KR101030419B1 - 수직부재와 수평부재의 결합구조 - Google Patents

수직부재와 수평부재의 결합구조 Download PDF

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경희대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 복수 개의 체결홀들이 형성되어 있는 상부플레이트와, 콘크리트가 타설되어 형성되는 몸체부를 포함하는 상부수직부재, 상단부에서 상방으로 연장 돌출되어 있는 복수개의 하부철근들이 배근되어 있는 하부수직부재, 상부수직부재와 하부수직부재 사이에 배치되며, 하부철근들이 관통 삽입되는 제1관통홀이 복수 개 형성된 제1플레이트, 제2관통홀이 복수 개 형성되며 상부플레이트와 대면하는 제2플레이트, 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 내부공간이 형성되도록 제1플레이트와 제2플레이트를 서로 이격되게 배치하고 지지하는 이격부재, 일단부가 이격부재의 측면에 결합하는 하나 또는 복수 개의 보접합부재를 포함하는 지지구조물 및 측방으로 연장 돌출되어 있는 형강이 매립되어 있고, 형강은 보접합부재의 타단부에 결합하는 수평부재를 포함하여, 하부철근이 제1관통홀, 제2관통홀 및 체결홀에 동시에 관통 삽입되어 상부수직부재와 하부수직부재가 지지구조물과 결합하고, 수평부재의 형강이 보접합부재와 결합한 후, 내부공간으로 콘크리트가 타설 및 양생되는 수직부재와 수평부재의 결합구조를 제공한다.
따라서, 수직부재와 수직부재 및 수직부재와 수평부재의 결합을 용이하게 할 수 있어 시공성을 향상시켜 공기를 단축시킬 수 있고, 상부수직부재와 하부수직부재의 정확한 수직상태를 유지하면서 안정적으로 결합 시공할 수 있다.

Description

수직부재와 수평부재의 결합구조 {Joint structure of vertical member and horizontal member}
본 발명은 수직부재와 수평부재의 결합구조에 관한 것이다.
일반적으로 건축물에서 기둥, 보, 슬래브, 벽과 같은 부재를 콘크리트 시공하는 방법에는 거푸집을 설치하고 철근을 배근한 뒤 현장에서 직접 콘크리트를 타설하여 완성하는 현장타설공법과, 공장에서 적당한 크기로 철근 콘크리트 기둥 및 보, 슬래브 등을 미리 제작한 후 현장에서 조립하여 시공하는 조립식 공법, 즉 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete;PC)공법이 있다.
최근에는 상기한 두 공법 중 거푸집 및 가설재 설치 등에 따른 많은 전문 인력과 자재, 공기가 소요되는 현장타설 공법보다는 부재의 표준화, 공정의 간소화, 노동 생산성의 향상을 추구할 수 있는 프리캐스트 콘크리트(PC)공법의 채택이 활성화되고 있다.
이에, 상기한 PC공법에 대하여 살펴보면, 종래의 PC공법은 공장에서 미리 제작된 PC기둥, PC보, 하프 슬래브 등을 현장으로 운반하여 조립한 뒤 슬래브 콘크리트를 타설하여 시공하게 되는데, 우선 PC기둥들을 일정 위치에 수직으로 세우고, 수직으로 세워진 각 PC기둥 사이에 PC보를 연결한 다음, PC보위에 하프 슬래브(또는 데크 플레이트)를 지지시켜 조립하고, 이후 슬래브 콘크리트를 타설 및 양생하는 과정으로 이루어지며, 이러한 과정을 통하여 PC기둥, PC보 및 슬래브를 일체화하였다.
그리고, 만약 복층시공을 하는 경우에는, 상기한 바와 같이 슬래브 시공이 완료된 상태에서 상층 시공을 위하여, 새로운 PC기둥을 미리 세웠던 PC기둥에 수직으로 세워 각 기둥의 상측으로 연결 설치하고, 이후 새로 설치된 각 PC기둥의 상단부 위에 PC보를 동일하게 지지시켜 설치한 다음, 다시 슬래브를 설치한다.
그런데, 종래의 PC공법은, PC기둥과 PC보를 서로 결합하는 구조에 있어서, 상부PC기둥과 하부PC기둥이 서로 공간이 거의 없을 정도로 밀착되어 횡방향 철근(보 철근, 슬래브 철근 등)의 관통설치가 어렵기 때문에, 이에 따라 상기 PC기둥에 횡방향으로 결합하는 PC보는 상기 PC기둥들에 대하여 단순지지(전단 접합) 결합하게 되어 부모멘트 저항이 불가하게 되므로 상기 PC보의 수직높이(보의 춤)가 높아져 구조물의 층고가 높아지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 PC공법은, PC기둥과 PC보의 연결, 특히 복층 시공 시 상부PC기둥 및 하부PC기둥을 수직으로 세워 서로 결합함에 있어 조립성이 용이하지 않아 시공이 어려웠고, 수직으로 연결 설치되는 상부 및 하부 PC기둥들의 수직한 방향으로의 정확한 시공 등이 어려운 문제점이 있었다.
