KR101534431B1 - 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물 - Google Patents

창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축물의 창호 프레임이 설치되는 개구부에서 창호 프레임의 외측에 설치되는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 웨브와 웨브의 양단부에 평행하게 결합되는 플랜지로 이루이지는 H형강으로 구성되며 ㄱ자 형상으로 형성되는 본체와, 본체의 내측면에 결합되는 탄성패드와, 일단부가 본체의 외측 모서리에서 사선으로 결합되며 강재로 형성된 링크와, 링크의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 ㄱ자 단면을 갖는 코너 앵글로 구성되는 가새로 형성되는 단위 프레임이, 2개 또는 4개가 조합하여 결합되어 이루어진다.

Description

창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물{Segment type reinforcing structure for earthquake-proof}
본 발명은 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축물의 창호 프레임이 설치되는 개구부에서 창호 프레임의 외측에 설치되는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물에 관한 것이다.
최근 건축물들은 창호가 설치되는 개구부가 종래에 비하여 크게 형성되었고, 이에 따라 내진 등 외력이 작용할 때 창호가 파손되거나 응력이 기둥 등의 구조부재에 작용하여 건축물의 안전을 위협하는 문제가 있었다. 따라서, 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어진 개구부에는 힘, 하중 등의 전달 및 흡수할 수 있는 보강 구조물이 필요하지만 창호의 설치 등으로 적절한 보강 구조물을 설치하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1277751호 "프리캐스트 블록과 그 블록을 이용한 중저층 보-기둥 건물의 리모델링 보강공법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 7에서와 같이 "건축 구조물의 리모델링 시공할 때 상부가 되는 기둥과 보가 이루는 공간 크기에 맞추어 그 기둥과 보의 공간을 따라 맞대어 지지되도록 구성되는 PC블록 본체와, 상기 PC블록을 건축 구조물의 기둥과 보에 맞대어 그 기둥과 보의 강도를 보강하기 위하여 수평 보강대를 구비하는 건축 구조물의 기둥과 보에 대한 보강용 PC블록에 있어서, 건축 구조물의 양측 기둥을 보강하는 수직 보강대(11)와, 상기 양측 수직 보강대 하단에 건축 구조물의 보 상부에 안착될 수 있도록 하부 수평 보강대(13)가 형성되어 전체적인 형상모양이 U자형으로 이루어진 PC블록(10)과; 상기 PC블록 양측 수직 보강대(11)는 상단부가 개방되어 콘크리트를 타설할 수 있도록 형성된 공간부(16)와; 상기 공간부는(16) 타설되는 그라우팅과의 접착 면적을 넓일 수 있도록 내벽에 다수의 요철부(17)가 형성된 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록"을 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 기존 건물의 기둥을 보강하는 효과가 있지만, 응력 발생시에 응력이 집중되는 곳에서 응력을 효과적으로 전달하거나 흡수하지 못할 뿐만 아니라, 창호가 설치되는 개구부에는 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하지 못하는 문제점이 있었다.
