KR100829354B1 - 전단머리를 갖는 콘크리트충전 강관기둥과 철근 콘크리트무량판의 철근 배치 및 정착구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공을 갖는 강관으로 이루어지며 상기 중공 내에는 콘크리트가 타설되어 채워진 콘크리트충전 강관기둥에, 철근 콘크리트 무량판의 보강철근이 정착되는 구조로서, 상기 콘크리트충전 강관기둥과 상기 철근 콘크리트 무량판이 접합되는 부분에서, 상기 콘크리트충전 강관기둥의 측면에는 상기 철근 콘크리트 무량판 내에 매립되도록 빔 부재로 이루어진 전단머리가 상기 콘크리트충전 강관기둥에 일체로 구비되고, 상기 콘크리트충전 강관기둥의 외주면에는 상기 무량판의 보강철근이 상기 콘크리트충전 강관기둥을 관통할 수 있도록 서로 마주보는 위치에 홀이 형성되며, 상기 무량판의 보강철근이 상기 콘크리트충전 강관기둥의 외부에서 상기 홀에 삽입되고, 콘크리트충전 강관기둥의 내부를 지나 마주보는 홀을 통과하도록 배근되는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥과 무량판의 철근 정착구조에 관한 것이다.

CFT 기둥, 무량판, 보강철근, 정착, 관통, 전단머리

Description

전단머리를 갖는 콘크리트충전 강관기둥과 철근 콘크리트 무량판의 철근 배치 및 정착구조 {Rebar Arrangement and Anchorage Structure of CFT Column to RC Flat Plate having Shear Head}

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 철근이, CFT 기둥을 관통하여 배근된 상태와 CFT 기둥을 관통한 후 CFT 기둥의 외주면에 정착된 상태를 보여주는 개략적인 분해사시도 및 결합사시도이다.

도 2는 도 1b의 A-A선에 따른 도면으로, 본 발명의 RC 무량판 철근이 CFT 기둥을 관통하여 배치된 상태 및 CFT 기둥을 관통한 후 CFT 기둥 외주면에 정착된 상태를 보여주는 개략적인 평면도이다.

도 3a는 도 1b의 B-B선에 따른 도면으로, 본 발명의 RC 무량판 철근이 CFT 기둥 외주면에 정착된 상태를 보여주는 개략적인 측단면도이다.

도 3b는 도 3a에서 CFT 기둥 외주면에 철근이 정착된 모습을 보여주는 원 C 부분의 확대 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 콘크리트 10 CFT 기둥 11 전단머리

20 RC 무량판 21 휨철근 22 보강철근

본 발명은 콘크리트충전 강관기둥(Concrete Filled steel Tubular Column, 이하 "CFT 기둥"이라고 한다)과 철근 콘크리트 무량판(Reinforced Concrete Flat Plate, 이하 "RC 무량판"이라고 한다)의 접합부에서 CFT 기둥 외곽부에 RC 무량판의 철근이 정착되는 구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

철제 외관(원통형, 각형 등)의 내부에 고강도 콘크리트를 충진하여 외관과 내부 콘크리트를 일체화시킴으로써 부재의 단면을 감소시키고 내진성 및 내화성능을 향상시킨 콘크리트 충전 강관을 이용한 기둥 부재를 CFT 기둥이라고 한다. 이러한 CFT 기둥은 구조적·시공상의 다양한 장점을 가지고 있어 최근 국내 건설현장에서는 폭넓게 사용되고 있다.

한편, 벽식 구조처럼 보가 없으며 슬래브의 하중이 직접 기둥을 통해 기초로 전달되는 구조를 무량판 구조라고 한다. 무량판 구조를 사용하는 경우, 층고 절감 및 공기 단축의 이점이 있어 최근 초고층 구조물에 널리 이용되고 있다. 그러나, 무량판 구조에서는 하중이 기둥에 직접 전달되므로 기둥과의 접합부에서 RC 무량판이 펀칭 파괴될 우려가 있어, 접합부에서의 전단 보강과 RC 무량판의 철근을 CFT 기둥에 안전하게 정착시키는 것이 중요하다.

