KR102141798B1 - 형강 내력벽체 및 형강 내력벽체 보강공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 형강 내력벽체 및 형강 내력벽체 보강공법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간의 내력을 보강하기 위해 형성된 내력벽체에 있어서, 작업구간인 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 또는 일부 구간에 걸쳐 가로 및 세로 방향으로 결합된 다수의 형강벽체 세그멘트; 다수의 형강벽체 세그멘트 중 가장자리를 형성하는 가장자리 세그멘트들을 상부보와 하부보 및 기둥 각각의 고정체에 고정 결합시키는 다수의 고정부재; 및 다수의 형강벽체 세그멘트를 길이방향으로 결합시키는 다수의 제1 연결부재 및 길이방향에 수직한 방향으로 연결시키는 다수의 제2 연결부재를 포함하는 연결부재를 포함하되, 형강벽체 세그멘트 각각은 웨브와 웨브의 양단에서 일측방향으로 돌출된 플랜지를 구비한 동일한 형강 2개를 플랜지가 서로 반대로 향하도록 웨브끼리 맞댄 구조이고 웨브방향이 상부보와 하부보 방향으로 배치되고, 다수의 형강벽체 세그멘트의 결합구조에서 제1 연결부재에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 하는 형강 내력벽체가 제안된다. 또한, 형강 내력벽체 보강공법이 제안된다.

Description

형강 내력벽체 및 형강 내력벽체 보강공법{SHAPE STEEL LOAD-BEARING WALLS AND REINFORCING METHOD OF USING SHAPE STEEL LOAD-BEARING WALLS}
본 발명은 형강 내력벽체 및 형강 내력벽체 보강공법에 관한 것이다. 구체적으로는 기존 구조물에서 전단 내력에 저항할 수 없었던 무벽체 구간이나 비내력벽체의 해체구간에 설치되는 내력 보강을 위한 형강 내력벽체 및 형강 내력벽체 보강공법에 관한 것이다.
최근 지진에 대한 우려가 깊어지면서 기존에 내진설계가 되지 않거나 미흡한 건축물에 대한 내진성능 향상을 위한 다양한 보강방법들이 나오고 있다. 특히, 기존 건물들이 노후화되면서 건물의 내구성 측면에서도 전단 보강에 대한 요구가 나타나고 있다.
일반적으로 건축 구조물에 지진력과 같은 횡력이 작용하면 건물에는 전단력이 작용하게 되는데, 이러한 전단력에 저항할 수 있도록 하는 가장 일반적인 내진보강 방법이 벽체로 보강하는 방법이 가장 효과적이다.
이에 따라, 상부보와 하부보 사이에 벽체가 형성되지 않은 무벽체 구간이나 상부보와 하부보 사이에 조적벽체 등의 비내력벽체가 형성된 비내력벽체 구간에 대해 내력벽체를 형성하거나 내력벽체로 보강하여 내력을 확보하는 것이 필요할 수 있다. 이때, 비내력벽체 구간의 경우 비내력벽체를 해체 후 내력벽체를 형성할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0020443호 (2004년 3월 9일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0097385호 (2013년 9월 3일 공개)
본 발명은 무벽체나 비내력벽체를 갖는 기존 구조물에 내력벽체를 형성하여 내력을 보강하기 위한 것으로, 무벽체 구간이나 비내력벽체의 해체 후 구간에 대하여 형강을 이용한 다수의 형강벽체 세그멘트를 결합하여 내력을 보강하기 위해 형성된 형강 내력벽체 및 형강 내력벽체 보강공법를 제안하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간의 내력을 보강하기 위해 형성된 내력벽체에 있어서, 작업구간인 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 또는 일부 구간에 걸쳐 가로 및 세로 방향으로 결합된 다수의 형강벽체 세그멘트; 다수의 형강벽체 세그멘트 중 가장자리를 형성하는 가장자리 세그멘트들을 상부보와 하부보 및 기둥 각각의 고정체에 고정 결합시키는 다수의 고정부재; 및 다수의 형강벽체 세그멘트를 길이방향으로 결합시키는 다수의 제1 연결부재 및 길이방향에 수직한 방향으로 연결시키는 다수의 제2 연결부재를 포함하는 연결부재를 포함하되, 형강벽체 세그멘트 각각은 웨브와 웨브의 양단에서 일측방향으로 돌출된 플랜지를 구비한 동일한 형강 2개를 플랜지가 서로 반대로 향하도록 웨브끼리 맞댄 구조이고 길이방향에 수직한 방향인 웨브방향이 상부보와 하부보 방향으로 배치되고, 다수의 형강벽체 세그멘트의 결합구조에서 제1 연결부재에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체가 제안된다. 세그멘트 간 길이방향 결합면이 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 하여 모멘트 저항력을 향상시킬 수 있다.
이때, 하나의 예에서, 제2 연결부재는 형강벽체 세그멘트 각각과 웨브방향으로 연결되는 이웃 세그멘트들 모두가 결합되도록 이웃 세그멘트들 사이의 길이방향 결합면의 전후 각각에서 접촉되는 플랜지들을 결합시켜 웨브방향 층을 따라 모멘트 전달이 이루어지도록 한다.
