KR20060036595A - 철근콘크리트 골조와 일체거동이 가능하게 결합된강판전단벽 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철근콘크리트 구조의 기둥과 기둥 사이에 새로운 건식구조 벽체로써 설치하는 강판전단벽 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 철큰콘크리트 골조로 신축되는 건물의 기둥 및 보를 형성하기 위한 거푸집 안쪽에 삽입되는 스터드 볼트가 부착된 강판으로 이루어진 보조철물과, 스터드 볼트는 기둥과 보의 철근콘크리트 골조 내에 삽입되어 있는 상태에서 기둥과 보의 바깥면에 드러난 강판에 그루브 용접으로 고정되어 있는 두꺼운 벽강판으로 설치되는 강판전단벽 및 상기 보조철물과 벽강판으로 설치되는 강판전단벽의 시공방법에 관한 것이고, 또 상기 보조철물 강판 면의 길이방향 중심선을 따라 핀 플레이트를 용접으로 부착한 또 다른 보조철물을 상기 구성에 더 포함하여 설치되는 강판전단벽 및 상기 보조철물과 얇은 벽강판 및 핀 플레이트가 부착된 또 다른 보조철물로 설치되는 강판전단벽의 시공방법에 관한 것이다.

보조철물, 강판, 스터드 볼트, 벽강판, 거푸집, 기둥, 보

Description

철근콘크리트 골조와 일체거동이 가능하게 결합된 강판전단벽 및 그 시공방법{A STEEL PLATE SHEAR WALL RIGIDLY CONNECTED TO THE REINFORCED CONCRETE FRAME AND A WORKING METHOD}

도 1은 본 발명에 따라 철근콘크리트 골조와 결합되는 강판전단벽의 설치상태 개략도

도 2는 본 발명에 따른 보조철물의 사시도

도 3은 본 발명에 따른 강판전단벽의 설치를 위한 보조철물의 거푸집 부착형태를 나타낸 기둥의 평단면도

도 4는 얇은 강판을 모살용접하기 위해 핀 플레이트가 부착된 보조철물의 거푸집 부착형태를 나타낸 기둥의 평단면도

(도면 부호의 설명)

1,1a...보조철물 2,2a...벽강판

3,3a...강판 4,4a...스터드 볼트

5...철근 6...기둥

7,7a...거푸집 8...핀 플레이트

9...보 10...바닥

본 발명은 철근콘크리트 구조의 기둥과 기둥 사이에 새로운 건식구조 벽체로써 설치하는 강판전단벽 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 상세히는 철근콘크리트 기둥과 보를 형성하기 위한 거푸집 내에 설치되는 강판과 스터드 볼트로 구성된 보조철물과, 거푸집을 제거한 후 상기 보조철물의 강판에 밀착시켜 그루브 용접으로 고정하여 벽체를 구성하는 벽강판으로 구성된 철근콘크리트 골조와 일체거동이 가능하게 결합된 강판전단벽 및 이를 이용한 강판전단벽의 시공방법에 관한 것이다.

라멘조(Rahmenzo) 공법에 따른 철골구조의 횡력보강시스템으로서 새로운 벽체를 구성하기 위한 강판전단벽을 삽입하여 사용하려면 동일재료간의 용접이나 용접과 볼트의 병행을 통하여 손쉽게 접합할 수 있고, 일체거동이 가능한 정도의 접합강도를 확보할 수 있다. 그러나, 라멘조(Rahmenzo) 공법에 따른 철근콘크리트 골조에 강판전단벽을 접합하여 사용하는 경우에는 손쉬운 접합방법을 찾기가 힘들며, 특히 강판전단벽과 철근콘크리트 골조가 일체로 거동하기 위해서는 충분한 접합강도를 확보해야 하므로 강판의 테두리가 콘크리트에 온전히 정착되어야만 한다.

그런데, 아직까지는 국내에서 신축 철근콘크리트 건물에 강판전단벽을 끼워 시공한 사례가 없고 기존 철근콘크리트 건물의 벽체 위에 덧붙여 보수나 보강할 때에 사용한 사례는 있으나, 이 경우에는 벽체 자체의 보강이며 골조와의 접합은 의 미가 없으므로 공간 내에서 자유롭게 새로운 벽체를 구성하기 위한 본 발명의 기술과는 연관이 없다.

또, 외국의 경우 기존 철근콘크리트 골조에 강판만을 끼워 보강한 사례가 있기는 하나 이러한 사례에서도 본 발명과 같이 신축건물에 적용한 사례는 없다.

