KR100991497B1 - 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 관한 것으로서, 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥; 상기 돌출부의 측면에 결합되며, 상기 돌출부 내부에 매설되어 전단력을 지지하는 스터드와, 제1면은 상기 스터드가 접합되고 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛; 및 단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보;를 포함하며, 상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물 {INTEGRATED STRUCTURE OF REINFORCED CONCRETE COLUMN AND STEEL BEAM}
본 발명은 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 두 부재인 철근콘크리트 기둥과 철골 보를 결합할 때 보다 견고하고 편리하게 접합할 수 있는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 관한 것이다.
종래의 건축구조물에서 사용되는 건축구조는 철근콘크리트 구조, 철골 구조 또는 철골철근콘크리트 구조와 같이 기둥과 보를 같은 재료를 사용하는 단일 구조가 일반적으로 사용되고 있으며, 이러한 단일 구조는 각각의 전문적인 분야를 형성하면서 체계화되었다. 이중 철근콘크리트 구조는, 압축력에는 강하지만 인장력에는 매우 약한 콘크리트에 인장력이 강한 철근을 보강하여 상호 보완작용되도록 한 구조로서, 구조적으로 또는 경제적으로 가장 많이 사용되고 있는데, 이러한 철근콘크리트 구조는 여러 가지 장점에도 불구하고, 부재의 단면과 중량이 크고, 공사 진행상황에 맞추어 콘크리트를 타설하고 양생해야 하므로 건축공사기간이 많이 소용되며, 균일한 시공이 어려워 철저한 관리가 요구되는 단점이 있다.
또한, 철골 구조는, 철근콘크리트에 비하여 강도와 연성이 우수한 강재를 재질로 하므로, 지진이나 바람, 충격 등에 의한 변형에너지를 많이 흡수할 수 있는 구조로, 고층 또는 초고층 건물이나 장스팬 건물에 유리한 장점이 있는 반면, 압축력에 대하여 부재가 좌굴되기 쉽고, 용접연결시 고온에 의해 강도저하나 변형이 발생하기 쉬우며, 습기에 의해 녹슬기 쉬운 단점이 있다. 그러나, 최근에는 건물이 규모 면에서 대형화, 초고층화되고 있으며, 기능면에서는 복합화, 다양화되고 있으므로, 상술한 바와 같은 단일 구조로는 그 재료의 특성상 건물의 요구에 부적합하고, 시공조건이나 경제적인 면에서도 불리한 경우가 발생하였다.
이러한 이유로, 구조 성능을 향상시키고 공기 단축 및 인건비 절약을 위하여 각각의 구조시스템에서 장점만을 취하여 서로 접목하는 새로운 복합구조물에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 복합구조물에서 기둥부재는 큰 압축력이 작용하므로 압축력을 받는데 경제적이고 효율적인 철근콘크리트로 사용하고, 보는 장스팬 구조에서 철근콘크리트 부재보다 상대적으로 부재의 춤이 적어 건물의 층고 및 경량화에서 유리한 철골을 사용한다.
철근콘크리트 기둥과 철골 보를 이용한 복합구조에서 철근콘크리트 기둥과 철골 보가 만나는 복합구조물의 설계는 대단히 중요하다. 철근콘크리트와 철골은 재료적 물성이 서로 상이한 재료인데, 두 부재가 접합되는 부분은 구조물에 작용하는 응력을 전달하는 중요한 부분으로 전체 구조시스템의 안전에 영향을 미치는 중요한 부분이다. 따라서 지금까지 많은 연구를 통하여 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 대한 설계안들이 제시되고 있다.
