KR101953015B1

KR101953015B1 - 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법

Info

Publication number: KR101953015B1
Application number: KR1020170048649A
Authority: KR
Inventors: 최성모
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2019-02-27
Also published as: KR20180116006A

Abstract

본 발명은 철골 구조물에 기 설치되어 있는 더블앵글 형상의 심재를 갖는 가새에 용접 작업 등이 필요 없이 용이하게 볼팅 작업만으로 보강 띠판 및 간격 플레이트를 결합하여 압축저항 성능을 증대시키고, 심재를 둘러싸도록 좌굴 보강 케이싱을 구성하여 심재의 약축을 보강하고 심재의 단면을 확대하여 좌굴저항 성능을 증대시키는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법에 관한 것이다.
본 발명의 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재의 바람직한 실시 예는 중앙부에 결합공이 통공되는 일정 두께의 판 형상으로 이루어져, 심재의 결합공이 형성된 위치에서 수직판과 수직판의 사이의 공간에 삽입되어 볼트로 양측의 심재들과 함께 일체로 결합하는 보강 띠판과; 보강 띠판이 형성된 심재의 수평판이 형성된 수직판의 단부에 수평판과 평행하게 구성되는 간격 플레이트와; 일정 길이를 갖는 ㄷ 자 단면형상의 본체와, 본체의 양단부가 외측방향 직각으로 절곡되어 연장되는 결합부와, 결합부의 외측단부가 외측방향 직각으로 연장되는 보강부로 형성되어 심재의 길이방향의 중앙부를 둘러싸도록 구성되어 심재의 양방향에서 결합부가 면접하도록 하여 면접한 결합부를 볼트로 결합되는 한 쌍의 좌굴 보강 케이싱;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 포함하여 구성된다.

Description

철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법{Brace Reinforcing member to improve seismic performance of steel building And Reinforcing method of non-welded/non-buckling using thereof}

본 발명은 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철골 구조물에 기 설치되어 있는 더블앵글 형상의 심재를 갖는 가새에 용접 작업 등이 필요 없이 용이하게 볼팅 작업만으로 보강 띠판 및 간격 플레이트를 결합하여 압축저항 성능을 증대시키고, 심재를 둘러싸도록 좌굴 보강 케이싱을 구성하여 심재의 약축을 보강하고 심재의 단면을 확대하여 좌굴저항 성능을 증대시키는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법에 관한 것이다.

일반적으로 기간시설물이나 플랜트 등에서는 철골구조물이 많이 사용되어 왔으며, 기존 구조물 들을 당시 국가 설계(지진) 기준에서 요구하는 조건들에 맞도록 구조 설계가 이루어졌으나, 지속적 지진 연구를 통해 보다 강화되고 개선된 내진 설계기준은 기존 시설물에 대한 보강설계를 통한 보강구조를 설치하는 것으로 판정된다. 대부분 가새는 인장력을 받도록 설계되어 세장비가 크고, 압축력을 받을 때에는 탄성좌굴을 일으켜 가새의 역할을 하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 대부분 기간시설물이나 플랜트 등에서는 철골구조물에서는 가동중 보강작업을 해야 하기 때문에, 용접 작업이 가능하지 않은 문제점도 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1364787호 "약축보강형 비좌굴 가새"(특허문헌 1)가 있다.

상기 배경기술에서는 "철골 기둥(2)과 보(3)로 이루어지는 철골구조물을 보강하는 가새에 있어서, H형강으로 형성된 심재(10); ㄷ 자 단면형상의 본체(110)와, 본체(110)의 양단부가 외측부로 절곡된 형상의 제 1결합부(120)로 구성된 보강재(100);가 심재(10)의 플랜지의 양방향에서 상호 결합되어 심재(10)의 길이방향의 중앙부를 둘러싸도록 구성되며, 상호 결합되는 보강재(100)의 제 1결합부(120)의 사이로 인입되어 단부가 심재(10)의 웨브의 중앙부의 길이방향에 접하도록 구성되는 보조 보강부재(200)가 추가로 구성되고, 상기 보조 보강부재(200)는 단면이 판재형, T형, I형 또는 H형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 약축보강형 비좌굴 가새"를 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 가새를 이루는 심재(10)에 대한 보강이 이루어져 가새 자체에 대한 좌굴의 가능성을 줄였지만, 심재가 H형강인 경우에만 적용되고 특히 압축에 대한 보강이 불가능한 문제점이 있었다.

