KR101348577B1

KR101348577B1 - 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법

Info

Publication number: KR101348577B1
Application number: KR1020130028794A
Authority: KR
Inventors: 김성원; 김동영; 문병욱; 허무원
Original assignee: 삼영엠텍(주)
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2014-01-09

Abstract

학교 등의 철근콘크리트 건물의 창호가 설치되는 개구부와 같이 지진에 취약한 개구부 피해를 줄이기 위한 수평보형 댐퍼를 이용한 건물의 개구부 내진보강방법에 관한 것으로서 상기 내진보강방법은 보의 중앙부 저면에 중앙지구를 고정시켜 지진하중에 의한 보의 휨 변형이 중앙 T형지그에 전달되도록 하고, 상기 기둥부 내측면에 댐퍼프레임을 설치하고, 상기 중앙 T형지그와 댐퍼프레임 사이에 수평보형 댐퍼를 설치하되 상기 수평보형 댐퍼가 개구부의 상부에 위치하도록 하는 단계를 포함한다.

Description

건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법{SEISMIC RETROFIT METHOD USING LATERAL BEAM-TYPE DAMPER INSTALLED IN OPENING SPACE OF BUILDING STRUCTURE}

본 발명은 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 학교 등의 철근콘크리트 건물의 창호가 설치되는 개구부에 수평보형 댐퍼를 설치하여 건물의 내진성능을 향상시킬 수 있는 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물에는 시야를 확보하고 거주자의 생활을 보다 쾌적하게 하기 위해 창문(창호), 출입문과 같은 개구부가 설치된다.

이러한 개구부에는 일정 크기 이상의 개구공간(void space)을 확보한 후, 개구공간 내측면에 창호, 알루미늄 샤시 등을 삽입하는 것이 보통이다.

그런데, 이러한 개구부는 조적식 건물을 비롯한 다양한 건축물에서 다른 부분에 비해 응력 집중이 심한 것으로 알려져 있다.

특히, 지진 등이 발생한 경우 개구부에 시공되는 조적벽체(조적)의 인장균열이 시작되기 쉬워, 개구부는 지진에 매우 취약하다는 사실이 밝혀졌다.

더욱이, 내진설계기준이 재정된 1989년 이전에 준공된 철근콘크리트 건물의 경우, 내진성능이 충분치 못하여 개구부에서 기인하는 구조손상으로 인해 지진 발생 시 큰 피해가 발생할 수 있음이 확인되었다.

이러한 지진으로부터 인적 피해 및 물적 피해를 최소화하기 위해 건물의 개구부 또는 기둥이나 보와 같은 구조부재에는 다양한 제진장치가 설치된다.

이러한 제진 장치를 이용한 내진보강공법은 현재 건물의 신축공사 및 리 모델링 공사에 일반적으로 활용되고 있다.

예컨대 상기 제진장치는 구조부재인 프레임에 대각 방향의 가새형 댐퍼를 설치하여, 지진에 의한 반복하중 동안 소성이력거동에 의해 에너지를 소산시킴으로써 건물 손상을 최소화하게 된다.

그러나 이러한 일반적인 제진장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 댐퍼를 설치하기 위해 기둥이나 보와 같은 큰 강성을 갖는 구조부재(댐퍼 지지용)를 필요로 하므로, 시공이 까다로울 뿐만 아니라, 별도의 설치공간을 확보하여야 하는 문제점이 있다.

둘째, 철근콘크리트 건물은 댐퍼를 위한 별도의 설치공간을 확보하기 힘들기 때문에 제진장치의 설치가 힘들고, 특히 내진성능이 취약한 저층건물에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.

셋째, 특히 가새형 댐퍼를 설치할 경우 개구부의 시야를 가려 거주성을 악화시킬 뿐만 아니라, 건물의 외관을 해친다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 제진장치가 도 1에 소개되어 있다.

