KR101226766B1 - 기둥-보 접합 장치 - Google Patents

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Abstract

기둥-보 접합부에 에너지 흡수부를 설치하여, 수평력에 대한 회전저항은 댐퍼에서 부담하게 하고, 주부재의 변형을 최소화하여, 부재레벨에서 리유스(reuse)가 가능하고, 접합부의 내진성능이 특수모멘트골조의 요구성능을 만족하는 충분한 연성능력을 확보할 수 있게 하는 고강도 기둥-보 접합 장치를 제공하기 위하여, 본 발명은 기둥과, 서로 마주보는 제1 플랜지(flange), 제2 플랜지 및 상기 제1 플랜지와 제2 플랜지를 연결하는 웨브(web)를 구비하는 보를 접합하는 접합 장치에 있어서, 상기 보의 상기 제1 플랜지 및 상기 기둥과 결합하는 제1 접합 부재; 상기 보의 상기 제2 플랜지 및 상기 기둥과 결합하는 제2 접합 부재; 및 상기 제2 접합 부재의 적어도 일 면에 접하며 상기 보의 상기 제2 플랜지와 결합하는 보조 접합 부재;를 포함하는 기둥-보 접합 장치를 제공한다.

Description

기둥-보 접합 장치{A device for coupling beam on column}
본 발명은 기둥-보 접합 장치에 관한 것으로, 상세하게는 접합 장치의 내진성능이 특수모멘트골조의 요구성능을 만족할 만큼 충분한 연성능력을 확보할 수 있게 하는 고강도 기둥-보 접합 장치에 관한 것이다.
최근 초고층 건물에 대한 수요가 증가함에 따라, 부재의 경량화 및 장스팬(long-span)을 달성하기 위한 고강도강의 실용화에 대한 관심이 커지고 있다. 하지만 현재 국내에서 연구개발중인 800MPa급 강의 항복비는 85% 내외이며, 현 설계기준에 접목시키기에는 충분한 소성변형을 확보하지 못한 채 취성파단이 일어날 가능성이 크다. 따라서 이러한 문제점을 보완하여 구조설계의 핵심인 접합부에 대한 고강도강의 적용에 따른 설계지침 마련이 시급한 실정이다.
상세히, 미국의 노스리지 지진과 일본의 효고현 남부지진 이후, 기둥-보 접합부의 변형능력을 향상시켜 단부의 취성파단을 예방하기 위해 많은 연구가 이루어졌고, 특히 RBS(Reduce beam section)와 Non-Scallop 접합방식이 내진성능향상에 유리하다고 인정받고 있다.
기존의 강재를 사용하였을 경우 Scallop이 있는 경우에 비해 Non -Scallop방식이 변형능력면에서 우수하게 평가되나, 고강도강과 같이 항복비가 높은 재료를 사용할 경우 변형능력 향상에 따른 내진성능을 기대하기는 어렵다. 즉, 고항복비를 가지는 고강도강을 사용한 경우는 항복비가 낮은 강재를 사용한 경우에 비해 소성변형능력과 연성이 떨어지고 있음을 알 수 있다. 따라서 현재 국내에서 개발중인 800MPa급 강 또한 85% 내외의 고항복비를 가지기 때문에, 내진성능을 충분히 만족시키기에는 한계가 있을 것으로 판단된다.
한편, KBC2009 규준(내진 설계 규준)에서는 접합부의 성능을 보통모멘트골조, 중간모멘트골조, 특수모멘트골조의 3가지 유형으로 분류하였다. 이중, 특수모멘트골조는 설계용 지진동이 유발한 외력을 받을 때 상당한 소성변형을 수용할 수 있는 골조를 지칭하며, 다음의 요구조건을 만족시켜야 한다.
먼저, 접합부는 최소 0.04rad의 층간 변위각을 발휘할 수 있어야 한다. 다음으로, 기둥 외주면에서 접합부의 계측휨 강도는 0.04rad의 층간 변위에서 적어도 보의 전소성모멘트(Mp)의 80% 이상이 유지되어야 한다. 또한, 접합부의 소요전단강도는 다음의 지진하중효과 E에 의해 산정한다.
E = 2(1.1RyMp)/Lh
(Ry: 공칭항복강도(Fy)에 대한 예상항복응력의 비,
Mp: 공칭소성모멘트,
Lh: 보 소성힌지 사이의 거리)
위에 언급된 요구조건을 만족시키는 외에도, 접합부 자체의 변형에 의해 발생할 수 있는 추가 횡변위까지도 구조물이 수용할 수 있음을 설계과정에서 입증해야 한다. 이 경우 2차 효과를 포함한 골조 전체의 안정성 해석이 이루어져야 한다.
