KR101328218B1 - 기둥과 보의 접합부 구조 - Google Patents

기둥과 보의 접합부 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기둥과 보의 접합부 구조를 제공한다.
상기 기둥과 보의 접합부 구조는, 강관기둥과 보부재로 구성된 기둥과 보의 접합부 구조에 있어서, 상기 강관기둥과 상기 보부재의 접합부에 구비되고, 상기 강관기둥의 외부를 둘러싸며, 외측면에 상기 보부재가 접합되는 접합강관부재와, 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재 사이에 충전되어 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재를 결합시키는 충진재와, 판 형상으로 형성되고 상기 강관기둥의 외측면에 수직으로 접합되며, 상기 충진재와의 결합력을 증대시키도록 관통 형성되는 다수의 홀을 포함하여, 상기 보부재에 가해지는 전단력에 대하여 저항하여 접합부의 전단강도를 향상시키는 적어도 하나의 전단보강부재 및, 상기 접합강관부재 상측 단부에 링 형상으로 연속되게 접합되며, 상기 충진재의 상측에 안착되도록 상기 접합강관부재의 내측으로 돌출되게 구비되어, 상기 접합강관부재와 상기 충진재 사이의 미끄럼을 방지하는 미끄럼 방지부재로 구성될 수 있다.

Description

기둥과 보의 접합부 구조{JOINT STRUCTURE BETWEEN STEEL COLUMN AND BEAM}
본 발명은 기둥과 보의 접합부 구조에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 강관기둥의 시공오차를 흡수하고 강관기둥의 재사용이 가능한 기둥과 보의 접합부 구조에 관한 것이다.
CFT(Concrete Filled steel Tube)는 원형 또는 사각형상의 강관에 콘크리트를 충전한 콘크리트 충전강관을 말하며, CFT를 골조의 주요 구성부재 중 기둥부재에 채용하여 고축력에 저항하도록 한 구조를 CFT 구조라 한다. CFT 구조는 강관이 콘크리트를 구속함으로써 강성, 내력, 변형 등의 구조적인 면뿐만 아니라 내화 및 시공 등 다방면에서 우수한 성능을 발휘하고 있다.
CFT 구조에서는 기둥을 구성하는 부재로서 주로 각형 또는 원형 강관을 사용하고 있다. 그런데, 이와 같은 강관이 외력을 받게 되면 면외 변형을 일으키기 쉬우므로 강접합으로 설계하는 경우에 있어서는 기둥 및 보의 접합부가 충분한 강성 및 내력을 갖도록 하기 위하여 적절한 보강을 하는 것이 필수적이라고 할 수 있다.
종래 이러한 CFT기둥과 보의 접합부를 보강하기 위하여 다이어프램방식이 사용되고 있다. 이러한 다이어프램방식에는 관통 다이어프램방식과 내측 다이어프램방식과 외측 다이어프램방식이 있다. 그러나, 이러한 다이어프램을 이용하는 방식은 폐단면인 강관에 용접접합하는 방식이므로 제작상의 어려움이 있고, 강관에 다이어프램이 접합되므로 상기 강관의 재사용이 어려운 문제가 있다.
특히, 상기 관통 다이어프램방식은 상기 강관기둥을 각층마다 절단하여야 하며, 상기 내측 다이어프램방식은 강관의 직경이 작은 경우에 제작하는데 어려움이 있고, 강관 내부에 콘크리트 타설 시공시 트레미관을 이용하는데 어려움이 있다. 또한, 외측 다이어프램방식은 강관외주부에 다이어프램을 용접접합하고 철골보를 연결하는 것으로 다이어프램의 제작비용이 증가하고 용접량이 증가하여 마감재 처리상의 문제가 있다.
