KR102143566B1 - 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조 및 이의 시공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존 프레임의 기둥-보의 접합부인 패널존에 밀착 결합되는 패널존 보강 고정구에 보강 부재인 보강 기둥과 보강 보의 단부를 결합함으로써, 현장 작업을 최소화하고, 품질 확보가 확실하면서도 기존 구조체와의 일체 거동을 통해 충분한 내진 성능을 발휘할 수 있는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.
본 발명 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조는 기존 부재인 기둥과 보로 구성되는 기존 프레임을 보강하기 위해 상기 프레임의 일측에 결합되는 것으로, 기존 기둥과 보가 접합되는 패널존에서 기둥과 보의 일측에 각각 고정되는 패널존 보강 고정구; 상기 기둥의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구에 고정되는 보강 기둥; 및 상기 보의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구에 고정되는 보강 보; 로 구성되되, 상기 패널존 보강 고정구는 기존 부재의 측면에 고정되는 고정플레이트와 상기 고정플레이트의 전면에 상호 이격되도록 돌출 형성되는 한 쌍의 리브플레이트로 구성되어, 보강 기둥 또는 보강 보의 단부가 리브 보강구의 한 쌍의 리브플레이트 사이 공간에 삽입되는 리브 보강구; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조는 기존 부재인 기둥과 보로 구성되는 기존 프레임을 보강하기 위해 상기 프레임의 일측에 결합되는 것으로, 기존 기둥과 보가 접합되는 패널존에서 기둥과 보의 일측에 각각 고정되는 패널존 보강 고정구; 상기 기둥의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구에 고정되는 보강 기둥; 및 상기 보의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구에 고정되는 보강 보; 로 구성되되, 상기 패널존 보강 고정구는 기존 부재의 측면에 고정되는 고정플레이트와 상기 고정플레이트의 전면에 상호 이격되도록 돌출 형성되는 한 쌍의 리브플레이트로 구성되어, 보강 기둥 또는 보강 보의 단부가 리브 보강구의 한 쌍의 리브플레이트 사이 공간에 삽입되는 리브 보강구; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 기존 프레임의 기둥-보의 접합부인 패널존에 밀착 결합되는 패널존 보강 고정구에 보강 부재인 보강 기둥과 보강 보의 단부를 결합함으로써, 현장 작업을 최소화하고, 품질 확보가 확실하면서도 기존 구조체와의 일체 거동을 통해 충분한 내진 성능을 발휘할 수 있는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.
최근 세계 여러 나라에 걸쳐 지진 발생 빈도가 늘어나고 있으며, 우리나라에서도 지진 발생 빈도와 지진의 규모가 커짐에 따라 지진에 대한 대비가 필요하다.
특히, 내진 설계가 도입된 1988년 이전에 건축된 건물이 아직 사용되고 있는 경우가 많고, 그동안 내진 설계 규정이 적용되지 않았던 기존의 저층 건축물 역시 지진 피해 사례가 많이 보고되어 내진 설계 적용 대상에 상당수 포함됨에 따라 기존 구조물에 대한 내진 보강 수요가 크게 증가하고 있다.
이에 등록특허 제10-1185974호(발명의 명칭: 가새부재를 이용한 기둥부와 보의 연결부 보강장치 및 이를 이용한 구조물 보강방법)에서와 같이, 기존 기둥과 보로 구성되는 라멘조 프레임 내부에 철골 프레임을 설치하여 기존 구조물의 강성과 연성을 증가시키는 내진 보강 상세가 많이 개발되었다.
그러나 이러한 종래 내진 보강 공법은 기둥이나 보와 같은 기존 부재 측면에 직접 보강 부재가 고정된다. 그러므로 앵커링을 위해 콘크리트 구조체에 천공 작업이 많이 필요하고, 이로 인해 보강 부재로 개단면인 H형강을 사용할 수 밖에 없다.
그런데 H형강 단면은 강축과 약축의 강성 차이가 커 약축 방향 보강 또는 횡좌굴 방지를 위해 스티프너 등 보강 부재가 다수 필요한데, 이 경우 부재의 규모와 중량이 상당하여 중장비 없이 현장 설치가 어려운 문제가 있다. 뿐만 아니라 부재 간 접합부가 현장 용접에 의해 주로 접합되므로 품질 확보가 어렵고, 작업 능률이 저하되며, 공기와 공사비가 증가된다.
또한, 기존 부재의 실측 오차나 보강 부재의 제작 오차가 발생할 경우 오차 흡수가 어려운 실정이다.