본 발명은 기둥-보 접합부에 에너지 흡수부를 설치하여, 수평력에 대한 회전저항은 댐퍼에서 부담하게 하고, 주부재의 변형을 최소화하여, 부재레벨에서 리유스(reuse)가 가능하고, 접합부의 내진성능이 특수모멘트골조의 요구성능을 만족하는 충분한 연성능력을 확보할 수 있게 하는 고강도 기둥-보 접합 상세를 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기둥과, 서로 마주보는 제1 플랜지(flange), 제2 플랜지 및 상기 제1 플랜지와 제2 플랜지를 연결하는 웨브(web)를 구비하는 보를 접합하는 접합 장치에 있어서, 상기 보의 상기 제1 플랜지 및 상기 기둥과 결합하는 제1 접합 부재; 상기 보의 상기 제2 플랜지 및 상기 기둥과 결합하는 제2 접합 부재; 및 상기 제2 접합 부재의 적어도 일 면에 접하며 상기 보의 상기 제2 플랜지와 결합하는 보조 접합 부재;를 포함하는 기둥-보 접합 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 접합 부재는, 상기 기둥에 접합되는 본체부와, 상기 본체부로부터 일 방향으로 연장되도록 형성되어 상기 제2 플랜지와 결합하는 연장부와, 상기 본체부 및 상기 연장부 각각에 결합되도록 형성되어 상기 보와 상기 기둥 간의 접합력을 강화하는 전단 보강 받침 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전단 보강 받침 부재는 상기 보의 웨브와 평행한 평면상에 형성되고, 상기 전단 보강 받침 부재의 일면은 상기 본체부에 접합되고, 상기 일면과 교차되는 면 중 어느 한 면은 상기 연장부에 접합되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 보조 접합 부재는 평평한 플레이트 형상으로 형성되어, 상기 보조 접합 부재가 상기 제2 접합 부재에서 상기 제1 접합 부재와 마주보는 면의 반대쪽 면과 접촉하고 있는 상태에서 상기 보의 상기 제2 플랜지와 결합될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기둥에 결합된 상기 제1 접합 부재와 상기 제2 접합 부재 사이에 형성되는 전단탭을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 보조 접합 부재의 양단부가 절곡 연장 형성되어, 상기 전단탭과 결합할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 고강도강의 큰 탄성 변형량을 이용하여 보의 소성변형을 극소화하는 동시에, 연강을 사용한 댐퍼의 충분한 변형능력확보를 통해 특수모멘트골조의 요구성능을 만족시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치를 나타내는 결합 사시도이다.
도 2는 도 1의 기둥-보 접합 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 기둥-보 접합 장치의 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 기둥-보 접합 장치의 거동 패턴을 나타내는 측면도이다.
도 5는 해석모델 분류 및 해석시 사용 물성치 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 해석결과에 따른 해석모델별 모멘트-변형관계와 주요구조성능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 6의 모멘트-변형 곡선을 종축은 각 해석모델별 항복내력으로 나누고 횡축은 항복변형량으로 나누어 무차원화 한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치를 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치를 나타내는 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치를 나타내는 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 기둥-보 접합 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 기둥-보 접합 장치의 측면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 기둥(10)과 보(20)를 접합하는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치(100)는 제1 접합 부재(110), 제2 접합 부재(120) 및 보조 접합 부재(130)를 포함한다.
