KR101670633B1 - 건축물의 내진 외부합성 보강공법 - Google Patents

건축물의 내진 외부합성 보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내진 외부합성 보강공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 철근콘크리트 모멘트골조 건축물 특히 장변으로 긴 학교 건축물의 구조부재에 철골 프레임으로 외부에서 보강하도록 하여 건축물의 강도와 강성을 증대시켜 내진성능을 향상시키는 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 (a) 건축물 외벽의 기존 구조체의 마감재를 제거하고 콘크리트면을 치핑하는 단계; (b) 기존 구조체의 외측에 앵커 볼트를 설치하는 단계; (c) 철골 프레임을 사전 제작하는 단계; (d) 철골 프레임을 기존 구조체의 외측에 가조립하는 단계; (e) 기초 보강 철근을 튜브형 주각부와 튜브형 주각부의 사이에 배근하고 거푸집을 설치하여, 튜브형 주각부의 하단부에서 일정 높이까지튜브형 주각부의 내부 및 튜브형 주각부와 기존 구조체의 외부면의 사이에 콘크리트를 타설하여 RC프레임 기초를 신설하는 단계; (f) 철골 프레임의 각형 강관의 내부와 철골 프레임과 기존 구조체의 외부면의 사이에 콘크리트를 채우고 양생하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

Description

건축물의 내진 외부합성 보강공법{Earthqake Exterior Composite Reinforcing Method}
본 발명은 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 철근콘크리트 모멘트골조 건축물 특히 장변으로 긴 학교 건축물의 구조부재에 철골 프레임으로 외부에서 보강하도록 하여 건축물의 강도와 강성을 증대시켜 내진성능을 향상시키는 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 기존 건축물을 보강하도록 하기 위해서는 철근 콘크리트구조물(RC)에 철골 프레임을 설치하고 모르타르를 타설하여 철근 콘크리트 구조물과 철골 프레임을 일체화함으로써 건축물의 제진성능을 향상시키고자 하는 기술들이 많이 제시되고 있지만, 지금까지 제시된 기술들은 아직까지는 시공이 복잡하고 만족할 만한 제진성능을 얻지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1150392호 "내진 보강용 철골 구조물의 접합구조 및 접합공법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '내진 보강용 철골 구조물의 접합구조에 관한 것으로, 기둥 또는 보로 이루어지는 기존 구조체; 상기 기존 구조체의 벽면에 뚫린 복수의 구멍에 에폭시 수지에 의하여 각각 설치되는 철근; 상기 기존 구조체의 벽면에 도포되어 타설되는 모르타르와 벽면의 접착력을 강화시키는 콘크리트 접착제; 상기 기존 구조체의 벽면과 일정 간격을 두고 상기 철근이 관통하도록 용접에 의하여 설치되며 다수의 보강용 스터드 볼트를 구비하고 있는 H형강; 상기 기존기존 구조체의 벽면과 H형강 사이를 포함하여 H형강의 외부둘레를 감싸는 형태로 구비되는 메쉬 또는 철판; 상기 메쉬 또는 철판에 의하여 타설되는 모르타르; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 보강용 철골 구조물의 접합구조'를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 다수의 스터드 볼트를 설치하여야 하였으며, 기존 구조체와 간접 결합방식으로 지진시 기존 구조체와 분리될 수 있어 내진보강 효과를 높이기 어렵고 기초부 보강이 어려운 등의 문제점이 있었다.