한편, 등록특허 제10-1060708호나 제10-1901435호 등은 하중 전달판 등 하중 전달을 매개하는 연결 부재를 이용하여 기존 구조에 보강 부재를 연결한다.
그런데 상기 기술은 보강 부재와 기존 구조체와의 일체 거동에 한계가 있어 내진 성능이 저하되는 단점이 있다. 또한, 연결 부재 부분에서 응력 집중이 발생하여 구조적으로 취약하고, 보강 부재보다 구조적 성능이 떨어져 효과적인 내진 성능 확보가 어렵다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 현장 작업을 최소화하고, 품질 확보가 확실하면서도 기존 구조체와의 일체 거동을 통해 충분한 내진 성능을 발휘할 수 있는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 기존 부재인 기둥과 보로 구성되는 기존 프레임을 보강하기 위해 상기 프레임의 일측에 결합되는 보강 구조에 관한 것으로, 기존 기둥과 보가 접합되는 패널존에서 기둥과 보의 일측에 각각 고정되는 패널존 보강 고정구; 상기 기둥의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구에 고정되는 보강 기둥; 및 상기 보의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구에 고정되는 보강 보; 로 구성되되, 상기 패널존 보강 고정구는 기존 부재의 측면에 고정되는 고정플레이트와 상기 고정플레이트의 전면에 상호 이격되도록 돌출 형성되는 한 쌍의 리브플레이트로 구성되어, 보강 기둥 또는 보강 보의 단부가 리브 보강구의 한 쌍의 리브플레이트 사이 공간에 삽입되는 리브 보강구; 한 쌍의 리브플레이트와 보강 기둥 또는 보강 보를 관통하여 보강 기둥 또는 보강 보가 패널존 보강 고정구의 리브 보강구에만 고정되고, 기존 부재에는 별도로 고정되지 않도록 하는 체결용 볼트; ㄷ자 형상으로 형성되어 상기 보강 기둥 또는 보강 보가 삽입된 리브플레이트의 외측에 결합되어 상기 체결용 볼트에 의해 고정되는 보강 캡; 상기 한 쌍의 리브플레이트 사이의 고정플레이트와 보강 기둥 또는 보강 보 사이 공간에 충전되는 충전재; 및 상기 리브 보강구의 고정플레이트가 리브플레이트의 외측으로 돌출되어, 상기 리브플레이트의 외측면과 고정플레이트 사이에 구비되는 지지 부재; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조를 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강 기둥 및 보강 보 중 적어도 어느 하나 이상은 강관으로 형성되고, 상기 강관 내부에는 콘크리트가 충전되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 기둥 측 리브 보강구의 고정플레이트와 보 측 리브 보강구의 고정플레이트 사이에는 확장플레이트가 형성되고, 상기 확장플레이트에는 브레이싱재의 단부가 결합되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조의 시공 방법에 관한 것으로, (a) 기존 부재인 기둥과 보로 구성되는 기존 프레임에서 기둥과 보가 접합되는 패널존의 일측면에 상기 리브 보강구를 부착하는 단계; (b) 상기 리브 보강구의 한 쌍의 리브플레이트 사이에 보강 기둥 또는 보강 보의 단부를 삽입하고, 보강 캡을 결합한 후 체결용 볼트를 체결하여 고정하는 단계; 및 (c) 상기 한 쌍의 리브플레이트 사이의 고정플레이트와 보강 기둥 또는 보강 보 사이 공간에 충전재를 충전하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조의 시공 방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (c) 단계 이후에, (d) 상기 보강 기둥 및 보강 보 중 적어도 어느 하나 이상은 강관으로 형성되어, 상기 강관 내부에 콘크리트를 충전하는 단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조의 시공 방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기존 프레임의 기둥-보의 접합부인 패널존에 밀착 결합되는 패널존 보강 고정구에 보강 부재인 보강 기둥과 보강 보의 단부를 결합함으로써, 패널존 보강과 함께 기존 구조체에 작용하는 하중을 패널존 보강 고정구가 보강 부재로 전달하여 구조물의 강성과 연성 보강으로 충분한 내진 성능을 발휘할 수 있다.
둘째, 보강 기둥과 보강 보가 기존 부재에 고정되지 않고 패널존 보강 고정구에 단순 결합되므로, 보강 부재 고정을 위해 기존 콘크리트 구조체에 앵커링을 위한 천공홀 등이 필요 없어 설치가 용이하고 현장 작업이 단순하다.
