용되는 복합재료로 구성된 지지체의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치에 적용되는 지지체의 실시예를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치에 적용되는 보강체를 사용하는 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치를 도시한 전체 사시도이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 제2실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치에 적용되는 연결체의 실시형태를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치에 적용되는 제1연결면이 지지체에 일부 단면만 접하는 형태로 구비된 제1연결체의 실시형태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치에 적용되는 제1연결면이 지지체에 일부 단면만 접하는 형태로 구비된 제1연결체와 보강체가 사용되는 실시형태를 도시한 단면도이다.
도 11는 본 발명의 제1 내지 제2실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치의 시공순서를 나타내고 있다.
도 12는 본 발명의 제1 내지 제2실시예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치의 시공순서중에서 추가로 지지체 내부 충진하는 시공과정을 포함하는 것을 나타내고 있다.
도 13은 본 발명의 모서리지지부(100)에 단면보강재(114)가 도포되어 있는 것을 나타내고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
<제1실시예>
본 발명의 제1실시 예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치(1)는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하기 위해서 콘크리트 기둥을 보강하도록 모서리지지부(100)와 강재(200)를 포함할 수 있다.
상기 모서리지지부(100)는 상기 콘크리트 기둥(P)에 형성되는 복수개의 모서리부(C)마다 각각 일대일로 구비되는 한쌍의 지지체(110)와 모서리부(C)에서 한쌍의 지지체(110)의 각 모서리선이 서로 접하게 배치되어 연결되도록 할 수 있다. 이때 연결방법으로는 도 2에 도시한 바와 같이, 지지체의 각 모서리선이 서로 접하게 용접(W) 연결되는 것을 포함할 수 있다. 상기 모서리선은 내측방향선과 외측방향선중 1개 이상의 모서리선을 의미할 수 있다.
상기 지지체(110)는 상기 콘크리트 기둥(P)의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 면접하도록 각각 배치되는 박스형태의 금속구조물을 포함할 수 있다.
이러한 지지체(110)는 양단에 상기 평면부와 나란하게 배치되는 강재(200)가 간섭없이 통과할 수 있도록 상기 강재의 외경과 동일하거나 상대적으로 큰 내경크기를 갖는 일정크기의 관통공(112)을 관통형성할 수 있다.
상기 관통공(112)의 평면부의 양단에 형성되는 모서리부와 대응하는 지지체의 양단에 각각 관통형성되어 상기 강재가 통과하여 배치될 수 있다.
상기 강재(200)는 상기 콘크리트구조물의 모서리부마다 일대일 구비되는 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부(100)와 이에 인접하는 다른 모서리지지부(100)에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 나사형 또는 볼트형 체결구조로 이루어질 수 있다.
이러한 강재(200)는 일단이 체결부재(210) 또는 나사머리(230)로 이루어지고 타단이 체결부재(210)로 체결되어 결합되도록 수나사부(220)를 형성한 일정길이의 스터드형 부재로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 양단에 체결부재가 각각 체결되어 결합되도록 수나사부(220)가 양단에 각각 형성된 일정길이의 볼트부재로 이루어질 수 있다.
이러한 강재(200)는 상기 모서리지지부(100)에 구비되는 지지체(110)를 관통하고, 인접하는 다른 모서리지지부에 구비되는 지지체를 관통하여 평면부와 나란하게 배치됨과 동시에 상기 강재(200)의 양단은 좌우한쌍의 모서리지지부(100)사이에서 평면부와 면접하지 않는 지지체의 측면으로 노출되어 수나사부의 체결부재(210) 또는 나사머리(230)에 의해서 구속되어 고정되는 것이다. 이때, 체결토크력에 의해 가해진 구속력은 강재(200)와 모서리지지부(110)를 통해 기둥부의 구속효과를 가지게 한다. 이때 일반적으로 사용되는 체결토크값(N·m)은 사용강재의 크기와 지지체의 크기 및 강재(20)의 설치간격에 따라 필요체결토크값이 결정되는 것이다.
이에 따라, 상기 콘크리트 기둥(P)의 각 평면부마다 좌우한쌍으로 배치되는 모서리지지부(100)사이에 강재(200)의 양단이 구속되어 연결고정되는 것이다.
