KR101070257B1 - 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 소산장치가 새로운 가새 타입을 가지고 설치됨으로써, 수직부재와 수평부재의 변위를 직접 흡수 완화하는 내진 성능을 그대로 유지하면서도 내진 보강을 위한 설치 공간을 최소화하고, 그에 따라 잠식된 공간에 대한 공간 활용도를 높일 수 있는 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조에 관한 것이다.
본 발명에서는 메인 기둥과 상부 및 바닥 슬래브를 잇는 가상의 사각 내에서 상기 메인 기둥으로부터 빗대어 연결되는 에너지 소산장치는 수직 배치각도가 수평 배치각도보다 작게 형성되는 상태로 대응 측과 대각으로 연결되도록 설치되어 내진 보강을 위한 설치 공간을 최소화할 수 있는 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조가 제공된다.
또한, 본 발명에서는 메인 기둥의 둘레를 따라 상부 및 바닥 슬래브와 연결되는 보조 기둥이 복수로 설치되고; 메인 기둥과 보조 기둥 또는 서로 마주하는 상기 보조 기둥 간에 하나 이상 에너지 소산장치가 대각 방향으로 빗대어진 상태로 연결되도록 설치함으로써, 강력한 내진 보강이 요구되는 라멘 구조에서 에너지 소산장치의 효율적인 설치를 유도하면서 설치 공간을 최소할 수 있는 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조가 제공된다.

Description

건축 구조물의 가새형 내진 보강구조{Structure for Seismic Strengthening of Building Structures}
본 발명은 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직부재(기둥, 벽 등 ; 이하 "메인 기둥"이라고 기재함) 주위에 에너지 소산장치가 근접하게 설치될 수 있도록 새로운 가새 타입이 적용됨으로써, 수직부재와 수평부재(보, 슬래브 등 ; 이하 "슬래브"라고 기재함)의 변위를 직접 흡수 완화하는 내진 성능을 그대로 유지하면서도 설치 공간을 최소화할 수 있도록 한다.
일반적으로 다주택, 빌딩, 건물, 아파트 등과 같은 기존 건축 구조물은 지진으로부터 건축 구조물을 안전하게 보호하기 위한 내진 설계(耐震設計)가 미흡하여 지진 발생시에 건축 구조물의 붕괴로 인한 막대한 인명 피해 및 재산 피해가 예상되므로 지진하중에 저항하기 위해 기둥과 슬래브 등을 보강할 필요성이 제기되고 있다.
위와 같이 기둥과 슬래브로 짜진 전형적인 라멘 구조에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 내진 보강 방법으로는 도 1에 도시된 바와 같이 에너지 소산장치(16)를 이용한 가새 보강을 예로 들 수 있다.
가새 보강은 주로 좌, 우측 두 메인 기둥(10)과 상부 및 바닥 슬래브(12, 14)로 이루어진 라멘 구조에서 한 편 모서리와 다른 편 모서리의 대각선 방향으로 에너지 소산장치(16)를 설치하는 일반적이다. 이와 같이 설치된 상태에서 지진 하중에 의해 수평으로 변위를 일으키게 되면, 소산부재(16a)의 양측 연결 로드(16b)는 각각 직선 방향으로 서로 상대적인 대응 이동을 하게 된다. 이와 동시에 소산부재(16a)가 기능을 발휘하여 변위에 대한 저항과 함께 진동 에너지를 흡수 완화하게 된다.
그런데, 위와 같은 가새 보강구조는 에너지 소산장치(16)가 설치 공간의 중앙부를 가로질러 대각선 형태로 설치되므로, 설치 공간에서의 중앙 공간과, 좌, 우측 공간이 모두 잠식된다.
