KR101303666B1 - 건축물의 내진 보강 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존 건축물의 내진을 위하여 설치하는 건축물의 내진 보강 구조로, 기존 건축물의 보와 기둥에 접합되는 내진 보강용 보와 기둥을 포함하고, 상기 내진 보강용 보와 기둥은 전단 보강재와 접착수단에 의하여 기존 건축물의 보와 기둥에 각각 접합되며, 상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재는 스틸 파이프의 내에 고강도 콘크리트를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있으며, 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 건축물의 내진 보강 구조에 의하면, 기존 건축물의 외곽 기둥 및 보에 대구경 전단 보강재를 이용하여 프리캐스트 기둥 및 보와 일체화시켜 구조물 각층의 지진력이 원활히 내진 보강용 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보에 전달되도록 함으로써 기존 구조물과 내진보강용 신설 프리캐스트 구조물이 일체화되어 지진 하중에 저항하도록 하여 안전성 및 사용성을 확보할 수 있다.
또한, 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보와 대구경 전단 보강재는 공장 제작함으로써 최상의 골조 품질을 보장할 수 있으며 현장으로 운반하여 현장 조립함으로써 현장 작업량을 최소화하여 공기를 단축시킬 수 있으며, 내부공간 활용 및 채광성, 내부 이미지 등 기존 건물의 입면을 파손 없이 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보와 대구경 전단 보강재는 공장 제작함으로써 최상의 골조 품질을 보장할 수 있으며 현장으로 운반하여 현장 조립함으로써 현장 작업량을 최소화하여 공기를 단축시킬 수 있으며, 내부공간 활용 및 채광성, 내부 이미지 등 기존 건물의 입면을 파손 없이 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 건축물의 내진 보강 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내진 보강을 요하는 기존 건축 구조물에 내력 구조물로 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete) 기둥 및 보를 대구경 전단 보강재로 일체화시켜 이중 골조부재를 설치함으로써, 건축 구조물의 시공성, 경제성 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 건출물의 내진 보강 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 과거 수십 년 전에 지어진 건축물의 경우 지진에 대비한 관계 규정 자체가 마련되지 못하여 내진설계가 적용되지 않은 채 설계 시공되었으며, 내진설계 기준이 도입된 1989년 이후 건축물에도 상당 수의 중·저층 건축물이 내진설계 건축물의 대상에서 제외됨으로써 내진설계가 적용되지 않은 채 시공되었다.
따라서 상기와 같은 내진설계 도입 이전(1988)의 건축물과 내진설계 도입 후 내진 설계 건축물의 대상에서 제외된 건물들의 경우 지진, 풍·하중 등, 수평하중에 대한 안전성을 확보하기 위하여, 추가적인 내진 보강이 요구되고 있다.
또한 기존 구조물의 증축 시 추가되는 횡 하중에도 추가적인 내진 보강이 요구되고 있다.
이러한 내진보강 방법은 종래 철근 콘크리트 구조물을 이용한 추가 내력벽 설치 공법, 보 또는 기둥 부재에 철판을 덧대거나 현장 타설 콘크리트를 증타함으로써 보/기둥 부재의 내력을 보강하는 공법, 철골 빔을 이용하여 보강하는 방법, 댐퍼를 이용하여 보강하는 방법 등을 사용하였다.
상기 내력벽을 추가 설치하는 방법은, 건축물의 벽체를 제거하고, 주입식 접착 케미컬 앵커를 설치한 후, 철근을 가공, 배근하고 레미콘을 타설 및 양생하여 이루어지는 것으로서, 일반적으로 가장 많이 사용되고 있으며 공사비가 저렴한 장점이 있으나, 레미콘의 양생 기간이 길고 각 공정별 설치 소요시간이 길어 공기가 길어짐은 물론, 공정이 복잡한 문제점이 있었다.
또한 철판 덧댐 공법이나 현장 타설 콘크리트의 증타하는 방법의 경우 거푸집과 가설공사가 필수적으로 요구되고 건축 폐기물 및 폐자재를 다량으로 발생시키며 시공이 복잡하여 공사 품질의 저하가 발생할 수 있으며 경제성이 떨어진다.
또한, 철골 빔을 이용한 보강공법은, 건축물의 벽체를 제거하고, 형강을 제단 및 가공한 후, 상기 제단 및 가공된 형강을 설치하고 이음부를 용접한 후 표면 방청제를 도포하는 방법으로, 공사 기간이 짧고 설치 시간이 양호한 장점이 있으나, 별도의 내화 피복 공정이 요구되고 공사비가 고가라 경제성이 떨어진다.
