KR101427082B1 - 철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조 - Google Patents

철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조 Download PDF

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장극관
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(주)한국건설공법
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Abstract

본 발명은 철근콘크리트 기둥 내부에서 강재 부거더는 상,하부 플랜지를 제거하고 웨브만 형성하며, 상기 강재 부거더의 웨브와 강재 주거더의 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트는 볼트접합하여 힌지접합되고, 상기 철근콘크리트 기둥의 네 모서리에는 커버 플레이트를 설치하는 철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 만나는 접합부에서, 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되되, 상기 강재 주거더(20)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)을 관통하여 설치되며, 상기 강재 부거더(30)는 상기 강재 주거더(20) 양측에 설치되고, 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 내부에서 웨브(14)만 형성되어 상기 강재 주거더(20) 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트(15)와 볼트접합되며,
상기 철근콘크리트 기둥(10)의 네 모서리에는 상기 강재 거더와 동일한 높이의 ㄱ자형 커버플레이트(11)가 인접하는 강재 거더 사이에 설치되고, 상기 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 경계선에서 웨브의 양측으로 소정 길이의 지압판(13)이 설치되며,
상기 ㄱ자형 커버플레이트(11)와 지압판(13)의 접합부에는 소정 간격으로 볼트를 체결하여 상기 ㄱ자형 커버플레이트와 지압판이 일체로 결합되고, 상기 강재 부거더(30)와 ㄱ자형 커버플레이트(11) 주위에는 기둥 주근(12)이 ㄷ자형으로 배근되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조{A composite joint structure of a reinforced concrete column and a steel girder}
본 발명은 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 결합되는 복합구조에서 강재 거더의 배치에 따라 합성접합부에서 기둥 주근을 유효하게 배근하여 철근콘크리트 기둥의 강성을 증대하고, 기둥과 거더(girder, 큰보) 또는 거더와 빔(beam, 작은보)의 접합부를 동일한 조건으로 접합하여 슬래브 강성을 향상시키는 철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조에 관한 것이다.
일반적으로 건물은 강재구조 또는 철근콘크리트구조 또는 강합성구조(강재와 콘크리트가 합성된 것)를 많이 사용하고 있으며, 상기 강재 구조나 강합성 구조의 경우 기둥과 보의 접합부에서 강재를 현장용접이나 볼트접합을 해야 하며, 철근콘크리트구조의 경우 기둥 주근 배근이나 보 주근 고정 및 정착 등에 시공상 어려움이 있게 된다.
상기 건물 골조 접합부의 시공상 어려움을 해결하기 위하여 철근콘크리트 기둥과 강재 거더를 결합한 복합구조를 사용하게 되었는데, 도 1에 도시된 바와 같이 종래기술은 철근콘크리트 기둥 내부에 강재 거더가 관통되어 설치되며, 강재 주거더와 강재 부거더는 철근콘크리트 기둥 중심에서 직교하게 설치된다.
싱기 강재 주거더(200)는 상기 철근콘크리트 기둥(100)을 관통하여 설치되며, 상기 강재 부거더(300)는 상기 강재 주거더(200) 양측에 설치되고, 상기 강재 주거더(200)의 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트(105)와 상기 강재 부거더(300)의 웨브(106)는 볼트접합되는 등 강재 주거더와 강재 부거더는 기둥 내부에서 강접합되어 일체화된다.
도 2(a)는 종래기술인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 직교하여 접합되는 것을 나타내는 평면도이며, 도 2(b)는 종래기술인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 경사지게 접합되는 것을 나타내는 평면도이고, 도 2(c)는 종래기술인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 편심되게 접합되는 것을 나타내는 평면도이다.
도 2(a)에서 강재 주거더(200)와 강재 부거더(300)는 철근콘크리트 기둥(100) 중심에서 직교하여 강접합되며, 상기 철근콘크리트 기둥(100)은 네 모서리에 거푸집(101)을 설치하고 기둥 주근(102)을 배근하며, 상기 기둥 주근(102)은 후프 철근(103)으로 일체화되어 결합되고 상기 후프 철근(103)은 인접하는 강재 거더의 웨브에 용접하여 고정된다.
건물의 기둥 배치에 따라 도 2(b)는 강재 주거더와 강재 부거더가 철근콘크리트 기둥 중심에서 경사지게 강접합되어 설치된 것이고, 도 2(c)는 강재 주거더와 강재 부거더가 철근콘크리트 기둥 중심에서 편심되게 강접합되어 설치된 것이다.
