KR101114908B1 - 스마트프레임을 이용한 건축물 내진보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트프레임을 이용한 건축물 내진보강 공법에 관한 것으로서, 기존 학교나 병원 등의 건축물의 내진기능 보강을 위한 스마트 프레임 시공작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 건축물 외벽면중 내진보강 구조물인 스마트프레임이 설치될 부위의 조적벽돌(1)을 제거하는 벽돌 제거단계와;(ST 1) 상기 조적벽돌(1)이 제거된 건축물 외벽의 기둥과 보 콘크리트 벽체(2)에 드릴을 이용하여 홀(3)을 천공하는 홀 천공단계와;(ST 2) 상기 천공된 홀(3)에 그라우팅액(4)을 주입하는 그라우팅액 주입단계와;(ST 3) 상기 그라우팅액(4)이 주입된 천공 홀(3)에 앵커철근(5)을 삽입 설치하는 철근 설치단계와;(ST 4) 상기 앵커철근(5)에 거치되어지도록 4각형태를 이루는 프레임틀(10)과 이러한 프레임틀(10) 내부에 지지로드(20,20') 및 오일댐퍼(30)가 구성된 스마트프레임을 장착하는 스마트프레임 장착단계와;(ST 5) 상기 스마트프레임의 프레임틀(10) 내부에 콘크리트 몰탈(S)을 주입하는 몰탈 주입단계(ST 6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스마트프레임을 이용한 건축물 내진보강 공법{A BUILDING INTENSITY REINFORCE MATHOD USING SMART FRAME}

본 발명은 건축물의 내진보강 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 학교 또는 공공시설물 등의 건축물의 내진 보강을 위해 스마트프레임을 설치 시공하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 주거 및 생활공간으로 활용되는 건축 구조물은 지하에서 지상으로 세워지며, 이러한 건축 구조물은 자체의 하중과 내부에 놓여지는 각종 용품의 하중을 견딜 수 있도록 설계되어 시공될 뿐만 아니라, 외부로부터의 충격이나 어느 정도의 지진발생시에도 붕괴되지 않도록 설계 및 시공되고 있다.

그러나, 종래의 건축 구조물은 그 설계시 설정된 내진정도보다 강한 지진이 발생되면 건축 구조물이 붕괴되는 문제점이 있었다.

특히, 지진은 지각 일부의 급격한 변화로 지반이 상하좌우로 진동하면서 그 진동이 사방으로 퍼지는 현상이므로 지표면에 수직으로 세워지는 건축 구조물들은 그 지진의 파장이 지표면에 도달하면 비틀림 모멘트를 받게 될 뿐만 아니라, 이로 인하여 내진설계의 한도를 벗어난 지진이 발생되면 건축 구조물들은 붕괴되는 것이다.

현재 지구상에는 많은 지진대가 있으며, 이들 지진대와 근접된 지역에서는 상기와 같은 지진에 의한 건축 구조물들의 붕괴가 발생되면 많은 재산상의 피해뿐만 아니라, 인명피해도 발생되는 등의 문제점이 있었다.

특히, 한반도는 그동안 지진 안전지대처럼 여겨져 왔다. 지진이 발생하는 조산대와 떨어져 있기 때문에 안심해 온 것이다. 하지만 지난 몇해를 살펴보면 지진이 다시 급증하고 있음을 알 수 있다.

이에 따라, 근래에 신축되는 건축물들은 내진설계가 이루어지고 있으나, 이미 지어진지 수년에서 수십년이 경과한 콘크리트 건물은 지진에 무방비 상태로 노출되어져 있어 항상 위험에 노출되어져 있는 실정이다.

한편, 최근에는 이에 대한 개선책으로 노후된 학교건물의 내벽 또는 외벽면에 오일댐퍼를 이용한 4각 프레임 형태의 내진보강 구조물이 시공되어지고 있다.

