KR101415695B1 - 합성보를 이용한 클린룸 골조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자나 집적 회로·비디오텍스·정밀 기계 등의 제조를 위한 클린룸에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 볼트 접합이 가능하도록 접합부가 개선된 합성보를 이용한 클린룸 골조에 대한 것이다.
본 발명의 합성보를 이용한 클린룸 골조는 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 주기둥; 선 제작되어 상기 주기둥 사이에 배치되는 것으로, 상기 주기둥보다 길이가 짧은 샛기둥 본체 하부에 슬래브와의 결합을 위한 베이스플레이트가 결합되며, 상부에 보와의 결합을 위한 주두강판이 결합되는 복수의 샛기둥; 적어도 두 개 이상의 샛기둥의 주두강판 상부에 안치되어 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 제1합성거더; 상기 샛기둥과 결합되는 위치의 제1합성거더 측면에 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 제2합성거더; 및 상기 제1합성거더의 스팬 중앙 부위 측면에 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 합성빔; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 이용하는 경우에는 RC조에 근접하는 저렴한 공사비로 RC조 수준의 진동저감 및 먼지 쌓임 방지 효과를 유지하면서 S조 수준의 짧은 공사기간 안에 클린룸 골조를 건설할 수 있다.

Description

합성보를 이용한 클린룸 골조{Structure for clean room using composite beam}
본 발명은 반도체 소자나 집적 회로·비디오텍스·정밀 기계 등의 제조를 위한 클린룸 골조에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 볼트 접합이 가능하도록 접합부를 개선하여 저렴한 공사비로 진동저감 및 먼지 쌓임 방지 효과를 유지하면서 짧은 공사기간 안에 클린룸 골조를 건설할 수 있는 합성보를 이용한 클린룸 골조에 대한 것이다.
우리나라의 반도체 산업은 1974년 부천에 설비를 차렸던 한국반도체 회사를 삼성이 인수하면서 시작되어 오늘날 초정밀전자부품 분야에서 세계를 선도하는 국가로 성장하였다.
반도체 생산설비의 핵심인 클린룸은 그 명칭이 설명하듯 먼지가 절대 없어야 하고 무진동이 필수이다. 또한, 정밀도와 성능을 높인 새 제품을 누가 먼저 출시하는지가 회사의 명운을 결정하는 초미의 관심사이므로 반도체 생산시설의 공사기간 단축 역시 매우 중요한 요건이다.
한편, 다른 업종보다 기밀 유지에 신경을 많이 쓰고 부가가치가 매우 높은 반도체 산업의 특성상, 공장 건설시 신기술의 적용을 적극적으로 검토하기보다는 검증된 종래의 공법을 사용하되 공사비를 아끼지 않음으로써, 공사기간을 줄이고 저진동 등 필요한 성능을 얻는 보수적인 방법을 선호해 왔다.
이와 같은 이유로 한국의 반도체 공장 클린룸 골조공법에 적용되는 공법은 RC조, S조, PC조 공법에서 벗어난 전례가 없다.
상기한 세 가지의 기존 클린룸 골조 공법들 각각의 장단점은 다음과 같다.
우선 RC조는 공사비가 가장 저렴하고, 진동에 유리하며, 먼지가 쌓일만한 수평 부분이 없는 장점이 있는 반면, 공사기간이 가장 길고, 정밀성이 떨어지며, 설계변경 대응이 어렵다는 단점이 있다.
그리고 S조는 공사기간이 짧고, 정밀성이 우수하며, 설계변경 대응이 쉬운 장점이 있는 반면, 진동에 불리하고, H형강 하부플랜지 위에 먼지가 쌓이며, 공사비가 가장 비싸다는 단점이 있다.
아울러 PC조는 RC조보다는 공사기간이 짧고, 정밀성이 우수하며, 철골조보다는 진동에 유리하고, 먼지가 쌓이지 않는 장점이 있는 반면, 그라우팅 등 접합부 처리가 까다롭고, 설계변경 발생시 비용이 급증하며, 대응 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.
신제품 수명주기가 점점 짧아지는 반도체 시장 환경 하에서, 상기 RC조, S조, PC조 공법 중 최근 가장 많이 사용되는 공법은 공사기간이 가장 짧고 잦은 설계변경에 신속히 대응 가능한 S조이다. 그러나 진동을 잡아주는 콘크리트가 없는 S조는 근본적으로 진동에 취약하고 H형강 플랜지 위에 먼지가 쌓이는 문제를 안고 있어, 클린룸을 위한 최적의 골조 공법이라고 보기는 어렵다.
따라서 기존 클린룸 골조 공법들의 장점을 채용하고 단점을 배제한 채, 진동제어, 먼지 쌓임 방지 및 공기 절감 효과를 얻을 수 있는 새로운 골조 공법의 대두가 시급한 실정이다.