발명은, 수직부재와 수평부재의 결합을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 상부수직부재와 하부수직부재의 정확한 수직상태를 유지하면서 안정적으로 결합 시공할 수 있으며, 수직부재와 수평부재를 단순접합이 아닌 모멘트접합이 가능하게 하여 구조안전성 및 건축물의 공간 활용도를 높일 수 있는 수직부재와 수평부재의 결합구조를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 복수 개의 체결홀들이 형성되어 있는 상부플레이트와, 콘크리트가 타설되어 형성되며 상기 상부플레이트의 상측에 결합하는 몸체부를 포함하는 상부수직부재, 상단부에서 상방으로 연장 돌출되어 있는 복수개의 하부철근들이 배근되어 있는 하부수직부재, 상기 상부수직부재와 상기 하부수직부재 사이에 배치되며, 상기 하부철근들이 관통 삽입되는 제1관통홀이 복수 개 형성된 제1플레이트, 상기 제1플레이트의 상방에 배치되고 상기 제1관통홀을 관통한 상기 하부철근이 관통 삽입되는 제2관통홀이 복수 개 형성되며 상기 상부플레이트와 대면하는 제2플레이트, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 내부공간이 형성되도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트를 서로 이격되게 배치하고 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트를 지지하는 이격부재, 일단부가 상기 이격부재의 측면에 결합하는 하나 또는 복수 개의 보접합부재를 포함하는 지지구조물 및 측방으로 연장 돌출되어 있는 형강이 매립되어 있고, 상기 형강은 상기 보접합부재의 타단부에 결합하는 수평부재를 포함하며, 상기 하부철근이 상기 제1관통홀, 상기 제2관통홀 및 상기 체결홀에 동시에 관통 삽입되어 상기 상부수직부재와 상기 하부수직부재가 상기 지지구조물과 결합하고, 상기 수평부재의 형강이 상기 보접합부재와 결합한 후, 상기 내부공간으로 콘크리트가 타설 및 양생되어 상기 상부수직부재 및 하부수직부재와 상기 수평부재가 서로 결합하는 수직부재와 수평부재의 결합구조를 제공한다.
여기서, 상기 상부수직부재와, 상기 하부수직부재와, 상기 수평부재는, 각각 상부PC기둥과, 하부PC기둥과, PC보로 할 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트와, 상기 제1플레이트와, 상기 제2플레이트는 각각 직사각형 형상이고, 상기 이격부재는 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트의 중앙부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2플레이트와, 상기 제1플레이트와, 상기 이격부재는, 각각 강재로 형성되며, 상기 이격부재는 양단부가 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 용접결합될 수 있으며, 상기 보접합부재는 T형강으로 할 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 하측에는 상기 체결홀들에 대응되는 위치에서 일측이 개방된 복수 개의 체결홈들이 형성되어 있고, 상기 하부철근들은 단부에 나사산이 형성되어 있으며, 상기 수직부재와 수평부재의 결합구조는, 상기 하부철근에 나사결합하는 복수 개의 체결너트들을 더 구비하여, 상기 하부철근이 상기 제1관통홀, 상기 제2관통홀 및 상기 체결홀에 관통삽입 된 후, 상기 체결홈에서 상기 하부철근의 노출된 단부에 상기 체결너트를 각각 체결할 수 있다.
또한, 상기 상부플레이트와 상기 제1플레이트의 형상은, 상기 상부수직부재와 상기 하부수직부재의 평단면형상과 각각 대응되는 형상이고, 상기 제2플레이트의 형상은 상기 상부플레이트의 형상과 대응되는 형상일 수 있다.
또한, 상기 수평부재는, 일측 하단부에서 측방으로 연장 돌출되어 상기 내부공간으로 연장 삽입되는 복수 개의 수평철근들이 배근되어 있으며, 상기 수직부재와 수평부재의 결합구조는, 상기 내부공간으로 삽입된 상기 수평부재의 수평철근들을 서로 연결하는 보강철근을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 보접합부재와, 상기 형강을 서로 결합시키는 하나 또는 복수 개의 결합수단을 더 구비하며, 상기 결합수단은, 상기 보접합부재와 상기 형강의 각각에 연결되는 브라켓와, 상기 브라켓과 상기 보접합부재 및 상기 형강을 관통체결하는 체결볼트를 포함한다.
또한, 상기 보접합부재와, 상기 형강을 서로 결합시키는 하나 또는 복수 개의 결합부재를 더 구비하며, 상기 결합부재는, 상기 보접합부재와 상기 형강 각각에 용접결합되는 용접플렌지로 할 수 있다.
