KR101335955B1 - 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥 및 철골보와의 접합구조 - Google Patents

입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥 및 철골보와의 접합구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탑다운 공법의 현장에서 원형 강관기둥과 철골보를 연결시킴에 있어서 시공상 불가피하게 발생하는 기둥의 수직도 등 시공오차에 대한 보정을 용이하게 하면서, 접합부의 강도를 향상시키고 시공의 안전성을 확보할 수 있는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥에 관한 것으로서, 원형 강관기둥과, 상기 원형 강관기둥의 외면을 감싸는 보강덧판과, 상기 보강덧판에 설치되는 걸쇠와, 상기 걸쇠에 거치된 후 상기 보강덧판과 용접결합되는 입체 다이아프램으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥 및 철골보와의 접합구조{a concrete filled circular steel tube with the three-dimensional diaphram and the joint structure}
본 발명은 콘크리트 충전 원형 강관기둥과 철골보를 모멘트접합하기 위하여 상기 강관기둥에 외부 다이아프램을 설치하는 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 역타공법의 현장에서 원형 강관기둥과 철골보를 연결시킴에 있어서 시공상 불가피하게 발생하는 기둥의 수직도 등 시공오차에 대한 보정을 용이하게 하면서, 접합부의 강도를 향상시키고 시공의 안전성을 확보할 수 있는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥 및 이에 접합되는 철골보와의 접합구조에 관한 것이다.
역타공법(Top-Down Method)은 초기에 상부 구조물의 시공이 가능하므로 공사기간이 단축되고, 주변 지반과 인접 건물에 미치는 영향이 다른 공법에 비해 훨씬 작으며, 소음과 진동이 적고 날씨에 관계없이 지하공사를 진행할 수 있는 장점이 있기 때문에 최근 도심지에서는 건축물을 건축할 때 주로 역타공법 사용되고 있다.
상기 역타공법은 지상층과 지하층에 대한 기둥을 콘크리트 기초와 함께 시공하고, 상기 기둥에 철골보를 연결한 후 슬래브를 타설하면서 지하 바닥판까지 역타로 시공을 완료한 다음, 상기 기둥에 철근을 배근하고 지하바닥부터 지상층으로 콘크리트를 타설하여 철골철근콘크리트 기둥을 완성시키게 된다.
이때 지하에 타설되는 기둥은 H형강이 사용되기도 하나, 최근에는 비용이 적게 들면서도 강성이 크고 내화 및 시공성이 좋다는 이유로 원형 또는 사각형상의 강관에 콘크리트를 충전시킨 콘크리트 충전 강관기둥(CFT, Concrete filled steel Tube)이 사용되는 사례가 증가하고 있으며, 특히 원형 강관기둥의 경우 사각 강관기둥에 비해 단면성능이 뛰어나 더욱 선호하는 추세에 있다.
한편 콘크리트 충전 강관기둥을 보 또는 슬래브 등의 수평구조체와 결합할 때 이들의 결합방법은 모멘트 결합과 전단 결합으로 나누어진다.
그런데 상기 전단 결합의 경우는 콘크리트 충전 강관기둥의 외부에 많은 스터드 볼트를 설치한 후 여기에 콘크리트를 두텁게 타설하여 상기 스터드 볼트의 전단력으로써 슬래브의 하중을 콘크리트 충전 강관기둥에 전달하게 되는 것이므로, 주로 RC의 무량판 구조에서 사용되고 있을 뿐, 역타공법에서와 같이 철골보와의 결합구조에서는 사용이 어렵다.
콘크리트 충전 강관기둥에 철골보를 접합시키는 모멘트 결합의 경우에는, 보에 작용하는 힘에 의해 콘크리트 충전 강관기둥의 외피, 즉 철판이 찢어져 국부 파괴가 일어나거나 심한 경우 접합부가 조기에 파단되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 상기와 같은 모멘트 접합의 경우에는 콘크리트 충전 강관기둥의 상기 접합부에 다이아프램(diaphram)이라는 보강수단을 사용하여 휨하중을 대응하도록 하고 있다.
