KR101297794B1 - 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조와 설치방법, 및 그 설치방법을 적용한 내진보강공법 - Google Patents

구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조와 설치방법, 및 그 설치방법을 적용한 내진보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내진보강을 위해 구조물 개구부에 설치한 철골프레임을 비계 지지체로 활용하면서 구조물 내부에서 비계를 간편하게 설치할 수 있도록 구현한 비계 설치구조와 설치방법, 그리고 그 비계 설치방법을 바람직하게 적용하면서 실시하는 내진보강공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비계 설치구조는, 구조물의 개구부에서 내진보강을 위한 보강구조체로 양측의 수직구조체와 상·하부수평구조체에 대면하게 설치된 철골프레임; 철골프레임에서 구조물의 외부를 향해 내밀어 나오도록 철골프레임에 돌출되게 접합 설치된 다수개의 돌출돌기; 다수개의 돌출돌기에 각각 끼움결합되어 상기 철골프레임에서 구조물의 외부를 향해 내밀어 나오도록 설치되는 비계파이프; 비계파이프 상호 간을 수평 연결하면서 비계파이프 위에 고정 설치되는 작업발판;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 내진보강공법은, 구조물의 개구부에 철골프레임과 외부비계를 설치한 다음, 외부비계를 활용하면서 철골프레임으로 둘러싸인 구조물의 개구부 하부에는 내력구조체를 시공하고 구조물의 개구부 상부에는 창호를 시공하는 것을 특징으로 한다.

Description

구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조와 설치방법, 및 그 설치방법을 적용한 내진보강공법{Scaffolding System for Seismic Retrofit of Building Structures and Seismic Retrofit Method Using the Same}
본 발명은 구조물 개구부에 내진보강공사를 실시하기 위한 비계 설치방안에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내진보강을 위해 구조물 개구부에 설치한 철골프레임을 비계 지지체로 활용하면서 구조물 내부에서 비계를 간편하게 설치할 수 있도록 구현한 비계 설치구조와 설치방법, 그리고 그 비계 설치방법을 바람직하게 적용하면서 실시하는 내진보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 건물에는 채광, 통풍, 유출입 등을 위한 창호를 위해 개구부가 마련된다. 개구부는 다른 부분에 비해 응력 집중이 심한데, 특히 지진 등 수평하중이 가해질 경우 개구부에서 인장균열이 시작하여 건물 붕괴로 이어질 수 있다. 이에 따라 내진설계기준이 제정된 1989년 이전에 준공된 철근콘크리트 건물의 경우, 내진성능이 충분치 못하여 지진 발생 시 개구부에서 기인하는 구조손상으로 인해 큰 피해가 발생할 수 있다.
지진으로부터 인적 피해 및 물적 피해를 최소화하기 위해 다양한 내진보강방법이 적용되고 있다. 대표적인 내진보강방법으로 면진장치를 설치하는 방법이 있는데, 면진장치로서 가새형 댐퍼를 대각 방향으로 설치함으로써 지진에 의한 반복하중이 가해질 때 소성이력거동에 의해 에너지를 소산시키는 방법이다. 그러나 종래의 면진장치 설치방법은 가새형 댐퍼를 지지하기 위한 기둥이나 보와 같은 큰 강성을 갖는 구조부재가 필요하여 시공이 까다롭고, 또한 별도의 설치공간이 필요하여 적용성이 제한적이며, 개구부의 시야를 가린다는 단점이 있다.
가새형 댐퍼의 단점을 개선하기 위해 도 1과 같은 내진보강방법이 제안되었다. 보는 바와 같이 모서리에서 회동 가능하게 힌지결합된 사각프레임을 건물 개구부에 고정 설치하는 방식으로, 사각프레임의 내부 모서리에 진동에너지를 흡수하여 소성거동하는 댐퍼를 설치하는 방식이다. 이 방식은 모듈화가 가능하고, 거주자의 시야 방해를 최소화하여 창호 설치공간을 충분히 확보할 있다는 점에서 장점이 있다. 하지만 프레임과 댐퍼가 모든 하중을 지지하는 방식이므로 지진력에 대한 하중 분산의 효율성이 떨어지고 또한 효과적인 보강을 위해서는 단면성능이 큰 부재가 요구되며, 모서리 댐퍼에 의해 여전히 시야가 가려지는 단점이 있다.