이러한 건물 개구부용 제진장치(10)(이하, "제진장치")는, 도 1을 참조하면, 각형 부재(11)로 이루어진 프레임(12), 결합부(15), 댐퍼(13) 및 전단 스터드(14)를 포함하여 형성된다.

또한, 상기 제진장치(10)의 내부에는 창틀(W1)과 창호가 결합된다.

즉, 상기 프레임(12)은 4개의 각형 부재(11)가 사각 형상으로 결합된다. 이때, 상기 4개의 각형 부재(11)는 서로 회동 가능하도록 결합되어 결합부(15)를 형성한다.

상기 결합부(15)의 결합 방식으로는 도 1에 도시된 바와 같이 힌지 방식으로 결합되어 있다.

다만, 이 경우에는 지진과 같은 충격에 의해 개구부에 하중이 걸릴 경우 프레임이 전단 변형할 수 있도록 약하게 용접된다.

상기 각형 부재(11)는 충분한 강도를 가지도록 금속 재질로 형성된다. 또한, 상기 각형 부재(11)의 일부는 벽(W) 속에 삽입되며, 단면은 직사각형상으로 형성된다.

상기 프레임(12)의 내측면에는 창틀(W1)이 부착되어, 프레임(12) 내부에 창문이 설치될 수 있도록 한다.

상기 댐퍼(13)는 프레임(12)의 각 내부 모서리와 삼각형을 이루도록 부착된다.

즉, 상기 댐퍼(13)는 각형 부재(11)의 단부끼리 결합된 ㄱ자 모퉁이에 비스듬하게 장착되어, 상기 ㄱ자 형상과 함께 대략 직각삼각형 형상을 이루게 된다.

이때, 상기 댐퍼(13)의 양단은 서로 이웃하는 각형 부재(11)에 용접 방식으로 부착시킨다.

상기 댐퍼(13)는 개구부에서 시야를 방해하지 않을 정도로 모서리에 근접하여 형성되도록 하게 된다.

또한, 상기 댐퍼(13)는 항복강도가 작고 연신율이 우수한 강 재질로 형성된다,

상기 전단 스터드(14)는 프레임(12)의 외측면에 복수개 형성된다. 따라서, 상기 전단 스터드(14)의 일단은 프레임(12)의 외측면에 부착되고, 타단은 벽(W)속에 삽입되어 프레임(12)을 고정시키는 역할을 수행하게 된다.

결국, 건물의 창문 등 개구부에 네 모서리가 힌지 결합된 프레임을 설치하고, 프레임의 내부 가장자리에 진동에너지를 흡수하여 소성거동 하는 댐퍼(damper)를 장착함으로써, 개구부를 갖는 건물의 내진 성능을 향상시키고 모듈화를 통하여 설치가 간편하면서도, 거주자의 시야 방해를 최소화하여 미려한 외관을 얻을 수 있도록 한 것이다.

하지만 이와 같이 개구부를 감싸도록 프레임(12)과 댐퍼(13)를 이용하는 경우 나름의 내진성능을 확보할 수도 있지만 이는 개구부 초기 설치 시에 적용할 수 있는 것이기 때문에 추후 철근콘크리트 건물을 보강하기 위한 수단으로 사용하기에는 한계가 있을 수밖에 없고 하중 전달에 있어 프레임(12)과 댐퍼(13)가 모든 하중을 지지하게 되므로 지진력(벽체의 연성력 부족에 의한 피해가 커짐)에 대한 하중 분산의 효율성이 아무래도 떨어질 수밖에 없게 된다.

나아가 개구부를 감싸도록 프레임(12)의 설치비용이 고가이고 댐퍼 기능으 크지 않아 내진성능 확보가 쉽지 않을 수 있다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 지진에 의한 수평력에 대한 저항성능을 충분히 확보할 수 있도록 하면서도 기존 건물의 개구부에 적용할 수 있고, 댐핑 성능이 우수하여 내진성능을 충분히 확보할 수 있으며 미관을 해치지 않아 사용성이 우수한 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

기존 건물의 개구부에 설치된 창호, 조적을 제거하고 본 발명의 수평보형 댐퍼를 설치할 수 있는 중앙 T형지그를 개구부 상부의 보 중앙 저면에 하방으로 연장되도록 설치하고, 댐퍼프레임을 개구부의 양 측에 위치한 기둥부로부터 이격되도록 설치하게 된다.

