KR101729122B1 - 분할형 내진보강장치 - Google Patents

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KR101729122B1 KR1020160055375A KR20160055375A KR101729122B1 KR 101729122 B1 KR101729122 B1 KR 101729122B1 KR 1020160055375 A KR1020160055375 A KR 1020160055375A KR 20160055375 A KR20160055375 A KR 20160055375A KR 101729122 B1 KR101729122 B1 KR 101729122B1
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Abstract

본 발명은 분할형 내진보강장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 내진 보강시 슬래브와 기둥 내측에 설치되고, 상부프레임 및 하부프레임이 상하로 연결되어 상기 슬래브 사이에 맞닿게 구비되며, 상기 기둥 사이에 가변되게 배치됨으로써 이웃하는 기둥 사이에 클리어런스를 가지면서 내진보강 및 슬래브보강을 할 수 있는 효과가 있는 것을 특징으로 하는 분할형 내진보강장치에 관한 것이다.

Description

분할형 내진보강장치{A reinforced earthquake-proof device of split type}
본 발명은 분할형 내진보강장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물이 지진에 견딜 수 있는 내구성을 향상시킬 수 있는 장치에 있어서, 상하진동 및 좌우진동을 보다 잘 견딜 수 있게 건축물을 강화하기 위한 것이다.
기존 건물들 중에는, 현행 건축 기준을 충족하고 있지 않거나 내진 강도를 높일 필요가 있는 것이 많다. 이러한 기존 건축물의 내진 강도를 높이는 기술 중에 보편적으로 사용하는 공법은, 철근 콘크리트 벽을 증설하는 공법과 철골 브레이스를 증설하는 공법이 있다.
그런데 철근 콘크리트 벽을 증설하는 공법에서는 기존 건물 등의 개구부가 벽면에 의해 덮여 버리므로, 실내 채광에 영향을 미치는 등의 문제가 발생한다. 따라서 건물의 실내를 개방하고자 하는 경우에는 철골 브레이스를 증설하는 공법으로 내진 보강을 행하는 것이 일반적이다. 그러나 철골 브레이스 또한 개구부의 일부가 막혀져서 창에서의 경관을 저해하고 개구부의 바닥 부분에 단차가 발생하는 등의 문제가 있다.
상기한 바와 같은 문제를 해소하기 위해, 최근 H형강을 이용하여 사각 틀로 제작한 공법인 한국등록특허 10-1185974 ("가새부재를 이용한 기둥부와 보의 연결부 보강장치 및 이를 이용한 구조물 보강방법")가 개시되어 있다. 상기한 공법은 도1에서 보는 바와 같이 H형강을 이용하여 사각틀을 제작하고, 모서리 부분에 작용하는 집중하중을 분산하기 위해 2열 경사 보강패널과 외부 플렌지에 집중하중에 따른 안정성을 유지하기 위해 베어링플레이트가 구비되어 있다. 또한 보강재를 기둥에 시공하며 모재와 일체 거동을 위해 케미컬앵커를 4면 시공하고, 이격된 틈은 충전재를 밀실하게 주입하여 보강하는 방법이다.
상기한 공법은 종래의 보강 유닛보다 내진성이 좋지만, 슬래브와 보에 가해지는 힘을 효과적으로 분산할 수 없다. 또한 창문 등의 개구부에 설치를 한정하고 있으며, 건물 내부를 보강하는데 적용함에 있어서는 어려움이 많다. 더욱 상세하게는 일체형으로 제작이 된 사각틀은 건물 내부에 이송을 위해서는 많은 시간과 비용이 소모되며, 일체로 된 상기 사각틀 장치의 하중를 지지할 수 있는 건축장비가 필요로 하게 된다. 또한 건물 내부에서는 상기 건축장비를 사용하는 것이 한정적이여서 구체적인 작업들은 인력에 의해 이루어진다.
한국등록특허 10-1185974 (등록일자 2012.09.19.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 건축물의 내진 보강시 슬래브와 기둥 내측에 구비되되, 상부프레임 및 하부프레임이 상하로 연결되어 상기 슬래브 사이에 맞닿게 구비되며, 상기 기둥 사이에 가변되게 배치됨으로써 이웃하는 기둥 사이에 클리어런스를 가지면서 내진보강 및 슬래브보강을 할 수 있는 분할형 내진보강장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분할형 내진보강장치는, 상측의 상기 슬래브(10) 하부에 돌출된 보(20)의 하부와 맞닿게 결합되는 상부프레임(100); 하측의 상기 슬래브(10) 상부에 맞닿으며 상기 상부프레임(100)의 하부에 배치되는 하부프레임(200); 