특허등록 제1364787호 "약축보강형 비좌굴 가새"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한 쌍의 앵글을 결합하여 설치되는 가새의 심재에 보강 띠판 및 간격 플레이트를 용접 등의 결합방법을 사용하지 않고 볼트결합으로 체결할 수 있어 전력 시설물 등 철골구조물의 가동중에도 매우 용이하게 시공할 수 있어 압축저항 성능을 증대시킬 수 있으며, 심재를 둘러싸도록 좌굴 보강 케이싱을 구성하여 심재의 약축을 보강하고 심재의 단면을 확대함으로써 단면성능을 향상시켜 압축시에도 좌굴이 일어나지 않도록 하여 지진과 같은 반복되는 하중에서도 안정적인 이력거동을 유도하여 철골구조물의 안정성을 증대시킬 수 있는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 철골 기둥과 보로 이루어지는 철골구조물에서, 상부와 하부의 철골 보에 대각 방향으로 가새 플레이트가 형성되고, 수직판과 수평판으로 이루어져 ㄴ형 단면을 갖도록 형성되며 양단부가 각각 대각 방향의 가새 플레이트에 결합되도록 가새 플레이트의 양방향에서 수직판이 상호 마주보도록 한 쌍이 결합되어 심재가 형성되는 가새를 보강하는 보강 부재에 있어서, 중앙부에 결합공이 통공되는 일정 두께의 판 형상으로 이루어져, 심재의 결합공이 형성된 위치에서 수직판과 수직판의 사이의 공간에 삽입되어 볼트로 양측의 심재들과 함께 일체로 결합하는 보강 띠판과; 보강 띠판이 형성된 심재의 수평판이 형성된 수직판의 단부에 수평판과 평행하게 구성되는 간격 플레이트와; 일정 길이를 갖는 ㄷ 자 단면형상의 본체와, 본체의 양단부가 외측방향 직각으로 절곡되어 연장되는 결합부와, 결합부의 외측단부가 외측방향 직각으로 연장되는 보강부로 형성되어 심재의 길이방향의 중앙부를 둘러싸도록 구성되어 심재의 양방향에서 결합부가 면접하도록 하여 면접한 결합부를 볼트로 결합되는 한 쌍의 좌굴 보강 케이싱;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 제공하고자 한다.

또한, 보강 띠판과 간격 플레이트는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 제공하고자 한다.

또한, 간격 플레이트는 일정 길이의 한 개의 판 형상으로 이루어지며, 보강 띠판이 간격 플레이트의 일정 간격마다 수직방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 제공하고자 한다.

또한, 좌굴 보강 케이싱은 결합부가 수직판의 양단부에 위치하도록 결합되어, 약축을 보강하도록 하는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 제공하고자 한다.

또한, 좌굴 보강 케이싱는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 제공하고자 한다.

또한, 좌굴 보강 케이싱는 길이방향의 중앙부에서 일측으로 치우쳐 절단되는 절단면이 형성되어 2개의 길이가 긴 제1 분절부재와 길이가 짧은 제2 분절부재로 분절되되, 분절된 2개의 분절부재의 절단면은 평면상 일측이 돌출되고 일측이 요입되는 형상으로 형성되어 절단면에서 제1 분절부재와 제2 분절부재가 상호 치합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 제공하고자 한다.

