KR102313504B1 - Aseismatic Reinforcement Structure using Steel Pipe and Prestressed Bar - Google Patents

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KR102313504B1
KR102313504B1 KR1020200063606A KR20200063606A KR102313504B1 KR 102313504 B1 KR102313504 B1 KR 102313504B1 KR 1020200063606 A KR1020200063606 A KR 1020200063606A KR 20200063606 A KR20200063606 A KR 20200063606A KR 102313504 B1 KR102313504 B1 KR 102313504B1
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Abstract

The present invention relates to a seismic reinforcement structure installed on an outer wall of an existing structure, which comprises a reinforcing steel column (100), a lower fixing unit (150), a load transmission unit (200), and a damping unit (300). The present invention has a new earthquake load reduction function for preventing rapid destruction of an existing reinforced concrete structure.

Description

강관과 프리스트레스바를 이용한 내진보강구조{Aseismatic Reinforcement Structure using Steel Pipe and Prestressed Bar}Aseismatic Reinforcement Structure using Steel Pipe and Prestressed Bar

본 발명은 기존 철근 콘크리트 구조물(이하 "기존 구조물"이라 함)의 외측에 수직 방향으로 보강철골기둥을 세우고, 이를 강관과 프리스트레스바를 이용하여 기존 구조물과 연결하여 일체 거동을 확보함과 동시에 지진하중(에너지)를 감쇠시키는 내진보강 기술에 관한 것이다.The present invention establishes a reinforcing steel frame column in a vertical direction on the outside of an existing reinforced concrete structure (hereinafter referred to as "existing structure"), and connects it with an existing structure using a steel pipe and a pre-stress bar to secure an integrated behavior and at the same time seismic load ( It is related to the seismic reinforcement technology that attenuates energy).

최근 빈번히 발생하는 지진에 대비한 내진보강에 관심이 증대되면서 학교, 공공시설물 등 건축 구조물의 내진보강이 많이 이루어지고 있으며, 일반적으로 기존 철근 콘크리트 구조물의 내진보강은 토글 또는 브레이스가 구비된 마찰댐퍼, 점성댐퍼, 슬릿강재댐퍼 등의 제진보강공법과 철골브레이스, 철골프레임, CF기둥보강 등의 내진보강공법이 활발히 사용되고 있다. As interest in seismic reinforcement in preparation for frequently occurring earthquakes has increased recently, seismic reinforcement of building structures such as schools and public facilities has been increasing. In general, seismic reinforcement of existing reinforced concrete structures includes friction dampers with toggles or braces, Vibration-reinforcement methods such as viscous dampers and slit steel dampers and seismic-resistance reinforcement methods such as steel braces, steel frames, and CF column reinforcement are being actively used.

그러나 상기한 여러 종류의 내진보강공법들의 자체 성능은 다양한 실험 및 다수의 실적을 통하여 어느 정도 확보되었다고 할 수 있으나, 지진 발생시 내진보강장치와 보강대상 철근 콘크리트 구조물의 일체거동을 확보할 수 없다면 이러한 공법들은 무용지물이 될 수 밖에 없다.However, it can be said that the self-performance of the above-mentioned various types of seismic reinforcement methods has been secured to some extent through various experiments and numerous achievements. They can only become useless.

따라서 내진보강장치나 공법 자체의 개발과 함께 내진보강장치와 기존 철근 콘크리트 구조물의 일체 거동을 확보할 수 있는 접합구조에 대한 연구 개발의 중요성이 증대되고 있는데, 이와 관련된 선행기술을 살펴보면 다음과 같다.Therefore, along with the development of the earthquake-resistant reinforcement device or the construction method itself, the importance of research and development on the joint structure that can secure the integrated behavior of the earthquake-resistant reinforcement device and the existing reinforced concrete structure is increasing.

도1(a)와 같이 내진보강용 H형강의 웨브를 보강대상 철근 콘크리트 구조물에 접합하여 내진보강할 경우 보강대상 콘크리트 구조물(1)에 다수의 수지앵커(2)를 1열 또는 2열로 장치하고, 내진보강용 H형강의 웨브(4)에 다수의 스터드볼트(3)를 1열 또는 2열로 용접결합하고, 거푸집을 설치한 후 콘크리트(5)를 타설하는 방법을 주로 사용하고 있는데, 이러한 접합방법은 지진 발생시 불규칙한 지진 에너지(횡하중)에 의하여 필연적으로 콘크리트에 균열이 발생되고, 균열이 발생됨과 동시에 H형강으로 지진하중의 전달이 어려워져 소기의 내진보강효과를 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.As shown in Fig. 1(a), when seismic reinforcement is performed by joining the web of seismic reinforcement H-beam to the reinforced concrete structure to be reinforced, a number of resin anchors (2) are installed in one or two rows of the concrete structure to be reinforced (1). , a method of welding and joining a number of stud bolts 3 to the web 4 of H-beam steel for seismic reinforcement in one or two rows, and pouring the concrete 5 after installing the formwork is mainly used. This method inevitably causes cracks in concrete due to irregular seismic energy (lateral load) when an earthquake occurs.

