KR101458975B1 - 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부 및 이를 이용한 래티스 선조립 철골조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인접 형강을 래티스부재로 결합하여 선조립 단일부재로 이용하는 강재와 콘크리트의 합성부재용 래티스 선조립 철골조에 있어서, 거더-빔 접합부 또는 기둥-보 접합부에서 거더와 빔을 강접하기 위한 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부 및 이를 이용한 래티스 선조립 철골조에 대한 것이다.
본 발명의 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부는 거더와 빔을 결합하기 위한 빔-거더 접합부에 관한 것으로, 4개의 ㄱ형강이 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치되되, 인접하는 ㄱ형강은 래티스부재에 의하여 상호 결합되는 접합용 거더; 및 평면상 상기 접합용 거더에 +자형이 되도록 수직 방향으로 결합되는 것으로, 4개의 ㄱ형강이 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치되되, 하부 ㄱ형강은 접합용 거더의 하부 ㄱ형강 상단 또는 하단에 결합되고, 상부 ㄱ형강은 접합용 거더의 상부 ㄱ형강 하단에 결합되도록 배치되며, 인접하는 ㄱ형강은 래티스부재에 의하여 상호 결합되는 접합용 빔; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부 및 이를 이용한 래티스 선조립 철골조{JOINT OF GIRDER AND BEAM FOR PREFABRICATED STEEL FRAME WITH LATTICE AND PREFABRICATED STEEL FRAME WITH LATTICE USING THE SAME}
본 발명은 인접 형강을 래티스부재로 결합하여 선조립 단일부재로 이용하는 강재와 콘크리트의 합성부재용 래티스 선조립 철골조에 있어서, 거더-빔 접합부 또는 기둥-보 접합부에서 거더와 빔을 강접하기 위한 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부 및 이를 이용한 래티스 선조립 철골조에 대한 것이다.
강재와 콘크리트를 합성하여 기둥 또는 보 등의 구조부재 내에서 강재와 콘크리트의 강도를 모두 발현할 수 있도록 한 강-콘크리트 합성부재로는 I 또는 H 형강 표면에 스터드 등의 전단연결재(shear connector)를 용접 부착한 다음 콘크리트를 타설한 부재가 대표적이며, 최근에는 띠철근 또는 래티스 형태의 철근을 ㄱ 또는 ㄷ형강 표면에 공장 용접한 다음, 현장에서 콘크리트를 타설할 수 있도록 한 선조립 합성부재가 종종 사용되고 있다(공개특허 특2001-0005431, 등록특허 제10-1274999호).
그러나 상기 선조립 합성부재는 띠철근 또는 래티스부재를 ㄱ형강 등에 용접 결합하기 때문에 종래 합성부재에 비하여 용접 부위가 증가하고, 고탄소강 철근의 경우 화학적으로 용접에 취약하여 용접 부위에 대한 신뢰성 확보가 더욱 요구되는 등 생산자 및 구조 설계자에게 다양한 문제점을 유발한다.
한편, 일반적으로 기둥과 접합되는 보를 거더라 하고 거더에 접합되는 보를 빔이라 한다.
종래 철골 구조, 철근철골콘크리트 구조, 부재 모서리에 배치되는 철근 또는 ㄱ형강에 횡방향 철근을 공장에서 선조립하고 현장에서 콘크리트를 타설할 수 있도록 한 PRC(Prefabricated Reinforced Concrete) 또는 PSRC(Prefabricated Steel Reinforced Concrete) 구조, 띠철근 또는 래티스 형태의 철근을 형강 표면에 용접하고 현장에서 콘크리트를 타설할 수 있도록 한 선조립 합성부재를 이용한 골조(공개특허 특2001-0005431, 등록특허 제10-1274999호) 등에서 빔은 거더에 단순보로 접합하고 슬래브와의 합성빔으로 설계하여 왔다.
그리고 일반적으로 슬래브 골조 설계시에는 도 1에 도시된 바와 같이 스팬이 짧은 단변 방향인 x축 방향으로 거더(G)를 배열하고, 장변 방향인 y축 방향으로 인접 거더(G)에 보(B)를 접합하여 왔다. 도 1에서 화살표는 데크플레이트의 하중 전달 경로를 나타낸다.
그러나 이 경우 빔(B)을 장변 방향으로 설치하기 때문에 빔(B)의 길이가 길어지고, 도 1의 휨모멘트도에서 볼 수 있는 바와 같이 거더(G)와 빔(B)의 핀접합으로 인하여 빔(B)의 중앙부 모멘트(M0) 크기가 커지므로, 오히려 빔(B)의 물량이 증가하여 비경제적인 경우가 많았다.
