KR101461273B1

KR101461273B1 - 건축물 기초용 힌지 구조

Info

Publication number: KR101461273B1
Application number: KR1020120073142A
Authority: KR
Inventors: 이근식
Original assignee: 이근식
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-11-14
Also published as: KR20140005571A

Abstract

본 발명은 건축물의 기초구조물이 되는 콘크리트 기초와 건축물의 기둥을 연결하기 위한 구조부재에 관한 것으로서, 기초에 고정되는 앵커에 건축물의 기둥이 고정되어 지점부를 형성할 때 기둥의 회전 변위가 소정의 범주 이내에서는 지점부가 회전이 가능한 힌지와 같은 거동이 이루어지도록 한 것이다.
더욱 상세하게는 건축물의 기둥 하단에 소정 두께를 가진 판형의 기초판이 기둥과 강결되어 형성되고, 상기 기초판의 중앙 하부에는 판형의 회전판이 제공되며, 회전판의 주변에 대칭으로 탄성 고무 같은 재질의 탄성판이 제공되며, 기초구조물에 고정된 힌지앵커는 기초판을 관통하여 기초판 상부로 돌출되어 기초판을 상면에서 너트로 고정하며 제공되도록 하여 기둥에 회전 변위가 생길 때 중앙부에 있는 회전판은 큰 강성을 가져 압축되지 않으나 주변에 있는 탄성판은 압축이 되어 결국 소정량의 회전 변위를 흡수할 수 있는 힌지 구조가 되도록 발명한 것이다.

Description

건축물 기초용 힌지 구조{A HINGE STRUCTURE ON THE FOUNDATION}

본 발명은 건축물의 기초구조물이 되는 콘크리트 기초와 건축물의 기둥을 연결하기 위한 구조부재에 관한 것으로서, 기초에 고정되는 앵커에 건축물의 기둥이 고정되어 지점부를 형성할 때 기둥의 회전 변위가 소정의 범주 이내에서는 지점부가 회전이 가능한 힌지와 같은 거동이 이루어지도록 한 것이다.

더욱 상세하게는 건축물의 기둥 하단에 소정 두께를 가진 판형의 기초판이 기둥과 강결되어 형성되고, 상기 기초판의 중앙 하부에는 판형의 회전판이 제공되며, 회전판의 주변에 대칭으로 탄성 고무 같은 재질의 탄성판이 제공되며, 기초구조물에 고정된 힌지앵커는 기초판을 관통하여 기초판 상부로 돌출되어 기초판을 상면에서 너트로 고정하며 제공되도록 하여 기둥에 회전 변위가 생길 때 중앙부에 있는 회전판은 큰 강성을 가져 압축되지 않으나 주변에 있는 탄성판은 압축이 되어 결국 소정량의 회전 변위를 흡수할 수 있는 힌지 구조가 되도록 발명한 것이다.

일반적으로 방음터널과 같은 건축물은 골조의 구조가 양측에 기둥이 형성되고 기둥의 하단은 기초구조물에 앵커로 강결되며 양측 기둥의 상단은 지붕골조로 서로 연결하여 라멘 구조를 형성한다.

그런데, 이와 같이 기둥의 하단부가 앵커로 강결된 라멘 구조에서는 방음터널에 작용하는 하중 특히 온도하중에 의해 기둥 하단 지점부의 반력이 매우 크게 발생하여 기둥의 단면 크기 및 기초구조물의 두께, 앵커의 규격 과대해지는 문제점이 있었다.

또다른 예로서 기초구조물의 상부와 기둥 하단부에 각각 핀 결합구조를 형성하여 핀에 의한 힌지 구조를 제공하여 적용하고 있으나, 핀 구조에 의한 힌지는 강재 수량과 가공량이 과다하게 많고 설치가 난이한 점이 있어 현실적으로 적용이 어려운 실정이다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 과제로서,

본 발명은 건축물의 기초에 고정되는 앵커에 건축물의 기둥이 고정되어 지점부를 형성할 때 기둥의 회전 변위가 소정의 범주 이내에서는 지점부가 회전이 가능한 힌지와 같은 거동이 이루어지도록 하는 것이다. 그리하여, 지점부에 발생되는 지점 반력의 크기를 최소화 하여 기초구조물의 두께를 줄이고 앵커의 규격을 최소화 하고 기둥 부재의 규격을 최소화 하는 것이다.

