KR101473624B1 - 보와 기둥의 접합구조 및 접합부재 - Google Patents

보와 기둥의 접합구조 및 접합부재 Download PDF

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히타치 기자이 가부시키가이샤
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Abstract

보 접합부재(9)는, 아랫면 쪽이 기둥 접합면(14)이 되고, 한 쪽 측면이 보 설치면(16)이 된다. 즉, 기둥 접합면(14)와 보 설치면(16)과는 거의 수직으로 형성 된다. 기둥 접합면(14)은, 기둥의 표면과 접합되는 부위에 있다. 기둥 접합면(14)에는 오목부(15)가 형성된다. 오목부(15)의 깊이는, 보 접합부재(9)의 본체 두께의 절반 이상의 깊이가 되는 것이 바람직하다. 또한, 기둥 접합면(14)에는, 폭 방향에 가로질러 절결부(11)가 형성된다. 절결부(11)는, 다이아프램과의 간섭을 피하게 하는 것이다. 절결부(11)의 근방에 있어, 오목부(15)에는 폭 방향에 필요에 응하는 리브(17)가 만들어진다. 리브(17)는, 보 접합부재의 변형을 방지하고 보 접합부재를 보강하는 것이다.

Description

보와 기둥의 접합구조 및 접합부재 {JOINING STRUCTURE OF BEAM AND COLUMN, AND JOINING MEMBER}
본 발명은, 강관 기둥에 대해, 다른 높이의 보(梁)를 접합하기 위한 보와 기둥의 접합구조 등에 관한 것이다.
종래, 강관기둥을 이용한 구조물에 관하여, H형강인 보를 접합하는 경우가 있다. 기둥과 보를 접합하는 경우에는, 접합부에, 보로부터의 응력을 기둥에 효율 좋게 전달되도록 하기 위해, 보의 플랜지부의 높이에 응하는 관통 다이아프램이 마련된다. 관통 다이아프램은, 기둥과 기둥의 사이에 용접 등으로 접합된 판상부재이다. 통상, 보의 플랜지부는, 관통 다이아프램의 측면에 빈자리를 맞춰 용접된다.
그러나, 기둥에 접합되는 보의 사이즈(높이)가 모든 방향에서 같지 않은 경우가 있다. 예를 들어, 한 방향의 보만, 높이가 낮은 보를 접합하는 경우가 있다. 이런 경우에는, 해당 보의 상하 플랜지부의 안에, 적어도 하나는 다른 보가 접합되는 관통 다이아프램과 접합하는 것을 할 수 없게 된다.
이와 같은 높이가 다른 보를 접합 하기 위한 기둥과 보의 접합 구조로서, 각형단면관과, 해당 각형단면관이 병행하는 2변을 지지하는 +자 플레이트와, 해당 각형단면관의 각부(角部)를 끼는 2변을 지지하는 경사면 플레이트가 주조에 따른 일체적인 성형이 되고, 또한 외주면의 적어도 보가 붙여지는 범위가 평탄하게 형성된 기둥 보 접합철물의 끝부분이 각형단면관인 기둥에 용접 접합되어, H형강인 보가 상기 기둥 보 접합철물의 외주면에 논-스캘럽 용접에 의해 용접된 기둥 보 접합 구조가 있다. (특허문헌 1).
특허문헌 1 : 특개 2001-329613호 공보
하지만, 특허문헌 1과 같이, 기둥 내부의 안쪽 다이아프램을 만드는 작업은, 용접량이 많고, 작업성이 나쁘다는 문제가 있다. 그리고, 특허문헌 1에 기재된 구조에서는, 기둥과 보 접합부를 일체 성형할 필요가 있고, 철물의 질량이 커짐과 동시에 고가의 것이 된다. 그러나, 다른 높이의 보 마다, 관통 다이아프램을 만들기 위해서는, 기둥을 절단하고, 그것을 다이아프램으로 끼워 넣어 접합할 필요가 있기 때문에 공정 수를 필요로 한다.
본 발명은, 이와 같은 문제를 감안해서 만들어진 것으로, 다른 높이의 보를 기둥에 접합하는 경우에 있어서, 기둥 내부의 다이아프램 등의 부재를 접합하는 것이 아닌, 간단한 구조로 기둥 외부만의 작업이 가능한 보와 기둥의 접합구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
앞에 기술한 목적을 달성하기 위해, 제1 발명은, 보와 기둥의 접합구조에 있어서, 기둥과 접합되는 기둥 접합면과, 상기 기둥 접합면과 거의 수직한 면인 보 설치면을 갖고, 상기 기둥 접합면에는, 다이아프램과의 간섭을 방지하기 위한 절결부가 본체의 폭 방향에 가로질러 형성되는 접합부재를 사용하며, 기둥에 형성되는 한 쌍의 다이아프램과, 상하의 상기 다이아프램에 각각의 플랜지부가 접합되는 제1 보와, 상기 제1 보와의 높이가 다르고, 상기 제1 보와는 다른 방향에 상기 기둥과 접합되는 제2 보를 구비하고, 상기 절결부에 있어서 간섭을 방지한 상기 다이아프램의 연장부와 상기 접합부재와의 교차부에 있어서의 상기 접합부재의 두께가 상기 기둥의 두께보다도 크게 되도록 설정되고, 상기 제2 보의 한 쪽의 플랜지부는 한 쪽의 상기 다이아프램과 접합되고, 상기 제2 보의 다른 쪽의 플랜지부와 다른 쪽의 상기 다이아프램과의 사이의 상기 기둥 바깥 면 쪽에 상기 접합부재의 상기 기둥 접합면이 접합되고, 상기 접합부재를 통해, 상기 제2 보의 다른 쪽 플랜지부와 다른 쪽 상기 다이아프램과의 사이의 응력 전달이 행하여지는 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조이다.