특허등록 제1277751호 "프리캐스트 블록과 그 블록을 이용한 중저층 보-기둥 건물의 리모델링 보강공법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 학교 등 기존 RC 건축물의 창호 프레임이 설치되는 개구부에서 창호 프레임의 외측에 분절형의 보강 구조물을 설치하여 시공이 매우 빠르고 용이하면서도, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하여 창호 프레임을 보호할 수 있고, 내진 등의 응력발생시에도 기둥에 집중되는 응력을 최소화할 수 있어 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 웨브와 웨브의 양단부에 평행하게 결합되는 플랜지로 이루이지는 H형강으로 구성되며 ㄱ자 형상으로 형성되는 본체와, 본체의 내측면에 결합되는 탄성패드와, 일단부가 본체의 외측 모서리에서 사선으로 결합되며 강재로 형성된 링크와, 링크의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 ㄱ자 단면을 갖는 코너 앵글로 구성되는 가새로 형성되는 단위 프레임을, 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합되는 것을 특징 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 본체의 플랜지에는 내측으로 전단 연결재가 일정간격으로 형성되고, 웨브의 양측면에는 콘크리트가 합성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 탄성패드는 엘라스토머(elastomer)인 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 가새의 링크는 본체와 결합된 일단부에서 코너 앵글이 결합된 타단부로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 가새의 링크는 판형상의 플레이트 1장 또는 판형상의 플레이트 2장을 평행하게 구성하여 형성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 1장의 플레이트로 형성된 경우에는 플레이트의 양측면에 전단연결재를 일정간격으로 형성하고 콘크리트를 합성하여 이루어지고, 2장의 플레이트로 형성된 경우에는 플레이트의 마주보는 일측면에 전단연결재를 일정간격으로 형성하고 플레이트 사이에 콘크리트를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 가새는 각형 강관으로 이루어지며, 내부에 콘크리트를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물은 학교 등 기존 RC 건축물의 창호 프레임이 설치되는 개구부에서 창호 프레임의 외측에 분절형의 보강 구조물을 설치하여 시공이 매우 빠르고 용이하면서도, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하여 창호 프레임을 보호할 수 있고, 내진 등의 응력발생시에도 기둥에 집중되는 응력을 최소화할 수 있어 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물이 개구부에 설치된 실시예를 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물의 일 실시예의 일분 분해 사시도이다.
도 3은 상기 도 1의 I-I선을 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 6는 본 발명의 가새(30)의 변형 실시예의 사시도와 그 단면도이다.
도 7은 종래의 건물 내부 기둥의 보강구조물이 적용된 실시예의 측면도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물이 개구부에 설치된 실시예를 개략적으로 도시한 도이다.
본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물(1)은 단위 프레임(1a)을 결합하여 형성되는 분절형의 보강 구조물로서, ㄱ자 형상으로 형성된 단위 프레임(1a)을 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합하여 건축물의 창호 프레임(2)이 설치되는 개구부에 설치하도록 한다.
도 1a에서와 같이, 단위 프레임(1a) 4개를 덧판(14)등을 이용하여 결합하여 단위 프레임(1a)의 각 모서리에 형성된 가새(30)가 개구부의 내측 모서리에 각각 결합되도록 할 수도 있고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 단위 프레임(1a) 2개를 결합하여 기둥(C)의 측면에 단위 프레임(1a)의 일측단부를 결합하고, 타측은 2개의 단위 프레임(1a)의 각 모서리에 형성된 가새(30)가 개구부의 내측 모서리에 각각 결합되도록 할 수도 있다. 즉, 개구부의 크기, 설치되는 창호 프레임(2)의 크기에 따라 단위 프레임(1a)을 2개 또는 4개를 결합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물(1)은 건축물이 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 본체(10)의 각 모서리에 형성된 가새(30)가 소성 변형하여 인장력 및 압축력을 흡수하도록 하고, 2차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하여, 창호프레임(2)에 가해지는 충격을 최소화할 수 있으며, 기둥 등에 전해지는 응력을 최소화하여 구조적인 안정성을 유도할 수 있도록 하는 것이다.
도 2는 본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물의 일 실시예의 일분 분해 사시도로서, 단위 프레임(10) 4개를 결합하여 액자형으로 구성된 실시예를 도시한 것으로 이를 기준으로 각 구성요소를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에서와 같이, 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물(1)은 단위 프레임(1a) 4개의 결합으로 액자형을 갖도록 형성되며, 종래 건물 보강시나 또는 신축 건물의 개구부에 설치시에 내부 공간(15)에 종래의 창호 프레임을 그대로 유지하면서 설치하도록 할 수도 있으며, 신규로 내부 공간(15)에 창호를 설치할 수 있도록 할 수 있다.
단위 프레임(1a)은 ㄱ 자형의 본체(10)와, 본체(10)의 내측면에 결합되는 탄성패드(20)와, 본체(10)의 외측 모서리에 사선으로 결합되는 가새(30)로 이루어진다.
