KR102378782B1

KR102378782B1 - 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 철근콘크리트 기둥의 내진 보강 방법 및 그 구조

Info

Publication number: KR102378782B1
Application number: KR1020200135488A
Authority: KR
Inventors: 최성모; 이태훈; 윤정환
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-03-29

Abstract

본 발명은 내진 보강부재들의 조립성이 쉽고 간단하며, 그 내진 보강부재를 접착시키는 접착제를 화재의 열원으로부터 보호받을 수 있도록 준불연성 부재를 설치함과 동시에, 이 준불연성 부재의 기밀된 시공이 가능하도록 한 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 철근콘크리트 기둥의 내진 보강 방법 및 그 구조를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 철근콘크리트 기둥을 내진 보강하기 위한 방법은, 철근콘크리트 기둥의 4군데 모서리에 각기 양측단에 길이방향으로 다수의 덧댐판 가이드홈을 갖는 보강앵글판을 접착제로 부착시키는 단계와; 서로 마주하는 보강앵글판에 형성된 동일 위치의 덧댐판 가이드홈에 덧댐판을 위치시켜 철근콘크리트 기둥에 접착제로 부착시켜 놓는 단계와; 상기 보강앵글판과 덧댐판의 사이의 빈영역에 채움판을 위치시켜 철근콘크리트 기둥에 접착제로 부착시켜 놓는 단계와; 상기 보강앵글판과 덧댐판 및 채움판의 부착을 위해 사용된 접착제를 화재로부터 예방하기 위해 철근콘크리트 기둥의 일면에 해당하는 면적을 갖는 준불연성 시멘트보드를 각 보강앵글판의 외면에 밀착되도록 위치시켜 놓는 단계;를 포함하되, 상기 보강앵글판, 덧댐판 및 채움판은 고강도 엔지니어링 플라스틱으로 제작되어 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 철근콘크리트 기둥의 내진 보강 방법 및 그 구조{seismic reinforcemen of reinforced concrete column using engneering plastic and cement board and structure of the same}

본 발명은 기둥의 내진 보강 방법 및 그 구조에 관한 것으로, 특히 내진 보강부재들의 조립성이 쉽고 간단하며, 그 내진 보강부재를 접착시키는 접착제를 화재의 열원으로부터 보호받을 수 있도록 준불연성 부재를 설치함과 동시에, 이 준불연성 부재의 기밀된 시공으로 내화성과 단열성이 우수한 한 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 기둥의 내진 보강 방법 및 그 구조에 관한 것이다.

기존 건축물의 내화공법의 경우 내화페인트 제품인증에 대한 결과 그리고 성과는 매우 급성장 하는 반면, 열화 또는 중성화 된 내화도료제의 유지관리 측면에서는 그 어떤 자료, 실험, 분석이 없는 상태이고, 내화뿜칠 공법은 암면, 석고, 질석 및 퍼라이트 등과 시멘트를 혼합하고 무기질의 결합재를 첨가한 피복재를 보강을 요하는 구조물 표면에 뿜칠 시공하는 것으로 습식 및 반습식 공법으로 나뉘며, 뿜칠 후 건물의 하중이 재하된 후의 품질관리에 대한 분석이 없는 상태이다. 따라서 이러한 구조부재의 내화성능 발휘를 위한 보강공법이 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2020-0052727호로서, '내진보강 및 내화성 확보를 위하여 에프알피 시트 및 시멘트보드를 이용한 기둥 보강방법'이 제안되어 있다. 이는 연성능력이 우수한 아라미드 섬유 시트와 준불연소재인 시멘트 보드를 활용하여 시공이 이루어지도록 한 것이다. 그러나 이 배경기술은 코너비드 및 시멘트 보드의 부착을 위해 사용되는 미셈트 모르타르 등 습식공법의 사용으로 공기가 단축되기 어렵다는 단점이 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1306040호로서, '철근 콘크리트 기둥 내진 보강 장치'가 제안되어 있다. 이는 철근 콘크리트 구조물의 기둥에 나선형으로 보강 장치를 설치하고 고정시켜서 지진에 대한 강성 및 연성을 보강토록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 밴드패널부재를 하나씩 고정부재를 통해 고정시키는 번거로운 시공작업이 요구된다. 또한 밴드패널부재는 나선형으로 설치됨으로 인해 기둥에는 밴드패널부재가 설치되지 않는 또 다른 나선형 표면이 내력보강 없이 노출되어져 내진에 충분한 내력을 발휘할 수 없다.