이러한 상태에서, 작업자가 복수개의 평면부마다 이에 나란하도록 배치된 강재의 일단에 조립되거나 양단에 조립된 체결부재(210)를 체결방향인 잠김방향으로 회전시키면, 상기 모서리부를 형성하는 평면부에 일면이 접하도록 배치된 지지체와 평면부간의 밀착력을 증대시키는 외력이 콘크리트 기둥의 평면부와 직교하는 단면 중심방향으로 전달하여 인가할 수 있기 때문에 콘크리트 기둥의 내진성능을 높일 수 있도록 외력 보강을 수행할 수 있는 것이다.
도 1에서 미설명부호 10은 콘크리트 기둥에 매입되는 배근용 철근이다.
도 2에 도시한 용접(W) 위치는 일실시예를 설명하고 있다.
<제2실시예>
본 발명의 제2실시 예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치(2)는 도 7과 도 8a 및 도8b에 도시한 바와 같이, 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하기 위해서 콘크리트 기둥을 보강하도록 모서리지지부(100)와 강재(200)를 포함할 수 있다.
상기 모서리지지부(100)는 상기 콘크리트 기둥(P)에 형성되는 복수개의 모서리부(C)마다 각각 일대일로 구비되는 한쌍의 지지체(110)와 연결체(120)를 포함할 수 있다.
상기 지지체(110)는 모서리부(C)에서 한쌍의 지지체(110)의 각 모서리선이 서로 접하게 배치되어 연결되도록 할 수 있다.
상기 지지체(110)는 상기 콘크리트 기둥(P)의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 면접하도록 각각 배치되는 박스형태의 금속구조물을 포함할 수 있다.
이러한 지지체(110)는 양단에 상기 평면부와 나란하게 배치되는 강재(200)가 간섭없이 통과할 수 있도록 상기 강재의 외경과 동일하거나 상대적으로 큰 내경크기를 갖는 일정크기의 관통공(112)을 관통형성할 수 있다.
상기 관통공(112)의 평면부의 양단에 형성되는 모서리부와 대응하는 지지체의 양단에 각각 관통형성되어 상기 강재가 통과하여 배치될 수 있다.
상기 연결체(120)는 상기 모서리부(C)에 배치되는 한쌍의 지지체(110)의 각 일단과 접하도록 한쌍의 연결면(124,124a,124b,124c,124d)을 갖추어 배치되는 것이다. 이러한 연결체(120)는 도7과 같이 모따기부를 가지는 콘크리트기둥의 모서리부(C)와 지지체(110)사이에 배치되는 것으로 사용 될 수 있다.
상기 강재(200)는 상기 콘크리트구조물의 모서리부마다 일대일 구비되는 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부(100)와 이에 인접하는 다른 모서리지지부(100)에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 나사형 또는 볼트형 체결구조로 이루어질 수 있다.
이러한 강재(200)는 일단이 체결부재(210) 또는 나사머리(230)로 이루어지고 타단이 체결부재(210)로 체결되어 결합되도록 수나사부(220)를 형성한 일정길이의 스터드형 부재로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 양단에 체결부재가 각각 체결되어 결합되도록 수나사부(220)가 양단에 각각 형성된 일정길이의 볼트부재로 이루어질 수 있다.
이처럼 한쌍의 지지체(110)와 연결체(120)로 일체구성된 모서리지지부(100)는 모든 모서리부(C)를 면접하도록 배치하여 사용 될 수 있다.
이러한 강재(200)는 모서리지지부(100)에 구비되는 지지체(110)를 관통하고, 인접하는 다른 모서리지지부에 구비되는 지지체를 관통하여 평면부와 나란하게 배치됨과 동시에 상기 강재(200)의 양단은 좌우한쌍의 모서리지지부(100)사이에서 평면부와 면접하지 않는 지지체의 측면으로 노출되어 수나사부의 체결부재(210) 또는 나사머리(230)에 의해서 구속되어 고정되는 것이다. 이때, 체결토크력에 의해 가해진 구속력은 강재(200)와 모서리지지부(110)를 통해 기둥부의 구속효과를 가지게 한다. 이때 일반적으로 사용되는 체결토크값(N·m)은 사용강재의 크기와 지지체의 크기 및 강재(20)의 설치간격에 따라 필요체결토크값이 결정되는 것이다.