도 1은 종래의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 일례의 사시도로써, 철근콘크리트 기둥(10)에 십자형의 철골 보(20)를 설치하고, 철근콘크리트 기둥(10)의 네 모서리에 기둥의 주근(31)을 배근하고, 전단 철근(32)을 철골 보(20)의 웨브에 구멍을 뚫고 기둥의 주근(31)을 구속하는 형태의 배근 방법을 사용하였다. 이 방법은 철골 보(20)의 웨브에 정확한 구멍의 위치를 설정하고 구멍을 뚫은 다음, 그 구멍에 기둥의 전단 철근(32)을 끼워 넣어야 하는데 그 작업이 공사 현장에서 실시하기에는 어렵고 복잡하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 임베디드 플레이트 유닛을 이용하여 서로 다른 두 부재인 철근콘크리트 기둥과 철골 보를 결합할 때 보다 견고하고 용이하게 접합할 수 있으며, 철근콘크리트 기둥의 돌출부에 의한 경간 감소로 인해 사용되는 철골 보의 단면의 크기를 줄일 수 있는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥; 상기 돌출부의 측면에 결합되며, 상기 돌출부 내부에 매설되어 전단력을 지지하는 스터드와, 제1면은 상기 스터드가 접합되고 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛; 및 단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보;를 포함하며, 상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥; 상기 돌출부의 측면에 결합되며, 제1면은 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 돌출부 내부에 매설되고 양면이 상하방향을 향하도록 상기 플레이트의 제1면에 접합되는 지압판과, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛; 단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보; 및 상기 철근콘크리트 기둥의 일측면과 타측면에 각각 배치되는 지압판들에 양단부가 각각 접합되는 철근;를 포함하며, 상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥; 상기 돌출부의 측면에 결합되며, 제1면은 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 돌출부 내부에 매설되고 양면이 상하방향을 향하도록 상기 플레이트의 제1면에 접합되는 지압판과, 상기 지압판에 접합되는 스터드와, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛; 및 단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보;를 포함하며, 상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥; 상기 돌출부의 측면에 결합되며, 제1면은 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 돌출부 내부에 매설되고 양면이 좌우방향을 향하도록 상기 플레이트의 제1면에 접합되는 보조 플레이트와, 상기 보조 플레이트의 양면에 각각 접합되는 스터드와, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛; 및 단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보;를 포함하며, 상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 따르면, 철근콘크리트 기둥의 측면으로부터 돌출되게 형성된 돌출부의 단부에 임베디드 플레이트 유닛을 설치함으로써, 철근콘크리트 기둥 내부에 미리 배근된 철근과 임베디드 플레이트 유닛의 간섭을 최소화하고, 서로 다른 두 부재인 철근콘크리트 기둥과 철골 보를 보다 견고하고 용이하게 접합할 수 있다.
또한, 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 따르면, 철근콘크리트 기둥의 돌출부에 의한 경간 감소로 인해 철근콘크리트 기둥들 사이에 설치되는 철골 보에 작용하는 휨모멘트가 감소됨으로써, 작은 단면의 저하중용 철골 보를 사용하여 철골 보의 물량을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 따르면, 수직부재인 철근콘트리트 기둥에는 고강도의 콘크리트를 사용하고 수평부재인 슬래브에는 저강도의 콘크리트를 사용하는 분리 타설이 가능함으로써, 시공성이 용이하고 공사비를 절감할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 정단면도이고, 도 3은 도 1의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 임베디드 플레이트 유닛의 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물(100)은, 서로 다른 두 부재인 철근콘크리트 기둥과 철골 보가 보다 견고하고 편리하게 접합될 수 있는 것으로서, 철근콘크리트 기둥(110)과, 임베디드 플레이트 유닛(120)과, 철골 보(130)와, 슬래브(150)를 포함한다.
상기 철근콘크리트 기둥(110)은, 압축력에는 강하지만 인장력에 약한 콘크리트의 성질 때문에 인장력을 보강하기 위하여 철근을 함께 사용한 것으로, 외력에 대해 철근과 콘크리트가 일체로 되어 작용한다. 철근콘크리트 기둥(110)은 일반 공사현장에서 사용하는 높은 축력을 받는 철근콘크리트 기둥과 동일하며, 현장에서 타설하거나 공장에서 미리 제조된 프리 캐스트를 사용하는 것이 가능하다. 철근콘크리트 기둥(110) 내부에는 수직방향의 다수 개의 수직 주근과, 수직 주근을 수평으로 감싸는 전단 철근이 일정 간격으로 반복적으로 설치된다.
본 실시예에서는 상부의 철골 보(130)가 철근콘크리트 기둥(110)의 내부를 관통하여 배치되지 않으므로, 수직 주근과 철골 보(130)와의 간섭이 발생하지 않는다. 따라서, 종래와 같이 수직 주근을 철근콘크리트 기둥(110)의 네 모서리에 집 중하여 배근할 필요없이, 전면에 걸쳐 균일하게 배근하여도 무방하다.
