KR100430317B1

KR100430317B1 - 조립폐쇄단면강콘크리트구조

Info

Publication number: KR100430317B1
Application number: KR10-2001-0004409A
Authority: KR
Inventors: 이창남
Original assignee: (주)센구조연구소
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2004-05-04
Also published as: KR20020063779A

Abstract

최근 개발된 강콘크리트구조는 철근 대신 철근콘크리트 기둥과 보의 외곽면에 ㄱ형강이나 ㄷ형강 등을 배열하고 그 내부에 콘크리트를 부어넣기 위하여 탈형하지 않는 내화성 거푸집을 사용하는 것인데, 적합한 내화 거푸집 재료가 생산될 때까지 강판을 구조재 겸 거푸집 재료로 활용할 수 있도록 콘크리트 주변을 폐쇄형으로 감싸는 것이 조립폐쇄단면강콘크리트 구조이다. 재래식 CFT 기둥은 강관을 거푸집으로 삼아 콘크리트를 부어넣는 공법으로 개발되었으나, 강관 내부의 좁은 공간에는 손이 들어가지 않으므로 볼트를 활용하는 보의 접합이 불가능한 단점이 있다.

또한 강관은 벽 두께가 일정하고 생산되는 규격이 다양하지 못하므로 경제적인 설계를 하는데 한계가 있다. 이를 극복하기 위하여 강판과 ㄷ형강, C형강, Z형강 등을 적당히 조합하여 ㅍ형 또는 ㅁ형 기둥과, U형 또는 ㅛ형 보를 만들어서 내부 빈 공간에 콘크리트를 부어 넣어 조립폐쇄단면강콘크리트 구조를 조성하는 것이 본 발명의 특징이다.

조립폐쇄단면기둥(10)은 단면을 폐쇄형으로 조립하기 전에 조립폐쇄단면보(20)를 부착하기 위한 접합 철물을 조립하며, 부위에 따라 적당한 두께의 철골 부재들을 선택하여 제작할 수 있어서 경제적인 설계가 가능하다. 또한 조립폐쇄단면보(20)도 부재 응력에 적합한 보밑강판(21) 두께를 적절히 선별 사용하여 보 위치에 따라 다양한 단면을 마련할 수 있다. 한편 조립폐쇄단면보(20)의기본 단면은 상부 바닥 슬래브(27) 콘크리트를 보의 일부로 활용하는 합성보이나, 인장 응력이 유발되는 보 단부 상단에는 기둥을 관통하여 보상단철근(24)을 배근할 수 있도록 기둥단면에 미리 구멍을 뚫어둔다. 조립폐쇄단면기둥(10)과 조립폐쇄단면보(20)는 점용접, 단속용접, 고력볼트(14), 셀프드릴링나사 또는 화약의 힘으로 박는 못 등으로 조립한다.

조립폐쇄단면강콘크리트 구조는 내화 성능이 우수하나 내화시험으로 검증 받기 전에는 표면에 별도 내화피복을 하여 사용하기로 한다.

Description

조립폐쇄단면강콘크리트구조{Prefabricated Enclosed Steel Concrete Structures}

철근콘크리트나 철골철근콘크리트 또는 철골조와는 달리 최근 개발된 강콘크리트구조는 철근 대신 콘크리트 단면 외곽에다 ㄱ형강이나 ㄷ형강 등을 배열하고 그 내부에 콘크리트를 부어넣기 위하여 탈형하지 않고 영구 방치하는 내화성 거푸집을 사용하는 것인데, 아직 적합한 내화 거푸집 재료가 생산되지 않으므로 압연강판과 압연ㄷ형강 뿐만 아니라 경량 ㄷ형강, C형강 또는 Z형강을 적절히 조합하여 구조재 겸 거푸집 재료로 활용할 수 있도록 콘크리트 주변을 폐쇄형으로 감싸는 것이 조립폐쇄단면강콘크리트 구조이다.

재래식 CFT 기둥은 원형 강관이나 ㅁ형 강관을 구조재 겸 거푸집으로 삼아 콘크리트를 부어넣는 공법으로 개발되었으나, 강관 내부의 좁은 공간으로 작업자의 손이 들어가지 않으므로 볼트를 활용하는 보의 접합이 불가능하고 강관 내부를 보강하는 일이 어려운 단점이 있다.

또한 강관은 벽 두께가 전 둘레와 길이를 통하여 일정하고, 생산되는 규격이 다양하지 못하므로 경제적인 설계를 하는데 한계가 있다. 이를 극복하기 위하여 강판과 ㄷ형강, 경량 ㄷ형강 등 다양한 구조 재료들을 조합하여 ㅍ형 또는 ㅁ형 기둥과, U형 또는 ㅛ형 보를 만들어서 내부 빈 공간에 콘크리트를 부어 넣어 조립폐쇄 단면강콘크리트 구조를 조성하는 것이 본 발명의 특징이다.

