KR102004203B1

KR102004203B1 - 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조

Info

Publication number: KR102004203B1
Application number: KR1020190000148A
Authority: KR
Inventors: 최훈정
Original assignee: 최훈정
Priority date: 2019-01-02
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2019-07-26

Abstract

본 발명은 내건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축 구조물의 기초보에 설치되는 내진보강구조로서, 상기 건축 구조물의 슬래브에 형성된 상기 기초보의 외면을 감싸면서 배치되고 상기 슬래브에 고정되는 내진보강틀과, 상기 내진보강틀에 고정되어 상기 기초보와 함께 하중을 지지함과 아울러 충격 완충시키는 합성보강보와, 상기 합성보강보를 상기 내진보강틀에 연결시키는 연결부로 이루어져, 기존 건축물에 형성된 기초보에 합성보강보를 고정시켜 지진에 따른 내진 보강을 이루도록 하고, 내진보강틀이 기초보를 감싸면서 합성보강보와 연결되게 시공됨으로써, 기초보에 합성보강보를 시공하는 과정에서 기초보에도 지진에 따른 보강이 직접적으로 이루어져, 합성보강보와 기초보의 일체성이 확보되고 기초보의 자체 내진력도 향상되도록 하는 효과가 있다.

Description

건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조{Seismic rehabilitation structure of concrete beams for building structures}

본 발명은 내건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 건축물에 형성된 기초보에 합성보강보를 고정시켜 지진에 따른 내진 보강을 이루도록 하고, 내진보강틀이 기초보를 감싸면서 합성보강보와 연결되게 시공됨으로써, 기초보에 합성보강보를 시공하는 과정에서 기초보에도 지진에 따른 보강이 직접적으로 이루어져, 합성보강보와 기초보의 일체성이 확보되고 기초보의 자체 내진력도 향상되도록 하는 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조에 관한 것이다.

일반적으로 내진 설계란 지진의 충격으로부터 각종 건축물을 보호하고자 하는 포괄적 의미의 시공방식이며, 이를 상세히 구분하면 내진(耐震), 면진(免震), 제진(制震) 설계로 크게 나눌 수 있다.

그러나 내진설계 기준이 제정되기 이전 건설된 기존 건축물은 내진성능이 부족하기 때문에 지진발생시 상당한 손상 및 붕괴가 예상된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 정부는 건물에 대한 내진성능 평가 및 내진보강 사업을 지속적으로 진행하고 있다. 정부의 기존 건축물 내진보강 사업은 학교, 지방자치단체 청사, 병원, 소방서 등을 대상으로 지진 재난 시 대피소 및 재난구호의 거점이 되는 중요 건물에 대해 광범위하게 진행되고 있다.

기존 건축물의 구조부재 중 대부분은 철근콘크리트 부재로 스터럽에 대한 내진설계 기준의 간격기준 및 내진갈고리 기준을 만족하지 못하기 때문에 매우 취약한 연성능력을 보유하고 있어, 지진 등에 따른 진동 및 외력이 작용시 쉽게 무너지거나 쓰러져 심각한 피해가 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 기존 건축물의 구조부재의 강도 및 강성을 증대시켜 건축물의 내력 증진에 의해 내진성능 향상시킬 수 있는 경제적인 내진보강 공법이 필요한 실정이다.

최근에는 상기한 내진보강 공법의 필요성을 인식하여 여러 가지 내진보강 공법에 대한 기술이 개시되고 있다. 특히 대한민국 특허등록 제1506110호에서와 같이 콘크리트 구조물을 와이어구조의 강재와 그 강재를 연결하는 연결구로 이루어져, 콘크리트 구조물을 감싸면서 보강하여 내진에 따른 건축물을 붕괴를 막는 콘크리트 구조물 보강방법이 개시되어 있다.

그러나, 상기 콘크리트 구조물 보강 방법은 강재가 콘크리트 구조물에 밀착되어 설치되지 않아 지지력을 균등하게 전달하지 못하는 문제점이 있으며, 특히, 지진에 따른 상,하 진동과 좌,후 흔들림 및 자중에 의해 설치된 건축물에서 점차 흘러내리는 문제점이 있고, 강재가 금속으로 이루어져 우천시 감전에 따른 사고가 빈번하게 발생하는 문제점이 상존한다.

