KR101518446B1 - 모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물 - Google Patents
모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 구조물의 대부분 하중을 지탱하는 철골 구조물의 수직 기둥에서 발생하는 모멘트를 고려하여 보와 기둥의 부재력이 큰 영역을 보강하여 구조물의 안정성을 확보하고, 철골구조물의 최적 설계가 가능한 하중 모멘트를 고려한 특수보강재를 부착한 철골구조물을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기둥; 상기 기둥에 횡방향으로 결합되는 보; 및 상기 보가 고정되는 상기 기둥의 상부 또는 하부에서 상기 기둥과 평행하거나 상기 보와 평행하게 설치되는 장방형의 구조보강 부재를 포함하는 구조보강 수직기둥을 갖는 특수보강재를 부착한 철골구조물을 제공한다.
Description
본 발명은 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조물의 대부분 하중을 지탱하는 철골 구조물의 수직 기둥에서 발생하는 모멘트 크기를 고려하여 보와 기둥의 부재력이 큰 영역을 보강하여 구조물의 안정성을 확보하고, 철골구조물의 최적 설계가 가능한 모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물에 관한 것이다.
일반적으로 자주식 주차장이나 기타 건축용으로 철골구조물이 주로 사용된다. 도 1은 일반적인 철골구조물의 구성을 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 철골구조물은 형강재로 이루어진 기둥(10)과 상기 기둥(10) 간에 용접 설치되며, 형강재로 이루어진 보(20)로 이루어진다.
여기서, 상기한 보(200)는 형강재를 주로 사용하는바, 이러한 형강재는 지간이 짧은 경우에는 별다른 문제가 없으나, 지간이 긴 장지간인 경우에는 보의 형강재의 중앙부가 아래로 처지는 처짐 현상이 발생된다. 이와 같은 형강재의 처짐을 방지하기 위해 종래에는 처짐이 발생될 우려가 있는 형강재의 아래에 기둥을 다수 개 세워서 보강하였다. 이를 해결하기 위한 관련 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-0896173호(2009.04.28)에 제안되어 있다.
한편, 철골구조물에서 가장 큰 하중을 받는 수직 기둥은 좌굴에 매우 취약하며, 층고가 높아질수록 좌굴 모멘트는 더욱 크게 작용하게 된다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 별도의 형상이나 형태의 기둥이 설계되어야 하는데, 이 경우 제작 설계가 어렵고, 다른 연계 구성과의 구조도 고려해야하는 어려움이 따른다.
기존에는 널리 사용되는 기둥 형태는 H빔을 사용하는바, H빔 기둥 형태를 유지하면서도 이에 작용하는 모멘트를 고려하여 보강할 수 있는 보강 구조에 대한 연구와 대책이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 구조물의 대부분 하중을 지탱하는 철골 구조물의 수직 기둥에서 발생하는 모멘트의 크기를 고려하여 보와 기둥의 부재력이 큰 영역을 보강하여 구조물의 안정성을 확보하고, 철골구조물의 최적 설계가 가능한 모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 기둥; 상기 기둥에 횡방향으로 결합되는 보; 및 상기 보가 고정되는 상기 기둥의 상부 또는 하부에서 상기 기둥과 평행하거나 상기 보와 평행하게 설치되는 장방형의 구조보강 부재를 포함하는 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물을 제공한다.
상기 기둥과 보는 H빔이고, 상기 구조보강 부재의 하부를 지지 고정하면서 상기 기둥에 고정되는 제1 서브 구조보강 부재; 및 상기 보가 고정되는 측의 상기 기둥의 적어도 일면에 고정되는 플레이트형의 제2 서브 구조보강 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 구조보강 부재는 단면 H형태에서 양측의 판상 플레이트가 길이방향으로 일단에서 타단으로 갈수록 하단이 테이퍼(taper)지게 형성되어 이루어지거나, 상기 구조보강 부재는 단면 H형태에서 양측의 판상 플레이트가 길이방향의 일단부에서 하단이 상단과 일정 길이만큼 평행하는 평행부와, 상기 평행부의 끝단에서 길이방향 타단으로 갈수록 하단이 테이퍼지게 형성되는 테이퍼부로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 구조보강 부재는 상기 양측의 판상 플레이트에 대해 직교하는 하나 이상의 보강 플레이트가 더 형성되는 것이 바람직하다.
