KR101274999B1

KR101274999B1 - 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물 및 이의 제작방법

Info

Publication number: KR101274999B1
Application number: KR1020110023375A
Authority: KR
Inventors: 박홍근; 김창수
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2013-06-17
Also published as: KR20120105748A

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물은, 기둥 또는 보를 구성하는 일측 이상이 개방되어 형성되는 강구조체 및 상기 강구조체의 개방부에 접합되되, 내외부에 타설되는 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 소정 패턴의 관통부가 형성되는 래티스부재를 포함하며, 상기 래티스부재는, 복수의 단위모듈로 이루어지되, 상기 단위모듈은, 적어도 2 이상의 길이부재와 상기 길이부재들 사이에 연결되면서 길이부재에 대하여 대각선 방향으로 경사지게 부착되는 가로부재를 포함하고, 상기 래티스부재는, 상기 길이부재를 매개로 2 이상의 단위모듈이 연속으로 접합되어 구성되며, 이웃하는 복수의 단위모듈은 길이부재와 가로부재가 접합되는 부분이 동일선상에 위치하여 상기 가로부재의 대각선방향으로 하중이 전달되게 구비되며, 상기 강구조체는, 기둥의 각 모서리 부위에 배치되는 ㄱ형 강재, 기둥의 외곽에 배치되는 강판, 또는 보의 상부 플랜지가 개방되어 형성된 채널형 강판을 포함하되, 상기 채널형 강판은, U형 강판으로 형성되며, 상부플랜지는 내측으로 연장되게 형성되고, 상기 래티스 부재의 길이부재는 상기 상부플랜지의 상면에 접합되며, 상기 채널형 강판은, 상기 합성구조물의 강도 및 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 내부 하면에 상기 채널형 강판의 길이방향으로 접합되며 이형철근으로 제공되는 하나 이상의 보강용 철근을 포함할 수 있다.

Description

래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물 및 이의 제작방법{STEEL-CONCRETE COMPOSITE STRUCTURE USING LATTICE MEMBER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물 및 이의 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합성구조물을 구성하는 강구조체의 개방부에 래티스부재를 선조립함으로써, 콘크리트와 강구조체의 일체성, 합성구조물의 강도, 강성 및 시공성을 향상시킬 수 있도록 하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물 및 이의 제작방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 콘크리트 매입형 합성기둥(1)의 단면을 나타내는 것으로, 종래의 합성기둥(1)은 H형 강재(100)와 이를 둘러싸도록 제공되는 콘크리트(200)로 구성된다.

그런데, 이러한 종래의 합성기둥(1)은 H형 강재(100)를 사용함으로써 약축에 대한 휨성능이 크게 떨어지고, 피복두께, 횡보강근, 주근, 강재와 철근간 이격거리 등으로 인하여 강재 단면의 대부분이 기둥 중앙부에 있어 휨과 축력을 동시에 받는 경우 단면적 대비 휨모멘트 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 콘크리트(200)의 성능을 확보하기 위해서는 도 1에 나타난 바와 같이 보강용 주철근(110) 및 이를 둘러싸도록 형성되는 횡보강근(120) 등의 철근작업이 별도로 요구되므로, 현장에서의 시공성이 떨어지는 문제가 있었다.

특히, 고강도 강재를 사용하는 경우에는, 강재의 항복강도와 콘크리트의 극한 압축변형률의 차이로 인하여 강재가 항복하기 이전에 콘크리트(200)가 먼저 압괴되어 강재의 강도를 충분히 활용할 수 없게 되는 문제가 있었다.

한편, 건축물에서 보는 슬래브의 처짐을 제어하기 위하여 높은 휨강성이 요구되고, 또한 건축물에서 보의 물량은 상당량을 차지하므로 시공성과 현장적용성도 중요하다.

이에, 종래의 일반적인 노출형 합성보는 휨강성확보를 위해 단면의 깊이가 보다 깊도록 형성되며, 화재에 대비하도록 노출된 강재에는 내화피복이 요구된다. 또한, 슬래브 콘크리트와 강재의 일체성을 증가시키기 위해서 스터드와 같은 전단연결재가 요구된다.

또한, 도 2는 종래의 일반적인 매입형 합성보(2)를 나타내고 있는데, 이와 같은 종래의 매입형 합성보(2)는 강재를 둘러싸고 있는 콘크리트(202)로 인해 상기의 노출형 합성보에 비하여는 휨강성 및 내화성이 향상된다.

