KR102250857B1

KR102250857B1 - Cft를 이용한 외부 보강 공법 및 이를 위한 외부 보강체

Info

Publication number: KR102250857B1
Application number: KR1020200099862A
Authority: KR
Inventors: 김동규
Original assignee: 성산하이츠건설 주식회사
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2021-05-11

Abstract

본 발명은, (a) 보강하고자 하는 기존 건물(1)에서 이격되게 강봉(190)을 수직 배치하되, 상기 기존 건물(1)의 기초(2)에 상기 강봉(190)의 하단을 결속하는 단계; (b) 제 1 부재(110)에 구비된 커플러(130)가 상기 강봉(190)을 감싸도록 상기 제 1 부재(110)를 배치시키되, 앵커(115)를 이용하여 상기 제 1 부재(110)를 상기 기존 건물(1)의 외벽에 고정시키는 단계; (c) 제 2 부재(120)를 상기 제 1 부재(110)의 외측에 배치시키되, 상기 커플러(130)의 일단이 상기 제 2 부재(120)의 커플러 삽입홈(123)을 통과하도록 하고 결합부재(125)를 이용하여 상기 제 1 부재(110)와 상기 제 2 부재(120)를 결합시키는 단계; 및 (d) 상기 제 1 부재(110)와 상기 제 2 부재(120) 사이에 형성된 공간에 고강도 몰탈(180)을 타설하고 양생하는 단계를 포함하는, 외부 보강 공법과, 이에 따른 외부 보강체를 제공한다.

Description

CFT를 이용한 외부 보강 공법 및 이를 위한 외부 보강체{An external reinforcement method using CFT and external reinforcement therefor}

본 발명은 건축 분야에 관한 것으로, 구체적으로 CFT를 이용하여 기존 건물을 보강하는 공법 및 이에 따른 보강체에 관한 것이다.

완공되어 사용되고 있는 건물에 대해 내진 보강이 필요한 경우가 다수 확인되고 있다. 특히 학교 건물은 내진 설계 기준이 마련되기 이전에 건설되어 오랫동안 사용된 경우가 많으며, 최근 잦아지는 지진 발생 빈도를 고려한다면, 이러한 내진 보강 기술에 대한 수요와 관심이 높아지는 실정이다.

내진 보강을 위해 CFT(concrete filled tube) 공법이 사용되기도 한다. 이는, 원형 또는 각형 강관 내에 고강도 몰탈 등 콘크리트를 충진하여 강관이 콘크리트를 구속하게 함으로써, 강성, 내력 등 다양한 특성을 상승시키는 공법이다. 내진 보강을 위해 CFT를 이용하는 경우, CFT 강관을 기존 건물 외부에 단단히 결속시켜 지진으로 인한 충격을 흡수하고 하중을 기초에 전달하게 한다.

이러한 CFT 공법은 현재에도 널리 사용되고 있으나, 몇 가지 문제점이 확인된 바 있다.

첫째, CFT 강관에서 흡수한 충격 내지 하중이 기초로 전달되어야 하는데, CFT 강관과 기초의 단단한 연결이 용이하지 않다. CFT 강관과 기초가 제대로 연결되지 않고 따로 움직이게 되면 내진 성능이 충분히 발휘되지 못한다.

둘째, CFT 강관을 기존 건물 외벽에 부착시키는 작업의 난이도가 높다. 이는 공사 기간의 증가를 유발한다. 특히, 학교 건물에서의 내진 보강 공사는 방학 중 이루어지는 경우가 많은데, 공사 기간 증가로 인해 학기 중에도 공사가 계속된다면, 공사로 인해 발생하는 소음, 분진이 학교 운영에 장애를 주게 되고, 학생에 대한 안전 문제도 발생할 수 있다.

셋째, CFT 강관 이용시 현장 용접 작업이 많다. 각종 앵커의 부착, 수직 보강체와 수평 보강체 사이의 결합, 보강체와 기존 건물과의 결합 등을 위해 많은 현장 용접이 이루어진다. 이는 화재 위험성을 높인다.

넷째, 학교 건물의 외벽은 조적으로 이루어진 경우가 많은데, CFT 강관을 단단히 결속하기 위해서는 대부분의 조적을 떼어 내야 한다. 이는 공사 기간의 증가는 물론 건설 폐기물량을 높이게 된다.

(특허문헌 1) KR 1791819 B1

(특허문헌 2) KR 1882386 B1

(특허문헌 3) KR 2004419 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이다.

구체적으로, 내진 보강을 위해 CFT를 이용한 외부 보강 공법을 제공하되, CFT 강관과 기존 건물은 물론, CFT 강관과 기초가 단단히 결속되게 함으로써, 우수한 내진 성능을 발휘할 수 있는 외부 보강 공법 및 이에 사용되는 외부 보강체를 제공하고자 한다.

