KR100739926B1

KR100739926B1 - 기둥과 보의 결합 구조물

Info

Publication number: KR100739926B1
Application number: KR1020060104631A
Authority: KR
Inventors: 류기정; 정상민; 배규웅; 허병욱; 곽명근; 강석규
Original assignee: 주식회사 한진중공업; 한국건설기술연구원
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2007-07-16

Abstract

본 발명은, 기둥(100); 플랜지(210), 웹(220)을 구비한 보(200); 기둥(100)에 결합하는 기둥 결합부(310), 기둥 결합부(310)에서 외측으로 연장형성되어 상기 웹(220)에 결합하는 웹 결합부(320)를 구비한 결합기구(300); 기둥 결합부(310)와 기둥(100)을 결합하는 기둥 결합수단(400); 웹 결합부(320)와 웹(220)을 결합하는 웹 결합수단(500);을 포함하는 기둥과 보의 결합 구조물을 제시함으로써, 시공이 용이하면서도, 정확한 위치의 결합에 의해 우수한 구조적 안정성을 얻을 수 있도록 한다.

기둥, 보, 결합

Description

기둥과 보의 결합 구조물{JOINT STRUCTURE OF COLUMN AND BEAM}

도 1 내지 4는 본 발명에 의한 결합 구조물의 제1실시예를 도시한 것으로서,

도 1은 보와 결합기구의 제1실시예의 단면도.

도 2는 결합기구의 제1실시예의 사시도.

도 3은 기둥, 보, 결합기구의 제1실시예의 측면도.

도 4는 결합기구의 제2실시예의 사시도.

도 5는 보와 결합기구의 제2실시예의 단면도.

도 6 내지 10은 본 발명에 의한 결합 구조물의 제2실시예를 도시한 것으로서,

도 6은 보의 사시도.

도 7은 보와 바닥판 유닛의 단면도.

도 8은 보와 결합기구의 단면도.

도 9는 기둥, 보, 결합기구의 측면도.

도 10은 콘크리트 타설 후 보와 기둥의 결합구조물의 측면도.

도 11은 본 발명에 의한 결합 구조물의 제3실시예의 측면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 바닥판 유닛 20 : 콘크리트

100 : 기둥 100a : 철골기둥

200 : 보 210 : 플랜지

220 : 웹 230 : 콘크리트 수용부

231 : 바닥판 지지부 300 : 결합기구

310 : 기둥 결합부 311 : 기둥 결합판

320 : 웹 결합부 321 : 웹 결합판

322 : 웹 지지부 400 : 기둥 결합수단

410 : 기둥 결합홈 420 : 기둥 결합판 결합홈

430 : 기둥 체결구 500 : 웹 결합수단

510 : 웹 결합홈 520 : 웹 결합판 결합홈

530 : 웹 체결구

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 건물의 기둥과 보를 보다 효율적으로 결합할 수 있도록 하는 구조에 관한 것이다.

효율적인 건물의 시공이 이루어지기 위해서는, 건물의 사용목적, 기능, 외력에 대한 안전성 확보, 경제성 등 다양한 측면을 고려하여, 가장 적절한 구조형식을 채택하는 것이 필요하다.

건물의 구조 형식은 크게 목구조, 철근콘크리트구조, 철골구조 등으로 나누 어볼 수 있으며, 오늘날에는 철근콘크리트구조와 철골구조가 가장 대표적으로 사용되고 있는 구조 형식이라 할 수 있다.

철근콘크리트구조는 압축강도가 우수한 반면 인장강도가 약한 콘크리트와, 그 반대의 장단점을 갖는 철근의 2종류 재료를 복합한 구조로서, 저렴한 공사비로 인해 경제성이 우수하다는 점, 내화성, 내구성이 높다는 점 등의 장점으로 인하여 과거로부터 현재에 이르기까지 가장 활발히 이용되고 있다.

그러나, 이러한 철근콘크리트구조는 자중(自重)이 크다는 점, 균열의 발생이 쉽고 이로 인한 철근의 부식이 큰 문제로 부각된다는 점, 거푸집의 설치 및 해체 작업에 따른 가설 비용과 공기가 많이 소요된다는 점 등의 단점을 함께 가지고 있다.

