KR101357054B1 - 이중프레임 내진보강 구조 및 이를 이용한 내진보강공법 - Google Patents

이중프레임 내진보강 구조 및 이를 이용한 내진보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기둥과 보로 이루어진 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서, 콘크리트 구조물(10)의 개구부 모서리 각각에 장착되는 "ㄱ"자 형태의 모서리부재(110); 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 수평 방향으로 설치되어 서로 마주보는 상기 모서리부재(110)와 연결되는 한 쌍의 수평부재(120); 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 수직 방향으로 설치되어 서로 마주보는 상기 모서리부재(110)와 연결되는 한 쌍의 수직부재(130); 일측은 상기 모서리부재(110) 각각의 양측 단부에 고정결합되고, 타측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 단부에 겹쳐지도록 설치되는 간격조절부재(140); 상기 간격조절부재(140)와 상기 수평부재(120)의 단부 또는 상기 간격조절부재(140)와 상기 수직부재(130)의 단부를 결합시키는 연결볼트(310); 상기 수평부재(120)와 상기 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀 내부에 설치되는 "□"자 형태의 내부프레임(200); 및, 일측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 표면에 고정결합되고, 타측은 상기 내부프레임(200)를 지지하는 간격유지볼트(410); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

이중프레임 내진보강 구조 및 이를 이용한 내진보강공법{Dual Frame Type Aseismatic Structure and Method}
본 발명은 기존 철근 콘크리트 구조물의 개구부를 보강하는 내진보강구조 및 내진보강공법에 관한 것으로서, 설치 간격 조절이 가능한 이중프레임을 사용하여 작업이 용이하고 내진보강구조와 기존 철근 콘크리트 구조물의 일체 거동을 보장받을 수 있는 기술에 관한 것이다.
근래 자주 발생되고 있는 주변 국가들의 지진으로 인한 인적 물적 피해사례는 상상을 초월하는 수준이라고 할 수 있으며 중, 약진 지역으로 분류되는 우리나라도 이러한 자연 재해적 지진으로부터 안전하다고 할 수 없는 실정이다.
더구나 국내의 지진 대비 환경은 기존 건축시설물의 80%이상이 지진에 거의 무방비한 상태라고 할 수 있으며 특히 중, 저층 구조물의 대다수인 다세대 주택과 비상시 인근 주민들의 대피장소로 사용되어야 할 학교시설물 등은 이제 겨우 내진보강을 시작하고 있는 실정이다.
일반적으로 기존 건축시설물의 내진보강공사는 특별한 경우 이외에는 실외에서 이루어지고 있다. 이는 기존의 건축물의 사용성을 가능한 제한하지 않기 위함이라 할 수 있다.
도1에 개략적으로 도시된 바와 같이 기존 철근 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 보강용 철골 구조물(11)을 "ㅁ"자 형태로 설치하여 앵커볼트로 고정하고, 내진보강용 철골 구조물(11)과 기존 철근 콘크리트 구조물(10) 사이의 간격을 에폭시 등으로 채운 후 철근 배근과 거푸집 설치 후 모르타르를 타설하는 방법으로 기존 콘크리트 구조물을 보강하게 된다.
이러한 작업은 기존 철근 콘크리트 구조물(10)의 개구부 사이즈(가로 및 세로 길이)를 측정하고, 여기에 맞추어 사용될 보강용 철골 구조물(11)을 미리 제작하여 현장에서 설치하는 경우가 대부분인데, 설치를 쉽게 하기 위해서는 보강용 철골 구조물(11)과 기존 철근 콘크리트 구조물(10) 사이에 일정한 간격이 존재해야만 한다. 왜냐하면 보강용 철골 구조물(11)과 기존 철근 콘크리트 구조물(10) 사이에 간격이 거의 없이 일치한다면 무거운 보강용 철골 구조물(11)을 기존 철근 콘크리트 구조물(10)의 개구부 공간에 끼워 넣는 작업 자체가 매우 어렵기 때문이다. 또한 기존 철근 콘크리트 구조물(10)의 개구부는 정확한 사각형 형태를 유지하는 것이 아니라 일부 영역에 굴곡이 있을 수도 있는데, 이럴 경우에는 보강용 철골 구조물(11)과 간섭되어 설치 자체가 불가능한 경우도 발생하게 된다,
아울러 기존 철근 콘크리트 구조물(10)과 보강용 철골 구조물(11) 사이의 간격이 너무 벌어지게 되면 설치 작업은 용이하나 내진 보강 후 기존 철근 콘크리트 구조물(10)과의 일체 거동을 보장받지 못하여 내진 보강의 효과가 저하되는 문제점이 있다.
따라서 내진 보강이 이루어지는 개구부의 크기에 맞추어 해당 작업 현장에만 적용될 보강용 철골 구조물(11)을 제작할 수밖에 없으며, 개구부의 크기가 조금만 변하여도 기존에 제작된 보강용 철골 구조물(11)을 활용할 수 없고 새로운 보강용 철골 구조물(11)을 별도로 제작해야만 한다.