특허등록 제1150392호 "내진 보강용 철골 구조물의 접합구조 및 접합공법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 앵커 볼트를 기존 건축물의 기존 구조체에 설치하고 철골 프레임에 앵커 볼트를 관통하여 체결하도록 하여 현장 용접을 배제하도록 함으로써 매우 용이하게 건축물의 외부에서 철골 프레임으로 보강하도록 하여, 시공성이 우수할 뿐만 아니라 시공시에 건축물의 내부에서 수업 등의 일상생활이 가능하고, 기존 건축물의 창호도 그대로 사용 가능하도록 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 (a) 건축물 외벽의 기존 구조체의 마감재를 제거하고 콘크리트면을 치핑하는 단계; (b) 기존 구조체의 외측에 앵커 볼트를 설치하는 단계; (c) 사각단면을 갖는 내부가 비어 있는 튜브형태로 각면의 하단부에서 일정 높이까지 일정 크기의 개구부가 형성된 주각부 본체와, 주각부 본체의 하단부에서 수평으로 결합되는 판 형상의 하부 정착판과, 주각부 본체의 상단부에서 수평으로 결합되며 중앙부에 일정 크기의 개구부가 통공되는 판 형상의 상부 연결판으로 이루어지며, 일정거리 수평으로 이격되어 2개 이상이 구성되는 튜브형 주각부와, 사각단면을 갖는 내부가 비어 있는 튜브형태로 상단부에는 콘크리트 타설구가 형성되며, 후면에는 일정 크기의 복수의 결합구가 형성되고, 전면에는 복수의 앵커 관통공이 통공되어 형성되며, 전면에 2개 이상의 전단키구가 통공되며, 전단키구와 동일한 단면의 파이프 형태로 전단키구에 일단부가 결합되어 타단부가 내측에 위치하도록 형성되는 합성키 파이프가 형성되는 기둥 본체와, 기둥 본체의 하단부에는 수평으로 결합되는 판 형상으로 중앙부에 일정 크기의 개구부가 통공되는 하부 연결판으로 이루어지며, 튜브형 주각부의 상부 연결판에 하부 연결판을 결합하도록 구성되는 각형 강관과, 각형 강관의 상단부 또는 상단부 및 상단부에서 하부로 일정 거리마다 일측면 또는 마주보는 양측면에 결합되며, H형 단면을 갖도록 상부 플랜지, 하부 플랜지 및 상부 플랜지와 하부 플랜지를 수직으로 연결하며 일정 간격마다 앵커 관통공이 통공되어 형성되는 웨브로 이루어지는 브라켓부재와, 마주보는 브라켓부재의 사이에 위치하여 양단부가 각각 양측의 브라켓부재에 결합되며, H형 단면을 갖도록 상부 플랜지, 하부 플랜지 및 상부 플랜지와 하부 플랜지를 수직으로 연결하며 일정 간격마다 앵커 관통공이 통공되는 웨브로 이루어지는 보부재로 형성되는 철골 프레임을 사전 제작하는 단계; (d) 기존 구조체의 하부의 외측에 튜브형 주각부를 가조립하는 단계; (e) 기초 보강 철근을 튜브형 주각부와 튜브형 주각부의 사이에 기초 보강 철근을 배근하고, 튜브형 주각부의 하단부에서 일정 높이까지의 튜브형 주각부의 외주면 및 튜브형 주각부의 내부에 콘크리트를 타설하여 RC주각부와, 튜브형 주각부와 튜브형 주각부의 사이 공간부에 콘크리트를 타설하여 RC주각부 보다 낮은 높이의 RC보부를 형성하여 U형의 RC프레임 기초를 신설하는 단계; (f) 튜브형 주각부의 상부에 브라켓부재가 결합된 각형 강관을 1개의 결합구 마다 복수의 앵커 볼트가 관통하여 각각의 앵커 볼트가 이에 대응하는 각각의 앵커 관통공을 관통하도록 하여 튜브형 주각부와 조립하는 단계; (g) 마주보는 브라켓부재의 사이에 보부재를 결합하는 단계; (h) 철골 프레임의 각형 강관의 내부와 철골 프레임과 기존 구조체의 외부면의 사이 공간부에 콘크리트를 채우고 양생하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 제공하고자 한다.
또한, (c) 단계에서, 철골 프레임의 각형 강관의 내부에는 수직방향으로 보강근이 다수 구성되고, 다수의 보강근의 외측을 둘러 단부가 합성키 파이프에 결합되도록 스트럽근이 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 제공하고자 한다.
또한, (c) 단계에서, 각형 강관의 후면에는 폭방향 양측에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글이 외측으로 돌출되도록 구성되며, 브라켓부재 및 보부재의 후면에는 하부 플랜지에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글이 외측으로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 제공하고자 한다.
또한, (c) 단계에서, 브라켓부재의 전면부의 폭방향 외측단부에는 길이방향 일측 단부에서 소정의 길이까지 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 전면 보강부와, 전면 보강판의 타측단부에서 웨브방향으로 직각으로 연장되는 단부 마감부(134b)로 이루어지는 ㄴ형 단면을 갖는 단부보강부재가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 제공하고자 한다.
또한, (c) 단계에서, 브라켓부재의 웨브에는 1개 이상의 콘크리트 타설구가 통공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 제공하고자 한다.
또한, (e) 단계에서, 상단부가 상부 연결판의 개구부를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출하며 하단부가 튜브형 주각부의 주각부 본체의 내부에 인입되도록 1개 이상의 힌지 파이프가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 제공하고자 한다.
