KR101908356B1

KR101908356B1 - 내진보강용 이중 철골프레임 및 이를 이용한 내진공법

Info

Publication number: KR101908356B1
Application number: KR1020170094768A
Authority: KR
Inventors: 박상태
Original assignee: 박상태
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2018-10-16
Anticipated expiration: 2037-07-26

Abstract

본 발명은 철근 콘크리트 구조물(50)에 장착되는 내진보강용 이중 철골프레임 및 이를 이용한 내진공법에 관한 것으로서, 보강 대상이 되는 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면을 따라 부착되는 평판 형태의 앵커플레이트(100); 앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)을 통과하여 철근 콘크리트 구조물(50)에 매립 장착되는 앵커볼트(200); 철근 콘크리트 구조물(50)의 기둥과 보를 따라 장착되는 외부 철골프레임(310); 외부 철골프레임(310)과 닮은꼴 형상이며, 외부 철골프레임(310)으로 둘러싸인 공간에 외부 철골프레임(310)과 이격되도록 장착되는 내부 철골프레임(320); 외부 철골프레임(310)과 내부 철골프레임(320)을 연결하는 다수의 가새부재(330); 및, 일측 단부는 시공 현장에서 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 타측 단부는 외부 철골프레임(310)을 따라 미리 설정된 거리마다 유동 가능하게 볼트로 가체결되는 다수의 연결부재(400);를 포함하여 구성되고, 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면 사이에는 앵커볼트(200)가 매립 장착된 상태에서도 간격(gap)이 존재하여 빈 공간이 형성되고, 볼트로 가체결된 연결부재(400)는 시공 현장에서 앵커플레이트(100)에 용접결합된 후 볼트를 완전히 조임으로써 외부 철골프레임(310)에 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

내진보강용 이중 철골프레임 및 이를 이용한 내진공법{Aseismatic Reinforcement Double Steel Frame and Aseismatic Reinforcement Method using thereof}

본 발명은 이중 철골프레임을 사용하여 기존의 철근 콘크리트 구조물을 내진 보강할 경우 철근 콘크리트 구조물과 내진보강용 이중 철골프레임의 일체 거동을 확보하여 지진에 효율적으로 대응할 수 있는 새로운 개념의 내진보강용 이중 철골프레임 및 이를 이용한 내진공법에 관한 것이다.

2016년 9월 경주지진 이래 지진에 대비한 내진보강에 관심이 증대되면서 학교, 공공시설물 등 건축 구조물의 내진보강이 많이 이루어지고 있으며, 일반적으로 기존 철근 콘크리트 구조물의 내진보강은 토글 또는 브레이스가 구비된 마찰댐퍼, 점성댐퍼, 슬릿강재댐퍼 등의 제진보강공법과 철골브레이스, 철골프레임, CF기둥보강 등의 내진보강공법이 활발히 사용되고 있다.

그러나 상기한 여러 종류의 내진보강공법들의 자체 성능은 다양한 실험 및 다수의 실적을 통하여 어느 정도 확보되었다고 할 수 있으나, 지진 발생시 내진보강장치와 보강대상 철근 콘크리트 구조물의 일체거동을 확보할 수 없다면 이러한 공법들은 무용지물이 될 수 밖에 없다.

따라서 내진보강장치나 공법 자체의 개발과 함께 내진보강장치와 기존 철근 콘크리트 구조물의 일체 거동을 확보할 수 있는 접합구조에 대한 연구 개발의 중요성이 증대되고 있는데, 이와 관련된 선행기술을 살펴보면 다음과 같다.

도1(a)와 같이 내진보강용 H형강의 웨브를 보강대상 철근 콘크리트 구조물에 접합하여 내진보강할 경우 보강대상 콘크리트 구조물(1)에 다수의 수지앵커(2)를 1열 또는 2열로 장치하고, 내진보강용 H형강의 웨브(4)에 다수의 스터드볼트(3)를 1열 또는 2열로 용접결합하고, 거푸집을 설치한 후 콘크리트(5)를 타설하는 방법을 주로 사용하고 있는데, 이러한 접합방법은 지진 발생시 불규칙한 지진 에너지(횡하중)에 의하여 필연적으로 콘크리트에 균열이 발생되고, 균열이 발생됨과 동시에 H형강으로 지진하중의 전달이 어려워져 소기의 내진보강효과를 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한 도1(b)와 같이 내진보강용 H형강의 플랜지(7)를 보강대상 콘크리트 구조물(1)에 앵커(8) 및 에폭시수지(9)를 사용하여 접합하는 방식으로 내진보강할 경우 도1(c)에 도시된 것처럼 천공드릴(10)을 이용한 앵커구멍 천공작업을 수행해야만 하는데, 이러한 천공작업 과정에서 천공드릴(10)이 상부 플랜지(11)에 간섭되어 규정된 깊이의 수직 천공이 어렵고, 천공작업 과정에서 보강대상 콘크리트 구조물(1) 내부의 철근과 천공드릴이 맞닿을 경우 이를 회피할 수 있는 적절한 방안이 없어 내진보강장치의 견고한 설치가 어려운 문제점이 있다. 아울러 이러한 문제점을 개선하기 위하여 비교적 길이가 긴 천공드릴(13)을 사용하여 앵커구멍 천공작업시 상부플랜지(11)에도 구멍을 뚫는 경우도 있으나 이 방법 역시 천공작업 도중 철근 콘크리트 구조물 내부의 철근과 맞닿을 경우 이를 회피할 적절한 방법이 없을 뿐만 아니라 불필요한 천공 과정이 추가되고, 상부플랜지(11)의 천공에 따른 강도 저하의 결과를 초래하게 된다.