아울러 보강용 철골 구조물(11)이 설치되면 모르타르를 타설하여 양생하는 작업이 이루어지게 되는데, 이러한 모르타르 타설 작업은 철근을 배근하여 보강용 철골 구조물(11) 주위를 둘러싸고 배근된 철근을 둘러싸도록 거푸집을 설치한 후 모르타르 양생이 완료되면 설치된 거푸집을 다시 철거하는 번거로운 작업이 수반된다는 문제점이 있다.
따라서 보다 편리하게 내진보강이 이루어질 수 있도록 개구부의 크기 변화를 일정 범위 내에서 흡수하여 범용성을 높임과 동시에 충분한 내진 강도 및 기존 철근 콘크리트 구조물(10)과의 일체 거동을 확보하고, 모르타르 타설 작업의 편의성을 도모할 수 있는 새로운 개념의 내진보강구조 및 공법의 도입이 시급한 상황이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 내진보강 작업을 안전하고 편리하게 수행할 수 있는 새로운 내진보강구조 및 공법을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 개구부의 크기 변화를 일정 범위 내에서 흡수하여 범용성을 높일 수 있는 새로운 내진보강구조 및 공법을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
셋째, 기존 콘크리트 구조물과의 일체 거동을 보장하여 내진보강의 효과를 극대화할 수 있는 새로운 내진보강구조 및 공법을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
넷째, 별도의 거푸집을 설치하지 않고 모르타르 타설 및 양생이 가능한 새로운 내진보강구조 및 공법을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 기둥과 보로 이루어진 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서, 콘크리트 구조물(10)의 개구부 모서리 각각에 장착되는 "ㄱ"자 형태의 모서리부재(110); 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 수평 방향으로 설치되어 서로 마주보는 상기 모서리부재(110)와 연결되는 한 쌍의 수평부재(120); 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 수직 방향으로 설치되어 서로 마주보는 상기 모서리부재(110)와 연결되는 한 쌍의 수직부재(130); 일측은 상기 모서리부재(110) 각각의 양측 단부에 고정결합되고, 타측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 단부에 겹쳐지도록 설치되는 간격조절부재(140); 상기 간격조절부재(140)와 상기 수평부재(120)의 단부 또는 상기 간격조절부재(140)와 상기 수직부재(130)의 단부를 결합시키는 연결볼트(310); 상기 수평부재(120)와 상기 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀 내부에 설치되는 "□"자 형태의 내부프레임(200); 및, 일측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 표면에 고정결합되고, 타측은 상기 내부프레임(200)를 지지하는 간격유지볼트(410);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 내진보강 작업을 안전하고 편리하게 수행할 수 있다.
다시 말하면, 시공시 내진보강구조와 철근 콘크리트 구조물(10) 사이의 간격을 충분히 확보하여 보다 편리하고 안전하게 내진보강구조를 설치할 수 있다.
둘째, 개구부의 크기 변화를 일정 범위 내에서 흡수하여 범용성을 높일 수 있다.
다시 말하면, 내진보강구조와 철근 콘크리트 구조물(10) 사이의 간격 조절이 가능하기 때문에 개구부의 크기가 일정 범위 내에서 변하더라도 이를 흡수하여 정상적인 시공이 가능하다.
셋째, 기존 콘크리트 구조물과의 일체 거동을 보장하여 내진보강의 효과를 극대화할 수 있다.
다시 말하면, 내진보강구조를 이루는 모서리부재(110), 수평부재(120) 및 수직부재(130)를 개구부의 상하좌우로 밀착하게 되면 내진보강구조와 기존 철근 콘크리트 구조물(10) 사이의 간격이 최소화되어 결합력이 증대되고, 시공 후 내진보강구조와 철근 콘크리트 구조물(10) 사이의 일체 거동을 확보할 수 있다.
넷째, 별도의 거푸집을 설치하지 않고 모르타르 타설 및 양생이 가능하다.
다시 말하면, 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)와 맞닿는 모서리회동플레이트(610), 수평부재회동플레이트(620), 및 수직부재회동플레이트(630)를 용접하여 내부프레임(200)에 고정시키면 모서리회동플레이트(610), 수평부재회동플레이트(620), 및 수직부재회동플레이트(630)가 거푸집 역할을 하게 되어 별도의 거푸집을 설치할 필요가 없다. 아울러 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)와 맞닿는 모서리회동플레이트(610), 수평부재회동플레이트(620), 및 수직부재회동플레이트(630)를 용접하여 내부프레임(200)에 고정시킴으로써 내진보강 구조의 강도를 향상시키는 효과도 함께 도모할 수 있다.
도1은 종래의 내진보강방법을 개략적으로 도시한다.
도2는 본 발명의 구체적 실시예이다.
도3은 본 발명의 다른 구체적 실시예로서, 고정볼트(510)의 나사봉(513)이 연장된 경우이다.
도4는 본 발명의 또 다른 구체적 실시예로서, 수평부재회동플레이트(620), 수직부재회동플레이트(630), 모서리회동플레이트(610) 및 보조플레이트(640)가 더 구비되는 경우를 도시한다.
도5는 (a)간격유지너트(420)의 단면구조, (b)제1고정너트(511)의 단면구조, 및 (c)제2고정너트(512)의 단면구조를 도시한다.
도6은 내부프레임(200)의 내측에 구비되는 각종 브레이스의 설치형태를 도시한다.