아울러 냉난방을 위한 메인 덕트는 방향성이 있어서, x, y축 방향 중 어느 한 방향이라도 보의 춤이 낮으면 덕트 배관에 도움이 되는데, 도 1에서와 같이 거더(G)와 빔(B)의 높이를 의도적으로 동일하게 유도하면 덕트 배관을 위한 보의 개구부가 증가하는 단점이 있었다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 용접 결합 대신 볼트 결합에 의하여 래티스부재가 구비된 선조립 합성부재를 구현할 수 있는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부 및 이를 이용한 래티스 선조립 철골조를 제공하고자 한다.
본 발명은 거더와 보의 접합부 상세가 단순하여 시공성 향상 및 공사비 절감에 기여할 수 있는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부 및 이를 이용한 래티스 선조립 철골조를 제공하고자 한다.
본 발명은 빔을 단변 방향으로 설치하여 빔의 길이를 짧게 하고 빔과 거더를 강접합함으로써 빔의 단부와 중앙부의 모멘트 값을 동등하게 유도하여, 빔의 춤을 감소시킬 수 있는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부 및 이를 이용한 래티스 선조립 철골조를 제공하고자 한다.
본 발명은 거더와 빔의 배열을 달리하여 거더와 빔의 하부 레벨 차이를 의도적으로 크게 함으로써, 덕트 배관을 위한 개구부를 최소화할 수 있는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부 및 이를 이용한 래티스 선조립 철골조를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 거더와 빔을 결합하기 위한 빔-거더 접합부에 관한 것으로, 4개의 ㄱ형강이 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치되되, 인접하는 ㄱ형강은 래티스부재에 의하여 상호 결합되는 접합용 거더; 및 평면상 상기 접합용 거더에 +자형이 되도록 수직 방향으로 결합되는 것으로, 4개의 ㄱ형강이 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치되되, 하부 ㄱ형강은 접합용 거더의 하부 ㄱ형강 상단 또는 하단에 결합되고, 상부 ㄱ형강은 접합용 거더의 상부 ㄱ형강 하단에 결합되도록 배치되며, 인접하는 ㄱ형강은 래티스부재에 의하여 상호 결합되는 접합용 빔; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 접합용 거더의 상부 및 하부 ㄱ형강은 개방된 부분이 보의 내측 상부를 향하도록 배치되고, 상기 접합용 빔의 하부 ㄱ형강은 개방된 부분이 보의 내측 상부를, 상부 ㄱ형강은 개방된 부분이 보의 내측 하부를 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 래티스부재는 평철, ㄱ형강, ㄷ형강 또는 Z형강 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 접합용 거더 또는 접합용 빔 중 적어도 어느 하나 이상의 상부 ㄱ형강 양단부 내측에는 각각 정착구가 결합되고, 정착구의 사이에는 긴장재가 구비되어 프리스트레스력이 도입되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 정착구는 긴장재가 통과되는 복수의 관통구가 형성된 정착판, 상기 정착판의 관통구 후단에 결합되는 것으로 상기 긴장재의 단부를 고정하는 웨지가 삽입되는 강선콘 및 상기 정착판 후단에 ㄱ자 형상으로 돌출되어 상기 ㄱ형강의 양 레그 내측에 결합되는 결합부로 구성되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부를 제공한다.
또한, 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 스팬의 장변 방향으로 기둥 사이에 설치되는 거더 및 마주보는 거더 사이에 설치되는 빔으로 구성되되, 상기 거더와 빔이 접합되는 부위는 상기 본 발명에 의한 빔-거더 접합부가 구비되고, 인접하는 빔-거더 접합부의 접합용 거더 사이에는 4개의 ㄱ형강이 접합용 거더와 동일하게 배치된 중간 거더가 ㄱ형강을 상호 연결하여 결합되며, 접합용 빔 사이에는 4개의 ㄱ형강이 접합용 빔과 동일하게 배치된 중간 빔이 ㄱ형강을 상호 연결하여 결합되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 접합용 거더 및 접합용 빔의 상부 ㄱ형강 단부와 상기 접합용 거더 및 접합용 빔에 각각 결합되는 중간 거더 및 중간 빔의 하부 ㄱ형강의 단부 측면을 연결하는 접합용래티스부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 중간 거더 또는 중간 빔 중 적어도 어느 하나 이상의 하부 ㄱ형강 양단부 내측에는 각각 정착구가 결합되고, 정착구의 사이에는 긴장재가 구비되어 프리스트레스력이 도입되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 접합용 빔은 접합용 거더를 구성하는 4개의 ㄱ형강에 의하여 형성되는 공간을 관통하여 접합용 거더와 강접되므로, 접합이 용이하다.