또한 도1(b)와 같이 내진보강용 H형강의 플랜지(7)를 보강대상 콘크리트 구조물(1)에 앵커(8) 및 에폭시수지(9)를 사용하여 접합하는 방식으로 내진보강할 경우 도1(c)에 도시된 것처럼 천공드릴(10)을 이용한 앵커구멍 천공작업을 수행해야만 하는데, 이러한 천공작업 과정에서 천공드릴(10)이 상부 플랜지(11)에 간섭되어 규정된 깊이의 수직 천공이 어렵고, 천공작업 과정에서 보강대상 콘크리트 구조물(1) 내부의 철근과 천공드릴이 맞닿을 경우 이를 회피할 수 있는 적절한 방안이 없어 내진보강장치의 견고한 설치가 어려운 문제점이 있다. 아울러 이러한 문제점을 개선하기 위하여 비교적 길이가 긴 천공드릴(13)을 사용하여 앵커구멍 천공작업시 상부플랜지(11)에도 구멍을 뚫는 경우도 있으나 이 방법 역시 천공작업 도중 철근 콘크리트 구조물 내부의 철근과 맞닿을 경우 이를 회피할 적절한 방법이 없을 뿐만 아니라 불필요한 천공 과정이 추가되고, 상부플랜지(11)의 천공에 따른 강도 저하의 결과를 초래하게 된다.In addition, as shown in Fig. 1 (b), when earthquake resistance is reinforced by joining the flange 7 of the H-beam steel for seismic reinforcement to the concrete structure 1 to be reinforced using an anchor 8 and an epoxy resin 9, Fig. 1 As shown in (c), it is necessary to perform anchor hole drilling using the drilling drill 10, and in the course of this drilling operation, the drilling drill 10 interferes with the upper flange 11, making vertical drilling of a prescribed depth difficult and difficult. , when the reinforcing bar inside the concrete structure to be reinforced (1) and the drilling drill come into contact with each other during the drilling process, there is no suitable way to avoid this, so there is a problem in that it is difficult to install the seismic reinforcement device firmly. In addition, in order to improve this problem, there is a case in which a hole is also drilled in the upper flange 11 during the anchor hole drilling operation using a relatively long drill 13, but this method also matches the reinforcement inside the reinforced concrete structure during the drilling operation. In case of contact, there is no suitable way to avoid it, and an unnecessary drilling process is added, resulting in a decrease in strength due to the drilling of the upper flange 11 .

아울러, 도1에 도시된 내진구조들은 지진하중을 효과적으로 감쇠할 수 있는 기능이 거의 없어 보강 구조물의 강도를 초과하는 지진하중이 작용할 경우 보강 구조물과 함께 철근 콘크리트 구조물의 붕괴가 급속히 이루어지면서 대피 시간을 충분히 확보할 수 없다는 문제점도 있다.In addition, since the seismic structures shown in FIG. 1 have little function to effectively dampen the seismic load, when an earthquake load exceeding the strength of the reinforcing structure acts, the evacuation time is shortened as the reinforcing structure and the reinforced concrete structure collapse rapidly. There is also the problem of not being able to secure enough.

따라서 효과적인 시공으로 내진보강장치와 기존 철근 콘크리트 구조물의 일체 거동성을 확보함과 동시에 지진하중을 적절히 감쇠시키고, 기존 철근 콘크리트 구조물의 급속한 붕괴를 방지할 수 있는 새로운 기술 개발이 절실히 요구되고 있다. Therefore, it is urgently required to develop a new technology that can effectively dampen the seismic load and prevent the rapid collapse of the existing reinforced concrete structure while ensuring the integrated behavior of the seismic reinforcement device and the existing reinforced concrete structure through effective construction.

[선행기술문헌][Prior art literature]

등록특허 제10-1070872호Registered Patent No. 10-1070872

등록특허 제10-1368312호Registered Patent No. 10-1368312

등록특허 제10-1900459호Registered Patent No. 10-1900459

등록특허 제10-2017546호Registered Patent No. 10-2017546

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 신속하고 간편한 시공으로 기존 철근 콘크리트 구조물과의 일체 거동성을 확보함과 동시에 지진하중을 적절히 감쇠시킬 수 있고, 기존 철근 콘크리트 구조물의 급속한 붕괴를 방지할 수 있는 새로운 지진하중 감쇠 기능이 구비된 내진보강구조를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention, which was created to solve the above problems, can properly attenuate seismic loads while securing integral behavior with existing reinforced concrete structures through quick and simple construction, and can prevent rapid collapse of existing reinforced concrete structures. Its purpose is to present a seismic reinforcement structure equipped with a new seismic load damping function.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.The technical configuration of the present invention created to achieve the above object is as follows.

