KR102866768B1 - 라멘 골조의 내진 보강 공법 - Google Patents

라멘 골조의 내진 보강 공법

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KR102866768B1 KR1020250011574A KR20250011574A KR102866768B1 KR 102866768 B1 KR102866768 B1 KR 102866768B1 KR 1020250011574 A KR1020250011574 A KR 1020250011574A KR 20250011574 A KR20250011574 A KR 20250011574A KR 102866768 B1 KR102866768 B1 KR 102866768B1
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Abstract

본 발명은 기존 라멘 골조를 내진 보강하기 위해 기존 라멘 골조의 전면에 철골 프레임과 보강 콘크리트로 구성되어 구조적 효율이 우수한 철골철근콘크리트 구조의 보강 프레임을 시공함으로써, 시공성을 개선하고 공기를 단축하며, 별도의 내식 또는 내화 작업이 필요 없는 라멘 골조의 내진 보강 공법에 대한 것이다.
본 발명은 (a) 기존 라멘 골조의 전면 하부 지반에 보강 기초를 시공하는 단계; (b) 상기 기둥과 보의 전면에 정착바를 앵커링하여 전방으로 돌출되도록 시공하는 단계; (c) 좌우로 이격된 한 쌍의 플랜지와 상기 한 쌍의 플랜지를 연결하는 웨브로 구성되고, 내측에 전단연결재가 접합되는 보강 철골기둥 및 상하로 이격된 한 쌍의 플랜지와 상기 한 쌍의 플랜지를 연결하는 웨브로 구성되고, 내측에 전단연결재가 접합되는 보강 철골보를 포함하는 철골 프레임을 상기 정착바가 철골 프레임의 보강 철골기둥 및 보강 철골보의 단면 내측에 일정 길이 중첩되도록 상기 기둥과 보의 전면에 일정 간격 이격되도록 설치하되, 상기 정착바 중 일부는 전단에 철골 프레임의 외부를 감싸 지지하는 고정구가 구비되어 철골 프레임을 기존 라멘 골조의 전면에 이격된 상태로 가고정하는 단계; 및 (d) 상기 철골 프레임이 내부에 매립되도록 기둥과 보 전면에 보강 콘크리트를 타설하는 단계; 를 포함한다.

Description

라멘 골조의 내진 보강 공법{Earthquake-resistant reinforcement method of rahmen frame}
본 발명은 기존 라멘 골조를 내진 보강하기 위해 기존 라멘 골조의 전면에 철골 프레임과 보강 콘크리트로 구성되어 구조적 효율이 우수한 철골철근콘크리트 구조의 보강 프레임을 시공함으로써, 시공성을 개선하고 공기를 단축할 수 있으며, 별도의 내식 또는 내화 작업이 필요 없는 라멘 골조의 내진 보강 공법에 대한 것이다.
최근 우리나라에도 지진 발생 빈도와 규모가 커짐에 따라 내진 보강에 대한 수요가 증가하고 있다.
우리나라는 1988년 내진 설계가 최초 도입되었으며, 2017년에 2층 이상, 연면적 200㎡ 이상 건축물과 신규 주택에 이르기까지 내진 설계가 의무화되었다.
그러나 2017년 이전에 건축된 6층 미만의 중저층 건물은 내진 설계가 적용되지 않은 경우가 많고, 실제 지진 발생시 지진 피해 사례가 다수 보고되어 내진 보강이 시급하다.
내진 설계가 적용되지 않은 중저층 건물로는 학교나 군부대 건축물 등이 많은데, 이러한 건물들은 주로 기둥과 보로 이루어진 라멘 골조로 설계되었다.
이에 기존 라멘 골조를 내진 보강하기 위한 다양한 기술이 개발되었다.
특허 제10-1939251호 등에서는 라멘 골조 내부에 PC 보강 부재를 설치하여 내진 보강하는 기술이 개시된다. 그러나 상기 기술은 채움벽을 제거해야 하여 번거롭고, 개구부가 작아지는 문제가 있다. 또한, 보강 부재가 중량이어서 시공성이 떨어진다.
또한 특허 제10-1185974호 등은 라멘 골조 내부에 철골 프레임을 설치하여 구조물의 강성과 연성을 증가시키고자 한다. 상기 종래 기술은 H형강 철골기둥과 철골보를 기둥의 내측면과 보의 상면 또는 하면에 밀착시키고 앵커볼트로 플랜지를 관통하여 기존 콘크리트 부재에 앵커링함으로써 고정 설치한다.
