KR102093322B1 - 비내력벽을 갖는 건물의 내진 보강을 위한 부축벽 조립체 - Google Patents

비내력벽을 갖는 건물의 내진 보강을 위한 부축벽 조립체 Download PDF

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KR102093322B1
KR102093322B1 KR1020190085263A KR20190085263A KR102093322B1 KR 102093322 B1 KR102093322 B1 KR 102093322B1 KR 1020190085263 A KR1020190085263 A KR 1020190085263A KR 20190085263 A KR20190085263 A KR 20190085263A KR 102093322 B1 KR102093322 B1 KR 102093322B1
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이상현
엄태성
허무원
노지은
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단국대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 기존 건물(10)의 장변 방향에 위치하는 비내력벽(12)을 포함하는 측벽 외측에 위치하며 콘크리트가 포함된 부축벽 조립체(100)에 있어서, 상기 기존 건물(10)의 단변 방향으로 연장되되, 앵커(201)에 의해 상기 기존건물(10)에 연결되며, 다수 개가 상기 측벽의 수직 방향으로 배열되는 보강 철물(200)을 포함하는, 부축벽 조립체를 제공한다.

Description

비내력벽을 갖는 건물의 내진 보강을 위한 부축벽 조립체{Buttress assembly for seismic reinforcing of building having non-bearing walls}
본 발명은 비내력벽을 갖는 건물의 내진 보강을 위한 부축벽 조립체에 관한 것이다.
일반적인 벽식 구조 또는 판상형 구조의 건물로서 비 내진 설계된 건물은 높은 지진 하중을 견딜 수 없기에 내진 보강을 수행한다. 특히, 오래된(노후화된) 아파트와 같은 건물은 내진 보강이 시급한 상황이다. 내진설계가 되어 있지 않아 지진하중에 대한 보강이 필요하기 때문이다.
그러나, 아파트와 같은 공동 주택에서 일반적인 방법으로 내진 보강을 수행한다면, 내부에서부터 내진 보강이 진행되어야 하기에 입주민 이주가 필요한데, 기초 공사가 복잡하기에 이주 기간도 길다는 문제점이 있다.
관련 종래기술을 살펴본다.
일본 공개특허공보인 제1999-081703호는 재해 대책을 고려한 외부 내진 보강 구법에 관한 것으로, 건물의 거주자가 거주한 채 시공할 수 있는 외부 내진 보강 구법을 제공하는 것이며, 기존 건물(1)의 양측면으로 보강용 구조체(2)를 축조하는 외부 내진 보강 구법에 관한 것이다.
기존 건물의 입주민들을 이주시키지 않아도 되나, 구체적인 내진 보강 성능이 입증되지 않고, 제시하는 보강용 구조체만으로 내진 보강이 충분하지 못하고, 기초공사가 필요하다.
JP 1999-081703 A JP 1999-030045 A KR 10-2013-0018343 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
구체적으로, 비 내진 설계된 기존 건물의 내진 보강을 위해 단변 방향으로 보강할 경우, 기초공사가 복잡하여 시공성을 확보할 수 없었고 입주민의 이주가 필요했던 문제를 해결하고자 한다.
특히, 비내력벽을 포함한 건물에서, 비내력벽의 구조적 한계로 부축벽 설치에서 야기되었던 문제를 해결하고자 한다. 이러한 문제는, 아래에서 제 1 실시예의 단점으로서 제시될 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 기존 건물(10)의 장변 방향에 위치하는 비내력벽(12)을 포함하는 측벽 외측에 위치하며 콘크리트가 포함된 부축벽 조립체(100)에 있어서, 상기 기존 건물(10)의 단변 방향으로 연장되되, 앵커(201)에 의해 상기 기존건물(10)에 연결되며, 다수 개가 상기 측벽의 수직 방향으로 배열되는 보강 철물(200)을 포함하는 부축벽 조립체를 제공한다.
