KR101243024B1 - 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치 - Google Patents

칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치에 관한 것으로서, 신축 건물뿐만 아니라 기존 건물의 기둥과 보가 강접된 라멘 골조 건물에 있어 기둥과 보 사이의 공간에 설치되어 단순히 실과 실을 분리하는 칸막이 벽체를 단위 모듈러화 된 지진하중 흡수장치를 이용하여 지진하중을 흡수, 저감시키는 기능을 갖도록 시공하는 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치에 관한것으로, 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 파형 강판으로 형성되는 파형 웨브; 상부와 하부에 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지가 구성되고, 상부 플랜지와 하부 플랜지의 폭 중앙부를 연결하는 웨브로 구성되며, 상부 플랜지와 하부 플랜지의 양쪽 끝단에 엔드플레이트가 구성되어, 상기 파형 웨브의 상단과 하단에 각각 구성되는 지지부재;로 구성되는 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치 이다.

Description

칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치{seismic control device modular unit for constructing partition wall}
본 발명은 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치에 관한 것으로서, 신축 건물뿐만 아니라 기존 건물의 기둥과 보가 강접된 라멘 골조 건물에 있어 기둥과 보 사이의 공간에 설치되어 단순히 실과 실을 분리하는 칸막이 벽체를 단위 모듈러화 된 지진하중 흡수장치를 이용하여 지진하중을 흡수, 저감시키는 기능을 갖도록 시공하는 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치에 관한 것이다.
최근 국내외에서 발생한 일련의 큰 지진으로 인하여 지진의 피해에 대한 경각심과 내진설계의 필요성에 대한 인식이 확산되고 있다. 특히 박물관, 원자력발전소와 같은 중요한 구조물이나 고층빌딩, 경기장 및 교량과 같은 대형 구조물의 지진피해는 막대한 인명 및 재산 피해를 동반하므로 충분한 내진성능을 확보할 필요가 있다. 또한 주거용 건물의 리모델링이 광범위하게 추진됨에 따라 내진설계기준이 적용되기 이전에 시공된 건물의 내진보강방법에 대한 관심이 점차 증가하고 있다.
리모델링시 건물은 안전성과 경제성에 입각하여 작용하는 하중의 특성에 따라 효과적인 대응을 해야 한다. 특히 국내 내진 기준은 지속으로 강화되고 있는 추세이며 1990년대 이전에 건축된 대다수의 건물이 강화된 현재의 내진 기준을 만족하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 지진에 대한 내력 및 연성 확보를 위해 기존 구조물의 황력저항요소 설계에 세심한 주의가 필요하다.
전통적으로 건물을 지진력에 저항할 수 있도록 튼튼하게 설계하는 내진설계와 더불어 최근에는 건물을 지반에서 분리하여 건물의 진동 주기를 지진의 주요 주기(Predominant period)에서 멀어지게 함으로써 건물이 지진을 피해가도록 하는 면진(Seismic Isolation) 및 지진에 의한 입력에너지를 각종 제진장치를 이용하여 효율적으로 소산함으로써 건물의 피해를 최소화하는 제진(Seismic Control) 등 다양한 설계를 동원하여 지진에 의한 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있도록 강구하고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1026106호(특허문헌 1)가 있다.
상기 배경기술에서는 도 6에서와 같이 기존 건축물에 제진댐퍼를 설치하기 위한 설치프레임에 있어서, 기존콘크리트를 치핑한 면 상에서 천공된 다수의 개구에 삽입 구비된 앵커볼트, 상기 치핑면에 지지되며 상기 앵커볼트가 몸체 중앙에 어레이된 다수의 개구에 관통 고정되고 굴곡이 형성된 베이스플레이트, 상기 치핑면과 베이스플레이트의 양 끝단 사이에 구비되어, 상기 양 부재 사이에 소정 공간을 형성하는 간격재, 상기 베이스플레이트와 이격 구비되고, 상기 베이스플레이트의 개구와 대응되도록 몸체에 형성된 다수의 개구에 상기 앵커볼트가 관통되며, 상기 제진댐퍼 및 제진댐퍼와 연결된 브레이스가 연결되는 댐퍼프레임, 상기 치핑면과 베이스플레이트 사이에 인입되어 일체화시키는 고정제 및, 상기 베이스플레이트와 댐퍼프레임 사이의 공간에 인입되어 일체화시키는 충진재를 포함하는 제진댐퍼 설치프레임의 접합구조를 제안하고 있다.
그러나 상기 배경기술은 기존 콘크리트 벽체를 치핑하여 제진댐퍼를 설치하였기 때문에 시공과정이 복잡할 뿐만 아니라, 실과 실을 나누는 칸막이 벽 시공이나 신축공사시에는 이용하기 어려운 문제점이 있었으며 시공과정이 복잡하다.
