KR100716453B1 - 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 충전강관(Concrete Filled steel Tube; 이하 CFT로 약칭함) 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존에 적용되던 다이어프램 구조를 개선하여 콘크리트의 충전성 및 구조적 합리성을 도모할 수 있는 콘크리트 충전 강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조에 관한 것이다.

본 발명은 소정의 길이를 가지면서 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 중심부를 가로질러 관통하도록 수평으로 설치된 관통플레이트 및 상기 관통플레이트의 양 측면 중앙으로부터 돌출되어 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 내측면에 접하도록 설치된 한 쌍의 내측플레이트를 포함하여 구성되는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조를 기본적으로 제공하며, 이 때, 상기 관통플레이트는 결합되는 철골보의 플랜지와 단부끼리 서로 연결되어짐으로써 강관 기둥 및 철골보의 접합부를 보강한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면 CFT 구조에서 강관의 내부에 콘크리트를 밀실하게 채우는 것이 가능하게 되고 이와 동시에 콘크리트의 충진 작업이 용이하게 되는 효과가 있으며 구조적으로 합리적이며 경제적인 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조가 제공된다.

Description

콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조{Reinforcement structure of CFT column and beam connection}

도1은 종래의 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부를 도시한 도면,

도2는 본 발명에 따른 실시예1에 대한 일부 절개 사시도, 종단면도 및 횡단면도,

도3은 본 발명에 따른 실시예2에 대한 일부 절개 사시도, 종단면도 및 횡단면도,

도4는 본 발명에 따른 실시예3에 대한 일부 절개 사시도, 종단면도 및 횡단면도이며,

도5는 본 발명에 따른 실시예1에 대한 일부 절개 사시도, 종단면도 및 횡단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

T: 강관 기둥 B: 철골보

100: 상부 다이어프램 110: 관통플레이트

120: 측면플레이트 130, 230: 보강 슬리브

200: 하부 다이어프램 210: 하부 관통플레이트

220: 하부 측면플레이트 250: 수직플레이트

255: 스터드 볼트 280: T형 바아

본 발명은 콘크리트 충전강관(Concrete Filled steel Tube; 이하 CFT로 약칭함) 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존에 적용되던 다이어프램 구조를 개선하여 콘크리트의 충전성 및 구조적 합리성을 도모할 수 있는 콘크리트 충전 강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조에 관한 것이다.

CFT란 Concrete Filled steel Tube의 약자로서 원형 또는 사각형상의 강관에 콘크리트를 충전한 콘크리트 충전강관을 말하며, CFT를 골조의 주요 구성부재 중 기둥부재에 채용하여 고축력에 저항하도록 한 구조를 CFT 구조라 한다. CFT 구조는 강관이 콘크리트를 구속함으로써 강성, 내력, 변형 등의 구조적인 면뿐만 아니라 내화 및 시공 등 다방면에서 우수한 성능을 발휘하고 있다.

이러한 CFT 구조는 최근 들어 개발된 새로운 구조 시스템으로서, 미국, 일본 등에서는 비교적 많은 연구가 진행되었고 현장에 원활하게 적용되고 있으나, 현재까지 국내에서는 그 연구 실적이 미미하고 현장에 적용된 사례 역시 거의 없는 실 정이다. 그렇지만 상술한 것과 같은 CFT 구조의 장점으로 인하여 최근에는 국내에서도 이에 대한 다양한 연구 및 시공 사례가 증가하고 있는 추세에 있다.

현재까지 CFT구조시스템에 관한 연구는 토목, 건축 분야에서 우수한 축압축 성능을 이용한 기둥부재로서의 이용과 CFT 부재에 있어서의 강관과 콘크리트의 부착성능에 관한 연구 및 접합부에 관한 연구가 주종을 이루고 있는데, 특히 건축구조물에 있어서는 모멘트 연성골조에 있어서의 기둥부재의 거동 특성에 대한 연구로써 철골보가 CFT 기둥을 관통하는 경우의 결합방식에 대한 연구가 상당부분 진행되고 있다.