상기 기둥 접합면 쪽에 오목부가 만들어지고, 상기 오목부의 깊이는, 상기 접합부재의 전체 두께의 절반 이상의 깊이를 갖고, 또한, 상기 절결부에 있어서 간섭을 방지한 상기 다이아프램의 연장부와 상기 접합부재와의 교차부에 있어서의 접합부재의 두께가 상기 기둥의 두께보다도 커지도록 설정하는 것이 바람직하다. 상기 제2 보의 다른 쪽 플랜지면의 아랫면이, 상기 접합부재의 상기 보 설치면과 접촉하는 것이 바람직하다. 상기 오목부에는, 폭 방향에 리브가 형성되어도 좋다.
또한, 본체부와, 상기 본체부의 폭 방향의 끝부분의 두께 방향을 따라, 폭 방향에 수직한 방향의 한 쪽에 돌출하는 볼록부를 갖는 보강부재를 사용하고, 상기 기둥은, 단면외형이 거의 직사각형이며, 각부가 곡면부로 구성되어, 상기 제2 보의 폭 방향의 적어도 한쪽 끝부분이, 상기 기둥의 상기 곡면부에 튀어나와 있고, 상기 제2 보의 다른 쪽 플랜지부의 높이에 있어서, 상기 볼록부가, 상기 곡면부와 상기 제2 보의 다른 쪽 플랜지부와의 틈새에 삽입되어진 상태로, 상기 보강부재가 상기 기둥 및 상기 제2 보에 접합되어져, 상기 보강부재를 통해, 상기 제2 보의 다른 쪽 플랜지부와 상기 기둥과의 사이의 응력 전달이 행해지는 것이 바람직하다.
기둥과 접합되는 기둥 접합면과, 상기 기둥 접합면과 거의 수직 면인 보 설치면을 갖고, 상기 기둥 접합면에는, 상기 다이아프램과의 간섭을 방지하기 위해 절결부가 본체의 폭 방향에 거쳐 형성되며, 상기 기둥 접합면 쪽에는, 본체 두께의 절반 이상의 깊이의 오목부가 만들어지는 접합부재를 더욱 사용하여, 상기 제2 보의 다른 쪽의 플랜지부와 다른 쪽의 상기 다이아프램과의 사이의 상기 기둥의 외면 쪽에 상기 접합부재의 상기 기둥 접합면이 접합되어, 상기 접합부재를 통해, 상기 제2 보의 다른 쪽 플랜지부와 다른 쪽의 상기 다이아프램과의 사이의 응력 전달이 행해지는 것이 바람직하다.
상기 제2 보의 폭은, 상기 기둥의 폭보다 좁고, 상기 제2 보가, 상기 기둥에 대해 폭 방향에 편심되어 접합되어도 좋다.
상기 보강부재의 상기 볼록부의 측면 형상은, 상기 곡면부의 형상에 거의 대응하는 오목곡면부를 갖고, 상기 오목곡면부의 곡률반경은, 상기 곡면부의 곡률반경보다 작은 것이 바람직하다.
상기 보강부재의 길이는, 상기 기둥의 폭의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하다.
제1 발명에 따르면, 기둥에 접합된 접합면 쪽에 오목부가 형성되어, 오목부의 깊이가 본체의 두께의 절반 이상되므로 과잉한 강도를 갖지 않고 경량화를 달성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 보가 기둥으로부터 멀어지는 방향에 힘이 부여되는 경우에는, 기둥이 인장력을 부담하고, 접합부재가 압축력을 부담한다. 이 경우, 접합부재에 부여되는 압축력은, 접합부재의 두께의 중심으로부터 바깥 쪽이 받아들이는 것이 된다.
즉, 앞에 기술한 보로부터의 힘의 방향에 대해서는, 접합부재의 두께의 중심으로부터 안쪽은 압축력을 부담하지 않고, 또한, 인장력은 기둥이 받아들이므로, 이 부위에 과잉한 강도는 필요하지 않다. 따라서, 이 부위에 오목부를 형성하는 것으로, 높은 강도와 경량화를 양립시키는 것이 가능하다.
또한, 접합부재가 다이아프램과 기둥의 외면에 용접되어, 보의 플랜지부의 아랫면과 접합부재의 보 설치면이 용접되면, 보로부터의 응력을 확실히 기둥에 전달하는 것이 가능하다.
또한, 오목부에 대해서, 폭 방향에 리브가 형성되면, 보로부터 기둥에 힘이 부여되는 경우에서의 접합부재의 변형 등을 방지하는 것이 가능하다.
한편, 기둥이 각형강관기둥이 되는 경우에는, 기둥은 강판을 구부려 가공하여 제조하기 때문에, 각부에 곡면부가 형성된다. 따라서, 예를 들어, 보를 기둥에 대해 편심시켜, 기둥의 측면과 보의 측면을 일치시키도록 접합하려 하면, 기둥의 곡면부에 보를 접합할 필요가 있다. 그러나, 보와 곡면부와의 사이에는 틈새가 형성되기 때문에, 보로부터의 응력을 기둥에 효율 좋게 전달하기 위해서는, 해당 부위에 관통 다이아프램을 형성할 필요가 있다. 그러나, 앞서 기술한 것처럼, 관통 다이아프램을 보의 높이마다 배치하는 것은 공정 수를 필요로 하여, 바람직하지 않다.
