KR101456411B1 - 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 병렬 전단벽 사이를 연결보가 횡으로 연결되고, 상기 각 전단벽 및 연결보의 내부에 설치되는 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리에 관한 것으로, 이를 위해 복수의 대각선 강재부재와, 동일 수직 면상에 배치된 상기 각 대각선 강재부재가 "X"자 형태로 4축 결합되는 연결부재 및 상기 각 대각선 강재부재의 결합력을 강화시키기 위해 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 관통되어 체결되는 다수의 돌출부재;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리{Reinforcement Assembly For Coupling Beam Linked With Coupled Shear Wall}
본 발명은 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 대각선 강재부재와, 상기 각 대각선 강재부재를 연결시키는 연결부재만으로 구성되어, 최대 압축 및 인장이 발생되는 지점에 효율적인 보강을 실시할 수 있는 설계요구조건을 갖으면서도 구조가 간단하여 현장 시공이 용이한 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리를 제공하는데 있다.
일반적으로 고층 건축물이 주어진 용도로 기능을 발휘하기 위하여 각종 설비의 배관 통로 또는 승강기 설치가 필연적이며, 이를 위하여 철근콘크리트 벽체가 설치된다.
이러한 벽체는 고층 건축물에 작용되는 바람 또는 지진과 같은 횡하중의 주요한 저항요소로써 구조적인 기능을 발휘하고 이러한 벽체를 전단벽(shear wall)이라 한다.
이러한 전단벽은 통상 구조적 안전성을 제공할 뿐만 아니라 비구조체의 피해 예방에도 기여하는 것으로 나타났다. 많은 전단벽은 수직방향으로 통로 및 엘리베이터 축(elevator shaft), 덕트(duct) 및 계단실의 설비를 위해 하나 또는 그 이상의 개구부를 포함한다.
이러한 전단벽은 보에 의해 연결(coupled)되며 이러한 보를 연결보 또는 커플링보(coupling beam)라고 한다.
상술된 연결보는 도 10에 도시된 바와 같이, 지진과 같은 횡하중이 작용할 때 상당한 비탄성 반복 변형을 경험하게 되며 전단벽보다 더 많은 변형능력이 요구된다.
연결보(coupling beams)는 강성에 따라 두 개의 벽이 일체 또는 독립적으로 거동하게 되며 이러한 병렬 전단벽(coupled shear wall)이 우수한 내진성능을 발휘하기 위해서는 모멘트 골조의 강기둥-약보 시스템과 유사한 개념으로 전단벽의 하부에서 항복기구가 발생하기 전에 연결보에서 소성 힌지가 먼저 발생하여야 한다.
또한 전단벽에 풍하중이나 지진하중과 같은 횡하중이 발생하게 되면 전단벽보다 연결보에 더 많은 변형이 발생하게 된다.
이를 위해 도 11에 도시된 바와 같이, 연결보와 전단벽에 대각선 다발철근과, 상기 대각선 다발철근을 둘러싼 구속철근을 포함하는 구조이다.
이 때 다발철근은 최소한 4개 이상, 정착길이는 항복강도 발휘를 위해 매립길이의 1.25배 이상이고, 구속철근은 연결보 전구간에 150mm 간격 및 다발철근 직경의 6배 이하로 전단 보강 하도록 규정되고 있어 매우 복잡한 시공이 요구된다.