또한, 미리 제작된 부재들을 사용함으로써, 현장 작업량을 낮추고 작업 난이도를 낮추면서도 현장 용접을 최소화하여, 공사 기간을 단축시키고, 화재 등 안전 사고 위험성을 낮출 수 있는 공법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제 해결을 위해 본 발명의 일 실시예는, (a) 보강하고자 하는 기존 건물(1)에서 이격되게 강봉(190)을 수직 배치하되, 상기 기존 건물(1)의 기초(2)에 상기 강봉(190)의 하단을 결속하는 단계; (b) 제 1 부재(110)에 구비된 커플러(130)가 상기 강봉(190)을 감싸도록 상기 제 1 부재(110)를 배치시키되, 앵커(115)를 이용하여 상기 제 1 부재(110)를 상기 기존 건물(1)의 외벽에 고정시키는 단계; (c) 제 2 부재(120)를 상기 제 1 부재(110)의 외측에 배치시키되, 상기 커플러(130)의 일단이 상기 제 2 부재(120)의 커플러 삽입홈(123)을 통과하도록 하고 결합부재(125)를 이용하여 상기 제 1 부재(110)와 상기 제 2 부재(120)를 결합시키는 단계; 및 (d) 상기 제 1 부재(110)와 상기 제 2 부재(120) 사이에 형성된 공간에 고강도 몰탈(180)을 타설하고 양생하는 단계를 포함하는, 외부 보강 공법을 제공한다.

또한, 상기 외부 보강 공법은, (A) 상기 (a) 내지 상기 (d) 단계를 수행하여 2개의 이격된 수직 외부 보강체(100)를 설치하는 단계; 및 (B) 상기 2개의 수직 외부 보강체(100)의 일측을 연결하는 수평 외부 보강체(200)를 설치하는 단계를 포함하며, 상기 (B) 단계는, (e) 2개의 강봉 결속부재(240)를 이용하여 상기 수직 외부 보강체(100) 각각의 강봉(190)의 상부를 상기 수평 외부 보강체(200)의 강봉(290)의 양 말단과 결속하는 단계; (f) 수평 제 1 부재에 구비된 커플러(230)가 상기 강봉(290)을 감싸도록 상기 수평 제 1 부재를 배치시키되, 앵커(215)를 이용하여 상기 수평 제 1 부재를 상기 기존 건물(1)의 외벽에 고정시키는 단계; (c) 수평 제 2 부재를 상기 수평 제 1 부재의 외측에 배치시키되, 상기 커플러(230)의 일단이 상기 수평 제 2 부재의 커플러 삽입홈을 통과하도록 하고 수평 결합부재를 이용하여 상기 수평 제 1 부재와 상기 수평 제 2 부재를 결합시키는 단계; 및 (d) 상기 수평 제 1 부재와 상기 수평 제 2 부재 사이에 형성된 공간에 고강도 몰탈(280)을 타설하고 양생하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수평 외부 보강체(200)는 하나 이상이며, 상기 (B) 단계는 각각의 수평 외부 보강체(200)마다 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 기초(2)에 강봉 삽입홀(3)을 생성하고, 상기 강봉 삽입홀(3) 아래를 터파기하는 단계; (a2) 상기 강봉(190)을 상기 강봉 삽입홀(3)에 통과시키는 단계; (a3) 상기 강봉 삽입홀(3)의 상측 및 하측에서 상기 강봉(190)과 상기 기초(2)를 결속시키는 단계; 및 (a4) 상기 (a1) 단계에서 터파기된 공간에 고강도 몰탈을 타설하고 양생하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (b) 단계는, (b1) 에폭시 압착 방식을 이용하여 상기 제 1 부재(110)를 상기 기존 건물(1)에 결속시키고, 상기 앵커(115)가 상기 제 1 부재(110)의 앵커 체결홀(113)과 상기 기존 건물(1)의 앵커홀(4)을 통과하도록 체결하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 강봉(190)은 다수 개의 강봉으로 이루어질 수 있으며, 상기 (b) 단계는, (b2) 상기 커플러(130)가 상기 다수 개의 강봉이 연결되는 부분에 위치하도록 상기 제 1 부재(110)를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결합부재(125)는 볼트와 너트를 포함하고, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 제 1 부재(110)에 형성된 제 1 결합홀(114)의 내측에 상기 볼트의 볼트 헤드가 위치하도록 배치한 후, 상기 볼트가 상기 제 1 결합홀(114)과 상기 제 2 부재의 제 2 결합홀(124)을 통과하도록 작업하고, 상기 제 2 결합홀(124)의 외측에서 상기 볼트에 상기 너트를 체결하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 과제 해결을 위해 본 발명의 다른 실시예는, 전술한 외부 보강 공법으로 형성된 외부 보강체로서, 2개 이상의 수직 외부 보강체(100); 및 1개 이상의 수평 외부 보강체(200)를 포함하는, 외부 보강체를 제공한다.

