KR100578641B1

KR100578641B1 - 스틸 콘크리트 합성 기둥, 이를 이용한 복합 구조 시스템및, 이의 시공방법

Info

Publication number: KR100578641B1
Application number: KR1020040067427A
Authority: KR
Inventors: 김상대; 강선종; 김대중; 윤동희
Original assignee: 삼성물산 주식회사; 김상대
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-05-11
Also published as: KR20060019006A

Abstract

철골과 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성기둥 및 이를 이용한 구조 시스템에 관한 개선된 기술이 개시된다. 본 발명은 철골과 콘크리트의 재료적 특성을 충분히 활용하여 단순 철골기둥에 비해 단면의 내력을 증가시킴으로써 철골 물량을 감소시키고 기존의 SRC 기둥에서 요구되는 철골 외부의 주근 및 후프의 배근을 생략할 수 있으므로 거푸집 공사의 절감 및 간략화로 공사 기간을 단축시킬 수 있도록 한 스틸 콘크리트 합성 기둥 및 이를 이용한 합성 구조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 발명으로서, 이를 위하여 본 발명은, 중앙의 웨브 양단에 플랜지가 수직 연결되어 전체적으로 H자의 단면 형상을 갖는 기둥철골; 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이를 수평으로 연결하도록 접합 설치되는 봉강 부재로서 상기 기둥철골의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되는 다수개의 보강바아; 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이의 공간 내에 타설되는 충전콘크리트;를 포함하여 이루어진 스틸 콘크리트 합성 기둥을 특징적인 구성으로서 제공한다.

스틸, 철골, 콘크리트, 합성기둥, 합성 구조, 복합 구조, H-형강

Description

스틸 콘크리트 합성 기둥, 이를 이용한 복합 구조 시스템 및, 이의 시공방법 {Steel-Concrete Hybrid Column, Hybrid Structure System Using the Same, and Construction Method Thereof}

도1은 본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥의 구성을 도시한 사시도이다.

도2는 본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조의 구성을 도시한 사시도이다.

도3은 도2의 X-X선에 따른 단면도로서, 본 발명의 복합 구조 시스템에서 보-기둥 접합부의 구성을 도시한 단면 상세도이다.

도4는 도3의 Y-Y선에 따른 단면도로서, 본 발명의 복합 구조 시스템에서 기둥 거푸집 설치 구조를 도시한 단면 상세도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 기둥철골 20 : 보강바아

30 : 충전콘크리트 100 : 본 발명의 스틸 콘크리트 합성기둥

120 : 연결철판 125 : 연결 브라켓

200 : 보 철골 300 : 슬래브 구조체

320 : 데크 플레이트 350 : 슬래브 콘크리트

500 : 기둥 거푸집 F, W : 기둥철골의 플랜지, 웨브

본 발명은 철골과 콘크리트를 복합하여 이루어지는 합성 구조 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철골과 콘크리트의 재료적 특성을 충분히 활용하여 단순 철골기둥에 비해 단면의 내력을 증가시킴으로써 철골 물량을 감소시키고 기존의 SRC 기둥에서 요구되는 철골 외부의 주근 및 후프의 배근을 생략할 수 있으므로 거푸집 공사의 절감 및 간략화로 공사 기간을 단축시킬 수 있도록 한 스틸 콘크리트 합성 기둥 및 이를 이용한 합성 구조 시스템에 관한 것이다.

토지의 효율적 사용에 대한 요구 및 건설 시공 기술의 발전 등에 따라 근래에 건축되는 건축물들은 대부분 복수개의 층으로 적층 구성되는 다층 건축물로 설계 및 시공되고 있으며, 특히 최근 들어 도심의 공동주택, 상가 및 사무실 건축물들의 경우 대지 사용을 극대화하기 위해 40층 이상으로 초고층화되고 있는 추세이다. 이와 같은 초고층 구조물을 설계, 시공함에 있어 작업공간이 협소하고 작업 환경이 상대적으로 열악한 도심지 건물의 경우 전통적인 철근콘크리트 구조보다는 제반 작업 조건이 양호하고 시공 능률이 뛰어난 철골 구조나 철골-철근콘크리트 합 성 구조가 선호되어 왔다. 또한, 상기와 같은 초고층 구조물에서 기둥 부재를 설계함에 있어서는 철골 기둥이나 철골 부재를 고강도 콘크리트로 보강한 합성 기둥(Hybrid Column)이 건물의 내부 공간을 효과적으로 사용할 수 있도록 적절한 크기로 계획될 수 있으므로 자주 사용되고 있다.