또한, 실용적으로 제작이 간단하고 설치가 용이하여 현장에 적용이 가능한 구조 부재를 제공하는 것이다.

첫째, 건축물(200)의 기초구조물(100)에 건축물(200)의 기둥(210)을 결합하는 앵커 고정 구조에 있어서,

건축물의 기둥 하단에 소정 두께를 가진 판형의 기초판(220)이 기둥(210)과 강결되어 형성되고, 상기 기초판(220)과 기초구조물(100) 사이에는 최소한 기초판보다 작은 강성의 탄성 재료로 형성된 탄성판(310)이 제공되며, 상기 기초구조물에 고정된 힌지앵커(400)는 기초판을 관통하여 기초판 상부로 돌출되어 기초판을 상면에서 너트로 고정하며 제공된다.
상기 기초판의 중앙 하부에는 최소한 탄성판(310)보다 큰 강성의 재질로 만들어진 판형의 회전판(320)이 탄성판(310)을 대체하여 제공되며, 탄성판은 상기 회전판의 외측에 대칭으로 제공된다.
상기 회전판(320)은 회전축에서 소정거리 이격된 위치부터는 모서리로 갈수록 두께가 얇게 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

둘째, 상기 첫째 내용에 추가하여,

상기 힌지앵커(400)는 중심축(C)에 대칭으로 회전축(A) 선상에 두 개가 제공되는 것을 특징으로 한다.

삭제

세째, 상기 첫째 또는 둘째 중 어느 하나의 내용에 추가하여,

상기 힌지앵커(400)에 기초판을 고정하는 너트와 기초판 사이에 탄성의 스프링이 제공되는 것을 특징으로 한다.

네째, 상기 세째의 내용에 추가하여,

상기 판형으로 형성되며 기초구조물의 상면에 배치되어 상부의 하중을 지탱하도록 형성되는 하중분산판(330)이 추가로 제공되는 것을 특징으로 한다.

다섯째, 상기 네째 내용에 추가하여,

상기 하중분산판(330)의 모서리 상부로 소정 높이의 벽체부(340)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 건축물 기초용 힌지 구조는,

강결 구조로 고정단이 되는 건축물의 지점부를 힌지 구조로 적용이 가능하도록 하여 외력에 의해 지점부에 발생되는 수평력의 크기를 크게 감소시키고 휨모멘트의 발생을 원천적으로 방지하여,

첫째, 하부 기초구조물에 전달되는 반력을 최소화하여 기초구조물의 두께 및 크기를 감소시켜 경제성을 도모하는 것이다.

둘째, 앵커의 규격을 최소화하는 것이다.

세째, 건축물의 기둥의 규격을 최소화하는 것이다.

네째, 앵커의 위치를 기초구조물의 중심부에 두어 외력의 작용에 의한 수평력에 대하여 앵커가 저항할 수 있는 능력을 증가시키고 기초구조물의 두께를 최소화하는 것이다.

다섯째, 제작 및 설치가 간단한 구조를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 건축물의 설치 예를 나타내는 시공도,
도 2는 본 발명의 제1실시예의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예의 평면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예의 단면도,
도 5는 본 발명의 제2실시예의 평면도,
도 6은 본 발명의 제2실시예의 평면도,
도 7은 본 발명의 제2실시예의 요소 입체도,
도 8는 본 발명의 제3실시예의 단면도,
도 9은 본 발명의 제4, 제5 실시예의 단면도,
도 10는 본 발명의 제6실시예의 단면도,
도 11은 본 발명의 제6실시예의 평면도,
도 12은 본 발명의 제7실시예의 단면도,
도 13는 본 발명의 제7실시예의 요소 상세도,
도 14은 본 발명의 제8실시예의 단면도,
도 15는 본 발명의 제8실시예의 요소 상세도,
도 16는 본 발명의 제9실시예의 단면도,
도 17은 본 발명의 제9실시예의 요소 상세도,
도 18는 본 발명에 따른 요소 상세도,
도 19는 본 발명의 제10실시예의 단면도

본 발명에 따른 건축물 기초용 힌지 구조를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 건축물 기초용 힌지 구조에 대한 설치예를 도시한 것으로,

양 측에 콘크리트로 형성된 기초구조물(100)은 소정 길이는 지반에 근입되고 소정 길이는 지상에 돌출되어 있다. 기초구조물 상부에는 힌지앵커(400)가 매입되어 건축물(200)의 기둥(210) 하단과 기둥 하부에 형성되어 있는 힌지구조(300)를 결속하고 있다. 도 1과 같은 조건의 구조물은 기둥 하단을 회전에 대한 구속이 없는 힌지 구조로 만들어 휨모멘트의 발생을 원천적으로 방지하고 수평반력의 크기를 감소시켜 지점부의 반력을 크게 감소시키는 구조체가 된다.