그러나 상기 종래기술은 철근콘크리트 기둥 내부에서 강재 거더의 간섭으로 인해 기둥 주근 배근에 제약을 받으며, 특히 강재 거더가 경사 또는 편심되게 결합되는 경우 기둥 주근 배근이 용이하지 않아서 기둥의 강성을 저하시키고,
또한 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 만나는 접합부는 상기 강재 거더가 강접합되는 반면, 강재 거더와 강재 빔이 만나는 접합부는 강재 빔이 힌지접합됨으로써, 강재 거더와 강재 빔의 휨모멘트 차이에 의해 슬래브 처짐변위가 상이하게 되어 슬래브 균열이 발생되는 문제점이 있게 된다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 철근콘크리트 기둥 내부에서 강재 부거더는 상,하부 플랜지를 제거하고 웨브만 형성되며, 상기 강재 부거더의 웨브와 강재 주거더의 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트는 힌지접합되고, 상기 철근콘크리트 기둥은 강재 부거더의 간섭 없이 기둥 주근의 배근이 용이한 철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명은 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 만나는 접합부에서, 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되되, 상기 강재 주거더(20)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)을 관통하여 설치되며, 상기 강재 부거더(30)는 상기 강재 주거더(20) 양측에 설치되고, 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 내부에서 웨브(14)만 형성되어 상기 강재 주거더(20) 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트(15)와 볼트접합되며,
상기 철근콘크리트 기둥(10)의 네 모서리에는 상기 강재 거더와 동일한 높이의 ㄱ자형 커버플레이트(11)가 인접하는 강재 거더 사이에 설치되고, 상기 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 경계선에서 웨브의 양측으로 소정 길이의 지압판(13)이 설치되며,
상기 ㄱ자형 커버플레이트(11)와 지압판(13)의 접합부에는 소정 간격으로 볼트를 체결하여 상기 ㄱ자형 커버플레이트와 지압판이 일체로 결합되고, 상기 강재 부거더(30)와 ㄱ자형 커버플레이트(11) 주위에는 기둥 주근(12)이 ㄷ자형으로 배근되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조는 철근콘크리트 기둥 내부에서 강재 부거더는 상,하부 플랜지를 제거하고 웨브만 형성되며, 기둥의 네 모서리에는 커버플레이트를 설치함으로써,
건물 기둥 배치에 따른 강재 부거더의 설치방향과 무관하게 철근콘크리트 기둥 내부에서 강재 부거더의 간섭 없이 기둥 주근 배근이 용이하여 기둥 주근을 ㄷ자형으로 배근하는 것이 가능하고, 커버플레이트로 후프철근을 대체하여 철근콘크리트 기둥의 강성이 증대되며, 콘크리트 타설이 용이하여 기둥 접합부의 시공성이 향상되는 기술적 효과가 있다.
또한 본 발명은 철근콘크리트 기둥 내부에서 강재 주거더의 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트와 강재 부거더의 상,하부 플랜지가 제거된 웨브가 힌지접합됨으로써, 슬래브 처짐변위의 상이함으로 인한 슬래브 균열을 방지하여 슬래브 강성이 증대되는 기술적 효과가 있다.
도 1은 종래기술인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 배치된 평면도
도 2(a)는 종래기술인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 직교하여 접합되는 것을 나타내는 평면도
도 2(b)는 종래기술인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 경사지게 접합되는 것을 나타내는 평면도
도 2(c)는 종래기술인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 편심되게 접합되는 것을 나타내는 평면도
도 3은 본 발명의 일실시예인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 배치된 평면도
도 4(a)는 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 직교하여 접합되는 것을 나타내는 평면도
도 4(b)는 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 경사지게 접합되는 것을 나타내는 평면도
도 4(c)는 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 편심되게 접합되는 것을 나타내는 평면도
도 5(a)는 종래기술의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 배치된 상태의 휨모멘트도
도 5(b)는 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 배치된 상태의 휨모멘트도
도 6(a)는 도 4(a)의 A - A' 단면도
도 6(b)는 도 4(a)의 B - B' 단면도
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 일실시예의 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 배치된 평면도이며, 도 4(a)는 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 직교하여 접합되는 것을 나타내는 평면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 경사지게 접합되는 것을 나타내는 평면도이며, 도 4(c)는 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 편심되게 접합되는 것을 나타내는 평면도이다.
