KR100585503B1 - Shear connector using perforated and/or cut out plate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유공 및/또는 서로 엇갈리게 찢은 강판을 이용한 전단연결재에 관한 것으로, 일정한 길이를 갖는 "T" 형상의 강판에 있어서, 플랜지 및 웨브에 복수의 통공을 형성하거나, 또는 플랜지는 서로 엇갈리게 찢고 웨브에는 복수의 통공을 형성한 것을 특징으로 하며, 강재와 콘크리트 간에 완전합성이나 부분합성 효과를 기대할 수 있고, 이종 재료간의 하중 전달 기능을 갖도록 할 때 하중 저항 능력 및 변형에 대한 저항 능력이 향상되는 효과가 있다. The present invention relates to a shear connecting material using a hole and / or a steel plate which is staggered with each other, in a "T" shaped steel plate having a constant length, forming a plurality of through holes in the flange and the web, or the flanges torn each other and the web It is characterized in that a plurality of through-holes are formed, the effect can be expected to fully or partially synthesized between steel and concrete, and to improve the load resistance ability and resistance to deformation when it has a load transfer function between dissimilar materials There is.
전단연결재, 스터드, 부착, 합성작용, 웨브, 플랜지Shear connector, stud, attachment, composite, web, flange
Description
도 1a, 1b는 본 발명에 따른 전단연결재의 제 1 실시예를 나타낸 사시도.Figure 1a, 1b is a perspective view showing a first embodiment of a shear connector according to the present invention.
도 2a, 2b는 본 발명에 따른 전단연결재의 제 2 실시예를 나타낸 사시도.Figure 2a, 2b is a perspective view showing a second embodiment of a shear connector according to the present invention.
도 3a, 3b는 본 발명에 따른 전단연결재의 제 3 실시예를 나타낸 사시도.Figure 3a, 3b is a perspective view showing a third embodiment of a shear connector according to the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 콘크리트 슬래브와 강재 보 사이에 전단연결재가 설치되지 않은 비합성보에 있어서 작용 휨모멘트에 대한 변형상태 및 휨응력분포.4A to 4C are deformation states and bending stress distributions for the action bending moments in non-synthetic beams in which shear connectors are not installed between concrete slabs and steel beams.
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도 5a 내지 도 5c는 콘크리트 슬래브와 강재 보 사이에서 미끄러짐이 발생하지 않도록 충분한 전단연결재를 강재 보 상부에 설치하고 콘크리트 슬래브를 합성시킨 합성보에 있어서 작용 휨모멘트에 대한 변형상태 및 휨응력분포이다. 5A to 5C are deformation states and flexural stress distributions for acting bending moments in composite beams in which a sufficient shear connector is installed on the upper steel beams and composited concrete slabs so that slippage does not occur between the concrete slab and the steel beams.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
1, 2, 3 : 전단연결재1, 2, 3: shear connector
10 : 플랜지10: flange
12 : 통공 12: through-hole
14 : 라운딩부14 rounding part
16, 18 : 엇갈리게 찢은 플랜지편16, 18: staggered flange piece
20 : 웨브20 Web
22 : 통공22: through-hole
30 : 하부 플랜지30: lower flange
본 발명은 강재와 콘크리드 간의 연결재로 사용되는 전단연결재에 관한 것으로, 특히 유공 및/또는 서로 엇갈리게 찢은 강판을 이용한 전단연결재에 관한 것이다.The present invention relates to a shear connector used as a connecting material between steel and concrete, and more particularly, to a shear connecting material using a hole and / or steel plate torn apart.
건축, 토목 분야에서 사용되는 합성구조는 장스팬화, 고하중화에 따라 순수 강구조만으로는 강성이 부족하고 소요강재가 증대되기 때문에 질량이 큰 콘크리트를 활용하여 구성 단면 또는 부재의 강성을 증대시키고 하중 저항능력을 향상시킨 구조형식이다.Synthetic structures used in the construction and civil engineering fields lack rigidity due to their long span and high loads, and the required steels are increased. It is an improved structural form.
특히, 합성구조로 휨부재를 구현할 때 강재 보와 콘크리트 슬래브 사이에 전단연결재를 설치하여 기계적인 부착력(즉, 전단저항)이 발휘되도록 하여 수평전단력에 저항하도록 하는 방법을 적용한다.In particular, when the flexural member is implemented as a composite structure, a shear connecting member is installed between the steel beam and the concrete slab so that the mechanical adhesion (that is, the shear resistance) is exerted, thereby applying the method of resisting the horizontal shear force.
콘크리트 슬래브와 강재 보 사이에 전단연결재가 설치되지 않은 비합성보에 있어서 작용 휨모멘트에 대한 변형상태 및 휨응력분포를 도 4a 내지 도 4c에 나타내었다. 이때, 콘크리트와 강재 면간의 마찰력은 무시할 정도로 작다고 가정한다.4A to 4C show deformation states and bending stress distributions for the action bending moments in the non-synthetic beams in which the shear connector is not installed between the concrete slab and the steel beams. In this case, it is assumed that the frictional force between the concrete and the steel surface is negligibly small.