이와 같은 합성 기둥은 일반적인 철근 콘크리트 기둥에 비하여는 단면의 감소와 이로 인한 건축 계획면에서의 유연성, 효율적인 공정에 의한 공기 단축의 가능성 및 높은 연성 능력 등의 장점이 있으며, 또한, 단순 철골 기둥과 비교할 때 상대적으로 저렴한 콘크리트가 기둥의 압축 내력에 기여함으로써 공사비 절감의 효과가 있는 것은 물론, 우수한 내화성과 방청효과 및 콘크리트에 의한 국부 좌굴과 횡좌굴 방지 효과 등의 장점을 가지고 있다. 이러한 합성 기둥에 관한 국내의 연구 동향을 보게 되면 기존의 철골 철근콘크리트 기둥(이하 'SRC 기둥')에 관한 연구에 이어 최근에는 스틸 튜브 내에 콘크리트를 충전 구성한 콘크리트 충전 강관(Concrete Filled Tube) 기둥(이하 'CFT 기둥')에 관한 연구가 광범위하게 진행되고 있다.

상기와 같은 기존의 합성 기둥 형태 중 SRC 기둥은 철골조 뼈대 주위에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 이들 3개의 재료가 서로 일체가 되도록 한 구조에 해당하는 것으로서, 이와 같은 기둥 형태는 철골 공사에 비해 복잡한 철근 배근을 필요로 하고 콘크리트 타설을 위한 거푸집 공사에 많은 인력과 비용, 시간 투입을 필요로 하기 때문에 다른 기둥 시스템에 비해 상대적으로 효율성이 떨어지는 시 스템이라 할 수 있다.

또한, 최근 국내,외에서 새로운 기둥 시스템으로서 활발한 연구가 이루어지고 있는 CFT 기둥은 철근이 배근되지 않은 외부강관(Tube) 내에 콘크리트를 채워 넣은 구조로서, 이는 거푸집 공사를 필요로 하지 않는다는 장점과 함께 내부에 충전된 콘크리트와 외부강관 간의 상호 구속 작용에 의해 강성, 내력, 변형능력 등의 구조적인 면뿐만 아니라 내화 및 시공 등의 면에서도 우수하다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 이상과 같은 장점들에도 불구하고 상기 CFT 기둥 시스템의 경우 고가의 Built-up 각형 강관 제작비가 소요될 뿐 아니라 내부 콘크리트의 충전이 어렵고, 충전 상태를 육안으로 확인하는 데 어려움이 있어 품질 저하의 우려가 있으며, 아울러 보-기둥 접합부에 대한 시공상의 취약점이 있다는 문제점이 존재하고 있는 바 아직까지 국내 일반 건축 구조물에는 그 적용이 활발하지 못한 실정이다.

