KR100983638B1 - Earthquake-proof stiffening device and its construction method in existed structures - Google Patents

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권영진
김재환
한병찬
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(주)에이엠에스 엔지니어링
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Abstract

PURPOSE: An earthquake-proof reinforcement structure and a construction method thereof are provided to minimize the installation space and improve the earthquake energy absorbing performance. CONSTITUTION: An earthquake-proof reinforcement structure comprises anchorages(6), a plurality of braces(4), a first plate(3) and a second plate. The anchorages are fixed opposite to each other along the interior sides of horizontal and vertical beams of a frame(1). The braces are fixed to the anchorages to be arranged in the diagonal direction. The first plate fix the braces to a masonry wall(2) diagonally. The second plate is interposed between the masonry wall and the first plate.

Description

기존 건축물의 내진보강 구조물 및 방법{EARTHQUAKE-PROOF STIFFENING DEVICE AND ITS CONSTRUCTION METHOD IN EXISTED STRUCTURES}EARTHQUAKE-PROOF STIFFENING DEVICE AND ITS CONSTRUCTION METHOD IN EXISTED STRUCTURES}

본 발명은 기존 건축물의 내진보강 구조물 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 공용 중인 구조물, 특히 중저층의 철근콘크리트 또는 강구조물이 지진이나 바람 등과 같은 수평 하중에 대하여 성능이 부족하여 보강이 필요하다고 판단되는 경우, 간편하게 그 보강 성능을 확보하여 지진이나 바람에 의한 수평하중에 의해 구조물에 변위가 발생할 시에 이를 소성변형하여 변형에너지를 흡수함으로써 진동이나 변형을 저감할 수 있는 기존 건축물의 내진보강 구조물 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a seismic reinforcement structure and method of an existing building, and more specifically, a structure in common, in particular, reinforced concrete or steel structures of the middle and lower floors is judged that reinforcement is necessary due to the lack of performance against horizontal loads such as earthquakes or wind. If so, the seismic reinforcement structure of the existing building that can secure the reinforcement performance and plastically deform it to absorb deformation energy when displacement occurs in the structure due to horizontal load caused by earthquake or wind, and reduce vibration or deformation. It is about a method.

최근 수년간 세계적으로 대형지진이 빈번히 발생하여 큰 인명 및 재산피해가 발생하고 있어 국내에서도 지진의 위험성에 관한 관심이 증대하고 있다. 한국을 포함한 한반도는 주변 국가에 비하여 비교적 지진에 안전한 것이라고 볼 수 있으나, 한국의 지진기록을 살펴보면 현재는 지진학적으로 발생빈도가 낮은 휴지기에 속하 며, 한반도 내에 다수 분포하고 있는 활성단층에서의 지진 발생 가능성이 상존한다는 것을 알 수 있다. 국내에서도 1995년 일본 효고현 남부지진(고베 지진) 발생 이후 지진에 대한 국민적 관심의 증가와 함께 정부 및 학계 주도의 관련연구를 강화하고 내진 대책을 수립하여 왔으며, 1998년부터 5개년 계획으로 “시설물에 대한 내진 실태조사”를 착수하여 전국 단위의 지진 대책 방안을 마련하고 있다. 그러나 국내의 지진에 대한 구조물의 고려는 1988년 최초 내진설계 기준이 제정된 이후로, 이전의 구조물은 내진설계가 반영되지 않았으며, 이후의 구조물도 6층 이상의 구조물에만 한정되어 중저층 구조물의 경우에는 내진설계가 이루어지지 않았다. 특히 이러한 중저층 구조물 중 학교시설이나 공공시설등과 같은 구조물은 재실밀도가 기타 구조물에 비해 높기 때문에 지진시 인명피해가 극심하게 되며, 이러한 예는 쓰촨성 지진(2008, 학교 약 7,000여채 붕괴, 6,000여명 사망)에서도 확인할 수 있다. 더욱이 학교시설은 긴급구호시설 또는 피난처로 이용되어야 하지만, 지진이후 붕괴되지 않았다 하더라도 여진이나 붕괴 위험으로 이를 사용하지 못하는 경우, 이재민의 구호를 빠르게 할 수 없다는 문제점도 노출된다. 한편 지진에 저항하기 위한 구조물 내진설계의 개념은, 지진의 크기에 따라 중·소규모의 지진에 대해서는 탄성 범위에서 구조물이 거동 하도록 하고, 대지진 시에는 항복 내력을 유지하면서 충분한 소성변형능력을 확보하여 취성 파괴를 방지하는 것이라 할 수 있다. 이와 같은 개념은 대지진 시 구조물의 취성적인 압괴나 붕괴를 방지하고, 인명 대피시간을 확보하고자 하는 것으로, 구조물이 붕괴하지 않는다 하더라도 많은 피해를 경험하게 된다. 이러한 원인을 해결하도록 내진설계 방법에 따라 구축된 구조물에서도 일단 대지진으로 피해를 받게 되면 원래 상태로 보수보강하는 것이 기술적, 경제적으로 매우 어려우며, 내진보수보강에 의한 지속사용이 불가능한 사례도 국외의 지진피해사례를 통해 확인할 수 있다. 상기와 같은 이유로 내진설계가 반영되지 않은 중저층 구조물이나, 내진설계가 반영되었다 하더라도 대지진지 구조물의 피해를 최소화하기 위해 일련의 기술개발이 진행되고 있으며 이미 상용화된 기술도 있다. 그 일례로서 기초와 상부 구조물과의 사이에 면진장치를 부착하여 지진시에 수평 방향의 변형이나 진동을 감소시키는 면진공법이나, 지진시에 기둥이나 보, 골조 등의 주요 구조 부재와는 별도로 설치된 부재(브레이스 또는 사이기둥)에 소성변형을 집중시켜 그 이력 감쇠를 이용해 구조물의 횡변형이나 진동을 저감하는 제진공법(특허 제 10-0435431호, 특허 제 10-0887160호) 등을 들 수 있다.In recent years, large earthquakes have occurred frequently in the world, causing great casualties and property damages. Therefore, interest in earthquakes is increasing in Korea. The Korean Peninsula, including Korea, is considered to be relatively safer from earthquakes than its neighboring countries.However, the Korean earthquake records show that earthquakes occur in active faults, which are among the most frequent periods of seismic occurrence, and are located in the Korean Peninsula. It can be seen that there is a possibility. In Korea, since the 1995 earthquake in Hyogo, Japan, the Kobe earthquake has increased, along with the increasing public interest in earthquakes, related research led by government and academia, and earthquake-resistant measures have been established. Korea Earthquake Prevention Survey ”is being launched to prepare measures for earthquake measures nationwide. However, since the first earthquake-resistant design standards were enacted in 1988, the earthquake design of domestic earthquakes was not reflected, and the previous structures did not reflect the seismic design. There was no seismic design. In particular, among these low and medium-sized structures, such as school facilities and public facilities, the loss density is higher than that of other structures, resulting in severe casualties during the earthquake, such as the Sichuan earthquake (2008, collapsed about 7,000 schools, about 6,000 people). Death). Moreover, school facilities should be used as emergency relief facilities or shelters, but even if they were not collapsed after the earthquake, they would not be able to speed up the relief of displaced people if they were not used due to the risk of aftershocks or collapse. On the other hand, the concept of seismic design to resist earthquake is to make the structure behave in elastic range for earthquake of medium and small scale according to the magnitude of earthquake, and to ensure brittleness by securing enough plastic deformation capacity while maintaining yield strength during earthquake. It can be said to prevent destruction. This concept aims to prevent brittle collapse or collapse of structures during a major earthquake, and to secure life evacuation time, even if the structures do not collapse. Even in structures constructed according to the earthquake-resistant design method to solve these causes, it is very technically and economically difficult to reinforce the original condition once it is damaged by a major earthquake. This can be seen in the case. For the above reasons, a series of technologies are being developed to minimize the damage of earthquake-resistant earthquake structures, even if the earthquake-resistant structures are not reflected or seismic design is applied, and there are already commercially available technologies. As an example, a surface vacuum method is provided between a foundation and an upper structure to reduce deformation and vibration in the horizontal direction during an earthquake, or a member installed separately from main structural members such as columns, beams, and frames during an earthquake. The vacuum method (patent 10-0435431, patent 10-0887160) etc. which concentrate plastic deformation in a (brace or a cylinder), and reduce lateral deformation and a vibration of a structure using the hysteresis damping.