이에 상기 중앙 T형지그의 하부와 댐퍼프레임 사이에 수형보형 댐퍼를 설치함으로서 개구부에 전달되는 지진에 의한 수평력을 상쇄될 수 있도록 하게 된다.

이를 위하여 본 발명은

건축물의 개구부 상부에 형성된 보와 상기 보의 양 단부 하부에 형성된 기둥부를 포함하는 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법에 있어서,

상기 보의 저면에 중앙 T형지구를 고정시켜 지진하중에 의한 보의 휨 변형이 중앙 T형지그에 전달되도록 하고,

상기 기둥부로부터 인접된 위치에 댐퍼프레임을 설치하고,

상기 중앙 T형지그의 하부와 댐퍼프레임 사이에 수평보형 댐퍼를 설치하되 상기 수평보형 댐퍼가 개구부의 하부에 위치하도록 하는 단계를 포함하여,

상기 보의 휨 변형이 중앙 T형지그에 전달되어 중앙 T형지그의 하부 양 측방에 설치된 수평보형 댐퍼에 인장력과 압축력에 의한 축력이 전달됨으로서 상기 인장력과 압축력이 효과적으로 댐핑되도록 하는 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법을 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 중앙 T형지그의 하부와 댐퍼프레임 사이에 수평보형 댐퍼를 설치하되 상기 수평보형 댐퍼가 개구부에 설치된 이후에는 개구부 내부와 외부에 창호와 조적을 더 설치하여 상기 수평보형 댐퍼가 노출되지 않도록 하는 수평보형 댐퍼를 이용한 철근콘크리트 건물의 개구부 내진보강방법을 제공한다.

본 발명은 중앙 T형지그를 이용하여 개구부 하부에 수평보형 댐퍼를 설치하여 지진에 의한 수평력을 보다 효과적으로 상쇄시킬 수 있도록 하여 미관을 해치지 않을 수 있고, 상기 수평보형 댐퍼는 수평으로 개구부 하부에 설치함에도 개구부 상부의 보의 휨 변형에 의한 회전각을 효과적으로 수용하도록 중앙 T형지그를 이용함으로서 댐핑효과를 극대화 시킬 수 있게 된다.

또한 개구부에 앵커 등을 이용하여 설치하게 되므로 시공도 간편하여 신속한 개구부 보강이 가능하게 된다.

도 1은 종래 프레임에 의한 건물의 개구부 보강 수단에 대한 상세도,
도 2a는 본 발명의 댐퍼의 작용도
도 2b는 본 발명의 댐퍼의 구성사시도
도 2c는 본 발명의 댐퍼의 설치 사시도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 수평보형 댐퍼를 이용한 철근콘크리트 건물의 개구부 내진보강방법의 순서도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 수평보형 댐퍼를 이용한 철근콘크리트 건물의 개구부 사시도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 본 발명의 수평보형 댐퍼(100) ]

도 2a는 본 발명에 의한 수평보형 댐퍼(100)의 작용을 도시한 것이다.

즉, 수평보형 댐퍼(100)가 설치되는 프레임구조가 지진하중에 의해 휨 변형을 할 때 보의 중앙에서는 휨 변형에 의한 회전각이 발생된다.

이 회전각을 이용하기 위해 탄성변형이 작은 중앙 T형지그를 보의 중앙부 저면에 설치한다.

이때 상기 중앙 T형지그는 보의 회전각을 양단에 설치되는 수평보형 댐퍼에 압축/인장을 발생시키는 역할을 한다.