조립폐쇄단면기둥(10)은 부위에 따라 적당한 크기와 두께의 철골 부재들을 선택하여 제작할 수 있으며, 단면을 폐쇄형으로 최종 조립하기 전에 조립폐쇄단면보(20) 부착에 필요한 선반ㄱ형강(23)이나 측면ㄱ형강(25) 등 보조철물을 고력볼트(14), 관통볼트(13) 등으로 조립할 수 있어서 경제적인 설계가 가능하다. 관통볼트(13)는 기둥강판(11)이나 기둥ㄷ형강(12)의 판 두께가 얇아서 좌굴이 일어날 가능성이 있을 경우 고력볼트(14) 대신에 사용한다.

조립폐쇄단면보(20)도 부재 응력에 적합한 크기와 두께의 철골 부재들을 적절히 선별 사용하여 다양한 단면을 마련할 수 있다. 한편 조립폐쇄단면보(20)의 기본 단면은 상부 바닥 슬래브(27) 콘크리트를 보의 일부로 활용하는 합성보이지만 바람이나 지진 등 횡하중이 작용할 경우에는 보 단부에 부모멘트가 발생할 수 있으므로 인장 응력이 유발되는 보 단부 상단위치의 기둥단면에는 콘크리트를 부어넣기 전 미리 구멍을 뚫어 철근이나 관통볼트(13)를 관통 배열한다. 기둥강판(11)이나 기둥ㄷ형강(12)의 두께가 너무 얇을 경우에 사용하는 관통볼트(13)는 기둥을 폐쇄형으로 조립하기 전에 가조립했다가 보 접합용으로 활용하는데 기둥 제작시 용접 전의 모양 유지에도 도움이 된다.

조립폐쇄단면기둥(10)과 조립폐쇄단면보(20)는 점용접, 단속용접, 볼트, 셀프드릴링나사 또는 화약의 힘으로 박는 못 등으로 조립한다. 이 같은 조립폐쇄단면강콘크리트 구조는 CFT기둥과 마찬가지로 내화 성능이 우수할 것이나, 내화시험으로 검증 받기 전에는 별도 내화피복으로 보호한다.

조립폐쇄단면강콘크리트 구조는 철근콘크리트 구조의 단점인 번거로운 공사절차와 균열 발생을 사전 차단하고, 철골구조의 진동으로 인한 사용상 불편을 해소하며, 철골철근콘크리트 구조의 비경제성을 탈피하고, CFT기둥의 시공 제한성과 강콘크리트구조의 다양한 기성품 구조부재 부족으로부터 해방되는 것을 목적으로 한다.

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도 1은 조립폐쇄단면기둥(10)과 보의 접합 평면도이다.

도 2는 조립폐쇄단면기둥(10)과 보의 접합 입면도이다.

도 3은 보 관통볼트(13) 또는 보상단철근(24) 배근 평면도이다.

＜도면의 부호에 대한 간단한 설명＞

10 : 조립폐쇄단면기둥

11 : 기둥강판

12 : 기둥ㄷ형강

13 : 관통볼트

14 : 고력볼트

15 : 용접접합

16 : 기둥콘크리트

20 : 조립폐쇄단면보

21 : 보밑강판

22 : 보ㄷ형강

23 : 선반ㄱ형강

24 : 보상단철근

25 : 측면ㄱ형강

26 : 보콘크리트

27 : 슬래브콘크리트

도 1은 각각 2개의 기둥ㄷ형강(12)과 기둥강판(11)으로 이루는 조립폐쇄단면기둥(10)의 남측과 동측에 조립폐쇄단면보(20)가 접합된 것을 나타내는 평면도이다.

먼저 각각 2개의 기둥강판(11)과 기둥ㄷ형강(12)에 필요한 구멍을 뚫은 다음 고력볼트(14)와 관통볼트(13)를 사용하여 선반ㄱ형강(23)과 측면ㄱ형강(25)들을 필요에 따라 가조립 또는 완전 조립한다. 다음에 필요한 부위에는 용접, 고정하고 기둥강판(11)과 기둥ㄷ형강(12)을 폐쇄형으로 조립하여 조립폐쇄단면기둥(10)의 외형을 완성한다. 조립 수단으로는 점용접, 단속용접등의 용접접합(15), 고력볼트(14), 셀프드릴링나사, 또는 화약의 힘으로 박는 못 접합 등으로 한다. 도 1은 용접접합(15) 경우를 예로 든 것이다.

