KR101367424B1 - 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 ｒｃ 벽체의 접합 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 구조물에 있어 RC 구조의 벽체와 박스형 단면을 갖는 철골 부재 간의 접속 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RC 벽체 내부로 매입되는 박스형 철골 부재의 상부 플랜지를 개방하고 그 내벽면에 복수의 스터드 볼트를 장착함으로, 콘크리트 벽체와 철골 부재를 일체화하여 RC 벽체가 연속성을 갖도록 한 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 RC 벽체의 접합 구조에 관한 것이다.

Description

박스형 단면을 갖는 철골 부재와 ＲＣ 벽체의 접합 구조{Conjunction Structure between box-shaped steel member and RC wall}

본 발명은 건축 구조물에 있어 RC 구조의 벽체와 박스형 단면을 갖는 철골 부재 간의 접속 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RC 벽체 내부로 매입되는 박스형 철골 부재의 상부 플랜지를 개방하고 그 내벽면에 복수의 스터드 볼트를 장착함으로, 콘크리트 벽체와 철골 부재를 일체화하여 RC 벽체가 연속성을 갖도록 한 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 RC 벽체의 접합 구조에 관한 것이다.

일반적으로 초고층 건축 구조물은 일반 건축 구조물에 비해 하중은 물론 바람 등과 같은 환경적인 요인에 의한 횡력의 영향을 상대적으로 크게 받게 된다.

이에 따라 현재 초고층 건물 구조물을 시공함에 있어 횡력에 효율적으로 저항할 수 있도록 매우 큰 단면을 갖는 기둥(이하 '메가 기둥' 이라 칭함 ; Mega Column)의 설계 공법을 이용하게 된다.

종래 메가 기둥의 설치 예로서, 도 1에 도시된 바와 같이 코어(10)를 중심으로 그 외곽에는 복수의 메가 기둥(100)을 배치하도록 하며, 분리된 복수의 메가 기둥(100)을 상기 코어(10)와 단단하게 연결해 하나의 기둥처럼 일체화시키기 위하여 아웃리거(Outrigger)(20)를 상기 메가 기둥(100) 간에 접합함으로써 바람과 같은 수평 하중에 저항하도록 하며 수직 방향의 하중 전달과 힘의 분산이 용이하도록 작용하게 된다.

이와 같은 설계 공법을 통해 현대의 초고층 건축 구조물은 충돌이나 화재 등으로 기둥이 소실됐을 때 기둥이 받는 힘을 다른 부분으로 분산시켜 급격한 연쇄 붕괴를 방지하고 피해를 최소한으로 줄일 수 있게 된다.

그러나, 상기 메가 기둥(100)의 설계는 대형 부재이기 때문에 제작, 양중, 조립 등의 시공성이 떨어지는 문제점이 있으며, 특히 하중을 메가 기둥(100)으로 전달하기 위한 트랜스퍼(transfer) 부재가 반드시 필요한 문제점이 있다.

이러한 트랜스퍼 부재는 메가트러스 비렌딜트러스, 벨트웰, 메가브레이스 및 벨트트러스(200) 등 다양한 부재들이 시공 환경 등을 고려하여 선택적으로 적용될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 종래 코어 벽체와 아웃리거 트러스 간의 접합 예를 도시한 것으로, RC(Reinforced Concrete) 구조의 코어와 아웃리거 시스템을 지닌 건축 구조물의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 코어 벽체와 아웃리거 트러스의 접합부가 생성된다.

그러나, 종래 접합 구조에 따르면 상기 아웃리거 트러스(20) 부재가 RC 코어 벽체(15) 내부로 매입되는 경우 아웃리거 트러스(20) 부재 내부에 콘크리트 채움이 어려워 코어 벽체(15)가 해당 부위에서 불연속되는 현상이 발생하기 때문에 코어 벽체(15)와 아웃리거 트러스(20)의 일체화가 어려운 문제점이 있다.