CFT 구조에서는 기둥을 구성하는 부재로서 주로 각형 또는 원형 강관을 사용하고 있다. 그런데, 이와 같은 강관이 외력을 받게 되면 면외 변형을 일으키기 쉬우므로 강접합으로 설계하는 경우에 있어서는 기둥 및 보의 접합부가 충분한 강성 및 내력을 갖도록 하기 위하여 적절한 보강을 하는 것이 필수적이라고 할 수 있다. 이에 기존에도 다양한 형식의 CFT 기둥-보 접합부 보강 방식이 개발되어 적용되고 있었으며, 도1(a)에 도시된 것과 같은 내측 다이어프램 방식과 도1(b)에 도시된 것과 같은 관통 다이어프램 방식 및 도1(c)에 도시된 것과 같은 내측 다이어프램 방식이 일반적으로 사용되어 왔다. 이들 종래의 다이어프램 구조를 첨부한 도1을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

(1) 내측 다이어프램 방식

도1(a)와 같은 내측 다이어프램 방식은 강관 내부에 다이어프램을 삽입하여 강관과 용접하는 형식으로서, 외관이 단순하여 다이어프램의 제작이 용이하고 응력전달이 명확한 장점이 있다. 그러나 빌트업(Built-up) 강관 형식이 아닌 기존의 냉간성형 각형 강관을 사용할 경우 내측 다이어프램을 삽입하기가 어려워 강관을 다시 잘라서 용접하여야 하기 때문에 시공이 복잡할 뿐 아니라, 철골보의 플랜지 두께가 기둥의 두께에 비하여 상대적으로 큰 경우에는 보와 맞닿는 강관 표면에 두께 방향으로 과도한 인장응력이 발생하여 Lamella tearing에 의하여 접합부가 조기 취성파단을 일으킬 수 있다는 단점이 존재한다.

(2) 관통 다이어프램 방식

도1(b)와 같은 관통 다이어프램 방식은 강관을 횡방향으로 잘라낸 후 다이어프램을 관통시켜 강관과 용접하는 형식으로 외관이 단순하여 다이어프램의 제작이 용이하고 응력 전달이 명쾌하다는 장점이 있어 현재 가장 많이 채택되고 있는 방식이다. 그러나 이러한 구조는 다이어프램이 강관 기둥을 횡으로 분할하는 형식이므로 접합부에서의 기둥 가공의 작업량이 증대되며, 시공의 복잡성과 현장용접이 필요하므로 보 춤이 다른 보를 사용할 때 압축측 접합부 상세가 상당히 복잡하여 시공성이 떨어지고 접합부 단가가 상승한다는 단점을 가지고 있다.

(3) 외측 다이어프램 방식

외측 다이어프램 방식은 강관 기둥의 외측 둘레를 따라 철골보가 접합되는 부분에 도1(c)에 도시된 것과 같이 접합되는 철골보의 형상에 맞추어 별도의 접합구를 용접등의 방법으로 설치하는 방식이다. 이는 외관이 복잡하여 다이어프램의 제작 및 설치가 용이하지 않고 마감 공사등의 후속 작업에 난점이 있다는 단점이 존재한다.

이상과 같은 기존의 기둥-보간 접합부 보강 방식에 의하면 국부적인 응력 집중을 방지하고 높은 강성 및 내력을 확보한다는 본래의 보강 목적은 어느 정도 달성하고 있는 것은 사실이다. 그러나 다른 한편으로 강관 기둥을 콘크리트로 충전하는 시공상 또는 용접 접합상에 있어 여러 문제점을 가지고 있는 것 또한 사실인 바, 이를 자세히 살펴 보면 다음과 같다.

첫째, CFT 기둥은 내부에 충전되어 있는 콘크리트가 강관의 국부좌굴을 구속함으로써 좌굴에 따른 강관의 내력저하를 방지하는 한편, 이러한 CFT 기둥은 콘크리트와 강관의 상호작용인 횡구속 효과(confined effect)에 의해 높은 강도와 큰 변형 능력을 발휘하게 되는 특징이 있다. 그런데 이러한 CFT 기둥에서의 콘크리트와 강관과의 상호 결합에 의하여 발휘되는 구조적인 장점을 적절하게 발휘할 수 있도록 하기 위해서는 강관 내부에 콘크리트의 충전성 확보가 전제되어야 한다.

