KR20130129668A - Coupling beam of shear wall with precast varlable-angle reinforcements using engineered cementitious composites - Google Patents

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KR20130129668A
KR20130129668A KR1020120053710A KR20120053710A KR20130129668A KR 20130129668 A KR20130129668 A KR 20130129668A KR 1020120053710 A KR1020120053710 A KR 1020120053710A KR 20120053710 A KR20120053710 A KR 20120053710A KR 20130129668 A KR20130129668 A KR 20130129668A
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한상환
신명수
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박현일
서종해
전병갑
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삼성물산 주식회사
세종대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a vibration control damper type coupling beam connecting shear walls by being formed by an opening unit of the shear wall in a structure in which the shear wall is installed in order to resist a repeated load such as an earthquake load generated in a reinforced concrete structure. The coupling beam forms an opened space in between the shear walls by connecting the shear walls and includes a diagonal member inside. The diagonal member is formed by crossing a pair of diagonal unit bodies including a reinforcing material formed with steel materials and an ECC strut covering the reinforcing material at a fixed thickness by being formed with concrete mixed with a composite fiber. According to the present invention, the coupling beam facilitate construction by efficiently reinforcing a part on which maximum stress is generated and including a simple bar arrangement structure and strength satisfying design conditions.

Description

고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보 {COUPLING BEAM OF SHEAR WALL WITH PRECAST VARLABLE-ANGLE REINFORCEMENTS USING ENGINEERED CEMENTITIOUS COMPOSITES}Precast diagonal reinforced beams using high-performance cement composites {COUPLING BEAM OF SHEAR WALL WITH PRECAST VARLABLE-ANGLE REINFORCEMENTS USING ENGINEERED CEMENTITIOUS COMPOSITES}

본 발명은 철근콘크리트 구조물에 발생되는 지진하중과 같은 반복 하중에 저항하도록 전단벽이 설치된 구조물에 있어서, 상기 전단벽의 개구부에 의해 형성되어 상기 전단벽 사이를 연결하는 제진 댐퍼형 연결보에 관한 것이다.
The present invention relates to a damping damper-type connecting beam that is formed by the opening of the shear wall and connected between the shear walls in a structure provided with a shear wall to resist cyclic loads such as earthquake loads generated in the reinforced concrete structure.

1980년대 국내에서 지어진 공동주택은 대부분 콘크리트 전단벽으로 구성된 내력벽 시스템을 주로 사용하였다. 이러한 내력벽 시스템은 구조물에서 적절한 위치에 벽체를 배치하여 구조물에 작용하는 풍하중이나 지진하중 같은 횡하중에 매우 효과적으로 저항하게 된다. 또한 전단벽은 지진지역에서 적절한 구조적 안전성을 제공할 뿐만 아니라 비구조체의 피해 예방에도 기여하는 것으로 나타났다. 많은 전단벽은 수직방향으로 통로 확보를 위해 하나 또는 그 이상의 개구부를 포함한다.In the 1980s, MDUs built in Korea mainly used bearing wall systems composed of concrete shear walls. This bearing wall system is very effective in resisting lateral loads such as wind loads and earthquake loads on the structure by arranging walls at appropriate positions in the structure. Shear walls have also been shown to not only provide adequate structural safety in seismic areas, but also to prevent damage to non-structural structures. Many shear walls include one or more openings for securing passageways in the vertical direction.

또한 전단코어로도 사용하는 전단벽은 엘리베이터 축(elevator shaft), 덕트(duct) 및 계단실의 설비 제공을 위해서도 벽체에 개구부가 필요하게 된다. 이로 인하여 벽체 개구부의 각 면은 길이가 짧고 춤이 큰 보에 의해 연결되고 이러한 벽체는 보에 의해 연결(coupled)되며 이러한 보를 연결보 또는 커플링보(coupling beam)라고 한다. Shear walls, also used as shear cores, require openings in the walls for provision of elevator shafts, ducts and staircases. This allows each face of the wall opening to be connected by a short, large dance beam, which is coupled by a beam, which is called a connecting beam or a coupling beam.

이 연결보는 도 1에 도시된 바와 같이, 지진과 같은 횡하중이 작용할 때 상당한 비탄성 반복 변형을 경험하게 되며 전단벽보다 더 많은 변형능력이 요구된다.As shown in FIG. 1, this connecting beam experiences significant inelastic cyclic deformation when a lateral load such as an earthquake is applied and requires more deformation capacity than the shear wall.

연결보(coupling beams)는 강성에 따라 두 개의 벽이 일체 또는 독립적으로 거동하게 되며 이러한 병렬 전단벽(coupled shear wall)이 우수한 내진성능을 발휘하기 위해서는 모멘트 골조의 강기둥-약보 시스템과 유사한 개념으로 전단벽의 하부에서 항복기구가 발생하기 전에 연결보에서 소성힌지가 먼저 발생하여야 한다.Coupling beams have two walls that act independently or independently depending on the stiffness. In order for these coupled shear walls to exhibit excellent seismic performance, the shear walls are similar to the structure of the moment column- weakening system. The plastic hinges must first occur in the connecting beams before the yield mechanism occurs at the bottom of the beam.