도 3은 상기 도 1의 I-I선을 따른 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본체(10)는 웨브(11)와 웨브(11)의 양단부에 평행하게 구성되는 플랜지(12)(12)로 구성되는 단면 2차 계수가 크고 경제성이 있는 H형강으로 이루어지며, H형강을 일정 길이로 잘라 직각을 이루도록 수직부재와 수평부재를 결합하여 ㄱ 자형의 본체(10)를 형성하도록 한다. 본체(10)은 ㄱ 자형으로 형성되기 때문에 수직부재와 수평부재의 결합은 용접, 보강 플레이트를 덧대어 볼트 결합 등 다양한 공지의 결합방법을 이용하여 결합할 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 본체(10)를 이루는 H형강은 웨브(11)의 양측면에는 콘크리트(13)가 합성되도록 하여 좌굴을 방지하도록 할 수 있다.
본체(10)의 수직부재와 수평부재 모두의 플랜지(12)에는 내측으로 스터드 볼트, 철근 등의 전단 연결재(121)를 일정간격으로 형성하고, 웨브(11)와 플랜지(12)로 이루어지는 각 공간에 콘크리트(13)를 합성하도록 한다.
본체(10)의 내측 전체면에는 탄성패드(20)가 결합된다. 탄성패드(20)는 건축물 개구부에 본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물(1) 설치시에 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 응력을 1차로 본체(10)의 각 모서리에 형성된 가새(30)가 소성변형하여 인장력 및 압축력을 흡수하도록하고, 2차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하여 창호프레임(2)에 가해지는 충격을 완화하도록 한다.
탄성패드(20)는 진동에너지를 흡수하는 고감쇠 고무, 탄성이 현저한 엘라스토머(elastomer) 등 다양한 공지의 제품을 사용할 수 있다. 엘라스토머(elastomer)는 탄성중합체(彈性重合體)라고도 하며 외력(外力)을 가해서 잡아당기면 몇 배나 늘어나고, 외력을 제거하면 원래의 길이로 돌아가는 성질을 가지는 고분자 화합물이다.
본체(10)의 외측 모서리에는 가새(30)가 결합되는데, 가새(30)는 링크(33)와, 링크(33)의 타단에 결합되는 코너 앵글(32)로 구성되어 링크(33)의 일단부가 본체(10)의 외측 모서리에 용접, 플레이트를 덧대어 용접 또는 볼트 결합 등 다양한 공지의 방법으로 결합된다.
가새(30)의 보강 프레임(10)과 결합되지 않은 타단부는 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지는 건축물 개구부의 모서리에 앵커 등으로 결합되기 때문에, 개구부 모서리와 결합되는 가새(30)의 코너 앵글(32)은 ㄱ자 단면으로 형성하여 건축물 개구부의 모서리에 밀착시켜 응력전달 및 결합을 용이하도록 하며, 이때 코너 앵글(32)에는 다수의 앵커 결합용 결합공(323)이 통공되어 형성될 수 있다.
또한, 가새(30)의 링크(33)는 받침 앵글(31)에서 코너 앵글(32) 방향으로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되도록 하여, 건축물 개구부의 기둥 및 보 또는 슬래브에서 전해지는 응력의 전달을 용이하게 하도록 할 수 있다.
링크(33)는 건축물이 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 응력을 1차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하고, 2차로 가새(30)의 링크(33)가 소성 변형하여 응력을 흡수하도록 한다.
링크(33)는 강재로 형성되며, 판형상의 플레이트, 각형 강관, 충전 강관 등 다양한 단면을 선택하여 형성되도록 할 수 있다.