또한 다발철근이 과도하게 배근되면 콘크리트 타설시 긴밀한 타설이 어려워 구조물의 설계강도를 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 연결보와 전단벽의 내부에 다발철근을 배근하는 것은 현실적으로 많은 어려움이 있어, 규정된 다발철근을 배근 시공하지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 다수의 대각선 강재부재와, 상기 각 대각선 강재부재를 연결시키는 연결부재만으로 구성되어, 최대 압축 및 인장이 발생되는 지점에 효율적인 보강을 실시할 수 있는 설계요구조건에 만족하는 강도를 갖으면서도 구조가 간단하여 현장 시공이 용이한 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2목적은, 다수의 대각선 강재부재와, 상기 각 대각선 강재부재를 연결시키는 연결부재만으로 구성되어, 기존의 다발철근의 정착길이 감소에 따른 철근량을 절감할 수 있는 구조의 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3목적은, 대각선 강재부재의 길이방향을 따라 다수의 돌출부재는 관통 체결함으로써, 강성 증대는 물론 콘크리트와의 결합력을 향상시킬 수 있는 강재 어셈블리를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 제 1발명은, 병렬 전단벽 사이를 연결보가 횡으로 연결되고, 상기 각 전단벽 및 연결보의 내부에 설치되는 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리에 관한 것으로, 복수의 대각선 강재부재와, 동일 수직 면상에 배치된 상기 각 대각선 강재부재가 "X"자 형태로 4축 결합되는 연결부재 및 상기 각 대각선 강재부재의 결합력을 강화시키기 위해 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 관통되어 체결되는 다수의 돌출부재;로 구성되되, 상기 각 대각선 강재부재는 원형강관, 사각, 오각, 육각강관 중 어느 하나이고, 상기 돌출부재는 상기 각 대각선 강재부재의 폭방향을 따라 관통되어 체결되는 장볼트 및 너트로 구성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
제 3발명은, 제 1발명에서,상기 연결부재는 면상으로 상기 각 대각선 강재부재가 체결될 수 있도록 전/후면이 관통된 사면체 또는 육면체의 지지몸체와, 상기 지지몸체의 내부의 압축응력 및 강성과 휨을 증대시키기 위해 상기 지지몸체의 중심에 결합되는 제 1지지플레이트와, 상기 각 대각선 강재부재의 동일 선상에 "X"자형태로 조합시켜 제 1지지플레이트의 전/후면에 결합되는 제 2지지플레이트로 구성되되, 상기 제 1지지플레이트와, 제 2지지플레이트는 지지몸체와 용접결합되어 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
제 4발명은, 제 3발명에서, 상기 각 대각선 강재부재는 상기 연결부재의 지지몸체에 체결될 수 있도록 일단에 결합플레이트가 결합되어 구성되는 것이 바람직하다.
제 5발명은, 제 1발명에서, 상기 연결부재는 상기 각 대각선 강재부재가 4개소에서 삽입하여 체결할 수 있도록 "X"자형 커플링으로 구성되는 것이 바람직하다.
제 6발명은, 제 1발명에서, 상기 각 대각선 강재부재는 석고 또는 무수축 고강도 모르타르 중 어느 하나로 구성되는 충진재가 충진되어 구성되는 것이 바람직하다.
제 7발명은, 제 1발명에서, 상기 각 대각선 강재부재는 단부가 밀봉되어 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리에 따르면, 다수의 대각선 강재부재와, 상기 각 대각선 강재부재를 연결시키는 연결부재만으로 구성되어, 최대 압축 및 인장이 발생되는 지점에 효율적인 보강을 실시할 수 있는 설계요구조건에 만족하는 강도를 갖으면서도 구조가 간단하여 현장 시공이 용이한 효과가 있다.
또한 다수의 대각선 강재부재와, 상기 각 대각선 강재부재를 연결시키는 연결부재만으로 구성되어, 기존의 다발철근의 정착길이 감소에 따른 철근량을 절감할 수 있어 시공비가 절감되는 효과가 있다.
또한 대각선 강재부재의 길이방향을 따라 다수의 돌출부재는 관통 체결함으로써, 강성 증대는 물론 콘크리트와의 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 현장시공이 용이하여 이동 및 보관이 편리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리가 설치된 모습을 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 정면도,
도 3은 도 1에서 발췌된 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리의 사시도,
도 4는 도 3의 분해사시도,
도 5는 도 3에서 A-A'선에 따른 단면도,
도 6 및 도 7은 제 2실시예에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리의 사시도 및 분해사시도,
도 8 및 도 9는 제 3실시예에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리의 사시도 및 분해사시도,
이하에서는 본 발명에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리에 관하여 첨부된 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리가 설치된 모습을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도 1에서 발췌된 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리의 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해사시도이며, 도 5는 도 3에서 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예는 병렬 전단벽(200) 사이를 연결보(210)가 횡으로 연결되고, 상기 각 전단벽(200) 및 연결보(210)의 내부에 구속철근(230)과 함께 설치되어 최대 압축 및 인장이 발생되는 지점에 효율적인 보강을 실시할 수 있는 구조의 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리(100)에 관한 것이다.
또한 본 발명의 제 1실시예에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리(100)는 다수의 대각선 강재부재(20)와, 상기 각 대각선 강재부재(20)를 연결시키는 연결부재(10)만으로 구성되어, 설계요구조건에 만족하는 강도를 갖으면서도 구조가 간단하여 시공이 용이한 구조이다.
또한 본 발명의 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리(100)는 병렬로 간격을 두고 양측에 세워진 전단벽(200)과, 상기 전단벽(200)을 횡으로 연결하여 다수의 개구부(220)를 갖으며, 상기 전단벽(200)에 가해지는 풍하중이나 지진하중과 같은 횡하중에 저항요소로써 구조적인 기능을 발휘하기 위해 상기 전단벽(200)의 수직방향을 따라 간격을 두고 설치된 복수의 연결보(210)에 각각 설치된다.