본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법은 앵커 볼트를 기존 건축물의 기존 구조체에 설치하고 철골 프레임에 앵커 볼트를 관통하여 체결하도록 하여 현장 용접을 배제하도록 함으로써 매우 용이하게 건축물의 외부에서 철골 프레임으로 보강하도록 하여, 시공성이 우수할 뿐만 아니라 시공시에 건축물의 내부에서 수업 등의 일상생활이 가능하고, 기존 건축물의 창호도 그대로 사용할 수 있기 때문에 내진공법 외에 추가 창호공사가 필요 없는 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 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 사용되는 철골 프레임의 정면에서의 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 사용되는 철골 프레임의 배면에서의 사시도이다
도 4는 상기 도 3의 일분 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 철골 프레임의 각형 강관의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 사용되는 철골 프레임의 간격 유지 앵글이 결합된 실시예의 정면 및 배면의 사시도이다.
도 7는 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 사용되는 철골 프레임의 다양한 시공 실시예를 도시한 도이다.
도 8은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 시공 순서대로 도시한 도이다.
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 8은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법을 시공 순서대로 도시한 도이다.
본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법은 먼저, 도 8a에서와 같이, 건축물 외벽의 기존 구조체(2)의 마감재를 제거하고 콘크리트면을 치핑하도록 한다(a).
건축물의 내진 외부합성 보강 위치의 보 및 기둥 등의 기존 구조체(2)의 마감재를 제거하고, 신타설되는 콘크리트와의 일체성을 높이기 위하여 마감재가 제거된 기존 구조체(2)의 콘크리튼 면을 치핑(chipping)하도록 한다.
이후, 기존 구조체(2)의 외측에 앵커 볼트(3)를 설치하도록 한다(b).
앵커 볼트(3)는 케미컬 앵커 등 공지의 다양한 앵커 볼트를 사용하여 후술하는 철골 프레임(1)과 안정적으로 결합할 수 있도록 하며, 철골 프레임(1)을 관통하여 돌출할 수 있는 충분한 길이를 확보할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 사용되는 철골 프레임의 정면에서의 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 일부 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 사용되는 철골 프레임의 배면에서의 사시도이고, 도 4는 상기 도 3의 일분 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4에서와 같이, 철골 프레임(1)을 제작한다(c).
철골 프레임(1)은 튜브형 주각부(11)와 튜브형 주각부(11)의 상부에 결합되는 각형 강관(12)과, 각형 강관(12)의 일측면 또는 양측면에 결합되는 브라켓부재(13)와, 마주보는 브라켓부재(13)의 사이에 위치하여 양단부가 각각 양측의 브라켓부재(13)에 결합되는 보부재(14)로 이루어지며, 후술하는 단계에서와 같이 건축물 기존 구조체(2)의 외벽에 앵커 볼트(3)를 구성하고, 앵커 볼트(3)에 직접 결합하도록 하는 것이다.
따라서, 각 부재의 앵커 관통공(128)(133a)(143a)은 기존 구조체(2)에 설치된 위치 및 설치 갯수에 따라 이에 대응하는 위치에 각형 강관(12), 브라켓부재(13) 및 보부재(14)에 천공하여 형성되도록 할 수 있다.
튜브형 주각부(11)는 튜브형의 주각부 본체(111)와, 주각부 본체(111)의 하단부와 상단부에 각각 형성되는 하부 정착판(112) 및 상부 연결판(113)으로 이루어진다.
주각부 본체(111)는 사각단면을 갖는 내부가 비어 있는 튜브형태로 내부에 콘크리트가 충전될 수 있도록 하며, 주각부 본체(111)의 각면의 하단부에서 일정 높이까지 일정 크기로 절개된 형태의 주각부 개구부(116)가 형성되도록 하여, 튜브형 주각부(11)에 RC프레임 기초를 신설시에, 주각부 본체(111)의 내부와 외부의 콘크리트가 일체성을 확보할 수 있도록 한다.
하부 정착판(112)은 일정 두께의 판 형상으로 주각부 본체(111)의 하단부에 수평방향으로 용접 등의 공지의 다양한 방법으로 접합되며, 중앙부에는 하부로 콘크리트가 타설될 수 있도록 개구부(112a)가 형성될 수 있으며, 앵커 볼트 등의 결합을 위한 볼트공이 형성될 수 있다.
상부 연결판(113)은 하부 주각부(11)와 각형 강관(12)의 연결면을 제공하도록 하는 것으로, 일정 두께의 판 형상으로 주각부 본체(111)의 상단부에 수평방향으로 용접 등의 공지의 다양한 방법으로 접합되며, 중앙부에는 상부에 결합되는 각형 강관(12)과 연통되도록 개구부(113a)가 형성되도록 할 수 있으며, 볼트 등으로 결합을 위한 볼트공이 형성될 수 있다.
