KR101697004B1 - 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조 - Google Patents

대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연결보의 내부에서 단부에 수평과 수직방향으로 단부가 확대된 형태의 수평 및 수직 부재가 형성된 대각 앵글을 구성하여 전단벽 연결보의 전단력을 부담하도록 함으로써 시공성을 개선하도록 한 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 병렬 전단벽 사이를 연결보가 횡으로 연결되고, 각 전단벽 및 연결보의 내부에 설치되는 전단벽 연결보 보강 구조에 있어서, 수직으로 형성되는 수직부와, 수직부의 일단부에서 수평으로 연장되는 수평부로 이루어져 ㄱ형 단면을 갖고 수직부가 상호 마주보도록 중앙부가 연결보의 내부에서 교차되어 X자형으로 배치되는 한 쌍의 대각 앵글과; 판형상의 플레이트 또는 ㄱ형 단면을 갖는 앵글로 형성되며, 대각 앵글의 수직부의 양단부에 수평 방향과 수직 방향으로 각각 볼트로 핀 접합되는 수평 부재 및 수직 부재를 포함하여 이루어진다.

Description

대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조{Coupling Beam Reinforcement Structure Using Angle Member}
본 발명은 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연결보의 내부에서 단부에 수평과 수직방향으로 단부가 확대된 형태의 수평 및 수직 부재가 형성된 대각 앵글을 구성하여 전단벽 연결보의 전단력을 부담하도록 함으로써 시공성을 개선하도록 한 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조에 관한 것이다.
일반적으로 건물의 개구부에 의해 분리된 전단벽은 슬래브나 인방보로 연결된 병렬전단벽(coupled shear walls)으로 거동하게 되며, 이러한 벽체는 길이가 짧고 춤이 큰 벽보 형태로 연결(coupled)되며 이러한 보를 연결보 또는 커플링보(coupling beam)라고 한다. 이와 같은 연결보의 커플링 작용으로 바람이나 지진과 같은 횡하중에 매우 효과적으로 저항할 수 있는 구조시스템을 형성하게 된다. 이러한 저항은 축력과 전단력에 의한다. 지진과 같은 반복적으로 작용하고 횡력 전달을 위한 축력과 좌우측 병렬 전단벽의 횡변위에 의한 높은 전단력에 저항해야만 한다.
종래에는 이와 같은 폭이 좁은 연결보에 X자형 대각선다발철근의 추가보강을 요구하고 있으며, 대각선 다발철근은 최소한 4개의 철근으로 이루어지고 더불어 축력부재인 기둥과 같이 대각선 다발 철근에도 횡보강 규정과 동일하게 횡보강철근으로 보강되도록 하여 철근량이 증가하고 조밀한 철근 배근으로 대각선 다발 철근의 설치가 어려우며 시공성 측면에서 매우 난해한 공사로 실무적인 어려움이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1353266호 "고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보"(특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 도 9에서와 같이 "전단벽 사이를 연결하여 전단벽 사이에 개구된 공간을 형성하고, 내부에 대각부재를 포함하여 구성되며: 상기 대각부재는, 강재로 형성되는 보강재와, 복합 섬유를 배합한 콘크리트로 형성되어 상기 보강재를 일정두께로 피복하는 ECC스트럿을 포함하여 구성되는 한 쌍의 대각 단위체가 서로 엇갈려 형성되고: 상기 대각부재는, 상기 대각 단위체 중앙에 형성된 힌지에 의해, 한 쌍의 대각 단위체가 회전 가능하게 결합되어 형성됨을 특징으로 하는 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보."를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 기존의 대각성 다발철근의 상세가 지닌 시공의 복잡성을 다소 해소하기는 하였으나, 이 역시 연결보가 병렬 전단벽구조에 적용될 경우 배근이 복잡하게 되어 현장작업이 곤란하고, 대각보강근은 효율성을 유지하기 위하여 일정한 경사를 유지시켜야하므로 보의 춤이 깊어져 층고가 제한되는 경우 적용이 곤란한 문제점이 있었다.