그러나, 건축물과 내진보강 구조물을 고정시키기 위한 설치 및 시공작업이 어렵기 때문에 작업효율 및 작업안전성을 저하시키게 되고, 이로 인하여 현장 시공성이 취약한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 내진보강 구조물의 시공성을 개선시키기 위해 제안된 것으로서, 내진보강구조물인 스마트 프레임을 이용하여 건축물 설치가 신속하고 용이하게 이루어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 건축물 내진보강 공법은, 건축물 외벽면중 내진보강 구조물인 스마트프레임이 설치될 부위의 조적벽돌을 제거하는 벽돌 제거단계와; 상기 벽돌이 제거된 건축물 외벽의 기둥과 보에 드릴을 이용하여 홀을 천공하는 홀 천공단계와; 상기 천공된 홀에 그라우팅액을 주입하는 그라우팅액 주입단계와; 상기 그라우팅액이 주입된 천공 홀에 앵커철근을 삽입 설치하는 철근 설치단계와; 상기 철근에 거치되어지도록 4각형태를 이루는 프레임틀과 이러한 프레임틀 내부에 지지로드 및 오일댐퍼가 구성된 스마트프레임을 장착하는 스마트프레임 장착단계와; 상기 스마트프레임의 프레임틀 내부에 콘크리트 몰탈을 주입하는 몰탈 주입단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 공법을 이용하면, 기존 학교나 병원 등의 건축물에 대한 스마트 프레임 시공작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있게 됨으로서 건축물의 내진기능이 보강되어질 수 있는 효과를 나타낸다.

특히, 스마트 프레임의 장착 과정에서 철근과 프레임틀간의 간섭이 방지되어질 수 있기 때문에 설치작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 내진보강 공법 시공 순서도.
도 2는 본 발명의 시공이 이루어질 건축물 외벽 단면도 및 정면도.
도 3은 본 발명에서 조적벽돌 제거상태의 건축물 단면도 및 정면도.
도 4는 본 발명에서 홀 천공 상태의 건축물 단면도 및 정면도.
도 5는 본 발명에서 그라우팅액 주입상태의 단면도 및 정면도.
도 6은 본 발명에서 철근 설치상태의 단면도 및 정면도.
도 7은 본 발명에서 스마트 프레임 장착상태의 단면도 및 정면도.
도 8은 본 발명에서 몰탈 주입상태의 단면도.
도 9는 본 발명에서 시공이 이루어지는 스마트 프레임 정면 구조도.
도 10은 도 9의 A-A부 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프레임틀 단면도.
도 12는 본 발명 프레임틀의 장착상태 단면 확대도.
도 13은 본 발명의 응용 예에 따른 프레임틀 단면도.
도 14는 본 발명의 응용 예에 따른 프레임틀의 분리도.
도 15는 본 발명의 스마트프레임이 장착된 건축물의 전체적인 정면 구조도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내진보강용 스마트 프레임을 이용한 건축물의 내진보강 과정을 살펴보기로 한다.

<조적벽돌 제거>(ST 1)

스마트 프레임이 설치되어질 부위의 외벽 조적벽돌(1)을 제거함으로서 도 3에서 나타내어지는 바와 같이 외벽의 기둥과 보를 이루는 내부 콘크리트 벽체(2)가 노출되어지도록 한다.

즉, 이때에는 작업자가 커터기를 이용하여 해당 부위의 조적벽돌(1)을 절단하거나 떼어내게 된다.

<홀 천공>(ST 2)

그리고, 노출된 콘크리트 벽체(2) 부위에 햄머드릴을 이용하여 홀(3)을 천공하게 되는데, 이때에는 다수의 개소에서 2개가 쌍을 이루도록 형성함이 바람직하다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 내부 콘크리트 벽체(2)의 기둥 부위와 보 부위를 따라 홀(3)을 천공시키게 되는 것이다.

<그라우팅액 주입>(ST 3)

이후, 상기 천공된 홀(3)에 도 5에서와 같이 그라우팅액(4)을 충진하여 주입시키게 된다.

이때 주입되는 그라우팅액(4)은 충진재로서 묽게 갠 시멘트나 모르타르가 충진되어짐이 바람직하다.

<철근 설치>(ST 4)

그리고, 그라우팅액(4)이 경화되기 전에 홀(3) 부위에 앵커철근(5)을 삽입하는 작업을 실시한다.