또한 전단벽을 갖는 내력벽 시스템이 풍하중이나 지진 하중과 같은 횡하중이 발생하게 되면 전단벽보다 연결보에 더 많은 변형이 발생하게 된다. 특수 전단벽 시스템을 구성하는 형상비(보길이/보춤)가 큰 연결보에 대해 현행기준을 적용하여 설계할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 대각철근과 이들을 둘러싼 구속철근을 포함하는 매우 복잡하고 어려운 시공이 요구된다.Also, when the bearing wall system with shear wall generates lateral load such as wind load or seismic load, more deformation occurs in the connecting beam than shear wall. When designing by applying the current standards for the connection beam having a large aspect ratio (beam length / beam) constituting a special shear wall system, as shown in Figure 2, a very complex and difficult to include diagonal bars and restraint bars surrounding them Construction is required.

한편, 이와 관련하여 대한민국 공개 특허 제10-2009-0058919호에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같은 종래의 대각 보강 구조가 개시되어 있다.On the other hand, in this regard, Korean Patent Publication No. 10-2009-0058919 discloses a conventional diagonal reinforcement structure as described above, as shown in FIG.

그러나 이와 같은 종래의 전단벽 대각 보강 구조에서는 다음과 같은 문제점이 있다.However, such a conventional shear wall diagonal reinforcement structure has the following problems.

즉, 종래의 대각 보강구조에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 대각철근 및 구속철근 그리고 전단 스터럽등 과도한 철근이 배근되어 타설 콘크리트의 치밀성 및 부착두께를 확보하기 어려운 문제점이 있었다. That is, in the conventional diagonal reinforcement structure, as shown in FIG. 2, excessive reinforcing bars such as diagonal reinforcing bars, restraint bars, and shear stirrups are disposed to make it difficult to secure the compactness and adhesion thickness of the placed concrete.

이와 같이, 타설 콘크리트의 치밀성 및 부착두께가 확보되지 못하면 오히려 타설콘크리트와 배근된 철근이 일체 거동을 못하여 설계강도를 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.As such, if the compactness and the thickness of the pour concrete cannot be secured, there is a problem in that the pour concrete and the reinforcing bar cannot exhibit the design strength because they cannot be integrated.

따라서 종래기술에서 이를 극복하기 위해서는 벽체의 두께를 과도하게 두껍게 설계되는 문제점이 있었다.Therefore, in order to overcome this problem in the prior art, there is a problem in that the thickness of the wall is excessively designed.

한편, 대한민국 공개 특허 제10-2009-0058919호에서는 연결벽체 전체를 섬유복합 몰타르를 사용하여 강도를 보강하였으나, 섬유복합 몰타르를 포함하는 콘크리트는 고단가의 재료에 해당하여, 전체적으로 시공비가 과도하게 상승하는 문제점이 있었다.On the other hand, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0058919 reinforces the strength of the entire connecting wall using a fiber composite mortar, but the concrete containing the fiber composite mortar corresponds to a high unit cost material, the overall construction cost excessively increased There was a problem.

또한, 종래기술에서는 대각철근을 일반 철근과 같이 현장에서 배근하여 콘크리트를 타설하는 방식을 채택하므로, 시공자에 의해 대각철근의 배근 위치에 오차가 발생될 우려성이 높은 문제점이 있었다.In addition, since the conventional technique adopts a method of placing concrete by placing the diagonal bars in the same place as general bars, there is a high possibility that an error occurs in the position of the bars of the diagonal bars by the contractor.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 대각 철근(1)의 좌우 또는 상하 대각 비율에 오차(t)가 발생되는 경우, 일 측 철근에 집중된 하중이 발생되고, 이로 인하여 연결보의 효율적인 기능 발휘가 어려워지는 문제점이 있었다.
That is, as shown in Figure 4, when the error (t) occurs in the left and right or up and down diagonal ratio of the diagonal reinforcing bar 1, the load concentrated on one side of the bar is generated, thereby exhibiting the efficient function of the connecting beam There was a problem that became difficult.

대한민국 공개특허 제10-2009-0058919호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0058919

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 설계요구조건에 만족하는 강도를 갖으면서도 구조가 간단하여 시공이 용이한 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the present invention provides a precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite is easy to construct and yet have a strength that satisfies the design requirements. It is to.

또한, 본 발명은 설치시에 정확한 대칭구조의 배근이 용이한 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보를 제공하는 것이다.In addition, the present invention is to provide a precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite that is easy to reinforce the correct symmetrical structure at the time of installation.

그리고 본 발명은 국내에서 활발하게 건설된 벽식 공동주택(아파트)의 내진보강용으로 활용성이 높은 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보를 제공하기 위한 것이다.In another aspect, the present invention is to provide a precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite with high utility for seismic reinforcement of wall-type apartments (apartments) actively constructed in Korea.