이를 위하여 본 발명의 출원인은 콘크리트의 저렴한 공사비 및 저진동성과 철골조의 공사기간 절감을 조합하여, 최근 저변을 넓히고 있는 합성보 공법, 특히 출원인이 개발한 TSC 합성보(단면의 최외곽부에 강판을 집중 배치하고 그 내부에 콘크리트를 채운 합성보)를 클린룸 골조에 적용하려는 노력을 다방면으로 시도하였다.
그리고 그 과정에서 통상적인 건물들과 클린룸의 골조는 큰 차이가 있기 때문에, 일반적으로 사용되는 합성보를 클린룸에 바로 적용할 수 없음을 알게 되었다.
왜냐하면, TSC 합성보를 비롯하여 현존하는 모든 합성보는 보 위에 데크를 깔고 슬래브 콘크리트를 타설하여 일체화하기 때문에, 단면 모양이 T형을 이루며 강재 보와 상기 슬래브가 협력하여 합성내력을 발휘한다. 그런데 클린룸은 보와 슬래브가 일체화되지 않으므로, 엄밀한 의미에서 통상적인 합성보의 범주에서 벗어난다고 볼 수도 있기 때문이다.
아울러 일반적인 건물 공사에서는 슬래브에 콘크리트 타설을 하면서 기왕에 합성보 내부까지 타설하고 있으나, 보와 슬래브의 일체화가 필요 없는 클린룸에서는 콘크리트 타설 공정에 수반되는 작업발판 등 가설공사 비용이 합성보의 공사원가로 인식되므로 원가 경쟁력이 떨어진다. 또한, 상기한 원가 문제가 아니더라도 클린룸의 높이에서 TSC 합성보 상부플랜지 중앙에 형성된 폭 120㎜ 내외의 좁은 틈으로 정량의 콘크리트를 부어 넣는 것은 매우 번거로운 작업이다.
상기한 바와 같이, 클린룸에 합성보 공법을 적용하려면 많은 요소들을 고려하고 개선하여야만 한다. 현재까지의 연구 결과로는 공장에서 보 내부에 콘크리트를 타설한 다음 현장에 반입하는 것, 즉 PC화된 합성보가 가장 타당성 있는 방법이다. 그러나 단순히 콘크리트를 채운 합성보일 뿐이라면 PC보다 나을 것이 없으므로, S조와 합성보의 장점인 볼트 접합이 가능하도록 접합부에 대한 적절한 대책을 강구하여야 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 종래 RC조, S조, PC조의 재래식 공법들 중에서 장점만 발췌하고 단점을 보완하여 클린룸의 필수조건인 저렴한 공사비로 진동저감 및 먼지 쌓임 방지 효과를 거두면서 공기를 단축할 수 있는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 주기둥; 선 제작되어 상기 주기둥 사이에 배치되는 것으로, 상기 주기둥보다 길이가 짧은 샛기둥 본체 하부에 슬래브와의 결합을 위한 베이스플레이트가 결합되며, 상부에 보와의 결합을 위한 주두강판이 결합되는 복수의 샛기둥; 적어도 두 개 이상의 샛기둥의 주두강판 상부에 안치되어 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 제1합성거더; 상기 샛기둥과 결합되는 위치의 제1합성거더 측면에 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 제2합성거더; 및 상기 제1합성거더의 스팬 중앙 부위 측면에 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 합성빔; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 샛기둥 본체는 철근농에 원심력 콘크리트를 타설한 고강도 원심성형콘크리트 기둥 또는 콘크리트충전강관 기둥인 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 주기둥의 측면에는 매립플레이트가 그 일면이 노출되도록 매립되어 있고, 상기 매립플레이트에는 한 쌍의 제1웨브접합플레이트가 서로 이격되도록 구비되어 상기 제1합성거더 단부의 웨브와 결합되며, 상기 제1합성거더 단부 하부플랜지는 매립플레이트 하측에 접합된 ㄱ형강 상부에 안치되어 결합되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제2합성거더 및 합성빔은 제1합성거더 측면에 서로 이격되도록 구비되는 한 쌍의 제2웨브접합플레이트가 제2합성거더와 합성빔의 웨브에 각각 접합되어 제1합성거더와 결합되되, 상기 제2합성거더는 단부가 샛기둥의 주두강판 상부에 안치되고, 상기 합성빔은 단부가 제1합성거더의 하부플랜지에 외측으로 돌출되도록 접합된 안장쇠에 안치되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1합성거더는 샛기둥과의 접합부에서 양측으로 일정 거리 이격된 위치 내측에 메탈라스가 구비되어 샛기둥측 공간에는 현장 타설 콘크리트가 채워지고, 샛기둥 외측 공간에는 선타설 콘크리트가 채워지며, 상기 제2합성거더 및 합성빔의 단부에서 일정 거리 이격된 위치 내측에는 메탈라스가 구비되어 단부측 공간에는 현장 타설 콘크리트가 채워지고, 내측 공간에는 선타설 콘크리트가 채워지는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1합성거더, 제2합성거더 및 합성빔 중 적어도 어느 하나 이상에는 상부플랜지 상부에 H빔 지지구에 의해 H빔이 결합되되, 상기 H빔 지지구는 상기 상부플랜지 상부에 결합되는 지지플레이트; 상기 지지플레이트 상부에 결합되는 복수의 결합볼트; 및 상기 결합볼트의 상단부가 관통되어 너트로 결합되는 것으로 H빔이 안치되어 결합되는 H빔 베이스플레이트; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1합성거더의 샛기둥과 결합되는 위치 하부 및 제2합성거더와 합성빔의 단부 측부 내측에는 내부에 암나사가 형성된 매립커플러가 매립되어 각각 샛기둥 상부 및 제1합성거더 측면의 제2웨브접합플레이트와 볼트로 결합되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 샛기둥과 제1합성거더의 결합은, 내부에 암나사가 형성된 매립커플러가 샛기둥 상부 내측에 매립되어 제1합성거더의 하부플랜지를 볼트로 상기 매립커플러에 결합하는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 합성거더 및 합성빔 내부에 콘크리트를 일부 또는 전부 공장 선타설하고 접합부를 개선하여 이들 접합부를 철골조에서와 같이 현장 접합함으로써, 공사기간이 RC보다 단축되어 S조와 대등하고 S조처럼 볼트 접합이 가능하므로 설계변경에 대한 대응이 간편하며 용접보다 접합부의 품질 및 균일성 확보에 유리할 뿐만 아니라, 소음·진동을 감소시킬 수 있다.