따라서, 기존에 알려져 적용되고 있던 여러 구조 시스템들에서 나타난 제반 문제점들을 보완할 수 있고, 특히 최근 급속히 증가하고 있는 초고층 건축물들에서 요구되어지는 성능 및 시공성 등의 조건에 적합한 구조 시스템의 개발이 절실한 실정이라 할 것인 바, 이에 본 발명자들은 이의 해결을 위한 연구에 노력한 결과 콘크리트와 철골의 합성 작용으로 인하여 구조적으로 우수할 뿐 아니라 공기 단축, 내화성 등의 면에서 뛰어난 새로운 형태의 스틸 콘크리트 합성 기둥 및 이를 이용한 복합 구조 시스템을 개발하게 되었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 합성 기둥 시스템이 갖는 문제점 및 제반 요구 사항에 대한 개선의 필요성을 감안하여 안출된 것으로, 구체적으로 본 발명은 철골과 콘크리트의 재료적 특성을 충분히 활용하여 단순 철골기둥에 비해 단면의 내력을 증가시킴으로써 철골 물량을 감소시키고, 기존의 SRC 기둥에서 요구되는 철골 외부의 주근 및 후프의 배근을 생략할 수 있으므로 거푸집 공사의 절감 및 간략화로 공사 기간을 단축시킬 수 있으며, 내부 충전콘크리트로 인한 기둥의 열용량 증가에 따라 내화성 증대의 효과를 기대할 수 있는 스틸 콘크리트 합성 기둥 및 이를 이용한 합성 구조 시스템을 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명은 중앙의 웨브 양단에 플랜지가 수직 연결되어 전체적으로 H자의 단면 형상을 갖는 기둥철골과; 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이를 수평으로 연결하도록 접합 설치되는 봉강 부재로서 상기 기둥철골의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되는 다수개의 보강바아; 및, 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이의 공간 내에 타설되는 충전콘크리트;를 포함하여 이루어진 스틸 콘크리트 합성 기둥을 본 발명만의 특징적인 구성으로서 제공한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용하여 이루어지 는 복합 구조 시스템으로서, (a)중앙의 웨브 양단에 플랜지가 수직 연결되어 전체적으로 H자의 단면 형상을 갖는 기둥철골과; 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이를 수평으로 연결하도록 접합 설치되는 봉강 부재로서 상기 기둥철골의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되는 다수개의 보강바아와; 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이의 공간 내에 타설되는 충전콘크리트;를 포함하여 이루어진 스틸 콘크리트 합성 기둥과; (b)상기 스틸 콘크리트 합성 기둥의 소정 높이에 수평으로 접합 설치되는 보 철골; 및, (c)상기 보 철골의 상부에 설치되는 슬래브 구조체;를 포함하여 이루어진 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템을 본 발명의 또 다른 형태로서 제공한다.

즉, 본 발명은 기존에 여러 형태로 개발되어 적용되고 있던 합성 기둥들과 비교할 때, H자 단면 형상을 갖는 기둥철골의 양 플랜지 사이에 이형철근과 같은 봉강 부재를 사용하여 이루어진 보강바아를 일정 간격으로 수평 접합 구성하고, 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이 공간 내에는 콘크리트를 충전 타설함으로써 기둥철골의 플랜지 2면과 충전콘크리트의 2면이 기둥의 4면을 구성하도록 한 점에서 종래 기술들과 구분되는 구성상의 특징을 나타낸다.

그리고, 본 발명에 따른 스틸 콘크리트 합성 기둥은 상기와 같은 구성을 가짐으로 인하여 구조적인 면에서 볼 때 기둥철골의 양 플랜지 사이에 타설된 콘크리트가 기둥 부재에 작용하는 축하중을 기둥철골과 분담하여 기둥 단면의 축 내력을 증대시키고 있는 바, 철골 부재에 비해 상대적으로 저렴하면서도 압축력에 강한 콘크리트의 사용에 따라 비교적 고가인 철골에 대한 물량을 감소시킬 수 있으므로 경제적인 면에서도 매우 유리한 효과를 나타내게 된다.

또한, 본 발명의 합성 기둥에 있어 기둥철골의 플랜지 사이에 일체 접합된 보강바아는 충전콘크리트의 내부에 매립되어 콘크리트에 대한 횡구속력을 제공함으로써 본 발명의 합성 기둥에 대한 내력을 더욱 증가시키는 역할을 하게 된다. 즉, 상기 보강바아는 일반 철근콘크리트 기둥에 있어서의 HOOP 철근과 유사한 기능을 하는 것으로, 일반 HOOP 철근(띠철근)의 경우에는 그 배근 작업이 매우 번거롭고 시간이 많이 소요되는 등의 단점이 있지만 본 발명에서의 보강바아의 경우 그 구성이 띠철근에 비해 간단할 뿐 아니라 그 구성 형태상 기둥철골과 함께 미리 용접되는 것과 같이 공장 생산에 매우 적합하므로 이와 같이 보강바아가 부설된 철골 형강 부재를 제작하여 현장에 반입 시공하게 되면 시공 능률이 매우 향상되어 공사기간을 단축할 수 있게 되는 효과가 있다.