또한, 철골 기둥과 보로 이루어지는 철골구조물에서, 상부와 하부의 철골 보에 대각 방향으로 가새 플레이트가 형성되고, 수직판과 수평판으로 이루어져 ㄴ형 단면을 갖도록 형성되며 양단부가 각각 대각 방향의 가새 플레이트에 결합되도록 가새 플레이트의 양방향에서 수직판이 상호 마주보도록 한 쌍이 결합되어 심재가 형성되는 가새를 보강하는 방법에 있어서, (a) 심재의 수직판에 길이방향의 일정 간격마다 결합공을 통공하는 단계; (b) 심재의 결합공이 형성된 위치에서 수직판과 수직판의 사이의 공간에, 중앙부에 결합공이 통공되는 일정 두께의 보강 띠판을 삽입하여 볼트로 양측의 심재들과 함께 일체로 결합하고, 보강 띠판이 형성된 심재의 수평판이 형성된 수직판의 단부에 수평판과 평행하게 간격 플레이트를 구성하는 단계; (c) 일정 길이를 갖는 ㄷ 자 단면형상의 본체와, 본체의 양단부가 외측방향 직각으로 절곡되어 연장되는 결합부와, 결합부의 외측단부가 외측방향 직각으로 연장되는 보강부로 형성되는 좌굴 보강 케이싱을, 심재의 길이방향의 중앙부를 둘러싸도록 한 쌍의 좌굴 보강 케이싱이 심재의 양방향에서 결합부가 면접하도록 하여 면접한 결합부를 볼트로 결합하도록 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 제공하고자 한다.

또한, (b) 단계에서, 보강 띠판과 간격 플레이트는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 제공하고자 한다.

또한, (b) 단계에서, 간격 플레이트는 일정 길이의 한 개의 판 형상으로 이루어지며, 보강 띠판이 간격 플레이트의 일정 간격마다 수직방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 제공하고자 한다.

또한, (c) 단계에서, 좌굴 보강 케이싱은 결합부가 수직판의 양단부에 위치하도록 결합되어, 약축을 보강하도록 하는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 제공하고자 한다.

또한, (c) 단계에서, 좌굴 보강 케이싱는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 제공하고자 한다.

또한, (c) 단계에서, 좌굴 보강 케이싱는 길이방향의 중앙부에서 일측으로 치우쳐 절단되는 절단면이 형성되어 2개의 길이가 긴 제1 분절부재와 길이가 짧은 제2 분절부재로 분절되되, 분절된 2개의 분절부재의 절단면은 평면상 일측이 돌출되고 일측이 요입되는 형상으로 형성되어 절단면에서 제1 분절부재와 제2 분절부재가 상호 치합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법은 한 쌍의 앵글을 결합하여 설치되는 가새의 심재에 보강 띠판 및 간격 플레이트를 용접 등의 결합방법을 사용하지 않고 볼트결합으로 체결할 수 있어 전력 시설물 등 철골구조물의 가동중에도 매우 용이하게 시공할 수 있어 압축저항 성능을 증대시킬 수 있으며, 심재를 둘러싸도록 좌굴 보강 케이싱을 구성하여 심재의 약축을 보강하고 심재의 단면을 확대함으로써 단면성능을 향상시켜 압축시에도 좌굴이 일어나지 않도록 하여 지진과 같은 반복되는 하중에서도 안정적인 이력거동을 유도하여 철골구조물의 안정성을 증대시킬 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 철골건물이 기 설치된 가새를 도시한 정면도이다.
도 2는 상기 도 1의 A-A, B-B 선을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 순서대로 도시한 도이다.
도 4는 상기 도 3a의 C-C선을 따른 단면도이다.
도 5는 상기 도 3b의 D-D선을 따른 단면도이다.
도 6은 상기 도 3c의 E-E선을 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 보강 띠판 및 간격 플레이트의 다양한 실시예를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 좌굴 보강 케이싱의 다른 실시예의 사시도 및 평면도이다.

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 실시 예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 철골건물이 기 설치된 가새를 도시한 정면도이고, 도 2는 상기 도 1의 A-A, B-B 선을 따른 단면도이다.

도 1은 철골 기둥(5)과 보(6)로 이루어지는 철골구조물에 대각으로 기 설치되어 있는 더블앵글 형상의 심재를 갖는 가새(1)에 용접 작업 등이 필요 없이 용이하게 볼팅 작업만으로 보강 띠판 및 간격 플레이트를 결합하여 압축저항 성능을 증대시키고, 심재를 둘러싸도록 좌굴 보강 케이싱을 구성하여 심재의 약축을 보강하고 심재의 단면을 확대하여 좌굴저항 성능을 증대시키도록 한다.