둘째, 주기둥 사이에 설치된 샛기둥은 수직하중만 받으므로 합성거더를 샛기둥에 강접할 필요가 없으며, 합성거더를 연속보로 구성하여 샛기둥 상부에 안치시켜 결합함으로써, 공기 단축 및 시공성 향상이 가능하다.
셋째, 수직재로 경량의 원심성형콘크리트 기둥 또는 콘크리트충전강관 기둥을 이용할 경우, 이들 기둥의 표면이 매끈하기 때문에 먼지가 쌓이거나 표면이 부스러져 먼지가 발생할 염려가 없다.
넷째, 합성거더 또는 합성빔 내부 전체를 공장 콘크리트 타설할 경우, 현장 콘크리트 타설을 위한 가설공사가 필요없어 비용이 절감된다.
다섯째, 현장에서 합성거더 또는 합성빔에 형성된 좁은 틈으로 대량의 콘크리트를 부어넣을 필요가 없으므로, 번거로운 작업이 수반되지 않는다.
상기와 같이 본 발명을 이용하는 경우에는 RC조에 근접하는 저렴한 공사비로 RC조 수준의 진동저감 및 먼지 쌓임 방지 효과를 유지하면서 S조 수준의 짧은 공사기간 안에 클린룸 골조를 건설할 수 있는 합성보를 이용한 클린룸 골조를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 합성보를 이용한 클린룸 골조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 이용된 샛기둥의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 이용된 제1합성거더의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 4는 주기둥과 제1합성거더의 접합부를 도시하는 사시도이다.
도 5는 제1합성거더와 제2합성거더 및 합성빔의 접합부 결합관계를 도시하는 사시도이다.
도 6은 제1합성거더와 제2합성거더의 접합부 결합관계를 도시하는 저면사시도이다.
도 7은 제1합성거더와 제2합성거더의 접합부의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 7에서 A-A'에 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명에 이용된 샛기둥 실시예의 단부를 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명에 이용된 H빔 지지구를 도시하는 단면도이다.
도 11은 샛기둥과 제1합성거더의 접합부에 대한 다양한 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 12는 제1합성거더와 제2합성거더의 접합부의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 합성보를 이용한 클린룸 골조를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 이용된 샛기둥의 실시예를 도시하는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 이용된 제1합성거더의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 합성보를 이용한 클린룸 골조는 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 주기둥(10); 선 제작되어 상기 주기둥(10) 사이에 배치되는 것으로, 상기 주기둥(10)보다 길이가 짧은 샛기둥 본체(21) 하부에 슬래브와의 결합을 위한 베이스플레이트(22)가 결합되며, 상부에 보와의 결합을 위한 주두강판(23)이 결합되는 복수의 샛기둥(20); 적어도 두 개 이상의 샛기둥(20)의 주두강판(23) 상부에 안치되어 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 제1합성거더(30); 상기 샛기둥(20)과 결합되는 위치의 제1합성거더(30) 측면에 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 제2합성거더(40); 및 상기 제1합성거더(30)의 스팬 중앙 부위 측면에 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 합성빔(50); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 바닥판인 슬래브 상면에 설치된 주기둥(10) 사이에 X, Y 방향으로 주기둥(10)보다 길이가 짧은 샛기둥(20)을 복수 개 배치한다. 클린룸은 진동의 억제가 제품의 품질을 좌우하므로, 보통 건물에 비하여 샛기둥(20) 사이의 간격이 3m 내외로 촘촘한 반면, 단면이 큰 편이다.
상기 샛기둥(20)은 도 2에서와 같이, 주기둥(10)보다 길이가 짧은 샛기둥 본체(21), 상기 샛기둥 본체(21) 하부 및 상부에 각각 결합되는 베이스플레이트(22)와 주두강판(23)을 포함하여 구성된다.