또한, 상기 제 1 부재(110)의 수평 단면은 ㄷ자이되 한 쌍의 외측 말단에는 내측으로 굽어진 플랜지부가 각각 형성되고, 상기 제 2 부재(120)는 상기 제 1 부재(110)의 한 쌍의 플랜지부와 결속되도록 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 강봉 결속부재(240)는, 상기 수직 외부 보강체(100)의 상기 강봉(190)이 통과하는 수직 강봉 삽입홀(242); 및 상기 수직 강봉 삽입홀(242)에 직교하며, 상기 수평 외부 보강체(200)의 상기 강봉(290)이 통과하는 수평 강봉 삽입홀(244)을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하여, 우수한 내진 성능이 발휘되는 시공이 가능하다.

아울러, 대부분의 부재는 공장에서 미리 제작되며, 현장에서는 조립만 하면 되기에, 공사 기간이 크게 단축되며, 공사 난이도가 낮아진다.

현장 용접이 거의 필요하지 않다. 구조 해석에 따라 특수한 경우 몇 부분에서만 수행하면 된다. 공사 기간을 단축시키며 화재 위험성을 낮춘다.

기존 건물이 조적조라면, 조적을 떼어 내는 양을 최소화할 수 있다. 이에 따라 건설 폐기물량이 감소하며 공사 기간 역시 감소한다.

기존 건물의 상황과 현장 상황 및 필요한 내진 성능에 따라 다양한 변화가 가능하다. 수직 외부 보강체와 수평 외부 보강체의 개수를 자유롭게 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 외부 보강체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A에서 바라본 단면도이다.
도 3은 수직 외부 보강체의 분해 사시도이며, 설명을 위하여 고강도 몰탈의 도시를 생략하고 수직 외부 보강체의 일부만을 도시한다.
도 4는 도 1의 B-B에서 바라본 단면도이다.
도 5는 수직 외부 보강체의 일부의 입면도이다.
도 6은 수직 외부 보강체의 일부의 단면도이다.
도 7은 수직 외부 보강체의 다른 일부의 단면도로서 도 1의 C-C에서 바라본 단면도이다.
도 8은 강봉 결속부재의 입면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 외부 보강체의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.

본 발명에서 "외측"과 "내측"은 보강하고자 하는 기존 건물(1)을 중심으로 설정된 것으로서, 기존 건물(1)의 외부를 향하는 방향의 일측이 외측이며, 기존 건물(1)의 내부를 향하는 방향의 일측이 내측이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

외부 보강체의 설명

본 발명에 따른 외부 보강체를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 외부 보강체(10)는 보강하고자 하는 기존 건물(1)의 내진 성능 등을 보강하고자 기존 건물(1)의 외측에 설치되는 구조체이다.

외부 보강체(10)는 수직 외부 보강체(100)와 수평 외부 보강체(200)로 구분될 수 있다.

수직 외부 보강체(100)만 단독으로 사용될 수도 있으나, 기존 건물(1)의 구조 해석에 따라 수직 외부 보강체(100)와 수평 외부 보강체(200)가 함께 사용되는 경우가 종종 있을 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 2개의 수직 외부 보강체(100)와 이들을 연결하는 수평 외부 보강체(200)가 사용될 수 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 2개의 수직 외부 보강체(100)와 이들을 연결하는 2개의 수평 외부 보강체(200)가 사용될 수도 있다. 이와 같이, 수직 외부 보강체(100)와 수평 외부 보강체(200)의 개수에는 제한이 없음에 주의한다.

도 3 내지 도 6을 참조하여 수직 외부 보강체(100)를 설명한다.

수직 외부 보강체(100)는 강봉(190)과 이를 둘러싸는 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)로 이루어진다. 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)는 서로 겹쳐서 결합부재(125)에 의해 체결되고, 그 사이 공간에 고강도 몰탈(180)이 타설되고 양생된다.

강봉(190)은 기존 건물(1)의 기초(2)에 체결되며 커플러(130)에 의해 제 1 부재(110)와 결속된다. 기초(2)에 체결되는 부분은 후술한다.

강봉(190)은 나사산이 있는 것일 수 있다. 나사산이 있는 경우, 후술하는 강봉 결속부재(240) 사용시 강봉(190, 290)이 보다 단단히 결속될 수 있다.

제 1 부재(110)는 강봉(190)을 둘러싸며 기존 건물(1)의 외벽에 고정되는 부재이다. 제 1 부재(110)는 에폭시 압착 방식 및 앵커링에 의해 기존 건물(1)의 외벽에 고정될 수 있다.

제 1 부재(110)의 내측에는 앵커 체결홀(113)이 위치한다. 앵커링에 의해 제 1 부재(110)와 기존 건물(1)의 외벽을 고정할 때에, 앵커(115)는 앵커 체결홀(113)을 통과하여 기존 건물(1)에 구비된 앵커홀(4)에 삽입된다.