이에 대해, 본 발명에 따르면, 각부에 곡면부가 형성되는 기둥에 대해서도, 보로부터의 응력을 기둥에 효율 좋게 전달하는 것이 가능한 기둥과 보의 접합구조를 얻는 것이 가능하다. 구체적으로는, 다른 보와 높이가 다른 보를 기둥에 접합 할 때에, 해당 보의 일부가 기둥의 곡면부에 돌출되는 경우에 있어도, 볼록부를 갖는 보강부재를 사용하여, 볼록부의 곡면부에 있어서의 기둥과 보의 틈새에 배치하여 접합하는 것으로, 해당 부위에 있어서의 보로부터 기둥에의 응력을 효율 좋게 전달시키는 것이 가능하다.
더욱이, 이와 같은 구성은, 해당 보가 기둥보다 좁고, 기둥에 대해 폭 방향에 편심되어 배치되는 경우에, 특히 효과적이다.
또한, 볼록부의 측면 형상을, 기둥의 각부의 곡면부의 형상에 거의 대응한 오목곡면부로 해서, 오목곡면부의 곡률반경을 기둥의 곡면부의 곡률반경보다도 작게 하는 것으로, 보강부재가 기둥의 접합면으로부터 들떠 오르는 일이 없다.
또한, 보강부재의 길이를 기둥의 폭의 1/2이하로 하는 것으로서, 기둥 측면의 거의 동일한 높이에서, 2개의 보강부재를 동시에 폭 방향에 나란히 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 기둥의 마주보는 면에 접합되는 각각의 보가, 어느 것이든 한편의 방향에 편심되어, 곡면부에 돌출되는 경우가 있어도, 각각의 보에 대해서, 보강부재를 사용하는 것이 가능하다.
제2 발명은, 보와 기둥의 접합부재에 있어서, 기둥과 접합되는 기둥 접합면과, 상기 기둥 접합면과 거의 수직 면인 보 설치면과, 상기 기둥 접합면의 폭 방향에 가로질러 형성되는, 다이아프램과 간섭을 방지하기 위한 절결부를 구비하고, 상기 기둥 접합면에는, 상기 접합부재의 두께의 절반이상 깊이의 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부재이다.
제2 발명에 따르면, 사이즈가 다른 보와 기둥의 접합부에 사용하는 것이 가능하고, 보로부터 기둥으로의 응력을 효율 좋게 전달하는 것이 가능함과 동시에, 경량의 보 접합부재를 얻는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 다른 높이의 보를 기둥에 접합하는 경우에 있어, 기둥 내부에 다이아프램 등의 부재를 접합하는 것 없이, 간단한 구조로 기둥의 외부에서 만으로 작업이 가능한 보와 기둥의 접합구조를 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 기둥과 보의 접합구조(1)을 나타내는 사시도(oblique drawing)이다.
도 2는 보 접합부재(9)를 나타내는 사시도로서, (a)는 상면 사시도, (b)는 저면 사시도이다.
도 3은 기둥과 보의 접합구조(1)을 나타내는 입면도로서, 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 4 (a)는 기둥과 보의 접합구조(1)을 나타내는 입면도로서, 도 1의 B-B선 단면도이고, (b)는 (a)의 C-C선 단면도이다.
도 5는 보 접합부재(21)을 나타내는 사시도로서, (a)는 상면 사시도, (b)는 저면 사시도이다.
도 6은 기둥과 보의 접합구조(20)을 나타내는 입면도이다.
도 7은 기둥과 보의 접합구조(1a)를 나타내는 사시도이다.
도 8은 보강부재(30)을 나타내는 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 9의 (a)는 기둥과 보의 접합구조(1a)를 나타내는 단면도로서, 도 7의 G-G선 단면 (b)는 (a)의 I부 확대도이다.
도 10은 보강부재(30a, 30b)를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관한 기둥과 보의 접합구조(1)에 관해서 설명한다. 도 1은, 기둥과 보의 접합구조(1)를 나타내는 사시도이다. 기둥과 보의 접합구조(1)은, 기둥(5)에 복수의 보(7a, 7b)가 접합되는 구조이다.
기둥(5)은 속이 비어있는 각형 강관이며, 보(7a, 7b)는 H형강이다. 보(7a)와 보 (7b)는, 보의 높이가 다르다. 또한, 도 1의 예에서, 보(7a)가 기둥(5)의 세방향에 형성되어, 보(7b)가 한 쪽 편에 형성되는 예를 나타내지만, 본 발명에서는 이것에만 제한되는 것이 아니라, 보(7b)를 복수 방향으로 설치해도 좋다.
기둥(5)에는, 한 쌍의 다이아프램(3a, 3b)가 접합되어 있다. 또한, 다이아프램(3a, 3b)은, 기둥(5)의 바깥 쪽으로 돌출되는 관통 다이아프램이 있다. 다이아프램(3a, 3b)은, 기둥(5)에 소정의 간격을 두고 상하로 설치되어 있다.