이때, 또 하나의 예에서, 가장자리 세그멘트 각각은 기둥에 결합되는 길이방향 일측이 고정판으로 막히고 일부는 웨브방향으로 상부보 또는 하부보에 결합되는 플랜지인 가장자리 플랜지를 구비하고, 고정부재는 고정판과 가장자리 플랜지 중 적어도 하나 이상을 관통하며 고정체에 가장자리 세그멘트를 고정 결합시킨다. 또한, 고정판과 가장자리 플랜지 중 적어도 어느 하나 이상과 고정체의 표면 사이에 무수축 몰탈이 채워지고, 고정부재는 고정앵커로서 구조체 내부의 최외각 배근층을 관통하도록 설치될 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 제1 연결부재는 길이방향으로 연결되는 2개의 형강벽체 세그멘트의 노출 웨브면들에 걸쳐지게 전면 및 배면 각각에 설치되는 보조판 및 보조판과 노출 웨브면들을 관통하여 체결되는 제1 볼트너트부재로 이루어지며, 제1 연결부재에 의해 2개의 형강 사이에 전단접합이 이루어지고, 제2 연결부재는 웨브방향으로 연결되는 2개의 형강벽체 세그멘트의 접촉 플랜지들을 전면측 및 배면측 각각에서 관통하며 체결되는 제2 볼트너트부재이고, 제2 연결부재에 의해 형강벽체 세그멘트 층 간에 모멘트 접합이 이루어질 수 있다.
또 하나의 예에서, 웨브방향으로 상부보와 하부보가 배치되어 형강벽체 세그멘트 각각이 웨브방향에서 수직하중을 받는다.
다음으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간의 내력을 보강하기 위해 내력벽체를 형성하는 보강공법으로서, 웨브와 웨브의 양단에서 일측방향으로 돌출된 플랜지를 구비한 동일한 형강 2개씩 1조를 이루도록 다수의 형강들을 준비하는 준비단계; 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 또는 일부 구간에 의해 정해진 작업구간에서 상부보와 하부보 및 기둥 각각의 고정체에 다수의 고정부재를 설치하는 고정부재 설치단계; 및 준비된 형강들을 1조씩 플랜지가 서로 반대로 향하도록 웨브끼리 맞댄 구조의 형강벽체 세그멘트로 조립하며 작업구간에 세로 및 가로 방향으로 형강벽체 세그멘트들을 결합시켜 형강 내력벽체를 형성하되, 웨브방향이 상부보와 하부보 방향으로 배치되도록 하고, 형강벽체 세그멘트들 중 형강 내력벽체의 가장자리를 형성하는 가장자리 세그멘트들을 고정부재에 결합시킨 후 형강벽체 세그멘트들 간에 다수의 제1 연결부재를 이용하여 길이방향으로 그리고 다수의 제2 연결부재를 이용하여 길이방향에 수직한 방향으로 결합시켜 형강 내력벽체를 형성하는 벽체형성단계를 포함하되, 벽체형성단계에서 형강벽체 세그멘트들의 결합구조는 제1 연결부재에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체 보강공법이 제안된다. 세그멘트 간 길이방향 결합면이 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 하여 모멘트 저항력을 향상시킬 수 있다.
이때, 하나의 예에서, 벽체형성단계에서, 제2 연결부재는 형강벽체 세그멘트 각각과 웨브방향으로 연결되는 이웃 세그멘트들 모두가 결합되도록 이웃 세그멘트들 사이의 길이방향 결합면의 전후 각각에서 접촉되는 플랜지들을 결합시켜 웨브방향 층을 따라 모멘트 전달이 이루어지도록 한다.
또한, 이때, 하나의 예에서, 준비단계에서 준비되는 형강들 중 가장자리 세그멘트들로 조립될 형강들 각각은 기둥에 결합되는 길이방향 일측에 형성되되 다수의 고정홀이 구비된 고정판으로 막히고, 웨브방향으로 상부보 또는 하부보에 결합될 가장자리 세그멘트들로 조립될 형강들은 보결합 측 가장자리 플랜지들에 다수의 고정홀을 구비한다. 가장자리 세그멘트들 중 형강 내력벽체의 모서리를 형성할 모서리 세그멘트들로 조립될 형강들 각각은 고정판 및 가장자리 플랜지들 중 적어도 어느 일측에 구비되는 고정홀들이 장홀 구조일 수 있다. 이때, 벽체형성단계에서, 고정부재에 의해 가장자리 세그멘트들의 고정홀이 관통되도록 설치하여 가장자리 세그멘트들을 고정 결합시킨다.