일반적으로 건축 구조물은 철골 기둥(10)과 철골 보(20)로 구성된 골조를 구비한다. 상기한 철골 기둥(10)은 H형 강을 바로 기둥재로 사용하는 형강 기둥, 원형 또는 사각형의 강관 기둥, 그리고 I형 강 또는 앵글 채널(angle channel)형 강 등에 철판을 덧대어 만든 조립기둥 등이 있다. 또한, 철골 보(20)는 형강보와 조립보로 크게 대별되는데, 형강보는 플랜지(flange)와 웨브(web)로 구성되며, 조립보는 래티스(lattice)보, 트러스(truss)보, 및 허니 컴(honey comb)보 등이 있다. 도면에는 기둥(10)으로 형강 기둥이 도시되어 있고, 보(20)로 형강보가 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 다양한 기둥(10)과 보(20)의 접합을 위한 접합 부재로써 본 발명이 적용될 수 있을 것이다. 여기서, 도면에 도시된 형강보는 제1 플랜지(22) 및 제2 플랜지(24)와, 제1 플랜지(22)와 제2 플랜지(24)를 연결하는 웨브(26)를 포함할 수 있다.
제1 접합 부재(110)는 보(20)의 상기 제1 플랜지(22)와 기둥(10)을 결합하는 역할을 수행한다. 제1 접합 부재(110)는 기둥(10)에 접합되는 본체부(112)와, 본체부(112)로부터 일 방향으로 연장되도록 형성되어 제1 플랜지(22)와 결합하는 연장부(114)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 접합 부재(110)는 'T'자 형상의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 본체부(112)는 기둥 체결홀(112a)을 구비할 수 있으며, 제1 접합 부재(110)와 기둥(10)은 나사체결에 의해 결합될 수 있다. 한편, 상기 연장부(114)는 보 체결홀(114a)을 구비할 수 있으며, 제1 접합 부재(110)와 보(20)는 나사체결에 의해 결합될 수 있다.
제2 접합 부재(120)는 보(20)의 상기 제2 플랜지(24)와 기둥(10)을 결합하는 동시에, 제2 접합 부재(120)에 외력이 가해질 때 이를 일정 정도 흡수하여 완화하는 댐퍼 역할을 수행한다. 제2 접합 부재(120)는 기둥(10)에 접합되는 본체부(122)와, 본체부(122)로부터 일 방향으로 연장되도록 형성되어 제2 플랜지(24)와 결합하는 연장부(124)와, 상기 본체부(122)와 연장부(124) 각각에 결합되도록 형성되어 보(20)와 기둥(10) 간의 접합력을 강화하는 전단 보강 받침 부재(126)를 포함할 수 있다. 즉, 제2 접합 부재(110)는 대략 'T'자 형상의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 본체부(122)는 기둥 체결홀(122a)을 구비할 수 있으며, 제2 접합 부재(120)와 기둥(10)은 나사체결에 의해 결합될 수 있다. 한편, 상기 연장부(124)는 보 체결홀(124a)을 구비할 수 있으며, 제2 접합 부재(120)와 보(20)는 나사체결에 의해 결합될 수 있다. 또한, 연장부(124)의 중단부에는 소정의 함몰부(124b)가 형성될 수 있으며, 상기 함몰부(124b)를 관통하여 보조 접합 부재(130)가 보(20)의 제2 플랜지(24)와 나사체결에 의해 결합될 수 있다.