셋째, 패널존 보강 고정구를 구성하는 리브 보강구의 고정플레이트가 기존 프레임의 패널존에 밀착 고정되어 일체화되며, 고정플레이트 전면에 리브플레이트가 돌출 형성되어 큰 강성을 나타내므로 기존 구조체와의 일체 거동을 통해 패널존을 효율적으로 보강할 수 있다.
넷째, 체결용 볼트가 한 쌍의 리브플레이트 사이에 단부가 삽입되는 보강 기둥 또는 보강 보를 고정하므로, 품질 확보가 확실하면서도 체결용 볼트 체결을 위한 체결공의 위치만 조절하면 보강 부재를 리브플레이트에 쉽게 고정 가능하다. 그러므로 부재의 실측이나 제작 오차로 인한 오차 흡수가 매우 용이하다.
도 1은 본 발명 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조를 도시하는 사시도.
도 2는 리브 보강구의 실시예를 도시하는 사시도.
도 3은 기존 부재와 리브 보강구의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 4는 리브 보강구와 보강 부재 및 보강 캡의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 5는 패널존 보강 고정구에 보강 부재가 결합된 상태를 도시하는 사시도.
도 6과 도 7은 패널존 보강 고정구와 보강 부재가 결합된 상태들을 도시하는 단면도.
도 8은 일실시예에 의한 체결용 볼트에 의해 패널존 보강 고정구와 보강 부재가 결합된 상태를 도시하는 단면도.
도 9는 다른 실시예에 의한 체결용 볼트에 의해 패널존 보강 고정구와 보강 부재가 결합된 상태를 도시하는 단면도.
도 10은 패널존 보강 고정구와 원형 강관인 보강 부재의 결합 관계를 도시하는 단면도.
도 11은 패널존 보강 고정구와 H형강 보강 부재의 결합 관계를 도시하는 단면도.
도 12는 리브 보강구의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 13 및 도 14는 기존 프레임의 내측 모서리에 보강 구조가 시공된 실시예들을 도시하는 사시도.
도 15는 일실시예에 의한 지지 부재로 보강된 리브 보강구를 도시하는 사시도.
도 16은 다른 실시예에 의한 지지 부재로 보강된 리브 보강구를 도시하는 사시도.
도 17은 콘크리트가 충전된 보강 부재를 도시하는 단면도.
도 18은 패널존 보강 고정구와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 2는 리브 보강구의 실시예를 도시하는 사시도.
도 3은 기존 부재와 리브 보강구의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 4는 리브 보강구와 보강 부재 및 보강 캡의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 5는 패널존 보강 고정구에 보강 부재가 결합된 상태를 도시하는 사시도.
도 6과 도 7은 패널존 보강 고정구와 보강 부재가 결합된 상태들을 도시하는 단면도.
도 8은 일실시예에 의한 체결용 볼트에 의해 패널존 보강 고정구와 보강 부재가 결합된 상태를 도시하는 단면도.
도 9는 다른 실시예에 의한 체결용 볼트에 의해 패널존 보강 고정구와 보강 부재가 결합된 상태를 도시하는 단면도.
도 10은 패널존 보강 고정구와 원형 강관인 보강 부재의 결합 관계를 도시하는 단면도.
도 11은 패널존 보강 고정구와 H형강 보강 부재의 결합 관계를 도시하는 단면도.
도 12는 리브 보강구의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 13 및 도 14는 기존 프레임의 내측 모서리에 보강 구조가 시공된 실시예들을 도시하는 사시도.
도 15는 일실시예에 의한 지지 부재로 보강된 리브 보강구를 도시하는 사시도.
도 16은 다른 실시예에 의한 지지 부재로 보강된 리브 보강구를 도시하는 사시도.
도 17은 콘크리트가 충전된 보강 부재를 도시하는 단면도.
도 18은 패널존 보강 고정구와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 사시도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조를 도시하는 사시도이다.
도 1 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조는 기존 부재인 기둥(11)과 보(12)로 구성되는 기존 프레임(1)을 보강하기 위해 상기 프레임(1)의 일측에 결합되는 것으로, 기존 기둥(11)과 보(12)가 접합되는 패널존에서 기둥(11)과 보(12)의 일측에 각각 고정되는 패널존 보강 고정구(2); 상기 기둥(11)의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구(2)에 고정되는 보강 기둥(3); 및 상기 보(12)의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구(2)에 고정되는 보강 보(4); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 현장 작업을 최소화하고, 품질 확보가 확실하면서도 기존 구조체와의 일체 거동을 통해 충분한 내진 성능을 발휘할 수 있는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조 및 이의 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조는 기존 기둥(11)과 보(12)의 접합부인 패널존에서 기둥(11)과 보(12)의 일측에 패널존 보강 고정구(2)를 결합하고, 상기 패널존 보강 고정구(2)에 보강 기둥(3)과 보강 보(4)의 단부를 각각 고정 결합하여 보강한다.
