KR101349649B1 - 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조 - Google Patents

조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조립철골거더의 단부 춤을 키워 부모멘트 내력을 증대시킨 변단면 합성구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형강, 철판, 철근 등의 다양한 강재로 제작한 조립철골거더를 춤이 높은 기둥브라켓에 볼트접합하면서 콘크리트와 합성하여 최소의 춤 증대로 부모멘트 내력 증대를 극대화하고 더불어 현장에서의 용접작업을 생략하거나 최소화하여 시공성을 향상시킨 변단면 단부보강 합성구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조는, I단면브라켓이 접합된 브라켓철골기둥; I단면브라켓의 양 하부플랜지 위로 콘크리트 충전공간을 형성하도록 접합된 브라켓형틀; 플레이트, 철근, 형강, 철판 등의 강재를 접합하여 조립한 거더부재로, 단부가 I형 단면을 가지도록 마련되어 I단면브라켓에 볼트 접합되는 조립철골거더; 브라켓형틀 위와 조립철골거더의 하부 레벨 또는 중간 레벨에 맞춰 거치되는 바닥판; 브라켓형틀 내부와 바닥판 위에 타설되는 콘크리트;를 포함하여 구성됨으로써, 브라켓철골기둥의 I단면브라켓, 조립철골거더, 바닥판이 콘크리트에 의해 일체로 합성되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조를 제공한다.

Description

조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조{Composite Structure of Bulit-Up Steel-Girder with Reinforced End Unit}
본 발명은 조립철골거더의 단부 춤을 키워 부모멘트 내력을 증대시킨 변단면 합성구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형강, 철판, 철근 등의 다양한 강재로 제작한 조립철골거더를 춤이 높은 기둥브라켓에 볼트 접합하면서 콘크리트와 합성하여 최소의 춤 증대로 부모멘트 내력 증대를 극대화하고 더불어 현장에서의 용접작업을 생략하거나 최소화하여 시공성을 향상시킨 변단면 단부보강 합성구조에 관한 것이다.
철골구조는 철골부재를 리벳, 볼트, 용접 등의 접합방식으로 조립한 구조방식으로, 시공 효율성이 좋고, 고층 건물 및 대규모 스팬 건물에 유용하게 적용할 수 있으며, 아울러 설계 및 내부 평면구성이 자유롭고 증·개축이 용이하다는 등의 장점이 있다. 이러한 장점 때문에 철골구조는 중층 이상의 건물에 많이 적용된다.
도 1은 철골구조에서 철골보(Beam)에 의한 합성보와 그 합성보에 대한 모멘트도를 도시한다. 도 1(a)에서와 같이 합성보는 철골보와 콘크리트슬래브를 일체화하여 완성한다. 이러한 합성보는 도 1(b)에서와 같이 중앙부에서 가장 큰 휨(모멘트)이 발생하므로, 이 중앙부에서 발생하는 휨을 기준으로 콘크리트슬래브가 압축력에 저항하고 철골보가 인장력에 저항할 수 있도록 설계된다. 다만 도 1(a)의 합성보는 압축에 강한 콘크리트와 인장에 유리한 철골보가 스터드에 의해 일체화되기 때문에 철골보의 휨에 의한 압축저항을 콘크리트슬래브가 분담하게 되며, 이에 따라 도 1(a)의 합성보는 경제적인 철골부재의 설계가 가능한 구조시스템이 된다.
도 2는 연속한 철골거더와 기둥의 접합부와 그 접합부에 대한 모멘트도를 도시한다. 기둥에 접합되는 철골거더(양단이 힌지인 보(단순보)와 구분하여 거더(Girder)라고 함)에는 단부 모멘트(휨)가 발생하는데, 이에 따라 철골거더의 단부에서는 철골거더의 상부가 인장, 하부가 압축을 받는 현상이 나타난다. 이와 같은 철골거더의 단부를 통상 부모멘트 구간이라고 한다.
부모멘트 구간에서는 도 1(a)에서와 같은 철골보의 거동과는 달리 콘크리트슬래브에 인장력이 작용하는데, 콘크리트가 인장력에 취약하기 때문에 부모멘트 구간에서 콘크리트슬래브는 부재의 내력을 증대시키는 역할을 수행하지 못한다. 이에 따라 지금까지 철골보와 철골거더를 구조 설계함에 있어, 철골보(단순보)는 콘크리트슬래브의 합성력을 감안하여 설계했지만 철골거더는 콘크리트슬래브와의 합성력을 배제하고 철골거더 자체로 설계해 왔다. 하지만 이와 같은 철골거더의 설계방식은 비효율적인 설계방식이 될 수 있다. 왜냐하면 정모멘트보다 부모멘트가 큰 경우라면 철골거더는 부모멘트에 저항할 수 있는 부재를 기준으로 설계해야 하는데, 이러한 설계는 정모멘트 구간에서는 과다설계된 것이라고 볼 수 있기 때문이다.