본 발명은 기존 구조물의 외벽에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서, 기존 구조물을 따라 수직 방향으로 배열되고, 기존 구조물의 외벽과 간격을 유지하도록 설치되는 보강철골기둥(100); 상기 보강철골기둥(100)의 하단부에 수평 방향으로 결합되어 상기 보강철골기둥(100)과 함께 "⊥"형 구조를 이루며, 상기 보강철골기둥(100)을 지면에 고정시키는 하부고정부(150); 일측 단부는 상기 보강철골기둥(100)과 결합되고, 타측 단부는 기존 구조물의 외벽에 결합되는 하중전달부(200); 및, 길게 늘어진 스트랩(strap) 형상의 강판 부재로서 상기 하중전달부(200)와 이격되어 설치되며, 일측 단부는 상기 보강철골기둥(100)에 결합되고, 타측 단부는 기존 구조물의 외벽에 결합되는 댐핑부(300);를 포함하며, 상기 하중전달부(200)는 일측 단부는 상기 보강철골기둥(100)에 맞닿고, 타측 단부는 기존 구조물의 외벽에 맞닿는 강관(210); 상기 강관(210)의 내부를 통과하도록 배열되고, 일측 단부는 상기 보강철골기둥(100)을 관통한 후 상기 보강철골기둥(100)에 결합되고, 타측 단부는 기존 구조물의 외벽을 관통한 후 기존 구조물의 외벽 내측면에 결합되면서 인장력이 작용하도록 당겨지는 프리스트레스바(220); 상기 강관(210)의 상부에 구비된 몰탈주입구(211)를 통하여 주입되어 상기 강관(210)의 내부공간을 채우는 고강도무수축몰탈(230);로 구성되고, 상기 댐핑부(300)에는, 파형 웨이브(333) 형상으로 이루어진 부위가 구비되어 지진하중이 작용할 경우 파형 웨이브(333) 부위의 탄성 변형 또는 소성 변형을 통하여 지진하중을 감쇠하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a seismic reinforcing structure installed on the outer wall of an existing structure, comprising: a reinforcing steel pillar (100) arranged in a vertical direction along the existing structure and installed to maintain a distance from the outer wall of the existing structure; It is coupled to the lower end of the reinforcing steel frame 100 in the horizontal direction to form a "⊥"-shaped structure together with the reinforcing steel frame 100, and a lower fixing part 150 for fixing the reinforcing steel frame 100 to the ground. ; One end is coupled to the reinforcing steel pillar 100, the other end is a load transmission unit 200 coupled to the outer wall of the existing structure; And, as a steel plate member in the form of an elongated strap (strap) is installed spaced apart from the load transfer unit 200, one end is coupled to the reinforcing steel pillar 100, the other end is coupled to the outer wall of the existing structure Damping unit 300; includes; the load transmission unit 200 has one end in contact with the reinforcing steel column 100, and the other end of the steel pipe 210 in contact with the outer wall of the existing structure; It is arranged to pass through the inside of the steel pipe 210, and one end is coupled to the reinforcing steel frame post 100 after passing through the reinforcing steel frame pillar 100, and the other end is passed through the outer wall of the existing structure after passing through the existing structure. The pre-stress bar 220 is pulled so that a tensile force acts while being coupled to the inner surface of the outer wall of the structure; High-strength non-shrinkable mortar 230 that is injected through the mortar inlet 211 provided at the top of the steel pipe 210 and fills the inner space of the steel pipe 210; It is characterized in that the portion made of the wave 333 is provided to attenuate the seismic load through elastic deformation or plastic deformation of the corrugated wave 333 portion when an earthquake load is applied.

본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.Technical effects according to the configuration of the present invention are as follows.

첫째, 기존 구조물의 외부에 보강철골기둥(100)을 설치하고, 하중전달부(200)와 댐핑부(300)를 통하여 보강철골기둥(100)과 기존 구조물의 외벽을 하나로 연결하는 방식을 적용함으로써 보다 신속하고 간편한 시공이 가능하다.First, by installing the reinforcing steel frame 100 on the outside of the existing structure, and by applying a method of connecting the reinforcing steel frame 100 and the outer wall of the existing structure to one through the load transmission unit 200 and the damping unit 300 Faster and simpler construction is possible.

둘째, 지진하중(에너지)가 작용할 경우 하중전달부(200)를 통하여 보강철골기둥(100)과 기존 구조물의 일체 거동을 확보할 수 있다., Second, when an earthquake load (energy) acts, it is possible to secure the integrated behavior of the reinforcing steel column 100 and the existing structure through the load transfer unit 200.,

다시 말하면, 강관(210), 프리스트레스바(220), 및 강관(210) 내부를 채우는 고강도무수축몰탈(230)로 구성된 하중전달부(200)를 통하여 보강철골기둥(100)과 기존 구조물을 하나로 연결하는 구조를 완성하여 기존 구조물과의 일체 거동이 확보될 수 있다.In other words, the steel pipe 210, the pre-stress bar 220, and the reinforcing steel column 100 and the existing structure through the load transmission unit 200 composed of a high-strength non-shrinkable mortar 230 filling the inside of the steel pipe 210 into one By completing the connecting structure, integrated behavior with the existing structure can be secured.

셋째, 댐핑부(300)를 통하여 다양한 방향으로 작용하는 지진하중을 마찰력과 탄성력을 이용하여 효과적으로 감쇠시킬 수 있다.Third, the seismic load acting in various directions through the damping unit 300 can be effectively damped by using friction and elasticity.

다시 말하면, 댐핑부(300)의 볼트결합된 부위 3곳(제1장착브라켓(311)과 제1댐핑스트랩(312) 결합 부위, 제2장착브라켓(321)과 제2댐핑스트랩(322) 결합 부위 및 제1마찰판(313)과 제2마찰판(323)의 결합 부위)에 의하여 3축(x,y,z) 방향 거동(회전)이 가능하고, 지진하중이 전달되어 볼트결합 부위의 상호 거동(회전)이 일어나면 볼트의 결합력에 의하여 마찰력이 발생하고, 이러한 마찰력에 수반된 마찰열에 의하여 지진하중(에너지)가 감쇠될 수 있다.In other words, three bolted portions of the damping unit 300 (the first mounting bracket 311 and the first damping strap 312 coupling portion, the second mounting bracket 321 and the second damping strap 322 are coupled together) The three-axis (x, y, z) direction movement (rotation) is possible by the region and the coupling portion of the first friction plate 313 and the second friction plate 323), and the seismic load is transmitted and the mutual behavior of the bolted joint portion When (rotation) occurs, frictional force is generated by the bonding force of the bolts, and the seismic load (energy) can be attenuated by the frictional heat accompanying this frictional force.

