KR101814902B1 - 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법 - Google Patents

분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축물의 개구부에 링크형태로 설치하여 개구부의 단면을 보강하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법에 관한 것이다.
본 발명의 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조의 바람직한 일 실시예는 기둥과, 보 또는 슬래브로 이루어지는 개구부의 보강 구조에 있어서, 길이방향의 일정 간격마다 앵커홀이 형성되는 수평 결합부와, 수평 결합부의 폭방향 양단부에서 수직방향으로 연장되는 수직 결합부로 이루어져 ㄷ자형 단면을 갖도록 형성되는 고정 채널을 수평 결합부 하부면이 개구부의 외측면과 일정 거리 이격된 상태에서 개구부의 외측면에 수직 결합부의 단부가 일정 깊이로 삽입되도록 하고 개구부의 외측면과 수평 결합부 사이의 공간에 콘크리트를 충전하여 개구부의 외측면에 결합하고, 웨브와, 웨브의 양단부에 평행하게 결합되는 플랜지로 이루어지는 H형강으로 구성되며 ㄱ자 형상으로 형성되는 본체와, 본체의 내측면에 결합되는 탄성패드와, 일측의 모서리가 사각형으로 삭제된 형상으로 형성되어 본체의 외측 모서리에서 사선으로 결합되며 강재로 형성된 링크와, 링크의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 ㄱ자 단면을 갖는 코너 앵글로 구성되는 가새로 형성되는 단위 프레임을 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합하여 형성되는 분절형 보강 구조물을 고정 채널의 앵커홀에 체결되고 개구부의 모서리에 위치하는 앵커볼트에 가새의 코너 앵글이 결합되도록 설치하여 개구부를 보강하되, 상기 가새의 링크는 평행하게 배치된 한 쌍의 플레이트로 구성되고, 한 쌍의 플레이트는 좌굴방지 플레이트로 서로 연결되며, 한 쌍의 플레이트에는 다수의 소성유도홀이 통공되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법{Seismic Reinforcing Structure of Opening of Building And Reinforcing Method Using Segment Type Reinforcing Structure}
본 발명은 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축물의 개구부에 링크형태로 설치하여 개구부의 단면을 보강하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법에 관한 것이다.
최근 건축물들은 창호가 설치되는 개구부가 종래에 비하여 크게 형성되었고, 이에 따라 내진 등 외력이 작용할 때 창호가 파손되거나 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 제1277751호 "프리캐스트 블록과 그 블록을 이용한 중저층 보-기둥 건물의 리모델링 보강공법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 7에서와 같이 "건축 구조물의 리모델링 시공할 때 상부가 되는 기둥과 보가 이루는 공간 크기에 맞추어 그 기둥과 보의 공간을 따라 맞대어 지지되도록 구성되는 PC블록 본체와, 상기 PC블록을 건축 구조물의 기둥과 보에 맞대어 그 기둥과 보의 강도를 보강하기 위하여 수평 보강대를 구비하는 건축 구조물의 기둥과 보에 대한 보강용 PC블록에 있어서, 건축 구조물의 양측 기둥을 보강하는 수직 보강대(11)와, 상기 양측 수직 보강대 하단에 건축 구조물의 보 상부에 안착될 수 있도록 하부 수평 보강대(13)가 형성되어 전체적인 형상모양이 U자형으로 이루어진 PC블록(10)과; 상기 PC블록 양측 수직 보강대(11)는 상단부가 개방되어 콘크리트를 타설할 수 있도록 형성된 공간부(16)와; 상기 공간부는(16) 타설되는 그라우팅과의 접착 면적을 넓일 수 있도록 내벽에 다수의 요철부(17)가 형성된 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록"을 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 기존 건물의 기둥을 보강할 수 있지만, 응력 발생시에 응력이 집중되는 곳에서 응력을 효과적으로 전달하거나 흡수하지 못할 뿐만 아니라, 창호가 설치되는 개구부에는 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하지 못하는 문제점이 있었으며, 특히 면외방향으로는 저항하지 못하는 구조이며, 창호가 설치되는 개구부에 시공시에는 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하지 못하는 문제점이 있었다.