또한, 상기 기존 건물(10)은 라멘조 건물이며, 상기 보강 철물(200)의 수직 방향 상 위치는, 상기 기존 건물(10)의 상기 비내력벽(12)의 상하부를 지지하는 슬라브(14) 또는 보(15)의 위치에 상응하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 앵커(201)는 상기 기존 건물(10)의 상기 슬라브(14) 또는 상기 보(15)에 체결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 부축벽 조립체(100)는 다수의 철근인 배근부재(300)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보강 철물(200)은 장변 방향으로 배치되는 웨브(210) 및 수직 방향으로 배치되는 플랜지(220)를 포함하고, 상기 웨브(210)에 철근용 개구(215)가 위치하고, 상기 배근부재(300)는 수직 방향으로 연장되게 배열되는 다수의 주근(310)을 포함하고, 상기 다수의 주근(310) 중 일부가 상기 철근용 개구(215)를 관통하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보강 철물(200)은 허니컴 빔(honeycomb beam)이며, 상기 허니컴 빔은, 그 웨브가 반-육각형 형상으로 분리되어 구분되는 제 1 부재(200A)와 제 2 부재(200B)로 구성되어, 상기 제 1 부재(200A)와 상기 제 2 부재(200B)가 분리된 후 엇갈려서 분리된 경계면의 일부가 맞닿게 되고, 맞닿는 부분이 용접됨으로써 분리된 경계면의 다른 일부가 육각형의 개구를 형성하고, 상기 육각형의 개구가 상기 철근용 개구(215)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 배근부재(300)는, 수직 방향으로 소정의 간격으로 배근되며, ㅁ자 형상이되 상기 기존 건물(10)을 향해 개방부를 갖는 다수의 띠철근(330); 상기 띠철근(330)에 각각 구비되며, 상기 개방부를 향하여 개방되는 ㄷ자 형태의 보강근(320); 및 상기 띠철근(330) 및 상기 보강근(320)의 각각의 내측 모서리에 위치하는 주근(310)을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 제 1 실시예와 같이 내력벽에 설치되는 부축벽 조립체가 아닌, 제 2 실시예와 같이 슬라브 또는 보에 설치되는 부축벽 조립체를 제공한다. 이는, 다음과 같은 장점을 갖는다.
제 1 실시예와 마찬가지로, 내진 보강은 물론, 기존 건물의 장변 방향으로 설치되어 기존 건물 부지 내에서 인동 간격을 확보할 수 있으며, 기초공사가 간소화되고, 시공성이 확보되며, 기존 건물 입주민의 이주가 필요 없다.
한편, 제 1 실시예와 비교하여, 상대적으로, 벽식 구조 건물은 물론 라멘조 건물에서도 활용 가능하다. 직경이 충분히 큰 앵커 사용이 가능하여 앵커 사용 개수가 감소하여 측벽에 필요한 펀칭 개수가 감소하고 시공성이 더욱 상승한다. 보강 철물의 웨브를 활용하여 구조적 강도가 상승한다. 계면 부분의 보강 없이도 전단력 확보가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따라 기존 건물에 설치되는 부축벽 조립체를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부축벽 조립체의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부축벽 조립체의 개략적인 전개 사시도를 도시한다. 보강 철물의 이해를 돕기 위하여, 콘크리트 부분이 보강 철물 및 배근 부재와 별도로 도시됨에 주의한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부축벽 조립체의 배근도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부축벽 조립체의 전개 사시도를 도시한다. 도 3과 마찬가지로, 보강 철물의 이해를 돕기 위하여, 콘크리트 부분이 보강 철물 및 배근 부재와 별도로 도시됨에 주의한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부축벽 조립체의 배근도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부축벽 조립체에 사용될 수 있는 보강 철물의 일 실시예를 도시한다.
이하에서, '기존 건물(10)'은 내진 보강이 필요한 건물이면 한정되지 않으나, 일 실시예에서, 벽식 구조의 건물 또는 판상형 건물일 수 있다. 다만, 후술하는 '장변 방향'의 결정을 위해 가로 세로 비율이 다른 비정형(non-rectangular) 건물을 가정한다.
