KR101448163B1

KR101448163B1 - 철골보 접합구조를 가진 원심성형 ρｃ기둥

Info

Publication number: KR101448163B1
Application number: KR1020130046591A
Authority: KR
Inventors: 염경수
Original assignee: 주식회사 액트파트너
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-10-07

Abstract

본 발명은 원심성형에 의해 제작되는 철근콘크리트 PC기둥에 철골보(200)를 모멘트 접합시키기 위한 원심성형 PC기둥(100)의 구조에 관한 것으로서, 원심성형에 의해 제작되는 PC기둥에 있어서, 기둥의 주체가 되는 콘크리트부(110)와, 상기 콘크리트부(110)에 매립되는 철근 내지 PC강봉(140)과, 철골보(200)가 접합되는 위치에 대응하여 설치되는 접합수단을 포함하여 이루어지되; 상기 접합수단은 콘크리트부(110)의 외면을 감싸면서 설치되는 접합밴드(120)와, 상기 접합밴드(120)와 일체로 결합되고 콘크리트부(110)에 매립되는 지지체(130)로 구성되고; 상기 철근 내지 PC강봉(140)은 지지체(130)를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

철골보 접합구조를 가진 원심성형 ΡＣ기둥{Centrifugal molding PC column structure with steel beam joint}

본 발명은 원심성형 PC기둥에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원심성형에 의해 제작되는 철근콘크리트 PC기둥에 철골보를 모멘트 접합시키기 위한 원심성형 PC 기둥의 구조에 관한 것이다.

원심성형 PC기둥은 철근 조립체를 몰드에 넣고 콘크리트를 투입하여 고속으로 회전시켜 제작되는 것으로서, 일반적인 콘크리트 PC기둥에 비하여 강도가 3배이상 크기 때문에 기둥의 단면을 크게 줄일 수 있고, 내진성능이 우수한 장점이 있으며, 공장에서 제작되기 때문에 품질에 대한 우수성과 신뢰성을 가질 수 있기 때문에, 이를 건설현장에 적용하는 경우 공기단축 및 거푸집 등의 자재비 및 가설비의 절감 등을 통해 경제적인 시공을 도모할 수 효과를 기대할 수 있다.

이러한 원심성형 PC기둥에 철골보를 접합시키고자 하는 경우에는 원심성형 PC기둥에 띠 형상의 강판을 부착시키고, 상기 강판에 철골보의 플랜지 및 웨브를 용접하는 방법이 사용되고 있다.

그러나 띠 형상의 강판에 철골보를 용접으로 접합시키는 경우, 상기 접합부에서의 인장응력은 상기 강판이 전담하게 되므로 강판의 두께를 크게 하지 않으면 강판이 찢어지는 국부파손의 발생우려가 있을 뿐 아니라, 접합부위의 용접열이 냉각되면서 수축으로 인하여 상기 강판이 외측으로 당겨지면서 내부의 콘크리트에 균열이 발생되는 문제점이 있다.

근래에 이러한 문제점을 해소하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있는데, 그 대표적인 예의 하나로 2009. 7. 24. 등록된 특허 제0932468호의 '원심성형 중공 피씨 기둥 및 이것과 함께 현장 타설 콘크리트 또는 철골기둥을 이용한 건축 시공 방법'이라는 명칭의 발명에서 제시한 원심성형 중공 PC기둥과 철골보의 접합구조가 있다.

상기 종래기술에 의한 원심성형 중공 PC기둥은, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 원심성형 콘크리트 말뚝의 외주면에 원통형의 관으로 이루어진 스틸밴드를 형성시키고, 상기 스틸밴드에는 철골보와의 접합을 위하여 한 쌍의 플랜지용 브라켓과, 상기 플랜지용 브라켓의 사이에 웨브용 브라켓을 설치하여, 도 1의 (b)에서와 같이 상기 플랜지용 브라켓 및 상기 웨브용 브라켓에 철골보를 용접 및 고력볼트로 접합시키고 있다.