특허등록 제1026106호
본 발명은 단순히 실을 분리하는 기능을 넘어서 지진하중 흡수 기능을 가지도록 칸막이 벽체를 구성하면서도, 지진하중 흡수장치를 단위 모듈화하여 시공이 용이한 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치를 제공하는 목적으로 한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면 파형 강판으로 형성되는 파형 웨브; 상부와 하부에 각각 상부 플랜지와 하부 플랜지가 구성되고, 상부 플랜지와 하부 플랜지의 폭 중앙부를 연결하는 웨브로 구성되며, 상부 플랜지와 하부 플랜지의 양쪽 끝단에 엔드플레이트가 구성되어, 상기 파형 웨브의 상단과 하단에 각각 구성되는 지지부재;로 구성되는 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치가 제공된다.
상기 엔드플레이트는 체결공이 통공되어 구성될 수 있으며, 상기 파형 웨브는 양단부의 중앙부가 내측으로 인입된 형상으로 구성되는 충격감쇠부가 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면 저비용으로 신축 건물뿐만 아니라 기존 건물의 보강시에 기둥과 보 사이의 공간에 간단하게 단위 모듈러를 병렬배치함으로써 시공이 매우 용이하며, 칸막이 벽체 내부에 구성된 단위 모듈러 지진하중 흡수장치의 파형 웨브가 소성변형을 일으켜 아코디언 효과를 발현할 수 있도록 하여 지진하중에 대한 건물의 저항능력을 효율적으로 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
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 라멘 골조에 설치되는 단위 모듈러 지진하중 흡수장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 파형 웨브의 다른 실시 형상을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 지진하중 흡수장치의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명이 라멘 골조에 설치되는 실시예를 도시한도이다.
도 6은 종래의 제진댐퍼 설치프레임의 접합구조를 나타낸 사시도이다.
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 칸막이 벽체에 지진하중 흡수 기능을 부여하는 단위 모듈러 지진하중 흡수장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 라멘 골조에 설치되는 단위 모듈러 지진하중 흡수장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 단위 모듈러 지진하중 흡수장치(10)는 파형 강판으로 형성되는 파형 웨브(100)와 상기 파형 웨브(100)의 상단과 하단에 각각 구성되는 지지부재(200)로 구성된다. 칸막이 벽체가 시공될 위치의 보의 하면과 슬래브의 상면의 전체높이에 맞도록 파형 웨브(100)의 높이를 다양하게구성할 수 있다.
전체적인 단면의 형상은 H형강의 단면과 유사하나 웨브가 파형으로 형성되었고, 지지부재(200)는 H형강으로 이루어진 구조이다. 즉, 파형 웨브(100)는 상부와 하부 양측 단부에 지지부재(200)의 폭 중앙부가 위치하도록 하여 결합구성된다.
파형 웨브(100)는 지진하중 작용시 아코디언과 같이 소성변형하면서 지진하중을 흡수하게 된다. 즉, 이 분야에서 주지된 강재이력댐퍼과 유사하게 그 재료 자체가 가지고 있는 특성을 이용하여 지진하중을 흡수하게 된다.
또한, 파형 웨브(100)는 파형강판(골형강판)으로 구성하여 콘크리트와의 기계적인 맞물림 작용으로 파형 웨브(100)와 벽체 콘크리트 사이의 경계면에서의 상대변위(slip)를 방지하여 이들이 일체로 합성되도록 하였으며, 좌굴 및 비틀림에 대한 저항력을 향상시켰다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파형 웨브(100)는 예컨데 냉간압연(cold-rolling)으로 만들어질 수 있으며 골의 형상은 둥근형(a), 국곡된 각형(b) 등 형상에 한정되지 않고 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
충격감쇠부(110)는 상기 파형 웨브(100)는 양단부의 중앙부가 내측으로 인입된 형상으로 구성된다. 이는 지진하중 작용시 파형 웨브(100)가 아코디언과 같이 소성변형하면서 지진하중을 흡수하게 되는데, 본 발명에서는 파형 웨브(100)가 거의 보와 슬래브의 사이의 공간의 높이만큼의 길이로 형성되기 때문에, 다수 개의 단위 모듈러 지진하중 흡수장치(10)가 병렬로 설치된 구조에서는 파형 웨브(100)의 변위량이 측면으로 갈수록 낮아지기 때문에, 충격감쇠부(110)라는 공간부를 구성하여 지진하중이 작용할 경우 단위 모듈러 지진하중 흡수장치(10)의 파형 웨브(100) 끼리 직접 부딪히는 것을 방지하는 완충기능과 함께 지진하중 흡수장치(10)의 수평변위를 흡수할 수 있는 재료가 사용된다.
