KR20230170259A - 건축물의 기초바닥 내진 보강구조 및 이를 구비한 프레임구조 설계 및 시공방법 - Google Patents

건축물의 기초바닥 내진 보강구조 및 이를 구비한 프레임구조 설계 및 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축물의 내진 보강구조가 건축물의 바닥기반층(200)에 고정되며, 적어도 4개의 제2 스프링부재(S2)의 일단이 서로 대칭되게 고정된 하부하우징(10); 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)에 고정되며, 내측면에 적어도 4개의 제1 스프링부재(S1)의 일단이 서로 대칭되게 고정구비되며, 외측면에 적어도 4개의 상기 제2 스프링부재(S2)의 타단이 서로 대칭되게 고정된 상부하우징(20); 구형상의 제1볼(31)과 제1리셉터(33); 구형상의 제2볼(32)과 제2리셉터(34); 및 상기 제1볼(31)과 제2볼(32)을 연결하는 연결봉(35);을 포함하여 구성되며, 상기 제1리셉터(33)는 상기하부하우징(10)의 내측에 구비되되, 건축물의 바닥기반층(200)에 고정되고, 상기 제2리셉터(34)는 상기 상부하우징(20)의 내측에 구비되되, 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)에 고정구비되는 회전부재(30); 일단은 상기 상부하우징(20)의 내측면에 고정되고, 타단은 상기 회전부재(30)에 고정된 제1 스프링부재(S1); 및 일단은 상기 하부하우징(10)의 내측면에 고정되고, 타단은 상기 상부하우징(20)의 외측면에 고정된 제2 스프링부재(S2);를 포함하여 구성되어, 제1 스프링부재(S1)와 제2 스프링부재(S2)의 탄성과 비틀림 및 탄성복원력과 관성복원력에 의해 외력에 유동적으로 대응할 뿐만 이나라, 건축물이 원위치로 빠르게 복귀하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

건축물의 기초바닥 내진 보강구조 및 이를 구비한 프레임구조 설계 및 시공방법{Seismic reinforcement structure of building foundation and Design and construction method of building frame structure with the same}
본 발명은 건축물의 기초바닥 내진 보강구조 및 이를 구비한 프레임구조 설계 및 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 기초바닥층과 골격을 이루는 건축물 프레임구조 사이에 내진을 보강하기 위해 설치되는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조 및 이를 구비한 프레임구조 설계 및 시공방법에 관한 것이다.
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.
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.
따라서 내진보강장치나 공법 자체의 개발과 함께 내진보강장치와 기존 철근 콘크리트 구조물의 일체 거동을 확보할 수 있는 접합구조에 대한 연구 개발의 중요성이 증대되고 있다.
또한, 종래의 기술로서, 내진보강용 H형강의 웨브를 보강대상 철근 콘크리트 구조물에 접합하여 내진보강할 경우 보강대상 콘크리트 구조물에 다수의 수지앵커를 1열 또는 2열로 장치하고, 내진보강용 H형강의 웨브에 다수의 스터드볼트를 1열 또는 2열로 용접결합하고, 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하는 방법이 주로 사용되고 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.
또한, 건축물은 수직부재와 수평부재로 이루어진 구조물로서, 구조물의 주요 수직부재인 기둥은 구조물의 중량에 대한 축력과 횡하중을 동시에 받게 된다. 통상적으로, 기둥은 축력에 대해 안전하게 설계되어 있지만 내진 설계가 반영되지 않은 기둥은 지진, 풍진동 등의 외력(횡력)의 영향으로 수평방향으로 변위를 발생하게 된다. 지진 발생시 횡력은 건축물의 벽체 및/또는 기둥에 집중되며, 한계 변위를 초과하게 되면 건축물의 균열로 인해 구조적인 안정성을 상실하게 된다.