또한, 제1댐핑스트랩(312)에는 상하 방향으로 파형 웨이브(333)가 형성되는데, 제1댐핑스트랩(312)의 길이 방향으로 늘어나거나 줄어들면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수 있고, 상하 방향으로 진동하면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수도 있고, 제2댐핑스트랩(322)에는 좌우 방향으로 파형 웨이브(333)가 형성되는데, 제2댐핑스트랩(322)의 길이 방향으로 늘어나거나 줄어들면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수도 있고, 상하 방향으로 진동하면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수 있다. In addition, the first damping strap 312 has a corrugated wave 333 formed in the vertical direction. As the first damping strap 312 increases or decreases in the longitudinal direction, the seismic load (energy) can be attenuated, and the earthquake load (energy) can be attenuated in the vertical direction. The seismic load (energy) may be attenuated while vibrating with The load (energy) can be damped, and the seismic load (energy) can be damped while vibrating in the vertical direction.

넷째, 마찰력과 탄성력으로 감당하지 못하는 규모의 지진하중이 작용하더라도 파형 웨이브(333) 소성변형(plastic deformation)을 통하여 보강철골기둥(100)과 기존 구조물의 결합구조를 유지함으로써 기존 구조물의 급격한 붕괴를 방지하고 거주자들의 안전한 탈출 시간을 확보할 수 있다.Fourth, the rapid collapse of the existing structure is prevented by maintaining the combined structure of the reinforcing steel column 100 and the existing structure through the corrugated wave 333 plastic deformation even when an earthquake load of a scale that cannot be handled by friction and elastic force acts. and to ensure a safe escape time for residents.

도1은 종래 기술을 도시한다.
도2는 본 발명의 정면 구조를 예시적으로 도시한다.
도3은 본 발명의 측면 구조를 예시적으로 도시한다.
도4는 본 발명에 적용된 댐핑부(300)의 구체적 실시예를 도시한다.1 shows the prior art.
Fig. 2 exemplarily shows the front structure of the present invention.
3 exemplarily shows a side structure of the present invention.
4 shows a specific embodiment of the damping unit 300 applied to the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 기존 구조물의 외벽에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서, 보강철골기둥(100), 하부고정부(150), 하중전달부(200) 및 댐핑부(300)를 포함한다.The present invention relates to an earthquake-resistant reinforcement structure installed on an outer wall of an existing structure, and includes a reinforcing steel frame column 100 , a lower fixing part 150 , a load transmitting part 200 , and a damping part 300 .

보강철골기둥(100)은 도2 또는 도3에 도시된 것처럼 기존 구조물을 따라 수직 방향으로 배열되고, 기존 구조물의 외벽과 간격을 유지하도록 설치된다.The reinforcing steel frame pillar 100 is arranged in a vertical direction along the existing structure as shown in FIG. 2 or 3, and is installed to maintain a gap with the outer wall of the existing structure.

이러한 보강철골기둥(100)은 다양한 철골 부재가 선택될 수 있는데, 일반적으로 생산되는 다양한 단면 형상의 형강이나 강관 가운데 적절한 것이 사용될 수도 있고, 필요에 따라 형강이나 강관에 보강웨브와 같은 보강부재가 추가로 용접된 형태가 될 수도 있다. For the reinforcing steel column 100, various steel members may be selected, and an appropriate one may be used among sections or steel pipes of various cross-sectional shapes that are generally produced. It may be in a welded form.

즉, 본 발명의 구체적 실시예에서는 "H" 형강이 사용되었으나 반드시 이러한 형태의 철골 부재로 한정되는 것은 아니며 적절한 강도를 유지할 수 있으면 어떤 철골 부재라도 사용이 가능하다.That is, in a specific embodiment of the present invention, "H" section steel was used, but it is not necessarily limited to this type of steel frame member, and any steel frame member can be used as long as it can maintain appropriate strength.

이러한 보강철골기둥(100)은 창호나 출입구와 같은 개구부가 없는 부위에 설치되거나, 기존 구조물의 기둥을 따라 나란하게 설치됨이 바람직하다. These reinforcing steel frame pillars 100 are preferably installed in areas without openings, such as windows or doorways, or installed side by side along the pillars of the existing structure.

하부고정부(150)는 보강철골기둥(100)의 하단부에 수평 방향으로 용접 결합되어 보강철골기둥(100)과 함께 "⊥"형 구조를 이루며, 보강철골기둥(100)을 지면에 고정시키는 기능을 수행한다.The lower fixing part 150 is welded to the lower end of the reinforcing steel frame 100 in the horizontal direction to form a "⊥"-shaped structure together with the reinforcing steel frame 100, the function of fixing the reinforcing steel frame 100 to the ground carry out

이러한 하부고정부(150)는 보강철골기둥(100)과 마찬가지로 "H" 형강이 사용되고, 적절한 보강용 웨브가 추가 용접될 수도 있고, 다른 형태의 철골 부재가 사용될 수도 있다. This lower fixing part 150 is a "H" section steel is used like the reinforcing steel frame column 100, an appropriate reinforcing web may be additionally welded, and other types of steel frame members may be used.

하부고정부(150)는 파일, 철근 배근, 콘크리트 타설 등을 통하여 지면에 고정되도록 설치되어야 하는데, 지면에 고정하는 방식은 이미 상용화된 다양한 시공 방법 가운데 적절한 방식을 선택하면 되는데, 파일을 사용할 경우 하부고정부(150)에 파일을 수용할 수 있도록 적절히 절개된 마이크로파일 장착용 슬로트홀과 같은 파일수용공간이 마련될 수도 있다.The lower fixing part 150 should be installed so as to be fixed to the ground through piles, reinforcing reinforcement, concrete pouring, etc., and the method of fixing to the ground may be selected from among various construction methods already commercialized. A file accommodating space such as a slot hole for mounting a micropile cut appropriately to accommodate the file in the fixing part 150 may be provided.