그러나 상기 기술은 상부플랜지의 간섭으로 앵커볼트의 시공이 곤란하고, 콘크리트 라멘 프레임 내부에 철골 프레임이 삽입되므로 부재의 제작 오차 발생시 대응이 곤란하다. 뿐만 아니라 라멘 프레임 내부의 조적 허리벽이나 채움벽을 제거해야 하여 공기가 많이 소요되고, 이에 따라 공사 중 건물 사용을 중지해야 하는 문제가 있다.
아울러 특허 제10-1660760호 등에서는 라멘 골조의 전면에 철골 프레임을 설치하여 내진 보강한다.
상기 기술은 강재량이 많아 비경제적이고, 별도의 내식 또는 내화 작업이 필요한 문제점이 있다. 뿐만 아니라 기존 골조의 기둥 단면이 보 단면보다 커 기둥이 전면으로 돌출되는 경우, 기둥과 보의 단차로 인해 철골 프레임의 철골보가 기존 골조의 전면에 밀착되지 않고 이격되어 보강 효과가 떨어진다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기존 라멘 골조를 내진 보강하기 위해 기존 라멘 골조의 전면에 구조적 효율이 우수한 철골철근콘크리트 구조의 보강 프레임을 시공함으로써, 시공성을 개선하고 공기를 단축할 수 있으며, 별도의 내식 또는 내화 작업이 필요 없는 라멘 골조의 내진 보강 공법을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 철근콘크리트 기둥과 보로 구성되는 기존 라멘 골조를 내진 보강하기 위한 것으로, (a) 상기 라멘 골조의 전면 하부 지반에 보강 기초를 시공하는 단계; (b) 상기 기둥과 보의 전면에 정착바를 앵커링하여 전방으로 돌출되도록 시공하는 단계; (c) 좌우로 이격된 한 쌍의 플랜지와 상기 한 쌍의 플랜지를 연결하는 웨브로 구성되고, 내측에 전단연결재가 접합되는 보강 철골기둥 및 상하로 이격된 한 쌍의 플랜지와 상기 한 쌍의 플랜지를 연결하는 웨브로 구성되고, 내측에 전단연결재가 접합되는 보강 철골보를 포함하는 철골 프레임을 상기 정착바가 철골 프레임의 보강 철골기둥 및 보강 철골보의 단면 내측에 일정 길이 중첩되도록 상기 기둥과 보의 전면에 일정 간격 이격되도록 설치하되, 상기 정착바 중 일부는 전단에 철골 프레임의 외부를 감싸 지지하는 고정구가 구비되어 철골 프레임을 기존 라멘 골조의 전면에 이격된 상태로 가고정하는 단계; 및 (d) 상기 철골 프레임이 내부에 매립되도록 기둥과 보의 전면에 보강 콘크리트를 타설하는 단계; 를 포함하여 구성됨으로써, 보강 콘크리트와 기존 라멘 골조의 부착력 및 정착바의 정착력에 의해 기존 라멘 골조에 구조적으로 일체화되는 것을 특징으로 하는 라멘 골조의 내진 보강 공법을 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 고정구는 보강 철골기둥 또는 보강 철골보를 감싸는 사각의 링 형상으로 형성되어 상기 정착바가 관통하여 결합되는 것을 특징으로 하는 라멘 골조의 내진 보강 공법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 고정구는 서로 대면하는 한 쌍의 정착바가 관통하도록 정착바에 결합되어 보강 철골기둥 또는 보강 철골보의 플랜지 내측 단부를 지지하는 지지바 및 보강 철골기둥 또는 보강 철골보의 플랜지 외측 단부를 지지하는 것으로 양단부가 상기 지지바에 결합되도록 절곡 형성되는 고정바로 구성되는 것을 특징으로 하는 라멘 골조의 내진 보강 공법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 고정구는 상기 정착바의 단부에 체결되는 커플러 및 상기 커플러의 전단에 체결되는 것으로 전단이 ㄱ자형 또는 U자형으로 절곡 형성되어 보강 철골기둥 또는 보강 철골보의 플랜지 외측 단부를 지지하는 후크바로 구성되는 것을 특징으로 하는 라멘 골조의 내진 보강 공법을 제공한다.
본 발명에 따르면 라멘 골조의 기둥과 보 전면에 각각 이격 배치되는 보강 철골기둥과 보강 철골보로 이루어진 철골 프레임 및 철골 프레임이 매립되도록 기둥과 보의 전면에 타설되는 보강 콘크리트로 구성되어, 기존 라멘 골조를 내진 보강하기 위한 라멘 골조의 내진 보강 공법을 제공할 수 있다.
이에 따라 첫째, 기존 라멘 골조의 전면에 철골 프레임과 보강 콘크리트로 이루어진 SRC 구조의 보강 프레임이 시공되므로, 구조적 효율이 우수하고 시공성 개선 및 공기 단축이 가능하다.