또한, 병렬 전단벽 시스템에서 비선형 변형량이 집중되는 연결보에 장착되는 프리캐스트 대각보강 부재를 에너지소산 장치로 활용함으로써 전체 시스템의 향상된 내진성능을 보장하기 위한 것이다.In addition, in order to ensure the improved seismic performance of the entire system by utilizing the precast diagonal reinforcement member mounted on the connecting beam in which the non-linear deformation is concentrated in the parallel shear wall system as an energy dissipation device.

그리고 현재 설계기준이 요구하는 연결보의 철근상세가 지닌 시공의 복잡성을 해소시키는 설계기법을 제안하기 위한 것이다.
The purpose of this study is to propose a design technique that eliminates the complexity of the construction of the reinforcing bar detail required by the current design standards.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 전단벽 사이를 연결하여 전단벽 사이에 개구된 공간을 형성하고, 내부에 대각부재를 포함하여 구성되며: 상기 대각부재는, 강재로 형성되는 보강재와, 복합 섬유를 배합한 콘크리트로 형성되어 상기 보강재를 일정두께로 피복하는 ECC 스트럿을 포함하여 구성되는 한 쌍의 대각 단위체가 서로 엇갈려 형성된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention connects between shear walls to form an open space between the shear walls, and comprises a diagonal member therein: the diagonal member is a steel material A pair of diagonal units are formed to be staggered from each other, including a reinforcement formed of a reinforcement and an ECC strut formed of concrete in which composite fibers are mixed to cover the reinforcement with a predetermined thickness.

이때, 상기 대각부재는, 상기 대각 단위체 중앙에 형성된 힌지에 의해, 한 쌍의 대각 단위체가 회전 가능하게 결합되어 형성될 수도 있다.At this time, the diagonal member, by a hinge formed in the center of the diagonal unit, a pair of diagonal units may be formed rotatably coupled.

그리고 상기 ECC 스트럿은, 외주면에 부착력을 증가하기 위한 이형 돌기가 형성될 수도 있다.In addition, the ECC strut may be formed with a release protrusion for increasing the adhesion on the outer peripheral surface.

또한, 상기 대각부재는, 상기 힌지가 연결보의 중앙에 위치하고, 상기 대각 단위체 사이의 좌우 측 대각이 최대가 되도록 설치될 수도 있다.In addition, the diagonal member may be installed such that the hinge is positioned at the center of the connecting beam and the left and right diagonal angles between the diagonal units are maximized.

그리고 상기 ECC 스트럿에는 다수개의 보강재가 각각 이격되어 구비되고, 상기 보강재의 단부는 상기 전단벽 내에 정착될 수도 있다.
The ECC strut may be provided with a plurality of reinforcing members spaced apart from each other, and an end portion of the reinforcing material may be fixed in the shear wall.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보는 다음과 같은 효과가 있다.The precast diagonal reinforcement connecting beam using the high-performance cement composite according to the present invention as described above has the following effects.

첫째, 본 발명은 최대 응력이 발생하는 부분을 효율적으로 보강하여, 설계요구조건에 만족하는 강도를 갖으면서도 간단한 배근 구조를 갖으므로, 시공이 용이해지는 장점이 있다.First, the present invention has the advantage that the construction is easy because it has a simple reinforcement structure while having a strength that satisfies the design requirements by effectively reinforcing the portion where the maximum stress occurs.

둘째, 본 발명은 설치시에 연결보 내부에 정확히 대칭구조의 배근이 용이하여 프리캐스트 대각보강 장치의 효율을 최대한 발휘하도록 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 유동각을 갖는 대각가새 ECC 스트럿을 대량 공장생산하여 다양한 형상을 가지는 연결보에 대해서 각도의 변화를 통해 스트럿 부재의 형태 변화 없이 바로 적용할 수 있는 장점이 있다.Secondly, the present invention has the advantage that it is easy to reinforce the exact symmetrical structure inside the connecting beam when installed to maximize the efficiency of the precast diagonal reinforcement device. In addition, there is an advantage that can be directly applied without changing the shape of the strut member through the change of the angle for the connecting beams having a variety of shapes by mass-producing a diagonal bracing ECC strut with a flow angle.

셋째, 본 발명에 의하면, 프리캐스트 대각보강 부재의 변형성능은 현재의 설계기준이 제한하는 건물의 지진 횡변형량(1.5~2%)을 고려하여 최소 6~8% 이상의 회전량을 강도저하 없이 발현할 수 있는 효과가 있다.Third, according to the present invention, the deformation performance of the precast diagonal reinforcement member is expressed at least 6-8% of the rotation amount without deterioration in strength in consideration of the seismic lateral deformation (1.5-2%) of buildings limited by the current design standards. It can work.

넷째, 본 발명에 의하면, 에너지소산능력과 관련하여, 본 발명에 의한 프리캐스트 대각보강 부재의 에너지소산량을 유효감쇄비로 치환할 경우 20% 이상이 되도록 할 수 있는 효과가 있다.Fourthly, according to the present invention, when the amount of energy dissipation of the precast diagonal reinforcing member according to the present invention is replaced by an effective damping ratio, there is an effect that it can be 20% or more.