이때, 또 하나의 예에서, 고정부재 설치단계에서 고정부재인 고정앵커가 구조체 내부의 최외각 배근층을 관통하도록 설치되고, 벽체형성단계는 고정부재에 의해 고정체에 고정 결합된 가장자리 세그멘트들의 고정판과 가장자리 플랜지 중 적어도 어느 하나 이상과 고정체의 표면 사이에 무수축 몰탈을 채우는 몰탈충전(充塡)단계를 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 준비단계에서 준비되는 형강들 각각은 웨브 및 플랜지 상에 다수의 체결공이 형성되고, 제1 연결부재는 웨브 상의 체결공과 매칭되는 체결공이 형성된 보조판 및 제1 볼트너트부재로 이루어지고, 제2 연결부재는 제2 볼트너트부재이고, 벽체형성단계에서, 기 설치된 형강벽체 세그멘트의 플랜지들 상에 연결예정의 형강벽체 세그멘트의 형강들을 웨브끼리 맞대도록 배치하고, 2개의 형강 사이에 전단접합이 이루어지도록 기 설치 세그멘트의 노출 웨브면과 연결예정 세그멘트의 노출 웨브면에 걸쳐지게 전면 및 배면 각각에서 보조판을 설치하고 제1 볼트너트부재로 보조판과 노출 웨브면들의 체결공을 관통시켜 체결하고, 제2 볼트너트부재로 형강벽체 세그멘트 층 간에 모멘트 접합이 이루어지도록 기 설치 세그멘트 및 연결예정 세그멘트 간에 접촉되는 접촉 플랜지들의 체결공을 전면측 및 배면측 각각에서 관통시켜 체결할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따라, 무벽체 구간이나 비내력벽체의 해체 후 구간에 대하여 형강을 이용하여 다수의 형강벽체 세그멘트를 결합하여 내력벽체를 형성함으로써 기존 구조물에서 전단 내력에 저항할 수 없었던 무벽체 구간이나 비내력벽체 구간에 대해 형강 내력벽체를 형성시켜 내력 및 변형력, 예컨대 전단강도와 전단변형능력을 증진시켜 내진성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체의 조립단면의 일부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체의 전면 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체의 가장자리 결합상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체 보강공법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체 보강공법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체 보강공법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 참조되는 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 예시로서, 모양, 크기, 두께 등은 기술적 특징의 효과적인 설명을 위해 과장되게 표현된 것일 수 있다.
[형강 내력벽체]
먼저, 본 발명의 하나의 모습에 따른 형강 내력벽체를 도 1 내지 3b를 참조하여 살펴보기로 한다. 또한, 본 발명의 하나의 예에 따른 형강 내력벽체를 이해함에 있어 후술되는 설명뿐만 아니라 후술되는 발명의 하나의 예에 따른 형강 내력벽체 보강공법의 실시예들에 대한 설명들이 참조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체의 조립단면의 일부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체의 전면 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체의 가장자리 결합상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 하나에 따른 형강 내력벽체는 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간의 내력을 보강하기 위해 형성된 내력벽체이다. 도 1 내지 3b를 참조하면, 하나의 예에 따른 형강 내력벽체는 다수의 형강벽체 세그멘트(10), 다수의 고정부재(50) 및 연결부재(30)를 포함한다. 이때, 다수의 형강벽체 세그멘트(10)는 작업구간인 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 또는 일부 구간에 걸쳐 가로 및 세로 방향으로 결합된다. 다수의 고정부재(50)는 다수의 형강벽체 세그멘트(10) 중 가장자리를 형성하는 가장자리 세그멘트들을 상부보와 하부보 및 기둥 각각의 고정체(1)에 고정 결합시킨다. 연결부재(30)는 다수의 형강벽체 세그멘트(10)를 길이방향으로 결합시키는 다수의 제1 연결부재(31) 및 길이방향에 수직한 방향으로 연결시키는 다수의 제2 연결부재(33)를 포함한다.
이때, 형강벽체 세그멘트(10) 각각은 웨브(11)와 웨브(11)의 양단에서 일측방향으로 돌출된 플랜지(13)를 구비한 동일한 형강(10a, 10b) 2개를 플랜지(13)가 서로 반대로 향하도록 웨브(11)끼리 맞댄 구조이고 형강벽체 세그멘트(10)의 길이방향에 수직한 방향인 웨브방향이 상부보와 하부보 방향으로 배치되고, 다수의 형강벽체 세그멘트(10)의 결합구조에서 제1 연결부재(31)에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 한다. 세그멘트 간 길이방향 결합면이 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 하여 모멘트 저항력을 향상시킬 수 있다.
이하에서, 도면을 참조하여 각 구성들을 구체적으로 살펴본다.
형강벽체 세그멘트
도 1 내지 3b를 참조하면, 다수의 형강벽체 세그멘트(10)는 작업구간인 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 또는 일부 구간에 걸쳐 가로 및 세로 방향으로 결합된다. 본 명세서에서 상부보와 하부보 및 기둥을 구조체(1)라고 한다. 다수의 형강벽체 세그멘트(10)의 결합은 예컨대 고정부재(50) 및 연결부재(30)를 이용한 조립일 수 있다. 작업구간은 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간 중 형강 내력벽체가 설치되는 구간이다. 작업구간은 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간 중에서 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 구간에 형성되거나 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 일부 구간에 형성될 수 있다. 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간 중 형강 내력벽체의 미설치 구간에는 예컨대 통로로 개방되거나 출입문이 형성되거나 기타 다른 용도로 사용될 수 있다.
