KR101490808B1 - 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조 - Google Patents

거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인접 형강을 래티스재로 볼트 접합하여 선조립 단일부재로 이용하기 위한 강재와 콘크리트의 합성부재용 선조립 골조에 대한 것이다.
본 발명의 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조는 기둥 또는 보로 사용되는 강-콘크리트 합성부재에 설치되는 것으로, 상기 부재의 각 모서리에 부재 면과 일정 간격 이격되도록 배치되는 복수의 ㄱ형강; 인접하는 ㄱ형강을 상호 연결하도록 양단의 일측면이 인접하는 ㄱ형강의 내측 또는 외측 면에 접하여 제1체결부재로 결합되는 플레이트 형상의 래티스재; 상기 ㄱ형강 및 래티스재 외측에서 상기 제1체결부재에 결합되어 래티스재를 ㄱ형강에 고정하는 스페이서; 및 제2체결부재에 의하여 상기 스페이서 외측에 결합되는 거푸집; 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조{Prefabricated steel frame equipped with removable concrete form for composite member of steel and concrete}
본 발명은 인접 형강을 래티스재로 볼트 접합하여 선조립 단일부재로 이용하기 위한 강재와 콘크리트의 합성부재용 선조립 골조에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 탈부착 가능한 거푸집이 결합되는 스페이서와 ㄱ형강 및 래티스재를 체결부재로 동시에 체결함으로써, 거푸집 탈부착 및 조립 공정 단순화가 가능한 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조에 대한 것이다.
강-콘크리트 합성부재는 강재와 콘크리트를 합성하여 기둥 또는 보 등의 구조부재 내에서 강재와 콘크리트의 강도를 모두 발현할 수 있도록 한 것이다.
최근 I 또는 H 형강 표면에 스터드 등의 전단연결재(shear connector)를 용접 부착한 다음 콘크리트를 타설하는 강-콘크리트 합성부재 이외에도 띠철근 또는 래티스근을 ㄱ형강 표면에 공장 용접한 다음, 현장에서 콘크리트를 타설할 수 있도록 한 선조립 합성부재가 종종 사용되고 있다(공개특허 특2001-0005431).
그러나 상기와 같이 용접 기술이 수반되는 선조립 합성부재는 용접 작업량 증가가 수반되며, 고탄소강 철근의 경우 화학적으로 용접에 취약하여 용접 부위에 대한 신뢰성 확보가 더욱 요구되는 등 기술적·경제적으로 많은 문제점을 포함하고 있다.
한편, ㄱ형강에 띠철근 또는 래티스근을 용접한 선조립 골조에 콘크리트를 타설하기 위해서는 거푸집의 설치 및 해체 과정이 수반된다. 상기 거푸집의 설치와 해체 작업은 콘크리트 공사의 매우 큰 비중을 차지하는 번거로운 공정이다.
이에 현장 거푸집 작업을 없앰으로써 공사기간을 단축할 수 있도록 선조립 골조에 거푸집 패널을 일체로 결합한 선조립 기둥용 영구거푸집에 대한 기술이 출원되어 등록된바 있다(특허 제10-1274479호).
그러나 상기 등록특허는 사용자의 요구에 따라 콘크리트 양생 후 거푸집을 탈형할 수 없는 한계가 있었다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 용접 기술이 수반되는 종래 래티스근을 ㄱ형강에 부착하는 선조립 합성부재와 달리, 용접 기술에 의존하지 않고 강재와 콘크리트 사이의 합성 거동을 기대할 수 있으면서 강재를 선조립 단일부재로 이용할 수 있는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 제공하고자 한다.