또한, 상기 수평부재는, 하단부에 상기 수평부재의 길이방향으로 배근된 복수 개의 하부정착철근들과, 상기 정착철근을 감싸고 수직방향으로 일정간격으로 배치되며 상단부가 상기 수평부재의 상부로 돌출되게 배근된 복수 개의 스트럽들을 더 포함하고, 상기 수직부재와 수평부재의 결합구조는, 상기 내부공간을 관통하여 서로 마주보는 수평부재들의 각각의 스트럽에 동시에 결합하는 상부정착철근을 더 포함한다.
본 발명에 따른 수직부재와 수평부재의 결합구조는, 수직부재와 수직부재 및 수직부재와 수평부재의 결합을 용이하게 할 수 있어 시공성을 향상시켜 공기를 단축시킬 수 있고, 상기 상부수직부재와 하부수직부재의 정확한 수직상태를 유지하면서 안정적으로 결합 시공할 수 있다. 또한, 수직부재와 수평부재의 단순접합이 아닌 모멘트 접합(강접합)이 가능하게 하여 높은 구조안전성을 확수평부재 할 수 있고, 수평부재의 높이를 감소시켜 건축물의 공간 활용도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직부재와 수평부재의 결합구조를 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 지지구조물을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 하부수직부재와 지지구조물이 서로 결합한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 상부수직부재가 결합하는 과정과 결합한 후의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1의 수평부재를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 1의 수직부재와 수평부재의 조립사시도이다.
도 8은 도 7에서 보강철근을 결합한 경우를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8에서 상부철근을 구비한 경우를 나타내는 사시도이다.
도 10 및 도 11은 도 8에서 일부구간 거푸집을 설치한 경우와, 콘크리트를 타설한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 1의 상부수직부재에 충진부와 그라우팅주입구가 형성된 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12a의 충진부에 몰탈을 타설하기 위한 거푸집(키커폼)을 나타낸 사시도이다.
도 14는 도 12a의 충진부에 그라우팅을 완료된 상태를 나타낸 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직부재와 수평부재의 결합구조를 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 지지구조물을 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 1의 하부수직부재와 지지구조물이 서로 결합한 상태를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 4 및 도 5는 도 3에 상부수직부재가 결합하는 과정과 결합한 후의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 1의 수평부재를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 7은 도 1의 수직부재와 수평부재의 조립사시도이며, 도 8은 도 7에서 보강철근을 결합한 경우를 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8에서 상부철근을 구비한 경우를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 10 및 도 11은 도 8에서 일부구간 거푸집을 설치한 경우와, 콘크리트를 타설한 상태를 나타내는 사시도이다.
우선, 본 발명의 실시예를 설명함에 앞서, 이하에서 나타내는 수직부재와 수평부재는, 일반적인 수직부재와 수평부재의 개념뿐만 아니라 플레이트형의 벽체와 천정(슬라브)와 같이 수직방향으로 지지하는 구조물과 수평방향의 구조물로 확대되는 개념으로 볼 수 있으며, 건축물에서 통용되는 기둥(column)과 보(beam)를 의미할 수도 있다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직부재와 수평부재의 결합구조는, 상부수직부재(100)와, 하부수직부재(200)와, 지지구조물(300)과, 수평부재(400)를 포함한다.
상기 상부수직부재(100)는, 상부플레이트(110)와, 몸체부(120)를 포함한다. 여기서, 상기 상부플레이트(110)는 직사각형 형상으로 가장자리에는 복수 개의 체결홀(112)들이 형성되어 있으며, 중앙에는 보강빔(130)이 결합되어 있다. 상기 몸체부(120)는, 직육면체 기둥형상으로 콘크리트가 타설되어 형성되며, 상기 상부플레이트(110)의 상측에 결합한다. 여기서, 상기 몸체부(120)와 상기 상부플레이트(110)는, 상기 상부플레이트(110)에 결합된 보강빔(130)이 상기 몸체부(120)에 매립되면서 상부플레이트(110)와 몸체부(120)가 서로 접합되면서 결합한다. 상기 몸체부(120)는 강성을 향상시킬 수 있도록, 상기 콘크리트를 타설 할 때 길이방향으로 복수 개의 수직철근(140)이 매립되어 있다. 또한, 상기 몸체부(120)는 상기 상부플레이트(110)와 대면하는 하측에서 상기 체결홀(112)들에 대응되는 위치에, 후술되는 체결너트(214)의 체결이 용이하도록 외측이 개방된 복수개의 체결홈(121)들이 형성되어 있다.
상기 하부수직부재(200)는, 상기 상부수직부재(100)와 대응되는 직육면체 수직기둥형상으로, 상기 상부수직부재(100)의 수직한 방향의 하측에 위치하고, 상단부에서 상방으로 연장 돌출되어 있는 복수개의 하부철근(210)들이 배근되어 있다. 여기서, 상기 하부철근(210)들은 단부에 나사산(212)이 형성되어 있으며, 상기 하부수직부재(200)의 형상에 따라 다양한 위치에 배근될 수 있음은 물론이다.