본 실시예에서는 철근콘크리트 기둥(110)의 수직부와 일체로 형성되며, 철근 콘크리트 기둥(110)의 측면으로부터 연장되는 돌출부(111)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 철근콘크리트 기둥(110)이 건물 내에 배치되는 위치에 따라, 돌출부(111)는 마주보는 4개의 측면으로부터 연장되어 형성될 수도 있고, 90도 각도를 이루는 2개의 측면으로부터 연장되어 형성될 수도 있고, T자형과 같이 3개의 측면으로부터 연장되어 형성될 수도 있다. 돌출부(111) 내부에는 수평방향의 다수 개의 수평 주근과 수평 주근을 수직으로 감싸는 전단 철근이 일정 간격으로 반복적으로 설치될 수도 있다.
상기 임베디드 플레이트 유닛(120)은, 돌출부(111)의 단부에 결합되어 철근콘크리트 기둥(110)과 철골 보(130)를 접합시키는 것으로서, 스터드(121)와, 플레이트(122)와, 결합부(125)를 구비한다. 임베디드 플레이트 유닛(120)은 철근콘크리트 기둥(110)의 콘크리트 타설시 미리 돌출부(111)의 단부에 부착되어 매립된다.
상기 스터드(121)는 돌출부(111) 내부에 매설되는 것으로서, 헤드부(141)와, 헤드부(141)로부터 연장되고 헤드부(141)보다 작은 직경으로 형성되는 몸체부(142)로 이루어진다. 일반적으로 스터드(121)는 전단접합에 주로 이용되는데, 전단내력에 비하여 인장내력이 매우 약해서 인장력에 대한 고려를 하지 않는 제품이 대부분이다. 도시된 스터드(121) 역시 주로 몸체부(142)의 길이방향에 수직하는 방향으로의 전단력을 지지하는데 이용된다.
상기 플레이트(122)는 제1면(123)과, 제1면(123)의 반대측에 마련되는 제2 면(124)을 구비하는데, 제1면(123)에는 스터드(121)가 접합되고 돌출부(111)의 내부를 향하며, 제2면(124)은 돌출부(111)의 외부를 향하도록 돌출부(111)에 매설된다. 플레이트의 제1면(123)에는 스터드(121)의 몸체부(142)의 단부가 수직으로 접합된다.
상기 결합부(125)는 플레이트의 제2면(124)에 접합되고 돌출부(111)의 외부에 노출된다. 결합부(125)에는 관통공(126)이 형성되고, 주로 H형강 부재인 철골 보(130)의 웨브 상에도 관통공(미도시)이 형성된다. 결합부(125)의 관통공(126)과 철골 보(130)의 관통공에 체결부재(미도시)를 삽입함으로써, 임베디드 플레이트 유닛(120)과 철골 보(130)의 체결이 이루어진다.
상기 철골 보(130)는, 양단부가 결합부(125)에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥(110)들의 돌출부(111) 사이에 배치된다. 철골 보(130)는 철근콘크리트 기둥(110)의 건축물의 설치 위치에 따라 이웃하는 철근콘크리트 기둥(110)들을 +자형, T자형, ㄱ자형으로 연결하며, 일반적으로 H형강을 사용한다. 일반적으로, 철골 보(130)의 상, 하부를 플랜지라 정의하고, 상, 하부 플랜지를 연결하는 부분을 웨브라 정의한다. 이러한 철골 보(130) 역시 철근콘크리트 기둥(110)과 마찬가지로 작업현장에서 필요한 형태로 용접 등의 작업을 통하여 제작할 수 있고, 또한, 공장에서 미리 작업 현장에서 필요한 형태로 제작할 수 있다.
상기 슬래브(150)는, 철근콘크리트 기둥(110) 및 철골 보(130) 상에 콘크리트로 타설되는 것으로, 주로 건물의 바닥면을 형성한다. 본 실시예에서는, 슬래브(150)에 타설되는 콘크리트는 철근콘크리트 기둥(110)에 타설되는 콘크리트보다 저강도인 것을 특징으로 한다. 전체 건물 구조물을 경제적으로 시공하기 위해서, 우선 수직부재인 철근콘크리크 기둥(110)은 약 27 MPa 내지 50 MPa 범위의 고강도의 콘크리트로 타설되고, 이후 수평부재인 슬래브(150)는 약 21 MPa 내지 36 MPa 범위의 저강도의 콘크리트로 타설된다. 철근콘크리트 기둥(110)에 타설되는 콘크리트와 슬래브(150)에 타설되는 콘크리트의 강도비는 약 1.2 내지 1.4 배 범위 내에서 정해진다.