제 1 부재(110)의 내부에는 커플러(130)가 위치한다. 커플러(130)는 제 1 부재(110)와 일체화되어 제조된 것이다. 커플러(130)의 내측에는 홀이 위치하며, 강봉(190)은 이 홀을 통과하게 된다.

커플러(130)는 제 2 부재(120) 체결시 제 2 부재(120)의 커플러 삽입홈(123)에 삽입되며, 말단 일부가 제 2 부재(120) 외측으로 돌출될 수 있다.

제 1 부재(110)의 외측에는 제 1 결합홀(114)이 위치한다. 차후, 결합부재(125)에 의해 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)가 고정될 때에, 결합부재(125)가 제 1 결합홀(114)을 통과하게 된다.

제 2 부재(120)는 제 1 부재(110)의 개방된 면을 덮는 부재이다.

제 2 부재(120)에는 커플러 삽입홈(123)이 위치한다. 커플러(130)가 여기에 삽입되며 말단 일부가 이를 통해 제 2 부재(120) 외측으로 돌출된다.

제 2 부재(120)에 제 2 결합홀(124)이 위치한다. 결합부재(125)가 통과하는 부분이다.

제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)의 높이는 실질적으로 동일하다.

수평 외부 보강체(200)가 사용되는 경우, 수평 외부 보강체(200)의 강봉(290)이 통과하는 부분의 제 2 부재(120)에 강봉(290)이 통과하기 위한 홀(미도시)이 더 위치할 수 있다(도 2 참조).

제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)가 결속되면 그 사이 공간이 형성되는데, CFT 공법에 따라 여기에 고강도 몰탈(180)이 타설되고 양생된다.

설명한 제 1 부재(110), 제 2 부재(120), 강봉(190) 외에도 고강도 몰탈(180)이 타설되고 양생된 후 개방된 상부를 덮는 수직 외부 보강체 커버(미도시)가 더 구비될 수 있다.

한편, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 제 1 부재(110)의 수평 단면은 ㄷ자이되 한 쌍의 외측 말단에는 내측으로 굽어진 플랜지부가 각각 형성되고, 제 2 부재(120)는 제 1 부재(110)의 한 쌍의 플랜지부와 결속되도록 형성된다.

하지만, 이러한 형상은 얼마든지 변형 가능하다. 예컨대, 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120) 모두 ㄷ자 형상일 수 있다. 이 경우 제 1 부재(110) 또는 제 2 부재(120) 중 어느 하나의 굽어진 말단이 다른 하나의 굽어진 말단과 겹치도록 형성되어야 하며, 겹치는 부분에 결합부재(125)가 체결되어 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)를 체결할 수 있다.

그 외에도 공장에서 미리 제조될 수 있으며 서로 일부 겹쳐서 결합부재(125)가 위치할 수 있다면, 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)의 형상은 어떠한 것이어도 무방하다.

도 7을 참조하여, 수직 외부 보강체(100)가 기초(2)와 결속되는 부분을 설명한다.

수직 외부 보강체(100)는 지상뿐만 아니라 지중으로 이어져서 기초(2)에 이르게 된다. 특히, 수직 외부 보강체(100)의 강봉(190)은 기초(2)를 관통한다.

이를 위해 기초(2)에는 강봉 삽입홀(3)이 형성된다. 강봉 삽입홀(3)은 강봉(190)보다 큰 크기로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 발생하는 공간에는 고강도 몰탈(180)이 채워질 수 있다.

강봉 삽입홀(3)의 위아래에는 기초 상부 강봉 결속부(141) 및 기초 하부 강봉 결속부(142)가 위치한다. 기초 상부 강봉 결속부(141) 및 기초 하부 강봉 결속부(142)로서 록킹 너트(lock nut) 등이 사용될 수 있다. 이들은 강봉(190)과 기초(2)를 결속하는 기능을 한다.

강봉 삽입홀(3)의 아래 공간에도 고강도 몰탈(180)이 타설되고 양생된다. 이 부분에 의해 기초(2)와 강봉(190)의 결속력이 증진되고 구조적으로 단단해지며 보다 많은 충격이나 하중을 지중에 전달할 수 있다.

도 2 및 도 8을 더 참조하여 수평 외부 보강체(200)를 설명한다.

수직 외부 보강체(100)와 달리, 수평 외부 보강체(200)의 강봉(290)은 수직 외부 보강체(100)의 강봉(190)과 결속된다. 이를 위해 강봉 결속부재(240)가 사용된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 강봉 결속부재(240)는 수직 방향 및 수평 방향의 강봉(190, 290)들을 결속하기 위해, 수직 부재(241)와 수평 부재(243)로 이루어진다. 수직 부재(241) 부분에는 상하로 관통하는 수직 강봉 삽입홀(242)이 위치하며 수평 부재(243) 부분에는 일측으로 형성된 수평 강봉 삽입홀(244)이 위치한다. 즉, 수직 강봉 삽입홀(242)과 수평 강봉 삽입홀(244)은 직교하는 형상이다.