이와 같은 주각부(11)는 2개 이상이 일정 거리 이격되도록 구성되도록 하며, 주각부(11)의 상부에는 각형 강관(12)이 결합된다.
각형 강관(12)은 사각단면을 갖는 내부가 비어 있는 튜브형태로 형성되는 기둥 본체(121)와, 기둥 본체(121)의 하단부에는 수평으로 결합되는 판 형상의 하부 연결판(122)으로 이루어진다.
기둥 본체(121)는 내부가 비어 있는 각형관 형태로 하부는 개방된 상태로 이루어지며 상부는 개방되거나 상부가 폐쇄된 경우에는 상단부에 콘크리트 타설구(126)가 형성되도록 하여 기둥 본체(121)의 내부로 콘크리트의 타설이 용이하도록 하며, 길이는 다양하게 적용될 수 있다.
기둥 본체(121)의 후면에는 일정 크기의 복수의 결합구(127)가 형성되고, 전면에는 복수의 앵커 관통공(128)이 통공되어 형성된다.
결합구(127)는 앵커 볼트(3)의 관통이 용이하도록 복수의 앵커 볼트(3)가 동시에 관통할 수 있는 크기로 다수 개가 형성되도록 할 수 있으며, 기둥 본체(121)의 전면에는 결합구(127)를 관통한 각각의 앵커 볼트(3)가 관통하도록 다수의 앵커 관통공(128)이 형성될 수 있다.
즉, 앵커 볼트(3) 2개 또는 그 이상이 동시에 관통할 수 있는 크기로 결합구(127)가 형성되도록 하여 각형 강관(12)의 조립이 용이하도록 하면서도, 도 8e에서와 같이, 각형 강관(12)의 내부에 충전되는 콘크리트와 기존 구조체(2)의 외부면과 각형 강관(12)의 사이의 공간부(S)에 채워지는 콘크리트 간의 일체성을 확보하도록 할 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 철골 프레임의 각형 강관의 사시도이다.
또한, 도 5에서와 같이, 기둥 본체(121)의 전면에는 앵커 관통공(128)이 형성된 위치를 회피하여 일정 크기의 전단키구(129)가 2개 이상 형성되도록 하고, 전단키구(129)와 동일한 단면의 일정 길이를 갖는 파이프 형태의 합성키 파이프(125)가 전단키구(129)에 결합되도록 한다. 이때, 합성키 파이프(125)는 전단키구(129)에 일측단부가 결합되고 타측 단부가 기둥 본체(121)의 내부에 위치되도록 구성되어, 철골 프레임(1)이 구조물(2)에 설치된 이후에 합성키 파이프(125)가 기둥 본체(121)의 내부에 타설되는 콘크리트에 대하여 지압저항을 할 수 있도록 한다.
하부 연결판(122)은 일정 두께의 판 형상으로 기둥 본체(121)의 하단부에 수평방향으로 용접 등의 공지의 다양한 방법으로 접합되며, 중앙부에는 하부로 콘크리트가 관통하여 타설될 수 있도록 개구부(122a)가 형성될 수 있으며, 앵커 볼트 등의 결합을 위한 볼트공이 형성될 수 있다.
이와 같이 형성되는 하부 연결판(122)은 튜브형 주각부(11)의 상부 연결판(113)에 볼트 등으로 결합하도록 구성된다.
특히, 도 5에서와 같이, 각형 강관(12)의 내부에는 수직방향으로 보강근(124a)이 다수 구성되도록 할 수 있으며, 다수의 보강근(124a)의 외측을 둘러 단부가 합성키 파이프(125)에 용접 등의 공지의 방법으로 결합되도록 스트럽근(124b)이 형성되도록 할 수 있다.
브라켓부재(13)는 상부 플랜지(131), 하부 플랜지(132) 및 상부 플랜지(131)와 하부 플랜지(132)를 수직으로 연결하는 웨브(133)로 이루어지는 H형 단면을 갖는 H형강을 사용하며, 각형 강관(12)의 일측면 또는 양측면에 결합되도록 한다.
브라켓부재(13)의 웨브(133)는 일정 간격마다 앵커 관통공(133a)이 통공되도록 하여, 기존 구조체(2)에 설치되는 앵커 볼트(3)가 관통이 되어 결합할 수 있도록 한다.