통상적으로 사용되는 다이아프램 방식은 크게 콘크리트 충전 강관기둥의 내부에 삽입하는 내측 다이아프램방식, 상기 강관기둥의 외면에 테두리 형상으로 감쌓아 설치하는 외측 다이아프램 방식 및 상기 강관기둥을 관통시켜 내부에 설치하는 관통형 다이아프램 방식으로 나누어진다.
한편 지하에 타설되는 기둥은 지상층에서 시공하는 것과는 달리 토질의 상태 또는 시공관리의 어려움 때문에 수직도가 정밀하게 유지되지 못하는 등으로 인하여 도 1에서 보이는 바와 같은 시공오차가 불가피하게 발생하게 되는 바, 원형 강관기둥의 경우는 일반적으로 철골보 접합부의 강성증대와 더불어 상기한 시공오차에 대한 보정수단으로 도 2에서와 같은 외측 다이아프램방식을 채택하고 있다. 그러나 상기 종래의 방식에 의하여 현장에서 외측 다이아프램을 설치하는 경우, 철골보와 시공오차에 의해 비틀어진 기둥 사이의 형상이 동일하지 않고 제각각의 형상으로 나타나기 때문에 각각의 형상에 일치되는 다이아프램 조각을 재단하고 이를 기둥과 보에 짜맞추어 용접하는 복잡한 공정의 작업으로 인하여 공기가 지연되는 문제점이 발생된다. 아울러 다이아프램 조각의 용접시 작업의 부주의로 인한 낙하시 또 다른 안전사고를 발생시킬 수 있다는 많은 문제점을 나타내고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 현장에서의 시공오차 보정작업의 정밀성을 향상시킴과 아울러 상기 보정작업을 매우 간단하게 실시할 수 있으며, 상기 보정작업중 작업자의 안전성을 확보하고 원형 강관기둥에 접합되는 철골보의 크기 등에 따라 발생할 수 있는 단차에 대하여도 쉽게 대응할 수 있는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥 및 철골보를 이에 접합시키는 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 원형 강관기둥과, 상기 원형 강관기둥의 외면을 감싸는 보강덧판과, 상기 보강덧판에 설치되는 걸쇠와, 상기 걸쇠에 거치된 후 상기 보강덧판과 용접결합되는 입체 다이아프램으로 이루어지되, 상기 입체 다이아프램은 4개의 단위 보강체로 이루어지며, 상기 단위 보강체는 거치용 홈이 형성된 한 쌍의 수직결합판과, 상기 수직결합판의 상, 하단에 수평으로 용접 결합되는 한 쌍의 수평보강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 걸쇠는 상면의 중앙부분에 내측으로 하향 경사진 면이 형성되고, 양 측단에는 내측으로 갈수록 깊어지는 걸림턱이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 거치용 홈은 그 상부가 수직결합판의 내측으로 상향 경사진 형태로 구성되어 상기 걸쇠 상면의 하향 경사진 면에 걸림고정되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 원형 강관기둥과, 상기 원형 강관기둥의 외면을 감싸는 보강덧판과, 상기 보강덧판에 설치되는 거치용 앵글과, 상기 거치용 앵글에 거치되는 입체 다이아프램으로 이루어지되, 상기 거치용 앵글에 거치되는 입체 다이아프램은 2개의 단위 보강체로 이루어지며, 상기 2개의 단위 보강체는 각각 한 쌍의 수평보강판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 단위 보강체에는 원형 강관기둥에 접합되는 철골보의 규격차에 의해 발생하는 단차를 해결하기 위한 단차 적용수단이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 단차 적용수단은, 단위 보강체의 수평보강판 중 상부에 위치한 수평보강판의 상면 또는 하부에 위치한 수평보강판의 하면에 적어도 하나 이상 설치되는 스티프너와, 상기 스티프너에 의해 연결되는 독립된 수평보강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 단차 적용수단은, 단위 보강체의 상, 하부에 위치한 수평보강판 사이에 설치되는 수평보강판과, 상기 3개의 수평보강판 사이에 형성되는 2개의 공간중 어느 한 공간에 설치되는 적어도 하나 이상의 스티프너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 단위 보강체에는 원형 강관기둥에 접합되는 철골보의 규격차에 의해 발생하는 단차를 해결하기 위한 단차 적용수단이 더 부가되되, 상기 단차 적용수단은, 단위 보강체의 상, 하부에 위치한 수평보강판 사이에 설치되는 수평보강판과, 상기 3개의 수평보강판 사이에 형성되는 2개의 공간중 어느 한 공간에 설치되는 적어도 하나 이상의 스티프너로 이루어지고, 상기 수직결합판과 결합되는 다수의 수평보강판중 수직결합판의 상단에 결합되는 수평보강판을 제외한 나머지 수평보강판이 수직결합판과 결합되는 부위의 수직결합판에는 하향 용접을 위한 용접홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 단위 보강체에는 시공오차 보정수단이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 시공오차 보정수단은 상하로 서로 인접한 2개의 수평보강판 사이에 설치되는 중간보강재인 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 상기 시공오차 보정수단은 수평보강판의 외측 단부에 판상으로 설치되는 위치보정판인 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥이 제공된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 콘크리트 충전 원형 강관기둥(100)에 설치된 입체 다이아프램의 수평보강판에 철골보의 플랜지를 걸쳐 놓은 후, 상기 수평보강판의 상면에서 철골보의 플랜지를 용접하여 접합시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 원형 강관기둥과 철골보의 접합구조가 제공된다.