위와 같은 철골거더의 비효율적인 설계문제를 해결하기 위해, 도 3과 같은 방식이 제안되었다. 즉 정모멘트보다 부모멘트의 절대값이 큰 경우에는 전체 철골거더를 정모멘트에 저항할 수 있는 부재로 설계하는 한편 철골거더의 단부를 하부에 역T형강을 덧붙여 보강하는 것이다. 그러나 이 방법은 단부에서 철골거더의 춤이 지나치게 커져 시각적인 문제점이 크며, 또한 플랜지 접합작업이 복잡한 문제 등이 있다. 또한 철골거더로 H형강, 역T형강 등 고가의 형강재를 이용하기 때문에 자재비에서 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 종래 변단면 철골거더의 단점을 개선하고자 시키고자 개발된 것으로 다음과 같은 기술적 과제를 갖는다.
첫째, 최소의 춤 증대로 부모멘트 내력 증대를 극대화할 수 있는 변단면 단부보강 합성구조를 제공하고자 한다.
둘째, 철골거더를 위해 H형강, 역T형강 등 고가의 형강재를 이용하는 대신에 철판, 철근 등 저가의 강재와 콘크리트의 압축블록효과를 적극 이용함으로써 자재비를 절감할 수 있는 변단면 단부보강 합성구조를 제공하고자 한다.
셋째, 현장에서의 단순 볼트 접합으로 철골거더를 설치하여 시공성을 향상시킬 수 있는 변단면 단부보강 합성구조를 제공하고자 한다.
넷째, 슬림플로어 구조를 구현하여 층고 절감을 도모할 수 있는 변단면 단부보강 합성구조를 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, I단면브라켓이 접합된 브라켓철골기둥; I단면브라켓의 양 하부플랜지 위로 콘크리트 충전공간을 형성하도록 접합된 브라켓형틀; 플레이트, 철근, 형강, 철판 등의 강재를 접합하여 조립된 거더부재로, 단부가 I형 단면을 가지도록 마련되어 I단면브라켓에 볼트 접합되는 조립철골거더; 브라켓형틀 위와 조립철골거더의 하부 레벨 또는 중간 레벨에 맞춰 거치되는 바닥판; 브라켓형틀 내부와 바닥판 위에 타설되는 콘크리트;를 포함하여 구성됨으로써, 브라켓철골기둥의 I단면브라켓, 조립철골거더, 바닥판이 콘크리트에 의해 일체로 합성되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조를 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 단부의 춤을 중앙부보다 깊게 키운 변단면 조립철골거더에서 단부를 콘크리트와 합성하기 때문에 변단면 조립철골거더의 춤을 최소하면서 부모멘트 내력을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
둘째, 철판, 철근, 경량형강 등 비교적 저렴한 자재들을 활용하기 때문에 자재비 절감이 가능하다. 또한 각종 자재들을 미리 조립한 후 현장에서는 볼트접합 내지 최소의 용접접합을 시도한 후 콘크리트를 타설하기만 하면 되므로 시공성을 향상시킬 수 있다. 나아가 춤이 깊은 바닥판과 강관에 의한 철골기둥을 적용한다면 철골거더를 1방향으로 시공하고 철골기둥에 다이아프램을 간편하게 설치하면서 경제적으로 시공할 수 있다.
셋째, 바닥슬래브를 거더 하부레벨 또는 중간레벨 위로 시공할 수 있기 때문에 슬림플로어를 구현할 수 있으며, 이로써 층고 절감을 통해 경제성을 확보할 수 있다.
넷째, 거더의 단부보다 춤이 낮은 중앙부를 설비배관의 설치공간으로 유용하게 활용할 수 있다.
도 1과 도 2는 일반적인 철골구조에서 합성보의 모멘트 분포를 도시한다.
도 3은 종래 변단면 철골거더를 도시한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제1실시예를 도시한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제2실시예를 도시한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제3실시예를 도시한다.
도 13 내지 도 15는 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제4실시예를 도시한다.
도 16 내지 도 18은 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제5실시예를 도시한다.
도 19 내지 도 20은 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제6실시예를 도시한다.
