KR101363839B1 - 펀칭전단 방지용 보강재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기둥의 두부 상으로 슬래브에 매설되는 테이퍼를 갖는 접시 형태의 보강재를 구성하여 전단력이 미치는 범위가 넓게 확장되도록 한 펀칭전단 방지용 보강재를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 소정의 두께를 갖는 상부 원판과; 상부 원판의 평면에 대해 소정의 각도에 의한 기울기를 둘레로 가지고 하방으로 연장되어 상방에서 하방으로 증가되는 단면적을 갖는 원추형 스커트부와; 상기 원추형 스커트부의 둘레에 일정 간격마다 관통 형성된 충진재 주입공; 및 상기 원추형 스커트부에서 상부 원판과 나란하도록 수평 절곡된 일정한 폭을 갖는 원형 플랜지를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

펀칭전단 방지용 보강재{Reinforcement member for preventing punching shear}

본 발명은 슬래브와 기둥의 접합부 사이에서 발생되는 펀칭전단을 방지하기 위해 사용되는 펀칭전단 방지용 보강재에 관한 것으로, 특히 기둥의 두부 상으로 슬래브에 매설되는 테이퍼를 갖는 접시 형태의 보강재를 구성하여 전단력이 미치는 범위가 넓게 확장되도록 한 펀칭전단 방지용 보강재에 관한 것이다.

일반적으로 철근콘크리트 구조물의 경우 각 층의 바닥을 형성하면서 일정한 면적을 제공하는 슬래브와 상기 슬래브를 지지하며 구조물의 자중 및 각 층에서 발생하는 사용하중을 기초부로 전달하는 기둥을 포함하여 구성되는 것이 일반적인 형태이다. 이와 같은 철근콘크리트 구조에서 슬래브와 기둥이 만나는 접합부의 경우 기둥 주변을 따라 슬래브와의 사이에서 전단력이 작용하는 바, 이에 대한 내력이 충분치 못할 경우 전단파괴가 발생할 우려가 있다.

상기 유형의 전단파괴는 거더나 보를 설치하지 않고 기둥에 의해 슬래브가 직접 지지되는 구조에 있어서 슬래브-기둥 접합부는 기둥 주변에 과도한 응력 집중 현상이 발생하고 이로 인하여 슬래브는 역사다리꼴의 표면을 형성하는 펀칭전단파괴를 유발하게 된다. 이러한 펀칭전단파괴는 다른 형태의 파괴양상과 달리 취성적이어서 슬래브-기둥 접합부의 안정성에 치명적이다.

이러한 구조에서 슬래브-기둥 접합부를 보강하는 방법으로 기둥 주위에 지판 및 주두를 설치하는 방법이 사용되고 있으나 상기 지판이나 주두를 설치하기 위한 거푸집 제작이 번거로우며 보강성능 측면에서도 그다지 효과적이지 못하다는 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0969630호로서, 슬래브-기둥 접합부의 펀칭전단에 대한 보강구조가 제시되어 있다. 이는 슬래브-기둥 접합부의 펀칭전단에 대한 보강구조에 있어서, 슬래브 하면에 배근되는 일반철근과; 슬래브 상면에 배근하되 슬래브와 기둥의 접합부에서 집중 배근되며, 외주연에는 모래로 코팅처리되는 GFRP바와; 상기 접합부에 보강되는 섬유보강 콘크리트로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0923661호로서, 전단지압띠와 전단연결장치를 이용한 강재 기둥과 콘크리트 바닥판의 접합구조 및 그 접합시공방법이 제시되어 있다. 이는 강재 기둥과, 콘크리트 바닥판이 일체로 접합되는 접합구조로서, 상기 강재 기둥과 콘크리트 바닥판이 접합되는 위치에서 상기 강재 기둥의 외면에는 콘크리트 바닥판으로부터의 연직 하중을 상기 강재 기둥에 전달하는 전단지압띠가 일체로 부착되어 있으며; 상기 강재 기둥의 전면 방향으로는, 상기 바닥판의 강재 기둥 주위에 펀칭전단 파괴가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 강재 기둥으로부터 펀칭전단 파괴면 이상으로 길게 연장되어 돌출되는 펀칭전단보강물을 포함하여 구성되는 전단연결장치가 설치되는데, 상기 펀칭전단보강물의 단부 하면은 상기 전단지압띠의 상면에 닿아 상기 전단지압띠에 의해 상기 펀칭전단보강물의 단부 하면이 지지된 상태로 설치되고; 상기 전단지압띠와 상기 전단연결장치의 펀칭전단보강물이 매립되도록 콘크리트가 타설되어 콘크리트 바닥판이 상기 강재 기둥과 일체로 접합되어 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

