KR101554093B1 - 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물 - Google Patents

힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지며 창호 프레임이 설치되는 개구부에 창호 프레임을 중심으로 힌지형의 대각 부재를 설치하여, 압축 응력이 집중되는 곳에서 힌지형 대각 부재의 변형을 유도함으로써 압축 응력을 흡수하여 기둥에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 H형강으로 구성되며, 4각의 프레임 형상으로 형성되는 보강 프레임과; ㄱ자 단면을 갖는 본체와, 본체의 외측 모서리에서 사선방향으로 중앙부에 결합공이 통공된 결합편이 평행하게 결합된 받침 앵글과; 강재로 형성되고 일단부에 결합공이 통공되는 판형상 또는 각형 강관 형상의 링크와, 수직면과 수평면을 갖는 ㄱ자 단면으로 형성되며 링크의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 코너 앵글로 구성되며, 링크의 일단부가 받침 앵글의 결합편에 고정수단으로 힌지 결합되는 대각부재;를 포함하여 이루어진다.

Description

힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물{Reinforcing structure using hinged brace}
본 발명은 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지며 창호 프레임이 설치되는 개구부에 창호 프레임을 중심으로 힌지형의 대각 부재를 설치하여, 압축 응력이 집중되는 곳에서 힌지형 대각 부재의 변형을 유도함으로써 압축 응력을 흡수하여 기둥에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물에 관한 것이다.
최근 건축물들은 개구부가 종래에 비하여 크게 형성되었고, 이에 따라 내진 등 외력이 작용할 때 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 제1136914호 "건물 내부 기둥의 보강구조물 및 리모델링 공법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 5에서와 같이 "기존 건물의 양측 내부 기둥(1) 및 이에 결합한 보(2)를 보강하기 위한 구조물에 있어서, 상기 양측 내부 기둥(1)의 내측면에 설치된 양측 고정부재(10); 상기 양측 내부 기둥(1)에 결합한 상기 보(2) 중 상부 보(2a)의 저면에 설치된 상부 고정부재(20a); 상기 양측 내부 기둥(1)에 결합한 상기 보(2) 중 하부 보(2b)의 상면에 설치된 하부 고정부재(20b); 상기 양측 고정부재(10), 상부 고정부재(20a) 및 하부 고정부재(20b)에 의해 고정됨과 아울러, 몸통부(220)와, 상기 몸통부(220)의 상부에서 내측으로 돌출형성된 돌출부(230)를 구비한 PC 패널(200);을 포함하고, 상기 PC 패널(200)의 몸통부(220)의 폭은 상기 내부 기둥(1)의 폭 이하이고, 상기 PC 패널(200)의 몸통부(220)의 높이는 상기 상부 보(2a)와 하부 보(2b) 사이의 간격과 실질적으로 동일하며, 상기 PC 패널(200)의 돌출부(230)는 상기 상부 고정부재(20a)에 의해 고정되도록 설치되며, 상기 양측 고정부재(10), 상부 고정부재(20a) 및 하부 고정부재(20b)는 'ㄴ'자형 고정부재(100)를 포함하고, 상기 'ㄴ'자형 고정부재(100)는 상기 내부 기둥(1) 또는 보(2)에 면접촉하도록 결합하는 기존 건물 결합부(110); 상기 PC 패널(200)에 결합하는 PC 패널 결합부(120);를 포함하며, 상기 'ㄴ'자형 고정부재(100)의 기존 건물 결합부(110)에는 복수의 기존 건물 결합용 관통공(111)이 형성되고, 상기 내부 기둥(1) 또는 보(2)에는 복수의 결합공(3)이 형성되며, 상기 복수의 기존 건물 결합용 관통공(111) 및 결합공(3)에 결합한 복수의 기존 건물 결합부재(112)를 더 구비하고, 상기 상부 고정부재(20a)는 길이가 상기 PC 패널(200)의 돌출부(230) 상단의 폭과 실질적으로 동일하고, 상기 하부 고정부재(20b)는 길이가 상기 PC 패널(200)의 몸통부(220)의 하단의 폭과 실질적으로 동일하도록, 상기 보(2)의 가장자리 영역에 설치된 것을 특징으로 하는 건물 내부 기둥의 보강구조물."을 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 기존 건물의 기둥을 보강하는 효과가 있지만, 기둥의 측면에만 설치되도록 하여 측압 발생시에 응력이 집중되는 곳에서 응력을 효과적으로 전달하거나 흡수하지 못할 뿐만 아니라, 창호가 설치되는 개구부에 시공시에는 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하지 못하는 문제점이 있었다.