특허등록 제1353266호 "고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 앵글 부재로 연결보를 보강하여 대각선 다발 철근 및 다발 철근의 보강을 위한 횡보강 철근을 사용하지 않기 때문에 철근량을 대폭 감소시킬 수 있고, 조밀한 철근 배근 사이에도 용이하게 배치가 가능하여 시공이 매우 용이하고 이에 따른 공사기간 단축 효과가 있으며, X형 대각 앵글의 단부에 단부가 확대된 형태의 수평 및 수직 부재를 구성하여 전단벽 연결보의 전단력을 부담하도록 함으로써 X형 대각 앵글의 단부에서 전단벽으로 원활하게 힘을 전달할 수 있어 효과적인 전단보강을 할 수 있으면서도 경제성을 향상시킬 수 있는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 병렬 전단벽 사이를 연결보가 횡으로 연결되고, 각 전단벽 및 연결보의 내부에 설치되는 전단벽 연결보 보강 구조에 있어서, 수직으로 형성되는 수직부와, 수직부의 일단부에서 수평으로 연장되는 수평부로 이루어져 ㄱ형 단면을 갖고 수직부가 상호 마주보도록 중앙부가 연결보의 내부에서 교차되어 X자형으로 배치되는 한 쌍의 대각 앵글과; 판형상의 플레이트 또는 ㄱ형 단면을 갖는 앵글로 형성되며, 대각 앵글의 수직부의 양단부에 수평 방향과 수직 방향으로 각각 볼트로 핀 접합되는 수평 부재 및 수직 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조를 제공하고자 한다.
또한, 수평 부재 및 수직 부재는 일정 간격으로 스터드 볼트가 구성되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조를 제공하고자 한다.
또한, 일측과 타측의 상부의 수직 부재와 하부의 수직 부재를 수직으로 각각 연결하는 결합 부재가 구성되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조를 제공하고자 한다.
또한, 결합 부재에는 전단벽과 연결보의 사이에 위치하도록 수평방향으로 판 형상의 전단키가 결합되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조를 제공하고자 한다.
또한, 한 쌍의 대각 앵글의 상하의 수직부를 상호 연결하도록 구성되는 선재 또는 판재 구성되는 제1 브레이스재가 구성되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조를 제공하고자 한다.
또한, 직각으로 연결되는 수평 부재와 수직 부재를 사선으로 연결하도록 선재 또는 판재 형성되는 제2 브레이스재가 구성되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조는 앵글 부재로 연결보를 보강하여 대각선 다발 철근 및 다발 철근의 보강을 위한 횡보강 철근을 사용하지 않기 때문에 철근량을 대폭 감소시킬 수 있고, 조밀한 철근 배근 사이에도 용이하게 배치가 가능하여 시공이 매우 용이하고 이에 따른 공사기간 단축 효과가 있으며, X형 대각 앵글의 단부에 단부가 확대된 형태의 수평 및 수직 부재를 구성하여 전단벽 연결보의 전단력을 부담하도록 함으로써 X형 대각 앵글의 단부에서 전단벽으로 원활하게 힘을 전달할 수 있어 효과적인 전단보강을 할 수 있으면서도 경제성을 향상시킬 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 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조가 적용된 일 실시예를 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조의 제1 실시예의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 수평 부재 및 수직 부재의 다양한 실시예의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조의 제2 실시예의 정면도 및 측면도이다.
도 5는 상기 도 4의 다른 실시예의 정면도, 측면도 및 적용 실시예를 도시한 도이다.
도 6은 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조의 제3 실시예의 사시도이다.
도 7은 종래의 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보가 전단벽에 시공된 모습을 도시한 예시도이다.
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 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조가 적용된 일 실시예를 도시한 도이고, 도 2는 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조의 제1 실시예의 사시도이다.
