KR101521946B1 - 철골철근 콘크리트 구조(src)의 확장된 주두부 구조 - Google Patents

철골철근 콘크리트 구조(src)의 확장된 주두부 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기둥의 주두(柱頭 : Capital)를 확장하는 기술에 관한 것이며, 특히 철골부재와 철근콘크리트가 합성된 SRC(Steel Framed Reinforced Concrete) 기둥에서 주두를 확장함으로써 이에 결합되는 철골보를 경제적으로 설계할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
SRC 기둥에서 철골기둥 외곽을 감싸는 철근콘크리트와 철골보부재가 접하는 기둥의 상부 일부를 국부적으로 수평방향 및/또는 수직방향으로 확대한 주두(capital)를 조성함으로써 보설계의 주요 결정 요인인 순경간(純徑間)을 축소하는 효과를 얻도록 하여 휨모멘트의 크기를 줄임으로써 경제적인 보부재 설계가 가능하다

Description

철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조{ENLARGED CAPITAL OF STEEL FRAMED REINFORCED CONCRETE COLUMN }
본 발명은 기둥의 주두(柱頭 : Capital)를 확장하는 기술에 관한 것이며, 특히 철골부재와 철근콘크리트가 합성된 SRC(Steel Framed Reinforced Concrete) 기둥에서 주두를 확장함으로써 이에 결합되는 철골보를 경제적으로 설계할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 건물은 그 건물의 사용 목적과 기능, 외력에 대한 안전성 확보 및 경제성 등의 관점에서 적절한 건축계획(평면계획)을 세우고 역학적 구조형식을 선정하여 시공되는데, 역학적 구조형식으로는 종래로부터 목구조, 철근콘크리트구조, 철골구조 등을 비롯하여 다양한 형식이 적용되고 있다. 현재 오피스빌딩이나 아파트 등과 비교적 규모가 큰 건물을 지을 때 가장 많이 사용되고 있는 형식은 철근콘크리트구조와 철골구조이다.
철근콘크리트 구조는 철근과 콘크리트를 그 각각의 역학적 장단점이 서로 상보적(相補的) 도움이 되도록 일체화한 구조로서, 압축력에 비해 인장력에 대한 저항력이 약한 콘크리트의 단점을 보강하기 위해 콘크리트의 인장응력이 작용하는 부분에 철근을 배근함으로써 콘크리트는 압축응력을, 철근은 인장응력을 각각 부담시켜 외력에 효과적으로 저항할 수 있게 조성된 구조이다. 철근콘크리트 구조는 비교적 저렴한 재료인 콘크리트를 주재료로 사용하여 공사가 이루어지므로 공사비가 적어 경제성이 높은 장점과 함께 비교적 원하는 형상대로 만들기 쉬워 성형성이 좋고, 내구성도 좋은 장점이 있다. 반면에, 철근 콘크리트 구조체는 다른 구조체에 비해 자중(自重)이 크고, 균열이 발생하기 쉬우며, 현장에서 배합되어 타설되는 습식공법에 의해 만들어지므로 재료 균일성이 떨어지며, 무엇보다도 거푸집의 설치와 해체와 같은 가설공사비용이 많이 들고 공사 기간이 길어지는 단점이 있다.
이에 대해 철골구조는 건물 뼈대를 세울 때 공장에서 생산된 강판이나 각종 형강(形鋼) 부재들을 볼트결합이나 용접 등의 접합방식으로 현장에서 조립하여 세워지는 것으로서, 그 사용되는 강재(철골부재)가 콘크리트재에 비해 구조적 성능이 뛰어나고, 세우는 방식에서도 타워 크레인과 같은 중장비를 사용하여 각 골조 단위 부재들을 들어올려 이를 조립, 결함으로써 이루어진다. 따라서 철골구조는 철근콘크리트구조에 비해 공사 기간이 크게 단축되고 품질이 균일하여 오피스 빌딩, 고층 주거건물 등 대형 건물들의 경우 대부분 그 뼈대를 철골구조로 시공하고 있다.
한편, 철골구조는 그 자재비가 다른 구조재에 비해 고가이고 화기에 약해 화재시를 대비하여 별도의 내화피복 시공이 필요한 것이 단점으로 꼽히고 있다.
전술한 철근콘크리트구조 및 철골구조가 가지고 있는 이런 특성들을 감안하여, 이들 양 구조를 복합적으로 구성하여 각 구조형식의 단점을 상호 보완하면서 장점을 살리는 복합구조에 대한 관심이 높아지고 있고 이에 대한 개발도 활발히 이루어지고 있는데, 이러한 복합구조로 가장 널리 적용되고 있는 형식으로는 철골과 콘크리트를 주재료로 하여 이루어지는 SRC구조(Steel Framed Reinforced Concrete)이다. 이 SRC구조는 기둥 또는 보 구조체를 구성함에 있어 철골부재의 주위에 철근을 배근하고 그 철근이 매립되게 콘크리트를 타설하여 철골, 철근 및 콘크리트 세 재료가 서로 일체가 되도록 결합한 구조이다. SRC구조는 일반적으로 철근콘크리트와 합성되는 부분(기둥/기둥+보)에 배근 및 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 설치하고 철근 콘크리트로 이루어지는 슬라브(SLAB) 타설시 함께 콘크리트를 타설하여 완성된다.
좀 더 구체적으로, SRC구조의 건물에서 기둥은 일반적으로 철골 기둥재를 그 외부에서 철근콘크리트로 감싸 이루어지는 수직구조재로서, 기둥 상부의 하중과 모멘트를 하부의 기둥 및 기초부분으로 안전하게 전달하도록 설계되며 층간(層間 : 상부층 슬라브와 하부층 슬라브 사이)에서 균일한 사이즈로 설계된다.