여기서, 전단 보강 받침 부재(126)는 웨브(26)와 평행한 평면상에 형성되며, 대략 삼각형의 형상으로 형성된다. 이와 같은 전단 보강 받침 부재(126)는 서로 수직으로 결합하고 있는 본체부(122)와 연장부(124)의 결합을 보강하도록, 그 일면이 상기 본체부(122)에 접합되고, 상기 일면과 교차되는 면 중 어느 한 면이 상기 연장부(124)에 접합되도록 형성될 수 있다.
한편, 보조 접합 부재(130)는 상기 제2 접합 부재(120)의 하부면, 다시 말하면 제2 접합 부재(120)에서 제1 접합 부재(110)와 마주보는 면의 반대쪽 면에 형성될 수 있다. 이때, 보조 접합 부재(130)에는 체결홀(130a)이 형성되어서, 보조 접합 부재(130)가 제2 접합 부재(120)의 하부면과 접촉하고 있는 상태에서 보(20)의 제2 플랜지(24)와 나사체결에 의해 결합될 수 있다. 이와 같은 보조 접합 부재(130)는 제2 접합 부재(120)의 면외좌굴을 방지하는 역할을 수행한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치(100)의 거동 패턴을 나타내는 측면도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 고강도강의 적용시, 보(20)와 기둥(10)은 고강도강을 사용하되 접합부분의 제1 접합 부재(110)와 에너지 흡수부인 제2 접합 부재(120)를 연강으로 제작하여 충분한 소성변형을 확보하도록 고려하였다. 지진동과 같은 반복하중 작용시, 기둥-보 접합 장치(100)의 거동은 제1 접합 부재(110)를 회전축으로 제2 접합 부재(120)에 인장과 압축 응력을 유발시키는데, 이때 압축력에 의한 제2 접합 부재(120)의 면외좌굴을 방지하기 위하여, 보(20)의 최하단에 좌굴 방지 플레이트 역할을 수행하는 보조 접합 부재(130)를 두어 보(20)와 볼트 체결한다. 또한 지진동의 규모가 커질 경우, 제2 접합 부재(120)의 파단이 발생하여 층 붕괴로 이어질 수 있기 때문에, 수직 전단력에 저항하기 위한 적절한 내민 길이를 가지는 전단 보강 받침 부재(126)를 설치한다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 고강도강의 큰 탄성 변형량을 이용하여 보(20)의 소성변형을 극소화하는 동시에, 연강을 사용한 제2 접합 부재(120)의 충분한 변형능력확보를 통해 특수모멘트골조의 요구성능을 만족시키는 효과를 얻을 수 있다.
<!-- 이하의 구조 성능에 대한 실험 결과는 해석결과 보고서에서 가장 기본적인 실험 결과로 판단되는 내용들만 기재하였습니다. 확인 부탁드립니다. -->
이하에서는 종래의 기둥-보 접합 장치에 대비한 본 발명의 기둥-보 접합 장치(100)의 구조 성능에 대한 실험 결과에 대해 설명한다.
해석에 의한 기둥-보 접합 장치(100)의 구조성능을 파악하기 위하여 800MPa강을 사용한 기둥과 SM490강재를 사용한 보를 용접 접합한 기둥-보 접합부(WC)를 대조군으로 설정하였다. 한편, 본 발명의 기둥-보 접합 장치(100)에서, 주부재인 기둥(10)은 이전연구결과를 토대로 800Mpa급 강의 물성치를 사용하였으며, 보(20)는 SM490강재의 물성치를 사용하였다. 그리고, 접합부의 제1 접합 부재(110) 및 제2 접합 부재(120)는 기존의 SS400강재의 물성치를 사용하였다. 보(20)와 기둥(10)의 사이즈는 각각 H-600×200×9×12, H-400×400×16×19를 사용하였다. 해석 파라미터는 제2 접합 부재(120)의 두께로서, 보(20)의 내력에 대한 제2 접합 부재(120)의 내력비로 하여 0.1~1.2까지 총 12개의 해석모델(NC-0.1 ~ NC-1.2)로 분류하였다. 해석모델 분류 및 해석시 사용 물성치 특성을 표 1과 도 5에 나타내었다. 경계조건은 기둥(10)의 일정길이 상하부를 고정하고, 보(20)의 단부에서 상향으로 200mm의 강제변위를 적용하였다.
모델명
 dPy/bPy
 제2 접합 부재 두께(mm) 사용강재
접합방식
기둥 보 제1, 제2 접합 부재
WC - -