도 1에서와 같이, 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조는 개구부에 의해 분리된 병렬 전단벽(coupled shear walls)(2)과 병렬 전단벽(2) 사이를 길이가 짧고 춤이 큰 벽보 형태의 연결보(coupling beam)(3)가 횡으로 연결되고, 각 전단벽(2) 및 연결보(3)의 내부에 대각 앵글(10)과 대각 앵글(10)의 길이방향 단부에 결합되는 수평 부재(20) 및 수직 부재(30)를 배치하여 전단벽 연결보(3)의 전단력을 부담하도록 함으로써 다발 철근을 사용하지 않아 시공성을 개선하고 짧은 정착 길이에도 효과적인 전단보강을 할 수 있도록 한 것이다.
도 2에서와 같이, 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조는 연결보(3) 내부에 X자형으로 배치되는 대각 앵글(10)과, 대각 앵글(10)의 길이방향 양단부에 각각 수평과 수직방향으로 형성되는 수평 부재(20) 및 수직 부재(30)으로 이루어진다.
대각 앵글(10)은 한 쌍이 연결보(3)의 띠철근 내부에서 상호 교차하도록 대각방향으로 배근되며, 이러한 대각 앵글(10)은 연결보(3) 내부에 배근되는 상·하부 철근에 결속선으로 묶거나 용접하여 결속시키는 것이 바람직하며, 이는 대각 앵글(10)의 위치를 고정시켜 콘크리트를 안정적으로 구속하기 위해서이다.
대각 앵글(10)은 수직으로 형성되는 수직부(11)와, 수직부(11)의 상단부 또는 하단부에서 수평으로 연장되는 수평부(12)로 이루어져 ㄱ형 단면을 갖는 앵글형태로 이루어진다.
대각 앵글(10)은 한 쌍이 연결보(3)의 내부에서 X자형으로 배치되며, 한 쌍의 대각 앵글(10)(10)은 서로의 수직부(11)(11)가 상호 마주보도록 중앙부가 연결보(3)의 내부에서 교차되도록 한다.
이때, 일측의 대각 앵글(10)의 수직부(11)와 타측의 대각 앵글(10)의 대각 수직부(11)는 면접하도록 구성하여도 되고, 면접하지 않고 일정거리 이격되어 구성되도록 하여 내부에 배근되는 철근과의 간섭을 줄일 수 있도록 할 수도 있다.
도시된 바와 같이, 대각 앵글(10)의 길이방향 양단부가 전단벽(2)의 내부에 위치하도록 배치될 수도 있으며, 대각 앵글(10)의 길이방향 양단부가 연결보(3)의 단부까지만 배치하여 연결보(3) 내부에 위치하도록 하여 전단벽(2)의 조밀한 철근 보강으로 인해 전단벽(2) 내부에 설치가 불가능한 문제를 해결하도록 할 수 있다.
연결보(3)의 내부에 앵글 형태의 대각 앵글(10)을 배치함으로써, 종래에 연결보(3) 보강을 위하여 사용하였던 다발 철근을 사용하지 않으면서도 다발 철근의 배근과 동일하거나 뛰어난 보강 효과를 가져올 수 있도록 한다.
다시 말하면, 본 발명에서는 앵글 형태의 단면을 활용하여 다발 철근을 사용하지 않고서도 다발 철근의 단면의 크기와 유사하도록 단면을 확장시킬 수 있어 철근 사용량을 대폭 감소시킬 수 있으며, ㄱ형 단면을 갖기 때문에 조밀한 연결보(3) 내부의 철근 배근 사이에서도 용이하게 배치가 가능하도록 한 것이다.
이와 같이 연결보(3)의 내부에서 X형태로 배치되는 대각 앵글(10)은 각각의 길이방향 단부에 수평 및 수직 방향으로 수평 부재(20)와 수직 부재(30)가 각각 결합되어 구성되어, 대각 앵글(10)의 길이방향 단부에서 단면을 확대시킨 형태로 형성된다.