철골구조는 강판 및 각종 형강 부재들을 볼팅, 용접 등의 접합방식에 의해 조립하는 구조 형식으로서, 재료 자체의 우수성으로 인해 전체적인 구조적 성능이 탁월하다는 점, 타워 크레인 등의 중장비를 사용하여 조직화된 시공을 할 수 있으므로 시공시간이 단축되고 일정한 품질의 보장이 가능하다는 점 등의 장점을 가지므로, 최근 대형 고층 건물의 경우 대부분이 본 구조를 채택하고 있다.

그러나, 이러한 철골구조의 경우도 자재비가 타 구조에 비해 대단히 고가라는 점, 내화성이 약하므로 별도의 내화피복 시공 등이 필요하다는 점 등의 단점이 문제로 지적되고 있다.

최근, 상기 철근콘크리트구조와 철골구조의 특성을 복합적으로 구성하여, 이들의 단점을 상호 보완할 수 있도록 하는 이른바 복합(hybrid) 구조 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 가장 대표적인 것으로 SRC(Steel Reinforced Concrete) 구조를 들 수 있다.

이는 기둥 또는 보 구조체를 구성함에 있어서, 철골 부재의 주위에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여, 이들 3가지 재료가 일체로서 거동하도록 한 구조로서, 기존의 철골구조에서 철골 부재가 부담하던 응력(주로 압축응력)을 콘크리트가 분담하도록 함으로써, 소요되는 철골 물량의 감소로 인한 공사비 절감의 효과를 얻도록 한다.

상술한 철골구조 또는 복합 구조의 경우, 구조물의 뼈대를 형성하는 기둥, 보의 철골 부재를 결합하는 작업이 매우 중요하며, 이러한 작업에는 시공이 용이하면서도, 우수한 결합력을 확보하도록 하는 구조 및 시공방법이 필요하다.

종래에는 기둥에 보를 결합함에 있어서, 중장비를 사용하여 보를 일정 높이에 위치시키고, 그 상태에서 보의 단부를 기둥에 용접, 볼트-너트 체결구 등에 의해 고정하는 방식을 채택하고 있었는바, 그 시공이 불편하고, 이에 따라 정확한 위치의 결합이 어려워 구조적 안정성도 얻기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시공이 용이하면서도, 정확한 위치의 결합에 의해 우수한 구조적 안정성을 얻을 수 있도록 하는 기둥과 보의 결합 구조물을 제시함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기둥(100); 플랜 지(210), 웹(220)을 구비한 보(200); 상기 기둥(100)에 결합하는 기둥 결합부(310), 상기 기둥 결합부(310)에서 외측으로 연장형성되어 상기 웹(220)에 결합하는 웹 결합부(320)를 구비한 결합기구(300); 상기 기둥 결합부(310)와 기둥(100)을 결합하는 기둥 결합수단(400); 상기 웹 결합부(320)와 웹(220)을 결합하는 웹 결합수단(500);을 포함하는 기둥과 보의 결합 구조물을 제시한다.

상기 기둥(100)은 철골기둥(100a)인 것이 바람직하다.

상기 기둥 결합부(310)는 상기 기둥(100)의 표면에 면접촉하도록 형성된 기둥 결합판(311)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 기둥 결합수단(400)은 상기 기둥(100)에 형성된 기둥 결합홈(410); 상기 기둥 결합판(311)에 형성된 기둥 결합판 결합홈(420); 상기 기둥 결합홈(410) 및 기둥 결합판 결합홈(420)을 관통하여 체결되는 기둥 체결구(430);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 웹 결합부(320)는 상기 웹(220)의 양측면에 면접촉하도록, 상기 기둥 결합부(310)에서 연장형성된 한 쌍의 웹 결합판(321)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 웹 결합수단(500)은 상기 웹(220)에 형성된 웹 결합홈(510); 상기 웹 결합판(321)에 형성된 웹 결합판 결합홈(520); 상기 웹 결합홈(510) 및 웹 결합판 결합홈(520)을 관통하여 체결되는 웹 체결구(530);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 웹 결합부(320)는 상기 웹(220)의 하단을 상측으로 지지하도록, 상기 한 쌍의 웹 결합판(321) 사이에 형성된 웹 지지부(322)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 보(200)는 상기 웹(220)의 하단으로부터 측방으로 연장형성됨과 아울러, 내부에 콘크리트의 수용공간이 형성된 콘크리트 수용부(230)를 구비한 것이 바람직하다.

