KR100967522B1 - 전단지압띠와 전단연결장치를 이용한 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조 및 그 접합시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전강재 기둥과 콘크리트 바닥판이 접합되는 부분에서 강재 기둥에 전단지압띠와 간단한 구조의 기계적 전단연결장치를 설치하여 강재 기둥과 콘크리트 바닥판을 견고하게 접합 연결함으로써, 강재 기둥 주위의 바닥 슬래브에 대하여 펀칭전단에 대한 보강을 하여 슬림(Slim)한 구조의 바닥판 설치가 가능하게 되는 새로운 형식의 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조와 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 강재 기둥(10)과, 콘크리트 바닥판(30)이 일체로 접합되는 접합구조로서, 상기 강재 기둥(10)과 콘크리트 바닥판(30)이 접합되는 위치에서 상기 강재 기둥(10)의 외면에는 콘크리트 바닥판(30)으로부터의 연직 하중을 상기 강재 기둥(10)에 전달하는 전단지압띠(11)가 일체로 부착되어 있으며; 상기 강재 기둥(10)의 전면 방향으로는, 상기 바닥판의 강재 기둥(10) 주위에 펀칭전단 파괴가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 강재 기둥(10)으로부터 펀칭전단 파괴면 이상으로 길게 연장되어 돌출되는 펀칭전단보강물(21)을 포함하여 구성되는 전단연결장치가 설치되는데, 상기 펀칭전단보강물(21)의 단부 하면은 상기 전단지압띠(11)의 상면에 닿아 상기 전단지압띠(11)에 의해 상기 펀칭전단보강물(21)의 단부 하면이 지지된 상태로 설치되고; 상기 전단지압띠(11)와 상기 전단연결장치의 펀칭전단보강물(21)이 매립되도록 콘크리트가 타설되어 콘크리트 바닥판(30)이 상기 강재 기둥(10)과 일체로 접합되어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강재 기둥 과 콘크리트 바닥판의 접합구조및 그 시공방법이 제공된다.
전단지압띠, 펀칭전단, 전단헤드, 바닥판, 접합
Description
본 발명은 전단지압띠와 전단연결장치를 이용한 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조 및 그 접합시공방법에 관한 것으로서, 강재 기둥과 콘크리트 바닥판이 접합되는 부분에서 강재 기둥에 전단지압띠와 간단한 구조의 기계적 전단연결장치를 설치하여 강재 기둥과 콘크리트 바닥판을 견고하게 접합 연결함으로써, 강재 기둥 주위의 바닥 슬래브에 대하여 펀칭전단에 대한 보강을 하여 슬림(Slim)한 구조의 바닥판 설치가 가능하게 되는 새로운 형식의 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조와 그 시공방법에 관한 것이다.
고층건축물의 시공에는 철근 콘크리트 기둥에 플랫한 콘크리트 바닥판을 접합시키는 기술이 사용되었다. 그런데, 철근 콘크리트 기둥을 사용하는 경우, 건축물의 높이가 증가할수록 큰 하중이 작용하게 되어 콘크리트 기둥의 단면이 과도하게 커지게 되고, 그에 따라 건축물의 사용공간이 크게 잠식되는 문제가 발생한다. 특히, 최근 들어 초고층건축물의 시공이 증가하는 추세에서, 이러한 철근 콘크리트 기둥이 가지는 한계는 더 크게 부각되고 있다.
이러한 철근 콘크리트 기둥의 대안으로서 강재 기둥을 적용하는 방안이 제안되고 있는데, 강재 기둥을 사용하는 경우, 기둥과 바닥판간의 재료 차이 즉, 강재로 만들어진 기둥과 콘크리트로 만들어진 바닥판 간의 이질성으로 인하여 기둥과 바닥판이 일체화되지 못하므로, 이를 방지하기 위한 조치가 필요하다. 즉, 강재 기둥의 표면에서의 미끄러짐(슬립) 방지와 기둥 주변의 콘크리트에 발생할 수 있는 펀칭 전단에 대한 보강이 필요한 것이다.
종래에는 이를 위하여 공장에서 전단헤드나 전단스터드, 바닥 슬래브의 철근을 직접 강재 기둥의 외면에 용접하여 부착하거나, 전단헤드 또는 바닥 슬래브의 철근을 강재 기둥에 관통시키는 방안이 제안되었다. 그런데, 이러한 방식은 많은 용접작업을 필요로 하거나, 강재 기둥에 구멍을 뚫고 그 구멍을 관통하여 전단헤드, 철근 등을 설치해야 하는 등의 복잡하고 많은 작업을 하여야 하며, 그에 따라 접합부의 제작에 소요되는 시간 및 비용이 증가하는 단점이 있다.