그러나, 콘크리트(202)의 타설을 위하여 별도의 거푸집 작업이 요구될 뿐만 아니라, 콘크리트의 성능확보를 위하여 철근(112)(122) 작업이 요구되고, 슬래브 콘크리트와의 일체성 확보를 위해 합성보(2)의 상부 플랜지에 다수의 전단연결재(130)를 용접하여 설치하여야 하므로 시공성이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 합성기둥은 ㄱ형 강재 또는 강판의 강구조체로, 합성보는 채널형 강판의 강구조체로 구성되면서, ㄱ형 강재 사이, 강판과 강판 사이 또는 채널형 강판의 상부 플랜지 사이에 철근 및 강선으로 이루어진 래티스부재를 접합함으로써, 콘크리트와의 일체성, 합성구조물의 강도와 강성 및 시공성을 향상시킬 수 있도록 하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물 및 이의 제작방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 기둥 또는 보를 구성하는 일측 이상이 개방되어 형성되는 강구조체 및 상기 강구조체의 개방부에 접합되되, 내외부에 타설되는 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 소정 패턴의 관통부가 형성되는 래티스부재를 포함하며, 상기 래티스부재는, 복수의 단위모듈로 이루어지되, 상기 단위모듈은, 적어도 2 이상의 길이부재와 상기 길이부재들 사이에 연결되면서 길이부재에 대하여 대각선 방향으로 경사지게 부착되는 가로부재를 포함하고, 상기 래티스부재는, 상기 길이부재를 매개로 2 이상의 단위모듈이 연속으로 접합되어 구성되며, 이웃하는 복수의 단위모듈은 길이부재와 가로부재가 접합되는 부분이 동일선상에 위치하고, 인접한 가로부재 간의 대각선방향이 이어지도록 설치되어 상기 가로부재의 대각선방향으로 하중이 전달되게 구비되며, 상기 강구조체는, 기둥의 각 모서리 부위에 배치되는 ㄱ형 강재, 기둥의 외곽에 배치되는 강판, 또는 보의 상부 플랜지가 개방되어 형성된 채널형 강판을 포함하되, 상기 채널형 강판은, U형 강판으로 형성되며, 상부플랜지는 내측으로 연장되게 형성되고, 상기 래티스 부재의 길이부재는 상기 상부플랜지의 상면에 접합되며, 상기 채널형 강판은, 상기 합성구조물의 강도 및 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 내부 하면에 상기 채널형 강판의 길이방향으로 접합되며 이형철근으로 제공되는 하나 이상의 보강용 철근을 포함하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물을 제공한다.

삭제

더 바람직하게는, 상기 길이부재 또는 가로부재 중 적어도 하나는, 콘크리트에 대한 부착력을 향상토록, 외면에 돌출되어 형성된 돌출부를 포함한다.

삭제

더 바람직하게는, 상기 길이부재는, 외면에 마디가 돌출되어 형성되는 철근인 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게는, 상기 가로부재는, 상기 한 쌍의 길이부재 사이에 교대로 지그재그 형태로 접합되면서, 상기 관통부를 형성하는 강선인 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은, 상기에 기재된 래티스부재를 준비하는 단계 및 기둥 또는 보를 구성하는 강구조체의 개방부에, 상기 래티스부재를 선조립하는 단계를 포함하여 구성된 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물의 제작방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 강구조체는, 보의 상부 플랜지가 개방되어 형성된 채널형 강판을 포함하고, 상기 강구조체와 래티스부재 접합 단계는, 공장에서, 상기 합성구조물의 강도, 강성 및 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 상기 채널형 강판의 내부 하면에 상기 강판의 길이방향으로 적어도 하나의 보강용 철근를 접합하는 단계를 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 선조립된 상태의 강구조체와 래티스부재를 현장으로 이동하여 설치한 후, 외부에 거푸집용 판재를 설치하여 콘크리트를 타설하는 단계를 더 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물 및 이의 제작방법에 의하면, 강구조체의 개방부에 래티스부재가 접합되어, 일정수준의 폐쇄형 강구조물을 이루게 됨으로써 비틀림에 대한 저항력이 증가하고, 이에 따라 강도 및 강성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 래티스부재는 소정 패턴의 관통부가 마련되어 내외부 콘크리트 간의 결합력을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 래티스부재의 길이부재로 외면에 마디가 돌출되어 형성된 일반적인 철근을 사용함으로써, 전단연결재를 별도로 마련하지 않고도 래티스부재가 접합된 강구조체와 그 주위에 타설되어 경화된 콘크리트 간의 부착력이 향상되는 효과가 있다.