한국등록 특허 제10-1165320호 한국등록 특허 제10-2102392호 한국등록 특허 제10-1253519호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 지진에 의한 횡력에 효율적으로 대처하여 건축물의 파손을 방지할 수 있는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조 및 이를 구비한 프레임구조 설계 및 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 명시적으로 언급된 목적 이외에도, 후술하는 본 발명의 구성으로부터 달성될 수 있는 다른 목적도 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강을 위한 내진 보강구조는,
건축물의 바닥기반층(200)에 고정되며, 상부 및 하부는 개방되고, 내측면의 상부 일정위치에는 적어도 4개의 제2 스프링부재(S2)의 일단이 서로 대칭되게 고정된 하부하우징(10);
건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)에 고정되며, 상부 및 하부는 개방되고, 내측면의 일정위치에는 적어도 4개의 제1 스프링부재(S1)의 일단이 서로 대칭되게 고정구비되며, 외측면의 일정위치에는 적어도 4개의 상기 제2 스프링부재(S2)의 타단이 서로 대칭되게 고정된 상부하우징(20);
구형상의 제1볼(31); 상기 제1볼(31)을 구속하는 제1리셉터(33); 구형상의 제2볼(32); 상기 제2볼(32)을 구속하는 제2리셉터(34); 및 상기 제1볼(31)과 제2볼(32)을 연결하는 연결봉(35);을 포함하여 구성되며, 상기 제1리셉터(33)는 상기하부하우징(10)의 내측에 구비되되, 건축물의 바닥기반층(200)에 고정되고, 상기 제2리셉터(34)는 상기 상부하우징(20)의 내측에 구비되되, 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)에 고정구비되는 회전부재(30);
일단은 상기 상부하우징(20)의 내측면에 고정되고, 타단은 상기 회전부재(30)에 고정된 제1 스프링부재(S1); 및
일단은 상기 하부하우징(10)의 내측면에 고정되고, 타단은 상기 상부하우징(20)의 외측면에 고정된 제2 스프링부재(S2);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 하부하우징(10)의 내측면의 상부 일정위치에는 상기 제2 스프링부재(S2)의 일단을 고정시키는 제1 고정부(10a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되며,
상기 상부하우징(20)의 내측면의 일정위치에는 상기 제1 스프링부재(S1)의 일단을 고정시키는 제2 고정부(20a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되고, 외측면의 일정위치에는 상기 제2 스프링부재(S2)의 타단을 고정시키는 제3 고정부(20b)가 적어도 4개 대칭되게 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 회전부재(30)의 연결봉(35)의 일정위치에는 상기 제1 스프링부재(S1)의 타단을 고정시키는 제4 고정부(35a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 하부하우징(10)은 하부 외측면으로 체결구멍을 구비한 플랜지(11)가 형성되며, 내측면의 일정위치에는 중심에 소정직경의 홀(H1)을 구비한 플레이트(12)가 돌출되어 형성되고, 플레이트(12)의 위쪽 방향으로 상기 제1 고정부(10a)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 제2 스프링부재(S2)를 고정시키는 상기 하부하우징(10)의 제1 고정부(10a)와 상기 상부하우징(20)의 제3 고정부(20b)는 서로 대응되는 위치에 구비되고, 상기 제1 스프링부재(S1)를 고정시키는 상기 상부하우징(20)의 제2 고정부(20a)와 상기 회전부재(30)의 제4 고정부(35a)는 서로 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 내진 보강구조는 상기 제2리셉터(34)의 상부면에 제5 고정부(34a)가 구비되고, 상기 제5 고정부(34a)에는 제3 스프링부재(S3)의 일단이 고정되고, 상기 제3 스프링부재(S3)의 타단은 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)의 제6 고정부(310a)에 고정구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 제1볼(31) 및 제2볼(32)은 상기 각각의 제1리셉터(33) 및 제2리셉터(34)에 구속된 상태로 수평방향에서 가해지는 횡력에 따라 상대적인 회전을 하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 제1 스프링부재(S1)는 수평방향에서 횡력이 가해지게 되면, 상기 회전부재(30)의 회전에 따라 힘이 가해지는 방향에 축을 가진 상기 제1 스프링부재(S1)의 상부측면과 하부측면에는 서로 다른 압축력과 인장력이 가해지게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 제1 스프링부재(S1)는 수평방향에서 횡력이 가해지게 되면, 상기 회전부재(30)의 회전에 따라 힘이 가해지는 방향과 수직으로 축을 가진 상기 제1 스프링부재(S1)는 비틀림 인장이 발생하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 제2 스프링부재(S2)는 수평방향에서 횡력이 가해지게 되면, 힘이 가해지는 방향에 축을 가진 상기 제2 스프링부재(S2)에는 각각 압축력 또는 인장력이 가해지게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 제2 스프링부재(S2)는 수평방향에서 횡력이 가해지게 되면, 힘이 가해지는 방향과 수직으로 축을 가진 상기 제2 스프링부재(S2)는 비틀림 인장이 발생하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조에서,
