KR100711802B1 - 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성 바닥 구조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 충전형 강관기둥과 비대칭철골을 사용한 합성바닥으로 구성된 구조시스템에 관한 것으로, 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성 바닥으로 이루어진 구조시스템에 있어서, 강관기둥 내부에 형성된 십자형 수직스티프너와; 상부플랜지가 하부플랜지보다 작으며 다수의 개구부가 있는 웨브를 가진 철골보와; 상기 철골보의 하부플랜지 위에 타설되는 콘크리트바닥으로 구성되는 콘크리트충전 강관기둥 철골합성 바닥 구조시스템을 제공한다.

본 발명은 슬래브 두께와 같은 철골콘크리트 합성보를 사용함으로 층고를 절감할 수 있으며, 보의 두께 감소에 의해 건물의 층고 절감을 할 수 있고, 콘크리트 충전형 강관과의 접합부를 최적화함으로 접합부 제작비용을 절감하고 현장에서 접합을 용이하게 할 수 있다.

고강도 철골, 철골콘크리트 합성보, 콘크리트 충전강관, 십자형 수직 스티프너

Description

콘크리트충전 강관기둥과 철골합성 바닥 구조시스템{CONCRETE FILLED TUBE TO STEEL FLAT SLAB STRUCTURE SYSTEM}

도 1은 기존 콘크리트충전 강관기둥과 철근콘크리트 평슬래브의 시공 단면도,

도 2는 기존 콘크리트충전 강관기둥과 철근콘크리트 평슬래브의 시공 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성보의 적용상태도,

도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예로 십자형 수직스티프너를 사용한 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성보 접합부의 시공단면도,

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예로 보강형 십자형 수직스티프너를 사용한 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성보 접합부의 시공단면도.

♧ 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....강관기둥 110....수직스티프너

120....수평스티프너 200....철골보

210....상부플랜지 220....하부플랜지

230....웨브 240....개구부

250....브라켓 300....콘크리트바닥

400....거푸집

본 발명은 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성 바닥으로 구성되는 구조시스템에 관한 것으로, 특히 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성 바닥의 접합에 있어서 십자형의 수직스티프너를 강관기둥의 안쪽에 철골보의 웨브 연장선에 설치하고, 철골보는 강관에 용접접합되며, 강관기둥 내부는 콘크리트로 충전한 콘크리트충전형 강관기둥과 철골합성 바닥 구조시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트충전형 강관은 철골합성보와 연계되어 구조시스템을 형성한다.

그리고, 콘크리트 플랫슬래브는 철근콘크리트 기둥과 연계되어 구조시스템을 형성한다.

철골조의 층고를 줄이고 유효면적을 극대화하기 위한 방법으로 콘크리트 충전형강관기둥과 콘크리트 플랫슬래브로 구성된 구조시스템에 대한 적용이 시도되고 있다.

이 경우, 콘크리트 플랫슬래브는 보가 없이 콘크리트 충전강관과 연결되어야 하므로 콘크리트 충전강관주위에 뚫림 전단에 저항할 수 있는 장치들이 필요하다.

이를 위한 여러 가지 학술연구수준의 기술들이 검토되고 있으며 실제 적용된 사례로는 도 1과 도 2가 있다.

예컨대, 도 1 및 도 2에서와 같이, 콘크리트(C) 충전형 강관기둥(10) 주위에 하부앵글(14)을 설치하고, 상기 하부앵글(14)과 직교되는 방향으로 상부앵글(12)을 볼트로 연결한 후 콘크리트 슬래브(20)의 상단근에 작용하는 인장력은 현장용접으로 전달하도록 한다.

이 경우, 하부에 설치되는 하부앵글(14)은 천정 하부로 노출되어 마감작업시 장애물이 되며, 상기 상부앵글(12)에 현장용접되는 철근(30)은 그 수가 많으므로 품질관리 및 시공을 어렵게 한다.

이때, 강관기둥(10) 주위에 설치되는 상,하부앵글(12,14)은 상호 볼트(16)로 접합될 뿐만 아니라 강관기둥(10)과도 공장에서 용접 제작되어야 한다.

따라서, 외관이 미려하지 않아 별도의 마감처리가 필요하고, 복잡한 접합구조를 갖추어야 하므로 작업공수가 증대되는 등 많은 불편이 따랐다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 춤이 작은 철골합성바닥과 콘크리트 충전강관기둥으로 구성되는 구조시스템에 있어서, 상부플랜지가 하부플랜지 폭보다 좁으며 웨브에 다수의 개구부가 있는 철골을 사용하고, 철골 하부플랜지위에 콘크리트 슬래브를 타설하여 층고절감 효과를 극대화하며, 강관기둥 내부에 십자형 수직스티프너를 철골보 웨브의 연속선상에 설치하여 접합부를 대폭 개선하여 접합철골물량을 절감하고, 콘크리트 충전성을 대폭 향상시킨 콘크리트충전강관기둥과 철골합성바닥으로 이루어진 구조시스템을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성 바닥으로 이루어진 구조시스템에 있어서, 강관기둥 내부에 형성된 십자형 수직스티프너와; 상부플랜지가 하부플랜지보다 작으며 다수의 개구부가 있는 웨브를 가진 철골보와; 상기 철골보의 하부플랜지 위에 타설되는 콘크리트바닥으로 구성되는 콘크리트충전 강관기둥 철골합성 바닥 구조시스템을 제공함에 그 기술적 특징이 있다.