또한, 래티스부재의 가로부재인 강선이 한 쌍의 길이부재 사이에 지그재그 형태로 접합되어, 즉 대각방향으로 접합됨으로써, 비틀림, 전단하중뿐만 아니라 지진하중 등의 반복하중에 대한 저항력이 뛰어난 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 강구조체와 래티스부재를 공장에서 사전에 준비하여 제작함으로써, 현장에서의 철근작업 등을 생략할 수 있으므로, 제작비용이 감축되고, 공기가 단축되며, 시공성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 매입형 합성기둥의 단면도
도 2는 종래기술에 따른 매입형 합성보의 단면도
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성보의 사시도
도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 래티스부재의 실시예들의 정면도
도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥의 사용상태를 나타내는 사시도
도 7은 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성보의 사용상태를 나타내는 사시도
도 8은 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥과 합성보의 사용상태를 나타내는 사시도
도 9는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성물의 제작방법을 나타내는 블럭도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물 및 이의 제작방법을 상세하게 설명한다.

도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥(1)을 나타내고, 도 4는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성보(2)를 나타낸다. 이때, 본 발명의 특징이 보다 명확하게 드러나도록 콘크리트의 도시는 생략하였다.

먼저, 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성구조물은, 기둥 또는 보를 구성하는 일측 이상이 개방되어 형성되는 강구조체(10) 및 상기 강구조체(10)의 개방부(12)에 접합되되, 내외부에 타설되는 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 소정 패턴의 관통부(22)를 형성하는 래티스부재(20)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 강-콘크리트 합성구조물은, 예를 들어 도 3a 및 3b에 도시된 강-콘크리트 합성기둥(1) 또는 도 4에 도시된 강-콘크리트 합성보의 형태가 가능하다. 물론, 합성구조물이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니며, 이 외에 일측 이상이 개방된 강구조체와 콘크리트가 합성되는 구조물에 적용 가능하다.

구체적으로, 도 3a에 도시된 강-콘크리트 합성기둥(1)의 강구조체(10)는 각 모서리 부위에 배치되는 ㄱ형 강재(10a)를 포함할 수 있다. 물론, 강재 단면의 형태가 ㄱ형으로 제한되는 것은 아니다.

다만, 일반적으로 기둥은 사용성 면에서 각형 단면의 기둥이 주를 이루며 대부분 2축 휨과 축력을 동시에 받으므로, 종래의 H형 강재보다는 동일 단면적 대비 양방향 휨성능을 극대화할 수 있는 ㄱ형 강재(10a)가 보다 바람직하다.

특히, 고강도 강재를 적용할 때에 강재 단면의 성능을 극대화하기 위해서, ㄱ형 강재(10a)를 최대한 단면의 외부로 배치하여, 즉 강재 단면을 최대한 단면의 외부로 배치하여 휨에 의한 강재의 변형을 최대한 이용하는 것이 바람직하다.

그리고, 인접하는 ㄱ형 강재(10a) 사이의 개방부(12)에 소정 패턴의 관통부(22)가 형성된 래티스부재(20)가 접합된다. 상세하게는, 래티스부재(20)의 일측은 ㄱ형 강재(10a)의 일측과 용접되어 결합되고, 타측은 상기 ㄱ형 강재(10a)에 인접하는 다른 ㄱ형 강재(10a)의 일측과 용접되어 결합될 수 있다. 여기서, ㄱ형 강재(10a) 사이에 래티스부재(20)가 접합되는 형태에는 제한이 없으므로, 도시된 형태 외에 래티스부재(20)가 ㄱ형 강재(10a)의 내측면 또는 외측면에 용접되어 접합될 수도 있다.