그러나 상기한 종래의 다이어프램 방식 중 외측 다이어프램을 제외한 내측 다이어프램 및 외측 다이어프램 방식에서는 기둥과 보의 접합부위에서 다이어프램에 의하여 기둥이 위 아래로 분할되는 관계로 다이어프램 하부측에 콘크리트를 채 우는 것이 대단히 어렵게 되는 시공상의 문제점이 있는 것이 사실이다.

따라서 다이어프램 하부에 콘크리트를 충전하기 위하여 도1(a) 및 도1(b)에 도시된 것과 같이 다이어프램의 중앙에 개구부를 형성하여 그 하부측에 콘크리트가 채워질 수 있도록 하고는 있으나 이와 같은 구성에 의하더라도 콘크리트의 점성 등으로 인하여 개구부의 하부쪽에만 콘크리트가 채워질 뿐 기둥의 가장자리를 따라서는 콘크리트가 채워지지 않은 빈 공간이 존재하게 되는 문제점이 나타나게 된다. 이를 해결하기 위해서 콘크리트의 물시멘트 비를 크게 하여 유동성을 높이거나 개구부를 크게 하여 다이어프램의 개구율을 높이는 것도 하나의 방법이 될 수는 있겠으나 이렇게 할 경우 기둥의 강도가 낮아지고 다이어프램의 보강 성능이 저하되는 것과 같은 더욱 큰 문제점이 나타나게 된다.

둘째, 최근의 철골 구조 건축물들은 설계 및 시공의 편의상 격자형의 기둥 배치를 가지는 모듈화된 건축물로 설계되는 경우가 대부분이다. 이러한 모듈화된 건축물에서의 기둥간의 거리, 즉 스팬(span)은 건물의 용도 및 평면 계획에 따라 결정될 것이나 대부분 직교하는 두 축중 어느 한 축 방향으로의 스팬이 다른 축 방향으로의 스팬보다 크도록 설계되고 있다. 따라서 기둥 부재에 결합되는 철골보의 길이 역시 수직축 방향에서 결합되는 철골보와 수평축 방향에서 결합되는 철골보의 길이가 서로 차이가 있게 되는데, 이러한 경우 철골보가 받는 하중의 크기는 보의 길이에 대략 비례하므로 보의 길이가 긴 쪽이 강축(强軸), 짧은 쪽이 약축(弱軸)을 이루게 된다.

그런데 종래의 다어어프램 방식을 보면 이러한 강축 및 약축에 대한 고려는 전혀 이루어지지 않고 일률적으로 설계되고 있는 실정이다. 이에 따라 필요 이상의 과다 설계가 이루어지게 되어 구조적 합리성 및 경제성이 결여되고 있는 문제점이 있어 왔다.

세째, 최근 대부분의 철골 구조 건축물들은 라멘(ramen) 구조로 설계 시공되고 있는데, 이러한 라멘 구조에서 철골보는 중앙부에서는 정모멘트를, 기둥과 접합되는 양 단부측에서는 부모멘트를 받게 된다. 즉, 강관 기둥과 접합되는 기둥 단부측에서 철골보의 상부 플랜지는 인장력을 받게 되며, 하부 플랜지는 압축력을 받게 되는 것이다. 그런데 CFT 구조에서 하부 플랜지 측의 압축력에 대해서는 강관 내부에 충진된 콘크리트가 강관 기둥과 함께 저항력을 발휘하지만 상부측에 작용하는 인장력에 대해서는 거의 강관이 내력을 담당하는 바, 상대적으로 접합부 하부측에 비하여 상부측에 대한 보강이 더 충실하게 이루어져야 할 필요가 있다.

그러나 종래의 다이어프램 구조에 있어서는 이러한 접합부에 작용하는 외력의 성질에 대해서는 전혀 고려가 이루어지고 있지 않은바, 구조적 합리성의 제고를 위하여 이에 대한 개선의 필요성이 나타나게 되었다.