그러나 면진공법은 예측되는 지진의 진동수가 다른 경우 공진의 위험이 있어 적용에 한계를 가지고 있으며, 구조물과 지반사이에 시공작업이 이루어져야 하기 때문에 기존구조물에 적용하기 매우 어렵다. 또한 면진구조에 변형이 집중되기 때문에 건물과 분리되어 있는 라이프라인의 인입선을 플랙시블하게 해야하는 문제점도 있다.However, the surface vacuum method has a limitation in application because there is a danger of resonance when the predicted earthquake frequency is different, and it is very difficult to apply to existing structures because construction work must be performed between the structure and the ground. In addition, since the deformation is concentrated in the seismic isolation structure, there is a problem that the lead line of the lifeline separated from the building needs to be flexible.

한편 좌굴구속 브레이스를 이용한 제진공법은, 브레이스의 좌굴을 구속하기 위해 부재의 단면이 커지게 되기 때문에 기존 건물의 사용 공간을 제약하는 등의 문제점이 있다. 또한 대부분의 중저층 골조에 있어 내진보강구조가 설치되는 프레 임 내에는 조적벽이 설치되어 있으며, 이러한 내진구조로 보강하기 위해서는 조적벽을 해체해야 하는데, 이때 발생하는 패기물의 처리도 문제되고 있다.On the other hand, the vibration suppression method using the buckling restraint brace has a problem such as limiting the use space of the existing building because the cross section of the member is increased to restrain the buckling of the brace. In addition, the masonry wall is installed in the frame in which the seismic reinforcement structure is installed in most of the low-low frame structures, and to reinforce the seismic structure, the masonry wall needs to be dismantled.

특히 기술된 면진구조나 제진구조가 구조물의 내진보강 구조로써 범용화 되고 있지 못하는 가장 큰 이유는 보강시 대대적인 구조변경이 필요하며, 복잡한 해석 과정 및 경제성, 생산성, 시공성, 품질안전성, 경제성 등과 같은 문제에 기인하고 있다.In particular, the main reason why the seismic isolation structure or damping structure described above is not widely used as the seismic reinforcement structure of the structure is that it requires major structural changes in reinforcement, and complicated analysis process and problems such as economic efficiency, productivity, constructability, quality safety and economic efficiency Is attributable to.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가장 단순하고, 경제성을 가지며, 기존에 설치되어 있는 조적벽 해체가 필요 없고, 설치공간을 최소한으로 할 수 있으며, 더욱이 지진 에너지 흡수 능력이 큰 기존 건축물의 내진보강 구조물 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the simplest, most economical, does not need to dismantle the existing installed masonry wall, the installation space can be minimized, and moreover, seismic energy absorption capacity The purpose is to provide seismic reinforcing structures and methods for this large existing building.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기존 건축물에 구비되는 사각형상의 골조프레임에 조적벽이 설치되는 구조물에 있어서, 상기 골조프레임의 가로보 및 세로보 내측면을 따라 대향되도록 고정되는 정착구와; 상기 정착구에 고정되어 대각방향으로 배치되는 복수개의 브레이스와; 상기 브레이스를 조적벽에 고정시켜 그 브레이스가 대각으로 배치되도록 하는 제1 플레이트와; 상기 조적벽 및 제1 플레이트 사이에 개재되는 제2 플레이트;로 구성되되, 상호간에 연통되는 상기 제1 및 제2 플레이트와 조적벽의 천공된 부분으로 양측에 나사산을 갖는 볼트가 삽입된 상태에서 조적벽의 천공된 부분으로 접착성 충전재를 침투시키고, 조적벽에 제2 플레이트를 밀착시키도록 제1 너트를 볼트와 결합시킨 다음, 볼트의 나머지 돌출부로 제1 플레이트 중앙부가 관통된 상태에서 제2 너트를 그 볼트 끝단에 결합하여 제1 플레이트가 제1 너트와 밀착되도록 하며, 상기 브레이스는 제1 플레이트의 모서리에 핀고정되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the structure in which the masonry wall is installed in the frame frame of the rectangular structure provided in the existing building, a fixing fixture fixed to face along the inner side of the cross beam and longitudinal beam of the frame frame; A plurality of braces fixed to the anchorage and disposed in diagonal directions; A first plate that fixes the brace to the masonry wall so that the brace is disposed diagonally; A second plate interposed between the masonry wall and the first plate; the first and second plates communicated with each other, and the perforated portions of the masonry wall are perforated of the masonry wall in a state where bolts having threads are inserted at both sides thereof. Infiltrate the adhesive filler into the recessed portion, engage the first nut with the bolt to bring the second plate into close contact with the masonry wall, and then attach the second nut to the end of the bolt with the center of the first plate through the remaining protrusion of the bolt. It is coupled to the first plate is in close contact with the first nut, the brace is characterized in that the pin is fixed to the edge of the first plate.