이에 따라, 상기 콘크리트 기둥(P)의 각 평면부마다 좌우한쌍으로 배치되는 모서리지지부(100)사이에 강재(200)의 양단이 구속되어 연결고정되는 것이다.
이러한 상태에서, 작업자가 복수개의 평면부마다 이에 나란하도록 배치된 강재의 일단에 조립되거나 양단에 조립된 체결부재(210)를 체결방향인 잠김방향으로 회전시키면, 상기 모서리부를 형성하는 평면부에 일면이 접하도록 배치된 지지체와 평면부간의 밀착력을 증대시키는 외력이 콘크리트 기둥의 평면부와 직교하는 단면 중심방향으로 전달하여 인가할 수 있기 때문에 콘크리트 기둥의 내진성능을 높일 수 있도록 외력 보강을 수행할 수 있는 것이다.
도 8a 또는 도 8b에 도시한 용접(W) 위치는 일실시예를 나타내고 있으며, 도시하고 있은 것과는 달리, 연결체(120)를 지지체(110)에 용접(W)하여 사용할 수 있다. 도 7에 용접 위치를 나타내지 않은 이유이기도 하다. 사용자가 선택해서 자유롭게 사용할 수 있는 것이다.
또한, 도면에는 도시하고 있지 않지만, 적어도 연결체(120)와 지지체(110)가 면접하는 연결면(124)에 각각 홀(연결공, 관통공)을 뚫어 연결체(120)와 지지체(110)를 결합하여 사용할 수 있는 것이다.
<제3실시예>
본 발명의 제3실시 예에 따른 콘크리트 기둥 내진 보강장치는 도 9와 도10에 도시한 바와 같이, 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하기 위해서 콘크리트 기둥을 보강하도록 모서리지지부(100)와 강재(200)를 포함하고, 동일부재에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 이하 생략한다.
상기 모서리지지부(100)는 상기 콘크리트 기둥(P)에 형성되는 복수개의 모서리부(C)마다 각각 일대일로 구비되는 한쌍의 지지체(110)와 연결체(120)를 포함할 수 있다.
상기 지지체(110)는 모서리부(C)에서 한쌍의 지지체(110)의 각 모서리선이 서로 접하지 않도록 단차지게 배치되어 상기 모서리부(C)와 지지체(110)사이에서 한쌍의 지지체의 각 일단과 접하는 한쌍의 연결면(124)을 가지는 연결체(10)를 포함할 수 있다.
모따기부가 비교적 큰 콘크리트 기둥에 대해서, 체결토크 인가점이 다른 면의 모서리 평면부와 거리가 멀어지게 되면, 토크체결로 인한 모멘트가 많이 발생할 수 있다. 이를 해소하기 위해 지지체(110)와 연결면(124)을 일부 접하게 하고 한쌍의 지지체(110)의 각 모서리선이 서로 접하지 않도록 단차지게 배치함으로써 이를 극복할 수 있다.
상기 지지체(110)는 상기 콘크리트 기둥(P)의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 면접하도록 각각 배치되는 박스형태의 금속구조물을 포함할 수 있다.
이러한 지지체(110)는 양단에 상기 평면부와 나란하게 배치되는 강재(200)가 간섭없이 통과할 수 있도록 상기 강재의 외경과 동일하거나 상대적으로 큰 내경크기를 갖는 일정크기의 관통공(112)을 관통형성할 수 있다.
상기 관통공(112)의 평면부의 양단에 형성되는 모서리부와 대응하는 지지체의 양단에 각각 관통형성되어 상기 강재가 통과하여 배치될 수 있다.
상기 연결체(120)는 상기 모서리부(C)에 배치되는 한쌍의 지지체(110)의 각 일단과 일부면이 접하도록 한쌍의 연결면(124)을 갖추어 배치되는 것이다. 이러한 연결체(120)는 모따기부를 가지는 콘크리트기둥의 모서리부(C)와 지지체(110)사이에 배치되는 것으로 사용 될 수 있다.
상기 연결체(120)는 한쌍의 지지체(110)를 연결결합하는 부재로 구성될 수 있으며, 일체결합된 형태로 사용 될 수도 있다.
