KR100965855B1 - 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조 및 방법 - Google Patents

콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 부재 상부에 철골 부재를 결합할 경우, 부재 상호 간의 시공 오차를 줄이기 위한 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조에 대한 것이다.
본 발명의 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조는 콘크리트 부재; 상기 콘크리트 부재 상부에 상부가 돌출되도록 매립되는 것으로 둘레에 나사산이 형성된 다수 개의 앵커 볼트; 상기 앵커 볼트의 돌출된 부분의 소정 높이에 상호 수평 높이가 같도록 결합되는 높이 조절 너트; 상기 앵커 볼트와 대응되는 위치에 앵커 볼트가 삽입되는 결합공이 형성되어 상기 높이 조절 너트 상부에 결합되는 하부 베이스 플레이트; 상기 하부 베이스 플레이트 상부에 결합되는 것으로 상부에 유도 볼트가 위치된 상부 베이스 플레이트; 상기 유도 볼트가 삽입되도록 하부에 결합홈이 형성되어 상기 상부 베이스 플레이트 상부에 결합되는 철골 부재; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명은 상기 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조를 구현하기 위한 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 방법을 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 구조물의 시공시 콘크리트 부재 상부의 불균등한 레벨 및 수평 방향으로의 오차를 모두 해소함으로써, 하부 콘크리트 부재와 상부 철골 부재 간의 결합시 발생할 수 있는 시공 오차를 최소화할 수 있다. 따라서 정밀 시공으로 인한 시공성 및 경제성 향상이 가능하다.
콘크리트, 철골, 기초, 기둥, 앵커, 베이스 플레이트, 너트, 용접

Description

콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조 및 방법{Joint structure and method for combining steel member on concrete member}
본 발명은 콘크리트 부재 상부에 철골 부재를 결합할 경우, 이들 부재 상호 간의 시공 오차로 인하여 발생하는 구조물 전체의 시공 오차를 줄이기 위한 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조에 대한 것이다.
아울러 본 발명은 상기 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조를 구현하기 위한 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 방법을 포함한다.
모듈러 구조물을 포함하여 구조물의 시공시에는 프리캐스트 콘크리트나 현장 타설 콘크리트로 이루어진 콘크리트 부재 상부에 보, 기둥, 슬래브 등의 다른 구조 부분을 결합하는 방법으로 시공이 이루어지는 경우가 있다.
이때 콘크리트 부재 상부에 철골 부재를 결합하는 경우에는 볼트 등의 연결철물을 이용하여 콘크리트 부재 상부에 직접 철골 부재를 시공하는 방법이 사용되고 있다.
그러나 콘크리트는 배합설계 과정이나 타설 과정 또는 콘크리트 자체의 특성으로 인하여 콘크리트 레벨 상의 시공 오차를 초래하는 요인이 다수 포함되게 된다. 아울러 지반 자체가 연약지반인 경우에는 구조물 하부의 부등침하 등으로 인하여 콘크리트 부재 상부의 레벨이 일정치 않게 되는 경우도 발생한다.
반면, 상부에 시공되는 철골 부재는 가공이 완료되어 부재의 높이 등 사이즈가 이미 규격화된 상태이다. 따라서 하부에 위치하는 부재의 시공 오차는 상부 부재의 시공 오차로 직결되어 구조물의 불균형을 가져올 수 있고, 상부에 시공되는 철골 부재의 x, y방향, 즉 수평 방향의 시공 오차를 초래할 뿐만 아니라, 구조물 전체 또는 일부분의 붕괴를 일으킬 위험이 있다.
