KR100503237B1 - Reinforcing Method of Structural Members attaching the Strengthened membrane to the Faces - Google Patents
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Abstract
중성화된 콘크리트나 리모델링 등으로 내하력을 증진시키고자 하는 기존 콘크리트기둥(11) 또는 기존 콘크리트벽체(21)의 피복을 제거하지 않고, 표면에 강화외피(3)를 부착하여 보강하는 방법과 절차에 관한 것이다.A method and procedure for reinforcing by attaching a reinforcing shell (3) to the surface without removing the cover of the existing concrete column (11) or the existing concrete wall (21) to enhance the load capacity by neutralized concrete or remodeling, etc. will be.
종래에 사용하던 기존 콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 단면 증대 보강방법은 피복을 제거한 면에다 철근을 배근한 후 콘크리트를 부어넣는 것으로 두께가 150mm 이상이어야 시공이 가능하므로 사용상, 건축 계획상 용납되지 않는 경우가 많았다.The existing method of reinforcing the cross section of the existing concrete columns or walls 11 and 21 is to reinforce the steel on the surface where the coating is removed and to pour concrete. Often not.
또한 기존 상부 슬래브에다 작업용 구멍을 뚫어야 콘크리트를 부어넣을 수 있어서 공사중 상하 2개층의 사용을 제한하여야 한다.In addition, the existing upper slab must be drilled for the work to pour concrete, so the use of two floors should be restricted during construction.
H형강, 강관 등 철골부재를 추가하는 방법은 미관상, 사용상 지장이 있고, 구조 부재 표면에 탄소섬유시트나 철판을 부착하는 방법은 기존 구조부재의 표면 정리가 필수적이며, 부착 후 별도의 마감이 필요하다.The method of adding steel frame members such as H-shaped steel and steel pipes is aesthetically and troublesome in use, and the method of attaching carbon fiber sheet or steel plate to the surface of structural member is essential to clean up the surface of existing structural member and requires separate finishing after attachment. Do.
이와 같은 어려움을 해소하기 위하여 개발한 본 발명의 기본 원리는 플러시도어, 샌드위치패널 등에서 구조 개념을 도입한 것이다.The basic principle of the present invention developed to solve such a difficulty is to introduce a structural concept in the flush door, sandwich panel and the like.
휨과 압축을 받는 구조부재는 중립축에서 먼 부분에 최대응력이 작용하므로 그 부위에다 강화외피(3)를 첨가하면 전반적으로 구조내력이 증대된다.Structural members subjected to bending and compression have a maximum stress on a part far from the neutral axis, so adding a reinforcement shell (3) to the part increases the overall structural strength.
본 공법은 기존 콘크리트기둥이나 벽체(11,21)의 피복을 그대로 둔 채 강화외피(3)를 콘크리트못(15)과 스틸밴드(14)로 기존 콘크리트 기둥이나 벽체(11,21)에 부착, 첨가하여 내하력을 증진시키는 보강공법이다.This method attaches the reinforcement shell (3) to the existing concrete columns or walls (11, 21) with concrete nails (15) and steel bands (14) while leaving the cover of the existing concrete columns or walls (11, 21). It is a reinforcement method to increase load capacity by adding.
강화외피(3)의 재료는 용접철망(12)과 가느다란철망(13), 플라스틱스페이서(18), 콘크리트못(15)과 스틸밴드(14) 및 고강도모르터(17) 등이다.The material of the reinforcing shell 3 is a welded wire mesh 12 and a thin wire mesh 13, a plastic spacer 18, a concrete nail 15, a steel band 14, a high strength motor 17, and the like.
강화외피(3)가 압축력을 받을 때 야기되는 압축력의 2%에 해당하는 좌굴하중은 스틸밴드(14)와 콘크리트못(15)이 부담한다.The steel band 14 and the concrete nail 15 bear the buckling load corresponding to 2% of the compressive force caused when the reinforcing shell 3 receives the compressive force.
가느다란철망(13)은 고강도모르터(17)를 바르거나 뿌릴 때 흘러내리거나 탈락하는 것을 방지하며, 고강도모르터(17)의 강도 증진과 균열 발생을 방지하는 역할을 한다.The thin wire mesh 13 prevents falling or falling off when applying or spraying the high-strength motor 17, and serves to prevent the increase in strength and the occurrence of cracking of the high-strength motor 17.
