KR101491496B1 - 내진 보강 구조물 - Google Patents

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Abstract

용이하게 시공할 수 있고, 지진에 의한 하중을 부담할 수 있는 내진 보강 유닛를 갖는 내진 보강 구조물이 개시된다.
상기한 내진 보강 구조물은 기둥과, 상기 기둥에 결합 시공되는 보 및 보와 보 사이에 시공 배치되며 지진에너지 흡수부가 형성된 강도 보강부재를 구비하는 내진 보강 유닛를 포함한다.
이러한 내진 보강 구조물에 의하면, 지진에너지 흡수부를 구비하는 내진 보강 유닛를 통하여 지진에 의한 하중을 부담할 수 있는 내진성을 향상시키고, 또한 내진 보강 유닛를 용이하게 설치할 수 있어 시공성을 향상시킨다.
지진에너지 흡수부, 내진 보강 구조물, 내진벽체, 내진성, 기둥, 보

Description

내진 보강 구조물{structure for Strenthening the Durability against Earthquake}
본 발명은 내진 보강 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지진에 의한 하중을 부담할 수 있는 내진성을 갖는 내진 보강 구조물에 관한 것이다.
일반적으로 철골구조로 이루어진 건축물의 경우에, 철골구조는 단면이 작아 지진, 바람과 같은 수평방향의 하중에 대해 변형이 크게 발생한다. 이런 철골구조의 횡방향에 대해 강성을 확보하기 위해서 브레이스를 설치한다.
도 1은 종래 기술에 따른 브레이스를 구비한 철골구조의 정면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 철골구조에 가해지는 수평하중에 따라 철골구조가 변위된 상태를 나타낸 정면도이다.
도 1을 참조하면, 브레이스 골조(1) 방식은 기둥(2)과 보(3)로 이루어진 철골구조에 X형으로 브레이스(4)를 설치한다. 그리고, 브레이스(4)가 기둥(2) 및 보(3)에 접하는 부위에는 가셋 플레이트 (5)를 설치하여 브레이스(4)를 보강한다.
이런 브레이스 골조(1)에 지진, 바람과 같은 수평방향의 하중이 작용하였을 때에 브레이스(4)는 축방향으로 저항하게 되고, 브레이스(4)의 축강성이 크기 때문 에 브레이스 골조(1)의 횡강성이 크게 된다. 따라서, 횡하중에 대한 횡방향의 변형이 적은 안정된 철골구조를 실현시킬 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 진도가 높은 지진이 발생하여 브레이스(4)의 좌굴하중 이상의 힘이 수평방향으로 작용할 경우에는, 힘의 방향으로 설치된 브레이스(4b)는 인장력을 받아 최대하중까지 견딜 수 있으나, 압축력을 받는 다른 브레이스(4a)는 압축좌굴에 의해 내력이 급격히 저하되어 브레이스 골조(1)는 불안정한 구조를 갖게 된다.
그리고, 지진에 의한 하중은 철골구조에 의해 좌우방향으로 반복하여 작용하기 때문에, 도 2에 도시된 수평하중에 대해 반대방향으로 수평하중이 반복적으로 작용하게 된다. 이때에 인장된 브레이스(4b)는 다시 압축력을 받게 되어 인장된 브레이스(4b)는 압축좌굴을 일으키게 된다.
이와 같이, 브레이스 골조(1)에 작용하는 수평하중을 기둥(2)과 보(3)인 주요부재와 함께 브레이스(4a,4b)가 분담하여 지지하기 때문에 브레이스가 좌굴하고 난 후에는 기둥과 보에도 변형이 발생하게 되어 피해복구가 매우 어렵게 된다는 단점이 있다.
또한 이와 같은 철골구조는 많은 하중을 가진 철골부재를 조립하여 시공하기 때문에 부재의 작업이 용이하지 않고 부재수가 많아 시공성에 문제가 있다.