상기 강재(200)는 상기 콘크리트구조물의 모서리부마다 일대일 구비되는 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부(100)와 이에 인접하는 다른 모서리지지부(100)에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 나사형 또는 볼트형 체결구조로 이루어질 수 있다.
이러한 강재(200)는 일단이 체결부재(210) 또는 나사머리(230)로 이루어지고 타단이 체결부재(210)로 체결되어 결합되도록 수나사부(220)를 형성한 일정길이의 스터드형 부재로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 양단에 체결부재가 각각 체결되어 결합되도록 수나사부(220)가 양단에 각각 형성된 일정길이의 볼트부재로 이루어질 수 있다.
이처럼 한쌍의 지지체(110)와 연결체(120)로 일체구성된 모서리지지부(100)는 모든 모서리부(C)를 면접하도록 배치하여 사용 될 수 있다.
이러한 강재(200)는 모서리지지부(100)에 구비되는 지지체(110)를 관통하고, 인접하는 다른 모서리지지부에 구비되는 지지체를 관통하여 평면부와 나란하게 배치됨과 동시에 상기 강재(200)의 양단은 좌우한쌍의 모서리지지부(100)사이에서 평면부와 면접하지 않는 지지체의 측면으로 노출되어 수나사부의 체결부재(210) 또는 나사머리에 의해서 구속되어 고정되는 것이다. 이때, 체결토크력에 의해 가해진 구속력은 강재(200)와 모서리지지부(110)를 통해 기둥부의 구속효과를 가지게 한다. 이때 일반적으로 사용되는 체결토크값(N·m)은 사용강재의 크기와 지지체의 크기 및 강재(20)의 설치간격에 따라 필요체결토크값이 결정되는 것이다.
이에 따라, 상기 콘크리트 기둥(P)의 각 평면부마다 좌우한쌍으로 배치되는 모서리지지부(100)사이에 강재(200)의 양단이 구속되어 연결고정되는 것이다.
이러한 상태에서, 작업자가 복수개의 평면부마다 이에 나란하도록 배치된 강재의 일단에 조립되거나 양단에 조립된 체결부재(210)를 체결방향인 잠김방향으로 회전시키면, 상기 모서리부를 형성하는 평면부에 일면이 접하도록 배치된 지지체와 평면부간의 밀착력을 증대시키는 외력이 콘크리트 기둥의 평면부와 직교하는 단면 중심방향으로 전달하여 인가되기 때문에 강재의 축력이 모멘트 및 회전력 이론에 의해 작용하여 모서리지지부(100)를 가압하는 효과가 매우 커서 콘크리트 기둥의 내진성능을 높일 수 있도록 외력 보강을 수행할 수 있는 것이다.
한편, 제2 또는 3실시예에 따른 콘크리트 내진보강장치(2)의 모서리지지부(100)에 적용되는 연결체(120)는 도 8a, 도 8b에 도시한 바와 같이, 상기 모서리부와 지지체사이에서 일면이 지지체(110)에 면접하고 있는 연결면(124,124a,124b, 124c,124d)을 가지는 상기 연결체(120)는 'ㄴ'단면상의 형강부재로 이루어지거나 중실형 사각단면 부재로 이루어지거나 사각중공체 단면 부재로 이루어지거나 삼각형상의 단면 부재로 이루어질 수 있다.
한편, 제1 내지 3실시예에 따른 콘크리트 내진보강장치(1,2)의 모서리지지부(100)에 적용되는 지지체(110)는 도 1과 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 강재(200)가 간섭없이 통과하는 일정크기의 관통공을 양단부인 수직면에 각각 관통형성한 사각중공체로 이루어지는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 강재(200)가 통과하는 관통공(112)을 양단부에 각각 관통형성한 사각중공체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공(112)을 양단 수직면에 각각 관통형성한 'ㄷ' 단면상의 절곡판체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공(112)을 몸체에 관통형성한 중실형 육면체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공을 양단 수직면에 각각 관통형성한 'ㄷ'단면상의 절곡판체에 지지체보강체(111)가 더 포함되어 이루어질 수 있다.