이때, 형강벽체 세그멘트(10) 각각은 웨브(11)와 웨브(11)의 양단에서 일측방향으로 돌출된 플랜지(13)를 구비한 동일한 형강(10a, 10b) 2개를 플랜지(13)가 서로 반대로 향하도록 웨브(11)끼리 맞댄 구조이다. 예컨대, 형강(10a, 10b)은 ㄷ형강(10a, 10b)일 수 있다. 예컨대, 형강벽체 세그멘트(10)를 형성하기 위한 형강(10a, 10b)은 웨브(11)의 길이가 플랜지(13)의 길이의 2배 이상 긴 형강(10a, 10b)일 수 있다. 웨브(11)끼리 맞댐으로써 웨브(11)의 총 두께가 플랜지(13)의 두께보다 더 두터워 웨브(11)에 의한 내력 보강이 용이해진다. 일반적으로 형강은 웨브의 두께보다 플랜지의 두께가 두터우므로, H형강이나 I형강의 경우 웨브에서 내력을 받도록 하기가 적절하지 않을 수 있다. 반면, 예컨대 ㄷ형강(10a, 10b)의 경우 웨브(11)를 맞댐으로써 웨브(11)의 총 두께를 플랜지(13)의 두게보다 두텁게 유지할 수 있어, 웨브(11)에서 내력을 받도록 할 수 있다.
또한, 형강벽체 세그멘트(10) 각각의 웨브방향, 즉 형강벽체 세그멘트(10)의 길이방향에 수직한 방향인 웨브방향이 상부보와 하부보 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 웨브(11)에서 수직방향 내력을 받을 수 있다.
다수의 형강벽체 세그멘트(10)는 형강 내력벽체의 가장자리를 구성하는 가장자리 세그멘트와 이웃하는 세그멘트에 의해 둘러싸인 내부 세그멘트로 구비될 수 있다. 본 발명에서 가장자리 세그멘트는 후술되는 고정부재(50)에 의해 고정체(1)에 결합된다. 각 세그멘트끼리는 후술되는 연결부재(30)에 의해 연결된다.
또한, 이때, 다수의 형강벽체 세그멘트(10)의 결합구조에서 후술되는 제1 연결부재(31)에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 한다. 예컨대, 이때, 제2 연결부재(33)로 이웃 세그멘트들 모두가 결합되도록 함으로써 지진 등의 충격 시 웨브방향 층을 따라 모멘트 전달이 이루어지도록 할 수 있다.
본 명세서에서 세그멘트라함은 형강 내력벽체를 구성하는 각각의 형강벽체 세그멘트(10)를 의미한다. 세그멘트의 길이방향이란 플랜지(13) 사이의 웨브방향과 수직한 방향으로 형강(10a, 10b)의 통상적인 길이방향과 동일하다.
예컨대, 하나의 예에서, 가장자리 세그멘트 각각은 기둥에 결합되는 길이방향 일측이 고정판(15)으로 막힐 수 있다. 예컨대, 단면상 웨브(11)와 플랜지(13)로 3방향이 둘러싸인 영역에 고정판(15)이 용접 등으로 형성될 수 있다. 이때, 고정판(15)은 후술되는 고정부재(50)에 의해 고정체(1)와 결합하기 위한 용도로 사용된다. 예컨대, 고정판(15)이 형성된 가장자리 세그멘트의 길이방향 일측은 고정체(1)인 기둥에 고정부재(50)에 의해 고정 결합될 수 있다.
또한, 가장자리 세그멘트들 중 상부보 또는 하부보에 결합되는 일부 세그멘트들은 웨브방향 일측의 플랜지들(13)이 상부보 또는 하부보에 결합될 수 있다. 이때, 웨브방향으로 상부보 또는 하부보에 결합되는 플랜지(13)를 가장자리 플랜지라 한다. 가장자리 세그멘트들 중 일부는 가장자리 플랜지들(13)을 구비한다. 이때, 후술되는 고정부재(50)는 고정판(15)과 가장자리 플랜지 중 적어도 하나 이상을 관통하며 고정체(1)에 가장자리 세그멘트를 고정 결합시킨다. 예컨대, 가장자리 세그멘트들 중 형강 내력벽체의 모서리를 형성하는 모서리 세그멘트들의 경우 고정판(15)과 가장자리 플랜지 각각을 고정부재(50)가 관통하고, 모서리 세그멘트를 제외하고 기둥에 결합되는 가장자리 세그멘트들의 경우 고정부재(50)가 고정판(15)을 관통하고, 모서리 세그멘트를 제외하고 상부보 또는 하부보에 결합되는 가장자리 세그멘트들의 경우 고정부재(50)가 가장자리 플랜지를 관통한다.
고정부재
도 3a 내지 3b를 참조하면, 다수의 고정부재(50)는 다수의 형강벽체 세그멘트(10) 중 가장자리를 형성하는 가장자리 세그멘트들을 상부보와 하부보 및 기둥 각각의 고정체(1)에 고정 결합시킨다. 예컨대, 고정부재(50)는 고정앵커일 수 있고, 또는 고정앵커 외에 베이스판(도시되지 않음)이 추가될 수 있다.
예컨대, 고정부재(50)는 가장자리 세그멘트의 고정판(15)과 가장자리 플랜지 중 적어도 하나 이상을 관통하며 고정체(1)에 가장자리 세그멘트를 고정 결합시킬 수 있다. 이때, 고정판(15) 및/또는 가장자리 플랜지는 고정부재(50)의 체결을 위한 고정홀이 구비된다. 도 1에서 도면부호 13a는 플랜지(13)의 체결공이거나 가장자리 플랜지의 고정홀일 수 있다.