하중전달부(200)는 보강철골기둥(100)과 기존 구조물의 외벽을 하나로 연결하여 일체 거동을 확보하는 기능을 수행하는데, 하중전달부(200)의 일측 단부는 보강철골기둥(100)과 결합되고, 하중전달부(200)의 타측 단부는 기존 구조물의 외벽에 결합된다.The load transfer unit 200 connects the reinforcing steel frame 100 and the outer wall of the existing structure as one to secure an integral behavior, and one end of the load transfer unit 200 is coupled to the reinforcing steel frame 100 . and the other end of the load transfer unit 200 is coupled to the outer wall of the existing structure.

상기 하중전달부(200)는 도2 또는 도3에 도시된 것처럼 강관(210), 프리스트레스바(220), 및 고강도무수축몰탈(230)로 구성된다.The load transfer unit 200 is composed of a steel pipe 210 , a pre-stress bar 220 , and a high-strength non-shrinkable mortar 230 as shown in FIG. 2 or 3 .

강관(210)은 일측 단부가 보강철골기둥(100)에 맞닿고, 타측 단부가 기존 구조물의 외벽에 맞닿도록 설치된다.The steel pipe 210 is installed so that one end abuts against the reinforcing steel column 100 and the other end abuts against the outer wall of the existing structure.

프리스트레스바(220)는 강관(210)의 내부를 통과하도록 배열되는데, 프리스트레스바(220)의 일측 단부는 보강철골기둥(100)을 관통한 후 너트 체결 등을 통하여 보강철골기둥(100)에 결합되고, 프리스트레스바(220)의 타측 단부는 기존 구조물의 외벽을 관통한 후 기존 구조물의 외벽 내측면에 너트 체결 등을 통하여 장착되는데, 이러한 프리스트레스바(220)는 너트를 조여 프리스트레스바(220)의 좌우 양측 단부가 외측으로 당겨져 인장력이 작용하는 상태가 되도록 장착된다.The pre-stress bar 220 is arranged to pass through the inside of the steel pipe 210, and one end of the pre-stress bar 220 passes through the reinforcing steel frame 100 and then coupled to the reinforcing steel frame 100 through a nut fastening. and the other end of the pre-stress bar 220 passes through the outer wall of the existing structure and then is mounted on the inner surface of the outer wall of the existing structure by fastening a nut, etc. This pre-stress bar 220 is the pre-stress bar 220 by tightening the nut. It is mounted so that the left and right both ends are pulled outward and a tensile force is applied.

고강도무수축몰탈(230)은 강관(210)의 상부에 구비된 몰탈주입구(211)를 통하여 주입되어 강관(210)의 내부공간을 채우게 되는데, 현재 상용화되어 있는 고강도무수축몰탈을 선택하여 일반적인 방식으로 주입하고 양생하면 된다. 몰탈주입구(211)는 최소 2개 이상 마련되어 일측 몰탈주입구(211)로 주입하는 과정에서 타측 몰탈주입구(211)를 통하여 공기가 배출되도록 한다.The high-strength non-shrinkable mortar 230 is injected through the mortar inlet 211 provided at the upper portion of the steel pipe 210 to fill the inner space of the steel pipe 210. A general method by selecting a high-strength non-shrinkable mortar currently commercially available. Inject and cure. At least two mortar inlet 211 are provided so that air is discharged through the other mortar inlet 211 in the process of injecting into one mortar inlet 211 .

댐핑부(300)는 길게 늘어진 스트랩(strap) 형상의 강판 부재로서 하중전달부(200)와 이격되어 설치되는데, 댐핑부(300)의 일측 단부는 보강철골기둥(100)에 결합되고, 댐핑부(300)의 타측 단부는 기존 구조물의 외벽에 결합된다.The damping part 300 is a steel plate member in the shape of a elongated strap and is installed to be spaced apart from the load transmission part 200, and one end of the damping part 300 is coupled to the reinforcing steel pillar 100, and the damping part The other end of the 300 is coupled to the outer wall of the existing structure.

이러한 댐핑부(300)에는, 파형 웨이브(333) 형상으로 이루어진 부위가 구비되어 지진하중(에너지)이 작용할 경우 파형 웨이브(333) 부위의 탄성 변형 또는 소성 변형을 통하여 지진하중을 감쇠하는 것을 특징으로 하는데, 이러한 댐핑부(300)의 자세한 구조는 도4에 도시된 바와 같다.The damping part 300 is provided with a portion formed in the shape of a corrugated wave 333 to damp the seismic load through elastic deformation or plastic deformation of the corrugated wave 333 portion when an earthquake load (energy) is applied. However, the detailed structure of the damping unit 300 is as shown in FIG. 4 .

댐핑부(300)는 제1장착브라켓(311), 제1댐핑스트랩(312), 제1마찰판(313), 제2장착브라켓(321), 제2댐핑스트랩(322) 및 제2마찰판(323)으로 구성된다.The damping unit 300 includes a first mounting bracket 311 , a first damping strap 312 , a first friction plate 313 , a second mounting bracket 321 , a second damping strap 322 , and a second friction plate 323 . ) is composed of

제1장착브라켓(311)은 "⊥"형 단면을 가지며, 보강철골기둥(100)에 볼트 또는 용접결합(장착)될 수 있다.The first mounting bracket 311 has a “⊥”-shaped cross section, and may be bolted or welded (mounted) to the reinforcing steel frame 100 .