종래에는 RC 무량판의 휨철근을 CFT 기둥에 용접하여 정착하는 방법이 주로 사용되었으나, 이와 같이 현장에서 용접에 의해 철근을 정착시킬 경우, 용접부의 성능을 보장할 수 없고, 현장작업의 증가로 인해 공기지연의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 CFT 기둥에 안정적으로 무량판의 철근을 배치 및 정착시키는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 현장 작업을 줄여, 시공 기간을 단축하고 접합부의 성능을 향상시키는 철근의 배치 및 정착구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 중공을 갖는 강관으로 이루어지며 상기 중공 내에는 콘크리트가 타설되어 채워진 콘크리트충전 강관기둥에, 철근 콘크리트 무량판의 보강철근이 정착되는 구조로서, 상기 콘크리트충전 강관기둥과 상기 철근 콘크리트 무량판이 접합되는 부분에서, 상기 콘크리트충전 강관기둥의 측면에는 상기 철근 콘크리트 무량판 내에 매립되도록 빔 부재로 이루어진 전단머리가 상기 콘크리트충전 강관기둥에 일체로 구비되고, 상기 콘크리트충전 강관기둥의 외주면에는 상기 무량판의 보강철근이 상기 콘크리트충전 강관기둥을 관통할 수 있도록 서로 마주보는 위치에 홀이 형성되며, 상기 무량판의 보강철근이 상기 콘크리트충전 강관기둥의 외부에서 상기 홀에 삽입되고, 콘크리트충전 강관기둥의 내부를 지나 마주보는 홀을 통과하도록 배근되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관기둥과 무량판의 철근 정착구조가 제공된다.

또한, 상기 콘크리트충전 강관기둥을 관통한 보강철근의 단부는 상기 콘크리트충전 강관기둥의 외주면에서 정착부재에 의해 정착되는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥과 무량판의 철근 정착구조를 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 휨철근의 배치 및 정착구조의 구체적인 구성과 효과에 대해 설명한다.

도 1a에는 RC 무량판(20)에 배근되는 철근 중 CFT 기둥(10)을 통과하는 보강철근(22)이 CFT 기둥(10)을 관통하여 배근된 상태를 보여주는 개략적인 분해사시도가 도시되어 있다. 도 1b는 도 1a에 대응되는 도면으로, CFT 기둥(10)을 관통한 보강철근(22) 중 일부가 CFT 기둥(10)의 외주면에 정착된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1b의 A-A선에 따른 평면도로, RC 무량판(20)의 보강철근(22)이 CFT 기둥(10)을 관통하여 배치된 상태와, CFT 기둥(10)을 관통하여 CFT 기둥(10) 외주면에 정착된 상태를 보여주는 개략적인 평면도이다. 도 3a는 도 1b의 B-B선에 따른 측단면도로, RC 무량판(20)의 보강철근(22)이 CFT 기둥(10) 외주면에 정착된 상태를 보여준다. 도 3b는 도 3a의 원 C 부분을 확대한 측단면도로, CFT 기둥(10) 외주면에 보강철근(22)이 정착된 모습을 보여준다.

도 1a에 도시된 바와 같이, RC 무량판(20)에 배근되는 철근 중 보강철근(22)은 CFT 기둥(10)을 지나도록 배근된다. 도면에서 보듯이 본 발명의 CFT 기둥(10)은 중공을 갖는 강관으로 이루어지며 상기 RC 무량판(20)과 접합되는 부분에 빔 부 재로 이루어진 전단머리(11)가 일체로 형성되어 RC 무량판(20)에 발생하는 전단력에 저항한다. 또한, 상기 CFT 기둥(10)의 외주면에는 상기 RC 무량판(20)의 보강철근(22)이 상기 CFT 기둥(10)을 관통할 수 있도록 서로 마주보는 위치에 홀(12)이 형성되어 있어, 도시된 바와 같이, 상기 RC 무량판(20)의 보강철근(22)이 상기 CFT 기둥(10)의 외부에서 상기 홀(12)에 삽입되고, CFT 기둥(10)의 내부를 지나 마주보는 홀(12)을 통과하도록 배근된다. 이때, 보강철근(22)의 위치를 고정하기 위하여 이형철근을 사용함으로써 이형철근의 마디가 홀(12)에 걸리도록 하여 고정하는 것이 바람직하다.

도 1b는 도 1a에서와 같이 CFT 기둥(10)을 관통하여 배근되는 보강철근(22)의 일부가 CFT 기둥(10)의 외주면에서 정착장치에 의해 정착된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다. 상기 보강철근(22)을 CFT 기둥(10)의 외주면에 정착시키는 방법에는 제한이 없으며, 갈고리를 사용하거나, 나사 결합, 용접 등의 다양한 방법이 사용될 수 있다. 도 1b, 도 2, 도 3a 및 도 3b에는 보강철근(22)을 정착시키는 일례로 상기 보강철근(22)의 단부에 나사선을 가공하여 CFT 기둥(10)의 외주면에서 너트부재와 결합시키는 방법을 사용한 도면이 도시되어 있다. 이와 같이, 보강철근(22)을 CFT 기둥(10)에 정착시킴으로써 CFT 기둥(10) 외주면과 보강철근(22)의 정착단부의 결합으로 인한 전단 저항력과, 보강철근(22)과 기둥 내부에 충진되는 콘크리트(1)와의 상호작용으로 인한 전단 저항력이 발휘되어 RC 무량판(20) 구조물의 전단 파괴를 방지할 수 있다.