본 발명은 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 만나는 접합부에서, 강재 주거더와 강재 부거더가 철근콘크리트 기둥 중심에서 직교하거나 경사지게 또는 편심되게 접합되며, 상기 강재 부거더는 철근콘크리트 기둥 내부에서 상,하부 플랜지를 제거하고 웨브만 형성됨으로써, 강재 부거더의 설치방향과 무관하게 기둥 강성이 증대되도록 주근을 연속되게 배근하는 것이 가능하고,
또한 철근콘크리트 기둥 내부에서 강재 주거더의 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트와 강재 부거더의 웨브가 힌지접합됨으로써 슬래브의 처짐변위의 상이함으로 인한 슬래브 균열을 방지하여 슬래브 강성을 증대하는데 기술적 특징이 있다.
본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 만나는 접합부에서, 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되되, 상기 강재 주거더(20)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)을 관통하여 설치되고, 상기 강재 부거더(30)는 상기 강재 주거더(20)의 양측에 설치되며, 상기 강재 부거더(30)는 상기 주거더(20)와 볼트접합된다.
도 4(a)에서 상기 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 내부에서 상,하부 플랜지가 제거되고 웨브(14)만 형성되어 상기 강재 주거더(20)의 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트(15)와 볼트접합되며, 상기 강재 부거더(30)의 상,하부 플랜지가 제거됨으로써 기둥 주근(12)의 배근과 콘크리트 타설이 용이하여 기둥 접합부의 강성이 증대되고, 시공성이 향상된다.
상기 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 경계선에서 웨브의 양측으로 소정 길이의 지압판(13)이 설치되고, 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 네 모서리에는 상기 강재 거더와 동일한 높이의 ㄱ자형 커버플레이트(11)가 인접하는 강재 주거더와 강재 부거더 사이에 설치되어 후프철근을 대체하여 콘크리트를 구속시킴으로써 기둥 접합부의 강성이 증대된다.
상기 ㄱ자형 커버플레이트(11)와 지압판(13)의 접합부는 소정 간격으로 볼트 체결하여 상기 ㄱ자형 커버플레이트와 지압판이 일체로 결합되며, 상기 철근콘크리트 기둥(10)은 상기 강재 주거더(20)를 중심으로 상기 강재 부거더(30)와 ㄱ자형 커버플레이트(11) 주위에 기둥 주근(12)이 ㄷ자형으로 대칭되게 배근된다.
도 4(b)는 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 만나는 접합부에서, 강재 부거더(30)는 강재 주거더(20)의 일측과 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되며, 다른 강재 부거더(30)는 강재 주거더(20)의 타측과 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 경사시게 설치된다.
상기 강재 부거더(30)는 상,하부 플랜지가 제거되고 웨브(14)만 형성되어 상기 강재 주거더(20)의 웨브 일측에 설치된 가셋 플레이트(15)와 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되어 볼트접합되며,
상기 다른 강재 부거더(30)는 상,하부 플랜지가 제거되고 웨브(14)만 형성되어 상기 강재 주거더(20)의 웨브 타측에 설치된 가셋 플레이트(15)와 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 경사시게 설치되어 볼트접합된다.
도 4(c)는 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 만나는 접합부에서, 강재 부거더(30)는 강재 주거더(20)와 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 소정 거리 이격되어 직교하게 설치되며, 상기 강재 부거더(30)는 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 편심되게 설치된다.
상기 강재 부거더(30)는 강재 주거더(20)와 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 편심되게 직교하여 설치되되, 상기 강재 주거더(20)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)을 관통하여 설치되고, 상기 강재 부거더(30)는 상기 강재 주거더(20)의 양측에 설치되며, 상기 강재 부거더(30)의 웨브는 상기 강재 주거더(20) 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트(15)와 볼트접합된다.
도 5(a)는 종래기술의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 배치된 상태의 휨모멘트도로, 도 1에서 강재 부거더(300)가 강재 주거더(200)와 강접합되어 연결되고, 슬래브 중앙에 배치된 강재 빔은 강재 주거더(200)와 힌지접합되어 연결됨으로써,
강재 주거더 사이에 연결된 강재 부거더와 강재 주거더 사이에 연결된 강재 빔은 강재 부거더 또는 강재 빔의 양 단부와 중앙부에서 휨모멘트의 차이가 크게 발생하며, 이로 인해 슬래브의 양 단부와 중앙부에서 처짐변위가 상이하여 슬래브 균열이 발생됨으로써 내구성을 저하시킨다.
