KR100765719B1

KR100765719B1 - 철골구조물용 가새의 보강구조

Info

Publication number: KR100765719B1
Application number: KR1020070021591A
Authority: KR
Inventors: 김진구
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2007-10-12

Abstract

가새의 좌굴을 방지하고, 인장력 뿐만 아니라 압축력에서도 안정된 이력거동을 유도할 수 있는 철골구조물용 가새의 보강구조가 개시된다. 기둥과 보 골조 및 가새로 구성되는 철골구조물에 있어서, 축력을 받는 가새의 양측에 가새가 압축력에 의한 안정된 이력거동을 유도하기 위한 보강재가 길이방향으로 설치되고, 보강재는 체결부재에 의해 상호 연결 설치된다. 이와 같은 구성에 의해서, 보강재에 의해 가새가 좌굴되는 것을 방지하고, 좌굴이 방지됨에 따라 지진과 같은 반복되는 극한 하중에서도 안정된 이력거동을 유도하고, 내력과 에너지 흡수능력을 향상시키며, 철골구조물의 안정성을 보다 증대시킬 수 있다.

철골구조물, 기둥, 보, 가새, 보강재

Description

철골구조물용 가새의 보강구조{REINFORCEMENT OF BRACE FOR STEEL FRAME}

도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 철골구조물의 분해 사시도;

도 2는 도 1의 결합 상태 사시도 및 요부 확대도;

도 3은 도 2의 A-A 단면도;

도 4는 본 발명의 제 2실시 예;

도 5는 본 발명의 제 3실시 예;

도 6은 본 발명의 제 4실시 예; 그리고

도 7은 종래 기술에 의한 철골구조물을 도시한 사시도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 철골구조물 110 : 기둥

120 : 보 130 : 가새

150 : 보강재 160 : 연결판

180 : 볼트 182 : 너트

본 발명은 철골구조물용 가새의 보강구조에 관한 것으로, 상세하게는 가새에 보강재를 설치하여 지진과 같은 반복하중이 발생하여도 안정된 이력거동을 유도하고, 내력과 에너지 흡수능력을 향상시킬 수 있도록 한 철골구조물용 가새의 보강구조에 관한 것이다.

최근에는 철골구조물이 많이 건설되어 있고, 이런 철골구조물은 시공성이 편리하여 공기를 단축할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 철골구조를 갖는 건축물에서는 지진이나 풍하중과 같은 수평하중에 대한 기둥-보 골조의 횡력을 확보하기 위해 가새(Brace)를 설치한다.

도 7은 종래 기술에 의한 철골구조물을 도시한 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 종래 철골구조물(10)은 기둥(20)과 보(30) 골조에 가새(40)를 설치하는 경우, 보(30)와 가새(40)의 사이에는 가새플레이트(50)를 각각 설치하고, 가새(40)와 가새플레이트(50)는 주로 용접에 의하여 연결된다.

여기서, 보(30)에 연결되는 가새(40)는 대각가새, 역 V형 가새 및 X형 가새가 있다.

이와 같이 구성된 철골구조물은 수평하중이 작용하는 경우, 가새(40)는 압축력 또는 인장력을 받게 되고, 가새(40)의 축방향 강성이 크므로 골조전체의 횡력이 크게 되어 안정된 구조를 실현한다.

그러나, 가새(40)가 인장력을 받을 때에는 좌굴이 발생하지 않지만, 가새(40)가 압축력을 받게 되면, 가새(40)는 좌굴이 발생하게 되는데, 가새(40)의 좌굴에 의해 가새(40)가 받을 수 있는 내력은 급격하게 떨어지므로, 만일 외부하중의 증가나 지진 등이 발생하여 좌굴내력 이상의 하중이 작용하였을 경우에는 가새 골조는 불안정한 구조가 될 가능성이 높다.

한편, 가새의 좌굴의 방지하기 위하여 가새의 단면적을 크게 하는 방법이 제안되었으나, 이럴 경우 가새의 단면적이 필요 이상으로 커지게 되어 공사비의 증가 및 공간 활용도가 저하되는 문제점이 있어 사용하지 않고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 가새에 보강재를 설치하여 지진과 같은 반복하중이 발생하여도 안정된 이력거동을 유도하고, 내력과 에너지 흡수능력을 향상시킬 수 있는 철골구조물용 가새의 보강구조을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

기둥과 보 골조 및 가새로 구성되는 철골구조물에 있어서,

축력을 받는 가새의 양측에는 가새가 압축력에 의한 안정된 이력거동을 유도하기 위한 보강재가 길이방향으로 설치되고, 보강재는 체결부재에 의해 상호 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 철골구조물용 가새의 보강구조를 제공하려는 것이다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 철골구조물의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 상태 사시도 및 요부 확대도이며, 도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.