상기 지지구조물(300)은, 상기 상부수직부재(100)와 상기 하부수직부재(200) 사이에 배치되며, 제1플레이트(310), 제2플레이트(320), 이격부재(330), 보접합부재(340)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1플레이트(310)는, 상기 하부수직부재(200)의 평단면형상에 대응되는 직사각형 형상이고, 상기 하부철근(210)들이 관통 삽입되는 제1관통홀(312)이 복수 개 형성되어 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제2플레이트(320)는, 상기 제1플레이트(310)의 상방에 배치되어 상기 상부플레이트(110)와 대면하며, 상기 상부플레이트(110)의 평단면형상과 대응되는 직사각형 형상이다. 상기 제2플레이트(320)는 상기 제1관통홀(312)을 관통한 상기 하부철근(210)의 단부가 관통 삽입되도록 상기 제1관통홀(312)과 수직방향으로 대응되는 위치에 복수 개의 제2관통홀(322)이 형성되어 있다. 한편, 상기 하부철근(210)은 상기 하부수직부재(200)에 대하여 각각 사방 모서리에 집중적으로 복수 개가 배치되어 있는데 이는 일실시예로 상기 하부수직부재(200)와 상기 상부수직부재(100)의 형상 및 구조 등에 따라 다양하게 배치할 수 있음은 물론이며, 이에 따라 상기 제1관통홀(312)과 제2관통홀(322)과 체결홈(121)의 형성위치 또한 상기 하부철근(210)의 위치에 맞추어 그 형성위치를 다양하게 할 수 있다.
상기 이격부재(330)는, 상기 제1플레이트(310)와 상기 제2플레이트(320) 사이에 내부공간이 형성되도록 상기 제1플레이트(310)와 상기 제2플레이트(320)를 서로 이격되게 배치하고, 상기 제1 및 제2관통홀(322)의 내측인 상기 제1플레이트(310)와 상기 제2플레이트(320)의 중앙부에 배치되어 상기 제1플레이트(310)와 상기 제2플레이트(320)를 서로 연결하고 지지한다. 여기서, 상기 이격부재(330)는 H빔 형상의 하나의 부재로 형성되어 있는데, 이는 상기 제1 및 제2플레이트(320)를 안정적으로 지지할 수 있음과 동시에 최소의 재료로 최대의 지지강성효과를 얻을 수 있기 때문이다. 하지만, 상기 이격부재(330)는 지지하고자하는 상부수직부재(100)의 지지강도와, 제1 및 제2플레이트(310,320)의 형상 등에 따라 그 형상, 개수 및 배치위치 등을 달리할 수 있으며, 상기 보접합부재(340)가 결합하기 용이한 형상 및 구조라면 다양하게 변형 가능하다.
상기 보접합부재(340)는, 일단부가 상기 이격부재(330)의 측면에 결합하며, 타단부의 단면형상이 상기 수평부재(400)의 후술되는 형강(410)의 단면형상과 대응되는 형상으로 형성되며, 상기 형강(410)에 대응하여 T자형의 형강으로 되어 있다. 하지만, 이는 일 실시예로 상기 보접합부재(340)는 상기 형강(410)에 대응하여 그 형상과 그 구조를 다양하게 할 수 있다. 한편, 상기 보접합부재(340)는 결합되는 상기 수평부재(400)의 위치 및 개수에 따라 상기 이격부재(330)의 일측 또는 네 개 측면에 하나 또는 복수 개 결합될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 지지구조물(300)의 사방 네 개 측면에 수평부재(400)가 결합하는 것을 예로 하여, 상기 보접합부재(340)를 상기 이격부재(330)의 네 측면에 4개를 결합하였다. 그리고, 본 실시예에서는 상기 보접합부재(340)를 후술되는 수평부재(400)의 T자형의 형강(410)과 결합이 용이하도록 T자 형상으로 되어 있지만, 상기 수평부재(400)의 형강(410)의 형상과 위치에 따라 변경가능하다.