이에 본 발명자들은 상술한 것과 같은 종래 기술상의 문제점 및 기술적 요구사항을 종합적으로 고려하여 강관 내부에 콘크리트의 양호한 충진이 가능하고 구조적으로도 합리적인 새로운 형태의 다이어프램 구조를 개발하게 되었다.

본 발명은 상술한 것과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 CFT 구조에서 강관의 내부에 콘크리트를 밀실하게 채우는 것이 가능하고 콘크리트의 충진 작업이 용이한 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 강관 기둥에 접합되는 철골보의 스팬에 따라 나타나는 강축과 약축에 대한 하중 크기의 차이를 고려하고 접합부의 상, 하부측에 작용하는 하중의 성질을 고려하여 구조적으로 합리적이며 경제적인 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정의 길이를 가지면서 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 중심부를 가로질러 관통하도록 수평으로 설치된 관통플레이트 및 상기 관통플레이트의 양 측면 중앙으로부터 돌출되어 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 내측면에 접하도록 설치된 한 쌍의 내측플레이트를 포함하여 구성되는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조를 기본적으로 제공하며, 이 때, 상기 관통플레이트는 결합되는 철골보의 상부 플랜지와 단부끼리 서로 연결되어짐으로써 강관 기둥 및 철골보의 접합부의 상부측을 보강한다.

또한, 본 발명에서는 상기와 같이 상부 다이어프램만을 설치하여 접합부의 상부측만을 보강할 수도 있지만 철골보의 하부 플랜지가 접합되는 높이에도 하부 다이어프램을 더 설치함으로써 접합부의 상, 하부를 동시에 보강하는 것도 가능하다.

이 때, 상기 하부 다이어프램으로는 종래의 방식에서와 같은 관통 다이어프램이나 내측 다이어프램 또는 통상의 다른 어떠한 형식의 보강 다이어프램이든지 적용이 가능하며, 특히 본 발명에서는 상술한 것과 같은 관통플레이트와 한 쌍의 내측플레이트로 구성되는 다이어프램을 상, 하부에 병설한 접합부 보강 구조를 제공하고 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 하부 다이어프램으로서 상기 상부 다이어프램의 하부측에 설치된 소정의 길이를 가지는 2본의 플레이트로써 구성되는 다이어프램을 제공하고 있으며, 이 때 상기 2본의 플레이트는 콘크리트 충전강관 기둥의 내측면으로부터 내향 돌출하도록 서로 마주 보게 입설 배치하되 각각 그 길이 방향이 수직이 되도록 구성된다.

또, 상기 2본의 플레이트에는 그 길이방향을 따라 소정 간격으로 스터드 볼트를 용접 설치함으로써 콘크리트와의 부착력을 더욱 증대시킬 수 있으며, 플레이트의 상단부가 상기 관통플레이트의 하부에 일체로 연결되도록 설치함으로써 상, 하부 다이어프램이 일체로 거동할 수 있도록 함으로써 더욱 우수한 보강 성능을 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부 다이어프램은 T형 바아를 사용하여 구성할 수도 있으며, 이 경우 상기 한 쌍의 T형 바아를 서로 마주 보게 배치하여 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 내측면으로부터 내향 돌출하도록 입설하되, 상기 한 쌍의 T형 바아는 플랜지가 수직방향을 향하고 웨브가 수평방향이 되도록 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 가지고 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명의 구성 및 작용 효과를 더욱 상세하게 설명한다. 이 때, 각 실시예에서 동일한 기능을 수행하는 동일한 구성요소는 각 도면마다 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 사용하였다.

(1)실시예1 (도2 참조)

도2(a)에 도시된 것과 같이 상부 다이어프램(100)만을 설치하여 접합부의 상부측만을 보강한 형태로서, 관통플레이트(110) 및 이의 중앙부 양 측면으로부터 수직방향으로 돌출하도록 접합된 한 쌍의 측면플레이트(120)를 포함하여 구성된다. 이를 평면상에서 보게 되면 도2(c)와 같이 전체적으로 십자형태를 가지게 되는데, 이와 같은 평면 형태로 인하여 강관 기둥(T)의 평면상 네 꼭지점 부위는 상하로 개방된 개구부를 가지게 된다.