상기 내진 보강구조는 상기 제1 스프링부재(S1)와 제2 스프링부재(S2)의 탄성과 비틀림 및 탄성복원력과 관성복원력에 의해 외력에 유동적으로 대응할 뿐만 이나라, 건축물이 원위치로 빠르게 복귀하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조를 구비한 프레임구조 설계 및 시공방법은,
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 건축물의 기초바닥 내진 보강구조 위에, 건축물의 프레임 구조 중 하부 수평프레임(310)을 설치하는 단계;
상기 하부 수평프레임(310)의 말단 점(P1. P2)에 고정결합되는 좌우 양측 수직프레임(320)을 설치하는 단계;
상기 좌우 양측 수직프레임(320)의 상단 점(P2, P4)에 고정결합되는 상부 수평프레임(330)을 설치하는 단계; 및
상기 좌우 양측 수직프레임(320)과 상부 수평프레임(330)이 고정결합되는 상단 점(P2, P4)으로부터 상기 하부 수평프레임(310)의 중심점(P0)을 연결하는 제1 대각선프레임(340)을 설치하는 단계;을 포함하여 구성되며,
상기 하나의 하부 수평프레임(310)에는 상기 내진 보강구조가 1개 또는 3개 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 내진 건축물의 기초바닥 내진 보강구조를 구비한 프레임구조 설계 및 시공방법에서,
상기 건축물 프레임구조는 상기 좌우 양측 수직프레임(320)과 상기 하부 수평프레임(310)이 고정되는 말단 점(P1. P2)으로부터 상부 수평프레임(330)의 중심점(P3)을 연결하는 제2 대각선프레임(350)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조를 사용함으로써, 지진이나 외부충격에 의한 횡력 및 충격진동이 기초 바닥층과 상부 골조 프레임 사이에서 상쇄되거나 분산되면서 소멸되고, 탄성과 비틀림 및 탄성복원력 및 관성복원력에 의해 외력에 유동적으로 대처하며 기초바닥층 위의 건축물의 파손을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강구조의 구성도.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강구조의 작동도.
도3은 도 2의 작동과정에서의 지면 수직방향(X축)에 구비된 스프링(S1,S2)의 변형도.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진 보강구조의 구성도.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강구조가 구비된 건축물 프레임구조도의 일 실시예.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강구조가 구비된 건축물 프레임구조도의 다른 실시예.
도7은 도6의 평면도를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 내진 보강구조와 하부 수평프레임과의 결합관계를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강구조의 구성도. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내진 보강구조의 작동도. 도 3은 도 2의 작동과정에서의 지면 지면 수직방향에 구비된 스프링(S2)의 변형도. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진 보강구조의 구성도. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강구조가 구비된 건축물 프레임구조도의 일 실시예. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내진 보강구조가 구비된 건축물 프레임구조도의 다른 실시예. 도7은 도6의 평면도를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 내진 보강구조와 하부 수평프레임과의 결합관계를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강구조(100)는, 건축물의 바닥기반층(200)과 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)의 사이에 구비되는 것으로, 하부하우징(10), 상부하우징(20), 회전부재(30), 제1 스프링부재(S1), 제 스프링부재(S2) 및 제3 스프링부재(S3)를 포함하여 구성된다.
하부하우징(10)은 건축물의 바닥기반층(200)에 볼트(B)로 고정되는 것으로, 상부 및 하부는 개방되어 있고 하부 외측면으로 체결구멍을 구비한 플랜지(11)가 형성되며, 내측면의 일정위치에는 중심에 소정직경의 홀(H1)을 구비한 플레이트(12)가 돌출되어 형성되어 있고, 플레이트(12)의 위쪽 방향에 있는 내측면에는 제2 스프링부재(S2)의 일단을 고정시키는 제1 고정부(10a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되어 있다.