특허등록 제1136914호 "건물 내부 기둥의 보강구조물 및 리모델링 공법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지며 창호 프레임이 설치되는 개구부에 창호 프레임을 중심으로 힌지형의 대각 부재를 설치하여, 압축 응력이 집중되는 곳에서 힌지형 대각 부재의 변형을 유도함으로써 압축 응력을 흡수하여 기둥에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 매우 유용한 효과가 있으며, 보강 프레임을 형성하도록 하여 보강 프레임의 내부에 종래 건축물에서의 창호 프레임을 그대로 유지하거나 신규로 설치할 수 있으며, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하도록 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 H형강으로 구성되며, 4각의 프레임 형상으로 형성되는 보강 프레임과; ㄱ자 단면을 갖는 본체와, 본체의 외측 모서리에서 사선방향으로 중앙부에 결합공이 통공된 결합편이 평행하게 결합된 받침 앵글과; 강재로 형성되고 일단부에 결합공이 통공되는 판형상 또는 각형 강관 형상의 링크와, 수직면과 수평면을 갖는 ㄱ자 단면으로 형성되며 링크의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 코너 앵글로 구성되며, 링크의 일단부가 받침 앵글의 결합편에 고정수단으로 힌지 결합되는 대각부재;로 이루어지는 것을 특징 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 보강 프레임 각각의 내측 모서리에는 보강 프레임의 수직면과 수평면을 연결하도록 보강부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 대각부재의 링크는 결합공이 형성된 일단부에서 코너 앵글이 결합된 타단부로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 대각부재의 링크는 결합공이 형성된 일단면에서 코너앵글의 수직면과 수평면에 각각 결합되도록 2방향으로 향하는 Y자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 코너앵글의 수직면과 수평면에는 일정간격으로 결합공이 통공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물은 학교 등 기존 RC건축물을 보강하기 위한 것으로, 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지며 창호 프레임이 설치되는 개구부에 창호 프레임을 중심으로 힌지형의 대각 부재를 설치하여, 압축 응력이 집중되는 곳에서 힌지형 대각 부재의 변형을 유도함으로써 압축 응력을 흡수하여 기둥에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 매우 유용한 효과가 있으며, 보강 프레임을 형성하도록 하여 보강 프레임의 내부에 종래 건축물에서의 창호 프레임을 그대로 유지하거나 신규로 설치할 수 있으며, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하도록 하는 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 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물이 개구부에 설치된 실시예를 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물의 사시도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 대각 부재(30)의 변형 실시예의 사시도이다.
도 5는 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 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물을 도시한 사시도이다.
도 1에서와 같이, 본 발명의 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물(1)은 중앙부에 H형강으로 이루어진 액자형상으로 형성되는 보강 프레임(10)과, 보강 프레임(10)의 각 모서리에서 결합되는 받침 앵글(20)과, 일단이 받침 앵글(20)에 힌지 결합되며 타단이 기둥(C)과 보 또는 슬래브로 이루어지는 개구부의 내측 모서리에 결합되어 액자형의 보강 프레임(10)의 각 사선방향으로 대각 부재(30)가 형성되어 개구부의 내측 모서리에 결합되어 압축력을 분담하도록 한다. 즉, 외부 응력을 받을 때, 응력을 대각 부재(30)가 소성변형하여 흡수하도록 하여 구조적인 안정성을 유도할 수 있도록 하는 것이다.