본 발명은 원형 강관기둥과 입체 다이아프램을 형성시키기 위한 단위 보강체를 공장에서 제작하고, 현장에서는 이들을 단순 조립 및 결합시키기만 하기 때문에 공기를 단축시키고 시공정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 시공의 안전성을 확보할 수 있다.
아울러 본 발명은, 입체 다이아프램의 일체적 거동에 의해 응력전달이 명확하며, 원형 강관기둥에 접합되는 철골보의 규격에 관계없이 다양하게 적용시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 지중에 원형 강관기둥을 설치한 경우 발생하는 시공오차를 설명하는 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 의하여 외측 다이아프램이 원형 강관기둥에 설치된 구조이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에서 보강덧판이 부착된 원형 강관기둥에 걸쇠를 설치한 예와, 상기 걸쇠를 확대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 단위 보강체가 형성된 전체적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에서 원형 강관기둥에 설치된 걸쇠에 단위 보강체의 수직결합판이 걸림고정된 상태를 나타내는 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에서 수평보강판의 용접부위 및 상기 용접부위에 대하여 하향 용접을 위하여 수직결합판에 형성시킨 용접홈을 나타내는 부분 사시도이다.
도 7a, 7b는 본 발명의 제1실시예에 의한 입체 다이아프램이 설치된 원형 강관기둥에 철골보를 접합시키는 각 실시예의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에서 보강덧판이 부착된 원형 강관기둥에 거치용 앵글이 설치되는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 의한 단위 보강체를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에서 원형 강관기둥에 설치된 거치용 앵글에 단위 보강체가 설치되는 과정을 나타내는 설명도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에서 원형 강관기둥에 입체 다이아프램이 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 12a 내지 12c는 본 발명의 시공오차 보정수단으로 중간보강재를 설치한 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 13a 내지 13c는 본 발명의 시공오차 보정수단으로 위치보정판을 설치한 타 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 14a , 14b는 본 발명의 단차 적용수단으로 독립된 수평보강판을 부가한 일 실시예의 사시도이다.
도 15a , 15b는 본 발명의 단차 적용수단으로 중간의 수평보강판을 부가한 타 실시예의 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에 의한 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥은, 원형 강관기둥(100)과, 상기 원형 강관기둥(100)의 외면을 감싸는 보강덧판(110)과, 상기 보강덧판(110)에 설치되는 걸쇠(120)와, 상기 걸쇠(120)에 거치된 후 상기 보강덧판(110)과 용접결합되는 입체 다이아프램(200)으로 이루어진다.
원형 강관기둥(100)은 공장에서, 철판을 말아 만들어 용접부위가 한 곳인 롤 포밍(Roll Forming) 또는 프레스로 눌러서 모양의 반을 만든 후 용접으로 이어 붙이는 프레스 벤딩(Press bending)의 방식에 의해 제작된다.