둘째, 스팬의 단변 방향으로 빔을 설치하여 빔의 길이를 짧게 하고, 빔과 거더를 강접합함으로써 빔의 최대 모멘트 값을 조절하여 빔의 춤을 감소시킬 수 있다. 따라서 강재량 절약으로 경제적인 시공이 가능하다.
아울러 빔의 춤을 줄일 수 있어 종래보다 접합용 거더와 접합용 빔의 레벨 차가 증가하게 된다. 따라서 빔 하부로 메인 덕트를 배관하고, 거더에는 최소한의 덕트 배관을 위한 개구부만 마련하면 되므로, 불필요하게 개구부 수가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 접합용 빔의 상부 ㄱ형강을 접합용 거더의 상부 ㄱ형강 하단에 배치하므로, 접합용 거더와 접합용 빔의 상부 레벨을 일치시킬 필요가 없어, 이들 접합부 상세가 간단하여 시공성이 우수하고 이로 인한 공사비 절감의 효과가 있다.
넷째, 접합용 거더 또는 접합용 빔을 구성하는 ㄱ형강에 래티스부재를 볼트 결합하는 경우, 종래 선조립 합성부재와 달리 용접 대신 기계식 볼트 조임에 의존한 제품 생산이 가능하다. 따라서 용접 기술자의 숙련도에 따른 품질 편차 또는 용접 변형에 따른 치수 오차 등의 발생 가능성이 없어 고품질 제품 생산이 가능하고, 제품 제작이 용이하며, 공기 단축이 가능하다. 아울러 고강도강을 합성부재로 적용할 수 있다.
다섯째, 래티스부재를 ㄷ형강이나 Z형강 등으로 구성할 경우, 래티스부재의 상하 플랜지가 스페이서 역할을 하므로 래티스부재에 거푸집을 직접 부착할 수 있으며, 거푸집이 선부착된 부재의 생산도 가능하다.
여섯째, 접합용 거더 또는 접합용 빔 중 적어도 어느 하나 이상의 상부 ㄱ형강 양단부 내측이나 중간 거더 또는 중간 빔 중 적어도 어느 하나 이상의 하부 ㄱ형강 양단부 내측에 정착구를 결합하고 프리스트레스력을 도입함으로써, 부재의 처짐을 방지할 수 있다.
일곱째, 중간 거더의 길이 및 접합용 거더와 중간 거더의 이음 방식 또는 중간 빔의 길이 및 접합용 빔과 중간 빔의 이음 방식에 따라 접합용 거더나 접합용 빔에 작용하는 최대 모멘트의 크기를 조절할 수 있다. 따라서 이들 부재의 춤을 조절할 수 있다.
여덟째, 각 부재에 볼트 결합공을 미리 천공하여 둘 수 있으므로, 접합 위치를 정확하게 유지할 수 있어 시공 정밀도가 향상된다.
도 1은 종래 슬래브 바닥 골조를 도시하는 평면도.
도 2는 본 발명을 적용한 슬래브 바닥 골조를 도시하는 평면도.
도 3은 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부에 대한 실시예를 도시하는 사시도.
도 4는 도 3의 <A-A'> 및 <B-B'>에 따른 단면을 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부에 대한 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 6은 정착구 및 정착구가 구비된 ㄱ형강의 실시예를 도시하는 사시도.
도 7은 정착구가 구비된 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부를 도시하는 측면도.
도 8은 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부가 적용된 기둥 골조를 도시하는 사시도.
도 9는 본 발명 래티스 선조립 철골조의 실시예 일부를 도시하는 사시도.
도 10의 (a)와 (b)는 각각 정착구가 구비된 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부의 실시예를 도시하는 측면도와 평면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명을 적용한 슬래브 바닥 골조를 도시하는 평면도이고, 도 3은 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부에 대한 실시예를 도시하는 사시도이며, 도 4는 도 3의 <A-A'> 및 <B-B'>에 따른 단면을 도시하는 단면도이다.