본 발명은 지진에 의한 하중을 견딜 수 있는 내진성이 우수한 내진 보강 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 보다 용이하게 시공할 수 있는 내진 보강 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강 구조물은 기둥; 상기 기둥에 결합 시공되는 보; 및 보와 보 사이에 시공 배치되며 지진에너지 흡수부가 형성된 강도 보강부재를 구비하는 내진 보강 유닛;를 포함하고, 상기 내진 보강 유닛은 상기 보에 접합되거나 다른 접합수단으로 상기 보에 접합되고 구조체 외틀을 형성하는 프레임; 상기 프레임의 내측에 설치되는 보강부재; 및 상기 보강부재에 적어도 하나 이상 형성되되, 하중에 좌굴되기 쉬운 위치에 상기 보강부재의 단면보다 확장보다 확장되며 형성되어 지진에너지를 흡수하는 지진에너지 흡수부;를 구비하고, 상기 지진에너지 흡수부는 상기 프레임 내측의 상하좌우 각 4영역의 보강부재 중앙에 배치되되, 상기 프레임의 가로 중앙선 및 세로 중앙선을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 형성되고, 상기 보강부재는 상기 프레임에 가해진 하중을 분산하여 부담토록 강선재로 이루어지고, 상기 보강부재는 격자형상, 사선격자형상 중 어느 하나 또는 조합된 형상으로 형성된다.
삭제
삭제
상기 지진에너지 흡수부는 지진에 의한 하중에 의하여 좌굴 방지토록 십자형상으로 형성될 수 있다.
삭제
상기 접합수단은 상기 프레임에 연결 고정되고 상기 보와 접합되는 접합 철물로 구성될 수 있다.
상기 접합 철물과 보 사이의 접합부위는 몰타르, 콘크리트 중 어느 하나로 고정될 수 있다.
삭제
본 발명은 지진에너지 흡수부를 구비하는 내진 보강 유닛를 통하여 지진에 의한 하중을 부담할 수 있는 내진성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 내진 보강 유닛을 내진 보강 구조물에 보다 용이하게 설치할 수 있어 시공성을 향상시키는 효과가 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강 구조물에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강 구조물을 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 내진 보강 구조물(100)은 기둥(120), 기둥(120)에 결합 시공되는 보(140) 및 내진 보강 유닛(160)을 포함한다.
기둥(120)과 보(140)는 결합 시공되어 육면체를 형성할 수 있다. 또한, 기둥(120) 및/또는 보(140)는 형강일 수 있다. 기둥(120)과 보(140)는 볼트 등에 의 한 체결수단에 의하여 결합 시공될 수 있다. 이러한 체결수단에 대해서는 당해 기술분야에서 공지의 기술에 해당하는 것으로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도면에는 기둥(120)과 보(140)가 결합 시공되어 하나의 육면체를 이루고 있는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 더 많은 기둥(120)과 보(140)가 결합 시공되어 다수개의 육면체를 형성할 수 있다.
내진 보강 유닛(160)은 보(140)와 보(140) 사이에 시공 배치되어 내진 보강 구조물(100)이 지진에 의한 하중을 견딜 수 있는 내진성을 가지도록 한다.
도면에는 내진 보강 유닛(160)이 육면체의 두 측면에 배치되는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 육면체의 네 측면 모두에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강 유닛을 나타내는 분리 사시도이다.
도 4를 참조하면, 내진 보강 유닛(160)은 프레임(180), 보강부재(200) 및 보강부재(200)에 형성되는 지진에너지 흡수부(240)를 구비한다.
프레임(180)은 구조체의 외틀을 형성한다. 또한 프레임(180)은 사각형 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 프레임(180)은 지진에 의한 하중을 보다 잘 견딜 수 있도록 철골 프레임으로 형성될 수 있다.
한편, 프레임(180)은 보(140, 도3 참조)에 결합되거나 접합수단(220)에 의하여 보(140)에 접합된다. 즉, 프레임(180)은 외측으로 연장되어 형성되는 바(bar) 형상의 복수개의 접합 철물을 구비할 수 있다.
도면에는 접합수단(220)이 접합 철물인 경우를 도시하였으나, 접합수단(220) 은 구조체를 보(140)에 접합 시공할 수 있는 어떠한 구성도 채용 가능할 것이다. 예를 들어 용접 또는 볼트 체결에 의하여 내진 보강 유닛(160)이 보(140)에 접합될 수 있다.