따라서 내진보강장치와 기존 철근 콘크리트 구조물의 일체 거동성을 확보할 수 있는 보다 효과적인 접합구조 및 내진공법의 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

[선행기술문헌]

등록특허 제10-1150392호

등록특허 제10-1670633호

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 지진 발생시 기존 철근 콘크리트 구조물과 일체 거동을 확보할 수 있는 내진 보강용 이중 철골프레임 및 이를 이용한 내진공법을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

둘째, 내진보강용 이중 철골프레임의 웨브 또는 플랜지를 기존 철근 콘크리트 구조물과 견고하게 접합할 수 있는 수단을 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

셋째, 시공이 간편하고 철근 콘크리트 구조물의 바탕면 굴곡 편차를 흡수할 수 있는 내진보강용 이중 철골프레임 및 이를 이용한 내진공법을 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

넷째, 일체의 유지관리가 필요 없는 반영구적인 내진보강용 이중 철골프레임 및 이를 이용한 내진공법을 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 철근 콘크리트 구조물(50)에 장착되는 내진보강용 이중 철골프레임에 관한 것으로서, 보강 대상이 되는 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면을 따라 부착되는 평판 형태의 앵커플레이트(100); 상기 앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)을 통과하여 철근 콘크리트 구조물(50)에 매립 장착되는 앵커볼트(200); 철근 콘크리트 구조물(50)의 기둥과 보를 따라 장착되는 외부 철골프레임(310); 상기 외부 철골프레임(310)과 닮은꼴 형상이며, 상기 외부 철골프레임(310)으로 둘러싸인 공간에 상기 외부 철골프레임(310)과 이격되도록 장착되는 내부 철골프레임(320); 상기 외부 철골프레임(310)과 상기 내부 철골프레임(320)을 연결하는 다수의 가새부재(330); 및, 일측 단부는 시공 현장에서 상기 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 타측 단부는 상기 외부 철골프레임(310)을 따라 미리 설정된 거리마다 유동 가능하게 상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결되는 다수의 연결부재(400);를 포함하여 구성되고, 상기 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면 사이에는 상기 앵커볼트(200)가 매립 장착된 상태에서도 간격(gap)이 존재하여 빈 공간이 형성되고, 상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결된 상기 연결부재(400)는 시공 현장에서 상기 앵커플레이트(100)에 용접결합된 후 볼트를 완전히 조임으로써 상기 외부 철골프레임(310)에 고정되어 외력이 작용하더라도 볼트의 파단이 발생하기 전까지는 철근 콘크리트 구조물(50)과 상기 외부 철골프레임(310)의 일체 거동이 확보되고, 상기 연결부재(400)는 상기 외부 철골프레임(310)으로 가려지는 내측 영역을 벗어나지 않도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명은 보강 대상이 되는 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면을 따라 부착되는 평판 형태의 앵커플레이트(100); 상기 앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)을 통과하여 철근 콘크리트 구조물(50)에 매립 장착되는 앵커볼트(200); 철근 콘크리트 구조물(50)의 기둥과 보를 따라 장착되는 외부 철골프레임(310); 상기 외부 철골프레임(310)으로 둘러싸인 내부 공간 좌우 양측에 각각 "X"자 형태로 교차하도록 설치되는 한 쌍의 X브레이스(340): 및, 일측 단부는 시공 현장에서 상기 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 타측 단부는 상기 외부 철골프레임(310)을 따라 미리 설정된 거리마다 유동 가능하게 상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결되는 다수의 연결부재(400);를 포함하여 구성되고, 상기 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면 사이에는 상기 앵커볼트(200)가 매립 장착된 상태에서도 간격(gap)이 존재하여 빈 공간이 형성되고, 상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결된 상기 연결부재(400)는 시공 현장에서 상기 앵커플레이트(100)에 용접결합된 후 볼트를 완전히 조임으로써 상기 외부 철골프레임(310)에 고정되어 외력이 작용하더라도 볼트의 파단이 발생하기 전까지는 철근 콘크리트 구조물(50)과 상기 외부 철골프레임(310)의 일체 거동이 확보되고, 상기 연결부재(400)는 상기 외부 철골프레임(310)으로 가려지는 내측 영역을 벗어나지 않도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 내진보강용 이중 철골프레임의 웨브 또는 플랜지를 기존 철근 콘크리트 구조물과 견고하게 접합하여 지진 발생시 기존 철근 콘크리트 구조물과의 일체 거동을 확보할 수 있다.