이하에서, '장변 방향'은 기존 건물(10)을 기준으로 하여 양 측벽을 향해 길게 형성되는 방향을 의미하며, '단변 방향'은 기존 건물(10)을 기준으로 기존 건물(10)의 전면과 후면을 향해 형성되는 방향을 의미한다(도 1 참조).
이하에서, '수직 방향'은 기존 건물(10)의 높이 즉 상하로 연장되는 길이 방향을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 부축벽 조립체를 상세히 설명한다. 여기에서, 본 발명을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다. 본 발명의 형태 및 구성요소의 개수에 있어서도 다양한 변형이 가능하다.
제 1 실시예의 설명
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다. 제 1 실시예는, 기존 건물(10)이 벽식 구조인 경우로서, 양 측벽이 내력벽(11)인 경우이다.
부축벽 조립체(100)는 기존 건물(20)의 양 측벽인 내력벽(11)에 설치된다. 즉, 장변 방향으로 내진 보강된다. 단변 방향으로 별도의 부축벽 등 구조체가 설치되지 않기에, 즉, 내부공사가 없어 입주민이 이주하지 않아도 시공이 가능하다. 또한, 단변 방향으로 건물이 커지지 않아 기존 건물(10) 부지에서 인동 간격을 감소시키지 않는다.
구체적인 부축벽 조립체(100)의 설계(크기 및 배근 등)는 기존 건물(10)의 상태 및 예상되는 지진 기반 전단력 또는 모멘트에 기초한다. 일 예에서 부축벽 조립체(100)의 길이는 8m이고 두께는 600mm일 수 있다.
부축벽 조립체(100)가 설치되는 양 측벽이 내력벽(11)임에 주목한다. 내력벽(11)은 긴 앵커(201)가 사용될 수 있도록 충분한 깊이를 갖는다.
즉, 기존 건물(10)의 측벽이 내력벽(11)이라면, 보강 철물(200)을 체결하는 앵커(201)의 위치에 제약이 없으며, 원하는 만큼 충분한 개수를 설치할 수 있고, 묻힘길이 역시 충분히 깊을 수 있다. 따라서, 보강 철물(200)이 기존 건물(10)의 수직 방향으로 연장되도록 배치되고, 단변 방향으로 다수 개 배열된다.
도 2 및 도 3을 더 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3은 설명을 위하여 콘크리트 매스 부분과 보강 철물(200) 및 배근부재(300)를 분리하여 도시하나, 실재 부축벽 조립체(100)는 이들이 일체로 형성되도록 콘크리트가 양생됨에 주의하여야 한다.
T형강 또는 H형강과 같이 웨브와 플랜지를 갖는 보강 철물(200)은 기존 건물(10)의 수직 방향으로 연장되고, 단변 방향으로 다수 개 배열된다. 플랜지 부분이 앵커링된다. 또한, 각 보강 철물(200)마다 배근부재(300)가 구비된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배근부재(300)는, 수직 방향으로 소정의 간격으로 배근되며, ㅁ자 형상이되 상기 기존 건물(10)을 향해 개방부를 갖는 다수의 띠철근(330); 상기 띠철근(330)에 각각 구비되며, 상기 개방부를 향하여 개방되는 ㄷ자 형태의 보강근(320); 및 상기 띠철근(330) 및 상기 보강근(320)의 각각의 내측 모서리에 위치하는 주근(310)을 포함할 수 있다. 상기 개방부를 향한 다우얼 철근(340)이 더 구비될 수 있다.
제 2 실시예의 설명
도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 제 2 실시예는, 기존 건물(10)이 라멘조(기둥(13), 슬라브(14) 및 보(15)로 이루어진 건물)인 경우로서 기둥, 슬라브 및 보 부분을 제외한 측벽이 비교적 얇은 비내력벽(12)인 경우이다.
제 1 실시예와 마찬가지로, 장변 방향으로 설치되는 부축벽 조립체(100)이기에, 내진 보강과 아울러, 인동 간격을 감소시키지 않고 입주민의 이주가 필요하지 않다.