아울러 본 발명은 선조립 골조에 거푸집을 미리 설치함으로써, 현장 거푸집 설치 작업분 감소로 인한 공기 단축 및 콘크리트 부재의 품질 향상이 가능하고, 콘크리트 양생 후 사용자의 요구 등에 따라 선택적으로 거푸집을 탈형할 수 있는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 기둥 또는 보로 사용되는 강-콘크리트 합성부재에 설치되는 것으로, 상기 부재의 각 모서리에 부재 면과 일정 간격 이격되도록 배치되는 복수의 ㄱ형강; 인접하는 ㄱ형강을 상호 연결하도록 양단의 일측면이 인접하는 ㄱ형강의 내측 또는 외측 면에 접하여 제1체결부재로 결합되는 플레이트 형상의 래티스재; 상기 ㄱ형강 및 래티스재 외측에서 상기 제1체결부재에 결합되어 래티스재를 ㄱ형강에 고정하는 스페이서; 및 제2체결부재에 의하여 상기 스페이서 외측에 결합되는 거푸집; 으로 구성되되, 상기 제1체결부재는 머리부와 몸통부로 구성된 볼트로, ㄱ형강과 래티스재의 대응되는 위치에 각각 형성된 체결공에 상기 몸통부가 삽입되어 ㄱ형강과 래티스재를 상호 체결하되, 볼트의 머리부는 ㄱ형강과 래티스재의 내측에 위치하고 몸통부의 단부가 ㄱ형강과 래티스재의 외측에 돌출되어 상기 스페이서의 내측 단부와 결합되고, 상기 제2체결부재는 머리부와 몸통부로 구성된 볼트로, 머리부가 거푸집 외측에 위치하고, 몸통부가 거푸집 내측으로 돌출되어 상기 스페이서의 외측 단부와 결합되는 것을 특징으로 하는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 스페이서는 내주면에 나사산이 형성된 관 형상으로 구성되어 내측 단부에는 제1체결부재의 몸통부 단부가 삽입되어 결합되고, 외측 단부에는 제2체결부재의 몸통부 단부가 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 스페이서는 외주면의 단면 형상이 다각형인 것을 특징으로 하는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 거푸집은 거푸집의 면을 형성하는 판재와 상기 판재 후면에 결합되는 형강재로 구성되되, 상기 제2체결부재는 상기 형강재에 결합되는 것을 특징으로 하는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 종래 래티스근을 ㄱ형강에 부착하는 선조립 합성부재와 달리, 용접 기술에 의존하지 않고 기계식 조임에 의존하여 선조립 골조를 생산할 수 있다. 따라서 고품질 제품 생산 및 공기 단축이 가능하다.
둘째, 선조립 골조의 제작 전 과정에서 용접 공정이 요구되지 않으므로 고강도강(SS540)을 합성부재로 적용할 수 있다.
셋째, 제1체결부재로 ㄱ형강과 래티스재를 결합하면서 동시에 스페이서를 ㄱ형강에 결합하고, 이후 스페이서 단부에 미리 거푸집을 탈부착 가능하도록 설치하기 때문에, 조립 공정이 단순하며 현장 거푸집 작업을 생략할 수 있다.
넷째, ㄱ형강과 래티스재를 결합하는 제1체결부재가 전단연결재 역할을 수행하므로, 콘크리트의 전단력이 강재에 잘 전달된다.
다섯째, 래티스재가 횡방향에 효과적으로 저항할 수 있는 브레이싱재로서 강한 강성을 제공하므로, 수직 또는 수평부재로 이용시 처짐 및 변형에 대하여 상당한 저항성을 확보할 수 있다.
여섯째, 콘크리트 양생 후 사용자의 요구 등에 따라 선택적으로 거푸집을 탈형할 수 있다.
도 1은 본 발명 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조 일부를 도시하는 내부사시도.
도 3은 본 발명 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조 일부를 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 도시하는 단면도.
도 5는 도 4의 'A' 부분을 도시하는 확대단면도.