이하 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 춤이 낮은 철골거더를 춤이 높은 기둥브라켓에 접합하여 콘크리트와 합성함으로써 거더 단부를 변단면 합성구조로 완성하고, 특히 철골거더로 형강, 철판, 철근 등의 다양한 강재로 제작한 조립철골거더(130)를 이용한다는데 특징이 있다. 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조는 브라켓철골기둥(110), 브라켓형틀(120), 철골조립거더(130), 바닥판(140), 콘크리트(150)를 포함하여 구성되며, 본 발명은 5가지 실시예를 제안한다. 모든 실시예에서 브라켓철골기둥(110)과, 바닥판(140) 및 콘크리트(150)의 구성은 공통되며, 브라켓형틀(120)과 철골조립거더(130)의 구성방식에서 차이가 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제1실시예를 도시하는데, 도 4는 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조에서 브라켓철골기둥(110)과 조립철골거더(130)의 접합상세이고, 도 5는 조립철골거더(130)의 다른 실시예에 대한 상세이며, 도 6은 도 4에서 바닥판(140)과 콘크리트(150)가 더 시공되어 완성된 변단면 단부보강 합성구조의 단면상세이다.
브라켓철골기둥(110)은 철골기둥본체(111) 측면에 I단면브라켓(112)이 접합되는데, 본 발명에서는 현장에서의 접합작업을 간소화하기 위해 공장에서 미리 I단면브라켓(112)이 용접 접합된 브라켓철골기둥(110)이 채택된다. 여기서 철골기둥본체(111)는 H형강, 강관 등 통상 철골구조에 활용하는 철골부재를 그대로 적용할 수 있으며, 본 발명에서는 특허 제0684931호 따른 조립강관을 예시하고 있다. 특허 제0684931호는 내향하여 절곡접합부를 형성시킨 절곡철판 복수개를 조립하여 내부가 빈 폐쇄형의 원형 또는 각형의 조립강관으로 완성하는데 특징이 있다. 다만 철골기둥본체(111)로 강관을 채택하고 내부에 콘크리트를 충전하여 콘크리트충전강관기둥으로 완성한다면 철골기둥본체(111)에는 내부 또는 외부에 다이아프램을 설치하여 I단면브라켓(112)에서 철골기둥본체(111)로 응력전달이 이루어지게 해야 할 것이다. 브라켓철골기둥(110)에서 I단면브라켓(112)은 열간압연을 통해 일체로 제작된 H형강은 물론 빌트업 타입으로 제작된 I단면도 적용가능하며, 또한 상·하부 플랜지가 동일한 너비의 대칭 I단면은 물론 하부플랜지의 너비가 상부플랜지보다 넓은 비대칭 I단면도 적용가능하다.
브라켓형틀(120)은 브라켓철골기둥(110)에서 철골기둥본체(111)에서 접하여 I단면브라켓(112)보다 짧은 길이와 낮은 춤으로 I단면브라켓(112)의 양 하부플랜지 위로 콘크리트 충전공간을 형성하도록 I단면브라켓(112)의 하부플랜지에 접합 설치된다. 본 발명은 이러한 브라켓형틀(120)에 의해 철골기둥본체(111)와의 접합단부를 콘크리트와 합성시킬 수 있어 부모멘트 내력을 보강할 수 있다.
제1실시예에서 브라켓형틀(120)은 아래에서 설명하는 조립철골거더의 하부플랜지강판(131)과 이어져 같은 레벨로 설치되는데, 그래야 I단면브라켓(112)과 조립철골거더(130)에 걸쳐 연속하게 바닥판(140)을 설치할 수 있다. 제1실시예에서 브라켓형틀(120)은, I단면브라켓(112)의 하부플랜지에 접합된 사이드강판(121); 사이드강판(121)의 마구리 단면을 폐쇄하도록 접합된 마구리강판(122); 사이드강판(121)의 상부에 접합되어 사이드강판(121)을 조립철골거더의 하부플랜지강판(131)과 동일한 레벨로 수평 연결하는 연결강판(123);으로 구성된다. 브라켓형틀의 사이드강판(121)과 마구리강판(122)에 의해 I단면브라켓(112) 단부에 콘크리트(150)를 채울 수 있고, 연결강판(123)에 의해 I단면브라켓(112)에서 조립철골거더(130)로 콘크리트(150)의 연속성을 확보할 수 있다. 사이드강판(121)과 마구리강판(122) 및 연결강판(123)은 현장 접합하는 것도 가능하나, 현장작업을 최소화하기 위해 미리 I단면브라켓(112)에 공장 접합하는 것이 바람직하다. 여기서 사이드강판(121)은 바닥판(140)을 유리하게 거치하기 위해 ㄷ채널 또는 ㄱ앵글 형태의 철판을 채택하여 내향 또는 외향하여 접합 설치하면 적당하고, 마구리강판(122)과 연결강판(123)은 평판을 채택하여 접합 설치하면 적당하다. 한편 I단면브라켓(112)이 상·하부플랜지가 동일한 대칭 I단면이라면 사이드강판(121)은 I단면브라켓(112)의 하부플랜지 폭보다 넓게 확장시켜 접합하도록 하고, I단면브라켓(112)이 하부플랜지가 넓은 비대칭 I단면이라면 사이드강판(121)은 I단면브라켓(112)의 하부플랜지에 맞추어 접합하면 된다.