상기 베이스플레이트(22)는 바닥판인 슬래브와 결합되는 부분으로, 샛기둥 본체(21)의 직경보다 외측으로 소정 간격 돌출된다. 베이스플레이트(22)는 고강도 원심성형콘크리트 기둥(20a)의 경우에는 기둥 단부에 결합된 이음강판(26)에 결합한다.
상기 베이스플레이트(22)를 슬래브에 결합하기 위하여, 베이스플레이트(22)는 네 모서리 단부에 세트앵커(25) 삽입을 위한 구멍을 형성하고, 샛기둥 본체(21) 외측에 위치하는 베이스플레이트(22) 부분에 그라우팅홀(221)과 에어홀(222)을 서로 이격되도록 별도로 위치시킨다.
상기 샛기둥(20)의 시공은 다음과 같은 순서로 진행할 수 있다.
우선, 상기 베이스플레이트(22)의 모서리 단부에 형성된 구멍에 대응되는 위치의 슬래브에 구멍이 천공하여 세트앵커(25)를 삽입한 다음, 상기 세트앵커(25)가 베이스플레이트(22)의 천공된 구멍을 관통하도록 베이스플레이트(22)를 맞춰 조립하고, 베이스플레이트(22) 상면에서 너트를 체결하여 베이스플레이트(22)를 고정한다. 그리고 베이스플레이트(22)의 단부를 따라 베이스플레이트(22)와 슬래브 사이를 실링재로 막고, 그라우팅홀(221)을 통하여 베이스플레이트(22)와 슬래브 사이의 빈틈에 레벨링 모르타르(24)를 주입한다. 이때, 레벨링 모르타르(24)의 주입 상태는 그라우팅홀(221)과 일정 간격 이격되어 형성된 에어홀(222) 외측으로 레벨링 모르타르(24)가 솟아오르는지 여부로 확인한다.
도 2의 (a) 내지 (b)의 실시예에서 상기 베이스플레이트(22)는 세트앵커(25)로 바닥판 슬래브에 고정되었다.
그리고 상기 주두강판(23)은 샛기둥(20)을 수평부재와 결합하기 위한 구성이다.
주두강판(23)은 샛기둥(20) 상부에 안치되는 제1합성거더(30) 뿐만 아니라, 제1합성거더(30)의 측면에 결합되는 제2합성거더를 상부에 안치할 수 있도록, 샛기둥 본체(21)의 모서리 외측으로 소정 간격 돌출되며, 돌출된 부분에 제1합성거더(30) 또는 제2합성거더(40)와의 볼트 결합을 위한 볼트결합공(231)을 미리 형성시켜 둘 수 있다.
주두강판(23)은 고강도 원심성형콘크리트 기둥(20a)의 경우에는 기둥 단부에 결합된 이음강판(26)에 결합된다.
상기 주두강판(23)에서 샛기둥 본체(21)의 모서리 외측으로 소정 간격 돌출된 부분의 개수는 샛기둥(20) 상부에 안치되는 제1합성거더(30) 또는 제2합성거더(40)가 연장되는 방향의 개수와 관련된다.
일례로 도 2의 (a)에서와 같이 4방향으로 모서리가 돌출된 주두강판(23)은 4방향으로 합성거더가 연장되는 클린룸 중앙에 위치하는 샛기둥(20)에 대한 것이다.
상기 샛기둥 본체(21)는 도 2의 (a)에서와 같이 철근농에 원심력 콘크리트를 타설한 고강도 원심성형콘크리트 기둥(20a)이나, 도 2의 (b)에서와 같이 콘크리트충전강관 기둥(20b)을 이용할 수 있다.
상기 고강도 원심성형콘크리트 기둥(20a)은 양단 이음강판(26)에 선조립 철근농을 용접하여 회전 거푸집에 넣고 콘크리트를 채운 후, 원심력을 유발하여 양생한 고강도 철근콘크리트 기둥이다. 내부에 원주형 중공이 형성되며, 사용자의 요구에 따라 원형뿐만 아니라 사각형 단면 등 각형 단면으로도 제작 가능하다.
상기 콘크리트충전강관 기둥(CFT 기둥)은 강관 내부에 콘크리트를 충전한 구조로서, 강관인 샛기둥 본체(21) 상면에 결합되는 주두강판(23)에 콘크리트 충전을 위한 관통공(232)을 형성시켜 둘 수 있다. 샛기둥(20)에 제1합성거더(30)를 결합하고 상부에서 이들 접합부에 콘크리트를 타설할 경우, 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)에 형성된 관통공(36)과 주두강판(23)에 형성된 관통공(232)을 통하여 샛기둥(20) 내부에 콘크리트가 충전될 수 있다.
상기 고강도 원심성형콘크리트 기둥(20a)이나 콘크리트충전강관 기둥(20b)은 단면 내부가 비어 있도록 하여 경량의 골조를 형성할 수 있으며, 강재와 대등한 수준으로 표면이 매끈하여 표면에 먼지가 쌓이거나 표면이 부스러져 먼지가 발생하지 않는다.