보(7a)의 상하의 플랜지부의 끝부분은, 각각 다이아프램(3a, 3b)와 용접에 의해 접합된다. 즉, 다이아프램(3a, 3b)의 설치 간격은 보(7a)의 플랜지부 간격과 일치한다. 따라서, 보(7a)로부터의 응력을 기둥에 확실히 전달하는 것이 가능하다.
보(7b)의 위쪽 플랜지부(8a)의 끝부분은, 위쪽 다이아프램(3a)와 용접에 의해 접합된다. 보(7b)는 보(7a)보다 높이가 낮으므로, 보(7b)의 아래쪽의 플랜지부(8b)와 다이아프램(3b)와의 사이에는 틈새가 발생한다.
본 발명에는, 다이아프램(3b)와 보(7b)의 플랜지부(8b)와의 사이에 보 접합부재(9)가 접합된다. 즉, 보 접합부재(9)를 통해서 보(7b)의 플랜지부(8b)와 다이아프램(3b)가 접합된다. 따라서, 보(7b)로부터의 응력을 기둥에 확실히 전달하는 것이 가능하다.
도 2는, 보 접합부재(9)를 나타내는 사시도로서, 도 2 (a)는 상면 사시도, 도 2 (b)는 저면 사시도이다. 보 접합부재(9)는, 저면 쪽이 기둥 접합면(14)이 되고, 일측의 측면이 보 설치면(16)이 된다. 즉, 기둥 접합면(14)과 보 설치면(16)과는 거의 수직으로 형성된다.
기둥 접합면(14)는, 기둥의 표면과 접합되는 부위이다. 기둥 접합면(14)에는, 오목부(15)가 형성된다. 오목부(15)의 깊이는, 보 접합부재(9)의 본체 두께의 절반 이상의 깊이가 되는 것이 바람직하다.
또한, 기둥 접합면(14)에는, 폭 방향에 가로질러 절결부(11)가 형성된다. 절결부(11)는, 다이아프램과의 간섭을 피하게 하는 것이다. 절결부(11)의 근처에 있어, 오목부(15)에는, 필요에 응하는 폭 방향에 리브(17)가 만들어진다. 리브(17)의 끝면은, 기둥 접합면(14)과 동일한 면이 되어도 좋고, 또는 리브(17)의 높이가, 오목부(15)의 깊이보다 낮아도 좋다. 리브(17)는, 보 접합부재의 변형을 방지하여 보 접합부재를 보호하는 것이다.
보 접합부재(9)의 양쪽면의 기둥 접합면과의 가장자리에는, 테이퍼부(13)가 만들어진다. 테이퍼부(13)은, 보 접합부재(9)와 기둥(5)과의 용접대를 나타내는 것이다. 용접대가 너무 작으면, 용접강도를 확보할 수 없게 되고, 또한, 용접대가 너무 크면, 보 용접부재 등의 비뚤어짐이 커짐과 동시에, 과도한 비용을 필요로 하기 때문이다. 따라서, 적절한 용접대를 나타내기 위한 테이퍼부(13)가 형성된다.
보 접합부재(9)는, 절결부(11)에 있어, 가장 두께가 두껍고, 양 끝을 향해 두께가 점점 얇아지도록 형성된다. 또한, 보 접합부재(9)의 형상은, 도에서 나타내는 예에 제한되지 않고, 오목부(15)의 형상이나 보 접합부재(9)의 외형 등은, 앞에 기술한 구성이 있는 한, 적절하게 설정된다.
도 3은, 기둥과 보의 접합구조(1)을 나타내는 도면으로, 도 1의 A-A선 단면도이다. 또한, 마찬가지로 도 4(a)는, 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 보 접합부재(9)는, 상면(보 설치면(16))이 보(7b)의 플랜지부(8b)의 하면과 접촉되도록 기둥(5)에 접합된다. 즉, 보 접합부재(9)는, 관통 다이아프램인 다이아프램(3b)의 돌출부 상면과 보(7b) 하면과의 사이를 메우는 것처럼 고정된다.
또한, 보(7b)의 플랜지부(8b)의 하면과 보 설치면(16)과의 접촉면은, 반드시 용접할 필요는 없고, 이런 경우에는, 플랜지부(8b)의 하면과 보 설치면(16)과는 접촉하지 않아도 좋다.
앞에 기술한대로, 보 접합부재(9)의 다이아프램(3b)와의 접합부에 대응하는 부위는, 절결부(11)가 형성된다. 이로인해, 보 접합부재(9)와 다이아프램(3b)가 간섭되는 것이 없다. 보 접합부재(9)의 하단은, 다이아프램(3b)보다도 아래쪽에 위치한다. 즉, 보 접합부재(9)는, 다이아프램(3b)을 건너 넘고 기둥(5)의 외주면과 접합된다.
보 접합부재(9)와 기둥(5)는, 앞에 기술한 테이퍼부에 있어, 용접부(19)를 따라 접합된다. 그리고, 보(7b)의 플랜지부(8b)의 하면과 보 설치면(16)과의 접촉면은, 반드시 용접할 필요는 없다.
또한, 도 3에 있어, 보(7b)의 위쪽 플랜지부(8a)와 다이아프램(3a)의 접촉부를 용접하고, 보(7b)의 웹(web)부 및 플랜지부(8b)의 끝부분과 기둥(5)의 외주면과의 접촉부를 용접하고, 보 접합부재(9)와 기둥(5) 및 다이아프램(3b)와의 접촉부를 용접해도 괜찮지만, 보 접합부재(9)는, 기둥(5)의 외주면과 용접되면 좋고, 보 접합부재(9)와 다이아프램(3)과는, 반드시 용접할 필요는 없다. 이 경우에는, 절결부(11)을 크게 해서, 보 접합부재(9)와 다이아프램(3b)와의 사이에 틈새가 형성되어도 좋다.