또한, 전단헤드 등을 미리 공장에서 부착을 하여 현장에 반입할 경우, 전단헤드 등이 돌출되어 있으므로 기둥을 현장으로 이송하는 작업과 현장에서의 설치 작업이 매우 번거롭게 되고, 이송과정 등에서 돌출 설치되어 있던 전단헤드 등이 손상되거나 기둥에서 떨어지게 되는 문제가 발생하는 단점이 있다.
더 나아가 전단헤드 등을 현장에서 직접 강재 기둥에 부착하는 경우, 바닥판의 구조적인 특성상 전단헤드와 강재 기둥의 용접부에 응력이 집중되므로, 전단헤 드와 강재 기둥의 용접부의 부분 파괴가 야기될 가능성이 매우 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조를 형성함에 있어서, 강재 기둥의 표면에서의 미끄러짐(슬립)을 효과적으로 방지하고 기둥 주변의 콘크리트에 발생할 수 있는 펀칭 전단에 대하여 충분한 보강을 이루면서도, 강재 기둥에 대한 용접 작업을 줄이고, 번거로운 기둥에 보강물을 관통하여 설치하는 작업을 하지 않아도 되며, 형강 기둥의 현장 이송 과정에서 기둥에 용접 부착된 전단헤드 등이 손상되거나 파손되지 아니하도록 함으로써, 작업비 및 공기 등의 증가 등을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 강재 기둥과, 콘크리트 바닥판이 일체로 접합되는 접합구조로서, 상기 강재 기둥과 콘크리트 바닥판이 접합되는 위치에서 상기 강재 기둥의 외면에는 콘크리트 바닥판으로부터의 연직 하중을 상기 강재 기둥에 전달하는 전단지압띠가 일체로 부착되어 있으며; 상기 강재 기둥의 전면 방향으로는, 상기 강재 기둥 주위의 펀칭전단 파괴가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 강재 기둥으로부터 펀칭전단 파괴면 이상으로 길게 연장되어 돌출되는 펀칭전단보강물을 포함하여 구성되는 전단연결장치가 설치되는데, 상기 전단연결장치의 단부 하면은 상기 전단지압띠의 상면에 닿아 상기 전단지압띠에 의해 상기 전단연결장치의 단부 하면이 지지된 상태로 설치되고; 상기 전단지압띠와 상기 전단연결장치의 펀칭전단보강물이 매립되도록 콘크리트가 타설되어 콘크리트 바닥판이 상기 강재 기둥과 일체로 접합되어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조가 제공된다.
위와 같은 본 발명의 접합구조에 있어서, 상기 전단연결장치에는 전단연결판이 더 구비될 수 있는데, 상기 펀칭전단보강물은 상기 전단연결판의 전면에 일체로 부착되며, 상기 전단연결판은 상기 강재 기둥의 외면에 밀착되어 설치되고, 상기 전단연결판의 하면이 상기 전단지압띠의 상면에 의해 지지된다. 상기 전단연결판에는 슬립을 방지하기 위한 전단스터드가 더 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 펀칭전단보강물은 전단헤드, 또는 판부재 위에 전단스터드가 돌출 부착되어 있는 스터드 레일, 또는 이들의 조합으로 구성될 수도 있다. 물론 후술하는 것처럼, 본 명세서에 예시된 것 이외에 다양한 형태의 펀칭전단보강물이 사용될 수도 있다.
본 발명에서는 이러한 접합구조를 시공하는 시공방법도 제공된다.
위와 같은 본 발명에 의하면, 슬림한 콘크리트 바닥구조와 작은 단면의 기둥 구조를 실현할 수 있어 층고를 축소하고, 기둥이 차지하는 면적을 최소화한 형태의 건축구조물을 효과적으로 시공할 수 있게 되는 것이다.
종래에는 전단헤드 등을 강재 기둥에 직접 용접하여 부착하거나, 강재 기둥에 구멍을 뚫고 전단헤드 또는 철근 등을 관통하여 설치하는 등 접합부 제작이 복잡하고 많은 작업량으로 인하여 많은 비용과 시간이 소요 되었으나, 본 발명에서는 전단지압띠가 설치되어 현장에 반입된 강재 기둥에, 전단스터드가 전단연결판에 부 착되어 반입된 상태에서, 상기 전단연결판을 전단지압띠에 의하여 지지하여, 지압(Bearing)을 통하여 작용 하중을 기둥에 전달하는 구조를 채택함으로써, 접합부의 제작에 소요되는 작업량이 감소하여 공비가 절감되고, 공기가 단축되는 효과가 발휘된다.