여기서 상기 연결부재(10)는 동일 수직 면상에 배치된 상기 각 대각선 강재부재(20)를 "X"자 형태로 4축 결합시키는 코어 기능을 담당한다.
이러한 연결부재(10)는 연결보(210)의 내부에 배치되어 상기 각 대각선 강재부재(20)가 결합되는 지지몸체(11)와, 상기 지지몸체(11)의 휨을 방지하고 강성 및 압축응력을 증대시키기 위해 내설되는 제 1,2지지플레이트(111,112)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 지지몸체(11)는 면상으로 대각선 강재부재(20)가 "X"자 형태로 체결될 수 있도록 전/후면이 관통된 육면체의 형태를 취한다.
이러한 형태의 지지몸체(11)는 연결보(210)의 두께 또는 전단벽(200) 사이의 길이에 따라 달리될 수 있다.
예를 들어 연결보(210)의 두께가 얇거나 전단벽(200) 사이의 길이가 길 경우에는, 상기 각 대각선 강재부재(20)의 정착길이가 길어지도록 육면체 또는 팔면체 또는 십면체로 구성할 수 있다.
반대로 연결보(210)의 두께가 크거나 전단벽(200)의 사이 길이가 짧을 경우에는 정착길이가 짧아지도록 사면체로 구성할 수 있다.(도 6 및 도 7참조)
여기서 본 발명의 제 1실시예의 지지몸체(11)는 육면체의 형태를 취한다.
아울러 제 1지지플레이트(111)는 상기 각 대각선 강재부재(20)로부터 가해지는 압축력 및 인장력에 의한 지지몸체(11)의 휨을 방지하고 강성을 증대시키기 위해 상기 지지몸체(11)의 중심에 용접결합되는 구조이다.
그리고 제 2지지플레이트(112) 역시 상기 각 상기 각 대각선 강재부재(20)로부터 가해지는 압축력 및 인장력을 증대시키기 위해 상기 각 대각선 강재부재(20)의 동일 선상에 "X"자 형태로 조합시켜 제 1지지플레이트(111)의 전/후면에 용접결합되는 구조이다.
아울러 상기 각 대각선 강재부재(20)는 전단벽(200) 및 연결보(210)에 가해지는 횡변위(풍하중 또는 지진에 의한 충격 등과 같은 반복하중에 의한 변위)에 의해 발생되는 인장력과 압축력에 저항할 수 있도록 상기 연결부재(10)의 면상에 "X"자 형태로 4개가 결합되는 구조이다.
이러한 상기 각 대각선 강재부재(20)는 중공의 원형강관, 사각, 오각, 육각강관 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 제 1실시예에서는 사각강관으로 이루어지며, 그 형태는 한정하지 아니한다.
여기서 상기 각 대각선 강재부재(20)는 상기 연결부재(10)의 지지몸체(11) 면상에 체결될 수 있도록 일단에 결합플레이트(21)가 용접 결합되어 구성된다.
이 때 상기 각 대각선 강재부재(20) 중 2개의 대각선 강재부재(20)는 상호 간 연동될 수 있도록 동일 선상에 배치되는 것이 선행되어야 한다.
아울러 상기 각 대각선 강재부재(20)는 인장력 및 압축력에 의한 변형을 방지할 수 있도록 석고 또는 무수축 고강도 모르타르 중 어느 하나로 구성되는 충진재(40)를 충진시켜 구성할 수 있다.
여기서 석고는 강재 어셈블리(100)를 시공하기에 앞서 미리 대각선 강재부재(20)의 내부에 충진시켜 현장 시공을 보다 빠르게 할 수 있는 효과가 있다.
한편 상기 돌출부재(30)는 상기 각 대각선 강재부재(20)의 폭방향을 따라 관통되어 체결되는 장볼트(31) 및 너트(32)로 구성된다.
이러한 상기 각 돌출부재(30)는 상기 각 대각선 강재부재(20)의 결합력을 강화시키기 위해 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 관통되어 체결구조로, 상기 각 대각선 강재부재(20)의 인장 및 압축력에 의한 변형을 방지할 수 있는 보강기능을 겸한다.
이상에서와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리(100)는 다발철근이 지나치게 과도하게 배근되는 것을 방지할 수 있어 콘크리트 타설시 긴밀한 타설이 가능하다.
또한 대각선 강재부재(20)에 돌출부재(30)와, 충진재(40)를 미리 충진시킨 후, 현장에서 조립함으로써, 현장 시공과 이동 및 보관이 편리하다.
또한 다수의 대각선 강재부재(20)와, 상기 각 대각선 강재부재(20)를 연결시키는 연결부재(10)만으로 구성되어, 기존의 다발철근의 정착길이 감소에 따른 철근량을 절감할 수 있어 시공비가 절감된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리의 사시도 및 분해사시도이다.