도 2에서 1개의 보밑강판(21)과 2개의 보ㄷ형강(22)에 필요한 구멍을 뚫고 조립폐쇄단면기둥(10)과 같은 요령으로 조립한 조립폐쇄단면보(20)들을 고력볼트(14)로 기둥에 부착하고, 기둥에 보상단철근(24) 또는 관통볼트(13)를 끼운 후 슬래브(27)를 위한 데크플레이트를 깔고 보콘크리트와 슬래브콘크리트(26, 27)를 부어넣는 것으로 기둥 보 및 바닥판의 제작이 완료된다. 다만 보의 중간 필요한 위치에는 콘크리트가 양생될 때까지 가설 동바리를 세워둔다.

도 3은 보 단부 상단 기둥 단면에 구멍을 뚫어 관통볼트(13)를 배열한 것을 표시한다. 또한 보의 응력이 클 경우는 필요에 따라 쉬어코넥터나 철근 등을 추가하여 보강할 수 있다(도면 표시 생략).

철근콘크리트 구조는 거푸집과 철근 조립을 위한 공사 기간과 비용이 부담스럽고, 철골조는 재료비가 많이 들고 진동 등 사용성에 문제가 있으며, 철골철근콘크리트조는 공사비가 가장 비싼 것이 단점이다. 본 조립폐쇄단면강콘크리트 구조는 이미 발표한 강콘크리트 구조에서 ㄱ형강, ㄷ형강들을 서로 묶어주는 래티스트러스와 거푸집의 역할을 겸용하는 강재를 사용함으로 인하여 공사 기간이 대폭 줄어드는 효과가 있으며, 강콘크리트 구조에서 필요로 하는 내화 거푸집 겸 마감재가 생산되기까지 잠정적으로 독점 활용할 수 있는 구조공법이다.

본 공법이 CFT와 다른 점은 단면이 조립식이므로 응력의 크기에 따라 부위별로 필요한 재료를 선정할 수 있어서 경제적이며, 볼트를 사용하여 간편하게 보를 기둥에 부착할 수 있으며, 강판이 얇을 경우 기둥이나 보 단면 내부에서관통볼트(13)로 보강이 가능하고, 부재 응력이 클 때는 쉬어코넥터, 철근 등을 추가하여 보강해도 되는 자유로운 구조 공법이어서 경제적이며, 공기가 대폭 절약하는 설계가 가능하다.

조립폐쇄단면기둥(10)과 보는 콘크리트 표면이 강재로 보호되므로 중성화가 되지 않아 내구성이 증진되며, 균열 위험에서 해방되고, 차수 효과도 큰 것이 장점이다.

Claims

철근콘크리트 기둥과 보의 외형을 폐쇄형으로 제작한 조립폐쇄단면기둥(10)과 조립폐쇄단면보(20) ;

상기 조립폐쇄단면기둥은 고력볼트(14)와 관통볼트(13)로 고정한 기둥강판(11)과 기둥ㄷ형강(12), 기둥C형강 ;

상기 기둥강판과 기둥ㄷ형강, 기둥C형강은 ㅍ형, ㅁ형 단면 형상으로 영구 거푸집을 제작하고 내부에 콘크리트를 타설한 기둥콘크리트(16) ;

상기 기둥콘크리트는 기둥강판과 기둥ㄷ형강, 기둥C형강이 철근콘크리트 기둥의 철근 역할, 철골 철근콘크리트 기둥의 철골재 역할을 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조립폐쇄단면 강콘크리트구조
제1항에 있어서, 조립폐쇄단면보(20)는 고력볼트(14)와 관통볼트(13)로 고정하여 기둥에 부착하도록 구성한 보ㄷ형강(22), 보C형강, 보Z형강과 보밑강판(21) ;

상기 보ㄷ형강, 보C형강, 보Z형강과 보밑강판(21)은 U형,형 단면 형상에 콘크리트를 타설하도록 제작한 영구 거푸집 ;

상기 영구 거푸집은 스터드와 철근을 이용하여 슬래브콘크리트(27)와 일체화 된 보콘크리트(26) ;

상기 보콘크리트는 보ㄷ형강, 보C형강, 보Z형강과 보밑강판이 철근콘크리트 보의 철근 역할, 철골 철근콘크리트 보의 철골재 역할을 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조립폐쇄단면 강콘크리트구조
제1항에 있어서, 조립폐쇄단면보(20)는 조립폐쇄단면기둥(10)에 일체화시키기 위해 선반ㄱ형강(23)과 측면ㄱ형강(25)을 설치하고 ;

상기 선반ㄱ형강과 측면ㄱ형강은 고력볼트(14)로 조립폐쇄단면보를 일체화 시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 조립폐쇄단면 강콘크리트구조
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