그러나 상기 종래기술에 의한 접합수단은 일종의 외다이어프램인 플랜지용 브라켓을 스틸밴드에 부착시키는 것이므로, 접합부의 인장응력에 대한 저항능력을 향상시킬 수는 있으나, 상기 플랜지용 브라켓의 접합시 발생되는 용접열에 의한 영향을 배제할 수 없을 뿐 아니라, 상기 외다이아프램의 재단 및 설치작업이 난해하여 공기가 지연되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원심성형 PC기둥에 철골보 접합을 위한 접합밴드를 구성하되, 상기 접합밴드에 철골보의 접합을 위한 용접시 콘크리트가 용접열에 의한 영향을 받지 않도록 하게 하고, 상기 접합밴드의 두께를 줄이면서도 현장에서의 철골보 접합공정을 단순화시킬 수 있는 원심성형 ΡＣ기둥을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 원심성형에 의해 제작되는 PC기둥에 있어서, 기둥의 주체가 되는 콘크리트부와, 상기 콘크리트부에 매립되는 철근 내지 PC강봉(이하 '철근등'이라 한다)과, 철골보가 접합되는 위치에 대응하여 설치되는 접합수단을 포함하여 이루어지되; 상기 접합수단은 콘크리트부의 외면을 감싸면서 설치되는 접합밴드와, 상기 접합밴드와 일체로 결합되고 콘크리트부에 매립되는 지지체로 구성되고; 상기 철근등은 지지체를 관통하여 설치되는 것;을 특징으로 하는 철골보 접합구조를 가진 원심성형 ΡＣ기둥이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 지지체는 중앙부에 관통공이 형성되고 내면에 다수 개의 철근공이 구비된 판상부재이고, 상기 철근공에 철근등이 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 철골보 접합구조를 가진 원심성형 ΡＣ기둥이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 지지체의 관통공을 형성하는 안쪽 테두리에는 앵커밴드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 철골보 접합구조를 가진 원심성형 ΡＣ기둥이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 지지체는 콘크리트에 매립되는 앵커밴드와, 상기 앵커밴드와 접합밴드 사이를 연결하는 다수 개의 리브로 이루어지고 상기 리브와 리브 사이에 철근등이 설치되는 것을 특징으로 하는 원심성형 PC기둥이 제공된다.

본 발명은 접합밴드에 철골보를 접합할 때 발생되는 용접열에 의한 변형을 지지체가 잡아주기 때문에 콘크리트에 균열이 발생할 여지를 제거하는 효과를 발휘하게 한다.

본 발명은 철골보와의 접합부에서 발생하는 인장응력을 지지체가 부담하게 되므로 응력전달과정이 명확하고, 콘크리트 기둥에 설치되는 접합밴드의 강판 두께를 줄일 수 있게 하며 경제적인 접합구조를 구현할 수 있게 한다.

본 발명은 현장에서의 철골보 접합작업을 용이하게 하므로 시공성의 향상과 더불어, 역타공법에서의 RC조 기둥의 적용을 용이하게 하여 역타공법의 적용범위를 확장시킬 수 있는 효과를 발휘한다.

도 1은 종래기술에 의한 원심성형 중공 PC기둥과 철골보의 접합구조이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 원심성형 PC기둥과 이에 접합되는 철골보의 접합구조에 관한 사시도 및 단면도이다.
도 3은 상기 제1실시예에서의 접합수단을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 원심성형 PC기둥과 이에 접합되는 철골보의 접합구조에 관한 사시도 및 단면도이다.
도 5는 상기 제2실시예에서의 접합수단을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 원심성형 PC기둥과 이에 접합되는 철골보의 접합구조에 관한 사시도 및 단면도이다.
도 7은 상기 제3실시예에서의 접합수단을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 의한 원심성형 PC기둥과 이에 접합되는 철골보의 접합구조에 관한 사시도 및 단면도이다.
도 9은 상기 제4실시예에서의 접합수단을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 10, 11은 본 발명의 원심성형 PC기둥을 팔각단면으로 하는 경우 사용되는 접합수단의 각 실시예이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 원심성형으로 제작되면서 철골보를 모멘트 접합시킬 수 있는 구조를 가지는 PC기둥의 구조에 관한 것으로서, 기둥의 주체가 되며 철근등(140)이 매립되어 설치되는 콘크리트부(110)와, 상기 콘크리트부(110)에 설치되어 철골보(200)와 결합을 매개하는 접합수단을 포함하는 것을 기술적 특징으로 하고 있으며, 이때 상기 접합수단은 철골보(200)와 직접 접합되는 접합밴드(120)와, 철골보(200)와 접합된 접합밴드(120)를 지지하는 지지체(130)로 구성된다.

