KR101378628B1 - 돔형 펀칭 전단방지용 보강재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전단력이 미치는 범위가 넓게 확장되도록 하여 펀칭 전단력이 방지되도록 한 돔형 펀칭 전단방지용 보강재를 개시한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 중앙에 관통된 상부 주입공을 갖는 상부 원판과; 상부 원판의 둘레에서 하부로 곡률을 가지고 연장되어 반구 형태를 이루는 반구판과; 상기 반구판의 내부에 상부 주입공과 연통된 반구형 충전실이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

돔형 펀칭 전단방지용 보강재{Dome type reinforcement member for preventing punching shear}

본 발명은 기둥과 접하는 슬래브와 기초콘크리트에 설치되는 펀칭 전단방지용 보강재에 관한 것으로, 특히 전단력이 미치는 범위가 넓게 확장되도록 하여 펀칭 전단력이 방지되도록 한 돔형 펀칭 전단방지용 보강재에 관한 것이다.

일반적으로 철근 콘크리트 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 철근 콘크리트 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 펀칭 전단파괴를 유발하게 된다. 이러한 펀칭 전단파괴는 다른 형태의 파괴양상과 달리 취성적이어서 슬래브-기둥 접합부의 안정성에 치명적이다.

이러한 구조에서는 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 콘크리트바닥판의 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 한국 등록특허 등록번호 제10-0783786호 한국 공개특허 공개번호 제10-2009-0126109호

본 발명은 전단력이 미치는 범위가 넓게 확장되도록 하여 펀칭 전단력이 방지되도록 한 돔형 펀칭 전단방지용 보강재를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,

중앙에 관통된 상부 주입공을 갖는 상부 원판과;

상부 원판의 둘레에서 하부로 곡률을 가지고 연장되어 반구 형태를 이루는 반구판과;

상기 반구판의 내부에 상부 주입공과 연통된 반구형 충전실이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반구판에는 일정 높이에 둘레로 일정 간격마다 원형으로 관통되어 배열된 다수 개의 측면 주입공이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반구판에는 일정 높이에 둘레로 일정 간격마다 내측으로 함몰된 함몰홈이 형성되고, 함몰홈에는 중앙에 관통된 구멍과, 구멍의 둘레에 반경 방향으로 절단되어 내측으로 절곡되어 있는 다수개의 절곡편이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반구판에 관통된 다수 개의 측면 주입공이 더 포함되고, 상기 측면 주입공은 사각형태로 반구판의 일정 높이마다 원주 방향으로 배열되어 상하로 이웃한 것끼리 서로 어긋나게 배열되어져 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 돔형 펀칭 전단방지용 보강재가 반구판에 의해 전단력이 미치는 범위가 확장되어 재하 하중이 큰 펀칭 전단을 방지할 수 있다.

또한 기둥의 두부와 펀칭 전단방지용 보강재가 콘크리트를 매개로 결속되어져 별도의 두부 보강구조가 불필요해지는 이점을 갖는다.

또한 돔형 펀칭 전단방지용 보강재에 배근된 철근과의 합성이 이루어져 두부측에 집중되는 하중을 분산시킬 수 있다. 따라서 기초판의 두께 및 철근 배근량 그리고 기둥 수량을 감소시킬 수 있는 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 발명의 일 실시예에 따른 돔형 펀칭 전단방지용 보강재의 사시도.
도 2는 도 1의 정단면도.
도 3은 도 1의 돔형 펀칭 전단방지용 보강재가 철근 위에 배치된 상태도.
도 4는 도 1의 돔형 펀칭 전단방지용 보강재가 슬래브 및 기초판에 설치된 상태도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 돔형 펀칭 전단방지용 보강재의 사시도 및 정단면도.
도 7은 도 5의 돔형 펀칭 전단방지용 보강재가 슬래브 및 기초판에 설치된 상태도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 돔형 펀칭 전단방지용 보강재의 사시도 및 정단면도.
도 10은 도 8의 돔형 펀칭 전단방지용 보강재가 슬래브 및 기초판에 설치된 상태도.
도 11 및 도 12는 또 다른 실시예에 따른 돔형 펀칭 전단방지용 보강재의 사시도 및 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 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)는 금속재로 제작된다. 예로, 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)는 일정판 두께를 갖는 강재로 제작될 수 있다. 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)는 중앙에 관통된 상부 주입공(12a)을 갖는 평탄한 상부 원판(12)과, 상부 원판(12)의 둘레에서 하부로 소정의 곡률을 가지고 연장되어 볼록한 반구 형태를 이루는 반구판(14)과, 반구판(14)의 내부에 상부 주입공(12a)과 연통된 반구형 충전실(16)이 형성되어 있다.

이때 상부 주입공(12a)은 상부 원판(12)의 직경보다 작은 크기를 갖는다. 반구판(14)은 곡률 반경(R)에 의해 볼록한 곡면을 이루고 있어 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)와 접촉하는 콘크리트의 표면 면적을 증대시킨다. 따라서 반구판(14)은 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)에 작용하는 슬래브 또는 기둥의 하중에 따른 면압을 감소시킨다.

이와 같이 구성된 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)는 도 3 및 도 4와 같이 시공된다.