특허등록 제1277751호 "프리캐스트 블록과 그 블록을 이용한 중저층 보-기둥 건물의 리모델링 보강공법"
본 발명은 학교 등 기존 RC 건축물의 창호 프레임이 설치되는 개구부에서 창호 프레임의 외측에 분절형의 보강 구조물을 설치하여 시공이 매우 빠르고 용이하면서도, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하여 창호 프레임을 보호할 수 있고, 내진 등의 응력발생시에도 기둥에 집중되는 응력을 최소화할 수 있어 구조적인 안정성을 유도할 수 있으며, 고정 채널을 개구부의 외측면에 일측이 매입되어 고정되도록 하여 개구부의 단면을 보강하고 체결력을 증대시켜 2면 전단을 유도하도록 하면서, 고정 채널이 전단 저항을 받도록 하여 높은 전단 내력 및 전단 강성을 발휘할 수 있도록 하여 전단보강효과를 효과적으로 증대시킬 수 있으며, 이로 인하여 앵커가 매입되는 깊이를 감소시켜 구 콘크리트의 스터드나 할열 방지근과 같은 다른 부재와의 간섭을 줄여 효율적인 시공을 할 수 있도록 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 기둥과, 보 또는 슬래브로 이루어지는 개구부의 보강 구조에 있어서, 길이방향의 일정 간격마다 앵커홀이 형성되는 수평 결합부와, 수평 결합부의 폭방향 양단부에서 수직방향으로 연장되는 수직 결합부로 이루어져 ㄷ자형 단면을 갖도록 형성되는 고정 채널을 수평 결합부 하부면이 개구부의 외측면과 일정 거리 이격된 상태에서 개구부의 외측면에 수직 결합부의 단부가 일정 깊이로 삽입되도록 하고 개구부의 외측면과 수평 결합부 사이의 공간에 콘크리트를 충전하여 개구부의 외측면에 결합하고, 웨브와, 웨브의 양단부에 평행하게 결합되는 플랜지로 이루어지는 H형강으로 구성되며 ㄱ자 형상으로 형성되는 본체와, 본체의 내측면에 결합되는 탄성패드와, 일측의 모서리가 사각형으로 삭제된 형상으로 형성되어 본체의 외측 모서리에서 사선으로 결합되며 강재로 형성된 링크와, 링크의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 ㄱ자 단면을 갖는 코너 앵글로 구성되는 가새로 형성되는 단위 프레임을 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합하여 형성되는 분절형 보강 구조물을 고정 채널의 앵커홀에 체결되고 개구부의 모서리에 위치하는 앵커볼트에 가새의 코너 앵글이 결합되도록 설치하여 개구부를 보강하되, 상기 가새의 링크는 평행하게 배치된 한 쌍의 플레이트로 구성되고, 한 쌍의 플레이트는 좌굴방지 플레이트로 서로 연결되며, 한 쌍의 플레이트에는 다수의 소성유도홀이 통공되어 있는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조를 제공하고자 한다.
삭제
또한, 탄성패드는 엘라스토머(elastomer)인 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조를 제공하고자 한다.
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또한, 고정 채널의 수평 결합부의 소정의 위치에 1개 이상의 콘크리트 충전홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조를 제공하고자 한다.
또한, 고정 채널의 수평 결합부는 길이방향 양단부에서 일정 길이 내측으로 확폭된 형상의 확폭부가 형성되는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조를 제공하고자 한다.