이와 같이, 각 모서리 부위에 ㄱ형 강재(10a)가 배치되고, 인접하는 ㄱ형 강재(10a) 사이의 개방부(12)에 래티스부재(20)가 각각 접합되어, 일정수준의 폐쇄형 강구조물이 형성될 수 있다. 이 경우, 강구조물이 래티스부재(20)를 매개로 일체로 거동하게 되므로 합성효과가 극대화되어 합성기둥(1)의 강도와 강성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 외부에 거푸집용 판재를 설치하여 콘크리트를 타설하고 경화시켜 강-콘크리트 합성기둥(1)이 완성된다.

이때, 래티스부재(20)에 소정 패턴의 관통부(22)가 형성되어 있어, 콘크리트가 상기와 같은 폐쇄형 강구조물의 내부와 외부에 균일하게 타설되고, 경화된 때에는 내외부의 콘크리트의 결합력이 우수한 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 선조립된 폐쇄형 강구조물은 내부의 콘크리트에 구속력을 제공하여 콘크리트의 강도와 연성능력을 증가시키는 효과가 있다. 이에 따라 콘크리트의 성능확보를 위한 별도의 철근작업이 요구되지 않는다.

한편, 도 3b에 도시된 강-콘크리트 합성기둥(1)의 강구조체(10)는 기둥의 외곽에 배치되는 강판(10b)을 포함할 수 있다.

상기 도 3a의 ㄱ형 강재(10a)는 기둥이 축력과 2축 휨을 동시에 받는 경우에 바람직하나, 기둥이 축력과 1축 휨을 받는 경우에는 도 3b와 같이 강판(10b)으로 구성될 수 있다.

구체적으로, 기둥 양측에 강판(10b)이 마주하도록 배치되고, 상기 강판(10b) 사이의 개방부(12)에 래티스부재(20)가 강판 양측단부 가까이에 각각 접합되어, 일정수준의 폐쇄형 강구조물이 형성될 수 있다.

그리고, 강판(10b)의 폭방향 양측에 거푸집용 판재를 설치하여 콘크리트를 타설하고 경화시켜 강-콘크리트 합성기둥(1)이 완성된다.

여기서, 상기의 강구조물은 강판(10b)을 절단하고, 래티스부재(20)를 접합하는 작업 외에 별도의 작업이 요구되지 않아, 제작비용이 감축되고, 공기가 단축되며, 시공성이 향상되는 효과가 있다.

이 외의 구체적인 내용은 상기 도 3a의 강-콘크리트 합성기둥에서 설명한 내용과 동일하다.

다음, 도 4에 도시된 강-콘크리트 합성보(2)의 강구조체(10)는 상부 플랜지(14)가 개방되어 형성된 채널형 강판(10c)을 포함할 수 있다.

즉, 상기 채널형 강판(10c)은 대략 U형 강판으로 형성된다. 그리고, 채널형 강판(10c)의 상부 플랜지(14)는 도 4에 도시된 바와 같이 강판의 내측 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있으나, 외측 방향 또는 양측 방향으로 연장된 형태로 구성할 수도 있다. 또한, 채널형 강판(10c)은 내화자재로 형성될 수 있다.

그리고, 상부 플랜지(14) 사이의 개방부(12)에 소정 패턴의 관통부(22)가 형성된 래티스부재(20)가 접합된다. 상세하게는, 래티스부재(20)의 일측은 일측 상부 플랜지(14) 상면에 용접되어 결합되고, 타측은 타측 상부 플랜지(14) 상면에 용접되어 결합될 수 있다. 여기서, 상부 플랜지(14) 사이에 래티스부재(20)가 접합되는 형태에는 제한이 없으므로, 래티스부재(20)가 상부 플랜지(14)의 마주하는 측단부에 용접되어 접합될 수도 있다.

이와 같이, 채널형 강판(10c)의 개방된 상부 플랜지(14) 사이에 래티스부재(20)가 접합되어, 일정수준의 폐쇄형 강구조물이 형성될 수 있다. 이 경우, 강구조물이 래티스부재(20)를 매개로 일체로 거동하게 되므로 합성효과가 극대화되어 합성보(2)의 비틀림에 대한 저항력이 향상되고, 상기 래티스부재(20)는 작업시 발판으로 이용할 수 있어 현장 작업성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 외부에 거푸집용 판재를 설치한 후, 콘크리트를 거푸집용 판재 및 채널형 강판에 타설하고 경화시켜 슬래브 콘크리트와 강-콘크리트 합성보(2)를 일체로 형성한다. 이때, 채널형 강판(10c)은 영구거푸집 역할을 한다. 또한, 래티스부재(20)에 소정 패턴의 관통부(22)가 형성되어 있어, 콘크리트가 상기와 같은 폐쇄형 강구조물의 내부에 용이하게 타설되고, 경화된 때에는 내외부의 콘크리트의 결합력이 우수한 효과가 있다.