제1댐핑스트랩(312)의 일측 단부는 제1장착브라켓(311)에 지면과 나란하게 수평을 이루는 좌우 방향으로 회전가능하게 볼트결합되며, 볼트의 체결력에 따른 마찰력에 의하여 좌우 방향으로 회전할 경우 마찰열이 발생하면서 지진하중(에너지)를 감쇠시킬 수 있다.One end of the first damping strap 312 is rotatably bolted to the first mounting bracket 311 in the left and right directions parallel to the ground, and rotates in the left and right direction by the friction force according to the fastening force of the bolt. As frictional heat is generated, the seismic load (energy) can be damped.

제1댐핑스트랩(312)의 타측 단부에는 제1마찰판(313)이 용접결합되어 제1댐핑스트랩(312)과 직각을 이루게 된다.A first friction plate 313 is welded to the other end of the first damping strap 312 to form a right angle with the first damping strap 312 .

제1댐핑스트랩(312)에는 지면과 수직을 이루는 상하 방향으로 파형이 반복되는 파형 웨이브(333)가 형성되는데, 제1댐핑스트랩(312)의 길이 방향으로 늘어나거나 줄어들면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수도 있고, 상하 방향으로 진동하면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수도 있다.The first damping strap 312 is formed with a corrugated wave 333 in which the waveform is repeated in the vertical direction perpendicular to the ground, and increases or decreases in the longitudinal direction of the first damping strap 312 to reduce the seismic load (energy). It can also be damped, or it can attenuate the seismic load (energy) while vibrating in the vertical direction.

또한 탄성 한계를 초과하는 지진하중(에너지)이 작용할 경우 파형 웨이브(333)가 소성 변형을 통하여 길게 늘어지면서 기존 구조물과 보강철골기둥(100)의 결합 구조를 유지함으로써 기존 구조물의 급격한 붕괴를 방지하고, 거주자들이 안전하게 탈출할 수 있는 대피시간을 확보할 수 있다.In addition, when a seismic load (energy) exceeding the elastic limit acts, the wave wave 333 is elongated through plastic deformation, and by maintaining the combined structure of the existing structure and the reinforcing steel column 100, the rapid collapse of the existing structure is prevented. , it is possible to secure an evacuation time for residents to escape safely.

제2장착브라켓(321)은 "⊥"형 단면을 가지며, 기존 구조물의 외벽에 앵커 볼트 등을 이용하여 결합(장착)된다.The second mounting bracket 321 has a “⊥”-shaped cross section and is coupled (mounted) to the outer wall of the existing structure using an anchor bolt or the like.

제2댐핑스트랩(322)의 일측 단부는 제2장착브라켓(321)에 지면과 수직을 이루는 상하 방향으로 회전가능하게 볼트결합되며, 볼트의 체결력에 따른 마찰력에 의하여 상하 방향으로 회전할 경우 마찰열이 발생하면서 지진하중(에너지)를 감쇠시킬 수 있다.One end of the second damping strap 322 is rotatably bolted to the second mounting bracket 321 in the vertical direction perpendicular to the ground, and when rotated in the vertical direction by the friction force according to the fastening force of the bolt, frictional heat is generated. The seismic load (energy) can be damped as it occurs.

제2댐핑스트랩(322)의 타측 단부에는 제2마찰판(323)이 용접결합되어 제2댐핑스트랩(322)과 직각을 이루게 된다.A second friction plate 323 is welded to the other end of the second damping strap 322 to form a right angle with the second damping strap 322 .

제2댐핑스트랩(322)에는 지면과 나란하게 수평을 이루는 좌우 방향으로 파형이 반복되는 파형 웨이브(333)가 형성되는데, 제2댐핑스트랩(322)의 길이 방향으로 늘어나거나 줄어들면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수도 있고, 상하 방향으로 진동하면서 지진하중(에너지)을 감쇠시킬 수도 있다.The second damping strap 322 is formed with a corrugated wave 333 in which the waveform is repeated in the left and right directions parallel to the ground and horizontally parallel to the ground. ) can be attenuated, and the seismic load (energy) can be attenuated while vibrating in the vertical direction.

또한 탄성 한계를 초과하는 지진하중(에너지)이 작용할 경우 파형 웨이브(333)가 소성 변형을 통하여 길게 늘어지면서 기존 구조물과 보강철골기둥(100)의 결합 구조를 유지함으로써 기존 구조물의 급격한 붕괴를 방지하고, 거주자들이 안전하게 탈출할 수 있는 대피시간을 확보할 수 있다.In addition, when a seismic load (energy) exceeding the elastic limit acts, the wave wave 333 is elongated through plastic deformation, and by maintaining the combined structure of the existing structure and the reinforcing steel column 100, the rapid collapse of the existing structure is prevented. , it is possible to secure an evacuation time for residents to escape safely.

제1마찰판(313)과 제2마찰판(323)은 서로 맞닿도록 볼트결합되는데, 제1마찰판(313) 또는 제2마찰판(323) 가운데 어느 일측에는 볼트가 통과하는 구멍이 원호 형상으로 절개되어 제1마찰판(313)과 제2마찰판(323)이 서로 맞닿아 결합된 상태에서 미리 정해진 범위 내에서 회전이 가능한 구조가 된다.The first friction plate 313 and the second friction plate 323 are bolted to contact each other, and a hole through which the bolt passes is cut in an arc shape on either side of the first friction plate 313 or the second friction plate 323. In a state in which the first friction plate 313 and the second friction plate 323 contact each other and are coupled to each other, the structure is rotatable within a predetermined range.