상부하우징(20)은 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)에 볼트(B)로 고정되는 것으로, 상부 및 하부는 개방되어 있고 상부 외측면으로 체결구멍을 구비한 플랜지(21)가 형성되며, 내측면의 일정위치에는 제1 스프링부재(S1)의 일단을 고정시키는 제2 고정부(20a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되어 있고, 외측면의 일정위치에는 제2 스프링부재(S2)의 타단을 고정시키는 제3 고정부(20b)가 적어도 4개 대칭되게 구비되어 있다.
이때, 제2 스프링부재(S2)를 고정시키는 제1 고정부(10a)와 제3 고정부(20b)는 서로 대응되는 위치에 구비된다.
회전부재(30)는 구형상의 제1볼(31)과 제1볼(31)을 구속하는 제1리셉터(33), 구형상의 제2볼(32)과 제2볼(32)을 구속하는 제2리셉터(34) 및 제1볼(31)과 제2볼(32)을 연결하는 연결봉(35)을 포함하여 구성된다.
여기서, 제1리셉터(33)는 하부하우징(10)의 내측에 구비되되, 건축물의 바닥기반층(200)에 고정되게 구성되며, 제2리셉터(34)는 상부하우징(20)의 내측에 구비되되, 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)의 제6 고정부(310a)에 제3 스프링부재(S3)로 고정구비되는 것으로, 제3 스프링부재(S3)의 일단을 고정시키는 제5 고정부(34a)가 구비되어 있다.
또한, 연결봉(35)은 제1볼(31) 및 제2볼(32)과 일체로 형성되는 것으로, 연결봉의 일정위치에는 제1 스프링부재(S1)의 타단을 고정시키는 제4 고정부(35a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되어 있다. 연결봉(35)은 하부하우징(10)의 홀(H1)을 관통하도록 배치된다.
또한, 제1볼(31) 및 제2볼(32)은 각각의 제1리셉터(33) 및 제2리셉터(34)에 구속된 상태로 수평방향에서 가해지는 횡력에 따라 상대적인 회전을 할 수 있도록 구비된다.
이때, 제1 스프링부재(S1)를 고정시키는 제2 고정부(20a)와 제4 고정부(35a)는 서로 대응되는 위치에 구비된다.
제1 스프링부재(S1)는 소정의 강한 탄성복원력을 구비한 탄성체로, 전후(Y축,-Y축) 좌우(-X축, X축)로 적어도 4개 이상 대칭되게 구비되며, 상부하우징(20)의 내측면의 제2 고정부(20a)에 일단이 고정되고, 회전부재(30)의 연결봉(35)의 제4 고정부(35a)에 타단이 고정되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전후방향(Y축)인 수평방향에서 횡력이 가해지게 되면, 상부하우징(20)은 하부하우징(10)에 대해 상대적으로 이동되며 그에 따라 하부하우징(10)과 상부하우징(20)에 제1볼(31)과 제2볼(32)이 각각 구속되어 있는 회전부재(30)는 상대적으로 회전하게 된다. 회전부재(30)의 회전에 따라 제1 스프링부재(S1)의 상부측면과 하부측면에는 서로 다른 압축력과 인장력이 가해지게 된다.
즉, 제1 스프링부재(S1) 중 제1 스프링부재(S11)의 상부측면(S11a)에는 인장력이 가해지면서 스프링이 벌어지게 되고, 제1 스프링부재(S11)의 하부측면(S11b)에는 압축력이 가해지면서 스프링이 압착되게 된다. 또한, 동시에 제1 스프링부재(S12)의 상부측면(S12a)에는 압축력이 가해지면서 스프링이 압축되게 되고, 제1 스프링부재(S12)의 하부측면(S12b)에는 인장력이 가해지면서 스프링이 벌어지게 된다.
압축과 인장이 동시에 발생된 제1 스프링부재(S11, S12)는 탄성복원력이 발생하게 되고, 탄성복원력에 의해 제1 스프링부재(S11, S12)는 원상태로 복원된다.
또한, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 회전부재(30)의 회전에 따라 연결봉(35)에 타단이 고정된 제1 스프링부재(S1)가 축의 수직인 전후 방향으로 인장력이 가해지게 되고, 제1 스프링부재(S1)의 일단이 상부하우징(20)의 내측면의 제2 고정부(20a)에 고정되어 있으므로, 제1 스프링부재(S1)에는 비틀림 인장이 발생하게 된다.