즉, 이때 삽입되는 앵커철근(5)은 "U" 형상을 이루어 양 단부가 쌍을 이루는 2개의 홀(3)에 동시에 삽입 결합되어지게 된다.

이와 함께, 도 6에서와 같이 앵커철근(5)과 수직으로 교차되어지도록 장방형 철근(5')이 함께 설치되어지게 된다.

<스마트 프레임 장착>(ST 5)

이와 같이 철근(5,5')의 시공이 완료되면 해당 부위에 스마트 프레임을 장착 설치하게 된다.

본 실시 예에서 사용되는 스마트 프레임은 도 7 및 도 9, 도 10에서와 같이 4각 형상의 프레임틀(10) 내부에 3개의 지지로드(20,20')가 연결되어져 있으며, 그중 일측 지지로드(20')에는 오일댐퍼(30)가 구성되어져 있는데, 이러한 오일댐퍼(30)가 설치된 스마트 프레임의 구조는 종래 공지된 기술이므로 이에 관련한 구체적인 구성설명은 생략키로 한다.

한편, 본 발명에서 스마트프레임의 프레임틀(10)은 도 10에서 나타내어지는 바와 같이 수직격벽(11)을 기준으로 양단부에 각각 제1수평격벽(12)과 제2수평격벽(13)이 직각형태로 결합된 단면 구조를 이루되, 제1수평격벽(12)은 수직격벽(11)을 중심으로 양측에 대칭형 구조를 이루며, 제2수평격벽(13)은 수직격벽(11)을 중심으로 일측에만 위치하는 편심형 구조를 이룸으로서 프레임틀(10)의 설치시 제2수평격벽(13)이 앵커철근(5)과 간섭이 방지되도록 하였다.

특히, 제1수평격벽(12)에는 외부에서 몰탈(S)의 주입이 용이하게 이루어질 수 있도록 몰탈 주입공(12a)이 관통 형성됨이 바람직하다.

따라서, 프레임틀(10)과 지지로드(20,20') 및 오일댐퍼(30)가 조립 완성된 스마트프레임의 장착시 프레임틀(10)이 앵커철근(5)에 걸려지는 현상이 발생하지 않고 용이한 장착 작업이 이루어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

<몰탈 주입>(ST 6)

상기와 같이 스마트 프레임의 장착이 완료되면, 도 8에서와 같이 스마트프레임의 프레임틀(10) 내부에 콘크리트 몰탈(S)을 주입하는 작업을 실시한다.

이때에는 프레임틀(10)에 형성된 몰탈 주입공(12a)을 통해 몰탈(S)의 주입이 이루어지게 되며, 주입된 몰탈(S)이 경화되어짐에 따라 스마트 프레임이 벽체에 일체로 결합된 상태를 이루게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 공법을 이용하게 되면 기존 학교나 병원 등의 건축물에 대한 스마트 프레임 시공작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있게 됨으로서 건축물의 내진기능이 보강되어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

한편, 도 11 내지 도 14은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 프레임 구조를 나타낸 것이다.

즉, 도시된 바와 같이 프레임틀(10)의 수직격벽(11)에는 앵커철근(5)에 거치되어질 수 있도록 "ㄴ"형태의 거치날개부(14)를 구성시킨 것이다.

이러한 거치날개부(14)는 수직격벽(11)에 일체로 용접시킬 수도 있으나, 도 13에서 나타내어지는 바와 같이 수직격벽(11)에는 관통공(11')을 형성시킴으로서 체결너트에 의해 거치날개부(14)의 착탈이 가능한 구조를 이룸이 바람직하다.

이와 같이 거치날개부(14)를 구성시키게 되면 스마트 프레임의 장착시 거치날개부(14)가 앵커철근(5)에 끼워지게 됨으로서 프레임틀(10)의 보다 안정적인 지지상태가 유지되어질 수 있게 되고, 몰탈(S)과의 접촉면적 증대에 따른 결합력이 향상되어질 수 있게 된다.