더욱이, 보 접합부재(9)가 접합되는 다이아프램(3b)의 연장부(보 접합부재(9)를 연직 방향의 기둥에 접합한 경우, 이것과 직교하는 방향의 연장부)와 보 접합부재(9)와의 교차부에 있어서의 보 접합부재(9)의 두께(해당 부위에 있는 오목부(15)의 저부에 있어서의 두께)를 T라고 하면, T는, 기둥(5)의 두께 t보다 크도록 설정된다. 즉, 오목부(15)의 깊이는, 보 접합부재(9)의 본체 전체 두께의 절반 이상의 깊이이고, 또한, T가 t보다도 크게 되도록 설정된다.
이와 같이, 다이아프램(3b)과 보(7b)와의 사이에 보 접합부재(9)를 설치하는 것으로, 보(7b)로부터의 아래방향으로 향하는 응력이나, 다이아프램(3a)과의 접합부를 기점으로 한 모멘트 등을 확실히 기둥(5)에 전달하는 것이 가능하다.
도 4 (b)는, 도 4 (a)의 C-C선 단면도이다. 앞에 기술한대로, 보 접합부재(9)는, 테이퍼부(13)에 기둥(5)와 용접된다. 이 상태에서, 보로부터 기둥에 힘이 가해진 경우에는, 보 접합부재(9)에도 힘이 부여된다.
예를 들어, 도 3에 있어, 보(7b)가 기둥(5)로부터 멀어지는 방향(도 중 우측방향)에 힘이 부여된다고 하면, 이 경우, 기둥(5) 및 보 접합부재(9)의 두께 방향의 중심(도 중 D)보다도 안쪽(도 중 E)에는 인장 방향의 힘이 부여된다. 또한, 보 접합부재(9)의 두께 방향의 중심(도 중 D)보다도 바깥 방향(도에서 F)에는, 압축력이 부여된다.
이 경우에는, 인장력은 기둥(5)가 받아들이는 것이 가능하기 때문에, 보 접합부재(9)의 중심 D보다 안쪽의 E에 있어서는, 과잉한 강도는 필요하지 않다. 한편, 보 접합부재(9)의 중심 D보다 바깥쪽의 F에 있어서는, 보 접합부재(9)만으로 압축력을 받아들이므로, 높은 강도를 필요로 한다.
본 발명에 관련된 보 접합부재(9)는, 이 높은 강도가 요구되는 부위 (F) 를 두껍게 하고, 강도를 요하지 않는 부위 (E)에 있어서는, 본체를 얇게 하기 때문에 오목부(15)가 형성된다. 즉, 기둥(5)에 접합되는 상태에서, 기둥(5)의 접합면으로부터 먼 부위의 본체를 두껍게 하는 것으로, 효율적인 보강을 행하는 것과 함께, 오목부(15)에 의해, 경량화를 달성하는 것이 가능하다. 특히, 기둥으로부터 먼 부위의 본체 두께를 두껍게 하는 것으로 보강된 기둥의 면외(面外) 방향의 견디는 힘을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 보 접합부재(9)는, 보(7b)의 하부에 설치할 필요는 없고, 상부에 설치해도 좋다. 이 경우에는, 도 2, 도 3의 상하가 반전된 상태로, 보(7b)와 보 접합부재(9)를 접합하면 좋다. 이 경우에는, 보 접합부재(9)의 아래판과 보(7b)와의 접촉면과는 용접 등으로 접합할 필요가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따라서는, 높이가 다른 보(7b)를 기둥(5)에 접합할 경우에 있어, 기둥(5)의 내부에 내(內)다이아프램을 설치하는 것을 필요로 하지 않고, 또한, 특수한 접합철물을 기둥의 일부에 접합할 필요가 없다. 이로 인해, 보와 기둥의 접합 작업성에 우수하다.
또한, 보 접합부재(9)는, 일반의 강재를 사용하는 것이 가능하므로, 비용이 저렴하다. 또한, 관통 다이아프램의 돌출부 상면(또는 하면)과 보(7b) 하면(또는 상면)과의 연직방향의 공간을 보 접합부재로 확실히 메우고, 기둥(5)와 보(7b)가 접합되므로, 보(7b)로부터의 연직방향의 힘이나 모멘트를 확실히 보 접합부재가 받아들이는 것이 가능하다. 따라서, 간단한 구조로 확실히 보(7b)로부터의 응력을 기둥(5)에 전달하는 것이 가능하다.
또한, 기둥 접합면 쪽에 오목부(15)가 형성되므로, 경량이 되며, 또한, 특히 강도가 필요한 부위의 본체두께가 두꺼우므로, 효율적으로 보강을 행하는 것이 가능하다.
더욱이, 테이퍼부(13)는, 반드시 테이퍼 형상으로 있을 필요는 없고, 용접대를 시각적으로 인식할 수 있다면, 단부(段部)나 예비선 등으로 있어도 좋다.
