KR100267891B1 - 콘크리트충전형 각형강관을 이용한 기둥과 수평보의 접합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각형강관을 관통하는 다수의 접속강재를 절곡형으로 형성하고, 수직 및 수평보강재를 부여하여, H빔으로 이루어진 수평보를 간편한 방법으로 접합강도 및 변형능력이 증가되도록 하는 콘크리트충전형 각형강관 기둥과 수평보의 접합방법 및 구조에 관한 것이다.

본 발명은, 내부가 콘크리트로 충전되도록 된 콘크리트충전형 각형강관 기둥(10)에 수평보(20)의 상.하면 위치에 상당하는 높이에 소정의 간격으로 다수의 관통공(11)을 대향하여 형성하고, 상기 관통공(11)에 접속강재를 관통시켜 수평보(20)에 용접함으로써, 상기 각형강관 기둥(10)과 양측의 수평보(20)가 서로 접합되도록 하는, 콘크리트충전형 각형강관 기둥(10) 양측에 H빔으로 이루어지는 수평보(20)를 접합고정하는 방법 및 구조에 있어서, 상기 접속강재는 절곡형 강재(33)로 이루어지고, 상기 양측 수평보(20)의 상.하에는 상기 절곡형 강재(33)가 삽입될 수 있도록 하는 절개홈(21)을 구비하여, 이 절개홈(21)에 상기 절곡형 강재(33)를 삽입 용접함으로써, 상기 각형강관 기둥(10)과 양측의 수평보(20)가 서로 접합되도록 하고, 상기 각형강관 기둥(10)과 수평보(20)를 잇는 수평보강재(41)와, 상기 수평보강재(41)와 각형강관 기둥(10)을 잇는 수직보강재(43)를 포함하는 보강재(40)를 덧붙여 이루어지는 것임.

Description

콘크리트충전형 각형강관을 이용한 기둥과 수평보의 접합구조{Connecting method for concrete filling type rectangular steel pipe and H-beam}

본 발명은 콘크리트충전형 각형강관을 이용한 기둥과 수평보와의 접합구조에 관한 것으로 특히 각형강관을 관통하는 다수의 접속강재를 절곡형으로 형성하고, 수직 및 수평보강재를 부여하여, H형빔으로 이루어진 수평보를 간편한 방법으로 접합강도 및 변형능력이 증가되도록 하는 콘크리트충전형각형강관 기둥과 수평보의 접합방법 및 구조에 관한 것이다.

건물의 고층화 추세에 따라 건축물의 바람직한 구조 시스템은 수직하중은 물론 수평하중을 더욱 효율적으로 지지할 수 있는 것이 요구되고 있다.

이것은 단면의 증가율에 비해서 내력의 증가율이 높은 기둥부재를 요구한다는 것으로 해석할 수 있다. 이러한 점에서 콘크리트충전형 각형강관 기둥을 이용하면 단면의 변화 없이 내력과 접합부 변형에 대한 저항능력을 크게 증가시킬 수 있으므로 효율성이 높은구조를 얻을 수 있다.

그러나 기존의 H형 단면재를 기둥부재로 사용하는 경우에 비해서 구조적으로 유리하지만 단면의 형태상 폐쇄단면이므로 H빔으로 이루어진 수평보와의 접합시공이 까다로운 문제점이 있었다.

종래에 사용되고 있는 콘크리트충전형 각형강관 기둥과 H빔 수평보의 접합방식으로는, 도 3에 도시된 바와 같은 외부다이아프램형과 도 4에 도시된 바와 같은 관통형 다이어프램형 등이 실시되고 있다.

도 3의 상기 외부다이아프램형의 접합방식은 접속강재인 철판(300)을 콘크리트충전형 각형강관 기둥과 H빔 수평보에 용접하여 접합하고 있으나, 판재를 콘크리트충전형 각형강관 기둥 및 H빔 수평보에 용접함에 있어서, 판재(300)를 판금하여정확하게 용접하는 작업이 번거로울 뿐만 아니라, 용접부위가 많아 노동력이 많이 소요되며 변형능력이 저하되는 문제점이 있었다.

도 4의 상기 다이어프램형 접합방식은 콘크리트충전형 각형강관 기둥보의 대향면에 절개 구멍(110)을 형성하고 이 절개부에 접합부재인 판재(310)를 삽입하여 양측의 수평보(20) 및 콘크리트충전형 각형강관 기둥(10)을 연결하며 접합하도록 하고 있는데, 이러한 접합구조는 각형강관(10)의 단면을 가로막기 때문에 콘크리트 타설을 할 수 없으므로, 기둥보의 내력이 저하되는 문제점이 있었다.