다시 말하면, 앵커볼트(200), 앵커플레이트(100), 연결부재(400) 및 외부 철골프레임(310), 내부 철골프레임(320) 및 가새부재(330)로 이루어진 내진보강용 이중 철골프레임을 기존 철근 콘크리트 구조물의 기둥이나 보를 따라 설치한 후 고강도 무수축 모르타르나 콘크리트를 타설하여 일체화함으로써 지진 발생시에도 기존 철근 콘크리트 구조물과 일체 거동을 보장할 수 있다.
특히, 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결된 연결부재(400)는 시공 현장에서 앵커플레이트(100)에 용접결합된 후 볼트를 완전히 조임으로써 외부 철골프레임(310)에 고정되어 외력이 작용하더라도 볼트의 파단이 발생하기 전까지는 철근 콘크리트 구조물(50)과 외부 철골프레임(300) 등의 일체 거동이 확보될 수 있다.
둘째, 시공이 간편하고, 철근 콘크리트 구조물의 바탕면 굴곡 편차를 흡수할 수 있다.

삭제

다시 말하면, 연결부재(400)를 외부 철골프레임(310)에 볼트로 가조립만 한 상태에서 연결부재(400)와 앵커플레이트(100)의 용접결합을 수행함으로써 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면 굴곡 편차나, 앵커플레이트(100) 또는 외부 철골프레임(310)의 형상 편차를 흡수하면서 보다 편리하고 신속하게 용접작업을 수행할 수 있다. 왜냐하면 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50) 사이의 간격과 함께 연결부재(400)도 외부 철골프레임(310)에 가조립 상태가 될 경우 앵커플레이트(100), 연결부재(400) 및 외부 철골프레임(310)의 유동성이 충분히 확보되어 연결부재(400)의 웨브 단부가 앵커플레이트(100)의 외측면에 쉽게 밀착되어 용접이 신속하게 이루어질 수 있기 때문이다.

셋째, 별도의 유지관리가 필요 없는 반영구적인 내진보강용 철골프레임 및 내진공법을 제공할 수 있다.

다시 말하면, 내진보강용 이중 철골프레임이 기존 철근 콘크리트 구조물(50)과 일체화되어 수명을 함께 함으로써 별도의 유지관리가 불필요하다.
넷째, 연결부재(400)는 외부 철골프레임(310)으로 가려지는 내측 영역을 벗어나지 않도록 설치되는 구조로서, 도2 내지 도4 등에 도시된 단면 구조에서 확인할 수 있듯이 보강단면이 불필요하게 비대해지는 것을 방지할 수 있어 기존 건물의 기초 부담을 경감할 수 있다.

도1은 종래 기술을 도시한다.
도2는 본 발명의 구체적 실시예로서 "T"형강의 연결부재(400)가 외부 철골프레임(310)의 플랜지에 결합되는 경우를 도시한다.
도3은 본 발명의 다른 구체적 실시예로서 "ㄷ"형강의 연결부재(400)가 외부 철골프레임(310)의 플랜지에 결합되는 경우를 도시한다.
도4는 본 발명의 또 다른 구체적 실시예로서 (a)는 "T"형강으로 제작된 연결부재(400)가 외부 철골프레임(310)의 웨브 일측면에 볼트결합된 경우이고, (b)는 "ㄷ"형강으로 제작된 연결부재(400)가 외부 철골프레임(310)의 웨브 일측면에 볼트결합된 경우를 도시한다.
도5a는 기존 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 내측면을 따라 앵커플레이트(100)를 설치한 상태를 도시한다.
도5b는 앵커플레이트(100)에 연결부재(400)의 일측 단부를 용접결합한 후 가체결된 볼트를 완전히 조인 상태를 도시한다.
도5c는 모르타르나 콘크리트를 타설하여 양생이 완료된 상태를 도시한다.
도6a는 기존 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 외측 전면을 따라 앵커플레이트(100)를 설치한 상태를 도시한다.
도6b는 앵커플레이트(100)에 연결부재(400)의 일측 단부를 용접결합한 후 가체결된 볼트를 완전히 조인 상태를 도시한다.
도6c는 모르타르나 콘크리트를 타설하여 양생이 완료된 상태를 도시한다.
도7a는 기존 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 내측면을 따라 앵커플레이트(100)를 설치하고, 앵커플레이트(100)에 연결부재(400)의 일측 단부를 용접결합한 후 가체결된 볼트를 완전히 조인 상태를 도시한다.
도7b는 외부 철골프레임(310)과 내부 철골프레임(320) 주변을 감싸도록 철근(600)을 배근한 상태를 도시한다.
도7c는 배근된 부위에 모르타르나 콘크리트를 타설하여 양생이 완료된 상태를 도시한다.
도8은 외부 철골프레임(310)과 내부 철골철골프레임(320)의 다양한 형태를 예시적으로 도시한다.
도9는 X브레이스(340)가 사용되는 경우와 외부 철골프레임(310) 및 내부 철골프레임(320)으로 이루어진 철골 구조의 하부가 개방된 형태인 경우를 예시적으로 도시한다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 철근 콘크리트 구조물(50)에 장착되는 내진보강용 이중 철골프레임에 관한 것이다.

