KR101711567B1 - 고강도 철근 브레이싱 구조 - Google Patents

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배흥한
채철수
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씨엔에스이엔지주식회사
채철수
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Abstract

본 발명은 고강도 철근으로 구성되는 브레이싱재의 양단을 프레임에 결합된 고정플레이트에 결합함으로써 별도의 접합플레이트나 브레이싱재의 절단 과정 없이 간단한 구성으로 브레이싱재의 교차 배치가 가능한 고강도 철근 브레이싱 구조에 대한 것이다.
본 발명은 프레임 내부에 경사지게 결합되는 고강도 철근 브레이싱 구조에 관한 것으로, 상기 고강도 철근 브레이싱 구조는 프레임의 내부 일측 및 타측에 각각 결합되는 것으로 일측에 결합홈부가 절취 형성되는 한 쌍의 고정플레이트; 고강도 철근으로 구성되어 양단이 각각 상기 고정플레이트의 결합홈부에 고정되는 브레이싱재; 및 가열에 의해 수축되어 상기 브레이싱재의 외부에 밀착되도록 피복되는 열수축 튜브; 로 구성되되, 상기 결합홈부에 양측면이 용접 결합되는 제1커플러하우징, 상기 제1커플러하우징의 단부에 일단이 나사 결합되는 것으로 타단에는 상기 브레이싱재가 삽입되는 제2커플러하우징 및 상기 브레이싱재와 제2커플러하우징의 내주면 사이에 삽입되는 웨지 부재로 구성되는 철근커플러가 상기 결합홈부에 삽입되어 고정 결합되고, 상기 브레이싱재는 단부가 상기 철근커플러의 제2커플러하우징에 삽입되어 고정 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 철근 브레이싱 구조{Structure strengthened with high-strength steel bracing}
본 발명은 고강도 철근으로 구성되는 브레이싱재의 양단을 프레임에 결합된 고정플레이트에 결합함으로써 별도의 접합플레이트나 브레이싱재의 절단 과정 없이 간단한 구성으로 브레이싱재의 교차 배치가 가능한 고강도 철근 브레이싱 구조에 대한 것이다.
지진 에너지에 의하여 구조물에 작용하는 하중을 견딜 수 있도록 내진 설계 대상 구조물에 대한 관심이 증가하고 있다.
구조물이 지진에 견디기 위해서는 일정 강도 이상을 확보하여야 함은 물론 지진의 흔들림에 대응할 수 있는 연성이 확보되어야 한다.
우리나라도 1988년 건축물 내진설계 기준을 제정하고, 이후 지속적인 개정을 통하여 현재의 기준에 이르고 있다.
한편, 공개특허 제10-2001-0094224호 등에는 프레임 구조의 구조물을 내진 보강하기 위하여 프레임 내부에 X 자 형상으로 강재 빔을 배치한 엑스자 형상의 강재 브레이싱 방식의 철근콘크리트 구조물 내진 보강 구조체 및 내진보강 방법에 대한 기술이 개시되어 있다.
상기 기술에서는 브레이싱재로 L 형강을 이용한다(도 1 참조).
그러나 이와 같이 L 형강을 브레이싱재로 이용하면 강재량이 많이 소요될 뿐 아니라 L 형강의 레그가 돌출 형성되어 브레이싱재가 상호 교차하는 경우 브레이싱재를 겹쳐서 배치하는 것이 불가능하다.
따라서 브레이싱재를 교차 배치하기 위하여 별도의 접합플레이트(5)가 필요하고 브레이싱재를 절단하여 분할하는 과정이 수반되어야 하나, 이러한 과정을 통한 브레이싱재의 결합은 결합 상세가 복잡하고 브레이싱재의 접합 부분이 취약부가 될 가능성이 있다.