도 2의 (b)에서 상기 주두강판(23) 하부에는 상부 하중을 지지하도록 보강리브(233)를 결합하였다.
다음으로, 상기 제1합성거더(30)는 적어도 두 개 이상의 샛기둥(20)의 주두강판(23) 상부에 안치되어 결합되는 것으로, 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워진다.
클린룸 골조는 중층구조가 아니어서 상부 기둥이 없으므로, 상기 샛기둥(20)은 주기둥(10)과 달리 수직하중만 받으면 된다. 따라서 샛기둥(20)에 결합하는 제1합성거더(30)는 샛기둥(20)에 강접할 필요가 없고 인접하는 샛기둥(20) 상부에 걸칠 수 있으면 충분하다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 운반 및 조립 장비의 크기에 따라 가능한 여러 경간을 연속하는 연속보로 상기 제1합성거더(30)를 제작하는 경우에는 공기 단축 및 시공성 향상의 효과도 얻을 수 있다.
상기 제1합성거더(30)는 측면에 제2합성거더(40)와 합성빔(50)을 결합하게 되므로, 제1합성거더(30)의 웨브(301) 측면에 제2웨브접합플레이트(31)를 결합하여 둘 수 있다. 그리고 제1합성거더(30)는 상면의 슬래브를 지지하게 되므로, 슬래브 하부를 지지하는 H빔 등의 강재를 지지하는 H빔 지지구(60)를 제1합성거더(30)의 상부플랜지(303) 상면에 결합하여 둘 수 있다. 이들 결합을 위한 세부 구성에 대해서는 아래에서 후술하기로 한다.
도 4는 주기둥(10)과 제1합성거더(30)의 접합부를 도시하는 사시도이다.
본 발명에서 상기 주기둥(10)의 측면에는 매립플레이트(11)가 그 일면이 노출되도록 매립되어 있고, 상기 매립플레이트(11)에는 한 쌍의 제1웨브접합플레이트(12)가 서로 이격되도록 구비되어 상기 제1합성거더(30) 단부의 웨브(301)와 결합되며, 상기 제1합성거더(30) 단부 하부플랜지(302)는 매립플레이트(11) 하측에 접합된 ㄱ형강(13) 상부에 안치되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 주기둥(10)은 수직하중과 모멘트를 모두 부담하여야 하므로, 주기둥(10)과 제1합성거더(30)는 강접을 이루어야 한다.
상기 주기둥(10), 특히 콘크리트로 제작되는 주기둥(10)의 측면에는 후면에 볼트 등을 결합하여 주기둥 내에 정착되도록 함으로써 일면이 외부로 노출되고 다른 일면은 주기둥(10) 내부에 매립되도록 매립플레이트(11)를 결합한다. 그리고 외부로 노출된 매립플레이트(11)에 제1합성거더(30)의 웨브(301)와의 결합을 위하여 한 쌍의 제1웨브접합플레이트(12)를 용접 결합한다. 제1웨브접합플레이트(12)와 제1합성거더(30)는 용접 또는 볼트 결합 가능하며, 볼트 결합을 위하여 제1웨브접합플레이트(12)에는 슬로트홀(121)을 복수 개 형성하고, 제1합성거더(30)의 웨브(301)에는 슬로트홀(121)에 대응되는 위치에는 볼트결합공(121)을 형성하여, 이들을 상호 볼트(B)로 체결할 수 있다.
상기 제1웨브접합플레이트(12)에 형성된 슬로트홀(121)은 시공 오차를 흡수한다.
상기 제1합성거더(30) 단부 하부플랜지(302)는 매립플레이트(11) 하측에 용접 또는 볼트 접합되는 ㄱ형강(13) 상부에 안치된다.
도 5는 제1합성거더(30)와 제2합성거더(40) 및 합성빔(50)의 접합부 결합관계를 도시하는 사시도이고, 도 6은 제1합성거더(30)와 제2합성거더(40)의 접합부 결합관계를 도시하는 저면사시도이다.
본 발명에서 상기 제2합성거더(40) 및 합성빔(50)은 단부가 제1합성거더(30)의 측면에 결합된다. 이 중, 제2합성거더(40)는 샛기둥(20)과 결합되는 위치의 제1합성거더(30) 측면에 결합하며, 합성빔(50)은 제1합성거더(30)의 스팬 중앙 부위 측면에 결합된다는 점에서 서로 구분된다.
도 5 내지 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 제2합성거더(40) 및 합성빔(50)과의 결합을 위하여, 제1합성거더(30) 측면에는 서로 이격되도록 구비되는 한 쌍의 제2웨브접합플레이트(31)가 결합된다.
그리고 상기 제2웨브접합플레이트(31)가 제2합성거더(40)와 합성빔(50)의 웨브(401, 501)에 각각 접합되어 제1합성거더(30)에 제2합성거더(40) 및 합성빔(50)이 결합된다.