또한, 전단헤드 등을 공장에서 형강 기둥에 부착한 상태에서 현장에 반입시, 전단헤드 등이 강재 기둥의 외면에 돌출되어 운송, 반입 및 설치과정에서 전단헤드 등이 손상되거나 또는 강재 기둥과의 접합이 파괴되는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 전단헤드 등으로 구성된 전단연결장치와 강재 기둥이 따로 현장으로 운송, 반입된 후 현장에서 간단하게 조립되는 구조를 가지고 있으므로, 종래와 같은 전단헤드 등의 손상이나 접합부위의 파괴와 같은 문제점을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 발휘된다.
한편, 종래 기술에서는 전단헤드 등이 강재 기둥에 직접 용접되어 부착되므로, 큰 외력의 작용시 전단헤드와 강재 기둥의 접합부에 응력집중이 발생하여 접합부의 변형 또는 파괴가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명에 의하면 전단헤드 등을 강재 기둥에 직접 용접 부착하지 않고 전단지압띠 위에 설치되어 접촉면의 지압(Bearing)을 통하여 작용 하중을 기둥에 전달하므로 접합부에서의 유연성이 커져 강재 기둥과의 접합부에서 발생할 수 있는 파괴를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 전단지압띠의 상부와 전단연결판의 접촉면에서 지압을 통하여 작은 접촉 면적으로 큰 하중을 전달할 수 있는 효율적인 접합부를 구성할 수 있다.
다음에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조 및 그 접합시공방법을 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따라 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조를 형성하는 과정을 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에서는 강재 기둥(10)이 사각형 중공 단면을 가지는 각형 강관으로 이루어져 있으나, 후술하는 것처럼 본 발명에 있어서 강재 기둥(10)은 도시된 것과 같은 각형 강관에 한정되지 아니하며 다양한 형태의 기둥으로 구성될 수 있다.
도 1에는, 각형 중공 단면을 가지는 각형 강관으로 이루어진 강재 기둥(10)과 콘크리트 바닥판이 접합되는 위치에서 강재 기둥(10)에 전단지압띠(11)가 설치된 형상을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 예시된 것처럼, 본 발명에 있어서 콘크리트 바닥판이 접합되는 위치 즉, 바닥판 접합부에서 상기 강재 기둥(10)의 외면에는 콘크리트 바닥판으로부터 전달되어 오는 연직 하중을 강재 기둥(10)으로 전달하는 전단지압띠(11)가 일체로 구비되어 있다. 상기 전단지압띠(11)는 강재 기둥(10)의 외면에 맞게 가공된 후 공장에서 용접에 의해 강재 기둥(10)의 외면에 일체로 부착된다.
후술하는 것처럼, 본 발명에 있어서 강재 기둥(10)은 원형 강관이나 다양한 단면 형상의 형강으로 이루어질 수 있는데, 이 경우에도 상기 전단지압띠(11)는 원 형 강관의 외면에 맞추어서, 또는 형강의 플랜지에 맞추어서 강재 기둥(10)의 외면에 일체로 부착된다. 이러한 원형 강관 및 형강에 전단지압띠(11)가 설치되어 있는 실시예의 모습을 보여주는 도면에 대해서는 후술한다. 전단지압띠(11)를 강재 기둥(10)의 외면에 용접하여 부착하는 방법으로는 다양한 용접 방법을 사용할 수 있다. 이에 대해서도 후술한다.
본 발명에 있어서, 상기 전단지압띠(11)는 콘크리트 바닥판(30)에 작용하는 연직 하중을 강재 기둥(10)에 전달하는 기능을 갖고 있다. 즉, 콘크리트 바닥판(30)이 강재 기둥(10)의 표면에서 미끄러지지 않도록 콘크리트 바닥판(30)을 지지하는 역할을 하는 것이다.