아울러 일반 SRC 기둥의 경우 기둥의 4면 모두에 거푸집을 설치하여야 하므로 거푸집 공사에 드는 비용 및 시간이 많이 소요되었던 단점이 있었으나 본 발명의 경우 2면에만 거푸집 패널을 사용하는 것이므로 거푸집 물량을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 거푸집을 설치 시공함에 있어서도 거푸집 패널이 기둥철골의 플랜지 측단부에 맞대어 지지되고 있으므로 거푸집 패널의 세우기 및 고정이 매우 용이하다는 장점이 있어 거푸집 공사에 드는 시간과 노력을 절감할 수 있다는 효과 역시 기대할 수 있는 것이다.

나아가, 본 발명은 전술한 바와 같이 기둥철골과 콘크리트가 복합적으로 구성되어 있음으로써 내부의 콘크리트로 인하여 기둥의 열용량이 증대되므로 이에 따라 내화 성능이 증대되는 효과가 있으며, 따라서 이와 같은 본 발명에 따르면 별도의 내화 실험을 통하여 내화피복이 필요 없는 기둥의 개발도 가능하게 되는 이점이 있게 된다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 제시하고 이를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 이는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 더욱 명확하게 이해하고 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 전술한 사항들 이외에 본 발명이 가지는 또 다른 기술적 특징 및 장점들은 후술하는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 당업자에게 더욱 확실하게 이해될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명에 따른 스틸 콘크리트 합성 기둥에 대한 구성을 나타낸 일부 절개 사시도로서, 상기 도면을 참조하면 본 발명의 합성 기둥은 전체적으로 중앙의 웨브(W) 양단에 플랜지(F)가 연결되어 전체적으로 H자 단면 형상을 갖는 기둥철골(10)과, 상기 기둥철골(10)의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 설치되는 봉강 부재로서 양 끝단이 상기 기둥철골(10)의 양 플랜지(F)에 각각 접합되도록 설치되는 다수개의 보강바아(20) 및, 상기 기둥철골(10)의 양 플랜지(F) 사이 공간 내에 타설되는 충전콘크리트(30)을 포함하여 구성되는 것임을 알 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 있어 기둥철골(10)은 통상적인 철골 구조 또는 철골 철근콘크리트 구조에서 기둥 부재로서 사용되는 철골 부재에 해당하는 것으로서, 본 발명의 경우 상기와 같은 용도로 사용되는 철골 부재 중 가장 일반적인 형태인 H자 단면 형태의 철골 부재를 사용한다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이 본 발명에서의 기둥철골(10)은 웨브(W) 및 이와 수직 연결된 한 쌍의 플랜지(F)로 구성되며, 이와 같은 철골 부재로는 적정 두께의 스틸 플레이트를 용접 조립하여 H자 단면 형상을 갖도록 제작한 Built-Up 스틸 형강을 사용하거나 혹은 압연 H-형강과 같은 공장 생산된 기성 형강 제품을 사용하여 실시하는 것도 가능하다.

보강바아(20)는 상기와 같은 기둥철골(10)의 길이 방향을 따라 기둥철골(10)의 양 플랜지(F) 사이를 수평으로 연결하도록 설치되는 봉강 부재로서, 이 보강바아(20)는 앞서 본 바와 같이 후술하는 충전콘크리트(30)에 대한 횡구속력을 제공함으로써 기존의 RC 기둥이나 SRC 기둥에서의 HOOP근과 같은 기능을 수행한다. 이와 같은 본 발명의 보강바아(20)로서는 통상의 이형철근이 가장 바람직하게 사용될 수 있으나 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니며 이외에도 유사한 성능을 나타낼 수 있는 다른 부재를 사용하여도 무방하다. 즉, 기타 강재 원형 바아나 혹은 파이프 부재 등을 사용하여 구성하는 것도 충분히 가능하며 그 단면 형상도 반드시 원형일 필요는 없지만, 콘크리트와의 부착력이나 기타 자재의 수급 등의 면에서 볼 때 이형철근이 가장 적당하다고 할 수 있다. 그리고, 상기 이형철근을 기둥철골 (10) 플랜지(F)에 접합함에 있어서는 용접 방식에 의하는 것이 접합 강도라든지 제작 용이성 등의 면에서 특히 바람직하다.