상기 구조보강 부재와 제1 및 제2 서브 구조보강 부재는 판형부; 및 상기 판형부로부터 직교되게 일체로 연장 형성되되, 연장 말단이 일측에서 타측으로 테이퍼지게 형성되는 직교부로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기둥; 상기 기둥의 상단에 일단부 하단이 고정되고, 타단부에는 단턱 돌기부가 형성되는 블록형 보강부재; 및 상기 블록형 보강부재의 단턱 돌기부가 삽입되는 삽입부를 갖고 횡방향으로 결합하는 보를 포함하며, 상기 블록형 보강부재는 L자형의 단턱 돌기부가 형성되고, 상기 보의 삽입부는 단면 H빔의 일단부에서 중앙 연결바를 내측으로 절개하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수직기둥을 갖는 철골구조물을 제공한다.
상기 블록형 보강부재의 하부에는 상기 기둥과 평행하거나 상기 보와 평행하게 설치되는 장방형의 구조보강 부재; 상기 구조보강 부재의 하부를 지지 고정하면서 상기 기둥에 고정되는 제1 서브 구조보강 부재; 및 상기 보가 고정되는 측의 상기 기둥의 적어도 일면에 고정되는 플레이트형의 제2 서브 구조보강 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, H빔 형태의 기둥; 일단부가 상기 기둥의 상단부에 고정되는 구조 보강부재; 및 상기 구조 보강부재의 상면에서 상기 기둥에 대해 횡방향으로 결합되는 보를 포함하고, 상기 구조 보강부재는 판형 수평부와 상기 수평부에 직교하는 판형 직교부로 이루어지고, 상기 구조 보강부재의 직교부에는 상기 기둥의 중앙 연결바 또는 양측의 판상 플레이트 중 적어도 하나에 삽입되는 끼움홈가 형성되는 수직기둥을 갖는 철골구조물을 제공한다.
본 발명에 따른 하중 모멘트를 고려한 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물은 구조물의 대부분 하중을 지탱하는 철골 구조물의 수직 기둥에서 발생하는 모멘트를 고려하여 수직 기둥을 보강함으로써, 철골구조물의 안정성을 확보하고, 이에 따라 전체 구조물의 안전을 도모하며, 철골구조물의 최적 설계를 가능하게 한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 철골구조물의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물의 일부를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물을 구성하는 수직 보강 부재의 예시들을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 철골구조물에서 구조보강 부재의 설치 예를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골구조물의 일부를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예의 철골구조물을 구성하는 구조보강 부재의 예시들을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예의 철골구조물을 구성하는 서브 구조보강 부재를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예의 철골구조물에서 서브 구조보강 부재의 배치 예를 도시한 철골구조물의 일부 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골 구조물의 일부를 도시한 정면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예의 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골구조물의 일부를 도시한 정면도이다.
도 11은 일반적인 기둥과 보의 경우에서 철골구조물의 모멘트를 도시한 모멘트도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물의 일부를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물을 구성하는 수직 보강 부재의 예시들을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 철골구조물에서 구조보강 부재의 설치 예를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골구조물의 일부를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예의 철골구조물을 구성하는 구조보강 부재의 예시들을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예의 철골구조물을 구성하는 서브 구조보강 부재를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예의 철골구조물에서 서브 구조보강 부재의 배치 예를 도시한 철골구조물의 일부 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골 구조물의 일부를 도시한 정면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예의 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골구조물의 일부를 도시한 정면도이다.