또한, 상기 채널형 강판(10c)은, 상기 합성구조물의 강도 및 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 내부 하면에 상기 강판의 길이방향으로 접합되는 적어도 하나의 보강용 철근(16)을 포함하여 구성될 수 있다.

일반적으로 철근은 강판에 비하여 제작이 용이하고, 인장강도가 우수하다. 따라서, 보강용 철근(16)을 채널형 강판(10c)의 단면 하부에 집중하여 배치함으로써, 종래의 합성보에 비하여 단면적 대비 우수한 휨성능을 제공하는 효과가 있다. 이에 따라, 채널형 강판(10c)은 박판을 사용할 수 있어 경제적이고, 제작 및 운반이 용이한 이점이 있다.

또한, 보강용 철근(16)은 합성보의 강도를 증대시키기 위해 제공되는 것이므로, 후술할 래티스부재(20)의 길이부재(40)로 제공되는 철근에 비해 상대적으로 강도가 높고 직경이 큰 철근을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 철근 중에서 고강도 이형철근을 채널형 강판(10c) 내부 하면에 용접함으로써 이형철근의 마디(42)가 콘크리트와 강판의 부착성능 및 일체성을 향상시키므로 별도의 전단연결재가 요구되지 않는 효과가 있다.

이하, 본 발명에서 제공되는 철근은 마디가 있는 이형철근을 의미한다.

다음, 도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 래티스부재(20)의 실시예들을 나타내는 것으로서, 이들을 참조하여 래티스부재(20)를 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 상기 래티스부재(20)는, 적어도 하나의 단위모듈(30)로 이루어지되, 상기 단위모듈(30)은, 적어도 둘 이상의 길이부재(40)와, 상기 길이부재들 사이를 연결하면서 상기 관통부(22)를 형성하는 가로부재(50)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 래티스부재(20)를 단위모듈(30)의 결합체로 구성함으로써, 공장제작에 유리할 뿐만 아니라, 제작비용이 감소하는 효과가 있다.

또한, 상기 길이부재(40) 또는 가로부재(50) 중 적어도 하나는, 콘크리트에 대한 부착력을 향상토록, 외면에 돌출되어 형성된 돌출부(42)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 돌출부(42) 및 소정 패턴의 관통부(22)로 연결된 내외부 콘크리트는 전단연결재 역할을 하므로 스터드와 같은 전단연결재를 별도로 설치할 필요가 없다.

구체적으로, 도 5a에 도시된 본 발명에 따른 래티스부재(20)의 단위모듈(30)의 제1 실시예를 설명한다.

상기 단위모듈(30)의 길이부재(40)는, 외면에 마디(42)가 돌출되어 형성되는 철근(40)으로 구성될 수 있다. 이러한 철근(40)은 일반적으로 사용되는 마디(42)가 형성되어 있는 이형철근이므로, 제작이 용이하고, 별도의 제작설비를 마련할 필요가 없으므로 경제적이다. 또한, 철근(40)의 마디(42) 및 소정 패턴의 관통부(22)로 연결된 내외부 콘크리트가 전단연결재 역할을 하므로 전단연결재를 별도로 설치할 필요가 없다.

또한, 상기 단위모듈(30)의 가로부재(50)는, 상기 한 쌍의 길이부재(40) 사이에 교대로 지그재그 형태로 접합되면서, 상기 관통부(22)를 형성하는 강선으로 구성될 수 있다. 물론, 가로부재(50)가 강선으로 제한되는 것은 아니며, 강선 대신 원형철근 또는 이형철근 등을 사용할 수 있다.

구체적으로, 도 5a에 나타나듯이 하나의 철근(40a)에 강선(50)의 절곡된 부위가 용접되어 결합되고, 다른 하나의 철근(40b)에 강선(50)의 다음 절곡된 부위가 용접되어 결합된다. 그리고, 이러한 용접이 반복적으로 이루어짐으로써 도시된 형태의 단위모듈(30)이 제작될 수 있다.