도7은 내진보강철골(100)이 기존 철근 콘크리트 구조물(10)의 표면에 고착되는 단면 구조를 단계별로 도시하는데, (a) 수평부재회동플레이트(620), 수직부재회동플레이트(630), 모서리회동플레이트(610) 및 보조플레이트(640)가 구비되지 않는 경우, 및 (b) 수평부재회동플레이트(620), 수직부재회동플레이트(630), 모서리회동플레이트(610) 및 보조플레이트(640)가 구비되는 경우를 도시한다.
도8은 본 발명의 또 다른 구체적 실시예로서, (a) 수직부재(130)가 1개만 사용되는 경우, 및 (b) 수평부재(120)가 1개만 사용되는 경우를 각각 도시한다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 기둥과 보로 이루어진 콘크리트 구조물의 개구부에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서, 도2 내지 도4에 구체적 실시예가 도시되어 있다.
모서리부재(110)는 "ㄱ"자 형태의 부재로서, 콘크리트 구조물의 개구부 모서리에 각각 설치된다. 즉 사각 형태의 개구부 모서리 각각에 모서리부재(110)가 장착되어 콘크리트 구조물(10)의 개구부마다 총 4개의 모서리부재(110)가 설치된다.
모서리부재(110)는 앵글 부재를 사용하거나 90도 절곡된 강판을 사용할 수 있다.
수평부재(120)는 콘크리트 구조물의 개구부에 수평 방향으로 설치되어 좌우측에서 서로 마주보는 모서리부재(110)와 연결되는데 콘크리트 구조물의 개구부 상부 및 하부에 각각 1개씩 설치된다.
수직부재(130)는 콘크리트 구조물의 개구부에 수직 방향으로 설치되어 상하 방향으로 서로 마주보는 모서리부재(110)와 연결되는데 콘크리트 구조물의 개구부 좌측과 우측에 각각 1개씩 설치된다.
간격조절부재(140)의 일측은 모서리부재(110) 각각의 양측 단부에 고정결합되고, 간격조절부재(140)의 타측은 수평부재(120) 또는 수직부재(130)의 단부에 겹쳐지도록 설치된다.
연결볼트(310)는 간격조절부재(140)와 수평부재(120)의 단부, 또는 간격조절부재(140)와 수직부재(130)의 단부를 결합시키고 콘크리트 구조물에 매립 장착된다.
이와 같은 간격조절부재(140)와 연결볼트(310)가 구비됨으로써 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이 모서리부재(110)를 상하 좌우로 이동시켜 콘크리트 구조물의 개구부 모서리에 밀착시킨 후 모서리부재(110)와 수평부재(120), 또는 모서리부재(110)와 수직부재(130)를 연결볼트(310)를 이용하여 서로 연결함과 동시에 콘크리트 구조물의 개구부에 장착시켜 콘크리트 구조물과의 간격을 최소화할 수 있다.
즉 간격조절 기능이 구비되어 수평부재(120)와 콘크리트 구조물 사이의 간격, 및 수직부재(130)와 콘크리트 구조물 사이의 간격을 최소화하고 결합력을 증대시켜 내진보강 구조와 기존 콘크리트 구조물 사이의 일체 거동을 확실히 확보함과 동시에 수평부재(120) 및 수직부재(130) 설치시에는 콘크리트 구조물 개구부와의 간격을 충분히 확보하여 보다 빠르고 편리하게 수평부재(120)와 수직부재(130)를 설치할 수 있다.
따라서 간격조절부재(140)에는 간격조절이 이루어지더라도 연결볼트(310)가 통과할 수 있도록 길게 늘어진 슬로트 형태의 홀이나 절개가 되어 있는 것이 바람직하다.
내부프레임(200)은 "□"자 형태의 프레임으로서, 수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀 내부에 설치된다.
이러한 내부프레임(200)은 강판, 튜브, 형강 등으로 제작될 수 있는데, 본 발명의 구체적 실시예에서는 상부플랜지(210), 하부플랜지(230), 및 이러한 상부플랜지(210)와 하부플랜지(230)를 연결하는 웨브(220)로 구성되는 H 형강이 사용된다.
간격유지볼트(410)의 일측은 수평부재(120) 또는 수직부재(130)의 표면에 고정결합되고, 간격유지볼트(410)의 타측은 내부프레임(200)를 지지하게 된다.
즉, 간격유지볼트(410)의 타측은 내부프레임(200)를 관통하고, 이러한 간격유지볼트(410) 각각에 간격유지너트(420)가 2개씩 체결되는데, 이러한 간격유지너트(420) 사이에 내부프레임(200)이 끼워지는 구조로서, 간격유지볼트(410) 상에서 간격유지너트(420)의 체결 위치에 따라 내부프레임(200)과 수평부재(120) 사이의 거리, 또는 내부프레임(200)과 수직부재(130) 사이의 거리가 조절된다.
도2 내지 도4에 도시된 본 발명의 구체적 실시예와 같이 내부프레임(200)에 H 형강이 사용된 경우 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)를 간격유지볼트(410)가 통과하고, 2개의 간격유지너트(420) 사이에 하부플랜지(230)가 끼워지는 구조가 된다.