또한, 앞에 기술한 실시 형태로는, 기둥 접합면에 오목부를 형성하였으나, 오목부가 반드시 필요한 것은 아니다. 도 5는, 오목부를 갖지 않는 보 접합부재(21)을 나타내는 사시도로서, 도 5 (a)는 상면 사시도, 도 5 (b)는 저면 사시도이다. 보 접합부재(21)은, 저면 쪽이 기둥 접합면(24)가 되고, 일측의 측면이 보 설치면(26)이 된다. 즉, 기둥 접합면(24)와 보 설치면(26)은 거의 수직으로 형성된다. 기둥 접합면(24)는, 기둥 표면과 접합되는 부위이다. 기둥 접합면(24)에는, 폭 방향을 가로질러 절결부(12)가 형성된다. 절결부(12)는, 다이아프램과의 간섭을 피하게 하는 것이다.
보 접합부재(21)의 양쪽 면의 기둥 접합부(24)와의 가장자리 근방에는, 필요에 대응해, 예비선(23)이 만들어진다. 예비선(23)은, 보 접합부재(21)와 기둥(5)과의 용접 범위를 특정하기 위한 것으로, 테이퍼부(13)와 같은 기능을 나타낸다.
도 6은, 기둥과 보의 접합구조(20)를 나타내는 도면이다. 도 6에 나타난 바와 같이,보 접합부재(21)는, 상면(보 설치면(26))이 보(7b)의 플랜지부(8b)의 하면과 접촉되도록 기둥(5)에 접합된다. 즉, 보 접합부재(21)는, 관통 다이아프램인 다이아프램(3b)의 돌출부 상면과 보(7b) 하면과의 사이를 메우듯이 고정된다.
앞에 기술한대로, 보 접합부재(21)의 다이아프램(3b)과의 접합부에 대응하는 부위는, 절결부(12)가 형성된다. 이로인해, 보 접합부재(21)와 다이아프램(3b)이 간섭하지 않게 된다. 보 접합부재(21)의 하단은, 다이아프램(3b)보다 아래쪽에 위치한다. 즉, 보 접합부재(21)은, 다이아프램(3b)을 건너 넘고 기둥(5)의 외주면과 접합된다.
또한, 도 6에 있어서, 보(7b)의 위쪽 플랜지부(8a)와 다이아프램(3a)의 접촉부를 용접하고, 보(7b)의 웹부 및 플랜지부(8b)의 끝부분과 기둥(5)의 외주면과의 접촉부를 용접하고, 보 접합부재(21)과 기둥(5) 및 다이아프램(3b)과의 접촉부를 용접해도 좋지만, 보 접합부재(21)는, 기둥(5)의 외주면과 용접되면 좋고, 보 접합부재(21)와 다이아프램(3b)은, 반드시 용접할 필요는 없다. 이 경우에는, 절결부(12)를 크게 해서, 보 접합부재(21)와 다이아프램(3b)과의 사이에는 간격이 형성되어도 좋다.
더욱이, 보 접합부재(21)가 접합되는 다이아프램(3b)의 연장부(보 접합부재(21)를 연직방향의 기둥에 접합할 때, 이것과 직교하는 방향의 연장부)와 보 접합부재(21)와의 교차부에 있어서의 보 접합부재(21)의 두께를 T라고 하면, T는, 기둥(5)의 두께 t 보다 크게 되도록 설정된다.
이와 같이, 오목부를 갖지 않는 보 접합부재(21)를 사용하여도, 보 접합부재(9)와 같은 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 제2 실시 형태에 관련된 기둥과 보의 접합구조(1a)에 관해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어, 기둥과 보의 접합구조(1)와 동일한 기능을 나타내는 구성에 관해서는, 도 1 등과 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다. 도 7은, 기둥과 보의 접합구조(1a)를 나타내는 사시도이다. 기둥과 보의 접합구조(1a)는, 각부에 곡면부(7)를 갖는 각형강관인 기둥(5)에 복수의 보(7a, 7b)가 접합된 구조이다.
다이아프램(3b)과 보(7b)의 플랜지부(8b)와의 사이에는, 보 접합부재(9)가 접합된다. 또한, 보 접합부재(9)를 대신하여, 보 접합부재(21)을 사용해도 좋다.
보(7b)는, 기둥(5)의 폭 방향에 대해 편심된 위치에 접합된다. 즉, 보(7b)의 폭은, 기둥(5)의 폭보다 좁고, 기둥(5)의 측면과 보(7b)의 측면이 일치하도록, 보(7b)가 기둥(5)의 끝부분에 맞춰져 접합된다. 보(7b)와 기둥(5)과의 접합부에 있어, 곡면부(7)에 해당하는 높이에는, 보강부재(30)이 접합된다. 보강부재(30)은, 보(7b)와의 접합방향과는 수직한 면이 되어, 보(7b)의 편심 방향 쪽의 기둥(5)의 측면에 접합된다.
도 8은, 보강부재(30)를 나타내는 도면으로, 도 8 (a)는 사시도, 8 (b)는 평면도이다. 보강부재(30)는, 거의 직육면체인 본체부(31)와 볼록부(33)로 구성된다. 보강부재(30)는, 예를 들어 용접성이 우수한 강재이다. 또한, 도에서는, 본체부(31)를 직육면체로 나타냈으나, 나중에 기술하는 용접부에 대해 홈 등을 형성해도 좋다.