접합밴드(120)는 철골보(200)의 플랜지(210)가 접합되는 부위로서, 바람직하게는 소정의 높이를 가지는 띠형상의 강재로서, 콘크리트부(110)의 둘레에 노출되도록 콘크리트부(110)의 외면을 감싸면서 설치된다.

상기 접합밴드(120)가 가지는 높이의 규모는 철골보(200) 접합에 대한 시공오차를 보정하는 통상적인 범위 내에서 정해져야 한다.

지지체(130)는 접합밴드(120)로 부터 전달된 인장응력을 지지함과 아울러, 철골보(200)의 접합을 위해 접합밴드(120)에 용접열이 가해지고 냉각되는 과정중에서 용접부위의 수축으로 인해 접합밴드(120)가 딸려 가는 것을 방지하여 콘크리트부(110)에 균열이 발생하는 것을 방지하는 기능을 가진다.

이와 같이 접합밴드(120)과 지지체(130)로 구성되는 상기의 접합수단은 다양하게 형상을 변형하여 실시할 수 있으며, 이하에서는 각 실시예 별로 도면과 함께 각 구성을 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 원심성형 PC기둥(100)과 이에 접합되는 철골보(200)의 접합구조를 설명한 것으로서, (a)는 그 사시도이고, (b)는 종단면도이며, 도 3은 상기 원심성형 PC기둥(100)에 설치되는 철골보(200)의 접합수단을 도시한 것으로서 (a)는 그 사시도이고, (b)는 위에서 바라본 평면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 접합수단은 접합밴드(120)와 지지체(130)가 일체로 이루어진다.

제1실시예에서의 상기 지지체(130)는, 판상의 강재로 중앙부에 관통공(136)이 형성되고 내면에 철근등(140)이 삽입되는 철근공(131)이 다수 개 형성되어 콘크리트부(110)에 매립된다.

철골보(200)는, 도2에서 설명하고 있는 바와 같이, 상기 접합밴드(120)를 매개로 하여 원심성형 PC기둥(100)에 접합되는데, 이때 철골보(200)의 상하 플랜지(210) 모두를 지지체(130)가 일체로 된 접합밴드(120)에 접합되도록 상기 접합수단을 구성시킬 수도 있으나, 철골보(200)의 인장응력이 발생하는 부분의 플랜지(통상적으로는 상부 플랜지가 이에 해당된다)에 대하여만 접합밴드(120)에 용접 부착되도록 하고, 용접열에 의한 균열이 구조적으로 문제가 되지 않는다면 압축응력이 발생하는 콘크리트부(110)의 외면에는 지지체(130)가 없는 보강덧판(300)을 설치하여 상기 보강덧판(300)에 부착시키도록 원심성형 PC기둥(100)을 구성하는 것이 경제적으로 바람직하다고 할 것이다.

상기 압축응력부분에 대한 보강덧판(300)의 구성은 본 실시예 뿐만 아니라 후술하는 나머지 실시예에서도 공통적으로 적용되므로 이에 관한 반복된 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 철골보(200)의 단부에 작용하는 인장응력은 접합밴드(120)를 통해 지지체(130)가 부담하게 되므로 응력전달이 명확하고, 현장에서 별도의 다이아프램을 설치하지 아니하고 단순히 철골보(200)의 상하 플랜지(210)를 원심성형 PC기둥(100)에 구비된 접합밴드(120)와 보강덧판(300)에 용접 접합시킴으로써 철골보(200)의 설치가 완료되므로 철골보(200)의 설치공정이 매우 단순해지게 된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 원심성형 PC기둥(100)과 이에 접합되는 철골보(200)의 접합구조를 설명한 것으로서, (a)는 그 사시도이고, (b)는 종단면도이며, 도 5는 상기 원심성형 PC기둥(100)에 설치되는 철골보(200)의 접합수단을 도시한 것으로서 (a)는 그 사시도이고, (b)는 위에서 바라본 평면도이다.

제2실시예에서 원심성형 PC기둥(100)에 설치되는 접합수단은 접합밴드(120) 및 지지체(130)로 이루어진다는 점에서는 차이가 없으나, 상기 제2실시예의 지지체(130)에서는 지지체(130) 중앙부의 관통공(136)을 형성하는 안쪽 테두리에 앵커밴드(138)가 더 고정 설치되어진다는 점에서 제1실시예와 차이가 있다.