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

이후 콘크리트를 타설하게 되면, 상부 주입공(12a)을 통해 펀칭 전단방지용 보강재(10)의 내부측 반구형 충전실(16)내로 콘크리트가 충전된다. 따라서 콘크리트의 양생이 완료되면 기둥(100)의 두부에 슬래브(110)에 매설된 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)가 위치하여 고정된다.

따라서 슬래브(110)에서 기둥(100)으로 작용하는 펀칭 전단력의 확장 범위(L2)는 반구판(14)에 의해 주변으로 확장되어져 더 넓어지고, 기둥(100)과 슬래브(110)간의 접합부의 펀칭 전단을 방지할 수 있다. 또한 종래의 지지판에 대체하여 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)를 적용함으로써 슬래브 바닥의 돌출부가 없어지고 별도의 두부 보강 작업이 불필요해진다.

이때 상부 주입공(12a)은 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)의 내부 및 외부를 콘크리트로 연결시켜 주는 브리지 기능도 수행한다. 따라서 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)가 콘크리트 내부에서 분리되는 것을 방지한다.

또한 도 4와 같이 기둥(100)을 지지하는 기초판(120)에 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)가 설치되는 경우 펀칭 전단력의 확장 범위는 반구판(14)에 의해 더 넓어져 기초판(120)의 펀칭 전단을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로서, 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)를 도 도 5 및 도 6과 같이 구성할 수 있다. 도 5 및 도 6과 같이 반구판(14)에는 일정 높이(h)에 둘레로 일정 간격마다 원형으로 관통되어 배열된 다수 개의 측면 주입공(15)이 더 형성되어 구성될 수 있다.

이와 같이 측면 주입공(15)이 더 형성되는 경우 콘크리트의 타설시 측면 주입공(15)을 통해 반구형 충전실(16)내로 콘크리트가 충전되는 시간이 단축되어 충전 효율이 향상된다. 또한 측면 주입공(15)의 전체 면적만큼 소재를 덜 사용하게 되어 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)의 제작 비용을 절감할 수 있다.

이때 측면 주입공(15)은 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)의 내부 및 외부를 콘크리트로 연결시켜 주는 브리지 기능도 수행한다.

또한 도 7과 같이 측면 주입공(15)에는 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)의 설치 위치에 따라 트러스부재(111,121)가 배근되어질 경우 펀칭 전단력이 해당 트러스부재를 통해 분산되어 해당 접합부에서 감소된다. 따라서 기둥의 설치 개수를 줄일 수 있고, 트러스부재의 효율성이 높아져 전체 트러스부재의 설치량도 줄일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예로서, 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)가 도 8 및 도 9와 같이 구성될 수 있다. 즉, 반구판(14)에는 일정 높이에 둘레로 일정 간격마다 내측으로 함몰된 함몰홈(150)이 형성되고, 함몰홈(150)에는 중앙에 관통된 구멍(151)과, 구멍(151)의 둘레에 반경 방향으로 절단되어 내측으로 절곡되어 있는 다수개의 절곡편(152)이 더 구비되어 구성될 수 있다.

이때 구멍(151)은 중앙에 원형을 이루고 그 둘레에 절단선에 의해 길게 벌어진 다수 개의 절결 틈새를 갖는 형태를 이룬다.

이같이 함몰홈(150)에 구멍(151)과 절곡편(152)이 구성되어 있는 경우 도 10과 같이 구멍(151)을 통해 배근된 철근(112,122)을 다수 개의 절곡편(152)이 동시에 물어주게 되어 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)의 위치 고정을 철근의 설치 위치에서 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예로서, 돔형 펀칭 전단방지용 보강재(10)가 도 11 및 도 12와 같이 구성될 수 있다. 즉, 반구판(14)에 관통된 다수 개의 측면 주입공(15)이 더 포함되고, 측면 주입공(15)은 사각형태로 반구판(14)의 일정 높이마다 원주 방향으로 배열되어 상하로 이웃한 것끼리 서로 어긋나게 배열되어져 구성된 것을 특징으로 한다.

이같이 측면 주입공(15)이 서로 어긋나게 높이 방향으로 배열되어져 측면 주입공(15)에 위치하게 되는 콘크리트 브리지의 위치도 서로 어긋난 상태로 고르게 분포되고, 펀칭 전단력도 확장되어 펀칭 전단력이 감소된다.

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.

12: 상부 원판
14: 반구판
15: 측면 주입공
16: 반구형 충전실
150: 함몰홈
151: 구멍
152: 절곡편

Claims (4)

1. 중심축(Z)이 기둥(100)의 중심축과 일치하도록 배치되며,
   중앙에 관통된 상부 주입공(12a)을 갖는 상부 원판(12)과,
   상부 원판(12)의 둘레에서 하부로 곡률을 가지고 연장되어 반구 형태를 이루는 반구판(14)을 포함하고,
   상기 반구판(14)에는 일정 높이에 둘레로 일정 간격마다 내측으로 함몰된 함몰홈(150)이 형성되고, 함몰홈(150)에는 중앙에 관통된 구멍(151)과, 구멍(151)의 둘레에 반경 방향으로 절단되어 내측으로 절곡되어 있는 다수개의 절곡편(152)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 돔형 펀칭 전단방지용 보강재.
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