본 발명의 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부(10)는 거더(G)와 빔(B)을 결합하기 위한 빔-거더 접합부(10)에 관한 것으로, 4개의 ㄱ형강(111a, 111b, 111c, 111d)이 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치되되, 인접하는 ㄱ형강(111a, 111b, 111c, 111d)은 래티스부재(112)에 의하여 상호 결합되는 접합용 거더(11); 및 평면상 상기 접합용 거더(11)에 +자형이 되도록 수직 방향으로 결합되는 것으로, 4개의 ㄱ형강(121a, 121b, 121c, 121d)이 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치되되, 하부 ㄱ형강(121c, 121d)은 접합용 거더(11)의 하부 ㄱ형강(111c, 111d) 상단 또는 하단에 결합되고, 상부 ㄱ형강(121a, 121b)은 접합용 거더(11)의 상부 ㄱ형강(111a, 111b) 하단에 결합되도록 배치되며, 인접하는 ㄱ형강(121a, 121b, 121c, 121d)은 래티스부재(122)에 의하여 상호 결합되는 접합용 빔(12); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 장변 방향(y 방향)으로 거더(G)를 설치하고 단변 방향(x 방향)으로 인접 거더(G) 사이에 빔(B)을 강접으로 결합하여, 빔(B)의 길이와 빔(B)의 중앙부 모멘트 값(M2)을 줄이고자 한다. 이를 위해서 거더(G)와 빔(B)의 강접을 위한 본 발명의 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부가 개발되었으며, 본 발명을 통하여 빔(B)의 춤을 대폭 감소시켜, 강재량을 절약할 수 있다. 또한, y축 방향으로 메인 덕트가 설치되므로, 다른 부재와의 간섭 없이 덕트 배관이 용이하며, 덕트 배관을 위한 개구부 개수를 최소화할 수 있다. 도 2에서 화살표는 데크플레이트의 하중 전달 경로를 나타낸다.
아울러 후술할 도 8에서와 같이, 기둥에 보가 접합되는 패널존에 본 발명의 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부를 사용하면 보의 접합이 간단하다.
본 발명의 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부는 접합용 거더(11)와 접합용 빔(12)으로 이루어지는 것으로, 이들은 각각 4개의 ㄱ형강을 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치하되, 인접하는 ㄱ형강을 래티스부재(112, 122)에 의하여 상호 브레이싱 결합하여 이루어진다.
상기 접합용 거더(11)와 접합용 빔(12)을 구성하는 4개의 ㄱ형강은 각각 접합용 거더(11)와 접합용 빔(12)이 일정 크기의 피복 두께를 확보할 수 있도록 부재 외면과 일정 간격 이격되도록 배치된다.
상기 접합용 빔(12)은 평면상 상기 접합용 거더(11)에 +자형이 되도록 수직 방향으로 결합되는 것으로, 도 3 내지 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 접합용 빔(12)은 접합용 거더(11)를 구성하는 4개의 ㄱ형강(111a, 111b, 111c, 111d)에 의하여 형성되는 공간을 관통하여 접합용 거더(11)와 결합된다. 이때, 상기 접합용 빔(12)과 접합용 거더(11)는 상호 강접 가능하므로, 층고 절감이 가능하다.
본 발명에서 접합용 빔(12)의 상부 ㄱ형강(121a, 121b)은 접합용 거더(11)의 상부 ㄱ형강(111a, 111b) 하단에 접하여 결합되도록 배치한다. 즉, 접합용 거더(11)의 상면을 접합용 빔(12)의 상면보다 높게 형성하여, 접합용 빔(12)의 상부 ㄱ형강(121a, 121b)에만 데크플레이트(D)를 거치하고, 접합용 거더(11)의 상부 ㄱ형강(111a, 111b)은 슬래브 콘크리트 내에 매립되도록 할 수 있다.
따라서 거더와 빔의 상부 레벨을 일치시킬 필요가 없어, 이들 접합부 상세가 간단하여 시공성이 우수하고, 이로 인한 공사비 감소의 효과가 있다.
상기 접합용 빔(12)의 하부 ㄱ형강(121c, 121d)은 접합용 거더(11)의 하부 ㄱ형강(111c, 111d) 하단이나 상단에 결합 가능하다.
상기 래티스부재(112, 122)는 양단이 각각 인접하는 ㄱ형강에 결합되며, 수직재 또는 경사재 또는 수직재와 경사재를 조합한 것이다.
상기 래티스부재(112, 122)는 ㄱ형강에 용접 또는 볼트 결합할 수 있으며, 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12)의 내측이나 외측에 결합 가능하다. 이때, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 래티스부재(112, 122)를 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12)의 외측에 결합하면 제작이 편리하며, 래티스부재(112, 122)의 결합 위치는 시공 편의성 및 다른 부재와의 간섭 등을 고려하여 결정함이 바람직하다.
상기 래티스부재(112, 122)는 평철(flat bar), ㄱ형강, ㄷ형강 또는 Z형강 중 어느 하나로 구성할 수 있다.