충격감쇠부(110)는 파형 웨브(100)의 양측 단부가 인입된 형상으로 구성하는데, 절단, 절곡 등의 방법으로 인접하는 파형 웨브(100)의 단부가 접하지 아니하고, 충격감쇠부(110)에 의하여 공간부가 형성되는 것이다.
지지부재(200)는 일반적인 H형강의 형상으로 상부 플랜지(11), 하부 플랜지(13) 및 상하부 플랜지를 폭방향 중심에서 연결하는 웨브(12)로 구성되어 있으며, 추가적으로 상하부 플랜지(11)(13)의 양측 단부를 연결하는 엔드플레이트(14)가 구성된다. 엔드플레이트(14)는 단위 모듈러 지진하중 흡수장치(10)를 칸막이 벽체가 시공될 위치에 병렬로 다수 개 배치할 때, 인접한 각 단위 모듈러 지진하중 흡수장치(10)의 측면을 결합하기 위하여 구성된다.
상기 엔드플레이트(14)를 서로 용접하는 등의 공지의 여러 방법으로 결합하여도 되고, 체결공(141)을 통공하여 체결공(141)을 통하여 볼트 결합을 하여도 된다.
지지부재(200)는 일정한 두께와 폭을 갖도록 하며, 다양한 재료로 구성될 수 있으나 바람직하게는 타부재와의 결합방법이 다양한 강재로 구성하는 것이 유리하다. 상부 플랜지(11)에는 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 상부 플랜지(11)를 고정시키기 위한 다수 개의 앵커볼트 삽입공이 천공되어 형성될 수 있다. 상부 플랜지(11)는 지진하중 작용시 보와 일체로 거동할 수 있도록 이 기술분야에서 주지된 다양한 방법으로 보의 하면에 고정될 수 있고 하나의 예로서 앵커볼트에 의해 보의 하면과 슬래브 상면에 고정될 수 있다.
상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(13)에 의해 둘러싸인 공간에는 충전재(15)가 채워진다. 충전재(15)는 웨브(12)를 감싸 구속한다. 충전재(15)로는 모르타르 또는 콘크리트가 사용될 수 있다.
지지부재(200)는 보 또는 슬래브에 고정구속되어 있어 외력의 작용시에 파형 웨브(100)로 변위가 집중될 것이지만, 벽체 콘크리트의 강도가 주 구조부재의 강도보다 크게 되면 지진하중 작용시 주 구조부재에 하중이 집중되어 본 발명에 따른 지진하중 흡수장치가 효과적으로 작동하지 않을 수 있기 때문에, 벽체 콘크리트의 강도가 주구조재의 강도보다 낮도록 구성한다.
이상에서 상세하게 설명한 것처럼 본 발명에 따르면 보, 슬래브 및 기둥으로 이루어진 칸막이 벽체가 설치될 공간에 병렬로 단위 모듈러 지진하중 흡수장치(10)를 설치하고 벽체 콘크리트를 타설하여 완성하면, 지진하중 발생시에 지진하중이 단위 모듈러 지진하중 흡수장치(10)의 파형 웨브(100)로 집중된다. 따라서 파형 웨브(100)가 소성변형을 일으키게 되고 인접한 단위 모듈러 지진하중 흡수장치(10)에도 전달되어 역시 파형 웨브(100)가 소성변형을 일으키게 된다. 즉, 본 발명에 따른 지진하중 흡수장치는 금속의 소성변형에 의한 에너지 소산 특성을 이용하는 변위 의존형 에너지 소산장치와 유사하게 파형 웨브(100)가 아코디언과 같이 변형되면서 지진하중을 흡수함으로써 주 구조부재에 전달되는 지진하중을 저감시키게 된다. 따라서 지진하중에 의한 주 구조부재의 손상을 방지할 수 있으며 지진발생 후에는 지진하중 흡수장치만을 교체하면 되므로 유지관리가 용이하다.
위에서 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.
10: 단위 모듈러 지진하중 흡수장치
11: 상부 플랜지
12: 웨브
13: 하부 플랜지
14: 엔드플레이트
15: 충전재
20: 기둥
30: 보
40: 슬래브
100: 파형 웨브
110: 충격감쇠부
200: 지지부재

Claims (3)

  1. 파형 강판으로 형성되는 파형 웨브(100);
    상부와 하부에 각각 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(13)가 구성되고, 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(13)의 폭 중앙부를 연결하는 웨브(12)로 구성되며, 상부 플랜지(11)와 하부 플랜지(13)의 양쪽 끝단에 엔드플레이트(14)가 구성되어, 상기 파형 웨브(100)의 상단과 하단에 각각 구성되는 지지부재(200);로 구성되어 칸막이 벽체에 다수 개 병렬로 배치되어 시공되는 것을 특징으로 하는 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엔드플레이트(14)는 체결공(141)이 통공되어 구성되는 것을 특징으로 하는 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파형 웨브(100)는 양단부의 중앙부가 내측으로 인입된 형상으로 구성되는 충격감쇠부(110)가 구성되는 것을 특징으로 하는 칸막이 벽체 시공용 단위 모듈러 지진하중 흡수장치.
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