도 2는 본 발명의 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물의 사시도이다.
도 2에서와 같이, 본 발명의 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물(1)은 H형강으로 이루어진 액자형상으로 형성되는 보강 프레임(10)과, 보강 프레임(10)의 각 모서리에서 결합되는 받침 앵글(20)과, 받침 앵글(20)에 일단이 힌지 결합되는 대각 부재(30)로 이루어진다.
보강 프레임(10)은 H형강으로 이루어지며, 액자형 4각 프레임 형상으로 형성되도록 하여, 종래 건물 보강시나 또는 신축 건물의 개구부에 설치시에 내부 공간(11)에 종래의 창호 프레임을 그대로 유지하면서 설치하도록 할 수도 있으며, 신규로 내부 공간(11)에 창호를 설치할 수 있도록 할 수 있다.
보강 프레임(10)은 단면 2차 계수가 크고 경제성이 있는 H형강을 이용하는 것이 바람직하다. 보강 프레임(10)은 4각 프레임 형태로 형성되기 때문에 수직부재와 수평부재의 결합은 용접, 보강 플레이트를 덧대어 볼트 결합 등 다양한 공지의 결합방법을 이용하여 결합할 수 있다.
보강 프레임(10)은 4각 프레임의 액자 형상으로 형성되었기 때문에, 각 외측 모서리에 대각 부재(30)를 결합하기 위하여 ㄱ자 단면을 갖는 받침 앵글(20)을 구성하여 결합을 용이하게 한다. 또한, 받침 앵글(20)과 보강 프레임(10)의 모서리와의 결합은 용접, 볼트 결합 등 다양한 공지의 방법으로 결합할 수 있는데, 받침 앵글(20)과 H형강으로 형성된 보강 프레임(10)과의 결합을 용이하게 하기 위하여 별도의 결합 플레이트를 덧대어 결합이 용이하도록 할 수 있다.
또한, 보강 프레임(10)은 H형강을 이용하여 4각 프레임을 형성하도록 결합한 것이기 때문에, 보강 프레임(10)의 각각의 내측 모서리에는 보강 프레임(10)의 수직면과 수평면을 연결하도록 판형상의 플레이트 또는 절곡된 형상의 파이프 등 강재로 이루어진 다양한 형상을 갖는 보강부재(12)를 결합하여 각 모서리 부분을 보강하도록 할 수 있다.
받침 앵글(20)은 ㄱ자 단면을 갖는 본체(21)와, 본체(21)의 외측 모서리에서 사선방향으로 결합편(22)이 형성되는데, 결합편(22)은 대각 부재(30)와 힌지결합을 하여야 하기 때문에, 결합공(221)을 통공하여 형성하고, 본체(21)의 외측 모서리에 평행하게 2개를 구성하도록 한다.
대각 부재(30)는 받침 앵글(20)에서 사선으로 힌지 결합된다.
대각 부재(30)는 판형상 또는 각형 강관 형상의 강재로 이루어지는 링크(31)와 링크의 타단면에 결합되는 코너 앵글(32)로 이루어진다. 링크(31)의 일단부에는 결합공(311)이 통공되어 받침 앵글(20)과의 힌지 결합을 하도록 한다. 즉, 받침 앵글(20)의 결합편(22)(22)의 사이에 링크(31)의 일단부가 끼워져 결합편(22)의 결합공(221)과 링크(31)의 결합공(311)을 일치시켜 볼트 등의 고정수단(23)으로 힌지 결합한다.
또한, 링크(31)의 타단면에는 건축물의 기둥(c)과 보 또는 슬래브로 이루어지는 개구부의 모서리에 결합되는 코너 앵글(32)이 결합된다.
즉, 건축물의 개구부에 본 발명의 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물(1) 설치시에는 중앙부에 보강 프레임(10)이 위치하고 대각 부재(30)의 코너 앵글(32)이 개구부의 내측 모서리인 각 코너에 결합되는 것이다.