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도시된 바와 같이, 콘크리트 슬래브(52)와 강재 보(51)는 각각의 중립축(Zs,Zb)을 형성하면서 휨거동을 하며 이때 강재면과 콘크리트 사이에 미끄러짐(slip)이 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 강재면과 콘크리트의 접촉면에 인발력(fup,uplift force)이 발생함을 알 수 있다. As shown, the concrete slab 52 and the
콘크리트 슬래브와 강재 보 사이에서 미끄러짐이 발생하지 않도록 충분한 전단연결재를 강재 보 상부에 설치하고 콘크리트 슬래브를 합성시킨 합성보에 있어서 작용 휨모멘트에 대한 변형상태 및 휨응력분포를 도 5a 내지 도 5c에 나타내었다.5A to 5C show deformation states and flexural stress distributions for the action bending moments in the composite beams in which sufficient shear connecting members are installed on the upper steel beams and the concrete slab is synthesized so that no slip occurs between the concrete slab and the steel beams.
이러한 단면의 저항은 면내 전단응력(수평전단력, σh)과 면외 전단력(수직전단력 σv, uplift force)관계가 나타난다. 즉, 콘크리트와 강재 사이의 완전합성거동을 확보하기 위해서는 상기 두 가지 저항성능을 갖도록 전단연결재를 구성하여야 함을 알 수 있다.The resistance of these cross sections shows in-plane shear stress (horizontal shear force, σ h ) and out-of-plane shear force (vertical shear force, σ v , uplift force). In other words, it can be seen that in order to secure the complete composite behavior between the concrete and the steel material, the shear connection member should be configured to have the two resistance performances.
일반적으로 건축, 토목 분야에서 강재 부재와 콘크리트 간의 합성 효과를 기대할 목적으로 스터드 커넥터(stud connector)를 전단연결재로 사용하여 이종 재료간의 면내 전단력을 전달하도록 하고 있다.In general, in the construction and civil engineering fields, a stud connector is used as a shear connector for the purpose of expecting a composite effect between steel members and concrete to transfer in-plane shear force between dissimilar materials.
이러한 스터드 커넥터는 원형의 헤드와 몸통이 일체로 형성된 구성이고, 현장이나 공장에서 작업하기 위해서 용접 설비인 아크 스터드 웰딩 기기가 필요하다. Such a stud connector is a configuration in which a circular head and a body are integrally formed, and an arc stud welding device, which is a welding facility, is required to work in a field or a factory.
그러나 아크 스터드 용접을 하고자 할 때에는 220V/380V(3상)전류가 필요하며, 정격 전류 350 - 1000KA 이상이 확보되어야 한다. 따라서 산간벽지나 일반 소규모 현장에서 상기 정격 전압이나 정격 전류를 확보하는 데에는 많은 문제점을 내포하고 있다.However, for arc stud welding, 220V / 380V (three phase) current is required, and rated current 350-1000KA or more should be secured. Therefore, there are many problems in securing the rated voltage or rated current in mountain wallpaper or general small site.
또한, 종래의 스터드 커넥터는 헤드가 작아 상방향 인발력에 대해 재료 분리(separation)방지, 정착(anchorage) 효과등의 측면에서 충분한 합성효과를 발휘하지 못하고, 또한 빈번한 진동이나 피로하중 등에 의해 정착 효과가 저감되는 문제점을 내포하고 있다. In addition, the conventional stud connector has a small head and does not exhibit sufficient synthesizing effects in terms of material separation prevention, anchorage effect, and the like, and has a fixing effect due to frequent vibration or fatigue load. There is a problem to be reduced.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 시공성이 좋고, 완전합성이나 부분합성 효과를 기대할 수 있으며, 이종 재료간의 하중 전달 기능을 갖도록 할 때 하중 저항 능력 및 변형에 대한 저항 능력을 향상시킨 전단연결재를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and has good workability, expects a full synthesis or partial synthesis effect, and has a load resistance capability and a resistance against deformation when it has a load transfer function between dissimilar materials. The purpose is to provide a shear connector with improved.
특히, 본 발명의 목적은 면내 전단응력과 면외 전단응력에 대한 저항성능을 거의 동등하게 유지할 수 있는 전단연결재를 제공하는데 있다.In particular, it is an object of the present invention to provide a shear connector capable of maintaining substantially the same resistance to in-plane shear stress and out-of-plane shear stress.
상기한 본 발명의 목적은 일정한 길이를 갖는 "T" 형상의 강판에 있어서, 플랜지 및 웨브에 복수의 통공을 형성한 것을 특징으로 하는 전단연결재에 의해 달성된다. The object of the present invention described above is achieved by a shear connecting member characterized in that a plurality of through holes are formed in a flange and a web in a "T" shaped steel plate having a constant length.
다른 실시예로서 일정한 길이를 갖는 "T" 형상의 강판에 있어서, 플랜지는 서로 엇갈리게 찢어 형성된 복수의 플랜지편으로 구성되고, 웨브에는 복수의 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 전단연결재가 제공된다.In another embodiment, in a "T" shaped steel plate having a constant length, the flange is composed of a plurality of flange pieces that are staggered from each other, and the web is provided with a shear connecting material characterized in that a plurality of through holes are formed.