도 6은 스페이서의 실시예를 도시하는 사시도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조 일부를 도시하는 내부사시도이며, 도 3은 본 발명 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조 일부를 도시하는 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조는 기둥 또는 보로 사용되는 강-콘크리트 합성부재(1)에 설치되는 것으로, 상기 부재(1)의 각 모서리에 부재(1) 면과 일정 간격 이격되도록 배치되는 복수의 ㄱ형강(11); 인접하는 ㄱ형강(11)을 상호 연결하도록 양단의 일측면이 인접하는 ㄱ형강(11)의 내측 또는 외측 면에 접하여 제1체결부재(15)로 결합되는 플레이트 형상의 래티스재(12); 상기 ㄱ형강(11) 및 래티스재(12) 외측에서 상기 제1체결부재(15)에 결합되어 래티스재(12)를 ㄱ형강(11)에 고정하는 스페이서(13); 및 제2체결부재(16)에 의하여 상기 스페이서(13) 외측에 결합되는 거푸집(14); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 강재와 콘크리트를 합성하여 기둥 또는 보 부재로 이용하기 위한 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조에 대한 것이다.
상기 ㄱ형강(11)은 부재(1)의 각 모서리에 배치되는 것으로, 일정 크기의 피복두께를 확보할 수 있도록 부재(1) 면과 일정 간격 이격 배치된다.
기둥 부재의 경우, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 ㄱ형강(11) 이외에도 기둥 부재의 길이 방향으로 설치되는 수직철근(17)과 복수의 수직철근(17)을 결속하는 보조띠철근(18)이 구비될 수 있다.
상기 래티스재(12)는 양단의 일측면이 인접하는 ㄱ형강(11)의 내측 또는 외측 면에 접하여 제1체결부재(15)로 결합되어, 인접 ㄱ형강(11)을 일체화한다. 래티스재(12)는 일정한 두께와 폭을 지닌 플레이트 형상의 철골 부재를 이용할 수 있다.
상기 래티스재(12)는 횡구속근의 역할을 하므로, 선조립 골조에 별도로 후프근을 설치할 필요가 없다. 또한, ㄱ형강(11)에 래티스재(12)를 결합하여 선조립 골조의 강성이 커지게 되므로, 운반 및 설치시 선조립 골조의 변형을 최소화할 수 있다.
도 1 내지 도 3의 실시예에서 상기 래티스재(12)는 양단의 높이가 같은 수평재 형태이나, 래티스재(12)의 양단의 높이를 달리하여 사선재 형태로 ㄱ형강(11)에 결합하는 것도 가능하다.
또한, 도 1 내지 도 3의 실시예에서 상기 ㄱ형강(11)은 모서리가 기둥 외측에 면하도록 설치되었으나, ㄱ형강(11)의 모서리가 기둥 내측에 면하도록 배치할 수도 있다. 후자의 경우 부재(1) 모서리의 모따기를 자연스럽게 형성할 수 있으며, 기둥 연결시 연결 플레이트가 돌출되지 않아 피복두께 확보에 유리하다.
그리고 상기 래티스재(12)를 ㄱ형강(11) 내측에 결합하는 경우에는 부재(1)의 피복두께 확보에 보다 유리하다.
상기 제1체결부재(15)는 콘크리트의 전단력을 강재에 전달하고, 콘크리트와 강재의 격리를 방지할 목적으로 사용되는 전단연결재의 역할을 겸하게 된다. 따라서 상기 제1체결부재(15)는 부재(1)에 외력이 작용할 때, 콘크리트와 강재의 수직 및 수평 방향의 변형을 일체화시키기 위한 충분한 강성을 가지고 있어야 한다.
상기 스페이서(13)는 거푸집(14)과 ㄱ형강(11) 사이에 피복두께를 확보하는 한편, 거푸집(14)이 결합되는 구성으로, 상기 ㄱ형강(11) 및 래티스재(12) 외측에서 상기 제1체결부재(15)에 결합되어 래티스재(12)를 ㄱ형강(11)에 고정한다.
상기 거푸집(14)은 제2체결부재(16)에 의하여 상기 스페이서(13) 외측에 결합되는 것으로, ㄱ형강(11)과 견고하게 결합되기 때문에 별도의 거푸집 서포트가 불필요하다.
거푸집(14)은 콘크리트 양생 후 스페이서(13)로부터 제2체결부재(16)를 해체한 다음 탈형할 수 있다.