본 발명은 상기한 바와 같은 신축건물에 설치되지 않았던 강판전단벽의 설치를 위해 안출된 것으로서, 철큰콘크리트 골조로 신축되는 건물의 기둥 및 보를 형성하기 위한 거푸집 안쪽에 삽입되는 스터드 볼트가 부착된 강판으로 이루어진 보조철물과, 스터드 볼트는 기둥과 보의 철근콘크리트 골조 내에 삽입되어 있는 상태에서 기둥과 보의 바깥면에 드러난 강판에 그루브 용접으로 고정되어 있는 두꺼운 벽강판으로 설치되는 강판전단벽 및 상기 보조철물과 벽강판으로 설치되는 강판전단벽의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또, 상기 보조철물 강판 면의 길이방향 중심선을 따라 핀 플레이트를 용접으로 부착한 또 다른 보조철물을 상기 구성에 더 포함하여 설치되는 강판전단벽 및 상기 보조철물과 얇은 벽강판 및 핀 플레이트가 부착된 또 다른 보조철물로 설치되는 강판전단벽의 시공방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

길다란 강판의 길이방향 중심부에 일정한 간격을 두고 스터드 볼트가 용접되어 있어, 상기 스터드 볼트는 철근콘크리트 기둥과 보의 내부에 삽입되고 강판은 외면에 드러나도록 한 보조철물, 상단부는 보조철물이 설치된 보에 밀착되고 양측부는 기둥과 기둥 사이에 밀착되어 상기 보조철물의 강판과 용접으로 고정한 벽강판으로 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 보조철물 강판의 길이방향 중심선을 따라 핀 플레이트를 용접으로 부착하여 돌출시킨 보조철물을 더 포함하는 것을 다른 특징으로 하고 있다.

또, 건물의 철근콘크리트 기둥을 형성하기 위한 어느 한쪽 면의 거푸집 및 보의 거푸집 안쪽 면에 강판이 밀착되어 스터드 볼트는 안쪽으로 향하도록 제1항의 보조철물을 부착하는 단계, 거푸집의 내측에 보조철물이 설치된 상태에서 콘크리트를 타설하는 단계, 타설된 콘크리트가 굳어 기둥과 보가 형성되면 거푸집을 제거한 후 강판이 드러나도록 보조철물의 바깥면을 마무리하는 단계, 보조철물의 강판이 드러난 보 및 기둥과 기둥 사이에서 벽강판의 상단부와 양측부를 상기 강판과 밀착시켜 그루브 용접으로 고정하는 단계, 보조철물의 바깥쪽 강판면과 벽강판에 내화피복과 마감을 실시하여 벽체를 완성하는 단계로 강판전단벽이 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 건물의 철근콘크리트 기둥을 형성하기 위한 어느 한쪽 면에 제2항의 보조철물을 부착하여, 강판을 중심으로 스터드 볼트는 안쪽으로 향하고 핀 플레이트는 바같쪽으로 향하도록 하는 단계, 기둥을 형성하기 위한 나머지 3면과 상기 제2항의 보조철물이 설치된 면의 강판 양쪽에 거푸집을 설치한 후 바깥쪽으로 철사를 둘러 감아 거푸집을 보강하는 단계, 철근 콘크리트 보의 거푸집 안쪽 면에 강판이 밀착되어 스터드 볼트는 안쪽으로 향하도록 제1항의 보조철물을 부착하는 단계;

거푸집의 내측 및 사이에 보조철물이 설치된 상태에서 콘크리트를 타설하는 단계, 타설된 콘크리트가 굳어 기둥과 보가 형성되면 거푸집을 제거한 후 핀 플레이트 및 강판이 드러나도록 보조철물의 바깥면을 마무리하는 단계, 보조철물의 강판 및 핀 플레이트가 드러난 보 및 기둥과 기둥 사이에서 제3항의 벽강판보다 얇은 벽강판의 상단부와 양측부를 상기 강판과 밀착시켜 그루브 용접 및 모살용접으로 고정하는 단계, 보조철물의 바깥쪽 강판면과 벽강판에 내화피복과 마감을 실시하여 벽체를 완성하는 단계로 강판전단벽이 설치되는 것을 다른 특징으로 하고 있다.