앵커플레이트(100)는 도2에 도시된 바와 같이 평판 형태의 강판 부재로서 보강 대상이 되는 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면(표면)을 따라 부착되는데, 주로 기둥이나 보를 따라 설치된다.

아울러 앵커플레이트(100)는 도5a 또는 6a에 도시된 것처럼 다수의 조각으로 이루어져 개별적으로 앵커볼트(200)에 의하여 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면에 부착되는 구조가 될 수도 있고, 첨부도면에 별도로 도시하지 않았으나 일측으로 길게 늘어진 1개의 강판 부재로 이루어질 수도 있다. 즉, 앵커플레이트(100)의 크기나 수량은 현장 여건을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.

앵커볼트(200)는 앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)을 통과하여 철근 콘크리트 구조물(50)에 매립 장착되면서 앵커플레이트(100)를 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면(표면)에 부착시키는데, 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면(표면) 사이에는 앵커볼트(200)가 매립 장착된 상태에서도 간격(gap)이 존재하여 빈 공간이 형성되고, 이러한 간격을 통하여 앵커플레이트(100)는 철근 콘크리트 구조물(50)의 표면에 부착된 상태에서도 유동 공간을 확보할 수 있게 된다. 아울러 시공이 완료되면 이러한 간격을 통한 빈 공간에도 타설양생층(500)이 형성됨으로써 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 일체 거동을 확보하게 된다.

외부 철골프레임(310)은 "H"형강과 같이 웨브와 플랜지로 이루어진 형강으로 제작되는데, 이러한 외부 철골프레임(310)은 앵커플레이트(100)를 따라 장착되어 지진과 같은 외력이 작용할 경우 이를 전달받아 저항하는 주요 뼈대 역할을 하게 된다.

이러한 외부 철골프레임(310)은 도5b에 도시된 것처럼 기존 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 내측면을 따라 설치될 수도 있고, 도6b에 도시된 것처럼 기존 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 외측 전면을 따라 설치될 수도 있다.

외부 철골프레임(310)은 도8 또는 도9에 도시된 것처럼 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 철근 콘크리트 구조물(50)의 기둥과 보를 따라 " ㅁ"자 또는 "日"자 형태의 2단 구조가 될 수도 있고, 하부가 개방된 "∏" 형태의 프레임 구조로 제작될 수도 있다.

내부 철골프레임(320)은 도5b, 도6b 등에 도시된 바와 같이 외부 철골프레임(310)과 닮은꼴 형상이며, 외부 철골프레임(310)으로 둘러싸인 공간에 외부 철골프레임(310)과 이격되도록 장착되어 외력에 대한 저항력을 더욱 강화시키게 된다.

여기서 닮은꼴이란 수학에서 정의하는 것처럼 완전히 비율까지 일치하는 것을 의미하지는 않으며 일부 비율의 차이가 있더라도 유사한 형상을 하고 있다는 것을 의미한다.

가새부재(330)는 이러한 외부 철골프레임(310)과 내부 철골프레임(320)을 연결하는 역할을 하는데, 도5b나 도6b처럼 코너 부위에 설치됨이 일반적이나 반드시 그런 것은 아니며 현장 여건을 고려하여 가새부재(330)의 설치 위치를 변경할 수도 있다. 이러한 가새부재(330)는 용접 등의 방법으로 외부 철골프레임(310)과 내부 철골프레임(320)을 하나로 연결하게 된다.

이러한 가새부재(330)는 외부 철골프레임(310)에 작용하는 하중을 내부 철골프레임(320)으로 분배하여 외력을 분산시키는 역할을 한다.