이상에서는 RC 구조의 벽체와 박스형 단면을 갖는 철골 부재 간의 접합 구조의 일 예로써, 초고층 건축 구조물에 있어 코어 벽체(15)와 아웃리거 트러스(20)의 접합 구조에 대하여 설명하였으나, 그 밖에 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 일반적인 중, 저층 건축 구조물의 경우에도 RC 벽체(25)와 강재로 구성된 박스형 단면의 철골 인방보(30)가 접합되는 부분에서 상술한 문제점 즉, 벽체의 불연속 현상 등의 유사한 문제점들이 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, RC 구조의 벽체와 박스형 철골 부재 간의 접합 구조에 있어 RC 벽체 내부로 매입되는 철골 부재에 콘크리트 채움이 가능하도록 함으로써, RC 벽체와 철골 부재의 일체화는 물론 벽체가 연속성을 가질 수 있는 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 RC 벽체의 접합 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 RC 벽체의 접합 구조는 건축 구조물의 RC 벽체와 박스형 단면을 갖는 철골 부재의 접합 구조에 있어서, 상기 RC 벽체 내부에 철골 부재를 매입하여 배치하되 상기 RC 벽체 내부로 매입되는 철골 부재의 상부면을 개방하며 그 내벽면에는 길이 방향을 따라 복수의 스터드 볼트가 장착되도록 구성됨으로써, RC 구조의 벽체를 형성함에 있어 콘크리트 타설 시 콘크리트 벽체와 철골 부재를 일체화하여 RC 벽체가 연속성을 가질 수 있게 된다.

하나의 예로써, 상기 스터드 볼트는 상기 RC 벽체 내부로 매입되는 상기 철골 부재 내부의 일측면에 장착되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 스터드 볼트는 상기 RC 벽체 내부로 매입되는 상기 철골 부재 내부의 일측면 및 이와 대향하는 타측면에 장착되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 철골 부재는 그 내부에서 일측면과 타측면 간을 지지하는 지지부재가 결합됨으로써, 상부 플랜지가 개방된 철골 부재를 지지하게 되며 그 일측면과 타측면 간의 간격을 유지하도록 한다.

하나의 예로써, 상기 철골 부재는 그 내벽면에 일정 간격으로 복수의 커플러가 장착되며, 각 커플러에는 상기 RC 벽체의 축방향과 직교하도록 다웰바(Dowel-bar)가 결합됨으로써 RC 벽체와 철골 부재 간의 전단력을 보강하도록 한다.

본 발명의 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 RC 벽체의 접합 구조는 RC 벽체에 매입되는 철골 부재의 상부 플랜지를 개방하고 그 내벽면에 복수의 스터드 볼트를 장착하여 내부로 콘크리트 채움이 가능하도록 함으로써, RC 벽체와의 접착력이 향상됨은 물론 철골 부재의 피복 두께가 더욱 확보됨에 따라 일체화와 RC 벽체가 연속성을 가질 수 있는 장점이 있다.

또한, 철골 부재의 내벽면에 복수의 다웰바 더 구성하여 RC 벽체의 콘크리트와 철골 부재 간의 전단력이 향상됨에 따라 보다 효율적인 힘의 분산이 이루어지도록 하여 결과적으로는 시공성 및 구조의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 초고층 건축 구조물의 RC 구조의 코어 벽체와 메가 기둥 간 접합 구조의 일 예를 나타내는 도면.
도 2a 및 도 2b는 종래 초고층 건축 구조물의 RC 구조의 코어 벽체와 아웃리거 트러스 간의 접합 구조를 나타내는 도면.
도 3a는 종래 중, 저층 건축 구조물의 RC 벽체와 박스형 철골 인방보의 접합 구조를 나타내는 입면도.
도 3b는 종래 중, 저층 건축 구조물의 RC 벽체와 박스형 철골 인방보의 접합 구조를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아웃리거 트러스를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아웃리거 트러스를 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 RC 구조의 벽체와 철골 인방보의 접합 구조를 나타내는 평면도.

이하 본 발명의 실시 예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아웃리거 트러스를 나타내는 평면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아웃리거 트러스를 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 RC 구조의 벽체와 철골 인방보의 접합 구조를 나타내는 평면도이다.

본 발명은 건축 구조물에 있어 RC 구조의 벽체와 박스형 단면을 갖는 철골 부재 간의 접속 구조에 관한 것으로, RC 벽체 내부로 매입되는 박스형 철골 부재의 상부 플랜지를 개방하고 그 내벽면에 복수의 스터드 볼트를 장착함으로 콘크리트 벽체와 철골 부재를 일체화하여 RC 벽체가 연속성을 갖도록 개선한 것이 특징이다.