원형 강관기둥(100)은 얇은 철판으로 이루어져 있기 때문에 철골보(300)와의 접합부위에는 집중하중이 가해져 그 부분의 철판이 찢어지거나 변형될 우려가 있다. 따라서 원형 강관기둥(100)의 외면중 철골보(300)가 접합되는 부위, 즉 후술하는 외부 보강부재가 설치되는 부분에 대하여는 보강덧판(110)을 설치할 필요가 있다. 상기 보강덧판(110)은 2 ~ 4개로 분할하여 원형 강관기둥(100)에 접합시킬 수 있으며, 이러한 접합작업은 공장에서 이루어진다. 보강덧판(110)이 부착된 원형 강관기둥(100)은 현장으로 이송되며, 현장에서는 지반을 천공한 후 상기 원형 강관기둥(100)을 삽입하여 콘크리트 기초와 함께 시공한다.
지중에 원형 강관기둥(100)의 설치가 완료되면, 상기 원형 강관기둥(100)에 부착되어 있는 보강덧판(110)의 외면에 외부 보강부재인 입체 다이아프램(200)을 거치시키기 위한 걸쇠(120)가 설치된다. 상기 걸쇠(120)는 철골보(300)가 설치되는 높이와 관련하여 정확한 설치위치를 측정한 후 보강덧판(110)의 소정의 위치에 용접으로 고정된다. 참고로 상기에서는 걸쇠(120)가 입체 다이아프램(200)을 거치시키기 위한 것이라고 설명하였으나, 상기 입체 다이아프램(200)은 후술하는 바와 같이 다수의 단위 보강체(250)가 결합된 것이므로, 상기 걸쇠(120)에 단위 보강체(250)가 거치된다는 표현과 다르지 않다는 것을 미리 주의할 필요가 있다.
도 3은 보강덧판(110)이 부착된 원형 강관기둥(100)에 걸쇠(120)를 설치한 예와, 상기 걸쇠(120)를 확대한 사시도이다. 걸쇠(120)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상면(121)의 중앙부분에 내측으로 하향 경사진 면이 형성되어 있고, 양 측단에는 내측으로 갈수록 깊어지는 걸림턱(122)이 형성되어 있다. 부연 설명하면 원형 강관기둥(100)에 설치된 걸쇠(120)를 위에서 바라보면 걸쇠(120)의 상면(121)은 원형 강관기둥(100)쪽으로 갈수록 밑으로 파고드는 형상으로 되어 있어, 후술하는 수직결합판(260)이 거치되었을 때 수직결합판(260)의 거치용 홈(261)과 결합하여 입체 다이아프램(200)에 대하여 상향으로 하중이 가해지는 경우가 아니라면 어떠한 경우에도 원형 강관기둥(100)으로부터 상기 입체 다이아프램(200)은 이탈되지 않는다. 따라서 원형 강관기둥(100)에 입체 다이아프램(200)을 완전히 고정시키기 위하여 용접 등의 작업을 진행함에 있어 상기 입체 다이아프램(200)을 임시적으로 지지할 수단이 없어도 안전하고 정밀하며 용이하게 시공할 수 있다는 효과를 기대할 수 있을 것이다.
본 발명의 원형 강관기둥(100)에 설치되는 입체 다이아프램(200)은 4개의 단위 보강체(250)로 이루어지며, 상기 단위 보강체(250)는 한 쌍의 수직결합판(260)과, 한 쌍의 수평보강판(270)으로 이루어진다. 도 4는 상기 단위 보강체(250)의 구성을 전체적으로 나타내고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수직결합판(260)은 내측, 즉 원형 강관기둥(100)에 접하게 되는 측면에 거치용 홈(261)이 형성되어 있다. 상기 거치용 홈(261)은 걸쇠(120)의 내측으로 하향 경사진 상면에 대응되도록 홈의 내면은 안쪽으로 상향 경사지도록 구성된다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 입체 다이아프램(또는 단위 보강체)은 걸쇠(120)와 수직결합판(260) 간의 걸림고정에 의해 원형 강관기둥(100)에 자립하여 안전하게 거치되므로 작업자는 용접 등의 후속작업을 안전하게 시행할 수 있을 것임은 앞서 설명한 바와 같다.
수평보강판(270)은 한 쌍의 수직결합판(260) 상, 하단에 각각 수평으로 용접 결합된다. 상기 수평보강판(270)의 내측은 원형 강관기둥(100)의 외경, 보다 구체적으로는 보강덧판(110)의 외경에 접할 수 있는 동일한 곡선으로 이루어지고, 외측은 철골보(300)의 상, 하 플랜지(310)에 접할 수 있도록 직선으로 이루어져 있다.