본 발명에서는 상기 전단지압띠(11) 위에 전단연결장치가 설치된다. 도 2a는 도 1에 도시된 실시예에서, H형강(I형강이라고도 함)의 전단헤드로 이루어진 펀칭전단보강물(21)로 구성된 상기 전단연결장치가 강재 기둥(10)에 조립 부착되는 것을 보여주는 조립 사시도이며, 도 2b는 결속부재(23)를 이용하여 펀칭전단보강물(21)을 강재 기둥(10)의 전면에 밀착하여 전단지압띠 위에 설치한 상태를 보여주는 조립 사시도이다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명에서, 상기 전단지압띠(11)의 상부에는 전단연결장치가 조립 설치된다. 도시된 실시예에서 상기 전단연결장치는, 강재 기둥(10)의 전면 방향으로 돌출되는 펀칭전단보강물(21)을 포함하여 구성되어 있으며, 특히 상기 펀칭전단보강물(21)로서 H형강의 전단헤드(shear head)가 사용되었다. 상기 펀칭전단보강물(21)은, 상기 강재 기둥(10) 주위의 바닥판(콘크리트 슬래 브)에 펀칭전단 파괴가 발생하는 것을 방지하고 미끄럼(슬립)이 발생하는 것을 방지하는 기능을 가지는 것으로서, 강재 기둥(10)으로부터 펀칭전단 파괴면 이상으로 길게 연장되어 돌출되도록 설치되며 콘크리트 바닥판 내에 매립된다.
공장에서 전단지압띠(11)가 부착된 상태로 강재 기둥(10)이 현장에 반입되면, 바닥판 콘크리트를 타설하기 전에, 상기 전단연결장치가 상기 전단지압띠(11) 위로 강재 기둥(10)의 외면에 설치된다. 즉, 전단연결장치의 펀칭전단보강물(21) 단부 하면이 상기 전단지압띠(11)의 상면에 의해 지지되도록 설치되는 것이다.
펀칭전단보강물(21)이 전단지압띠(11)에 의해 지지되도록 강재 기둥(10)의 외면에 설치하는 방법의 일예로는 도 2b에 도시된 것처럼 철선 또는 밴드 등으로 이루어진 밴드부재(23)가 펀칭전단보강물(21)을 관통하여 강재 기둥(10)을 감싸도록 하여 후술하는 것처럼 콘크리트 바닥판(30) 시공을 위한 콘크리트 타설시까지 상기 전단연결장치 즉, 펀칭전단보강물(21)이 제 위치를 유지하도록 할 수 있다. 물론 위와 같은 방법 이외에도, 펀칭전단보강물(21)의 단부면이 강재 기둥(10)의 외면에 밀착한 상태에서 그 밀착부분에 택 용접(Tack Welding) 또는 스폿 용접(Spot Welding)을 하여 그 위치를 유지하도록 할 수도 있으며, 도면에는 도시되지 아니하였지만 콘크리트 바닥판(30)을 위해 배치되는 보강철근 위에 펀칭전단보강물(21)이 직접 놓이게 하거나, 보강철근에 서포터(Supporter) 등의 간격재를 설치하거나 또는 바닥판 시공을 위한 거푸집 위에 서포터를 올려놓아 상기 펀칭전단보강물(21)의 하부를 일시적으로 지지하도록 함으로써 상기 펀칭전단보강물(21)의 단부면이 강재 기둥(10)의 외면에 밀착한 상태를 유지하도록 할 수 있다. 또한, 위 와 같은 밴드부재 이용, 용접 및 서포터 지지의 방법을 조합하는 방법을 포함하여 기타 다양한 방법으로 상기 펀칭전단보강물(21)가 강재 기둥(10)의 전면에 밀착한 상태를 유지하게 할 수 있다. 위와 같은 펀칭전단보강물(21)의 일시적인 지지 방법은 후술할 전단연결판을 구비한 구조에도 적용된다.
위와 같이 전단연결장치의 단부가 전단지압띠(11)에 의하여 지지되도록 설치되면, 상기 전단연결장치의 펀칭전단보강물(21)이 콘크리트 내에 매립되도록 콘크리트를 타설하여 강재 기둥(10)과 일체로 콘크리트 바닥판(30)을 제작한다. 필요한 경우 콘크리트 바닥판(30)의 보강을 위하여 필요한 바닥판 보강철근(도시되지 아니함)등을 설치한 후 콘크리트를 타설한다.