상기 제1플레이트(310)와, 상기 제2플레이트(320)와, 상기 이격부재(330)는, 각각 강성이 좋은 강재로 형성되며, 이럴 경우 상기 제1 및 제2플레이트(320)와 상기 이격부재(330)는 서로 용접을 통하여 결합한다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 실시예는 상기 제1플레이트(310)와 상기 제2플레이트(320) 사이에 이격되게 배치되어, 상기 상부수직부재(100)와, 제2플레이트(320)의 하중을 지지하고 상기 이격부재(330)의 좌굴을 방지함과 동시에, 콘크리트 타설 시 상기 지지구조물(300)의 변형을 방지하기 위하여, 복수개의 보강부재를 더 구비할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 하부수직부재(200)와 상부수직부재(100)의 형상을 각각 평단면형상이 직사각형인 직육면체의 수직부재로 하여 이에 따라 상기 상부플레이트(110), 상기 제1 및 제2플레이트(310,320) 형상을 각각 직사각형 형상을 예로 하였지만, 이는 일 실시예로서 이 외 평단면이 정사각형 또는 원형 또는 다각형의 다양한 형상의 수직부재로 적용할 수 있으며, 이에 따라 상기 상부플레이트(110)와 상기 제1플레이트(310)의 형상은, 상기 상부수직부재(100)와 상기 하부수직부재(200)의 평단면형상과 각각 대응되는 형상이고, 상기 제2플레이트(320)의 형상은 상기 상부플레이트(110)의 형상과 대응하여 다양하게 할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 상기 하부철근(210)에 나사결합하는 복수 개의 체결너트(214)들을 더 구비한다. 상기 체결너트(214)들은, 상기 하부철근(210)이 상기 제1관통홀(312), 상기 제2관통홀(322) 및 상기 체결홀(112)에 관통삽입 된 후, 상기 체결홈(121)에서 상기 하부철근(210)의 노출된 단부에 각각 체결되어 상기 하부수직부재(200)와, 지지구조물(300)과 상기 상부수직부재(100)의 결합력을 향상시키고 서로 견고하게 결합하도록 하는 역할을 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 수직부재와 수평부재(400)의 결합구조는, 상기 하부철근(210)이 상기 제1관통홀(312), 상기 제2관통홀(322) 및 상기 체결홀(112)에 동시에 관통 삽입된 후 상기 하부철근(210)의 노출된 단부에 체결너트(214)를 체결하여 상부수직부재(100)와 상기 하부수직부재(200)와 상기 지지구조물(300)을 결합하고, 상기 수평부재(400)의 형강(410)이 상기 보접합부재(340)와 결합한 후, 상기 내부공간으로 콘크리트가 타설 및 양생되어 상기 상부수직부재(100) 및 하부수직부재(200)와 상기 수평부재(400)가 서로 결합한다.
상기 수평부재(400)는 측방으로 연장 돌출되어 있는 형강(410)이 매립되어 있고, 상기 형강(410)은 상기 보접합부재(340)의 타단부에 결합한다. 상기 수평부재(400)에 대하여 도 6을 참조하여 상세히 살펴보면, 상기 수평부재(400)는, 직육면체 형상으로 수평방향으로 길게 형된 수평몸체(450)와, 상기 수평몸체(450)의 양측에 길이방향으로 매립된 한 쌍의 T자형의 형강(410)과, 플레이트 형상으로 상기 수평몸체(450)에 상기 한 쌍의 T자형 형강(410) 사이에 눕혀진 상태로 길이방향으로 매립된 중앙형강(420)과, 상기 수평몸체(450)에 매립되어 상기 형강(410)과 상기 중앙형강(420)을 연결하는 연결부재(430)를 포함한다.
여기서, 상기 형강(410)은 상기 수평몸체(450)의 양측(일측)에 작용하는 부모멘트에 저항력을 가질 수 있도록 상기 일측의 상부에 배치되어 있다. 상기 중앙형강(420)은 상기 수평몸체(450)의 중앙부에 배치되어 상기 중앙부에 작용하는 정모멘트에 저항력을 가질 수 있도록 상기 형강(410)의 하부 즉, 상기 중앙부의 하부에 배치되어 있다. 한편, 여기서, 도시하지 않았지만, 상기 중앙형강(420)의 상면에는 상기 형강(410)의 웹과 같이 보강웹(440)을 더 구비할 수도 있다. 상기 형강(410)은 수평방향의 플렌지와, 수직방향의 웹으로 이루어져 있는데, 상기 웹은 상기 플렌지에서 내력 향상에 큰 도움이 되지 못하는 내측부분에는 형성하지 않고, 내력 향상에 큰 영향을 주는 외측단부를 기준으로 하측 일부분에 대해서만 형성되어 있다.
상기 연결부재(430)는 플레이트 형상으로 수직방향으로 세워져 있으며, 이를 통하여 본 실시예는 최적의 유효 춤을 확보할 수 있고, 구조설계에 따라 수평부재(400)의 춤의 변경이 용이하고 효율적인 설계가 용이하다.
따라서, 상기 수평부재(400)는 상기 수평부재(400)에 작용하는 구조적인 힘의 흐름에 불필요한 부분을 없앤 최적의 구조로 형성함으로써 소요되는 소재를 최소화할 수 있고 낭비를 줄일 수 있으며, 또한 용접공정 등에 대한 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 최적의 유효 춤을 확보할 수 있음은 물론 춤의 변경이 용이하여 건축물의 공간활용도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 수평부재(400)는, 상기 수평몸체(450)의 하부에 길이방향으로 배근된 복수 개의 하부정착철근(460)들과, 상기 하부정착철근(460)들을 감싸고 길이방향으로 일정간격으로 이격되게 배치되며 상단부가 상부로 돌출되게 배근된 복수 개의 스트럽(470)들을 포함한다.