비틀림 인장이 발생된 제1 스프링부재(S13)는 관성복원력이 발생하게 되고, 관성복원력에 의해 제1 스프링부재(S13)는 원상태로 복원된다.
여기서, 제1 스프링부재(S1)는 연결봉(35) 기준으로 전후 방향으로 배치된 스프링을 제1 스프링부재(S11)와 제1 스프링부재(S12)로 표시하였으며, 좌우 방향으로 배치된 스프링을 제1 스프링부재(S13)로 표시하였다.
제2 스프링부재(S2)는 소정의 강한 탄성복원력을 구비한 탄성체로, 전후(Y축,-Y축) 좌우(-X축, X축)로 적어도 4개 이상 대칭되게 구비되며, 하부하우징(10)의 내측면의 제1 고정부(10a)에 일단이 고정되고, 상부하우징(20)의 외측면의 제3 고정부(20b)에 타단이 고정되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전후방향(Y축)인 수평방향에서 횡력이 가해지게 되면, 상부하우징(20)은 하부하우징(10)에 대해 상대적으로 이동되며 그에 따라 하부하우징(10)과 상부하우징(20)에 일단과 타단이 각각 구속되어 있는 제2 스프링부재(S2)에는 각각 압축력 또는 인장력이 가해지게 된다.
즉, 제2 스프링부재(S21)에는 인장력이 가해지면서 스프링이 인장되고, 제2 스프링부재(S22)에는 압축력이 가해지면서 스프링이 압축되게 된다.
압축과 인장이 동시에 발생된 제2 스프링부재(S21, S22)는 탄성복원력이 발생하게 되고, 탄성복원력에 의해 제2 스프링부재(S21, S22)는 원상태로 복원된다.
또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부하우징(20)이 하부하우징(10)에 대해 상대적으로 이동함에 따라 상부하우징(20)에 타단이 고정된 제2 스프링부재(S2)가 축의 수직인 전후 방향으로 인장력이 가해지게 되고, 제2 스프링부재(S2)의 일단이 하부하우징(10)의 내측면의 제1 고정부(10a)에 고정되어 있으므로, 제2 스프링부재(S2)에는 비틀림 인장이 발생하게 된다.
비틀림 인장이 발생된 제2 스프링부재(S23)는 관성복원력이 발생하게 되고, 관성복원력에 의해 제2 스프링부재(S23)는 원상태로 복원된다.
여기서, 제2 스프링부재(S2)는 상부하우징(20)을 기준으로 전후 방향으로 배치된 스프링을 제2 스프링부재(S21)와 제2 스프링부재(S22)로 표시하였으며, 좌우 방향으로 배치된 스프링을 제2 스프링부재(S23)로 표시하였다.
제3 스프링부재(S3)는 소정의 강한 탄성복원력을 구비한 탄성체로, 상하방향으로 압축인장이 가능하게 적어도 1개 이상 구비되며, 상부하우징(20)내의 제2리셉터(34)의 상부면의 제5 고정부(34a)에 일단이 고정되고, 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)의 제6 고정부(310a)에 타단이 고정되어 있다.
Z축인 수직방향으로 수직력이 가해지게 되면, 상부하우징(20)은 하부하우징(10)에 대해 상대적으로 상하이동되며 그에 따라 제2리셉터(34)와 상부하우징(20)에 일단과 타단이 각각 구속되어 있는 제3 스프링부재(S3)에는 압축력 또는 인장력이 가해지게 된다.
압축 또는 인장이 동시에 발생된 제3 스프링부재(S3)는 탄성복원력이 발생하게 되고, 탄성복원력에 의해 제3 스프링부재(S3)는 원상태로 복원된다.
원상태로 복원되는 제3 스프링부재(S3)의 탄성복원력에 의해 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)은 원위치로 복귀하게 된다.