코너 앵글(32)은 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지는 건축물 개구부의 모서리에 앵커 등으로 결합되기 때문에, 개구부 모서리와 결합되는 코너 앵글(32)은 ㄱ자 단면으로 형성하여 건축물 개구부의 모서리에 밀착시켜 응력전달 및 결합을 용이하도록 한다. 이때 코너 앵글(32)에는 다수의 앵커 결합용 결합공(323)이 통공되어 형성될 수 있다.
또한, 대각 부재(30)의 링크(31)는 받침 앵글(20)에서 코너 앵글(32) 방향으로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되도록하여, 건축물 개구부의 기둥 및 보 또는 슬래브에서 전해지는 응력의 전달을 용이하게 하도록 할 수 있으며, 건축물이 압축 등 외부 응력을 받을 때, 링크(31)가 소성변형하여 응력을 흡수하도록 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 대각 부재(30) 링크(31)의 변형 실시예의 사시도이다.
도 1 내지 도 2에서와 같이, 링크(31)는 단면이 점차 증가하는 변단면으로 형성하도록 할 수도 있고, 도 3에서와 같이, 동일한 단면의 일자형으로 구성되도록 할 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 대각부재(30)의 링크(31)는 결합공(311)이 형성된 일단면에서 코너앵글(32)의 수직면(321)과 수평면(322)에 각각 결합되도록 2방향으로 향하는 Y자 형태로 형성되도록 하여 모서리에 응력이 집중되지 않고 코너앵글(32)의 수직면(321)과 수평면(322)에서 나누어 링크(31)로 전달하도록 할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물은 학교 등 기존 RC건축물을 보강하기 위한 것으로, 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지며 창호 프레임이 설치되는 개구부에 창호 프레임을 중심으로 힌지형의 대각 부재를 설치하여, 압축 응력이 집중되는 곳에서 힌지형 대각 부재의 변형을 유도함으로써 압축 응력을 흡수하여 기둥에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 매우 유용한 효과가 있으며, 보강 프레임을 형성하도록 하여 보강 프레임의 내부에 종래 건축물에서의 창호 프레임을 그대로 유지하거나 신규로 설치할 수 있으며, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하도록 하는 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 : 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물
10 : 보강 프레임
11 : 내부 공간
12 : 보강부재
20 : 받침 앵글
21 : 본체
22 : 결합편
30 : 대각 부재
31 : 링크
32 : 코너 앵글

Claims (5)

  1. H형강으로 구성되며, 4각의 프레임 형상으로 형성되는 보강 프레임(10)과;
    ㄱ자 단면을 갖는 본체(21)와, 본체(21)의 외측 모서리에서 사선방향으로 중앙부에 결합공(221)이 통공된 결합편(22)(22)이 평행하게 결합된 받침 앵글(20)과;
    강재로 형성되고 일단부에 결합공(311)이 통공되는 판형상 또는 각형 강관 형상의 링크(31)와, 수직면(321)과 수평면(322)을 갖는 ㄱ자 단면으로 형성되며 링크(31)의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 코너 앵글(32)로 구성되며, 링크(31)의 일단부가 받침 앵글(20)의 결합편(22)에 고정수단(23)으로 힌지 결합되는 대각부재(30);로 이루어지는 것을 특징 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    보강 프레임(10) 각각의 내측 모서리에는 보강 프레임(10)의 수직면과 수평면을 연결하도록 보강부재(12)가 결합되는 것을 특징으로 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    대각부재(30)의 링크(31)는 결합공(311)이 형성된 일단부에서 코너 앵글(32)이 결합된 타단부로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    대각부재(30)의 링크(31)는 결합공(311)이 형성된 일단면에서 코너앵글(32)의 수직면(321)과 수평면(322)에 각각 결합되도록 2방향으로 향하는 Y자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    코너앵글(32)의 수직면(321)과 수평면(322)에는 일정간격으로 결합공(323)이 통공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 힌지형 대각부재를 이용한 건축물 개구부 보강 구조물.
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