기존의 수평보형 댐퍼 설치 방법은 속도(층간속도)를 이용하여 수평보형 댐퍼의 이력(에너지소산)을 유발하였으나 본 발명에서는 특히 개구부의 상부에 시공된 보의 회전각을 이용하여 개구부의 하부에 설치된 수평보형 댐퍼의 이력을 유도하는 방법이다.

말하자면 상기 중앙 T형지그는 보의 저면에 설치되어 회전각만큼 회전하게 되는데 보로부터 하방으로 이격된 위치에서 동일한 회전각이라 하더라도 회전효과는 더 크게 된다(일종의 편심효과).

이에 본 발명은 중앙 T형지그가 개구부의 상부로부터 하부로 연장되도록 배치하고, 수평보형 댐퍼를 중앙 T형지그의 하부에 설치하게 된다.

이로서 본 발명은 상부층 보(또는 바닥판)와 하부층 보(또는 바닥판) 사이에 발생되는 변위(층간변위)도 수평보형 댐퍼에 전달되어 댐퍼에 전달되는 변형량은 보의 휨변형과 추가로 층간변위도 이용하게 되어 보다 효과적인 댐핑효과를 가질 수 있게 된다.

이때 상기 수평보형 댐퍼는 축력에 의해 이력거동을 하도록 설계하여 초기강성을 최대한 증가시켜 작은 변위에서 수평보형 댐퍼의 항복강도가 발생하도록 설계하게 된다.

도 2b는 본 발명에 사용되는 수평보형 댐퍼(100)의 구성 및 설치 사시도를 도시한 것이다.

상기 수평보형 댐퍼(100)는 심재(110), 소성부(120), 연결판(130), 접합플레이트(140), 상부 및 하부 압축보강판(150) 및 양 측면 압축보강판(160)을 포함하여 구성된다.

먼저 심재(110)는 인장력 또는 압축력과 같은 축력에 저항하기 위한 것으로서 사각판재 형태의 강재로 제작하되 항복강도는 수평보형 댐퍼(100)가 설치되는 개구부를 구성하는 철골 또는 철근콘크리트 등에 의하여 형성된 보 또는 기둥부과 대비하여 작도록 하게 된다.

이에 상기 심재(110)가 지진하중에 의한 상기 철골 또는 철근콘크리트 등에 의하여 형성된 보 또는 기둥부보다 먼저 항복되도록 하여 댐핑 효과를 가지도록 한 것이다.

상기 소성부(120)는 심재(110)의 양 단부(A) 쪽에 폭이 줄어든 부위 즉 노취부를 지칭하는 것으로서 항복부라 할 수 있다. 말하자면 심재(110)의 폭을 인위적으로 줄여 항복이 발생하는 부위가 상기 소성부(120)가 형성되는 부위로 유도하는 것이다. 이러한 유도에 의하여 항복이 심재 임의의 위치에서 발생하는 현상을 방지하여 댐핑 효과를 미리 예측가능 하도록 한 것이다.

상기 연결판(130)은 심재의 양 단부(A)에 접합플레이트(140)을 장착하기 위한 것으로서 볼트홀이 형성된 정착앵글판으로 이루어져 접합플레이트(140)와 볼트로 체결된다. 이러한 연결판(130)에 의하여 심재(110)의 양 단부는 십자형으로 형성됨을 알 수 있다.

즉, 심재(110)의 십자형 연결부와 연결판(130)에 후술되는 정착앵글판인 접합플레이트(140)가 볼트와 너트에 의하여 체결된다.

상기 접합플레이트(140)는 십자형으로 형성된 심재의 양 단부에 각각 볼트와 너트에 의하여 체결될 수 있도록 앵글부재들(도 2b에서는 8개)로 형성되어 볼트와 너트에 의해 체결됨을 알 수 있으며 상기 접합플레이트(140)의 외측단부도 십자형 연결부로 배치되어 형성되도록 함을 알 수 있다.

이에 수평보형 댐퍼(100)의 양 단부에 연결된 접합플레이트(140)는 구조물에 미리 설치한 연결구(230)와 서로 연결되도록 함으로서 수평보형 댐퍼(100)를 구조물에 설치한 댐퍼 고정장치(400)에 연결될 수 있도록 하게 된다.