상기와 같이, 래티스부재(112, 122)를 형강 등으로 구성할 경우 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12)에 볼트 결합이 가능하므로, 무용접 부재의 실현이 가능하다. 이 경우, 상기 ㄱ형강과 래티스부재(112, 122)에는 각각 볼트 결합을 위한 체결공이 복수 개 형성될 수 있다.
상기 래티스부재(112, 122), 특히 상하 ㄱ형강을 잇는 래티스부재(112, 122)를 ㄷ형강이나 Z형강으로 구성할 경우, 래티스부재(112, 122)의 상하 플랜지가 스페이서 역할을 하므로 래티스부재(112, 122)에 거푸집을 직접 부착할 수 있으며, 거푸집이 선부착된 부재를 생산할 수 있다.
특히, 철판을 마루와 골이 교대로 형성되도록 절곡하여 형성되는 골데크거푸집을 래티스부재(112, 122)에 결합할 경우, 골데크거푸집의 골과 z형강인 래티스부재(112, 122)의 외측 플랜지를 용이하게 직접 결합할 수 있다. 그리고 골데크거푸집이 아닌 일반 거푸집의 경우 스페이서를 이용하여 거푸집이 결합되므로 평철 또는 ㄷ형강으로 래티스부재(112, 122)를 구성할 수 있다.
또한, 상기 래티스부재(112, 122)로 철근을 사용할 수도 있으며, 이 경우 철근은 ㄱ형강에 용접 결합하여야 한다.
상기 래티스부재(112, 122)는 부재의 횡구속근 역할을 하므로 부재에 별도의 띠철근 등이 필요 없으며, 래티스부재(112, 122)는 부재의 강성을 증가시킨다.
아울러 도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부는 상기 접합용 거더(11)의 상부 및 하부 ㄱ형강(111a, 111b, 111c, 111d)은 개방된 부분이 보의 내측 상부를 향하도록 배치되고, 상기 접합용 빔(12)의 하부 ㄱ형강(121c, 121d)은 개방된 부분이 보의 내측 상부를, 상부 ㄱ형강(121a, 121b)은 개방된 부분이 보의 내측 하부를 향하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 4의 <A-A'>에 따른 단면과 접합용 빔(12)의 하부 ㄱ형강(121c, 121d)은 개방된 부분이 보의 내측 상부를, 상부 ㄱ형강(121a, 121b)은 개방된 부분이 보의 내측 하부를 향하도록 배치하고, 도 4의 <B-B'>에 따른 단면과 같이, 접합용 거더(11)의 상부 및 하부 ㄱ형강(111a, 111b, 111c, 111d)은 개방된 부분이 보의 내측 상부를 향하도록 배치할 수 있다.
상기 접합용 거더(11)의 상부 ㄱ형강(111a, 111b)을 레그면이 하부로 가도록 배치하고 접합용 빔(12)의 상부 ㄱ형강(121a, 121b)을 레그면이 상부로 가게 배치하면, 접합용 거더(11)와 접합용 빔(12)의 견고한 결합이 가능하며, 볼트 체결도 용이하다.
도 5는 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부에 대한 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 3에서 접합용 거더(11)의 상부 ㄱ형강(111a, 111b)의 개방된 부분이 보의 내측 하부를 향하도록 배치된 경우에 대한 <A-A'> 및 <B-B'>에 따른 단면도를 도시한다.
도 6의 (a)와 (b)는 각각 정착구 및 정착구가 구비된 ㄱ형강의 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 7은 정착구가 구비된 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부를 도시하는 측면도이다.
도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부는 상기 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12) 중 적어도 어느 하나 이상의 상부 ㄱ형강 양단부 내측에는 각각 정착구(40)가 결합되고, 정착구(40)의 사이에는 긴장재(41)가 구비되어 프리스트레스력이 도입되는 것을 특징으로 한다.
빔-거더 접합부는 부모멘트가 발생하므로, 본 발명에서는 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12)의 상부에 작용하는 휨인장력을 상쇄하여 처짐을 방지할 수 있도록 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12) 중 적어도 어느 하나 이상의 상부 ㄱ형강 내측에서 긴장재(41)를 긴장하여 프리스트레스력을 도입할 수 있도록 하였다.
상기 정착구(40)는 도 6의 (a) 내지 (b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 긴장재(41)가 통과되는 복수의 관통구가 형성된 정착판(43), 상기 정착판(43)의 관통구 후단에 결합되는 것으로 상기 긴장재(41)의 단부를 고정하는 웨지(42)가 삽입되는 강선콘(431) 및 상기 정착판(43) 후단에 ㄱ자 형상으로 돌출되어 상기 ㄱ형강의 양 레그 내측에 결합되는 결합부(44)로 구성될 수 있다.