도 1의 내진보강방법을 개선하기 위해 본 발명자는 도 2와 같은 내진보강방법을 제안하였다. 도 2의 내진보강방법은 특허 제10-1165320호에 따른 것으로, 건물 개구부에 철골프레임을 설치하고 철골프레임의 내측 하부에 철근콘크리트벽체를 시공하는 방식이다. 건물 개구부의 하부를 철근콘크리트벽체로 내력을 보강하는 한편 철골프레임이 지지해야 하는 모멘트 팔길이를 줄인 방식이 된다. 그런데 이 방식으로 내진보강공사를 수행하기 위해서는 철근콘크리트벽체와 창호 시공과정에서 작업자의 안전을 위해 건물 개구부 주변에 비계를 설치할 필요가 있다.
본 발명은 구조물 개구부에 내진보강공사를 수행함에 있어 비계를 간편하게 설치하기 위한 방안으로 개발된 것으로서, 내진보강을 위해 구조물 개구부에 설치한 철골프레임을 비계 지지체로 활용하면서 구조물 내부에서 간단하게 비계를 설치 및 해체할 수 있는 방안을 제공하는데 기술적 과제가 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 양측의 수직구조체와 상·하부수평구조체로 둘러싸인 구조물 개구부에 내진보강공사를 실시하기 위한 비계 설치구조로서, 구조물의 개구부에 내진보강을 위한 보강구조체로 고정 설치되되 양측의 수직구조체와 상·하부수평구조체에 대면하게 설치된 철골프레임; 철골프레임에서 구조물의 외부를 향해 내밀어 나오도록 철골프레임에 돌출되게 접합 설치된 다수개의 돌출돌기; 다수개의 돌출돌기에 각각 끼움결합되어 상기 철골프레임에서 구조물의 외부를 향해 내밀어 나오도록 설치되는 비계파이프; 비계파이프 상호 간을 수평 연결하면서 비계파이프 위에 고정 설치되는 작업발판;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조를 제공한다.
또한 본 발명은, 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조를 구현하는 방법으로, 돌출돌기를 접합 설치한 상태로 철골프레임을 구조물의 개구부에 고정 설치한 다음, 구조물 내부에서 돌출돌기에 끼움결합시키면서 비계파이프 설치하고 비계파이프 위에 작업발판을 설치하는 것을 특징으로 하는 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치방법을 제공한다.
나아가 본 발명은, 양측의 수직구조체와 상·하부수평구조체로 둘러싸인 구조물 개구부에 내진보강공사를 수행하는 방법으로, 구조물의 개구부에 철골프레임과 외부비계를 설치한 다음, 외부비계를 활용하면서 철골프레임으로 둘러싸인 구조물의 개구부 하부에는 내력구조체를 시공하고 구조물의 개구부 상부에는 창호를 시공하는 것을 특징으로 하는 구조물 개구부의 내진보강공법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 내진보강을 위해 구조물 개구부에 설치한 철골프레임을 비계 지지체로 활용하면서 구조물 내부에서 비계 설치 및 해체가 가능하기 때문에, 내진보강공사를 위한 가설작업을 간소화할 수 있다. 이로써 가설작업의 간소화로 내진보강공사의 공기단축과 공사비절감이 가능해진다.
도 1은 종래 구조물 개구부의 내진보강구조를 도시한다.
도 2는 특허 제 10-1165320호에 따른 구조물 개구부의 내진보강 창호구조를 도시한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조에 대한 설치순서도이다.
도 6은 본 발명의 구조물 개구부의 내진보강공법 따라 완성된 시공사례이다.
이하 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조에서 돌출돌기의 설치 상세이다.
본 발명은 양측의 수직구조체(S1)와 상·하부수평구조체(S2)로 둘러싸인 구조물 개구부에 내진보강공사를 실시하기 위한 비계 설치구조에 관한 것으로, 내진보강을 위해 구조물 개구부에 설치한 철골프레임(110)을 비계 지지체로 활용한다는데 특징이 있다. 양측의 수직구조체(S1)와 상·하부수평구조체(S2)로 둘러싸인 구조물의 개구부에 기본적인 내진보강을 위해 철골프레임(110)이 고정 설치되는데, 이러한 철골프레임(110)에 비계를 지지시키면서 설치하는 것이다.
