KR20150088124A

KR20150088124A - 건축물 보강용 링크 가새 구조물

Info

Publication number: KR20150088124A
Application number: KR1020140008542A
Authority: KR
Inventors: 이승재; 손수덕; 곽의신; 김인혁
Original assignee: 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-07-31
Also published as: KR101554092B1

Abstract

본 발명은 건축물의 개구부에 가새 형태로 설치하여, 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때 변형을 유도하고 응력을 흡수하도록 하여 기둥과 보에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 건축물 보강용 링크 가새 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 H형강으로 4각의 프레임 형상으로 형성되는 보강 프레임과; 보강 프레임의 각 모서리에 구성되는 탄성패드와; ㄱ자 단면을 갖는 받침 앵글 및 코너 앵글과, 받침 앵글의 외측 모서리와 코너 앵글의 내측 모서리를 연결하도록 형성되고 강재로 형성된 링크로 구성되어, 받침 앵글이 보강 프레임의 각 모서리에 결합되어 보강 프레임의 네 모서리에서 사선 방향으로 형성되는 가새;를 포함하여 이루어진다.

Description

건축물 보강용 링크 가새 구조물{Reinforcing brace structure of building}

본 발명은 건축물 보강용 링크 가새 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축물의 개구부에 가새 형태로 설치하여, 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때 변형을 유도하고 응력을 흡수하도록 하여 기둥과 보에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 건축물 보강용 링크 가새 구조물에 관한 것이다.

최근 건축물들은 개구부가 종래에 비하여 크게 형성되었고, 이에 따라 내진 등 외력이 작용할 때 응력이 기둥 등의 구조부재에 작용하여 건축물의 안전을 위협하는 문제가 있었다. 따라서, 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어진 개구부에는 힘, 하중 등의 전달 및 흡수할 수 있는 보강 구조물이 필요하지만 창호의 설치 등으로 적절한 보강 구조물을 설치하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1136914호 "건물 내부 기둥의 보강구조물 및 리모델링 공법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 6에서와 같이 "기존 건물의 양측 내부 기둥(1) 및 이에 결합한 보(2)를 보강하기 위한 구조물에 있어서, 상기 양측 내부 기둥(1)의 내측면에 설치된 양측 고정부재(10); 상기 양측 내부 기둥(1)에 결합한 상기 보(2) 중 상부 보(2a)의 저면에 설치된 상부 고정부재(20a); 상기 양측 내부 기둥(1)에 결합한 상기 보(2) 중 하부 보(2b)의 상면에 설치된 하부 고정부재(20b); 상기 양측 고정부재(10), 상부 고정부재(20a) 및 하부 고정부재(20b)에 의해 고정됨과 아울러, 몸통부(220)와, 상기 몸통부(220)의 상부에서 내측으로 돌출형성된 돌출부(230)를 구비한 PC 패널(200);을 포함하고, 상기 PC 패널(200)의 몸통부(220)의 폭은 상기 내부 기둥(1)의 폭 이하이고, 상기 PC 패널(200)의 몸통부(220)의 높이는 상기 상부 보(2a)와 하부 보(2b) 사이의 간격과 실질적으로 동일하며, 상기 PC 패널(200)의 돌출부(230)는 상기 상부 고정부재(20a)에 의해 고정되도록 설치되며, 상기 양측 고정부재(10), 상부 고정부재(20a) 및 하부 고정부재(20b)는 'ㄴ'자형 고정부재(100)를 포함하고, 상기 'ㄴ'자형 고정부재(100)는 상기 내부 기둥(1) 또는 보(2)에 면접촉하도록 결합하는 기존 건물 결합부(110); 상기 PC 패널(200)에 결합하는 PC 패널 결합부(120);를 포함하며, 상기 'ㄴ'자형 고정부재(100)의 기존 건물 결합부(110)에는 복수의 기존 건물 결합용 관통공(111)이 형성되고, 상기 내부 기둥(1) 또는 보(2)에는 복수의 결합공(3)이 형성되며, 상기 복수의 기존 건물 결합용 관통공(111) 및 결합공(3)에 결합한 복수의 기존 건물 결합부재(112)를 더 구비하고, 상기 상부 고정부재(20a)는 길이가 상기 PC 패널(200)의 돌출부(230) 상단의 폭과 실질적으로 동일하고, 상기 하부 고정부재(20b)는 길이가 상기 PC 패널(200)의 몸통부(220)의 하단의 폭과 실질적으로 동일하도록, 상기 보(2)의 가장자리 영역에 설치된 것을 특징으로 하는 건물 내부 기둥의 보강구조물."을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 기존 건물의 기둥을 보강하는 효과가 있지만, 기둥의 측면에만 설치되도록 하여 측압 발생시에 4군데 모서리에서 인장 및 압축을 받지 못하여 응력이 집중되는 곳에서 응력을 효과적으로 전달하거나 흡수하지 못할 뿐만 아니라, 창호가 설치되는 개구부에 시공시에는 창호 프레임에 가해지는 충격을 흡수하지 못하는 문제점이 있었다.