뿐만 아니라 절단된 각 브레이싱재 부분이 접합플레이트의 일측에 결합되므로 브레이싱재(6, 7, 8, 9)와 접합플레이트(5) 간 편심이 발생한다. 이에 따라 브레이싱재의 접합 부분에 편심 인장이 걸려 순수 인장에 비하여 내력이 저하되고 접합 부분에서의 국부 변형으로 접합 강성이 낮아지는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 브레이싱재의 절단 과정이나 별도의 접합플레이트 결합 없이 간단한 공정으로 브레이싱재의 교차 배치가 가능한 고강도 철근 브레이싱 구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 브레이싱재의 교차 부분에서 발생하는 국부 변형이나 이로 인한 강성 저하를 방지할 수 있는 고강도 철근 브레이싱 구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 브레이싱재에 걸리는 편심 인장으로 인한 내력 저하의 문제를 해소할 수 있는 고강도 철근 브레이싱 구조를 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 프레임 내부에 경사지게 결합되는 고강도 철근 브레이싱 구조에 관한 것으로, 상기 고강도 철근 브레이싱 구조는 프레임의 내부 일측 및 타측에 각각 결합되는 것으로 일측에 결합홈부가 절취 형성되는 한 쌍의 고정플레이트; 고강도 철근으로 구성되어 양단이 각각 상기 고정플레이트의 결합홈부에 고정되는 브레이싱재; 및 가열에 의해 수축되어 상기 브레이싱재의 외부에 밀착되도록 피복되는 열수축 튜브; 로 구성되되, 상기 결합홈부에 양측면이 용접 결합되는 제1커플러하우징, 상기 제1커플러하우징의 단부에 일단이 나사 결합되는 것으로 타단에는 상기 브레이싱재가 삽입되는 제2커플러하우징 및 상기 브레이싱재와 제2커플러하우징의 내주면 사이에 삽입되는 웨지 부재로 구성되는 철근커플러가 상기 결합홈부에 삽입되어 고정 결합되고, 상기 브레이싱재는 단부가 상기 철근커플러의 제2커플러하우징에 삽입되어 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 고강도 철근 브레이싱 구조를 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 결합홈부의 입구에는 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 철근커플러는 일단이 상기 걸림턱에 걸려 지지되는 것을 특징으로 하는 고강도 철근 브레이싱 구조를 제공한다.
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본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고강도 철근으로 구성되는 브레이싱재의 양단을 프레임에 결합된 고정플레이트에 결합하므로 턴버클을 설치할 필요가 없고, 별도의 접합플레이트나 브레이싱재의 절단 과정 없이 브레이싱재의 교차 배치가 가능하다. 따라서 브레이싱재의 교차 부분에서 변형이 발생하거나 강성이 저하되는 등의 문제가 발생하지 않는다.
둘째, 브레이싱재의 결합 상세가 간단하므로 시공성이 우수하다.
셋째, 브레이싱재의 양단이 각각 고정플레이트에 결합되므로, 브레이싱재에 편심이 발생하지 않아 충분한 내력을 확보할 수 있다.
도 1은 종래 브레이싱 구조를 도시하는 정면도.
도 2는 본 발명 고강도 철근 브레이싱 구조 일부를 도시하는 정면도.
도 3은 일실시예에 의한 고정플레이트와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 도면.
도 4는 다른 실시예에 의한 고정플레이트와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 5는 또 다른 실시예에 의한 고정플레이트와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 6은 제1, 2커플러하우징이 구비된 경우 고정플레이트와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 측단면도.
도 7은 브레이싱재의 실시예를 도시하는 측면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명 고강도 철근 브레이싱 구조 일부를 도시하는 정면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 프레임(1) 내부에 경사지게 결합되는 고강도 철근 브레이싱 구조(3)에 관한 것으로, 상기 고강도 철근 브레이싱 구조(3)는 프레임(1)의 내부 일측 및 타측에 각각 결합되는 것으로 일측에 결합홈부(311)가 절취 형성되는 한 쌍의 고정플레이트(31); 고강도 철근으로 구성되어 양단이 각각 상기 고정플레이트(31)의 결합홈부(311)에 고정되는 브레이싱재(32); 및 가열에 의해 수축되어 상기 브레이싱재(32)의 외부에 밀착되도록 피복되는 열수축 튜브(34); 로 구성되되, 상기 결합홈부(311)에 양측면이 용접 결합되는 제1커플러하우징(331), 상기 제1커플러하우징(331)의 단부에 일단이 나사 결합되는 것으로 타단에는 상기 브레이싱재(32)가 삽입되는 제2커플러하우징(332) 및 상기 브레이싱재(32)와 제2커플러하우징(332)의 내주면 사이에 삽입되는 웨지 부재(333)로 구성되는 철근커플러(33)가 상기 결합홈부(311)에 삽입되어 고정 결합되고, 상기 브레이싱재(32)는 단부가 상기 철근커플러(33)의 제2커플러하우징(332)에 삽입되어 고정 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 고정플레이트(31)는 프레임(1) 내부에 설치되는 것으로, 각 브레이싱재(32)의 양단이 결합되도록 프레임(1) 내부의 일측 및 타측에 상호 이격되어 배치된다.
상기 고정플레이트(31)는 프레임(1)에 볼트 결합할 수 있으며, 이를 위하여 고정플레이트(31)에는 복수의 볼트관통공이 형성될 수 있다.
상기 브레이싱재(32)는 철근의 처짐 방지를 위하여 일정 직경 이상의 고강도 철근으로 구성한다.
고강도 철근의 경우 브레이싱재(32)의 중간에 턴버클을 설치하여 팽팽하게 당겨줄 필요가 없으며, 특히 HD22 이상의 직경을 갖는 고강도 철근은 별도로 턴버클을 설치할 필요가 없다.