본 발명의 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법은 보강방법은 기존 철골 구조물에 설치되어져 있는 더블앵글 형상의 심재를 갖는 가새(1)에 적용되는데, 구체적으로 도 1에서와 같이, 상부와 하부의 철골 보(6)에 대각 방향으로 가새 플레이트(40)가 형성되고, 심재(10)의 양단부가 각각 상부와 하부의 가새 플레이트(40)에 결합되어 대각 방향으로 형성되는데, 이때, 도 2a 및 도 2b에서와 같이, 심재(10)는 수직판(11)과 수평판(12)으로 이루어져 ㄴ형 단면을 갖도록 형성되며 가새 플레이트(40)의 양방향에서 수직판(11)이 상호 마주보도록 한 쌍이 위치하여 길이방향 단부에서 볼트(49)로 결합되어 더블앵글 형상으로 이루어진다.

이와 같은 종래의 가새(1)는 철골구조물의 기둥(5)과 보(6)를 이루는 공간을 일방향 사선으로 보강하도록 가새 플레이트(40)에 의하여 양단부가 보(6)에 결합되거나, 도시되지는 않았지만 보(6)의 중심에 가새 플레이트(40)를 결합하고 보(6) 중심의 가새 플레이트(40)에서 양방향 사선으로 보강하도록 보(6)에 결합될 수 있다.

본 발명의 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재는 심재(10)의 수직판(11)과 수직판(11)의 사이의 공간에 삽입되어 결합되는 보강 띠판(30)과; 보강 띠판(30)이 하부에 직각으로 구성되는 간격 플레이트(50)와;심재(10)의 양방향에서 볼트(29)로 결합되는 한 쌍의 좌굴 보강 케이싱(20);으로 이루어진다.

본 발명의 가새 보강부재의 상세한 설명은 이하 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법에서 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법을 순서대로 도시한 도이고 도 4는 상기 도 3a의 C-C선을 따른 단면도이다.

본 발명에서는 아래와 같은 방법으로 용접 작업 없이 기 설치된 더블 앵글형 가새를 보강하도록 한다.

먼저, 심재(10)의 수직판(11)에 길이방향의 일정 간격마다 결합공(111)을 통공하도록 한다(a).

이와 같은 기 설치된 가새(1)의 더블앵글 형상의 심재(10)는 도가새 플레이트(40)의 양방향에서 수직판(11)이 상호 마주보도록 한 쌍이 결합되는데, 도 4에서와 같이, 가새 플레이트(40)의 두께 때문에 수직판(11)과 수직판(11)의 사이는 일정한 이격 공간(d)이 형성되게 되며, 이와 같은 한 쌍의 심재(10)가 상호 결합되지 않아 일체로 거동하지 않기 때문에 압축 저항 성능이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 심재(10)의 수직판(11)에 일정 간격마다 결합공(111)을 천공하여 후술하는 단계에서의 보강 띠판(30)을 용이하게 결합할 수 있도록 하는 것이다.

이후, 심재(10)의 결합공(111)이 형성된 위치에서 수직판(11)과 수직판(11)의 사이에 보강 띠판(30)을 삽입하고, 간격 플레이트(50)를 위치시킨다(b).

도 5는 상기 도 3b의 D-D선을 따른 단면도이고, 도 7은 본 발명의 보강 띠판 및 간격 플레이트의 다양한 실시예를 도시한 사시도이다.

보강 띠판(30)은 도 7a에서와 같이 중앙부에 결합공(31)이 통공되는 일정 두께의 판 형상으로, 도 3b에서와 같이, 수직판(11) 끼리 마주보면 설치된 심재(10)의 이격 공간(d)에 끼워 수직판(11)의 결합공(111)과 보강 띠판(30)의 결합공(3)을 일치시켜, 볼트(32)로 양측의 심재(10)들과 보강 띠판(30)을 함께 일체로 결합하도록 하여, 한 쌍의 심재(10)가 일체로 거동하도록 하여 심재(10)의 압축저항 성능을 높일 수 있다.

또한, 보강 띠판(30)이 형성된 심재(10)의 수평판(12)이 형성된 수직판(11)의 단부에는 수평판(12)과 평행하게 간격 플레이트(50)를 위치시켜 구성하도록 한다. 간격 플레이트(50)는 별도의 고정이나 접합을 하지 않고 가고정하여 후술하는 좌굴 보강 케이싱(20)의 결합이 용이하도록 할 수 있다.