상기 상부프레임(100)의 하측과 하부프레임(200)의 상측 사이에 위치하며, 상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)을 연결하는 연결부재(300); 상기 보(20)의 외면을 감싸는 판형상의 보강부재(400); 및 상기 하부프레임(200)의 하부와 하측의 상기 슬래브(10)의 상부 사이에 설치되는 바닥부재(500);를 포함하여 이루어지며, 상기 상부프레임(100) 및 보강부재(400)는 용접을 통해서 결합되고, 상기 하부프레임(200) 및 바닥부재(500)는 앵커볼트를 통해 볼트결합되며, 상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)은 사각형강(100a,200a), 수직형강(100b,200b) 및 트러스형강(100c,200c)으로 이루어지되, 상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)은 상기 형강들의 연결부에 다수의 플레이트(110)가 결합되며, 상기 상부프레임(100)은 상기 보강부재(400)와 인접한 부분에 H형강이 형성되며, 상기 하부프레임(200)은 상기 바닥부재(500)와 인접한 부분에 H형강이 형성되고, 상기 H형강은 넓은 면이 상하로 배치되도록 구비되며, 상기 플레이트(110)는 상기 상부프레임(100) 및 보강부재(400) 사이에 위치한 H형강의 전후면과, 상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)의 형강이 상하방향으로 연장되는 지점에 위치한 연결부재(300)의 전후면에 더 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 특징에 의하면 상기 연결부재(300)는 상기 상부프레임(100)의 하측에 형성되는 판형상의 제1연결부재(310) 및 상기 하부프레임(200)의 상측에 형성되며 상기 제1연결부재(310)와 결합되는 판형상의 제2연결부재(320)로 구성될 수 있다. 이때 상기 제1연결부재(310)와 제2연결부재(320)는 볼트결합, 리벳결합 및 용접결합 중에 선택되는 하나 이상의 방법으로 결합된다.
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본 발명의 또 다른 특징에 의하면 상기 제1연결부재(310)와 상부프레임(100) 또는 상기 제2연결부재(320)와 하부프레임(200)이 각각 일체형으로 제작될 수 있다.
또한 상기 보(20)와 보강부재(400) 사이에는 접착제인 에폭시(40)가 충전될 수 있다.
또한 상기 바닥부재(500)는 에폭시(500a) 및 무수축몰탈(500b)이 적층되어 충전될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 분할형 내진보강장치는, 건축물의 내진 보강시 슬래브와 기둥 내측에 구비되되, 상부프레임 및 하부프레임이 상하로 연결되어 상기 슬래브 사이에 맞닿게 구비되며 상기 기둥 사이에 가변되게 배치됨으로써 이웃하는 기둥 사이에 클리어런스를 가지면서 내진보강 및 슬래브를 보강할 수 있는 효과가 있다.
기존에 상하부가 일체로 프레임이, 상기 상부프레임 및 하부프레임으로 분할됨으로써 각각의 장치하중이 감소하여 건물 내의 이송이 용이해진다. 더욱 상세하게는 건물 외부에 증설하는 공법은 건축장비를 이용하여 용이하게 이송, 배치 및 결합을 할 수 있지만, 건물 내부에 증설하는 공법은 사용할 수 있는 건축장비가 한정적이어서, 인력에 의한 운반이나 배치 및 결합을 주로 실시한다. 이에 상기 상부프레임, 하부프레임 및 연결부재로 구분하여 설치함으로써, 작업이 용이해질 뿐만 아니라 작업시간이 단축되고 설비비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 기둥의 상부 및 하부의 일부만 보강시키는 종래기술의 문제점을, 상기 상부프레임 및 하부프레임을 접착제와 볼트 및 리벳, 용접과 같은 수단을 통해 보강함으로써 더욱 견고하게 지진에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 가새부재를 이용한 패널존 보강장치의 구성 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보의 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥부재의 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재의 부분 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 적용 예시도.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 분할형 내진보강장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