이때, 상부하우징(20)이 하부하우징(10)에 대해 상대적으로 이동함에 따라, 상부하우징(20)의 내측면에 일단이 고정된 제1 스프링부재(S1)가 축의 수직인 상하방향으로 인장력이 가해지게 되고, 제1 스프링부재(S1)의 타단이 연결봉(35)의 제4 고정부(35a)에 고정되어 있으므로, 제1 스프링부재(S1)에는 비틀림 인장이 발생하게 된다. 또한, 이와 동시에 상부하우징(20)의 외측면에 타단이 고정된 제2 스프링부재(S2)가 축의 수직인 상하방향으로 인장력이 가해지게 되고, 제2 스프링부재(S2)의 일단이 하부하우징(10)의 내측면의 제1 고정부(10a)에 고정되어 있으므로, 제2 스프링부재(S2)에는 비틀림 인장이 발생하게 된다.
비틀림 인장이 발생된 제1 스프링부재(S1)와 제2 스프링부재(S2)는 관성복원력이 발생하게 되고, 관성복원력에 의해 제1 스프링부재(S1)와 제2 스프링부재(S2)는 원상태로 복원된다.
원상태로 복원되는 제1 스프링부재(S1)와 제2 스프링부재(S2)의 관성복원력에 의해 상부하우징(20)과 회전부재(30)는 원위치로 복귀하게 된다.
이와 같이 제3 스프링부재(S3)의 탄성력 및 제1 스프링부재(S1)와 제2 스프링부재(S2)의 관성력은 지진등에 의해 가해지는 횡력 및 수직력을 흡수하여 횡력 및 수직력이 건축물에 미치는 효과를 감소시켜 붕괴되거나 전복되는 것을 방지시킬 뿐만 아니라, 제3 스프링부재(S3)의 탄성복원력 및 제1 스프링부재(S1)와 제2 스프링부재(S2)의 관성복원력에 의해 건축물이 원위치로 빠르게 복귀하게 한다.
또한, 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진 보강구조(100)는,
하부하우징(10)의 측면부의 높이를 높게 형성하고, 플레이트(12)의 위쪽 방향에 있는 내측면에는 제2 스프링부재(S2)의 일단을 고정시키는 제1 고정부(10a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되어 있으며, 상부하우징(20)의 외측면의 제1 고정부(10a)에 대응되는 위치에는 제2 스프링부재(S2)의 타단을 고정시키는 제3 고정부(20b)가 적어도 4개 대칭되게 구비되어 있다.
도 4와 같이 제2 스프링부재(S2)의 설치위치를 제1 스프링부재(S1)보다 높은 위치에 구비함으로써, 외력 발생원으로 부터 먼거리일수록 작은 힘으로도 효과를 갖게되는 지렛대 원리에 의해 상대적으로 더 작은 값의 제2 스프링부재(S2)의 탄성복원력으로도 건축물이 원위치로 복귀하는것을 가능하게 하며, 제1 스프링부재(S1) 및 제2 스프링부재(S2)에 의한 탄성복원력의 효과를 극대화시킬 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명에 따른 건축물의 기초바닥 내진 보강구조를 구비한 건축물 프레임구조 설계 및 시공방법은 다음과 같다.
상술한 구조를 가진 건축물의 기초바닥 내진 보강구조(100) 위에, 건축물의 프레임 구조 중 하부 수평프레임(310)을 설치한다.
다음, 하부 수평프레임(310)의 말단 점(P1. P2)에 고정결합되는 좌우 양측 수직프레임(320)을 설치하고, 좌우 양측 수직프레임(320)의 상단 점(P2, P4)에 고정결합되는 상부 수평프레임(330)을 설치한다.
다음, 좌우 양측 수직프레임(320)과 상부 수평프레임(330)이 고정결합되는 상단 점(P2, P4)으로부터 하부 수평프레임(310)의 중심점(P0)을 연결하는 제1 대각선프레임(340)을 설치하도록 설계되고 시공된다.
이때, 건축물의 골조 프레임 구조의 하나의 하부 수평프레임(310)에는 상술한 구조를 가진 내진 보강구조(100)가 1개 또는 3개 이상 고정구비될 수 있다.