제1웨브접합플레이트(12)와 제2합성거더(40) 및 합성빔(50)은 용접 또는 볼트 결합 가능하며, 볼트 결합을 위하여 상기 제2웨브플레이트에는 슬로트홀(311)을 복수 개 형성하고, 상기 슬로트홀에 대응되는 위치의 제2합성거더(40)와 합성빔(50)의 웨브(401, 501)에는 볼트결합공을 형성하여, 이들을 상호 볼트(B)로 체결할 수 있다.
그리고 상기 제2합성거더(40)는 단부가 샛기둥(20)의 주두강판(23) 상부에 안치되고, 상기 합성빔(50)은 단부가 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)에 외측으로 돌출되도록 접합된 안장쇠(33)에 안치될 수 있다.
제2합성거더(40)의 하부플랜지(402)에는 주두강판(23)의 볼트결합공(231)에 대응되는 위치에 볼트결합공을 형성하고, 이들 볼트결합공을 관통하도록 볼트를 체결할 수 있다.
이때, 도 6에서와 같이, 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)가 웨브(301)의 외측으로 돌출된 경우에는 제1합성거더(30)의 돌출된 하부플랜지(302) 상면에 제2합성거더(40)의 하부플랜지(402)를 위치시킬 수 있다.
특히, 제2합성거더(40)의 하부플랜지(402) 또한 웨브(401)의 외측으로 돌출된 경우에는 제2웨브접합플레이트(31)의 하단을 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)와 일정 간격 이격되도록 위치시킨 다음, 제1합성거더(30)의 돌출된 하부플랜지(302) 상면에 제2합성거더(40)의 하부플랜지(402)를 위치시키면서, 제2웨브접합플레이트(31)와 제2합성거더(40)의 웨브(401)를 결합할 수 있다.
제1합성거더, 제2합성거더 및 합성빔 내부에 현장에서 콘크리트를 타설할 경우, 콘크리트가 골고루 충전될 수 있도록, 상기 제1합성거더(30)의 웨브(301)에는 관통공(35)을 형성하여 둔다. 특히, 샛기둥이 CFT 기둥인 경우, CFT 기둥 내에 콘크리트 타설이 용이하도록 하부플랜지(302) 역시 관통공(36)을 형성할 수 있다.
도 7은 제1합성거더(30)와 제2합성거더(40)의 접합부의 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 8은 도 7에서 A-A'에 따른 단면도이다.
상기 제1합성거더(30), 제2합성거더(40), 합성빔(50)은 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 합성보로 구성된다. 이때, 강판 내부에 타설되는 콘크리트는 전부 공장 선타설하거나 또는 전부 현장 타설하거나 또는 일부는 공장 타설하고 접합부는 현장 타설할 수 있다.
후자의 경우, 상기 제1합성거더(30)는 샛기둥(20)과의 접합부에서 양측으로 일정 거리 이격된 위치 내측에 메탈라스(34)가 구비되어 샛기둥(20)측 공간에는 현장 타설 콘크리트가 채워지고, 샛기둥(20) 외측 공간에는 선타설 콘크리트가 채워지도록 구성할 수 있다. 그리고 상기 제2합성거더(40) 및 합성빔(50)의 단부에서 일정 거리 이격된 위치 내측에는 메탈라스(44)가 구비되어 단부측 공간에는 현장 타설 콘크리트가 채워지고, 내측 공간에는 선타설 콘크리트가 채워지도록 구성 가능하다.
도 7 및 도 8에서는 제1합성거더(30)가 샛기둥(20)과의 접합부에서 양측으로 일정 거리 이격된 위치 내측에 그물 모양의 메탈라스(34)가 구비되어, 메탈라스(34)를 기준으로 샛기둥(20) 외측 공간에는 선타설 콘크리트(C)가 채워져 있고, 샛기둥(20) 상부측 공간에는 현장 콘크리트 타설을 위하여 비워져 있음을 확인할 수 있다. 그리고 도 7에서는 제2합성거더(40)의 단부에서 일정 거리 이격된 위치 내측에는 메탈라스(44)가 구비되어, 내측 공간에는 선타설 콘크리트가 채워져 있고, 단부측 공간에는 현장 콘크리트 타설을 위하여 비워져 있음을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명에 이용된 샛기둥(20) 실시예의 단부를 도시하는 사시도이고, 도 10은 본 발명에 이용된 H빔 지지구(60)를 도시하는 단면도이다.
본 발명에서는 수평부재인 제1, 2합성거더(30, 40)나 합성빔(50)에 슬래브를 직접 부착하지 않고, 수평부재 상부에 H빔 지지구(60)를 용접 또는 볼트 결합하고, H빔 지지구(60) 상부에 가해지는 집중 하중을 균등하게 분산시켜 슬래브의 변형이나 처짐을 최소화하기 위하여 H빔 등의 강재를 조밀하게 배열한 다음, 그 위에 콘크리트를 타설하여 바닥판을 형성한다.