상기 콘크리트 수용부(230)는 상기 기둥(100)으로부터 소정 이격되어 형성된 것이 바람직하다.

상기 콘크리트 수용부(230)는 상기 웹(220)의 양측에 형성된 것이 바람직하다.

바닥판 유닛(10)이 지지되도록, 상기 콘크리트 수용부(230) 외측 단부로부터 내측 또는 외측으로 연장형성된 바닥판 지지부(231)가 더 구비된 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 결합 구조물은 기본적으로, 기둥(100); 플랜지(210), 웹(220)을 구비한 보(200); 기둥(100)에 결합하는 기둥 결합부(310), 그 기둥 결합부(310)에서 외측으로 연장형성되어 웹(220)에 결합하는 웹 결합부(320)를 구비한 결합기구(300); 기둥 결합부(310)와 기둥(100)을 결합하는 기둥 결합수단(400); 웹 결합부(320)와 웹(220)을 결합하는 웹 결합수단(500);을 포함하여 구성된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같은 결합기구(300)를 기둥 결합수단(400)에 의해 기둥(100)에 미리 결합해 두고, 그 결합기구(300)에 보(200)의 웹(220)을 결합할 수 있도록 한 것이다.

이러한 구성을 취하는 경우, 결합기구(300)의 위치를 기준으로 하여 보(200) 가 정확한 위치에 안치되도록 한 후, 위 웹 결합수단(500)에 의해 보(200)의 웹(220)을 결합기구(300)에 결합하는 작업을 수행할 수 있으므로, 시공이 편리하면서도, 정확한 위치의 시공에 의해 건물의 구조적 안정성을 담보할 수 있게 되는 것이다.

기둥(100)은 위와 같은 원리에 의해 보(200)를 결합할 수 있는 구조이면 어느 것이나 관계없으나, 특히 철골 구조의 철골기둥(100a)인 경우, 더욱 큰 효용을 발휘한다고 볼 수 있다.

결합기구(300)의 기둥 결합부(310)는 결합기구(300)를 기둥(100)에 결합하도록 하는 구성이면 어느 것이나 관계없으나, 기둥(100)의 표면에 면접촉하도록 형성된 기둥 결합판(311)을 포함하는 구성을 취하는 경우, 결합 작업을 보다 용이하게 할 수 있다는 점에서 바람직하다.

기둥 결합수단(400)은 위 기둥 결합부(310)와 기둥(100)을 결합하도록 하는 구성이면 어느 것이나 관계없으며, 도 2,3에서는 기둥(100)에 형성된 기둥 결합홈(410); 기둥 결합판(311)에 형성된 기둥 결합판 결합홈(420); 기둥 결합홈(410) 및 기둥 결합판 결합홈(420)을 관통하여 체결되는 볼트, 너트 등의 기둥 체결구(430);를 포함하는 실시예를 도시하고 있다.

결합기구(300)의 웹 결합부(320)는 결합기구(300)와 보(200)의 웹(220)을 결합하도록 하는 구성이면 어느 것이나 관계없으나, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 웹(220)의 양측면에 면접촉하도록, 기둥 결합부(310)에서 연장형성된 한 쌍의 웹 결합판(321)을 포함하는 구성을 취하는 경우, 그 한 쌍의 웹 결합판(321)의 내 부 홈에 보(200)의 웹(220)을 끼워 넣음으로써, 보(200)의 정확한 위치를 확보한 후 결합 작업을 할 수 있다는 점에서 더욱 바람직하다.