또, 기둥과 이어지는 바닥 면에도 보조철물을 설치하여 벽강판의 하단부와 상기 보조철물의 강판을 그루브 용접으로 고정하는 단계를 더 포함하여 강판전단벽이 설치되는 것을 또 다른 특징으로 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 철근콘크리트 골조와 일체거동이 가능하게 결합된 강판전단벽 및 그 시공방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 철근콘크리트 골조에 강판전단벽을 삽입하여 일체로 거동이 가능하도록 시공하는 방법으로 상기 강판전단벽은 철근콘크리트 벽체를 대체하는 주요한 횡력저항 구조요소로서 작용하게 된다. 철근콘크리트 벽체 대신에 강판전단벽을 채용하는 이유는 여러 가지 이점이 있기 때문이다. 즉, 상기 강판전단벽은 철근콘크리트 벽체보다 상대적으로 무게가 가벼워 건물자체의 중량이 감소되고 이에 따라 기둥크기나 기초의 크기감소로 비용절감이 가능하다. 또한 지진하중에도 유리하며 수직적으로 연속하여 시공하지 않아도 되며, 필요할 때에는 적재적소에 배치하여 벽체를 구성하는 것이 가능하다는 장점이 있다. 게다가 미래지향적인 관점에서는 필요할 때 철거와 재시공이 얼마든지 가능하여 공간의 유동성이나 리모델링의 어려움이 크게 감소하게 된다.

본 발명은 상기와 바와 같은 강판전단벽의 장점을 이용하기 위해 철근콘크리트 건물을 신축할 때 강판전단벽이 골조에 온전히 정착되어 일체로 거동할 수 있도록 한 각 구성요소와 이를 이용한 시공법은 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따라 철근콘크리트 골조와 결합되는 강판전단벽의 설치상태 개략도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

상단부는 보(9)에 밀착되고 양측부는 양쪽의 기둥(6) 면에 밀착되어 기둥과 기둥 사이에 배치되는 강판전단벽은 강판(3)과 스터드 볼트(4)로 구성된 보조철물(1)과 이 보조철물에 용접되어 접착되는 벽강판(2)으로 구성하되, 이 벽강판은 좀 두꺼운 두께로 이루어지거나 이보다 얇은 두께로 이루어지면서 전체적으로는 설치하고자 하는 벽체의 판상 형상으로 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 보조철물의 사시도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

상기 보조철물은 6∼9t의 길다란 직사각 강판(3)의 일면의 중심선에 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 스터드 볼트(4)가 용접으로 접합되어 있는 스터드 레일 형태로 구성된다.

이와 같이 보조철물과 벽강판을 이용하여 신축 건물의 기둥과 기둥 사이에서 새로운 벽체를 구성할 수 있는 강판전단벽은 설치되는 벽강판의 두께에 따라 서로 다른 방법으로 보조철물을 거푸집과 함께 설치하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 강판전단벽의 설치를 위한 보조철물의 거푸집 부착형태를 나타낸 기둥의 평단면도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

철근(5)이 내장된 철근콘크리트 골조로 이루어지는 기둥(6)을 형성하기 위해 기둥 면에 설치되는 어느 한쪽의 거푸집(7) 내에 보조철물(1)의 강판(3)이 부착되어 스터드 볼트(4)는 기둥의 콘크리트 내에 삽입되어 있고 강판은 거푸집을 제거하면 기둥 면에 드러나게 되어 있으며, 이러한 보조철물은 후술하지만 기둥과 기둥 사이의 상단부를 잇는 보에도 설치되어 이도 역시 스터드 볼트는 보의 콘크리트 내에 삽입되어 있고 강판은 거푸집을 제거하면 기둥 면에 드러나도록 되어 있어, 이 강판에 후술하는 두꺼운 벽강판을 용접으로 부착하여 강판전단벽의 벽체를 완성한다.

도 4는 얇은 강판을 모살용접하기 위해 핀 플레이트가 부착된 보조철물의 거푸집 부착형태를 나타낸 기둥의 평단면도를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이,

철근콘크리트 골조로 이루어진 기둥(6)을 형성하기 위해 기둥 3면에 거푸집(7)이 설치되고, 거푸집이 설치되지 않은 기둥 면의 길이방향 중심부에 스터드 볼트(4a)가 안쪽으로 삽입되는 보조철물(1a)을 설치하되, 이 보조철물의 강판(3a) 면의 길이방향 중심선을 따라 핀 플레이트(8)를 용접으로 부착하여 돌출시키며, 보조철물의 양쪽으로 거푸집(7a)을 설치하도록 되어 있어, 이 핀 플레이트에 상기 벽강판보다는 얇은 후술하는 벽강판을 용접으로 부착하여 강판전단벽의 벽체를 완성한다.