도 1을 참조하면, 철골구조물(100)은 기둥(110), 보(120) 골조와 기둥(110), 보(120) 골조의 횡력을 확보하기 위해 설치되는 가새(brace)(130)로 이루어진다.

그리고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 가새(130)의 전,후면에는 가새(130)가 압축력에 의한 안정된 이력거동을 유도하기 위한 한 쌍의 보강재(150)가 설치된다.

가새(130)의 전,후면에 설치되는 보강재(150)는 “ㄷ” 단면 형상의 형강이고, 체결부재에 의해 상호 결합된다.

이와 같은 보강재(150)는 축력을 받지 않으며, 단지 압축력에 의한 가새(130)의 전체 좌굴 및 국부좌굴을 방지하는 역할을 한다.

한편, 보강재(150)로 보강되지 않은 가새(130)의 양단부에는 단면적을 넓힌 가새확장부(132)가 형성되고, 가새확장부(132)의 전,후면에는 리부(132A)가 돌출 형성되어 있다. 여기서, 가새(130)의 양단에 전,후면에 리부(132A)가 돌출형성된 가새확장부(132)를 연장 형성한 것은, 항복 및 좌굴이 발생하지 않도록 하기 위해서이고, 항복은 단면이 비교적 적은 가새(130)의 중앙부에서만 발생하도록 하기 위해서이다.

그리고, 가새(130)가 인장력 뿐만 아니라 압축력 하에서도 안정된 이력거동을 유지하도록 보강재(150)를 포함한 좌굴하중이 실제로 하중을 부담하는 가새(130)의 항복하중보다 크도록 설계하는 것이 바람직하다.

체결부재는, 도 1 및 도 2와 같이 연결판(160)으로써, 보강재(150)의 상,하면에 적어도 한 개 이상 설치되어 보강재(150)와 각각 용접 접합된다.

체결부재는 한 쌍의 보강재(150,250,350)에 형성된 볼트공(152,252,352)에 관통되는 볼트(180)와, 볼트(180)에 나사체결되는 너트(182)로 이루어진다.

한편, 보(120)와 가새(130)의 사이에는 가새플레이트(140)가 각각 설치되고, 가새(130)와 가새플레이트(140)는 용접 및 연결부재(170)에 의해 연결된다.

여기서, 보(120)와 가새플레이트(140)의 사이에 설치되는 가새(130)는 대각가새, 역 V형 가새 및 X형 가새 등이 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 이하에서 설명하면 다음과 같다.

본 발명 철골구조물(100)은 일정 거리 이격되게 수직 설치된 기둥(110)의 상,하단에 보(120)를 수평으로 조립하고, 기둥(110)과 보(120) 사이에 가새(130)를 도 1 및 도 2와 같이 대각선 방향으로 설치한다. 이때, 가새(130)의 양단부에 형성된 가새확장부(132)는 보(120)에 설치된 가새플레이트(140)와 연결부재(170)로 각각 연결 설치된다.

이러한 상태에서 가새(130)의 전,후면에 한 쌍의 보강재(150)를 각각 위치시키고, 보강재(150)의 상면과 저면에 연결판(160)을 등간격으로 위치시킨 후, 연결판(160)과 보강재(150)의 상면과 저면을 용접(C)으로 접합하여 가새(130)의 전,후면에 위치되어 있는 보강재(150)를 상호 연결시키면 가새(130)에 보강재(150)를 설치하는 작업이 완료된다.(도 2 및 도 3 참조)

이에 따라 가새(130)는 인장력 뿐만 아니라 압축력을 받아도 보강재(150)에 의해 좌굴이 방지되어 지진과 같은 반복하중에 대하여 안정된 이력거동을 유도하고, 내력과 에너지 흡수능력을 향상시킨다.

도 4는 본 발명의 제 2실시 예로서, 이는 가새(130)의 전,후면에 위치되는 “ㄷ” 단면 형상의 보강재(150)가 볼트(180)와 너트(182)에 의해 상호 연결되는 구성이다.

이와 같은 구성은, 가새(130)의 전,후면에 보강재(150)를 위치시키고, 보강재(150)에 형성된 다수의 볼트공(152)에 볼트(180)를 관통시킨 후 너트(182)로 체결하면 된다.

도 5는 본 발명의 제 3실시 예로써, 도 5a는 가새(130)의 전,후면에 설치되는 보강재(250)는“Ｔ”단면 형상의 형강이고, “Ｔ”단면 형상의 한 쌍의 보강재(250)는 연결판(160)에 의해 용접(C)으로 접합 되어 상호 연결되는 구성이다.