간격 플레이트(50)는 일정 크기의 판 형상으로 폭은 한 쌍의 심재(10)의 수평판(12)의 합과 동일한 폭으로 형성되도록 하여, 후술하는 좌굴 보강 케이싱(20)의 결합시에 동일한 폭의 간격으로 유지시켜주도록 한다.

이때, 도 7a에서와 같이, 보강 띠판(30)과 간격 플레이트(50)는 별도로 제작하여 각각 설치하도록 할 수도 있으며, 도 7b에서와 같이, 보강 띠판(30)과 간격 플레이트(50)는 용접 등의 방법으로 일체로 형성되도록 하여 ⊥형 단면을 갖도록 함으로써, 보강 띠판(30)을 이격 공간(d)에 끼워 볼트(32)로 결합하면 간격 플레이트(50)도 수직판(11)의 단부에 수평판(12)과 평행하게 형성되게 된다.

또한, 도 7c에서와 같이, 간격 플레이트(50)를 일정 길이의 한 개의 판으로 이루어지도록 하고, 보강 띠판(30)이 간격 플레이트(50)의 일정 간격마다 폭방향 중앙부에서 직각방향으로 형성되도록 하여 복수의 보강 띠판(30)을 하나의 간격 플레이트(50)에 결합하여 이격 공간(d)에 한번에 복수의 보강 띠판(30)을 삽입할 수 있도록 할 수 있으며, 하나의 판 형상으로 이루어지는 간격 플레이트(50)는 가새(1)의 인장 저항 능력을 높여줄 수도 있다.

마지막으로, 심재(10)의 양방향에서 각각 좌굴 보강 케이싱(20)을 볼트(29)로 결합하도록 한다(c).

도 6은 상기 도 3c의 E-E선을 따른 단면도이다.

비좌굴 가새(1)는 철골 기둥(5)과 보(6)로 이루어지는 철골구조물을 보강하는 가새로 사용된다.

일반적으로 발전소 등의 기간시설물이나 플랜트 등 철골구조물들을 보강하기 위해서는 노출되어 있지 않은 기둥이나 보를 직접 보강하기는 어렵기 때문에 가새를 이용하여 보강한다. 인장을 받는 가새가 반대로 지진시 압축력에 의해 압축을 받을 수 있으며, 플랜트 등의 구조물들은 핀접합되어 있기 때문에, 유일한 횡저항요소는 가새가 된다. 이때, 발전소 등의 철골구조물은 보강을 위하여 가동을 중지하고 보강을 하기 어렵고 가동중 보강하여야 하는데, 특히 발전소 등의 기간시설물이나 플랜트 등 철골구조물들은 가동중 시설물에 위험을 줄 수 있는 용접, 절삭 등의 작업이 불가능하여 가새 및 보강재가 모두 볼트 결합을 이용하여 시공되어야 한다.

그러나 가새는 인장력을 받도록 설계되어 세장비가 크고, 압축력을 받을 때에는 탄성좌굴을 일으켜 가새의 역할을 하지 못하는 문제점이 있었기 때문에 본 발명의 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법(1)에서는 심재(10)를 보강하도록 좌굴 보강 케이싱(20)를 구성하여, 단면 2차 반경을 증가시켜 압축 내력을 확보하도록 보강하도록 한다.

도 3c 및 도 7에서와 같이, 심재(10)는 수평으로 ㄱ형 단면을 갖는 한 쌍으로 이루어지며, 상기에서와 같이 한 쌍의 심재(10)의 사이에 보강 띠판(30)을 삽입하여 보강을 하도록 하며, 특히 압축력 작용시 좌굴영향을 줄이기 위하여 심재(10)의 외부에 좌굴 보강 케이싱(20)를 구성하여 단면을 보강하도록 한다.

심재(10)와 좌굴 보강 케이싱(20)은 직접 결합하는 면이 없도록 비부착되어 심재(10)의 좌굴에 대해서만 보강하도록 하는데, 단지 2개의 좌굴 보강 케이싱(20)(20)의 상호결합에 의해서 좌굴 보강 케이싱(20)가 심재(10)의 외부에 고정 결합되는 것이다.