한편 SRC구조의 건물에서 보부재는 기둥과 인접 기둥 사이에 양 단부가 걸쳐지게 설치되어 슬라브를 통해 전달되는 하중과 모멘트를 기둥으로 안전하게 전달하는 역할을 하는 수평구조재로서, 철근 콘크리트로 철골보 외곽을 감싸 이루는 경우도 있지만 철골보의 상부 플랜지에 다양한 형태의 전단열결재(예컨대, steel stud)를 용접하고 이 전단연결재가 콘크리트에 묻히도록 슬라브 콘크리트를 타설함으로써 철골보와 슬라브 콘크리트를 일체되게 합성하는 방법으로 설계되는 것이 보통이다.
한편, 보부재는, 기둥 사이에서 그 위치나 경간(徑間)의 크기에 따라, 작용하중의 크기에 따라 부담하는 하중과 모멘트 값에 차이가 있지만, 일반적으로는 보부재 설계시 구조적 안전성을 확보하기 위하여 보부재에 작용하는 최대 하중과 최대 휨모멘트를 기준으로 설계된다. 이때 하중과 휨모멘트에 영향을 미치는 요인을 찾아 그 조건에 변화를 주면서 일반적으로 허용휨응력 범위에 부합되는 최적의 보단면을 찾는 방식으로 구조적 안전성을 확보하면서 경제적인 부재가 결정되도록 설계되는데, 재료역학적으로 부재의 휨응력(σ)은
Figure 112013045674600-pat00001
이고, 보의 양단을 예컨대 고정단으로 가정할 경우 단부측 휨모멘트(Me)는 Me=
Figure 112013045674600-pat00002
이며, 중앙부 휨모멘트(Mc)는 Mc=
Figure 112013045674600-pat00003
로서, (여기서 y=중립축으로부터 떨어진 거리, I = 단면이차모멘트,
Figure 112013045674600-pat00004
=등분포하중,
Figure 112013045674600-pat00005
=경간), 최대 응력이 단부(端部)에 생기기 때문에(중앙부의 2배 크기) 보부재의 중앙부가 그 작용하중에 대한 허용응력의 여유가 있더라도 안전성을 고려하여 경간 전체에 걸쳐 단부를 기준으로 정해진 단면치수로 균질하게 시공하는 것이 일반적이다. 이러한 설계는 부재량을 많게 하는 것일 뿐만 아니라 층고를 높이는 결과로 되어 경제적인 관점에서 바람직하지 않다.
보부재 설계시 부재설계에 영향을 주는 가장 큰 요인은, 상부 하중의 조건(구조물 자체의 중량과 구조물 축조 이후 실내에 예상되는 적재하중)과, 기둥과 기둥 사이의 간격(경간; span)이다. 그런데 기둥 경간과 하중 조건은 구축하고자 하는 건물의 공간 활용과 직접적으로 연관되는 것이어서 일차적으로 건물의 사용목적이나 기능 등과 관련하여 건축계획적 측면에서 선결적으로 결정되는 것임을 고려한다면, 구조의 경제성을 먼저 고려한 후에 평면계획을 종속적으로 결정하는 것은 바람직하지 않으며 일반적이지 않다.
따라서 건축계획에 의해 선결적으로 결정되는 기둥 경간과 하중 조건의 변화없이 경제적인 구조설계가 가능한 방법을 찾는 것이 필요하다.
종래 SRC 구조의 고층건물 축조에 있어서 경제적인 보부재를 설계하기 위한 시도로서, 보부재의 단면성능(예컨대, 단면2차모멘트)을 키우기 위해 단면 형상을 개선하거나 전단연결재 등을 사용하는 기술, 다양한 형태의 합성보 설계기술, 프리스트레스 부재를 적용하여 공장생산과 현장시공을 결합하는 기술, 보-기둥 결합부의 강성을 높이기 위한 기술, 보의 길이방향에 따라 서로 다른 차등 단면구조를 적용하는 기술 또는 전술한 기술들을 선택적, 복합적으로 적용하는 기술 등, 매우 다양한 형식이 제안되고 있는데, 지금까지 SRC구조의 고층 건물의 건축계획적 측면에서 선결적으로 결정되는 실내 공간의 경간을 바꾸지 않으면서 철골보가 거치되는 양 지점 간의 간격이 실질적으로 축소된 것과 같은 효과를 꾀하는 경제적인 SRC기둥-철골보 합성기술은 잘 보이지 않고 있다.
그러한 이유는 종래 보부재의 휨응력을 줄이기 위해 주로 보부재 단면형상을 바꾸거나 합성구조를 채택하는 등의 시도를 통해 구조부재의 단면성능을 개선하는 노력은 많이 기울여졌으나, 휨모멘트(M)의 크기를 줄이기 위한 시도가 없었기 때문이고, 이는 최대휨모멘트(M)가 건축계획적 측면에서 선결적으로 결정되는 고정적인 상수값으로 이해하여 그 가변 가능성을 쉽게 생각하지 못했기 때문이라고 생각된다.
본 발명은 건축계획적 측면에서 선결적으로 결정되는 경간이나 적재하중 등의 조건 변경없이 경제적인 보부재 설계를 위한 것으로, SRC기둥에서 철골기둥 외곽을 감싸는 철근콘크리트와 철골보부재가 접하는 기둥의 상부 일부를 수평 및/또는 수직방향으로 국부적으로 확대한 주두(capital)를 조성함으로써 보설계의 주요 결정요인인 순(純) 경간을 축소하는 것과 같은 효과를 얻도록 하여 경제적인 보부재 설계를 가능하게 하는 방법에 관한 발명이다. 본 발명의 이러한 기술사상은 전술한 바와 같이 휨모멘트의 크기를 고정값으로 생각하는 고정관념에서 벗어나 보부재의 휨응력을 줄이기 위하여 종래 적극적인 관심을 기울이지 않았던 휨모멘트값을 제어하는 것에 초점을 둔 것으로서, 모멘트의 크기를 결정하는 두 변수인 하중(
Figure 112013045674600-pat00006
)과 경간(
Figure 112013045674600-pat00007
) 중에서 특히 보의 실질적인 지점간 거리(
Figure 112013045674600-pat00008
)를 축소한 것과 유사한 효과를 얻도록 SRC 기둥의 주두를 확장한 것을 요지로 한다.