상기 충전콘크리트(30)는 상기한 기둥철골(10)의 양 플랜지(F) 사이에 형성된 공간부에 타설되는 콘크리트에 해당하는 것으로서, 이는 도1에 도시된 바와 같이 기둥철골(10) 플랜지(F)의 측단부까지 타설됨으로써 본 발명의 합성기둥(100)의 외주면 4면 중 2면이 플랜지(F)의 외부면이 되고 나머지 2면은 상기 충전콘크리트(30) 면으로 구성되도록 한다. 따라서 이와 같은 충전콘크리트(30)를 시공함에 있어서는 상기 기둥철골 플랜지(F)의 측단부에 거푸집 패널을 대고 이와 같이 거푸집 패널 - 플랜지 - 웨브에 의해 둘러싸인 공간 내에 콘크리트를 타설함으로써 형성할 수 있는 것으로, 그 구체적인 시공 방법에 대해서는 이후에 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

상기한 것과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥에 따르면 콘크리트와 철골의 합성 작용에 의해 단면의 내력을 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 콘크리트의 충전 상태를 육안으로 확인하기에 용이하다는 장점이 있으며, 거푸집 공사의 절감으로 공사기간의 단축이 가능하고 내부 충전콘크리트로 인한 열용량의 증가로 내화성이 증대될 수 있는 장점을 가진 복합 구조 시스템을 구성할 수 있게 된다. 이하에서는 이와 같이 본 발명에서 제공하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템에 대하여 첨부한 도2 내지 도4를 통하여 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템의 전체 구성을 도시한 사시도이고, 도3과 도4는 상기 도2의 보-기둥 접합부 및 기둥 거푸집 설치 구조를 설명하기 위한 단면 상세도로서, 상기 도면들을 참조하면 본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템은, 전체적으로 중앙의 웨브 양단에 플랜지가 연결되어 전체적으로 H자 단면 형상을 갖는 기둥철골(10)과, 상기 기둥철골(10)의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 설치되는 봉강 부재로서 양 끝단이 상기 기둥철골(10)의 양 플랜지(F)에 각각 접합되도록 설치되는 다수개의 보강바아(20) 및, 상기 기둥철골(10)의 양 플랜지 사이 공간 내에 타설되는 충전콘크리트(30)를 포함하여 이루어진 스틸 콘크리트 합성 기둥(100) ; 상기 스틸 콘크리트 합성 기둥(100)의 소정 높이에 수평으로 접합 설치되는 보 철골(200) ; 및, 상기 보 철골(200)의 상부에 설치되는 슬래브 구조체(300) ; 를 포함하여 개략 이루어지는 것임을 알 수 있다. (한편, 상기 도2의 경우 본 발명 복합 구조 시스템의 형성 과정까지 나타낼 수 있도록 상단부는 철골 부재만이 설치된 상태를, 중단부는 거푸집 패널이 설치된 상태를, 하단부는 콘크리트까지 타설된 상태를 각각 구분하여 도시하였다.)

상기와 같은 본 발명의 복합 구조 시스템에 있어서 스틸 콘크리트 합성 기둥(100)은 도1에서 본 발명의 다른 형태로서 이미 설명한 것과 동일한 합성 기둥에 해당하는 것인 바 이에 대한 별도의 중복되는 설명은 생략한다.

그리고, 본 발명 복합 구조 시스템에 있어 보 철골(200)은 상기와 같은 스틸 콘크리트 합성 기둥의 소정 높이(즉, 슬래브 구조체가 형성되는 높이)에 접합되는 보 부재로서, 이와 같은 보 철골(200)은 통상적으로 널리 사용되는 H-형강을 비롯하여 I-형강 또는 기타 조립보 등이 특별한 제한 없이 현장 상황 및 구조 계산 등에 따라 적절히 설계되어 사용될 수 있다.