상기 패널존 보강 고정구(2)는 단순히 보강 부재인 보강 기둥(3)과 보강 보(4)를 기존 부재인 기둥(11)과 보(12)에 고정한다.
상기 보강 부재는 보강 기둥(3)과 보강 보(4)를 의미한다.
그리고 기존 부재는 기존 프레임(1)을 구성하는 기둥(11)과 보(12)를 의미한다.
뿐만 아니라 라멘조는 기둥과 보가 강접합되므로, 기둥-보 접합부인 패널존에 가장 큰 응력이 집중된다. 상기 패널존 보강 고정구(2)는 패널존에 밀착 고정되어 기존 프레임 구조체의 패널존 내력을 향상시킨다.
상기 보강 기둥(3) 및 보강 보(4)는 각각 기둥(11)의 일측 및 보(12)의 일측에 설치되는 것으로, 양단이 각각 패널존 보강 고정구(2)에 고정된다.
신설되는 보강 기둥(3)과 보강 보(4)는 별도로 기존 부재(11, 12)에 고정되지 않고, 패널존 보강 고정구(2)에 단순 결합된다. 그러므로 보강 부재(3, 4)의 고정을 위해 기존 콘크리트 구조체에 앵커링을 위한 천공홀 형성 등이 필요 없어 설치가 매우 용이하고 단순하다.
도 2는 리브 보강구의 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 3은 기존 부재와 리브 보강구의 결합 관계를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 4는 리브 보강구와 보강 부재 및 보강 캡의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 5는 패널존 보강 고정구에 보강 부재가 결합된 상태를 도시하는 사시도이며, 도 6과 도 7은 패널존 보강 고정구와 보강 부재가 결합된 상태들을 도시하는 단면도이다. 또한, 도 8과 도 9는 여러 가지 체결용 볼트에 의해 패널존 보강 고정구와 보강 부재가 결합된 상태를 도시하는 단면도이다. 아울러 도 10은 패널존 보강 고정구와 원형 강관인 보강 부재의 결합 관계를 도시하는 단면도이고, 도 11은 패널존 보강 고정구와 H형강 보강 부재의 결합 관계를 도시하는 단면도이다. 도 12는 리브 보강구의 다른 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 13 및 도 14는 기존 프레임의 내측 모서리에 보강 구조가 시공된 실시예들을 도시하는 사시도이다.
도 2 내지 도 5 등에 도시된 바와 같이, 상기 패널존 보강 고정구(2)는 기존 부재(11, 12)의 측면에 고정되는 고정플레이트(211)와 상기 고정플레이트(211)의 전면에 상호 이격되도록 돌출 형성되는 한 쌍의 리브플레이트(212)로 구성되어, 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)의 단부가 리브 보강구(21)의 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이 공간에 삽입되는 리브 보강구(21); 한 쌍의 리브플레이트(212)와 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)를 관통하여 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)가 패널존 보강 고정구(2)의 리브 보강구(21)에만 고정되고, 기존 부재(11, 12)에는 별도로 고정되지 않도록 하는 체결용 볼트(22); 를 포함하여 구성된다.
상기 패널존 보강 고정구(2)는 리브 보강구(21)와 체결용 볼트(22)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 리브 보강구(21)는 고정플레이트(211)와 한 쌍의 리브플레이트(212)로 구성되어, 일측이 개방된 ㄷ자형 또는 ㅛ자형으로 형성 가능하다.
상기 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211)는 기존 프레임(1)의 패널존에 밀착 고정되어 리브 보강구(21)를 기존 프레임(1)과 일체화한다.
상기 리브 보강구(21)에는 고정플레이트(211)의 전면에 한 쌍의 리브플레이트(212)가 돌출 형성되어 큰 강성을 나타낸다. 이에 따라 기존 기둥(11)과 보(12)가 접합되어 응력이 집중되는 패널존을 리브 보강구(21)가 효율적으로 보강할 수 있다.