이와 같은 구성은, 가새(130)의 전,후면에 한 쌍의 보강재(250)를 위치시키고, 보강재(250)의 상면과 저면에 연결판(160)을 등간격으로 위치시킨 후, 연결판(160)과 보강재(250)의 상면과 저면을 용접(C)으로 접합하여 가새(130)의 전,후면에 위치되어 있는 보강재(250)를 상호 연결시키면 된다.

그리고, 도 5b는 전,후면에 설치되는 보강재(250)는“Ｔ”단면 형상의 형강이고, “Ｔ”단면 형상의 한 쌍의 보강재(250)는 볼트(180)와 너트(182)에 의해 상호 연결되는 구성이다.

이와 같은 구성은, 가새(130)의 전,후면에 보강재(250)를 위치시키고, 보강재(250)에 형성된 다수의 볼트공(252)에 볼트(180)를 관통시킨 후 너트(182)로 체결하면 된다.

도 6은 본 발명의 제 4실시 예로써, 도 6a는 가새(130)의 전,후면에 설치되 는 보강재(350)는“□”단면 형상의 형강이고, “□”단면 형상의 한 쌍의 보강재(350)는 연결판(160)에 의해 용접(C)으로 접합 되어 상호 연결되는 구성이다.

이와 같은 구성은, 가새(130)의 전,후면에 한 쌍의 보강재(350)를 위치시키고, 보강재(350)의 상면과 저면에 연결판(160)을 등간격으로 위치시킨 후, 연결판(160)과 보강재(350)의 상면과 저면을 용접(C)으로 접합하여 가새(130)의 전,후면에 위치되어 있는 보강재(350)를 상호 연결시키면 된다.

그리고, 도 6b는 전,후면에 설치되는 보강재(350)는“□”단면 형상의 형강이고, “□”단면 형상의 한 쌍의 보강재(350)는 볼트(180)와 너트(182)에 의해 상호 연결되는 구성이다.

이와 같은 구성은, 가새(130)의 전,후면에 보강재(350)를 위치시키고, 보강재(350)에 형성된 다수의 볼트공(352)에 볼트(180)를 관통시킨 후 너트(182)로 체결하면 된다.

한편, 본 발명에서는 보(120)와 가새플레이트(140) 사이에 설치되는 가새(130)가 대각방향으로 설치되는 것으로 설명하였으나, 보(30)와 가새플레이트(50)의 사이에 설치되는 가새(40)는 역 V형 가새, X형 가새로 설치할 수 있다.

그리고, 본 발명에서 보강재는“ㄷ”단면형상, “Ｔ”단면형상 및 “□”단면형상으로 설명하였으나, 이외에도 “ㄹ”단면형상과 다각형 형상 등의 보강재를 가새의 전,후면에 설치할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명 철골구조물용 가새의 보강구조에 따르면 가새에 보강재를 설치함으로써, 보강재에 의해 가새가 좌굴되는 것을 방지하고, 좌굴이 방지됨에 따라 지진과 같은 반복되는 극한 하중에서도 안정된 이력거동을 유도하고, 내력과 에너지 흡수능력을 향상시키며, 철골구조물의 안정성을 보다 증대시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예로서 한정되지 아니하며, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

Claims

기둥과 보 골조 및 가새로 구성되는 철골구조물에 있어서,

축력을 받는 상기 가새의 양측에는 상기 가새가 압축력에 의한 안정된 이력거동을 유도하기 위한 보강재가 길이방향으로 설치되고,

상기 보강재는 체결부재에 의해 상호 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 철골구조물용 가새의 보강구조.
청구항 1에 있어서, 상기 보강재는 “ㄷ” 단면 형상의 형강인 것을 특징으로 하는 철골구조물용 가새의 보강구조.
청구항 1에 있어서, 상기 보강재는 “Ｔ” 단면 형상의 형강인 것을 특징으로 하는 철골구조물용 가새의 보강구조.
청구항 1에 있어서, 상기 보강재는 “□” 단면 형상의 형강인 것을 특징으로 하는 철골구조물용 가새의 보강구조.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 체결부재는 상기 한 쌍의 보강재의 상,하면에 적어도 한 개 이상 위치되어 상기 보강재와 용접 접합 되는 연결판인 것을 특징으로 하는 철골구조물용 가새의 보강구조.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 체결부재는 상기 한 쌍의 보강재에 각각 형성된 볼트공에 관통되는 볼트와, 상기 볼트에 나사체결되는 너트로 이루어져 상기 보강재를 상호 연결시키는 것을 특징으로 하는 철골구조물용 가새의 보강구조.