본 발명의 일 예로써 먼저 초고층 건축 구조물 설계에 있어 코어 벽체(15)와 아웃리거 트러스(20) 간의 접속 구조를 살펴보기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 따르면, 상기 코어 벽체(15) 내부로 매입되는 아웃리거 트러스(20)의 상부 플랜지(미도시)를 개방하고 그 내벽면에는 복수의 스터드 볼트(stud bolt)(300)가 장착되도록 구성되어 있다.

이러한 구조에 의하면, RC 구조의 코어 벽체(15)를 시공함에 있어 콘크리트 타설 시 상기 아웃리거 트러스(20)의 상부 플랜지 내부로 콘크리트 채움이 가능해지기 때문에 코어 벽체(15)에 매입되는 아웃리거 트러스(20) 부재의 부착 면적이 종래에 비하여 더욱 확보될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 아웃리거 트러스(20) 내부에 장착되는 복수의 스터드 볼트(300)에 의해 콘크리트 코어 벽체(15)와 아웃리거 트러스(20) 간의 일체화가 이루어짐에 따라 벽체가 연속성을 갖도록 개선될 수 있는 것이다.

상기 스터드 볼트(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 코어 벽체(15) 내부로 매입되는 아웃리거 트러스(20)의 내벽면에 장착되는 것으로, 상기 아웃리거 트러스(20)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 장착되도록 구성되어 있다.

이때, 상기 스터드 볼트(300)는 상기 아웃리거 트러스(20)의 중심을 향하도록 수직으로 장착되며, 바람직하게는 상기 아웃리거 트러스(20) 내부의 일측면뿐만 아니라, 이와 대향하는 타측면에도 장착됨으로써 콘크리트 타설 시 콘크리트와 아웃리거 트러스(20) 부재의 합성 효과를 갖도록 한다.

한편, 본 발명의 코어 벽체(15)와 아웃리거 트러스(20)의 접합 구조에 의하면 상기 아웃리거 트러스(20)의 상부 플랜지가 개방됨에 따라 그 내벽면 간을 지지하기 위한 지지부재(310)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 아웃리거 트러스(20)는 그 내부에서 일측면과 타측면 간을 지지하도록 하나 이상의 지지부재(310)가 결합되어 있으며, 이에 따라 양 측면 간의 간격을 유지하게 되고 콘크리트의 수축 및 팽창에 의한 영향에도 견고하게 부재의 원형이 유지되도록 하는 것이다.

이에 더하여, 상기 아웃리거 트러스(20)는 코어 벽체(15)의 콘크리트와 아웃리거 트러스(20) 부재 간에서 작용하는 전단력에 대향하기 위하여 복수의 다웰바(Dowel-bar)(330)가 더 구성될 수 있다.

구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 아웃리거 트러스(20)는 상기 다웰바(330)가 결합될 수 있도록 상기 아웃리거 트러스(20)의 내벽면에 일정 간격으로 복수의 커플러(320)를 장착하도록 구성한다.

상기 커플러(320)는 상기 다웰바(330)를 상기 아웃리거 트러스(20)의 내벽면에 결합하기 위한 것으로, 도 5에서는 볼트형의 다웰바(330)를 결합하기 위하여 너트형의 커플러(320)가 구비된 예를 제시하고 있다.

이때, 상기 다웰바(330)가 상기 코어 벽체의 축방향과 직교하도록 설치될 수 있도록 상기 커플러(320)는 상기 아웃리거 트러스(20)의 내벽면과 평행하게 장착됨이 타당하다.

상기 커플러(320) 및 이에 결합된 다웰바(330)는 앞서 설명한 스터드 볼트(300)와 함께 아웃리거 트러스(20)의 내벽면에 장착됨으로써 콘크리트 타설에 의해 상기 코어 벽체(15)에 매입되는 것이다.

이러한 다웰바(330)는 원형 환봉이나 철근이 사용될 수 있으며, 다웰바(330)의 구성에 의하여 코어 벽체(15)의 콘크리트가 수축 작용을 할 때나 부등 침하 및 전체적인 형태는 변하지 않고 수축 작용을 할 수 있게 된다.