제1실시예에서 조립철골거더(130)는, 하부플랜지강판(131) 위로 하부플랜지강판(131)의 너비방향 끝단보다 내들어간 위치에서 강조립체(132)가 접합되는 한편, 단부가 강조립체(132)와 연결되면서 강조립체(132)와 동일한 춤의 단부I단면(133)으로 마련된다. 여기서 단부I단면(133)은 별도의 H형강 부재로 마련하는 것은 물론(도 5(a) 참조), 연장된 하부플랜지강판(131) 위에 T형강을 접합하는 방식으로 마련할 수 있으며(도 4 참조) 또한 연장된 상·하부플랜지강판(131, 132f) 사이에 웨브강판을 접합하는 방식으로 마련하는 것도 가능하다(도 5(b)) 참조). 또한 단부I단면(133)은 상·하부플랜지가 동일한 대칭 I단면은 물론 하부플랜지가 넓은 비대칭 I단면도 가능하다. 이러한 조립철골거더(130)는 단부I단면(133)이 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112)보다 낮은 춤으로 마련되어 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112) 및 브라켓형틀(120)에 맞대어 볼트 접합된다. 단부I단면(133)의 상부플랜지와 웨브를 각각 I단면브라켓의 상부플랜지와 웨브에 맞대어 볼트 접합하고, 단부I단면(133)의 하부플랜지를 브라켓형틀의 연결강판(123)에 맞대어 볼트 접합하는 것이다. 다만 단부I단면(133)의 하부플랜지를 브라켓형틀의 연결강판(123)에 볼트 접합하기 위해서는 도 4(a)에서와 같이 I단면브라켓(112)의 하부플랜지를 적절하게 컷팅하여 볼트조립 공간을 확보하는 것이 바람직하다. 이로써 브라켓형틀의 사이드강판(121), 연결강판(123), 단부I단면(133)의 하부플랜지로 수평으로 이어져 그 위로 바닥판(140)을 거치할 수 있게 된다.
한편 조립철골거더(130)에서 강조립체(132)는 형강, 철근, 철판 등 다양한 종류의 강재를 이용하여 제작하면 되는데, 콘크리트와 합성되어 내력을 효과적으로 발휘할 수 있으면서 콘크리트 타설시의 타설압 등 시공하중을 효과적으로 지지할 수 있는 단면으로 준비한다. 도 4에서는 래티스형 강조립체(132)를 예시하고, 도 5(a)에서는 절곡판형 강조립체(132)를 예시하며, 도 5(c)에서는 파형웨브 강조립체(132)를 예시한다.
래티스형 강조립체(132)는 도 4에서와 같이 상하 이격 배치된 상·하부접속강(132a, 132b)과 상·하부접속강(132a, 132b) 사이를 연결하는 래티스강(132c)으로 구성된다. 여기서 상·하부접속강(132a, 132b)은 도 4(b)에서와 같이 L형앵글, ㄷ형채널, 컷T형강 중에서 1종 이상의 철골부재로 마련되어 사각 또는 I형 단면 구도로 상하 이격하게 배치된다. 래티스강(132c)은 철근, 형강 등으로 마련하여 상·하부접속강(132a, 132b) 사이에 수직 또는 경사로 접합 설치된다.
절곡판형 강조립체(132)는 도 5(a)에서와 같이 한 쌍의 절곡철판(132d)과 보강철근(132e)로 구성된다. 철판이 ㄷ자형으로 절곡 성형된 것으로 한 쌍이 서로 마주보게 배치되어 하부플랜지강판(131) 위에 접합 설치된 절곡철판(132d);과, 절곡철판(132d)의 상부 내측 모서리에 접합된 보강철근(132e);으로 구성되는 것이다. 얇은 철판으로 제작한다면 절곡철판(132d)은 중간에 리브가 더 형성되도록 E자형으로 절곡하는 것이 바람직하다.
파형웨브 강조립체(132)는 도 5(b)에서와 같이, 하부플랜지강판(131) 위에 이격하게 평행 배치된 상부플랜지강판(132f); 철판이 파형으로 연속 절곡된 것으로 상·하부플랜지강판(131, 132f) 사이에 접합된 파형웨브판(132g);으로 구성된다. 여기서 파형웨브판(132g)은 도 5(c)에서와 같이 하나만으로 구성되거나 또는 도 5(d)에서와 같이 한 쌍이 서로 마주보게 접합되는 구조로 구성될 수도 있다. 파형웨브판(132g)은 좌굴이나 비틀림에 대한 저항에 유리하게 역할한다.