한편, 도 6 및 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부(C)를 형성하는 평면부와 접하지 않는 지지체(110)의 면중에서 관통공(112)이 위치하는 지지체(110)의 면에 바로 접하는 보강체(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때 보강체(130)는 연결공(122)을 갖추고 있어, 강재(200)가 관통공(112)과 보강체의 연결공(122)을 관통하여 지지체(110)를 보강하도록 이루어 질 수 있다.
이처럼, 모서리지지부(100)는 한쌍의 보강체(130)를 상호 용접(W)하여 일체화시켜 사용할 수 있다. 이를 경우, 모서리지지부(100)는 관통공(112)을 가지는 한쌍의 지지체(110)와 연결공(122)을 가지는 보강체(130)로 이루어 질 수 있다.
한편, 상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 접하지 않는 지지체의 면에 관통형성되는 관통공(112)은 원형 또는 장공 또는 타원형공 또는 사각형공으로 구비될 수 있다. 이때, 연결공(122)도 관통공(112)과 동일하게 구비될 수 있다.
또한, 상기 강재(200)의 양단은 콘크리트구조물에 형성되는 모서리부에 배치되는 모서리지지부와 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 구속되어 고정연결되는바, 이러한 강재는 상기 콘크리트 기둥의 평면부와 나란하면서 인접하는 다른 평면부에 설치되는 다른 강재와 다른 시공높이로 설치되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 콘크리트 기둥의 평면부와 나란하면서 인접하는 다른 평면부에 설치되는 다른 강재와 동일한 시공높이로 설치되거나, 상기 모서리부를 형성하는 콘크리트구조물의 평면부마다 콘크리트 기둥의 높이방향으로 일정간격을 두고 서로 복수개 배치되어 설치될 수 있다.
<시공예>
본 발명의 제1 내지 3실시예에 따른 콘크리트 내진보강장치(1,2)의 모서리지지부(100)를 이용하여 시공하는 콘크리트 기둥에 대한 보강 방법에 있어서,
상기 콘크리트 기둥의 모서리부에 모서리지지부(100)를 설치하는 단계(C3)와 ; 지지체(110)의 관통공(112)에 강재(200)를 설치하는 단계(C4)와 ; 체결부재를 1차 체결하는 단계(C5)와 ; 토크렌치(T)을 이용하여 목표 체결토크값을 확인하는 단계(C6)를 ; 포함하여 시공하는 단계를 기본 단계로 구성할 수 있다. 이때, 여기서 '체결부재'의 의미는 너트 또는 볼트머리를 모두 포함하고 있다.
또한, 상기 콘크리트 기둥의 평면부와 면접하는 모서리지지부(100)의 안쪽면에 단면보강재(114)를 미리 도포하는 단계(C2)를 ; 상기 콘크리트 기둥의 모서리부(C)에 모서리지지부(100)를 설치하는 단계(C3) 이전에 더 실시 할 수 있다. 이때 사용하는 단면보강재(114)는 몰탈제품이나 에폭시나 유동성이 거의 없는 재료를 사용할 수 있으며, 모서리지지부(100)의 지지체(110)가 콘크리트 기둥의 평면부에 밀실하게 정착하여, 체결토크로 인한 구속압이 모든 지지체(110)와 면접하는 모서리부(C)의 평면부에 고루 분포되도록 함으로써, 기존 콘크리트 기둥의 심부구속상태를 극대화하는 역할을 하도록 한다. 이때 반드시 토크렌치(T)를 이용하여 목표 체결토크값을 확인하도록 하며, 향후 유지관리시에도 관리목표치의 토크값을 가지도록 관리해 나가는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지지체(110) 내부에 충진재(113)를 충진하는 단계(C7)를 ; 목표 체결토크값을 만족하도록 체결하는 단계(C6) 이전 또는 이후에 실시 할 수 있다.