콘크리트가 양생되면 콘크리트 바닥판(30) 내에 매립되어 있는 전단연결장치는 콘크리트 바닥판(30)에 작용하는 연직 하중을 전단지압띠(11)를 통해서 강재 기둥(10)에 전달하는 역할을 한다. 도 3에는 접합부에서의 단면도가 개략적으로 도시되어 있는데, 콘크리트 바닥판(30)에 작용하는 연직 하중(V1)은, 강재 기둥(10)에 결합되고 바닥판의 콘크리트에 매립되는 전단연결장치를 통하여 전단지압띠(11)에 모아져서 하중(V2)의 형태로 강재 기둥(10)으로 전달된다. 즉, 연직 하중에 의한 전단력은 펀칭전단보강물(21)을 통해 그 단부를 지지하는 전단지압띠(11)에 가해지고, 결국 전단지압띠(11)가 일체로 부착되어 있는 강재 기둥(10)으로 전달된다. 강재는 지압강도(Bearing Strength)가 크므로 이러한 하중 전달 방식은 콘크리트 바닥판(30)에 작용하는 큰 연직 하중을 작은 면적만으로도 효율적으로 강재 기둥(10) 에 전달할 수 있어 전단지압띠의 돌출두께가 작아지므로 전단지압띠(11)를 부착한 강재 기둥(10)을 특히, 지하 기둥을 선시공해야 하는 탑다운공법 등에 적용시에는 작은 천공 구멍 내에 설치하기가 매우 유리하다.
본 발명에 있어서, 상기 펀칭전단보강물(21)은 전단헤드로 구성될 수 있는데, 상기 전단헤드는 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 4 내지 도 6은 도 2에 대응되는 도면으로서, 다양한 형태의 전단헤드를 사용한 실시예를 보여주고 있다. 우선 도 4에 도시된 실시예에서는 상기 펀칭전단보강물(21)을 이루는 전단헤드가 역 T형강으로 이루어져 있으며, 도 5에 도시된 실시예에서는 조립식 ㄷ자 형강으로 이루어져 있고, 도 6에 도시된 실시예에서는 조립식 L자 형강으로 이루어져 있다. 한편, 상기 펀칭전단보강물(21)은 도 7에 도시된 것처럼 판부재(25) 위에 전단스터드(24)가 돌출 부착되어 있는 스터드 레일로 이루어질 수 있으며, 도 8에 도시된 것처럼, 상기 펀칭전단보강물(21)은 다양한 종류가 조합되어 사용될 수도 있다. 또한, 본 명세서에 예시된 것 이외에 다양한 형태의 펀칭전단보강물이 사용될 수도 있다. 도 7에서 부재번호 23은, 바닥판 시공을 위한 콘크리트 타설시까지 스터드 레일이 강재 기둥(10)의 외면에서 그 위치를 유지하도록 하기 위한 철선 또는 밴드 등으로 이루어진 밴드부재(23)이다.
한편, 본 발명에 있어서 상기 전단연결장치는 펀칭전단보강물(21)에 더하여 전단연결판(22)을 더 포함할 수도 있다. 즉, 전단연결장치가, 전단연결판(22)과 펀칭전단보강물(21)로 구성되는 것이다. 도 9 및 도 10에는 각각 펀칭전단보강물(21)과 전단연결판(22)에 의하여 전단연결장치가 구성되어 강재 기둥(10)에 설치된 실 시예를 보여주는 분해 사시도와 조립 사시도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 전단연결장치가, 전단연결판(22)과 펀칭전단보강물(21)로 구성되는 경우, 공장에서 전단연결판(22)의 전면에 펀칭전단보강물(21)이 돌출된 형태로 일체로 조립되며, 이와 같이 조립된 상태로 현장으로 반입되어 강재 기둥(10)에 설치된다.
구체적으로 도면에 도시된 것처럼, 상기 전단연결판(22)은 강재 기둥(10)의 외면에 밀착되어 설치되는데, 상기 전단연결판(22)의 하단부가 강재 기둥(10)에 부착된 전단지압띠(11) 위에 닿게 되어 전단연결판(22) 하면이 상기 전단지압띠(11)의 상면에 의해 지지되도록 설치되는 것이다. 상기 전단연결판(22)은 강재 기둥의 형상에 맞추어 다양한 형상을 가질 수 있는데, 도면에 도시된 것처럼 판형상은 물론이고, 기둥 전체를 감싸는 밴드 형태로 이루어질 수도 있고, 기둥의 일부만을 감싸는 형태로 만들어질 수도 있다.
바닥판 콘크리트 타설시까지 전단연결판(22)이 강재 기둥(10)에 밀착 설치되어 있도록 하기 위하여 결속장치를 이용하여 상기 전단연결판(22)을 고정시킬 수 있는데, 도 10에 도시된 것처럼, 결속장치로서 철선 또는 밴드 등으로 이루어진 밴드부재(23)를 이용하여 상기 전단연결판(22)을 강재 기둥(10)에 묶어둘 수도 있다. 상기 가설용 밴드부재(23)는 콘크리트 타설 후 양생되면 아무런 역할이 없으며, 단지 콘크리트 타설 전까지 상기 전단연결장치가 제 위치를 유지하도록 하는 역할만 수행한다.