조립철골거더(130)를 브라켓형틀(120)에 볼트 접합하면, 그 위에 바닥판(140)을 거치한다. 제1실시예에서 바닥판(140)은 브라켓형틀의 사이드강판(121) 및 연결강판(122) 위와 조립철골거더의 하부플랜지강판(131) 위에 거치하면 된다. 여기서 바닥판(140)은 데크플레이트, 더블티(double-T)PC슬래브, 역리브(rib)PC슬래브, 하프PC슬래브, 중공PC슬래브 등이 적용될 수 있으며, 데크플레이트의 경우 평데크(트러스 데크 등)는 물론 골데크(골형 데크)를 이용할 수 있다. 다만 더블티(double-T)PC슬래브나 골데크를 채택하는 경우에는 단부에 마구리판(141)이 접합되어야 하는데 그래야 콘크리트(150)를 누출시키지 않으면서 타설할 수 있다(도 6(a) 참조). 특히 더블티(double-T)PC슬래브나 춤이 깊은 골데크를 채택하면 1방향 거더로 설계할 수 있어 유리한데, 1방향 거더로 설계하면 강관에 의한 철골기둥본체(111)에는 다이아프램을 1방향으로만 설치하면 된다.
바닥판(140)을 거치한 후에는 콘크리트(150)를 타설한다. 콘크리트(150)는 브라켓형틀(120) 내부와 바닥판(140) 위에 타설하며, 철골기둥본체(111)로 강관을 채택한 경우에는 강관 내부에도 콘크리트(150)를 타설한다. 이로써 I단면브라켓(112), 조립철골거더(130), 바닥판(140)이 일체로 합성되며, 특히 거더 단부는 도 6(b)에서와 같이 I단면브라켓(112)과 콘크리트(150)의 합성내력을 발휘하여 부모멘트에 효과적으로 대응하게 된다. 나아가 조립철골거더의 하부플랜지강판(131) 위로부터 슬래브 바닥이 형성되기 때문에 슬림플로어 구조로 완성된다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제2실시예를 나타낸다. 제2실시예는 제1실시예와 전체적으로 유사하며, 다만 조립철골거더의 단부I단면(133)의 춤 크기에서 차이가 있다. 제2실시예는 제1실시예에서 조립철골거더의 단부I단면(133)의 춤을 키워 부모멘트를 더욱 보강한 예가 된다.
제2실시예는 조립철골거더의 단부I단면(133)이 강조립체(132)보다는 높으면서 형강브라켓(112)과는 동일한 춤으로 마련된다. 여기서 단부I단면(133)은 하부플랜지강판(131) 및 강조립체(132)와 구별되는 독립적인 H형강으로 마련하는 것은 물론(도 8(a)), 하부플랜지강판(131)과 강조립체(132)가 조립된 상태에서 하부플랜지강판(131) 하부에 역T형강을 더 접합함으로써 강조립체(132)와 조합된 형태로 마련하는 것도 가능하다(도 8(b)). 제2실시예에서 강조립체(132)는 제1실시예와 마찬가지로 래티스형 강조립체(도 7), 절곡판형 강조립체(도 8(a)), 파형웨브 강조립체(도 8(b)) 등에서 적절히 선택하면 적당하다.
제2실시예는 단부I단면(133)이 I단면브라켓(112)과 동일한 춤으로 마련되기 때문에, 단부I단면(133)을 I단면브라켓(112)에 상·하부플랜지와 웨브끼리 맞대어 볼트 접합하면 된다. 이때 조립철골거더의 하부플랜지강판(131)은 구조내력상 중립축에 가깝기 때문에 하부플랜지강판(131)과 브라켓형틀의 연결강판(123)은 별도 이음처리하지 않아도 무방하다. 이로써 조립철골거더의 하부플랜지강판(131)과 브라켓형틀의 사이드강판(121) 위로 바닥판(140)을 거치하고 그 내부에 콘크리트(150)를 타설하면 도 9와 같은 합성구조로 완성된다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제3실시예를 나타낸다. 제3실시예는 제1실시예와 전체적으로 유사하며, 다만 브라켓형틀(120)과 조립철골거더(130)의 구성에서 차이가 있다. 제3실시예는 제1실시예보다 거더 중앙부의 춤을 키운 예가 된다.