즉, 기존 건물의 내진보강에 개발된 프리캐스트 대각보강 부재를 이용하는 경우, 개발된 PC 대각보강 부재의 비선형 이력거동이 발휘하는 에너지소산량을 유효감쇄비로 치환하거나, 비선형 모델에 프리캐스트 대각보강 부재의 이력거동을 도입하여 병렬 전단벽 시스템을 지진 시간이력 해석방법을 통해서 거동을 예측하고, 전체 시스템의 성능을 평가하는 것이 가능하다.In other words, when using the precast diagonal reinforcement member developed for seismic reinforcement of an existing building, the energy dissipation exerted by the nonlinear hysteretic behavior of the developed PC diagonal reinforcement member is replaced by the effective damping ratio, or the precast diagonal reinforcement member is applied to the nonlinear model. By introducing the hysteretic behavior of the parallel shear wall system, it is possible to predict the behavior of the parallel shear wall system and to evaluate the performance of the entire system.

다섯째, 본 발명에 의하며, 손상제어능력과 관련하여, 설계기준이 규정하는 설계지진을 겪은 후에도 프리캐스트 대각보강 부재에 대한 보수가 전혀 필요 없는 효과가 있다.Fifth, according to the present invention, in relation to damage control ability, there is an effect that no repair is required for the precast diagonal reinforcement member even after experiencing a design earthquake prescribed by the design criteria.

여섯째, 본 발명에 의하면, 프리캐스트 대각보강 부재의 변형성능(연성도), 에너지소산능력, 손상제어능력 및 시공성을 달성하기 위해서 고인성 시멘트 복합체의 최적 배합비를 개발하고, 더불어 최적의 배근방식을 제공할 수 있는 효과가 있다.
Sixth, according to the present invention, in order to achieve the deformation performance (ductility), energy dissipation capacity, damage control ability and workability of the precast diagonal reinforcement member, the optimum mixing ratio of the high toughness cement composite is developed, and the optimum reinforcement method There is an effect that can be provided.

도 1은 병렬 전단벽 시스템의 거동을 도시한 예시도.
도 2는 종래기술에 의한 전단벽 연결보의 대각철근의 실제 배근 모습을 촬영한 예시도.
도 3은 종래기술에 의한 전단벽의 배근 상태를 도시한 배근도.
도 4는 종래기술에 의한 전단벽 연결보의 대각철근의 배근 상태를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 전단벽에 전단응력이 발생되는 경우 전단변형의 형태를 개략적으로 도시한 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보의 구성을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보가 전단벽에 시공된 모습을 도시한 예시도.
1 illustrates the behavior of a parallel shear wall system.
Figure 2 is an illustration of the actual reinforcement of the diagonal reinforcement of the shear wall connecting beam according to the prior art.
Figure 3 is a rear view showing the reinforcement state of the shear wall according to the prior art.
Figure 4 is an exemplary view showing the reinforcement state of the diagonal reinforcement of the shear wall connecting beam according to the prior art.
5 is a conceptual diagram schematically showing the shape of the shear deformation when the shear stress is generated in the shear wall according to the present invention.
Figure 6 is a perspective view showing the configuration of a precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite according to the present invention.
7 is an exemplary view showing a state in which a precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite according to the present invention is constructed on a shear wall.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보를 살펴보기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to look at the precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite according to a specific embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 전단벽에 전단응력이 발생되는 경우 전단변형의 형태를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 6은 본 발명에 따른 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보의 구성을 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보가 전단벽에 시공된 모습을 도시한 예시도이다.
5 is a conceptual diagram schematically showing the shape of the shear deformation when the shear stress is generated in the shear wall according to the present invention, Figure 6 shows the configuration of a precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite according to the present invention 7 is a perspective view illustrating a state in which a precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite according to the present invention is constructed on a shear wall.

1. 이론적 배경1. Theoretical background

전단벽이 설치된 구조물에 횡변위가 발생되어 전단벽 연결보에 전단력이 발생되면, 상기 전단벽 연결보는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 전단변형을 발생시킨다.When the lateral displacement is generated in the structure in which the shear wall is installed and the shear force is generated in the shear wall connecting beam, the shear wall connecting beam generates the shear deformation as shown in FIGS. 5A and 5B.

즉, 도 5a에 도시된 바와 같이 직사각형으로 유지되는 전단벽 연결보의 형태가 전단력에 의해 점선으로 도시된 바와 같이 변형되게 된다.That is, the shape of the shear wall connecting beam that is kept rectangular as shown in Figure 5a is deformed as shown by the dotted line by the shear force.

한편, 상기 구조물에 발생되는 횡변위는 풍하중 또는 지진에 의한 충격 등 과 같이 반복하중의 성격을 갖는다. 따라서 상기 전단벽 연결보에 발생되는 변위는 도 5a 및 도 5b 에 도시된 형태의 변위가 반복적으로 발생된다.On the other hand, the lateral displacement generated in the structure has the characteristics of repeated load, such as wind load or shock by earthquake. Therefore, the displacement generated in the shear wall connecting beam is repeatedly generated the displacement of the type shown in Figures 5a and 5b.