도 6 및 도 7과 같이, 제 2실시예는 제 1실시예를 포함하며, 다만 연결부재(10)의 지지몸체(11)가 사면체의 형태를 취한다.
이러한 구조는 제 1실시예와는 달리 연결보(210)의 두께가 크거나 전단벽(200)의 사이 길이가 짧을 경우, 상기 각 대각선 강재부재(20)의 정착길이가 짧아지도록 한 구조이다.
이는 연결부재(10)가 사면체의 형태를 취할 경우, 상기 각 대각선 강재부재(20)는 상호 간 90°간격으로 결합되기 때문에 상기 각 대각선 강재부재(20)의 정착길이가 짧아지게 되어 연결보(210)의 두께가 크거나 전단벽(200)의 사이 길이가 짧은 곳이 설치가 용이하게 된다.
한편 상기 각 돌출부재(30)는 상기 각 대각선 강재부재(20)의 인장력 및 압축력에 의한 변형을 방지하는 보강기능을 겸함으로써, 상기 각 대각선 강재부재(20)는 충진재(40)의 충진없이 단부가 밀봉되게 막음판(22)을 용접결합시켜 구성된다.
때문에 제 2실시예는 무게가 가벼워 이동이 용이하며, 충진재(40)가 필요없어 시설비가 절감될 수 있는 구조가 마련된다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 3실시예에 따른 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리의 사시도 및 분해사시도이다.
도 8 및 도 9와 같이, 제 3실시예는 제 1실시예 및 제 2실시예를 포함하며, 다만 연결부재(10)가 상기 각 대각선 강재부재(20)를 4개소에서 삽입하여 체결할 수 있도록 "X"자형 커플링(12)으로 구성된다.
여기서 상기 커플링(12)은 상호 간 볼팅 결합시킬 수 있으며, 또한 삽입된 상기 각 대각선 강재부재(20)와 함께 돌출부재(30)의 장볼트(31)를 관통 결합시켜 일체로 결합시켜 구성할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 연결부재 11: 지지몸체 111: 제 1지지플레이트
112: 제 2지지플레이트
12: 커플링
20: 대각선 강재부재 21: 결합플레이트 22: 막음판
30: 돌출부재 31: 장볼트 32: 너트
40: 충진재
100: 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리.
200: 전단벽 210: 연결보 220: 개구부
230: 구속철근

Claims (7)

  1. 병렬 전단벽 사이를 연결보가 횡으로 연결되고, 상기 각 전단벽 및 연결보의 내부에 설치되는 강재 어셈블리에 있어서,
    상기 강재 어셈블리(100)는
    복수의 대각선 강재부재(20)와,
    동일 수직 면상에 배치된 상기 각 대각선 강재부재(20)가 "X"자 형태로 4축 결합되는 연결부재(10); 및
    상기 각 대각선 강재부재(20)의 결합력을 강화시키기 위해 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 관통되어 체결되는 다수의 돌출부재(30);로 구성되되,
    상기 각 대각선 강재부재(20)는 중공의 원형강관, 사각, 오각, 육각강관 중 어느 하나이고,
    상기 돌출부재(30)는 상기 각 대각선 강재부재(20)의 폭방향을 따라 관통되어 체결되는 장볼트(31) 및 너트(32)로 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부재(10)는 면상으로 상기 각 대각선 강재부재(20)가 체결될 수 있도록 전/후면이 관통된 사면체 또는 육면체의 지지몸체(11)와, 상기 지지몸체(11)의 내부의 압축응력 및 강성과 휨을 증대시키기 위해 상기 지지몸체(11)의 중심에 결합되는 제 1지지플레이트(111)와, 상기 각 대각선 강재부재(20)의 동일 선상에 "X"자 형태로 조합시켜 제 1지지플레이트(111)의 전/후면에 결합되는 제 2지지플레이트(112)로 구성되되,
    상기 제 1지지플레이트(111)와, 제 2지지플레이트(112)는 지지몸체(11)와 용접결합되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 각 대각선 강재부재(20)는 상기 연결부재(10)의 지지몸체(11)에 체결될 수 있도록 일단에 결합플레이트(21)가 결합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부재(10)는 상기 각 대각선 강재부재(20)가 4개소에서 삽입하여 체결할 수 있도록 "X"자형 커플링(12)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 각 대각선 강재부재(20)는 석고 또는 무수축 고강도 모르타르 중 어느 하나로 구성되는 충진재(40)가 충진되어 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 각 대각선 강재부재(20)는 단부가 막음판(22)이 용접결합되어 밀봉되어 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 전단벽의 연결보 보강을 위한 강재 어셈블리.
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