도9에 도시된 실시예의 하나처럼 내부 철골프레임(320)과 가새부재(330)가 사용되지 않고 외부 철골프레임(310)으로 둘러싸인 내부 공간 좌우 양측에 각각 "X"자 형태로 교차하도록 설치되는 한 쌍의 X브레이스(340)가 용접 등의 방법으로 설치될 수도 있다.

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연결부재(400)는 외부 철골프레임(310)을 따라 미리 설정된 거리마다 유동 가능하게 상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결되는데, 연결부재(400)의 일측 단부는 시공 현장에서 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 연결부재(400)의 타측 단부는 용접결합한 후 볼트를 완전히 조임으로써 외부 철골프레임(310)에 최종적으로 고정된다.

즉, 연결부재(400)는 외부 철골프레임(310)에 볼트로 가체결된 상태로 시공 현장에 공급되고, 시공 현장에서 연결부재(400)와 앵커플레이트(100)를 먼저 용접결합한 후 볼트를 완전히 조임으로써 볼트결합이 완료되는 구조로서, 외력이 작용하더라도 볼트의 파단이 발생하기 전까지는 철근 콘크리트 구조물(50)과 외부 철골프레임(310)의 일체 거동이 확보될 수 있다.

이러한 연결부재(400)는 도2에 도시된 바와 같이 "T"형강으로 제작되거나 도3에 도시된 것처럼 "ㄷ"형강으로 제작될 수 있는데, 경우에 따라서는 평판을 서로 용접하여 "T"형 단면이나 "ㄷ"형 단면 형태의 부재를 제작하여 사용할 수도 있다. 아울러, 연결부재(400)에는 타설되는 고강도 무수축 모르타르 또는 콘크리트가 통과하는 통과공(22)이 다수 구비된다.

연결부재(400)가 "T"형강으로 제작될 경우 연결부재(400) 웨브의 단면부가 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 연결부재(400)의 플랜지 외측면이 외부 철골프레임(310)의 일측 플랜지 외측면에 맞닿도록 볼트결합된다.

연결부재(400)가 "ㄷ"형강으로 제작될 경우 연결부재(400)의 양측 웨브 단면부가 각각 앵커플레이트(100)의 표면에 용접결합되고, 연결부재(400)의 플랜지 외측면이 외부 철골프레임(310)의 일측 플랜지 외측면에 맞닿도록 볼트결합된다.

아울러, 도4에 도시된 것처럼 연결부재(400)가 외부 철골프레임(310)의 웨브 일측면에 볼트결합될 수도 있는데, 도4(a)는 "T"형강으로 제작된 연결부재(400)가 외부 철골프레임(310)의 웨브 일측면에 볼트결합된 경우이고 도4(b)는 "ㄷ"형강으로 제작된 연결부재(400)가 외부 철골프레임(310)의 웨브 일측면에 볼트결합된 경우이다.

연결부재(400)와 외부 철골프레임(310)을 결합하는 볼트는 도2 내지 도4에 도시된 것처럼 전산볼트를 미리 외부 철골프레임(310)의 웨브나 플랜지 표면에 용접결합한 후 용접결합된 볼트에 연결부재(400)를 끼우고 너트를 체결하는 방식이 선택될 수도 있고, 첨부도면에 별도로 도시하지 않았으나 머리부가 있는 일반볼트의 머리부를 외부 철골프레임(310)의 웨브나 플랜지 표면에 용접결합하거나 외부 철골프레임(310)의 웨브나 플랜지를 관통하도록 머리부가 있는 일반볼트를 삽입하는 방식이 선택될 수도 있다.

타설양생층(500)은 앵커플레이트(100)와 연결부재(400)가 차지하고 있는 외부 철골프레임(310)의 하부 영역의 공간을 채우도록 타설양생되는 고강도 무수축 모르타르나 콘크리트로 이루어지는데, 이러한 타설양생층(500)은 앵커볼트(200)와 함께 철근 콘크리트 구조물(50)과 외부 철골프레임(310)을 일체로 결합하는 역할을 하게 된다.

아울러 타설양생층(500)은 도2 또는 도4에 도시된 것처럼 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 표면 사이의 간격으로 형성된 빈 공간에도 형성된다.

타설양생층(500)은 연결부재(400)에 형성된 다수의 통과공(22)을 통과하도록 타설되어 양생됨으로써 연결부재(400)와의 결합력을 증대시키게 된다.

이러한 유동식 연결부재가 구비된 내진보강용 이중 철골프레임은 도5(a~c), 도6(a~c), 도7(a~c)에 도시된 것처럼 기존 철골 콘크리트 구조물의 기둥이나 보를 따라 설치되어 개구부를 보강하게 되는데, 이하에서는 내진보강용 이중 철골프레임을 이용한 내진공법에 대하여 살펴본다.