특히, 브라켓부재(13)는 브라켓부재(13)의 전면부의 폭방향 외측단부에는 길이방향 일측 단부에서 소정의 길이까지 상부 플랜지(131)와 하부 플랜지(132)를 연결하는 전면 보강부(134a)와, 전면 보강판(134a)의 타측단부에서 웨브(133)방향으로 직각으로 연장되는 단부 마감부(134b)로 이루어지는 ㄴ형 단면을 갖는 단부보강부재(134)가 추가로 구성되도록 하여, 각형 강관(12)과 결합되는 브라켓부재(13)의 강성을 보강하도록 하여 각형 강관(12)의 파괴보다는 보부재(14)의 파괴를 먼저 유도하는 강기둥-약보 시스템으로 기존 구조물의 강성과 강도를 증진시키는 골조시스템으로 이루어지도록 한다.
특히, 브라켓부재(13)의 웨브(133)와 단부보강부재(134)의 사이는 폐쇄된 공간부를 형성할 수 있기 때문에, 콘크리트를 충전하여 강성을 높이도록 할 수 있으며, 이때에는 콘크리트의 충전을 용이하도록 하기 위하여 웨브(133)에는 1개 이상의 콘크리트 타설구(135)가 통공되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 사용되는 철골 프레임의 간격 유지 앵글이 결합된 실시예의 정면 및 배면의 사시도이다.
본 발명에서는 특히 도 6a 및 도 6b에서와 같이, 각형 강관(12)의 후면에는 폭방향 양측에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글(124)이 외측으로 돌출되도록 구성하고, 브라켓부재(13) 및 보부재(14)의 후면에는 하부 플랜지(132)(142)에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글(124)이 외측으로 돌출되도록 구성되도록 하여, 기존 구조체(2)와 철골 프레임(1) 간 일정한 거리로 이격되도록 하면서도, 기존 구조체(2)와 철골 프레임(1)의 사이의 공간에 별도의 거푸집을 설치하지 않고서도 거푸집 역할을 할 수 있도록 한다.
따라서, 각형 강관(12)의 후면에는 폭방향 양측에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글(124)이 외측으로 돌출되도록 구성하며, 각형 강관(12)의 전길이에 거쳐 형성되지만, 브라켓부재(13)가 형성되는 부분은 생략할 수 있다.
또한, 브라켓부재(13) 및 보부재(14)는 전길이에 걸쳐 하부 플랜지(132)(142)에만 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글(124)이 외측으로 돌출되도록 형성하도록 하여 상부에서 타설되는 콘크리트가 유출되지 않도록 하는 거푸집 역할을 한다.
도 7은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법에 사용되는 철골 프레임의 다양한 시공 실시예를 도시한 도이다.
본 발명의 철골 프레임(1)은 각형 강관(12)의 일측 또는 양측에 브라켓 부재(13)를 결합하도록 함으로써 트리형 구조로 1개 층 및 2개 층 이상에서도 모두 적용이 가능하다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 1개층에 한 쌍의 튜브형 주각부(11)로 구성되도록 할 수도 있고, 도 7a에 도시된 바와 같이, 3개의 튜브형 주각부(11)를 구성하고 각형 강관(12)의 일측 및/또는 양측에 브라켓 부재(13)를 결합하도록 할 수도 있으며, 도 7b에 도시된 바와 같이, 각형 강관(12)의 상단부와 각형 강관(12)의 상단부에서 하부로 일정 높이에 일측 및/또는 양측에 브라켓 부재(13)를 결합하도록 하고 브라켓 부재(13)와 브라켓 부재(13)의 사이에 보부재(14)를 결합하도록 하여 2개 층 또는 그 이상의 기존 구조체의 보강에도 사용할 수 있다.
보부재(14)는 상부 플랜지(141), 하부 플랜지(142) 및 상부 플랜지(141)와 하부 플랜지(142)를 수직으로 연결하는 웨브(143)로 이루어지는 H형 단면을 갖는 H형강 등으로 형성되며, 웨브(14)는 일정 간격마다 앵커 관통공(143a)이 통공되도록 하여, 기존 구조체(2)에 설치되는 앵커 볼트(3)가 관통이 되어 결합할 수 있도록 한다.
이와 같은 보부재(14)는 마주보는 브라켓부재(13)의 사이에 위치하여 양단부가 각각 양측의 브라켓부재(13)에 결합판 등을 덧대어 볼트 결합 등 공지의 방법으로 결합되며, 보부재(14)의 양단부측에는 브라켓부재(13)와의 결합을 용이하게 하기 위하여 별도의 작업구(147)가 통공되도록 하여, 결합판 등의 덧판 결합작업을 용이하게 할 수 있다.