수평 부재(20) 및 수직 부재(30)는 판형상의 플레이트 또는 ㄱ형 단면을 갖는 앵글로 형성될 수 있으며, 대각 앵글(10)의 길이방향 단부에서 각각 볼트(90)로 핀 접합되도록 하여, 조립 및 시공을 용이하도록 하는 것이다.
즉, X형태로 배치되는 대각 앵글(10)의 단부에 단부가 확대된 형태의 수평 부재(20) 및 수직 부재(30)를 구성하여 수평 부재(20) 및 수직 부재(30)가 전단력을 부담하도록 하여 X형 대각 앵글(10)의 단부에서 전단벽(2)으로 원활하게 힘을 전달할 수 있어 효과적인 전단보강을 할 수 있으면서도 경제성을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 수평 부재 및 수직 부재의 다양한 실시예의 사시도이다.
도 3(a)에서와 같이, 수평 부재(20) 및 수직 부재(30)는 판형상의 플레이트로 구성될 수도 있으며, 도 3(c)에서와 같이, 앵글로 이루어질 수도 있다.
또한, 도 3(b)와 도 3(d)에서와 같이, 대각 앵글(10)의 단부에 결합되어 전단벽(2) 내부에 매입되는 수평 부재(20) 및 수직 부재(30)는 일정 간격으로 스터드 볼트(22)(32)가 구성되도록 하여 콘크리트와 일체화하여 슬립이 발생하는 것을 억제하도록 할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조의 제2 실시예의 정면도 및 측면도이고, 도 5는 상기 도 4의 다른 실시예의 정면도, 측면도 및 적용 실시예를 도시한 도이다.
또한, 도 4에서와 같이, 일측과 타측의 상부의 수직 부재(30)와 하부의 수직 부재(30)를 수직으로 각각 연결하도록 플레이트 또는 ㄱ형 단면을 갖는 앵글로 형성되는 결합 부재(40)가 구성되도록 하여 연성을 증가시키고 변형을 수용하여 보강효과를 높이도록 할 수 있다.
이때, 결합 부재(40)는 수직 부재(30)와 별도로 형성하여 수직 부재(30)에 볼트 등으로 결합하도록 할 수 있으며 수직 부재(30)와 일체로 형성되도록 할 수도 있다.
수직 부재(30)와 결합 부재(40)가 일체로 형성되면, 결합 부재(40) 및 결합 부재(40)의 상단부와 하단부에 각각 형성되는 수직 부재(30)가 일체로 형성되어 하나의 부재로 이루어지고, 이와 같은 하나의 부재 2개가 한 쌍의 대각 앵글(10)의 양단부에 각각 구성되도록 하는 것이다.
이와 같이 결합 부재(40)가 형성되는 경우에는 도 5c에서와 같이, 결합 부재(40)에는 전단벽(2)과 연결보(3)의 사이의 연결부에 위치하도록 수평방향으로 판 형상의 전단키(50)가 결합되도록 하여 전단벽(2)과 연결보(3) 사이의 콘크리트와 일체화로 슬립 등의 발생을 억제하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조의 제3 실시예의 사시도이다.
한 쌍의 대각 앵글(10)은 X형으로 교차되는 교차점에서 양측으로 갈수록 단부가 이격되는데, 이와 같이 상호 이격되는 단부를 도 6에서와 같이, 제1 브레이스재(60)로 결속하도록 하여 연성을 증가시켜 변형 등을 수용하도록 하여 보강효과를 증가시킬 수 있도록 할 수 있다. 즉, 한 쌍의 대각 앵글(10)은 상호 교차되는 대각 앵글(10)의 상하의 수직부(11)(11)를 상호 연결하도록 선재 또는 판재로 구성되는 제1 브레이스재(60)가 구성되도록 할 수 있다.
제1 브레이스재(60)는 도시된 바와 같이, 한 쌍의 대각 앵글(10)(10)의 대면하고 있는 수직부(11)와 수직부(11)의 사이에 삽입되어 용접 등의 공지의 다양한 방법으로 수직부(11)에 각각 결합되도록 한다.