상기 앵커밴드(138)는 지지체(130)의 평면(135)에 대하여 상방과 하방의 적어도 어느 한 방향의 수직으로 돌출되는 띠형상으로 이루어진다.

이러한 앵커밴드(138)는 콘크리트에 대하여 지지체(130)가 쉽게 뽑히지 않도록 앵커링 기능을 하여 후술하는 철근등(140)의 앵커링 기능과 함께 지지체(130)의 유효 폭을 감소시켜 강재의 사용량을 줄이면서도 지지체(130)의 기능을 충분히 수행할 수 있게 한다.

상기 앵커밴드(138)는 원심성형 PC기둥(100)의 제작시 콘크리트부(110)에 매립되어질 수도 있고, 콘크리트부(110)의 중앙부에 중공이 형성되는 경우, 상기 중공의 내부에 위치할 수도 있을 것이나, 중공의 내부에 위치하는 경우에는 현장에서 상기 중공에 콘크리트를 충전시킴으로서 앵커밴드(138)의 기능을 하게 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 원심성형 PC기둥(100)과 이에 접합되는 철골보(200)의 접합구조를 설명한 것으로서, (a)는 그 사시도이고, (b)는 종단면도이며, 도 7은 상기 원심성형 PC기둥(100)에 설치되는 철골보(200)의 접합수단을 도시한 것으로서 (a)는 그 사시도이고, (b)는 위에서 바라본 평면도이다.

제3실시예에서의 지지체(130)는 콘크리트에 매립되는 앵커밴드(138)와, 상기 앵커밴드(138)와 접합밴드(120) 사이를 연결하는 다수 개의 리브(132)로 이루어지고, 상기 리브(132)와 리브(132) 사이에 공간이 형성되어 바퀴살과 같은 형상을 가지게 되며, 공간에는 콘크리트와 함께 철근등(140)이 위치하게 된다.

이와 같이 바퀴살 형상을 가지는 제3실시예의 지지체(130)는 상기 리브(132)들 사이의 공간들에 충전되는 콘크리트에 의해 앵커밴드(138)의 앵커링 기능을 확보하면서 콘크리트부(110)와의 일체성을 도모한다는 점에서 제1, 2실시예의 지지체(130)와 차이가 있다.

본 발명의 접합부에 관한 상기의 각 실시예들은 지지체(130)의 형상적 변화에 따른 것이나, 이러한 지지체(130)의 형상적 변화와 함께 접합밴드(120)의 형상을 달리하여 구성될 수도 있다.

도 8과 도 9는 접합밴드(120)의 형상을 달리하여 원심성형 PC기둥(100)과 철골보(200)가 접합되는 구조 및 이를 위한 접합수단의 제4실시예를 도시하고 있다. 도 8의 (a)는 상기 제4실시예의 상기 접합구조에 관한 사시도이고, (b)는 상기 접합구조의 종단면도이며, 도 9는 상기 접합수단을 도시한 것으로서 (a)는 그 사시도이고, (b)는 위에서 바라본 평면도이다.

제4실시예에 의한 접합수단은 철골보(200)와의 접합이 용이하도록 접합밴드(120)의 철골보(200) 접합면을 직선처리한 것을 특징으로 한다.

이러한 접합면의 형상은 철골보(200) 단부의 가공을 생략시킬 수 있게 하여 현장의 접합작업을 용이하게 할 뿐 아니라, 외표면의 길이를 증가시켜 역타공법의 적용시 후타설되는 콘크리트와의 부착력을 증가시키는 효과를 발휘하게 한다.

상기 외표면중 철골보와의 접합면을 제외한 부분에 대하여 엠보싱 처리하여 상기한 후타설 콘크리트와의 부착력을 보다 크게 증가시킬 수 있다.

제1 내지 4실시예의 지지체(130)에 구비된 철근공(131) 내지는 리브(132)들 사이의 공간에는 철근등(140)이 삽입된다. 상기 철근등(140)은 원심성형 PC기둥(100)의 좌굴을 방지하거나 콘크리트부(110)에 압축응력을 도입하는 것을 주된 기능으로 하는 것이나, 지지체(130)에 수직으로 고정됨으로서 철골보(200)의 접합을 위한 용접작업과 관련하여 발생하는 인장응력, 또는 철골보(200)와의 강결합에 의해 발생하는 인장응력에 대하여 지지체(130)를 앵커링하는 효과를 함께 가지게 한다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다.