간격유지너트(420)는 도5(a)에 도시된 바와 같이 하부 외주면이 콘(cone) 형상으로 하단부로 갈수록 직경이 감소하는데, 이러한 간격유지너트(420)의 하단부는 간격유지볼트(410)가 통과하도록 하부플랜지(230)에 형성된 구멍에 삽입되어 간격유지볼트(410)가 통과하는 구멍의 틈새를 막고, 내부프레임(200)을 보다 안정적으로 지지하는 역할을 하게 된다.
간격유지너트(420)의 상부 중앙부에는 중공이 형성된 와셔(washer) 형태의 실링부재(810)가 구비되어 간격유지볼트(410)가 수밀성을 유지하면서 실링부재(810)의 중공을 통과하게 된다.
이와 같이 간격유지너트(420)에 실링부재(810)가 구비되면 간격유지볼트(410)와 간격유지너트(420) 사이의 체결 틈새가 수밀성을 유지하게 되어 이러한 틈새를 통한 모르타르의 누출을 방지하게 된다. 즉 수평부재(120), 수직부재(130) 및 내부프레임(200)으로 형성되는 공간 내부에 타설되는 모르타르가 간격유지볼트(410)와 간격유지너트(420) 사이의 체결 틈새로 빠져나오는 것을 방지하는 것이다.
고정볼트(510)는 수평부재(120) 또는 수직부재(130)를 관통하여 콘크리트 구조물 표면에 장착되어 수평부재(120) 또는 수직부재(130)를 콘크리트 구조물에 고정시키는 역할을 한다.
이러한 고정볼트(510)의 장착을 편리하게 수행하기 위하여 내부프레임(200)에는 고정볼트(510)설치되는 위치에 고정볼트통과구(201)가 구비된다.
즉 이러한 고정볼트통과구(201)를 통하여 수평부재(120) 또는 수직부재(130)와 함께 콘크리트 구조물 표면에 천공을 하고, 고정볼트통과구(201)를 통하여 고정볼트(510)를 장착할 수 있다.
본 발명의 구체적 실시예와 같이 내부프레임(200)으로 H 형강이 사용된 경우 고정볼트(510)와 대응하는 위치의 상부플랜지(210) 및 하부플랜지(230)에 고정볼트(510)가 통과할 수 있는 직경의 고정볼트통과구(201)가 구비된다.
고정볼트(510)는 도2 및 도5(b)에 도시된 바와 같이 나사산이 외주면에 구비된 나사봉(513)과 이러한 나사봉(513)에 체결되어 수평부재(120) 또는 수직부재(130)를 압착하는 제1고정너트(511)로 구성된다.
이러한 제1고정너트(511)는 도5(b)에 도시된 바와 같이 하부 외주면이 콘(cone) 형상으로 하단부로 갈수록 직경이 감소하는데, 이러한 제1고정너트(511)의 하단부는 고정볼트(510)의 나사봉(513)이 통과하도록 수평부재(120) 또는 수직부재(130)에 형성된 구멍에 삽입되어 나사봉(513)이 통과하는 구멍의 틈새를 막고, 수평부재(120) 또는 수직부재(130)를 보다 안정적으로 고정하는 역할을 하게 된다.
제1고정너트(511)의 상부 중앙부에는 중공이 형성된 와셔(washer) 형태의 실링부재(810)가 구비되어 간격유지볼트(410)가 수밀성을 유지하면서 실링부재(810)의 중공을 통과하게 된다.
이와 같이 제1고정너트(511)에 실링부재(810)가 구비되면 나사봉(513)과 제1고정너트(511) 사이의 체결 틈새가 수밀성을 유지하게 되어 이러한 틈새를 통한 합성수지의 누출을 방지하게 된다. 즉 수평부재(120) 또는 수직부재(130), 및 콘크리트 구조물 표면 사이의 좁은 공간으로 주입되는 합성수지가 나사봉(513)과 제1고정너트(511) 사이의 체결 틈새로 빠져나오는 것을 방지하는 것이다.
이러한 고정볼트(510)는 도3 및 도5(c)에 도시된 바와 같이 나사봉(513)이 연장되어 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)를 관통하고 나사봉(513)에 체결되어 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)를 압착하는 제2고정너트(512)가 추가로 구비될 수 있다.
이러한 제2고정너트(512)도 제1고정너트(511)와 마찬가지로 하부 외주면이 콘(cone) 형상으로 하단부로 갈수록 직경이 감소하는데, 이러한 제2고정너트(512)의 하단부는 고정볼트(510)의 나사봉(513)이 통과하도록 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)에 형성된 구멍에 삽입되어 나사봉(513)이 통과하는 구멍의 틈새를 막고, 내부프레임(200)을 보다 안정적으로 고정하는 역할을 하게 된다.
제2고정너트(512)의 상부 중앙부에도 제1고정너트(511)와 마찬가지로 중공이 형성된 와셔(washer) 형태의 실링부재(810)가 구비되어 간격유지볼트(410)가 수밀성을 유지하면서 실링부재(810)의 중공을 통과하게 된다.