본체부(31)의 폭 방향(도 8 (b)의 좌우방향)에서의 한쪽 끝부분에는, 본체부(31)의 두께 방향(도 8 (a)의 상하방향)을 따라, 폭 방향에 수직인 방향의 한쪽에 돌출된 볼록부(33)가 만들어진다. 볼록부(33)의 안쪽 면 쪽에는, 호 형태의 오목곡선 면부(35)가 형성된다. 즉, 볼록부(33)는, 끝단으로 갈수록 폭이 좁아지고, 중심 쪽으로 갈수록 폭이 두꺼워진다.
도 9 (a)는, 도 7의 G-G선 단면도이며, 보강부재(30)의 부위에 있어서의 기둥과 보의 접합구조(1a)의 수평방향 단면도이다. 또한, 도 9 (b)는, 도 9 (a)의 I부 확대도이다. 앞에 기술한대로, 기둥(5)의 각부에는, 곡면부(7)가 형성된다. 또한, 기둥(5)의 한쪽 측면(도 중 아래쪽)과, 보(7b) (플랜지부(8b))의 한쪽의 측면(도 중 아래쪽)을 일치시키도록, 보(7b)를 기둥(5)의 폭 방향에 편심시키고, 보(7b) (플랜지부(8b))의 끝부분이, 곡면부(7) 위로 튀어나오도록 배치된다. 즉, 보(7b) (플랜지부(8b))와 기둥(5) (곡면부(7)) 사이에 간격이 형성된다.
보강부재(30)의 본체부(31)는, 보(7b)의 접합방향과는 수직방향이 되고, 보(7b)의 편심방향(곡면부(7)에 보(7b)가 튀어나옴) 쪽의 기둥(5)의 측면에 접합된다. 이 경우, 볼록부(33)는 곡면부(7)과 보(7b) (플랜지부(8b))와의 틈새에 삽입된다. 즉, 보강부재(30)의 끝면이, 기둥(5)의 측면(보(7b)가 접합된 측면)과 일치하도록 보강부재(30)가 배치된다. 보강부재(30)의 본체부(31)는, 기둥(5)와 용접부(37)에 용접된다.
볼록부(33)의 안쪽 면 쪽은, 곡면부(7)와 마주보도록 배치된다. 여기에, 볼록부(33)의 안쪽 면 쪽의 오목곡면부(35)는, 곡면부(7)에 대응하는 형상이고, 그 곡률반경 R1(도 8 (b))은, 기둥(5)의 곡면부(7)의 곡률반경 R2(도 9 (b))보다 약간 작게 설정된다. R1이 R2보다 커지게 되면, 볼록부(33)의 끝부분이, 기둥(5)과 접촉되지 않게 되기 때문이다. 또한, 볼록부(33)와 보(7b) 및 보(7b)와 기둥(5)는, 용접부(37)를 따라 용접된다. 즉, 보강부재(30), 기둥(5), 보(7b)가 각각 용접된다. 또한, 오목곡면부(35)와 곡면부(7)와의 사이에는, 다소의 틈새가 형성되어도 좋다. 또한, 기둥(5), 보(7b)의 적절한 용접대를 나타내기 위해, 본체부(31) 등에, 용접부를 나타내는 테이퍼부 등을 형성해도 좋다.
보강부재(30)의 폭 W(도 8 (b))는, 기둥(5)의 전체 폭의 1/2 이하이다. 이와 같이 하는 것으로, 보강부재(30)을 동일한 높이에서 동일 측면에 한쌍 접합하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 9 (a)에 있어, 기둥(5)의 우측에도 좌측과 같은 모양으로 대칭에 보(7b)가 접합되는 경우, 보강부재(30)는, 좌우양쪽을 향해서 한쌍을 접합할 필요가 있다. 이 경우, 보강부재(30)의 폭 W가 기둥(5)의 전체 폭의 1/2 이하이면, 보강부재(30) 서로가 간섭되는 일이 없다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태에 따르면, 각부에 곡면부(7)가 형성되는 기둥(5)에 대해 보(7b)를 접합하는 경우, 보(7b)의 일부가 기둥(5)의 곡면부(7)에 돌출되는 경우가 있어도, 보(7b)로부터의 응력을 기둥(5)에 효율 좋게 전달하는 것이 가능하다. 따라서, 보(7b)의 폭이 기둥(5)의 폭보다 좁고, 보(7b)를 기둥(5)에 대해서 폭 방향에 편심하여 배치시키는 경우에 있어도, 관통 다이아프램을 사용하지 않고, 보(7b)와 기둥(5)와의 응력전달을 확보하는 것이 가능하다.
또한, 볼록부(33)의 안쪽 면의 오목곡면부(35)의 곡률반경 R1을, 기둥(5)의 곡면부(7)의 곡률반경보다 작게 하는 것으로, 볼록부(33)의 끝부분이 기둥(5)의 접합면으로부터 들뜰 일이 없다. 또한, 보강부재(30)의 폭 W를 기둥(5)의 전체 폭의 1/2 이하로 하는 것으로, 기둥(5) 측면의 거의 동일 높이에 2개의 보강부재(30)을 동시에 폭 방향으로 늘어놓고 사용해도, 서로 간섭하는 일이 없다.
더욱이, 보강부재(30)에 있어서는, 볼록부(33)의 안쪽 면을 오목곡면부(35)로 했으나, 해당 부위는, 반드시 곡면이 아니어도 좋다. 예를 들어, 도 10 (a)에 나타나는 보강부재(30a)에 보여지듯이, 볼록부(33)의 안쪽 면을 복수의 직선을 연결하여 형성하는 오목면부(35a)로 해도 좋다. 이 경우에도, 보강부재(30a)를 기둥(5)에 접합했을 때, 오목면부(35a)가 곡면부(7)와 간섭하지 않도록 하면 좋다.