이와 같이, 한 쌍의 수직결합판(260)과 수평보강판(270)으로 이루어지는 단위 보강체(250)는 4개가 결합됨으로써 하나의 입체 다이아프램(200)을 형성하게 되므로, 상기 수직결합판(260)에는 단위 보강체(250)들 간의 결합을 위한 체결공이 다수 개 형성된다. 아울러 상기 수직결합판(260)에는 하향 용접을 위한 용접홈(263)을 더 형성시키는 것이 바람직하다.
이러한 단위 보강체(250)는 공장에서 제작되어 현장으로 이송된 후, 현장에서 이들 4개를 조립하여 하나의 입체 다이아프램(200)을 형성시키게 된다. 상기 입체 다이아프램(200)의 형성과정을 구체적으로 설명하면, 지중에 설치된 원형 강관기둥(100)의 걸쇠(120)에 단위 보강체(250) 4개를 각 거치시킨 후, 상기 단위 보강체(250) 각각의 수직결합판(260)끼리 체결볼트로 체결함과 아울러 각 수평보강판(270)들 간에도 용접을 통해 이들을 완전 일체화시켜 하나의 입체 다이아프램(200)으로써 거동할 수 있도록 하게 한다. 이때 수직결합판(260)에 구비된 용접홈(263)은 수직결합판(260)의 하단에 위치한 수평보강판(270)의 결합부위(도 6 참조)에 대하여 하향 용접이 가능하게 하여 시공품질을 더욱 향상시킬 수 있게 한다. 아울러 단위 보강체(250)와 보강덧판(110) 사이도 용접으로 일체화시킴으로써 입체 다이아프램(200)과 원형 강관기둥(100) 사이에서의 응력전달이 명확하게 이루어질 수 있도록 한다. 도 7a, 7b는 입체 다이아프램(200)이 설치된 원형 강관기둥(100)에 철골보(300)를 접합시킨 예를 도시하고 있다.
도 7a에 도시된 실시예에 의하면, 철골보(300)의 상, 하 플랜지(310)는 입체 다이아프램(200)의 상, 하부에 위치한 각 수평보강판(270)의 외측 단부에 용접으로 부착되고, 철골보(300)의 웨브(320)는 보강덧판(110)에 용접으로 설치된 덧댐판(330)에 볼트로 체결된다.
도 7b에 도시된 타 실시예에 의하면, 철골보(300)의 상, 하 플랜지(310)를 입체 다이아프램(200)의 수평보강판(270)에 걸쳐 놓은 후, 상기 수평보강판(270)의 상면에서 철골보(300)의 플랜지(310)를 용접(W)함으로써 철골보(300)를 원형 강관기둥(100)에 접합시킬 수 있다.
지금까지의 제1실시예에서는 입체 다이어프램(200)을 구성하는 단위 보강체(250)가 한 쌍의 수직결합판(260)과 한 쌍의 수평보강판(270)으로 이루어지는 것임을 전제로 하여 설명하였으나, 상기의 단위 보강체는 한 쌍의 수평보강판(270')만으로 구성할 수도 있다. 도 9는 제2실시예에 의한 단위 보강체(250')를 도시하고 있다. 제2실시예에 의한 단위 보강체(250')는 한 쌍의 수평보강판(270')이 서로 연결됨이 없이 독립된 상태로 위치하게 된다.
이와 같이 단위 보강체(250')가 한 쌍의 수평보강판(270')만으로 이루어지는 경우에는 제1실시예처럼 4개의 단위 보강체로 하나의 입체 다이아프램을 형성시킬 수도 있으나, 2개의 단위 보강체(250')만으로도 입체 다이아프램(200')을 형성시킬 수 있어, 작업공정을 더욱 단순화시킬 수 있다. 원형 강관기둥(100)에 입체 다이아프램(200')을 설치하기 위한 수단으로는 제1실시예의 걸쇠(120) 대신에 상기 한 쌍의 수평보강판(270')에 대응하는 한 쌍의 거치용 앵글(130)이 설치된다. 도 8은 보강덧판(110)이 부착된 원형 강관기둥(100)에 거치용 앵글(130)이 설치되는 과정을 나타내고 있다.