또 다른 종래 기술로서, 기둥을 수평 직전으로 관통하는 접속강재에 수평보를 접합하는 방법이 있으나, 이 기술은 접속강재가 콘크리트 매입상태에서 콘크리트와 분리되어 결착이 와해되고, 접속단부에 응력이 집중되어 변형이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐쇄단면인 각형강관 기둥과 H빔 수평보를 접합함에 있어서, 각형강관 기둥을 관통하여 양측 수평보에 접합되는 접속강재를 상향 또는 하향으로 소정 형상으로 돌출 절곡시킨 절곡형 강재로 하고, 수평 및 수직보강재를 덧붙임으로써, 시공이 용이하며, 접합강도 및 콘크리트속에 매입시 콘크리트와의 결착을 견고히 하고, 접속부 변형에 대한 접속강재의 저항능력이 증가되도록 하는 한편, 접합부의 끝단에 발생되는 응력집중을 최소화 하도록 하며, 기둥의 수직 정밀도를 높이고, 기둥 용접부의 내력을 향상시켜, 결과적으로 구조물 전체의 안정성을 향상시키도록 하는 콘크리트충전형 각형강관 기둥과수평보의 접합방법 및 구조를 제공함에 있다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성을 보인 사시도.

제2도는 제1도의 단면도로서,

a는 평단면도.

b는 종단면도.

c는 b의 A-A선 단면도임.

제3도는 종래기술의 평단면도들.

제4도는 종래 다른 기술의 구성도로서,

a는 평단면도.

b는 a도의 D-D선 단면도임.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 각형강관 기둥 11 : 관통공

20 : 수평보 21 : 절개홈

33 : 절곡형 강재 41 : 수평보강재

43 : 변단면수직보강재

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 콘크리트충전형 각형강관 기둥과 H빔 수평보의 접합방법 및 구조는, 내부가 콘크리트로 충전되도록 된 콘크리트충전형 각형강관 기둥에 수평보의 상.하면 위치에 상당하는 높이에 소정의 간격으로 다수의 관통공을 대향하여 형성하고, 상기 관통공에 접속강재를 관통시켜 수평보에 용접함으로써, 상기 각형강관 기둥과 양측의 수평보가 서로 접합되도록 하는, 콘크리트충전형 각형강관 기둥 양측에 H빔으로 이루어지는 수평보를 접합고정하는 방법 및 구조에 있어서, 상기 접속강재는 소정형상의 절곡부를 구비한 절곡형 강재로 이루어지고, 상기 양측 수평보의 상.하에는 상기 절곡형 강재가 삽입될 수 있도록 하는 절개홈을 구비하여, 이 절개홈에 상기 절곡형 강재를 삽입 용접함으로써, 상기 각형강관 기둥과 양측의 수평보가 서로 접합되도록 하고, 상기 각형강관 기둥과 수평보를 잇는 수평보강재와, 상기 수평보강재와 각형강관 기둥을 잇는 수직보강재를 포함하는 보강재를 덧붙여 이루어짐이 특징이다.

이하 본 발명의 콘크리트충전형 각형강관 기둥과 양측의 수평보의 접합방법 및 구조에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트충전형 각형기둥과 H빔 수평보의 접합방법 및 구조에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도로서, a는 도 1의 평단면도, b는 종단면도 c는 A-A선 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트충전형 각형기둥과 H빔 수평보의 접합방법은 내부가 콘크리트로 충전되도록 된 콘크리트충전형 각형강관 기둥(10)에 수평보(20)의 상.하면 위치에 상당하는 높이에 소정의 간격으로 다수의 관통공(11)을 대향하여 형성하고, 상기 관통공(11)에 이루어진 접속강재(30)를 관통시켜 수평보(20)에 용접함으로써, 상기 각형강관 기둥(10)과 양측의 수평보(20)가 서로 접합되도록 하는, 콘크리트충전형 각형강관 기둥(10) 양측에 H빔으로 이루어지는 수평보(20)를 접합고정하는 방법에 있어서, 상기 접속강재는 소정형상의 절곡부를 구비한 절곡형 강재(33)로 이루어지고, 상기 양측 수평보(20)의 상.하에는 상기 절곡형 강재(33)가 삽입될 수 있도록 하는 절개홈(21)을 구비하여, 이 절개홈(21)에 상기 절곡형 강재(33)를 삽입 용접함으로써, 상기 각형강관 기둥(10)과 양측의 수평보(20)가 서로 접합되도록 하는 것이다. 상기 절곡형 강재(33)는 판재를 절단하여 사용할 수 도 있으며, 각형강관 기둥(10)에 관통하여 삽지되는 재치위치를 조정하기 용이하도록 절곡부(33a)를 중심에 형성하여도 무방하다.

상기 절곡부(33a)는 상향 또는 하향으로 이루어지되, 절곡형 강재 전체의 형상은 절곡부 중심에서 대칭형성됨이 바람직하다.

상기 절곡형 강재(33)는 철골로 형성되어도 무방하다.

또한 상기한 방법으로 이루어진 접합부에 상기 각형강관 기둥(10)과 수평보(20)를 잇는 수평보강재(41)와, 상기 수평보강재(41)와 각형강관 기둥(10)을 잇는 수직보강재(43)를 포함하는 보강재(40)를 덧붙여 접합부를 보강킴이 바람직하다.