이와 같이 중앙 공간은 물론 좌, 우측 공간이 모두 잠식되는 상태로 내진 보강이 이루어지게 될 경우, 내진 보강을 위한 설치 공간이 예를 들어 출입구, 연결 통로 등으로 이용되는 경우에 폐쇄가 불가피하게 된다. 또는 출입구, 연결 통로 사용하게 될 경우, 통행을 위한 공간확보 및 구조물 설치에 제약이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같이 설치 공간을 많이 차지하는 가새형 내진 보강을 개선하기 위해 개발된 것으로, 본 발명에서는 기둥 주위에 근접 설치되도록 하는 새로운 가새 타입이 적용됨으로써, 감쇄 능력을 그대로 유지하면서도 설치 공간을 최소화할 수 있는 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 메인 기둥과 상부 및 바닥 슬래브를 잇는 가상의 사각 내에서 상기 메인 기둥으로부터 빗대어 연결되는 에너지 소산장치는 수직 배치각도가 수평 배치각도보다 작게 하는 상태로 대응 측과 대각으로 연결되도록 설치하여 설치 공간을 최소화할 수 있는 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조가 제공된다.
또한, 본 발명에서는 메인 기둥의 둘레를 따라 상부 및 바닥 슬래브와 연결되는 보조 기둥이 하나 이상 수직으로 설치되고; 상기 메인 기둥과 보조 기둥 사이에 하나 이상 에너지 소산장치가 대각으로 빗대어져 연결하는 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조가 제공된다.
또한, 본 발명에서는 메인 기둥의 둘레를 따라 상부 및 바닥 슬래브와 연결되는 보조 기둥이 복수로 설치되고; 서로 마주하는 상기 보조 기둥 간에 하나 이상 에너지 소산장치가 대각 방향으로 빗대어져 연결되는 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조가 제공된다.
본 발명에 따르면, 내진 설계가 미흡하게 설계되었거나, 또는 내진 설계가 되어 있지 않은 기존 건축 구조물에서, 에너지 소산장치가 메인 기둥에 근접하게 설치되도록 새로운 가새 타입이 적용됨으로써, 변위를 직접 흡수 완화하는 내진 성능을 그대로 유지하면서도 설치 공간을 최소화하고, 아울러 공간 활용도를 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
[실시예 1]
실시예 1은 빗대어 연결되는 에너지 소산장치(16)의 수직배치각도(θ1)가 수평 배치각도(θ2)보다 작게 형성되는 가새형 내진 보강구조를 제시하고 있다.
도 2a 및 도 2b에서는 본 발명의 실시예 1에 따른 건축 구조물의 가새형 보강구조를 나타낸 것으로, 도 2a는 사시도이고, 도 2b는 수평 방향으로 발생되는 변위를 정면에서 바라본 개략도이다.
도시된 실시예에서는, 내진 보강이 이루어지는 설치 공간을 가상의 사각(S1)으로 가정할 때, 에너지 소산장치(16)는 한 편 모서리와 상부 슬래브(12)의 저면이 연결되도록 대각 방향으로 빗대어 연결된다.
위와 같이 연결될 때, 메인 기둥(10)과 에너지 소산장치(16)의 벌어진 수직 배치각도(θ1)는 에너지 소산장치(16)와 바닥 슬래브(14)의 벌어진 수평배치각도(θ2)보다 작게 형성된다.
이에 따라 상부 슬래브(12)와 연결되는 에너지 소산장치(16)의 연결 로드(16b)는 상기 메인 기둥(10)과 자연히 가까워지게 되고, 아울러 에너지 소산장치(16)가 전체적으로 메인 기둥(10)에 근접한 상태로 설치되므로 가상의 사각(S1)에서의 중앙 공간과, 에너지 소산장치(16)가 설치되는 반대 측 공간을 확보할 수 있게 된다.
[실시예 2]
앞서 설명한 실시예 1은 수직배치각도(θ1)가 수평배치각도(θ2)보다 작게 이루어지고, 한 편 모서리와 상부 슬래브(12)의 저면을 빗대어 연결한 것이며, 실시예 2는 실시예 1에 비해 내진 보강이 더 요구되는 라멘 구조에서 메인 기둥(10)으로부터 이원화된 가새형 보강구조를 제시하고 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 2에 따른 건축 구조물의 가새형 보강구조를 나타낸 것으로, 도 3a는 사시도이고, 도 3b는 수평 방향으로 발생되는 변위를 정면에서 바라본 개략도이다.
도시된 실시예에서는, 설치 공간을 가상의 사각(S2)으로 가정할 때, 에너지 소산장치(16)는 일측 메인 기둥(10)의 어느 한 지점과 상부 및 바닥 슬래브(12, 14)가 연결되도록 상, 하부 방향으로 각각 빗대어 연결된다.