여기서 상기 정착구 및 제1 플레이트 사이에는 타측에 나선이 형성된 브레이스를 턴버클 방식으로 연결하도록 나선홀이 형성되고 중앙부 외주면에 절삭홈이 형성된 댐퍼부를 포함하는 제진댐퍼가 설치되거나, 상기 제1 플레이트에 복수개의 장공이 형성된 것을 특징으로 한다.Here, a damping damper including a damper portion formed with a spiral hole and a cutting groove formed on an outer circumferential surface of the central portion is formed between the fixing unit and the first plate to connect the brace with a spiral formed on the other side in a turnbuckle manner, or a plurality of dampers are provided on the first plate. It is characterized in that the long hole is formed.

한편으로 본 발명은, 상기 구조물을 사용한 내진보강 방법으로서, 상기 골조프레임 내측면을 따라 정착구를 설치하고 상기 조적벽에 천공된 부분을 형성하는 제1 단계와; 상기 제1 및 제2 플레이트와 조적벽의 천공된 부분으로 양측에 나사산을 갖는 볼트가 삽입된 상태에서 그 조적벽의 천공된 부분으로 접착성 충전재를 침투시켜 보강하는 제2 단계와; 상기 제1 및 제2 플레이트와 브레이스를 상기 골조프레임 및 조적벽에 고정하는 제3 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.  On the other hand, the present invention, the seismic reinforcement method using the structure, the first step of installing the anchorage along the inner surface of the frame frame and forming a perforated part in the masonry wall; A second step of penetrating and reinforcing the adhesive filler into the perforated portions of the masonry walls with the threaded bolts inserted into the perforated portions of the first and second plates and the masonry walls; And a third step of fixing the first and second plates and braces to the frame frame and the masonry wall.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물 및 방법은 대각선상에 교차해 설치되는 브레이스의 세장비를 기존의 1/2로 저감시킴으로써 그 브레이스의 단면을 작게할 수 있는 한편, 브레이스 사이 또는 조적벽의 천공된 부분에 스틸 이력형 제진댐퍼를 설치함으로써 능동적인 지진 제어성능을 확보할 수 있는 장점이 있다.As described above, the seismic reinforcement structure and method of the existing building according to the present invention can reduce the cross section of the brace by reducing the existing equipment of the brace to be installed on the diagonal cross to the existing half, while the brace between Or by installing a steel hysteresis type damping damper in the perforated portion of the masonry wall has the advantage of ensuring the active seismic control performance.

또한 제진댐퍼가 턴버클과 같이 브레이스의 유격을 능동적으로 제어할 수 있기 때문에 설치가 간편하고 보다 우수한 구조성능을 발현하게 되는 한편, 기존에 설치된 조적벽을 해체할 필요가 없음에 따라 폐기물을 발생하지 않으며, 공기도 현저하게 단축할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the damping damper can actively control the play of the brace like the turnbuckle, it is easy to install and exhibits excellent structural performance, and does not generate waste because there is no need to dismantle the previously installed masonry wall. Air also has the advantage of significantly shortening.

추가적으로 적정 지진력에 저항하도록 연강 재질의 제1 플레이트에 그 크기, 형상, 개수 등이 고려된 장공을 형성하는 것만으로도 브레이스를 고정하는 기능과 제진 기능을 동시에 겸비할 수 있음에 따라 매우 저렴한 제작비용으로 우수한 제진성능을 갖도록 하는 장점이 있다. In addition, it is possible to combine both the function of fixing the brace and the damping function at the same time by forming a long hole considering the size, shape, number, etc. of the first plate made of mild steel to resist the appropriate seismic force. This has the advantage of having an excellent vibration damping performance.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물 및 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a seismic reinforcing structure and method of an existing building according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물의 결합구조를 도시한 단면도이며, 참고로 도 1의 브레이스 배치방법이나 조적벽의 임의 지점 신설위치는 이에 한정되지 않는다.1 is a perspective view showing a seismic reinforcing structure of the existing building according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a coupling structure of the seismic reinforcing structure of the existing building according to the present invention, for reference, the brace arrangement method of FIG. Any position of the masonry wall is not limited to this.