한편, 건축구조물에서 기둥 스팬을 늘리면서도 보의 높이와 공사비를 줄이는 시도로 제안된 종래 기술로서, 기둥주변에 플랜지를 부착하고 이 플레이트에 지지되는 x자형 까치발을 두어 기둥 주변의 보 높이만을 경사지게 키워주는 까치발 기둥머리를 제안한 국내 특허출원 공개번호 제10-2005-72377호(발명의 명칭 : X형 까지발 기둥머리)이 있지만, 본 발명과는 그 구체적 구성에 있어서 다르다.
특허출원 공개번호 제10-2005-72377호
SRC 구조의 고충건물 축조에 있어서 기둥의 개소에 비해 상대적으로 보의 개소가 많고 부재량도 기둥보다 보가 훨씬 많으며 보춤의 크기가 건물 층고, 전체 건물높이 및 건축비에 더 많은 영향을 미치기 때문에 경제적인 구조설계의 포커스는 기둥 쪽보다는 보 쪽에 두어지는 것이 요청되며 또한 바람직하다.
본 발명은 건축계획적 측면에서 우선적으로 결정되는 경간이나 적재하중 등의 조건을 바꾸지 않으면서도 경제적인 보부재 설계를 가능하게 하기 위한 새로운 제안으로서, SRC 기둥에서 철골기둥 외곽을 감싸는 철근콘크리트와 철골보부재가 접하는 기둥의 상부 일부를 국부적으로 수평방향 및/또는 수직방향으로 확대한 주두(capital)를 조성함으로써 보설계의 주요 결정 요인인 순경간(純徑間)을 축소하는 것과 같은 효과를 얻도록 하여 경제적인 보부재 설계가 가능토록 하는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
주두부 시공 방법은 시공의 편의성과 함께 단축된 경간을 기준으로 설계된 철골보의 내력이 수평구조부재(보, SLAB) 역타후 RC기둥 후시공시까지의 기간 중 철골보에 미치는 응력에 대해 충분히 안전한가의 여부에 따라 결정되어야 한다.
주두부는 자체 형태 및 중량에 의한 응력은 물론 보부재를 통해 전달되는 하중(응력)과 모멘트에 대하여 안전하여야 하고, 기둥과 구조적으로 일체가 되는 보부재를 통해 전달되는 하중과 모멘트를 하부 기둥이나 기초에 안전하게 전달할 수 있도록 주두부의 위치, 넓이, 높이 등과 소요 철근량이 설계되어야 한다.
본 발명에서 보부재는 주두부 확장부에 합성효과를 감안하여 경제적으로 설계되어야 한다.
철골부재(기둥, 보) 조립이 완료되면 RC 기둥부분을 시공하기 위한 형틀 및 철근 작업시 주두부의 형틀, 철근 작업을 병행하고 SLAB, 기둥과 함께 콘크리트를 타설한다.
역타시에는 형틀 및 지보공 설치가 어려우므로 확대되는 철근콘크리트 주두부는 간편한 설치가 가능하도록 공장제작 철물과 데크플레이트 등으로 조립할 수 있도록 하고, 주두부 콘크리트 하중 지지를 위한 별도의 지보공 설치없이 선시공되는 철골보가 지지할 수 있도록 한다.
이상과 같은 조건을 고려하면서, 본 발명이 해결하고자 설정한 전술한 바와 같은 과제는 다음과 같은 수단에 의해 해결될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 특징에 따라,
둘레에 철근 콘트리트가 타설되는 공간이 구비된 철골기둥;
상부플랜지가 상기 철골기둥의 외주면에 대하여 동일한 높이가 되도록 단부가 상기 철골기둥에 접합되는 복수개의 I형강 철골보;
상기 철골보의 철골기둥에 접합된 단부에서 소정 거리만큼 떨어진 위치에서, 인접하는 철골보 사이를 수평방향으로 연결하여 상기 철근 콘트리트가 타설되는 공간을 내부에 포함하는 크기의, 확장주두부의 공간을 구획하는 수직막음판부재;
상기 확장주두부의 공간 저면을 수평방향으로 막는 수평막음판부재; 및
상기 확장주두부 내에 종횡의 수평방형으로 배설되는 상하부 철근을 구비하고;
상기 확장주두부의 공간 및 상기 철근 콘트리트가 타설되는 공간 내에 함께 콘크리트가 타설되어 경화됨으로써 SRC 구조의 철골철근 콘크리트 기둥과 상기 확장주두부가 일체화된 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 복수개의 I형강 철골보는, 그 각 웨브의 높이가 서로 동일하고, 그 웨브의 하단에 길이방향으로 복수개의 따냄부가 형성되고, 상기 확장주두부 내에 종횡의 수평방형으로 배설되는 하부철근이 상기 따냄부를 관통하여 배근되는 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 기둥에 접속하는 복수개의 I형강 철골보 중 일부의 보춤이 다른 보춤보다 낮아 그 낮은 보춤의 철골보 하부플랜지 저면에 길이방향의 보춤맞춤 브라켓을 장착하여 확장주두부의 하단을 이 보춤맞춤 브라켓의 하부플랜지의 레벨과 일치시킨 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 기둥에 접속하는 복수개의 I형강 철골보의 각 보춤이 서로 달라 철골보 하부플랜지 저면에 보춤 맞춤용 코너브라켓을 장착하여 확장주두부의 하단을 이 코너브라켓의 하부플랜지의 레벨과 일치시킨 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 철골보의 기둥에 대한 접점으로부터 수직막음판부재의 철골보에 접하는 지점까지의 수평거리는 SRC 구조의 철골철근 콘크리트 기둥의 외연의 폭의 2~4배 범위인 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 확장주두부 내부에 위치하는 철골보 단부의 웨브 또는 상기 철골기둥의 외주면에 전단연결재가 더 부착된 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 확장주두부 내에 종횡의 수평방형으로 배설되는 상부 철근 중의 적어도 어느 일부의 단부는 하향 절곡되어 상기 철근 콘트리트가 타설되는 공간내로 연장되어 정착되는 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 확장주두부 내에 종횡의 수평방형으로 배설되는 상부 철근의 확장주두부의 외측으로 연장되는 단부는 바닥슬라브용 철근과 인터로킹되는 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 보춤 맞춤용 코너브라켓은 상기 철골보의 하부플랜지의 저면에 볼트로 체결되는 상면부재와, 이 상면부재의 하부에 소정 간격을 두어 상면부재와 나란하게 형성된 받침면부재 및 상면부재의 일단과 받침면부재의 일단을 수직하게 연결하는 측면부재를 구비하여 이루어지고, 상기 측면부재는 중앙부재와, 이 중앙부재의 좌우에서 중앙부재에 대하여 둔각으로 접하는 좌우부재로 이루어지며, 상기 좌우부재에는 수직막음판부재를 볼트체결하기 위한 볼트체결용 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 상면부재와 상기 받침면부재는 서로 반대방향으로 뻗어 형성된 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
또한 위와 같은 구성에 있어서, 본 발명의 다른 특징에 따라,
상기 코너맞춤용 브라켓은 상하부 평판부가 소정의 간격을 갖도록 나란하게 배치되어 이루어지되, 하부평판부의 길이가 상부 평판부의 길이보다 더 길고, 상기 상부 평판부는 상기 철골보의 하부플랜지 저면에 볼트접합됨으로써 그 철골보의 하부플랜지의 저면에 맞닿는 부위 이외에, 상기 철골보가 SRC보로 구성되는 부분의 철근콘크리트 부분을 거치 하는 부분을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조에 의해 이루어진다.