도 2에는 도 1b의 A-A선에 따라, RC 무량판(20)의 보강철근(22)이 CFT 기 둥(10)을 관통하여 배치된 상태와, CFT 기둥(10)을 관통하여 CFT 기둥(10) 외주면에 정착된 상태를 보여주는 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 RC 무량판(20)에 배근되는 보강철근(22)은 CFT 기둥(10)을 관통하여 연장 배근되며, 이처럼 CFT 기둥(10)을 관통한 보강철근(22) 중 일부는 CFT 기둥(10)의 외주면에 정착될 수 있다. 물론, 보강철근(22)이 모두 CFT 기둥(10)을 관통하여 외주면에 정착되도록 하는 것도 가능하다. 이와 같이, CFT 기둥(10)을 관통하도록 보강철근(22)을 배근하거나, 보강철근(22)을 CFT 기둥(10)에 관통시키고 보강철근(22)의 단부를 CFT 기둥(10)의 외주면에 정착시킨 후에는 CFT 기둥(10)의 내부에 고강도 콘크리트(1)를 충진하여 CFT 기둥(10)의 외관과 내부 콘크리트(1)를 일체화시킨다.

도 3a에는 도 1b의 B-B선에 따라 RC 무량판(20)의 보강철근(22)이 CFT 기둥(10) 외주면에 정착된 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 3b에는 도 3a의 원 C 부분을 확대한 측단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, RC 무량판(20)의 보강철근(22)이 CFT 기둥(10)을 관통하여 연장 배근되거나, 상기 CFT 기둥(10)을 관통한 후 CFT 기둥(10) 외주면에서 정착된 후, 상기 RC 무량판(20)을 형성하도록 콘크리트(1)가 타설된다. 또한, CFT 기둥(10)의 내부에는 위와 같이 보강철근(22)이 관통한 상태로 고강도 콘크리트(1)가 충진된다.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 CFT 기둥과 RC 무량판의 보강철근 배치 및 정착구조를 사용함으로써, CFT 기둥에 안정적으로 무량판의 철근을 배치 및 정착시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 현장에서의 용접 작업을 줄여, 시공 기간을 단축하고 접합부의 성능을 향상시킬 수 있다.

특히, 철근을 CFT 기둥에 정착시키는 경우, 정착에 의한 CFT 기둥의 외주면에서의 전단 저항력과, 보강철근과 기둥 내부에 충진되는 콘크리트의 상호작용으로 인한 전단 저항력에 의해 RC 무량판 구조물의 펀칭 전단 파괴를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 중공을 갖는 강관으로 이루어지며 상기 중공 내에는 콘크리트(1)가 타설되어 채워진 콘크리트충전 강관기둥(10)에, 철근 콘크리트 무량판(20)의 보강철근(22)이 정착되는 구조로서,

   상기 콘크리트충전 강관기둥(10)과 상기 철근 콘크리트 무량판(20)이 접합되는 부분에서, 상기 콘크리트충전 강관기둥(10)의 측면에는 상기 철근 콘크리트 무량판(20) 내에 매립되도록 빔 부재로 이루어진 전단머리(11)가 상기 콘크리트충전 강관기둥(10)에 일체로 구비되고,

   상기 콘크리트충전 강관기둥(10)의 외주면에는 상기 무량판(20)의 보강철근(22)이 상기 콘크리트충전 강관기둥(10)을 관통할 수 있도록 서로 마주보는 위치에 홀(12)이 형성되며,

   상기 무량판(20)의 보강철근(22)이 상기 콘크리트충전 강관기둥(10)의 외부에서 상기 홀(12)에 삽입되고, 콘크리트충전 강관기둥(10)의 내부를 지나 마주보는 홀(12)을 통과하도록 배근되는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥과 무량판의 철근 정착구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 콘크리트충전 강관기둥(10)을 관통한 보강철근(22)의 단부는 상기 콘크 리트충전 강관기둥(10)의 외주면에서 정착부재에 의해 정착되는 것을 특징으로 하는 콘크리트충전 강관기둥과 무량판의 철근 정착구조.

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