아울러 이러한 콘크리트 부재 상부의 레벨 불균형은 상부 구조물의 시공 과정에서 바로잡기가 어렵고, 소요되는 비용도 만만치 않아 구조물의 시공시 시공성 및 경제성 저하로 이어질 수 있다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 콘크리트 부재 상부의 불균등한 레벨을 바로잡음으로써, 구조물의 시공시 하부 콘크리트 부재와 상부 철골 부재 사이의 수직 방향의 오차 및 수평 방향의 오차를 모두 해소할 수 있는 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조를 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 콘크리트 부재; 상기 콘크리트 부재 상부에 상부가 돌출되도록 매립되는 것으로, 둘레에 나사산이 형성된 다수 개의 앵커 볼트; 상기 앵커 볼트의 돌출된 부분의 소정 높이에 상호 수평 높이가 같도록 체결되는 높이 조절 너트; 상기 앵커 볼트와 대응되는 위치에 앵커 볼트가 삽입되는 결합공이 형성되는 것으로 결합공을 통해 상기 앵커 볼트에 끼워 상기 높이 조절 너트 위에 얹혀지도록 설치되는 한편 앵커 볼트가 상부로 돌출되지 않도록 마련된 상태에서 앵커 볼트 또는 높이 조절 너트에 용접 결합되는 하부 베이스 플레이트; 상부에 유도 볼트가 위치한 것으로 상기 하부 베이스 플레이트 상부에 올려져 용접 결합되는 상부 베이스 플레이트; 유도 볼트와 대응하는 위치에 결합홈이 형성된 엔드 플레이트를 구비한 것으로 결합홈을 통해 유도 볼트에 끼워 상기 상부 베이스 플레이트 상부에 결합되는 철골 부재; 상기 하부 베이스 플레이트 하부와 콘크리트 부재 상부 사이의 공간에 사춤되는 모르타르;로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조를 제공한다.
아울러 본 발명은 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 구조를 구현하기 위한 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 구조물의 시공시 콘크리트 부재 상부의 불균등한 레벨을 수렴함으로써, 하부 콘크리트 부재와 상부 철골 부재 간의 결합시 발생할 수 있는 수직 방향의 시공 오차를 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 수평 방향의 오차도 최소화함으로써, 정밀 시공으로 인한 시공성 및 경제성 향상이 가능하다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면으로, 각 도면의 (a)와 (b)는 각각 평면도와 입단면도를 나타낸다.
우선 본 발명은 콘크리트 부재(10) 상부에 철골 부재(60)를 결합 시 수직, 수평 방향의 시공 오차를 줄이기 위한 것으로, 콘크리트 부재(10); 상기 콘크리트 부재(10) 상부에 상부가 돌출되도록 매립되는 것으로, 둘레에 나사산이 형성된 다수 개의 앵커 볼트(20); 상기 앵커 볼트(20)의 돌출된 부분의 소정 높이에 상호 수평 높이가 같도록 체결되는 높이 조절 너트(30); 상기 앵커 볼트(20)와 대응되는 위치에 앵커 볼트(20)가 삽입되는 결합공이 형성되는 것으로, 결합공을 통해 상기 앵커 볼트(20)에 끼워 상기 높이 조절 너트(30) 위에 얹혀지도록 설치되는 한편, 앵커 볼트가 상부로 돌출되지 않도록 마련된 상태에서 앵커 볼트(20) 또는 높이 조절 너트(30)에 용접 결합되는 하부 베이스 플레이트(40); 상부에 유도 볼트(52)가 위치한 것으로, 상기 하부 베이스 플레이트(40) 상부에 올려져 용접 결합되는 상부 베이스 플레이트(50); 유도 볼트(52)와 대응하는 위치에 결합홈(62)이 형성된 엔드 플레이트를 구비한 것으로, 결합홈(62)을 통해 유도 볼트(52)에 끼워 상기 상부 베이스 플레이트(50) 상부에 결합되는 철골 부재(60); 상기 하부 베이스 플레이트(40) 하부와 콘크리트 부재(10) 상부 사이의 공간에 사춤되는 모르타르(70);로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 구조를 포함한다.
이러한 상기 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 구조는 도 1 내지 도 7에서 도시된 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 방법에 의하여 구현될 수 있는바, 상기 방법의 공정에 따라 본 발명을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 방법은 (a) 둘레에 나사산이 형성된 다수 개의 앵커 볼트(20)가 상부로 돌출되도록 매립된 콘크리트 부재(10)를 설치하는 단계; 로 시작된다.
여기에서 콘크리트 부재(10)에는 프리캐스트 콘크리트나 현장 타설 콘크리트가 모두 포함되는 것으로, 콘크리트 기둥, 콘크리트 슬래브 등이 가능하다.
또한, 철골 부재(60)는 대체로 철골 기둥이나 철골 보 등 단위 철골 부재(60)가 가능하며, 이 밖에 유니트화된 단위 모듈러 구조물을 직접 시공하는 경우도 가능하다.
따라서 본 발명은 기초 위의 콘크리트 기둥과 철골 기둥의 접합, 콘크리트 기둥과 철골 보의 접합, 콘크리트 슬래브와 철골 기둥의 접합 등에 광범위하게 적용 가능하다.