그리고, 이러한 다이어프램방식은 강관기둥에 보가 접합되는 부분에 다이어프램을 설치하게 되므로, 강관기둥의 지상 및 지하 철골구조물 설치과정에서 발생하는 강관기둥의 시공오차가 발생하더라도 상기 시공오차를 흡수할 수 없어 현장에서의 공기가 지연되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 기둥부재의 시공오차를 유연하게 흡수하는 기둥과 보의 접합부 구조를 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명은 일 측면으로써, 강관기둥을 재사용할 수 있고, 강관기둥의 운반 및 설치 등이 용이하며, 용접작업을 간소화하여 제작/시공성을 향상시키는 기둥과 보의 접합부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 강관기둥과 보부재로 구성된 기둥과 보의 접합부 구조에 있어서, 상기 강관기둥과 상기 보부재의 접합부에 구비되고, 상기 강관기둥의 외부를 둘러싸며, 외측면에 상기 보부재가 접합되는 접합강관부재;와, 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재 사이에 충전되어 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재를 결합시키는 충진재;와, 판 형상으로 형성되고 상기 강관기둥의 외측면에 수직으로 접합되며, 상기 충진재와의 결합력을 증대시키도록 관통 형성되는 다수의 홀을 포함하여, 상기 보부재에 가해지는 전단력에 대하여 저항하여 접합부의 전단강도를 향상시키는 적어도 하나의 전단보강부재; 및, 상기 접합강관부재 상측 단부에 링 형상으로 연속되게 접합되며, 상기 충진재의 상측에 안착되도록 상기 접합강관부재의 내측으로 돌출되게 구비되어, 상기 접합강관부재와 상기 충진재 사이의 미끄럼을 방지하는 미끄럼 방지부재;를 포함하는 기둥과 보의 접합부 구조를 제공한다.
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바람직하게, 일측 단부가 상기 강관기둥의 외측면에 접합되며 타측이 상기 접합강관부재의 단부에 접합되어, 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재의 간격을 일정하게 유지하도록 하는 연결부재;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 일측 단부가 상기 강관기둥의 외측면에 접합되며 타측이 상기 미끄럼 방지부재의 상부에 접합되어, 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재의 간격을 일정하게 유지하도록 하는 연결부재;를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 기둥과 보의 접합부 구조에 의하면, 충진재를 이용하여 기둥과 보를 접합함으로써 기둥부재의 시공오차를 유연하게 흡수할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 강관기둥에 보부재를 접합하거나 하중을 효과적으로 전달하기 위하여 다이어프램 등을 설치하지 않으므로 강관기둥을 재사용할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 본 발명의 일실시에 의하면, 강관기둥에 소형의 전단보강부재를 부착하여 돌출길이를 최소화하도록 제작함으로써, 강관기둥을 현장으로 운반하기 용이하고, 현장에서의 설치작업이 간편하게 수행되어 전반적으로 시공성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 기둥과 보의 접합부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 기둥과 보의 접합부 구조를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 기둥과 보의 접합부 구조의 측단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 기둥과 보의 접합부 구조의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 기둥과 보의 접합부 구조의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명은 강관기둥(10)과 보부재(20)로 구성된 기둥과 보의 접합부 구조(100)에 대한 것이다. 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예는 상기 강관기둥(10)이 콘크리트 충전 강관(Concrete Filled Steel tube, CFT)인 경우와 상기 보부재(20)가 H형강보인 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 본 발명의 기술 범위 내라면 다양한 변형실시가 가능하다.
본 발명의 일실시예에 의한 기둥과 보의 접합부 구조(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 같이, 강관기둥(10)과 보부재(20)로 구성된 기둥과 보의 접합부 구조(100)에 있어서, 상기 강관기둥(10)과 상기 보부재(20)의 접합부에 구비되고, 상기 강관기둥(10)의 외부를 둘러싸며, 외측면에 상기 보부재(20)가 접합되는 접합강관부재(110)와, 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110) 사이에 충전되어 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110)를 결합시키는 충진재(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 접합강관부재(110)는 상기 강관기둥(10)보다 큰 직경으로 형성되며, 폐단면의 강관으로 형성될 수 있다. 상기 접합강관부재(110)의 단면형상은 도시된 실시예와 같이 원형에 한정되는 것은 아니며, 상기 강관기둥(10)과의 사이에 충진재(130)가 타설되는 공간이 형성될 수 있다면 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 접합강관부재(110)는 현장에서 상기 강관기둥(10)의 외부에 끼워져, 상기 강관기둥(10)과 상기 보부재(20)의 접합부에 위치할 수 있고, 외측면에 상기 보부재(20)가 접합될 수 있다.