또 다른 실시예로서 일정한 길이를 갖는 "Z" 형상의 강판에 있어서, 상부 플랜지와 웨브에 복수의 통공을 형성한 것을 특징으로 하는 전단연결재가 제공된다.In still another embodiment, a "Z" shaped steel sheet having a constant length is provided with a shear connecting member characterized in that a plurality of through holes are formed in the upper flange and the web.
따라서 본 발명에 따르면 강재와의 합성 작용이 보다 증대되어 콘크리트와 강재 간의 분리현상이 방지되고, 그에 따라 인발에 대한 저항 및 면대 전단 저항이 증가된다. Therefore, according to the present invention, the synthesizing effect with the steel is increased to prevent the separation between the concrete and the steel, thereby increasing the resistance to drawing and the facet shear resistance.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전단연결재(1)를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전단연결재(1)는 플랜지(10)와 웨브(20)를 갖는 일정한 길이의 "T" 형강으로 구성되며, 플랜지(10)와 웨브(20)에는 소정의 간격으로 복수의 통공(12)(22)이 형성되어 있다. FIG. 1A illustrates a
이러한 통공(12)(22)은 콘크리트와의 합성 작용을 증진시키기 위한 것으로, 그 형상은 도 1a에 도시된 바와 같이 원형으로 형성하는 것이 제조상 바람직하나 그에 한정되지 않고 사각형, 삼각형, 마름모꼴 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 그리고 삼각형, 사각형, 마름모꼴등과 같이 통공에 모서리가 발생할 경우에는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 모서리 응력 집중에 의해 피로균열이 발생할 수 있기 때문에 라운딩부(14)를 둔다.The through-
플랜지(10) 및 웨브(20)에 형성된 통공(12)(22)은 콘크리트의 연속성을 확보할 수 있게 하고 수평, 수직 전단력에 대하여 쐐기 작용을 하여 재료 분리를 방지하게 된다. 또한, 통공에 보강근을 삽입할 수 있는데 보강근은 수직, 수평 전단능력을 향상시키고, 콘크리트의 취성거동을 연성거동으로 전환하게 된다.The through
한편, 플랜지는 플랜지 하부 콘크리트를 구속하여 상방향 인발력에 대하여 정착 효과를 갖고, 재료의 접촉면간에 분리현상을 예방할 수 있다.On the other hand, the flange restrains the concrete under the flange to have a fixing effect with respect to the upward pull force, it is possible to prevent the separation phenomenon between the contact surface of the material.
도 2a, 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전단연결재(2)를 도시한 것으로, 웨브(20)에는 다수의 통공(22)이 형성되어 있고, 플랜지(10)를 구성하는 플레이트는 서로 엇갈리게 찢어 다수의 플랜지편(16)(18)으로 구성한 것이다. 2A and 2B illustrate a
이때, 플랜지(10)를 이렇게 엇갈리게 찢는 구성은 콘크리트 타설 후 플랜지의 하부에 콘크리트가 충전되지 못하는 문제점을 해결하고, 플랜지의 강성을 약간 저감시켜 전단저항시 취성파괴를 방지하고 전체적으로 연성 거동을 하도록 유도한다.At this time, the configuration in which the
또한, 찢은 플랜지(10)는 콘크리트의 쐐기 작용으로 수평전단에 효과적으로 대응할 수 있다.In addition, the
웨브(20)에 형성되는 통공(22)은 제 1 실시예와 동일하게 다양한 형상을 가질 수 있고, 삼각형, 사각형, 마름모꼴 등 통공에 모서리가 발생할 경우에는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 모서리 응력 집중에 의해 피로균열이 발생할 수 있기 때문에 라운딩부(14)를 둔다.The through
도 3a, 3b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전단연결재(3)를 도시한 것으로 일정한 길이를 갖는 "Z" 형상의 강판에 있어서, 상부 플랜지와 웨브에 복수의 통공을 형성한 것이다. 이때, 하부 플랜지(30)는 용접 작업을 용이하게 하여 강재와의 부착을 보다 확실하게 하기 위한 것이다. 3A and 3B illustrate a
한편, 본 발명의 상기 실시예들에는 웨브 및 플랜지에 다수의 돌기 및/또는 요홈을 형성(미도시)하여 콘크리트와의 마찰력을 증대시킬 수 있다.Meanwhile, in the above embodiments of the present invention, a plurality of protrusions and / or grooves may be formed (not shown) on the web and the flange to increase friction with concrete.
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상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 강재와 콘크리트 간에 완전합성이나 부분합성 효과를 기대할 수 있고, 이종 재료간의 하중 전달 기능을 갖도록 할 때 하중 저항 능력 및 변형에 대한 저항 능력이 향상된다.As described above, according to the present invention, it is possible to expect a full synthesis or partial synthesis effect between the steel and concrete, and to improve the load resistance capability and the resistance against deformation when having a load transfer function between dissimilar materials.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include any modifications or variations that fall within the spirit of the invention.
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