이때, 전단벽 연결보 전체에 있어 최대변위의 발생지점을 살피면, 도 5A에 도시된 경우, A-A' 단면에서 최대 압축변위가 발생되고, B-B' 단면에서 최대 인장 변위가 발생된다.At this time, if the occurrence point of the maximum displacement in the entire shear wall connection beam is examined, as shown in FIG.

또한, 도 5b에 도시된 경우, A-A' 단면에서 최대 인장변위가 발생되고, B-B' 단면에서 최대 압축변위 변위가 발생된다. In addition, when shown in FIG. 5B, the maximum tensile displacement occurs in the A-A 'cross section, and the maximum compression displacement occurs in the B-B' cross section.

즉, 정리하여 설명하면, 양 대각선 단면상에서 최대 인장과 압축이 반복적으로 발생됨을 알 수 있다.In other words, it can be seen that the maximum tension and compression are repeatedly generated on both diagonal cross sections.

따라서, 본 발명은 전단벽 연결보에 있어, 최대 압축 및 인장이 발생되는 지점에 효율적인 보강을 실시하여, 시공비를 절감하고 구성이 최대한 간단하여 시공이 용이한 대각보강 장치에 관한 것이다.
Therefore, the present invention relates to a diagonal reinforcement device in the shear wall connection beam, by performing an effective reinforcement at the point where the maximum compression and tension is generated, reducing the construction cost and simple construction as easy as possible.

2. 본 발명의 구성2. Configuration of the present invention

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 고성능콘크리트를 이용한 프리캐스트 대각보강 전단벽 연결보는 전단벽(100)을 연결하는 연결보(200)에 있어, 상기 연결보(200) 내부에 구비되는 대각부재(300)를 포함하여 구성된다.As shown in Figure 6, the precast diagonal reinforcement shear wall connecting beam using the high-performance concrete according to the present invention in the connecting beam 200 for connecting the shear wall 100, the diagonal member provided inside the connecting beam 200 And 300.

그리고 상기 대각부재(300)는 보강재(310)와 ECC 스트럿(320)을 포함하여 구성된다.The diagonal member 300 includes a reinforcement 310 and an ECC strut 320.

상기 보강재(310)는 건축 구조에 사용되는 다양한 강재가 적용될 수 있는 것으로 대표적으로는 철근이 적용될 수 있다. 한편, 상기 보강재(310)는 타설되는 콘크리트와의 부착력을 고려하여 이형철근이 사용되는 것이 바람직하다.The reinforcement 310 may be applied to a variety of steels used in the building structure may be typically applied to the rebar. On the other hand, the reinforcing material 310 is preferably a deformed reinforcement is used in consideration of the adhesion to the concrete to be poured.

또한, 상기 ECC(ENGINEERING CEMENTITIOUS COMPOSITE) 스트럿(320)은 고성능 콘크리트로 통칭되는 콘크리트로, 콘크리트 배합시 복합섬유를 배합한 콘크리트로 형성된다.In addition, the ECC (ENGINEERING CEMENTITIOUS COMPOSITE) strut 320 is a concrete commonly referred to as high-performance concrete, is formed of concrete in which the composite fiber is mixed when concrete is blended.

상기 고성능 콘크리트에 대하여 설명하면, 고성능 콘크리트는 단면이 짧고 길이가 짧은 강섬유나 pva계 섬유를 수화성의 시멘트와 골재의 배합에 임의로 투입, 분산시켜 인장강도, 휨강도, 균열에 대한 저항성, 연성, 전단강도, 내충격성 등의 개선을 목적으로 만든 합성재료를 일컫는다. When explaining the high-performance concrete, high-performance concrete has a short cross-section and short length steel fibers or pva-based fibers are randomly added and dispersed in the combination of the water-hydrated cement and aggregate, tensile strength, flexural strength, resistance to cracking, ductility, shear steel Also, it refers to a synthetic material made for the purpose of improving impact resistance and the like.