도 2는 본 발명에 따른 건축물 기초용 힌지 구조에 대한 제 1실시예를 도시한 것으로, 건축물(200)의 기둥(210) 하단부에 기초판(220)이 기둥과 강결되어 형성되고 기초판 하부에는 고무와 같은 탄성 재질의 탄성판(310)이 제공되어 기초판과 함께 힌지앵커(400)에 의해 고정되어 있다. 도 3에서 (a)는 도 2의 평면도를 도시한 것이며 (b)는 탄성판(310)의 평면도를 도시한 것이다. 도 2의 구조에서 기둥(210)은 소정 범위 이내의 회전 변위가 발생할 때 탄성판(310)의 일측 단부가 탄성적으로 압축되어 회전에 대한 변위를 흡수하게 되고 지점부에 휨모멘트의 발생을 방지하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 건축물 기초용 힌지 구조에 대한 제 2실시예를 도시한 것으로, 건축물(200)의 기둥(210) 하단부에 기초판(220)이 구조 보강용인 리브(230)와 함께 기둥과 강결되어 형성되고 기초판의 중앙 하부에는 판형의 회전판(320)이 제공되어 기초판과 함께 힌지앵커(400)에 의해 고정되어 있고, 회전판의 외측에는 대칭으로 고무와 같은 탄성 재질의 탄성판(310)이 제공되어 있다. 상기 회전판은 기둥의 회전 변위를 수용할 수 있도록 최소한 탄성판(310)보다 큰 강성의 재질로 제공되며 상부에 배치된 기초판(220)의 하중을 견딜 수 있을 정도의 압축강성을 가져야 할 것이다. 도 5에서 (a)는 도 4의 평면도를 도시한 것이며 (b)는 회전판(320)과 탄성판(310)의 평면도를 도시한 것이다. 힌지앵커(400)는 중심축(C)에 대칭으로 회전축(A)의 선상에 두 개가 제공되어 있는데 이는 기둥(210)의 회전이 보다 쉽게 되도록 유도함과 동시에 힌지앵커(400)가 기초구조물(100)의 중앙부에 배치되게 하여 외력에 의하여 힌지앵커(400)에 전달되는 수평력에 저항하는 능력을 보다 향상시키는 것이다. 도 4의 구조에서 기둥(210)은 소정 범위 이내의 회전 변위가 발생할 때 탄성판(310)은 일측 단부가 탄성적으로 압축되어 회전에 대한 변위를 흡수하게 되고 휨모멘트의 발생을 방지하게 된다. 도 6의 (a) (b) (c)는 회전판(320)과 탄성판(310)의 형상을 변경한 평면도를 도시한 것으로 (a)와 (b)는 중심축(C)과 회전축(A) 2축으로 회전이 가능한 구조이며 (c)는 회전축(A)을 중심으로 회전이 가능한 구조를 나타낸 것이다. 도 7 (a)는 회전판의 일반적인 형상을 나타낸 것이고 도 7 (b) (c) (d) (e)는 회전판(320)의 형상을 수정하여 기둥의 회전 변위를 보다 잘 수용할 수 있도록 회전판(320)이 회전축(A)에서 소정거리 이격된 위치부터는 모서리로 갈수록 두께가 얇게 형성(321)되도록 한 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 건축물 기초용 힌지 구조에 대한 제 3실시예를 도시한 것으로, 기둥의 회전 변위를 보다 쉽게 수용하기 위하여 힌지앵커(400)에 기초판을 고정하는 너트와 기초판 사이에 탄성의 스프링(401)이 제공되는 것을 나타낸 것이다.

도 9 (a) 및 (b)는 기초구조물(100) 상면에 하중분산판(330)을 추가로 제공한 것으로 하중분산판은 상부에서 전달되는 하중을 기초구조물(100)로 분포시켜 전달하는 역할을 수행한다.