예컨대, 가장자리 세그멘트들 중 형강 내력벽체의 모서리를 형성할 모서리 세그멘트들로 조립될 형강들(10a, 10b) 각각은 고정판(15) 및 가장자리 플랜지들 중 적어도 어느 일측에 구비되는 고정홀들이 장홀 구조일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 하나의 예에서, 고정판(15)과 가장자리 플랜지 중 적어도 어느 하나 이상과 고정체(1)의 표면 사이에 무수축 몰탈(70)이 채워질 수 있다. 예컨대, 무수축 몰탈(70) 대신에 고강도 수지가 채워질 수도 있다.
도시되지 않았으나, 고정부재(50)는 별도의 베이스판을 구비하고, 고정체(1)에 베이스판을 설치하고 가장자리 세그멘트의 고정판(15) 내지 가장자리 세그멘트가 베이스판에 밀착되도록 할 수도 있다. 이때, 베이스판은 가장자리 세그멘트가 밀착되게 결합될 수 있도록 평면을 형성한다. 예컨대, 베이스판과 고정체(1) 표면 사이에 무수축 몰탈(70)이 채워질 수 있다.
예컨대, 고정부재(50)는 고정앵커로서 구조체 내부의 최외각 배근층(도시되지 않음)을 관통하도록 설치될 수 있다.
연결부재
도 1 내지 3b를 참조하면, 연결부재(30)는 다수의 제1 연결부재(31)와 다수의 제2 연결부재(33)로 이루어질 수 있다. 다수의 제1 연결부재(31)는 다수의 형강벽체 세그멘트(10)를 길이방향으로 결합시킨다. 다수의 제2 연결부재(33)는 다수의 형강벽체 세그멘트(10)를 길이방향에 수직한 방향으로 연결시킨다. 길이방향에 수직한 방향은 세그멘트의 웨브방향이 된다. 예컨대, 제1 연결부재(31)는 덧대기판을 이용한 용접으로 구성되는 것일 수도 있고, 하나의 예에서, 조립의 용이성을 위해 보조판(31a)과 제1 볼트너트부재(31b)를 포함하여 이루어질 수 있다. 제2 연결부재(33)는 예컨대 용접부재나 클램프 등일 수도 있고, 하나의 예에서, 조립의 용이성을 위해 제2 볼트너트부재로 이루어질 수 있다.
이때, 다수의 형강벽체 세그멘트(10)의 결합구조에서 제1 연결부재(31)에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않는다. 예컨대, 하나의 예에서, 제2 연결부재(33)는 형강벽체 세그멘트(10) 각각과 웨브방향으로 연결되는 이웃 세그멘트들 모두가 결합되도록 이웃 세그멘트들 사이의 길이방향 결합면의 전후 각각에서 접촉되는 플랜지들(13)을 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 예컨대 지진 등의 충격 시 웨브방향 층을 따라 모멘트 전달이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 제1 연결부재(31)는 보조판(31a)과 제1 볼트너트부재(31b)로 이루어질 수 있다. 보조판(31a)은 길이방향으로 연결되는 2개의 형강벽체 세그멘트(10)의 노출 웨브면들에 걸쳐지게 전면 및 배면 각각에 설치된다. 보조판(31a)은 2개의 형강벽체 세그멘트(10)의 전면과 배면에 설치되도록 2개가 1조로 제1 연결부재(31)의 일부를 구성할 수 있다. 예컨대, 보조판(31a)은 노출 웨브면 상에 제1 볼트너트부재(31b)에 의해 단순히 밀착되게 설치되거나 접착부재를 이용하여 노출 웨브면 상에 부착되거나 또는 용접으로 부착될 수도 있다. 제1 볼트너트부재(31b)는 보조판(31a)과 노출 웨브면들을 관통하여 체결된다. 제1 볼트너트부재(31b)가 관통될 수 있도록 보조판(31a) 및 노출 웨브면 상에는 다수의 체결공이 구비된다. 이때, 제1 연결부재(31)에 의해 2개의 형강 사이에 전단접합이 이루어질 수 있다.
예컨대, 제2 연결부재(33)는 웨브방향으로 연결되는 2개의 형강벽체 세그멘트(10)의 접촉 플랜지들을 전면측 및 배면측 각각에서 관통하며 체결되는 제2 볼트너트부재일 수 있다. 접촉 플랜지는 웨브방향, 예컨대 상하방향에서 서로 접촉하는 플랜지(13)를 말한다. 제2 볼트너트부재가 관통될 수 있도록 접촉 플랜지 상에는 다수의 체결공(13a)이 구비된다. 이때, 제2 연결부재(33)에 의해 형강벽체 세그멘트(10) 연결 층 간에 모멘트 접합이 이루어질 수 있다.