이와 같이 구성되는 상기 보조철물과 벽강판으로 철근콘크리트 골조와 일체 로 거동이 가능하게 결합되는 강판전단벽의 시공방법은,

먼저, 철근콘크리트 건물에서 기둥(6)과 보(9)를 형성하기 위한 거푸집(7)을 완전히 설치하기 전에 강판전단벽이 시공되는 면쪽의 거푸집 안쪽에 미리 보조철물(1)을 삽입하여 보조철물의 강판(3)이 거푸집 안쪽 면에 부착되도록 하면 스터드 볼트(4)는 자연스럽게 안쪽으로 향하게 된다.

다음에, 보조철물(1)이 삽입되어 있는 상태에서 거푸집(7)의 설치를 완료한 후 거푸집 내에 콘크리트를 타설하되, 상기 보조철물은 기둥의 횡보강철근 및 보의 전단보강근과의 간섭을 피할 수 있도록 미리 제작된 스터드 레일(stud rail) 형식의 철물로써 그 상세한 구성은 상술한 바와 같다.

다음에, 벽강판(2)의 두께가 두꺼우면 내력확보를 위해 철근콘크리트 골조로 이루기 위한 기둥(6)과 보(9)의 거푸집(7)을 콘크리트가 경화되면 제거한 후, 이 기둥과 보에 삽입되어 있는 보조철물의 바깥면을 깨끗하게 마무리하여 강판면이 드러나도록 한 상태에서, 기둥과 기둥 사이에 벽체 형상으로 이루어진 벽강판(2)을 배치하여, 그 상단부는 보의 보조철물 강판에 양측부는 양쪽 기둥의 보조철물 강판에 직접 그루브 용접하여 접합함으로써 벽체로 하기 위한 강판전단벽을 설치한다.

다음에, 보조철물의 바깥면 강판과 벽강판에 내화피복과 마감을 실시함으로써 강판전단벽으로 이루어진 벽체를 완성하게 된다.

그런데, 벽강판의 두께가 상기 벽강판보다 얇은 경우, 삽입되는 보조철물(1a)의 스터드 볼트(4a) 반대쪽의 강판(3a) 면에 핀 플레이트(8)를 용접하여 이 핀 플레이트가 기둥 면에서 바깥쪽으로 돌출되는 형상을 갖는 보조철물을 사용한다.

즉, 보의 거푸집 내에는 상기한 바와 같은 보조철물을 같은 형태로 삽입하고, 서로 마주보는 기둥 면에 핀 플레이트가 부착된 보조철물을 설치한 상태에서, 기둥의 3면으로 거푸집(7)을 설치하고, 보조철물이 설치되는 기둥 면에서 핀 플레이트가 부착된 보조철물과 맞닿는 양쪽 면에 각각 거푸집(7a)을 설치하며, 기둥 주변으로 철사를 둘러 감아 거푸집을 보강한다(도 3 참조).

다음에, 기둥과 보의 거푸집 내에 콘크리트를 타설하는 것은 상기한 바와 같다.

다음에, 콘크리트가 경화된 후 거푸집을 제거하면 이 경우에는 보조철물(1a)의 강판(3a)이 스터드 볼트(4a)와 함께 안쪽으로 깊숙이 삽입되어 있으므로 보조철물의 바깥면을 깨끗하게 마무리하여 핀 플레이트(8)가 일부 드러나도록 한 상태에서, 얇은 벽강판(2a)을 기둥과 기둥 사이에 배치하여, 그 상단부는 보에 설치된 보조철물의 강판에 그루브 용접으로 접합하고, 양측부는 기둥 면에서 돌출된 핀 플레이트와 겹친 후 테두리마다 모살용접하여 벽강판을 접합한다.

다음에, 상기한 방식과 마찬가지로 보조철물의 바깥면 핀 플레이트와 벽강판에 내화피복과 마감을 실시함으로써 강판전단벽으로 이루어진 벽체를 완성하게 된다.

여기서, 상기한 강판전단벽들은 필요에 따라 그 하단부를 기둥과 이어지는 바닥(10) 내에 삽입되어 설치된 보조철물의 강판과도 그루브 용접으로 접합하여 고정함으로써, 보다 강한 횡력으로 보강되는 강판전단벽을 설치할 수도 있다.

이상과 같은 목적과 구성으로 이루어진 본 발명의 철근콘크리트 골조와 일체거동이 가능하게 결합된 강판전단벽 및 그 시공방법은 다음과 같은 다양한 효과를 갖는다.

1) 철근콘크리트 골조의 벽체를 강판전단벽으로 시공함으로써 소요되는 횡력저항 성능을 충족하면서 건물의 중량감소, 벽체의 위치선택의 자유, 철거 및 재설치에 따른 리모델링의 용이성을 확보할 수 있다.