본 발명에서 앵커 볼트(20)에 형성된 나사산은 후에 높이 조절 너트(30)를 통하여 콘크리트 부재(10) 상부의 불균등한 수직 방향의 레벨을 바로잡기 위한 부분으로, 앵커 볼트(20)의 상단에만 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, (b) 상기 앵커 볼트(20)의 돌출된 부분의 소정 높이까지 상호 수평 높이가 같도록 앵커 볼트(20)에 높이 조절 너트(30)를 결합한다.
여기에서 하나의 콘크리트 부재(10)에 삽입되는 다수 개의 높이 조절 너트(30)는 상호 수평 높이가 일치하도록 삽입함이 통상적이다.
그리고 도 3에서와 같이, (c) 상기 앵커 볼트(20)와 대응하는 위치에 결합공이 형성된 하부 베이스 플레이트(40)를 상기 높이 조절 너트(30)가 결합된 앵커 볼트(20)에 결합한 다음, 도 4에서와 같이, (d) 상기 하부 베이스 플레이트(40) 상부로 돌출된 앵커 볼트(20)를 절단하고, 상기 앵커 볼트(20)를 하부 베이스 플레이트(40)에 용접하여 고정한다.
상기 (c) 단계에서 하부 베이스 플레이트(40)는 앵커 볼트(20)를 관통하여 높이 조절 너트(30) 상부에 위치된다.
따라서 하부 베이스 플레이트(40)에서 상기 앵커 볼트(20)와 대응되는 위치에 앵커 볼트(20)가 삽입될 수 있도록 형성된 결합공은 앵커 볼트(20)의 직경보다 크고 너트의 직경보다 작은 크기로 제작함이 바람직하다.
이러한 높이 조절 너트(30)와 하부 베이스 플레이트(40)의 위치 고정에 의하 여 철골 부재(60)의 시공시 발생하는 z방향, 즉 수직 방향의 오차를 바로잡을 수 있다.
그리고 상기 (d) 단계에서는 하부 베이스 플레이트(40) 상부로 돌출된 앵커 볼트(20) 부분을 절단하여, 후에 설치되는 철골 부재(60)가 하부 베이스 플레이트(40) 상부로 돌출된 앵커 볼트(20) 부분에 간섭받지 않고 시공될 수 있도록 한다.
아울러 상기 하부 베이스 플레이트(40)는 앵커 볼트(20)에 용접 결합하며, 앵커 볼트(20)와 결합공 사이의 공간은 용접살로 채워진다. 물론 하부 베이스 플레이트(40)는 앵커 볼트(20)뿐만 아니라, 높이 조절 너트(30)에 직접 용접 결합되는 경우도 상정할 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, (e) 상부에 유도 볼트(52)가 위치된 상부 베이스 플레이트(50)를 상기 하부 베이스 플레이트(40) 상부에 결합한다. 유도 볼트(52)는 하나 또는 그 이상으로 마련할 수 있다.
여기에서 상부 베이스 플레이트(50)는 콘크리트 부재(10) 상부에 결합되는 철골 부재(60)가 안착 되는 부분으로, 철골 부재(60) 하부의 엔드 플레이트에 형성된 결합홈(62)에 삽입되어 철골 부재(60)의 결합을 용이하게 할 수 있도록 상기 유도 볼트(52)는 상단이 테이퍼지게 형성할 수 있다.
이러한 유도 볼트(52)를 통하여 철골 부재(60) 시공시 x, y방향, 즉, 수평 방향으로 발생될 수 있는 시공 오차를 해소할 수 있다. 유도 볼트(52)는 상부 베이스 플레이트(50)에 용접 결합 가능하다.
그런데 상기 (d) 단계와 (e) 단계 사이에는 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 베이스 플레이트(40) 하부와 콘크리트 부재(10) 상부 사이의 공간에 모르타르(70)를 사춤하는 단계가 더 포함되어 구성될 수 있다.
이러한 모르타르(70) 사춤 공정은 상부 구조물에서 하부 구조물로의 응력 전달을 원활하게 함과 동시에, 앵커 볼트(20)와 하부 베이스 플레이트(40)의 용접 결합에 더하여 하부 베이스 플레이트(40)의 높이를 유지하는 역할을 보완한다.
여기에서 모르타르(70)를 사춤하는 단계는 콘크리트 부재(10)와 하부 베이스 플레이트(40) 사이의 공간 측면에 거푸집을 설치하고, 상기 거푸집들 중 어느 하나에 형성된 측면 사춤공을 통하여 이루어질 수 있다. 아울러 콘크리트 부재(10)와 하부 베이스 플레이트(40) 사이의 공간 측면에 거푸집을 설치하고, 하부 베이스 플레이트(40) 상부에 형성된 별도의 사춤공으로 모르타르(70)를 사춤하는 경우도 고려할 수 있다.