기둥의 경우 거푸집(14)은 폭을 기둥 폭에 맞추고 높이를 일정 단위로 하여 상하 방향으로 이으면서 기둥에 부착하며, 보의 경우 거푸집(14)은 높이를 보의 높이에 맞추고 폭을 일정 단위로 하여 좌우 방향으로 이으면서 보에 부착한다.
상기와 같이 본 발명에서는 제1체결부재(15)로 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)를 결합하면서 동시에 스페이서(13)를 ㄱ형강(11)에 결합하고, 이후 스페이서(13) 단부에 거푸집(14)을 탈부착 가능하도록 설치하기 때문에, 제작 공정이 단순하며 현장 거푸집 작업을 생략할 수 있다.
또한, 용접 기술에 의존하지 않고 제1체결부재(15)와 제2체결부재(16)의 기계식 조임에 의존하여 탈부착 가능한 거푸집(14)이 구비된 선조립 골조를 생산할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 거푸집(14)은 거푸집(14)의 면을 형성하는 판재(141)와 상기 판재(141) 후면에 결합되는 형강재(142)로 구성되되, 상기 제2체결부재(16)는 상기 형강재(142)에 결합되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서 거푸집(14)으로는 종래 공지된 거푸집을 사용하거나, 도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 금속 판재(141)에 ㄱ형강 등의 형강재(142)로 후면을 보강한 거푸집(14)을 사용할 수도 있다.
특히, 거푸집(14)을 스페이서(13) 단부에 결합하는 제2체결부재(16)를 형강재(142)에 결합하는 경우에는 거푸집(14)을 견고하게 고정할 수 있다.
기둥의 경우 거푸집(14)은 공장에서 기둥 상부에서 하부로 부착해 내려오다가 최하단 1~2개의 거푸집(14)은 부착하지 않은 상태로 현장에 운반할 수 있다. 그리고 공사 현장에서는 비워둔 공간을 활용하여 상하 ㄱ형강(11) 간의 이음 작업을 마치고, 이음부 부분을 덮는 나머지 거푸집(14)은 공사 현장에서 부착할 수 있다.
거푸집(14)의 두께는 콘크리트 측압과 형강재(142)의 간격을 고려하여 결정한다.
도 4는 본 발명 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조를 도시하는 단면도이고, 도 5는 도 4의 'A' 부분을 도시하는 확대단면도이다.
도 4 내지 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에서 상기 제1체결부재(15)는 머리부(151)와 몸통부(152)로 구성된 볼트로, ㄱ형강(11)과 래티스재(12)의 대응되는 위치에 각각 형성된 체결공(111, 121)에 상기 몸통부(152)가 삽입되어 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)를 상호 체결하되, 볼트의 머리부(151)는 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)의 내측에 위치하고 몸통부(152)의 단부가 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)의 외측에 돌출되어 상기 스페이서(13)의 내측 단부, 즉 스페이서(13)가 부재의 내측에 면하는 내측 단부와 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서(13)는 너트 역할을 겸하며, 제1체결부재(15)의 머리부(151)와 스페이서(13)는 각각 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)의 내외측을 가압하면서 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)를 결합한다.
아울러 상기 제2체결부재(16)는 머리부(161)와 몸통부(162)로 구성된 볼트로, 머리부(161)가 거푸집(14) 외측에 위치하고, 몸통부(161)가 거푸집(14) 내측으로 돌출되어 상기 스페이서(13)의 외측 단부, 즉 스페이서(13)가 부재의 외측에 면하는 외측 단부와 결합되는 것을 특징으로 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제2체결부재(16)는 콘크리트 양생 후 거푸집(14)을 탈형할 수 있도록 거푸집(14) 외부에서 스페이서(13)에 결합한다. 따라서 콘크리트 양생 후 제2체결부재(16)를 제거한 다음, 거푸집(14)을 탈형할 수 있다.
상기와 같이, 스페이서(13)의 일단 및 타단, 즉 스페이서(13)가 기둥 또는 보 부재의 내측 및 외측에 면하는 내측 단부 및 외측 단부에는 제1체결부재(15)의 몸통부(152)와 제2체결부재(16)의 몸통부(162)가 각각 삽입되어 결합된다.
