KR101149034B1 - 보의 휨응력을 향상시킨 조립식 건축물의 연결부재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축물의 기둥과 기둥을 연결하는 보의 춤을 줄이고, 휨모멘트에 의한 휨응력을 향상시킬 수 있게 함으로서, 건물의 층간높이를 줄이면서 순수사용높이는 향상시킴과 동시에 보의 제작비용을 절감할 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 건물의 기둥 측부에 보와 연결하기 위한 연결부재를 구성하되, 상기 연결부재를 구성하는 웨브는 기둥과 접하는 부분의 폭이 넓고, 단부로 갈수록 좁아지는 형태의 경사판부와, 경사판부 단부에 보의 웨브와 춤의 폭이 동일한 평행판부를 구성하고, 상기 경사판부와 평행판부 상하 단부에는 경사판 플랜지와 평행판 플랜지를 용접하고, 상기 연결부재 선단부에 보를 접합시킨 다음 연결플레이트로 결합구성될 수 있게 한 것이다.

Description

보의 휨응력을 향상시킨 조립식 건축물의 연결부재{PREFAB BUILDING CONNECTING MATERIALS WHICH IMPROVED BENDING STRESS OF BEAM}
본 발명은 조립식 건축물의 연결부재에 관한 것으로서, 특히 건축물의 기둥과 기둥을 연결하는 보의 춤은 줄이고, 휨모멘트에 의한 휨응력을 향상시킬 수 있게 구성한 것이다.
일반적으로 조립식 건축물은 H빔이나 용접빔과 같은 철골조를 이용하여 설계된 간격으로 기둥을 세우고, 상기 기둥과 기둥을 보로 연결하고, 상기 보와 보 사이를 빔으로 연결한 다음 그 위에 데크플레이트를 깔고, 상기 데크플레이트 상에 바닥을 구성하는 콘크리트 슬라브층을 시공하게 된다.
이때 슬라브층의 견고한 지탱을 위하여서는 기둥과 기둥을 연결하는 보의 춤, 즉 강축방향의 기둥과, 보의 접합부위에 휨모멘트가 가장 크므로 단면 2차모멘트를 끼워 휨응력과 내력을 시켜야 함으로 웨브의 폭이 큰 보를 사용하여야 한다.
춤이 커지는만큼 층간높이가 높아지고, 순수사용높이는 낮아지게 될 뿐 아니라 재료의 사용량이 늘어나게 됨으로 비용이 상승하게 된다.
기둥과 기둥을 연결하는 보에서 하중을 가장 많이 받는 부분은 도 11에서와 같이 기둥(1)과 보(2)를 연결하는 연결부분(3)이기 때문에 설계시 보(2)의 춤을 계산할때 연결부분(3)을 기준으로 보(2)의 크기를 결정하게 되므로 보(2)의 춤(웨브)이 커지게 되고, 따라서 건물의 층간높이가 높아지고, 순수사용높이는 낮아지게 될 뿐 아니라 비용이 상승하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로서 공개특허(10-2005-101102호)와 같이 하부플렌지의 두께가 상부플렌지의 두께보다 두껍게 구성한 H형강이 제공된바 있다.
상기 H형강의 경우에도 기둥과 기둥을 연결하는 보로 사용하고자 할 때 좌굴내력을 저항토록 하기 위하여서는 기둥과 연결하는 보의 춤 폭이 커지게 되는 문제가 있는 것이었다.
또다른 예로서는 공개특허(10-2007-45435호)에서와 같이 타형강판으로 복부를 보강한 형강이 제공된바 있다.
상기 형강의 경우 에이치빔 또는 아이빔의 측면에 형성된 홈에 파형강판을 웨브와 평행하게 좌,우측에 대칭으로 부착하여 휨응력에 저하는 플랜지를 보강하고, 보의 춤을 낮출 수 있게 한다는 것이다.
상기 보의 경우 보의 춤을 낮출 수 있겠으나 웨브 양측부에 별도의 파형강판을 용접구성하여야 하는 번거로움이 있을 뿐 아니라 양측부에 용접되는 파형강판으로 인하여 제작비용이 상승하게 되는 등의 문제가 있는 것이었다.