따라서 강관 기둥의 내부에 콘크리트를 타설함에 있어 위와 같은 개구부를 통하여 상부 다이어프램의 하부측으로 콘크리트가 원활히 충전될 수 있게 되어 콘크리트의 타설 작업이 용이해짐과 동시에 강관 기둥의 내부 전체에 밀실하게 콘크리트가 채워질 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는 강관 기둥 내부에 충전되는 콘크리트가 더욱 밀실하 게 채워질 수 있도록 상기 관통플레이트(110)의 중앙부에 관통된 개구부를 더 형성하고 있으며 그 둘레에는 보강을 위하여 보강 슬리브(130)를 더 설치하고 있다.

상기 관통플레이트(110)를 형성하기 위해서는 강관 기둥(T)의 측면에 상기 관통플레이트(100)의 단면 형상에 맞추어 수평 방향으로 길게 관통구를 형성하고 이렇게 형성된 관통구를 통과하도록 관통플레이트(110)를 설치한다. 본 실시예에서는 관통플레이트(100)를 강관 기둥(T)에 고정하기 위하여 용접 접합 방식을 사용하였으며, 관통플레이트(110)와 접하는 강관 기둥(T) 부위를 쐐기형으로 개선하여 맞댄 용접 방식으로 하고 있다.

상기 관통플레이트(110)의 중앙부에는 이의 양 측면 중앙으로부터 돌출되도록 한 쌍의 내부플레이트(120)가 설치되는데, 상기 내부플레이트는 상기 관통플레이트(110)와는 달리 강관 기둥(T)을 관통하지 않고 강관 기둥의 내측면에 접하도록 설치된다. 이 때, 상기 관통플레이트(110)과 상기 내측플레이트(120)는 용접에 의해 일체로 연결된다.

한편, 상기와 같은 관통플레이트(110)는 접합되는 철골보(B)의 상부 플랜지와 서로 단부가 맞대어져 결합되는데, 그 접합 방식으로는 맞댐 용접 방식으로 하는 것이 일반적일 것이다. 이 때, 상기 관통플레이트는 강관 기둥에 접합되는 철골보 중 상대적으로 스팬이 더 큰 철골보에 접합됨으로써 강축 방향으로의 보강을 담당하며, 내측플레이트(120)는 약축 방향으로의 보강을 담당하게 된다. 즉, 상대적 으로 하중을 많이 받는 강축 방향으로는 관통플레이트가 강관 기둥을 관통하여 철골보와 직접 연결되도록 함으로써 더욱 강력한 보강 성능을 발휘하도록 하고, 이에 비해 하중을 적게 받는 약축 방향으로는 상기 관통플레이트에 비해 구조적 내력은 다소 부족하나 상대적으로 시공이 용이한 내측플레이트(120)를 통하여 보강하도록 함으로써 시공을 더욱 간편하게 함과 동시에 구조적으로 합리적인 접합구조가 되도록 하고 있다.

(2)실시예2 (도3 참조)

도3에 도시된 것과 같이 상부 및 하부 다이어프램 양측 모두에 실시예1에서와 같은 십자형의 다이어프램을 형성한 구조이다. 즉, 도3에 도시된 것과 같이 본 실시예에서의 하부 다이어프램(200)은 하부 관통플레이트(210), 한 쌍의 하부 내측플레이트(220)로 구성되며, 중앙에 형성된 개구부의 보강을 위해 보강 슬리브(230)를 설치한 것임을 알 수 있다. 본 실시예에서 채택된 다이어프램의 개별적인 구조는 앞서 본 실시예1에서와 동일하므로 이에 대한 별도의 설명은 생략한다.

(3)실시예3 (도4 참조)

도4에 도시된 것과 같이 상부 다이어프램으로는 실시예1에서 설명한 십자형의 다이어프램을 사용하고 하부 다이어프램으로는 2본의 수직플레이트를 사용하여 구성한 형태의 구조이다.