<도5 또는 도6에 도시된 결합구조의 내진공법>

(1) 제1단계

기존 마감재의 철거 작업 후 철근 콘크리트 구조물(50)의 보강 부위 표면의 페인트 및 이물질을 제거하여 바탕면을 정리하는 과정이다. 이러한 과정은 면갈기 공정 등을 통하여 수행될 수 있다.

(2) 제2단계

앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)의 패턴에 따라 철근 콘크리트 구조물(50)의 표면에 앵커볼트 장착을 위한 구멍을 천공하는 과정이다.

앵커플레이트(100)는 도5a 또는 도6a에 도시된 것처럼 다수의 조각으로 분리된 것이 사용될 수도 있고, 첨부도면에 별도로 도시하지 않았으나 일체형 강판이 사용될 수도 있다.

(3) 제3단계(도5a, 도6a)

제2단계에서 천공된 구멍에 앵커볼트(200)를 장착하여 앵커플레이트(100)를 철근 콘크리트 구조물(50)의 표면과 미리 설정된 거리만큼 간격이 존재하도록 부착하는 과정이다.

앵커볼트(200)는 다양한 종류와 규격의 제품이 사용될 수 있으며, 각 제품의 장착 메뉴얼에 따라 작업을 수행하게 되는데, 앵커볼트(200)의 장착이 완료된 상태에서 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면 사이에는 개략 10 내지 20밀리미터 정도의 간격이 유지되도록 하여 앵커플레이트(100)의 유동 공간(거리)을 적절히 확보하도록 한다.

도5a는 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 내측면을 따라 앵커플레이트(100)가 장착된 상태를 도시하고, 도6a는 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 외측 전면을 따라 앵커플레이트(100)가 장착된 상태를 도시한다.

(4) 제4단계(도5b, 도6b)

외부 철골프레임(310)에 볼트로 가조립된 연결부재(400)를 밀거나 당기면서 연결부재(400)의 웨브의 단면부를 앵커플레이트(100)의 외측면에 밀착한 후 용접결합하는 과정이다.

즉, 연결부재(400)를 외부 철골프레임(310)에 볼트로 가조립만 한 상태에서 연결부재(400)와 앵커플레이트(100)의 용접결합을 수행함으로써 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면 굴곡 편차나, 앵커플레이트(100) 또는 외부 철골프레임(310)의 형상 편차를 흡수하면서 보다 편리하고 신속하게 용접작업을 수행할 수 있다.

다시 말하면, 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50) 사이의 간격과 함께 연결부재(400)도 외부 철골프레임(310)에 가조립 상태가 될 경우 앵커플레이트(100), 연결부재(400) 및 외부 철골프레임(310)들의 유동성이 충분히 확보되어 연결부재(400)의 웨브 단부가 앵커플레이트(100)의 외측면에 쉽게 밀착되어 용접이 신속하게 이루어질 수 있다.

도5b는 연결부재(400)로 "T"형강이 사용된 경우를 도시하고, 도6b는 연결부재(400)로 "ㄷ"형강이 사용된 경우를 도시한다.

(5) 제5단계(도5b, 도6b)

앵커플레이트(100)와 연결부재(400)가 용접으로 결합된 후 가체결된 볼트를 완전히 조임으로써 연결부재(400)와 외부 철골프레임(310)을 최종 결합하는 과정인데, 이러한 과정을 통하여 앵커플레이트(100), 연결부재(400) 및 외부 철골프레임(310)이 완벽하게 일체거동을 할 수 있도록 결합되고, 앵커플레이트(100)는 앵커볼트(200)에 의하여 철근 콘크리트 구조물(50)에 장착된 상태가 된다.

도5b는 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 내측면을 따라 외부 철골프레임(310)이 장착된 상태를 도시하고, 도6b는 철근 콘크리트 구조물(50)의 개구부 외측 전면을 따라 외부 철골프레임(310)이 장착된 상태를 도시한다.

(6) 제6단계(도5c, 도6c)

거푸집을 설치한 후 고강도 무수축 모르타르 또는 콘크리트를 타설양생하여 철근 콘크리트 구조물(50)과 외부 철골프레임(310)을 일체로 결합하는 타설양생층(500)을 형성하는 과정이다.

이러한 과정을 통하여 기존 철근 콘크리트 구조물(50)과 외부 철골프레임(310)의 일체 거동이 확보된다.

거푸집을 설치하거나 고강도 무수축 모르타르 또는 콘크리트를 타설하여 양생하는 과정은 해당 분야의 일반적인 시공 방법에 따라 현장 여건 등을 감안하여 수행하게 되는데, 타설되는 고강도 무수축 모르타르 또는 콘크리트는 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50) 사이의 빈 공간에도 충분히 채워지도록 한다.

(7) 제7단계

양생이 완료된 후 거푸집을 제거하고 필요한 마감공정을 수행하는 과정이다.