도 5(b)는 본 발명의 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 배치된 상태의 휨모멘트도로, 도 3에서 강재 부거더(30)가 강재 주거더(20)와 힌지접합되어 연결되고, 슬래브 중앙에 배치된 강재 빔은 강재 주거더(20)와 힌지접합되어 연결됨으로써,
강재 주거더 사이에 연결된 강재 부거더와 강재 주거더 사이에 연결된 강재 빔은 강재 부거더 또는 강재 빔의 양 단부와 중앙부에서 휨모멘트가 동일하게 발생하며, 이로 인해 슬래브의 양 단부와 중앙부에서 처짐변위가 동일하여 슬래브의 균열을 방지함으로써 내구성이 향상된다.
도 6(a)는 도 4(a)의 A - A' 단면도로, 철근콘크리트 기둥(10) 내부에서 강재 주거더(20)를 중심으로 강재 부거더(30)가 양측으로 설치되며, 강재 부거더(30)의 단부에는 지압판(13)이 설치되고, 상기 강재 주거더(20)의 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트(15)는 강재 부거더(30)의 웨브와 소정 간격으로 볼트접합되어 상기 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)가 일체화된다.
도 6(b)는 도 4(a)의 B - B' 단면도로, 철근콘크리트 기둥(10)의 경계선에서 강재 주거더(20)의 웨브 양측에는 지압판(13)이 소정 길이로 설치되고, 철근콘크리트 기둥(10)의 모서리에는 ㄱ자형 커버플레이트(11)가 설치되며, 상기 지압판(13)과 ㄱ자형 커버플레이트(11)의 접합부는 소정 간격으로 볼트접합되어 상기 지압판(13)과 ㄱ자형 커버플레이트(11)가 일체화된다.
10 : 철근콘크리트 기둥 11 : ㄱ자형 커버플레이트
12 : 기둥 주근 13 : 지압판
14 : 웨브 15 : 가셋 플레이트(gusset plate)
20 : 강재 주거더 30 : 강재 부거더
100 : 철근콘크리트 기둥 101 : 거푸집
102 : 기둥 주근 103 : 후프(hoop) 철근
104 : 지압판 105 : 가셋 플레이트(gusset plate)
106 : 웨브

Claims (3)

  1. 철근콘크리트 기둥과 강재 거더가 만나는 접합부에서,
    강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되되, 상기 강재 주거더(20)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)을 관통하여 설치되며, 상기 강재 부거더(30)는 상기 강재 주거더(20) 양측에 설치되고 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 내부에서 웨브(14)만 형성되어 상기 강재 주거더(20) 웨브 양측에 설치된 가셋 플레이트(15)와 볼트접합되며,
    상기 철근콘크리트 기둥(10)의 네 모서리에는 상기 강재 거더와 동일한 높이의 ㄱ자형 커버플레이트(11)가 인접하는 강재 거더 사이에 설치되고,
    상기 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)는 상기 철근콘크리트 기둥(10)의 경계선에서 웨브의 양측으로 소정 길이의 지압판(13)이 설치되며,
    상기 ㄱ자형 커버플레이트(11)와 지압판(13)의 접합부는 소정 간격으로 볼트를 체결하여 상기 ㄱ자형 커버플레이트와 지압판이 일체로 결합되고,
    상기 강재 부거더(30)와 ㄱ자형 커버플레이트(11) 주위에는 기둥 주근(12)이 ㄷ자형으로 배근되는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조.
  2. 제1항에 있어서, 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)가 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되는 것은,
    강재 부거더(30)는 강재 주거더(20)의 일측과 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되며, 다른 강재 부거더(30)는 강재 주거더(20)의 타측과 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 경사시게 설치되는 것으로 대체되어 구성되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조.
  3. 제1항에 있어서, 강재 주거더(20)와 강재 부거더(30)가 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 직교하게 설치되는 것은,
    강재 부거더(30)는 강재 주거더(20)와 상기 철근콘크리트 기둥(10) 중심에서 소정 거리 이격되어 직교하게 설치되는 것으로 대체되어 구성되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 기둥과 강재 거더의 합성접합부 구조.
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CN114575391A (zh) * 2020-11-29 2022-06-03 中铁十二局集团有限公司 一种地铁车站抗浮梁施工方法

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