좌굴 보강 케이싱(20)은 일정 길이를 갖는 ㄷ 자 단면형상의 본체(21)와, 본체(21)의 양단부가 외측방향 직각으로 절곡되어 연장되는 결합부(22)와, 결합부(22)의 외측단부가 외측방향 직각으로 연장되는 보강부(23)가 일체로 형성된다.

좌굴 보강 케이싱(20)의 본체(21)는 ㄷ자 단면 형상으로 구성되며, 이는 심재(10)의 측면에서 심재(10)를 덮도록 구성하기 위해서이다. 좌굴 보강 케이싱(20)의 양단부는 외부로 절곡된 형상의 결합부(22)를 구성하는 데, 이는 좌굴 보강 케이싱(20)를 심재(10)의 양 플랜지(12) 방향에서 결합하였을 때 접하는 좌굴 보강 케이싱(20)의 맞닿는 면적을 넓혀 결합을 용이하도록 하고, 절곡된 형상으로 좌굴에 대한 강성을 증가시키고, 더블 앵글 형상으로 구성되는 심재(10)의 단면 2차반경을 증가시켜 좌굴강도를 증가시키기 위해서이다. 이와 같이 구성하여 가새의 단면내력 만큼 압축저항력을 확보할 수 있게 된다.

특히, 좌굴 보강 케이싱(20)은 심재(10)의 보강시 기둥부재의 단면의 축에서 방향성을 고려하여 결합부(22)가 수직판(11)의 양단부에 위치하도록 결합하여 약축에 대한 보강을 하도록 할 수 있다.

따라서, 좌굴 보강 케이싱(20)은 본체(21)가 심재(10)의 수평판(12)의 양쪽에서 덮는 형태로 위치시키고, 마주보는 좌굴 보강 케이싱(20)의 결합부(22)를 볼트(29)로 접합하여 마주보는 두개의 좌굴 보강 케이싱(20)를 결합시키도록 함으로써 심재(10)의 약축에 결합부(22) 및 보강부(23)를 위치시켜 약축에 대한 보강을 하도록 하는 것이다.

결합부(22)에는 도시되지 않았지만 볼트결합을 위한 결합공이 통공되도록 하여, 결합을 용이하도록 할 수 있으며, 이와 같이 구성된 좌굴 보강 케이싱(20)는 2개가 심재(10)의 플랜지(12)의 양측에서 서로 마주보고 결합되며, 이때, 마주보는 좌굴 보강 케이싱(20)(20)의 결합부(22)(22)가 상호 면접하게 되고, 상호 면접한 결합부(22)(22)를 볼트로 결합하게 된다.

또한, 좌굴 보강 케이싱(20)는 강재, FRP 등의 복합소재 등 다양한 재질로 구성될 수 있으나, 좌굴 보강 케이싱(20)는 절곡되는 부분이 많기 때문에 재질 자체를 알루미늄으로 형성되도록 하여, 성형이 용이하도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 좌굴 보강 케이싱의 다른 실시예의 사시도 및 평면도이다.

좌굴 보강 케이싱(20)는 성형강판 또는 절곡강판으로 형성되어 심재(10)와 같이 길이가 긴 하나의 부재로 형성되기 때문에, 길이방향으로 분절하여, 좌굴 보강 케이싱(20)의 운반 및 작업성이 용이하도록 할 수 있다.

이때, 도 8a에서와 같이, 좌굴 보강 케이싱(20)는 길이방향의 중앙부에서 일측으로 치우쳐 절단되는 절단면(27)이 형성되어 2개의 길이가 긴 제1 분절부재(20a)와 길이가 짧은 제2 분절부재(20b)로 분절하도록 하고, 심재(10)의 양측에서 2개의 좌굴 보강 케이싱(20) 결합시에 도 8b에서와 같이, 양측의 좌굴 보강 케이싱(20)(20)의 절단면(27)(27)이 동일선상에 위치하지 않고 엇갈리도록 하여 양측 좌굴 보강 케이싱(20)(20)에서 불연속면이 생기지 않도록 한다.