상기 리브플레이트(212)는 리브 보강구(21)의 강성을 증가시켜 패널존 내력을 향상시킬 뿐 아니라 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)의 단부를 고정하여 상호 연결한다.
상기 고정플레이트(211)와 기존 부재(11, 12) 사이는 에폭시 등으로 그라우팅할 수 있다.
상기 고정플레이트(211)는 앵커볼트(213)에 의해 기존 부재(11, 12)에 고정할 수 있다(도 3 등).
상기 앵커볼트(213)는 한 쌍의 리브플레이트(212) 내측에 구비될 수도 있고, 한 쌍의 리브플레이트(212) 외측에 구비될 수도 있다(도 6, 도 7 등).
상기 앵커볼트(213)의 결합 위치는 리브 보강구(21)의 설치 위치, 기존 부재(11, 12)의 크기 등에 따라 결정 가능하다.
상기 체결용 볼트(22)는 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이에 단부가 삽입되는 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)를 고정한다(도 4, 도 5 등).
이에 따라 상기 보강 부재(3, 4)에서 체결용 볼트(22)의 체결을 위한 체결공의 위치만 조절하면 보강 부재(3, 4)를 리브플레이트(212)에 고정할 수 있으므로, 부재의 실측이나 제작 오차로 인한 오차 흡수가 매우 용이하다.
상기 체결용 볼트(22)는 장볼트로 형성하여 한 쌍의 리브플레이트(212)와 보강 부재(3, 4)를 관통하여 고정할 수 있다(도 8). 또는 상기 체결용 볼트(22)는 일방향 볼트를 사용하여 보강 부재(3, 4)의 양 측면에서 각각 고정하는 것도 가능하다(도 9).
상기 체결용 볼트(22)만에 의해 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)를 패널존 보강 고정구(2)에 결합하여 기존 프레임(1)에 고정하므로, 도 10과 같은 원형 강관 단면이나 각형 강관 등의 보강 부재(3, 4)를 사용할 수 있다. 또는 도 11과 같이, H형강 보강 부재(3, 4)를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에서 상기 패널존 보강 고정구(2)는 그 자체로 기존 프레임(1)의 패널존을 보강한다. 이에 더해 상기 패널존 보강 고정구(2)는 기존 부재(11, 12)와 보강 부재(3, 4)를 상호 연결함으로써, 기존 프레임(1)에 작용하는 하중을 보강 기둥(3)과 보강 보(4)로 전달하여 구조물의 강성과 연성을 보강한다.
상기 패널존 보강 고정구(2)는 기둥(11)과 보(12)의 일측에 각각 고정된다.
일례로 상기 패널존 보강 고정구(2)가 기존 부재(11, 12)의 외측에 고정되는 경우에 대하여 설명한다.
도 2와 같이, 상기 패널존 보강 고정구(2)는 T형 또는 ㅗ형으로 형성하여, 기존 부재(11, 12)의 패널존 외측면에 밀착 결합할 수 있다.
상기 패널존 보강 고정구(2)의 양쪽에는 기존 보(12)의 전면에 보강 보(4)를 결합하고, 패널존 보강 고정구(2)의 하부 또는 상부에는 기존 기둥(11)의 전면에 보강 기둥(3)을 결합하여 고정할 수 있다(도 1).
다음으로, 상기 패널존 보강 고정구(2)가 기존 부재(11, 12)의 내측 모서리에 고정되는 경우에 대하여 설명한다.
도 12와 같이, 상기 패널존 보강 고정구(2)는 ㄱ형 또는 L형으로 형성하여, 기둥(11)과 보(12)의 모서리 내측에 밀착 결합할 수 있다.
그리고 기존 기둥(11) 내측면에는 보강 기둥(3)을 결합하고, 기존 보(12)의 하측면 또는 상측면에 보강 보(4)를 결합하여 고정할 수 있다(도 13, 도 14).
도 4 등에 도시된 바와 같이, 상기 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)가 삽입된 리브플레이트(212)의 외측에는 ㄷ자 형상의 보강 캡(23)이 결합되어 상기 체결용 볼트(22)에 의해 고정되도록 구성할 수 있다.
상기 보강 캡(23)은 단면이 ㄷ자 형상으로 형성되어, 보강 부재(3, 4)가 삽입된 리브플레이트(212)의 외부를 감싸 고정한다.
상기 보강 캡(23)은 리브플레이트(212)의 길이에 대응되는 길이로 형성하여 보강 부재(3, 4) 단부의 일정 구간을 감싸도록 밀착 구성할 수 있다.