도 10은 상기의 제2실시예에서 거치용 앵글(130)에 단위 보강체(250')가 설치되는 과정을 나타내고 있으며, 도 11은 상기 제2실시예에 의하여 입체 다이아프램(200')이 설치된 모습을 나타내고 있다. 상기의 제2실시예에 의한 입체 다이아프램(200')이 설치되는 과정은 다음과 같다.
먼저, 원형 강관기둥(100)에 제1실시예와 마찬가지로 보강덧판(110)을 부착시킨 후 입체 다이아프램(200')을 설치하기 위한 레벨을 체크한다. 입체 다이아프램(200')의 설치 위치가 정해지면, 보강덧판(110)의 상기 정해진 위치에 거치용 앵글(130)을 부착시키되, 원형 강관기둥(100)에 접합되는 철골보(300)의 상하 플랜지에 대응하도록 상, 하부에 각각 설치한다. 상기 보강덧판(110)과 거치용 앵글(130)의 부착은 태그용접에 의하는 것이 바람직하다. 거치용 앵글(130)의 부착이 완료되면, 상기 상, 하부에 위치한 거치용 앵글(130)의 각 상단에 수평보강판(270')을 거치시켜 볼트로 가조립한 후 보강덧판(110)과 상기 수평보강판(270')의 접촉부위를 용접시킴으로써 일측의 단위 보강체(250')가 설치 완료된다. 상기와 같이 거치용 앵글(130)과 수평보강판(270')의 볼트에 의한 가조립을 위해서는 거치용 앵글(130)과 수평보강판(270')에는 볼트체결공이 형성되어야 할 뿐 아니라, 거치용 앵글(130)에 형성되는 볼트체결공은 장공으로 형성한다. 이러한 장공은 수평보강판의 설치위치를 조정할 수 있게 하여 시공의 정밀성 및 작업의 용이성을 향상시킨다.
상기한 바와 같은 동일한 방법으로 나머지의 단위 보강체(250')에 대한 설치가 완료되면, 단위 보강체(250')가 서로 접하는 부위의 두 수평보강판(270') 사이를 용접하여 일체화시킴으로써 하나의 입체 다이아프램(200')이 원형 강관기둥(100)에 설치되는 것이다.
제2실시예에 의한 입체 다이아프램(200')이 설치된 경우에도 이에 철골보가 접합되는 방식은 제1실시예와 다르지 아니하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 지중에 설치되는 원형 강관기둥(100)은 수직도를 정확하게 하는 것이 시공상 용이하지 아니하므로, 시공오차가 발생할 여지가 많고, 이러한 시공오차는 철골보(300)의 상, 하 플랜지(310)가 단위 보강체(250, 250')의 상,하부에 위치한 수평보강판(270, 270')에 일치시키는 것을 어렵게 한다. 따라서 단위 보강체(250, 250'))에 상기 시공오차를 흡수하기 위한 시공오차 보정수단을 더 부가하는 것이 바람직하다.
상기 시공오차 보정수단은 상하로 서로 인접한 2개의 수평보강판(270, 270') 사이에 중간보강재(280)를 설치하는 것일 수 있다. 도 12a 내지 12c는 제1실시예에서 상기 중간보강재(280)를 설치하여 시공오차를 흡수시키기 위한 구조의 일 실시예이다. 상기 중간보강재(280)은 시공오차의 보정 뿐 아니라 입체 다이아프램(200)의 강성 및 일체성을 보강하는 부가적 효과를 발휘하게 된다.
상기 시공오차 보정수단은 수평보강판(270, 270')의 외측 단부에 판상으로 설치되는 위치보정판(290)을 설치하는 것일 수 있다. 도 13a 내지 13c는 제1실시예의 예를 들어 본 발명의 위치보정판(290)을 수평보강판(270)에 설치하여 철골보(300)를 접합시키는 예를 나타내고 있다.
다른 한편으로, 원형 강관기둥(100)에 접합되는 철골보(300)의 규격에 따라 철골보(300)의 상면 또는 하면에 단차가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명의 단위 보강체(250, 250')에는 단차 적용수단을 더 부가할 수 있는 것을 중요한 기술적 특징의 하나로 하고 있다.