본 발명은 이러한 종래의 제반 단점을 시정하고자, 건축물의 기둥과 기둥을 연결하는 보의 춤을 줄이고, 휨모멘트에 의한 휨응력을 향상시킬 수 있게 함으로서, 건물의 층간높이는 줄이면서 순수사용높이를 향상시킴과 동시에 보의 제작비용을 절감할 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 건물의 기둥 측부에 보와 연결하기 위한 연결부재를 구성하되, 상기 연결부재를 구성하는 웨브는 기둥과 접하는 부분의 폭이 넓고, 단부로 갈수록 좁아지는 형태의 경사판부와, 경사판부 단부에 보의 웨브와 춤의 폭이 동일한 평행판부를 구성하고, 상기 경사판부와 평행판부 상하 단부에는 경사판 플랜지와 평행판 플랜지를 용접하고, 상기 연결부재 선단부에 보를 접합시킨 다음 연결플레이트로 결합구성될 수 있게 한 것이다.
본 발명은 건물의 기둥 측부에 보와 연결하기 위한 연결부재를 구성하되, 상기 연결부재를 구성하는 웨브는 기둥과 접하는 부분의 폭이 넓고, 단부로 갈수록 좁아지는 형태의 경사판부와, 경사판부 단부에 보의 웨브와 춤의 폭이 동일한 평행판부를 구성하고, 상기 경사판부와 평행판부로 구성된 웨브 상하단부에는 경사판 플랜지와 평행판 플랜지를 용접하고, 상기 연결부재를 구성하는 평행판부와 평행판 플랜지에 보를 접합시킨 다음 연결플레이트로 결합될 수 있게 함으로서, 보의 춤은 줄이고, 휨모멘트에 의한 휨응력을 향상시켜 건물의 층간높이는 줄이면서 순수사용높이를 향상시키고, 동시에 보의 제작비용을 절감할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.
도 1 : 본 발명의 연결부재를 이용하여 기둥과 보를 연결한 상태의 사시도
도 2 : 도 1의 부분확대도
도 3 : 도 2의 측면구성도
도 4 : 도 3의 상태에서 슬라브층을 시공한 상태도
도 5 : 본 발명 기둥코너부의 사용상태 사시도
도 6 : 도 5의 상태에 데크플레이트를 설치한 상태도
도 7 : 본 발명 연결부재의 다른 실시예의 사시도
도 8 : 도 7의 측면구성도
도 9 : 도 8의 상태에서 슬라브층을 시공한 상태도
도 10 : 본 발명 연결부재의 다른 실시예의 분해사시도
도 11 : 종래 조립식 건축물의 시공상태도
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 조립식 건축물 시공시 기둥(10)과 기둥(10) 사이에 보(50)를 연결하고, 상기 보(50) 위에 바닥을 구성하는 슬라브층(60)을 시공함에 있어서, 기둥(10)과 기둥(10)을 보(50)로 연결하되, 보(50)의 응력이 집중되는 기둥(10)의 연결부분에 본 발명에서 제공하고자 하는 연결부재(20)를 설치하여 보(50)와 연결될 수 있게 함으로서 보(50)의 춤은 줄이고, 휨모멘트에 의한 휨응력을 향상시킬 수 있게 한 것이다.
즉, 도면에서와 같이 기둥(10) 측부에 연결부재(20)를 고정설치하고, 상기 연결부재(20)에 보(50)를 연결한다.
상기에서 사용되는 보(50)는 도면상 웨브(51)에 주름이 형성된 주름보(50)를 사용하였으나, 주름보(50)가 아닌 일반H빔, 용접빔 등 다양한 구성의 보를 적용할 수 있다.
상기 연결부재(20)는 웨브(30)와 플랜지(40)로 구성되며, 웨브(30)의 춤은 기둥(10)과 접하는 부분의 폭은 넓고, 단부로 갈수록 좁아지는 형태의 경사판부(31)와, 보(50)의 웨브(51)와 춤이 동일한 평행판부(32)로 구성되게 함으로서, 도 3에 표시한 것과 같이 연결부재(20) 상하단부에 경사보강부(36)가 구성되게 한다.