상기 보강 캡(23)은 리브 보강구(21)와 함께 보강 부재(3, 4)의 단부 일정 구간을 감싸도록 밀착되어 폐쇄형으로 보강 부재(3, 4)를 구속한다.
그러므로 보강 부재(3, 4)와 패널존 보강 고정구(2)를 상호 일체 거동하도록 하고, 보강 부재(3, 4)의 좌굴을 방지하여 내력을 향상시킬 뿐 아니라 체결용 볼트(22) 주변의 응력 집중을 분산 및 완화한다.
물론 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 보강 캡(23) 없이 리브 보강구(21)만 구비될 수 있다.
이 밖에 도 7에 도시된 바와 같이, 보강 캡(23) 대신 한 쌍의 리브플레이트(212)의 단부를 서로 연결하여 폐쇄형으로 리브 보강구(21)를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 보강 부재(3, 4)는 리브 보강부(21)의 일측에서 끼워 넣어 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이에 결합할 수 있다.
도 13과 도 14는 기존 프레임(1)의 내측 모서리에 패널존 보강 고정구(2)가 설치된 실시예로, 도 13에서는 보강 캡(23)으로 보강 기둥(3)을 고정하는 상태가 도시되고, 도 14는 보강 캡(23)으로 보강 보(4)를 고정하는 상태가 도시된다.
도 8 등에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이의 고정플레이트(211)와 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4) 사이 공간에는 충전재(24)가 충전될 수 있다.
상기 고정플레이트(211)를 기존 프레임(1)에 고정하기 위한 앵커볼트(213)는 고정플레이트(211)의 외측으로 노출된다. 이에 앵커볼트(213)와 보강 부재(3, 4) 간의 간섭을 피하기 위해, 보강 부재(3, 4)는 고정플레이트(211)의 면과 일정 간격 이격되도록 설치할 수 있다.
그러면 상기 보강 부재(3, 4)는 패널존 보강 고정구(2)와 일체 거동할 수 없으므로, 상기 보강 부재(3, 4)와 고정플레이트(211) 사이 공간을 충전재(24)로 채워 유격을 제거함으로써 보강 부재(3, 4)가 패널존 보강 고정구(2)와 일체 거동하도록 구성할 수 있다.
이 경우 상기 앵커볼트(213)의 헤드부는 충전재(24)의 내부에 매입되므로, 앵커볼트(213)의 부식을 방지할 수 있다.
상기 보강 부재(3, 4)가 원형 단면이거나 H형강 등과 같은 개단면인 경우에는 앵커볼트(213)에 면하는 보강 부재(3, 4)의 일측면에 별도로 막음판을 설치하여 충전재(24)가 막음판과 고정플레이트(211) 사이 공간에 충전되도록 할 수 있다.
또한, 시공 오차를 흡수하고 현장에서 리브 보강구(21)의 내부에 보강 부재(3, 4)를 용이하게 삽입하며 보강 캡(23)을 쉽게 결합할 수 있도록 리브플레이트(212) 및 보강 캡(23)과 보강 부재(3, 4) 사이에 여유 공간이 형성된 경우, 리브 보강구(21)와 보강 캡(23) 및 보강 부재(3, 4) 사이의 전체 공간에 충전재(24)를 채워 보강 부재(3, 4)가 리브 보강구(21) 및 보강 캡(23)과 일체화되도록 할 수도 있다.
상기 충전재(24)는 에폭시 등 합성수지나 고강도 무수축 모르타르 등으로 구성 가능하다.
도 15는 일실시예에 의한 지지 부재로 보강된 리브 보강구를 도시하는 사시도이고, 도 16은 다른 실시예에 의한 지지 부재로 보강된 리브 보강구를 도시하는 사시도이다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211)는 리브플레이트(212)의 외측으로 돌출되고, 상기 리브플레이트(212)의 외측면과 고정플레이트(211) 사이에는 지지 부재(25)가 구비되도록 구성할 수 있다.
상기 리브 보강구(21)는 기존 프레임(1)의 패널존을 보강할 뿐 아니라 보강 부재(3, 4)의 단부가 고정되는 것이므로 하중이 집중될 수 있다.
따라서 상기 고정플레이트(211)와 리브플레이트(212)만으로 구성되는 경우 리브 보강구(21)의 강성이 부족할 수 있다.
이에 상기 리브 보강구(21)를 전체적으로 ㅛ자 형상으로 형성하되, 고정플레이트(211)와 리브플레이트(212) 사이에 지지 부재(25)를 결합함으로써 리브 보강구(21)를 보강할 수 있다.