제1마찰판(313)과 제2마찰판(323)의 접촉면에는 회전시 볼트의 결합력에 따른 마찰력에 의하여 마찰열이 발생하면서 지진하중이 감쇠될 수 있다.On the contact surfaces of the first friction plate 313 and the second friction plate 323 , frictional heat is generated by frictional force according to the coupling force of the bolts during rotation, and the earthquake load may be attenuated.

이와 같은 구조의 댐핑부(300)는 회전이 가능하도록 볼트결합된 부위 3곳(제1장착브라켓(311)과 제1댐핑스트랩(312) 결합 부위, 제2장착브라켓(321)과 제2댐핑스트랩(322) 결합 부위 및 제1마찰판(313)과 제2마찰판(323)의 결합 부위)에 의하여 3축(x,y,z) 방향 거동(회전)이 가능하고, 지진하중이 전달되어 볼트결합 부위의 상호 거동(회전)이 일어나면 볼트의 결합력에 의하여 마찰력이 발생하고,이러한 마찰력에 수반된 마찰열에 의하여 지진하중(에너지)가 감쇠될 수 있다.The damping unit 300 having such a structure has three bolted portions to be rotatable (a first mounting bracket 311 and a first damping strap 312 coupling portion, a second mounting bracket 321 and a second damping portion). The strap 322 coupling portion and the coupling portion of the first friction plate 313 and the second friction plate 323) enable movement (rotation) in the three-axis (x, y, z) direction, and the seismic load is transmitted to the bolt When the mutual behavior (rotation) of the coupling part occurs, frictional force is generated by the coupling force of the bolt, and the seismic load (energy) can be attenuated by the frictional heat accompanying this frictional force.

위에서 설명한 바와 같은 하중전달부(200)와 댐핑부(300)는 도2 또는 도3에 도시된 것처럼 기존 구조물의 외벽을 따라 같은 층의 보에 함께 설치될 수도 있고, 별도 도면으로 도시하지 않았으나 층을 달리하여 교대로 설치될 수도 있다.The load transfer unit 200 and the damping unit 300 as described above may be installed together on a beam of the same floor along the outer wall of the existing structure as shown in FIG. 2 or FIG. may be installed alternately.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.As described above, specific embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the protection scope of the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various design changes and public notices within the scope that do not change the technical gist of the present invention It is clear that the addition or deletion of technology, or a simple numerical limitation, falls within the protection scope of the present invention.

100:보강철골기둥
150:하부고정부
200:하중전달부
210:강관
211:몰탈주입구
220:프리스트레스바
230:고강도무수축몰탈
300:댐핑부
311:제1장착브라켓
312:제1댐핑스트랩
313:제1마찰판
321:제2장착브라켓
322:제2댐핑스트랩
323:제2마찰판
333:파형 웨이브100: Reinforced steel frame column
150: lower fixed part
200: load transmission unit
210: steel pipe
211: mortar inlet
220: pre-stress bar
230: high strength non-shrink mortar
300: damping unit
311: first mounting bracket
312: first damping strap
313: first friction plate
321: second mounting bracket
322: second damping strap
323: second friction plate
333: wave wave

Claims (3)