제3실시예에서 조립철골거더(130)는 제1실시예의 조립철골거더(130)에 사이드강판(134)이 더 포함되게 마련되고, 브라켓형틀(120)은 ㄱ자형의 사이드강판(121)만으로 마련된다. 다시 말해 도 10에서와 같이 하부플랜지강판(131)의 너비방향 양 끝단에 강조립체(132)보다 낮은 춤의 사이드강판(134)이 더 마련되도록 조립철골거더(130)를 구성하는 한편, 단부에서 하부의 길이가 상부보다 짧은 ㄱ자형의 사이드강판(121)만으로 브라켓형틀(120)을 구성한 것이다. 여기서 조립철골거더의 사이드강판(134)은 ㄷ채널 또는 ㄱ앵글 형태의 철판을 하부플랜지강판(132)에 접합하여 마련되는 것은 물론 하부플랜지강판과 일체형(U자형 단면의 철골부재 등)으로 마련되는 것도 가능하며, 브라켓형틀의 사이드강판(121)과 동일한 레벨로 이어지도록 연결 설치된다. 제3실시예도 도 10 및 도 11에서와 같이 래티스형 강조립체(132), 절곡판형 강조립체(132), 파형웨브 강조립체(132) 중 하나가 이용된 조립철골거더(130)를 적용한다.
한편 제3실시예는 제1실시예와 마찬가지로 방식으로 조립철골거더(130)를 볼트 접합하여 설치하며, 다만 조립철골거더의 사이드강판(134)과 브라켓형틀의 사이드강판(121)이 서로 이어져 설치되므로 이 부분에서도 볼트 접합하는 것이 바람직하다. 이로써 조립철골거더의 사이드강판(134)과 브라켓형틀의 사이드강판(121) 위로 바닥판(140)을 거치하고 그 내부에 콘크리트(150)를 타설하면 도 11과 같은 합성구조로 완성된다.
도 13 내지 15는 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제4실시예를 나타낸다. 제4실시예는 전체적으로 제3실시예와 유사하며, 다만 조립철골거더의 단부I단면(133)의 춤 크기에서 차이가 있다. 제4실시예는 제3실시예에서 조립철골거더의 단부I단면(133)의 춤을 키워 부모멘트를 더욱 보강한 예가 되는데, 단부I단면(133)의 춤 확대는 제2실시예와 마찬가지이다.
도 16 내지 18은 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제5실시예를 나타낸다. 제5실시예는 전체적으로 제4실시예와 유사하며, 다만 콘크리트에 의한 단부보강 길이에서 차이가 있다. 다시 말해 제5실시예가 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112)의 길이가 길어 I단면브라켓(112)의 길이 내에서 콘크리트 단부보강이 이루어진 예라면, 제4실시예는 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112)의 길이가 짧아 I단면브라켓(112)의 길이 이상으로 콘크리트 단부보강이 이루어진 예가 된다. 이에 따라 제5실시예는 제4실시예와 비교할 때 조립철골거더의 사이드강판(134)과 브라켓형틀의 사이드강판(121)에서 차이가 있다.
제5실시예에는 브라켓형틀(120)이 I단면브라켓(112)보다 짧은 길이로 I단면브라켓(112)의 하부플랜지의 너비방향 끝단 위에 접합된 사이드강판(121)으로만 구성된다. 한편 조립철골거더(130)는 사이드강판(134)이 단부에서 하부가 하향 연장되어 단부I단면(133)의 하부플랜지 위에 접합되는 한편, 마구리강판(135)이 하부플랜지강판(131) 아래로 개구된 사이드강판(135) 하부의 마구리 단면을 폐쇄하게 접합되도록 구성된다. 이러한 구성에 따라 I단면브라켓(112)에 조립철골거더(130)를 맞대면 브라켓형틀의 사이드강판(121)의 짧은 길이에 의해 브라켓형틀의 사이드강판(121)과 조립철골거더의 사이드강판(134) 사이가 개구되는데, 이러한 개구부는 I단면브라켓(112)에 조립철골거더(130)를 볼트 접합하는 공간으로 활용한 후에 연결사이드강판(124)으로 연결 접합하여 폐쇄한다. I단면브라켓(112)에 조립철골거더(130)를 볼트 접합한 후에는 사이드강판(134, 121) 내지 연결사이드강판(124) 위로 바닥판(140)을 거치하고 콘크리트(150)를 타설하며, 그러면 도 18과 같은 합성구조로 완성된다.
도 19 내지 도 20은 본 발명에 따른 변단면 단부보강 합성구조의 제6실시예를 나타낸다. 제6실시예는 제3실시예와 전체적으로 유사하며, 다만 브라켓형틀(120)과 조립철골거더(130)의 구성에서 차이가 있다. 제6실시예에서 조립철골거더(130)는 상부접속강(132b)과 래티스강(132c)만으로 구성된 래티스형 강조립체(132)가 사이드강판(134) 내측에 접합된 형태가 된다. 이와 같이 조립철골거더(13)에서 사이드강판(134) 내측에 래티스형 강조립체(132)가 접합됨에 따라 제6실시예는 사이드강판(134)을 바닥판(140)을 거치하기 위해 ㄱ앵글 형태의 철판을 외향하여 접합 설치하는 방법으로 마련하면 적당하며, 브라켓형틀의 사이드강판(121) 또한 마찬가지이다. 물론 조립철골거더의 사이드강판(134)은 하부플랜지강판과 일체형 부재(모자형강 형태의 철골부재 등)로 마련하는 것도 가능하다. 한편 도시하지 않았지만 앞서 살펴본 제5실시예는 제6실시예와 마찬가지 방식으로 브라켓형틀(120)과 조립철골거더(130)를 변경하여 완성할 수 있다.