한편, 본 발명과 같은 구조 시스템에 있어서 구조적으로 반드시 검토되어야 할 가장 중요한 부분 중의 하나는 바로 보와 기둥이 접합되는 보-기둥 접합부인 것으로, 이 부위의 경우 바닥 하중으로 인하여 발생되는 모멘트 하중에 대한 영향이 클 뿐 아니라 지진시에는 충분한 연성 능력을 가짐으로써 지진 에너지를 소산시킬 수 있어야 하는 부위로서 건축물의 구조적 안전성과 바로 직결되는 부위라 할 것인바 이와 같은 보-기둥 접합부에 대한 적절한 접합 디테일이 마련될 것이 필수적으로 요구된다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 보-기둥 접합부 상세로서 도3에 도시된 바와 같이 스틸 플레이트로 이루어진 연결철판(120)을 기둥철골(10)의 양 플랜지(F) 상호간을 연결할 수 있게 설치하고 상기 연결철판(120)의 외측면에 보 철골(200)이 연결 접합되도록 한 구성을 본 발명에 대한 바람직한 구성으로서 예시한다. 이 때, 상기 보 철골(200)과 연결철판(120)을 접합함에 있어서는 기존에 철골부재의 접합 방법으로 알려져 있는 다양한 방법들이 적용될 수 있는데, 특히 도2에 도시된 바와 같이 연결철판(120)의 외측에 보 철골(200)과 동일 단면의 H-형강을 소정 길이로 미리 접합하여 연결 브라켓(125)을 형성시킨 상태로 공장 제작하고, 현장에서는 상기 연결 브라켓(125) 단부에 보 철골(200) 부재를 이어 설치하게 되면 현장에서의 접합 작업이 매우 간편해지는 바 시공 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 설치된 보 철골(200)의 상부에는 슬래브 구조체(300)가 설치 형성된다. 상기 슬래브 구조체(300)는 보 부재의 상부에 위치되어 건축물의 바닥 면적을 제공하는 소정 두께의 평판 구조체를 말하는 것으로, 본 발명에서 슬래브 구조체(300)를 구성함에 있어서는 도시된 것과 같이 데크플레이트(320)를 깔고 그 위에 슬래브 콘크리트(350)를 타설하는 방식은 물론, 유공 PC 슬래브라든지 혹은 DTS(Double T Slab)나 하프 프리캐스트 슬래브 등과 같이 기존에 알려진 다른 종류의 슬래브 시스템들을 적용하여도 무방하다.

다음으로는 상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템을 시공하는 방법에 대하여 설명한다. 다만, 이는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해 바람직한 시공 방법으로서 예시하는 것으로, 하기에서 제시하는 방법 이외에도 구체적인 현장 상황에 따라 다른 순서에 따라 변형 실시되거나 혹은 기타 부수적인 공정이 추가될 수도 있음을 미리 밝혀 두는 바이다.

본 발명의 복합 구조 시스템을 시공하는 시공 방법은, 중앙의 웨브 양단에 플랜지가 수직 연결되어 전체적으로 H자의 단면 형상을 갖는 기둥철골의 양 플랜지 사이에 다수개의 이형철근을 일정 간격으로 수평 접합하여 이루어진 철근보강 기둥철골을 세우기하는 단계; 상기 철근보강 기둥철골의 소정 높이에 보 철골을 접합 설치하는 단계; 상기 철근보강 기둥철골을 이루는 양 플랜지의 측단부에 거푸집 패널을 대어 콘크리트 타설을 위한 기둥 거푸집을 설치하는 단계; 상기 철근보강 기둥철골의 양 플랜지와 상기 거푸집 패널에 의해 둘러싸인 공간 내부에 기둥 콘크리트를 타설하여 충전시키는 단계; 및, 상기 타설된 기둥 콘크리트를 소정 기간 양생한 다음 거푸집 패널을 해체하는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다. 이와 같은 시공 방법에 대하여 각 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조를 실시함에 있어서의 가장 첫 공정으로서, 기초(footing) 상부 또는 기 시공된 슬래브 구조체의 상부에 본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥의 형성을 위한 철근보강 기둥철골을 세우기(erection)하는 공정을 시행한다. 여기서 상기 철근보강 기둥철골은 앞서 설명한 바와 같이 H형 단면을 갖는 기둥철골 부재의 양 플랜지 사이에 다수개의 이형철근을 일정간격으로 접합 구성한 것으로서, 이와 같은 철근보강 기둥철골을 세우기 함에 있어서는 통상의 철골 공사에서와 같이 (타워) 크레인 등을 이용하여 양중 설치하게 된다.