본 발명의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2020-0004056호로서, '콘크리트 기둥 내진 보강장치 및 그 방법'이 제안되어 있다. 이는 모서리지지부를 기둥의 모서리에 배치한 후, 강재로 모서리지지부를 체결하도록 하여, 외력에 의하여 콘크리트 기둥이 휨변형되거나 전단변형되어 갑자기 파괴되는 것을 방지하고, 노후되거나 내진성능이 확보되지 않은 콘크리트 기둥에 대한 구조적 내진안전성을 갖도록 한 것이다.

그러나 상기 배경기술은 모서리지지부를 구성하는 한 쌍의 지지체가 직각을 이루기 위해 용접으로 접합되어져 지진도래시 그 용접부가 균열 또는 파괴되어져 내진 성능을 제대로 발휘하기 어렵다.

한국 공개특허 공개번호 제10-2020-0052727 한국 등록특허 등록번호 제10-1306040호 한국 공개특허 공개번호 제10-2020-0004056호

본 발명은 내진 보강부재들의 조립성이 쉽고 간단하며, 그 내진 보강부재를 접착시키는 접착제를 화재의 열원으로부터 보호받을 수 있도록 준불연성 부재를 설치함과 동시에, 이 준불연성 부재의 기밀된 시공으로 내화성과 단열성이 우수한 한 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 철근콘크리트 기둥의 내진 보강 방법 및 그 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 철근콘크리트 기둥을 내진 보강하기 위한 방법은, 철근콘크리트 기둥의 4군데 모서리에 각기 양측단에 길이방향으로 다수의 덧댐판 가이드홈을 갖는 보강앵글판을 접착제로 부착시키는 단계와; 서로 마주하는 보강앵글판에 형성된 동일 위치의 덧댐판 가이드홈에 덧댐판을 위치시켜 철근콘크리트 기둥에 접착제로 부착시켜 놓는 단계와; 상기 보강앵글판과 덧댐판의 사이의 빈영역에 채움판을 위치시켜 철근콘크리트 기둥에 접착제로 부착시켜 놓는 단계와; 상기 보강앵글판과 덧댐판 및 채움판의 부착을 위해 사용된 접착제를 화재로부터 예방하기 위해 철근콘크리트 기둥의 일면에 해당하는 면적을 갖는 준불연성 시멘트보드를 각 보강앵글판의 외면에 밀착되도록 위치시켜 놓는 단계;를 포함하되, 상기 보강앵글판, 덧댐판 및 채움판은 고강도 엔지니어링 플라스틱으로 제작되어 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 준불연성 시멘트보드의 기밀된 시공을 위해 코너비드를 사용하여 상호 직각을 이루는 준불연성 시멘트보드를 연결시켜 주는 단계;를 더 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코너비드는 보강앵글판의 모서리부에 직각으로 밀착되는 모서리 결착홈, 모서리 결착홈의 배면측에 일정 간격으로 보강격벽을 두고 한 쌍으로 형성된 나사체결홈통, 나사체결홈통에 준불연성 시멘트보드와 체결하기 위해 나사가 삽입되는 나사조립공을 갖는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 철근콘크리트 기둥을 내진 보강하기 위한 구조는, 양측단에 길이방향으로 다수의 덧댐판 가이드홈을 갖고 철근콘크리트 기둥의 4군데 모서리에 각기 접착제로 부착된 보강앵글판과; 서로 마주하는 보강앵글판에 형성된 동일 위치의 덧댐판 가이드홈에 위치되어 철근콘크리트 기둥에 접착제로 부착된 덧댐판과; 보강앵글판과 덧댐판의 사이의 빈영역에 위치되어 철근콘크리트 기둥에 접착제로 부착된 채움판과; 상기 보강앵글판과 덧댐판 및 채움판의 부착을 위해 사용된 접착제를 화재로부터 예방하기 위해 철근콘크리트 기둥의 일면에 해당하는 면적을 갖고 각 보강앵글판의 외면에 밀착되도록 설치되어 있는 준불연성 시멘트보드와; 각 준불연성 시멘트보드의 기밀된 시공을 위해 상호 직각을 이루는 준불연성 시멘트보드를 연결시켜 주는 코너비드;를 포함하되, 상기 보강앵글판, 덧댐판 및 채움판은 고강도 엔지니어링 플라스틱으로 제작된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 기둥의 내진 보강 방법 및 그 구조에 따르면, 기둥의 4면에 보강앵글판과 덧댐판 및 채움판이 확고하게 부착되어져 내진 보강이 이루어진다.