한편, 상기 수평부재(400)의 형강(410)과, 상기 보접합부재(340)는 각각 T형강(T-Bar)을 적용하였는데, 여기서, 상기 T형강은 S.T(Structural tees)형강 또는 C.T(Cut tees)형강 등을 적용할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예는, 상기 보접합부재(340)와, 상기 형강(410)을 서로 결합시키는 하나 또는 복수 개의 결합수단(500)을 더 구비한다. 상기 결합수단(500)은, 플레이트 형상으로 상기 보접합부재(340)와 상기 형강(410)의 각각에 연결되는 브라켓(510)와, 상기 브라켓(510)과 상기 보접합부재(340) 및 상기 형강(410)을 관통체결하는 체결볼트(520)를 포함한다. 상세하게는, 상기 보접합부재(340)와 상기 형강(410)과 상기 브라켓(510) 각각에는 체결홀(112)이 형성되어 있으며, 상기 브라켓(510)의 하면으로 상기 보접합부재(340)와 상기 형강(410)의 외측면에 대면접촉하도록 하여 상기 브라켓(510)을 통하여 상기 보접합부재(340)와 상기 형강(410)을 연결하고, 그런 다음 상기 체결볼트(520)를 상기 브라켓(510)과 상기 보접합부재(340) 및 상기 형강(410)의 관통홀에 동시에 관통체결한다. 이때 상기 체결볼트(520)는 고장력볼트로 하되, 상기 수평부재(400)의 하중과 구조 등에 따라 그 장력정도를 변경하여 다양하게 할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 본 실시예는 상기 결합수단(500)과는 달리 상기 보접합부재(340)와, 상기 형강(410)을 서로 결합시키는 하나 또는 복수 개의 결합부재를 더 구비할 수 있으며, 이러한 경우 상기 결합부재는, 상기 보접합부재(340)와 상기 형강(410) 각각에 용접결합되는 용접플렌지로 되어 있다. 상기 용접플렌지는 플레이트 형상으로 상기 보접합부재(340)와 상기 형강(410)에 동시에 면접촉하고, 상기 용접플렌지를 매개로 하여 상기 보접합부재(340)와 상기 형강(410)과 상기 용접플렌지가 접촉되는 부분에 용접 등을 통하여 서로 결합한다. 한편, 본 실시예에서는 상기 보접합부재(340)와 상기 형강(410)을 결합하기 위하여 상기 결합수단(500)과, 결합부재를 예로 하였으나, 이 외 겹침이나 커플링 등을 통하여 결합할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 본 실시예는, 상기 내부공간으로 관통삽입된 상기 수평부재(400)의 하부정착철근(460)들을 서로 연결하는 보강철근(470)을 더 구비하여, 전체 건축물의 강성을 향상시킬 수 있다. 상기 보강철근(470)은 상기 하부정착철근(460)과 용접 등을 통하여 견고하게 결합할 수 있고, 그 개수, 재질, 두께 및 형상 등은 전체 건축물의 설계에 따라 다양하게 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예는, 상기 수평부재(400)의 상면높이를 상기 지지구조물(300)의 제1 및 제2플레이트(320) 사이에 위치하도록 배치하고 상기 지지구조물(300)을 통하여 상기 네 개의 수평부재(400)들과 상기 상부수직부재(100) 및 상기 하부수직부재(200)를 결합시키고, 이때 상기 내부공간을 관통하여 서로 마주보는 수평부재(400)들의 각각의 스트럽(470)에 동시에 결합하는 상부정착철근(480)을 상기 지지구조물(300)의 내부공간을 관통하도록 연결하고, 상기 상부정착철근(480)에 마주보는 한 쌍의 수평부재(400)들을 모두 결합하여 수평부재(400)들끼리의 결합을 견고하게 한다.
도 10 및 도 11를 참조하면, 본 실시예는, 상기 수평부재(400)와 이웃하는 수평부재(400)가 만나는 모서리부분에는 거푸집(600)을 설치하고 상기 내부공간에 슬래브 콘크리트(1)를 타설한다. 그 후, 상기 콘크리트(1)의 상부에 토핑슬래브 콘크리트를 다시 한번 더 타설하여 전체 수직부재와 수평부재(400)의 결합구조를 이룬다.
도 12a 및 도 12b는 도 1의 상부수직부재의 몸체부에 충진부와 그라우팅주입구가 형성된 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 13은 도 12a의 충진부에 몰탈을 타설하기 위한 거푸집을 나타낸 사시도이며, 도 14는 도 12a의 충진부에 그라우팅을 완료된 상태를 나타낸 사시도이다.
먼저, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 상부수직부재(100a)는 상기 체결홈(121a)들을 그라우팅(grouting)하기 위한 그라우팅 주입구(151)가 형성되어 있다. 상세하게는, 상기 상부수직부재(100a)의 몸체부(120a)는, 상기 체결홈(121a)들을 포함하는 상기 몸체부(120a)의 하측둘레를 따라 상기 몸체부(120a)의 외측면에 대하여 내측으로 소정거리 오프셋(offset; t)된 충진부(150)가 형성되어 있다.