둘째, 보강 콘크리트와 기존 라멘 골조 면의 부착력 및 기둥과 보 전면에 앵커링된 정착바의 정착력에 의해 보강 프레임과 기존 라멘 골조가 구조적으로 일체화된다.
셋째, 철골 프레임 외부에 보강 콘크리트가 시공되어 철골 프레임이 매립되므로 별도의 내식 또는 내화 작업이 불필요하고, 보강 콘크리트가 하중을 분담하므로 보강 철골기둥과 보강 철골보의 단면 크기를 줄일 수 있다.
넷째, 철골 프레임이 기존 라멘 골조에 직접 접합되지 않으므로 시공 오차에 대응이 유리하고, 보강 프레임 설치 전 기존 라멘 골조에 정착바가 선시공되므로 정착바의 간섭이 없다.
도 1 내지 도 5는 본 발명 라멘 골조의 내진 보강 공법에 대한 단계별 공정을 도시하는 도면.
도 6은 철골 프레임의 배면을 도시하는 사시도.
도 7은 기둥 보강 상태를 도시하는 단면도.
도 8은 고정구의 제1실시예를 도시하는 사시도.
도 9는 도 8의 고정구에 의한 보강 철골기둥의 고정 상태를 도시하는 사시도.
도 10은 고정구의 제2실시예를 도시하는 사시도.
도 11은 도 10의 고정구에 의한 보강 철골기둥의 고정 상태를 도시하는 사시도.
도 12는 도 10의 고정구에서 고정바가 평철인 실시예를 도시하는 사시도.
도 13은 도 12의 고정구에 의한 보강 철골기둥의 고정 상태를 도시하는 사시도.
도 14는 고정구의 제3실시예를 도시하는 사시도.
도 15는 도 14의 고정구에 의한 보강 철골기둥의 고정 상태를 도시하는 사시도.
도 16은 브래킷이 구비된 보강 철골기둥 설치 후 보강 철골보가 설치되는 상태를 도시하는 사시도.
도 17은 정착플레이트가 구비된 보강 철골보를 도시하는 사시도.
도 18은 도 17에 도시된 보강 철골보의 설치 상태를 도시하는 단면도.
도 19는 정착부와 댐핑부로 구성된 정착플레이트를 도시하는 사시도.
도 20은 박리시트가 결합된 정착플레이트를 도시하는 사시도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명 라멘 골조의 내진 보강 공법에 대한 단계별 공정을 도시하는 도면이고, 도 6은 철골 프레임의 배면을 도시하는 사시도이며, 도 7은 기둥 보강 상태를 도시하는 단면도이다.
본 발명 라멘 골조의 내진 보강 공법은 철근콘크리트 기둥(11)과 보(12)로 구성되는 기존 라멘 골조(1)를 내진 보강하기 위한 것으로, (a) 상기 라멘 골조(1)의 전면 하부 지반에 보강 기초(2)를 시공하는 단계; (b) 상기 기둥(11)과 보(12)의 전면에 정착바(3)를 앵커링하여 전방으로 돌출되도록 시공하는 단계; (c) 좌우로 이격된 한 쌍의 플랜지(411)와 상기 한 쌍의 플랜지(411)를 연결하는 웨브(412)로 구성되고, 내측에 전단연결재(SC)가 접합되는 보강 철골기둥(41) 및 상하로 이격된 한 쌍의 플랜지(421)와 상기 한 쌍의 플랜지(421)를 연결하는 웨브(422)로 구성되고, 내측에 전단연결재(SC)가 접합되는 보강 철골보(42)를 포함하는 철골 프레임(4)을 상기 정착바(3)가 철골 프레임(4)의 보강 철골기둥(41) 및 보강 철골보(42)의 단면 내측에 일정 길이 중첩되도록 상기 기둥(11)과 보(12)의 전면에 일정 간격 이격되도록 설치하되, 상기 정착바(3) 중 일부는 전단에 철골 프레임(4)의 외부를 감싸 지지하는 고정구(6)가 구비되어 철골 프레임(4)을 기존 라멘 골조(1)의 전면에 이격된 상태로 가고정하는 단계; 및 (d) 상기 철골 프레임(4)이 내부에 매립되도록 기둥(11)과 보(12)의 전면에 보강 콘크리트(5)를 타설하는 단계; 를 포함하여 구성됨으로써, 보강 콘크리트(5)와 기존 라멘 골조(1)의 부착력 및 정착바(3)의 정착력에 의해 기존 라멘 골조(1)에 구조적으로 일체화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기존 라멘 골조(1)를 내진 보강하기 위해 기존 라멘 골조(1)의 전면에 구조적 효율이 우수한 철골철근콘크리트 구조의 보강 프레임을 시공함으로써, 시공성을 개선하고 공기를 단축할 수 있으며, 별도의 내식 또는 내화 작업이 필요 없는 라멘 골조의 내진 보강 공법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 철근콘크리트 기둥(11)과 보(12)로 구성되는 기존 철근콘크리트 라멘 골조(1)를 철골철근콘크리트(SRC) 구조인 보강 프레임으로 내진 보강하기 위한 것이다.