예컨대, 상기의 제1 내지 제4실시예를 설명하기 위한 도 2 내지 9는 모두 원형기둥을 예시로 하여 설명하고 있다. 그러나 본 발명의 원심성형 PC기둥(100)은 그 단면의 형상을 특별히 한정하고 있지 아니하며, 팔각형상의 단면 등 다양한 형상의 단면으로 실시할 수 있다.

즉, 본 발명의 원심성형 PC기둥(100)을 팔각단면으로 하는 경우, 지지체(130)의 형상은 도 10의 (a), (b)에서와 같이 팔각형상의 판상부재로 구성되고, 접합밴드(120) 역시 이에 대응하여 팔각형상으로 콘크리트부(110)를 둘러싸도록 구성되며, 중앙부의 관통공(136)이 형성되는 안쪽 테두리에는 앵커밴드(138)가 더 부착될 수 있다.

이와 함께, 본 발명의 원심성형 PC기둥(100)을 팔각단면으로 하면서, 지지체(130)의 형상은 도 11에서와 같이 중심부쪽 안쪽 테두리의 원형 앵커밴드(138)와 콘크리트부(110)를 둘러싸는 팔각형상의 접합밴드(120)를 다수 개의 리브(132)로 연결하여 제3실시예에서와 같은 바퀴살의 형상을 가지게 할 수 있다.

또, 본 발명의 접합밴드(120)는 소정의 높이를 가지는 띠형상의 것을 예시하고 있으나, 지지체(130)의 바깥 테두리의 단부 수직면 자체를 접합밴드(120)로 사용할 수도 있다.

따라서 이러한 모든 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100: 원심성형 PC기둥 110: 콘크리트부
120: 접합밴드 130: 지지체
131: 철근공 132: 리브
135: 평면 136: 관통공
138: 앵커밴드 140: 철근등(철근 내지 PC강봉)
200: 철골보 210: 플랜지
300: 보강덧판

Claims

원심성형에 의해 제작되는 PC기둥에 있어서,
기둥의 주체가 되는 콘크리트부(110)와, 상기 콘크리트부(110)에 매립되는 철근 내지 PC강봉(140)과, 철골보(200)가 접합되는 위치에 대응하여 설치되는 접합수단을 포함하여 이루어지되;
상기 접합수단은 콘크리트부(110)의 외면을 감싸면서 설치되는 접합밴드(120)와, 상기 접합밴드(120)와 일체로 결합되고 콘크리트부(110)에 매립되는 지지체(130)로 구성되고;
상기 철근 내지 PC강봉(140)은 지지체(130)를 관통하여 설치되되;
상기 지지체(130)는 중앙부에 관통공(136)이 형성되고 내면에 다수 개의 철근공(131)이 구비된 판상부재이고, 상기 철근공(131)에 철근 내지 PC강봉(140)이 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 철골보 접합구조를 가진 원심성형 ΡＣ기둥
삭제
제1항에 있어서, 상기 지지체(130)의 관통공(136)을 형성하는 안쪽 테두리에는 앵커밴드(138)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 철골보 접합구조를 가진 원심성형 ΡＣ기둥
원심성형에 의해 제작되는 PC기둥에 있어서,
기둥의 주체가 되는 콘크리트부(110)와, 상기 콘크리트부(110)에 매립되는 철근 내지 PC강봉(140)과, 철골보(200)가 접합되는 위치에 대응하여 설치되는 접합수단을 포함하여 이루어지되;
상기 접합수단은 콘크리트부(110)의 외면을 감싸면서 설치되는 접합밴드(120)와, 상기 접합밴드(120)와 일체로 결합되고 콘크리트부(110)에 매립되는 지지체(130)로 구성되고;
상기 철근 내지 PC강봉(140)은 지지체(130)를 관통하여 설치되되;
상기 지지체(130)는 콘크리트에 매립되는 앵커밴드(138)와, 상기 앵커밴드(138)와 접합밴드(120) 사이를 연결하는 다수 개의 리브(132)로 이루어지고 상기 리브(132)와 리브(132) 사이에 철근 내지 PC강봉(140)이 설치되는 것을 특징으로 하는 철골보 접합구조를 가진 원심성형 PC기둥