KR100684395B1 - 전단연결재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강콘크리트 합성구조나 복합구조에서 강재와 콘크리트 간의 합성작용을 증진시킬 목적으로 사용되는 전단연결재에 관한 것으로, 강판에 다수의 절단선을 내어 늘린 메쉬부(11)와, 상기 메쉬부(11)의 상하에 형성된 절단선을 내지 않은 리브부(12)(12')로 구성한 것을 특징으로 하며, 강재와 콘크리트간의 분리 방지 및 하중 전달 효과가 우수하며, 콘크리트 지압면적을 확대시켜 콘크리트가 종방향으로 할렬 파괴되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

전단연결재, 강콘크리트, 합성구조, 복합구조, 스터드볼트, 유공강판

Description

전단연결재{Shear connector}

도 1, 2는 본 발명에 따른 전단연결재를 보인 사시도.

도 3, 4는 본 발명에 따른 전단연결재의 변형예를 보인 사시도.

도 5, 6은 본 발명에 따른 전단연결재의 다른 변형예를 보인 사시도.

도 7은 H-형강 보와 콘크리트 슬래브 사이에 스터드 커넉터(headed stud shear connector)가 설치된 상태를 도시한 도면.

도 8은 종래 유공강판 커넥터(perfobond shear connector)가 H-형강 보의 상부플랜지에 용접된 상태를 보인 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11 ; 메쉬부

12, 12' : 리브부

13 : 일측이 개방된 구멍

100 : H-형강 보

200 : 콘크리트 슬래브

300 : 슬래브 보강철근

400 : 스터드 커넥터

500 : 유공강판 커넥터

본 발명은 강콘크리트 합성구조나 복합구조에서 강재와 콘크리트 간의 합성작용을 증진시킬 목적으로 사용되는 전단연결재에 관한 것이다.

일반적으로 건축, 토목분야에서 강재와 콘크리트 사이의 합성효과를 기대할 목적으로 도 7에 도시된 스터드 커넥터(440)를 전단 연결재로 사용하여 이종재료인 H-형강 보(100)와 콘크리트 슬래브(200) 간의 면내 전단력을 전달하도록 하고 있다.

스터드 커넥터(400)는 헤드와 몸체가 일체로 된 구성으로서 현장이나 공장에서 강재에 반자동 용접 또는 손 용접 방식으로 용이하게 부착할 수 있으므로 가장 광범위하게 사용되고 있는 전단연결재이다.

반면에 사용되는 강재의 종류나 직경에 제한(최대 22mm)이 따르므로 콘크리트 속에 매입되었을 경우 단면의 저항 능력이 작으며 수평력에 대한 저항 강성도 작다.

또한, 헤드가 작아 상방향 인발력에 대해 재료 분리 방지 및 정착 효과 등의 측면에서 충분한 합성효과를 발휘하지 못하기 때문에 많은 양을 매우 조밀하게 설치하여야 한다.

상기한 스터드 커넥터의 문제점을 감안하여 도 8에 도시된 바와 같이 강판(510)에 다수개의 구멍(520)을 천공한 유공강판(perforated plate)(500)이 강재 와 콘크리트간의 연결재로 사용되기도 한다.

유공강판 연결재(500)는 콘크리트가 강판에 형성된 구멍(520)을 따라 흘러들어가 도웰(dowel)을 형성함으로써 수평 방향의 전단에 저항하고 수직 방향의 분리를 방지한다.

그러나 최대 내력시 발생하는 변위가 상대적으로 미소하여 합성구조체의 파괴거동시 취성적인 거동특성을 나타내며, 유공강판의 단부 수직면과 인접한 콘크리트에는 매우 높은 국부 지압응력이 발생하게 된다.

이로 인하여 유공강판과 나란하게 콘크리트에는 종방향이 균열이 발생하게 되며, 최종 파괴는 유공강판에 의한 콘크리트의 국부 지압성 파괴가 된다.

즉, 유공강판 연결재는 유공강판 사이의 콘크리트에 주 균열(main crack)이 발생되고 유공강판에 접한 콘크리트가 사전 징조 없이 지압파괴 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 스터드 커넥터와 유공강판의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 강재와 콘크리트간의 분리 방지 및 하중 전달 효과가 우수하며, 콘크리트 지압면적을 확대시킨 전단연결재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한 다.

도 1, 2는 본 발명에 따른 전단연결재의 사시도로서, 도 1은 다수개의 전단연결재가 소정 간격으로 H-형강 보의 상부 플랜지에 용접된 상태를 도시한 것이고, 도 2는 H-형강 보의 전체 길이에 걸쳐 하나의 전단연결재가 용접된 상태를 도시한 것이다.