유한요소법을 도입한 컴퓨터 프로그램으로의 이론적인 접근과 아울러 시험실 에서의 파괴실험으로 내력을 재확인한다.The theoretical approach to the computer program adopting the finite element method, as well as the failure test in the laboratory, reaffirms the strength.
시공이 간결하고 쉬워서 공사비와 공사기간이 단축되며, 위 고강도모르터(17)의 두께가 50mm 정도에 지나지 않아 기존콘크리트기둥이나 벽체(11,21) 단면의 크기 증대가 미미하여 사용상 큰 지장이 없고, 별도 마감재나 내화피복이 불필요하다.The construction cost is short and the construction period is short due to the concise and easy construction. The thickness of the high-strength motor (17) is only about 50mm, so the size of the cross section of the existing concrete columns or walls (11, 21) is insignificant. No finish or fireproof coating is required.
Description
정상적인 콘크리트구조물의 수명을 대략 50년이다. 그러나 부실설계, 시공한 국내 아파트 등 건축물들은 수명이 20년 내외에 불과하여, 조기에 보강하여야 안전성이 보장되는 것들이 많다.The life of a normal concrete structure is about 50 years. However, many buildings, such as poorly designed and constructed domestic apartments, have a lifespan of only about 20 years.
기존콘크리트기둥이나 벽체(11,21)가 중성화되어 알칼리성을 상실하면 공기차단능력이 없어져서 철근이 산화된다. 따라서 콘크리트피복의 중성화가 철근 위치까지 다다르는 시점을 철근콘크리트의 수명으로 판정하는 기준으로 삼는다.If the existing concrete pillars or walls 11 and 21 are neutralized and lose alkalinity, the air barrier ability is lost and the steel bars are oxidized. Therefore, the point of time when the neutralization of the concrete coating reaches the reinforcement position is used as a criterion for determining the life of the reinforced concrete.
그러므로 만약 적기에 중성화된 콘크리트피복을 제거하여 새 콘크리트로 피복을 교체하면 수명이 연장되며, 중성화된 피복 위에다 새 콘크리트피복을 첨가해서 보호해도 같은 효력을 발휘한다.Therefore, if the timely removal of neutralized concrete cover is replaced by new concrete, the service life is extended, and the same effect is obtained by adding new concrete cover on the neutralized cover.
그러나 피복을 교체하려면 노무비와 폐기물처리비용이 많이 들고 공사중 소음 및 먼지 때문에 공사 자체가 불가능할 수도 있으므로, 개발한 것이 본 발명의 강화 외피 첨가 골조보강공법 이다.However, since the cost of labor and waste disposal costs and the construction itself may be impossible due to noise and dust during construction, the developed shell is a reinforced shell addition method of the present invention.
이는 주로 용도 변경이나 리모델링 또는 증축으로 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)를 보강하여야 하는 경우, 확실한 보강효과를 얻는다.This is when the reinforcement of existing concrete columns or walls (11, 21) mainly by a change of use or remodeling or expansion, a certain reinforcement effect is obtained.
종래 사용하던 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 단면증대 보강방법은 기존 부재의 표피를 제거한 면에다 가로세로 철근을 배근한 후 외부에 거푸집을 대고 콘크리트를 부어넣어야 하므로 기존부재 외피에 추가되는 콘크리트 두께가 적어도 150mm는 되어야 시공이 가능하다. 그러나 각 표면에 150mm씩 추가되는 두께는 건축 계획상 용납되지 않는 경우가 많다.The conventional method of reinforcing the cross section of existing concrete columns or walls (11, 21) is added to the outer surface of the existing member because it is necessary to pour concrete into the outside after reinforcing the bars vertically and horizontally to the side from which the surface of the existing member is removed. The concrete must be at least 150mm thick to install it. However, the additional thickness of 150 mm on each surface is often unacceptable for building projects.
또한 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21) 외곽면을 거푸집으로 감싸면 기존 상부 바닥판이 가로막고 있어서 상부 슬래브에다 작업용 구멍을 뚫고서야 콘크리트를 부어넣을 수 있으므로 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21) 하나를 보강하기 위해 상하 2 개 층의 사용을 제한하여야 한다In addition, if the outer surface of the existing concrete pillars or walls (11, 21) is wrapped with formwork, the existing upper bottom plate is blocked so that concrete can be poured only after drilling holes in the upper slab to reinforce the existing concrete columns or walls (11, 21). To limit the use of two floors
작업량이 많을 경우 거푸집을 더 큰 압력에 견디고, 수밀성이 있게 제작하여, 콘크리트펌프 등의 압력을 이용하여 고강도모르터를 강제상향 주입하는 방법을 사용하여야 하는 부담을 감수하여야 한다.If the work load is large, the formwork should be made to endure higher pressure and to be watertight, and bear the burden of using the method of forced upward injection of high strength motor using the pressure of concrete pump.