즉, 강선(50)은 철근(40)을 기준으로 대각방향으로 이어지도록 용접되고, 이에 따라, 단위모듈(30)은 삼각형 모양의 관통부(22)가 형성된 래티스(lattice) 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 강선(50)은 자동용접이 가능하므로 단위모듈(30)의 제작이 용이한 이점이 있다.

이와 같은 단위모듈(30)은 관통부(22)를 매개로 내외부의 콘크리트와 단단히 결합하여, 콘크리트와 강구조물 간의 일체성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 강선(50)이 래티스 구조 등을 통해 대각방향으로 형성되는 경우 전단성능뿐만 아니라, 지진하중 등의 반복하중 및 비틀림에 대한 저항력이 뛰어나다. 이는 강선(50)이 대각방향으로 용접되어 비틀림이나 전단력, 그리고 반복하중 등으로 인하여 발생하는 균열에 대하여 직각으로 저항하기 때문이다. 또한, 발생한 균열에 대해서도 그 확장을 방지하는 효과가 있다.

덧붙여, 도시되어 있는 가로부재(50)는 평면구조로 형성되나, 필요에 따라 입체구조로 형성될 수 있다.

다음, 도 5b는 도 5a의 제1 실시예를 응용한 제2 실시예를 나타내는 것으로서, 제2 실시예에 따른 단위모듈(30)은 길이부재(40)로 세 개의 철근(40)이 제공되고, 철근들(40) 사이에는 상기에서 설명한 방법으로 각 강선(50)이 지그재그로 용접되어 구성될 수 있다.

여기서, 길이부재(40)인 철근은 강구조체(10)의 개방부(12)의 간격에 따라 더 구비될 수도 있다. 즉, 강구조체(10)의 개방부(12)의 간격이 넓은 경우에는 제1 실시예에 따른 단위모듈(30)보다 제2 실시예에 따른 단위모듈(30)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 각 강선(50)은 인접한 강선과 대각선이 이어지는 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

그렇지 않고 어긋나게 구비되는 경우에는, 단위모듈(30)이 도면상 수평방향의 하중을 받을 때 강선 사이의 철근과 그 양측 강선의 접합부분들에서 하중이 서로 반대 방향으로 작용하여 철근이 쉽게 휘어질 수 있다.

이에 반해, 인접한 강선 간의 대각선 방향이 이어지도록 철근과 양측 강선들의 접합부분이 동일선상에 위치하는 경우에는, 하중이 대각선 방향의 강선을 따라 전달되게 됨에 따라, 하중에 대한 저항력이 우수한 효과가 있다.

다음, 도 5c 역시 도 5a의 제1 실시예를 응용한 제3 실시예를 나타내는 것으로서, 제3 실시예에 따른 래티스부재(20)는 제1 실시예에 따른 단위모듈(30)을 연속으로 용접하여 구성될 수 있다.

즉, 래티스부재(20)의 단위모듈(30)을 일정 규격에 따라 제작하고, 강구조체(10)의 개방부(12)의 간격에 맞추어 둘 이상의 단위모듈(30)을 연속적으로 용접하여 래티스부재(20)를 형성할 수 있다. 이 경우, 단위모듈(30)이 일정 규격으로 제작됨으로써, 공장제작을 통해 대량 생산이 가능하여 상품성이 높고, 제작비용이 감소되어 경제적이다.

또한, 상기 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 각 단위모듈(30)의 강선(50)은 인접한 단위모듈(30)의 강선(50)과 대각선이 이어지는 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기와 같이 하나의 단위모듈 또는 둘 이상의 단위모듈로 이루어지는 래티스부재(20)는 양측의 철근(40)이 강구조체(10)의 개방부(12)에 용접되어 하나의 강구조물을 형성한다.

다음, 도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥(1)의 사용상태를 나타내는 것으로, 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥(1)에 보가 설치되는 구성을 나타낸다.

먼저, 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥(1)은, 도 6a에 도시된 바와 같이 ㄱ형 강재(10a)가 최대한 바깥쪽에 배치되어 ㄱ형 강재(10a) 사이의 간격이 넓으므로, ㄱ형 강재(10a) 사이에 H형 강재(70) 자체가 관통되도록 구성하는 것이 용이하다.