도 1, 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전단연결재는 강판에 다수의 절단선을 내어 늘린 메쉬부(11)와, 상기 메쉬부(11)의 상하에 형성된 절단선을 내지 않은 리브부(12)(12')로 구성된다.

상기 메쉬부(11)에 형성된 다수개의 망눈을 통해 전단연결재를 관통하여 콘크리트가 유동할 수 있으므로 강재와 결합되는 콘크리트의 연속성이 확보되며 수평 및 수직 전단력에 대해 쐐기 작용을 하여 콘크리트가 수직 및 수평 방향으로 분리되는 것을 방지한다.

또한, 메쉬부(11)는 외력에 저항시 내부응력을 분산시켜 변형이 어느 정도 허용되도록 함으로써 전단연결재가 보다 연성적인 거동 특성을 나타내도록 한다.

그리고 이렇게 구성된 전단연결재는 도 1에 도시된 바와 같이 다수개가 소정 간격으로 이격되어 설치되거나 도 2에 도시된 바와 같이 부착될 강재의 전체 길이에 대응하는 단일 부재로 구성되어 부착될 수도 있다.

도 3, 4는 본 발명에 따른 전단연결재의 변형예를 보인 사시도로서, 도 3은 다수개의 전단연결재가 소정 간격으로 H-형강 보의 상부 플랜지에 용접된 상태를 도시한 것이고, 도 4는 H-형강 보의 전체 길이에 걸쳐 하나의 전단연결재가 용접된 상태를 도시한 것이다.

도 3, 4에 도시된 바와 같이 강재에 접합되는 리브부(12')의 반대편 리브부(12)에 상측에 개구부가 형성된 구멍(13)을 소정 간격으로 다수개를 형성함으로써 콘크리트의 보강부재로 사용되는 철근(300)의 배근작업을 용이하게 할 수 있다.

도 5, 6는 본 발명에 따른 전단연결재의 다른 변형예를 보인 사시도로서, 도 5는 다수개의 전단연결재가 소정 간격으로 H-형강 보의 상부 플랜지에 용접된 상태를 도시한 것이고, 도 6은 H-형강 보의 전체 길이에 걸쳐 하나의 전단연결재가 용접된 상태를 도시한 것이다.

도 5, 6에 도시된 바와 같이 도 1, 2에 도시된 전단연결재를 소정의 형상으로 절곡함으로써 접합될 강재와의 사이에 콘크리트가 채워지는 공간(14)을 형성한다.

이때, 절곡 형상은 전단연결재가 접합되는 강재면과의 사이에 콘크리트가 채워지는 공간을 형성할 수 있게 절곡하면 되므로, 반원형, ∩자형, ∧자형 또는 사다리꼴 형상 등 다양한 형상으로 절곡할 수 있다.

이렇게 구성된 전단연결재를 강재면에 용접하게 되면 전단연결재와 강재면 사이에는 콘크리트가 채워지는 공간이 형성되고, 전단연결재와 강재면 사이의 공간에 채워진 콘크리트는 전단연결재에 의해 구속되므로 전단연결재의 양측단부면에 접하는 콘크리트에 저항 단면적이 커져서 발생 응력이 완화되고 국부적으로 작용하는 높은 지압응력을 넓게 분포시켜 콘크리트가 종방향으로 할렬 파괴되는 것을 방지한다.

또한 강재 보와 슬래브 콘크리트의 접합면에 작용하는 수평, 수직 전단력에 대하여 장부작용을 하여 슬래브 콘크리트가 층상으로 수평 및 수직 방향으로 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이 구성된 전단연결재는 강재에 용접에 의해 부착되고 강재 전체 길이에 걸쳐 하나의 부재로 설치되거나 다수의 부재로 분할되어 소정 간격으로 설치된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 강재와 콘크리트간의 분리 방지 및 하중 전달 효과가 우수하며, 전단연결재가 연성적으로 거동하도록 유도하는 효과가 있으며, 또한 콘크리트 지압면적을 확대시키는 효과가 있다.

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.

Claims (3)

1. 강콘크리트 합성구조 또는 복합구조에서 강재와 콘크리트 사이의 완전 합성작용을 위해 강재에 접합되는 전단연결재에 있어서,

   강판에 다수의 절단선을 내어 늘린 메쉬부(11)와, 상기 메쉬부(11)의 상하에 형성된 절단선을 내지 않은 리브부(12, 12')로 구성된 것을 특징으로 하는 전단연결재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 강재에 접합되는 리브부(12')의 반대편 리브부(12)에 상측으로 개구부가 형성된 구멍(13)을 소정 간격으로 다수개를 형성한 것을 특징으로 하는 전단연결재.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전단연결재를 소정의 형상으로 절곡하여 접합될 강재와의 사이에 콘크리트가 채워지는 공간(14)을 형성한 것을 특징으로 하는 전단연결재.

Images