상기 지지 부재(25)는 도 15과 같이 사각파이프로 구성하거나 도 16와 같이 보강 리브로 구성할 수 있으며, 이러한 형상에 한정되지 않고 다양한 실시예를 적용 가능하다.
도 17은 콘크리트가 충전된 보강 부재를 도시하는 단면도이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 상기 보강 기둥(3) 및 보강 보(4) 중 적어도 어느 하나 이상은 강관으로 형성되고, 상기 강관 내부에는 콘크리트(C)가 충전되도록 구성할 수 있다.
상기 보강 기둥(3)이나 보강 보(4)와 같은 보강 부재(3, 4)는 기존 프레임(1)에 직접 고정되지 않으므로 폐단면인 강관으로 형성 가능하다.
상기 보강 부재(3, 4)로 강관을 사용하는 경우, 강관 내부에 콘크리트(C)를 충전하여 CFT로 구성함으로써 보강 부재(3, 4)의 단면 크기를 최소화할 수 있다.
도 18은 패널존 보강 고정구와 브레이싱재의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 상기 기둥(11) 측 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211)와 보(12) 측 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211) 사이에는 확장플레이트(214)가 형성되고, 상기 확장플레이트(214)에는 브레이싱재(5)의 단부가 결합되도록 구성할 수 있다.
횡력이 큰 경우 등에는 브레이싱재(5)로 구조물을 보강할 수 있는데, 본 발명에서는 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211)를 이용하여 브레이싱재(5)를 쉽게 결합할 수 있다.
즉, 상기 리브 보강구(21)의 기둥(11) 측 고정플레이트(211)와 보(12) 측 고정플레이트(211)의 사이를 확장플레이트(214)로 상호 연결하고, 상기 확장플레이트(214)에 브레이싱재(5)의 단부가 결합되도록 할 수 있다.
상기 확장플레이트(214)는 양측 고정플레이트(211)를 연장하여 일체로 형성할 수 있다. 또는, 별도의 플레이트를 양측의 고정플레이트(211)에 용접 또는 볼팅에 의해 고정하여 확장플레이트(214)를 구성할 수도 있다.
다음으로, 본 발명 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조의 시공 방법에 대하여 살펴본다.
본 발명 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조의 시공 방법에서는 먼저 (a) 기존 부재(11, 12)인 기둥(11)과 보(12)로 구성되는 기존 프레임(1)에서 기둥(11)과 보(12)가 접합되는 패널존의 일측면에 상기 리브 보강구(21)를 부착하는 단계; 가 실시된다.
이를 위하여 상기 리브 보강구(21)가 결합될 기존 프레임(1)의 패널존 일측면은 연마기 등을 이용하여 바탕 처리하여 둘 수 있으며, 리브 보강구(21)를 고정하기 위한 앵커홀을 미리 천공할 수 있다.
기존 프레임(1)의 기둥(11)과 보(12)에 리브 보강구(21)를 밀착시키고 앵커볼트(213)를 체결하여 리브 보강구(21)를 고정할 수 있다.
이때, 상기 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211)와 기존 부재(11, 12) 사이는 에폭시로 그라우팅할 수 있다.
그리고 (b) 상기 리브 보강구(21)의 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이에 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)의 단부를 삽입하고, 보강 캡(23)을 결합한 후 체결용 볼트(22)를 체결하여 고정한다.
즉, 상기 보강 부재(3, 4)의 양단부를 각각 리브 보강구(21)의 리브플레이트(212) 사이에 끼우고, 리브플레이트(212)의 외측에서 ㄷ자 형상의 보강 캡(23)을 씌워 결합한다.
그리고 체결용 볼트(22)로 보강 캡(23), 리브플레이트(212) 및 보강 부재(3, 4)를 결합한다.
마지막으로 (c) 상기 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이의 고정플레이트(211)와 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4) 사이 공간에 충전재(24)를 충전한다.
에폭시 등 합성수지나 고강도 무수축 모르타르 등으로 구성되는 충전재(24)를 이용 가능하다.
한편, 상기 (c) 단계 이후에는 (d) 상기 보강 기둥(3) 및 보강 보(4) 중 적어도 어느 하나 이상은 강관으로 형성되어, 상기 강관 내부에 콘크리트(C)를 충전하는 단계; 가 더 포함될 수 있다.