제6실시예는 제3실시예와 마찬가지로 방식으로 조립철골거더(130)를 볼트 접합하여 설치하고, 조립철골거더의 사이드강판(134)과 브라켓형틀의 사이드강판(121) 위로 바닥판(140)을 거치한 후 콘크리트(150)를 타설하여, 도 20과 같은 합성구조로 완성한다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
110: 브라켓철골기둥
111: 철골기둥본체 112: I단면브라켓
120: 브라켓형틀
121: 사이드강판 122: 마구리강판
123: 연결강판 124: 연결사이드강판
130: 조립철골거더
131: 하부플랜지강판 132: 강조립체
131a: 하부접속강 131b: 상부접속강
131c: 래티스강
131d: 절곡철판 131e: 보강철근
131f: 상부플랜지강판 131g: 파형웨브강판
133: 단부I단면 134: 사이드강판
135: 마구리강판
140: 바닥판 141: 마구리판
150: 콘크리트

Claims (8)

  1. 철골기둥본체(111) 측면에 I단면브라켓(112)이 접합된 브라켓철골기둥(110);
    상기 브라켓철골기둥(110)에서 철골기둥본체(111)에서 접하여 I단면브라켓(112)보다 짧은 길이와 낮은 춤으로 I단면브라켓(112)의 양 하부플랜지 위로 콘크리트 충전공간을 형성하도록 접합된 브라켓형틀(120);
    하부플랜지강판(131) 위로 하부플랜지강판(131)의 너비방향 끝단보다 내들어간 위치에서 강조립체(132)가 접합되는 한편 단부가 상기 강조립체(132)와 연결되면서 강조립체(132)보다 높거나 동일한 춤의 단부I단면(133)으로 마련된 거더부재로, 상기 단부I단면(133)이 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112)보다 낮거나 동일한 춤으로 마련되어 I단면브라켓(112)에 볼트 접합되는 조립철골거더(130);
    상기 브라켓형틀(120) 위와 상기 조립철골거더의 하부플랜지강판(131) 위에 거치되는 바닥판(140);
    상기 브라켓형틀(120) 내부와 상기 바닥판(140) 위에 타설되어 상기 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112), 조립철골거더(130), 바닥판(140)을 일체로 합성시키는 콘크리트(150);를 포함하여 구성되되,
    상기 브라켓형틀(120)은, I단면브라켓(112)의 하부플랜지 위에 접합된 사이드강판(121); 상기 사이드강판(121)의 마구리 단면을 폐쇄하도록 접합된 마구리강판(122); 상기 사이드강판(121)의 상부에 접합되어 사이드강판(121)을 상기 조립철골거더의 하부플랜지강판(131)과 동일한 레벨로 수평 연결하는 연결강판(123);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조.
  2. 철골기둥본체(111) 측면에 I단면브라켓(112)이 접합된 브라켓철골기둥(110);
    상기 브라켓철골기둥(110)에서 철골기둥본체(111)에 접하여 I단면브라켓(112)과 동일한 길이와 낮은 춤으로 I단면브라켓(112)의 양 하부플랜지 위로 콘크리트 충전공간을 형성하도록 접합된 브라켓형틀(120);
    하부플랜지강판(131) 위로 하부플랜지강판(131)의 너비방향 양 끝단에 사이드강판(134)이 마련되고 사이드강판(134) 내측으로 사이드강판보다 높은 춤의 강조립체(132)가 강조립체(132)가 접합되는 한편 단부가 상기 강조립체(132)와 연결되면서 강조립체(132)보다 높거나 동일한 춤의 단부I단면(133)으로 마련된 거더부재로, 상기 단부I단면(133)이 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112)보다 낮거나 동일한 춤으로 마련되어 I단면브라켓(112)에 볼트 접합되는 조립철골거더(130);
    상기 브라켓형틀(120) 위와 상기 조립철골거더의 사이드강판(134) 위에 거치되는 바닥판(140);
    상기 브라켓형틀(120) 내부와 상기 바닥판(140) 위에 타설되어 상기 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112), 조립철골거더(130), 바닥판(140)을 일체로 합성시키는 콘크리트(150);를 포함하여 구성되되,
    상기 브라켓형틀(120)은, 단부에서 하부의 길이가 상부보다 짧게 마련되어 I단면브라켓(112)의 하부플랜지에 접합됨으로써 상부가 상기 조립철골거더의 사이드강판(134)과 동일한 레벨로 이어져 연결 설치되는 사이드강판(121); 상기 사이드강판(121)의 하부 마구리 단면을 폐쇄하도록 접합된 마구리강판(122); 상기 마구리강판(122)의 상부에 접합되어 마구리강판(121)을 상기 조립철골거더의 하부플랜지강판(131)에 동일한 레벨로 수평 연결하는 연결강판(123);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조.