이에 연결구(230)도 도 2b와 같이 십자형 연결단부를 가지게 되는데 십자형 연결재(231)와 십자형 연결재(231)의 일측면에 접하도록 형성된 수직판 형태의 연결판(232)으로 구성되어 중앙 T형지그(200) 및 댐퍼프레임(400)에 미리 설치하게 된다.

이때 심재(110)에 압축력 또는 인장력과 같은 축력이 작용하게 되면 양 단부를 제외한 부위에 좌굴이 발생하게 되는데 이러한 좌굴은 심재의 지진하중에 대한 저항능력을 저하시키게 되므로 이를 제어해주어야 한다.

즉 심재(110)는 얇은 두께의 판재이므로 특히 좌굴이 많이 발생하므로 상부, 하부 압축보강판(150), 양 측면에 측면 압축보강판(160)을 덧대어 심재의 좌굴을 제어하게 된다.

예컨대 측면 압축보강판(160)을 심재의 양 측면에 볼트와 너트를 이용하여 설치하고, 측면 압축보강판(160)의 상면과 하면에 상부, 하부 압축보강판(150)을 볼트와 너트로 설치하게 된다.

이때 상부, 하부 압축보강판(150), 양 측면에 측면 압축보강판(160)은 심재의 양 소성부(120)와 접합플레이트(140)가 노출될 정도의 길이를 가지게 되며 심재(110)를 감싸도록 배치됨을 알 수 있다.

이에 심재(110)의 좌굴을 제어하면서 심재의 소성부(120) 형성부위에서 항복이 발생하도록 유도하여 예측 가능한 댐핑 효과를 가지도록 하게 된다.

이때, 지진하중은 도 2c와 같이 중앙 T형지그(200)에 의하여 전달되도록 하게 된다. 즉 상기 중앙 T형지그(200)는 개구부(300)의 상부에 위치한 보(310)의 저면에 설치되며, 특히 보의 중앙부는 지진하중에 의하여 좌굴되면서 가장 큰 회전각이 발생하게 되고 이러한 회전각이 발생하는 위치에 중앙 T형지그(200)가 고정되어 있으므로 중앙 T형지그에도 회전각이 발생하게 된다.

이때 상기 중앙 T형지그(200)는 수평지그(210)와 수직지그(220)으로 구성되는데 수평지그(210)는 보의 저면에 앵커볼트에 의하여 고정되도록 하고, 수직지그는 보의 중앙부 하방으로 연장되도록 하여 일종의 편심효과에 의하여 보가 지진하중에 의하여 회전하게 되면 상대적으로 작은 회전각이라도 수직지그(220)의 회전량이 커져 댐핑효과를 극대화 시킬 수 있게 된다.

즉, 보의 상부는 수평지그(210)에 의하여 하부는 수직지그(200)에 설치되는 수평보형 댐퍼(100)에 의하여 제진기능을 가지도록 하게 된다.

이러한 중앙 T형지그(200)에 의하여 중앙 T형지그(200) 하부 양 측을 기준으로 좌측 또는 우측에 연결된 본 발명의 수평보형 댐퍼(100)에 인장력 또는 압축력이 축력으로 변환되고 이러한 축력은 보에 대비하여 항복강도가 낮은 수평보형 댐퍼의 심재를 구성하는 소성부(120)에 전달되어 심재가 항복되면서 상기 축력을 상쇄시키게 된다.

이에 본 발명의 수평보형 댐퍼(100)는 도 2c와 같이 개구부(300) 내측 하부에 수평보형 댐퍼를 수평으로 설치하더라도 상부에 위치한 보의 중앙부 하방으로 연장되도록 고정된 중앙 T형지그(200)에 의하여 댐핑 효과를 극대화 시킬 수 있어 댐핑 효과를 충분히 가질 수 있도록 함을 알 수 있다.