이 같은 어려움을 해소하는 방안중 가장 간단한 것은 H형강, 강관 등 철골부재를 추가하는 것이지만 미관상, 사용상 지장이 있어서 환영받지 못하고 있다.The simplest way to solve these difficulties is to add steel members such as H-beams and steel pipes, but they are unwelcome because they have aesthetic problems.
또한 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21) 표면에 탄소섬유시트나 철판을 부착하는 방법도 적용하고 있지만, 섬유시트의 압축내력은 기대할 수 없고, 기존콘크리트 기둥이나 벽체(11, 21)의 표면정리가 필수적이며, 서로 다른 재료의 조합어서 부착후 별도의 마감을 하여야 하는 부담이 있다.In addition, the method of attaching carbon fiber sheets or steel plates to the surface of existing concrete columns or walls (11, 21) is also applied, but the compressive strength of the fiber sheets cannot be expected, and the surface of the existing concrete columns or walls (11, 21) is cleaned up. Is essential, and there is a burden of a separate finish after attaching the combination of different materials.
또한 만약 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 표면이 지나치게 부실하거나 거칠어도 사전에 고강도모르터 등으로 마감하여 양생을 마친 후라야 시행할 수 있는 불편한 점도 있다.In addition, if the surface of the existing concrete pillars or walls (11, 21) is too poor or rough, it may be inconvenient to perform it only after finishing curing with a high-strength motor in advance.
이와 같은 어려움을 해소하기 위하여 개발한 본 발명은 아래 사항들에서 기본원리를 도입하였다.The present invention developed to solve this difficulty introduced the basic principle in the following points.
문짝(플러시도어), 샌드위치패널, 경량칸막이 등은 모두가 단단한 외피의 내부가 비어있거나, 상대적으로 약한 재료로 채워져 있지만 의외로 큰 내력을 보유하고 있다.Door doors, sandwich panels and lightweight partitions are all filled with materials that are hollow or relatively fragile, but have a surprisingly high strength.
이들은 단면의 중립축을 중심으로 하여 좌우로 가장 먼 부분에 최대의 압축 또는 인장응력이 작용하기 때문에 그 부위에만 상대적으로 강한 외피를 일체화로 첨가하였기 때문이다.This is because the maximum compressive or tensile stress is applied to the farthest part from the left and right centered on the neutral axis of the cross section, because only a relatively strong outer shell is added as an integral part.
본 공법은 위의 기본 원리를 활용하여 성능저하나, 중성화 등으로 내력이 약화되었거나, 하중을 추가할 계획이 있는 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21))의 표면을 그대로 둔 채 용접철망(12), 가느다란철망(13)으로 보강된 고강도모르터(17)로 조성되는 강화외피(3)를 플라스틱스페이서(18), 콘크리트못(15), 스틸밴드(14)로 간단히 접착, 첨가하는 간편한 보강공법이다This method utilizes the basic principles above to reduce the performance, but the strength of the steel is weakened due to neutralization, or the surface of the existing concrete columns or walls (11, 21) that are planned to be added to the welding wire mesh (12). ), A simple reinforcement that is easily bonded and added to the plastic spacer (18), concrete nail (15), steel band (14) made of a high-strength motor (17) reinforced with a thin wire mesh (13) It is a construction method.
이렇게 하면 강화외피(3)와 상대적으로 약한 내부의 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)가 각각 따로 분리되어 있을 경우에 비하여 큰 내력을 보유하게 된다.In this case, the reinforced outer shell 3 and the relatively weak inner concrete pillars or walls 11 and 21 have a greater strength than the case where they are separated separately.
구성재료는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 것들이며, 대형 상자를 묶는데 사용하는 긴장밴드는 스틸밴드 대용으로 사용할 수 있다.The constituent materials are readily available on the market, and the tension bands used to bind large boxes can be used as a substitute for steel bands.
