KR100952930B1 - 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치 - Google Patents

콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 간의 접합부에 설치되어 철근콘크리트 플랫 슬래브의 뚫림전단파괴를 유효하게 방지할 수 있도록 한 전단보강장치에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 철근콘크리트 플랫 슬래브가 형성될 위치의 콘크리트 충전 강관 기둥의 외면에 결합되는 한 쌍의 보강밴드; 각 보강밴드의 외면에 결합되어 기둥의 길이방향으로 개구된 관통구멍을 형성하는 복수의 고정고리; 기둥에서 수평하게 돌출되도록 각 고정고리에 결합되며 각 끝단에는 관통구멍에 삽입되는 훅크가 형성된 복수의 ㄷ자형 보강철근; 및 복수의 ㄷ자형 보강철근의 위치를 고정하도록 보강철근의 길이방향을 따라 설치된 복수의 철근고정용 안장을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치가 제공된다.

Description

콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치{Shear force reinforcing apparatus of concrete filled steel tube column-reinforced concrete flat slab joint}
본 발명은 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 간의 접합부에 설치되어 철근콘크리트 플랫 슬래브의 뚫림전단파괴를 유효하게 방지할 수 있도록 한 전단보강장치에 관한 것이다.
2방향 슬래브로는 2방향 보로 지지된 슬래브, 플랫 플레이트, 플랫 슬래브, 워플 슬래브 등이 있다. 플랫 슬래브는 기둥이 직접적으로 슬래브를 지지하는 2방향 슬래브를 말하는데, 그 사용의 근본적인 제한은 기둥 둘레의 전단(뚫림전단, 2방향 전단)이 문제이다.
플랫 슬래브에 있어서 전단내력을 키우기 위한 방법으로는 전체 패널에 걸쳐 슬래브의 두께를 두껍게 하는 방법, 기둥 머리에 지판(drop panel)을 배치하는 방법, 기둥의 크기를 증가시키거나 기둥머리(capital)를 배치하는 방법, 전단보강철근을 배치하는 방법 등이 있다.
기둥 주위에 지판(drop panel)이나 주두(capital)를 설치하는 방식이 가장 통상적으로 사용되고 있는데, 지판이나 주두를 설치함으로써 단면의 확대를 통하여 전단 내력을 증대시킬 수는 있으나, 이러한 지판이나 주두의 형성을 위한 거푸집의 제작이 번거로울 뿐 아니라 보강 성능의 측면에서도 그다지 효과적이지 못하다는 문제가 있다.
본 발명은 콘크리트 충전 강관 기둥 주변의 철근콘크리트 플랫 슬래브에 발생할 수 있는 뚫림전단파괴를 간편하고 효과적으로 보강할 수 있는 전단보강장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 철근콘크리트 플랫 슬래브가 형성될 위치의 콘크리트 충전 강관 기둥의 외면에 결합되는 한 쌍의 보강밴드; 각 보강밴드의 외면에 결합되어 기둥의 길이방향으로 개구된 관통구멍을 형성하는 복수의 고정고리; 기둥에서 수평하게 돌출되도록 각 고정고리에 연결되며 각 끝단에는 관통구멍에 삽입되는 훅크가 형성된 복수의 ㄷ자형 보강철근; 및 복수의 ㄷ자형 보강철근의 위치를 고정하도록 보강철근의 길이방향을 따라 설치된 복수의 철근고정용 안장을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치가 제공된다.
본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 철근고정용 안장은, 박스형의 단면으로 구성되며 보강철근이 안착될 수 있는 홈이 상면과 하면에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, ㄷ자형 보강철근은, 기둥으로부터 방사상으로 돌출되도록 고정고리에 연결된다.
본 발명에 따르면 제작 및 설치가 용이하고 상,하현재와 복부재로 이루어진 트러스 거동에 의하여 접합부의 연성도가 증대되므로 슬래브 전체가 급격히 붕괴되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치가 콘크리트 충전 강관 기둥에 접합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치를 이용해 철근콘크리트 플랫 슬래브가 시공된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치를 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 표기하며, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치의 일부를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치가 콘크리트 충전 강관 기둥에 접합된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치를 이용해 철근콘크리트 플랫 슬래브가 시공된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치는, 한 쌍의 보강밴드(10a,10b); 각 보강밴드(10a,10b)의 외면에 결합된 복수의 고정고리(20); 기둥에서 수평하게 돌출되도록 각 고정고리(20)에 결합된 복수의 ㄷ자형 보강철근(30); 복수의 ㄷ자형 보강철근(30)의 위치를 고정하도록 보강철근(30)의 길이방향을 따라 설치된 복수의 철근고정용 안장(40)을 포함한다.