즉, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상부의 좌굴 보강 케이싱(20)는 좌측으로부터 길이가 짧은 제2 분절부재(20b) 및 길이가 긴 제1 분절부재(20a)를 차례로 배치하고, 하부의 좌굴 보강 케이싱(20)는 길이가 긴 제1 분절부재(20a)와 길이가 짧은 제2 분절부재(20b)가 차례로 배치되도록 하여, 상부의 좌굴 보강 케이싱(20)의 절단면(27)과 하부의 좌굴 보강 케이싱(20)의 절단면(27)이 일치되지 않고 엇갈리도록 하여 결합하는 것이다.

또한, 보강재의 길이가 긴 제1 분절부재(20a)와 길이가 짧은 제2 분절부재(20b)의 절단면(27)은 일직선으로 형성한 경우에는 절단면(27)에서 불연속면이 형성될 수 있기 때문에, 절단면(27) 자체를 도 8b에 도시된 바와 같이, 좌굴 보강 케이싱(20)의 평면상 일측이 돌출되고 일측이 요입되는 형상으로 형성되어 절단면(27)에서 제1 분절부재(20a)와 제2 분절부재(20b)가 상호 치합하도록 구성되도록 할 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재 및 이를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법은 한 쌍의 앵글을 결합하여 설치되는 가새의 심재에 보강 띠판 및 간격 플레이트를 용접 등의 결합방법을 사용하지 않고 볼트결합으로 체결할 수 있어 전력 시설물 등 철골구조물의 가동중에도 매우 용이하게 시공할 수 있어 압축저항 성능을 증대시킬 수 있으며, 심재를 둘러싸도록 좌굴 보강 케이싱을 구성하여 심재의 약축을 보강하고 심재의 단면을 확대함으로써 단면성능을 향상시켜 압축시에도 좌굴이 일어나지 않도록 하여 지진과 같은 반복되는 하중에서도 안정적인 이력거동을 유도하여 철골구조물의 안정성을 증대시킬 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.

1 : 가새
10 : 심재
11 : 수직판
12 : 수평판
20 : 보강재
21 : 본체
22 : 결합부
23 : 보강부
30 : 보강 띠판
31 : 결합공
40 : 가새 플레이트
50 : 간격 플레이트
5 : 기둥
6 : 보