강봉(190, 290)에는 나사산이 있을 수 있기에, 수직 강봉 삽입홀(242) 및 수평 강봉 삽입홀(244) 중 어느 하나에 강봉(190, 290)의 나사산과 체결되는 암나사산이 위치할 수 있다.

수평 외부 보강체(200)에서 강봉 결속부재(240)를 제외한 구조는 수직 강봉 보강체(100)와 유사하다. 즉, 수평 외부 보강체(200) 역시 수평 제 1 부재와 수평 제 2 부재로 이루어지고, 수평 제 1 부재에 커플러(230)가 위치하고, 에폭시 및 앵커(215)에 의해 기존 건물(2)의 외벽에 결속된다. 커플러(230)의 말단 일부는 수평 제 2 부재의 커플러 삽입홈을 통해 외부로 돌출될 수 있다. 수평 제 1 부재와 수평 제 2 부재 사이의 공간에 고강도 몰탈(280)이 타설되고 양생될 수 있다.

외부 보강 공법의 설명

본 발명에 따른 외부 보강 공법을 설명한다.

먼저, 수직 외부 보강체(100)의 설치 방법을 설명한다.

보강하고자 하는 기존 건물(1)에서 이격되게 강봉(190)을 수직 배치하되, 기존 건물(1)의 기초(2)에 강봉(190)의 하단을 결속하여야 한다.

이를 위해, 구체적으로, 먼저 외부 보강체(100)가 설치되어야 하는 기존 건물(1)의 외벽을 정리한다. 조적조 건물인 경우 조적 일부를 드러낸다. 기존의 외부 보강 방법과 다르게 모든 조적을 다 드러낼 필요가 없다. 외부 보강체(100)가 설치되는 부분, 또는 후술하는 앵커링이 이루어지는 부분만 드러내는 것으로 족하다. 이에 따라 공기가 단축되고 설치가 간편해진다.

기존 건물(1)의 외벽 정리시 기존 건물(1)의 외벽에 다수의 앵커홀(3)을 먼저 시공해둔다.

기초(2) 부분을 정리한다.

기초(2)에 강봉 삽입홀(3)을 뚫는다. 파일링 공법을 사용하거나, 다른 어떠한 방법을 사용하여도 족하다. 강봉 삽입홀(3)은 삽입되는 강봉(190)보다 넓은 크기로 생성할 수 있다. 강봉(190) 외측 부분은 차후 고강도 몰탈(180)로 채워진다.

기초(2)의 강봉 삽입홀(3)의 위와 아래 공간에 터파기가 이루어진다. 강봉 삽입홀(3)의 위 공간은, 강봉 삽입홀(3) 생성 이전에 또는 강봉 삽입홀(3) 생성과 함께 터파기될 수 있다. 강봉 삽입홀(3) 아래 공간은 파일링 공법에 의해 터파기가 이루어지고 토사물이 외부로 배출될 수 있다. 강봉 삽입홀(3) 위 공간에는 수직 외부 보강체(100)가 위치하므로, 이를 고려한 크기로 터파기한다.

이제, 강봉(190)이 강봉 삽입홀(3)을 통과하도록 위치시킨다. 이때에, 터파기된 강봉 삽입홀(3)의 위와 아래 공간에서, 즉, 강봉 삽입홀(3)의 상측 및 하측에서 기초 상부 강봉 결속부(141)와 기초 하부 강봉 결속부(142)를 이용하여 강봉(190)을 기초(2)와 결속시킨다. 이를 통해 수직 외부 보강체(100)와 강봉(190)에 인가되는 하중 등이 기초(2)에 전달된다.

다음, 터파기된 강봉 삽입홀(3) 내측과 그 아래 공간에 고강도 몰탈(180)을 타설하고 양생한다. 고강도 몰탈 타설 및 양생은, 후술하는 수직 외부 보강체(100)의 고강도 몰탈(180) 타설 및 양생 작업, 또는 수직 외부 보강체(100)와 수평 외부 보강체(200)의 고강도 몰탈(180, 280) 작업과 함께 이루어질 수도 있다.

기존 건물(1)의 기초(2)에 강봉(190)의 하단을 결속되면, 수직 외부 보강체(100)를 설치한다.

이를 위해, 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)를 준비한다. 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)는 공장 등에서 미리 제작된 것으로, 현장에서는 조립만 수행하면 된다.