일반적으로 건축물들은 슬래브(10)를 보강하기 위해 상기 슬래브(10) 하부에 직사각형의 보(20)가 부착된다. 상기 보(20)를 따라서 일정간격으로 기둥(30)이 배치되며, 본 발명은 이러한 상기 보(20)의 하부와 상기 기둥(30) 사이에서 건물을 보강할 수 있다.
<실시예 1>
도 2는 본 발명의 분할형 내진보강장치의 한 실시예로서, 본 발명의 장치의 단면도를 나타낸다. 도 2을 참조하면, 본 발명의 분할형 내진보강장치(1000)는, 기본적으로 상부프레임(100), 하부프레임(200) 및 연결부재(300)를 포함하여 이루어지며, 건물 내부에 상하로 이격된 한 쌍의 상기 슬래브(10) 사이에 구비된다. 더욱 상세하게는 건물 외부에 증설하는 공법은 건축장비를 이용하여 용이하게 이송, 배치 및 결합을 할 수 있지만, 건물 내부에 증설하는 공법은 사용할 수 있는 건축장비가 한정적이어서, 인력에 의해 운반, 배치 및 결합을 주로 실시한다. 이에 상기 상부프레임(100), 하부프레임(200) 및 연결부재(300)로 구분하여 설치함으로써, 작업이 용이해질 뿐만 아니라 작업시간이 단축되고 설비비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 보다 구체적으로 각부를 설명하면 다음과 같다.
상기 상부프레임(100)은 상측에 위치한 상기 슬래브(10) 하부에 돌출된 보(20)의 하부와 맞닿게 결합된다. 이때 상기 상부프레임(100)과 보(20)는 보편적으로 용접을 통해서 부착하지만, 볼트결합이나 리벳결합을 통해서도 부착이 가능하다. 상기 상부프레임(100)은 다수 개의 형강들이 연결되어 구성되며, 상기 형강들은 윗벽이 상측의 상기 슬래브(10)와 평행하게 맞닿는 상부 부분과 아랫벽이 상기 연결부재(300)와 평행하게 맞닿는 하부 부분 및 상기 상부 부분들의 단부와 수직하게 연결되어 직사각형의 외형을 구성하는 박스형상의 사각형강(100a), 상기 사각형강(100a) 윗변과 아랫변의 중심을 수직방향으로 연결한 수직형강(100b), 및 상기 사각형강(100a)의 상측 꼭짓점에서 상기 수직형강(100b)의 하측에 사선 방향으로 연결되어 대각선형상을 이루는 트러스형강(100c)으로 이루어진다. 물론 상기 트러스형강(100c)은 상기 사각형강(100a)의 하측 꼭짓점에서 상기 수직형강(100b)의 상측에 사선 방향으로 연결되어 대각선형상을 이룰 수 있다(미도시).
상기 하부프레임(200)은 하측에 위치한 상기 슬래브(10) 상부에 맞닿게 결합된다. 이때 상기 하부프레임(200)과 상기 슬래브(10)는 볼트결합, 리벳결합 및 용접결합 중에 선택되는 적어도 하나 이상의 방법을 통해서 부착이 가능하다. 상기 하부프레임(200)은 다수 개의 형강들이 연결되어 구성되며, 상기 형강들은 아랫벽이 하측의 상기 슬래브(10)와 평행하게 맞닿는 하부 부분과 윗벽이 상기 연결부재(300)와 평행하게 맞닿는 상부 부분 및 상기 하부 부분들의 단부와 수직하게 연결되어 직사각형의 외형을 구성하는 박스형상의 사각형강(200a), 상기 사각형강(200a) 윗변과 아랫변의 중심을 수직방향으로 연결한 수직형강(200b), 및 상기 사각형강(200a)의 하측 꼭짓점에서 상기 수직형강(200b)의 상측에 사선 방향으로 연결되어 대각선형상을 이루는 트러스형강(200c)으로 이루어진다. 물론 상기 트러스형강(200c)은 상기 사각형강(200a)의 상측 꼭짓점에서 상기 수직형강(100b)의 하측에 사선 방향으로 연결되어 대각선형상을 이룰 수 있다(미도시). 상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)의 상기 형강들은 H형강이 주로 사용될 수 있다
상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)은 트러스구조의 형태이기 때문에 지지력이 우수하지만, 상기 형상들 사이에 부분적으로 응력집중현상이 발생한다. 이에 상기 형강들의 결합부 및 형강들을 보강하기 위하여 형강들끼리 만나는 위치에 다수 개의 플레이트(110)가 구비된다. 상기 플레이트(110)는 철판으로 제작되어 상기 형강들의 단부 전후로 부착됨으로써 빈 공간을 막아 파손을 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 연결부재(300)는 상기 상부프레임(100)과 하부프레임(200) 사이에서 상기 프레임들을 결합하며, 그 구체적인 구성은 추후 상세히 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 선 A-A`에 따른 보의 부분 단면도이며, 본 발명의 상기 상부프레임(100)과 상기 보(20)의 상세 구성의 한 실시예로서, 상기 상부프레임(100)은 H형강으로 제작이 되어 상기 보(20)의 하부와 결합되며, 상기 보(20)의 길이방향을 따라 나란하게 설치된다. 