상기 충진부(150)는 상기 체결홈(121a)들을 포함하여 오프셋구조로 되어있기 때문에, 무수축몰탈(152;도 14참조) 주입 시 몸체부(120a) 둘레를 따라 상기 무수축몰탈(152)이 체결홈(121a)들을 따라 한번에 그라우팅될 수 있다. 또한, 상기 몸체부(120a)는, 상기 충진부(150)에 무수축몰탈(152)을 그라우팅하기 위하여 상기 충진부(150)의 상측에 하나 또는 복수 개의 그라우팅 주입구(151)가 형성되어 있다.
도 13은 상기한 충진부(150)의 그라우팅, 즉 무수축몰탈(152)을 타설을 하기 위한 거푸집(키커폼,160)으로서, 상기 거푸집(160)은, 직각기둥형상의 상기 몸체부(120a)의 둘레 형상에 대응하여 4개의 측면을 가지고 있는 사각구조로 이루어져 있으며, 4개의 각 모서리부에 위치하고 양측에 삽입홈(161a)이 형성된 'ㄱ'자 형상의 4개의 고정틀(161)들과, 양측단부가 상기 고정틀(161)의 삽입홈(161a)에 슬라이딩 가능하게 각각 끼움결합하고 상측면에는 복수 개의 잠금용홈(165)들이 형성된 4개의 가변측판(162)들을 포함한다.
여기서, 상기 거푸집(160)은, 상기 가변측판(162)이 상기 고정틀(161)의 삽입홈(161a)에 슬라이딩 이동하면서 전체적인 상기 거푸집(160)의 측면 길이를 가변할 수 있는 구조로 되어 있으며, 이때 상기 각 가변측판(162)에는 길이확인용 눈금(163)이 형성되어 있다. 또한, 상기 고정틀(161)에는 상기 가변측판(162)의 위치를 고정하기 위하여 상기 잠금용홈(165)에 삽입되는 잠금나사(164)들이 구비되어 있다.
도 14는 상기한 충진부(150)가 형성된 상기 상부수직부재(100a)에 그라우팅을 완료한 상태를 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면, 본 실시예는 지지구조물(300)을 이용하여 전체적인 수직부재(100,200)와 수평부재(400)의 결합구조를 이룬 후, 마무리작업으로 상기 몸체부(120a)의 충진부(150)에 상기 거푸집(160)을 설치한 다음 상기 그라우팅주입구(151)로 무수축몰탈(152)을 주입하여 상기 체결홈(121a)을 그라우팅한다.
한편, 본 실시예는, 상기 상부수직부재(100)와, 상기 하부수직부재(200)와, 상기 수평부재(400) 각각을 프리캐스트 콘크리트(Precast concrete; PC) 구조물로서 상부PC기둥과, 하부PC기둥과, PC보로 적용하여, 상기 지지구조물(300)을 통하여 상부PC기둥과 하부PC기둥을 수직으로 연결하고, 이러한 상부 및 하부PC기둥을 중심으로 PC보를 수평선상으로 배치하여 결합하는 구조로 할 수 있으며, 이 외 철골구조(Steel structure; S구조), 철골철근콘크리트구조(Steel framed reinforced concrete structure; SRC구조)와 같은 콤비네이션 구조 등 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같이, 본 실시예는 상기 지지구조물(300)을 통하여 상부수직부재(100)와 하부수직부재(200) 사이에 내부공간이 형성되도록 하고 상기 내부공간에 상기 수평부재(400)의 보접합부재(340)와 하부정착철근(460) 및 상부정착철근(480)이 관통연결되게 하여 상기 상부 및 하부수직부재(200)와 수평부재(400)들을 결합하는 구조이기 때문에, 수평부재(400)의 모멘트접합이 가능하여 수평부재(400)의 높이를 높게할 필요가 없기 때문에 상기 수평부재(400)의 높이(춤)를 낮출 수 있어 공간의 활용도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시예는 상기 하부수직부재(200)의 하부철근(210)이 상기 지지구조물(300)과 상기 상부수직부재(100)를 동시에 관통하도록 한 다음 체결결합하는 구조이기 때문에, 상부수직부재(100)와 하부수직부재(200)의 정확한 수직상태를 유지하면서 간편하게 조립할 수 있어 시공성이 용이하여 작업성이 좋으며 공기를 단축시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100... 상부수직부재 110... 상부플레이트
120,120a... 몸체부 130... 보강빔
140... 수직철근 200... 하부수직부재
210... 하부철근 300... 지지구조물
310... 제1플레이트 320... 제2플레이트
330... 이격부재 340... 보접합부재
400... 수평부재 410... 형강

Claims (12)

  1. 복수 개의 체결홀들이 형성되어 있는 상부플레이트와, 콘크리트가 타설되어 형성되며 상기 상부플레이트의 상측에 결합하는 몸체부를 포함하는 상부수직부재;
    상단부에서 상방으로 연장 돌출되어 있는 복수개의 하부철근들이 배근되어 있는 하부수직부재;