상기 결합부(44)는 ㄱ형강에 용접 또는 볼트 결합할 수 있다.
상기 결합부(44)를 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12)의 ㄱ형강에 볼트 결합하는 경우, 무용접 부재 생산이 가능하다.
볼트 결합은 용접 결합과는 달리 지그가 불필요하고 결합공(441)이 정확한 위치에 있으므로, 작업자의 실수나 현장 상황 등에 따라 접합 위치가 변경될 가능성이 없어 접합 위치를 정확하게 유지할 수 있다. 특히, ㄱ형강을 SS540으로 하는 경우에는 용접이 불가능하므로, 볼트 결합이 바람직하다.
볼트 결합시 결합부(44)에는 미리 결합공(441)을 형성할 수 있다.
상기 웨지(42)는 긴장재(41)의 단부를 고정하는 것으로, 복수 개의 테이퍼진 형상의 웨지편으로 구성될 수 있다. 상기 긴장재(41)의 긴장시 상기 웨지편에 대응되는 형상으로 테이퍼진 강선콘(431) 내부로 복수 개의 웨지편이 미끄러져 들어가면서, 인접 웨지편 사이의 간격이 줄어든다. 동시에 웨지(42)가 긴장재(41)를 강하게 잡아 빔-거더 접합부 상부에 프리스트레스력이 도입된다.
도 8은 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부가 적용된 기둥 골조를 도시하는 사시도이고, 도 9는 본 발명 래티스 선조립 철골조의 실시예 일부를 도시하는 사시도이다.
앞서 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 래티스 선조립 철골조는 스팬의 장변 방향으로 기둥(C) 사이에 설치되는 거더(G) 및 마주보는 거더(G) 사이에 설치되는 빔(B)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 도 8 내지 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 래티스 선조립 철골조는 상기 거더(G)와 빔(B)이 접합되는 부위는 본 발명의 빔-거더 접합부(10)가 구비되고, 인접하는 빔-거더 접합부(10)의 접합용 거더(11) 사이에는 4개의 ㄱ형강(211a, 211b, 211c, 211d)이 접합용 거더(11)와 동일하게 배치된 중간 거더(21)가 ㄱ형강을 상호 연결하여 결합되며, 접합용 빔(12) 사이에는 4개의 ㄱ형강(221a, 221b, 221c, 221d)이 접합용 빔(12)과 동일하게 배치된 중간 빔(22)이 ㄱ형강을 상호 연결하여 결합되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 8에서와 같이, 기둥에 보가 접합되는 패널존 부분에서는 기둥의 길이 방향으로 복수 배치된 철골 또는 형강을 띠철근으로 결합한 선조립 기둥 골조(1)에 본 발명의 빔-거더 접합부(10)를 조립하여 일체화할 수 있다.
이때, 기둥 골조(1)를 먼저 조립하고 기둥 골조(1)에 접합용 거더(11) 및 접합용 빔(12)을 조립할 수 있다.
패널존에 본 발명의 빔-거더 접합부(10)를 적용하면 보의 접합이 간단하다.
도 8의 실시예에서는 래티스부재 중 수직재가 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12)의 내측에 위치되었으나, 조립 편의상 래티스부재를 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12)의 외측에 위치시킬 수 있다.
아울러 도 9에서와 같이, 인접하는 빔-거더 접합부(10)의 접합용 거더(11) 사이에는 중간 거더(21)가 결합되고, 접합용 빔(12) 사이에는 중간 빔(22)이 결합될 수 있다.
상기 접합용 거더(11)와 중간 거더(21)는 동일선상에 있는 4개의 ㄱ형강을 상호 연결하여 결합할 수 있으며, 접합용 빔(12)과 중간 빔(22) 역시 동일선상에 있는 4개의 ㄱ형강을 상호 연결하여 결합할 수 있다. 이들 인접 ㄱ형강은 도 9에서와 같이, 플레이트 형상의 연결판을 통하여 연결 가능하다.
본 발명에서는 중간 거더(21)의 길이 및 접합용 거더(11)와 중간 거더(21)의 이음 방식에 따라 접합용 거더(11)에 작용하는 최대 모멘트의 크기를 조절할 수 있다. 마찬가지로 중간 빔(22)의 길이, 접합용 빔(12)과 중간 빔(22)의 이음 방식에 따라 접합용 빔(12)에 작용하는 최대 모멘트의 크기를 조절할 수 있다.