도 14a , 14b는 본 발명의 제1실시예를 들어 본 발명의 단차 적용수단으로 독립된 수평보강판(270)을 부가한 일 실시예를 나타낸 것으로서, 원형 강관기둥(100)에 접속되는 철골보(300)의 규격 차이로 인하여 하부 플랜지(310) 부분에 단차가 발생하는 경우의 단위 보강체(250)에 상기의 단차 적용수단을 적용하여 철골보(300)를 접합시키도록 하고 있다. 도 14a를 참조하면, 철골보(300)의 하부 플랜지(310) 부분에 단차가 발생한 경우 한 쌍의 수평보강판(270, 270')중 하부에 위치한 수평보강판(270, 270')의 하면에 하나 이상의 스티프너(265)를 설치한 후, 상기 스티프너(265)를 매개로 하여 독립된 수평보강판(270, 270') 하나를 더 설치함으로써 상기 하부의 단차 문제를 해결할 수 있다. 이와 반대로 철골보(300)의 상부 플랜지(310) 부분에 단차가 발생한 경우 한 쌍의 수평보강판(270, 270')중 상부에 위치한 수평보강판(270, 270')의 상면에 하나 이상의 스티프너(265)를 설치한 후, 상기 스티프너(265)를 매개로 하여 독립된 수평보강판(270, 270') 하나를 더 설치함으로써 상기 상부의 단차문제를 해결할 수 있다.
도 15a, 15b는 본 발명의 제1실시예를 들어 본 발명의 단차 적용수단으로 단위 보강체(250)의 중간에 수평보강판(270)을 부가한 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상부 플랜지(310) 부분에 단차가 발생하는 경우의 단위 보강체(250)에 상기의 단차 적용수단을 적용하여 철골보(300)를 접합시키도록 하고 있다. 도 15a를 참조하면, 한 쌍의 수평보강판(270, 270') 사이에 또 다른 수평보강판(270, 270') 하나가 더 설치되고, 상기 3개의 수평보강판(270, 270') 사이에 형성되는 2개의 공간중 어느 한 공간에는 적어도 하나 이상의 스티프너(265)가 설치된다. 보다 구체적으로는 철골보(300)의 하부 플랜지(310) 부분에 단차가 발생한 경우에는 중간에 설치되는 수평보강판(270, 270')은 하부의 단차에 맞추어 최하부의 수평보강판(270, 270')에 인접하여 설치되며, 이들 사이에는 하나 이상의 스티프너(265)가 설치되어 수평보강판(270, 270') 사이의 일체적 거동을 유지시킨다. 이와 반대로 철골보(300)의 상부 플랜지(310) 부분에 단차가 발생한 경우에는 중간에 설치되는 수평보강판(270, 270')은 상부의 단차에 맞추어 최상부의 수평보강판(270, 270')에 인접하여 설치되며, 이들 사이에는 하나 이상의 스티프너(265)가 설치된다. 이때 제1실시예의 경우에는 수직결합판(260)의 면중 중간에 설치되는 수평보강판(270)이 접하는 위치에는 하향 용접을 위한 용접홈(263)을 더 설치하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 시공오차 보정수단과 단차 적용수단을 구비한 본 발명의 단위 보강체(250, 250')는 다양한 현장조건에 쉽게 적용할 수 입체 다이아프램(200, 200')을 형성시킴으로써, 구조적으로 많은 장점을 가지고 있는 콘크리트 충전 원형 강관기둥(100)의 활용범위를 극대화시킬 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 하기의 특허청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다. 아울러 본 발명에 관하여 지하 구조물의 구축과 관련하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 지상층의 건축물을 건축함에 있어서도 적용될 수 있는 것임은 자명한 사실이며, 하기의 특허청구범위에서 그 적용범위를 특별히 한정하지 아니하였다. 그러므로 본 발명의 실시를 지상층에 사용한다고 하여 본 발명의 보호범위를 벗어나는 것이라고 할 수 없을 것임은 명백한 것이다.