이때 상기 중앙 T형지그(200)는 철골부재(빔부재/트러스부재 등)를 이용하여 제작하여 상부가 세트앵커(210)에 의하여 보(310)의 저면에 고정되도록 하여 설치하고, 중앙 T형지그의 하부 양 측단은 앞서 살펴본 수평보형 댐퍼(100)의 연결구(230) 형성되도록 하여 수평보형 댐퍼(100)의 접합플레이트(140)의 일측과 상기 중앙 T형지그의 양 측단에 형성된 연결구(230)가 볼트와 너트에 의하여 체결되도록 하게 된다.

상기 중앙 T형지그(200)의 연결구(230)은 중앙 T형지그와 수평보형 댐퍼를 서로 연결시키기 위한 수단이라 할 수 있으며 달리 형상적으로 제한되는 것은 아니므로 접합플레이트(140)와 체결될 수 있도록 하되 중앙 T형지그의 양 측면에 고정되도록 형성시켜도 된다.

이때 본 발명의 수평보형 댐퍼(100)를 구성하는 심재(110), 소성부(120), 연결판(130), 접합플레이트(140), 상부 및 하부 압축보강판(150) 및 측면 압축보강판(160)은 서로 너트와 볼트로 서로 일체로 조립되어 댐퍼프레임(400)과 중앙 T형지그(200)의 하부 사이에 설치됨을 알 수 있다.

[ 본 발명의 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법]

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법을 순서대로 도시한 것이다.

이러한 방법은 학교 교실내의 창호가 설치되는 개구부에 본 발명의 수평보형 댐퍼(100)와 중앙 T형지그(200)를 설치하고 다시 창호를 설치하는 순서대로 되어있고 이러한 방법에 의하면 내진성능을 확보할 수 있으면서도 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼에 의하여 미관을 해치는 현상이 방지되도록 한 것이라 할 수 있다.

먼저 도 3a와 같이 학교 등의 창호가 설치된 개구부(300)에 있어 조적 및 창호(미도시)를 해체시키게 된다.

이에 개구부(300)가 노출되면 개구부(300) 상부는 보(310), 보 양 측 단부 하부에는 기둥부(320) 및 기둥부 하부 사이에는 바닥판(330)이 노출되며 이들은 철근콘크리트 구조물로 형성되어 있음을 알 수 있다.

이에 창호와 조적(미도시)을 제거함에 따라 노출된 보 저면 등을 치핑하는 등의 면정리를 하고 양 기둥부 내측면에 앵커홀(340)을 상하로 복수개가 서로 이격되도록 형성시키게 된다.

이러한 앵커홀에는 앵커(350, 케미칼 앵커)를 고정시켜 후술되는 댐퍼프레임(400)을 고정 설치하기 위함이며, 이러한 앵커에 의하여 설치된 댐퍼프레임이 전도되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

나아가 보(310)의 저면에도 후술되는 바와 같이 중앙 T형지그(200)의 수평지그(210)가 앵커볼트에 의하여 고정될 수 있도록 앵커홀(340)을 형성시키게 된다.

다음으로 도 3b와 같이 댐퍼프레임(400)을 설치하게 된다. 이러한 댐퍼프레임(400)은 H형 철골부재로서 상면은 보의 저면에 하면은 바닥판의 상면에 지지되도록 하고, 기둥부의 앵커홀에 고정된 앵커(350)로 댐퍼프레임(400)을 고정시키게 된다.

이에 댐퍼프레임(400)은 앵커(350)에 의하여 양 기둥부로부터 이격되어(인접하여) 2개가 설치됨을 알 수 있다. 이러한 댐퍼프레임(400)은 그 명칭과 같이 수평보형 댐퍼(100)를 설치하기 위한 프레임이다.

이러한 댐퍼프레임은 H형 철골부재를 이용하기 때문에 설치도 간단하고 기둥부로부터 약간 이격되어 설치된다.