이와 같이 설치될 때, 메인 기둥(10)과 에너지 소산장치(16)의 벌어진 수직배치각도(θ3)는 에너지 소산장치(16)와 상부 및 바닥 슬래브(12, 14)의 벌어진 수평배치각도(θ4)보다 작게 이루도록 함으로써, 제1 실시예와 같이 메인 기둥(10) 측으로 에너지 소산장치(10)가 각각 근접하게 설치됨으로써, 설치 공간의 최소화가 가능하게 된다.
[실시예 3]
앞서 설명한 실시예 1 및 2는 에너지 소산장치(16)의 수직배치각도(θ1, θ3)가 수평배치각도(θ2, θ4)보다 작게 형성되고, 메인 기둥(10)과 상부 및 바닥 슬래브(12, 14)를 빗대어 연결한 것이며, 제3 실시예는 메인 기둥(10)과 근접하게 보조 기둥(20)이 설치되고, 메인 기둥(16)과 보조 기둥(20)을 연결하는 가새형 구조를 제시하고 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 3에 따른 건축 구조물의 가새형 보강구조를 나타낸 것으로, 도 4a는 사시도이고, 도 4b는 수평 방향으로 발생되는 변위를 정면에서 바라본 개략도이다.
도시된 실시예에서는, 보조 기둥(20)이 메인 기둥(10)과 근접하게 배치되며, 상부 및 바닥 슬래브(12, 14)와 연결되도록 수직으로 설치된다. 상기 메인 기둥(10)과 보조 기둥(20)은 프레임(22)으로 수평 연결되는데, 이때 수평 프레임(22)은 수직 방향을 따라 간격을 가지고 복수로 연결된다.
상기 메인 기둥(10)과 보조 기둥(20) 사이에 형성되는 가상의 사각(S3)으로 가정할 때, 에너지 소산장치(16)는 대각 즉, 한편 모서리와 대응하는 다른 편 모서리를 연결하도록 설치된다. 이러한 가상의 사각(S3)은 다층으로 형성될 수 있다.
위와 같은 구조로 설치되는 실시예 3은, 에너지 소산장치(16)의 개수를 더 증설할 필요가 있는 라멘 구조에서 보다 효율적인 내진 설계를 유도하고, 설치 공간을 최소화할 수 있게 한다.
한편, 도면에 도시된 실시예 3에서는, 메인 기둥(10)의 일측에 보조 기둥(20)을 하나 설치하고 가새 타입이 적용되는 구조로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 아니하며, 상기 메인 기둥(10)의 다른 일측에 보조 기둥을 더 대응 설치하고, 제 3 실시예와 같이 에너지 소산장치(16)가 적용되는 구조도 가능할 것이다.
[실시예 4]
앞서 설명한 실시예 3은 보조 기둥(20)이 상부 및 바닥 슬래브(12, 14)와 연결되는 상태로 설치되고, 보조 기둥(20)과 메인 기둥(10)을 에너지 소산장치(16)로 연결한 것이며, 제4 실시예는 메인 기둥(10)을 중심으로 그 주위에 복수의 보조 기둥(30)이 근접하게 설치되고, 보조 기둥(30)간에 에너지 소산장치(16)가 연결되는 가새형 구조를 제시하고 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 4에 따른 건축 구조물의 가새형 보강구조를 나타낸 것으로, 도 5a는 사시도이고, 도 5b는 수평 방향으로 발생되는 변위를 정면에서 바라본 개략도이다.
도시된 실시예에서는, 메인 기둥(10)의 둘레를 따라 여러 개의 보조 기둥(30)이 상부 및 바닥 슬래브(13, 14)와 연결되는 수직 상태로 설치된다.
또한 상기 보조 기둥(30)간에는 프레임(32)이 하나 이상 수평으로 연결되어 견고한 지지 및 고정력을 확보하게 된다.
또한 좌, 우측 보조 기둥(30) 사이의 설치 공간을 가상의 사각(S4)으로 가정할 때, 에너지 소산장치(16)는 한 편 모서리와 다른 편 모서리를 빗대어 연결하도록 설치된다.