일례로 접합용 빔(12)과 중간 빔(22)을 힌지 결합하면 겔버보가 되고, 접합용 빔(12)과 중간 빔(22)을 강결합하면 양단 지지보가 되므로, 접합용 빔(12)과 중간 빔(22)의 이음 방식에 따라 접합용 빔(12)의 최대 모멘트 크기를 조절할 수 있으며, 부모멘트를 최소화할 수 있는 위치로 중간 거더(21) 또는 중간 빔(22)의 조인트 위치를 선택할 수 있다.
이로써, 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12)의 춤을 조절할 수 있다.
아울러 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 래티스 선조립 철골조는 상기 접합용 거더(11) 및 접합용 빔(12)의 상부 ㄱ형강(111a, 111b, 121a, 121b) 단부와 상기 접합용 거더(11) 및 접합용 빔(12)에 각각 결합되는 중간 거더(21) 및 중간 빔(22)의 하부 ㄱ형강(211c, 211d, 221c, 221d)의 단부 측면을 연결하는 접합용래티스부재(13)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 접합용 거더(11)와 중간 거더(21) 또는 접합용 빔(12)과 중간 빔(22)은 접합용래티스부재(13)에 의하여 브레이싱 결합할 수 있다.
상기 접합용래티스부재(13)는 볼트 또는 용접 결합할 수 있으며, 볼트 결합하는 경우 무용접 부재의 생산으로 시공 및 품질 면에서 우수하다.
한편, 앞서 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 래티스 선조립 철골조는 상기 중간 거더(21) 또는 중간 빔(22) 중 적어도 어느 하나 이상의 하부 ㄱ형강(211c, 211d, 221c, 221d) 양단부 내측에는 각각 정착구(40)가 결합되고, 정착구(40)의 사이에는 긴장재(41)가 구비되어 프리스트레스력이 도입되는 것을 특징으로 한다.
상기 중간 거더(21) 또는 중간 빔(22)에는 정모멘트가 발생하므로, 본 발명에서는 중간 거더(21) 또는 중간 빔(22)의 하부에 작용하는 휨인장력을 상쇄하여 처짐을 방지할 수 있도록 중간 거더(21) 또는 중간 빔(22) 중 적어도 어느 하나 이상의 하부 ㄱ형강에 프리스트레스력을 도입하여 정모멘트를 상쇄할 수 있도록 하였다.
이때, 중간 거더(21) 또는 중간 빔(22)을 구성하는 ㄱ형강 내측에서 긴장재(41)를 긴장하여 프리스트레스력을 도입할 수 있으며, 상기 정착구(40)는 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 긴장재(41)가 통과되는 복수의 관통구가 형성된 정착판(43), 상기 정착판(43)의 관통구 후단에 결합되는 것으로 상기 긴장재(41)의 단부를 고정하는 웨지(42)가 삽입되는 강선콘(431) 및 상기 정착판(43) 후단에 ㄱ자 형상으로 돌출되어 상기 ㄱ형강의 양 레그 내측에 결합되는 결합부(44)로 구성할 수 있다.
도 10의 (a)와 (b)는 각각 정착구가 구비된 본 발명 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부의 실시예를 도시하는 측면도와 평면도이다.
본 발명에서는 정착구(40)와 긴장재(41)를 이용하여 접합용 거더(11)나 접합용 빔(12) 또는 중간 거더(21)나 중간 빔(22)에 프리스트레스력을 도입할 때, 긴장재(41)로 하나의 강선을 꺾어서 부재 상하부를 동시에 긴장할 수 있다.
즉, 도 10의 (a) 내지 (b)의 측면도와 평면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 긴장재(41)를 일측 정착구(40)의 관통구에 삽입하고, 부재의 중간에 설치된 새들(50)에 긴장재(41)를 차례대로 거치한 후에 타측 정착구(40)의 관통구에 긴장재(41)를 삽입하여 정착한다. 그 다음, 설계된 인장력을 긴장재(41)에 도입한 후에 긴장재(41)의 단부를 정착 고정한다.
이 경우 별도의 긴장재(41)를 이용하여 부재 상부와 하부에 각각 프리스트레스를 도입한 경우에 비하여 시공 효율을 증가할 수 있다.