800MPa




SM490






 - 전용접
NC-0.1 0.1 4



SS400



볼트접합
NC-0.2 0.2 8
NC-0.3 0.3 12
NC-0.4 0.4 16
NC-0.5 0.5 20
NC-0.6 0.6 24
NC-0.7 0.7 28
NC-0.8 0.8 32
NC-0.9 0.9 36
NC-1.0 1.0 40
NC-1.1 1.1 44
NC-1.2 1.2 48
해석결과에 따른 해석모델별 모멘트-변형관계와 주요구조성능을 도 6과 표 2에 나타내었다. 도 6에서 빨간색 파선은 보의 전소성모멘트의 80% 선을 나타낸 것이다. 해석모델별 구조성능을 살펴보면, 본 발명의 기둥-보 접합 장치(100)의 모델들의 경우, 제2 접합 부재(120)의 두께의 증가에 따라 내력이 상승하나, 제2 접합 부재(120)와 보(20)의 내력비가 1.0 이상인 모델의 경우, 내력상승의 폭이 작아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 보의 내력 부담율이 커지면서 제2 접합 부재(120)의 두께에 대한 영향이 작아지기 때문이다. 또한 초기 강성의 경우, 본 발명의 기둥-보 접합 장치(100)의 모델에서는 내력의 증가에도 불구하고 유사한 수치를 나타내며 제2 접합 부재(120)의 폭-두께 비에 따라 소폭 증가현상이 나타나나, 일반 용접 방식으로 체결되어 있는 WC모델의 경우, 다른 모델들에 비해 낮은 초기강성을 나타낸다. 제2 접합 부재/보의 내력비가 0.4 이상의 해석모델과 WC모델의 경우, 보의 전소성모멘트의 80% 이상의 내력을 보유하며 충분한 변형능력을 가지는 것으로 나타났다.
모델명
 항복내력
(ton.m)		 항복변형각
(rad)		 최대내력
(ton.m)		 최대내력시
변형각(rad)
WC 75.3 0.0108 122.2 0.0826
NC-0.1 7.2 0.0018 17.7 0.0976
NC-0.2 14.9 0.0026 28.4 0.0538
NC-0.3 20.4 0.0030 41.2 0.0611
NC-0.4 30.1 0.0041 54.9 0.0594
NC-0.5 36.2 0.0046 66.1 0.0643
NC-0.6 42.9 0.0052 80.4 0.0668
NC-0.7 53.5 0.0063 92.2 0.0716
NC-0.8 61.1 0.0069 106.1 0.0740
NC-0.9 64.16 0.0071 117.8 0.0789
NC-1.0 72.0 0.0079 126.1 0.0887
NC-1.1 80.5 0.0086 125.9 0.0789
NC-1.2 89.0 0.0094 131.4 0.0826
도 7은 도 6의 모멘트-변형 곡선을 종축은 각 해석모델별 항복내력으로 나누고 횡축은 항복변형량으로 나누어 무차원화한 것이다. 같은 양의 강제변위 적용시, 항복 변위각이 가장 작은 NC-0.1 모델의 무차원 변형량이 가장 크게 나타났다. WC모델의 경우 상대적으로 무차원 변형량이 작게 나타나나, 제2 접합 부재/보 내력비 1.0 이상의 모델들과 큰 차이를 나타내지는 않는다. 제2 접합 부재/보 내력비가 1.0 이하의 모델들의 경우, 기존의 WC모델에 비해 탁월한 변형능력을 나타내었다. 예를 들어, NC-0.7 모델은 항복변형각이 0.0063rad으로, 기존의 용접접합부의 항복변형각인 0.0108rad의 58%로 나타났으며, 이는 조기의 소성변형을 가능하게 하고 초기강성의 확보에 유리하다. 이와 같은 무차원화 곡선에서 각 항복변위각에 해당하는 변형량은 1로 산정되어 있으며, 최대 내력시 무차원 변형량은 즉 항복이후의 소성변형배율의 값으로 사용할 수 있다. 최대 내력시 NC-0.7모델의 경우, 기존 용접접합부 WC모델에 비해 소성변형배율이 2.1배 크게 나타남으로써, 변형능력이 우수한 것으로 나타났다.
결과적으로, 고강도강은 고항복비와 취약한 변형능력으로 인해 접합부의 부재로 사용할 시 충분한 소성변형을 하지 못한 채 조기취성파단의 우려가 있다. 이에 따라 본 발명은 고강도강으로 이루어진 주 부재인 보와 기둥은 탄성 거동에 머물게 하면서, 접합부에 기존의 연강 댐퍼를 사용하여 에너지를 흡수하게 하는 리유스(Reuse)의 개념을 이용하여 신 형상의 기둥-보 접합 장치(100)를 제안하였다. 제안된 기둥-보 접합 장치(100)는 고강도강의 큰 탄성 변형량을 이용하여 보(20)의 소성변형을 극소화하고, 연강을 사용한 댐퍼의 충분한 변형능력확보를 통해 특수모멘트골조의 요구성능을 만족시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치를 나타내는 측면도이다.