한편, 도 4는 종래의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물과 도 1의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 작용하는 하중을 개략적으로 도시한 도면이다. 예를 들어, 종래의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물과 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물(100)에서 수직 하방으로 하중이 작용할 때 철골 보(130)에 작용하는 휨모멘트를 분석하면 아래와 같다.
도 4(a)를 참조하면, 철근콘크리트 기둥(110)의 경간 길이(ℓ)가 10 m 이고, 철골 보(130)에 1 ton/m 의 하중(w)이 작용할 때, 철골 보(130)에 작용하는 휨모멘트(M1)는 아래의 식에 의해 계산할 수 있으며, 계산된 휨모멘트(M1)는 12.5 ton·m 이다.
M1 = 1 X 102 / 8 = 12.5 ton·m
도 4(b)를 참조하면, 동일한 조건으로 철근콘크리트 기둥(110)의 경간 길이(ℓ)가 10 m 이고, 철골 보(130)에 1 ton/m 의 하중(w)이 작용하며, 돌출부(111)의 길이(a)가 1.5 m 일 때, 철골 보(130)에 작용하는 휨모멘트(M2)는 아래의 식에 의 해 계산할 수 있으며, 계산된 휨모멘트(M2)는 6.125 ton·m 이다.
M2 = 1 X 72 / 8 = 6.125 ton·m
위에서 계산한 바와 같이, 철근콘크리트 기둥(110)의 돌출부(111)로 인해 이웃하는 철근콘크리트 기둥(110) 간 경간 감소가 발생하면, 철골 보(130)에 작용하는 휨모멘트는 약 50% 정도 감소한다. 철골 보(130)에 작용하는 휨모멘트가 감소한다는 것은 작은 단면의 저하중용 철골 보(130)를 사용할 수 있다는 것인데, 강재로 이루어진 철골 보(130)의 가격이 콘크리트 부재보다 높은 현실을 고려할 때, 철골 보(130)의 물량을 절감할 수 있다는 것은 상당한 경제적인 효과를 가져올 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 철근콘크리트 기둥의 측면으로부터 돌출되게 형성된 돌출부의 단부에 임베디드 플레이트 유닛을 설치함으로써, 철근콘크리트 기둥 내부에 미리 배근된 철근과 임베디드 플레이트 유닛의 간섭을 최소화하고, 서로 다른 두 부재인 철근콘크리트 기둥과 철골 보를 보다 견고하고 용이하게 접합할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 철근콘크리트 기둥의 돌출부에 의한 경간 감소로 인해 철근콘크리트 기둥들 사이에 설치되는 철골 보에 작용하는 휨모멘트가 감소됨으로써, 작은 단면의 저하중용 철골 보를 사용하여 철골 보의 물량을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 수직부재인 철근콘트리트 기둥에는 고강도의 콘크리트를 사용하고 수평부재인 슬래브에는 저강도의 콘크리트를 사용하는 분리 타설이 가능함으로써, 시공성이 용이하고 공사비를 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 가설 동바리를 최소를 설치할 수 있으므로 가설 공사비를 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 5는 도 3의 스터드의 제1변형례의 사시도이고, 도 6은 도 3의 스터드의 제2변형례의 사시도이고, 도 7은 도 3의 스터드의 제3변형례의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 변형례에 따른 스터드(161)는, 헤드부(162)와, 몸체부(163)를 구비하는데, 헤드부(162)가 복수 개 마련되고, 복수 개의 헤드부(162)가 몸체부(163)의 길이방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징으로 한다. 헤드부(162)의 수량 증가로 인해 몸체부(163)의 길이방향에 수직하는 방향으로의 전단내력뿐만 아니라, 몸체부(163)의 길이방향에 평행하는 방향으로의 인장내력이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 변형례에 따른 스터드(164)는, 헤드부(162)와, 몸체부(163)를 구비하는데, 몸체부(163) 상에 돌출되게 형성되는 요철부(165)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 몸체부(163) 상에 돌출된 요철부(165)로 인해 몸체부(163)의 길이방향에 수직하는 방향으로의 전단내력뿐만 아니라, 몸체부(163)의 길이방향에 평행하는 방향으로의 인장내력이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 변형례에 따른 스터드(166)는, 헤드부(162)와, 몸체부(163)를 구비하고, 복수 개의 헤드부(162)가 몸체부(163)의 길이방향을 따라 이격되게 배치되고, 요철부(165)가 몸체부(163) 상에 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 한다. 복수 개의 헤드부(162) 및 요철부(165)로 인해 몸체부(163)의 길이방향에 수직하는 방향으로의 전단내력뿐만 아니라, 몸체부(163)의 길이방향에 평행하는 방향으로의 인장내력이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 정단면도이고, 도 9는 도 8의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 임베디드 플레이트 유닛의 사시도이다. 도 8 및 도 9에 있어서, 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물(200)은, 철골콘크리트 기둥(110)과, 스터드가 플레이트(122)에 접합되어 있지 않은 임베디드 플레이트 유닛(220)과, 철골 보(130)와, 연결접합부재(240)를 포함한다.