또한 댐퍼를 이용하여 보강하는 방법은 철골 프레임에 댐퍼를 설치하여 지진력을 흡수하는 방법으로 공사 기간이 짧고 설치 방법이 간단한 장점이 있으나, 현재 우리나라 구조 기준에 댐퍼에 대한 명확한 평가 방법이 없으며 공사비가 고가인 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 내진 보강방법들은 기존 건축 구조물의 입면을 침범하게 되어 채광성 및 건축 구조물 내부의 유효면적이 감소되며, 기존 창호를 철거 후 재 설치해야 하는 등의 문제점이 있게 된다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 기존 구조물의 보강구조에 대한 기술적 문제점과 경제성 향상을 위한 것으로 기존 구조물의 기둥 및 보와 내진 보강용 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보를 전단 보강재로 일체화하여 내진 성능을 향상시킴으로써 건축 구조물의 내력을 향상시킬 수 있도록 하는 건축물의 내진 보강 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 기존 건축물과의 횡력 전달 장치로 전단 보강재를 이용하여 기존 구조물의 기둥 및 보와 신설 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보를 일체화시킴으로써 수평 전단력이 내진 보강 구조물(프리캐스트 기둥 및 보)에 원활히 전달되도록 하는 건축물의 내진 보강 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 기존 왹곽부 마감재(창호, 조적)의 철거를 최소화하여 채광성, 실내 유효면적 등을 현상 유지할 수 있도록 하고 공기 단축이 가능하도록 프리캐스트 기둥 및 보를 도입함으로써 시공성을 향상시킨 건축물의 내진 보강 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적 아래 제안된 본 발명은 기존 건축물의 내진을 위하여 설치하는 건축물의 내진 보강 구조로,
기존 건축물의 보와 기둥에 접합되는 내진 보강용 보와 기둥을 포함하고,
상기 내진 보강용 보와 기둥은 전단 보강재와 접착수단에 의하여 기존 건축물의 보와 기둥에 각각 접합되며, 상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재는 스틸 파이프의 내에 고강도 콘크리트를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재는 스틸 파이프의 내부에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전하는 형태의 단면구조 또는 고강도의 콘크리트 봉의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
기존 건축물의 보와 기둥에 접합되는 내진 보강용 보와 기둥을 포함하고,
상기 내진 보강용 보와 기둥은 전단 보강재와 접착수단에 의하여 기존 건축물의 보와 기둥에 각각 접합되며, 상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재는 스틸 파이프의 내에 고강도 콘크리트를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재는 스틸 파이프의 내부에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전하는 형태의 단면구조 또는 고강도의 콘크리트 봉의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 실시예에 따른 건축물의 내진 보강 구조에 의하면, 기존 건축물의 외곽 기둥 및 보에 대구경 전단 보강재를 이용하여 프리캐스트 기둥 및 보와 일체화시켜 구조물 각층의 지진력이 원활히 내진 보강용 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보에 전달되도록 함으로써 기존 구조물과 내진 보강용 신설 프리캐스트 구조물이 일체화되어 지진 하중에 저항하도록 하여 안전성 및 사용성을 확보할 수 있다.
또한, 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보와 대구경 전단 보강재는 공장 제작함으로써 최상의 골조 품질을 보장할 수 있으며 현장으로 운반하여 현장 조립함으로써 현장 작업량을 최소화하여 공기를 단축시킬 수 있으며, 내부공간 활용 및 채광성, 내부 이미지 등 기존 건물의 입면을 파손 없이 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 기존 건축 구조물에 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조를 적용한 상태를 예시한 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조를 개략적으로 예시한 정면도.
도 3은 기존 건축물에 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조를 설치한 단면도로, (a)는 기존 건축물의 보에 본 발명에 따른 내진 보강용 보를 전단 보강재에 의하여 설치하는 상태를 예시한 단면도, (b)는 기존 건축물의 기둥에 본 발명에 따른 내진 보강용 기둥을 전단 보강재에 의하여 설치하는 상태를 예시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조의 주요 구성요소인 전단 보강재의 단면으로, (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), (i), (j)는 각각 다른 실시예를 예시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조를 개략적으로 예시한 정면도.
도 3은 기존 건축물에 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조를 설치한 단면도로, (a)는 기존 건축물의 보에 본 발명에 따른 내진 보강용 보를 전단 보강재에 의하여 설치하는 상태를 예시한 단면도, (b)는 기존 건축물의 기둥에 본 발명에 따른 내진 보강용 기둥을 전단 보강재에 의하여 설치하는 상태를 예시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조의 주요 구성요소인 전단 보강재의 단면으로, (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), (i), (j)는 각각 다른 실시예를 예시한 도면.