또한, 보강앵글판에 형성된 덧댐판 가이드홈으로 덧댐판의 가이드 설치가 이루어지고, 보강앵글판과 덧댐판의 사이의 빈영역에 채움판이 조립되는 구조로서 작업자의 쉽고 신속한 조립 시공이 가능한 장점을 갖게 된다.

또한, 최외측에 준불연성 시멘트보드가 시공되어져 보강앵글판과 덧댐판 및 채움판은 물론이고 이들 부재의 부착에 사용된 접착제를 화재의 열원으로부터 효과적으로 보호할 수 있고, 준불연성 시멘트보드의 기밀된 시공으로 내화성과 단열성이 우수해지는 이점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 내진방법으로 시공된 철근콘크리트 기둥의 일부사시도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 1의 평면도.
도 4는 본 발명에 적용되는 보강앵글판의 사시도.
도 5a는 본 발명에 적용되는 코너비드의 사시도.
도 5b는 도 5a의 A-A선에서 본 단면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 철근콘크리트 기둥에 내진 구조를 갖기 위한 시공순서도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 철근콘크리트 기둥의 내진 보강 구조는 도 1 내지 도 3과 같이 이루어진다. 본 발명에서 철근콘크리트 기둥은 예로, 필로티 건물을 지지하는 기둥, 교량상부구조물을 지지하는 교각 등등이 될 수 있다.

도 1 내지 도 3과 같이 철근콘크리트 기둥(100)의 4군데 모서리에는 각기 보강앵글판(12)이 부착되어 있고, 도 4와 같이 보강앵글판(12)은 양측단에 길이방향으로 다수의 덧댐판 가이드홈(121)을 갖는다. 또한 서로 마주하는 보강앵글판(12와 12)에 형성된 동일 위치의 덧댐판 가이드홈(121,121)에 도 6a의 (나)와 같이 덧댐판(14)이 위치되어 철근콘크리트 기둥(100)에 접착제로 부착되어 설치된다. 보강앵글판(12)과 덧댐판(14)의 사이의 빈영역에는 도 6b의 (다)와 같이 채움판(16)이 위치되어 철근콘크리트 기둥(100)에 접착제로 부착되어져 설치된다.

여기서 보강앵글판(12)과 덧댐판(14) 및 채움판(16)은 소성 및 강성이 우수하고 내열성을 갖는 엔지니어링 플라스틱으로 제작된다. 따라서 보강앵글판(12)과 덧댐판(14) 및 채움판(16)은 금속으로 제작된 것에 비해 중량이 작아 취급 및 설치가 용이하며 기초부의 하중부담을 크게 하지 않는다.

또한 철근콘크리트 기둥(100)의 일면에 해당하는 면적을 갖고 각 보강앵글판(12)의 외면에 밀착되도록 준불연성 시멘트보드(18)가 설치되어 있다. 준불연성 시멘트보드(18)는 보강앵글판(12)과 덧댐판(14) 및 채움판(16)의 부착을 위해 사용된 접착제(예로, 에폭시 접착제)를 화재의 열원로부터 보호하기 위해 사용된다. 여기서, 각 준불연성 시멘트보드(18)의 기밀된 시공을 위해 상호 직각을 이루는 준불연성 시멘트보드(18과 18)를 연결시켜 주는 코너비드(20)가 더 설치될 수 있다.

코너비드(20)는 도 5a 및 도 5b와 같이 보강앵글판(12)의 모서리부에 직각으로 밀착되는 모서리 결착홈(201), 모서리 결착홈(201)의 배면측에 일정 간격으로 보강격벽(202)을 두고 한 쌍으로 형성된 나사체결홈통(203), 나사체결홈통(203)에 준불연성 시멘트보드(18)와 체결하기 위해 나사(22)가 삽입되는 나사조립공(204)을 갖는다.