그밖의 본 발명에 따른 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조는 후술하는 본 발명의 상세한 설명을 통해 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 철골기둥 외곽을 감싸는 철근콘크리트와 철골보부재가 접하는 기둥의 상부 일부를 국부적으로 수평방향 및/또는 수직방향으로 확대한 주두(capital)를 조성함으로써, 보설계의 주요 결정 요인인 순경간(純徑間)을 축소한 것과 같은 효과를 얻도록 하여 휨모멘트의 크기를 줄임으로써, SRC 구조의 고충건물 축조에 있어서 건축계획적 측면에서 우선적으로 결정되는 경간이나 적재하중 등의 조건을 바꾸지 않으면서 경제적인 보부재 설계를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부의 구성을 도시한 부분확대 사시도이다.
도 2는 발명의 제 1실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부 구성에 있어서, 기둥에 접합되는 보 단부측 상부플랜지간 수평연결을 위한 테두리용 형강 및 보 단부측 하부플랜지간 수평연결을 위한 테두리용 형강의 철골보에 대한 수평연결구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 수직막음판부재의 확대 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 수직막음판부재가 기둥을 내부에 두고 보 단부를 둘러싸도록 설치되어 주두부의 외연을 형성하는 것을 다른 각도에서 본 사시도이다.

도 5는 도 3 및 도 4에 도시한 수직막음판부재로 둘러싸이는 내부의 보단부 하부플랜지 및 수직막음판부재의 하부플랜지에 걸쳐지게 거치 되는 수평막음판부재를 도시한 부분사시도이다.
도 6은 수직막음판부재 및 수평막음판부재로 둘러싸이는 확장주두부 공간 내의 수평막음판부재 상면에 주두부 하부철근을 배근한 것을 도시한 사시도이다.
도 7은 도 1을 저면에서 올려다 본 사시도이다.
도 8는 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부의 전체 구성을 도시한 부분확대 사시도이다.
도 9는 철골기둥에 연결되는 인접하는 보의 보춤이 다른 경우의 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부의 개념을 도시한 사시도이다.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부 구성에서 보춤이 낮은 철골보의 하부플랜지 저면에 보춤맞춤 브라켓을 접합한 것을 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부 구성에서 보춤이 낮은 철골보의 하부플랜지 저면에 보춤맞춤 브라켓을 접합함으로써 인접 철골보의 보춤과 높이를 맞춘 것을 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 있어서, 제 1실시예의 도 5에 대응되는 도면이다.
도 13는 본 발명의 제2실시예에 있어서, 제 1실시예의 도 6에 대응되는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 있어서, 제 1실시예의 도 7에 대응되는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2실시예에 있어서, 제 1실시예의 도 1에 대응되는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부에 사용되는 코너브라켓의 구성을 도시한 사시도이다.
도 17는 주두부의 높이가 보춤보다 높게 형성된 것을 도시한 본 발명의 제3실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부 도면이다.
도 18은 제3실시예에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부 구성으로서, 도 7(제1실시예) 및 도 15(제2실시예)에 대응되는 도면이다.
도 19는 도 18을 저면에서 본 사시도이다.
도 20 (a)(b)는 본 발명에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부를 구성함에 있어서 주두부 콘크리트와 철골부재의 합성을 위하여, 확장된 주두부를 구성하는 영역 내에 위치하는 철골보의 단부측 웨브에 전단연결재(스터드)를 부착한 것을 도시한 사시도이다.
도 21은 도 20에 도시한 스터드의 사용하는 한편, 주두부 내의 철근 배근을 위해 철골보의 웨브부분을 따내는 구성(제1, 제2, 제3실시예) 대신에 철골보 사이에 철근을 배근하는 것을 도시한 사시도이다.
도 22은 본 발명의 제3실시예에 사용되는 코너브라켓의 변형예이다.
도 23는 보가 SRC보인 경우에 코너브라켓의 또다른 변형예를 도시한 사시도이다.
도 24은 보가 SRC보인 경우에 도 23에 도시한 변형된 코너브라켓을 사용하여 주두부를 확장하는 구성을 도시한 도면이다.
도 25는 도 24에 도시한 사시도에서 수직막음판부재 및 수평막음판부재로 둘러싸이는 확장주두부 내의 보 단부측 상면에 주두부 상부철근이 더 배근된 것을 도시한 사시도(a) 및 그 저면에서 본 사시도(b)이다.
도 26는 역타공법 적용시 SLAB 구조물을 구축할 때 주두부 철근배근과 주두부 콘크리트 타설이 함께 이루어지는 주두부를 도시한 주요부 개념도이다.