도 4 내지 도 6는 본 발명의 가새(30)의 변형 실시예의 사시도와 그 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 가새(30)의 링크(33)를 판형의 플레이트(331) 한 장으로 형성하고 플레이트(331)의 양측면에 콘크리트(332)를 합성하도록 하여 압축응력과 인장응력을 나누어 받도록 할 수 있다. 강재와 콘크리트의 결합력 및 합성을 위하여 플레이트(331)의 양측면에 스터드 볼트, 철근 등의 전단연결재(331a)가 일정한 간격으로 형성되도록 한다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 가새(30)의 링크(33)를 판형상의 플레이트(331) 2장을 평행하게 구성하여 형성하고, 플레이트(331)(331) 사이에 콘크리트(332)를 충전하여 콘크리트(332)와 강재인 플레이트(331)를 동시에 사용하여 축응력과 인장응력을 효과적으로 분담하도록 할 수 있다. 이때에는 역시 강재와 콘크리트의 결합력 및 합성을 위하여 플레이트(331)(331)의 마주보는 내측면에 스터드 볼트, 철근 등의 전단연결재(331a)가 일정한 간격으로 형성되도록 한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기와 동일한 이유로 가새(30)의 링크(33)를 각형강관으로 구성하고 내부에 콘크리트(332)를 충전하여 형성되도록 할 수도 있다. 내부 콘크리트 충전시에는 폐쇄된 각형강관의 내부에 콘크리트(332)가 충전되기 때문에, 각형 강관의 내부에 전단연결재(331a)를 형성할수도 있으며 생략할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물(1)을 건축물의 창호 프레임(2)이 형성되는 개구부에 설치시에는, 2개 또는 4개의 단위 프레임(1a)의 조합으로 결합하여 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물(1)을 형성하고, 창호 프레임(2)의 외측에 탄성패드(20)가 위치하도록 하고, 가새(30)의 코너 앵글(32)을 건축물 개구부의 내측 모서리인 각 코너에 결합하여 설치한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물은 학교 등 기존 RC 건축물의 창호 프레임이 설치되는 개구부에서 창호 프레임의 외측에 분절형의 보강 구조물을 설치하여 시공이 매우 빠르고 용이하면서도, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하여 창호 프레임을 보호할 수 있고, 내진 등의 응력발생시에도 기둥에 집중되는 응력을 최소화할 수 있어 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
1 : 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물
2 : 창호 프레임
1a : 단위 프레임
10 : 본체
11 : 웨브
12 : 플랜지
121 : 전단 연결재
13 : 콘크리트
15 : 내부 공간
20 : 탄성패드
30 : 가새
32 : 코너 앵글
33 : 링크
331 : 플레이트
331a : 전단연결재

Claims (7)

  1. 웨브(11)와 웨브(11)의 양단부에 평행하게 결합되는 플랜지(12)로 이루이지는 H형강으로 구성되며 ㄱ자 형상으로 형성되는 본체(10)와,
    본체(10)의 내측면에 결합되는 탄성패드(20)와,
    일단부가 본체(10)의 외측 모서리에서 사선으로 결합되며 강재로 형성된 링크(33)와, 링크(33)의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 ㄱ자 단면을 갖는 코너 앵글(32)로 구성되는 가새(30)로 형성되는 단위 프레임(1a)을,
    2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합되는 것을 특징 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    본체(10)의 플랜지(12)에는 내측으로 전단 연결재(121)가 일정간격으로 형성되고, 웨브(11)의 양측면에는 콘크리트(13)가 합성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    탄성패드(20)는 엘라스토머(elastomer)인 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    가새(30)의 링크(33)는 본체(10)와 결합된 일단부에서 코너 앵글(32)이 결합된 타단부로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    가새(30)의 링크(33)는 판형상의 플레이트(331) 1장 또는 판형상의 플레이트(331) 2장을 평행하게 구성하여 형성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    1장의 플레이트(331)로 형성된 경우에는 플레이트(331)의 양측면에 전단연결재(331a)를 일정간격으로 형성하고 콘크리트(332)를 합성하여 이루어지고,
    2장의 플레이트(331)로 형성된 경우에는 플레이트(331)의 마주보는 일측면에 전단연결재(331a)를 일정간격으로 형성하고 플레이트(331)(331) 사이에 콘크리트(332)를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    가새(30)는 각형 강관으로 이루어지며, 내부에 콘크리트(332)를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물.
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