그러나 상기 전자의 배경기술은 GFRP바의 설치, 섬유보강 콘크리트의 타설 작업으로 작업공수가 증가되고, 섬유보강 콘크리트로 인해 시공 비용이 상승하는 단점을 가진다. 또한 후자의 배경기술은 전단지압띠가 용접으로 기둥에 접합되는 구조이므로 접합 작업이 추가되고 용접 접합부에 대한 불량이 발생될 소지를 가지는 문제가 남는다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0718585호

본 발명은 기둥의 두부 상으로 슬래브에 매설되는 테이퍼를 갖는 접시 형태의 보강재를 구성하여 전단력이 미치는 범위가 넓게 확장되도록 한 펀칭전단 방지용 보강재를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,

소정의 두께를 갖는 상부 원판과;

상부 원판의 평면에 대해 소정의 각도에 의한 기울기를 둘레로 가지고 하방으로 연장되어 상방에서 하방으로 증가되는 단면적을 갖는 원추형 스커트부와;

상기 원추형 스커트부의 둘레에 일정 간격마다 관통 형성된 충진재 주입공; 및

상기 원추형 스커트부에서 상부 원판과 나란하도록 수평 절곡된 일정한 폭을 갖는 원형 플랜지를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 원판의 밑면에 수직 하방으로 입설되어 있는 지지축이 더 포함되어져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원추형 스커트부의 기울기 각도(θ)는 10˚<θ<90˚를 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재는 기둥의 두부 상으로 슬래브에 매설되는 테이퍼를 갖는 접시 형태의 스커트부를 포함시켜 전단력이 미치는 범위가 확장되어 재하 하중이 큰 펀칭전단을 방지할 수 있다.

또한 기둥의 두부와 펀칭전단 방지용 보강재가 콘크리트를 매개로 결속되어져 별도의 두부 보강구조가 불필요해지는 이점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재의 사시도.
도 2는 도 1의 정단면도.
도 3은 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재가 슬래브 콘크리트 타설 전에 철근상에 배치된 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재의 설치 상태도.
도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 펀칭 전단방지용 보강재의 사시도.
도 6은 도 5의 정단면도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 금속재로 제작된다. 예로, 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 강재로 제작될 수 있다. 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 소정의 두께를 갖는 상부 원판(12)과, 상부 원판(12)의 평면에 대해 소정의 각도(θ)에 의한 기울기를 가지고 하방으로 연장되어 상방에서 하방으로 증가되는 단면적을 갖는 원추형 스커트부(14)와, 원추형 스커트부(14)에 그 둘레로 일정 간격마다 관통 형성된 충진재 주입공(15)과, 원추형 스커트부(14)에서 상부 원판(12)과 나란하도록 수평 절곡되어 일정한 폭을 갖는 원형 플랜지(16)를 갖는다.

이때 상부 원판(12)과 원추형 스커트부(14)는 일체로 제작되거나 각기 별도로 제작되어 용접으로 접합될 수 있다. 펀칭전단 방지용 보강재(10)의 두께는 도 4에 도시된 슬래브(110)의 무게를 충분히 견딜 수 있는 구조적 강도를 갖도록 결정된다.

기울기 각도(θ)의 최소각은 원추형 스커트부(14)가 원추형태를 유지할 수 있는 충분한 강도를 갖도록 하는데서 결정되며, 그의 최대각은 도 4와 같이 전단력이 미치는 범위(L2)가 기존 말뚝이 받는 전단력의 범위(L1)보다 넓게 증가되도록 하는데서 결정된다. 따라서 원추형 스커트부(14)가 갖는 기울기 각도(θ)는 10˚<θ<90˚를 이루도록 함이 바람직하다. 원추형 스커트부(14)의 두께는 상부 원판(12)과 동일하거나 더 두껍게 구성할 수 있다.

