KR101369998B1 - 철골기둥 접합용 철골 일체형 합성pc기둥과 이를 이용한 복합기둥 시공방법 - Google Patents

철골기둥 접합용 철골 일체형 합성pc기둥과 이를 이용한 복합기둥 시공방법 Download PDF

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본 발명은 철골기둥을 간편하게 접합 시공하기 위한 철골 일체형 합성PC기둥과 이를 이용하여 철근콘크리트기둥과 철골기둥을 효과적으로 복합화한 복합기둥의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 철골기둥 접합용 철골 일체형 합성PC기둥은, 상부에 철골기둥을 접합 설치하기 위한 기둥부재로서, 기둥철근과 기둥콘크리트가 일체화된 PC기둥본체;와, 상기 PC기둥본체의 상부구간 내부에 매설되어 PC기둥본체와 일체화된 매설철골;을 포함하여 구성되되, 상기 매설철골로, 상기 PC기둥본체의 상부면과 일치하게 위치하는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 하부면에 접합되어 PC기둥본체에 매설되는 매설철골기둥; 상기 매설철골기둥의 표면에 접합되어 상기 PC기둥본체에 매설되는 스터드;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

철골기둥 접합용 철골 일체형 합성PC기둥과 이를 이용한 복합기둥 시공방법{Composite PC Column for Connecting Steel Column}
본 발명은 철골기둥을 간편하게 접합 시공하기 위한 철골 일체형 합성PC기둥과 이를 이용하여 철근콘크리트기둥과 철골기둥을 효과적으로 복합화한 복합기둥의 시공방법에 관한 것이다.
철근콘크리트구조는 철근과 콘크리트를 일체화한 구조방식으로, 압축강도가 우수하고 경제적이나 거푸집 설치 등 현장작업이 복잡한 구조방식이 된다. 반면 철골구조는 형강재 등을 볼트, 용접 등의 접합을 통해 시공하는 구조방식으로, 조립식에 의해 현장작업이 용이하다는 장점이 있으나 고가의 철골 사용으로 공사비가 비싸다는 단점이 있다.
최근에는 철근콘크리트구조와 철골구조 각각의 장점을 살리는 복합구조가 제안되고 있으며, 압축부재인 기둥은 압축강도가 우수한 철근콘크리트구조를 택하고 휨부재인 보는 휨강도가 우수한 철골조를 택하는 방법이 대표적이다. 그러나 철근콘크리트기둥과 철골보의 접합이 곤란하므로, 통상 기둥부재를 철근콘크리트구조와 철골구조의 복합기둥으로 완성하고 복합기둥의 철골구조부분에 철골보를 접합하는 것이 일반적이다.
도 1은 종래 철근콘크리트와 철골을 복합화한 복합기둥에 의한 건물구조의 일례를 도시한다. 보는 바와 같이 종래 복합기둥은 앵커볼트를 돌출 매설시키면서 기둥하부를 RC로 시공하고, 이어 앵커볼트에 수평레벨을 맞추면서 베이스플레이트를 고정 설치한 후 무수축 모르타르를 충진한 다음, 베이스플레이트 위에 철골기둥을 접합 설치하는 방식으로 시공한다. 하지만 이와 같은 시공방식은 현장작업이 많아 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 공사기간이 길어지는 단점이 있다.
본 발명은 종래 복합기둥 시공상의 문제를 개선하고자 개발된 것으로서, 현장 조립식으로 간단하게 시공할 수 있는 복합기둥 시공방법과, 이러한 복합기둥 시공방법에 바람직하게 사용하기 위한 철골 일체형 합성PC기둥을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상부에 철골기둥을 접합 설치하기 위한 기둥부재로서, 기둥철근과 기둥콘크리트가 일체화된 PC기둥본체;와, 상기 PC기둥본체의 상부구간 내부에 매설되어 PC기둥본체와 일체화된 매설철골;을 포함하여 구성되되, 상기 매설철골로, 상기 PC기둥본체의 상부면과 일치하게 위치하는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 하부면에 접합되어 PC기둥본체에 매설되는 매설철골기둥; 상기 매설철골기둥의 표면에 접합되어 상기 PC기둥본체에 매설되는 스터드;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철골기둥 접합용 철골 일체형 합성PC기둥을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 특징의 철골 일체형 합성PC기둥을 반입하여 기둥위치에 설치하는 제1단계; 철골기둥을 반입하여 철골 일체형 합성PC기둥의 베이스플레이트 위에 접합 설치하는 제2단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합기둥 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 종래 기둥 하부를 RC로 시공하던 복합기둥에서 RC부분을 PC화하기 때문에 전반적으로 조립식 시공방식을 구현할 수 있으며, 이에 따라 거푸집 설치, 철근배근, 콘크리트 타설, 동절기 보양 등의 현장작업을 생략할 수 있어 복합기둥의 공사기간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 시공품질을 향상시킬 수 있다.
둘째, 상부구간에 매설철골기둥을 매설하여 합성PC기둥으로 완성하므로 그 위에 철골기둥을 접합하여 복합기둥으로 시공하면 철골부분이 연속화되기 때문에 구조적인 안정성을 유리하게 확보할 수 있다.