이후, 도 8b에서와 같이, 기존 구조체(2)의 하부의 외측에 튜브형 주각부(11)를 가조립하도록 한다(d).
(a) 단계에서 제작된 철골 프레임(1)을 현장으로 이송한 후, 기존 구조체(2)의 외측 하부에 튜브형 주각부(11) 만을 설치하도록 한다.
튜브형 주각부(11)는 튜브형 주각부(11)의 배면과 기존 구조체(2)의 외부면 사이는 일정 거리 이격되어 공간부(S)가 형성되도록 설치된다.
이후, 도 8c와 도 8d에 도시된 바와 같이, U형의 RC프레임 기초(4)를 신설하도록 한다(e).
RC프레임 기초(4) 신설을 위하여 기존 구조체(2)의 기초의 깊이에 따라 잡석 다짐 및 버림콘크리트를 타설할 수 있으며, 도 8c에서와 같이, 기초 보강 철근(43)을 튜브형 주각부(11)와 튜브형 주각부(11)의 사이에 배근하고 거푸집을 설치하도록 한다.
이때, 기초 보강 철근(43)의 단부는 주각부 본체(111)의 주각부 개구부(116)의 내부로 인입되도록 하여, 주각부 본체(111)의 내부에 타설되는 콘크리트와 주각부 본체(111)와 주각부 본체(111) 사이에 타설되는 콘크리트와의 일체성을 확보할 수 있도록 한다.
이와 같이, 기초 보강 철근(43)이 배근된 후에는 하부 정착판(112)을 앵커 등으로 정착 고정하고, RC프레임 기초(4) 신설을 위하여 인접한 주각부 본체(111)의 하단부에서 일정 높이까지의 주각부 본체(111)의 외부와 주각부 본체(111)와 주각부 본체(111) 사이 및 주각부 본체(111)와 기존 구조체(2)의 외부면 사이에 거푸집(미도시)을 설치한다.
이후, 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생하여 RC프레임 기초(4)를 신설하도록 한다. 이때, 콘크리트는 주각부 본체(111)의 내부에도 타설되도록 하여 일체성을 확보할 수 있도록 한다.
RC프레임 기초(4)는 튜브형 주각부(11)의 하단부에서 일정 높이까지의 튜브형 주각부(11)의 외주면 및 튜브형 주각부(11)의 내부에 콘크리트를 타설하여 RC주각부(41)를 형성하고, 튜브형 주각부(11)와 튜브형 주각부(11)의 사이에 콘크리트를 타설하여 RC주각부(41) 보다 낮은 높이의 RC보부(42)를 일체로 형성하여 U형의 RC프레임 기초(4)를 신설하도록 한다.
즉, 일반적으로 증설되는 기둥의 하부에만 기초를 형성하도록 하는데 이는 기초의 규모가 커지거나 하중이 집중되는 등의 문제가 있었지만, 본 발명에서는 철골 프레임(1)의 하부 전체에 RC프레임 기초(4)가 형성되도록 하여 RC프레임 기초(4) 전체가 기초의 역할을 하도록 함으로써 기초의 크기를 크게 확대하지 않고서도 구조적인 안정성을 유도하도록 한다.
특히, 본 발명의 튜브형 주각부(11)는 주각부 본체(111)의 상단부로 일정 길이 돌출하도록 하단부가 튜브형 주각부(11)의 주각부 본체(111)의 내부에 인입되는 1개 이상의 힌지 파이프(118)가 추가로 구성되도록 하여, 후술하는 각형 강관(12)의 조립단계에서 상단부가 하부 연결판(122)의 개구부(122a)를 관통하여 각형 강관(12)의 하부에 매립되도록 하여 튜브형 주각부(11)와 각형 강관(12)의 연결부에서의 모멘트를 부담하도록 할 수 있다.
이후, 튜브형 주각부(11)의 상부에 브라켓부재(13)가 결합된 각형 강관(12)을 조립하고(f), 마주보는 브라켓부재(13)의 사이에 보부재(14)를 결합하도록 한다(g).
각형 강관(12)은 튜브형 주각부(11)의 상부에 위치하며, 각형 강관(12)의 하부 연결판(122)은 튜브형 주각부(11)의 상부 연결판(113)과 면접하여 볼트 등으로 결합하도록 구성된다.