한편, 상기 충진재(130)는 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110)를 결합시키도록 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110) 사이에 충전될 수 있다.
즉, 상기 보부재(20)는 상기 접합강관부재(110)를 매개로 상기 강관기둥(10)에 접합되는데, 이때 상기 접합강관부재(110)는 상기 강관기둥(10)과의 사이에 상기 충진재(130)가 채워짐으로써 상기 강관기둥(10)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 보부재(20)에 작용하는 하중은 상기 접합강관부재(110)에 전달되고, 상기 접합강관부재(110)에 전달된 하중은 상기 충진재(130)를 통하여 상기 강관기둥(10)으로 전달될 수 있다.
상기 충진재(130)는 예를 들어, 고유동 고강도 모르타르나 콘크리트로 구성될 수 있다. 다만, 상기 충진재(130)는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 접합강관부재(110)와 상기 강관기둥(10)을 견고하게 결합시킬 수 있다면 다양한 변형실시가 가능하다.
이때, 상기 기둥과 보의 접합부의 시공은, 상기 강관기둥(10)을 근입한 후, 접합부 부위의 상기 강관기둥(10)의 외주부에 상기 접합강관부재(110)를 끼우고, 상기 충진재(130)를 타설하여 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110)를 결합시킴으로써 수행될 수 있다. 이때, 상기 충진재(130)를 타설하기 위하여 상기 접합강관부재(110)의 하측에 거푸집(F)을 설치할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 기둥과 보의 접합부 구조(100)는 충진재(130)를 이용하여 기둥과 보를 접합함으로써 상기 강관기둥(10)의 시공과정에서 강관기둥(10)의 수직도의 시공오차를 흡수할 수 있다.
즉, 상기 접합강관부재(110)를 상기 강관기둥(10)에 끼우는 과정에서 상기 접합강관기둥(10)의 결합 위치를 조정하는 것으로 상기 강관기둥(10)의 시공오차를 유연하게 흡수할 수 있다. 따라서, 상기 강관기둥(10)의 시공과정에서 오차범위에서 강관기둥(10)의 수직도에 시공오차가 발생하더라도 이러한 시공오차를 흡수하여 시공할 수 있으므로 현장 시공시 공기가 지연되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 강관기둥(10)에 보부재(20)를 접합하거나 하중을 효과적으로 전달하기 위하여 다이어프램을 설치하지 않으므로 강관기둥(10)을 재사용할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 일실시예에 따른 기둥과 보의 접합부 구조(100)는, 상기 강관기둥(10)의 외측면에 접합되며, 상기 보부재(20)에 가해지는 전단력에 대하여 저항하여 접합부의 전단강도를 향상시키는 적어도 하나의 전단보강부재(150)를 더 포함할 수 있다.
즉, 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 같이, 상기 전단보강부재(150)는 상기 강관기둥(10)에 복수 개가 접합될 수 있고, 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110) 사이에 충전되는 상기 충진재(130)에 매립될 수 있다.
이에 따라, 상기 전단보강부재(150)는 상기 중력하중에 기인하는 전단력을 상기 강관기둥(10)에 전달하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 보부재(20)에 가해지는 중력하중에 의한 전단력은 상기 충진재(130)를 통하여 상기 전단보강부재(150)에 전달되고, 상기 전단보강부재(150)에 전달된 전단력은 상기 강관기둥(10)에 전달될 수 있다.