다만, 제 1 실시예의 방법과 동일하게 적용한다면, 제 1 실시예의 내력벽(11)과 대비하여 비내력벽(12)은 그 두께가 얇기에, 앵커(201)의 묻힘길이 확보가 어려워 크기(길이 및 직경)가 작은 앵커를 사용하여야 한다. 따라서, 동일한 조건에서 부축벽 조립체(100)의 필요 내력 확보를 위해 보다 많은 앵커(201)를 체결하여야 하고, 비내력벽(12)과 부축벽 조립체(100) 사이의 계면 보강도 필요하다. 이로 인하여, 시공성이 좋지 않을뿐더러 다른 구조상 문제를 가져올 수도 있다.
이를 해소하고자, 제 2 실시예에서는 보강 철물(200)의 연장 방향을 제 1 실시예에서 90도 회전시킨다. 도 5에 도시된 바와 같이, 보강 철물(200)은 기존 건물(10)의 단변 방향으로 연장되되, 다수 개가 비내력벽(12)을 포함하는 측벽의 수직 방향으로 배열된다.
단변 방향으로 연장된 보강 철물(200)의 수직 방향 상 위치는 기존 건물(10)의 슬라브(14) 또는 보(15)의 위치이어야 한다. 즉, 기존 건물(10)의 슬라브(14) 또는 보(15)에서 충분한 묻힘길이의 앵커(201)가 사용될 수 있도록, 슬라브(14) 및 보(15)의 위치에 상응하는 위치에 보강 철물(200)이 위치하여야 한다.
수직 방향으로 위치함에 따라 신설벽체(부축벽)의 배근을 용이하게 수 있으며, 구조적인 역할 구체적으로, 인장 및 압축을 받을 때 신설벽체가 뽑히는 걸 방지하기 위한 역할을 할 수 있기 때문이다.
단변 방향으로 연장된 보강 철물(200)은 장변 방향으로 연장되는 웨브(210)와 수직 방향으로 연장되는 플랜지(220)를 포함한다. T형강이라면 1개의 플랜지(220)가 있을 것이고, H형강이라면 2개의 플랜지(220)가 있을 것이다. 여기서, 플랜지(220)가 앵커(201)에 의해 슬라브(14) 또는 보(15)에 체결되므로, 플랜지(220)의 위치가 슬라브(14) 또는 보(15)의 위치에 상응하게 된다. 달리 표현하면, 앵커(201)가 기존 건물(10)의 슬라브(14) 또는 보(15)에 체결되는 것이다.
이와 같은 구조로 제 1 실시예에서보다 큰 앵커(길이 및 직경) 사용이 가능하다. 제 1 실시예의 내력벽(11) 두께보다 직경이 큰 앵커 사용이 가능해지는 것이다. 따라서, 전체 앵커 개수가 감소하여 측벽에 필요한 앵커링 천공 개수가 감소하고 시공성도 상승한다.
한편, 제 2 실시예의 배근부재(300)는 제 1 실시예와 유사하다. 즉, 제 2 실시예의 배근부재(300) 역시, 수직 방향으로 소정의 간격으로 배근되며, ㅁ자 형상이되 상기 기존 건물(10)을 향해 개방부를 갖는 다수의 띠철근(330); 상기 띠철근(330)에 각각 구비되며, 상기 개방부를 향하여 개방되는 ㄷ자 형태의 보강근(320); 및 상기 띠철근(330) 및 상기 보강근(320)의 각각의 내측 모서리에 위치하는 주근(310)을 포함할 수 있다. 상기 개방부를 향한 다우얼 철근(340)이 더 구비될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 보강 철물(200)의 웨브(210)에는 주근(310) 중 일부가 통과하는 철근용 개구(215)가 타공되어야 한다. 별도로 타공될 수도 있고, 허니컴 빔을 사용하여 자연스럽게 형성할 수도 있다. 제 1 실시예에서 보강 철물(200)의 웨브 부분을 전혀 활용하지 못하였던 것과 대조적이어서, 내진 성능 및 구조 보강에 큰 도움을 주게 된다.