도 10는 상기 하중분산판(330)의 모서리 상면에 소정의 높이로 벽체부(340)를 형성하여 하중분산판(330)이 그릇과 같은 형상이 되도록 한 것인데, 이것은 탄성판(310) 및 회전판(320)의 이탈을 방지하는 역할을 한다. 도 11 (a)는 도 10의 기초판(220)의 평면도를 나타낸 것이고 도 11 (b)는 하중분산판(330)에 벽체부(340)가 형성되어 있는 것을 나타내었고, 도 11 (c)는 탄성판(310) 및 회전판(320)의 평면도를 나타낸 것이다.

도 12 및 도 13는 상기 하중분산판(330)과 회전판(320)이 일체로 형성된 것인데 이것은 회전판을 보다 견고히 고정하여 기능을 향상시키고 제작상의 편의성과 경제성을 도모한 것이다.

도 14 및 도 15는 상기 하중분산판(330)과 벽체부(340), 회전판(320)이 일체로 형성된 것인데 이것은 회전판을 보다 견고히 고정하여 기능을 향상시키고 탄성판(310)이 그릇 내부에 안착하여 이탈하는 것을 방지함과 동시에 제작상의 편의성과 경제성을 도모한 것이다.

도 16 및 도 17은 상기 하중분산판(330)의 단부에 추가로 고정판(350)을 형성하여 고정앵커(410)를 추가로 제공하여 하중분산판(330)을 기초구조물(100)에 고정하도록 한 것이며 벽체부(340)에 배수구(341)를 형성하여 빗물이 쉽게 배수되도록 한 것이다.

도 18은 탄성판(310)이 고무 재질로 이루어 질 때 강판으로 된 보강판(311)을 탄성판 내부에 삽입하여 탄성판의 압축 강도를 보강하도록 한 예를 나타낸 것이다.

도19는 (a)는 기초판(220)에 회전판(320)이 일체로 형성되어 힌지 거동을 할 수 있음을 나타낸 것이고, 도 19 (b)는 벽체부(340)가 하중분산판(330)이 아닌 기초판(220)에 형성되거나 고정될 수 있음을 보여주는 것이다.

A: 회전축
C: 중심축
100: 기초구조물
200: 건축물 210: 기둥
220: 기초판 230: 리브
300: 힌지구조
310: 탄성판 311: 보강판
320: 회전판 330: 하중분산판
340: 벽체부 341: 배수구
350: 고정판
400: 힌지앵커 401: 스프링
410: 고정앵커

Claims

건축물(200)의 기초구조물(100)에 건축물의 기둥(210)을 결합하는 앵커 고정 구조에 있어서,
건축물의 기둥 하단에 소정 두께를 가진 판형의 기초판(220)이 기둥(210)과 강결되어 형성되고, 상기 기초판(220)과 기초구조물(100) 사이에는 최소한 기초판보다 작은 강성의 탄성 재료로 형성된 탄성판(310)이 제공되며, 상기 기초구조물에 고정된 힌지앵커(400)는 기초판을 관통하여 기초판 상부로 돌출되어 기초판을 상면에서 너트로 고정하며 제공되고,
상기 기초판(220)의 중앙 하부에는 최소한 탄성판(310)보다 큰 강성의 재질로 만들어진 판형의 회전판(320)이 탄성판(310)을 대체하여 제공되며, 탄성판은 상기 회전판의 외측에 대칭으로 제공되고,
상기 회전판(320)은 회전축(A)에서 소정거리 이격된 위치부터는 모서리로 갈수록 두께가 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 기초용 힌지 구조.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 힌지앵커(400)는 중심축(C)에 대칭으로 회전축(A) 선상에 두 개가 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물 기초용 힌지 구조.
삭제
삭제
삭제
제 1항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 힌지앵커(400)에 기초판을 고정하는 너트와 기초판 사이에 탄성의 스프링(401)이 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물 기초용 힌지 구조.
제 7항에 있어서,
상기 판형으로 형성되며 기초구조물의 상면에 배치되어 상부의 하중을 지탱하도록 형성되는 하중분산판(330)이 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 건축물 기초용 힌지 구조.
제 8항에 있어서,
상기 하중분산판(330)의 모서리 상부로 소정 높이의 벽체부(340)가 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 기초용 힌지 구조.