고성능 콘크리트의 배합에 사용되는 콘크리트는 경우에 따라서 일반적으로 사용되는 콘크리트를 사용할 수 있으며, 특별히 섬유제의 특성을 이용하여 시공연도의 향상이나 사용되는 섬유의 역학적인 특성을 충분히 발휘시키기 위하여 최대 골재의 크기에 대한 제한을 두거나 또는 플라이애쉬등과 같은 혼화재 또는 고유동화제(Superplasticizer) 등을 혼입할 수 있다. 고성능 섬유의 혼합은 압축응력 또는 인장응력을 받을 때, 섬유계는 콘크리트 내의 균열을 제어하게 되어 콘크리트의 강도 및 특히 연성을 증가시키게 된다. 인장응력을 받을 때 모체속의 강섬유는 파단되거나 또는 뽑힘현상이 일어나며 종국적인 파괴형상을 나타나는데 이는 기본적으로 복합재 또는 파괴역학의 메커니즘을 따르게 되며 이러한 메커니즘에 대한 연구는 꾸준히 지속되고 있다. 강섬유는 콘크리트 배합시 뭉침현상(Fiber Balling)을 일으켜서 배합시 강섬유의 고른 분산이 저해될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 혼화재를 사용하거나 상호 강섬유를 수용성 접착제로 접착시킨 상호접착된 강섬유가 많이 사용되고 있다. 이 섬유군은 콘크리트에 배합되면서 수용성 접착제가 녹아 개개의 강섬유로 콘크리트 내에 분산된다. Concrete used for compounding high-performance concrete may be generally used concrete in some cases, and in order to sufficiently improve the construction year and to fully exhibit the mechanical properties of the fiber used by using the characteristics of the fiber, the maximum aggregate size It is possible to limit the limiting or to admixture such as fly ash or superplasticizer (Superplasticizer). When the blend of high performance fibers is subjected to compressive or tensile stress, the fiber system controls the cracking in the concrete, thereby increasing the strength and especially the ductility of the concrete. Under tensile stress, the steel fiber in the mother breaks or pulls out, resulting in ultimate fracture shape, which basically follows the mechanism of composite or fracture mechanics, and the study of these mechanisms continues. Steel fiber causes agglomeration phenomenon when mixing concrete, and even dispersion of steel fiber may be inhibited during compounding. Therefore, in order to prevent this, mutually bonded steel fibers using admixtures or mutually bonding steel fibers with water-soluble adhesives are used. This group of fibers is blended into the concrete and the water-soluble adhesive is melted and dispersed in the concrete as individual steel fibers.

강섬유가 보강된 고성능콘크리트는 직인장 응력을 받을 경우, 인장강도 및 연성이 일반 콘크리트에 비교하고 크게 증가하게 된다. 이는 모체 콘크리트내의 강섬유가 인장으력에 의한 균열확산을 제어하고, 강도 후 영역에서 균열을 가로질러 인장응력에 저항하는 강섬유의 뽑힘저항 메커니즘에 기인한다. 실험결과에 의하면 강섬유의 혼입률이 증가함에 따라 단위 면적당 강섬유의 수가 증가하며 이로 인하여 단면내 균열확산이 제어되어 고성능 콘크리트의 인장강도와 최대 인장응력시의 변형도 그리고 연성이 증가하게 된다. High-performance concrete reinforced with steel fibers has a significant increase in tensile strength and ductility compared to ordinary concrete when subjected to tensile stress. This is due to the pull resistance mechanism of the steel fibers in which the steel fibers in the parent concrete control the crack spread by the tensile force and resist the tensile stress across the crack in the region after strength. Experimental results show that the number of steel fibers per unit area increases as the mixing ratio of steel fibers increases, thereby controlling the crack diffusion within the cross section, which increases the tensile strength and the strain and ductility of the high-performance concrete.

기존의 실험결과에 의하면 강섬유의 혼입은 전단 및 비틀림에서 강도 및 연성이 증가한다. 강섬유를 기존 철근콘크리트에 사용할 경우, 콘크리트 내에 임의의 방향으로 분산되어 있는 강섬유는 기존의 스터럽보다 더 간격이 좁게 배근되어 전단균열을 효율적으로 제어할 수 있고, 사인장균열에 대하여 강섬유의 뽑힘작용에 의한 보의 전단강도의 증진 및 연성의 확보를 이룰 수 있으며, 균열단면의 마찰저항을 증진시킬 수 있는 장점이 있다. 강섬유의 양에 따라 보의 전단강도를 증진시켜 사인장에 대한 취성적인 파괴를 방지할 수 있으며 파괴모드를 전단파괴에서 휨파괴로 유도할 수 있다. 기존 문헌들의 연구결과에 의하면 강섬유 보강에서 보의 전단거동에 영향을 미치는 주요 영향 요소는 강섬유 혼입률의 영향, 강섬유의 형상비의 영향, 보강인자의 영향, 인장철근비의 영향, 전단스팬비의 영향 및 콘크리트의 압축강도의 영향이다. According to the existing experimental results, the incorporation of steel fibers increases the strength and ductility in shear and torsion. When steel fibers are used in existing reinforced concrete, steel fibers dispersed in any direction in concrete are arranged more narrowly than conventional stirrups, so that shear cracks can be efficiently controlled, and steel fibers are pulled out against sinusoidal cracks. Promote the shear strength of the beam and secure the ductility, there is an advantage that can improve the frictional resistance of the cross section. Depending on the amount of steel fiber, the shear strength of the beam can be enhanced to prevent brittle fractures on the sign and the failure mode can be induced from shear failure to flexural failure. According to the results of previous studies, the major influencing factors affecting the shear behavior of beams in steel fiber reinforcement are the influence of steel fiber mixing rate, shape ratio of steel fiber, influence of reinforcement factor, influence of tensile reinforcement ratio, shear span ratio and concrete Is the effect of compressive strength.

상기 ECC 스트럿(320)은 도시된 바와 같이, 상기 보강재(310)를 감싸서 타설되어 형성되는 것으로, 그 형태는 원형봉 또는 다각형의 봉형태로 형성된다.As shown, the ECC strut 320 is formed by wrapping the reinforcing material 310, and is formed in the shape of a circular rod or a polygonal rod.