상기와 같은 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 내진 보강을 요하는 기존 건축구조물의 내력구조물 외주부에 프리캐스트 기둥 및 보를 대구경의 전단 보강재로 연결시켜 기존 철근 콘크리트 라멘조 건물과 일체로 거동할 수 있게 함으로써 전체 구조물의 수평하중을 대구경 전단 보강재를 통하여 내진 보강용 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보가 분담하도록 함으로써 기존 건축물의 내진 성능을 향상시켜 건물의 안전성 향상과 건축 구조물의 시공성, 경제성을 향상시키도록 하는 것이다.
도 1은 기존 건축 구조물에 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조를 적용한 상태를 예시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조를 개략적으로 예시한 정면도이다.
본 발명은 기존 건축물의 내진을 위하여 설치하는 건축물의 내진 보강 구조로, 기존 건축물의 보(10)와 기둥(11)에 접합하는 내진 보강용 보(20)와 기둥(21)을 포함하며, 상기 내진 보강용 보(20)와 기둥(21)은 대 구경의 전단 보강재(30)와 접착수단(40)에 의하여 기존 건축물의 보(10)와 기둥(11)에 각각 접합된다.
이 경우, 내진 보강을 요하는 상기 기존 건축물은 건물의 구조형식이 보와 기둥으로 구성되며 이러한 부재들이 건물의 모든 힘을 받아서 기초로 전달하는 방식인 라멘조 건물이 바람직하고, 상기 기존 건축물의 보(10)와 기둥(11)에 접합되는 내진 보강용 보(20)와 기둥(21)은 공장에서 고정시설을 가지고 기둥과 보, 전단 보강재 등의 소요부재를 철재 거푸집에 의하여 성형 제작하는 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete)를 적용함으로써 최상의 골조 품질을 보장할 수 있으며 현장으로 운반하여 현장 조립함으로써 현장 작업량을 최소화하여 공기를 단축시킬 수 있도록 한다.
이때, 상기 내진 보강용 기둥(21)과 보(20) 및 전단 보강재(30)는 구조해석에 따라 설치 오차가 없도록 공장에서 정밀 제작되는 한편, 상기 내진 보강용 프리 캐스트 콘크리트 기둥은 기둥의 이음, 자재의 운반 및 부재중량 등을 고려하여 최적의 길이로 제작된다.
도 3은 기존 건축물에 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조를 설치한 단면도로, (a)는 기존 건축물의 보에 본 발명에 따른 내진 보강용 보를 전단 보강재에 의하여 설치하는 상태를 예시한 단면도이고, (b)는 기존 건축물의 기둥에 본 발명에 따른 내진 보강용 기둥을 전단 보강재에 의하여 설치하는 상태를 예시한 단면도이다.
상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 기존 구조물의 기둥(11) 및 보(10)와 신설하는 내진 보강용 기둥(21) 및 보(20)에는 전단 보강재(30)를 설치하여 수평하중을 전달하기 위한 구멍(10a)(11a)(20a)(21a)들이 천공되는데, 이때는 신설하는 내진 보강용 기둥(21) 및 보(20)가 설치될 기존 구조물의 외주부 마감을 제거하여 표면을 요철 없이 깨끗하게 정리한 후 천공하며, 천공하는 구멍(10a)(11a)(20a)(21a)의 직경과 간격은 정밀구조 해석에 따라 산정된다.
더불어, 상기 내진 보강용 보(20)와 기둥(21)은 전단 보강재(30)와 접착수단에 의하여 기존 건축물의 보(10)와 기둥(11)에 수평하중이 전달될 수 있도록 각각 접합된다.
이 경우, 먼저 신설 프리캐스트 콘크리트 보인 내진 보강용 보(20)를 크레인 등으로 양중하여 내진 보강용 보(20)의 구멍(20a)과 기존 건축물의 보(10)에 천공된 구멍(10a)을 일치시킨 상태에서 전단 보강재(30)를 관통시켜 신설하는 내진 보강용 보(20)와 기존 건축물의 보(10)를 연결하며 이때, 접착수단(40)인 에폭시 수지를 연결된 구멍(10a)(20a)에 주입하여 전단 보강재(30)와 구조물을 일체화시킨다.
그 후, 신설 프리캐스트 콘크리트 기둥인 내진 보강용 기둥(21)을 크레인 등으로 양중하여 내진 보강용 기둥(21)의 구멍(21a)과 기존 건축물의 기둥(11)에 천공된 구멍(11a)을 일치시킨 상태에서 전단 보강재(30)를 관통시켜 신설하는 내진 보강용 기둥(21)과 기존 건축물의 기둥(11)을 연결하며 이때, 상기 보를 설치할 때와 동일하게 접착수단(40)인 에폭시 수지를 연결된 구멍(11a)(21a)에 주입하여 전단 보강재(30)와 구조물을 일체화시키게 된다.