본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물은 기본적으로 기존 건축물에 구비되는 사각형상의 골조프레임(1)에 조적벽(2)이 설치되는 구조물로서, 골조프레임(1)의 가로보 및 세로보 내측면을 따라 대향되도록 고정되는 정착구(6)와, 정착구(6)에 고정되어 대각방향으로 배치되는 복수개의 브레이스(4)와, 브레이스(4)를 조적벽(2)에 고정시켜 그 브레이스(4)가 대각으로 배치되도록 하는 제1 플레이트(3)와, 조적벽(2) 및 제1 플레이트(3) 사이에 개재되는 제2 플레이트(22)로 구성된다. 여기서 조적벽(2)은 골조내 임의 신설지점(각 플레이트(3, 22) 및 브레이스(4)를 고정하기 위한 지점)을 만들기 위한 것으로써, 그 임의 신설지점이 계산상 필요치 않거나 조적벽(2)과 별개의 소재로 대체될 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.The seismic reinforcement structure of the existing building according to the present invention is basically a structure in which the masonry wall 2 is installed on the rectangular frame frame 1 provided in the existing building, and faces along the inner side of the cross beam and the longitudinal beam of the frame frame 1. A fixing fixture 6 fixed so as to be fixed, a plurality of braces 4 fixed to the fixing fixture 6 and arranged in a diagonal direction, and the braces 4 are fixed to the masonry wall 2 so that the braces 4 are arranged diagonally. And a second plate 22 interposed between the masonry wall 2 and the first plate 3. Here, the masonry wall (2) is to create an arbitrary new point in the frame (points for fixing each plate (3, 22) and the brace 4), the arbitrary new point is not necessary for calculation or with the masonry wall (2) It is not limited to this because it can be replaced by a separate material.

여기서 상호간에 연통되는 상기 제1 및 제2 플레이트(3, 22)와 조적벽(2)의 천공된 부분으로 양측에 나사산을 갖는 볼트(23)가 삽입된 상태에서 조적벽(2)의 천공된 부분(21)으로 접착성 충전재를 침투시키고, 조적벽(2)에 제2 플레이트(22)를 밀착시키도록 제1 너트(24)를 볼트(23)와 결합시킨 다음, 볼트(23)의 나머지 돌출부로 제1 플레이트(3) 중앙부가 관통된 상태에서 제2 너트(25)를 그 볼트(23) 끝단에 결합하여 제1 플레이트(3)가 제1 너트(24)와 밀착되도록 하며, 브레이스(4)를 제1 플레이트(3)의 모서리에 핀고정시켜 그 브레이스(4)가 골조프레임(1)에 고정된 상태를 유지하게 된다.Here, the perforated portion of the masonry wall 2 in a state in which the bolts 23 having threads on both sides are inserted into the perforated portions of the first and second plates 3 and 22 and the masonry wall 2 communicating with each other ( 21) penetrates the adhesive filler and engages the first nut 24 with the bolt 23 to bring the second plate 22 into close contact with the masonry wall 2, and then into the remaining protrusion of the bolt 23. 1 In the state where the center of the plate 3 is penetrated, the second nut 25 is coupled to the end of the bolt 23 so that the first plate 3 comes into close contact with the first nut 24 and the brace 4 is removed. The pins are fixed to the edges of the first plate 3 so that the brace 4 is fixed to the frame frame 1.

추가적으로 상기 정착구(6) 및 제1 플레이트(3) 사이에는 타측에 나선이 형성된 브레이스(4)를 턴버클 방식으로 연결하도록 나선홀이 형성되고 중앙부 외주면에 절삭홈이 형성된 댐퍼부(52)를 포함하는 제진댐퍼(5)가 설치되거나, 그 제진댐퍼(5)를 대신하여 연강을 그 재질로 하고 적정 지진력에 저항하도록 크기, 형상, 개수 등이 고려된 복수개의 장공을 구비한 제1 플레이트(3)가 사용될 수 있다.In addition, a spiral hole is formed between the fixing unit 6 and the first plate 3 so as to connect the brace 4 having a spiral formed on the other side in a turnbuckle manner, and includes a damper portion 52 having a cutting groove formed on the outer peripheral surface of the central portion. A first plate 3 having a plurality of long holes in which a damping damper 5 is installed or in consideration of the size, shape, number, etc. of mild steel as its material and resists an appropriate seismic force in place of the damping damper 5. Can be used.

이하에서는 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물의 체결 구조 및 과정에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, the fastening structure and the process of the seismic reinforcing structure of the existing building according to the present invention will be described.

먼저 골조프레임(1) 내 조적벽(2)의 소정 위치에 천공된 부분(21)을 형성한다. 다음으로 도 2와 같이 천공된 부분(21)에 일자형 볼트(23)를 삽입한 후 내부에 접착성 충전재로 고강도 슬러리를 침투시켜 공극제거 및 강도를 향상시킨다. 여기서 내부의 결손부위에 강도 강화를 위해 충전되는 접착성 충전재의 재료로는 고강도 슬러리, 에폭시 등 침투성이 좋으며 조적벽(2)의 강도보다 우수한 것이면 어느 것이나 상관없다. 다음으로 천공된 부분(21) 양측에 제2 플레이트(22)를 설치하고 제1 너트(24)로 1차 긴결한다. 이때 제1 너트(24)의 긴결력에 의해 좌우의 제2 플 레이트(22)가 조적벽(2)을 지압력으로 고정하게 되며, 이러한 과정을 통해 조적벽(2) 내 소정의 위치에 각 플레이트(3, 22) 및 브레이스(4)를 고정하기 위한 신설 지점, 즉 천공부분(21)을 형성하게 된다.First, a perforated portion 21 is formed at a predetermined position of the masonry wall 2 in the frame frame 1. Next, after inserting the straight bolt 23 into the perforated portion 21 as shown in Figure 2 to penetrate the high-strength slurry into the adhesive filler therein to improve the void removal and strength. In this case, the material of the adhesive filler filled in the internal defects for strength reinforcement may be any material that has good permeability such as a high strength slurry and epoxy and is superior to the strength of the masonry wall 2. Next, the second plate 22 is installed on both sides of the perforated portion 21 and firstly tightened with the first nut 24. At this time, the left and right second plates 22 fix the masonry wall 2 to the acupressure by the tight force of the first nut 24, and through this process, each plate (2) at a predetermined position in the masonry wall 2 is formed. 3, 22 and a new point for fixing the brace 4, i.e., the perforations 21 are formed.