본 발명에서는 먼저 (a) 상기 라멘 골조(1)의 전면 하부 지반에 보강 기초(2)를 시공한다(도 1).
기존 라멘 골조(1)에 보강 프레임을 접합하여 내진 보강하는 경우, 기존 기초에 보강 프레임을 지지시키면 기존 기초의 응력 부담이 과도하게 증가한다.
따라서 보강 프레임이 부담하는 하중을 지반에 전달하여 지지하기 위해 보강 프레임이 설치될 위치 즉, 라멘 골조(1)의 전면 하부 지반에 보강 기초(2)를 시공한다.
다음으로 (b) 상기 기둥(11)과 보(12)의 전면에 정착바(3)를 앵커링하여 전방으로 돌출되도록 시공한다(도 2).
즉 후술할 철골 프레임(4)과 보강 콘크리트(5)로 이루어진 보강 프레임이 시공될 위치의 기둥(11)과 보(12)의 전면에 정착바(3)를 시공한다.
상기 정착바(3)를 시공하기 위해서는 기존 라멘 골조(1)의 기둥(11)과 보(12)의 전면을 면처리한다.
이에 기존 도장을 제거하고 면갈기 후 청소하여 이물질을 제거한 다음, 정착바(3)가 시공될 위치에 앵커홀(10)을 천공할 수 있다.
상기 앵커홀(10)은 기둥(11) 또는 보(12)의 각 전면에 부재의 길이 방향을 따라 2열로 형성될 수 있다.
상기 앵커홀(10)은 보강 기초(2)의 시공 전에 미리 형성할 수도 있다.
상기 앵커홀(10)에 에폭시 등의 접착제를 주입한 다음, 앵커홀(10)에 정착바(3)를 삽입할 수 있다.
상기 정착바(3)의 전방은 기존 기둥(11) 또는 보(12)의 전방으로 일정 길이 돌출된다.
상기 정착바(3)는 철근, 쓰레드바, 강봉 등일 수 있다.
그리고 (c) 좌우로 이격된 한 쌍의 플랜지(411)와 상기 한 쌍의 플랜지(411)를 연결하는 웨브(412)로 구성되는 보강 철골기둥(41) 및 상하로 이격된 한 쌍의 플랜지(421)와 상기 한 쌍의 플랜지(421)를 연결하는 웨브(422)로 구성되는 보강 철골보(42)를 포함하는 철골 프레임(4)을 상기 기둥(11)과 보(12)의 전면에 일정 간격 이격되도록 설치한다(도 3).
상기 철골 프레임(4)은 정착바(3)가 돌출 시공된 기존 라멘 골조(1)의 전방에 설치된다.
상기 철골 프레임(4)은 보강 철골기둥(41)과 보강 철골보(42)를 조립하여 구성된다.
상기 보강 철골기둥(41)은 한 쌍이 서로 좌우로 이격되어 기존 라멘 골조(1)의 기둥(11) 간격과 동일한 간격으로 구비된다. 이웃하는 보강 철골기둥(41)의 사이에는 기존 라멘 골조(1)의 보(12) 위치와 대응되는 위치에 보강 철골보(42)가 설치된다.
상기 보강 철골기둥(41)과 보강 철골보(42)는 각각 한 쌍의 플랜지(411, 421)와 웨브(412, 422)로 구성되는 H형강일 수 있다.
이때 라멘 골조(1)의 면내 하중에 대해 철골 프레임(4)이 저항할 수 있도록 보강 철골기둥(41)과 보강 철골보(42)는 면내 방향이 강축이 되도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 보강 철골기둥(41)은 평면상 플랜지(411)가 좌우에 위치하도록 배치되고, 상기 보강 철골보(42)는 입면상 플랜지(421)가 상하에 위치하도록 배치될 수 있다.
상기 철골 프레임(4)은 기존 라멘 골조(1)의 전면에 밀착되는 것이 아니라 라멘 골조(1)의 전면에서 일정 간격 이격되도록 배치된다.
이때 상기 정착바(3)는 철골 프레임(4)의 보강 철골기둥(41) 및 보강 철골보(42)의 단면에 일정 길이 중첩되게 설치될 수 있다(도 7).