상기 브레이싱재(32)는 양단이 각각 서로 이격 배치되는 고정플레이트(31)에 결합된다.
상기 브레이싱재(32)는 고정플레이트(31)에 직접 용접 결합하거나 철근커플러(33)에 의하여 고정플레이트(31)와 결합할 수 있다.
상기 브레이싱재(32)는 한 쌍을 X자 형으로 배치할 수 있으며, V자 형으로 배치하는 것도 가능하다.
이 경우 고강도 철근으로 구성되는 브레이싱재(32)의 양단이 고정플레이트(31)에 결합하므로, 브레이싱재(32)가 X자로 교차 배치되더라도 교차 부분에 별도의 접합플레이트를 설치하거나 브레이싱재(32)를 절단하는 과정 없이 브레이싱재(32)를 설치할 수 있다.
아울러 브레이싱재(32)의 양단이 각각 고정플레이트(31)에 결합되므로, 브레이싱재(32)에 편심이 발생하지 않아 충분한 내력을 확보할 수 있다.
도 3은 일실시예에 의한 고정플레이트와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 고정플레이트(31)의 일측에는 결합홈부(311)가 절취 형성되고, 상기 브레이싱재(32)는 단부가 상기 결합홈부(311)에 삽입되어 결합되도록 구성할 수 있다.
즉, 상기 고정플레이트(31)가 브레이싱재(32)와 결합하는 일측에 결합홈부(311)를 절취된 형상으로 형성하고, 고강도 철근 브레이싱재(32)의 단부를 결합홈부(311)에 삽입하여 고정플레이트(31)와 브레이싱재(32)를 결합할 수 있다.
이 경우 고정플레이트(31)의 중심선과 브레이싱재(32)의 중심선을 일치시킬 수 있으므로, 편심 없이 하중 전달이 가능하다.
이를 위하여 상기 결합홈부(311)는 가급적 고정플레이트(31)의 일측 중앙에 형성함이 바람직하다.
상기 결합홈부(311)는 브레이싱재(32)의 단부 단면 형상에 대응되도록 형성할 수 있으며, 이에 따라 도 3의 실시예에서는 ㄷ자 형상의 결합홈부(311)가 형성되었다.
고정플레이트(31)의 결합홈부(311)에 브레이싱재(32)를 삽입하여 결합하는 경우, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 브레이싱재(32)는 단부 양 측면을 결합홈부(311)에 용접 결합할 수 있다.
즉, 상기 고강도 철근 브레이싱재(32)의 단부에서 브레이싱재(32)의 양 측면을 결합홈부(311)의 대면하는 양측면에 용접 결합하여 결합 가능하다.
이때, 상기 결합홈부(311)의 길이는 필요한 용접장의 길이 이상으로 형성하여 충분한 용접 길이를 확보할 수 있도록 한다.
도 4는 다른 실시예에 의한 고정플레이트와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 3의 (a)에 도시된 실시예와 같이 고정플레이트(31)의 결합홈부(311)에 브레이싱재(32)를 삽입하여 결합하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 결합홈부(311)에는 철근커플러(33)가 삽입되어 결합홈부(311)의 양 측면에 용접 결합되며, 상기 브레이싱재(32)는 단부가 철근커플러(33)에 결합되도록 구성할 수 있다.
이 경우 브레이싱재(32)가 결합홈부(311)에 직접 용접 결합되는 것이 아니라 결합홈부(311)에 용접 결합된 철근커플러(33)에 결합된다. 따라서 브레이싱재(32)를 결합홈부(311)에 직접 용접하여 브레이싱재(32)에 발생하는 용접 열의 영향을 제거할 수 있다.
상기 철근커플러(33)는 양 측면을 결합홈부(311)의 대면하는 양 측면에 용접하여 결합 가능하다.
상기 브레이싱재(32)를 고정플레이트(31)에 결합하는 과정은 다음과 같은 순서로 진행할 수 있다.
먼저, 도 4와 같이, 브레이싱재(32)인 고강도 철근의 양단부에 나사산을 형성하고, 철근커플러(33)의 내주면에는 이에 대응되도록 암나사산을 형성한다.
그리고 일측 고정플레이트(31)의 결합홈부(311)에 철근커플러(33)를 미리 결합하여 둔다.
다음으로, 타단에 철근커플러(33)가 체결된 브레이싱재(32)의 일단을 상기 일측 고정플레이트(31)에 결합된 철근커플러(33)에 결합한다.
이후 브레이싱재(32)의 타단에 결합된 철근커플러(33)를 타측 고정플레이트(31)의 결합홈부(311)에 삽입하여 용접함으로써, 브레이싱재(32)의 양단을 고정플레이트(31)에 각각 결합하는 작업을 완료한다.