<도7에 도시된 결합구조의 내진공법>

(1) 제1단계

(2) 제2단계

(3) 제3단계

(4) 제4단계(도7a)

(5) 제5단계(도7a)

(6-1) 제6-1단계(도7b)

외부 철골프레임(310)과 내부 철골프레임(320)으로 둘러싸인 영역에 철근(600)을 배근하는 과정이다. 철근(600) 배근은 미리 규정된 설계규정에 따라 시행한다.

(6-2) 제6-2단계(도7c)

거푸집을 설치한 후 모르타르 또는 콘크리트를 타설양생하여 철근 콘크리트 구조물(50)과 외부 철골프레임(310)을 일체로 결합하는 타설양생층(500)을 형성하는 과정이다.

(7) 제7단계

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

50:철근 콘크리트 구조물
100:앵커플레이트
200:앵커볼트
310:외부 철골프레임
320:내부 철골프레임
330:가새부재
340:X브레이스
400:연결부재
500:타설양생층
600:철근
11:앵커볼트장착공
22:통과공

Claims

철근 콘크리트 구조물(50)에 장착되는 내진보강용 이중 철골프레임에 관한 것으로서,
보강 대상이 되는 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면을 따라 부착되는 평판 형태의 앵커플레이트(100);
상기 앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)을 통과하여 철근 콘크리트 구조물(50)에 매립 장착되는 앵커볼트(200);
철근 콘크리트 구조물(50)의 기둥과 보를 따라 장착되는 외부 철골프레임(310);
상기 외부 철골프레임(310)과 닮은꼴 형상이며, 상기 외부 철골프레임(310)으로 둘러싸인 공간에 상기 외부 철골프레임(310)과 이격되도록 장착되는 내부 철골프레임(320);
상기 외부 철골프레임(310)과 상기 내부 철골프레임(320)을 연결하는 다수의 가새부재(330); 및,
일측 단부는 시공 현장에서 상기 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 타측 단부는 상기 외부 철골프레임(310)을 따라 미리 설정된 거리마다 유동 가능하게 상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결되는 다수의 연결부재(400);
를 포함하여 구성되고,
상기 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면 사이에는 상기 앵커볼트(200)가 매립 장착된 상태에서도 간격(gap)이 존재하여 빈 공간이 형성되고,
상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결된 상기 연결부재(400)는 시공 현장에서 상기 앵커플레이트(100)에 용접결합된 후 볼트를 완전히 조임으로써 상기 외부 철골프레임(310)에 고정되어 외력이 작용하더라도 볼트의 파단이 발생하기 전까지는 철근 콘크리트 구조물(50)과 상기 외부 철골프레임(310)의 일체 거동이 확보되고,
상기 연결부재(400)는 상기 외부 철골프레임(310)으로 가려지는 내측 영역을 벗어나지 않도록 설치되는 것을 특징으로 하는 내진보강용 이중 철골프레임.
철근 콘크리트 구조물(50)에 장착되는 내진보강용 이중 철골프레임에 관한 것으로서,
보강 대상이 되는 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면을 따라 부착되는 평판 형태의 앵커플레이트(100);
상기 앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)을 통과하여 철근 콘크리트 구조물(50)에 매립 장착되는 앵커볼트(200);
철근 콘크리트 구조물(50)의 기둥과 보를 따라 장착되는 외부 철골프레임(310);
상기 외부 철골프레임(310)으로 둘러싸인 내부 공간 좌우 양측에 각각 "X"자 형태로 교차하도록 설치되는 한 쌍의 X브레이스(340): 및,
일측 단부는 시공 현장에서 상기 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 타측 단부는 상기 외부 철골프레임(310)을 따라 미리 설정된 거리마다 유동 가능하게 상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결되는 다수의 연결부재(400);
를 포함하여 구성되고,
상기 앵커플레이트(100)와 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면 사이에는 상기 앵커볼트(200)가 매립 장착된 상태에서도 간격(gap)이 존재하여 빈 공간이 형성되고,
상기 앵커플레이트(100)의 외측면과 수직 방향으로 배열되는 볼트로 가체결된 상기 연결부재(400)는 시공 현장에서 상기 앵커플레이트(100)에 용접결합된 후 볼트를 완전히 조임으로써 상기 외부 철골프레임(310)에 고정되어 외력이 작용하더라도 볼트의 파단이 발생하기 전까지는 철근 콘크리트 구조물(50)과 상기 외부 철골프레임(310)의 일체 거동이 확보되고,