제 1 부재(110)에 구비된 커플러(130)가 강봉(190)을 감싸도록 제 1 부재(110)를 배치시킨다. 앞선 단계에 의해 기초(2)에 결속된 강봉(190)이 수직으로 세워져 있는 상태이므로, 제 1 부재(110)를 강봉(190)의 최상부 위에서부터 아래 방향으로 내리면서 배치하되, 강봉(190)이 커플러(130)를 통과하도록 배치시키는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 강봉(190)은 길이 방향으로 긴 1개의 강봉이 아니라 여러 개의 짧은 강봉이 조합된 것일 수도 있다. 이 경우, 강봉들이 서로 접하는 부분마다 커플러(130)가 위치하여야 한다. 이는, 공장 등에서 제 1 부재(110)를 미리 제작할 때에 사용되는 강봉(190)의 길이를 고려하여 커플러(130)의 위치를 조절하여 제작함으로써, 현장에서 제 1 부재(110)만 배치시키면 자연스럽게 강봉의 접합부가 커플러(130) 내측에 위치하게 될 것이다.

제 1 부재(110)를 배치시킨 후, 먼저 정리되어 있던 기존 건물(1)의 외벽에 이를 고정시킨다. 에폭시 압착 공법과 앵커링을 사용할 수 있다.

이를 위해, 제 1 부재(110)의 외면과 조적 등이 정리된 기존 건물(1)의 외면 사이에 에폭시를 도포하면서 제 1 부재(110)를 기존 건물(2)의 외벽에 압착함으로써 양자 결속함과 동시에, 앵커(115)가 제 1 부재(110)의 앵커 체결홀(113)과 기존 건물(1)에 미리 시공해둔 앵커홀(4)을 통과하도록 체결시킨다.

다음, 제 2 부재(120)를 제 1 부재(110)의 외측에 배치시키고 고정한다.

이를 위해, 커플러(130)의 일단이 제 2 부재(120)의 커플러 삽입홈(123)을 통과하도록 배치시키고, 볼트와 너트와 같은 결합부재(125)가 제 1 부재(110)의 제 1 결합홀(114)과 제 2 부재(120)의 제 2 결합홀(124)을 관통하도록 시공한다.

이때에, 제 1 부재(110)에 형성된 제 1 결합홀(114)의 내측에 볼트 헤드가 위치하면서 볼트 말단이 제 1 결합홀(114)을 관통해서 외측으로 돌출되도록 모든 볼트를 미리 배치한 후, 볼트 말단이 제 2 결합홀(124)을 관통하여 외측으로 일부 돌출될 수 있도록 제 2 부재(120)를 배치한다. 작업자는 제 2 부재(120)의 외측에 위치해서 일부 돌출된 볼트를 회전시킴과 동시에 너트를 추가로 체결하는 작업을 함으로써, 길이가 긴 제 2 부재(120)를 사용하면서도 간편하게 결합부재(125)의 시공이 가능하다. 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120) 사이에 형성된 좁은 공간에 장비 등을 투입할 필요가 없다.

이러한 방식으로 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)가 체결되면, 제 2 부재(120)의 외측에는 돌출된 커플러(130)의 말단 일부분과 돌출된 결합부재(125)의 일부분이 드러날 것이다(도 5 참조).

본 발명의 다른 실시예에서는, 구조 해석에 따라, 돌출된 커플러(130)의 말단 일부분과 제 2 부재(120)를 용접하는 과정을 더 수행할 수도 있다.

이제, 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120)가 체결되어 그 사이에 공간이 형성되었기에, 이 공간에 고강도 몰탈(180)을 타설하고 양생한다. 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120) 사이의 공간으로서 개방된 상부를 통해 고강도 몰탈(180)이 타설될 수 있다.

전술한 강봉 삽입홀(3) 아래 공간의 고강도 몰탈(180) 타설 및 양생 과정을 수직 외부 보강체(100)의 타설 및 양생 단계와 동시에 수행할 수도 있다. 이 경우, 제 1 부재(110)와 제 2 부재(120) 사이의 공간으로 타설된 고강도 몰탈(180)은 기초(2)에 이르며 강봉 삽입홀(3)을 통과하여 그 아래 공간에도 이르게 될 것이다.

한편, 고강도 몰탈(180)을 지금 단계에서 타설하지 않고, 후술하는 수평 외부 보강체(200)의 조립이 완료된 후 여기에 타설되어야 하는 고공도 몰탈(280)의 타설 및 양생과 함께 수행할 수 있다.

이러한 과정으로 고강도 몰탈(180)의 타설이 완료되거나, 또는 타설 및 양생까지 완료된 후 수직 외부 보강체(100)의 가장 상부면에 별도의 스틸 플레이트인 수직 외부 보강체 커버(미도시)를 부가하여 고정할 수 있다. 이 과정 역시, 수평 외부 보강체(200)의 조립 이후에 수행될 수도 있다.

다음, 수평 외부 보강체(200)의 설치 방법을 설명한다.

수평 외부 보강체(200)가 설치될 경우, 수평 외부 보강체(200)가 연결되는 수직 외부 보강체(100)의 외면(즉, 제 2 부재(120))에는 수평 외부 보강체(200)의 강봉(290)이 통과되어야 하는 부분에 강봉(290)의 크기만큼 홀이 미리 구비되어 있다.