시공전에는 반드시, 적어도 보강구간에 대해서, 시공 전에 모서리지지부(100)의 정착면 상태를 확인하고, 정착면 기둥의 표면을 청소 및 면처리 또는 면정리(M)하는 단계(C1)를 실시하는 것이 가장 바람직하다. 만약, 기둥부에 단면보수보강작업 필요할 경우, 사전에 별도의 단면보수보강작업이 진행되었음을 확인한 이후에 본 발명을 시공하는 것이 가장 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100 : 모서리지지부
110 : 지지체
111 : 지지체보강체
112 : 관통공
113 : 충진재
114 : 단면보강재
120 : 연결체
122 : 연결공
124 : 연결면
124a, 124b, 124c, 124d : 연결면
130 : 보강체
200 : 강재
210 : 체결부재
220 : 수나사부
230 : 나사머리
P : 콘크리트 기둥
C : 모서리부
W : 용접
h : 보강구간
M : 면정리
T : 토크렌치

Claims (11)

  1. 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하도록 콘크리트 기둥을 보강하는 장치에 있어서,
    상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부에서 한쌍의 지지체의 각 모서리선이 서로 접하게 배치되어 연결되도록하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ;
    상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치.
  2. 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하도록 콘크리트 기둥을 보강하는 장치에 있어서,
    상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부와 지지체 사이에서 한쌍의 지지체의 각 일단과 접하는 한쌍의 연결면을 가지는 연결체를 포함하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ;
    상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치.
  3. 외력에 의한 휨변형이나 전단변형을 방지하도록 콘크리트 기둥을 보강하는 장치에 있어서,
    상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 이에 인접하는 다른 평면부에 일면이 일면이 면접하도록 각각 배치되는 한쌍의 지지체와, 상기 모서리부에서 한쌍의 지지체의 각 모서리선이 서로 접하지 않도록 배치되며, 상기 모서리부와 지지체 사이에서 한쌍의 지지체의 각 일단과 접하는 한쌍의 연결면을 가지는 연결체를 포함하여 상기 콘크리트 기둥에 형성되는 복수개의 모서리부마다 구비되는 복수개의 모서리지지부 ;
    상기 복수개의 모서리지지부 중 어느 하나의 모서리지지부와 이에 인접하는 다른 모서리지지부에 양단이 각각 연결되어 고정되는 일정길이의 강재 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 지지체는 상기 강재가 통과하는 관통공을 양단부에 각각 관통형성한 사각중공체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공을 양단 수직면에 각각 관통형성한 'ㄷ' 단면상의 절곡판체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공을 몸체에 관통형성한 중실형 육면체로 이루어지거나 상기 강재가 통과하는 관통공을 양단 수직면에 각각 관통형성한 'ㄷ'단면상의 절곡판체에 지지체보강체가 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 모서리부와 지지체사이에서 일면이 지지체에 면접하고 있는 상기 연결체는 'ㄴ'단면상의 형강부재로 이루어지거나 중실형 사각단면 부재로 이루어지거나 사각중공체 단면 부재로 이루어지거나 삼각형상의 단면 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치.
  6. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서,
    상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 접하지 않는 지지체의 면중에서 관통공이 위치하는 지지체의 면에 바로 접하는 보강체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치.
  7. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서,
    상기 콘크리트 기둥의 모서리부를 형성하는 평면부와 접하지 않는 지지체의 면에 관통형성되는 관통공은 원형 또는 장공 또는 타원형공 또는 사각형공으로 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥 내진 보강장치.
  8. 콘크리트 기둥에 대한 보강 방법에 있어서,
    상기 콘크리트 기둥의 모서리부에 모서리지지부를 설치하는 단계와;
    지지체의 관통공에 강재를 설치하는 단계와;
    체결부재를 1차 체결하는 단계와;
    목표 체결토크값을 만족하도록 체결하는 단계를;
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥의 내진 보강방법.
  9. 제12항에 있어서,
    상기 콘크리트 기둥에 상기 지지체를 면접 설치해야하는 보강구간에 대해서 콘크리트 기둥의 정착면 표면을 평탄한 면으로 면처리하거나 청소하는 단계를;
    상기 모서리지지부 설치단계 이전에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥의 내진 보강방법.
  10. 제12항에 있어서,
    상기 콘크리트 기둥의 평면부와 면접하는 모서리지지부의 안쪽면에 단면보강재를 미리 도포하는 단계를;
    상기 콘크리트 기둥의 모서리부에 모서리지지부를 설치하는 단계 이전에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥의 내진 보강방법.
  11. 제12항에 있어서,
    지지체 내부에 충진재를 충진하는 단계를;
    목표 체결토크값을 만족하도록 체결하는 단계 이전 또는 이후에 실시하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 기둥의 내진 보강방법.
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