이와 같이, 전단연결장치가 강재 기둥(10)에 밀착되어 설치된 후에는, 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로, 상기 전단연결장치의 펀칭전단보강물(21)이 콘크리트 내에 매립되도록 콘크리트를 타설하여 강재 기둥(10)과 일체로 콘크리트 바닥판(30)을 제작한다. 도 11a에는 접합부를 보여주는 사시도가 도시되어 있고, 도 11b에는 접합부에서의 단면도가 개략적으로 도시되어 있는데, 콘크리트 바닥판(30)에 작용하는 연직 하중(V1)은, 강재 기둥(10)에 결합되고 바닥판의 콘크리트에 매립되는 전단연결장치를 통하여 전단지압띠(11)에 모아져서 하중(V2)의 형태로 강재 기둥(10)으로 전달된다. 즉, 연직 하중에 의한 전단력은 펀칭전단보강물(21)을 통해 전단연결판(22)으로 전달되고, 전단연결판(22)에 전달된 전단력은 전단지압띠(11)를 통해 강재 기둥(10)으로 전달되는 것이다.
도 12 내지 도 16은 각각 도 10에 대응되는 도면으로서, 도 4 내지 도 8에 도시된 다양한 형태의 펀칭전단보강물(21)이 전단연결판(22)에 부착된 형태로 전단연결장치를 구성하여 강재 기둥(10)에 부착된 상태를 보여주는 사시도이다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 전단연결장치에는 강재 기둥(10)의 외면과 콘크리트 바닥판(30) 간의 슬립을 방지하기 위한 슬립보강물로서 전단스터드(24)가 더 설치될 수 있다. 도 17에는 도 10에 도시된 실시예에서 전단연결판(22)의 전면에 전단스터드(24)가 더 구비된 실시예가 도시되어 있다. 이와 같은 전단스터드(24)의 설치를 통하여 강재 기둥(10)의 외면과 콘크리트 바닥판(30) 간의 슬립이 방지되는 효과가 발휘된다. 도시되지는 아니하였지만, 도 12 내지 도 16에 도시된 실시예를 비롯한 다양한 형태의 전단헤드를 펀칭전단보강물(21)로 사용하는 전단연결장치(20)에도, 도 17에 도시된 것처럼 전단연결판(22)의 전면에 전단스터드(24) 가 설치될 수 있음은 물론이다.
다음에서는 상기한 본 발명에 대한 좀더 구체적인 보충설명으로서, 전단지압띠(11)를 강재 기둥(10)에 설치하는 다양한 방법을 설명한다. 도 18a 내지 도 18c에는 강재 기둥(10)의 외면에 전단지압띠(11)를 부착하는 방법을 보여주는 개략적인 부분 단면도가 도시되어 있는데, 도 18a에 도시된 것처럼, 전단지압띠(11)의 하부는 필렛 용접(FILLET WELD)하고 상부는 그루브 용접(GROOVE WELD)할 수 있고, 도 18b에 예시한 것처럼 전단지압띠(11)의 상, 하부 모두 필렛 용접할 수도 있으며, 도 18c에 예시한 것처럼 전단지압띠(11)의 하부만 필렛 용접할 수도 있다.
도 19a에는 강재 기둥(10)의 외면에 전단지압띠(11)를 부착하는 또다른 방법을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 19b에는 도 19a의 선A-A에 따른 단면도가 도시되어 있다. 도면에 예시한 것처럼, 전단지압띠(11)에 슬롯트 구멍(SLOT HOLE)과 같은 구멍(12)을 형성하고, 상기 구멍(12)에 슬롯트/플러그 용접(SLOT/PLUG WELD)을 할 수도 있다. 그러나 본 발명에 있어서 상기 전단지압띠(11)를 강재 기둥(10)의 외면에 일체로 부착하는 방법은 위와 같은 용접 방법에 한정되지 아니하며, 상기에서 예시한 용접 방법을 조합할 수도 있으며, 그 외에 이미 공지된 다양한 형식의 용접 방법 및 다른 부착 방법을 이용할 수도 있다. 따라서 상기한 전단지압띠(11)의 부착 방법은 예시적인 것으로 이해되어야 한다.
다음에서는 도 20 내지 도 22를 참조하여 본 발명이 적용되는 다양한 형태의 강재 기둥을 설명함과 동시에, 전단연결판(22)을 강재 기둥(10)의 외면에 밀착시키는 다양한 방법을 설명한다.