또한, (a) 웨브와, 웨브의 양단부에 평행하게 결합되는 플랜지로 이루어지는 H형강으로 구성되며 ㄱ자 형상으로 형성되는 본체와, 본체의 내측면에 결합되는 탄성패드와, 일측의 모서리가 사각형으로 삭제된 형상으로 형성되어 본체의 외측 모서리에서 사선으로 결합되며 강재로 형성된 링크와, 링크의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 ㄱ자 단면을 갖는 코너 앵글로 구성되는 가새로 형성되는 단위 프레임을 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합하여 형성되는 분절형 보강 구조물 및 길이방향의 일정 간격마다 앵커홀이 형성되는 수평 결합부 및 수평 결합부의 폭방향 양단부에서 수직방향으로 연장되는 수직 결합부로 이루어져 ㄷ자형 단면을 갖도록 형성되는 고정 채널을 사전 제작하는 단계; (b) 개구부의 외측면에 폭방향 중심에 일정간격으로 앵커홀을 천공하고, 앵커홀을 중심으로 폭방향 양측에 길이방향으로 일정 깊이의 정착구를 형성하도록 하는 단계; (c) 앵커홀과 정착구에 충전재를 주입하는 단계; (d) 고정 채널의 수직 결합부의 단부를 수평 결합부의 하부면이개구부의 외측면과 일정 거리 이격되도록 정착구에 삽입하고, 상기 앵커홀에 앵커볼트를 삽입하여 고정한 후, 개구부의 외측면과 수평 결합부 사이의 공간에 콘크리트를 충전하는 단계; (e) 앵커볼트에 가새의 코너 앵글을 결합하는 단계;를 포함하며, (a) 단계에서, 가새의 링크는 평행하게 배치된 한 쌍의 플레이트로 구성되고, 한 쌍의 플레이트는 좌굴방지 플레이트로 서로 연결되며, 한 쌍의 플레이트에는 다수의 소성유도홀이 통공되어 있는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법을 제공하고자 한다.
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또한, (d) 단계와 (e) 단계 사이에, 고정 채널의 수평 결합부의 소정의 위치에 1개 이상의 콘크리트 충전홀이 형성되어 콘크리트 충전홀로 콘크리트를 충전하도록 하는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법을 제공하고자 한다.
또한, (a) 단계에서, 고정 채널의 수평 결합부는 길이방향 양단부에서 일정 길이 내측으로 확폭된 형상의 확폭부가 형성되는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법은 학교 등 기존 RC 건축물의 창호 프레임이 설치되는 개구부에서 창호 프레임의 외측에 분절형의 보강 구조물을 설치하여 시공이 매우 빠르고 용이하면서도, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하여 창호 프레임을 보호할 수 있고, 내진 등의 응력발생시에도 기둥에 집중되는 응력을 최소화할 수 있어 구조적인 안정성을 유도할 수 있으며, 고정 채널을 개구부의 외측면에 일측이 매입되어 고정되도록 하여 개구부의 단면을 보강하고 체결력을 증대시켜 2면 전단을 유도하도록 하면서, 고정 채널이 전단 저항을 받도록 하여 높은 전단 내력 및 전단 강성을 발휘할 수 있도록 하여 전단보강효과를 효과적으로 증대시킬 수 있으며, 이로 인하여 앵커가 매입되는 깊이를 감소시켜 구 콘크리트의 스터드나 할열 방지근과 같은 다른 부재와의 간섭을 줄여 효율적인 시공을 할 수 있도록 하는 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 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조를 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 고정 채널의 사시도이다.
도 3은 상기 도 1의 A-A를 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 분절형 보강 구조물의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 가새의 변형 실시예의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법을 시공 순서별로 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 7은 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 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조를 개략적으로 도시한 도이다.
도 1에서와 같이, 본 발명의 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조는 학교 등 기존 RC건축물을 보강하기 위한 것으로 기둥(8)과 보 또는 슬래브(9)로 이루어지는 개구부를 보강하도록 하는 것으로, 개구부의 외측면에 고정 채널(40)을 구성하고, ㄱ자 형상으로 형성된 단위 프레임(1a)을 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합하여 분절형 보강 구조물(1)을 형성하여 고정 채널(40)에 중앙부에 분절형 보강 구조물(1)을 결합하도록 한다.
도 1a 및 도 4에서와 같이, 단위 프레임(1a) 4개를 덧판(14) 등을 이용하여 결합하여 단위 프레임(1a)의 각 모서리에 형성된 가새(30)가 개구부의 내측 모서리에 각각 결합되도록 할 수도 있고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 단위 프레임(1a) 2개를 결합하여 기둥(C)의 측면에 단위 프레임(1a)의 일측단부를 결합하고, 타측은 2개의 단위 프레임(1a)의 각 모서리에 형성된 가새(30)가 개구부의 내측 모서리에 각각 결합되도록 할 수도 있다. 즉, 개구부의 크기, 설치되는 창호 프레임(2)의 크기에 따라 단위 프레임(1a)을 2개 또는 4개를 결합하여 사용할 수 있다.