마지막으로 (d) 상기 철골 프레임(4)이 내부에 매립되도록 기둥(11)과 보(12)의 전면에 보강 콘크리트(5)를 타설한다(도 4, 도 5).
구체적으로 상기 철골 프레임(4)의 외부에 거푸집(미도시)을 설치한 다음 콘크리트를 타설하여 보강 콘크리트(5)가 시공될 수 있다.
이에 따라 상기 보강 콘크리트(5)와 철골 프레임(4)은 철골철근콘크리트 부재인 보강 프레임을 형성한다. 즉, 기존 철근콘크리트 구조의 라멘 골조(1)를 SRC 부재로 내진 보강하는 것이다.
상기 보강 프레임은 보강 콘크리트(5)와 기존 라멘 골조(1) 면의 부착력 및 정착바(3)의 정착력에 의해 기존 라멘 골조(1)에 구조적으로 일체화된다. 이에 따라 상기 철골 프레임(4)은 보강 콘크리트(5)에 의해 기존 라멘 골조(1)에 연결된다.
상기 보강 철골기둥(41)과 보강 철골보(42)의 내측에는 보강 콘크리트(5)와의 일체화를 위해 스터드볼트와 같은 전단연결재(SC)가 접합될 수 있다(도 6, 도 7).
본 발명에서는 철골 부재인 철골 프레임(4)이 앵커볼트 등에 의해 기존 라멘 골조(1)에 직접 접합되지 않는다. 그러므로 시공 오차에 대응이 유리하고, 보강 프레임에 별도의 천공 작업이 필요 없으며, 보강 프레임 설치 전에 기존 라멘 골조(1)에 정착바(3)가 선시공되므로 정착바(3)의 시공시 간섭이 없어 시공성이 우수하다.
또한 상기 철골 프레임(4) 외부의 보강 콘크리트(5)가 하중을 분담하므로, 보강 철골기둥(41) 및 보강 철골보(42)의 단면 크기를 줄일 수 있어 경제적이다.
상기 보강 프레임의 연성 증대를 위해 보강 철골기둥(41) 및 보강 철골보(42)의 외부에는 부재의 길이 방향으로 배치되는 복수의 주철근(51)과 상기 복수의 주철근(51)을 감싸는 띠철근(52)이 구비될 수 있다(도 4).
도 8은 고정구의 제1실시예를 도시하는 사시도이고, 도 9는 도 8의 고정구에 의한 보강 철골기둥의 고정 상태를 도시하는 사시도이다.
도 9, 도 11, 도 15 등에 도시된 바와 같이, 상기 정착바(3) 중 일부의 전단에는 철골 프레임(4)을 지지하는 고정구(6)가 구비될 수 있다.
상기 철골 프레임(4)은 보강 콘크리트(5)에 의해 기존 라멘 골조(1)에 접합되기 전까지 기존 라멘 골조(1)의 전면에 이격된 상태로 설치된다. 그러므로 상기 철골 프레임(4)의 설치시 철골 프레임(4)이 전도되지 않도록 가고정하여야 한다.
이때 별도의 가설재를 이용하여 철골 프레임(4)을 지지할 수도 있으나, 이 경우 보강 콘크리트(5) 타설을 위한 거푸집 설치시 간섭이 발생하게 된다.
따라서 기존 라멘 골조(1)에 앵커링된 정착바(3)를 이용하여 별도의 가설재 없이 철골 프레임(4)을 고정하는 방안을 고려할 수 있다.
이에 상기 정착바(3)를 철골 프레임(4)에 직접 용접할 수 있다. 다만 이 경우 현장 용접 공정이 필요하고, 정착바(3)의 위치와 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)가 서로 어긋나게 설치되면 정착바(3)를 절곡하거나 별도의 토막 철근을 용접하여야 하는 번거로움이 있다.
그러므로 상기 정착바(3)의 전단에 별도의 고정구(6)를 설치하고, 상기 고정구(6)에 철골 프레임(4)의 보강 철골기둥(41) 및/또는 보강 철골보(42)를 체결하여 철골 프레임(4)의 전도를 방지할 수 있다.
상기 고정구(6)는 단순히 시공 중 철골 프레임(4)을 지지하여 철골 프레임(4)의 전도를 방지하면 충분하다. 그러므로 상기 고정구(6)는 모든 정착바(3)에 구비될 필요는 없고, 복수의 정착바(3) 중 일부의 정착바(3)에 구비되어 몇 개의 지점에서 철골 프레임(4)을 지지하도록 구성할 수 있다.
도 8, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 고정구(6)는 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)를 감싸는 사각의 링 형상으로 형성되어 상기 정착바(3)가 관통하여 결합될 수 있다.