또한 추가적인 내구성 확보를 위하여 상기 보(20)의 외면을 감싸는 판형상의 금속부재인 보강부재(400)를 통해서 건축물이 보강되며, 상기 보강부재(400)와 보(20) 사이에는 접착제인 에폭시(40)가 충전이 된다. 또한 볼트결합 또는 리벳결합을 통해 상기 보강부재(400)와 상기 보(20)가 떨어지지 않도록 강하게 지지할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 선 B-B`에 따른 바닥부재의 부분 단면도이며, 본 발명의 상기 하부프레임(200)과 하측의 상기 슬래브(10)의 상세 구성의 한 실시예로서, 상기 하부프레임(200)의 하부와 하측의 상기 슬래브(10)의 상부 사이에는 상기 보(20)의 길이방향을 따라 바닥부재(500)가 적층된다. 상기 바닥부재(500)는 에폭시(500a) 및 무수축몰탈(500b)로 이루어지며, 상기 바닥부재(500)에 사용되는 상기 에폭시(500a)는 상기 보(20)에 사용되는 상기 에폭시(40)보다 많은 양이 사용되는 것이 바람직하다. 또한 도 2와 같이 상기 바닥부재(500)와 상기 슬래브(10)는 볼트결합 또는 리벳결합을 통해서 강하게 지지할 수 있도록 조력한다.
도 5는 도 2에 도시된 선 C-C`에 따른 연결부재(300)의 부분 단면도이며, 본 발명의 연결부재(300)의 상세 구성의 한 실시예로서, 상기 연결부재(300)는 제1연결부재(310)와 제2연결부재(320)로 이루어져 있으며, 상기 제1연결부재(310)는 상기 상부프레임(100)의 하측에 결합되며 상기 상부프레임(100)의 길이방향에 따라 형성된 판형상의 부재이다. 또한 상기 제2연결부재(320)는 상기 하부프레임(200) 상측에 결합되며 상기 제1연결부재(310)와 연결되고 상기 하부프레임(200)의 길이방향에 따라 형성된 판형상의 부재이다.
또한 상기 제1연결부재(310)와 제2연결부재(320)는 서로 대응하는 홈이 형성되어 있어서 볼트결합을 할 수 있는 것이 특징이다. 상기 홈과 볼트로 이루어진 고정장치(330)는, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 상부프레임(100)과 하부프레임(200) 사이에 위치하여 상기 보(20)의 길이방향에 따라 배열된다. 하지만 볼트결합은 한 실시예일 뿐이며, 용접이나 리벳결합을 통해서도 결합될 수 있다.
상기 제1연결부재(310)는 상기 상부프레임(100)과 연결되어 있으며, 상기 제2연결부재(320)는 상기 하부프레임(200)과 연결되어 있다. 이때 상기 제1연결부재(310)와 상부프레임(100) 또는 상기 제2연결부재(320)와 하부프레임(200)은 일체형으로 제작될 수 있으며, 각각 제작되어 현장 또는 작업장에서 결합하여 사용할 수도 있다.
<실시예 2>
도 6은 본 발명의 분할형 내진보강장치의 다른 실시예로서, 본 발명의 장치의 사시도를 나타낸다. 또한 도 6은 도 2의 형태에서 상기 보강부재(400)와 바닥부재(500)가 추가적으로 보강되어진 도면이다. 이를 보다 상세히 설명하자면, 일반적으로 건설되는 건축물의 내부에는 도시한 바와 같이 상기 슬래브(10)와 보(20)가 적층되어 이루어진다. 이에 상기 슬래브(10)와 접촉되지 않은 상기 보(20)의 외면에는 도 3의 형태로 상기 보강부재(400)가 보강이 되며, 하측의 상기 슬래브(10) 상부에는 도 4의 형태로 상기 바닥부재(500)가 설치된다.
도 7은 본 발명의 분할형 내진보강장치의 적용 예시도로서, 본 발명의 장치의 평면도를 나타낸다. 본 발명의 내진보강장치를 회의실(50) 벽에 적용하여 분할형 내진보강장치(1000)가 도 2의 형태로 건물의 기둥(30) 사이에 보강되며, 이 장치의 주변에는 콘크리트가 타설된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 슬래브 20 : 보
30 : 기둥 40 : 에폭시
50 : 회의실 60 : 내벽
100 : 상부프레임 200 : 하부프레임
100a,200a : 사각형강 100b,200b : 수직형강
100c,200c : 트러스형강 110 : 플레이트
300 : 연결부재
310 : 제1연결부재 320 : 제2연결부재
330 : 고정장치
400 : 보강부재
500 : 바닥부재
500a : 에폭시 500b : 무수축몰탈