이와 같이 개구부에 고정 채널(40)을 설치하고 분절형 보강 구조물(1)을 설치하도록 하여, 내진 등의 응력(F)의 발생시에 본체(10)의 각 모서리에 형성된 가새(30)에서 인장력(T) 및 압축력(C)을 분담하도록 한다. 즉, 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 응력을 1차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하고, 2차로 가새(30)가 소성변형하여 응력을 흡수하도록 하여 창호프레임에 가해지는 충격을 최소화할 수 있으며, 기둥 등에 전해지는 응력을 최소화하여 구조적인 안정성을 유도할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 개구부에 설치되는 고정 채널(40)은 전단 저항을 받도록 하여 높은 전단 내력 및 전단 강성을 발휘할 수 있도록 하여 전단보강효과를 효과적으로 증대시키도록 한다.
도 2는 본 발명의 고정 채널의 사시도이고, 도 3은 상기 도 1의 A-A를 따른 단면도이다.
도 2a에서와 같이, 고정 채널(40)은 일반적인 ㄷ자 단면을 갖는 채널 형상으로, 수평 결합부(41) 및 수평 결합부의 폭방향 양단부에서 수직방향으로 연장되는 수직 결합부(42)로 이루어지며, 수평 결합부(41)에는 길이방향의 일정 간격마다 앵커홀(411)이 형성되어, 앵커볼트의 결합이 용이하도록 한다.
고정 채널(40)은 수평 결합부(41) 및 수평 결합부(41)의 폭방향 양단부에서 수직방향으로 연장되는 수직 결합부(42)로 이루어져 ㄷ자형 단면을 갖도록 형성되는 고정 채널(40)이 개구부의 외측면에서 수직 결합부(42)의 단부가 일정 깊이로 삽입되고, 앵커볼트를 이용하여 개구부의 외측면에 결합하여, 사각형 개구부의 외측면을 모두 고정 채널(40)로 보강하여 고정 채널(40)은 4각 프레임 형상으로 설치된다.
이와 같은 고정 채널(40)은 개구부의 외측면에 설치되어 개구부의 단면을 보강하면서도, 수직 결합부(42)의 일측이 매입되어 고정되도록 하여 앵커볼트(44)의 축단면을 증대시키고, 수직 결합부(42)가 개구부의 외측면에 매입되어 전단 저항을 받도록 하여 높은 전단 내력 및 전단 강성을 발휘할 수 있도록 하여 전단보강효과를 효과적으로 증대시킬 수 있으며, 이로 인하여 앵커볼트(44)가 개구부의 외측면 콘크리트에 매입되는 깊이를 감소시켜 내부의 스터드나 할열 방지근과 같은 다른 부재와의 간섭을 줄여 효율적인 시공을 할 수 있도록 한다.
이때, 고정 채널(40)은 개구부의 외측면과 수평 결합부(41)의 하부면이 일정 거리 이격된 상태로 수직 결합부(42)의 단부가 일정 깊이로 삽입되도록 하여, 내부에 공간부를 형성하도록 하고 개구부의 외측면과 수평 결합부(41) 사이의 공간에 콘크리트(C)를 충전하여 고정 채널(40)과 개구부의 외측면과의 사이를 밀실하게 채워 개구부의 외측면을 추가 보강하도록 한다.
특히, 도 2b에서와 같이, 고정 채널(40)의 수평 결합부(41)는 길이방향 양단부에서 일정 길이 내측으로 확폭된 형상의 확폭부(41a)가 형성되도록 하여, 고정 채널(40)이 변단면을 갖도록 함으로써 앵커볼트(44)의 체결력을 증대시켜 2면 전단을 유도하도록 할 수 있다.
도 2b에서와 같이, 수평 결합부(41)에 확폭부(41a)가 형성된 경우에도 수직 결합부(42)는 수평 결합부(41)의 폭방향 단부에서 수직방향으로 연장되어, 길이방향 중앙부와 단부의 수직 결합부(42) 간의 폭이 다르게 형성된다.