따라서 상기 제1합성거더(30), 제2합성거더(40) 및 합성빔(50) 중 적어도 어느 하나 이상에는 상부플랜지(303, 403, 503) 상부에 결합되는 H빔 지지구(60) 또한 촘촘히 배열하도록 한다.
상기 H빔 지지구(60)는 도 9 및 도 10에서 확인할 수 있다.
상기 H빔 지지구(60)는 상기 상부플랜지(303, 403, 503) 상부에 결합되는 지지플레이트(61), 상기 지지플레이트(61) 상부에 결합되는 복수의 결합볼트(62), 상기 결합볼트(62)의 상단부가 관통되어 너트(63)로 결합되는 것으로 H빔이 안치되어 결합되는 H빔 베이스플레이트(64)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 제1합성거더(30)의 제작시 H빔 지지구(60), 제2웨브접합플레이트(31), 안장쇠(33)를 각각 제1합성거더(30)의 상부플랜지(303), 웨브(301), 하부플랜지(302)에 용접 결합한다.
도 11은 샛기둥(20)과 제1합성거더(30)의 접합부에 대한 다양한 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 12는 제1합성거더(30)와 제2합성거더(40)의 접합부의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
상기 샛기둥(20)과 제1합성거더(30)는 도 11의 (a)에서와 같이, 제1합성거더(30)와 주두강판(23)의 볼트결합공을 관통하는 볼트를 제1합성거더(30) 내측에서 삽입하고, 주두강판(23) 하부면에 밀착되도록 너트를 체결하여 결합할 수 있다. 이는 제1합성거더(30) 내부 콘크리트를 전부 현장 타설하거나, 접합부를 제외한 부분만 공장 선타설 후 현장에서 접합부만 후타설할 경우 가능한 실시예이다.
또는, 도 11의 (b)에서와 같이, 샛기둥(20)과 제1합성거더(30)는 상기 제1합성거더(30)의 샛기둥(20)과 결합되는 위치 하부에 암나사가 형성된 매립커플러(80)가 매립되어, 볼트머리가 주두강판(23) 하부면을 지압하도록 주두강판(23)의 볼트관통공을 지나 매립커플러(80)에 체결되는 볼트(B)에 의하여 샛기둥(20) 상부와 결합될 수 있다. 이는 제1합성거더(30) 내부의 콘크리트를 전부 공장 선타설할 경우 가능한 실시예이다. 다만, 콘크리트충전강관 기둥(20b)을 샛기둥(20)으로 채용하는 경우에는 현장에서 콘크리트충전강관 기둥(20b) 내부에 콘크리트를 타설하여야 하기 때문에, 제1합성거더(30) 내부의 콘크리트를 전부 공장 선타설할 수는 없다. 상기 매립커플러(80)는 앵커볼트 또는 스터드형 전단연결재의 기능을 겸한다.
또는, 도 11의 (c)에서와 같이, 샛기둥(20)과 제1합성거더(30)의 결합을 위하여 내부에 암나사가 형성된 매립커플러(80)가 샛기둥(20) 상부 내측에 매립되어 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)를 볼트(B)로 상기 매립커플러(80)에 결합할 수 있다. 이는 제1합성거더(30) 내부 콘크리트를 전부 현장 타설하거나, 접합부를 제외한 부분만 공장 선타설 후 현장에서 접합부만 후타설할 경우 가능한 실시예로, 다른 수평부재와의 콘크리트 일체 타설을 위하여 제1합성거더(30)의 측면에 관통공(35)이 필요하다. 그리고 샛기둥(20)이 콘크리트충전강관 기둥(20b)인 경우, 내부 콘크리트 타설을 위하여 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)에도 관통공(36)이 필요하다.
또는, 도 11의 (d)에서와 같이, 샛기둥(20)과 제1합성거더(30)는 샛기둥(20)의 이음강판(26)과 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)를 용접(W)하여 결합할 수도 있다.
아울러 도 12에서와 같이, 상기 제2합성거더(40)와 합성빔(50)의 단부 측부 내측에는 내부에 암나사가 형성된 매립커플러(80)가 매립되고, 제1합성거더(30) 측면의 제2웨브접합플레이트(31)와 볼트(B)로 결합되어, 제2합성거더(40)와 합성빔(50)을 제1합성거더(30)에 결합할 수 있다. 이는 제2합성거더(40)와 합성빔(50) 내부 콘크리트를 전부 공장 선타설한 경우에 대한 실시예이다.
본 발명에서는 제1, 2합성보(30, 40)와 합성빔(50)의 제작시 계산상의 길이보다 2~3㎜ 정도 짧게 제작하고, 제1, 2웨브접합플레이트(12, 31)에 형성된 슬로트홀(121, 311)을 이용하여 시공 오차를 보정하면서 볼트 조임할 수 있도록 한다.
본 발명은 내부에 콘크리트를 일부 또는 전부 선타설한 합성보를 철골조와 같이 볼트 접합만으로 연결하여 클린룸 골조를 완성할 수 있도록 하였다.