다음으로는 상기와 같이 설치된 철근보강 기둥철골의 소정 높이에 보 철골을 접합 설치한다. 이 때, 상기 철근보강 기둥철골에 보 철골을 접합 설치함에 있어서는 앞서 설명한 바와 같이 스틸 플레이트로 된 연결철판을 기둥철골의 양 플랜지 사이에 설치하고 상기 연결철판을 통하여 보 부재와 기둥철골이 상호 결합될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우에 있어 상기 연결철판의 외측에는 미리 소정 길이로 보 철골과 동일 단면을 갖는 형강으로 연결 브라켓을 형성하여 두고 현장에서 보 철골을 설치함에 있어서는 상기 연결 브라켓의 단부에 보 철골을 이어 설치하도록 하는 것이 시공 효율성의 면에서 더욱 바람직함은 앞서 설명한 바와 같다.

상기와 같이 철근보강 기둥철골과 보 철골이 설치된 다음에는 상기 기둥철골 측면에 거푸집 패널을 대어 콘크리트 타설을 위한 기둥 거푸집을 설치한다. 도2 및 도4에는 이와 같이 기둥 거푸집을 설치한 상태가 도시되어 있으며, 상기 도면들에서 보는 바와 같이 기둥 거푸집(500)을 설치함에 있어서는 기둥철골(10)을 이루는 양 플랜지(F)의 측단부에 거푸집 패널을 대어 설치하게 된다. 이 때, 상기 기둥 거푸집(500)을 형성함에 사용되는 거푸집 패널의 경우 합판과 같은 일반 거푸집 널을 사용할 수도 있지만 이보다는 규격화 생산되어 시스템화된 거푸집 패널을 사용하게 되면 시공 능률 및 품질의 면에서 더욱 유리하다.

상기와 같이 하여 기둥 거푸집의 설치가 완료된 다음에는 상기 철근보강 기 둥철골의 양 플랜지와 상기 거푸집 패널에 의해 둘러싸인 공간 내부에 기둥 콘크리트를 타설하여 충전시킨다. 여기서, 기둥 콘크리트를 타설하기에 앞서 상기한 보 철골의 상부에 슬래브 구조체의 형성을 위하여 데크 플레이트를 설치하는 공정이 선행될 수도 있으며, 이와 같이 설치된 데크 플레이트 상에는 이후에 슬래브 콘크리트가 타설됨으로써 슬래브 구조체를 형성하게 된다. 이 때, 상기 슬래브 콘크리트의 경우 상기 기둥 콘크리트와는 별개의 시기에 타설되는 것도 가능하지만 기둥 콘크리트와 동시에 타설하게 되면 콘크리트 타설 공정수를 줄일 수 있으므로 더욱 바람직하다.

이와 같이 콘크리트 타설 공정이 완료되면 소정의 콘크리트 양생기간을 거친 후 거푸집 패널을 해체하게 되며, 이로써 본 발명의 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조가 이루어지게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예들에 의하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

상기와 같이 상세하게 설명된 본 발명에 따르면, 철골과 콘크리트의 재료적 특성을 충분히 활용하여 단순 철골기둥에 비해 단면의 내력을 증가시킴으로써 철골 물량을 감소시키고, 기존의 SRC 기둥에서 요구되는 철골 외부의 주근 및 후프의 배근을 생략할 수 있으므로 거푸집 공사의 절감 및 간략화로 공사 기간을 단축시킬 수 있으며, 내부 충전콘크리트로 인한 기둥의 열용량 증가에 따라 내화성 증대의 효과를 기대할 수 있는 스틸 콘크리트 합성 기둥 및 이를 이용한 합성 구조 시스템이 제공되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

중앙의 웨브 양단에 플랜지가 수직 연결되어 전체적으로 H자의 단면 형상을 갖는 기둥철골;

상기 기둥철골의 양 플랜지 사이를 수평으로 연결하도록 접합 설치되는 봉강 부재로서 상기 기둥철골의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되는 다수개의 보강바아;

상기 기둥철골의 양 플랜지 사이의 공간 내에 타설되는 충전콘크리트;