2) 기존 건물의 보수보강이 아닌 철근콘크리트 건물을 신축할 때 적용이 가능한 강판전단벽을 제시함으로써, 강판전단벽의 정착을 위한 작업이 전체 공정에 영향을 주지 않고 기둥 및 보의 콘크리트 타설과 동시에 작업하는 것이 가능하도록 한다.

3) 두꺼운 강판전단벽 및 얇은 강판전단벽에 각각 적용이 가능하도록 보조철물의 형상을 구분함으로써, 강판전단벽 설치의 효율성을 고려한 선택적인 용접접합이 가능하다.

4) 본 발명의 강판전단벽으로 최종 마감된 벽체의 두께가 동일한 성능으로 설치되는 철근콘크리트 벽체의 두께보다 얇아지는 경우가 대부분이므로 임대면적이 넓어지고 공간의 효율성을 증대시킨다.

Claims (5)

1. 길다란 강판의 길이방향 중심부에 일정한 간격을 두고 스터드 볼트가 용접되어 있어, 상기 스터드 볼트는 철근콘크리트 기둥과 보의 내부에 삽입되고 강판은 외면에 드러나도록 한 보조철물;

   상단부는 보조철물이 설치된 보에 밀착되고 양측부는 기둥과 기둥 사이에 밀착되어 상기 보조철물의 강판과 용접으로 고정한 벽강판;

   으로 구성한 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 골조와 일체거동이 가능하게 결합된 강판전단벽.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조철물 강판의 길이방향 중심선을 따라 핀 플레이트를 용접으로 부착하여 돌출시킨 보조철물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 골조와 일체거동이 가능하게 결합된 강판전단벽.
3. 건물의 철근콘크리트 기둥을 형성하기 위한 어느 한쪽 면의 거푸집 및 보의 거푸집 안쪽 면에 강판이 밀착되어 스터드 볼트는 안쪽으로 향하도록 제1항의 보조철물을 부착하는 단계;

   거푸집의 내측에 보조철물이 설치된 상태에서 콘크리트를 타설하는 단계;

   타설된 콘크리트가 굳어 기둥과 보가 형성되면 거푸집을 제거한 후 강판이 드러나도록 보조철물의 바깥면을 마무리하는 단계;

   보조철물의 강판이 드러난 보 및 기둥과 기둥 사이에서 벽강판의 상단부와 양측부를 상기 강판과 밀착시켜 그루브 용접으로 고정하는 단계;

   보조철물의 바깥쪽 강판면과 벽강판에 내화피복과 마감을 실시하여 벽체를 완성하는 단계;

   로 설치되는 것을 특징으로 하는 강판전단벽의 시공방법.
4. 건물의 철근콘크리트 기둥을 형성하기 위한 어느 한쪽 면에 제2항의 보조철물을 부착하여, 강판을 중심으로 스터드 볼트는 안쪽으로 향하고 핀 플레이트는 바같쪽으로 향하도록 하는 단계;

   기둥을 형성하기 위한 나머지 3면과 상기 제2항의 보조철물이 설치된 면의 강판 양쪽에 거푸집을 설치한 후 바깥쪽으로 철사를 둘러 감아 거푸집을 보강하는 단계;

   철근 콘크리트 보의 거푸집 안쪽 면에 강판이 밀착되어 스터드 볼트는 안쪽으로 향하도록 제1항의 보조철물을 부착하는 단계;

   거푸집의 내측 및 사이에 보조철물이 설치된 상태에서 콘크리트를 타설하는 단계;

   타설된 콘크리트가 굳어 기둥과 보가 형성되면 거푸집을 제거한 후 핀 플레이트 및 강판이 드러나도록 보조철물의 바깥면을 마무리하는 단계;

   보조철물의 강판 및 핀 플레이트가 드러난 보 및 기둥과 기둥 사이에서 제3항의 벽강판보다 얇은 벽강판의 상단부와 양측부를 상기 강판과 밀착시켜 그루브 용접 및 모살용접으로 고정하는 단계

   보조철물의 바깥쪽 강판면과 벽강판에 내화피복과 마감을 실시하여 벽체를 완성하는 단계;

   로 설치되는 것을 특징으로 하는 강판전단벽의 시공방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 기둥과 이어지는 바닥 면에도 보조철물을 설치하여 벽강판의 하단부와 상기 보조철물의 강판을 그루브 용접으로 고정하는 단계를 더 포함하여 설치되는 것을 특징으로 하는 강판전단벽의 시공방법.

Images