또한, 상기 철골보는 SS400, SM490, SM490TMC 중에서 선택된 어느 하나의 일반강도 강재로 형성되고, 상기 철골보와 만나는 강관기둥은 SM490TMC, SM520TMC, SM570TMC 중에서 선택된 어느 하나의 고강도 강재로 형성되는 것에도 그 기술적 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 실시예로 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성 바닥 구조시스템의 적용상태도이며, 도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예로 십자형 수직스티프너를 이용하여 콘크리트 충전형 강관기둥과 철골합성 바닥를 접합한 적용상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예로 보강된 십자형 수직스티프너를 이용하여 콘크리트충전 강관기둥과 철골합성 바닥을 접합한 적용상태도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 철골합성 바닥과 콘크리트충전 강관기둥(100)으로 이루어진 구조시스템에서 하부플랜지(220)보다 폭이 좁은 상부플랜지 (210)를 가진 철골의 웨브(230)에 길이방향으로 다수의 개구부(240)가 형성된다.

이때, 본 발명에서는 철골보(200)와 현장타설 콘크리트를 일체화시키는 전단스터드가 필요치 않게 된다.

그리고, 상기 철골보(200)의 하부플랜지(220) 위에는 콘크리트 바닥(300)을 현장에서 타설하고, 콘크리트 충전형 강관기둥(100)과는 강관 내부에 십자형 수직스티프너(110)를 설치하며, 상기 수직스티프너(110)가 설치된 상기 강관기둥(100) 내부에는 콘크리트(도 4의 "C")가 타설된다.

아울러, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 강관기둥(100) 내부에 형성되는 수직스티프너(110)는 수직스티프너 자체로 설치될 수도 있고, 보에서 기둥으로 전달되는 힘의 크기에 따라 삼각형 수평스티프너(120)가 부분적으로 추가 설치될 수도 있다.

또한, 상기 개구부(240)의 크기와 배치는 설계하중에 의해 결정됨이 바람직한 바, 이를테면 수평전단강도 및 시공하중을 고려하여 산정되어야 하므로 각 설치장소에 따라 다양한 크기와 배치가 가능하다.

한편, 철골보(200)의 상,하부플랜지(210,220) 사이와 웨브(230) 양쪽으로 타설되는 충전콘크리트와 강관기둥(100) 내부에 타설되는 콘크리트(C)는 일반콘크리트를 사용할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

일반강재로 이루어진 철골보(200)의 상부플랜지(210)에는 하부플랜지(220)보다 폭이 좁은 것을 사용하고, 웨브(230)에는 다양한 형태의 개구부(240)를 형성하 며, 상부플랜지(210)보다 폭이 넓은 플레이트를 사용하여 철골합성 바닥을 형성한다.

십자형 수직스티프너(110)를 별도로 제작하고, 이를 강관기둥(100)의 내부에 용접한 후 철골보(200)의 브라켓(250)을 강관기둥(100)의 외부에 보의 접합위치에 용접하여 형성한다.

상기와 같이 형성된 강관기둥(100)과 브라켓(250)을 갖춘 철골보(200)을 현장으로 반입하여, 철골합성 바닥과 볼트 접합으로 연결하여 설치한 뒤 철골보(200)의 하부플랜지(220) 외측을 걸림턱으로 하여 거푸집(400)을 설치하고 현장타설 콘크리트를 강관기둥(100) 내부 및 거푸집(400)에 타설하여 콘크리트충전 강관기둥(100)과 철골합성 바닥의 구조시스템를 형성한다.

상기 철골보(200)에 충전된 충전콘크리트는 거푸집(400)을 통하여 주입됨으로써 일체화될 수 있으며, 이때 개구부(240)의 절단된 웨브(230) 단면은 수평 전단내력을 증가시키는 작용을 하게 된다.

이와 같이, 콘크리트충전 강관기둥(100)과 춤이 작은 철골합성 바닥으로 이루어진 구조시스템은 층고를 절감하고 건물의 유효면적을 극대화할 수 있으며, 기둥과 보의 접합부를 간략화시킬 수 있어 강관기둥(100)의 콘크리트 충전을 용이하게 할 수 있고, 강재를 절감할 수 있으며 공장제작 공정을 간소화할 수 있다.

또한, 웨브(230)의 개구부(240) 지압력에 의해서 수평 전단내력이 향상되며, 기존 철골합성보의 전단스터드가 생략됨으로 인하여 시공성 및 공사효율을 향상시키게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 춤이 낮은 철골보를 콘크리트 충전강관기둥에 접합할 경우 십자형 수직스티프너를 이용함으로써, 접합부의 시공성을 향상시키고, 강관기둥의 콘크리트 충전성을 개선하고, 접합부의 재료비 및 제작비를 절감하고, 강관기둥 각 절의 중량절감에 의하여 운반비를 절감하고, 경량의 철골부재의 사용에 의해 현장 설치비를 절감할 수 있다.

Claims (2)

1. 내부에 십자형 수직스티프너가 구비되고 SM490TMC, SM520TMC, SM570TMC 중에서 선택된 어느 하나의 고강도 재질로 된 콘크리트충전 강관기둥과, 철골합성 바닥을 포함하는 구조시스템에 있어서;

   상기 수직스티프너와 강관기둥의 내벽면이 만나는 지점에 용접된 강도보강용 삼각 수평스티프너와;

   상기 강관기둥의 외주면에 용접고정되는 브라켓과;

   상부플랜지의 폭이 하부플랜지보다 작고, 다수의 개구부를 가지며 이들을 연결하는 웨브를 구비하고, 상기 브라켓에 볼트체결되며, SS400, SM490, SM490TMC 중에서 선택된 어느 하나의 일반강도 강재로 형성된 철골보와;

   상기 철골보의 하부플랜지 위에 타설되는 콘크리트바닥으로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥 철골합성 바닥 구조시스템.
2. 삭제

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