따라서 본 발명에서는 상기 스페이서(13)는 내주면에 나사산이 형성된 관 형상으로 구성되어 일단에는 제1체결부재(15)의 몸통부(152) 단부가 삽입되어 결합되고, 타단에는 제2체결부재(16)의 몸통부(162) 단부가 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 스페이서(13)는 내주면에 나사산이 형성되어 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)의 결합시 너트 역할을 하며, 거푸집(14)을 ㄱ형강(11)에 견고하게 고정한다.
도 6은 스페이서(13)의 실시예를 도시하는 사시도이다.
본 발명에서 상기 스페이서(13)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 외주면을 원형 형상으로 할 수 있으며, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 외주면의 단면 형상을 다각형으로 구성할 수도 있다.
특히, 스페이서(13)의 외주면을 너트와 같이 다각형으로 구성하는 경우, 스페이서(13) 외주면을 공구로 고정하여 스페이서(13)가 헛돌지 않도록 하면서 제1체결부재(15)를 회전시켜 스페이서(13)와 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)를 결합할 수 있다.
도 1 내지 도 5의 실시예에서는 기둥 부재용 선조립 골조와 관련하여 설명하였으나, 보 부재용 선조립 골조에도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다.
1: 강-콘크리트 합성부재 11: ㄱ형강
111: 체결공 12: 래티스재
121: 체결공 13: 스페이서
14: 거푸집 141: 판재
142: 형강재 15: 제1체결부재
151: 머리부 152: 몸통부
16: 제2체결부재 161: 머리부
162: 몸통부 17: 수직철근
18: 보조띠철근

Claims (6)

  1. 기둥 또는 보로 사용되는 강-콘크리트 합성부재(1)에 설치되는 것으로,
    상기 부재(1)의 각 모서리에 부재(1) 면과 일정 간격 이격되도록 배치되는 복수의 ㄱ형강(11);
    인접하는 ㄱ형강(11)을 상호 연결하도록 양단의 일측면이 인접하는 ㄱ형강(11)의 내측 또는 외측 면에 접하여 제1체결부재(15)로 결합되는 플레이트 형상의 래티스재(12);
    상기 ㄱ형강(11) 및 래티스재(12) 외측에서 상기 제1체결부재(15)에 결합되어 래티스재(12)를 ㄱ형강(11)에 고정하는 스페이서(13); 및
    제2체결부재(16)에 의하여 상기 스페이서(13) 외측에 결합되는 거푸집(14); 으로 구성되되,
    상기 제1체결부재(15)는 머리부(151)와 몸통부(152)로 구성된 볼트로, ㄱ형강(11)과 래티스재(12)의 대응되는 위치에 각각 형성된 체결공(111, 121)에 상기 몸통부(152)가 삽입되어 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)를 상호 체결하되, 볼트의 머리부(151)는 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)의 내측에 위치하고 몸통부(152)의 단부가 ㄱ형강(11)과 래티스재(12)의 외측에 돌출되어 상기 스페이서(13)의 내측 단부와 결합되고,
    상기 제2체결부재(16)는 머리부(161)와 몸통부(162)로 구성된 볼트로, 머리부(161)가 거푸집(14) 외측에 위치하고, 몸통부(162)가 거푸집(14) 내측으로 돌출되어 상기 스페이서(13)의 외측 단부와 결합되는 것을 특징으로 하는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서(13)는 내주면에 나사산이 형성된 관 형상으로 구성되어 내측 단부에는 제1체결부재(15)의 몸통부(152) 단부가 삽입되어 결합되고, 외측 단부에는 제2체결부재(16)의 몸통부(162) 단부가 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스페이서(13)는 외주면의 단면 형상이 다각형인 것을 특징으로 하는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거푸집(14)은 거푸집(14)의 면을 형성하는 판재(141)와 상기 판재(141) 후면에 결합되는 형강재(142)로 구성되되, 상기 제2체결부재(16)는 상기 형강재(142)에 결합되는 것을 특징으로 하는 거푸집 탈부착형 강-콘크리트 합성부재용 선조립 골조.
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