이때, 관통되는 부분에서는 가로부재(강선)(50) 또는 래티스부재(철근 및 강선)(20)가 제거되어야 할 것이다.

또한, 일반적으로 철근 콘크리트 합성보에서 보강 철근을 설치하는 경우 기둥에 막혀 기둥 면에 철근을 고정시키거나, 기둥의 강재에 구멍을 뚫어 철근을 관통시켜 설치한다.

이에 반해, 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥(1)은, 도 6b에 도시된 바와 같이 각 면의 래티스부재(20)에 소정 패턴의 관통부(22)가 형성되어 있어, 구성을 변형시키거나 다른 구성을 추가하지 않고도 보강 철근(72)이 통과하도록 구성하는 것이 용이하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥(1)의 경우에는, 보의 H형 강재(70)와 보강 철근(72)을 설치하기 용이하고, H형 강재(70) 또는 보강 철근(72)이 끊김 없이 구성될 수 있으므로, 강성 및 하중에 대한 저항력이 향상되고 시공성이 증가하는 효과가 있다.

그리고, ㄱ형 강재(10a)와 래티스부재(20)로 이루어진 일정수준의 폐쇄형 강구조물의 외부에 거푸집을 설치한 후, 상기 거푸집에 콘크리트(60)를 타설하여 경화시킨다.

다음, 도 7은 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성보(2)의 사용상태를 나타낸다.

구체적으로, 채널형 강판(10c)의 양측 상부 플랜지(14)의 상면에 래티스부재(20)의 양측 길이부재를 각각 용접함으로써, 채널형 강판(10c)의 개방부(12)에 래티스부재(20)를 설치한다. 또한, 채널형 강판(10c)의 내부 하면에는 길이방향으로 두 개의 보강용 철근(16)을 용접하여 구성할 수 있다.

그리고, 슬래브용 거푸집을 설치한 후, 상기 거푸집 및 채널형 강판(10c)에 콘크리트(62)를 타설하여 경화시킨다. 채널형 강판(10c)의 양측 상부 플랜지(14)에 용접된 래티스부재(20)로 인하여 채널형 강판(10c)의 개방부(12)를 더욱 넓힐 수 있어 슬래브 콘크리트와 보의 콘크리트 연속면적이 증가하여 일체성이 증가한다.

다음, 도 8은 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥(1)과 합성보(2)의 사용상태를 나타내는 것으로, 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성기둥(1)과 합성보(2)가 동시에 적용되어, 상기에서 설명한 장점들을 모두 갖는다.

여기서, 강-콘크리트 합성기둥(1) 및 합성보(2)의 각 구성에 대한 구체적인 내용은 상기에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.

다음, 도 9의 블럭도는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성물의 제작방법을 나타낸다. 즉, 상기의 강-콘크리트 합성기둥(1) 및 합성보(2)와 같은 강-콘크리트 합성구조물은 다음과 같은 방법으로 제작된다.

먼저, 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성구조물의 제작방법(S100)은, 상기에 기재된 래티스부재(20)를 준비하는 단계(S110) 및 기둥 또는 보를 구성하는 강구조체(10)의 개방부(12)에, 상기 래티스부재(20)를 선조립하는 단계(S120)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 강구조체(10)는, 보의 상부 플랜지(14)가 개방되어 형성된 채널형 강판(10c)을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 강구조체(10)와 래티스부재(20) 접합 단계는, 공장에서, 상기 합성구조물의 강성 및 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 상기 채널형 강판(10c)의 내부 하면에 상기 강판의 길이방향으로 적어도 하나의 보강용 철근(16)를 접합하는 단계(S122)를 포함할 수 있다. 여기서, 보강용 철근(16)은 상기에서 설명한 바와 같이 고강도 이형철근을 사용하는 것이 바람직하다.

이 후, 상기 선조립된 상태의 강구조체(10)와 래티스부재(20)를 현장으로 이동하여 설치하고, 외부에 거푸집용 판재를 설치하여 콘크리트를 타설하는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다.

상기 단계들 중에서, 래티스부재(20)를 준비하는 단계(S110) 및 래티스부재(20)를 강구조체(10)의 개방부(12)에 접합하는 단계(S120)는 공장에서 사전에 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 래티스부재(20)가 구비되는 강구조체(10)는 단위 구조물로서 공장에서 사전에 조립된다.