기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)에 첨가된 강화외피(3)가 순수압축력을 받을 경우 좌굴현상에 의하여 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)와 분리되려는 힘의 크기는 압축력의 2%에 불과하므로 스틸밴드(14)에 콘크리트못(15)을 박아 제어하며, 휨재로 사용할 경우는 강화외피(3)가 휨인장력을 받아야 하므로 콘크리트못(15)은 전단내력도 발휘하여야 한다. 스틸밴드(14)는 콘크리트못(15)의 집중 전단응력을 강화외피(3)에 분산시키는 역할과 시공시 용접철망(12)과 가느다란철망(13)이 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)로부터 이탈하는 것을 방지하는 목적으로 사용한다. 가느다란철망(13)은 고강도모르터(17)를 바르거나 뿌릴 때 흘러내리거나 탈락하는 것을 방지하며, 고강도모르터(17)의 강도증진과 균열발생을 방지하는 역할을 한다.When the reinforced shell (3) added to the existing concrete columns or walls (11, 21) is subjected to pure compressive force, the magnitude of the force trying to separate it from the existing concrete columns or walls (11, 21) by the buckling phenomenon is 2% of the compressive force. Since only the concrete nail 15 is driven to the steel band 14 to control, and when used as a bending material, the concrete nail 15 should also exert shear strength because the reinforcement outer shell (3) must be subjected to bending tension. The steel band 14 serves to distribute the concentrated shear stress of the concrete nail 15 to the reinforcement shell 3, and the welded wire mesh 12 and the thin wire mesh 13 are constructed of existing concrete columns or walls 11, 21 during construction. It is used for the purpose of preventing deviation from. The thin wire mesh 13 prevents falling or falling off when the high strength motor 17 is applied or sprinkled, and serves to prevent the strength of the high strength motor 17 and the occurrence of cracking.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지금까지 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21) 표면에 부착하는 동질계의 얇은 피복은 모체와의 부착면을 벗겨내고 시공함에도 불구하고 구조재로 활용할 수는 없다는 통념을 불식시키는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is that until now, the conventional thin coating of homogeneous type attached to the surface of the concrete pillar or wall (11, 21) can not be utilized as a structural material despite peeling off the attachment surface with the mother. It is to dispel.
기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)에 추가한 일반 모르터 등 피복에는 보강철근이 없으며, 좌굴과 경화수축균열을 억제하는 조치가 없어서 모체에서 탈락하게 되므로 내하력을 기대할 수 없다.There are no reinforcing bars in the coating of existing concrete pillars or general mortars added to the walls (11, 21), and there is no measure to suppress buckling and hardening shrinkage cracking, so the load capacity cannot be expected.
그러나 본 발명은 피복 자체의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 강화외피(3)에 압축력이 작용할 때 야기되는 2%의 횡하중(좌굴=Buckling)을 모체에 관입시키는 콘크리트못(15)의 인발저항력이 부담하게 한다.However, the present invention not only improves the performance of the coating itself but also burdens the pull resistance of the concrete nail 15 that intrudes the mother into 2% of the lateral load (buckling) caused when the compressive force is applied to the reinforcing shell 3. do.
콘크리트못(15)의 인발성능과 간격은 부담하고자 하는 압축력의 크기와 강화외피(3)의 휨모멘트에 대한 저항력에 따라 달라지므로 용접철망(12)이나, 가느다란 철망(13)의 규격, 겹 수 및 고강도모르터(17)의 강도와 두께는 필요에 따라 조정되는 변수다.The pull-out performance and spacing of the concrete nail 15 depend on the size of the compressive force to be applied and the resistance to the bending moment of the reinforcement shell (3), so that the size and overlap of the welded wire mesh 12 or the thin wire mesh 13 The strength and thickness of the male and high strength motors 17 are variables that are adjusted as necessary.
이는 유한요소법을 도입한 컴퓨터 프로그램으로의 이론적인 접근과 아울러 시험실에서의 파괴실험으로 내력을 확인한다.This is confirmed by the fracture test in the laboratory as well as the theoretical approach to the computer program using the finite element method.
이 방법은 주로 노후화된 기존건물을 리모델링 하거나, 하중이 증가되는 용도로 변경하고자 할 때의 보강방법으로 활용하며, 부수적으로는 기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 12)의 수명을 연장시키는 역할도 담당한다.This method is mainly used as a reinforcement method when remodeling an aging existing building or when changing it to an application for increased load.In addition, it also plays a role in extending the life of existing concrete columns or walls (11, 12). do.