이 경우 상기 보강 부재(3, 4)에 결합된 체결용 볼트(22)가 콘크리트(C) 내부에 매입되어 일체로 고정될 수 있다.
아울러 보강 부재(3, 4)가 CFT 부재로 구성되므로, 보강 부재(3, 4)의 단면 크기를 최소화할 수 있어 경제적이다.
1: 프레임
11: 기둥
12: 보
2: 패널존 보강 고정구
21: 리브 보강구
211: 고정플레이트
212: 리브플레이트
213: 앵커볼트
214: 확장플레이트
22: 체결용 볼트
23: 보강 캡
24: 충전재
25: 지지 부재
3: 보강 기둥
4: 보강 보
5: 브레이싱재
C: 콘크리트
11: 기둥
12: 보
2: 패널존 보강 고정구
21: 리브 보강구
211: 고정플레이트
212: 리브플레이트
213: 앵커볼트
214: 확장플레이트
22: 체결용 볼트
23: 보강 캡
24: 충전재
25: 지지 부재
3: 보강 기둥
4: 보강 보
5: 브레이싱재
C: 콘크리트
Claims (9)
- 기존 부재인 기둥(11)과 보(12)로 구성되는 기존 프레임(1)을 보강하기 위해 상기 프레임(1)의 일측에 결합되는 보강 구조에 관한 것으로,
기존 기둥(11)과 보(12)가 접합되는 패널존에서 기둥(11)과 보(12)의 일측에 각각 고정되는 패널존 보강 고정구(2);
상기 기둥(11)의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구(2)에 고정되는 보강 기둥(3); 및
상기 보(12)의 일측에 설치되는 것으로 양단이 각각 상기 패널존 보강 고정구(2)에 고정되는 보강 보(4); 로 구성되되,
상기 패널존 보강 고정구(2)는,
기존 부재(11, 12)의 측면에 고정되는 고정플레이트(211)와 상기 고정플레이트(211)의 전면에 상호 이격되도록 돌출 형성되는 한 쌍의 리브플레이트(212)로 구성되어, 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)의 단부가 리브 보강구(21)의 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이 공간에 삽입되는 리브 보강구(21);
한 쌍의 리브플레이트(212)와 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)를 관통하여 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)가 패널존 보강 고정구(2)의 리브 보강구(21)에만 고정되고, 기존 부재(11, 12)에는 별도로 고정되지 않도록 하는 체결용 볼트(22);
ㄷ자 형상으로 형성되어 상기 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)가 삽입된 리브플레이트(212)의 외측에 결합되어 상기 체결용 볼트(22)에 의해 고정되는 보강 캡(23);
상기 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이의 고정플레이트(211)와 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4) 사이 공간에 충전되는 충전재(24); 및
상기 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211)가 리브플레이트(212)의 외측으로 돌출되어, 상기 리브플레이트(212)의 외측면과 고정플레이트(211) 사이에 구비되는 지지 부재(25); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 보강 기둥(3) 및 보강 보(4) 중 적어도 어느 하나 이상은 강관으로 형성되고, 상기 강관 내부에는 콘크리트(C)가 충전되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조.
- 제1항에서,
상기 기둥(11) 측 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211)와 보(12) 측 리브 보강구(21)의 고정플레이트(211) 사이에는 확장플레이트(214)가 형성되고, 상기 확장플레이트(214)에는 브레이싱재(5)의 단부가 결합되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조.
- 제1항에 의한 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조의 시공 방법에 관한 것으로,
(a) 기존 부재(11, 12)인 기둥(11)과 보(12)로 구성되는 기존 프레임(1)에서 기둥(11)과 보(12)가 접합되는 패널존의 일측면에 상기 리브 보강구(21)를 부착하는 단계;
(b) 상기 리브 보강구(21)의 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이에 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4)의 단부를 삽입하고, 보강 캡(23)을 결합한 후 체결용 볼트(22)를 체결하여 고정하는 단계; 및
(c) 상기 한 쌍의 리브플레이트(212) 사이의 고정플레이트(211)와 보강 기둥(3) 또는 보강 보(4) 사이 공간에 충전재(24)를 충전하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조의 시공 방법.
- 제8항에서,
상기 (c) 단계 이후에,
(d) 상기 보강 기둥(3) 및 보강 보(4) 중 적어도 어느 하나 이상은 강관으로 형성되어, 상기 강관 내부에 콘크리트(C)를 충전하는 단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 패널존 보강 고정구를 이용한 내진 보강 구조의 시공 방법.
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