이와 같이 제2고정너트(512)에 실링부재(810)가 구비되면 나사봉(513)과 제2고정너트(512) 사이의 체결 틈새가 수밀성을 유지하게 되어 이러한 틈새를 통한 모르타르의 누출을 방지하게 된다. 즉 수평부재(120), 수직부재(130), 및 내부프레임(200)으로 형성되는 내부 공간으로 타설되는 모르타르가 나사봉(513)과 제2고정너트(512) 사이의 체결 틈새로 빠져나오는 것을 방지하는 것이다.
도4에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예는 수평부재회동플레이트(620), 수직부재회동플레이트(630), 모서리회동플레이트(610) 및 보조플레이트(640)가 더 구비된 경우로서, 모르타르 타설시 거푸집을 별도로 설치할 필요가 없어 작업을 보다 간편하고 신속하게 수행할 수 있다.
수평부재회동플레이트(620)는 수평부재(120)의 양측면을 따라 회동 가능하게 결합되는데, 수평부재회동플레이트(620)가 내부프레임(200)을 향하여 회동하면 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)에 맞닿게 된다.
수직부재회동플레이트(630)는 수직부재(130)의 양측면을 따라 회동 가능하게 결합되는데, 수직부재회동플레이트(630)가 내부프레임(200)을 향하여 회동하면 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)에 맞닿게 된다.
모서리회동플레이트(610)는 모서리부재(110)의 양측면을 따라 회동 가능하게 결합되는데, 모서리회동플레이트(610)가 내부프레임(200)을 향하여 회동하면 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)에 맞닿게 된다.
보조플레이트(640)는 모서리회동플레이트(610)에 부착되어 함께 회동하는데, 모서리회동플레이트(610)가 내부프레임(200)을 향하여 회동하면 이웃하는 수평부재회동플레이트(620) 또는 수직부재회동플레이트(630)에 겹쳐진다.
즉, 콘크리트 구조물과의 간격 조절을 위하여 모서리부재(110)를 콘크리트 구조물의 개구부 모서리로 이동시켜 밀착시키더라도 보조플레이트(640)가 모서리회동플레이트(610)와 수평부재회동플레이트(620) 사이의 틈새 및 모서리회동플레이트(610)와 수직부재회동플레이트(630) 사이의 틈새를 막아준다.
이와 같은 수평부재회동플레이트(620), 수직부재회동플레이트(630), 모서리회동플레이트(610) 및 보조플레이트(640)가 구비될 경우 거푸집 대용으로 사용이 가능하여 수평부재(120), 수직부재(130) 및 내부프레임(200)으로 형성되는 내부 공간에 모르타르를 타설할 경우 별도로 거푸집을 설치할 필요가 없다. 또한 수평부재회동플레이트(620), 수직부재회동플레이트(630), 모서리회동플레이트(610) 및 보조플레이트(640)가 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)와 맞닿는 부위를 용접하여 고정하면 내진보강 구조의 전체 강도를 향상시킬 수 있다.
도6은 내부프레임(200)의 내측에 구비되는 각종 브레이스의 설치형태를 도시하는데, 내부프레임(200) 내측에는 창틀지지대(11)가 설치되어 창이 마련될 수도 있고 다양한 형태의 브레이스만 설치되어 벽체가 마련될 수도 있다.
도7은 내진보강철골(100)이 기존 철근 콘크리트 구조물(10)의 표면에 고착되는 단면 구조를 단계별로 도시하는데, (a) 수평부재회동플레이트(620), 수직부재회동플레이트(630), 모서리회동플레이트(610) 및 보조플레이트(640)가 구비되지 않는 경우, 및 (b) 수평부재회동플레이트(620), 수직부재회동플레이트(630), 모서리회동플레이트(610) 및 보조플레이트(640)가 구비되는 경우를 도시한다.
도7에 도시된 내진보강공법은 다음과 같다.
<도7(a)의 경우-거푸집을 사용하는 경우>
(1) 제1단계
수평부재(120), 수직부재(130), 모서리부재(110), 및 내부프레임(200)을 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치하고, 모서리부재(110) 각각을 개구부에 밀착시킨 상태에서 연결볼트(310)를 체결하여 콘크리트 구조물(10)과의 간격을 최소화시키는 과정이다.
이 경우 내부프레임(200)을 수평부재(120) 및 수직부재(130)와 가조립한 상태로 함께 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치할 수도 있고, 수평부재(120), 수직부재(130), 모서리부재(110)를 먼저 설치한 후 내부프레임(200)을 설치할 수도 있다.
연결볼트(310)는 간격조절부재(140)와 수평부재(120)의 단부, 또는 간격조절부재(140)와 수직부재(130)의 단부를 결합시키고 콘크리트 구조물(10)에 매립 장착되는데, 모서리부재(110)를 상하 좌우로 이동시켜 콘크리트 구조물의 개구부 모서리에 밀착시킨 상태에서 모서리부재(110)와 수평부재(120), 또는 모서리부재(110)와 수직부재(130)를 연결볼트(310)를 이용하여 서로 연결함과 동시에 콘크리트 구조물(10)에 매립 장착시켜 콘크리트 구조물과의 간격을 최소화한다.
(2) 제2단계
수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀 내부에 간격유지볼트(410)와 간격유지너트(420)를 이용하여 내부프레임(200)과 수평부재(120)의 거리 및 내부프레임(200)과 수직부재(130)의 거리를 조절하면서 내부프레임(200)을 설치하는 과정이다.