마지막으로, 도 7에서와 같이, (f) 상기 유도 볼트(52)가 삽입되도록 하부에 결합홈(62)이 형성된 철골 부재(60)를 상기 상부 베이스 플레이트(50) 상부에 결합하여 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합을 위한 시공을 마무리한다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 특허청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 콘크리트 부재와 철골 부재의 결합 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
10: 콘크리트 부재
20: 앵커 볼트
30: 높이 조절 너트
40: 하부 베이스 플레이트
50: 상부 베이스 플레이트
52: 유도 볼트
60: 철골 부재
62: 결합홈
70: 모르타르

Claims (10)

  1. 콘크리트 부재(10);
    상기 콘크리트 부재(10) 상부에 상부가 돌출되도록 매립되는 것으로, 둘레에 나사산이 형성된 다수 개의 앵커 볼트(20);
    상기 앵커 볼트(20)의 돌출된 부분의 소정 높이에 상호 수평 높이가 같도록 체결되는 높이 조절 너트(30);
    상기 앵커 볼트(20)와 대응되는 위치에 앵커 볼트(20)가 삽입되는 결합공이 형성되는 것으로, 결합공을 통해 상기 앵커 볼트(20)에 끼워 상기 높이 조절 너트(30) 위에 얹혀지도록 설치되는 한편, 앵커 볼트가 상부로 돌출되지 않도록 마련된 상태에서 앵커 볼트(20) 또는 높이 조절 너트(30)에 용접 결합되는 하부 베이스 플레이트(40);
    상부에 유도 볼트(52)가 위치한 것으로, 상기 하부 베이스 플레이트(40) 상부에 올려져 용접 결합되는 상부 베이스 플레이트(50);
    유도 볼트(52)와 대응하는 위치에 결합홈(62)이 형성된 엔드 플레이트를 구비한 것으로, 결합홈(62)을 통해 유도 볼트(52)에 끼워 상기 상부 베이스 플레이트(50) 상부에 결합되는 철골 부재(60);
    상기 하부 베이스 플레이트(40) 하부와 콘크리트 부재(10) 상부 사이의 공간에 사춤되는 모르타르(70);
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 구조.
  2. 제1항에서,
    상기 콘크리트 부재(10)는 PC(Precast Concrete)인 것을 특징으로 하는 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 구조.
  3. 제1항에서,
    상기 유도 볼트(52)는 상단이 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 하부 베이스 플레이트(40)에는 모르타르(70) 사춤을 위한 사춤공이 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 구조.
  5. 콘크리트 부재(10) 상부에 철골 부재(60)를 결합 시공하는 방법으로서,
    둘레에 나사산이 형성된 다수 개의 앵커 볼트(20)가 상부로 돌출 매립되도록 콘크리트 부재(10)를 완성하는 단계;
    앵커 볼트(20)의 돌출된 부분에 높이 조절 너트(30)를 체결하되, 높이 조절 너트 상호 간의 수평 높이가 같도록 체결하는 단계;
    앵커 볼트(20)와 대응하는 위치에 결합공이 형성된 하부 베이스 플레이트(40)를, 결합공을 통해 앵커 볼트(20)에 끼워 높이 조절 너트(30) 위에 얹혀지도록 설치하는 단계;
    하부 베이스 플레이트(40) 상부로 앵커 볼트(20)가 돌출되지 않도록 정리하는 한편 앵커 볼트(20) 또는 높이 조절 너트(20)와 하부 베이스 플레이트(40)를 용접하는 단계;
    하부 베이스 플레이트(40) 하부와 콘크리트 부재(10) 상부 사이의 공간에 모르타르(70)를 사춤하는 단계;
    상부에 유도 볼트(52)가 위치된 상부 베이스 플레이트(50)를 하부 베이스 플레이트(40) 상부에 올려놓아 용접하는 단계;
    유도 볼트(52)와 대응하는 위치에 결합홈(62)이 형성된 엔드 플레이트를 구비한 철골 부재(60)를, 결합홈(62)을 통해 유도 볼트(52)에 끼워 상부 베이스 플레이트(50) 상부에 결합하는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 부재(10)와 철골 부재(60)의 결합 방법.
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