도 1은 종래 철근콘크리트와 철골을 복합화한 복합기둥에 의한 건물구조의 일례를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 철골기둥 접합용 철골 일체형 합성PC기둥에 대한 종단면도이다.
도 3a와 도 3b는 도 2의 철골 일체형 합성PC기둥을 바람직하게 이용하여 복합기둥으로 시공하는 시공 순서이다.
이하 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 철골기둥 접합용 철골 일체형 합성PC기둥(100)에 대한 종단면도이다. 보는 바와 같이 본 발명은 상부에 철골기둥(200)을 접합 설치하기 위한 기둥부재로서, 전반적으로 경제적인 PC로 구성되는 한편 PC 상부에 철골기둥(200)을 용이하게 접합 설치하기 위해 PC의 상부구간에 철골이 매설되도록 구성된다는데 특징이 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 철골 일체형 합성PC기둥(100)은, 기둥철근(111a, 111b)과 기둥콘크리트(112)가 일체화된 PC기둥본체(110);와, PC기둥본체(110)의 상부구간 내부에 매설되어 PC기둥본체(110)와 일체화된 매설철골;을 포함하여 구성된다. 특히 본 발명에서 매설철골은, PC기둥본체(110)의 상부면과 일치하게 위치하는 베이스플레이트(120); 베이스플레이트(120) 하부면에 접합되어 PC기둥본체(110)에 매설되는 매설철골기둥(130); 매설철골기둥(130) 표면에 접합되어 PC기둥본체(110)에 매설되는 스터드(140);를 포함하도록 구성되며, 나아가 매설철골기둥(130) 하단부에 접합되어 PC기둥본체(110)에 매설되는 정착플레이트(150);를 더 포함하여 구성될 수 있다.
매설철골에서 베이스플레이트(120)는 복합기둥을 위해 그 위로 설치되는 철골기둥(200)과의 철골접합(볼트, 용접 등)을 위한 접합면이 되며, 매설철골기둥(130)은 베이스플레이트(120)를 매개로 철골기둥(200)과 연속 설치되어 응력 전달을 위한 구성이 되며, 스터드(140)는 매설철골기둥(130)과 PC기둥본체(110)의 일체화를 위한 구성이 된다. 정착플레이트(150)는 매설철골기둥(130)을 PC기둥본체(110)에 정착시켜 매설철골기둥(130)으로 전달된 압축력을 효과적으로 PC기둥본체(110)에 전달하기 위한 구성이 되는데, 효과적인 정착을 위해 정착플레이트(150)는 매설철골기둥(130)의 단면보다 넓은 판면으로 마련하는 것이 바람직하다.
도 2에서는 기둥철근으로 주근(111a)과 띠근(111b)을 배근하고 기둥철근(111a, 111b) 주변으로 기둥콘크리트(112)를 피복시켜 PC기둥본체(110)로 완성하고 있으며, 더불어 매설철골기둥(130)으로 H형강을 마련하고 베이스플레이트(120)와 정착플레이트(150) 및 스터드(140)를 접합시켜 PC기둥본체(110)에 매설하고 있다. 나아가 베이스플레이트(120)의 상부면에는 철골기둥(200)을 접합 설치하기 위한 제2뒷판(162)과 연결플레이트(163)가 용접 접합될 수 있으며, 제2뒷판(162)은 철골기둥(200)에 덧대어져 용접접합을 가능케 하는 형태이면 되고 연결플레이트(163)는 철골기둥(200)에 덧대어져 볼트접합을 가능케 하는 형태로 평플레이트, 앵글 등 다양한 철골부재에서 적절하게 채택하면 된다.
특히 도 2(b)에서는 매설철골기둥(130)과 베이스플레이트(120) 및 정착플레이트(150)와의 접합방법을 확인할 수 있는데, 웨브 스캘럽(WS)을 통해 제1뒷판(161)을 덧대어 플랜지 홈(FG)을 통해 홈용접하고 있다. 다시 말해 베이스플레이트(120) 또는 정착플레이트(150)에 제1뒷판(161)을 용접 접합하는 한편, 매설철골기둥(130)으로 마련된 H형강의 웨브 모서리를 스캘럽 처리하면서 플랜지 단부를 홈가공(모서리 따기)하여, 제1뒷판(161)을 웨브 스캘럽(WS)에 끼운 상태에서 플랜지 홈(FG)을 통해 홈용접하는 것이다.
도 3a와 도 3b는 도 2의 철골 일체형 합성PC기둥(100)을 바람직하게 이용하여 복합기둥으로 시공하는 시공 순서이다. 먼저 철골 일체형 합성PC기둥(100)을 반입하여 기둥위치에 설치한다. 철골 일체형 합성PC기둥(100)은 앞서 살펴본 바와 같이 준비하면 된다. 다음으로 철골기둥(200)을 반입하여 철골 일체형 합성PC기둥의 베이스플레이트(120) 위에 접합 설치한다. 철골 일체형 합성PC기둥의 베이스플레이트(120) 상부면에 제2뒷판(162)과 연결플레이트(163)가 용접 접합된 경우라면, H형강에 의한 철골기둥(200)에 웨브 스캘럽(WS)과 플랜지 홈(FG)을 형성시켜 제2뒷판(162)에 덧대면서 홈용접하고, 아울러 웨브를 연결플레이트(163)에 덧대어 볼트접합하면 된다. 이로써 도 3a와 같이 복합기둥의 시공이 완성된다. 복합기둥이 완성된 후에는 도 3b와 같이 철골보 등을 접합하면 된다.
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.
100: 철골 일체형 합성PC기둥
110: PC기둥본체
111a, 111b: 기둥철근(주근, 띠근)
112: 기둥콘크리트
120: 베이스플레이트
130: 매설철골기둥
140: 스터드
150: 정착플레이트
161, 162: 뒷판
163: 연결플레이트
200: 철골기둥
WS: 웨브 스캘럽
FG: 플랜지 홈