경사판부(31) 상하단부에는 경사판 플랜지(41)를 구성하고, 평행판부(32) 상하단부에는 평행판 플랜지(42)를 용접구성하여, 보(50)의 플랜지(52)와 나란히 접하게 하며, 연결부재(20)의 웨브(30) 측부에는 도 1 및 도 5에서와 같이 데크플레이트가 안치되는 받침판(33)을 설치하되, 상기 받침판(33)의 위치는 평행판 플랜지(42)와 나란한 선상에 위치되게 하며, 상기 받침판(33)의 측단부는 경사판 플랜지(41) 및 평행판 플랜지(42)의 측단부보다 외측으로 돌출되게 한다.
이때 경사판부(31) 상부에 위치하는 경사판 플랜지(41)는 보(50) 상부에 위치하는 플랜지(52)보다 윗쪽으로 경사돌출구성되며, 경사판부(31) 하부에 위치하는 경사판 플랜지(41)는 보(50) 하부에 위치하는 플랜지(52)보다 아랫쪽으로 경사돌출구성된다.
본 발명의 연결부재(20)를 구성함에 있어서, 도 7 내지 도 9에서와 같이 웨브(30) 하단에 위치하는 경사판 플랜지(41')를 변단면으로 구성하되, 기둥(10)과 접하는 부분을 두껍게 구성하고, 단부쪽으로 갈수록 두께가 얇아지게 하여 사용할 수도 있다.
본 발명을 실시함에 있어서, 기둥(10)의 내외측에 변단면 플레이트(12)를 용접구성하여 기둥(10)에 가해지는 휨모멘트에 의한 휨응력을 향상시켜 변형을 방지토록 한다.
또한 본 발명을 실시함에 있어서, 도 10에서와 같이 연결부재(20) 선단부에 구성되는 평행판부(32)와 평행판 플랜지(42)를 일체형으로 구성하지 않고 분리구성한 다음 연결부재(20)와 용접하여 사용할 수도 있으며, 이러한 경우 규격에 맞는 H빔을 절단하여 사용할 수 있다.
연결부재(20)와 보(50)의 결합은 다음과 같이 된다.
도면에서와 같이 연결부재(20) 단부에 웨브(51)와 플랜지(52)로 구성된 보(50)를 위치시키면 연결부재(20)의 평행판 플랜지(42) 및 평행판부(32)가, 보(50)의 플랜지(52) 및 웨브(51)와 나란히 접하게 되고, 상기한 상태에서 연결플레이트(60)를 통하여 볼트(61)와 너트(62)로 이들이 견고히 접합되게 한다.
상기에서와 같이 기둥(10) 측부에 구성된 연결부재(20)를 통하여 보(50)의 연결이 완료되면 보(50) 상면에 데크플레이트(70)를 설치하고, 그 위에 바닥이 되는 슬라브층(80)이 시공된다.
데크플레이트(70) 설치시, 연결부재(20)의 경사판 플랜지(41)가 위치하는 데크플레이트(70) 부분을 절단하여 절단된 부분의 데크플레이트(70)가 웨브(30) 측부에 돌출구성된 받침판(33) 상에 안치되게 함으로서, 슬라브층(80) 시공을 위한 콘크리트몰탈 작업이 용이하게 이루어질 수 있게 한다.
상기에서와 같이 기둥(10)과 기둥(10)을 연결하는 보(50) 위에 데크플레이트(70)를 깔고, 그 위에 슬라브층(80)을 시공하게 되면, 슬라브층(80)에 가해지는 하중이 보(50)에 전달되면서 보(50)의 상부플랜지(52)에는(보의 중간부분) 압축응력이 작용하게 되고, 하부플랜지(52)에는 인장응력이 작용하게 되며, 상기 보(50)의 응력저항이 가장 많이 작용되는 부분은 기둥(10)과 연결부재(20)를 연결하는 부분이므로, 본 발명에서는 기둥(10)과 보(50)를 연결하는 부분에 연결부재(20)를 구성하여 보(50)의 응력저항을 충분히 지탱할 수 있게 된다.