도 8과 도 9에는 상기 고정구(6)의 제1실시예가 도시된다.
상기 고정구(6)는 사각의 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 고정구(6)는 평철을 사각으로 절곡하여 폐합 단면으로 형성할 수도 있고, 사각 강관을 일정 폭으로 절단하여 형성할 수도 있다.
상기 고정구(6)가 기존 라멘 골조(1) 측에 위치하는 면에는 정착바(3)와 대응되는 위치에 관통홀(60)이 형성되어 정착바(3)가 관통 결합될 수 있다.
상기 고정구(6)의 관통홀(60) 전후면에서 정착바(3)에 너트(31)를 체결하여 고정구(6)를 정착바(3)에 고정할 수 있다.
상기 고정구(6)는 미리 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 외부에 설치하여 둘 수 있으며, 철골 프레임(4) 설치시 정착바(3)에 고정구(6)를 결합할 수 있다.
도 10은 고정구의 제2실시예를 도시하는 사시도이고, 도 11은 도 10의 고정구에 의한 보강 철골기둥의 고정 상태를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 12는 도 10의 고정구에서 고정바가 평철인 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 13은 도 12의 고정구에 의한 보강 철골기둥의 고정 상태를 도시하는 사시도이다.
도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 고정구(6)는 서로 대면하는 한 쌍의 정착바(3)가 관통하도록 정착바(3)에 결합되어 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 내측 단부를 지지하는 지지바(61) 및 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 외측 단부를 지지하는 것으로 양단부가 상기 지지바(61)에 결합되도록 절곡 형성되는 고정바(62)로 구성될 수 있다.
도 10 내지 도 13에는 상기 고정구(6)의 제2실시예가 도시된다.
상기 철골 프레임(4)에 고정구(6)를 쉽게 체결할 수 있도록 상기 고정구(6)는 지지바(61)와 고정바(62)로 분리 구성될 수 있다.
상기 지지바(61)는 정착바(3)에 미리 설치되고, 상기 고정바(62)는 철골 프레임(4)의 설치 후 나중에 설치될 수 있다.
상기 지지바(61)는 평철로 형성될 수 있다.
상기 고정바(62)는 철근이나 강봉 또는 평철로 형성될 수 있다.
상기 지지바(61)는 양 단부 측에 관통홀(60)이 형성될 수 있다. 이에 따라 한 쌍의 관통홀(60)에 각각 정착바(3)가 관통된 상태에서 관통홀(60)의 전면 및 후면에서 너트(31)를 체결하여 정착바(3)에 지지바(61)를 결합할 수 있다.
상기 지지바(61)의 양측 단부는 정착바(3)의 외측으로 일정 길이 돌출되게 구성될 수 있다.
상기 정착바(3)에 지지바(61)가 결합된 상태에서 철골 프레임(4)을 설치할 수 있다. 상기 지지바(61)에 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 내측 단부가 지지될 수 있다.
상기 철골 프레임(4)을 설치한 후 철골 프레임(4)의 전방에 고정바(62)를 위치시켜 지지바(61)에 결합할 수 있다.
상기 고정바(62)는 전체적으로 ㄷ자 형상으로 절곡 형성될 수 있다. 이때 상기 고정바(62)는 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 전방 즉, 플랜지(411, 421)의 외측 단부를 지지하고, 외측으로 절곡된 고정바(62)의 양 단부는 지지바(61)의 전면에 밀착된 상태에서 너트(N) 및/또는 볼트(B)를 체결하는 등의 방법으로 지지바(61)와 결합될 수 있다.
즉, 상기 지지바(61)와 고정바(62)는 전체적으로 사각의 링 형태로 형성되되, 전후로 분할되어 철골 프레임(4)의 설치 후 폐합된 면을 이루도록 조립 가능한 것이다.
상기 고정바(62)의 단부가 결합되는 지지바(61)의 위치에는 관통공(60)이 형성될 수 있다.
도 14는 고정구의 제3실시예를 도시하는 사시도이고, 도 15는 도 14의 고정구에 의한 보강 철골기둥의 고정 상태를 도시하는 사시도이다.
도 14, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 고정구(6)는 상기 정착바(3)의 단부에 체결되는 커플러(63) 및 상기 커플러(63)의 전단에 체결되는 것으로 전단이 ㄱ자형 또는 U자형으로 절곡 형성되어 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 외측 단부를 지지하는 후크바(64)로 구성될 수 있다.
도 14 및 도 15에는 상기 고정구(6)의 제3실시예가 도시된다.
상기 고정구(6)는 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 외측 단부에 걸려 철골 프레임(4)을 지지하는 후크 형상으로 형성될 수도 있다.