도 11은 일반적인 기둥과 보의 경우에서 철골구조물의 모멘트를 도시한 모멘트도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물의 일부를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물을 구성하는 수직 보강 부재를 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조보강 수직기둥을 갖는 철골구조물은, 수직 하중을 지탱하는 기둥(100); 상기 기둥(100)에 횡방향으로 결합되는 보(200); 및 상기 보(200)가 연결되는 지점의 기둥(100)에 설치되는 구조보강 부재(300)를 포함한다.
상기 기둥(100) 및 보(200)의 공지의 것을 채용할 수 있는 것으로, 본 발명에서는 통상의 H빔 형태의 기둥과 보로 이루어진다.
상기 구조보강 부재(300)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 단면 H형태로 형성되되, 양측의 판상 플레이트(310)는 길이방향으로 일단에서 타단으로 갈수록 하단이 테이퍼(taper)지게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 양측의 판상 플레이트(310)는 일단 단면은 H자형이고, 타단 단면은 U자형으로 이루어지도록 구성된다. 도 3의 (b)의 구성에 대해서는 아래에서 설명한다.
상기 구조보강 부재(300)는 도 3에서와 같이 길이방향이 보(200)와 평행하게 하여 구비될 수 있고, 도 4에서와 같이 길이방향이 기둥(100)과 평행하게 하여 구비될 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 철골구조물에서 구조보강 부재(300)의 설치 예를 도시한 구성도이다.
다음으로, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골구조물을 설명한다. 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골구조물의 일부를 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시 예의 철골구조물을 구성하는 구조보강 부재를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 제2 실시 예의 철골구조물을 구성하는 서브 구조보강 부재를 도시한 사시도이다.
제2 실시 예의 철골구조물을 설명함에 있어, 앞서 설명한 제1 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하거나 간략히 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골 구조물은, 앞서 설명한 제1 실시 예의 철골 구조물에서 구조보강 부재에 더하여 서브 구조보강 부재들을 더 구비한 것으로, 수직 하중을 지탱하는 기둥(100); 상기 기둥(100)에 횡방향으로 결합되는 보(200); 상기 보(200)가 연결되는 지점의 기둥(100)에 설치되는 구조보강 부재(300); 및 상기 구조보강 부재(300)의 하부를 지지 고정하면서 상기 기둥(100)에 고정되는 제1 서브 구조보강 부재(400)를 포함한다.
또한, 제2 실시 예의 철골 구조물은 보(200)가 결합되는 측의 기둥(100) 양측에 고정되는 소정 두께와 길이의 플레이트형의 제2 서브 구조보강 부재(410)를 더 포함한다.
상기 기둥(100)과 보(200)는 앞서 설명한 구성과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 구조보강 부재(300)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 단면 H형태로 형성되고, 양측의 판상 플레이트(310)는 길이방향의 일단부에서 하단이 상단과 일정 길이만큼 평행하는 평행부(311)와, 상기 평행부(311)의 끝단에서 길이방향 타단으로 갈수록 하단이 테이퍼지게 형성되는 테이퍼부(312)로 이루어진다.
또한, 상기 단면 H형태로 형성되는 구조보강 부재(300)는 양측의 판상 플레이트(310) 내측에 길이방향에 대해 직교하는 하나 이상의 보강 플레이트(320)가 더 형성된다.
한편, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 구조보강 부재(300)는 하단의 일측에서 타측으로 갈수록 경사지게 형성되는 직교부(402)와, 상기 직교부의 경사면에 부착되는 판형부(401)를 포함한다. 여기에서, 상기 직교부(402)의 경사 시점은 일단부의 하단이 일정 정도 수평부를 갖고 그 이후부터 경사지게 형성되며, 상기 판형부(401)는 그 일단이 경사시점부터 부착되도록 구성된다.
계속해서, 상기 제1 서브 구조보강 부재(400)는 도 7에 도시된 바와 같이, 판형부(401)와 상기 판형부(401)로부터 직교되게 일체로 연장 형성되되, 연장 말단이 일측에서 타측으로 테이퍼지게 형성되는 직교부(402)로 이루어진다.