또한, 프레임(180)의 내측면에는 보강부재(200)가 삽입 결합되는 접합홈(182)이 형성된다. 프레임(180)의 내측면에는 보강부재(200)와의 볼트체결을 위하여 접합홈(182)을 세로방향으로 관통하는 나사홀(184)이 형성된다.
보강부재(200)는 강선재로 이루어질 수 있으며, 격자 형상과 사선격자 형상이 조합된 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 또한 보강부재(200)는 프레임(180)의 내측에 설치되는데, 보강부재(200)의 최외측에 배치되는 강선재에는 나사홀(184)과 대응되는 위치에 결합홀(202)이 형성된다. 즉 보강부재(200)와 프레임(180)은 볼트체결을 통하여 접합되는데, 이는 볼트가 나사홀(184)과 결합홀(202)을 관통하여 너트와 체결됨으로써 이루어진다.
도면에는 보강부재(200)가 볼트와 너트에 의하여 프레임(180)에 설치되는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 보강부재(200)는 프레임(180)과 일체로 형성되거나 다른 체결수단에 의하여 설치될 수 있다.
한편, 보강부재(200)는 프레임(180)이 지진에 의한 하중에 잘 견딜 수 있도록 한다. 즉, 지진에 의한 하중이 프레임(180)에 일차적으로 작용하고, 프레임(180)에 전달된 하중은 프레임(180)의 내측에 설치된 보강부재(200)에 전달된다.
이때 전달된 하중은 격자 형상과 사선격자 형상이 조합된 형상을 가진 다수의 강선재 각각에 분산된다. 강선재에 분산된 하중이 가해지므로 내진 보강 유 닛(160)은 보다 우수한 내진성을 가질 수 있다.
지진에너지 흡수부(240)는 보강부재(200)에 형성되어, 지진에 의한 하중이 보강부재(200)에 전달될 때 보강부재(200)가 전달된 하중에 보다 다 잘 견딜 수 있도록 한다. 즉, 지진에너지 흡수부(240)는 보강부재(200)보다 넓은 단면을 가지도록 형성되어 보강부재(200)보다 더 큰 하중에도 견딜 수 있다.
또한, 지진에너지 흡수부(240)는 지진에 의한 하중에 좌굴되기 쉬운 보강부재(200)의 중앙에 배치된다. 이에 따라 내진 보강 유닛(160)은 지진에 의한 하중에 보다 잘 견딜 수 있다.
그리고, 지진에너지 흡수부(240)는 프레임(180)의 세로방향과 가로방향의 중앙선을 기준으로 대칭되는 위치에 형성되어 보강부재(200)에 가해지는 하중에 의해 좌굴되지 않도록 한다.
다시 말해, 지진에너지 흡수부(240)가 서로 대칭되는 위치에 형성되어 있어 보강부재(200)의 상부와 하부에 서로 반대방향의 하중이 가해지더라도 지진에너지 흡수부(240)가 지진에너지를 흡수하여 보강부재(200)가 하중에 보다 더 잘 견딜 수 있도록 한다.
또한, 지진에너지 흡수부(240)는 십자형상으로 형성될 수 있다. 따라서 지진에 의한 하중이 수평과 수직방향으로 동시에 보강부재(200)에 전달되더라도 십자형상으로 형성되어 수평, 수직방향의 하중에 보다 잘 견딜 수 있다.
결국, 프레임(180)과 지진에너지 흡수부(240)가 형성된 보강부재(200)로 구성된 내진 보강 유닛(160)을 통하여, 내진성이 우수한 내진 보강 구조물(100)을 제 공할 수 있다.
이하에서는 접합수단(220)이 접합철물인 경우 보(140)와 내진 보강 유닛(160)의 접합방법에 대하여 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 내진 보강 구조물을 나타내는 측단면도이다.
도 5를 참조하면, 보(140)에 형성된 스터드 홈(142)에는 다수개의 스터드(102)가 삽입 결합된다. 그 상부에는 도시되지 않았으나 나선형 철근, H 형강 등과 같은 구조물이 배치된다.