즉, 상기 ECC 스트럿(320)은 상기 보강재(320)의 설치형태에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 상기 ECC 스트럿(320) 내부에 보강재(310)가 장방형으로 배치된 경우, 4각형 형태로 형성되는 것도 가능하고, 상기 보강재(310)가 1개인 경우 원형으로 형성되는 것도 가능하다.That is, the ECC strut 320 may be formed in various forms according to the installation form of the reinforcing material 320, for example, as shown in Figure 6 the reinforcing material 310 in the ECC strut 320 When disposed in a rectangular shape, it may be formed in a quadrangular shape, and in the case of one reinforcing material 310, it may be formed in a circular shape.

또한, 상기 ECC 스트럿(320)의 외주면은 도시된 바와 같이 매끄러운 형태로 형성되는 것도 가능하지만, 상기 ECC 스트럿(320) 외부에 타설되는 콘크리트와의 부착력을 고려하여 돌기가 형성되는 것도 가능하다. 예를 들면, 부착력을 강화하기 위하여 상기 ECC 스트럿(320) 외주면에 이형 철근과 같이, 이형 돌기를 형성하는 것도 가능하다.In addition, the outer circumferential surface of the ECC strut 320 may be formed in a smooth shape as shown, but may be formed in consideration of the adhesive force with the concrete poured outside the ECC strut 320. For example, it is also possible to form a release protrusion on the outer circumferential surface of the ECC strut 320, such as a release reinforcing bar, in order to strengthen the adhesion.

한편, 상기 보강재(310)와 ECC 스트럿(320)은 공장에서 제작되는 것으로(물론, 현장에서 타설하여 생산하는 것도 가능하다), ECC 스트럿 거푸집 내에 적절한 개수의 보강재(310)를 적절한 간격으로 배치한 이후에, 상기 ECC 스트럿 거푸집에 고성능 콘크리트를 타설/양생하여 형성한다.On the other hand, the reinforcement 310 and the ECC strut 320 is manufactured in the factory (of course, it is possible to produce by pouring in the field), the appropriate number of reinforcement 310 is disposed in the ECC strut formwork at appropriate intervals Thereafter, high-performance concrete is poured / cured into the ECC strut formwork.

또한, 상기 대각부재(300)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 보강재(310)가 ECC 스트럿(320)에 의해 피복되어 형성되는 대각 단위체 한 쌍이, 중앙부에 형성된 힌지(330)에 의해 회전가능하게 연결되어 구성된다.In addition, the diagonal member 300 is, as shown in Figure 6, a pair of diagonal unit formed by the reinforcing material 310 is covered by the ECC strut 320 is rotatable by the hinge 330 formed in the center portion It is connected and configured.

상기 힌지를 통한 ECC 스트럿(320)의 상대적인 회전에 의해, 상기 대각 부재(300)를 설치시에 2개의 지점을 고정함에 의해 정확한 설치 위치를 설정할 수 있다.By the relative rotation of the ECC strut 320 through the hinge, it is possible to set the correct installation position by fixing two points when installing the diagonal member 300.

또한, 건축현장에서 다양한 연결보의 형상에 대해 힌지의 회전을 통해 유동각을 조절하여 효율적으로 ECC 스트럿을 배치할 수 있다.
In addition, it is possible to efficiently arrange the ECC struts by adjusting the flow angle through the rotation of the hinge for the shape of the various connecting beams in the construction site.

3. 시공 상세 3. Construction Details

본 발명에 의한 고성능콘크리트를 이용한 프리캐스트 대각보강 전단벽 연결보의 시공 모습을 살피면, 도 7에 도시된 바와 같이, 전술한 대각부재(300)가 전단벽(100) 및 상기 전단벽(100)의 연결보(200) 내부에 설치된다.Looking at the construction of the precast diagonal reinforcement shear wall connecting beam using a high-performance concrete according to the present invention, as shown in Figure 7, the above-described diagonal member 300 is a connecting wall of the shear wall 100 and the shear wall 100 200 is installed inside.

즉, 구조물에 철근 배근시에 기 제작된 대각 부재(300)를 연결보(200) 위치에 설치한다. That is, the diagonal member 300 prepared at the time of reinforcement to the structure is installed in the connecting beam 200 position.

이때, 상기 대각부재(300)의 일 측면 두 지점을 정확히 고정하면, 상기 대각부재(300)는 상기 연결보(200) 상의 중앙부에 정확히 안착된다.At this time, if two points on one side of the diagonal member 300 is fixed correctly, the diagonal member 300 is accurately seated in the central portion on the connecting beam 200.