여기에서, 상기 제1 서브 구조보강 부재(400)는 도 7의 점선으로 나타낸 바와 같이 소저 길이의 H빔에서 중앙 연결바(403)를 경사지게 절단함으로써 2 분할되는 것으로부터 이루어질 수 있다. 따라서, 제1 서브 구조보강 부재(400)는 별도의 제작이 아닌 기둥이나 보와 같은 H빔으로부터 제작될 수 있다.
상기 제1 서브 구조보강 부재(400)의 구조는 상기한 구조보강 부재(300)의 구조를 대체할 수도 있다. 즉, 상기한 제1 및 제2 실시 예의 구조보강 부재(300)는 도 3의 (b) 및 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 판형부(401)와 직교부(402)로 이루어질 수 있다.
여기에서, 상기 제1 서브 구조보강 부재(400)는 도 8에 도시된 바와 같이 기둥(100)의 일측이나 양측에 설치될 수 있으며, 복수의 보(200)와 연결되는 지점에서는 설계 사항을 고려하여, 예를 들면 발생 모멘트를 고려하여 기둥(100)의 내측과 외측에서 그 연결지점에 대칭되게 또는 비대칭되게 여러 조합 형태를 갖고 설치될 수 있다. 도 8에서 외측에 위치되는 제1 서브 구조보강 부재(400)는 점선으로 나타내었다.
또한, 제2 실시 예의 구조보강 부재(300)에서(도 6의 (b)에서) 보강 플레이트(320)는 별도로 용접 등에 의해 고정되어 구성될 수 있다. 이 구성으로 형성된 경우에도, 구조보강 부재(300)는 별도의 제작이 아닌 기둥이나 보와 같은 H빔으로부터 제작될 수 있다.
다음으로, 상기 제2 서브 구조보강 부재(500)는 H빔의 기둥(100) 양측에 고정되는 플레이트형으로 이루어지고, 이에 따라 해당 영역에서 빔 두께를 증가시켜 구조적 안정성을 도모할 수 있다. 이러한 구조적 안정성에 대한 해석에 대해서는 아래에서 후술한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골 구조물의 일부를 도시한 정면도이다. 앞서 설명한 실시 예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 구조보강 수직 기둥을 갖는 철골 구조물은, 수직 하중을 지탱하는 기둥(100); 상기 기둥(100)의 상단에 일단부 하단이 고정되고, 타단부에는 돌기부(510)가 형성되는 H 형태의 보강부재(500); 및 상기 H빔 형태의 보강부재(500)의 단턱 돌기부(510)가 삽입되는 삽입부(210)를 갖고 횡방향으로 결합하는 H빔 형태의 보(200)를 포함한다.
상기 H빔 형태의 보강부재(500)는 돌기부(510)가 형성되고, 상기 보(200)의 삽입부(210)는 이에 상보적인 홈으로 이루어진다. 즉, 상기 보(200)의 삽입부(210)는 도 9의 확대도에서 나타낸 바와 같이 H빔의 일단부에서 중앙 연결바를 소정 깊이 절개함으로써 삽입부(210)를 형성할 수 있다.
여기에서, 상기 H빔 형태의 보강부재(500)에서 중앙 직교부는 일단(하단)이 경사지게 형성되고, 이에 따라 상단 판형부는 보(200)와 수평되게 형성되고, 하단 판형부는 경사지게 형성된다.
상기 제3 실시 예에서 상기 H빔 형태의 보강부재(500)의 하방 측에는 상기한 구조 보강부재(300) 및/또는 서브 보강부재(400, 410)가 구비될 수 있다.
다음으로, 도 10은 본 발명의 제4 실시 예의 철골구조물을 나타낸 것으로, 상기한 구조 보강부재(300)에, 구체적으로는 수평부(401)에 직교하는 직교부(402)에는 기둥(100)의 중앙 연결바 또는 양측의 판상 플레이트 중 적어도 하나에 삽입되는 끼움홈(403)가 형성된다. 이와 같이 구성되는 경우에는 기둥(100)과 구조 보강부재(300)가 조립을 통한 구조적 결합이 용접 고정과 동시에 이루어져, 구조적 안정성을 더욱 증대시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 철골구조물의 작용 효과에 대해서 설명한다.