10 주기둥 11 매립플레이트
12 제1웨브접합플레이트 13 ㄱ형강
20 샛기둥 20a 고강도 원심성형콘크리트 기둥
20b 콘크리트충전강관 기둥 21 샛기둥 본체
22 베이스플레이트 23 주두강판
24 레벨링 모르타르 25 세트앵커
26 이음강판 30 제1합성거더
301 웨브 302 하부플랜지
303 상부플랜지 31 제2웨브접합플레이트
33 안장쇠 34 메탈라스
40 제2합성거더 401 웨브
402 하부플랜지 403 상부플랜지
44 메탈라스 50 합성빔
501 웨브 502 하부플랜지
503 상부플랜지 60 H빔 지지구
61 지지플레이트 62 결합볼트
63 너트 64 H빔 베이스플레이트
80 매립커플러 C 콘크리트
B 볼트 W 용접

Claims (8)

  1. 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 주기둥(10);
    선 제작되어 상기 주기둥(10) 사이에 배치되는 것으로, 상기 주기둥(10)보다 길이가 짧은 샛기둥 본체(21) 하부에 슬래브와의 결합을 위한 베이스플레이트(22)가 결합되며, 상부에 보와의 결합을 위한 주두강판(23)이 결합되는 복수의 샛기둥(20);
    적어도 두 개 이상의 샛기둥(20)의 주두강판(23) 상부에 안치되어 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 제1합성거더(30);
    상기 샛기둥(20)과 결합되는 위치의 제1합성거더(30) 측면에 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 제2합성거더(40); 및
    상기 제1합성거더(30)의 스팬 중앙 부위 측면에 결합되는 것으로 외면을 이루는 강판 내부에 콘크리트가 채워지는 합성빔(50); 으로 구성되고,
    상기 제1합성거더(30), 제2합성거더(40) 및 합성빔(50) 중 적어도 어느 하나 이상에는 상부플랜지(303, 403, 503) 상부에 H빔 지지구(60)에 의해 H빔이 결합되되,
    상기 H빔 지지구(60)는 상기 상부플랜지(303, 403, 503) 상부에 결합되는 지지플레이트(61); 상기 지지플레이트(61) 상부에 결합되는 복수의 결합볼트(62); 및 상기 결합볼트(62)의 상단부가 관통되어 너트(63)로 결합되는 것으로 H빔이 안치되어 결합되는 H빔 베이스플레이트(64); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샛기둥 본체(21)는 철근농에 원심력 콘크리트를 타설한 고강도 원심성형콘크리트 기둥(20a) 또는 콘크리트충전강관 기둥(20b)인 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주기둥(10)의 측면에는 매립플레이트(11)가 그 일면이 노출되도록 매립되어 있고, 상기 매립플레이트(11)에는 한 쌍의 제1웨브접합플레이트(12)가 서로 이격되도록 구비되어 상기 제1합성거더(30) 단부의 웨브(301)와 결합되며, 상기 제1합성거더(30) 단부 하부플랜지(302)는 매립플레이트(11) 하측에 접합된 ㄱ형강(13) 상부에 안치되어 결합되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2합성거더(40) 및 합성빔(50)은 제1합성거더(30) 측면에 서로 이격되도록 구비되는 한 쌍의 제2웨브접합플레이트(31)가 제2합성거더(40)와 합성빔(50)의 웨브(401, 501)에 각각 접합되어 제1합성거더(30)와 결합되되,
    상기 제2합성거더(40)는 단부가 샛기둥(20)의 주두강판(23) 상부에 안치되고,
    상기 합성빔(50)은 단부가 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)에 외측으로 돌출되도록 접합된 안장쇠(33)에 안치되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1합성거더(30)는 샛기둥(20)과의 접합부에서 양측으로 일정 거리 이격된 위치 내측에 메탈라스(34)가 구비되어 샛기둥(20)측 공간에는 현장 타설 콘크리트가 채워지고, 샛기둥(20) 외측 공간에는 선타설 콘크리트가 채워지며,
    상기 제2합성거더(40) 및 합성빔(50)의 단부에서 일정 거리 이격된 위치 내측에는 메탈라스(44)가 구비되어 단부측 공간에는 현장 타설 콘크리트가 채워지고, 내측 공간에는 선타설 콘크리트가 채워지는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1합성거더(30)의 샛기둥(20)과 결합되는 위치 하부 및 제2합성거더(40)와 합성빔(50)의 단부 측부 내측에는 내부에 암나사가 형성된 매립커플러(80)가 매립되어, 각각 샛기둥(20) 상부 및 제1합성거더(30) 측면의 제2웨브접합플레이트(31)와 볼트로 결합되는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조.
  7. 제1에 있어서,
    상기 샛기둥(20)과 제1합성거더(30)의 결합은, 내부에 암나사가 형성된 매립커플러(80)가 샛기둥(20) 상부 내측에 매립되어 제1합성거더(30)의 하부플랜지(302)를 볼트로 상기 매립커플러(80)에 결합하는 것을 특징으로 하는 합성보를 이용한 클린룸 골조.
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