또한 상기 대각 단위체 사이의 좌우 측 대각이 최대가 되도록, 상기 대각부재(300)를 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 연결보(200)와 전단벽(100)이 만나는 4개의 모서리부분에 각 대각부재(300)가 위치하도록 한다. 물론, 이 경우에도 상기 대각부재(300)의 콘크리트 부착을 위해 최소 피복두께는 형성되도록 설치한다.In addition, it is preferable to install the diagonal member 300 such that the left and right side diagonals between the diagonal units are the maximum. That is, as shown in FIG. 7, the diagonal members 300 are positioned at four corner portions where the connecting beam 200 and the shear wall 100 meet. Of course, even in this case it is installed so that the minimum coating thickness is formed for the concrete attachment of the diagonal member 300.

이후, 상기 보강재 단부는 적당한 정착길이를 제외하고 절단할 수 있으며, 반대로 정착길이가 짧은 경우에는 통상의 철근과 같이 구부려 정착할 수 있다.Thereafter, the end of the reinforcing material can be cut except for a suitable fixing length, if the fixing length is short, it can be fixed by bending like a conventional rebar.

이와 같이 대각부재(300)가 설치된 구조물에 거푸집을 설치하고, 콘크리트를 타설/양생하면 본 발명에 의한 고성능콘크리트를 이용한 프리캐스트 대각보강 전단벽 연결보가 형성된다.As such, when the formwork is installed on the structure in which the diagonal member 300 is installed, and concrete is poured / cured, a precast diagonal reinforced shear wall connecting beam using the high-performance concrete according to the present invention is formed.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but is capable of many modifications and variations within the scope of the appended claims. It is self-evident.

본 발명은 철근콘크리트 구조물에 발생되는 지진하중과 같은 반복 하중에 저항하도록 전단벽이 설치된 구조물에 있어서, 상기 전단벽의 개구부에 의해 형성되어 상기 전단벽 사이를 연결하는 제진 댐퍼형 연결보에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 최대 응력이 발생하는 부분을 효율적으로 보강하여, 설계요구조건에 만족하는 강도를 갖으면서도 간단한 배근 구조를 갖으므로, 시공이 용이해지는 장점이 있다.
The present invention relates to a damping damper-type connecting beam that is formed by the opening of the shear wall and connects between the shear walls in a structure provided with a shear wall to resist cyclic loads such as earthquake loads generated in the reinforced concrete structure. According to the present invention, it is possible to efficiently reinforce the portion where the maximum stress is generated, and to have a strength that satisfies the design requirements and has a simple reinforcement structure, thereby making construction easier.

100 : 전단벽 200 : 연결보
300 : 대각부재 310 : 보강재
320 : ECC 스트럿 330 : 힌지
100: shear wall 200: connecting beam
300: diagonal member 310: reinforcement
320: ECC strut 330: hinge

Claims (5)

전단벽 사이를 연결하여 전단벽 사이에 개구된 공간을 형성하고,
내부에 대각부재를 포함하여 구성되며:
상기 대각부재는,
강재로 형성되는 보강재와, 복합 섬유를 배합한 콘크리트로 형성되어 상기 보강재를 일정두께로 피복하는 ECC 스트럿을 포함하여 구성되는 한 쌍의 대각 단위체가 서로 엇갈려 형성됨을 특징으로 하는 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보.
Connect between the shear walls to form an open space between the shear walls,
It consists of a diagonal member inside:
The diagonal member is,
Free pair using a high-performance cement composite, characterized in that a pair of diagonal units formed of a steel reinforcement, and a concrete compounded with a composite fiber, including an ECC strut covering the reinforcement to a predetermined thickness, are formed alternately with each other. Cast diagonal reinforcement connecting beam.
제 1 항에 있어서,
상기 대각부재는,
상기 대각 단위체 중앙에 형성된 힌지에 의해, 한 쌍의 대각 단위체가 회전 가능하게 결합되어 형성됨을 특징으로 하는 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보.
The method of claim 1,
The diagonal member is,
Precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite, characterized in that by the hinge formed in the center of the diagonal unit, a pair of diagonal units are rotatably coupled.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 ECC 스트럿은,
외주면에 부착력을 증가하기 위한 이형 돌기가 형성됨을 특징으로 하는 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보.
3. The method according to claim 1 or 2,
The ECC struts,
Precast diagonal reinforcement connecting beam using high-performance cement composite, characterized in that a release protrusion is formed on the outer circumference to increase adhesion.
제 3 항에 있어서,
상기 대각부재는,
상기 힌지가 연결보의 중앙에 위치하고, 상기 대각 단위체 사이의 좌우 측 대각이 최대가 되도록 설치됨을 특징으로 하는 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보.
The method of claim 3, wherein
The diagonal member is,
The hinge is located in the center of the connecting beam, precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite, characterized in that the left and right diagonals between the diagonal unit is installed to the maximum.
제 4 항에 있어서,
상기 ECC 스트럿에는 다수개의 보강재가 각각 이격되어 구비되고,
상기 보강재의 단부는 상기 전단벽 내에 정착됨을 특징으로 하는 고성능 시멘트 복합체를 이용한 프리캐스트 대각보강 연결보.
5. The method of claim 4,
The ECC struts are provided with a plurality of reinforcement each spaced apart,
Precast diagonal reinforcement connecting beam using a high-performance cement composite, characterized in that the end of the reinforcement is fixed in the shear wall.
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