  3. 철골기둥본체(111) 측면에 I단면브라켓(112)이 접합된 브라켓철골기둥(110);
    상기 브라켓철골기둥(110)에서 철골기둥본체(111)에 접하여 I단면브라켓(112)보다 짧은 길이와 낮은 춤으로 I단면브라켓(112)의 양 하부플랜지 위로 콘크리트 충전공간을 형성하도록 접합된 브라켓형틀(120);
    하부플랜지강판(131) 위로 하부플랜지강판(131)의 너비방향 양 끝단에 사이드강판(134)이 마련되고 사이드강판(134) 내측으로 사이드강판보다 높은 춤의 강조립체(132)가 강조립체(132)가 접합되는 한편 단부가 상기 강조립체(132)와 연결되면서 강조립체(132)보다 높은 춤의 단부I단면(133)으로 마련된 거더부재로, 상기 단부I단면(133)이 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112)과 동일한 춤으로 마련되어 I단면브라켓(112)에 볼트 접합되는 조립철골거더(130);
    상기 브라켓형틀(120) 위와 상기 조립철골거더의 사이드강판(134) 위에 거치되는 바닥판(140);
    상기 브라켓형틀(120) 내부와 상기 바닥판(140) 위에 타설되어 상기 브라켓철골기둥의 I단면브라켓(112), 조립철골거더(130), 바닥판(140)을 일체로 합성시키는 콘크리트(150);를 포함하여 구성되되,
    상기 브라켓형틀(120)은, I단면브라켓(112)의 하부플랜지의 너비방향 끝단 위에 접합된 사이드강판(121);으로 구성되며,
    상기 조립철골거더(130)는, 사이드강판(134)이 단부에서 하부가 하향 연장되어 단부I단면(133)의 하부플랜지 위에 접합되는 한편 하부플랜지강판(131) 아래로 개구된 사이드강판(134) 하부의 마구리 단면을 폐쇄하도록 마구리강판(135)이 접합되며,
    상기 브라켓형틀의 사이드강판(121)과 상기 조립철골거더의 사이드강판(134)은, 그 사이에 연결사이드강판(124)이 동일한 레벨로 더 접합 설치되어 연결되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 조립철골거더의 강조립체(132)는,
    L형앵글, ㄷ형채널, 컷T형강 중에서 1종 이상으로 마련되어 하부플랜지강판(131) 위에 접합 설치된 하부접속강(132a);
    L형앵글, ㄷ형채널, 컷T형강 중에서 1종 이상으로 마련되어 하부접속강(132a) 위로 이격 배치되는 상부접속강(132b);
    상기 상·하부접속강(132a, 132b) 사이를 연결하면서 접합 설치된 래티스강(132c);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 조립철골거더의 강조립체(132)는,
    철판이 ㄷ자형으로 절곡된 것으로 한 쌍이 서로 마주보게 배치되어 하부플랜지강판(131) 위에 접합 설치된 절곡철판(132d);
    상기 절곡철판(132d)의 상부 내측 모서리에 접합된 보강철근(132e);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 조립철골거더의 강조립체(132)는,
    상기 하부플랜지강판(131) 위에서 이격하게 평행 배치된 상부플랜지강판(132f);
    철판이 파형으로 연속 절곡된 것으로 상기 상·하부플랜지강판(131, 132f) 사이에 접합된 파형웨브판(132h);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조.
  7. 제2항 또는 제3항에서,
    상기 조립철골거더의 강조립체(132)는,
    L형앵글 또는 ㄷ형채널으로 마련되어 상기 하부플랜지강판(131) 위에서 이격하게 평행 배치된 상부접속강(132b);
    상기 조립철골거더의 사이드강판(134) 내측면과 상기 상부접속강(132b)을 연결하면서 접합 설치된 래티스강(132c);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조립철골거더에 의한 변단면 단부보강 합성구조.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 바닥판(140)은, 더블티(double-T)PC슬래브, 역리브(rib)PC슬래브, 하프PC슬래브, 중공PC슬래브, 춤이 깊은 골데크 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 변단면 단부보강 합성구조.
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