도 27은 도 26에 도시한 주두부 형성시 철골기둥에 스터드를 설치하여 전단보강하는 것을 도시한 사시도이다.
도 28은 주두부 콘크리트를 후시공 RC기둥의 경계면까지 타설하는 경우를 도시한 도면이다.
도 29는 역타공법 적용시 SLAB 구조물을 구축할 때 확대 주두부 전체를 OPEN하는 상태를 도시한 도면이다.
도 30은 철골보의 부족한 내력을 철골기둥으로서 보완하는 개념을 도시한 사시도이다.
도 31은 본 발명에 따른 확장된 주두부 구조에 의해 철골보가 지지되는 순경간(l)이 종래 기둥간 거리(L)에 비해 줄어듦으로써 경제적인 보설계를 할 수 있는 개념을 예시적으로 도시한 건물 평면도이다,
본 발명에 따른 SRC 기둥의 확장된 주두부는, 기둥에 접속하는 각 철골보의 보춤이 서로 동일하여 확장된 확장주두부의 하단을 철골보 하부플랜지의 레벨과 일치시키고자 하는 경우(제1실시예)와, 기둥에 접속하는 철골보 중 일부의 보춤이 다른 보춤보다 낮아 그 낮은 보춤의 철골보 하부플랜지 저면에 보춤맞춤 브라켓을 장착하고 확장주두부의 하단을 이 보춤맞춤 브라켓의 하부플랜지 레벨과 일치시키고자 하는 경우(제2실시예)와, 기둥에 접속하는 각 철골보의 보춤이 서로 다른 경우 높이가 일치되도록 복수개의 높이맞춤 코너브라켓을 사용하여 주두 확장부의 높이를 코너브라켓의 하단 레벨과 일치시키는 경우(제3실시예) 및 기타로 나누어 생각해 볼 수 있다.
1. 기둥에 접속하는 각 철골보의 보춤이 동일하여 확장 주두부의 하단을 철골보 하부플랜지의 레벨과 일치시키는 경우(제1실시예)
도 1 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부(100)를 도시한 도면이다.
도 1은 기둥(10)의 확장주두부(100)의 전체구성을 도시한 부분확대 사시도로서, 바닥 슬라브콘크리트(미도시) 및 확장주두부 콘크리트(미도시)가 타설되기 이전에 확장주두부의 상하부 철근(4)(6)의 배근을 마친 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 제1실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부(100) 구성에 있어서, 기둥(10)에 접합되는 각 철골보(20)의 단부측에서 인접하는 보의 상부플랜지(22) 상호간을 수평연결하기 위한 상부테두리용 형강(30) 및 보 단부측 하부플랜지(24) 상호간을 수평연결하기 위한 하부테두리용 형강(40)의 보(20)에 대한 수평연결구성을 도시한 사시도이며, 도 3(a)는 상기 상하부 테두리용 형강(30)(40)과 이들 테두리용 형강(30)(40)의 각 수직방향 요소인 웨브(32)(42)를 서로 연결하는 평판재(50)와의 접합으로 이루어지는 수직막음판부재(60)를 도시한 도면이고, 도 3(b)는 이 수직막음판부재(60)가 보 단부의 상하부 플랜지(22)(24) 사이에 접합된 것을 도시한 부분확대 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시한 수직막음판부재(60)가 기둥(10)을 내부에 두고 그 기둥에 접합된 각 철골보(20)의 단부를 둘러싸도록 설치되어 주두부의 외연을 형성하는 것을 다른 각도에서 본 사시도이다.
한편 상기 수직막음판부재(60)를 구성함에 있어서 평판재(50)는 금속판재일 수 있으나 합판이나 플라스틱과 같은 소재로 구성하여도 되며, 이때 평판재(50)가 비금속재인 경우에 전술한 상하부 테두리용형강(30)(40)에 대한 평판재(50)의 접합은 볼트 너트(미도시)에 의한 결합으로 구성할 수도 있다.
도 2, 3, 4로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 제1실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부(100)의 수평방향 외연은 전술한 수직막음판부재(60)에 의해 구획되는 부분으로서, 평면에서 보았을 때 기둥(10)을 내부에 두고 이에 접속하는 철골보(20)의 단부를 사선 방향으로 연결하여 이루어지는 사각형 영역이며, 바람직하게는 적어도 SRC 기둥의 콘크리트 외연을 모두 포함할 수 있는 영역으로서, 도 1에 도시하였듯이, 철골보(20)의 기둥(10)에 대한 접점으로부터 수직막음판부재(60)의 철골보(20)에 접하는 지점까지의 수평거리(W2)는 SRC 기둥의 콘크리트 외연의 폭(W1)의 2~4배 범위로서 정해지는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 이러한 SRC 기둥 확장주두부(100)의 수평방향 외연의 크기는 후술하는 본 발명의 다른 실시예에서도 그대로 적용된다. 이처럼 철골보(20)의 기둥(10)에 대한 접점으로부터 수직막음판부재(60)의 철골보(20)에 접하는 지점까지의 수평거리(W2)는 SRC 기둥의 콘크리트 외연의 폭(W1)의 2~4배 범위로서 정하는 것이 바람직한 까닭은, 이 비율의 범위가 너무 적으면 경제적인 보 단면치수를 얻고자 하는 실질적인 효과가 크지 않을 뿐만 아니라 수직막음판부재가 놓여지는 경로상에 RC기둥의 모서리가 위치할 수 있어서 확장주두부(100)의 구성이 쉽지 않기 때문이며, 또한 상기 비율이 너무 크면 주두부의 크기가 너무 커져서 주두부와 기둥부가 접합되는 부위에 작용하는 전단응력이 커지는 것과 같은 불합리가 생기기 때문이다.
한편 본 실시예에서 확장주두부의 수직방향 높이(h1)는 기둥에 접속하는 철골보의 상하부플랜지(22)(24) 사이의 거리, 즉 철골보(20)의 보춤(h2)과 같음을 알 수 있다.