또한, 각형 강관(12)은 배면의 1개의 결합구(127) 마다 복수의 앵커 볼트(3)가 관통하여 각각의 앵커 볼트(3)가 이에 대응하는각형 강관(12) 전면의 각각의 앵커 관통공(128)을 관통하도록 하여 튜브형 주각부(11)와 조립하도록 한다.
이때에는 역시 각형 강관(12)의 배면과 기존 구조체(2)의 외부면 사이는 일정 거리 이격되어 공간부(S)가 형성되도록 한다.
이후, 마주보는 브라켓부재(13)의 사이에 보부재(14)를 결합하도록 하는데, 이와 같은 보부재(14)는 마주보는 브라켓부재(13)의 사이에 위치하여 양단부가 각각 양측의 브라켓부재(13)에 결합판 등을 덧대어 볼트 결합 등 공지의 방법으로 결합된다.
마지막으로, 철골 프레임(1)의 각형 강관(12)의 내부와 철골 프레임(1)의 배면과 기존 구조체(2)의 외부면의 사이에 콘크리트를 채우고 양생하도록 한다(f).
콘크리트를 각형 강관(12)의 콘크리트 타설구(121)로 주입하여 각형 강관(12)의 내부에 콘크리트를 타설하며, 철골 프레임(1)과 기존 구조체(2)의 외부면의 사이에 거푸집(미도시)를 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생하도록 하며, 양생이 완료된 후에는 거푸집을 제거한다.
이때 각형 강관(12)의 후면에는 폭방향 양측에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글(124)이 외측으로 돌출되도록 구성하고, 브라켓부재(13) 및 보부재(14)의 후면에는 하부 플랜지(132)(142)에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글(124)이 외측으로 돌출되도록 구성되는 경우에는, 별도의 거푸집을 설치하지 않아도 된다.
즉, 간격 유지 앵글(124)은 기존 구조체(2)와 철골 프레임(1) 간 일정한 거리로 이격되도록 하면서도, 기존 구조체(2)와 철골 프레임(1)의 사이의 공간에 별도의 거푸집을 설치하지 않고서도 거푸집 역할을 할 수 있도록 한다.
이와 같이 시공된 철골 프레임(1)은 녹막이 칠 및 내화피복을 실시한 후 마감재를 설치하여 보강을 완료할 수 있도록 한다.
상기와 같은 본 발명의 건축물의 내진 외부합성 보강공법은 앵커 볼트를 기존 건축물의 기존 구조체에 설치하고 철골 프레임에 앵커 볼트를 관통하여 체결하도록 하여 현장 용접을 배제하도록 함으로써 매우 용이하게 건축물의 외부에서 철골 프레임으로 보강하도록 하여, 시공성이 우수할 뿐만 아니라 시공시에 건축물의 내부에서 수업 등의 일상생활이 가능하고, 기존 건축물의 창호도 그대로 사용할 수 있기 때문에 내진공법 외에 추가 창호공사가 필요 없는 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 : 철골 프레임
11 : 튜브형 주각부
111 : 주각부 본체
112 : 하부 정착판
113 : 상부 연결판
116 : 주각부 개구부
12 : 각형 강관
121 : 기둥 본체
122 : 하부 연결판
125 : 합성키 파이프
128 : 앵커 관통공
129 : 전단키구
13 : 브라켓부재
14 : 보부재
2 : 기존 구조체
3 : 앵커 볼트
4 : RC프레임 기초

Claims (6)

  1. (a) 건축물 외벽의 기존 구조체(2)의 마감재를 제거하고 콘크리트면을 치핑하는 단계;
    (b) 기존 구조체(2)의 외측에 앵커 볼트(3)를 설치하는 단계;
    (c) 사각단면을 갖는 내부가 비어 있는 튜브형태로 각면의 하단부에서 일정 높이까지 일정 크기의 주각부 개구부(116)가 형성된 주각부 본체(111)와, 주각부 본체(111)의 하단부에서 수평으로 결합되는 판 형상의 하부 정착판(112)과, 주각부 본체(111)의 상단부에서 수평으로 결합되며 중앙부에 일정 크기의 개구부(113a)가 통공되는 판 형상의 상부 연결판(113)으로 이루어지며, 일정거리 수평으로 이격되어 2개 이상이 구성되는 튜브형 주각부(11)와,
    사각단면을 갖는 내부가 비어 있는 튜브형태로 상단부에는 콘크리트 타설구(126)가 형성되며, 후면에는 일정 크기의 복수의 결합구(127)가 형성되고, 전면에는 복수의 앵커 관통공(128)이 통공되어 형성되며, 전면에 2개 이상의 전단키구(129)가 통공되며, 전단키구(129)와 동일한 단면의 파이프 형태로 전단키구(129)에 일단부가 결합되어 타단부가 내측에 위치하도록 형성되는 합성키 파이프(125)가 형성되는 기둥 본체(121)와, 기둥 본체(121)의 하단부에는 수평으로 결합되는 판 형상으로 중앙부에 일정 크기의 개구부(122a)가 통공되는 하부 연결판(122)으로 이루어지며, 튜브형 주각부(11)의 상부 연결판(113)에 하부 연결판(122)을 결합하도록 구성되는 각형 강관(12)과,