철골프레임(110)은 구조물 개구부의 양측의 수직구조체(S1)와 상·하부수평구조체(S2)에 대응하여 양측의 수직프레임(111)과 상·하부수평프레임(112)으로 마련되며, 이로써 구조물의 개구부에서 양측의 수직구조체(S1)와 상·하부수평구조체(S2)에 대면하게 설치된다. 여기서 구조물의 개구부에서 양측의 수직구조체(S1)는 기둥 또는 내력벽체가 될 수 있고, 상·하부수평구조체(S2)는 보(S21) 또는 슬래브(S2)가 될 수 있다. 또한 철골프레임(110)은 양측의 수직프레임(111)과 상·하부수평프레임(112)이 각각 양측의 수직구조체(S1)와 상·하부수평구조체(S2)에 고정 설치되는 것은 물론, 특허 제10-1165320호에서와 같이 하부수평프레임(112)만이 하부수평구조체(S2)에 고정 설치되는 것도 가능하다. 도 3은 철골프레임(110) 전체가 고정 설치되는 경우를 예시한다.
철골프레임(110)은 케미컬 앵커(F1)로 구조체(S1, S2)에 고정하고 더불어 철골프레임(110)과 구조체(S1, S2) 사이 틈에 필러(F2, 무수축몰탈, 고기능 주입제 등)를 채우는 방식으로 처리하면 철골프레임(110)과 구조체(S1, S2)의 일체화를 도모할 수 있다. 또는 철골프레임(110)과 구조체(S1, S2) 사이에 탄성단열재를 설치하면서 케미컬 앵커(F1)로 고정할 수 있는데, 탄성단열재는 철골프레임(110)과 구조체(S1, S2) 사이에서 유연하게 대응하면서 틈새없이 설치되기 때문에 단열성능 확보에 기여하고 더불어 지지하중 흡수에도 기여한다. 케미컬 앵커(F1)로 고정한 후에는 앵커머리에 밀봉캡을 씌워 케미컬 앵커(F1)를 보호하도록 한다. 철골프레임(110)은 H형강을 이용하는 것이 단면성능 확보와 케미컬 앵커(F1)의 설치에도 유리하며, 물론 다른 단면의 철골부재도 가능하다. H형강에 의한 철골프레임(110)은 보강스티프너(113)로 보강할 수 있다.
위와 같은 철골프레임(110)에는 도 3에서와 같이 구조물의 외부를 향해 내밀어 나오도록 다수개의 돌출돌기(210)가 (용접)접합 설치된다. 돌출돌기(210)는 철골프레임(110)에 접합되는 접합판부(211)와 접합판부(211)에서 돌출되는 돌기부(212)로 구성하면 적당하다. 철골프레임(110)을 H형강으로 이용한다면 돌출돌기(210)는 H형강 철골프레임(110)의 웨브에 접합하면 되며, 다만 가급적 플랜지 또는 보강스티프너(113)에 근접시키면서 H형강 철골프레임(110)의 플랜지보다 돌출되지 않는 길이로 접합하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조에서 비계파이프(220)의 설치 상세이다. 철골프레임(110)에 접합 설치된 다수개의 돌출돌기(210) 각각에는 비계파이프(220)가 끼움결합되어 철골프레임(110)에서 구조물의 외부를 향해 내밀어 나오도록 설치된다. 비계파이프(220)는 돌출돌기(210)에 단순히 끼움결합될 수 있는 것은 물론, 끼움결합과정에서 나사체결될 수도 있고, 또는 끼움결합된 후에는 별도의 고정구에 의해 고정될 수도 있다. 도 4에서는 비계파이프(220)가 일자형 부재로 마련되어 수평으로만 설치되고 있는데, 비계파이프(220)는 ㄴ자형 부재로 마련하여 수평수직으로 동시에 설치하는 것도 가능하다. 뿐만 아니라 비계파이프(220)는 난간 형태로 미리 조립된 상태로 준비하여 설치하는 것도 가능하다(도 5 참조).
한편, 철골프레임(110)이 H형강으로 채택되고 보강스티프너(113)가 더 접합 설치된 경우에, 돌출돌기(210)가 H형강의 플랜지 또는 보강스티프너(113)에 근접하여 H형강의 웨브에 접합되었다면, 비계파이프(220)는 H형강의 플랜지 또는 보강스티프너(113)에 받침 지지되도록 설치될 수 있다. 비계파이프(220)는 플랜지 내지 보강스티프너의 지지를 받을 수 있기 때문에 설치 안정성을 더욱 유리하게 확보할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조에서 작업발판(230)의 설치 상세이다. 작업발판(230)은 비계파이프(220) 상호 간을 수평 연결하면서 비계파이프(220) 위에 고정 설치된다. 작업발판(230)이 설치된 후에는 작업발판(230)을 이용하면서 필요에 따라 비계난간 등을 부가적으로 설치할 수 있다.