우선 강봉(290)을 설치한다.

설명을 위해, 수직 외부 보강체(100)의 설치 방법 이후에 수평 외부 보강체(200)의 설치 방법을 기술하나, 수직 외부 보강체(100)에서 강봉(190)을 설치한 이후, 수평 외부 보강체(200)의 강봉(290)을 설치하고, 그 다음 수직 외부 보강체(100)의 제 1 부재(110) 및 제 2 부재(120)가 설치될 수 있음에 주의한다.

강봉(290)은 수직 외부 보강체(100)의 강봉(190)과 결속되어야 한다. 이를 위해 강봉 결속부재(240)를 사용한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 강봉(290)의 말단이 각각 강봉(190)에 결속되어야 하므로, 하나의 수평 외부 보강체(200) 설치시 2개의 강봉 결속부재(240)가 사용될 것이다.

강봉 결속부재(240)의 수직 강봉 삽입홀(242)에 수직 외부 보강체(100)의 강봉(190)이 삽입되고, 수평 강봉 삽입홀(244)에 수평 외부 보강체(200)의 강봉(290)이 삽입됨으로써 결속이 이루어진다.

강봉(190, 290)에 나사산이 위치하는 경우, 수직 강봉 삽입홀(242) 및 수평 강봉 삽입홀(244) 중 어느 하나에 암나사산이 위치하고, 이를 통해 강봉(190, 290)들을 단단히 결속할 수 있다.

다음, 수평 외부 보강체(200)의 수평 제 1 부재를 배치시키고 이를 기존 건물(2)의 외벽에 고정한다. 그 방법은 수직 외부 보강체(100)에서 설명한 방법과 동일하다. 수평 제 1 부재에 구비된 커플러(230)가 강봉(290)을 감싸도록 수평 제 1 부재를 배치시키되, 에폭시 및 앵커(215)를 이용하여 수평 제 1 부재를 기존 건물(1)의 외벽에 고정시키는 것이다.

다음, 수평 외부 보강체(200)의 수평 제 2 부재를 배치시키고 이를 수평 제 1 부재에 체결한다. 그 방법 역시 수직 외부 보강체(100)에서 설명한 방법과 동일하다. 수평 제 2 부재를 수평 제 1 부재의 외측에 배치시키되, 커플러(230)의 일단이 수평 제 2 부재의 커플러 삽입홈을 통과하도록 하고 수평 결합부재를 이용하여 수평 제 1 부재와 수평 제 2 부재를 결합시키는 것이다.

이후, 마찬가지로, 수평 제 1 부재와 수평 제 2 부재 사이에 형성된 공간에 고강도 몰탈(280)을 타설하고 양생한다.

그 외에 여기서 구체적으로 설명하지 않은 부분은 수직 외부 보강체(100)의 설치 방법과 동일하거나 유사하다.

도 9에 도시된 바와 같이, 수평 외부 보강체(200)를 2개 이상 사용하는 경우, 앞서 설명한 단계를 반복하면 된다.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 기존 건물
2: 기초
3: 강봉 삽입홀
4: 앵커홀
10: 외부 보강체
100: 수직 외부 보강체
110: 제 1 부재
113: 앵커 체결홀
114: 제 1 결합홀
115, 215: 앵커
120: 제 2 부재
123: 커플러 삽입홈
124: 제 2 결합홀
125: 결합부재
130, 230: 커플러
141: 기초 상부 강봉 결속부
142: 기초 하부 강봉 결속부
180, 280: 고강도 몰탈
190, 290: 강봉
200: 수평 외부 보강체
240: 강봉 결속부재
241: 수직부재
242: 수직 강봉 삽입홀
243: 수평부재
244: 수평 강봉 삽입홀