한 쌍의 보강밴드(10a.10b)는 철근콘크리트 플랫 슬래브(S)가 형성될 위치에 콘크리트 충전 강관 기둥(C)을 감싸도록 결합된다. 각 보강밴드(10a,10b)는 콘크리트 충전 강관 기둥(C)의 외면에 대응되는 단면 형상을 갖는다. 도면에서는 기둥(C)으로 각형 강관이 적용된 예를 도시한 것으로 각 보강밴드(10a,10b)는 L자형의 단면을 갖는다. 따라서 기둥(C)으로 원형 강관이 적용될 경우 각 보강밴드(10a,10b)는 반원형의 단면이 된다. 각 보강밴드(10a,10b)의 높이는 철근콘크리트 플랫 슬래브(S)의 두께에 의해 결정된다.
각 보강밴드(10a,10b)의 외면에는 기둥의 길이방향으로 개구된 관통구멍(21)을 형성하도록 고정고리(20)가 결합된다. 고정고리(20)의 갯수는 철근콘크리트 플랫 슬래브의 전단보강을 위해 필요한 철근량에 의해 결정되며 이들은 등간격으로 배치된다. 고정고리(20)는 별개의 부재로 제작되어 보강밴드(10a,10b)에 용접으로 결합되거나 보강밴드(10a,10b)와 함께 주조에 의해 일체로 제조될 수 있다. 다른 방법으로 고정고리(20)는 보강밴드(10a,10b)를 다이(Die)에 놓고 프레스(Press) 가공하는 것에 보강밴드(10a,10b)와 일체로 형성될 수 있다.
각 고정고리(20)에는 보강철근(30)이 결합된다. 보강철근(30)은 철근을 구부려 전체적으로 ㄷ자형상을 갖도록 가공한 것으로 끝단에는 고정고리(20)에 의해 형성된 관통구멍(21)에 삽입되는 훅크(31)가 형성된다. ㄷ자형 보강철근(30)의 길이는 보강을 필요로 하는 뚫림전단파괴의 위험단면에 의해 결정된다. 보강철근(30)들은 기둥(C)의 길이방향에 대해 수직하게, 즉 기둥(C)의 외면에서 수평으로 돌출되며 각 보강철근(30)들은 동일 평면상에서 서로 평행하게 배치된다.
보강철근(30)들은 철근고정용 안장(40)에 의해 그 위치가 고정된다. 철근고정용 안장(40)은 보강철근(30)의 길이방향을 따라 서로 간격을 갖도록 설치된다. 철근고정용 안장(40)은 박스형의 단면으로 구성되며 보강철근(30)이 안착될 수 있는 홈(41)이 상면과 하면에 각각 형성되어 있다. 홈(41)의 입구를 보강철근(30)의 직경 보다 작게 형성하여 보강철근(30)을 홈(41)으로 강제로 밀어넣은 방법으로 철근고정용 안장(40)에 보강철근(30)이 끼워 맞춤 방식으로 고정될 수 있다. 다른 방법으로 보강철근(30)은 철근고정용 안장(40)의 홈(41)에 놓여지고 용접에 의해 고정될 수 있다. 따라서 본 발명에서 보강철근(30)과 철근고정용 안장(40)은 일종의 보강 트러스를 구성하게 되는데, 보강철근(30)은 트러스의 상현재와 하현재를 구성하고 철근고정용 안장(40)은 복부재를 구성하게 된다.
이와 같이 본 발명의 전단보강 구조는 트러스 형태의 전단보강재를 채용함으로써 구조 역학적인 측면에서 기존의 전단보강재들에 비하여 월등히 우수한 전단 보강 효과를 나타낸다. 또한 접합부에 관통 균열이 발생한 경우에 있어서는 상,하현재와 복부재로 이루어진 트러스 거동에 의하여 접합부의 연성도가 증대되므로 슬래브 전체가 급격히 붕괴되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 전단보강장치는 각 보강밴드(10a,10b)에 결합된 고정고리(20)에 의해 형성된 관통구멍(21)에 ㄷ자형 보강철근(30)의 훅크(31)를 삽입하여 ㄷ자형 보강철근(30)을 가고정한 다음 철근고정용 안장(40)을 설치하고 ㄷ자형 보강철근(30)과 용접하는 것에 의해 것에 제작되므로 조립이 간단하고 콘크리트 충전 강관 기둥(C)의 외면에 용접으로 고정되므로 설치가 간편하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치를 나타낸 평면도이다.
앞서 설명한 실시예에서는 각 보강철근(30)들이 기둥(C)에서 평행하게 수평으로 돌출되도록 배치된다. 그러나 이 경우 기둥(C)의 모서리 부분에 보강철근(30)이 배치되지 않게 되는 단점이 있다. 본 실시예에서는 각 보강철근(30)들이 기둥(C)으로부터 동일 평면상에서 방사상으로 배치되도록 하였다. 이에 따라 동일 갯수의 보강철근(30)으로 보다 넓은 범위를 보강할 수 있게 된다. 그리고 보강철근(30)들이 방사상으로 배치됨에 따라 이들 보강철근(30)을 고정하기 위한 철근고정용 안장(40)은 기둥에서 멀어질수록 그 크기가 점점 증가하게 된다.
지금까지 본 발명을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
10a,10b : 보강밴드
20 : 고정고리
21 : 관통구멍
30 : 보강철근
31 : 훅크
40 : 안장
41 : 홈
C : 기둥

Claims (3)

  1. 철근콘크리트 플랫 슬래브가 형성될 위치의 콘크리트 충전 강관 기둥의 외면에 결합되는 한 쌍의 보강밴드;
    각 보강밴드의 외면에 결합되어 기둥의 길이방향으로 개구된 관통구멍을 형성하는 복수의 고정고리;
    기둥에서 수평하게 돌출되도록 각 고정고리에 연결되며 각 끝단에는 관통구멍에 삽입되는 훅크가 형성된 복수의 ㄷ자형 보강철근;
    복수의 ㄷ자형 보강철근의 위치를 고정하도록 보강철근의 길이방향을 따라 설치된 복수의 철근고정용 안장을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    철근고정용 안장은,
    박스형의 단면으로 구성되며 보강철근이 안착될 수 있는 홈이 상면과 하면에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    ㄷ자형 보강철근은,
    기둥으로부터 방사상으로 돌출되도록 고정고리에 연결된 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 기둥과 철근콘크리트 플랫 슬래브 접합부 전단보강장치.
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