특히, 거치날개부(14)를 도 13 및 도 14에서와 같이 착탈형 구조로 이루게 되면, 현장 상황에 따라 거치날개부(14)가 내부 철근과 간섭이 발생할 경우에는 거치날개부(14)를 수직격벽(11)으로 부터 분리시켜 작업이 가능하게 됨으로 현장 대응성이 향상되어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

1 : 조적벽돌 2 : 콘크리트 벽체
3 : 홀 4 : 그라우팅액
5 : 앵커철근 5': 장방형철근
10 : 프레임틀 11 : 수직격벽
11': 관통공 12 : 제1수평격벽
13 : 제2수평격벽 14 : 거치날개부
20,20' : 지지로드 30 : 오일댐퍼
S : 콘크리트 몰탈

Claims (8)

1. 건축물 외벽면중 내진보강 구조물인 스마트프레임이 설치될 부위의 조적벽돌(1)을 제거하는 벽돌 제거단계와(ST 1), 상기 조적벽돌(1)이 제거된 건축물 외벽의 기둥과 보 콘크리트 벽체(2)에 드릴을 이용하여 홀(3)을 천공하는 홀 천공단계와(ST 2), 상기 천공된 홀(3)에 그라우팅액(4)을 주입하는 그라우팅액 주입단계와(ST 3), 상기 그라우팅액(4)이 주입된 천공 홀(3)에 앵커철근(5)을 삽입 설치하는 철근 설치단계와(ST 4), 상기 앵커철근(5)에 거치되어지도록 4각형태를 이루는 프레임틀(10)과 이러한 프레임틀(10) 내부에 지지로드(20,20')와, 오일댐퍼(30)가 구성된 스마트프레임을 장착하는 스마트프레임 장착단계와(ST 5), 상기 스마트프레임의 프레임틀(10) 내부에 콘크리트 몰탈(S)을 주입하는 몰탈 주입단계(ST 6)를 포함하는 스마트프레임을 이용한 건축물 내진보강 공법에 있어서,
   상기 벽돌 제거단계(ST 1)에서는 커터기를 이용하여 내부의 콘크리트 벽체(2)가 노출되어질 수 있도록 해당 부위의 조적벽돌(1)을 절단 제거하며;
   상기 홀 천공단계(ST 2)에서는 다수의 개소에서 2개가 쌍을 이루도록 홀(3)을 형성시키고;
   상기 철근 설치단계(ST 4)에서는 "U" 형 앵커철근(5)의 양 단부가 쌍을 이루는 2개의 홀(3)에 동시에 삽입 결합되어지도록 하되, 상기 앵커철근(5)과 수직으로 교차되어지도록 장방형 철근(5')이 함께 설치되어지며;
   상기 스마트프레임 장착단계(ST 5)에서 장착이 이루어지는 스마트프레임의 프레임틀(10)은 수직격벽(11)을 기준으로 양단부에 각각 제1수평격벽(12)과 제2수평격벽(13)이 직각형태로 결합된 단면 구조를 이루되, 제1수평격벽(12)은 수직격벽(11)을 중심으로 양측에 대칭형 구조를 이루며, 제2수평격벽(13)은 수직격벽(11)을 중심으로 일측에만 위치하는 편심형 구조를 이룸으로서 프레임틀(10)의 설치시 제2수평격벽(13)이 앵커철근(5)과 간섭이 방지되도록 하고;
   상기 프레임틀(10)의 제1수평격벽(12)에는 외부에서 몰탈(S)의 주입이 용이하게 이루어질 수 있도록 몰탈 주입공(12a)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 스마트프레임을 이용한 건축물 내진보강 공법.
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6. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레임틀(10)의 수직격벽(11)에는 앵커철근(5)에 거치되어질 수 있도록 거치날개부(14)가 구비된 것을 특징으로 하는 스마트프레임을 이용한 건축물 내진보강 공법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 프레임틀(10)의 수직격벽(11)에는 관통공(11')이 형성됨으로서 거치날개부(14)의 착탈 가능한 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 스마트프레임을 이용한 건축물 내진보강 공법.
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