전술한 구성에 있어서 수직막음판부재(60)의 수평방향 길이가 모두 동일하고 인접하는 두 수직막음판부재(60)가 이루는 각도가 직각이어서 수직막음판부재(60)로 둘러싸이는 평명상의 공간이 정사각형이지만, 필요에 따라 인접하는 두 수직막음판부재(60)가 이루는 각도가 둔각이거나 예각이어서 수직막음판(60)으로 둘러싸이는 공간이 평면에서 보았을 때 정사각형이 아닌 형상, 예컨대 마름모꼴 등일 수도 있다.
한편 전술한 상하부 테두리용형강(30)(40)은 각각 그 수평방형의 플랜지(33)(43)와 이 플랜지의 일단으로부터 수직하게 연속하는 웨브(32)(42)로 이루어지는 단면 자형의 부재로 예시하여 설명하였지만, 이 상하부 테두리용 형강(30)(40)은, 도시하지는 않았지만 단면 자형 앵글, 사각파이프 등과 같은 부재로도 대체될 수 있는 것으로 이해되어야 하며, 그 형상의 차이가 본 발명의 기술사상을 다르게 하는 것은 아니다.
또한 도 5는 도 3 및 도 4에 도시한 수직막음판부재(60)로 둘러싸이는 내측에 있어서, 기둥(10)에 접합된 인접하는 두 철골보(20)(20)의 각 하부플랜지(24)(24) 및 수직막음판부재(60)의 하부 테두리용 형강의 플랜지(43) 상면에 걸쳐지게 거치 되는 수평막음판부재(70)를 도시한 부분사시도이며, 도 6은 수직막음판부재(60) 및 수평막음판부재(70)로 둘러싸이는 확장주두부 공간 내의 수평막음판부재(70) 상면에 주두부 하부철근(6)이 배근된 것을 도시한 사시도이다.
도 6에 의해 알 수 있듯이, 주두부의 하부철근(6)은 철골보(20) 웨브(26)의 하부에 길이방향을 따라 형성된 소정 간격의 따냄부(28)를 통해 관통되게 삽입됨으로써 철골보(20)와의 일체화를 강화할 수 있다.
이러한 도 6에 도시한 하부철근(6)의 배근 이후에 전술한 확장주두부(100) 영역 내의 철골보 상부 플랜지 상면에 상부철근(4)을 배근하면 도 1에 도시한 본 발명의 제1실시예에 따른 확장주두부(100)가 이루어지며, 도 7은 도 1을 저면에서 올려다 본 사시도이다. 도 1에서 미설명부호 4b는 상부철근(4) 중에서 일부의 철근이 SRC 기둥의 철근 콘크리트부 쪽으로 하향 절곡되어 기둥 콘크리트에 매립되어 정착되는 정착부(4b)를 나타내며 주두부가 SRC 기둥에 역학적으로 일체화를 꾀하는데 기여한다. 또한 도 1에서 미설명부호 10A는 철골기둥(10) 둘레에 타설되는 철근콘크리트를 나타낸다.
2. 기둥에 접속하는 철골보 중 일부의 보춤이 다른 보춤보다 낮아 그 낮은 보춤의 철골보 하부플랜지 저면에 보춤맞춤 브라켓을 장착하고 확장주두부의 하단을 이 보춤맞춤 브라켓의 하부플랜지 레벨과 일치시키고자 하는 경우(제2실시예)
도 8는 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부(100)의 전체 구성을 도시한 부분확대 사시도이고, 도 9는 철골기둥(10)에 연결되는 인접하는 보들의 보춤이 서로 다른 경우의 개념을 도시한 사시도이며, 도 10은 보춤이 낮은 철골보의 하부플랜지 저면에 보춤맞춤 브라켓(80)이 접합된 것을 도시한 사시도이다.
제 2실시예가 전술한 제1실시예와 다른 점은, 기둥(10)에 접속하는 철골보(20) 중 일부의 보춤이 다른 보춤보다 낮아 그 낮은 보춤의 철골보 하부플랜지 저면에 길이방향의 보춤맞춤 브라켓(80)을 장착하여 확장주두부(100)의 하단(수직방향 높이)을 이 보춤맞춤 브라켓(80)의 하부플랜지(82)의 레벨과 일치시킨 점이다.
즉, 도 9 및 도 10에 도시한 것에 의해 잘 알 수 있듯이, 도 9에서 철골기둥(10)에 접속하는 철골보 중에서 예를 들어 좌측에 도시된 보의 보춤이 h3이고 우측에 도시된 보의 보춤이 h2로서 h2 > h3인 경우에 이러한 보춤의 차이만큼의 높이 d (d=h2-h3)를 갖는 보춤맞춤 브라켓(80)을 그 보춤이 낮은 철골보(20)의 하부프랜지(24) 저면에 부착한 것으로서, 이러한 보춤맞춤 브라켓(80)은 보춤이 높은 철골보의 웨브(24)의 차이(d) 만큼을 그 보춤이 낮은 철골보의 하부플랜지(24) 저면에 접합하여 연장한 것과 같은 구성이다.
한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부(100)의 전체 구성을 도시한 도 8에는 참고로 제1실시예에 따른 확장주두부(100)의 전체 구성을 도시한 도 1에서는 도시하지 않은 슬라브 콘크리트 타설용 데크플레이트(3) 및 슬라브용 철근(2)이 더 도시되어 있고, 아울러 주두부 상부철근(4)의 단부(4a)가 수직막음판부재(60)을 넘어 슬라브 쪽으로 더 연장되어 있는 것이 도시되어 있다. 상기 주두부용 상부철근(4)이 수직막음판부재(60)을 넘어 슬라브 쪽으로 더 연장된 단부(4a)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 슬라브용 철근(2)과 인터로킹되는 것이 슬라브(미도시)와 확장주두부(100)와의 역학적 일체화를 더욱 꾀할 수 있는 면에서 바람직하다. 이러한 주두부용 상부철근(4)과 슬라브 철근(2)과의 결합은 비록 전술한 제1실시예에서는 도시하지 않았지만 마찬가지로 그대로 적용되는 것이 바림직하며, 후술하는 다른 실시예에서도 특별히 언급하지 않더라도 마찬가지로 적용되는 것이 바람직함하다.