웹 결합수단(500)은 위 웹 결합부(320)와 웹(220)을 결합하도록 하는 구성이면 어느 것이나 관계없으며, 도 1 내지 3에서는 웹(220)에 형성된 웹 결합홈(510); 웹 결합판(321)에 형성된 웹 결합판 결합홈(520); 웹 결합홈(510) 및 웹 결합판 결합홈(520)을 관통하여 체결되는 볼트, 너트 등의 웹 체결구(530);를 포함하는 실시예를 도시하고 있다.

도 4,5에 도시된 바와 같이, 결합기구(300)의 웹 결합부(320)가 웹(220)의 하단을 상측으로 지지하도록, 한 쌍의 웹 결합판(321) 사이에 형성된 웹 지지부(322)를 포함하는 구성을 취하는 경우, 그 웹 지지부(322)에 의해 보(200)가 상측으로 지지된 상태에서 결합 작업을 수행할 수 있으므로, 시공의 편의성 측면에서 더욱 바람직하다.

이하, 도 6 이하에 도시된 바와 같이, 상기 보(200)가 웹(220)의 하단으로부터 측방으로 연장형성됨과 아울러, 내부에 콘크리트의 수용공간이 형성된 콘크리트 수용부(230)를 구비한 구조를 취하는 경우의 실시예에 관하여 설명한다.

이러한 구성을 취하는 경우, 보(200)를 건물의 보가 형성될 위치에 고정하고, 단지 콘크리트 수용부(230)에 콘크리트(20)를 타설하는 작업을 수행함으로써, 강판-콘크리트 복합구조에 의한 보 구조물을 형성할 수 있다.

나아가, 콘크리트 수용부(230) 외측 단부로부터 내측 또는 외측으로 바닥판 지지부(231)가 연장형성된 구조를 취하는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 데크 플 레이트(deck plate), PC(Pre-Cast) 슬랩과 같은 바닥판 유닛(10)을 그 바닥판 지지부(231)에 지지한 상태에서 콘크리트(20)를 타설함으로써, 보-슬랩 일체형 구조물을 얻을 수 있다.

이와 같은 보(200)는 강판 소재를 프레스 가공, 롤 포밍 가공 등의 방식에 의해 가공함으로써 얻을 수 있으며, 하나의 강판의 접힘 구조에 의해 형성할 수도 있고, 2 이상의 강판을 결합한 구조에 의해 형성할 수도 있다.

이는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있도록 한다.

첫째, 보(200)의 콘크리트 수용부(230)가 타설된 콘크리트의 이탈을 방지하는 역할을 수행하므로, 별도의 거푸집 설치 및 해체 작업이 전혀 필요하지 않다.

둘째, 보(200)는 기본적으로 보 구조물 내부에서 I형강에 의한 보강 효과를 갖도록 하며, 특히 콘크리트 수용부(230)를 형성하는 저판부는 강판-콘크리트 복합구조물 내부에서 하측 인장재의 역할을 할 수 있으므로, 구조적으로 우수한 단면을 얻을 수 있다.

셋째, 콘크리트 수용부(230)의 외측 단부에 바닥판 지지부(231)가 형성되고, 그에 의해 바닥판 유닛(10)이 지지됨으로써, 보-슬랩 일체형 구조물을 얻는 경우, 슬랩이 보의 상부가 아닌 보의 춤 내에 위치되므로, 그 바닥판 유닛(10)의 두께에 해당하는 만큼 층고를 절감할 수 있어, 전체적으로 슬림 플로어 시스템을 구현할 수 있다는 효과를 추가로 얻을 수 있다.

여기서, 콘크리트 수용부(230)는 웹(220)의 양측에 형성되도록 함으로써 대칭구조를 이루도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 보(200)가 콘크리트 수용부(230)를 구비한 구성을 취하는 경우에도, 도 8,9에 도시된 바와 같이 상술한 구조의 결합기구(300)를 그대로 채용할 수 있으며, 이로 인하여 얻는 효과도 상술한 바와 같다.

다만, 도 9에 도시된 바와 같이, 콘크리트 수용부(230)는 기둥(100)으로부터 소정 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.