따라서 코너비드(20)는 모서리 결착홈(201)을 통해 보강앵글판(12)의 모서리부에 직각으로 밀착되고, 나사체결홈통(203)에 형성된 나사조립공(204)을 통해 나사(22)를 조립하여 준불연성 시멘트보드(18과 18)를 기밀하게 연결시켜 기둥(100) 주변 화재의 발생시 그 열원이 접착제로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같은 철근콘크리트 기둥의 내진 보강 구조에서는 기둥의 4면에 보강앵글판(12)과 덧댐판(14) 및 채움판(16)이 확고하게 부착되고 전단내력이 증대되어 내진 보강이 이루어진다.

이와 같은 철근콘크리트 기둥의 내진 보강 구조를 갖기 위한 시공 방법을 설명한다.

먼저, 도 6a의 (가)와 같이 철근콘크리트 기둥(100)의 표면에 이물질을 제거한다.

그 다음, 도 6a의 (나)와 같이 철근콘크리트 기둥(100)의 4군데 모서리에 각기 양측단에 길이방향으로 다수의 덧댐판 가이드홈(121)을 갖는 보강앵글판(12)을 에폭시 접착제로 부착시켜 놓는다.

그 다음, 서로 마주하는 보강앵글판(12와 12)에 형성된 동일 위치의 덧댐판 가이드홈(121,121)에 덧댐판(14)을 위치시킨 후 철근콘크리트 기둥(100)에 접착제로 부착시켜 놓는다. 이같이 덧댐판(14)이 부착되면, 보강앵글판(12)과 덧댐판(14)의 사이에 채움판(16)을 설치할 수 있는 빈영역이 형성된다.

그 다음, 도 6b의 (다)와 같이 보강앵글판(12)과 덧댐판(14)의 사이의 빈영역에 채움판(16)을 위치시켜 철근콘크리트 기둥(100)에 접착제로 부착시켜 놓는다.

그 다음, 도 6b의 (라)와 같이 철근콘크리트 기둥(100)의 일면에 해당하는 면적을 갖는 준불연성 시멘트보드(18)를 각 보강앵글판(12)의 외면에 밀착되도록 위치시켜 놓는다. 준불연성 시멘트보드(18)는 보강앵글판(12)과 덧댐판(14) 및 채움판(16)의 부착을 위해 사용된 에폭시 접착제를 화재의 열원으로부터 보호하기 위한 것이다.

여기서, 준불연성 시멘트보드(18)의 기밀된 시공을 위해 코너비드(20)가 설치될 수 있다. 코너비드(20)는 상호 직각을 이루는 준불연성 시멘트보드(18과 18)의 사이에 위치하여 나사(22)에 의해 고정 설치된다. 따라서 코너비드(20)는 상호 직각을 이루는 준불연성 시멘트보드(18과 18)를 기밀하게 연결시킨. 이같이 준불연성 시멘트보드(18)가 철근콘크리트 기둥(100)의 가장 외측부분에 설치되어져 화재 발생시 그 열원이 준불연성 시멘트보드(18)에 차단되어 에폭시 접착제로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 시공되는 철근콘크리트 기둥(100)의 내진 보강 방법은 보강앵글판(12)에 형성된 덧댐판 가이드홈(121)으로 덧댐판(14)의 가이드 설치가 이루어지고, 보강앵글판(12)과 덧댐판(14)의 사이의 빈영역에 채움판(16)이 조립되는 구조로서 작업자의 쉽고 신속한 조립이 가능한 장점을 갖게 된다. 또한, 최외측에 준불연성 시멘트보드(18)가 시공되어져 보강앵글판(12)과 덧댐판(14) 및 채움판(16)은 물론이고 이들 부재의 부착에 사용된 접착제를 화재 열원으로부터 보호할 수 있는 이점을 갖는다. 또한 강판으로 시공되는 것에 비해 기초부의 하중부담을 증가시키지 않는 장점을 갖는다.