따라서 종래에는 기둥과 기둥을 연결하는 보의 설계시 응력이 집중되는 기둥과 보의 연결부위를 기준으로 보 크기를 설계하게 되므로 보의 플랜지나 웨브의 폭 및 춤이 커지게 되는 문제가 있으나, 본 발명에서는 보의 응력이 집중되는 기둥(10)과 보(50)의 연결부분에 연결부재(20)를 구성하되, 연결부재(20)를 구성하는 웨브(30)의 구조를 기둥(10)과 접하는 부분에는 춤, 즉 폭을 넓게 하고, 단부로 갈수록 점차 좁아지는 형태의 경사판부(31)를 구성하여, 상하단부에 경사보강부(36)를 구성함으로서, 보(50)의 응력이 효과적으로 지탱할 수 있게 되므로, 결국 건축물 시공시 보(50)의 춤을 줄이더라도 휨모멘트에 의한 휨응력을 향상시킬 수 있게 되고, 건물의 층간높이는 줄이면서 순수사용높이를 향상시킴과 동시에, 강판의 사용량을 줄여 비용을 절감할 수 있게 된다.
기둥(10) 내외측부에 구성되는 변단면 플레이트(12)는 기둥(10)에 내외측방향으로 가해지는 응력을 효과적으로 저항할 수 있게 하는 것이며, 상기 변단면 프레이트(12)는 변단면이 아닌 직사각형상으로 구성되게 할 수도 있으나, 재료의 손실을 초래하게 되므로 응력이 집중되는 부분에는 두껍게 하고, 응력이 적은 부분에는 얇게 하는 것이다.
본 발명을 실시함에 있어서, 도 7 내지 도 9에서와 같이 연결부재(20)를 구성하는 하부경사플랜지(41')를 변단면으로 구성할 수도 있으며, 이러한 경우 연결부재(20)를 구성하는 웨브(30)의 경사판부(31) 춤을 줄일 수도 있다.
또한 기둥(10)과 연결부재(20)의 결합수단은 용접수단이나 별도의 연결플레이트를 이용하여 볼트와 너트로 체결고정되게 할 수도 있다.
본 발명의 연결부재(20)는 웨브(51)와 플랜지(52)로 구성되는 통상의 보(50)에만 적용되는 것이 아니라, 기둥(10)과 기둥(10)을 연결하는 모든 보(콘크리트 일체 성형용 보, H빔 등)에 적용이 가능하게 되며, 이때에는 연결부재(20)의 구성을 보와 연결할 수 있는 구조로만 변형시키면 적용이 가능하다.
(10)--기둥 (12)--변단면 플레이트
(20)--연결부재 (30)--웨브
(31)--경사판부 (32)--평행판부
(33)--받침판 (36)--경사보강부
(40)--플랜지 (41)--경사판 플랜지
(42)--평행판 플랜지 (50)--보
(51)--웨브 (52)--플랜지
(60)--연결플레이트 (61)--볼트
(62)--너트 (70)--데크플레이트
(80)--슬라브층

Claims (5)

  1. 기둥(10)과 보(50)를 연결하는 연결부재(20)를 웨브(30)와 플랜지(40)로 구성하되, 웨브(30)는 기둥(10)과 접하는 부분의 폭이 넓고, 단부로 갈수록 폭이 좁아지는 형태의 경사판부(31)를 구성하여 상하부에 경사보강부(36)를 구성하고, 상기 경사판부(31) 선단부에는 폭이 나란하게 구성된 평행판부(32)를 구성하고, 상기 경사판부(31)와 평행판부(32) 상하부에는, 경사판 플랜지(41)와 평행판 플랜지(42)를 용접하여 연결부재(20)를 구성하고, 상기 연결부재(20) 선단부에 웨브(51)와 플랜지(52)로 구성된 보(50)를 위치시킨 다음 연결플레이트(60)를 통하여 체결될 수 있게 하고, 상기 보(50) 상면에 데크플레이트(70)를 깔고, 그 위에 슬라브층(80)이 시공되게 하는 조립식 건축물의 연결부재를 구성함에 있어서, 연결부재(20)의 웨브(30) 측부에 받침판(33)을 구성하되, 상기 받침판(33)의 상면이 평행판 플랜지(42)의 상면과 동일선 상에 위치되게 하고, 받침판(33)의 측단부는 평행판 플랜지(42)의 측단부보다 외측으로 돌출구성되게 하여, 연결부재(20)에 위치하는 데크플레이트(70)의 절단된 부분이 받침판(33) 상에 안치되게 하고, 그 위에 슬라브층(80)이 시공될 수 있게 함으로서, 연결부재(20) 상부에 위치하는 경사판 플랜지(41)가 슬라브층(80) 내에 매립될 수 있게 함을 특징으로 하는 보의 휨응력을 향상시킨 조립식 건축구조물의 연결부재.
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