내진 보강 유닛(160)은 나선형 철근, H 형강 등과 같은 구조물의 상부에 배치되고, 다시말해 프레임(180)의 접합수단(200) 즉 접합 철물이 스터디(102)에 인접하여 배치된다. 이 상태에서 작업자는 스터디(102)와 접합수단(200)의 사이 공간에 몰타르를 시공한다. 이를 통하여 내진 보강 유닛(160)은 보(140)에 고정되어 접합된다.
상기한 바와 같이 작업자는 내진 보강 유닛(160)을 용이하게 보에 접합시킬 수 있고, 즉 용이하게 내진 보강 유닛(160)을 내진 보강 구조물(100)에 설치할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 실시예에서 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진 보강 유닛을 나타내는 정면도이 다.
내진 보강 유닛(160)의 프레임(180)은 상기한 실시예에서와 동일한 구성이므로 여기에서는 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 보강부재(200a)는 격자형상과 사선격자형상이 조합된 형상으로 형성될 수 있다. 이에 의하여 디자인적으로 보다 양호하며, 지진에 의한 하중에 견딜 수 있는 내진성을 가진다.
또한, 지진에너지 흡수부(240a)는 지진에 의한 하중에 보다 잘 견딜 수 있도록 보강부재(200a)보다 두껍게 형성된다. 따라서, 지진에 의하여 가장 강한 하중을 받는 보강부재(200a)의 중앙에 지진에너지 흡수부(240a)가 형성되어 내진성이 향상될 수 있다.
보강부재(200)의 형상은 도면에 도시된 형상에 한정되지 않는다. 즉 보강부재(200)는 지진에너지 흡수부(240)가 형성될 수 있는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 브레이스를 구비한 철골구조의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 내진 보강 구조물에 가해지는 수평하중에 따라 철골구조가 변위된 상태를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강 구조물을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강 유닛을 나타내는 분리 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 내진 보강 구조물을 나타내는 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진 보강 유닛을 나타내는 정면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 내진 보강 구조물 120 : 기둥
140 : 보 160 : 내진 보강 유닛
180 : 프레임 200 : 보강부재
240 : 지진에너지 흡수부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 기둥(120); 상기 기둥(120)에 결합 시공되는 보(140); 및 보(140)와 보(140) 사이에 시공 배치되며 지진에너지 흡수부가 형성된 강도 보강부재를 구비하는 내진 보강 유닛(160);를 포함하고,
    상기 내진 보강 유닛(160)은 상기 보(140)에 접합되거나 다른 접합수단(220)으로 상기 보(140)에 접합되고 구조체 외틀을 형성하는 프레임(180); 상기 프레임(180)의 내측에 설치되는 보강부재(200); 및 상기 보강부재(200)에 적어도 하나 이상 형성되되, 하중에 좌굴되기 쉬운 위치에 상기 보강부재(200)의 단면보다 확장보다 확장되며 형성되어 지진에너지를 흡수하는 지진에너지 흡수부(240);를 구비하고,
    상기 지진에너지 흡수부(240)는 상기 프레임(180) 내측의 상하좌우 각 4영역의 보강부재(200) 중앙에 배치되되, 상기 프레임(180)의 가로 중앙선 및 세로 중앙선을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 형성되고,
    상기 보강부재(200)는 상기 프레임(180)에 가해진 하중을 분산하여 부담토록 강선재로 이루어지고,
    상기 보강부재(200)는 격자형상, 사선격자형상 중 어느 하나 또는 조합된 형상으로 형성되는 내진 보강 구조물.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 지진에너지 흡수부(240)는 지진에 의한 하중에 의하여 좌굴 방지토록 십자형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내진 보강 구조물.
  5. 삭제
  6. 제 2항에 있어서, 상기 접합수단(220)은
    상기 프레임(180)에 연결 고정되고 상기 보(140)와 접합되는 접합 철물로 구성되는 것을 특징으로 하는 내진 보강 구조물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 접합 철물과 보(140) 사이의 접합부위는 몰타르, 콘크리트 중 어느 하나로 고정되는 것을 특징으로 하는 내진 보강 구조물.
  8. 삭제
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