기존 구조물의 외벽에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서,
기존 구조물을 따라 수직 방향으로 배열되고, 기존 구조물의 외벽과 간격을 유지하도록 설치되는 보강철골기둥(100);
상기 보강철골기둥(100)의 하단부에 수평 방향으로 결합되어 상기 보강철골기둥(100)과 함께 "⊥"형 구조를 이루며, 상기 보강철골기둥(100)을 지면에 고정시키는 하부고정부(150);
일측 단부는 상기 보강철골기둥(100)과 결합되고, 타측 단부는 기존 구조물의 외벽에 결합되는 하중전달부(200); 및,
길게 늘어진 스트랩(strap) 형상의 강판 부재로서 상기 하중전달부(200)와 이격되어 설치되며, 일측 단부는 상기 보강철골기둥(100)에 결합되고, 타측 단부는 기존 구조물의 외벽에 결합되는 댐핑부(300);
를 포함하며,
상기 하중전달부(200)는,
일측 단부는 상기 보강철골기둥(100)에 맞닿고, 타측 단부는 기존 구조물의 외벽에 맞닿는 강관(210);
상기 강관(210)의 내부를 통과하도록 배열되고, 일측 단부는 상기 보강철골기둥(100)을 관통한 후 상기 보강철골기둥(100)에 결합되고, 타측 단부는 기존 구조물의 외벽을 관통한 후 기존 구조물의 외벽 내측면에 결합되면서 인장력이 작용하도록 당겨지는 프리스트레스바(220); 및,
상기 강관(210)의 상부에 구비된 몰탈주입구(211)를 통하여 주입되어 상기 강관(210)의 내부공간을 채우는 고강도무수축몰탈(230);
로 구성되고,
상기 댐핑부(300)는,
상기 보강철골기둥(100)에 결합되는 제1장착브라켓(311);
상기 제1장착브라켓(311)에 일측 단부가 지면과 나란하게 수평을 이루는 좌우 방향으로 회전가능하게 볼트결합되는 제1댐핑스트랩(312);
상기 제1댐핑스트랩(312)의 타측 단부에 용접결합되어 상기 제1댐핑스트랩(312)과 직각을 이루는 제1마찰판(313);
기존 구조물의 외벽에 결합되는 제2장착브라켓(321);
상기 제2장착브라켓(321)에 일측 단부가 지면과 수직을 이루는 상하 방향으로 회전가능하게 볼트결합되는 제2댐핑스트랩(322); 및,
상기 제2댐핑스트랩(322)의 타측 단부에 용접결합되어 상기 제2댐핑스트랩(322)과 직각을 이루는 제2마찰판(323);
을 포함하여 구성되되,
상기 제1마찰판(313)과 상기 제2마찰판(323)은 서로 맞닿도록 볼트결합되되, 상기 제1마찰판(313) 또는 상기 제2마찰판(323) 가운데 어느 일측에는 볼트가 통과하는 구멍이 원호 형상으로 절개되어 상기 제1마찰판(313)과 상기 제2마찰판(323)이 서로 맞닿아 결합된 상태에서 미리 정해진 범위 내에서 회전이 가능하고,
상기 제1댐핑스트랩(312)에는 지면과 수직을 이루는 상하 방향으로 파형이 반복되는 파형 웨이브(333)가 형성되고,
상기 제2댐핑스트랩(322)에는 지면과 나란하게 수평을 이루는 좌우 방향으로 파형이 반복되는 파형 웨이브(333)가 형성되고,
회전이 가능하도록 볼트결합된 부위 3곳에 의하여 3축(x,y,z) 방향 거동이 가능하고, 볼트의 결합력에 의하여 마찰력이 발생하고, 지진하중이 작용할 경우 상기 제1댐핑스트랩(312)와 상기 제2댐핑스트랩(322) 각각의 파형 웨이브(333) 부위의 탄성 변형 또는 소성 변형을 통하여 지진하중이 감쇠되는 것을 특징으로 하는 강관과 프리스트레스바를 이용한 내진보강구조.It relates to an earthquake-resistant reinforcement structure installed on the outer wall of an existing structure,
Reinforced steel pillars (100) arranged in a vertical direction along the existing structure and installed to maintain a distance from the outer wall of the existing structure;
It is coupled to the lower end of the reinforcing steel frame 100 in the horizontal direction to form a “⊥”-shaped structure together with the reinforcing steel frame 100, and a lower fixing part 150 for fixing the reinforcing steel frame 100 to the ground. ;
One end is coupled to the reinforcing steel pillar 100, the other end is a load transmission unit 200 coupled to the outer wall of the existing structure; and,
As a steel plate member in the form of an elongated strap, it is installed to be spaced apart from the load transmission unit 200, one end of which is coupled to the reinforcing steel column 100, and the other end of the damping unit is coupled to the outer wall of the existing structure. (300);
includes,
The load transfer unit 200,
One end is in contact with the reinforcing steel pillar 100, the other end is in contact with the outer wall of the existing structure steel pipe 210;
Arranged to pass through the inside of the steel pipe 210, one end is coupled to the reinforcing steel frame post 100 after passing through the reinforcing steel frame pillar 100, and the other end is passed through the outer wall of the existing structure after passing through the existing structure The pre-stress bar 220 is pulled so that a tensile force acts while being coupled to the inner surface of the outer wall of the structure; and,
a high-strength non-shrinkable mortar 230 that is injected through the mortar inlet 211 provided at the top of the steel pipe 210 and fills the inner space of the steel pipe 210;
is composed of
The damping unit 300,
a first mounting bracket 311 coupled to the reinforcing steel column 100;
a first damping strap 312 rotatably bolted to the first mounting bracket 311, one end of which is rotatably horizontally parallel to the ground;
a first friction plate 313 welded to the other end of the first damping strap 312 and forming a right angle with the first damping strap 312;
a second mounting bracket 321 coupled to the outer wall of the existing structure;
a second damping strap 322 bolted to the second mounting bracket 321 and rotatably rotatably in the vertical direction at one end of which is perpendicular to the ground; and,
a second friction plate 323 welded to the other end of the second damping strap 322 and forming a right angle with the second damping strap 322;
It is composed, including,
The first friction plate 313 and the second friction plate 323 are bolted so as to be in contact with each other, and the hole through which the bolt passes is formed on either side of the first friction plate 313 or the second friction plate 323 in an arc shape. is cut to allow rotation within a predetermined range in a state in which the first friction plate 313 and the second friction plate 323 are in contact with and coupled to each other,
The first damping strap 312 has a waveform wave 333 in which the waveform is repeated in the vertical direction perpendicular to the ground is formed,
The second damping strap 322 is formed with a waveform wave 333 in which the waveform is repeated in the left and right directions parallel to the ground and horizontal,
Movement in the three-axis (x, y, z) direction is possible by three bolted parts to enable rotation, frictional force is generated by the bolt's coupling force, and when an earthquake load is applied, the first damping strap 312 and Seismic reinforcement structure using a steel pipe and a pre-stress bar, characterized in that the earthquake load is attenuated through elastic deformation or plastic deformation of the corrugated wave (333) portion of each of the second damping straps (322). 제1항에서,
상기 하중전달부(200)와 상기 댐핑부(300)는 기존 구조물의 외벽을 따라 같은 층의 보에 함께 설치되거나 층을 달리하여 교대로 설치되는 것을 특징으로 하는 강관과 프리스트레스바를 이용한 내진보강구조.
In claim 1,
The load transfer unit 200 and the damping unit 300 are installed together in beams on the same floor along the outer wall of the existing structure or alternately installed in different layers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006063771A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Domusu Sekkei Jimusho:Kk Slit plate spring and building earthquake-proof reinforcing system using the same
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