    상기 상부수직부재와 상기 하부수직부재 사이에 배치되며, 상기 하부철근들이 관통 삽입되는 제1관통홀이 복수 개 형성된 제1플레이트, 상기 제1플레이트의 상방에 배치되고 상기 제1관통홀을 관통한 상기 하부철근이 관통 삽입되는 제2관통홀이 복수 개 형성되며 상기 상부플레이트와 대면하는 제2플레이트, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 내부공간이 형성되도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트의 중앙부에 배치되고, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트를 서로 이격되게 배치하며 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트를 지지하는 이격부재, 일단부가 상기 이격부재의 측면에 결합하는 하나 또는 복수 개의 보접합부재를 포함하는 지지구조물; 및
    측방으로 연장 돌출되어 있는 형강이 매립되어 있고, 상기 형강은 상기 보접합부재의 타단부에 결합하는 수평부재를 포함하며,
    상기 하부철근이 상기 제1관통홀, 상기 제2관통홀 및 상기 체결홀에 동시에 관통 삽입되어 상기 상부수직부재와 상기 하부수직부재가 상기 지지구조물과 결합하고, 상기 수평부재의 형강이 상기 보접합부재와 결합한 후, 상기 내부공간으로 콘크리트가 타설 및 양생되어 상기 상부수직부재 및 하부수직부재와 상기 수평부재가 서로 결합하는 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부수직부재와, 상기 하부수직부재와, 상기 수평부재는, 각각 상부PC기둥과, 하부PC기둥과, PC보인 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 상부플레이트와, 상기 제1플레이트와, 상기 제2플레이트는 각각 직사각형 형상인 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2플레이트와, 상기 제1플레이트와, 상기 이격부재는, 각각 강재로 형성되며, 상기 이격부재는 양단부가 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 용접결합되는 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보접합부재는, 타단부의 단면형상이 상기 형강의 단면형상과 대응되는 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 몸체부의 하측에는 상기 체결홀들에 대응되는 위치에서 일측이 개방된 복수 개의 체결홈들이 형성되어 있고,
    상기 하부철근들은 단부에 나사산이 형성되어 있으며,
    상기 수직부재와 수평부재의 결합구조는,
    상기 하부철근에 나사결합하는 복수 개의 체결너트들을 더 구비하여, 상기 하부철근이 상기 제1관통홀, 상기 제2관통홀 및 상기 체결홀에 관통삽입 된 후, 상기 체결홈에서 상기 하부철근의 노출된 단부에 상기 체결너트를 각각 체결하는 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 체결홈들을 포함하는 상기 몸체부의 하측둘레를 따라 상기 몸체부의 외측면에 대하여 내측으로 소정거리 오프셋(offset)된 충진부가 형성되고,
    상기 충진부에 무수축몰탈을 그라우팅하기 위한 그라우팅 주입구가 형성된 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 상부플레이트와 상기 제1플레이트의 형상은, 상기 상부수직부재와 상기 하부수직부재의 평단면형상과 각각 대응되는 형상이고,
    상기 제2플레이트의 형상은 상기 상부플레이트의 형상과 대응되는 형상인 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수평부재는, 일측 하단부에서 측방으로 연장 돌출되어 상기 내부공간으로 연장 삽입되는 복수 개의 하부정착철근들이 배근되어 있으며,
    상기 수직부재와 수평부재의 결합구조는,
    상기 내부공간으로 삽입된 상기 수평부재의 하부정착철근들을 서로 연결하는 보강철근을 더 구비하는 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보접합부재와, 상기 형강을 서로 결합시키는 하나 또는 복수 개의 결합수단을 더 구비하며,
    상기 결합수단은,
    상기 보접합부재와 상기 형강의 각각에 연결되는 브라켓와, 상기 브라켓과 상기 보접합부재 및 상기 형강을 관통체결하는 체결볼트를 포함하는 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보접합부재와, 상기 형강을 서로 결합시키는 하나 또는 복수 개의 결합부재를 더 구비하며,
    상기 결합부재는,
    상기 보접합부재와 상기 형강 각각에 용접결합되는 용접플렌지인 수직부재와 수평부재의 결합구조.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수평부재는, 하단부에 상기 수평부재의 길이방향으로 배근된 복수 개의 하부정착철근들과, 상기 정착철근을 감싸고 수직방향으로 일정간격으로 배치되며 상단부가 상기 수평부재의 상부로 돌출되게 배근된 복수 개의 스트럽(470)들을 더 포함하고,
    상기 수직부재와 수평부재의 결합구조는,
    상기 내부공간을 관통하여 서로 마주보는 수평부재들의 각각의 스트럽에 동시에 결합하는 상부정착철근을 더 포함하는 수직부재와 수평부재의 결합구조.
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