이와 같은 확폭부(41a)는 수평 결합부(41)의 길이방향 양단부에서 내측으로 일정 길이 인입된 부분까지를 확폭된 형태로 형성하며, 이와 같은 확폭부(41a)에는 코너 앵글(32)이 면접하여 결합되기 때문에 코너 앵글(32)이 결합되는 부분에만 확폭부(41a)를 구성하여 결합면적을 넓히도록 할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 분절형 보강 구조물의 사시도로서, 단위 프레임(10) 4개를 결합하여 액자형으로 구성된 실시예를 도시한 것으로 이를 기준으로 각 구성요소를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에서와 같이, 본 발명의 분절형 보강 구조물(1)은 단위 프레임(1a) 4개의 결합으로 액자형을 갖도록 형성되며, 종래 건물 보강시나 또는 신축 건물의 개구부에 설치시에 내부 공간에 종래의 창호 프레임을 그대로 유지하면서 설치하도록 할 수도 있으며, 신규로 내부 공간(11)에 창호를 설치할 수 있도록 할 수 있다.
단위 프레임(1a)은 ㄱ 자형의 본체(10)와, 본체(10)의 내측면에 결합되는 탄성패드(20)와, 본체(10)의 외측 모서리에 사선으로 결합되는 가새(30)로 이루어진다.
본체(10)는 단면 2차 계수가 크고 경제성이 있는 H형강을 이용하는 것이 바람직하다. 본체(10)는 4각 프레임 형태로 형성되기 때문에 수직부재와 수평부재의 결합은 용접, 보강 플레이트를 덧대어 볼트 결합 등 다양한 공지의 결합방법을 이용하여 결합할 수 있다.
삭제
본체(10)의 내측 전체면에는 탄성패드(20)가 결합된다. 탄성패드(20)는 건축물 개구부에 본 발명의 창호 프레임 충격흡수 및 내진 보강용 분절형 보강 구조물(1) 설치시에 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 응력을 1차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하고 2차로 본체(10)의 각 모서리에 형성된 가새(30)가 소성변형하여 인장력 및 압축력을 흡수하도록 하여 창호프레임(2)에 가해지는 충격을 완화하도록 한다.
탄성패드(20)는 진동에너지를 흡수하는 고감쇠 고무, 탄성이 현저한 엘라스토머(elastomer) 등 다양한 공지의 제품을 사용할 수 있다. 엘라스토머(elastomer)는 탄성중합체(彈性重合體)라고도 하며 외력(外力)을 가해서 잡아당기면 몇 배나 늘어나고, 외력을 제거하면 원래의 길이로 돌아가는 성질을 가지는 고분자 화합물이다.
본체(10)의 외측 모서리에는 가새(30)가 결합되는데, 가새(30)는 링크(33)와, 링크(33)의 타단에 결합되는 코너 앵글(32)로 구성되어 링크(33)의 일단부가 본체(10)의 외측 모서리에 용접, 플레이트를 덧대어 용접 또는 볼트 결합 등 다양한 공지의 방법으로 결합된다.
가새(30)의 보강 프레임(10)과 결합되지 않은 타단부는 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지는 건축물 개구부의 모서리에 앵커 등으로 결합되기 때문에, 개구부 모서리와 결합되는 가새(30)의 코너 앵글(32)은 ㄱ자 단면으로 형성하여 건축물 개구부의 모서리에 밀착시켜 응력전달 및 결합을 용이하도록 하며, 이때 코너 앵글(32)에는 다수의 앵커 결합용 결합공(323)이 통공되어 형성될 수 있다.
즉, 건축물의 개구부에 본 발명의 분절형 보강 구조물(1) 설치시에는 중앙부에 본체(10)가 위치하고 가새(30)의 코너 앵글(32)이 개구부의 내측 모서리인 각 코너에 결합되는 것이다.
가새(30)의 링크(33)는 사각의 판형상으로 형성되며, 일측 모서리는 본체(10)의 외측 모서리에 결합되도록 절삭하여 용접 등의 방법으로 결합되도록 하며, 타측 모서리는 코너 앵글(32)의 내측 모서리에 용접 등의 공지의 방법으로 결합이 용이하도록 한다.