이와 같은 과정을 통하여 내부프레임(200)이 일측으로 치우치지 않고 수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀 내부 중앙부에 위치하게 된다.
(3) 제3단계
내부프레임(200)과 수평부재(120)를 동시에 관통하는 구멍과 내부프레임(200)과 수직부재(130)를 동시에 관통하는 구멍을 천공하여 고정볼트(510)의 장착을 준비하는 과정이다.
이경우 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)에는 고정볼트(510)가 통과하는 고정볼트통과구(201)가 미리 가공되어 있을 수도 있는데, 이런 경우에는 고정볼트통과구(201)를 천공 가이드로 활용하여 수평부재(120) 또는 수직부재(130)에 구멍을 천공하는데, 수평부재(120) 또는 수직부재(130)에 구멍을 천공하는 경우 콘크리트 구조물(10)의 표면에도 미리 설정된 깊이까지 구멍을 천공하여 고정볼트(510)를 매립 장착할 수 있도록 한다.
(4) 제4단계
고정볼트(510)를 콘크리트 구조물(10)에 매립 장착하여 수평부재(120)와 수직부재(130)를 개구부에 고정시키는 과정이다.
(5) 제5단계
수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 콘크리트 구조물(10)의 표면 사이의 좁은 공간을 합성수지(에폭시)로 채워 합성수지층(도시 생략)을 형성하는 과정이다.
이와 같은 과정을 통하여 수평부재(120) 또는 수직부재(130)와 철근 콘크리트 구조물(10) 사이의 틈새를 채우고 결합력을 증진시킨다.
(6) 제6단계
수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 내부프레임(200) 사이의 공간을 둘러싸는 철근(710)을 설계도서에 준하여 배근하는 과정이다.
(7) 제7단계
배근된 철근(710)을 둘러싸도록 거푸집(도시 생략)을 설치하고 수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 내부프레임(200) 사이의 공간 내부에 모르타르를 타설하는 과정이다. 이 과정은 일반적인 콘크리트 타설 과정과 동일한 바 구체적인 설명은 생략한다.
(8) 제8단계
모르타르 양생 후 거푸집을 탈거하는 과정이다.
이와 같이 모르타르가 양생되면 기존 콘크리트 구조물(10)과 내진보강 구조가 일체화되어 지진 발생 시 내진 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 내진보강 구조와 기존 콘크리트 구조물(10)의 일체 거동을 확보하게 된다.
<도7(b)의 경우-거푸집을 사용하지 않는 경우>
(1) 제1단계 내지 (2) 제6단계의 내용은 상기 도7(a)의 경우와 동일하다.
(7) 제7단계
배근된 철근(710)을 둘러싸도록 모서리회동플레이트(610), 수평부재회동플레이트(620), 및 수직부재회동플레이트(630)를 회동시켜 내부프레임(200)과 맞닿도록 한 후 수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 내부프레임(200) 사이의 공간 내부에 모르타르를 타설하는 과정이다.
이 경우 보조플레이트(640)는 모서리회동플레이트(610)와 함께 회동하여 인접하는 수평부재회동플레이트(620) 또는 수직부재회동플레이트(630)와 겹쳐진다.
내부프레임(200)의 하부플랜지(230)와 맞닿는 모서리회동플레이트(610), 수평부재회동플레이트(620), 및 수직부재회동플레이트(630)를 용접하여 내부프레임(200)에 고정시키면 모서리회동플레이트(610), 수평부재회동플레이트(620), 및 수직부재회동플레이트(630)가 거푸집 역할을 하게 되어 별도의 거푸집을 설치할 필요가 없다.
이 경우 적절한 위치에 모르타르 타설을 위한 투입구(도시 생략)가 마련되어야 함은 물론이다.
이와 같이 거푸집을 설치하지 않으면 타설된 모르타르가 양생된 후 거푸집을 해체(탈거)하는 작업도 생략되어 작업효율을 높일 수 있다.
아울러 내부프레임(200)의 하부플랜지(230)와 맞닿는 모서리회동플레이트(610), 수평부재회동플레이트(620), 및 수직부재회동플레이트(630)를 용접하여 내부프레임(200)에 고정시킴으로써 내진보강 구조의 강도를 향상시키는 효과도 함께 도모할 수 있다.