도 11은 일반적인 기둥과 보의 경우에서 철골구조물의 모멘트를 도시한 모멘트도이다. 정모멘트(+M)가 발생하는 구간(M=0～+Mmax～M=0)인 중앙부는 H빔으로 구성되며, 부모멘트(-M)가 발생하는 구간(-Mmax～M=0, M=0～-Mmax)인 보의 양단부에는 구조 보강부재를 부착하여 접합수단에 의해서 일체화한 것이 기본적인 구성이다.
이와 같은 기술적인 사항을 바탕으로 하여 부모멘트(-M)가 발생하는 구간인 보의 양단부는 발생 응력에 대하여 구조적인 보강차원에서 중앙부의 보와 달리 기둥에 대한 보강 구조를 추가함으로써 M=0인 지점에서 보의 양단부가 구조 보강부재에 의해서 일체화되어 장지 간이 가능한 구성으로 한다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 모멘트 발생 크기에 따른 구조 보강부재가 부착된 철골구조물은 구조해석에 의한 철골구조물 기둥(100) 및 보(200) 부재 설계시 양단부에서 발생하는 부재력이 중앙부에 발생하는 부재력보다 크므로 양단부 부재력이 큰 부분에 구조 보강부재를 설치하여 양단부 부재력을 극복한 것이다.
즉, 상기 기둥(100)의 설계에서 발생되는 양단부 부재력을 해결하기 위해 기둥(100)에 구조 보강부재 및 서브 구조보강 부재를 설치한 것이다.
본 발명에 따른 모멘트 발생 크기에 따른 구조 보강부재가 부착된 철골구조물을 모멘트 발생 크기에 따른 구조 보강부재가 구비된 철골구조물은 종래의 철골구조물에 비하여 양단부 기둥의 단면특성이 증가에 따른 휨 및 축방향 저항성능이 증가되며, 양단부 기둥의 단면 2차 모멘트가 강, 약축 증가하며, 양단부 기둥의 단면계수도 강, 약축 증가하여 결과적으로 양단부 기둥은 휨강성(휨에 대한 저항성능) 및 축방향 저항성능이 증가하여 철골 부재의 절감효과가 있다.
본 발명에 따른 모멘트 발생 크기에 따른 구조보강 부재가 구비된 철골구조물에 대한 물량을 시뮬레이션한 결과, 본 발명의 철골구조물의 물량은 보에서 20%, 기둥에서 11%가 절감되어, 종래의 철골구조물에 비하여 총 17% 철골 부재를 절감할 수 있음을 확인하였다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기둥
200: 보
210: 삽입부
300: 구조보강 부재
310: 판상 플레이트
311: 평행부
312: 테이퍼부
400: 제1 서브 구조보강 부재
401: 판형부
402: 직교부
403: 중앙 연결바
410: 제2 서브 구조보강 부재
500: 블록형 보강부재
510: 단턱 돌기부
200: 보
210: 삽입부
300: 구조보강 부재
310: 판상 플레이트
311: 평행부
312: 테이퍼부
400: 제1 서브 구조보강 부재
401: 판형부
402: 직교부
403: 중앙 연결바
410: 제2 서브 구조보강 부재
500: 블록형 보강부재
510: 단턱 돌기부
Claims (10)
- 기둥;
상기 기둥에 횡방향으로 결합되는 보; 및
상기 보가 고정되는 상기 기둥의 상부 또는 하부에서 상기 기둥과 평행하거나 상기 보와 평행하게 설치되는 장방형의 구조보강 부재;를 포함하며,
상기 기둥과 보는 H빔이고,
상기 구조보강 부재의 하부를 지지 고정하면서 상기 기둥에 고정되는 제1 서브 구조보강 부재; 및
상기 보가 고정되는 측의 상기 기둥의 적어도 일면에 고정되는 플레이트형의 제2 서브 구조보강 부재를 더 포함하는
특수보강재를 부착한 철골구조물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 구조보강 부재는
단면 H형태에서 양측의 판상 플레이트가 길이방향으로 일단에서 타단으로 갈수록 하단이 테이퍼(taper)지게 형성되어 이루어지는
특수보강재를 부착한 철골구조물.