다음으로 신설지점에 설치되는 브레이스(4)를 핀접합으로 연결할 수 있는 제1 플레이트(3)를 설치한 후 제2 너트(25)로 고정한다. 제1 플레이트(3)는 도 3과 같이 브레이스(4)를 핀접합 할 수 있는 4개의 홀과 조적벽(2)에 설치되는 볼트(23)가 관통가능한 1개의 홀이 중앙에 형성된 구조를 갖는다. 제1 플레이트(3)의 형상은 직사각형, 원형 등 임의 형상이 가능하며 가로 세로의 비율도 어떤 것이든 관계없으나 바람직하기로는 브레이스(4)의 직선성을 확보하기 위하여 가로대 세로의 비율이 1:2가 되는 것이 바람직하다.Next, after installing the first plate (3) that can be connected to the brace (4) is installed in the new point by a pin joint is fixed with a second nut (25). As shown in FIG. 3, the first plate 3 has a structure in which four holes capable of pin-bonding the brace 4 and one hole through which the bolts 23 installed in the masonry wall 2 penetrate are formed in the center. The shape of the first plate 3 may be any shape such as a rectangle or a circle, and the ratio of the width and the length may be any one. Preferably, the ratio of the width and length of the crossbar is 1: 2 in order to secure the linearity of the brace 4. It is preferable to become.

다음으로 골조프레임(1) 내 가로보 및 세로보의 소정 위치에 정착구 설치 지점을 형성한다. 정착구(6) 설치지점의 형성방법은 콘크리트 구조물의 경우 앵커링을 한 후 도 4와 같은 정착구(6)를 설치하게 되며, 강구조물의 경우 볼트접합 또는 용접하여 설치한다. 골조프레임(1) 내 가로보 및 세로보에 설치되는 정착구(6)는 가로보 및 세로보에 정착하기기 위해 형성된 홀 4개와 브레이스(4)를 핀접합하기 위한 홀 1개를 갖는다. 골조프레임(1) 내 가로보 및 세로보에 설치되는 정착구(6)의 형태는 가로보 및 세로보에 정착되고, 브레이스(4)를 핀접합할 수 있으면 어떤 형태라도 무관하다.Next, a fixing fixture installation point is formed at predetermined positions of the cross beams and the longitudinal beams in the frame frame 1. The method of forming the anchorage 6 installation point is to install the anchorage 6 as shown in Figure 4 after anchoring in the case of concrete structures, bolted or welded to install the steel structure. The fixing member 6 installed on the cross beams and stringers in the frame frame 1 has four holes formed for fixing to the cross beams and stringers and one hole for pin-bonding the brace 4. The shape of the fixing member 6 installed in the cross beams and stringers in the frame frame 1 is fixed to the cross beams and stringers, and any form may be used as long as the brace 4 can be pin-bonded.

다음으로 골조프레임(1) 내 가로보 및 세로보에 설치된 정착구(6)와 조적벽(2)의 천공된 부분(21) 사이에 제1 및 제2 플레이트(3, 22)와 브레이스(4)를 설치한다. 브레이스(4)는 도 5와 같이 일측에 제1 플레이트(3) 및 정착구(6)와 핀접합할 수 있는 홀이 구비되고 타측에 너트형태의 제진댐퍼(5)와 결합가능한 나선부가 구비되거나, 제1 플레이트(3) 및 정착구(6) 사이에서 양측이 핀접합되는 구조를 갖거나, 제진댐퍼(5)를 연결하도록 양측에 나선부가 구비된 구조를 가질 수 있다. 브레이스(4)의 재질은 강재이거나 좌굴 발생을 억제할 수 있는 고강도의 어떠한 재료를 사용해도 무방하다. 또한 그 형상은 플레이트, ㄱ형강, I형강, H형강 등의 형강 또는 강관 등으로 형성할 수 있으며, 필요시 단면 2차 모멘트를 향상시키기 위하여 강관 내부에 속채움을 할 수도 있다. 물론 이러한 임의적인 형태는 제진댐퍼(5)의 이력상태에서 좌굴하지 않는 조건이면 어느 것이나 상관없다. 도 6은 조적벽(2)의 천공된 부분(21)에서 대각방향으로 배치되는 브레이스(6)의 단부 부착 상태를 나타낸 것으로, 전체 대각 방향으로 추가적인 면외 모멘트가 발생하지 않도록 핀접합 시에는 동일한 대각 방향으로 브레이스(6) 단부와 제1 플레이트(3)를 핀접합한다.Next, the first and second plates 3 and 22 and the brace 4 are installed between the anchorage 6 installed in the cross beam and the stringer in the frame frame 1 and the perforated portions 21 of the masonry wall 2. . The brace 4 has a hole that can be pin-connected with the first plate 3 and the fixing member 6 on one side as shown in FIG. 5 and a spiral portion that can be coupled to the damping damper 5 in the form of a nut on the other side, or Both sides of the first plate 3 and the fixing unit 6 may have a structure in which pins are joined, or may have a structure having spiral portions at both sides to connect the damping damper 5. The material of the brace 4 may be steel or any material of high strength capable of suppressing buckling may be used. In addition, the shape may be formed of a plate, a-beam, I-beam, H-shaped steel, such as a steel pipe, etc., if necessary, may be filled inside the steel pipe to improve the cross-sectional secondary moment. Of course, this arbitrary form may be any condition as long as it does not buckle in the hysteresis state of the damping damper 5. FIG. 6 shows the end attachment state of the brace 6 disposed diagonally in the perforated portion 21 of the masonry wall 2, and the same diagonal direction during pin bonding so that no additional out-of-plane moment occurs in the entire diagonal direction. The pin 6 is joined to the end of the brace 6 and the first plate 3.