상기 변단면수직보강재(43)는 응력집중이 최소화되도록 사다리꼴로 경사지게 형성하되, 변단면으로 하고 기둥과의 접합부는 길이를 길게 하여 충분한 응력을 받도록 형성됨이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 시공은, 현장에서 접합작업이 이루어져도 무방하지만, 공장에서 접합작업을 마친 후 시공현장으로 운반됨이 정확한 접합과 능률적인 작업을 위하여 바람직하며, 접합작업이 완료된 기둥과 수평보를 시공한 후 상기 각형강관 기둥보(10)의 내부 공간에 콘크리트(C)를 타설.충진하게 된다.

콘크리트(C)를 타설.충진하여 경화되면 접속강재인 상기 절곡형 강재(33)가 콘크리트와 일체로 결속되므로 결국 접속강재가 각형강관 기둥(10)에 결속되게 되고, 상기 각형강관 기둥(10)은 접속강재와 용접 접합된 수평보(20)와의 접합이 강화되게 된다.

이 때, 상기 접속강재인 절곡형 강재(33)는 콘크리트 속에 매입되면 절곡부의 기계적 저항에 의해 콘크리트와 쉽게 분리되지 않아 견고하게 결착되고, 응력집중이 감소됨으로써 접속부 변형에 대한 접속강재의 저항능력이 향상되는 한편, 조립시에는 관통공을 이용하여 용이하게 조립작업을 할 수 있다.

또한 상기 절곡형 강재는 직각으로 교차되는 수평보가 연결되는 4방향 조립시에는 절곡부를 엇갈리게 상·하향배치하여 용이하게 조립할 수 있으며, 4방향으로 접속강재를 배치하여도 폐쇄기둥인 각형기둥에 콘크리트를 충전하는데는 문제가 발생하지 않는 장점이 있다.

한편, 상기 변단면 수직보강재(43)를 사다리꼴로 경사지게 형성함으로써, 접합부의 끝단에 발생되는 응력집중을 최소화하도록 하고, 충분한 응력을 받도록 하여 기둥 용접부의 파괴가능성을 저감시키고, 기둥을 절단하는 기존의 방법과 달리 수직정밀도를 향상시키게 된다.

본 출원인은 본 발명에 대한 여러 가지 방법의 가력실험으로서 강도 및 내력을 실험측정하였는 바 우수한 결과를 확인할 수 있었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 콘크리트를 충전하도록 폐쇄 공간을 구비한 각형강관 기둥과 H빔인 수평보를 접합함에 있어서, 접속강재를 절곡형성하고, 보강재를 부여함으로써, 종래 접합방법 및 구조가 가진 시공상의 문제점인 용접부의 과다와 각형강관의 내부공간 막음을 개선함은 물론이고, 접속강재와 콘크리트와의 분리를 최소화시켜 견고하고 정밀한 접합이 유지되도록 하며, 접합부의 변형에 대한 저항능력을 향상시켜, 결국 구조물 전체의 안정성을 향상시키도록 하는 잇점을 갖는 기술이다.

Claims (2)

1. 내부가 콘크리트로 충전되도록 된 콘크리트충전형 각형강관 기둥(10)에 수평보(20)의 상.하면 위치에 상당하는 높이에 소정의 간격으로 다수의 관통공(11)을 대향하여 형성하고, 상기 관통공(11)에 접속강재를 관통시켜 수평보(20)에 용접함으로써, 상기 각형강관 기둥(10)과 양측의 수평보(20)가 서로 접합되도록 하는 콘크리트충전형 각형강관 기둥(10) 양측에 H빔으로 이루어지는 수평보(20)를 접합고정하는 방법에 있어서, 상기 접속강재는 소정형상의 절곡부를 구비한 절곡형 강재(33)로 이루어지고, 상기 양측 수평보(20)의 상.하에는 상기 절곡형 강재(33)가 삽입될 수 있도록 하는 절개홈(21)을 구비하여, 이 절개홈(21)에 상기 절곡형 강재(33)를 삽입 용접함으로써, 상기 각형강관 기둥(10)과 양측의 수평보(20)가 서로 접합되도록 하는 콘크리트충전형 각형강관 기둥과 수평보의 접합방법.
2. 내부가 콘크리트로 충전되도록 된 콘크리트충전형 각형강관 기둥(10)에 상기 수평보(20)의 상.하면 위치에 상당하는 높이에 소정의 간격으로 다수의 관통공을 대향하여 형성하고, 상기 관통공에 소정길이의 접속강재를 관통시켜 양측 수평보에 접합하는 콘크리트충전형 각형강관 기둥과 수평보의 접합구조에 있어서, 상기 각형강관 기둥(10)과 수평보(20)를 잇는 수평보강재(41)와, 상기 수평보강재(41)와 각형강관 기둥(10)을 잇는 변단면수직보강재(43)를 포함하는 보강재(40)를 덧붙여 이루어진 콘크리트충전형 각형강관 기둥과 수평보의 접합구조.