[형강 내력벽체 보강공법]
다음으로, 본 발명의 하나의 모습에 따른 형강 내력벽체 보강공법을 도면을 참조하여 살펴본다. 이때, 전술한 발명의 예에 따른 형강 내력벽체의 실시예들 및 도 1 내지 3b가 참조될 수 있고, 이때 중복되는 설명들은 생략될 수 있다. 또한, 후술되는 설명에서 전술한 형강 내력벽체의 실시예들에 대한 도면에 도시된 도면번호들을 참조하여 설명된다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체 보강공법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체 보강공법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 6는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 형강 내력벽체 보강공법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 또 하나의 모습에 따른 형강 내력벽체 보강공법은 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간의 내력을 보강하기 위해 내력벽체를 형성하는 보강공법이다. 도 4 내지 6을 참조하면, 하나의 예에 따른 형강 내력벽체 보강공법은 준비단계(S100, S100'), 고정부재 설치단계(S300) 및 벽체형성단계(S500, S500', S500")를 포함한다.
준비단계(S100, S100')에서는 다수의 형강들(10a, 10b)이 준비된다. 다수의 형강들(10a, 10b) 각각은 웨브(11)와 웨브(11)의 양단에서 일측방향으로 돌출된 플랜지(13)를 구비한다. 이때, 동일한 형강(10a, 10b) 2개씩 1조를 이루도록 다수의 형강들(10a, 10b)이 준비된다. 동일한 형강(10a, 10b) 2개씩 1조가 하나의 형강벽체 세그멘트(10) 조립에 이용된다.
고정부재 설치단계(S300)에서는 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 또는 일부 구간에 의해 정해진 작업구간에서 상부보와 하부보 및 기둥 각각의 고정체(1)에 다수의 고정부재(50)를 설치한다.
벽체형성단계(S500, S500', S500")에서는 준비된 형강들(10a, 10b)을 1조씩 플랜지(13)가 서로 반대로 향하도록 웨브(11)끼리 맞댄 구조의 형강벽체 세그멘트(10)로 조립한다. 이때, 작업구간에 세로 및 가로 방향으로 형강벽체 세그멘트들(10)을 결합시켜 형강 내력벽체를 형성하되, 웨브방향이 상부보와 하부보 방향으로 배치되도록 한다. 또한, 형강벽체 세그멘트들(10) 중 형강 내력벽체의 가장자리를 형성하는 가장자리 세그멘트들을 고정부재(50)에 결합시킨 후 형강벽체 세그멘트들(10) 간에 다수의 제1 연결부재(31)를 이용하여 길이방향으로 그리고 다수의 제2 연결부재(33)를 이용하여 길이방향에 수직한 방향, 예컨대 웨브방향으로 결합시켜 형강 내력벽체를 형성한다.
이때, 벽체형성단계(S500, S500', S500")에서 형강벽체 세그멘트들(10)의 결합구조는 제1 연결부재(31)에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 형성된다. 세그멘트 간 길이방향 결합면이 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 하여 모멘트 저항력을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 하나의 예에서, 벽체형성단계(S500, S500', S500")에서, 제2 연결부재(33)는 형강벽체 세그멘트(10) 각각과 웨브방향으로 연결되는 이웃 세그멘트들 모두가 결합되도록 이웃 세그멘트들 사이의 길이방향 결합면의 전후 각각에서 접촉되는 플랜지들(13)을 결합시켜 웨브방향 층을 따라 모멘트 전달이 이루어지도록 한다.
도 5를 참조하면, 하나의 예에서, 준비단계(S100')에서 준비되는 형강들(10a, 10b) 중 가장자리 세그멘트들로 조립될 형강들(10a, 10b) 각각은 기둥에 결합되는 길이방향 일측에 형성된 고정판(15)으로 막혀있다. 고정판(15)에는 다수의 고정홀이 구비된다. 또한, 웨브방향으로 상부보 또는 하부보에 결합될 가장자리 세그멘트들로 조립될 형강들(10a, 10b)은 보결합 측 가장자리 플랜지들에 다수의 고정홀을 구비한다.
이때, 도 5를 참조하면, 벽체형성단계(S500')에서, 고정부재(50)에 의해 가장자리 세그멘트들의 고정홀이 관통되도록 설치하여 가장자리 세그멘트들을 고정 결합시킨다.
예컨대, 가장자리 세그멘트들 중 형강 내력벽체의 모서리를 형성할 모서리 세그멘트들로 조립될 형강들(10a, 10b) 각각은 고정판(15) 및 가장자리 플랜지들 중 적어도 어느 일측에 구비되는 고정홀들이 장홀 구조일 수 있다. 이에 따라, 모서리 세그멘트들의 설치가 용이해질 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 하나의 예에서, 고정부재 설치단계(S300')에서 고정부재(50)인 고정앵커가 구조체 내부의 최외각 배근층을 관통하도록 설치될 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 벽체형성단계(S500")는 고정부재(50)에 의해 고정체(1)에 고정 결합된 가장자리 세그멘트들의 고정판(15)과 가장자리 플랜지 중 적어도 어느 하나 이상과 고정체(1)의 표면 사이에 무수축 몰탈(70)을 채우는 몰탈충전(充塡)단계(S550)를 포함할 수 있다.