또한, 도 1에 도시한 것과 마찬가지로, 도 8에서도 주두부의 상부철근(4) 중에서 일부의 철근은 SRC 기둥의 철근 콘크리트부 쪽으로 하향 절곡되어 기둥 콘크리트에 매립되어 정착되는 정착부(4b)가 도시되어 있는데, 이 정착부(4b)는 마찬가지로 후술하는 다른 실시예에서도 특별히 언급하지 않아도 동일하게 구비되어 확장 주두부의 기둥에 대한 역학적인 일체화를 강화하는데 기여한다.
한편 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부(100)에서는 기둥(10)에 접속하는 철골보(20) 중 일부의 보춤이 다른 보춤보다 낮아 그 낮은 보춤의 철골보 하부플랜지(24) 저면에 보춤맞춤 브라켓(80)을 장착하여 확장주두부의 하단을 이 보춤맞춤 브라켓(80)의 하부플랜지(82) 레벨과 일치시키는 구성인 것과 관련하여, 주두부의 하부철근(6)을 수평방향으로 배근함에 있어서 전술한 제1실시예에서와 같이, 주두부의 하부절근(6)은 보춤이 높은 철골보(20) 웨브(26)의 하부에 길이방향을 따라 형성된 소정 간격의 따냄부(28)를 통해 관통되게 삽입되는 한편 보춤이 낮은 철골보쪽에는, 도 10, 도 11 및 도 13에 도시한 것처럼 전술한 보춤맞춤 브라켓(80)의 웨브(84)에 길이방향으로 따라 형성된 소정 간격의 따냄부(86)를 통해 관통되게 삽입됨으로써 철골보(20)와의 일체화를 강화할 수 있다. 이때 전술한 보춤이 높은 철골보(20) 웨브(26)의 하부에 길이방향을 따라 형성된 소정 간격의 따냄부(28) 및 보춤맞춤 브라켓(80)의 웨브(84)에 길이방향으로 따라 형성된 소정 간격의 따냄부(86)의 수평방향 높이는 서로 동일한 높이인 것이 바람직하며, 또한 그 길이방향의 형성간격도 서로 일치하는 것이 주두부 하부철근(6)의 따냄부(28)(86)에 대한 종횡의 수평방향 관통배근을 위해 바람직하다.
도 12, 도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 제2실시예에 있어서, 제1실시예를 도시한 도 5, 도 6 및 도 7에 대응되는 도면이다.
도 12, 도 13 및 도 14에 의해 알 수 있듯이, 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부(100) 구성에서, 보춤이 낮은 철골보의 하부플랜지 저면에 접합된 보춤맞춤 브라켓(80)의 하부플랜지(82) 상면 및 인접 철골보의 하부 플랜지(24) 상면에 수직막음판부재(60) 걸쳐져 거치 되며, 이 수직막음판부재(60)로 둘러싸이는 확장주두부의 공간 내에 수평막음판부재(70)가 놓여지고, 이 수평막음판부재(70)의 상면에 주두부의 종횡방향 하부철근(6)이 배근된다. 이 주두부의 하부철근(6)은 주두부의 보춤이 높은 철골보(20) 웨브(26)의 하부에 길이방향을 따라 형성된 소정 간격의 따냄부(28)를 통해 관통되게 삽입되는 한편 보춤이 낮은 철골보쪽에는, 도 13에 도시한 것처럼, 전술한 보춤맞춤 브라켓(80)의 웨브(84)에 길이방향으로 따라 형성된 소정 간격의 따냄부(86)를 통해 관통되게 삽입된다.
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부(100) 구성에서 도 13에 도시한 바와 같은 주두부 하부철근(6)을 배근한 이후에 주두부의 철골보의 상부플랜지(22) 위에 상부철근(4)을 더 배근한 것을 도시한 사시도로서, 도 8에서 슬라브 철근(2) 및 데크플레이트(3)를 배제한 상태와 동일하다.
3. 기둥에 접속하는 각 철골보의 보춤이 서로 다른 경우 높이가 일치되도록 복수개의 높이맞춤 코너브라켓을 사용하여 주두 확장부의 높이를 코너브라켓의 하단 레벨과 일치시키는 경우(제3실시예)
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부에 사용되는 코너브라켓(90)의 구성을 도시한 사시도로서, (a)는 기둥에 접합되는 철골보의 보춤이 각기 다른 경우 각 철골보의 하부플랜지 저면마다 소정 높이의 코너브라켓을 접합한 것을 도시한 사시도이고, (b)는 (a)에 도시한 코너브라켓의 확대 사시도이며, (c)는 코너브라켓의 상면에 두 개의 수평연결부재(40)가 접합된 것을 도시한 부분확대 사시도이다.
도 16을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 제3실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부는, 기둥에 접하는 철골보의 보춤이 서로 다른 것이 전술한 제1, 2실시예와 다른 점이며, 이처럼 기둥에 접하는 철골보의 보춤이 각각 서로 다른 경우에 확장주두부(100)를 구획하기 위하여, 전술한 제1, 2 실시예에서 채용한 수직막음판부재(60) 및 수평막음판부재(70)를 거치 하기 위한 거치 대의 구성으로서, 보춤이 다른 각 철골보의 하부플랜지 저면에 전술한 바와 같은 코너브라켓(90)을 구성한 것이다.