이에 상기 고정구(6)는 커플러(63)와 후크바(64)로 구성될 수 있다.
상기 커플러(63)는 정착바(3)의 전단에 나사 결합될 수 있다. 이를 위해 상기 정착바(3)의 전단 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다.
상기 커플러(63)의 전단에는 후크바(64)가 나사 결합된다. 이를 위해 상기 후크바(64)의 후단 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다.
상기 후크바(64)는 전단이 ㄱ자형 또는 U자형으로 절곡 형성될 수 있다.
상기 철골 프레임(4)을 설치한 후 후크바(64)의 후단을 커플러(63)에 체결하고, 상기 커플러(63)를 회전시켜 후크바(64)를 당겨 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 외측 단부에 밀착시킬 수 있다.
상기 후크 형상의 고정구(6)는 서로 대면하는 양측 정착바(3)에 각각 결합하여 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 양측 플랜지(411, 421)를 각각 지지하도록 할 수 있다.
도 16은 브래킷이 구비된 보강 철골기둥 설치 후 보강 철골보가 설치되는 상태를 도시하는 사시도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 보강 철골기둥(41)의 일측에는 브래킷(43)이 일체로 구비되고, 상기 보강 철골보(42)는 상기 브래킷(43)에 접합될 수 있다.
상기 보강 철골기둥(41)과 보강 철골보(42)을 미리 조립하여 일체로 설치하는 경우 양중 부담이 크다.
따라서 상기 보강 철골기둥(41)과 보강 철골보(42)를 분리하여 보강 철골기둥(41)을 먼저 설치한 후 이웃하는 보강 철골기둥(41) 사이에 보강 철골보(42)를 설치하는 것이 바람직하다.
이때 현장 용접 작업을 최소화할 수 있도록 상기 보강 철골기둥(41)의 일측에 브래킷(43)을 일체로 미리 접합한 다음, 현장에서는 상기 브래킷(43)에 보강 철골보(42)를 덧플레이트를 이용하여 볼트 접합할 수 있다.
도 17은 정착플레이트가 구비된 보강 철골보를 도시하는 사시도이고, 도 18은 도 17에 도시된 보강 철골보의 설치 상태를 도시하는 단면도이다.
도 17, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 보강 철골보(42)의 웨브(422) 내측면에는 보(12) 측으로 돌출되는 정착플레이트(423)가 구비될 수 있다.
기존 라멘 골조(1)의 기둥(11) 단면이 보(12)보다 커서 기존 라멘 골조(1)의 보(12)와 보강 철골보(42)의 이격거리가 길면 정착바(3)에 의해 전단응력을 전달하기 어렵다.
이에 라멘 골조(1)의 응력을 보강 철골보(42)로 원활하게 전달하기 위해 상기 보강 철골보(42)에 정착플레이트(423)를 구비할 수 있다.
상기 정착플레이트(423)는 상하로 배치되는 정착바(3) 사이에 구비될 수 있다.
상기 정착플레이트(423)에 의해 라멘 골조(1)의 보(12)와 보강 철골보(42)가 일체로 거동하여 큰 강성을 발휘할 수 있다.
다만, 상기 라멘 골조(1) 및 철골 프레임(4)의 코너부에서 접합부 강성이 과도하게 증가하여 전체 구조물의 연성이 떨어지지 않도록 상기 정착플레이트(423)는 보강 철골기둥(41)에서 일정 거리 이격된 위치에 구비될 수 있다.
상기 보강 철골기둥(41)에 브래킷(43)이 구비되어 보강 철골보(42)가 브래킷(43)에 접합되는 경우, 상기 정착플레이트(423)는 보강 철골기둥(41)에만 구비될 수 있다.
상기 정착플레이트(423)는 상하면에 스터드볼트와 같은 전단연결재(SC)가 접합될 수 있다.
도 19는 정착부와 댐핑부로 구성된 정착플레이트를 도시하는 사시도이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 상기 정착플레이트(423)는 상하면에 전단연결재(SC)가 접합되는 전방의 정착부(423a) 및 복수의 슬릿(424)과 스트립(425)이 반복 형성된 후방의 댐핑부(423b)로 구성될 수 있다.
상기 정착플레이트(423)는 횡변위 발생시 접합부에서 에너지를 소산할 수 있도록 전방의 정착부(423a)와 후방의 댐핑부(423b)로 구성될 수 있다.
여기서 전방은 라멘 골조(1) 측, 후방은 철골 프레임(4) 측을 의미한다.
상기 정착부(423a)는 별도의 구멍이 형성되지 않은 평판으로, 상부와 하부에 각각 전단연결재(SC)가 결합되어 보강 콘크리트(5) 내부에 정착된다.