도 20에는 강재 기둥(10)의 일예로서 H형강으로 이루어진 실시예가 예시되어 있다. 이와 같이 H형강으로 이루어진 강재 기둥(10)에 전단연결장치의 전단연결판(22)을 전면에 밀착 설치함에 있어서, 도 20의 좌측의 경우처럼 결속부재로서 클립부재(26)를 이용하여 H형강의 플랜지(101)와 전단연결판(22)을 서로 체결할 수도 있다. 또한, 도 20의 우측의 경우처럼 H형강의 플랜지(101)와 전단연결판(22) 사이를 택 용접(Tack Welding) 또는 스폿 용접(Spot Welding)(27)할 수도 있다. 물론 도 10의 경우와 같이 밴드부재(23)를 이용하거나, 밴드부재, 클립부재 등의 결속부재를 이용한 방법과 용접 방법을 조합할 수도 있고 그 외의 다양한 방법을 이용할 수 있다. H형강을 강재 기둥으로 이용하는 경우, 도면에 도시된 것처럼 H형강의 웨브 부분에 전단스터드(24)를 부착할 수도 있다.
한편, 도 21에 도시된 것처럼 조합된 형강을 강재 기둥(10)으로 이용할 수 있으며, 도 22에 도시된 것처럼, 강재 기둥(10)으로서 원형 강관을 이용할 수도 있으며, 강관 내부가 채워지는 콘크리트 충전 강관기둥(Concrete Filled Steel Tubular Column)을 이용할 수도 있다. 또한, 도 22에 도시된 것처럼 전단연결장치(20)의 전단연결판(22)은 다수개로 분할될 수 있다.
본 발명에 있어서, 콘크리트 바닥판(30)의 형식에는 제한이 없으므로, 무량판 이외에도 콘크리트 바닥판(30)의 하부에 거더가 일체로 구비되어 있는 형식의 바닥판 등을 비롯하여 다양한 형식의 바닥판이 적용될 수도 있다. 한편, 본 명세서에서 전단스터드라는 용어는 기타 철근, 꺽쇠 등의 기타 다른 종류의 전단커넥터를 모두 포괄하는 의미로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 있어서 강재 기둥에 전단지압띠가 설치된 형상을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 실시예에서 H형강의 전단헤드로 이루어진 펀칭전단보강물로 구성된 상기 전단연결장치가 강재 기둥에 조립 부착되는 것을 보여주는 조립 사시도이고, 도 2b는 결속부재를 이용하여 펀칭전단보강물을 강재 기둥의 전면에 밀착하여 전단지압띠 위에 설치한 상태를 보여주는 조립 사시도이다.
도 3은 도 2a에 도시된 실시예에 의하여 형성된 접합부의 개략 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 각각 도 2에 대응되는 도면으로서, 다양한 형태의 전단헤드를 사용한 본 발명의 실시예를 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 7은 펀칭전단보강물로서 스터드 레일이 이용된 실시예를 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 8은 다양한 종류의 펀칭전단보강물이 조합되어 사용된 실시예를 보여주는 개략적인 조립 사시도이다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 또다른 실시예로서 펀칭전단보강물과 전단연결판에 의하여 전단연결장치가 구성되어 강재 기둥에 설치된 실시예를 보여주는 분해 사시도와 조립 사시도이다.
도 11a는 도 10에 도시된 실시예에서의 접합부를 보여주는 개략도이고, 도 11b는 접합부에서의 개략적인 단면도이다.
도 12 내지 도 16은 각각 도 10에 대응되는 도면으로서, 도 4 내지 도 8에 도시된 다양한 형태의 펀칭전단보강물이 전단연결판에 부착된 형태로 전단연결장치를 구성하여 강재 기둥에 부착된 상태를 보여주는 개략도이다.
도 17은 전단연결판의 전면에 전단스터드가 설치된 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 18a 내지 도 18c는 각각 본 발명에 있어서 강재 기둥의 외면에 전단지압띠를 부착하는 방법을 보여주는 개략적인 부분 단면도이다.
도 19a는 본 발명에 있어서, 강재 기둥의 외면에 전단지압띠를 부착하는 또다른 방법을 보여주는 개략도이며, 도 19b는 도 19a의 선A-A에 따른 단면도이다.