기존 콘크리트 기둥이나 벽체(11, 21)의 외곽면에 적당한 간격마다 양면테이프로 플라스틱 스페이서(18)를 부착하고, 재단하여 구부린 용접철망(12)과 가느다란 철망(13)을 붙인 다음 스틸밴드(14)와 콘크리트못(15)으로 고정시키고 난 후 고강도모르터(17)를 바르거나 뿌려서 소정의 두께를 확보한다. 이 때 스틸밴드는 철근을 적당한 간격으로 눌러 평활하게 만든 후 구멍을 일정한 간격으로 뚫어 못구멍(16)으로 하고 여기에 콘크리트 못을 이용하여 기존 콘크리트 기둥이나 벽체에 고정시킨다.Attach the plastic spacers 18 with double-sided tape to the outer surfaces of the existing concrete columns or walls 11 and 21 at appropriate intervals, and attach and cut the bent welded wire mesh 12 and the thin wire mesh 13 and then the steel band ( 14) and the concrete nail (15) and then fixed or sprayed with a high-strength motor (17) to secure a predetermined thickness. At this time, the steel band is made by pressing the reinforcing bars at a suitable interval to make a smooth hole at regular intervals to make a nail hole (16) and fixed to existing concrete columns or walls using concrete nails.
기존 콘크리트 기둥이나 벽체(11, 21)에 추가되는 하중이 클 경우 용접철망(12)과 가느다란 철망(13)의 겹수를 늘려서 고강도모르터(17)의 두께를 증가시킨다.When the load added to the existing concrete columns or walls (11, 21) is large to increase the thickness of the high-strength motor (17) by increasing the number of overlap of the welded wire mesh 12 and the thin wire mesh (13).
기존콘크리트기둥이나 벽체(11, 21)의 성능이 저하되거나, 증축 등으로 인하여 추가하중이 작용할 경우 본 공법을 활용하면 아래와 같은 효과가 있다. 즉 간결하고 쉬운 시공이어서 공사비와 공사기간이 단축되며, 기둥이나 벽체 단면의 크기 증대가 기존 외피에서 50mm 정도로 미미하여 사용상 큰 지장이 없으며, 별도 마감재나 내화피복을 필요로 하지 않는다.If the performance of the existing concrete pillars or walls (11, 21) is degraded, or additional load due to expansion, etc., using this method has the following effects. In other words, it is simple and easy construction, shortening construction cost and construction period, and the increase of the size of column or wall section is about 50mm from the existing envelope, so there is no big trouble in use, and it does not need separate finishing material or fireproof coating.
도 1은 기존콘크리트기둥이나 벽체(11,12)의 외피에 플라스틱스페이서(18), 콘크리트못(15)과 스틸밴드(14)를 사용하여 용접철망(12)과 가느다란철망(13)을 고정시키고 고강도모르터(17)를 발라 보강한 것을 설명하는 사시도이다.1 is used to fix the welded wire mesh 12 and the thin wire mesh 13 using a plastic spacer 18, concrete nail 15 and steel band 14 to the outer surface of the existing concrete columns or walls (11, 12). It is a perspective view illustrating the reinforcement by applying the high strength motor 17.
도 2는 철근을 적당한 간격으로 눌러 평활하게 만든 데다 콘크리트못(15)을 박을 못구멍(16)을 뚫은 스틸밴드(14)의 사시도이다FIG. 2 is a perspective view of the steel band 14 which drills the nail holes 16 in which the concrete nails 15 are driven and smoothed by pressing the reinforcing bars at appropriate intervals.
＜도면의 부호에 대한 간단한 설명＞<Brief description of the symbols in the drawings>
1 : 보강기둥1: Reinforcement Column
2 : 보강벽체2: reinforcement wall
3 : 강화외피3: reinforced skin
11 : 기존콘크리트기둥11: existing concrete pillar
21 : 기존콘크리트벽체21: Existing concrete wall
12 : 용접철망12: welded wire mesh
13 : 가느다란철망(또는 메탈라스)13: thin wire mesh (or metal lath)
14 : 스틸밴드(또는 긴장밴드)14 steel band (or tension band)
15 : 콘크리트못(또는 볼트)15: concrete nail (or bolt)
16 : 못구멍16: nail hole
17 : 고강도모르터17: high strength motor
18 : 플라스틱스페이서18: plastic spacer
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| KR20010112908A (en) | 2001-12-22 |
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