여기서, 상기 기존 구조물의 기둥(11) 및 보(10)와 신설하는 내진 보강용 기둥(21) 및 보(20) 사이에 수평하중이 전달되도록 연결하는 전단 보강재(30)는 적어도 직경 50mm - 300mm 이상의 대구경을 갖는 봉의 형태로 이루어지는 한편, 길이 또한 설치 조건에 따라 0.3m - 1.5m 정도의 길이로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조의 주요 구성요소인 전단 보강재의 단면으로, (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), (i), (j)는 각각 다른 실시예를 예시한 도면이다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(30)는 스틸 강봉(30a)의 외부둘레에 콘크리트(30b)를 감싸는 형태의 단면구조로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(31)는 스틸 파이프(31a)의 내에 고강도 콘크리트(31b)를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(32)는 스틸 파이프(32a)의 내부에 철근(32b)을 배근하고 콘크리트(32c)를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(33)는 스틸 강봉(33a)의 외부둘레에 철근(33b)을 배근하고 콘크리트(33c)로 감싸는 형태의 단면구조로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(34)는 고강도의 콘크리트 봉의 형태로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(35)는 철근(35a)의 외부둘레에 콘크리트(35b)를 충전한 철근 콘크리트 봉의 형태로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(36)는 스틸 파이프(36a)의 외부둘레에 콘크리트(36b)를 감싸는 형태의 단면구조로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(37)는 스틸 파이프(37a)의 외부둘레에 철근(37b)을 배근하고 콘크리트(37c)로 감싸는 형태의 단면구조로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(38)는 스틸 파이프(38a)의 내부에 스틸 강봉(38b)을 배치하고 상기 스틸 파이프(38a)와 강봉(38b) 사이에 콘크리트(38c)를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어질 수 있다.
상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재(39)는 스틸 파이프(39a)의 내부를 스틸 판재(39b)에 의하여 구획하고 상기 스틸 파이프(39a)와 스틸 판재(39b) 사이에 에 고강도 콘크리트(39c)를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 건축물의 내진 보강 구조에 의하면, 기존 건축물의 외곽 기둥 및 보에 대구경 전단 보강재를 이용하여 프리캐스트 기둥 및 보와 일체화시켜 구조물 각층의 지진력이 원활히 내진 보강용 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보에 전달되도록 함으로써 기존 구조물과 내진보강용 신설 프리캐스트 구조물이 일체화되어 지진 하중에 저항하도록 하여 안전성 및 사용성을 확보할 수 있다.
또한, 프리캐스트 콘크리트 기둥 및 보와 대구경 전단 보강재는 공장 제작함으로써 최상의 골조 품질을 보장할 수 있으며 현장으로 운반하여 현장 조립함으로써 현장 작업량을 최소화하여 공기를 단축시킬 수 있으며, 내부공간 활용 및 채광성, 내부 이미지 등 기존 건물의 입면을 파손 없이 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
지금까지 실시 예를 통하여 본 발명에 따른 건축물의 내진 보강 구조에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 및 변형이 가능 하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이라 할 수 있다.
10: 기존 건축물의 보 11: 기존 건축물의 기둥
10a, 11a: 구멍 20: 내진 보강용 보
21: 내진 보강용 기둥 20a, 21a: 구멍
30-39: 전단 보강재 40: 접착수단
10a, 11a: 구멍 20: 내진 보강용 보
21: 내진 보강용 기둥 20a, 21a: 구멍
30-39: 전단 보강재 40: 접착수단
Claims (12)
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- 기존 건축물의 내진을 위하여 설치하는 건축물의 내진 보강 구조로,
기존 건축물의 보와 기둥에 접합되는 내진 보강용 보와 기둥을 포함하고,
상기 내진 보강용 보와 기둥은 전단 보강재와 접착수단에 의하여 기존 건축물의 보와 기둥에 각각 접합되며, 상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재는 스틸 파이프의 내부에 철근을 배근하고 콘크리트를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 보강 구조. - 삭제
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- 기존 건축물의 내진을 위하여 설치하는 건축물의 내진 보강 구조로,
기존 건축물의 보와 기둥에 접합되는 내진 보강용 보와 기둥을 포함하고,
상기 내진 보강용 보와 기둥은 전단 보강재와 접착수단에 의하여 기존 건축물의 보와 기둥에 각각 접합되며, 상기 내진 보강용 보 및 기둥과, 기존 건축물의 보 및 기둥을 연결하는 전단 보강재는 스틸 파이프의 내부에 스틸 강봉을 배치하고 상기 스틸 파이프와 강봉 사이에 콘크리트를 충전하는 형태의 단면구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축물의 내진 보강 구조.
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- 2012-08-22 KR KR1020120091738A patent/KR101303666B1/ko active IP Right Grant
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