링크(33)의 일단부와 링크(33) 타단부에 결합되는 코너 앵글(32)은 각각 본체(10)의 외측 모서리 및 개구부의 모서리에 결합되기 때문에 ㄱ자 단면으로 형성하여 모서리에 밀착시켜 응력전달 및 결합을 용이하도록 한다.
도 5는 본 발명의 가새(30)의 변형 실시예의 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 링크(33)는 건축물이 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 응력을 1차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하고, 2차로 가새(30)의 링크(33)가 소성변형하여 응력을 흡수하도록 하며, 특히, 링크(33)에는 소성유도홀(331)을 통공하여 소성을 유도하도록 할 수 있다.
링크(33)는 강재로 형성되며, 판형상의 플레이트로 형성되도록 할 수 있으며, 이외에도 비대칭 단면을 갖는 형강 등 다양한 단면을 갖는 강재를 사용할 수도 있다.
가새(30)의 링크(33)를 판재 형상의 플레이트를 2장 평행하게 구성한 한 쌍의 플레이트(33a)(33b)로 형성하도록 할 수도 있으며, 이와 같은 한 쌍의 플레이트(33a)(33b)를 수직방향으로 상호 연결하도록 별도의 좌굴방지 플레이트(34)를 구성하여 가새(30)의 좌굴을 방지하도록 하여 면외방향에 대해서도 저항할 수 있도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법을 시공 순서별로 도시한 도이다.
본 발명의 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법은 먼저, 분절형 보강 구조물(1) 및 고정 채널(40)을 사전제작한다(a).
분절형 보강 구조물(1)은 ㄱ자 형상으로 형성된 단위 프레임(1a)을 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합하여 형성하도록 하여, 개구부의 크기, 설치되는 창호 프레임(2)의 크기에 따라 ㄷ형 또는 액자형을 사용할 수 있다.
분절형 보강 구조물(1) 및 고정 채널(40)은 상기에서 상세하게 설명하였기 때문에 생략하기로 한다.
이후, 도 6a에서와 같이, 개구부의 외측면에 앵커홀(71) 및 정착구(72)를 형성하도록 한다(b).
앵커홀(71)은 앵커볼트(44)가 삽입되도록 일정 깊이로 개구부의 외측면에 폭방향 중심에 일정간격으로 천공하여 형성하고, 앵커홀(71)을 중심으로 폭방향 양측에 전체 길이방향으로 일정 깊이의 정착구(72)를 수직으로 형성하도록 한다.
정착구(72)는 후술하는 고정 채널(40)의 수직 결합부(42)가 삽입되어 고정되는 부분으로, 수직 결합부(42)가 수직으로 인입될 수 있도록 형성하며, 특히, 수평 결합부(41)에 확폭부(41a)가 형성되는 경우에는 정착구(71)는 이에 대응하여 길이방향 중앙부와 길이방향 양단부의 폭이 다르게 형성하도록 할 수 있다.
특히, 고정 채널(40)은 개구부의 외측면과 수평 결합부(41)의 하부면이 일정 거리 이격된 상태로 수직 결합부(42)의 단부가 일정 깊이로 삽입되도록 할 수도 있다.
이후, 도 6b에서와 같이, 앵커홀(71)과 정착구(72)에 다양한 주입재 등의 충전재(7)를 주입하도록 한다(c).
이와 같은 충전재(7)를 주입하여 후술하는 앵커볼트(44)와 고정 채널(40)을 고정하도록 한다.
이후, 도 6c에서와 같이, 고정 채널(40)을 수직 결합부(42)의 단부를 정착구(72)에 삽입하고, 상기 앵커홀(71)에 앵커볼트(44)를 삽입하여 개구부의 외측면에 고정 채널(40)을 고정하도록 한다(d).
앵커볼트(44)는 다양한 형태의 앵커볼트가 사용될 수 있으며, 개구부 외측면인 구 콘크리트에 앵커홀(71)에 조립해야 하기 때문에, 바람직하게 는 본드앵커(bonded anchor) 또는 익스펜션 앵커(expansion anchor)가 사용되어야 한다.