를 포함하여 이루어진 스틸 콘크리트 합성 기둥.
제1항에서 상기 보강바아는 공지의 이형철근을 사용하여 구성한 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥.
제2항에서, 상기 이형철근은 기둥철골의 플랜지에 용접에 의해 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서, 상기 기둥철골은 스틸 플레이트를 조 립하여 H자 단면 형상을 갖도록 구성한 것임을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서, 상기 기둥철골은 통상의 H-형강 기성 제품을 사용하여 구성한 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥.
중앙의 웨브 양단에 플랜지가 수직 연결되어 전체적으로 H자의 단면 형상을 갖는 기둥철골과; 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이를 수평으로 연결하도록 접합 설치되는 봉강 부재로서 상기 기둥철골의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되는 다수개의 보강바아와; 상기 기둥철골의 양 플랜지 사이의 공간 내에 타설되는 충전콘크리트;를 포함하여 이루어진 스틸 콘크리트 합성 기둥;

상기 스틸 콘크리트 합성 기둥의 소정 높이에 수평으로 접합 설치되는 보 철골; 및,

상기 보 철골의 상부에 설치되는 슬래브 구조체;

를 포함하여 이루어진 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템.
제6항에서, 상기 스틸 콘크리트 합성 기둥의 소정 높이에는 스틸 플레이트로 이루어진 연결철판이 상기 기둥철골의 양 플랜지 측단부를 상호 연결하도록 접합 설치되고 상기 연결철판의 외측면에는 보 철골이 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템.
제7항에서, 상기 연결철판의 외측에는 접합되어질 보 철골과 동일 단면의 H 형강 부재를 접합하여 이루어진 연결 브라켓이 소정 길이로 돌출 형성되어 있으며, 상기 연결 브라켓의 단부와 보 철골의 단부가 이음 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에서, 상기 슬래브 구조체는 데크 플레이트 및 상기 데크 플레이트 상부에 타설된 슬래브 콘크리트를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에서, 상기 보강바아는 공지의 이형철근을 사용하여 구성한 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에서, 상기 기둥철골은 통상의 H-형강 기성 제품을 사용하여 구성한 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에서, 상기 기둥철골은 스틸 플레이트를 조립하여 H자 단면 형상을 갖도록 구성한 것임을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템.
중앙의 웨브 양단에 플랜지가 수직 연결되어 전체적으로 H자의 단면 형상을 갖는 기둥철골의 양 플랜지 사이에 다수개의 이형철근을 일정 간격으로 수평 접합하여 이루어진 철근보강 기둥철골을 세우기하는 단계;

상기 철근보강 기둥철골의 소정 높이에 보 철골을 접합 설치하는 단계;

상기 철근보강 기둥철골을 이루는 양 플랜지의 측단부에 거푸집 패널을 대어 콘크리트 타설을 위한 기둥 거푸집을 설치하는 단계;

상기 철근보강 기둥철골의 양 플랜지와 상기 거푸집 패널에 의해 둘러싸인 공간 내부에 기둥 콘크리트를 타설하여 충전시키는 단계; 및,

상기 타설된 기둥 콘크리트를 소정 기간 양생한 다음 거푸집 패널을 해체하 는 단계; 를 포함하여 이루어지는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템의 시공방법.
제13항에서, 상기 거푸집 패널은 규격화 생산된 시스템 거푸집 패널임을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템의 시공방법.
제13항에 있어서, 상기 보 철골의 상부에 데크 플레이트를 설치하는 단계와 상기 데크 플레이트 상부에 슬래브 콘크리트를 타설하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템의 시공방법.
제15항에서, 상기 슬래브 콘크리트는 상기 기둥 콘크리트와 동시에 타설되는 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템의 시공방법.
제13항에서, 상기 기둥철골의 소정 높이에는 스틸 플레이트로 이루어진 연결철판이 상기 기둥철골의 양 플랜지 측단부를 상호 연결하도록 접합 설치되어 있으 며, 상기 보 철골을 기둥철골에 접합 설치함에 있어서는 상기 연결철판에 상기 보 철골의 단부를 접합하도록 하는 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템의 시공방법.
제17항에서, 상기 연결철판의 외측에는 접합되어질 보 철골과 동일 단면의 H 형강 부재를 접합하여 이루어진 연결 브라켓이 소정 길이로 돌출 형성되어 있으며, 상기 보 철골을 기둥철골에 접합 설치함에 있어서는 상기 연결 브라켓의 단부에 보 철골의 단부를 이음 접합하도록 하는 것을 특징으로 하는 스틸 콘크리트 합성 기둥을 이용한 복합 구조 시스템의 시공방법.