도 6은 본 발명의 구조물 개구부의 내진보강공법에 따라 완성된 시공사례이다. 이를 참고하여 본 발명에 따른 구조물 개구부의 내진보강공법을 살펴본다. 먼저 돌출돌기(210)를 접합 설치한 상태로 철골프레임(110)을 구조물의 개구부에 고정 설치한다. 이어 구조물 내부에서 돌출돌기(210)에 끼움결합시키면서 비계파이프(220)를 설치하고 비계파이프(220) 위에 작업발판(230)을 설치하면서 구조물 개구부 밖으로 외부비계를 설치한다. 다음으로 외부비계를 작업공간으로 활용하면서 철골프레임(110) 내측 하부에는 내력구조체(120)를 시공하고 철골프레임(110) 내측 상부에는 창호(130)를 시공한다. 여기서 내력구조체(120)는 철근콘크리트벽체 또는 철골벽체(철골프레임 사이에 단열판재 등이 설치되는 벽체)로 시공하면 된다. 이후 작업발판과 비계파이프를 해체하며, 돌출돌기는 그대로 존치시켜도 무방하다. 특히 돌출돌기가 H형강 철골프레임(110)의 플랜지보다 돌출되지 않게 설치되었다면, 그대로 존치되더라도 개구부 외관에 아무런 문제가 되지 않는다. 이로써 도 6과 같은 내진보강 창호구조가 완성된다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
110: 철골프레임
111: 수직프레임
112: 수평프레임
113: 보강스티프너
120: 내력구조체
130: 창호
210: 돌출돌기
220: 비계파이프
230: 작업발판
S1: 수직구조체
S2: 수평구조체

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 양측의 수직구조체(S1)와 상·하부수평구조체(S2)로 둘러싸인 구조물 개구부에 내진보강공사를 실시하기 위한 비계 설치구조로서,
    상기 구조물의 개구부에 내진보강을 위한 보강구조체로 고정 설치되되, 양측의 수직구조체와 상·하부수평구조체에 대면하게 설치된 H형강 철골프레임(110);
    상기 H형강 철골프레임(110)에서 구조물의 외부를 향해 내밀어 나오도록 H형강 철골프레임(110)의 웨브에 접합되어 플랜지보다 돌출되지 않게 설치된 다수개의 돌출돌기(210);
    상기 다수개의 돌출돌기(210)에 각각 끼움결합되어 상기 H형강 철골프레임(110)에서 구조물의 외부를 향해 내밀어 나오도록 설치되는 비계파이프(220);
    상기 비계파이프(220) 상호 간을 수평 연결하면서 비계파이프(220) 위에 고정 설치되는 작업발판(230);을 포함하여 구성되되,
    상기 H형강 철골프레임(110)은, H형강에서 양 플랜지를 수평 또는 수직으로 연결하는 보강스티프너(113)가 더 접합되며,
    상기 비계파이프(220)는, 돌출돌기(210)에 끼움결합되어 H형강 철골프레임(110)의 플랜지 또는 보강스티프너(113)에 받침 지지되게 설치되는 것을 특징으로 하는 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조.
  4. 제3항에 따른 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치구조를 구현하는 방법으로,
    돌출돌기(210)를 접합 설치한 상태로 H형강 철골프레임(110)을 구조물의 개구부에 고정 설치한 다음, 구조물 내부에서 돌출돌기(210)에 끼움결합시키면서 비계파이프(220) 설치하고 비계파이프(220) 위에 작업발판(230)을 설치하는 것을 특징으로 하는 구조물 개구부의 내진보강공사를 위한 외부비계 설치방법.
  5. 양측의 수직구조체(S1)와 상·하부수평구조체(S2)로 둘러싸인 구조물 개구부에 내진보강공사를 수행하는 방법으로,
    제4항에 따라 구조물의 개구부에 H형강 철골프레임(110)과 외부비계를 설치한 다음, 외부비계를 활용하면서 H형강 철골프레임(110)으로 둘러싸인 구조물의 개구부 하부에는 내력구조체(120)를 시공하고 구조물의 개구부 상부에는 창호(130)를 시공하는 것을 특징으로 하는 구조물 개구부의 내진보강공법.
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