상기 임베디드 플레이트 유닛(220)에서, 플레이트의 제1면(123)에는 스터드가 접합되지 않는다. 그 대신 플레이트의 제1면(123)에는 지압판(221)이 접합되는데, 지압판(221)은 돌출부(111) 내부에 매설되고 양면(222,223)이 상하방향을 향하도록 플레이트(122)에 접합된다. 지압판(221)이 플레이트(122)에 수직으로 접합됨 으로써, 지압판(221)에 수직하는 방향으로 작용하는 지압력에 대한 내력이 향상되고, 플레이트(122)의 휨모멘트에 대한 내력 또한 향상될 수 있다.
상기 연결접합부재(240)는, 철근콘크리트 기둥(110) 내부에서 돌출부(111)를 향하도록 배치되며, 공사 현장에서 쉽게 볼 수 있는 철근이 이용될 수 있다. 철근콘크리트 기둥(110)의 일측면에 설치되는 임베디드 플레이트 유닛(220)의 지압판(221)과 타측면에 설치되는 임베디드 플레이트 유닛(220)의 지압판(221)에 양단부가 각각 접합된다. 철골 보(130)로 인해 임베디드 플레이트 유닛(220)에는 철골 보(130)의 길이방향을 따라 돌출부(111) 외측으로 인장력이 작용하게 된다. 연결접합부재(240)는 그러한 인장력에 대한 임베디드 플레이트 유닛(220)의 내력을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 정단면도이고, 도 11은 도 10의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 임베디드 플레이트 유닛의 사시도이다. 도 10 및 도 11에 있어서, 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물(300)은, 철골콘크리트 기둥(110)과, 지압판(221)의 하면(223)에 접합되는 스터드(321)를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛(320)과, 철골 보(130)를 포함한다.
상기 임베디드 플레이트 유닛(320)은, 지압판(221)과, 스터드(321)를 포함한 다.
상기 지압판(221)은 철근콘크리트 기둥(110)의 돌출부(111) 내부에 매설되고, 플레이트의 제1면(123)에 접합되는데, 양면(222,223)이 상하방향을 향하도록 접합된다. 상기 스터드(321)는 지압판(221)의 하면(223)에 접합되는데, 몸체부(142)의 단부가 지압판의 하면(223)에 접합되고 헤드부(141)는 하측을 향하도록 배치된다.
지압판(221)이 플레이트(122)에 수직으로 접합됨으로써, 지압판(221)에 수직하는 방향으로 작용하는 지압력에 대한 내력이 향상되고, 플레이트(122)의 휨모멘트에 대한 내력 또한 향상될 수 있다. 또한 지압판의 하면(223)에 스터드(321)가 접합됨으로써, 몸체부(142)의 길이방향에 수직하는 방향으로의 전단내력이 향상될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 정단면도이고, 도 13은 도 12의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 임베디드 플레이트 유닛의 사시도이다. 도 12 및 도 13에 있어서, 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 실시예의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물(400)은, 철골콘크리트 기둥(110)과, 보조 플레이트(421)의 양면에 각각 접합되는 스터드(424)를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛(420)과, 철골 보(130)를 포함한다.
상기 임베디드 플레이트 유닛(420)은, 보조 플레이트(421)와, 스터드(424)를 포함한다.