위와 같은 하부 다이어프램(200)의 구성을 더욱 자세히 살펴보면, 상기 2본 의 수직플레이트(250)는 폭에 비하여 길이가 상대적으로 긴 형태의 부재로서 십자형의 상부 다이어프램(100)에서 관통플레이트(110)의 하부측에 그 길이 방향이 수직을 향하도록 하향 설치된다. 이 때, 상기 수직플레이트는 강관 기둥(T)의 내측면에서 내향 돌출되도록 입설되며, 상기 강관 기둥의 중심을 사이에 두고 서로 마주하도록 배치된다.

또, 상기 수직플레이트(250)에는 그 길이 방향을 따라 일정 간격으로 스터드 볼트(255)를 용접 설치하여 강관 기둥 내부에 충전된 콘크리트와 더욱 견고하게 결합될 수 있도록 하는 것이 바람직하며 이렇게 함으로써 수직플레이트가 강관 기둥의 내부에 충전된 콘크리트에 더욱 강력하게 구속되어 강관 기둥과 콘크리트가 서로 일체로 거동하게 되므로 접합부 하부측에 작용하는 외력에 더욱 효과적으로 저항할 수 있게 된다.

상기와 같은 형태로 하부 다이어프램을 구성하게 되면, 십자형의 다이어프램이나 다른 통상의 다이어프램을 사용한 경우에 비하여 용접 등 설치 작업이 대단히 간편하게 되는 장점이 나타난다. 또한, 본 실시예와 같은 구조에서는 그 구성된 형태에서 알 수 있듯이 강관 기둥 내부에 콘크리트를 충전함에 있어 다른 다이어프램 형식과 비교할 때 시공이 매우 간편할 뿐 아니라 강관 내부에 콘크리트가 밀실하게 충전될 수 있게 되는 장점이 아울러 존재한다.

한편, 상기와 같이 하부 다이어프램을 수직플레이트를 사용하여 구성하게 되면, 실시예2에서와 같이 하부 다이어프램으로 십자형의 다이어프램을 채택한 경우 에 비하여 접합부의 보강 성능은 다소 떨어지는 것이 사실이다. 그러나, 라멘 구조에 있어 기둥 및 보의 접합부의 상부측에는 인장력이 작용하고 하부측에는 압축력이 작용하는 바, CFT 구조에서는 그 구성 형태상 상부 다이어프램에 더 높은 보강 성능이 요구됨은 앞서 설명한 바와 같다.

이에 본 발명자들은 구조적 분석을 통하여 CFT 구조에서 하부 다이어프램의 경우 상부 다이어프램이 발휘하는 내력의 약 50%정도를 발휘하게 되면 구조적으로 문제가 없다는 결과를 도출하였으며, 본 실시예에서와 같은 구성으로 실험한 결과 상기한 값 이상의 결과치를 얻었는 바, 구조적으로 문제가 없음을 확인할 수 있었다.

한편, 본 실시예에서 상기 2본의 수직플레이트(250)는 상부 다이어프램(100) 중 관통플레이트(110)의 하부측에, 즉, 강축을 따라서만 설치되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 구조 계산에 따라 요구되는 경우에는 약축 방향, 즉, 측면플레이트(120)의 하부에도 설치될 수 있다.

(4)실시예4 (도5 참조)

도5에 도시된 것과 같이 상부 다이어프램으로는 실시예1에서 설명한 십자형의 다이어프램을 사용하고 하부 다이어프램으로는 한 쌍의 T형 바아(bar)를 사용한 형태의 구조이다.

위와 같은 하부 다이어프램(200)의 구성을 더욱 자세히 살펴보면, 상기 한 쌍의 T형 바아(280)는 플랜지(281)와 이 플랜지의 중앙부로부터 수직 돌출된 웨브(282)로 구성되어 전체적으로 단면이 T자 형태를 가지는 길이 부재로서, 이는 일반적으로 제조되는 T형강을 사용할 수 있다.