100: 원형 강관기둥 110: 보강덧판
120: 걸쇠 121: 상면
122: 걸림턱 130: 거치용 앵글
200, 200': 입체 다이아프램 250, 250': 단위 보강체
260: 수직결합판 261: 거치용 홈
262: 체결공 263: 용접홈
265: 스티프너 270, 270': 수평보강판
280: 중간보강재 290: 위치보정판
300: 철골보 310: 플랜지
320: 웨브 330: 덧댐판
W: 용접

Claims (12)

  1. 원형 강관기둥과, 상기 원형 강관기둥의 외면을 감싸는 보강덧판과, 상기 보강덧판에 설치되는 걸쇠와, 상기 걸쇠에 거치된 후 상기 보강덧판과 용접결합되는 입체 다이아프램으로 이루어지되, 상기 입체 다이아프램은 4개의 단위 보강체로 이루어지며, 상기 단위 보강체는 거치용 홈이 형성된 한 쌍의 수직결합판과, 상기 수직결합판의 상, 하단에 수평으로 용접 결합되는 한 쌍의 수평보강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  2. 제1항에 있어서, 상기 걸쇠는 상면의 중앙부분에 내측으로 하향 경사진 면이 형성되고, 양 측단에는 내측으로 갈수록 깊어지는 걸림턱이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  3. 제1항에 있어서, 상기 거치용 홈은 그 상부가 수직결합판의 내측으로 상향 경사진 형태로 구성되어 상기 걸쇠 상면의 하향 경사진 면에 걸림고정되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  4. 원형 강관기둥과, 상기 원형 강관기둥의 외면을 감싸는 보강덧판과, 상기 보강덧판에 설치되는 거치용 앵글과, 상기 거치용 앵글에 거치되는 입체 다이아프램으로 이루어지되, 상기 거치용 앵글에 거치되는 입체 다이아프램은 2개의 단위 보강체로 이루어지며, 상기 2개의 단위 보강체는 각각 한 쌍의 수평보강판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 단위 보강체에는 원형 강관기둥에 접합되는 철골보의 규격차에 의해 발생하는 단차를 해결하기 위한 단차 적용수단이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  6. 제5항에 있어서, 상기 단차 적용수단은, 단위 보강체의 수평보강판중 상부에 위치한 수평보강판의 상면 또는 하부에 위치한 수평보강판의 하면에 적어도 하나 이상 설치되는 스티프너와, 상기 스티프너에 의해 연결되는 독립된 수평보강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  7. 제5항에 있어서, 상기 단차 적용수단은, 단위 보강체의 상, 하부에 위치한 수평보강판 사이에 설치되는 수평보강판과, 상기 3개의 수평보강판 사이에 형성되는 2개의 공간중 어느 한 공간에 설치되는 적어도 하나 이상의 스티프너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  8. 제1항에 있어서, 상기 단위 보강체에는 원형 강관기둥에 접합되는 철골보의 규격차에 의해 발생하는 단차를 해결하기 위한 단차 적용수단이 더 부가되되, 상기 단차 적용수단은, 단위 보강체의 상, 하부에 위치한 수평보강판 사이에 설치되는 수평보강판과, 상기 3개의 수평보강판 사이에 형성되는 2개의 공간중 어느 한 공간에 설치되는 적어도 하나 이상의 스티프너로 이루어지고, 상기 수직결합판과 결합되는 다수의 수평보강판중 수직결합판의 상단에 결합되는 수평보강판을 제외한 나머지 수평보강판이 수직결합판과 결합되는 부위의 수직결합판에는 하향 용접을 위한 용접홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 단위 보강체에는 시공오차 보정수단이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  10. 제9항에 있어서, 상기 시공오차 보정수단은 상하로 서로 인접한 2개의 수평보강판 사이에 설치되는 중간보강재인 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  11. 제9항에 있어서, 상기 시공오차 보정수단은 수평보강판의 외측 단부에 판상으로 설치되는 위치보정판인 것을 특징으로 하는 입체 다이아프램을 가진 콘크리트 충전 원형 강관기둥
  12. 제1항 또는 제4항에 의한 콘크리트 충전 원형 강관기둥에 설치된 입체 다이아프램의 수평보강판에 철골보의 플랜지를 걸쳐 놓은 후, 상기 수평보강판의 상면에서 철골보의 플랜지를 용접하여 접합시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 원형 강관기둥과 철골보의 접합구조
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