도8은 본 발명의 또 다른 구체적 실시예로서, (a) 수직부재(130)가 1개만 사용되는 경우, 및 (b) 수평부재(120)가 1개만 사용되는 경우를 각각 도시하는데, 콘크리트 구조물의 개구부 일부 영역에 다른 철골 구조물이 설치되어 있는 경우 수직부재(130) 또는 수평부재(120)가 1개씩 생략된 구조가 적용될 수 있으며, 나머지 구성요소들은 동일하게 적용이 되는 바 별도의 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
10:콘크리트 구조물
110:모서리부재
120:수평부재
130:수직부재
140:간격조절부재
200:내부프레임
201:고정볼트통과구
210:상부플랜지
220:웨브
230:하부플랜지
310:연결볼트
410:간격유지볼트
420:간격유지너트
510:고정볼트
511:제1고정너트
512:제2고정너트
513:나사봉
610:모서리회동플레이트
620:수평부재회동플레이트
630:수직부재회동플레이트
640:보조플레이트
710:철근
810:실링부재

Claims (12)

  1. 기둥과 보로 이루어진 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서,
    콘크리트 구조물(10)의 개구부 모서리 각각에 장착되는 "ㄱ"자 형태의 모서리부재(110);
    콘크리트 구조물(10)의 개구부에 수평 방향으로 설치되어 서로 마주보는 상기 모서리부재(110)와 연결되는 한 쌍의 수평부재(120);
    콘크리트 구조물(10)의 개구부에 수직 방향으로 설치되어 서로 마주보는 상기 모서리부재(110)와 연결되는 한 쌍의 수직부재(130);
    일측은 상기 모서리부재(110) 각각의 양측 단부에 고정결합되고, 타측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 단부에 겹쳐지도록 설치되는 간격조절부재(140);
    상기 간격조절부재(140)와 상기 수평부재(120)의 단부 또는 상기 간격조절부재(140)와 상기 수직부재(130)의 단부를 결합시키는 연결볼트(310);
    상기 수평부재(120)와 상기 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀 내부에 설치되는 "□"자 형태의 내부프레임(200); 및,
    일측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 표면에 고정결합되고, 타측은 상기 내부프레임(200)를 지지하는 간격유지볼트(410);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  2. 기둥과 보로 이루어진 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서,
    콘크리트 구조물(10)의 개구부 일측 상하부 모서리 각각에 장착되는 "ㄱ"자 형태의 모서리부재(110);
    콘크리트 구조물(10)의 개구부 상하부에 수평 방향으로 설치되는 한 쌍의 수평부재(120);
    콘크리트 구조물(10)의 개구부 일측에 수직 방향으로 설치되어 서로 마주보는 상기 모서리부재(110)와 연결되는 수직부재(130);
    일측은 상기 모서리부재(110) 각각의 양측 단부에 고정결합되고, 타측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 단부에 겹쳐지도록 설치되는 간격조절부재(140);
    상기 간격조절부재(140)와 상기 수평부재(120)의 단부 또는 상기 간격조절부재(140)와 상기 수직부재(130)의 단부를 결합시키는 연결볼트(310);
    상기 수평부재(120)와 상기 수직부재(130)로 형성된 "ㄷ"자 형태의 틀 내부에 설치되는 "□"자 형태의 내부프레임(200); 및,
    일측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 표면에 고정결합되고, 타측은 상기 내부프레임(200)를 지지하는 간격유지볼트(410);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  3. 기둥과 보로 이루어진 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치되는 내진보강구조에 관한 것으로서,
    콘크리트 구조물(10)의 개구부 상측 또는 하측 좌우 모서리 각각에 장착되는 "ㄱ"자 형태의 모서리부재(110);
    콘크리트 구조물(10)의 개구부에 수평 방향으로 설치되어 서로 마주보는 상기 모서리부재(110)와 연결되는 수평부재(120);
    콘크리트 구조물(10)의 개구부 좌우측에 수직 방향으로 설치되는 한 쌍의 수직부재(130);
    일측은 상기 모서리부재(110) 각각의 양측 단부에 고정결합되고, 타측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 단부에 겹쳐지도록 설치되는 간격조절부재(140);
    상기 간격조절부재(140)와 상기 수평부재(120)의 단부 또는 상기 간격조절부재(140)와 상기 수직부재(130)의 단부를 결합시키는 연결볼트(310);
    상기 수평부재(120)와 상기 수직부재(130)로 형성된 "ㄷ"자 형태의 틀 내부에 설치되는 "□"자 형태의 내부프레임(200); 및,
    일측은 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)의 표면에 고정결합되고, 타측은 상기 내부프레임(200)를 지지하는 간격유지볼트(410);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 가운데 한 항에서,
    상기 간격유지볼트(410)의 타측은 상기 내부프레임(200)를 관통하고,
    상기 간격유지볼트(410) 각각에 2개씩 체결되는 간격유지너트(420);
    가 더 포함되고,
    상기 간격유지볼트(410) 각각에 2개씩 체결된 상기 간격유지너트(420) 사이에 상기 내부프레임(200)이 끼워지는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  5. 제4항에서,
    상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)를 관통하여 콘크리트 구조물 표면에 장착되는 고정볼트(510);
    가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  6. 제5항에서,
    상기 고정볼트(510)는,
    나사산이 외주면에 구비된 나사봉(513); 및,
    상기 나사봉(513)에 체결되어 상기 수평부재(120) 또는 상기 수직부재(130)를 압착하는 제1고정너트(511);
    를 포함하여 구성되되,
    상기 제1고정너트(511)는,