이때, 상기 전단보강부재(150)는 공장에서 상기 강관기둥(10)에 접합되어 현장으로 운반될 수 있다. 따라서, 본 발명은 강관기둥(10)에 소형의 전단보강부재(150)를 부착하여 돌출길이를 최소화하도록 제작함으로써, 현장으로의 운반이 용이하고, 현장에서의 설치작업이 간편하게 수행되어 전반적으로 시공성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 전단보강부재(150)는, 상기 충진재(130)와의 결합력을 증대시키도록 관통형성되는 다수의 홀(151)을 포함할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 실시예와 같이, 상기 전단보강부재(150)는 다수의 홀(151)이 형성되어 상기 충진재(130)가 충진될 때 상기 홀(151)에 상기 충진재(130)가 채워지게 되고, 상기 홀(151)에 채워진 충진재(130)가 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110) 사이에 채워진 충진재(130)와 일체로 경화되어 상기 충진재(130)와 상기 강관기둥(10)의 결합력을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 전단보강부재(150)의 전단력을 증대시킬 수 있다.
이때, 상기 다수의 홀(151)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전단보강부재(150)의 길이방향으로 다수 개가 일정간격으로 이격되게 형성되는 것이 바람직하나, 도시된 경우에 한정되는 것은 아니며, 상기 충진재(130)와 상기 강관기둥(10)의 결합력을 증대시킬 수 있다면 다양한 변형실시가 가능하다.
한편, 상기 접합강관부재(110)의 상측 단부에 접합되며, 상기 접합강관부재(110)의 내측으로 돌출되게 구비되어 상기 접합강관부재(110)와 상기 충진재(130) 사이의 미끄럼을 방지하는 미끄럼 방지부재(170)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 미끄럼 방지부재(170)는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예와 같이, 상기 접합강관부재(110)의 상측 단부에 내측으로 돌출되게 접합되어 상기 충진재(130)의 상측에 안착되는 형태로 구비될 수 있다.
이에 따라, 상기 미끄럼 방지부재(170)는 상기 충진재(130)가 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110) 사이에 타설되면 상기 충진재(130)의 상부에 걸림으로써, 상기 접합강관부재(110)가 상기 보부재(20)에 전달되는 하중에 의해 상기 충진재(130)와 분리되어 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 미끄럼 방지부재(170)는 상기 접합강관부재(110)의 상측 단부에 링 형상으로 접합될 수 있다.
즉, 상기 접합강관부재(110)는 각형강관 또는 원형강관으로 형성될 수 있는데, 상기 미끄럼 방지부재(170)는 상기 접합강관부재(110)의 형상에 따라 원형 링 또는 각형 링 형상의 판재로 제작되어 상기 접합강관부재(110)의 상측 단부에 접합될 수 있다. 이에 따라, 상기 미끄럼 방지부재(170)는 연속되게 형성되어 상기 접합강관부재(110)와 상기 충진재(130) 사이의 미끄러짐 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 일실시예에 따른 기둥과 보의 접합부 구조(100)는, 일측 단부가 상기 강관기둥(10)의 외측면에 접합되며 타측이 상기 접합강관부재(110)의 단부에 접합되어, 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110)의 간격을 일정하게 유지하도록 하는 연결부재(190)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 연결부재(190)는 일측이 상기 강관기둥(10)의 외측면에 접합되고, 타측이 상기 접합강관부재(110)의 단부에 접합됨으로써, 상기 접합강관부재(110)의 위치가 변경되는 것을 방지하여 상기 접합강관부재(110)와 상기 강관기둥(10) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 특히, 상기 연결부재(190)는 상기 충진재(130)가 타설되어 경화되는 동안이나 현장에서의 시공과정에서 상기 접합강관부재(110)가 어느 일측으로 이동하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
다만, 도 1 내지 도 3에는 상기 연결부재(190)가 상기 접합강관부재(110)의 상측에 연결된 경우를 도시하고 있으나, 상기 연결부재(190)의 연결위치는 이에 한정되지 않으며 상기 접합강관부재(110)의 상측, 하측 중 적어도 어느 하나에 연결될 수 있다.