Claims (7)

  1. 상부에 철골기둥(200)을 접합 설치하기 위한 기둥부재로,
    기둥철근(111a, 111b)과 기둥콘크리트(112)가 일체화된 PC기둥본체(110);
    상기 PC기둥본체(110)의 상부구간 내부에 매설되어 PC기둥본체(110)와 일체화된 매설철골;을 포함하여 구성되되,
    상기 매설철골은,
    상기 PC기둥본체(110)의 상부면과 일치하게 위치하는 베이스플레이트(120);
    상기 베이스플레이트(120) 하부면에 접합되어 PC기둥본체(110)에 매설되는 매설철골기둥(130);
    상기 매설철골기둥(130) 표면에 접합되어 상기 PC기둥본체(110)에 매설되는 스터드(140);
    상기 매설철골기둥(130) 하단부에 접합되어 PC기둥본체(110)에 매설되고 상기 매설철골기둥(130)의 단면보다 넓은 판면으로 마련되는 정착플레이트(150);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철골기둥 접합용 철골 일체형 합성PC기둥(100).
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 베이스플레이트(120) 또는 정착플레이트(150)에는 매설철골기둥(130)과의 접합부에 제1뒷판(161)이 용접 접합되며,
    상기 매설철골기둥(130)은 웨브 모서리가 스캘럽 처리된 H형강으로 마련되어 웨브 스캘럽(WS)에 제1뒷판(161)이 끼워진 상태에서 플랜지를 통해 상기 제1뒷판(161)과 용접 접합되는 것을 특징으로 하는 철골기둥 접합용 철골 일체형 합성PC기둥(100).
  4. 제3항에서,
    상기 베이스플레이트(120)의 상부면에는 제2뒷판(162) 또는 연결플레이트(163)가 용접 접합되는 것을 특징으로 하는 철골기둥 접합용 철골 일체형 합성PC기둥(100).
  5. 제1항에 따른 철골 일체형 합성PC기둥을 이용한 시공방법으로,
    철골 일체형 합성PC기둥(100)을 반입하여 기둥위치에 설치하는 제1단계;
    철골기둥(200)을 반입하여 철골 일체형 합성PC기둥의 베이스플레이트(120) 위에 접합 설치하는 제2단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합기둥 시공방법.
  6. 제5항에서,
    상기 제1단계는,
    매설철골기둥(130)이 웨브 모서리가 스캘럽 처리된 H형강으로 마련되고, 베이스플레이트(120) 또는 정착플레이트(150)가 매설철골기둥(130)과의 접합부에 제1뒷판(161)이 용접 접합되도록 마련되어, 매설철골기둥(130)의 웨브 스캘럽(WS)에 제1뒷판(161)이 끼워지게 되면서 매설철골기둥(130)의 플랜지가 제1뒷판(161)에 용접 접합되도록 제작된 철골 일체형 합성PC기둥(100)을 이용하면서 이루어지며,
    상기 제2단계는, 철골기둥(200)을 H형강으로 마련하여 상기 철골 일체형 합성기둥의 매설철골기둥(130)에 맞추어 접합하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합기둥 시공방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제1단계 또는 제2단계는, 철골 일체형 합성PC기둥의 베이스플레이트(120) 상부면에 제2뒷판(162) 또는 연결플레이트(163)를 용접 접합하는 과정을 더 포함하면서 이루어지며,
    상기 제2단계는, 철골기둥(200)을 웨브 모서리가 스캘럽 처리된 H형강으로 마련하여 철골기둥(200)의 웨브 스캘럽(WS)에 제2뒷판(162)을 끼우고 철골기둥(200)의 플랜지를 제2뒷판(162)에 용접 접합하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합기둥 시공방법.
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