특허등록 제1136914호 "건물 내부 기둥의 보강구조물 및 리모델링 공법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 학교 등 기존 RC건축물의 개구부의 응력이 집중되는 곳에 가새 형태로 설치되어, 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때 가새가 소성변형하여 응력을 흡수하도록 하여 기둥과 보에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 매우 유용한 효과가 있으며, 별도의 보강 프레임을 형성하도록 하여 보강 프레임의 내부에 창호 프레임을 그대로 유지하거나 신규로 설치할 수 있는 건축물 보강용 링크 가새 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 H형강으로 4각의 프레임 형상으로 형성되는 보강 프레임과; 보강 프레임의 각 모서리에 구성되는 탄성패드와; ㄱ자 단면을 갖는 받침 앵글 및 코너 앵글과, 받침 앵글의 외측 모서리와 코너 앵글의 내측 모서리를 연결하도록 형성되고 강재로 형성된 링크로 구성되어, 받침 앵글이 보강 프레임의 각 모서리에 결합되어 보강 프레임의 네 모서리에서 사선 방향으로 형성되는 가새;로 이루어지는 것을 특징 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물을 제공하고자 한다.

또한, 보강 프레임 각각의 내측 모서리에는 보강 프레임의 수직면과 수평면을 연결하도록 보강부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물을 제공하고자 한다.

또한, 탄성패드는 엘라스토머(elastomer)인 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물을 제공하고자 한다.

또한, 가새는 링크가 받침 앵글에서 코너 앵글 방향으로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물을 제공하고자 한다.

또한, 가새의 링크는 판형상의 플레이트 1장 또는 판형상의 플레이트 2장을 평행하게 구성하여 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물을 제공하고자 한다.

또한, 1장의 플레이트로 형성된 경우에는 플레이트의 양측면에 전단연결재를 일정간격으로 형성하고 콘크리트를 합성하여 이루어지고, 2장의 플레이트로 형성된 경우에는 플레이트의 마주보는 일측면에 전단연결재를 일정간격으로 형성하고 플레이트 사이에 콘크리트를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물을 제공하고자 한다.

또한, 가새의 링크는 각형 강관으로 이루어지며, 내부에 콘크리트를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물은 학교 등 기존 RC건축물의 개구부의 응력이 집중되는 곳에 가새 형태로 설치되어, 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때 가새가 소성변형하여 응력을 흡수하도록 하여 기둥과 보에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 매우 유용한 효과가 있으며, 별도의 보강 프레임을 형성하도록 하여 보강 프레임의 내부에 창호 프레임을 그대로 유지하거나 신규로 설치할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물이 개구부에 설치된 실시예를 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물의 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 가새(30)의 변형 실시예의 사시도와 그 단면도이다.
도 6은 종래의 건물 내부 기둥의 보강구조물이 적용된 실시예의 측면도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물이 개구부에 설치된 실시예를 개략적으로 도시한 도이다.

도 1에서와 같이, 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물(1)은 중앙부에 H형강으로 이루어진 액자형상으로 형성되는 보강 프레임(10)과, 보강 프레임(10)의 모서리에서 사선방향으로 가새(30)가 결합되어 형성되고, 건축물 보강용 링크 가새 구조물(1)을 학교 등 기존 RC건축물을 보강하기 위한 것으로 기둥(C)과 보 또는 슬래브로 이루어지는 개구부에 설치하여, 내진 등의 응력(F)의 발생시에 보강 프레임(10)의 각 모서리에 형성된 가새(30)에서 인장력(T) 및 압축력(C)을 분담하도록 한다. 즉, 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 응력을 1차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하고, 2차로 가새(30)의 링크(33)가 소성변형하여 응력을 흡수하도록 하여 구조적인 안정성을 유도할 수 있도록 하는 것이다.