Claims

철골 기둥(5)과 보(6)로 이루어지는 철골구조물에서,
상부와 하부의 철골 보(6)에 대각 방향으로 가새 플레이트(40)가 형성되고, 수직판(11)과 수평판(12)으로 이루어져 ㄴ형 단면을 갖도록 형성되며 양단부가 각각 대각 방향의 가새 플레이트(40)에 결합되도록 가새 플레이트(40)의 양방향에서 수직판(11)이 상호 마주보도록 한 쌍이 결합되어 심재(10)가 형성되는 가새(1)를 보강하는 보강 부재에 있어서,
중앙부에 결합공(31)이 통공되는 일정 두께의 판 형상으로 이루어져, 심재(10)의 결합공(111)이 형성된 위치에서 수직판(11)과 수직판(11)의 사이의 공간에 삽입되어 볼트(32)로 양측의 심재(10)들과 함께 일체로 결합하는 보강 띠판(30)과;
보강 띠판(30)이 형성된 심재(10)의 수평판(12)이 형성된 수직판(11)의 단부에 수평판(12)과 평행하게 구성되도록, 보강 띠판(30)과 일체로 형성되는 간격 플레이트(50)와;
일정 길이를 갖는 ㄷ 자 단면형상의 본체(21)와, 본체(21)의 양단부가 외측방향 직각으로 절곡되어 연장되는 결합부(22)와, 결합부(22)의 외측단부가 외측방향 직각으로 연장되는 보강부(23)로 형성되어 심재(10)의 길이방향의 중앙부를 둘러싸도록 구성되어 심재(10)의 양방향에서 결합부(22)가 면접하도록 하여 면접한 결합부(22)(22)를 볼트(29)로 결합되는 한 쌍의 좌굴 보강 케이싱(20);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재.
삭제
청구항 1에 있어서,
간격 플레이트(50)는 일정 길이의 한 개의 판 형상으로 이루어지며,
보강 띠판(30)이 간격 플레이트(50)의 일정 간격마다 수직방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재.
청구항 1에 있어서,
좌굴 보강 케이싱(20)은 결합부(22)가 수직판(11)의 양단부에 위치하도록 결합되어, 약축을 보강하도록 하는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재.
청구항 1에 있어서,
좌굴 보강 케이싱(20)는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재.
청구항 1에 있어서,
좌굴 보강 케이싱(20)는 길이방향의 중앙부에서 일측으로 치우쳐 절단되는 절단면(27)이 형성되어 2개의 길이가 긴 제1 분절부재(20a)와 길이가 짧은 제2 분절부재(20b)로 분절되되,
분절된 2개의 분절부재(20a)(20b)의 절단면(27)은 평면상 일측이 돌출되고 일측이 요입되는 형상으로 형성되어 절단면(27)에서 제1 분절부재(20a)와 제2 분절부재(20b)가 상호 치합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재.
철골 기둥(5)과 보(6)로 이루어지는 철골구조물에서,
상부와 하부의 철골 보(6)에 대각 방향으로 가새 플레이트(40)가 형성되고, 수직판(11)과 수평판(12)으로 이루어져 ㄴ형 단면을 갖도록 형성되며 양단부가 각각 대각 방향의 가새 플레이트(40)에 결합되도록 가새 플레이트(40)의 양방향에서 수직판(11)이 상호 마주보도록 한 쌍이 결합되어 심재(10)가 형성되는 가새(1)를 보강하는 방법에 있어서,
(a) 심재(10)의 수직판(11)에 길이방향의 일정 간격마다 결합공(111)을 통공하는 단계;
(b) 중앙부에 결합공(31)이 통공되는 일정 두께의 보강 띠판(30)과 보강 띠판(30)에 일체로 형성되며 보강 띠판(30)에 직각방향으로 형성되어, 심재(10)의 결합공(111)이 형성된 위치에서 수직판(11)과 수직판(11)의 사이의 공간에 보강 띠판(30)을 삽입하여 볼트(32)로 양측의 심재(10)들과 함께 일체로 결합하여 수직판(11)의 단부에 수평판(12)과 평행하게 간격 플레이트(50)를 구성하는 단계;
(c) 일정 길이를 갖는 ㄷ 자 단면형상의 본체(21)와, 본체(21)의 양단부가 외측방향 직각으로 절곡되어 연장되는 결합부(22)와, 결합부(22)의 외측단부가 외측방향 직각으로 연장되는 보강부(23)로 형성되는 좌굴 보강 케이싱(20)을, 심재(10)의 길이방향의 중앙부를 둘러싸도록 한 쌍의 좌굴 보강 케이싱(20)이 심재(10)의 양방향에서 결합부(22)가 면접하도록 하여 면접한 결합부(22)(22)를 볼트(29)로 결합하도록 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법.
삭제
청구항 7에 있어서,
(b) 단계에서,
간격 플레이트(50)는 일정 길이의 한 개의 판 형상으로 이루어지며,
보강 띠판(30)이 간격 플레이트(50)의 일정 간격마다 수직방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법.
청구항 7에 있어서,
(c) 단계에서,
좌굴 보강 케이싱(20)은 결합부(22)가 수직판(11)의 양단부에 위치하도록 결합되어, 약축을 보강하도록 하는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법.
청구항 7에 있어서,
(c) 단계에서,
좌굴 보강 케이싱(20)는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법.
청구항 7에 있어서,
(c) 단계에서,
좌굴 보강 케이싱(20)는 길이방향의 중앙부에서 일측으로 치우쳐 절단되는 절단면(27)이 형성되어 2개의 길이가 긴 제1 분절부재(20a)와 길이가 짧은 제2 분절부재(20b)로 분절되되,
분절된 2개의 분절부재(20a)(20b)의 절단면(27)은 평면상 일측이 돌출되고 일측이 요입되는 형상으로 형성되어 절단면(27)에서 제1 분절부재(20a)와 제2 분절부재(20b)가 상호 치합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 철골건물 내진성능향상을 위한 가새 보강부재를 이용한 가새의 무용접/비좌굴 보강방법.