도 8을 참조하면, 기둥(10)과 보(20)를 접합하는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치(200)는 제1 접합 부재(210), 제2 접합 부재(220) 및 보조 접합 부재(230)를 포함한다. 여기서 본 발명의 제2 실시예는 다른 부분은 원 실시예와 동일하고, 다만 기둥-보 접합 장치(200)의 접합력을 보강하기 위한 전단탭(240)이 더 부가된다는 점이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 본 실시예의 설명에 있어서 그 설명이 없는 부분은 상기 제1 실시예의 설명을 원용하도록 하고 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상세히, 기둥(10)과 보(20)를 접합하는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치(200)는 제1 접합 부재(210)와 제2 접합 부재(220) 사이에 형성되는 전단탭(240)을 포함한다. 전단탭(240)과 기둥(10)은 나사체결 등에 의해 결합될 수 있다. 그리고, 전단탭(240)에는 소정의 홀(240a)이 형성될 수 있으며, 이와 같은 홀(240a)은 슬롯 형태를 기본으로 하며, 일정 정도 여유를 두고 형성되어 보(20)의 회전에 대하여 구속 작용을 하지 않도록 구비될 수 있다. 이와 같은 전단탭(240)이 구비됨에 따라, 제2 접합 부재(220)는 제1 실시예의 기둥-보 접합 장치(100)에 구비된 전단 보강 받침 부재(126)가 구비되지 아니할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 고강도강의 큰 탄성 변형량을 이용하여 보(20)의 소성변형을 극소화하는 동시에, 연강을 사용한 제2 접합 부재(220)의 충분한 변형능력확보를 통해 특수모멘트골조의 요구성능을 만족시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치를 나타내는 측면도이다.
도 9를 참조하면, 기둥(10)과 보(20)를 접합하는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치(300)는 제1 접합 부재(310), 제2 접합 부재(320), 보조 접합 부재(330) 및 전단탭(340)을 포함한다. 본 발명의 제3 실시예에서 다른 부분은 상기 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일하고, 다만 기둥-보 접합 장치(200)의 접합력을 보강하기 위한 보조 접합 부재(330)가 그 기능을 강화하기 위해 양단부가 상방향으로 절곡 연장 형성된 형태로 변형된다는 점이 특징적으로 달라진다. 그러므로, 본 실시예의 설명에 있어서 그 설명이 없는 부분은 상기 제1 실시예의 설명을 원용하도록 하고 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상세히, 기둥(10)과 보(20)를 접합하는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 기둥-보 접합 장치(300)는 제1 접합 부재(310)와 제2 접합 부재(320) 사이에 형성되는 전단탭(340)을 포함한다. 전단탭(340)과 기둥(10)은 나사체결 등에 의해 결합될 수 있다. 그리고, 전단탭(340)에는 소정의 홀(340a)이 형성될 수 있으며, 이와 같은 홀(340a)은 슬롯 형태를 기본으로 하며, 일정 정도 여유를 두고 형성되어 보(20)의 회전에 대하여 구속 작용을 하지 않도록 구비될 수 있다.
또한, 전술된 것처럼 상기 보조 접합 부재(330)는 제1실시예 및 제실시예의 변형 전 보조 접합 부재(130,230)과 달리 전단탭(340)과 결합될 수 있도록 양단부가 상방향으로 절곡 연장 형성되어 전체적으로는 'U'자 형상으로 이루어진다. 또한 상기 보조 접합 부재(330)에는 소정의 홀(330a)이 형성될 수 있으며, 이와 같은 홀(330a)은 슬롯 형태를 기본으로 하며, 일정 정도 여유를 두고 형성되어 보(20)의 회전에 대하여 구속 작용을 하지 않도록 구비될 수 있다.
이와 같은 전단탭(340)과 변형된 형태의 보조 접합 부재(330)는 나사체결 등에 의해 결합될 수 있으며, 제2 접합 부재(320)의 면외좌굴을 방지하는 역할을 수행하는 동시에, 기둥-보 접합 장치(300)의 접합력을 보강하는 역할을 수행한다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 고강도강의 큰 탄성 변형량을 이용하여 보(20)의 소성변형을 극소화하는 동시에, 연강을 사용한 제2 접합 부재(220)의 충분한 변형능력확보를 통해 특수모멘트골조의 요구성능을 만족시키는 효과를 얻을 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 기둥 20: 보
100: 기둥-보 접합 장치 110: 제1 접합 부재
120: 제2 접합 부재 130: 보조 접합 부재