또한, 기존의 콘크리트 구조물 보강 방법은 기존 보는 보강하지 않고, 기존 보에 보강하는 보를 덧대는 형태로 보강을 하였기 때문에 기존 보에 설치되는 케미컬앵커로 인해 기초기둥의 콘파괴의 위험성이 높고, 이로 인해 보강구조물과의 일체성 결여, 기초 기둥의 단면손실에 의한 강도 및 강성의 감소 등의 문제점이 발생하여 기존 보의 구조 보강에 한계가 있었다.

대한민국 등록특허 제1506110호(2015.03.31. 공고)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 기존 건축물에 형성된 기초보에 합성보강보를 고정시켜 지진에 따른 내진 보강을 이루도록 하고, 내진보강틀이 기초보를 감싸면서 합성보강보와 연결되게 시공됨으로써, 기초보에 합성보강보를 시공하는 과정에서 기초보에도 지진에 따른 보강이 직접적으로 이루어져, 합성보강보와 기초보의 일체성이 확보되고 기초보의 자체 내진력도 향상되도록 하는 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조는 건축 구조물의 기초보에 설치되는 내진보강구조로서, 상기 건축 구조물의 슬래브에 형성된 상기 기초보의 외면을 감싸면서 배치되고 상기 슬래브에 고정되는 내진보강틀과, 상기 내진보강틀에 고정되어 상기 기초보와 함께 하중을 지지함과 아울러 충격 완충시키는 합성보강보와, 상기 합성보강보를 상기 내진보강틀에 연결시키는 연결부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 합성보강보는 상기 연결부에 의해 상기 내진보강틀의 외측패널 또는 하부패널 중 어느 하나에 고정될 수 있다.

또한, 상기 내진보강틀에는 상기 기초보를 관통하며 내측패널과 외측패널에 크로스타이가 더 체결되어, 상기 내측패널과 상기 외측패널 사이에 일정간격이 유지되도록 할 수 있다.

또한, 상기 내진보강틀에는 외측으로 돌출되게 체결패널이 더 형성되어 상기 슬래브의 앵커볼트에 체결되도록 할 수 있다.

또한, 상기 합성보강보에는 상부에 내진보강틀과 연결부의 하부가 인서트되어 고정될 수 있다.

본 발명인 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조는 기존 건축물에 형성된 기초보에 합성보강보를 고정시켜 지진에 따른 내진 보강을 이루도록 하고, 내진보강틀이 기초보를 감싸면서 합성보강보와 연결되게 시공됨으로써, 기초보에 합성보강보를 시공하는 과정에서 기초보에도 지진에 따른 보강이 직접적으로 이루어져, 합성보강보와 기초보의 일체성이 확보되고 기초보의 자체 내진력도 향상되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 분해도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조가 설치된 상태를 나타낸 정단면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조가 설치된 상태를 나타낸 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 분해도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조가 설치된 상태를 나타낸 정단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조가 설치된 상태를 나타낸 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 분해도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조가 설치된 상태를 나타낸 정단면이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조가 설치된 상태를 나타낸 측단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조(이하에서는 설명의 편의상 내진보강구조라 명명함)는 건축 구조물에 형성된 기초보(100)에 설치되어, 지진에 따른 지지력을 보강시키고 자체강도를 향상시키는 내진보강구조(10)로서, 이에 이와 같은 내진보강구조(10)는 내진보강틀(20)과 합성보강보(30)와 연결부(40)를 구비한다.

상기 내진보강틀(20)은 상기 기초보(100)의 외면을 감싸면서 배치되고 건축 구조물에 형성되는 슬래브(200)의 저면에 고정된다.

상기 내진보강틀(20)은 금속재로 이루어지며, " ㄷ "자 형상으로 형성되어, 상기 슬래브(200)의 저면에 형성되는 상기 기초보(100)의 외면을 감싸면서 고정된다.

상기 내진보강틀(20)에는 일면에 외측으로 절곡되게 체결패널(25)이 형성되고, 상기 체결패널(25)에는 체결공들을 형성하여 상기 슬래브(200)에 형성되는 앵커볼트들에 체결되도록 함으로써, 상기 기초보(100)에 체결된 상기 내진보강틀(20)을 고정시키게 된다.

상기 내진보강틀(20)은 금속재로 형성되는데 강화섬유 또는 강화합성수지재로 형성시키는 것도 가능하다.

상기 합성보강보(30)는 상기 내진보강틀(20)의 하부에 고정되어 전체 보의 높이를 증가시킴으로써, 기초보(100)와 함께 하중을 지지함과 아울러 충격을 완충시키게 된다.