또한, 도 10 (b)에 나타낸 보강부재(30b)에 보여진 바와 같이, 볼록부(33)의 안쪽 면을 테이퍼 형상으로 해도 좋다. 이 경우에도, 보강부재(30b)를 기둥(5)에 접합했을 때, 테이퍼부가 곡면부(7)와 간섭하지 않도록 하면 좋다.
이상, 첨부도를 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명했으나, 본 발명의 기술적 범위는, 앞에 기술했던 실시의 형태에 좌우되지 않는다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 안에 있어서 각종의 변경 예 또는 수정예에 생각이 미치는 것은 명확하며, 그것들에 관해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
1, 1a, 20 -기둥과 보의 접합구조
3a, 3b - 다이아프램
5 - 기둥
7 - 곡면부
7a, 7b - 보
8a, 8b - 플랜지부
9, 21 - 보 접합부재
11,12 - 절결부
13 - 테이퍼부
14, 24 - 기둥 접합면
15 - 오목부
16, 26 - 보 설치면
17 - 리브
19 - 용접부
23 - 예비선
30, 30a, 30b - 보강부재
31 - 본체부
33 - 볼록부
35 - 오목곡면부
35a - 오목면부
37 - 용접부

Claims (9)

  1. 보와 기둥의 접합구조에 있어서,
    기둥과 접합되는 기둥 접합면과, 상기 기둥 접합면과 거의 수직인 면인 보 설치면을 갖고, 상기 기둥 접합면에는, 다이아프램과의 간섭을 방지하기 위한 절결부가 본체의 폭 방향에 가로질러 형성되는 접합부재를 사용하고,
    기둥에 형성되는 한쌍의 다이아프램과,
    상하의 상기 다이아프램에 각각의 플랜지부가 접합되는 제1 보와,
    상기 제1 보와 높이가 다르고, 상기 제1 보와는 다른 방향에 상기 기둥과 접합되는 제2 보를 구비하고,
    상기 제2 보의 일측의 프랜지부는 일측의 상기 다이아프램과 접합되어, 상기 제2 보의 타측의 플랜지부와 타측의 상기 다이아프램과의 사이의 상기 기둥의 외면 쪽에 상기 접합부재의 상기 기둥 접합면이 접합되고,
    상기 절결부에 있어서 간섭을 방지한 상기 다이아프램의 연장부와 상기 접합부재와의 교차부에 있어서의 상기 접합부재의 두께가 상기 기둥의 두께보다 커지도록 설정하고, 상기 접합부재를 통해, 상기 제2 보의 타측의 플랜지부와 타측의 상기 다이아프램과의 사이의 응력전달이 행해지는 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기둥 접합면 쪽에 오목부가 설치되고, 상기 오목부의 깊이는, 상기 접합부재의 전체 두께의 절반 이상의 깊이이고, 또한, 상기 절결부에 있어 간섭을 방지하는 상기 다이아프램의 연장부와 상기 접합부재와의 교차부에 있어서의 상기 접합부재의 두께가 상기 기둥의 두께보다 크도록 설정하는 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오목부에는, 폭 방향에 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보의 타측의 플랜지면의 아랫면이, 상기 접합부재의 상기 보 설치면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조.
  5. 제1항에 있어서,
    본체부와, 상기 본체부의 폭 방향의 끝부분의 두께 방향을 따라, 폭 방향에 수직인 방향의 일측에 돌출되는 볼록부를 갖는 보강부재를 사용하고,
    상기 기둥은, 단면 외형이 거의 직사각형이고, 각부가 곡면부로 구성되며,
    상기 제2 보의 폭 방향의 적어도 일측의 끝부분이, 상기 기둥의 상기 곡면부에 돌출되어 있고,
    상기 제2 기둥의 타측의 플랜지부의 높이에 있어서, 상기 볼록부가, 상기 곡면부와 상기 제2 보의 타측의 플랜지부와의 틈새에 삽입된 형태로, 상기 보강부재가 상기 기둥 및 상기 제2 보에 접합되고,
    상기 보강부재를 통해서, 상기 제2 보의 타측의 플랜지부와 상기 기둥과의 사이의 응력 전달이 행해지는 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보강부재의 상기 볼록부의 안쪽 면 형상은, 상기 곡면부의 형상에 거의 대응한 오목곡면부를 갖고, 상기 오목곡면부의 곡률반경은, 상기 곡면부의 곡률반경보다도 작은 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조.
  7. 제5항에 있어,
    상기 제2 보의 폭은, 상기 기둥의 폭보다 좁고,
    상기 제2 보는, 상기 기둥에 대해 폭 방향에 편심되어 접합되는 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조.
  8. 제5항에 있어,
    상기 보강부재의 길이는, 상기 기둥의 폭의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 보와 기둥의 접합구조.
  9. 보와 기둥의 접합부재에 있어서,
    기둥과 접합되는 기둥 접합면과,
    상기 기둥 접합면과 거의 수직인 면인 보 설치면과,
    상기 기둥 접합면의 폭 방향에 가로질러 형성되는, 다이아프램과의 간섭을 방지하기 위한 절결부를 구비하고,
    상기 기둥 접합면에는, 상기 접합부재의 두께의 절반 이상의 깊이의 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 접합부재.
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