1: 기둥 골조 10: 빔-거더 접합부
11: 접합용 거더 111a, 111b, 111c, 111d: ㄱ형강
112: 래티스부재 12: 접합용 빔
121a, 121b, 121c, 121d: ㄱ형강 122: 래티스부재
13: 접합용래티스부재 21: 중간 거더
211a, 211b, 211c, 211d: ㄱ형강 22: 중간 빔
221a, 221b, 221c, 221d: ㄱ형강 40: 정착구
41: 긴장재 42: 웨지
43: 정착판 431: 강선콘
44: 결합부 441: 결합공
50: 새들
B: 빔 C: 기둥
D: 데크플레이트 G: 거더
x: 단변 방향 y: 장변 방향

Claims (8)

  1. 거더(G)와 빔(B)을 결합하기 위한 빔-거더 접합부(10)에 관한 것으로,
    4개의 ㄱ형강(111a, 111b, 111c, 111d)이 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치되되, 인접하는 ㄱ형강(111a, 111b, 111c, 111d)은 래티스부재(112)에 의하여 상호 결합되는 접합용 거더(11); 및
    평면상 상기 접합용 거더(11)에 +자형이 되도록 수직 방향으로 결합되는 것으로, 4개의 ㄱ형강(121a, 121b, 121c, 121d)이 보의 각 모서리에 길이 방향으로 배치되되, 하부 ㄱ형강(121c, 121d)은 접합용 거더(11)의 하부 ㄱ형강(111c, 111d) 상단 또는 하단에 결합되고, 상부 ㄱ형강(121a, 121b)은 접합용 거더(11)의 상부 ㄱ형강(111a, 111b) 하단에 결합되도록 배치되며, 인접하는 ㄱ형강(121a, 121b, 121c, 121d)은 래티스부재(122)에 의하여 상호 결합되는 접합용 빔(12); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합용 거더(11)의 상부 및 하부 ㄱ형강(111a, 111b, 111c, 111d)은 개방된 부분이 보의 내측 상부를 향하도록 배치되고, 상기 접합용 빔(12)의 하부 ㄱ형강(121c, 121d)은 개방된 부분이 보의 내측 상부를, 상부 ㄱ형강(121a, 121b)은 개방된 부분이 보의 내측 하부를 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 래티스부재(112, 122)는 평철, ㄱ형강, ㄷ형강 또는 Z형강 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접합용 거더(11) 또는 접합용 빔(12) 중 적어도 어느 하나 이상의 상부 ㄱ형강 양단부 내측에는 각각 정착구(40)가 결합되고, 정착구(40)의 사이에는 긴장재(41)가 구비되어 프리스트레스력이 도입되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정착구(40)는 긴장재(41)가 통과되는 복수의 관통구가 형성된 정착판(43), 상기 정착판(43)의 관통구 후단에 결합되는 것으로 상기 긴장재(41)의 단부를 고정하는 웨지(42)가 삽입되는 강선콘(431) 및 상기 정착판(43) 후단에 ㄱ자 형상으로 돌출되어 상기 ㄱ형강의 양 레그 내측에 결합되는 결합부(44)로 구성되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조용 빔-거더 접합부.
  6. 스팬의 장변 방향으로 기둥(C) 사이에 설치되는 거더(G) 및 마주보는 거더(G) 사이에 설치되는 빔(B)으로 구성되되, 상기 거더(G)와 빔(B)이 접합되는 부위는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의한 빔-거더 접합부(10)가 구비되고, 인접하는 빔-거더 접합부(10)의 접합용 거더(11) 사이에는 4개의 ㄱ형강(211a, 211b, 211c, 211d)이 접합용 거더(11)와 동일하게 배치된 중간 거더(21)가 ㄱ형강을 상호 연결하여 결합되며, 접합용 빔(12) 사이에는 4개의 ㄱ형강(221a, 221b, 221c, 221d)이 접합용 빔(12)과 동일하게 배치된 중간 빔(22)이 ㄱ형강을 상호 연결하여 결합되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접합용 거더(11) 및 접합용 빔(12)의 상부 ㄱ형강(111a, 111b, 121a, 121b) 단부와 상기 접합용 거더(11) 및 접합용 빔(12)에 각각 결합되는 중간 거더(21) 및 중간 빔(22)의 하부 ㄱ형강(211c, 211d, 221c, 221d)의 단부 측면을 연결하는 접합용래티스부재(13)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 중간 거더(21) 또는 중간 빔(22) 중 적어도 어느 하나 이상의 하부 ㄱ형강(211c, 211d, 221c, 221d) 양단부 내측에는 각각 정착구(40)가 결합되고, 정착구(40)의 사이에는 긴장재(41)가 구비되어 프리스트레스력이 도입되는 것을 특징으로 하는 래티스 선조립 철골조.
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