또한, 상기 연결부재(190)는 바람직하게는 철근 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 충진재(130)가 경화되기 전에 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110)의 간격을 일정하게 유지할 수 있다면, 다양한 재료와 형상으로 변형실시가 가능하다.
한편, 본 발명에 일실시예에 따른 기둥과 보의 접합부 구조(100)는, 일측 단부가 상기 강관기둥(10)의 외측면에 접합되며 타측이 상기 미끄럼 방지부재(170)의 상부에 접합되어, 상기 강관기둥(10)과 상기 접합강관부재(110)의 간격을 일정하게 유지하도록 하는 연결부재(190)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 접합강관부재(110)의 상측에 상기 미끄럼 방지부재(170)가 구비된 경우에는 상기 연결부재(190)는 상기 접합강관부재(110)의 상측에 접합된 상기 미끄럼 방지부재(170)와 상기 강관기둥(10)에 접합됨으로써, 상기 접합강관부재(110)와 상기 강관기둥(10) 사이에 일정간격을 유지하게 할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 기둥과 보의 접합부 구조를 이용하면, 충진재를 이용하여 기둥과 보를 접합함으로써 기둥부재의 시공오차를 유연하게 흡수할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.
또한, 강관기둥에 보부재를 접합하거나 하중을 효과적으로 전달하기 위하여 다이어프램 등을 설치하지 않으므로 강관기둥을 재사용할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있고, 강관기둥에 소형의 전단보강부재를 부착하여 돌출길이를 최소화하도록 제작함으로써, 강관기둥을 현장으로 운반하기 용이하고, 현장에서의 설치작업이 간편하게 수행되어 전반적으로 시공성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100 : 기둥과 보의 접합부 구조 110 : 접합강관부재
130 : 충진재 150 : 전단보강부재
151 : 다수의 홀 170 : 미끄럼 방지부재
190 : 연결부재 10 : 강관기둥
20 : 보부재

Claims (7)

  1. 강관기둥과 보부재로 구성된 기둥과 보의 접합부 구조에 있어서,
    상기 강관기둥과 상기 보부재의 접합부에 구비되고, 상기 강관기둥의 외부를 둘러싸며, 외측면에 상기 보부재가 접합되는 접합강관부재;
    상기 강관기둥과 상기 접합강관부재 사이에 충전되어 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재를 결합시키는 충진재;
    판 형상으로 형성되고 상기 강관기둥의 외측면에 수직으로 접합되며, 상기 충진재와의 결합력을 증대시키도록 관통 형성되는 다수의 홀을 포함하여, 상기 보부재에 가해지는 전단력에 대하여 저항하여 접합부의 전단강도를 향상시키는 적어도 하나의 전단보강부재; 및,
    상기 접합강관부재 상측 단부에 링 형상으로 연속되게 접합되며, 상기 충진재의 상측에 안착되도록 상기 접합강관부재의 내측으로 돌출되게 구비되어, 상기 접합강관부재와 상기 충진재 사이의 미끄럼을 방지하는 미끄럼 방지부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 접합부 구조.
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    일측 단부가 상기 강관기둥의 외측면에 접합되며 타측이 상기 접합강관부재의 단부에 접합되어, 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재의 간격을 일정하게 유지하도록 하는 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 접합부 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    일측 단부가 상기 강관기둥의 외측면에 접합되며 타측이 상기 미끄럼 방지부재의 상부에 접합되어, 상기 강관기둥과 상기 접합강관부재의 간격을 일정하게 유지하도록 하는 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 보의 접합부 구조.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09317009A (ja) * 1996-06-03 1997-12-09 Shimizu Corp 充填鋼管コンクリート柱と梁の接合構造

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