상기 합성보강보(30)는 내부에 " H "빔이 인서트된 콘크리트 보이며, 프리캐스트 방식에 의해 공장에서 사전에 제작한 후 이동하여 현장에서 시공하게 되거나, 상기 내진보강틀(20)과 상기 합성보강보(30)를 구성하는 금속재와 "H" 빔을 조립한 후 콘크리트를 타설하여 설치할 수 있다.

상기 합성보강보(30)는 상기 연결부(40)에 의해 상기 내진보강틀(20)의 하부패널(22)에 고정되어 기초보(100)와 일체화되어 보의 단면을 키움으로써 지진 등에 의해 발생하는 외력에 의해 파손되는 것을 방지하게 된다. 상기 합성보강보(30)의 H빔은 도 4에 도시된 바와 같이 기초보(100)에 형성되는 합성보강기둥의 H빔과 상호 용접 또는 나사체결하여 상호 연결시키게 된다. 이때, 코너에 적용되는 합성보강보(30)와 합성보강기둥(400)은 사전에 앵글형태로 제작하여 후 이동시켜 현장에서 시공하는 것도 가능하다.

상기 합성보강보(30)는 상기 연결부(40)에 의해 상기 내진보강틀(20)에 고정되어 상기 기초보(100)의 강도 및 지지력을 향상시킴으로써, 지진에 따른 충격에 의해 상기 기초보(100)가 휘어지거나 파손되는 것을 방지하게 된다.

상기 연결부(40)는 상기 합성보강보(30)를 상기 내진보강틀(20)에 상하방향으로 연결시키게 된다. 상기 연결부(40)는 금속재로 이루어진 패널들과 앵글들로 형성되며, 상기 연결부(40)는 상기 내진보강틀(20)과 상기 합성보강보(30)에 용접되거나 볼트체결되어 고정된다. 상기 합성보강보(30)에는 앵커볼트를 설치하고, 상기 연결부(40)와 체결되도록 하는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성되는 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조(10)는 건축 구조물에 형성되는 기초보(100)를 감싸면서 내진보강틀(20)을 끼운 후 내진보강틀(20)에 형성되는 체결패널(25)을 슬래브(200)에 형성되는 앵커볼트에 체결하여 고정시키게 된다. 이후 합성보강보(30)를 상기 내진보강틀(20)의 하부패널(22)에 맞닿게 배치시킨 다음 하부패널(22)과 연결부(40)로 연결하여 고정시킴으로서, 일련의 시공과정을 마치게 되다.

상기와 같이 기초보(100)를 따라 내진보강틀(20)과 합성보강보(30)가 상하로 설치됨으로써, 합성보강보(30)에 의해 지진에 대한 건축구조물의 지지력이 향상되고, 기초보(100)도 내진보강틀(20)에 의해 보강되어 지지력이 향상됨으로써, 자체 저항력이 높아져 지진에 의한 붕괴위험을 대폭 줄일 수 있게 되고, 근본적인 보강이 이루어지게 된다. 또한 합성보강보(30)는 프리캐스트 형태로 제작되어 기초보(100)에 설치될 수 있으므로 기존 기초보(100)를 보강하기 위한 시공시간을 줄일 수 있고, 조립금속부재 형태로 제작되어 기초보에 설치된 후 콘크리트를 현장타설하여 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 단면도이다.

도 5를 참조하면, 내진보강틀(20)에는 상기 기초보(100)를 관통하는 크로스타이(24)가 더 체결되어, 상기 내진보강틀(20)이 상기 기초보(100)에서 분리되는 것을 방지하고, 상기 내진보강틀(20)의 외측패널(21)과 상기 내측패널(23)의 간격이 유지되도록 함으로써, 상기 외측패널(21) 및 상기 내측패널(23)이 외측으로 벌어지는 것을 방지하게 된다.

상기 크로스타이(24)는 상기 기초보(100)를 관통한 후 단부가 상기 외측패널(21)과 상기 내측패널(23)에 용접되어 고정되며, 단부의 외면에 나선을 형성한 후 상기 외측패널(21) 및 상기 내측패널(23)을 관통시킨 다음 너트에 의해 체결되어 고정되도록 하는 것도 가능하다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제 3 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 분해도이고, 도 8은 본 발명의 제 3 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조가 설치된 상태를 나타낸 정단면도이고, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조가 설치된 상태를 나타낸 측단면도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조에서는 제 1 실시예에 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조에서 합성보강보(30)가 내진보강틀(20)의 외측패널(21)에 고정된다는 점이 다르다.