    각형 강관(12)의 상단부 또는 상단부 및 상단부에서 하부로 일정 거리마다 일측면 또는 마주보는 양측면에 결합되며, H형 단면을 갖도록 상부 플랜지(131), 하부 플랜지(132) 및 상부 플랜지(131)와 하부 플랜지(132)를 수직으로 연결하며 일정 간격마다 앵커 관통공(133a)이 통공되어 형성되는 웨브(133)로 형성되는 브라켓부재(13)와,
    마주보는 브라켓부재(13)의 사이에 위치하여 양단부가 각각 양측의 브라켓부재(13)에 결합되며, H형 단면을 갖도록 상부 플랜지(141), 하부 플랜지(142) 및 상부 플랜지(141)와 하부 플랜지(142)를 수직으로 연결하며 일정 간격마다 앵커 관통공(143a)이 통공되는 웨브(143)로 이루어지는 보부재(14)로 형성되는 철골 프레임(1)을 제작하는 단계;
    (d) 기존 구조체(2)의 하부의 외측에 튜브형 주각부(11)를 가조립하는 단계;
    (e) 기초 보강 철근(43)을 튜브형 주각부(11)와 튜브형 주각부(11)의 사이에 기초 보강 철근(43)을 배근하고, 튜브형 주각부(11)의 하단부에서 일정 높이까지의 튜브형 주각부(11)의 외주면 및 튜브형 주각부(11)의 내부에 콘크리트를 타설하여 RC주각부(41)와, 튜브형 주각부(11)와 튜브형 주각부(11)의 사이 공간부(S)에 콘크리트를 타설하여 RC주각부(41) 보다 낮은 높이의 RC보부(42)를 형성하여 U형의 RC프레임 기초(4)를 신설하는 단계;
    (f) 튜브형 주각부(11)의 상부에 브라켓부재(13)가 결합된 각형 강관(12)을 1개의 결합구(127) 마다 복수의 앵커 볼트(3)가 관통하여 각각의 앵커 볼트(3)가 이에 대응하는 각각의 앵커 관통공(128)을 관통하도록 하여 튜브형 주각부(11)와 조립하는 단계;
    (g) 마주보는 브라켓부재(13)의 사이에 보부재(14)를 결합하는 단계;
    (h) 철골 프레임(1)의 각형 강관(12)의 내부와 철골 프레임(1)과 기존 구조체(2)의 외부면의 사이 공간부(S)에 콘크리트를 채우고 양생하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    (c) 단계에서,
    철골 프레임(1)의 각형 강관(12)의 내부에는 수직방향으로 보강근(124a)이 다수 구성되고,
    다수의 보강근(124a)의 외측을 둘러 단부가 합성키 파이프(125)에 결합되도록 스트럽근(124b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    (c) 단계에서,
    각형 강관(12)의 후면에는 폭방향 양측에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글(124)이 외측으로 돌출되도록 구성되며,
    브라켓부재(13) 및 보부재(14)의 후면에는 하부 플랜지(142)에 ㄱ형 단면을 갖는 간격 유지 앵글(124)이 외측으로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    (c) 단계에서,
    브라켓부재(13)의 전면부의 폭방향 외측단부에는 길이방향 일측 단부에서 소정의 길이까지 상부 플랜지(131)와 하부 플랜지(132)를 연결하는 전면 보강부(134a)와, 전면 보강판(134a)의 타측단부에서 웨브(133)방향으로 직각으로 연장되는 단부 마감부(134b)로 이루어지는 ㄴ형 단면을 갖는 단부보강부재(134)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    (c) 단계에서,
    브라켓부재(13)의 웨브(133)에는 1개 이상의 콘크리트 타설구(135)가 통공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    (e) 단계에서,
    상단부가 상부 연결판(113)의 개구부(113a)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출하며 하단부가 튜브형 주각부(11)의 주각부 본체(111)의 내부에 인입되도록 1개 이상의 힌지 파이프(118)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 외부합성 보강공법.
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