Claims

(A) 수직 외부 보강체(100)를 설치하는 단계;를 포함하는 외부 보강 공법으로서,
상기 (A) 단계는,
(a) 보강하고자 하는 기존 건물(1)에서 이격되게 강봉(190)을 수직 배치하되, 상기 기존 건물(1)의 기초(2)에 상기 강봉(190)의 하단을 결속하는 단계;
(b) 제 1 부재(110)에 구비된 커플러(130)가 상기 강봉(190)을 감싸도록 상기 제 1 부재(110)를 배치시키되, 앵커(115)를 이용하여 상기 제 1 부재(110)를 상기 기존 건물(1)의 외벽에 고정시키는 단계;
(c) 제 2 부재(120)를 상기 제 1 부재(110)의 외측에 배치시키되, 상기 커플러(130)의 일단이 상기 제 2 부재(120)의 커플러 삽입홈(123)을 통과하도록 하고 결합부재(125)를 이용하여 상기 제 1 부재(110)와 상기 제 2 부재(120)를 결합시키는 단계; 및
(d) 상기 제 1 부재(110)와 상기 제 2 부재(120) 사이에 형성된 공간에 고강도 몰탈(180)을 타설하고 양생하는 단계를 포함하며,
상기 수직 외부 보강체(100)는, 상기 강봉(190), 상기 제 1 부재(110), 상기 커플러(130), 상기 앵커(115), 상기 제 2 부재(120) 및 상기 결합부재(125)를 포함하는,
외부 보강 공법.
제 1 항에 있어서,
상기 외부 보강 공법은,
상기 (A) 단계를 2회 수행하여 2개의 이격된 수직 외부 보강체(100)를 설치하는 단계; 및
(B) 상기 2개의 수직 외부 보강체(100)의 일측을 연결하는 수평 외부 보강체(200)를 설치하는 단계를 포함하며,
상기 (B) 단계는,
(e) 2개의 강봉 결속부재(240)를 이용하여 상기 수직 외부 보강체(100) 각각의 강봉(190)의 상부를 상기 수평 외부 보강체(200)의 강봉(290)의 양 말단과 결속하는 단계;
(f) 수평 제 1 부재에 구비된 커플러(230)가 상기 강봉(290)을 감싸도록 상기 수평 제 1 부재를 배치시키되, 앵커(215)를 이용하여 상기 수평 제 1 부재를 상기 기존 건물(1)의 외벽에 고정시키는 단계;
(g) 수평 제 2 부재를 상기 수평 제 1 부재의 외측에 배치시키되, 상기 커플러(230)의 일단이 상기 수평 제 2 부재의 커플러 삽입홈을 통과하도록 하고 수평 결합부재를 이용하여 상기 수평 제 1 부재와 상기 수평 제 2 부재를 결합시키는 단계; 및
(h) 상기 수평 제 1 부재와 상기 수평 제 2 부재 사이에 형성된 공간에 고강도 몰탈(280)을 타설하고 양생하는 단계를 포함하는,
외부 보강 공법.
제 2 항에 있어서,
상기 수평 외부 보강체(200)는 하나 이상이며,
상기 (B) 단계는 각각의 수평 외부 보강체(200)마다 수행되는,
외부 보강 공법.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(a1) 상기 기초(2)에 강봉 삽입홀(3)을 생성하고, 상기 강봉 삽입홀(3) 아래를 터파기하는 단계;
(a2) 상기 강봉(190)을 상기 강봉 삽입홀(3)에 통과시키는 단계;
(a3) 상기 강봉 삽입홀(3)의 상측 및 하측에서 상기 강봉(190)과 상기 기초(2)를 결속시키는 단계; 및
(a4) 상기 (a1) 단계에서 터파기된 공간에 고강도 몰탈을 타설하고 양생하는 단계를 포함하는,
외부 보강 공법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
(b1) 에폭시 압착 방식을 이용하여 상기 제 1 부재(110)를 상기 기존 건물(1)에 결속시키고, 상기 앵커(115)가 상기 제 1 부재(110)의 앵커 체결홀(113)과 상기 기존 건물(1)의 앵커홀(4)을 통과하도록 체결하는 단계를 포함하는,
외부 보강 공법.
제 1 항에 있어서,
상기 강봉(190)은 다수 개의 강봉으로 이루어질 수 있으며,
상기 (b) 단계는,
(b2) 상기 커플러(130)가 상기 다수 개의 강봉이 연결되는 부분에 위치하도록 상기 제 1 부재(110)를 위치시키는 단계를 더 포함하는,
외부 보강 공법.
제 1 항에 있어서,
상기 결합부재(125)는 볼트와 너트를 포함하고,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 제 1 부재(110)에 형성된 제 1 결합홀(114)의 내측에 상기 볼트의 볼트 헤드가 위치하도록 배치한 후, 상기 볼트가 상기 제 1 결합홀(114)과 상기 제 2 부재의 제 2 결합홀(124)을 통과하도록 작업하고, 상기 제 2 결합홀(124)의 외측에서 상기 볼트에 상기 너트를 체결하는 단계를 포함하는,
외부 보강 공법.
제 2 항에 따른 외부 보강 공법으로 형성된 외부 보강체로서,
2개 이상의 수직 외부 보강체(100); 및
1개 이상의 수평 외부 보강체(200)를 포함하는,
외부 보강체.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 부재(110)의 수평 단면은 ㄷ자이되 한 쌍의 외측 말단에는 내측으로 굽어진 플랜지부가 각각 형성되고, 상기 제 2 부재(120)는 상기 제 1 부재(110)의 한 쌍의 플랜지부와 결속되도록 형성된,
외부 보강체.
제 8 항에 있어서,
상기 강봉 결속부재(240)는,
상기 수직 외부 보강체(110)의 상기 강봉(190)이 통과하는 수직 강봉 삽입홀(242); 및
상기 수직 강봉 삽입홀(242)에 직교하며, 상기 수평 외부 보강체(200)의 상기 강봉(290)이 통과하는 수평 강봉 삽입홀(244)을 포함하는,
외부 보강체.