도 5는 또 다른 실시예에 의한 고정플레이트와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 결합홈부(311)의 입구에는 걸림턱(312)이 돌출 형성되고, 상기 철근커플러(33)는 일단이 상기 걸림턱(312)에 걸려 지지되도록 구성할 수 있다.
따라서 고정플레이트(31)의 면적이 작거나 철근커플러(33)의 길이가 짧아 용접장을 충분히 확보하기 어려운 경우, 결합홈부(311)의 입구에 형성된 걸림턱(312)에 철근커플러(33)가 걸리도록 하여 인장력을 지지시킬 수 있다.
상기 철근커플러(33)로는 롱너트 등을 사용 가능하다.
도 6은 제1, 2커플러하우징이 구비된 경우 고정플레이트와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 측단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 철근커플러(33)는 결합홈부(311)에 양측면이 용접 결합되는 제1커플러하우징(331) 및 상기 제1커플러하우징(331)의 단부에 일단이 나사 결합되는 것으로 타단에는 상기 브레이싱재(32)가 삽입되어 고정되는 제2커플러하우징(332)으로 구성 가능하다.
상기 제1커플러하우징(331)의 내주면과 제2커플러하우징(332)의 외주면에는 상호 대응되는 형상으로 나사산이 형성되어, 제2커플러하우징(332)은 제1커플러하우징(331)의 내부에 나사 결합된다.
이때, 상기 제2커플러하우징(332)의 타단에 브레이싱재(32)가 삽입되고, 브레이싱재(32)와 제2커플러하우징(332)의 내주면 사이에는 웨지 부재(333)가 삽입되어 브레이싱재(32)를 고정할 수 있다.
상기 제2커플러하우징(332)이 제1커플러하우징(331)에 나사 결합되므로, 제2커플러하우징(332)을 회전하면서 브레이싱재(32)를 팽팽하게 당길 수 있다. 따라서 별도로 턴버클을 설치할 필요가 없어 구성이 간단하다.
도 7은 브레이싱재의 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 브레이싱재(32)의 외부에는 열수축 튜브(34)가 피복될 수 있다.
상기 브레이싱재(32)는 고강도 철근으로 구성되므로 부식의 우려가 있다. 따라서 공기나 습기 등의 외기에 노출시 부식 방지를 위한 도장이 필요하다.
상기 열수축 튜브(34)는 가열시 열에 의하여 수축하는 튜브로, 브레이싱재(32)의 외부를 열수축 튜브(34)로 빈틈없이 감싼 다음 열을 가하여 열수축 튜브(34)를 브레이싱재(32)에 밀착시킨다. 이에 따라 브레이싱재(32)가 외기로부터 밀폐되게 되면 브레이싱재(32)의 외부를 별도로 도장할 필요가 없다. 아울러 열수축 튜브(34)를 이용하여 브레이싱재(32)의 표면에 다양한 색상을 구현할 수 있어 미관이 향상된다.
1: 프레임
3: 고강도 철근 브레이싱 구조
31: 고정플레이트
311: 결합홈부
312: 걸림턱
32: 브레이싱재
33: 철근커플러
331: 제1커플러하우징
332: 제2커플러하우징
333: 웨지 부재
34: 열수축 튜브
W: 용접살

Claims (7)

  1. 프레임(1) 내부에 경사지게 결합되는 고강도 철근 브레이싱 구조(3)에 관한 것으로,
    상기 고강도 철근 브레이싱 구조(3)는 프레임(1)의 내부 일측 및 타측에 각각 결합되는 것으로 일측에 결합홈부(311)가 절취 형성되는 한 쌍의 고정플레이트(31);
    고강도 철근으로 구성되어 양단이 각각 상기 고정플레이트(31)의 결합홈부(311)에 고정되는 브레이싱재(32); 및
    가열에 의해 수축되어 상기 브레이싱재(32)의 외부에 밀착되도록 피복되는 열수축 튜브(34); 로 구성되되,
    상기 결합홈부(311)에 양측면이 용접 결합되는 제1커플러하우징(331), 상기 제1커플러하우징(331)의 단부에 일단이 나사 결합되는 것으로 타단에는 상기 브레이싱재(32)가 삽입되는 제2커플러하우징(332) 및 상기 브레이싱재(32)와 제2커플러하우징(332)의 내주면 사이에 삽입되는 웨지 부재(333)로 구성되는 철근커플러(33)가 상기 결합홈부(311)에 삽입되어 고정 결합되고, 상기 브레이싱재(32)는 단부가 상기 철근커플러(33)의 제2커플러하우징(332)에 삽입되어 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 고강도 철근 브레이싱 구조.
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 결합홈부(311)의 입구에는 걸림턱(312)이 돌출 형성되고, 상기 철근커플러(33)는 일단이 상기 걸림턱(312)에 걸려 지지되는 것을 특징으로 하는 고강도 철근 브레이싱 구조.
  6. 삭제
  7. 삭제
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