상기 연결부재(400)는 상기 외부 철골프레임(310)으로 가려지는 내측 영역을 벗어나지 않도록 설치되는 것을 특징으로 하는 내진보강용 이중 철골프레임.
제1항 또는 제2항에서,
상기 연결부재(400)는,
"T"형강, "ㄷ"형강 또는 "C"형강으로 제작되며,
상기 외부 철골프레임(310)은,
웨브와 플랜지로 이루어진 형강으로 제작되며,
상기 연결부재(400)가 "T"형강으로 제작될 경우 상기 연결부재(400)의 웨브의 단면부가 상기 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 상기 연결부재(400)의 플랜지 외측면이 상기 외부 철골프레임(310)의 플랜지 외측면 또는 상기 외부 철골프레임(310)의 웨브 일측면에 맞닿도록 볼트결합되며,
상기 연결부재(400)가 "ㄷ"형강으로 제작될 경우 상기 연결부재(400)의 양측 웨브 단면부가 각각 상기 앵커플레이트(100)의 외측면에 용접결합되고, 상기 연결부재(400)의 플랜지 외측면이 상기 외부 철골프레임(310)의 플랜지 외측면 또는 상기 외부 철골프레임(310)의 웨브 일측면에 맞닿도록 볼트결합되는 것을 특징으로 하는 내진보강용 이중 철골프레임.
제3항에서,
상기 앵커플레이트(100)는,
다수의 조각으로 이루어져 개별적으로 상기 앵커볼트(200)에 의하여 철근 콘크리트 구조물(50)의 표면에 부착되거나 일측으로 길게 늘어진 1개의 강판 부재인 것을 특징으로 하는 유동식 연결부재가 구비된 내진보강용 이중 철골프레임.
제3항에서,
상기 외부 철골프레임(310)은,
철근 콘크리트 구조물(50)의 기둥과 보를 따라 " ㅁ"자, "日"자 또는 하부가 개방된 "∏" 형태로 배열된 프레임 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 내진보강용 이중 철골프레임.
제1항 또는 제2항에 기재된 내진보강용 이중 철골프레임을 이용한 내진공법에 관한 것으로서,
기존 마감재의 철거 작업 후 철근 콘크리트 구조물(50)의 보강 부위 바탕면의 페인트 및 이물질을 제거하여 바탕면을 정리하는 제1단계;
앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)의 패턴에 따라 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면에 앵커볼트 장착을 위한 구멍을 천공하는 제2단계;
제2단계에서 천공된 구멍에 앵커볼트(200)를 장착하여 앵커플레이트(100)를 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면과 미리 설정된 거리만큼 간격이 존재하도록 부착하는 제3단계;
외부 철골프레임(310)에 볼트로 가조립된 연결부재(400)를 밀거나 당기면서 앵커플레이트(100)의 외측면에 밀착한 후 용접결합하는 제4단계;
가체결된 볼트를 완전히 조임으로써 연결부재(400)와 외부 철골프레임(310)을 최종 결합하는 제5단계;
거푸집을 설치한 후 모르타르 또는 콘크리트를 타설양생하여 철근 콘크리트 구조물(50)과 외부 철골프레임(310)을 일체로 결합하는 타설양생층(500)을 형성하는 제6단계; 및,
양생이 완료된 후 거푸집을 제거하고 마감공정을 수행하는 제7단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내진보강용 이중 철골프레임을 이용한 내진공법.
제1항 또는 제2항에 기재된 내진보강용 이중 철골프레임을 이용한 내진공법에 관한 것으로서,
기존 마감재의 철거 작업 후 철근 콘크리트 구조물(50)의 보강 부위 바탕면의 페인트 및 이물질을 제거하여 바탕면을 정리하는 제1단계;
앵커플레이트(100)에 형성된 앵커볼트장착공(11)의 패턴에 따라 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면에 앵커볼트 장착을 위한 구멍을 천공하는 제2단계;
제2단계에서 천공된 구멍에 앵커볼트(200)를 장착하여 앵커플레이트(100)를 철근 콘크리트 구조물(50)의 바탕면과 미리 설정된 거리만큼 간격이 존재하도록 부착하는 제3단계;
외부 철골프레임(310)에 볼트로 가조립된 연결부재(400)를 밀거나 당기면서 앵커플레이트(100)의 외측면에 밀착한 후 용접결합하는 제4단계;
가체결된 볼트를 완전히 조임으로써 연결부재(400)와 외부 철골프레임(310)을 최종 결합하는 제5단계;
외부 철골프레임(310)과 내부 철골프레임(320)으로 둘러싸인 영역에 철근(600)을 배근하는 제6-1단계;
거푸집을 설치한 후 모르타르 또는 콘크리트를 타설양생하여 철근 콘크리트 구조물(50)과 외부 철골프레임(310)을 일체로 결합하는 타설양생층(500)을 형성하는 제6-2단계; 및,
양생이 완료된 후 거푸집을 제거하고 마감공정을 수행하는 제7단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내진보강용 이중 철골프레임을 이용한 내진공법.