또한, 이와 같이 구성되는 한 쌍의 대각 앵글(10)의 단부에 구성되는 각각의 수평 부재(20) 및 수직 부재(30)에도 직각으로 연결되는 수평 부재(20)와 수직 부재(30)를 사선으로 연결하도록 선재 또는 판재 형성되는 제2 브레이스재(70)가 구성되도록 하여 연성을 증가시켜 변형 등을 수용하도록 하여 보강효과를 증가시킬 수 있도록 할 수 있다.
제1 브레이스재(60) 및 제2 브레이스재(70)는 철근 등의 선재 또는 일정 길이를 갖는 판형상의 플레이트를 직선으로 잘라 일정 간격으로 결합하도록 할 수 있으며, 선재를 파형 등의 형태로 절곡하여 형성하도록 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조는 앵글 부재로 연결보를 보강하여 대각선 다발 철근 및 다발 철근의 보강을 위한 횡보강 철근을 사용하지 않기 때문에 철근량을 대폭 감소시킬 수 있고, 조밀한 철근 배근 사이에도 용이하게 배치가 가능하여 시공이 매우 용이하고 이에 따른 공사기간 단축 효과가 있으며, X형 대각 앵글의 단부에 단부가 확대된 형태의 수평 및 수직 부재를 구성하여 전단벽 연결보의 전단력을 부담하도록 함으로써 X형 대각 앵글의 단부에서 전단벽으로 원활하게 힘을 전달할 수 있어 효과적인 전단보강을 할 수 있으면서도 경제성을 향상시킬 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.
2 : 전단벽
3 : 연결보
10 : 대각 앵글
11 : 수직부
12 : 수평부
20 : 수평 부재
22 : 스터드 볼트
30 : 수직 부재
32 : 스터드 볼트
40 : 결합 부재
50 : 전단키
60 : 제1 브레이스재
70 : 제2 브레이스재
90 : 볼트

Claims (6)

  1. 병렬 전단벽(2) 사이를 연결보(3)가 횡으로 연결되고, 각 전단벽(2) 및 연결보(3)의 내부에 설치되는 전단벽 연결보 보강 구조에 있어서,
    수직으로 형성되는 수직부(11)와, 수직부(11)의 일단부에서 수평으로 연장되는 수평부(12)로 이루어져 ㄱ형 단면을 갖고 수직부(11)가 상호 마주보도록 중앙부가 연결보(3)의 내부에서 교차되어 X자형으로 배치되는 한 쌍의 대각 앵글(10)과;
    판형상의 플레이트 또는 ㄱ형 단면을 갖는 앵글로 형성되며, 대각 앵글(10)의 수직부(11)의 양단부에 수평 방향과 수직 방향으로 각각 볼트(90)로 핀 접합되는 수평 부재(20) 및 수직 부재(30)와;
    일측과 타측의 상부의 수직 부재(30)와 하부의 수직 부재(30)를 수직으로 각각 연결하는 결합 부재(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    수평 부재(20) 및 수직 부재(30)는 일정 간격으로 스터드 볼트(22)(32)가 구성되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    결합 부재(40)에는 전단벽(2)과 연결보(3)의 사이에 위치하도록 수평방향으로 판 형상의 전단키(50)가 결합되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    한 쌍의 대각 앵글(10)의 상하의 수직부(11)(11)를 상호 연결하도록 구성되는 선재 또는 판재로 구성되는 제1 브레이스재(60)가 구성되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    직각으로 연결되는 수평 부재(20)와 수직 부재(30)를 사선으로 연결하도록 선재 또는 판재 형성되는 제2 브레이스재(70)가 구성되는 것을 특징으로 하는 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조.
KR1020150078059A 2015-06-02 2015-06-02 대각 앵글을 이용한 병렬 전단벽 연결보 보강 구조 KR101697004B1 (ko)

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