상기 합성보강보(30)는 연결부(40)에 의해 내진보강틀(20)의 외측패널(21)에 고정되어 상기 기초보(100)의 강도 및 지지력을 향상시킴으로써, 지진에 따른 충격에 의해 기초보(100)가 휘어지거나 파손되는 것을 방지하게 된다.

상기 연결부(40)는 상기 합성보강보(30)를 상기 내진보강틀(20)에 좌우방향으로 연결시키게 된다. 상기 연결부(40)는 금속재로 이루어진 패널들과 앵글들로 형성되며, 상기 연결부(40)는 상기 내진보강틀(20)과 상기 합성보강보(30)에 용접되거나 볼트체결되어 고정된다. 상기 합성보강보(30)에는 앵커볼트를 설치하고, 상기 연결부(40)와 체결되도록 하는 것도 가능하다.

이와 같이 합성보강보(30)가 내진보강틀(20)의 외측패널(21)에 고정되면 전체 보의 폭이 증대된다. 이와 같이 합성보강보(30)는 연결부(40)에 의해 내진보강틀(20)의 외측패널(21)에 고정되어 기초보(100)와 일체화되어 보의 단면을 키움으로써 지진 등에 의해 발생하는 외력에 의해 파손되는 것을 방지하게 된다.

도 10은 본 발명의 제 4 실시예 따른 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조를 나타낸 단면도이다.

도 10을 참조하면, 기초보(100) 및 합성보강보(30)를 모두 관통하는 크로스타이(27)가 더 구비된다.

이와 같은 크로스타이(27)에 의해 내진보강틀(20)이 기초보(100)에서 분리되는 것을 방지하고, 상기 내진보강틀(20)의 외측패널(21)과 합성보강보(30)가 서로 일체화되도록 함으로써 상기 외측패널(21)과 상기 합성보강보(30)가 밀착되며 내진보강틀(20)이 외측으로 벌어지는 것을 방지하게 된다.

상기 크로스타이(27)는 상기 기초보(100) 및 합성보강보(30)를 관통한 후 단부가 상기 기초보(100)와 상기 합성보강보(30)에 용접되어 고정될 수 있다. 또는 단부의 외면에 나선을 형성한 후 상기 기초보(100) 및 상기 합성보강보(30)를 관통시킨 다음 너트에 의해 체결되어 고정되도록 하는 것도 가능하다.

이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 내진보강구조 20 : 내진보강틀
30 : 합성보강보 40 : 연결부
21 : 외측패널 211 : 측부앵글유닛
22 : 하부패널 221 : 하부앵글유닛
23 : 내측패널 24 : 크로스타이
25 : 체결패널
100 : 기초보 200 : 슬래브
300 : 기초기둥 400 : 합성보강기둥

Claims

건축 구조물의 기초보에 설치되는 내진보강구조로서,
상기 건축 구조물의 슬래브에 형성된 상기 기초보의 외면을 감싸면서 배치되고 상기 슬래브에 고정되는 내진보강틀;
상기 내진보강틀에 고정되어 상기 기초보와 함께 하중을 지지함과 아울러 충격을 완충시키도록 내부에 H빔이 인서트된 콘크리트가 프리캐스트 방식에 의해 제작된 합성보강보; 및
상기 합성보강보를 상기 내진보강틀에 연결시키는 연결부를 구비하고,
상기 합성보강보의 H빔은 상기 기초보에 형성되는 합성보강기둥의 H빔과 상호 용접 또는 나사체결되어 상호 연결되고,
상기 합성보강보는 상기 연결부에 의해 상기 내진보강틀의 외측패널에 고정되고,
상기 내진보강틀에는 상기 기초보를 관통하며 내측패널과 외측패널에 크로스타이가 더 체결되어, 상기 내측패널과 상기 외측패널 사이에 일정간격이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조.
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제 1 항에 있어서,
상기 내진보강틀에는 외측으로 돌출되게 체결패널이 더 형성되어 상기 슬래브의 앵커볼트에 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조.
제 1 항에 있어서,
상기 합성보강보에는 상부에 내진보강틀과 연결부의 하부가 인서트되어 고정되는 것을 특징으로 하는 건축 구조물용 콘크리트 보의 내진보강구조.