이에 따라, 현장에서의 작업량이 감소하여 시공성이 증가하고, 공기가 단축되며, 공장용접이므로 단면성능에 대한 신뢰성이 높아지는 효과가 있다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

1 ... 강-콘크리트 합성기둥 2 ... 강-콘크리트 합성보
10 ... 강구조체 10a ... ㄱ형 강재
10b ... 강판 10c ... 채널형 강판
12 ... 개방부 14 ... 상부 플랜지
16 ... 보강용 철근 20 ... 래티스부재
22 ... 관통부 30 ... 단위모듈
40 ... 길이부재(철근) 42 ... 돌출부(마디)
50 ... 가로부재(강선)

Claims

기둥 또는 보를 구성하는 일측 이상이 개방되어 형성되는 강구조체(10); 및
상기 강구조체(10)의 개방부(12)에 접합되되, 내외부에 타설되는 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 소정 패턴의 관통부(22)가 형성되는 래티스부재(20);를 포함하며,
상기 래티스부재(20)는, 복수의 단위모듈(30)로 이루어지되,
상기 단위모듈(30)은, 적어도 2 이상의 길이부재(40)와 상기 길이부재들 사이에 연결되면서 길이부재에 대하여 대각선 방향으로 경사지게 부착되는 가로부재(50)를 포함하고,
상기 래티스부재(20)는, 상기 길이부재(40)를 매개로 2 이상의 단위모듈(30)이 연속으로 접합되어 구성되며, 이웃하는 복수의 단위모듈은 길이부재(40)와 가로부재(50)가 접합되는 부분이 동일선상에 위치하고, 인접한 가로부재(50) 간의 대각선방향이 이어지도록 설치되어 상기 가로부재의 대각선방향으로 하중이 전달되게 구비되며,
상기 강구조체(10)는, 기둥의 각 모서리 부위에 배치되는 ㄱ형 강재(10a), 기둥의 외곽에 배치되는 강판(10b), 또는 보의 상부 플랜지(14)가 개방되어 형성된 채널형 강판(10c)을 포함하되,
상기 채널형 강판(10c)은, U형 강판으로 형성되며, 상부플랜지(14)는 내측으로 연장되게 형성되고, 상기 래티스 부재(20)의 길이부재(40)는 상기 상부플랜지(14)의 상면에 접합되며,
상기 채널형 강판(10c)은, 상기 합성구조물의 강도 및 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 내부 하면에 상기 채널형 강판의 길이방향으로 접합되며 이형철근으로 제공되는 하나 이상의 보강용 철근(16)을 포함하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물.
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제1항에 있어서,
상기 길이부재(40) 또는 가로부재(50) 중 적어도 하나는, 콘크리트에 대한 부착력을 향상토록, 외면에 돌출되어 형성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물.
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제1항에 있어서,
상기 길이부재(40)는, 외면에 마디가 돌출되어 형성되는 철근인 것을 특징으로 하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물.
제1항에 있어서,
상기 가로부재(50)는, 상기 한 쌍의 길이부재(40) 사이에 교대로 지그재그 형태로 접합되면서, 상기 관통부(22)를 형성하는 강선인 것을 특징으로 하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물.
제1항, 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 기재된 래티스부재(20)를 준비하는 단계(S110); 및
기둥 또는 보를 구성하는 강구조체(10)의 개방부(12)에, 상기 래티스부재(20)를 선조립하는 단계(S120);
를 포함하여 구성된 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물의 제작방법.
제9항에 있어서,
상기 강구조체(10)는, 보의 상부 플랜지(14)가 개방되어 형성된 채널형 강판(10c)을 포함하고,
상기 강구조체(10)와 래티스부재(20) 접합 단계는, 공장에서, 상기 합성구조물의 강도, 강성 및 콘크리트와의 일체성을 향상토록, 상기 채널형 강판(10c)의 내부 하면에 상기 강판의 길이방향으로 적어도 하나의 보강용 철근(16)을 접합하는 단계(S122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물의 제작방법.
제9항에 있어서,
상기 선조립된 상태의 강구조체(10)와 래티스부재(20)를 현장으로 이동하여 설치한 후, 외부에 거푸집용 판재를 설치하여 콘크리트를 타설하는 단계(S130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 래티스부재를 이용한 강-콘크리트 합성구조물의 제작방법.