다음으로 브레이스(4)와 브레이스(4)의 사이에 제진댐퍼(5)를 설치한다. 제진댐퍼(5)의 일례는 도 7과 같다. 제진댐퍼(5)는 좌우에 브레이스(4)에 연결할 수 있는 나선홀과 중앙부 외주면에 절삭홈이 형성된 댐퍼부(52)를 포함하여 이루어진다. 지진 발생시 압축력 및 인장력 하에서 댐퍼부(52)가 압축력 및 인장력의 에너 지를 흡수하면서 에너지를 소산시키는 역할을 한다. 또한 제진댐퍼(5)는 그 자체로 턴버클과 같이 일방향 회전만으로 브레이스(4)의 유격이 발생하지 않도록 조정할 수 있기 때문에 별도의 턴버클 등과 같은 유격제어장치를 필요로 하지 않는다. 실용적으로는 제진댐퍼(5)를 브레이스(4)에 먼저 설치하여 브레이스(4)의 길이가 소요길이보다 작도록 만든 이후 타측 핀접합 부분의 유격이 맞도록 제진댐퍼(5)를 풀면서 핀 접합하면 유격없이 쉽게 브레이스(4)를 설치할 수 있다. 제진댐퍼(5)는 도 7에서와 같이 강재의 일부분을 절삭하여 국부적으로 강도를 저감시킨 구조를 갖게 되고 골조프레임(1)의 가로보, 세로보, 브레이스(4) 및 브레이스(4) 연결부의 항복강도 보다 작은 것이면 보통 강재로 제작하여도 괜찮으며, 재료 자체를 납, 연강 등의 극저항복점강으로 만들 수도 있다. 형태 또한 좌우 브레이스(4)에 연결할 수 있는 것으로 턴버클과 같이 브레이스(4)의 유격을 제어할 수 있는 것이면 어떤 형태라도 무관하다.Next, a damping damper 5 is installed between the brace 4 and the brace 4. An example of the damping damper 5 is shown in FIG. The damping damper 5 includes a spiral hole which can be connected to the brace 4 on the left and right, and a damper portion 52 having a cutting groove formed on the outer peripheral surface of the central portion. During the earthquake, the damper unit 52 absorbs energy of the compressive force and the tensile force under the compressive force and the tensile force, and dissipates energy. In addition, since the damping damper 5 can be adjusted so that the play of the brace 4 does not occur only by one-way rotation like the turnbuckle, it does not require a play control device such as a turnbuckle. In practice, the damping damper 5 is first installed on the brace 4 so that the length of the brace 4 is smaller than the required length, and then the pin bonding is performed while releasing the damping damper 5 so that the clearance of the other pin joint portion is matched. If so, the brace 4 can be easily installed without play. The damping damper 5 has a structure in which a part of the steel is cut to locally reduce the strength as shown in FIG. 7, and the yield strength of the crossbeam, stringer, brace 4 and brace 4 connection of the frame frame 1 is reduced. Smaller ones may be made of ordinary steel, and the material itself may be made of extreme resistance point steel, such as lead or mild steel. The shape can also be connected to the left and right brace (4) as long as it can control the play of the brace 4, such as a turnbuckle, any shape is irrelevant.

마지막으로 필요시 보강구조는 내화성능을 확보하기 위한 방안을 고려할 수 있다. 내화성능 확보는 보강구조 자체에 내화뿜칠재, 내화 도료 등을 이용하여 내화피복을 실시하거나 내화모르타르 등을 이용하여 매입할 수 있으며, 지진과 화재를 동시에 고려하지 않는 경우에는 그렇지 아니하다.      Finally, if necessary, the reinforcement structure may consider measures to secure fire resistance performance. Securing fire resistance can be made by applying fireproof coating using fire-resistant material or fireproof paint on the reinforcement structure itself or by using fire-resistant mortar, etc., unless the earthquake and fire are not considered at the same time.

이상과 같은 제진보강구조는 다음과 같은 특징을 갖는다. 일반적으로 골조프레임(4)에 설치된 브레이스(4) 및 제진댐퍼(5)의 보강구조는 브레이스(4)의 설치 길이가 골조프레임(1)의 대각방향으로 위치됨에 따라 골조프레임(1)이 수평력 P를 받으면, 압축력이 작용하는 측의 브레이스(4)에서는 세장비가 커지고 압축강도가 작기 때문에 압축 좌굴한다. 따라서 브레이스(4)는 주요 골조프레임(1)의 변형을 억제하지 못하게 되며, 골조프레임(1)에 반대 방향의 수평력 P가 작용할때 브레이스(4)가 좌굴을 회복하여 인장력을 부담하기 시작할 때까지 인장력이 0이 된다. 그러므로 골조프레임(1)의 이력 특성은 슬립형(저 에너지 소산 특성)의 이력을 보인다. 이에 의해 일반적으로 골조프레임(1) 내 브레이스(4) 또는 브레이스(4)와 제진댐퍼(5)를 설치하기 위해서는 브레이스(4)가 좌굴하지 않도록 하기 위해 그 크기가 증가할 수 밖에 없다. 반면 본 발명에 의하면 조적벽(2) 임의부분에 천공 부분(21) 신설함으로써 브레이스(4)의 압축세장비를 줄일 수 있으며, 이로 인해 브레이스(4)의 크기를 대폭 줄일 수 있다, 더욱이 브레이스(4)에는 압축력에 의한 좌굴이 발생하지 않기 때문에, 반대 방향의 수평력 P가 작용해도, 브레이스(4)에는 즉시 인장력이 작용하게 되어 골조프레임(1)은 안정된 이력 곡선을 나타내게 되며, 수평력에 대한 큰 감쇠 에너지를 가지게 되는 것을 알 수 있다.  The damping reinforcement structure as described above has the following characteristics. In general, the reinforcement structure of the brace 4 and the damping damper 5 installed in the frame frame 4 is such that the frame frame 1 has a horizontal force as the installation length of the brace 4 is located in the diagonal direction of the frame frame 1. When P is received, compression buckling occurs in the brace 4 on the side where the compressive force acts, because the fine equipment becomes large and the compressive strength is small. Therefore, the brace 4 cannot suppress the deformation of the main frame frame 1, and when the horizontal force P in the opposite direction acts on the frame frame 1, until the brace 4 recovers the buckling and starts to bear the tensile force. Tensile force becomes zero. Therefore, the hysteresis characteristic of the frame frame 1 shows the hysteresis of the slip type (low energy dissipation characteristic). Accordingly, in order to install the brace 4 or the brace 4 and the damping damper 5 in the frame frame 1, the size of the brace 4 is inevitably increased to prevent buckling. On the other hand, according to the present invention, by installing the perforated part 21 in any part of the masonry wall 2, it is possible to reduce the compression washing equipment of the brace 4, which can greatly reduce the size of the brace 4, moreover, the brace 4 Since no buckling occurs due to the compressive force, the tension force is immediately applied to the brace 4 even when the horizontal force P in the opposite direction is applied, so that the frame frame 1 exhibits a stable hysteresis curve, and a large damping energy with respect to the horizontal force. You can see that you have.