한편, 예시된 도면에는 철근콘크리트 기둥(100)의 일부구간에 내진 보강이 이루어져 있지만, 본 발명은 철근콘크리트 기둥(100)의 전구간에 걸쳐 내진 보강이 구현될 수 있음은 물론이다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

100: 철근콘크리트 기둥
12: 보강앵글판
14: 덧댐판
16: 채움판
18: 준불연성 시멘트보드
20: 코너비드

Claims

철근콘크리트 기둥(100)을 내진 보강하기 위한 방법에 있어서,
철근콘크리트 기둥(100)의 4군데 모서리에 각기 양측단에 길이방향으로 다수의 덧댐판 가이드홈(121)을 갖는 보강앵글판(12)을 접착제로 부착시키는 단계와;
서로 마주하는 보강앵글판(12와 12)에 형성된 동일 위치의 덧댐판 가이드홈(121,121)에 덧댐판(14)을 위치시켜 철근콘크리트 기둥(100)에 접착제로 부착시켜 놓는 단계와;
상기 보강앵글판(12)과 덧댐판(14)의 사이의 빈영역에 채움판(16)을 위치시켜 철근콘크리트 기둥(100)에 접착제로 부착시켜 놓는 단계와;
상기 보강앵글판(12)과 덧댐판(14) 및 채움판(16)의 부착을 위해 사용된 접착제를 화재로부터 예방하기 위해 철근콘크리트 기둥(100)의 일면에 해당하는 면적을 갖는 준불연성 시멘트보드(18)를 각 보강앵글판(12)의 외면에 밀착되도록 위치시켜 놓는 단계;를 포함하되,
상기 보강앵글판(12), 덧댐판(14) 및 채움판(16)은 고강도 엔지니어링 플라스틱으로 제작되어 시공되는 것을 특징으로 하는 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 기둥의 내진 보강 방법.
제 1항에 있어서,
준불연성 시멘트보드(18)의 기밀된 시공을 위해 코너비드(20)를 사용하여 상호 직각을 이루는 준불연성 시멘트보드(18과 18)를 연결시켜 주는 단계;를 더 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 기둥의 내진 보강 방법.
제 2항에 있어서,
상기 코너비드(20)는 보강앵글판(12)의 모서리부에 직각으로 밀착되는 모서리 결착홈(201), 모서리 결착홈(201)의 배면측에 일정 간격으로 보강격벽(202)을 두고 한 쌍으로 형성된 나사체결홈통(203), 나사체결홈통(203)에 준불연성 시멘트보드(18)와 체결하기 위해 나사(22)가 삽입되는 나사조립공(204)을 갖는 것을 특징으로 하는 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 기둥의 내진 보강 방법.
철근콘크리트 기둥(100)을 내진 보강하기 위한 구조에 있어서,
양측단에 길이방향으로 다수의 덧댐판 가이드홈(121)을 갖고 철근콘크리트 기둥(100)의 4군데 모서리에 각기 접착제로 부착된 보강앵글판(12)과;
서로 마주하는 보강앵글판(12와 12)에 형성된 동일 위치의 덧댐판 가이드홈(121,121)에 위치되어 철근콘크리트 기둥(100)에 접착제로 부착된 덧댐판(14)과;
보강앵글판(12)과 덧댐판(14)의 사이의 빈영역에 위치되어 철근콘크리트 기둥(100)에 접착제로 부착된 채움판(16)과;
상기 보강앵글판(12)과 덧댐판(14) 및 채움판(16)의 부착을 위해 사용된 접착제를 화재로부터 예방하기 위해 철근콘크리트 기둥(100)의 일면에 해당하는 면적을 갖고 각 보강앵글판(12)의 외면에 밀착되도록 설치되어 있는 준불연성 시멘트보드(18)와;
각 준불연성 시멘트보드(18)의 기밀된 시공을 위해 상호 직각을 이루는 준불연성 시멘트보드(18과 18)를 연결시켜 주는 코너비드(20);를 포함하되,
상기 보강앵글판(12), 덧댐판(14) 및 채움판(16)은 고강도 엔지니어링 플라스틱으로 제작된 것을 특징으로 하는 엔지니어링 플라스틱과 시멘트보드를 활용한 기둥의 내진 보강 구조.