상기 보조 플레이트(421)는 철근콘크리트 기둥(110)의 돌출부(111) 내부에 매설되고, 플레이트의 제1면(123)에 접합되는데 양면(422,423)이 좌우방향을 향하도록 접합된다. 상기 스터드(424)는 보조 플레이트(421)의 양면에 각각 접합되는데, 몸체부(142)의 단부가 보조 플레이트(421)의 각 면에 접합되고 헤드부(141)는 좌우측을 향하도록 각각 배치된다.
도 5 내지 도 7에 예시된 스터드는 본 발명의 제1실시예뿐만 아니라, 본 발명의 제3실시예 및 제4실시예의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에도 이용 가능하다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
도 1은 종래의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 일례의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 정단면도이고,
도 3은 도 1의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 임베디드 플레이트 유닛의 사시도이고,
도 4는 종래의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물과 도 1의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 작용하는 하중을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 도 3의 스터드의 제1변형례의 사시도이고,
도 6은 도 3의 스터드의 제2변형례의 사시도이고,
도 7은 도 3의 스터드의 제3변형례의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 정단면도이고,
도 9는 도 8의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 임베디드 플레이트 유닛의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 정단면도이고,
도 11은 도 10의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 임베디드 플 레이트 유닛의 사시도이고,
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 정단면도이고,
도 13은 도 12의 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물의 임베디드 플레이트 유닛의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물
110: 철근콘크리트 기둥 111: 돌출부
120: 임베디드 플레이트 유닛 121: 스터드
122: 플레이트 123: 제1면
124: 제2면 125: 결합부
130: 철골 보 150: 슬래브

Claims (8)

  1. 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥;
    상기 돌출부의 측면에 결합되며, 상기 돌출부 내부에 매설되어 전단력을 지지하는 스터드와, 제1면은 상기 스터드가 접합되고 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛; 및
    단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보;를 포함하며,
    상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스터드는, 헤드부와, 상기 헤드부로부터 연장되고 상기 헤드부보다 작은 직경으로 형성되며 단부가 상기 플레이트의 제1면에 접합되는 몸체부를 구비하며,
    상기 헤드부는 복수 개 마련되고, 복수 개의 헤드부는 상기 몸체부의 길이방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스터드는, 헤드부와, 상기 헤드부로부터 연장되고 상기 헤드부보다 작은 직경으로 형성되며 단부가 상기 플레이트의 제1면에 접합되는 몸체부와, 상기 몸체부 상에 돌출되게 형성되는 요철부를 구비하는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  4. 삭제
  5. 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥;
    상기 돌출부의 측면에 결합되며, 제1면은 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 돌출부 내부에 매설되고 양면이 상하방향을 향하도록 상기 플레이트의 제1면에 접합되는 지압판과, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛;
    단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보; 및
    상기 철근콘크리트 기둥의 일측면과 타측면에 각각 배치되는 지압판들에 양단부가 각각 접합되는 철근;를 포함하며,
    상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  6. 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥;
    상기 돌출부의 측면에 결합되며, 제1면은 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 돌출부 내부에 매설되고 양면이 상하방향을 향하도록 상기 플레이트의 제1면에 접합되는 지압판과, 상기 지압판에 접합되는 스터드와, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛; 및
    단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보;를 포함하며,
    상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  7. 측면으로부터 일체로 연장되는 돌출부를 구비하는 철근콘크리트 기둥;
    상기 돌출부의 측면에 결합되며, 제1면은 상기 돌출부의 내부를 향하며 반대측 제2면은 상기 돌출부의 외부를 향하도록 상기 돌출부에 설치되는 플레이트와, 상기 돌출부 내부에 매설되고 양면이 좌우방향을 향하도록 상기 플레이트의 제1면에 접합되는 보조 플레이트와, 상기 보조 플레이트의 양면에 각각 접합되는 스터드와, 상기 플레이트의 제2면에 접합되고 상기 돌출부의 외부에 노출되는 결합부를 구비하는 임베디드 플레이트 유닛; 및
    단부가 상기 결합부에 체결되고, 이웃하는 철근콘크리트 기둥들의 돌출부의 측면 사이에 배치되는 H형강 형상의 철골 보;를 포함하며,
    상기 결합부에 관통공이 형성되고, 상기 철골 보의 웨브에 관통공이 형성되며, 상기 결합부의 관통공과 상기 철골 보의 관통공에 체결부재를 삽입함으로써, 상기 임베디드 플레이트 유닛과 상기 철골 보의 체결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  8. 삭제
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