한편으로 도 3b는 본 발명과 관련된 제1 플레이트의 또 다른 예를 나타낸 것으로, 특히 이전에 기술된 바와 같은 위치에 설치되는 제1 플레이트(3)가 제진댐퍼(5)의 기능을 대신하게 되는 구조를 나타내고 있다. 여기서 제1 플레이트(3)는 연강이나 알루미늄, 납 등의 항복 강도가 낮은 재료를 이용하여 제작되고 여러개의 장공이 마련되어 있다. 이러한 제진댐퍼(5) 겸용 제1 플레이트(3)는 골조프레임(1) 내 조적벽(2)의 천공된 부분(21)을 통해 상술된 방식에 따라 설치됨에 따라 브레이스(4) 사이의 제진댐퍼(5)의 사용을 배제시킬 수 있도록 한다. 이와 같은 제1 플레이트(3)를 사용함에 따라, 제진댐퍼(5)가 브레이스(4)에 존재하지 않기 때문에 지진시 브레이스(4)에서의 압축인장 반복 상태에서 유격이나 좌굴 없이 압축력과 인장력을 부담하게 되므로 안정적인 이력과 큰 감쇠에너지 성능을 보이게 된다. 또한 조적벽(2)에 천공된 부분(21)을 활용하게 되는 이유로 제1 플레이트(3) 자체의 면외 좌굴이 발생될 개연성이 적으므로 좌굴을 방지하기 위한 다른 조건, 예를 들어 장공 주위가 전단력을 받아 면외좌굴이 발생하지 않도록 좌굴방지 플랜지 또는 리브의 부착이 필요 없게 된다.On the other hand, Figure 3b shows another example of the first plate according to the present invention, a structure in which the first plate 3 installed in the position as described previously replaces the function of the damping damper (5) Indicates. Here, the first plate 3 is made of a material having a low yield strength such as mild steel, aluminum or lead, and is provided with a plurality of long holes. The vibration damper 5 between the vibration damper 5 and the first plate 3 are installed in the above-described manner through the perforated part 21 of the masonry wall 2 in the frame frame 1. 5) to eliminate the use of. By using the first plate 3 as described above, since the damping damper 5 does not exist in the brace 4, the compressive force and the tension force are applied without the play or the buckling in the repeated compression tension state in the brace 4 during an earthquake. This results in stable hysteresis and large damping energy performance. In addition, since the out-of-plane buckling of the first plate 3 itself is less likely to be utilized as the reason for utilizing the portion 21 drilled into the masonry wall 2, other conditions for preventing buckling, for example, the shear force is applied to In order to prevent out-of-plane buckling, it is not necessary to attach the anti-buckling flange or ribs.

한편으로 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 방법은 상기 기술된 구조물을 사용한 것으로서, 골조프레임(1) 내측면을 따라 정착구(6)를 설치하고 조적벽(2) 또는 임의 소재의 신설 지점에 천공된 부분(21)을 형성하는 제1 단계와, 제1 및 제2 플레이트(3, 22)와 조적벽(2)의 천공된 부분으로 양측에 나사산을 갖는 볼트(23)가 삽입된 상태에서 그 조적벽(2)의 천공된 부분(21)에 고강도 슬러리, 에폭시 등과 같은 고강도 접착성 충전재를 침투시켜 보강하는 제2 단계와, 제1 및 제2 플레이트(3, 22)와 브레이스(4)를 상기 골조프레임(1)에 고정하는 제3 단계로 이루어진다.On the other hand, the seismic reinforcement method of the existing building according to the present invention uses the above-described structure, and installs the anchorage 6 along the inner surface of the frame frame 1 and is perforated at the new wall of the masonry wall 2 or any material. The first step of forming the part 21 and the pierced wall with the threaded bolts 23 on both sides inserted into the perforated portions of the first and second plates 3, 22 and the masonry wall 2. A second step of infiltrating and strengthening the high-strength adhesive filler such as high-strength slurry, epoxy, etc. in the perforated portion 21 of 2), and the first and second plates 3, 22 and the brace 4 with the frame frame. It consists of a 3rd step fixed to (1).

여기서 장공을 구비한 도 3b와 같은 구조의 제1 플레이트(3)를 사용하는 경우에는 적용되지 않으나, 도 3a에서와 같은 제1 플레이트(3)를 제3 단계에서 사용할 시에는 그 다음으로 브레이스(4) 사이에 기술된 제진댐퍼(5)를 설치하는 제4 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.Here, this does not apply to the case where the first plate 3 having the structure as shown in FIG. 3B having a long hole is used, but when the first plate 3 as shown in FIG. It is further preferred to further include a fourth step of installing the damping damper 5 described therein.