특히, 상기 다웰바(330)는 코어 벽체(15)의 콘크리트와 아웃리거 트러스(20) 부재 간의 접착력을 더욱 향상시킴과 더불어, 양 부재 간의 즉, 상기 코어 벽체(15)와 아웃리거 트러스(20) 간에서 작용하는 전단 마찰에 대향함으로써 전단력 역시 더욱 보강할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 다른 예에 따른 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 RC 벽체의 접합 구조는 도 6에 도시된 바와 같이 박스형 철골 인방보(500)와 RC 벽체(400) 간의 접합에 의한 중, 저층 건축 구조물에서도 적용될 수 있다.

즉, 본 실시 예의 경우에도 RC 벽체(400) 내부로 매입되는 상기 철골 인방보(500)의 상부 플랜지를 개방하도록 하며, 그 내벽면에는 길이 방향을 따라 복수의 스터드 볼트(300-1)가 장착됨으로써, 철골 인방보(500) 내부로 콘크리트 채움이 가능해짐에 따라 RC 벽체(400)에 매입되는 상기 철골 인방보(500)의 부착 면적이 더욱 확보되는 것이다.

또한, 철골 인방보(500)의 내측면에 부착된 상기 스터드 볼트(300-1)에 따라 콘크리트 RC 벽체(400)와 철골 인방보(500) 간의 일체화가 이루어지게 되고 이에 따라 벽체가 연속성을 갖도록 작용하게 되는 것이다.

여기서, 상기 스터드 볼트(300-1)는 도 6에 도시된 바와 같이 철골 인방보(500) 내부의 일측면뿐만 아니라 이와 대향하는 타측면에도 장착됨으로써 콘크리트 타설 시 콘크리트와 철골 인방보(500)의 합성 효과를 갖도록 하며, 소정 간격으로 하나 이상의 지지부재(310-1)가 구비됨으로써 철골 인방보(500)의 내벽면 간을 지지하도록 한다.

이러한 구조는 앞서 실시 예에서 설명한 초고층 건축 구조물의 구조와 동일한 것으로, 그에 따른 효과 역시 동일하게 작용함으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 실시 예에 따른 철골 인방보(500)는 도면에 도시된 바 없으나, 앞서 설명한 아웃리거 트러스(20)와 마찬가지로 그 내벽면에 일정 간격으로 복수의 커플러를 장착하며, 각 커플러에는 다웰바를 결합함으로써 철골 인방보(500)와 RC 벽체(400) 간의 전단력을 보강하도록 함이 타당하다.

이처럼 본 발명에 따른 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 RC 벽체의 접합 구조는 상기 실시 예에서 설명된 바와 같이 철골 부재의 상부 플랜지가 개방되어 내부로 콘크리트 채움이 가능하여 RC 벽체와의 접착력이 향상됨은 물론 철골 부재의 피복 두께가 더욱 확보됨에 따라 양 부재의 일체화가 이루어짐으로써 RC 벽체가 연속성을 가질 수 있게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 상술한 다웰바의 구성을 부가함으로써 RC 벽체의 콘크리트와 철골 부재 간의 전단력이 향상됨에 따라 보다 효율적인 힘의 분산이 이루어지도록 하여 결과적으로는 시공성 및 구조의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 코어 15 : 코어 벽체
20 : 아웃리거 트러스
100 : 메가 기둥 200 : 벨트트러스
300 : 스터드 볼트 310 : 지지부재
320 : 커플러 330 : 다웰바

Claims (5)

1. 건축 구조물의 RC 벽체와 박스형 단면을 갖는 철골 부재의 접합 구조에 있어서,
   상기 RC 벽체 내부에 철골 부재를 매입하여 배치하되,
   상기 철골 부재는,
   상기 RC 벽체 내부로 매입되는 부분에 해당되는 상부면 만을 개방하며 개방부위에 해당되는 내벽면의 일측면 또는 양측면에는 길이방향을 따라 복수의 스터드 볼트가 장착되고,
   상기 개방 부위에 해당되는 내벽면의 일측면과 타측면 간을 지지하며 간격을 유지하도록 하는 하나 이상의 지지부재가 결합되며,
   상기 개방 부위에 해당되는 내벽면에 일정 간격으로 복수의 커플러가 장착되며, 각 커플러에는 상기 RC 벽체의 축방향과 직교하도록 다웰바(Dowel-bar)가 결합된 것을 특징으로 하는 박스형 단면을 갖는 철골 부재와 RC 벽체의 접합 구조.
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