본드앵커(bonded anchor)로는 그라우트 앵커, 케미칼 앵커 등이 있으며, 익스펜션 앵커(expansion anchor)로는 헤비듀티 토오크조절용 슬리브 앵커, 슬리브 앵커, 쉘익스팬션 앵커, 웨지 앵커, 암석/콘크리트 익스팬션 앵커, 드롭인 앵커, 셀프드릴링 앵커, 스터드 앵커, 언더커트 앵커 등이 있다.
고정 채널(40)은 상기에서 상세히 설명하였기에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
고정 채널(40)은 개구부의 외측면과 수평 결합부(41)의 하부면이 일정 거리 이격된 상태로 수직 결합부(42)의 단부가 일정 깊이로 삽입되도록 한 경우에는 개구부의 외측면과 수평 결합부(41) 사이의 공간에 콘크리트(C)를 충전하도록 한다.
이와 같이 콘크리트(C) 충진시에는 고정 채널(40)의 수평 결합부(41)의 소정의 위치에 1개 이상의 콘크리트 충전홀(412)이 형성되도록 하여, 콘크리트 충전홀(412)로 콘크리트(C)를 주입하여 용이하게 충전하도록 할 수도 있다.
마지막으로, 도 6d에서와 같이, 앵커볼트(44)에 가새(30)의 코너 앵글(32)을 결합하도록 하여 분절형 보강 구조물(1)을 개구부에 설치하여 개구부를 보강하도록 한다(e).
상기와 같이 구성된 본 발명의 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조 및 보강 방법은 학교 등 기존 RC 건축물의 창호 프레임이 설치되는 개구부에서 창호 프레임의 외측에 분절형의 보강 구조물을 설치하여 시공이 매우 빠르고 용이하면서도, 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하여 창호 프레임을 보호할 수 있고, 내진 등의 응력발생시에도 기둥에 집중되는 응력을 최소화할 수 있어 구조적인 안정성을 유도할 수 있으며, 고정 채널을 개구부의 외측면에 일측이 매입되어 고정되도록 하여 개구부의 단면을 보강하고 체결력을 증대시켜 2면 전단을 유도하도록 하면서, 고정 채널이 전단 저항을 받도록 하여 높은 전단 내력 및 전단 강성을 발휘할 수 있도록 하여 전단보강효과를 효과적으로 증대시킬 수 있으며, 이로 인하여 앵커가 매입되는 깊이를 감소시켜 구 콘크리트의 스터드나 할열 방지근과 같은 다른 부재와의 간섭을 줄여 효율적인 시공을 할 수 있도록 하는 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 : 분절형 보강 구조물
1a : 단위 프레임
10 : 본체
11 : 웨브
12 : 플랜지
14 : 덧판
20 : 탄성패드
30 : 가새
32 : 코너 앵글
33 : 링크
34 : 좌굴방지 플레이트
40 : 고정 채널
41 : 수평 결합부
41a : 확폭부
42 : 수직 결합부

Claims (18)

  1. 기둥(8)과, 보 또는 슬래브(9)로 이루어지는 개구부의 보강 구조에 있어서,
    길이방향의 일정 간격마다 앵커홀(411)이 형성되는 수평 결합부(41)와, 수평 결합부의 폭방향 양단부에서 수직방향으로 연장되는 수직 결합부(42)로 이루어져 ㄷ자형 단면을 갖도록 형성되는 고정 채널(40)을 수평 결합부(41) 하부면이 개구부의 외측면과 일정 거리 이격된 상태에서 개구부의 외측면에 수직 결합부(42)의 단부가 일정 깊이로 삽입되도록 하고 개구부의 외측면과 수평 결합부(41) 사이의 공간에 콘크리트(C)를 충전하여 개구부의 외측면에 결합하고,
    웨브(11)와, 웨브(11)의 양단부에 평행하게 결합되는 플랜지(12)로 이루어지는 H형강으로 구성되며 ㄱ자 형상으로 형성되는 본체(10)와, 본체(10)의 내측면에 결합되는 탄성패드(20)와, 일측의 모서리가 사각형으로 삭제된 형상으로 형성되어 본체(10)의 외측 모서리에서 사선으로 결합되며 강재로 형성된 링크(33)와, 링크(33)의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 ㄱ자 단면을 갖는 코너 앵글(32)로 구성되는 가새(30)로 형성되는 단위 프레임(1a)을 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합하여 형성되는 분절형 보강 구조물(1)을 고정 채널(40)의 앵커홀(411)에 체결되고 개구부의 모서리에 위치하는 앵커볼트(44)에 가새(30)의 코너 앵글(32)이 결합되도록 설치하여 개구부를 보강하되,
    상기 가새(30)의 링크(33)는 평행하게 배치된 한 쌍의 플레이트(33a)(33b)로 구성되고, 한 쌍의 플레이트(33a)(33b)는 좌굴방지 플레이트(34)로 서로 연결되며, 한 쌍의 플레이트(33a)(33b)에는 다수의 소성유도홀(331)이 통공되어 있는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    탄성패드(20)는 엘라스토머(elastomer)인 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    고정 채널(40)의 수평 결합부(41)의 소정의 위치에 1개 이상의 콘크리트 충전홀(412)이 형성되는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조.