도 2는 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물의 사시도이다.

도 2에서와 같이, 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물(1)은 액자형 4각 프레임 형상의 보강 프레임(10)과, 보강 프레임(10)의 외측면의 모서리에서 사선방향으로 형성되는 가새(30)와, 가새(30)와 보강 프레임(10)의 결합부위에 형성되는 탄성패드(20)로 이루어진다.

보강 프레임(10)은 H형강으로 이루어지며, 액자형 4각 프레임 형상으로 형성되도록 하여, 종래 건물 보강시나 또는 신축 건물의 개구부에 설치시에 내부 공간(11)에 종래의 창호 프레임을 그대로 유지하면서 설치하도록 할 수도 있으며, 신규로 내부 공간(11)에 창호를 설치할 수 있도록 할 수 있다.

보강 프레임(10)은 단면 2차 계수가 크고 경제성이 있는 H형강을 이용하는 것이 바람직하다. 보강 프레임(10)은 4각 프레임 형태로 형성되기 때문에 수직부재와 수평부재의 결합은 용접, 보강 플레이트를 덧대어 볼트 결합 등 다양한 공지의 결합방법을 이용하여 결합할 수 있다.

보강 프레임(10)은 H형강을 이용하여 4각 프레임을 형성하도록 결합한 것이기 때문에, 보강 프레임(10)의 각각의 내측 모서리에는 보강 프레임(10)의 수직면과 수평면을 연결하도록 판형상의 플레이트 또는 절곡된 형상의 파이프 등 강재로 이루어진 다양한 형상을 갖는 보강부재(12)를 결합하여 각 모서리 부분을 보강하도록 할 수 있다.

보강 프레임(10)의 외측의 4군데 모서리에는 각각 가새(30)가 결합되는데, 가새(30)의 받침 앵글(31)과 보강 프레임(10) 결합부 사이인 보강 프레임(10)의 각 모서리에는 탄성패드(20)가 형성된다.

탄성패드(20)는 건축물 개구부에 설치시에 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 응력을 1차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하는 것이다.

탄성패드(20)는 진동에너지를 흡수하는 고감쇠 고무, 탄성이 현저한 엘라스토머(elastomer) 등 다양한 공지의 제품을 사용할 수 있다.

엘라스토머(elastomer)는 탄성중합체(彈性重合體)라고도 하며 외력(外力)을 가해서 잡아당기면 몇 배나 늘어나고, 외력을 제거하면 원래의 길이로 돌아가는 성질을 가지는 고분자 화합물이다.

가새(30)는 보강 프레임(10)과 결합을 위한 받침 앵글(31)과, 받침 앵글(31)에서 사선으로 일단부가 결합되는 링크(33)와, 링크(33)의 타단부에 결합되어 건축물의 기둥(c)과 보 또는 슬래브로 이루어지는 개구부의 모서리에 결합되는 코너 앵글(32)로 이루어진다.

즉, 건축물의 개구부에 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물(1) 설치시에는 중앙부에 보강 프레임(10)이 위치하고 가새(30)의 코너 앵글(32)이 개구부의 내측 모서리인 각 코너에 결합되는 것이다.

가새(30)의 보강 프레임(10)과 결합되지 않은 타단부는 기둥과 보 또는 슬래브로 이루어지는 건축물 개구부의 모서리에 앵커 등으로 결합되기 때문에, 개구부 모서리와 결합되는 가새(30)의 코너 앵글(32)은 ㄱ자 단면으로 형성하여 건축물 개구부의 모서리에 밀착시켜 응력전달 및 결합을 용이하도록 하며,이때 코너 앵글(32)에는 다수의 앵커 결합용 결합공(323)이 통공되어 형성될 수 있다.

또한, 가새(30)의 링크(33)는 받침 앵글(31)에서 코너 앵글(32) 방향으로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되도록하여, 건축물 개구부의 기둥 및 보 또는 슬래브에서 전해지는 응력의 전달을 용이하게 하도록 할 수 있다.

링크(33)는 건축물이 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때, 응력을 1차로 탄성패드(20)가 변형하여 흡수하도록 하고, 2차로 가새(30)의 링크(33)가 소성변형하여 응력을 흡수하도록 한다.