도 20은 본 발명에 적용되는 강재 기둥의 일예로서 H형강에 의해 강재 기둥이 이루어진 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 21은 본 발명에 적용되는 강재 기둥의 일예로서 조합된 형강을 강재 기둥으로 사용한 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 22는 본 발명에 적용되는 강재 기둥의 일예로서 원형 강관으로 강재 기둥이 이루어진 실시예를 보여주는 개략도이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 ...강재 기둥
11 ...전단지압띠
21 ...펀칭전단보강물
22 ...전단연결판
30 ...콘크리트 바닥판
Claims (5)
- 강재 기둥(10)과, 콘크리트 바닥판(30)이 일체로 접합되는 접합구조로서,상기 강재 기둥(10)과 콘크리트 바닥판(30)이 접합되는 위치에서 상기 강재 기둥(10)의 외면에는 콘크리트 바닥판(30)으로부터의 연직 하중을 상기 강재 기둥(10)에 전달하는 전단지압띠(11)가 일체로 부착되어 있으며;상기 강재 기둥(10)의 전면 방향으로는, 상기 바닥판의 강재 기둥(10) 주위에 펀칭전단 파괴가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 강재 기둥(10)으로부터 펀칭전단 파괴면 이상으로 길게 연장되어 돌출되는 펀칭전단보강물(21)과, 상기 펀칭전단보강물(21)의 단부면에 일체 부착된 전단연결판(22)을 포함하여 구성되는 전단연결장치가 설치되는데;상기 전단연결판(22)의 하면과 전단지압띠(11)의 상면 간의 접촉에 의한 지압을 통하여 바닥판에 작용하는 하중이 기둥에 전달되도록, 상기 전단연결판(22)은 강재 기둥(10)의 외면에 밀착되고, 상기 전단연결판(22)의 하면은 상기 전단지압띠(11)의 상면에 닿아, 상기 전단지압띠(11)에 의해 상기 전단연결판(22)과 상기 펀칭전단보강물(21)이 전단지압띠(11)에 의해 지지된 상태로 설치되고;상기 전단지압띠(11) 및 상기 전단연결판(22)와 결합되어 돌출되어 있는 펀칭전단보강물(21)이 매립되도록 콘크리트가 타설되어, 상기 전단지압띠(11), 상기 펀칭전단보강물(21) 및 상기 전단연결판(22)이 콘크리트 내에 매립되어 있고, 펀칭전단 파괴면을 지나 펀칭전단보강물(21)이 배치되어 있는 상태의 콘크리트 바닥판(30)이 상기 강재 기둥(10)과 일체로 접합되어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 펀칭전단보강물(21)은 전단헤드, 또는 판부재(25) 위에 전단스터드(24)가 돌출 부착되어 있는 스터드 레일, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조.
- 강재 기둥(10)에 콘크리트 바닥판(30)을 일체로 접합하는 접합시공방법으로서,상기 강재 기둥(10)과 콘크리트 바닥판(30)이 접합되는 위치에서 상기 강재 기둥(10)의 외면에는 콘크리트 바닥판(30)으로부터의 연직 하중을 상기 강재 기둥(10)에 전달하는 전단지압띠(11)를 일체로 부착하고;상기 강재 기둥(10)의 전면 방향으로는, 상기 바닥판의 강재 기둥(10) 주위에 펀칭전단 파괴가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 강재 기둥(10)으로부터 펀칭전단 파괴면 이상으로 길게 연장되어 돌출되는 펀칭전단보강물(21)과, 상기 펀칭전단보강물(21)의 단부면에 일체 부착된 전단연결판(22)을 포함하여 구성되는 전단연결장치를 설치하되, 상기 전단연결판(22)의 하면과 전단지압띠(11)의 상면 간의 접촉에 의한 지압을 통하여 바닥판에 작용하는 하중을 기둥에 전달되도록, 상기 전단연결판(22)이 강재 기둥(10)의 외면에 밀착되고, 상기 전단연결판(22)의 하면은 상기 전단지압띠(11)의 상면에 닿아, 상기 전단지압띠(11)에 의해 상기 전단연결판(22)과 상기 펀칭전단보강물(21)이 전단지압띠(11)에 의해 지지된 상태로 전단연결장치를 설치하며;상기 전단지압띠(11)와 상기 전단지압띠(11) 및 상기 전단연결판(22)와 결합되어 돌출되어 있는 펀칭전단보강물(21)이 매립되도록 콘크리트를 타설하여, 상기 전단지압띠(11), 상기 펀칭전단보강물(21) 및 상기 전단연결판(22)이 콘크리트 내에 매립되어 있고 펀칭전단 파괴면을 지나 펀칭전단보강물(21)이 배치되어 있는 상태의 콘크리트 바닥판(30)이 상기 강재 기둥(10)과 일체로 접합되도록 시공하는 것을 특징으로 하는 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합시공방법.
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