도 1은 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a seismic reinforcing structure of an existing building according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물의 결합구조를 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a coupling structure of the seismic reinforcement structure of the existing building according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물 중 제1 플레이트를 도시한 사시도.3 is a perspective view showing a first plate of the seismic reinforcing structure of the existing building according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물 중 정착구를 도시한 사시도.Figure 4 is a perspective view showing the anchorage of the seismic reinforcement structure of the existing building according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물 중 브레이스를 도시한 사시도.Figure 5 is a perspective view of the brace of the seismic reinforcement structure of the existing building according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물 중 제1 플레이트 및 브레이스의 배치상태를 도시한 도면.6 is a view showing the arrangement of the first plate and the brace of the seismic reinforcement structure of the existing building according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 기존 건축물의 내진보강 구조물 중 제진댐퍼를 도시한 사시도.Figure 7 is a perspective view showing a damping damper of the seismic reinforcement structure of the existing building according to the present invention.

Claims (5)

기존 건축물에 구비되는 사각형상의 골조프레임(1)에 조적벽(2)이 설치되는 구조물에 있어서,In the structure in which the masonry wall (2) is installed in the rectangular frame frame (1) provided in the existing building, 상기 골조프레임(1)의 가로보 및 세로보 내측면을 따라 대향되도록 고정되는 정착구(6)와;A fixing unit 6 fixed to face the inner side of the cross beam and the longitudinal beam of the frame frame 1; 상기 정착구(6)에 고정되어 대각방향으로 배치되는 복수개의 브레이스(4)와;A plurality of braces 4 fixed to the fixing unit 6 and arranged in a diagonal direction; 상기 브레이스(4)를 조적벽(2)에 고정시켜 그 브레이스(4)가 대각으로 배치되도록 하는 제1 플레이트(3)와;A first plate (3) for fixing the brace (4) to the masonry wall (2) so that the brace (4) is arranged diagonally; 상기 조적벽(2) 및 제1 플레이트(3) 사이에 개재되는 제2 플레이트(22);로 구성되되,The second plate 22 is interposed between the masonry wall (2) and the first plate (3); 상호간에 연통되는 상기 제1 및 제2 플레이트(3, 22)와 조적벽(2)의 천공된 부분으로 양측에 나사산을 갖는 볼트(23)가 삽입된 상태에서 조적벽(2)의 천공된 부분(21)으로 접착성 충전재를 침투시키고, 조적벽(2)에 제2 플레이트(22)를 밀착시키도록 제1 너트(24)를 볼트(23)와 결합시킨 다음, 볼트(23)의 나머지 돌출부로 제1 플레이트(3) 중앙부가 관통된 상태에서 제2 너트(25)를 그 볼트(23) 끝단에 결합하여 제1 플레이트(3)가 제1 너트(24)와 밀착되도록 하며, 상기 브레이스(4)는 제1 플레이트(3)의 모서리에 핀고정되는 것을 특징으로 하는 기존 건축물의 내진보강 구조물. Perforated portions 21 of the masonry wall 2 with the threaded bolts 23 on both sides inserted into the perforated portions of the first and second plates 3, 22 and the masonry wall 2 communicating with each other. Permeate the adhesive filler, join the first nut 24 with the bolt 23 to bring the second plate 22 into close contact with the masonry wall 2, and then use the first protrusion with the remaining protrusion of the bolt 23. In the state where the center of the plate 3 is penetrated, the second nut 25 is coupled to the end of the bolt 23 so that the first plate 3 comes into close contact with the first nut 24, and the brace 4 Seismic reinforcement structure of the existing building, characterized in that the pin is fixed to the corner of the first plate (3). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 정착구(6) 및 제1 플레이트(3) 사이에는 타측에 나선이 형성된 브레이 스(4)를 턴버클 방식으로 연결하도록 나선홀이 형성되고 중앙부 외주면에 절삭홈이 형성된 댐퍼부(52)를 포함하는 제진댐퍼(5)가 설치되는 것을 특징으로 하는 기존 건축물의 내진보강 구조물. The damper part 52 is formed between the anchorage 6 and the first plate 3 to form a spiral hole to connect the brace 4 having a spiral on the other side in a turnbuckle manner, and a cutting groove is formed on the outer peripheral surface of the central part. A vibration damping structure of the existing building, characterized in that the damping damper (5) is installed. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제1 플레이트(3)에는 복수개의 장공이 형성되어 제진댐퍼(5) 역할을 하는 것을 특징으로 하는 기존 건축물의 내진보강 구조물. A plurality of long holes are formed in the first plate (3) to the seismic reinforcement structure of the existing building, characterized in that serves as a damping damper (5). 청구항 2 또는 청구항 3에 따른 구조물을 사용한 내진보강 방법에 있어서,In the seismic reinforcement method using the structure according to claim 2 or 3, 상기 골조프레임(1) 내측면을 따라 정착구(6)를 설치하고 상기 조적벽(2)에 천공된 부분(21)을 형성하는 제1 단계와;A first step of installing a fixing unit (6) along the inner surface of the frame frame (1) and forming a perforated portion (21) in the masonry wall (2); 상기 제1 및 제2 플레이트(3, 22)와 조적벽(2)의 천공된 부분으로 양측에 나사산을 갖는 볼트(23)가 삽입된 상태에서 그 조적벽(2)의 천공된 부분(21)으로 접착성 충전재를 침투시켜 보강하는 제2 단계와;Bonded to the perforated portion 21 of the masonry wall 2 with the bolts 23 having threads on both sides inserted into the perforated portions of the first and second plates 3, 22 and the masonry wall 2. A second step of penetrating and reinforcing the filler material; 상기 제1 및 제2 플레이트(3, 22)와 브레이스(4)를 상기 골조프레임(1) 및 조적벽(2)에 고정하는 제3 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기존 건축물의 내진보강 방법.And a third step of fixing the first and second plates (3, 22) and the brace (4) to the frame frame (1) and the masonry wall (2). 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 제3 단계 다음으로 상기 브레이스(4) 사이에 상기 제진댐퍼(5)를 설치 하는 제4 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 건축물의 내진보강 방법.And a third step of installing the vibration damper (5) between the braces (4) next to the third step.
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