상기 T형 바아는 도5(a)에 도시한 것과 같이 기본적으로 강축 방향으로, 즉 상부 다이어프램(100) 중 관통플레이트(110)의 하부측에 설치될 수 있으며, 구조 계산에 따라 필요시에는 약축 방향으로도 설치할 수 있다. 상기와 같이 2축 방향 모두에 설치될 경우를 감안하여 본 실시예에서는 웨브의 양 단부가 사선으로 가공된 형태를 제안하고 있다.

또한, 상기 T형 바아(280)는 콘크리트 충전강관 기둥(T)의 서로 마주하는 내측면으로부터 내향 돌출하도록 입설되는데, 도시한 것과 같이 플랜지가 수직방향을 향하고 웨브가 수평방향이 되도록 설치된다. 이와 같이 플랜지가 수직을 향함에 따라 강관 기둥 내부에 충전된 콘크리트와 맞물려 기둥-보 접합부의 하부측에 작용하는 외력에 대하여 효과적으로 저항할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 의해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 본 발명에 따르면 CFT 구조에서 강관의 내부에 콘 크리트를 밀실하게 채우는 것이 가능하게 되고 이와 동시에 콘크리트의 충진 작업이 용이하게 되는 효과가 있으며 구조적으로 합리적이며 경제적인 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조가 제공된다.

Claims (11)

1. 스틸 플레이트를 조립하여 전체적으로 십자형상으로 된 콘크리트 충전강관 기둥 및 철골보의 접합부 다이어프램 구조로서,

   소정의 길이를 가지면서 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 중심부를 가로질러 관통하도록 수평으로 설치된 관통플레이트; 및

   상기 관통플레이트의 양 측면에 일체로 접합 설치되는 플레이트로서, 상기 관통플레이트의 양 측면 중앙으로부터 돌출되어 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 내측면에 접하도록 설치된 한 쌍의 내측플레이트;

   를 포함하여 구성되며, 상기 관통플레이트는 결합되는 철골보의 상부 플랜지와 단부가 맞대어져 연결되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
2. 제1항에서, 상기 관통플레이트는 중앙부를 관통하도록 형성된 개구부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
3. 제2항에서, 상기 개구부의 둘레에는 보강 슬리브가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서, 상기 콘크리트 충전강관 기둥에는 상기 철골보의 하부 플랜지가 접합되는 높이에 접합부의 보강을 위한 하부 다이어프램이 더 설치됨을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 구조.
5. 제4항에서, 상기 하부 다이어프램은 소정의 길이를 가지면서 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 중심부를 가로질러 관통하도록 수평으로 설치된 하부 관통플레이트; 및

   상기 하부 관통플레이트의 양 측면에 일체로 접합 설치되는 플레이트로서, 상기 하부 관통플레이트의 양 측면 중앙으로부터 돌출되어 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 내측면에 접하도록 설치된 한 쌍의 하부 내측플레이트;

   를 포함하여 구성되며, 상기 하부 관통플레이트는 결합되는 철골보의 하부 플랜지와 단부가 맞대어져 연결되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
6. 제5항에서, 상기 하부 관통플레이트는 중앙부를 관통하도록 형성된 하부 개 구부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
7. 제6항에서, 상기 하부 개구부의 둘레에는 보강 슬리브가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
8. 제4항에서, 상기 하부 다이어프램은 상기 관통플레이트의 하부측에 소정의 길이를 가지는 2본의 수직플레이트를 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 서로 마주하는 내측면으로부터 내향 돌출하도록 각각 입설하되 상기 수직플레이트는 그 길이 방향이 수직이 되도록 설치한 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
9. 제8항에서, 상기 수직플레이트는 길이방향을 따라 소정 간격으로 스터드 볼트가 더 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
10. 제8항에서, 상기 수직플레이트는 상단부가 상기 관통플레이트의 하부에 일체로 연결되어지도록 설치된 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.
11. 제4항에서, 상기 하부 다이어프램은 한 쌍의 T형 바아를 상기 콘크리트 충전강관 기둥의 서로 마주하는 내측면으로부터 내향 돌출하도록 입설하되, 상기 한 쌍의 T형 바아는 플랜지가 수직방향을 향하고 웨브가 수평방향이 되도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전강관 기둥과 철골보의 접합부 보강 구조.

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