도시되지 않았으나, 하나의 예에서, 준비단계(S100, S100')에서 준비되는 형강들(10a, 10b) 각각은 웨브(11) 및 플랜지(13) 상에 다수의 체결공이 형성된다. 또한, 제1 연결부재(31)는 웨브(11) 상의 체결공과 매칭되는 체결공이 형성된 보조판(31a) 및 제1 볼트너트부재(31b)로 이루어지고, 제2 연결부재(33)는 제2 볼트너트부재일 수 있다.
이때, 도시되지 않았으나, 벽체형성단계(S500, S500', S500")에서, 기 설치된 형강벽체 세그멘트(10)의 플랜지들(13) 상에 연결예정의 형강벽체 세그멘트(10)의 형강들(10a, 10b)을 웨브(11)끼리 맞대도록 배치한다. 이때, 2개의 형강 사이에 전단접합이 이루어지도록 기 설치 세그멘트의 노출 웨브면과 연결예정 세그멘트의 노출 웨브면에 걸쳐지게 전면 및 배면 각각에서 보조판(31a)을 설치하고 제1 볼트너트부재(31b)로 보조판(31a)과 노출 웨브면들의 체결공을 관통시켜 체결할 수 있다. 또한, 제2 볼트너트부재로 형강벽체 세그멘트(10) 연결 층 간에 모멘트 접합이 이루어지도록 기 설치 세그멘트 및 연결예정 세그멘트 간에 접촉되는 접촉 플랜지들의 체결공을 전면측 및 배면측 각각에서 관통시켜 체결할 수 있다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.
1: 고정체
10: 형강벽체 세그멘트 10a, 10b: 형강
11: 웨브 13: 플랜지
13a: 체결공 내지 고정홀 15: 고정판
30: 연결부재 31: 제1 연결부재
31a: 보조판 33: 제2 연결부재
50: 고정부재 70: 몰탈

Claims (9)

  1. 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간의 내력을 보강하기 위해 형성된 내력벽체에 있어서,
    작업구간인 상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 또는 일부 구간에 걸쳐 가로 및 세로 방향으로 결합된 다수의 형강벽체 세그멘트;
    상기 다수의 형강벽체 세그멘트 중 가장자리를 형성하는 가장자리 세그멘트들을 상기 상부보와 하부보 및 상기 기둥 각각의 고정체에 고정 결합시키는 다수의 고정부재; 및
    상기 다수의 형강벽체 세그멘트를 길이방향으로 결합시키는 다수의 제1 연결부재 및 상기 길이방향에 수직한 방향으로 연결시키는 다수의 제2 연결부재를 포함하는 연결부재를 포함하되,
    상기 형강벽체 세그멘트 각각은 웨브와 상기 웨브의 양단에서 일측방향으로 돌출된 플랜지를 구비한 동일한 형강 2개를 상기 플랜지가 서로 반대로 향하도록 상기 웨브끼리 맞댄 구조이고 상기 길이방향에 수직한 방향인 웨브방향이 상기 상부보와 하부보 방향으로 배치되고,
    상기 다수의 형강벽체 세그멘트의 결합구조에서 상기 제1 연결부재에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 상기 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 하여 모멘트 저항력을 향상시키되,
    상기 제2 연결부재는 상기 형강벽체 세그멘트 각각과 상기 웨브방향으로 연결되는 이웃 세그멘트들 모두가 결합되도록 상기 이웃 세그멘트들 사이의 상기 길이방향 결합면의 전후 각각에서 접촉되는 상기 플랜지들을 결합시켜 상기 웨브방향 층을 따라 모멘트 전달이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에서,
    상기 가장자리 세그멘트 각각은 상기 기둥에 결합되는 길이방향 일측이 고정판으로 막히고 일부는 상기 웨브방향으로 상기 상부보 또는 하부보에 결합되는 상기 플랜지인 가장자리 플랜지를 구비하고,
    상기 고정부재는 상기 고정판과 가장자리 플랜지 중 적어도 하나 이상을 관통하며 상기 고정체에 상기 가장자리 세그멘트를 고정 결합시키고,
    상기 고정판과 가장자리 플랜지 중 적어도 어느 하나 이상과 상기 고정체의 표면 사이에 무수축 몰탈이 채워지고,
    상기 고정부재는 고정앵커로서 상기 구조체 내부의 최외각 배근층을 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체.
  4. 청구항 1 또는 3에서,
    상기 제1 연결부재는 길이방향으로 연결되는 2개의 상기 형강벽체 세그멘트의 노출 웨브면들에 걸쳐지게 전면 및 배면 각각에 설치되는 보조판 및 상기 보조판과 상기 노출 웨브면들을 관통하여 체결되는 제1 볼트너트부재로 이루어지며, 상기 제1 연결부재에 의해 2개의 형강 사이에 전단접합이 이루어지고,
    상기 제2 연결부재는 상기 웨브방향으로 연결되는 2개의 상기 형강벽체 세그멘트의 접촉 플랜지들을 전면측 및 배면측 각각에서 관통하며 체결되는 제2 볼트너트부재이고, 상기 제2 연결부재에 의해 상기 형강벽체 세그멘트 층 간에 모멘트 접합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체.