    하부 외주면이 콘(cone) 형상으로 하단부로 갈수록 직경이 감소하는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  7. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
    상기 수평부재(120)의 양측면을 따라 회동 가능하게 결합되어 상기 내부프레임(200)을 향하여 회동하면 상기 내부프레임(200)에 맞닿게 되는 수평부재회동플레이트(620);
    상기 수직부재(130)의 양측면을 따라 회동 가능하게 결합되어 상기 내부프레임(200)을 향하여 회동하면 상기 내부프레임(200)에 맞닿게 되는 수직부재회동플레이트(630);
    상기 모서리부재(110)의 양측면을 따라 회동 가능하게 결합되어 상기 내부프레임(200)을 향하여 회동하면 상기 내부프레임(200)에 맞닿게 되는 모서리회동플레이트(610); 및,
    상기 모서리회동플레이트(610)에 부착되어 함께 회동하고 상기 모서리회동플레이트(610)가 상기 내부프레임(200)을 향하여 회동하면 이웃하는 상기 수평부재회동플레이트(620) 또는 상기 수직부재회동플레이트(630)에 겹쳐지는 보조플레이트(640);
    가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  8. 제5항에서,
    상기 내부프레임(200)은,
    상부플랜지(210), 하부플랜지(230) 및 상부플랜지(210)와 하부플랜지(230)를 연결하는 웨브(220)로 구성되는 H 형강이며,
    하부플랜지(230)를 상기 간격유지볼트(410)가 통과하고, 상기 간격유지너트(420) 사이에 하부플랜지(230)가 끼워지며,
    상기 고정볼트(510)와 대응하는 위치의 상부플랜지(210) 및 하부플랜지(230)에 상기 고정볼트(510)가 통과할 수 있는 직경의 고정볼트통과구(201)가 구비되는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  9. 제6항에서,
    상기 나사봉(513)이 연장되어 상기 내부프레임(200)을 관통하고,
    상기 나사봉(513)에 체결되어 상기 내부프레임(200)을 압착하는 제2고정너트(512);
    가 더 구비되고,
    상기 제2고정너트(512)는,
    하부 외주면이 콘(cone) 형상으로 하단부로 갈수록 직경이 감소하는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  10. 제6항에서,
    상기 간격유지너트(420)는,
    하부 외주면이 콘(cone) 형상으로 하단부로 갈수록 직경이 감소하는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조.
  11. 콘크리트 구조물(10)의 개구부를 보강하는 내진보강공법에 관한 것으로서,
    수평부재(120), 수직부재(130), 모서리부재(110), 및 내부프레임(200)을 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치하고, 모서리부재(110) 각각을 개구부에 밀착시킨 상태에서 연결볼트(310)를 체결하여 콘크리트 구조물(10)과의 간격을 최소화시키는 단계;
    수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀 내부에 간격유지볼트(410)와 간격유지너트(420)를 이용하여 내부프레임(200)과 수평부재(120)의 거리 및 내부프레임(200)과 수직부재(130)의 거리를 조절하면서 내부프레임(200)을 설치하는 단계;
    내부프레임(200)과 수평부재(120)를 동시에 관통하는 구멍과 내부프레임(200)과 수직부재(130)를 동시에 관통하는 구멍을 천공하여 고정볼트(510)의 장착을 준비하는 단계;
    고정볼트(510)를 콘크리트 구조물(10)에 장착하여 수평부재(120)와 수직부재(130)를 개구부에 고정시키는 단계;
    수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 콘크리트 구조물(10)의 표면 사이의 공간을 합성수지로 채워 합성수지층(도시 생략)을 형성하는 단계;
    수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 내부프레임(200) 사이의 공간을 둘러싸는 철근(710)을 배근하는 단계;
    배근된 철근(710)을 둘러싸도록 거푸집(도시 생략)을 설치하고 수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 내부프레임(200) 사이의 공간 내부에 모르타르를 타설하는 단계; 및,
    모르타르 양생 후 거푸집을 탈거하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조를 이용한 내진보강공법.
  12. 콘크리트 구조물(10)의 개구부를 보강하는 내진보강공법에 관한 것으로서,
    수평부재(120) 및 수직부재(130), 모서리부재(110), 및 내부프레임(200)을 콘크리트 구조물(10)의 개구부에 설치하고, 모서리부재(110) 각각을 개구부에 밀착시킨 상태에서 연결볼트(310)를 체결하여 콘크리트 구조물(10)과의 간격을 최소화시키는 단계;
    수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀 내부에 간격유지볼트(410)와 간격유지너트(420)를 이용하여 내부프레임(200)과 수평부재(120)의 거리 및 내부프레임(200)과 수직부재(130)의 거리를 조절하는 단계;
    내부프레임(200)과 수평부재(120)를 동시에 관통하는 구멍과 내부프레임(200)과 수직부재(130)를 동시에 관통하는 구멍을 천공하여 고정볼트(510)의 장착을 준비하는 단계;
    고정볼트(510)를 콘크리트 구조물(10)에 장착하여 수평부재(120)와 수직부재(130)를 개구부에 고정시키는 단계;
    수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 콘크리트 구조물(10)의 표면 사이의 공간을 합성수지로 채워 합성수지층(도시 생략)을 형성하는 단계;
    수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 내부프레임(200) 사이의 공간을 둘러싸는 철근(710)을 배근하는 단계; 및,
    배근된 철근(710)을 둘러싸도록 모서리회동플레이트(610), 수평부재회동플레이트(620), 및 수직부재회동플레이트(630)를 회동시켜 내부프레임(200)과 맞닿도록 한 후 수평부재(120)와 수직부재(130)로 형성된 "□"자 형태의 틀과 내부프레임(200) 사이의 공간 내부에 모르타르를 타설하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중프레임 내진보강 구조를 이용한 내진보강공법.

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