- 제1항에 있어서,
상기 구조보강 부재는
단면 H형태에서 양측의 판상 플레이트가 길이방향의 일단부에서 하단이 상단과 일정 길이만큼 평행하는 평행부와, 상기 평행부의 끝단에서 길이방향 타단으로 갈수록 하단이 테이퍼지게 형성되는 테이퍼부로 이루어지는
특수보강재를 부착한 철골구조물.
- 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 구조보강 부재는
상기 양측의 판상 플레이트에 대해 직교하는 하나 이상의 보강 플레이트가 더 형성되는
특수보강재를 부착한 철골구조물.
- 제1항에 있어서,
상기 구조보강 부재와 제1 및 제2 서브 구조보강 부재는
판형부; 및
상기 판형부로부터 직교되게 일체로 연장 형성되되, 연장 말단이 일측에서 타측으로 테이퍼지게 형성되는 직교부로 이루어지는
특수보강재를 부착한 철골구조물.
- 기둥;
상기 기둥의 상단에 일단부 하단이 고정되고, 타단부에는 돌기부가 형성되는 H빔 형태의 보강부재; 및
상기 H빔 형태의 보강부재의 돌기부가 삽입되는 삽입부를 갖고 횡방향으로 결합하는 H빔 형태의 보를 포함하며,
상기 보의 삽입부는 단면 H빔의 일단부에서 중앙 연결바를 내측으로 절개하여 형성되는 것을 특징으로 하는
특수보강재를 부착한 철골구조물.
- 제7항에 있어서,
상기 H빔 형태의 보강부재의 하부에는 상기 기둥과 평행하거나 상기 보와 평행하게 설치되는 장방형의 구조보강 부재;
상기 구조보강 부재의 하부를 지지 고정하면서 상기 기둥에 고정되는 제1 서브 구조보강 부재; 및
상기 보가 고정되는 측의 상기 기둥의 적어도 일면에 고정되는 플레이트형의 제2 서브 구조보강 부재를 더 포함하는
특수보강재를 부착한 철골구조물.
- H빔 형태의 기둥;
일단부가 상기 기둥의 상단부에 고정되는 구조 보강부재; 및
상기 구조 보강부재의 상면에서 상기 기둥에 대해 횡방향으로 결합되는 보를 포함하고,
상기 구조 보강부재는 판형 수평부와 상기 수평부에 직교하는 판형 직교부로 이루어지고,
상기 구조 보강부재의 직교부에는 상기 기둥의 중앙 연결바 또는 양측의 판상 플레이트 중 적어도 하나에 삽입되는 끼움홈이 형성되는
특수보강재를 부착한 철골구조물.
- 기둥과 상기 기둥에 횡방향으로 결합되는 보를 갖는 기본 골격의 베이스 철골구조물을 형성하는 단계;
상기 보가 고정되는 상기 기둥의 상부 또는 하부에서 상기 기둥과 평행하거나 상기 보와 평행하게 설치되는 장방형의 구조보강 부재를 부착하는 단계를 포함하며,
상기 구조보강 부재는 청구항 3에 따른 구조보강 부재가 마련되는 것을 포함하는
특수보강재를 부착한 철골구조물의 시공방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130148742A KR101518446B1 (ko) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130148742A KR101518446B1 (ko) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물 |
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| KR1020130148742A KR101518446B1 (ko) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물 |
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-
2013
- 2013-12-02 KR KR1020130148742A patent/KR101518446B1/ko active IP Right Grant
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