즉, 댐퍼프레임이 아닌 기둥부에 수평보형 댐퍼(100)의 접합플레이트(140)가 직접 연결되도록 설치하게 되면 시공도 어려울뿐더러 수평력에 취약한 기둥부에 수평보형 댐퍼(100)로 전달된 축력이 그대로 전달되므로 본 발명은 특히 댐퍼프레임(400)을 설치하되, 이러한 댐퍼프레임(400)은 기둥부로부터 이격시키고 댐퍼프레임의 상부와 하부룰 보와 바닥판에 지지시켜 결국 수평보형 댐퍼(100)에 전달되는 축력이 댐퍼프레임을 통해 기둥부가 아닌 보와 바닥판으로 분산되도록 함으로서 기둥부를 효과적으로 보강할 수 있도록 한 것이다.

다음으로 도 3b와 같이 상부의 보(310) 저면에 앵커홀을 형성시키고 중앙 T형지그(200)를 앵커볼트를 이용하여 설치하게 된다. 이러한 중앙 T형지그(200)는 도 2c에서 살펴본 것을 설치하도록 하되 앵커볼트를 이용하여 상부의 보(310) 저면에 고정시키게 된다.

이때 중앙 T형지그(200)는 보(310)와 일체로 거동해야 하므로 서로의 일체성을 확보할 수 있도록 앵커볼트로 확실하게 서로 고정되도록 하게 되며 접합면에 들뜸이 없도록 실링하고 틈이 발생하지 않도록 에폭시를 주입하는 것이 바람직하다.

이에 중앙 T형지그(200)의 수평지그(210)는 보(310)의 저면에 고정되어 수직지그(220)가 하방으로 연장되어 하단부가 바닥판(330)의 상면 바로 위까지 형성되도록 세팅시키게 된다.

나아가 상기 댐퍼프레임(400)과 양 기둥부 사이에 거푸집을 이용하여 무수축 모르타르를 타설하여 댐퍼프레임(400)과 양 기둥부(320) 사이 공간을 마감시키게 된다.

다음으로는 도 3c와 같이 상기 중앙 T형지그(200) 하부 양 측단에 앞서 살펴본 수평보형 댐퍼(100)를 설치하되 수평보형 댐퍼의 일측은 중앙 T형지그(200)의 일 측단에 연결구(230)를 이용하여 설치하고, 타측도 댐퍼 프레임(400)의 연결구(230)에 접합플레이트를 이용하여 개구부 상부에 수평으로 설치하게 된다.

이에 최종 개구부 하부 외측으로 다시 조적을 하여 개구부 하부를 마감하고, 창호를 개구부에 내측으로 설치하여 최종 개구부를 마감시키게 된다.

도 4a 및 도 4b에 의하면 본 발명의 수평보형 댐퍼(100)를 설치한 이후에 창호와 조적을 다시 설치할 경우 내부 및 외부에서 달리 수평보형 댐퍼(100)가 노출되지 않아 미관이 매우 좋음을 알 수 있다.

즉, 건물의 개부부(300)에 먼저 설치된 새시와 창호를 제거하고 본 발명의 댐퍼 프레임(400), 중앙 T형지그(200) 및 수평보형 댐퍼(100)를 설치한 후, 개구부의 전면 및 후면에 다시 창호, 새시 및 조적을 시공하면 외부 또는 내부에서 댐퍼 프레임과 수평보형 댐퍼 일부만 노출되도록 할 수 있음을 알 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 수평보형 댐퍼
110: 심재
120: 소성부
130: 연결판
140: 접합플레이트
150: 상부 및 하부 압축보강판
160: 측면 압축보강판
200: 중앙 T형지그
210: 세트앵커
220: 연결판
300: 개구부
310: 보
320: 기둥부
330: 바닥판
340: 앵커홀
350: 앵커
400: 댐퍼프레임