위와 같은 구조로 설치되는 실시예 4는, 에너지 소산장치(16)의 설치 개수를 대량으로 증설할 필요가 있고, 상부 슬래브(12)의 지지력 증대와 함께 강력한 내진 보강력을 필요로 하는 라멘 구조에서 효율적인 설치를 유도하면서 설치 공간을 최소할 수 있게 한다.
특히, 실시예 4는 보조 기둥(20)간에 넓은 폭을 형성할 수 있으므로 수직 배치각도(θ5)보다 수평 배치각도(θ6)가 작게 형성되는 가새형 연결이 가능하여 강력한 지지 하중에 대한 감소 능력도 발휘할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조가 건축 구조물에 적용하게 되면, 내진 보강 능력을 그대로 유지하면서 에너지 소산장치(16)가 하나 이상 설치되더라도 설치 공간을 최소화할 수 있고, 그와 함께 공간에 대한 활용도를 높일 수 있게 된다.
한편, 도면에 도시된 에너지 소산장치(16)의 개수와 보조 기둥(20, 30)의 배 치는 본 발명을 쉽게 설명하기 위한 하나의 예를 설명하기 위한 것이며, 상기 소산장치(16)를 더 증설하고, 보조 기둥(20, 30)을 도시된 개수 이상으로 배치하게 되면 보강 성능을 더 높일 수 있을 것이다. 나아가, 도면에 도시된 에너지 소산장치(16)가 설치되는 대각 방향과 반대되는 대각 방향으로 빗대어 설치되어도 무방할 것이다.
또한, 본 발명에 기재된 설명과 도면에 도시된 상기 에너지 소산장치(16)의 소산부재(16a)는 그 예로서 마찰 댐퍼, 실린더 댐퍼, 버퍼, 점성댐퍼, 점탄성 댐퍼, 납댐퍼(Lead Damper), 연강댐퍼(Mild Steel Damper), 고감쇠고무댐퍼(High Damping Rubber Damper), 충격전달장치(Shock Transmission Unit) 등 모두 사용될 수 있을 것이다.
나아가, 본 발명에 따른 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조는 전형적인 라멘구조로 이루어진 건축 구조물에서 내진 보강으로 설치 적용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니하고, 내진 설계 및 충격과 진동을 흡수 완화가 필요한 다양한 구조물에 적용될 수 있다.
도 1은 일반적인 건축 구조물의 가새형 보강구조를 보여주는 정면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예1에 따른 건축 구조물의 가새형 보강구조를 보여주는 것으로, 도 2a는 사시도이고, 도 2b는 지진에 의한 변위를 보여주는 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예2에 따른 건축 구조물의 가새형 보강구조를 보여주는 것으로, 도 3a는 사시도이고, 도 3b는 지진에 의한 변위를 보여주는 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예3에 따른 건축 구조물의 가새형 보강구조를 보여주는 것으로, 도 4a는 사시도이고, 도 4b는 지진에 의한 변위를 보여주는 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예4에 따른 건축 구조물의 가새형 보강구조를 보여주는 것으로, 도 5a는 사시도이고, 도 5b는 지진에 의한 변위를 보여주는 개략도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 메인 기둥 12 : 메인 기둥
12, 13 : 상부 슬래브 14 : 바닥 슬래브
16 : 에너지 소산장치 20, 30 : 보조 기둥

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 라멘형태의 건축 구조물의 내진 보강을 위한 에너지 소산장치(16)가 가새형으로 연결되는 내진 보강구조로서,
    일측의 메인 기둥(10)과 상부 및 바닥 슬래브(12, 14)를 잇는 가상의 사각 내에서, 상부 슬래브(12)와 메인 기둥(10)의 한 지점 사이에 빗대어서 에너지 소산장치(16)가 연결되며;
    상기 상부 슬래브(12)와 메인 기둥(10) 사이의 에너지 소산장치(16)가 연결되는 메인 기둥(10)의 한 지점에서부터 바닥 슬래브(14) 사이에 추가적인 에너지 소산장치(16)가 빗대어서 연결되며;
    상기 메인 기둥(10)으로부터 빗대어 연결되는 각각의 에너지 소산장치(16)는 수직 배치각도(θ3)가 수평 배치각도(θ4)보다 작은 것을 특징으로 하는 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조.
  3. 삭제
  4. 삭제
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