충진재 주입공(15)은 슬래브를 시공시 원추형 스커트부(14)의 내부 공간으로 타설된 콘크리트가 주입되도록 하는 통로를 제공한다. 또한 충진재 주입공(15)은 타설된 콘크리트를 통해 펀칭전단 방지용 보강재(10)의 내외부를 결속시켜 주는 결속수단으로 작용한다. 충진재 주입공(15)은 원추형 스커트부(14)의 둘레로 일정 간격을 가지며, 콘크리트가 원활하게 주입되기 위한 최소 크기를 가지며 원추형 스커트부(14)의 구조적 강성을 저하시키지 않는 범위 내에서의 최대 크기를 갖는다. 충진재 주입공(15)의 형태나 개수는 특정한 것에 제한되는 것은 아니다.

원형 플랜지(16)는 원추형 스커트부(14)의 하단 둘레를 보강시켜 주는 역할을 하며 설치시 접지 면적을 증가시킨다. 본 실시 예에서 원형 플랜지(16)는 원추형 스커트부(14)에서 수직으로 절곡된 후 수평으로 2차 절곡되어져 형성되어 있으나 원추형 스커트부(14)에서 수평으로 바로 절곡된 구조로 나타날 수도 있다.

한편, 상부 원판(12)에는 필요에 따라 구멍(12a)이 더 형성될 수 있다. 이 구멍(12a)은 슬래브의 시공시 콘크리트의 주입을 더욱 용이하게 한다.

이와 같이 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 원추형 스커트부(14)를 갖기 때문에 접시 형태를 갖는다.

이와 같이 구성된 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 도 4와 같이 시공된다.

즉, 도 3과 같이 슬래브(110)의 콘크리트를 타설하기 전에 배근되는 철근(112) 위에 펀칭전단 방지용 보강재(10)를 위치시킨다. 이때 펀칭전단 방지용 보강재(10)의 중심축(Z)이 기둥(100)의 중심축과 일치하도록 배치시킨다.

이후 콘크리트를 타설하게 되면, 충진재 주입공(15)을 통해 펀칭전단 방지용 보강재(10)의 내부로 콘크리트가 충진된다. 따라서 콘크리트의 양생이 완료되면 기둥(100)의 두부에 슬래브(110)에 매설된 펀칭전단 방지용 보강재(10)가 위치하여 고정된다.

따라서 슬래브(110)에서 기둥(100)으로 작용하는 펀칭전단력의 확장 범위(L2)는 원추형 스커트부(14)가 경사면으로 기울어져 구성되어 더 넓어진다. 따라서 기둥(100)과 슬래브(110) 간의 접합부의 펀칭전단을 방지할 수 있다. 또한 종래의 지지판에 대체하여 펀칭전단 방지용 보강재(10)를 적용함으로써 슬래브 바닥의 돌출부가 없어지고 별도의 두부 보강 작업이 불필요해진다.

한편, 본 발명에 따른 펀칭전단 방지용 보강재(10)는 도 5 및 도 6과 같이 지지축(18)이 더 포함될 수 있다. 지지축(18)은 강재로 제작된 것이 될 수 있다. 지지축(18)은 중공형 또는 중실형의 원형 단면 구조를 갖는다. 지지축(18)은 상부 원판(12)이 받는 하중을 기둥(100)측에 전달하여 줌으로써 원추형 스커트부(14)가 받는 펀칭전단력을 감소시킬 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 펀칭전단 방지용 보강재
12: 상부 원판
14: 스커트부
15: 충진재 주입공
16: 원형 플랜지
18: 지지축

Claims (3)

1. 소정의 두께를 갖는 상부 원판(12);
   상부 원판(12)의 평면에 대해 소정의 각도(θ)에 의한 기울기를 둘레로 가지고 하방으로 연장되어 상방에서 하방으로 증가되는 단면적을 갖는 원추형 스커트부(14);
   상기 원추형 스커트부(14)의 둘레에 일정 간격마다 관통 형성된 충진재 주입공(15);
   상기 원추형 스커트부(14)에서 상부 원판(12)과 나란하도록 수평 절곡된 일정한 폭을 갖는 원형 플랜지(16); 및
   상기 상부 원판(12)의 밑면에 수직 하방으로 입설되어 있는 지지축(18);을 포함하는 것을 특징으로 펀칭전단 방지용 보강재.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 원추형 스커트부(14)의 기울기 각도(θ)는 10˚<θ<90˚를 이루는 것을 특징으로 하는 펀칭전단 방지용 보강재.

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