Claims (11)

  1. 건물 벽에서 상하로 이격된 한 쌍의 슬래브(10) 사이에 설치되는 분할형 내진보강장치에 있어서,
    상측의 상기 슬래브(10) 하부에 돌출된 보(20)의 하부와 맞닿게 결합되는 상부프레임(100);
    하측의 상기 슬래브(10) 상부에 맞닿으며 상기 상부프레임(100)의 하부에 배치되는 하부프레임(200);
    상기 상부프레임(100)의 하측과 하부프레임(200)의 상측 사이에 위치하며, 상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)을 연결하는 연결부재(300);
    상기 보(20)의 외면을 감싸는 판형상의 보강부재(400); 및
    상기 하부프레임(200)의 하부와 하측의 상기 슬래브(10)의 상부 사이에 설치되는 바닥부재(500);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 상부프레임(100) 및 보강부재(400)는 용접을 통해서 결합되고,
    상기 하부프레임(200) 및 바닥부재(500)는 앵커볼트를 통해 볼트결합되며,
    상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)은 사각형강(100a,200a), 수직형강(100b,200b) 및 트러스형강(100c,200c)으로 이루어지되,
    상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)은 상기 형강들의 연결부에 다수의 플레이트(110)가 결합되며,
    상기 상부프레임(100)은 상기 보강부재(400)와 인접한 부분에 H형강이 형성되며, 상기 하부프레임(200)은 상기 바닥부재(500)와 인접한 부분에 H형강이 형성되고, 상기 H형강은 넓은 면이 상하로 배치되도록 구비되며,
    상기 플레이트(110)는 상기 상부프레임(100) 및 보강부재(400) 사이에 위치한 H형강의 전후면과, 상기 상부프레임(100) 및 하부프레임(200)의 형강이 상하방향으로 연장되는 지점에 위치한 연결부재(300)의 전후면에 더 결합되는 것을 특징으로 하는 분할형 내진보강장치.

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 연결부재(300)는
    상기 상부프레임(100)의 하측에 형성되는 판형상의 제1연결부재(310) 및 상기 하부프레임(200)의 상측에 형성되며 상기 제1연결부재(310)와 결합되는 판형상의 제2연결부재(320)를 포함하는 분할형 내진보강장치.

  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1연결부재(310)와 제2연결부재(320)는 볼트결합, 리벳결합 및 용접결합 중에 선택되는 하나 이상의 방법으로 결합되는 것을 특징으로 하는 분할형 내진보강장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 연결부재(300)는
    상기 제1연결부재(310)와 상부프레임(100) 또는 상기 제2연결부재(320)와 하부프레임(200)이 각각 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 분할형 내진보강장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 보(20)와 보강부재(400) 사이에는
    접착제인 에폭시(40)가 충전되는 것을 특징으로 하는 분할형 내진보강장치.

  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 바닥부재(500)는
    에폭시(500a) 및 무수축몰탈(500b)이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 분할형 내진보강장치.


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