Claims

건축물의 개구부(300) 상부에 형성된 보(310), 보의 양 단부 하부에 형성된 기둥부(320)를 포함하는 건물의 개구부(300)에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법에 있어서,
상기 보(310)의 저면에 중앙 T형지그(200)를 고정시켜 지진하중에 의한 보의 휨 변형이 중앙 T형지그에 전달되도록 하고,
상기 기둥부(320)로부터 인접된 위치에 댐퍼프레임(400)을 설치하고,
상기 중앙 T형지그(200)의 하부와 댐퍼프레임(400) 사이에 수평보형 댐퍼(100)를 설치하되 상기 수평보형 댐퍼(100)가 개구부(300)의 하부에 위치하도록 하는 단계를 포함하여,
상기 보(310)의 휨 변형이 중앙 T형지그(200)에 전달되어 중앙 T형지그(200)와 댐퍼프레임(400) 사이에 수평보형 댐퍼(100)에 인장력과 압축력에 의한 축력이 전달됨으로서 상기 인장력과 압축력이 댐핑되도록 하며,
상기 중앙 T형지그(200)는 수평지그(210)와 수직지그(220)으로 구성되어 수평지그(210)는 보의 저면에 앵커볼트에 의하여 고정되도록 하고, 수직지그(220)는 보의 중앙부 하방으로 연장되도록 하여 편심효과에 의하여 보가 지진하중에 의하여 회전하게 되면 상대적으로 작은 회전각이라도 수직지그(220)의 회전량이 커지도록 하고,
상기 수평보형 댐퍼(100)는 양 단부측의 폭이 좁아져 형성된 소성부(120)가 형성된 심재(110); 상기 심재의 단부에 형성된 정착앵글판인 연결판(130); 상기 심재의 연결구와 중앙 T형지그 및 댐퍼프레임을 서로 연결시키는 접합플레이트(140); 및 상기 심재의 상부, 하부 및 양 측면에 접하도록 하여 심재에 설치되는 상부,하부(150) 및 측면압착보강판(160);을 포함하며,
상기 측면 압축보강판(160)은 심재(110)의 양 측면에 볼트와 너트를 이용하여 설치하고, 측면 압축보강판(160)의 상면과 하면에 상부, 하부 압축보강판(150)이 볼트와 너트로 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법.
제 1항에 있어서,
상기 심재에 설치된 연결판(130)에 의하여 심재의 단부는 십자형 연결부로 형성되며, 상기 십자형 연결부의 심재와 연결판에 정착앵글판인 접합플레이트(140)가 볼트와 너트에 의하여 체결되어 상기 접합플레이트(140)의 외측단부도 십자형 연결부로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법.
제 1항에 있어서,
상기 댐퍼프레임(400)의 설치는
양 기둥부 내측면에 앵커(350)를 설치하고,
상기 앵커에 측면이 고정되도록 수직철골을 설치하고, 상기 수직철골과 양 기둥부 사이를 마감하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법.
제 1항에 있어서,
상기 중앙 T형지그(200)와 수평보형 댐퍼(100)는 중앙 T형지그(100)의 양 측면에 설치된 연결구(230)과 수평보형 댐퍼(100)에 설치된 접합플레이트(140)를 이용하여 서로 연결시키되,
상기 연결구(230)는 십자형 연결재(231)와 십자형 연결재(231)의 일측면에 접하도록 형성된 수직판 형태의 연결판(232)으로 구성되도록 하여,
십자형 연결부로 형성된 상기 접합플레이트(140)의 외측단부와 연결구(230)의 십자형 연결재가 서로 볼트와 너트에 의하여 체결될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 건물의 개구부에 설치된 수평보형 댐퍼를 이용한 내진보강방법.
제 1항에 있어서,
상기 중앙 T형지그(200)의 하부와 댐퍼프레임(400) 사이에 수평보형 댐퍼(100)를 설치하되 상기 수평보형 댐퍼가 개구부에 설치된 이후에는 개구부 내부와 외부에 창호와 조적을 더 설치하여 상기 수평보형 댐퍼가 노출되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 수평보형 댐퍼를 이용한 철근콘크리트 건물의 개구부 내진보강방법.