링크(33)는 강재로 형성되며, 판형상의 플레이트로 형성되도록 할 수 있으며, 이외에도 다양한 단면을 갖는 강재를 사용할 수도 있다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 가새(30)의 변형 실시예의 사시도와 그 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 가새(30)의 링크(33)를 판형의 플레이트(331) 한장으로 형성하고 플레이트(331)의 양측면에 콘크리트(332)를 합성하도록 하여 압축응력과 인장응력을 나누어 받도록 할 수 있다. 강재와 콘크리트의 결합력 및 합성을 위하여 플레이트(331)의 양측면에 스터드 볼트, 철근 등의 전단연결재(331a)가 일정한 간격으로 형성되도록 한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 가새(30)의 링크(33)를 판형상의 플레이트(331) 2장을 평행하게 구성하여 형성하고, 플레이트(331)(331) 사이에 콘크리트(332)를 충전하여 콘크리트(332)와 강재인 플레이트(331)를 동시에 사용하여 축응력과 인장응력을 효과적으로 분담하도록 할 수 있다. 이때에는 역시 강재와 콘크리트의 결합력 및 합성을 위하여 플레이트(331)(331)의 마주보는 내측면에 스터드 볼트, 철근 등의 전단연결재(331a)가 일정한 간격으로 형성되도록 한다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기와 동일한 이유로 가새(30)의 링크(33)를 각형강관으로 구성하고 내부에 콘크리트(332)를 충전하여 형성되도록 할 수도 있다. 내부 콘크리트 충전시에는 폐쇄된 각형강관의 내부에 콘크리트(332)가 충전되기 때문에, 각형 강관의 내부에 전단연결재(331a)를 형성할수도 있으며 생략할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 건축물 보강용 링크 가새 구조물은 학교 등 기존 RC건축물의 개구부의 응력이 집중되는 곳에 가새 형태로 설치되어, 압축이나 인장 등 외부 응력을 받을 때 가새가 소성변형하여 응력을 흡수하도록 하여 기둥과 보에 집중되는 응력을 최소화하고 구조적인 안정성을 유도할 수 있는 매우 유용한 효과가 있으며, 별도의 보강 프레임을 형성하도록 하여 보강 프레임의 내부에 창호 프레임을 그대로 유지하거나 신규로 설치할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

1 : 건축물 보강용 링크 가새 구조물
10 : 보강 프레임
11 : 내부 공간
12 : 보강부재
20 : 탄성패드
30 : 가새
31 : 받침 앵글
32 : 코너 앵글
33 : 링크
331 : 플레이트
331a : 전단연결재
332 : 콘크리트

Claims

H형강으로 4각의 프레임 형상으로 형성되는 보강 프레임(10)과;
보강 프레임(10)의 각 모서리에 구성되는 탄성패드(20)와;
ㄱ자 단면을 갖는 받침 앵글(31) 및 코너 앵글(32)과,
받침 앵글(31)의 외측 모서리와 코너 앵글(32)의 내측 모서리를 연결하도록 형성되고 강재로 형성된 링크(33)로 구성되어,
받침 앵글(31)이 보강 프레임(10)의 각 모서리에 결합되어 보강 프레임(10)의 네 모서리에서 사선 방향으로 형성되는 가새(30);로 이루어지는 것을 특징 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물.
청구항 1에 있어서,
보강 프레임(10) 각각의 내측 모서리에는 보강 프레임(10)의 수직면과 수평면을 연결하도록 보강부재(12)가 결합되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물.
청구항 1에 있어서,
탄성패드(20)는 엘라스토머(elastomer)인 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물.
청구항 1에 있어서,
가새(30)의 링크(33)는 받침 앵글(31)에서 코너 앵글(32) 방향으로 갈수록 단면의 크기가 점차적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물.
청구항 1에 있어서,
가새(30)의 링크(33)는 판형상의 플레이트(331) 1장 또는 판형상의 플레이트(331) 2장을 평행하게 구성하여 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물.
청구항 5에 있어서,
1장의 플레이트(331)로 형성된 경우에는 플레이트(331)의 양측면에 전단연결재(331a)를 일정간격으로 형성하고 콘크리트(332)를 합성하여 이루어지고,
2장의 플레이트(331)로 형성된 경우에는 플레이트(331)의 마주보는 일측면에 전단연결재(331a)를 일정간격으로 형성하고 플레이트(331)(331) 사이에 콘크리트(332)를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물.
청구항 1에 있어서,
가새(30)의 링크(33)는 각형 강관으로 이루어지며, 내부에 콘크리트(332)를 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물 보강용 링크 가새 구조물.