또한, 건축물의 골조 프레임 구조의 하부 수평프레임(310)에 3개의 내진 보강구조(100)가 구비되는 경우에는 좌우 양측 수직프레임(320)과 하부 수평프레임(310)이 고정되는 말단 점(P1. P2)으로부터 상부 수평프레임(330)의 중심점(P3)을 연결하는 제2 대각선프레임(350)을 더 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
여기서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 대각선프레임(340)은 제1 하부 수평프레임(311)과 연결고정되고, 제2 대각선프레임(350)은 제2 하부 수평프레임(312)과 연결고정되는 것이 바람직하다.
이와 같은 건축물의 기초바닥 내진 보강구조(100) 및 이를 구비한 대각선프레임 구조를 구비한 건축물의 골조 프레임 구조 설계 및 시공방법은 가해지는 외력원으로부터 거리가 멀수록 좌우 진동폭이 큰 것을 방지하고자 하는 것으로, 대각선프레임 구조로 인하여, 지진 등에 의한 횡력이 가해졌을때 내진 보강구조(100)에서 수직프레임(320)의 상단과 하단을 당기는 힘에 의해 건축물의 골조 프레임이 쉽게 무너지는 것을 방지하고, 또한, 복원력에 의해 원위치로 복귀할때도 소요시간을 감소시키는 효과를 갖게된다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정이나 변형이 가능할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특히 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 내진 보강구조
10: 하부하우징 20: 상부하우징
30: 회전부재
200: 건축물의 바닥기반층 310: 하부 수평프레임
320: 수직프레임 330: 상부 수평프레임
340: 제1 대각선프레임 350: 제2 대각선프레임

Claims (12)

  1. 건축물의 바닥기반층(200)에 고정되며, 상부 및 하부는 개방되고, 내측면의 상부 일정위치에는 적어도 4개의 제2 스프링부재(S2)의 일단이 서로 대칭되게 고정된 하부하우징(10);
    건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)에 고정되며, 상부 및 하부는 개방되고, 내측면의 일정위치에는 적어도 4개의 제1 스프링부재(S1)의 일단이 서로 대칭되게 고정구비되며, 외측면의 일정위치에는 적어도 4개의 상기 제2 스프링부재(S2)의 타단이 서로 대칭되게 고정된 상부하우징(20);
    구형상의 제1볼(31); 상기 제1볼(31)을 구속하는 제1리셉터(33); 구형상의 제2볼(32); 상기 제2볼(32)을 구속하는 제2리셉터(34); 및 상기 제1볼(31)과 제2볼(32)을 연결하는 연결봉(35);을 포함하여 구성되며, 상기 제1리셉터(33)는 상기하부하우징(10)의 내측에 구비되되, 건축물의 바닥기반층(200)에 고정되고, 상기 제2리셉터(34)는 상기 상부하우징(20)의 내측에 구비되되, 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)에 고정구비되는 회전부재(30);
    일단은 상기 상부하우징(20)의 내측면에 고정되고, 타단은 상기 회전부재(30)에 고정된 제1 스프링부재(S1); 및
    일단은 상기 하부하우징(10)의 내측면에 고정되고, 타단은 상기 상부하우징(20)의 외측면에 고정된 제2 스프링부재(S2);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부하우징(10)의 내측면의 상부 일정위치에는 상기 제2 스프링부재(S2)의 일단을 고정시키는 제1 고정부(10a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되며,
    상기 상부하우징(20)의 내측면의 일정위치에는 상기 제1 스프링부재(S1)의 일단을 고정시키는 제2 고정부(20a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되고, 외측면의 일정위치에는 상기 제2 스프링부재(S2)의 타단을 고정시키는 제3 고정부(20b)가 적어도 4개 대칭되게 구비되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  3. 제 3항에 있어서,
    상기 회전부재(30)의 연결봉(35)의 일정위치에는 상기 제1 스프링부재(S1)의 타단을 고정시키는 제4 고정부(35a)가 적어도 4개 대칭되게 구비되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하부하우징(10)은 하부 외측면으로 체결구멍을 구비한 플랜지(11)가 형성되며, 내측면의 일정위치에는 중심에 소정직경의 홀(H1)을 구비한 플레이트(12)가 돌출되어 형성되고, 플레이트(12)의 위쪽 방향으로 상기 제1 고정부(10a)가 구비되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제2 스프링부재(S2)를 고정시키는 상기 하부하우징(10)의 제1 고정부(10a)와 상기 상부하우징(20)의 제3 고정부(20b)는 서로 대응되는 위치에 구비되고,