도 7은 허니컴 빔을 도시한다. 상측 도면과 같이, 허니컴 빔은, 그 웨브가 반-육각형 형상으로 분리되어 구분되는 제 1 부재(200A)와 제 2 부재(200B)로 구성된다. 이후, 하측 도면과 같이, 제 1 부재(200A)와 제 2 부재(200B)가 분리된 후 엇갈려서 분리된 경계면의 일부가 맞닿게 되고, 맞닿는 부분이 용접됨으로써 분리된 경계면의 다른 일부가 육각형의 개구를 형성하고, 상기 육각형의 개구가 상기 철근용 개구(215)가 된다.
이와 같이, 제 1 실시예에서 단지 보강 철물(200)의 배치 방향을 90도 전환함으로써, 내력벽이 있는 벽식 구조가 아닌, 라멘조 건물에서도 부축벽 조립체(100)를 이용한 내진 보강이 가능하다. 내력벽에 비하여 얇은 비내력벽을 포함한 구조임에도, 구조 성능이 오히려 상승하게 되고, 시공성도 향상된다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 기존 건물
11: 내력벽
12: 비내력벽
13: 기둥
14: 슬라브
15: 보
100: 부축벽 조립체
200: 보강 철물
201: 앵커
210: 웨브
215: 철근용 개구
220: 플랜지
300: 배근부재
310: 주근
320: 보강근
330: 띠근
340: 다우얼 철근

Claims (7)

  1. 기존 건물(10)의 장변 방향에 위치하는 비내력벽(12)을 포함하는 측벽 외측에 위치하며 콘크리트가 포함된 부축벽 조립체(100)에 있어서,
    상기 기존 건물(10)의 단변 방향으로 연장되되, 앵커(201)에 의해 상기 기존건물(10)에 연결되며, 다수 개가 상기 측벽의 수직 방향으로 배열되는 보강 철물(200)을 포함하고,
    상기 보강 철물(200)은 장변 방향으로 배치되는 웨브(210) 및 수직 방향으로 배치되는 플랜지(220)를 포함하고,
    상기 웨브(210)에 철근용 개구(215)가 위치하고,
    상기 보강 철물(200)은 허니컴 빔(honeycomb beam)이며,
    상기 허니컴 빔은, 그 웨브가 반-육각형 형상으로 분리되어 구분되는 제 1 부재(200A)와 제 2 부재(200B)로 구성되어, 상기 제 1 부재(200A)와 상기 제 2 부재(200B)가 분리된 후 엇갈려서 분리된 경계면의 일부가 맞닿게 되고, 맞닿는 부분이 용접됨으로써 분리된 경계면의 다른 일부가 육각형의 개구를 형성하고, 상기 육각형의 개구가 상기 철근용 개구(215)인,
    부축벽 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기존 건물(10)은 라멘조 건물이며,
    상기 보강 철물(200)의 수직 방향 상 위치는, 상기 기존 건물(10)의 상기 비내력벽(12)의 상하부를 지지하는 슬라브(14) 또는 보(15)의 위치에 상응하는,
    부축벽 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 앵커(201)는 상기 기존 건물(10)의 상기 슬라브(14) 또는 상기 보(15)에 체결되는,
    부축벽 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부축벽 조립체(100)는 다수의 철근인 배근부재(300)를 더 포함하는,
    부축벽 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배근부재(300)는 수직 방향으로 연장되게 배열되는 다수의 주근(310)을 포함하고,
    상기 다수의 주근(310) 중 일부가 상기 철근용 개구(215)를 관통하는,
    부축벽 조립체.
  6. 삭제
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 배근부재(300)는,
    수직 방향으로 소정의 간격으로 배근되며, ㅁ자 형상이되 상기 기존 건물(10)을 향해 개방부를 갖는 다수의 띠철근(330);
    상기 띠철근(330)에 각각 구비되며, 상기 개방부를 향하여 개방되는 ㄷ자 형태의 보강근(320); 및
    상기 띠철근(330) 및 상기 보강근(320)의 각각의 내측 모서리에 위치하는 주근(310)을 포함하는,
    부축벽 조립체.
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