  10. 청구항 1에 있어서,
    고정 채널(40)의 수평 결합부(41)는 길이방향 양단부에서 일정 길이 내측으로 확폭된 형상의 확폭부(41a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 건축물 개구부의 내진 보강 구조.
  11. (a) 웨브(11)와, 웨브(11)의 양단부에 평행하게 결합되는 플랜지(12)로 이루어지는 H형강으로 구성되며 ㄱ자 형상으로 형성되는 본체(10)와, 본체(10)의 내측면에 결합되는 탄성패드(20)와, 일측의 모서리가 사각형으로 삭제된 형상으로 형성되어 본체(10)의 외측 모서리에서 사선으로 결합되며 강재로 형성된 링크(33)와, 링크(33)의 타단부에 내측 모서리가 결합되는 ㄱ자 단면을 갖는 코너 앵글(32)로 구성되는 가새(30)로 형성되는 단위 프레임(1a)을 2개 또는 4개를 결합하여 ㄷ 자형 또는 액자형으로 결합하여 형성되는 분절형 보강 구조물(1) 및 길이방향의 일정 간격마다 앵커홀(411)이 형성되는 수평 결합부(41) 및 수평 결합부의 폭방향 양단부에서 수직방향으로 연장되는 수직 결합부(42)로 이루어져 ㄷ자형 단면을 갖도록 형성되는 고정 채널(40)을 사전 제작하는 단계;
    (b) 개구부의 외측면에 폭방향 중심에 일정간격으로 앵커홀(71)을 천공하고, 앵커홀(71)을 중심으로 폭방향 양측에 길이방향으로 일정 깊이의 정착구(72)를 형성하도록 하는 단계;
    (c) 앵커홀(71)과 정착구(72)에 충전재(7)를 주입하는 단계;
    (d) 고정 채널(40)의 수직 결합부(42)의 단부를 수평 결합부(41)의 하부면이개구부의 외측면과 일정 거리 이격되도록 정착구(72)에 삽입하고, 상기 앵커홀(71)에 앵커볼트(44)를 삽입하여 고정한 후, 개구부의 외측면과 수평 결합부(41) 사이의 공간에 콘크리트(C)를 충전하는 단계;
    (e) 앵커볼트(44)에 가새(30)의 코너 앵글(32)을 결합하는 단계;를 포함하며,
    (a) 단계에서, 가새(30)의 링크(33)는 평행하게 배치된 한 쌍의 플레이트(33a)(33b)로 구성되고, 한 쌍의 플레이트(33a)(33b)는 좌굴방지 플레이트(34)로 서로 연결되며, 한 쌍의 플레이트(33a)(33b)에는 다수의 소성유도홀(331)이 통공되어 있는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 청구항 11에 있어서,
    (d) 단계에서,
    고정 채널(40)의 수평 결합부(41)의 소정의 위치에 1개 이상의 콘크리트 충전홀(412)이 형성되어 콘크리트 충전홀(412)로 콘크리트(C)를 충전하도록 하는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    (a) 단계에서,
    고정 채널(40)의 수평 결합부(41)는 길이방향 양단부에서 일정 길이 내측으로 확폭된 형상의 확폭부(41a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 분절형 보강 구조물을 이용한 개구부 보강방법.
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