Claims (6)

  1. 기둥과, 서로 마주보는 제1 플랜지(flange), 제2 플랜지 및 상기 제1 플랜지와 제2 플랜지를 연결하는 웨브(web)를 구비하는 보를 접합하는 접합 장치에 있어서,
    상기 보의 상기 제1 플랜지 및 상기 기둥과 결합하는 제1 접합 부재;
    상기 기둥에 접합되는 본체부와, 상기 본체부로부터 일 방향으로 연장되도록 형성되어 상기 제2 플랜지와 결합하는 연장부로 이루어지되, 상기 연장부의 중간영역에는 다른 부위에 비해 좁은 폭으로 이루어져 수평방향으로 가해지는 압축력 및 인장력을 흡수하면서 변형이 집중되도록 한 함몰부가 형성된 제2 접합 부재; 및
    상기 함몰부가 압축력을 흡수하여 변형될 때 발생되는 면외좌굴을 방지할 수 있도록 상기 제2 접합 부재의 일면에 접하며, 상기 보의 상기 제2 플랜지와 결합하는 보조 접합 부재;를 포함하는 기둥-보 접합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 접합 부재는,
    상기 본체부 및 상기 연장부 각각에 결합되도록 형성되어 상기 보와 상기 기둥 간의 접합력을 강화하는 전단 보강 받침 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전단 보강 받침 부재는 상기 보의 웨브와 평행한 평면상에 형성되고, 상기 전단 보강 받침 부재의 일면은 상기 본체부에 접합되고, 상기 일면과 교차되는 면 중 어느 한 면은 상기 연장부에 접합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 접합 부재는 평평한 플레이트 형상으로 형성되어, 상기 보조 접합 부재가 상기 제2 접합 부재에서 상기 제1 접합 부재와 마주보는 면의 반대쪽 면과 접촉하고 있는 상태에서 상기 보의 상기 제2 플랜지와 결합되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기둥에 결합된 상기 제1 접합 부재와 상기 제2 접합 부재 사이에 형성되는 전단탭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보조 접합 부재의 양단부가 절곡 연장 형성되어, 상기 전단탭과 결합하는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101403230B1 (ko) * 2012-09-13 2014-06-02 주식회사 디알비동일 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조
JP6540491B2 (ja) * 2015-12-15 2019-07-10 日本製鉄株式会社 床根太の接続部材及び接合構造
KR101877942B1 (ko) * 2017-11-29 2018-07-12 김진영 기둥-보 접합부
CN110219369B (zh) * 2019-07-10 2024-04-26 重庆大学 基于钢-sma板组元件的屈曲约束梁柱自复位节点及组装方法
KR102521720B1 (ko) * 2020-12-15 2023-04-14 주식회사 포스코 내진성능이 우수한 구조물 및 그 제조방법
KR20230041309A (ko) 2021-09-17 2023-03-24 주식회사 포스코 내진설계 구조물
CN115370002A (zh) * 2022-08-05 2022-11-22 浙江绿筑集成科技有限公司 一种梁柱刚接节点及施工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040020444A (ko) * 2002-08-30 2004-03-09 재단법인 포항산업과학연구원 철골건축물의 기둥과 ｈ형강 보의 접합구조 및 그 접합방법
KR20060106279A (ko) * 2005-04-07 2006-10-12 정동조 에이치 형강 기둥-보 일면전단형 접합구조체
JP3981441B2 (ja) 1997-08-11 2007-09-26 ミサワホーム株式会社 梁連結構造及び梁連結金具付き鋼製梁
KR20090095443A (ko) * 2008-03-05 2009-09-09 가부시키가이샤 아이.테크 철골기둥 및 철골빔의 접합구조

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3981441B2 (ja) 1997-08-11 2007-09-26 ミサワホーム株式会社 梁連結構造及び梁連結金具付き鋼製梁
KR20040020444A (ko) * 2002-08-30 2004-03-09 재단법인 포항산업과학연구원 철골건축물의 기둥과 ｈ형강 보의 접합구조 및 그 접합방법
KR20060106279A (ko) * 2005-04-07 2006-10-12 정동조 에이치 형강 기둥-보 일면전단형 접합구조체
KR20090095443A (ko) * 2008-03-05 2009-09-09 가부시키가이샤 아이.테크 철골기둥 및 철골빔의 접합구조

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