    상기 제1 스프링부재(S1)를 고정시키는 상기 상부하우징(20)의 제2 고정부(20a)와 상기 회전부재(30)의 제4 고정부(35a)는 서로 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 내진 보강구조는 상기 제2리셉터(34)의 상부면에 제5 고정부(34a)가 구비되고, 상기 제5 고정부(34a)에는 제3 스프링부재(S3)의 일단이 고정되고, 상기 제3 스프링부재(S3)의 타단은 건축물의 골조 프레임구조의 하부 수평프레임(310)의 제6 고정부(310a)에 고정구비되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1볼(31) 및 제2볼(32)은 상기 각각의 제1리셉터(33) 및 제2리셉터(34)에 구속된 상태로 수평방향에서 가해지는 횡력에 따라 상대적인 회전을 하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 스프링부재(S1)는 수평방향에서 횡력이 가해지게 되면, 상기 회전부재(30)의 회전에 따라 힘이 가해지는 방향에 축을 가진 상기 제1 스프링부재(S1)의 상부측면과 하부측면에는 서로 다른 압축력과 인장력이 가해지고, 상기 회전부재(30)의 회전에 따라 힘이 가해지는 방향과 수직으로 축을 가진 상기 제1 스프링부재(S1)는 비틀림 인장이 발생하게 되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 스프링부재(S2)는 수평방향에서 횡력이 가해지게 되면, 힘이 가해지는 방향에 축을 가진 상기 제2 스프링부재(S2)에는 각각 압축력 또는 인장력이 가해지고, 힘이 가해지는 방향과 수직으로 축을 가진 상기 제2 스프링부재(S2)는 비틀림 인장이 발생하게 되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내진 보강구조는 상기 제1 스프링부재(S1)와 제2 스프링부재(S2)의 탄성과 비틀림 및 탄성복원력과 관성복원력에 의해 외력에 유동적으로 대응할 뿐만 이나라, 건축물이 원위치로 빠르게 복귀하도록 하는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조.
  11. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 건축물의 기초바닥 내진 보강구조 위에, 건축물의 프레임 구조 중 하부 수평프레임(310)을 설치하는 단계;
    상기 하부 수평프레임(310)의 말단 점(P1. P2)에 고정결합되는 좌우 양측 수직프레임(320)을 설치하는 단계;
    상기 좌우 양측 수직프레임(320)의 상단 점(P2, P4)에 고정결합되는 상부 수평프레임(330)을 설치하는 단계; 및
    상기 좌우 양측 수직프레임(320)과 상부 수평프레임(330)이 고정결합되는 상단 점(P2, P4)으로부터 상기 하부 수평프레임(310)의 중심점(P0)을 연결하는 제1 대각선프레임(340)을 설치하는 단계;을 포함하여 구성되며,
    상기 하나의 하부 수평프레임(310)에는 상기 내진 보강구조가 1개 또는 3개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조를 구비한 건축물 프레임구조 설계 및 시공방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 건축물 프레임구조는 상기 좌우 양측 수직프레임(320)과 상기 하부 수평프레임(310)이 고정되는 말단 점(P1. P2)으로부터 상부 수평프레임(330)의 중심점(P3)을 연결하는 제2 대각선프레임(350)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초바닥 내진 보강구조를 구비한 건축물 프레임구조 설계 및 시공방법.
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KR101253519B1 (ko) 2012-11-06 2013-04-11 주식회사 힐 엔지니어링 콘크리트 충전 강관기둥을 이용한 기존 건축물의 내진보강 공법
KR102102392B1 (ko) 2019-10-10 2020-04-20 주식회사 펜타드 건축물용 내진보강장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101165320B1 (ko) 2011-12-12 2012-07-18 (주)정우구조엔지니어링 철근콘크리트 건물의 개구부 내진보강방법
KR101253519B1 (ko) 2012-11-06 2013-04-11 주식회사 힐 엔지니어링 콘크리트 충전 강관기둥을 이용한 기존 건축물의 내진보강 공법
KR102102392B1 (ko) 2019-10-10 2020-04-20 주식회사 펜타드 건축물용 내진보강장치

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