  5. 기존 구조물의 무벽체 구간 또는 비내력벽체 해체구간의 내력을 보강하기 위해 내력벽체를 형성하는 보강공법으로서,
    웨브와 상기 웨브의 양단에서 일측방향으로 돌출된 플랜지를 구비한 동일한 형강 2개씩 1조를 이루도록 다수의 형강들을 준비하는 준비단계;
    상부보와 하부보 사이 구간 그리고 이웃하는 기둥 사이의 전부 또는 일부 구간에 의해 정해진 작업구간에서 상기 상부보와 하부보 및 상기 기둥 각각의 고정체에 다수의 고정부재를 설치하는 고정부재 설치단계; 및
    준비된 상기 형강들을 상기 1조씩 상기 플랜지가 서로 반대로 향하도록 상기 웨브끼리 맞댄 구조의 형강벽체 세그멘트로 조립하며 상기 작업구간에 세로 및 가로 방향으로 상기 형강벽체 세그멘트들을 결합시켜 형강 내력벽체를 형성하되, 웨브방향이 상기 상부보와 하부보 방향으로 배치되도록 하고, 상기 형강벽체 세그멘트들 중 상기 형강 내력벽체의 가장자리를 형성하는 가장자리 세그멘트들을 상기 고정부재에 결합시킨 후 상기 형강벽체 세그멘트들 간에 다수의 제1 연결부재를 이용하여 길이방향으로 그리고 다수의 제2 연결부재를 이용하여 상기 길이방향에 수직한 방향으로 결합시켜 상기 형강 내력벽체를 형성하는 벽체형성단계를 포함하되,
    상기 벽체형성단계에서 상기 형강벽체 세그멘트들의 결합구조는 상기 제1 연결부재에 의해 결합되는 세그멘트 간 길이방향 결합면은 상기 길이방향에 수직한 웨브방향 층별로 연속되지 않도록 형성하여 모멘트 저항력을 향상시키고,
    상기 벽체형성단계에서, 상기 제2 연결부재는 상기 형강벽체 세그멘트 각각과 상기 웨브방향으로 연결되는 이웃 세그멘트들 모두가 결합되도록 상기 이웃 세그멘트들 사이의 상기 길이방향 결합면의 전후 각각에서 접촉되는 상기 플랜지들을 결합시켜 상기 웨브방향 층을 따라 모멘트 전달이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체 보강공법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에서,
    상기 준비단계에서 준비되는 상기 형강들 중 상기 가장자리 세그멘트들로 조립될 상기 형강들 각각은 상기 기둥에 결합되는 길이방향 일측에 형성되되 다수의 고정홀이 구비된 고정판으로 막히고, 상기 웨브방향으로 상기 상부보 또는 하부보에 결합될 상기 가장자리 세그멘트들로 조립될 상기 형강들은 보결합 측 가장자리 플랜지들에 다수의 고정홀을 구비하고,
    상기 가장자리 세그멘트들 중 상기 형강 내력벽체의 모서리를 형성할 모서리 세그멘트들로 조립될 상기 형강들 각각은 상기 고정판 및 상기 가장자리 플랜지들 중 적어도 어느 일측에 구비되는 상기 고정홀들이 장홀 구조이고,
    상기 벽체형성단계에서, 상기 고정부재에 의해 상기 가장자리 세그멘트들의 상기 고정홀이 관통되도록 설치하여 상기 가장자리 세그멘트들을 고정 결합시키는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체 보강공법.
  8. 청구항 7에서,
    상기 고정부재 설치단계에서 상기 고정부재인 고정앵커가 상기 구조체 내부의 최외각 배근층을 관통하도록 설치되고,
    상기 벽체형성단계는 상기 고정부재에 의해 상기 고정체에 고정 결합된 상기 가장자리 세그멘트들의 상기 고정판과 가장자리 플랜지 중 적어도 어느 하나 이상과 상기 고정체의 표면 사이에 무수축 몰탈을 채우는 몰탈충전(充塡)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체 보강공법.
  9. 청구항 5에서,
    상기 준비단계에서 준비되는 상기 형강들 각각은 상기 웨브 및 플랜지 상에 다수의 체결공이 형성되고,
    상기 제1 연결부재는 상기 웨브 상의 체결공과 매칭되는 체결공이 형성된 보조판 및 제1 볼트너트부재로 이루어지고, 상기 제2 연결부재는 제2 볼트너트부재이고,
    상기 벽체형성단계에서, 기 설치된 상기 형강벽체 세그멘트의 상기 플랜지들 상에 연결예정의 상기 형강벽체 세그멘트의 상기 형강들을 상기 웨브끼리 맞대도록 배치하고, 2개의 형강 사이에 전단접합이 이루어지도록 기 설치 세그멘트의 노출 웨브면과 연결예정 세그멘트의 상기 노출 웨브면에 걸쳐지게 전면 및 배면 각각에서 상기 보조판을 설치하고 상기 제1 볼트너트부재로 상기 보조판과 상기 노출 웨브면들의 체결공을 관통시켜 체결하고, 상기 제2 볼트너트부재로 상기 형강벽체 세그멘트 층 간에 모멘트 접합이 이루어지도록 상기 기 설치 세그멘트 및 상기 연결예정 세그멘트 간에 접촉되는 접촉 플랜지들의 체결공을 전면측 및 배면측 각각에서 관통시켜 체결하는 것을 특징으로 하는 형강 내력벽체 보강공법.
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