상기 댐핑부(423b)는 슬릿(424)과 스트립(425)이 교대로 반복 형성된 강재 이력 댐퍼로 구성된다.
건축물에 횡변위 발생시 라멘 골조(1)의 변위가 보강 프레임 측으로 전달되면서 댐핑부(423b)의 소성 변형에 의해 에너지가 소산될 수 있다.
도 20은 박리시트가 결합된 정착플레이트를 도시하는 사시도이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 상기 댐핑부(423b)의 상면과 하면에는 박리시트(426)가 부착될 수 있다.
상기 댐핑부(423b)가 보강 콘크리트(5)와 계면 분리되어 소성 변형이 잘 일어나도록 댐핑부(423b)의 상하면에는 박리시트(426)가 부착될 수 있다.
상기 박리시트(426)는 고무판이나, 얇은 금속판 등으로 구성될 수 있다.
1: 라멘 골조 10: 앵커홀
11: 기둥 12: 보
2: 보강 기초 3: 정착바
31: 너트 4: 철골 프레임
41: 보강 철골기둥 411: 플랜지
412: 웨브 42: 보강 철골보
421: 플랜지 422: 웨브
423: 정착플레이트 423a: 정착부
423b: 댐핑부 424: 슬릿
425: 스트립 426: 박리시트
43: 브래킷 5: 보강 콘크리트
51: 주철근 52: 띠철근
6: 고정구 60: 관통홀
61: 지지바 62: 고정바
63: 커플러 64: 후크바
B: 볼트 N: 너트
SC: 전단연결재

Claims (5)

  1. 철근콘크리트 기둥(11)과 보(12)로 구성되는 기존 라멘 골조(1)를 내진 보강하기 위한 것으로,
    (a) 상기 라멘 골조(1)의 전면 하부 지반에 보강 기초(2)를 시공하는 단계;
    (b) 상기 기둥(11)과 보(12)의 전면에 정착바(3)를 앵커링하여 전방으로 돌출되도록 시공하는 단계;
    (c) 좌우로 이격된 한 쌍의 플랜지(411)와 상기 한 쌍의 플랜지(411)를 연결하는 웨브(412)로 구성되고, 내측에 전단연결재(SC)가 접합되는 보강 철골기둥(41) 및 상하로 이격된 한 쌍의 플랜지(421)와 상기 한 쌍의 플랜지(421)를 연결하는 웨브(422)로 구성되고, 내측에 전단연결재(SC)가 접합되는 보강 철골보(42)를 포함하는 철골 프레임(4)을 상기 정착바(3)가 철골 프레임(4)의 보강 철골기둥(41) 및 보강 철골보(42)의 단면 내측에 일정 길이 중첩되도록 상기 기둥(11)과 보(12)의 전면에 일정 간격 이격되도록 설치하되, 상기 정착바(3) 중 일부는 전단에 철골 프레임(4)의 외부를 감싸 지지하는 고정구(6)가 구비되어 철골 프레임(4)을 기존 라멘 골조(1)의 전면에 이격된 상태로 가고정하는 단계; 및
    (d) 상기 철골 프레임(4)이 내부에 매립되도록 기둥(11)과 보(12)의 전면에 보강 콘크리트(5)를 타설하는 단계; 를 포함하여 구성됨으로써, 보강 콘크리트(5)와 기존 라멘 골조(1)의 부착력 및 정착바(3)의 정착력에 의해 기존 라멘 골조(1)에 구조적으로 일체화되는 것을 특징으로 하는 라멘 골조의 내진 보강 공법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정구(6)는 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)를 감싸는 사각의 링 형상으로 형성되어 상기 정착바(3)가 관통하여 결합되는 것을 특징으로 하는 라멘 골조의 내진 보강 공법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정구(6)는 서로 대면하는 한 쌍의 정착바(3)가 관통하도록 정착바(3)에 결합되어 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 내측 단부를 지지하는 지지바(61) 및 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 외측 단부를 지지하는 것으로 양단부가 상기 지지바(61)에 결합되도록 절곡 형성되는 고정바(62)로 구성되는 것을 특징으로 하는 라멘 골조의 내진 보강 공법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정구(6)는 상기 정착바(3)의 단부에 체결되는 커플러(63) 및 상기 커플러(63)의 전단에 체결되는 것으로 전단이 ㄱ자형 또는 U자형으로 절곡 형성되어 보강 철골기둥(41) 또는 보강 철골보(42)의 플랜지(411, 421) 외측 단부를 지지하는 후크바(64)로 구성되는 것을 특징으로 하는 라멘 골조의 내진 보강 공법.
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