도 9에 도시된 철골구조에 콘크리트를 타설하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같은 구조를 이루게 되는데, 기둥(100)과 콘크리트 수용부(230) 사이의 이격된 공간에 콘크리트가 타설되도록 함으로써, 기둥-보 일체형 구조물을 형성할 수 있기 때문이다.

한편, 상술한 바와 같이, 결합기구(300)의 웹 결합부(320)가 웹(220)의 하단을 상측으로 지지하도록, 한 쌍의 웹 결합판(321) 사이에 형성된 웹 지지부(322)를 포함하는 구성을 취하는 경우, 그 한 쌍의 웹 결합판(321) 및 웹 지지부(322)에 의해 형성되는 U자형 공간 내에 보(200)의 단부가 삽입될 것이 필요하다.

상기한 바와 같이, 콘크리트 수용부(230)가 기둥(100)으로부터 소정 이격됨으로써, 보(200)의 단부에 플랜지(210), 웹(220) 만이 노출되는 구성을 취하는 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 웹 결합판(321) 및 웹 지지부(322)에 의해 형성되는 U자형 공간 내에 보(200)의 단부가 삽입되는 구조를 얻을 수 있으므로, 상술한 2가지 효과를 동시에 얻을 수 있다는 장점이 추가된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되 어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

본 발명은 시공이 용이하면서도, 정확한 위치의 결합에 의해 우수한 구조적 안정성을 얻을 수 있도록 하는 기둥과 보의 결합 구조물을 제시한다.

Claims

기둥(100);

플랜지(210), 웹(220)을 구비한 보(200);

상기 기둥(100)에 결합하는 기둥 결합부(310), 상기 기둥 결합부(310)에서 외측으로 연장형성되어 상기 웹(220)에 결합하는 웹 결합부(320)를 구비한 결합기구(300);

상기 기둥 결합부(310)와 기둥(100)을 결합하는 기둥 결합수단(400);

상기 웹 결합부(320)와 웹(220)을 결합하는 웹 결합수단(500);을

포함하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제1항에 있어서,

상기 기둥(100)은 철골기둥(100a)인 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제1항에 있어서,

상기 기둥 결합부(310)는

상기 기둥(100)의 표면에 면접촉하도록 형성된 기둥 결합판(311)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제3항에 있어서,

상기 기둥 결합수단(400)은

상기 기둥(100)에 형성된 기둥 결합홈(410);

상기 기둥 결합판(311)에 형성된 기둥 결합판 결합홈(420);

상기 기둥 결합홈(410) 및 기둥 결합판 결합홈(420)을 관통하여 체결되는 기둥 체결구(430);를

포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제1항에 있어서,

상기 웹 결합부(320)는

상기 웹(220)의 양측면에 면접촉하도록, 상기 기둥 결합부(310)에서 연장형성된 한 쌍의 웹 결합판(321)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제5항에 있어서,

상기 웹 결합수단(500)은

상기 웹(220)에 형성된 웹 결합홈(510);

상기 웹 결합판(321)에 형성된 웹 결합판 결합홈(520);

상기 웹 결합홈(510) 및 웹 결합판 결합홈(520)을 관통하여 체결되는 웹 체결구(530);를

포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제6항에 있어서,

상기 웹 결합부(320)는

상기 웹(220)의 하단을 상측으로 지지하도록, 상기 한 쌍의 웹 결합판(321) 사이에 형성된 웹 지지부(322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보(200)는

상기 웹(220)의 하단으로부터 측방으로 연장형성됨과 아울러, 내부에 콘크리트의 수용공간이 형성된 콘크리트 수용부(230)를 구비한 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제8항에 있어서,

상기 콘크리트 수용부(230)는 상기 기둥(100)으로부터 소정 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제8항에 있어서,

상기 콘크리트 수용부(230)는 상기 웹(220)의 양측에 형성된 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.
제8항에 있어서,

바닥판 유닛(10)이 지지되도록, 상기 콘크리트 수용부(230) 외측 단부로부터 내측 또는 외측으로 연장형성된 바닥판 지지부(231)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 결합 구조물.