본 발명의 제3실시예에 따라 보춤이 각각 다른 각 철골보의 하부플랜지 저면에 부착되는 전술한 바와 같은 코너브라켓(90)은 그 코너브라켓(90)을 확대하여 도시한 도 16(b)(c)에 의해 잘 알 수 있듯이, 코너브라켓(90)은 철골보 하부플랜지(24)의 저면에 볼트(91)로 체결되는 상면부재(92)와, 이 상면부재(92)의 하부에 소정 간격을 두어 상면부재와 나란하게 형성되는 받침면부재(94) 및 이들 상면부재(92)의 일단과 받침면부재(94)의 일단을 수직하게 연결하는 측면부재(96)을 구비하여 이루어지는 것이 바람직하며, 이때 상기 측면부재(96)는 평판형 중앙부재(96a)와 이 중앙부재의 좌우에서 중앙부재(96a)에 대하여 둔각으로 접하는 평판형 좌우부재(96b)로 이루어지는 한편 상기 좌우부재(96b)에는 볼트체결용 구멍(97)을 형성하여, 이 볼트체결용 구멍에, 도 16(c)에 도시한 바와 같이, 수평방향 연결부재(42)를 볼트(44)로 체결할 수 있다.
상기 코너브라켓(90)은, 본 발명에 따른 확대된 주두부를 구성함에 있어서, 기둥에 접속하는 보춤이 서로 다른 각 철골보의 하부플랜지 저면에 부착되어 주두확대부의 높이를 소정의 균일한 높이로 조정하여 구성하기 위한 부재이기 때문에, 전술한 측면부재(96)의 높이가 후술하는 도 17(b)에 도시한 것처럼 서로 다를 수 있다.
도 17는 주두부의 높이가 보춤보다 높게 형성된 것을 도시한 본 발명의 제3실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부 도면으로서, (a)는 본 발명의 제3실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부에 사용되는 코너브라켓(90)의 받침면부재(94) 위에 하부 수평연결부재(40)가 기둥을 둘러싸게 체결되어 확장주두부의 높이가 보춤보다 높게 형성된 것을 도시한 사시도이고, (b)는 기둥의 확장주두부가 보춤보다 높은 본 발명의 제3실시예에 있어서, 수직막음판부재(60)가 장착된 것을 도시한 도 4(제1실시예), 도 9(제2실시예)에 대응되는 도면이다.
도 17(b)에 의해 알 수 있듯이, 본 발명의 제3실시예에 따른 확장주두부의 수직방향 높이를 규정하는 수직막음판부재(60)는 그 상단의 레벨이 기둥에 접속하는 철골보의 상부플랜지의 레벨과 일치하고 수직막음판부재(60)의 하단의 레벨은 코너브라켓(90)의 하단높이(코너브라켓(90)의 받침면부재(94)의 높이)의 레벨과 일치한다.
도 18은 제3실시예에 따른 SRC 기둥의 확장주두부 구성으로서, 도 1(제1실시예) 및 도 15(제2실시예)에 대응되는 도면이며, 도 19는 도 18을 저면에서 본 사시도이다.
4. 주두부 콘크리트와 철골부재의 합성을 강화하기 위한 구성(기타 실시예 )
도 20 (a)(b)는 본 발명에 따른 SRC 기둥의 확장주두부를 구성함에 있어서, 주두부 콘크리트와 철골부재의 합성을 꾀하기 위하여, 필요한 경우 확장된 주부부를 구성하는 영역 내에 위치하는 철골보의 단부측 웨브(26)에 전단연결재(스터드)(S)를 부착한 것을 도시한 사시도이다.
이러한 전단연결재(S)는 전술한 제1실시예 내지 제3실시예 어느 경우에나 더 추가할 수 있는 부가적인 요소로 이해되어야 한다.
도 21은 도 20에 도시한 스터드(S)를 사용하는 한편, 예컨대 기둥에 접속하는 철골보의 보춤이 동일한 전술한 제1실시예에 있어서, 주두부 내의 하부철근(6)이 보의 웨브(26)를 가로질러 통과할 수 있도록 하기 위해 철골보의 웨브(26)에 따냄부(28)를 두는 구성 대신에, 인접하는 철골보 사이에서 상향 절곡하는 절곡부(6a)를 두어 배근하는 예를 도시한 도면이다.
도 22은 본 발명의 제3실시예에 사용되는 코너브라켓의 변형예를 도시한 사시도로서, 도 16에 도시된 것과는 달리, 철골보의 하부플랜지(24) 저면에 볼트(91) 체결되어 하부플랜지와 맞닿은 코너브라켓(90a)의 상면부재(92)가 하부 수평방향연결부재(40)를 올려놓기 위한 받침면부재(94)와 반대방향인 바깥쪽으로 뻗어 형성된 것을 도시한 사시도(a)(b) 및 이 코너브라켓(90a)이 철골보의 하부 플랜지(24) 저면에 장착된 상태를 도시한 사시도(c)이다.
코너브라켓(90)을 도22에 도시한 것처럼 제작하여 철골보 하부에 볼트 조립하고 하부 테두리용 형강을 코너브라켓(90)에 볼트(도16의 도면부호 44)로 연결하여 프레임을 만들고 합판거푸집을 이 프레임에 부착하여 주두부 시공을 하면 주두부 콘크리트 양생 후 코너브라켓(90a)과 테두리용 형강(30)(40)을 해체하여 다시 전용(轉用) 재사용할 수 있는 이점이 있다.
도 23는 보가 SRC보인 경우에 코너브라켓의 또다른 변형예를 도시한 도면이고, 도 24는 보가 SRC보인 경우에 도 23에 도시한 변형된 코너브라켓을 사용하여 주두부를 확장하는 구성을 도시한 도면이며, 도 25은 도 24에 도시한 사시도에서 수직막음판부재 및 수평막음판부재로 둘러싸이는 확장주두부 내의 보 단부측 상면에 주두부 상부철근이 더 배근된 것을 도시한 사시도(a) 및 그 저면에서 본 사시도(b)이다.
도 23 내지 도 25에 의해 알 수 있듯이, 철골보의 둘레에 띠철근(미도시)이 배근되는 한편 철골보 둘레에 압축응역과 내화피복 등을 고려한 콘크리트가 타설되는 SRC보인 경우에 그 보춤과 보폭의 치수가 전술한 제1실시예 내지 제3실시예의 경우에 비해 더 늘어나는 것을 고려하여 이러한 확대된 보폭의 SRC보를 안정적으로 거치할 수 있도록 변형된 코너브라켓(90b)을 제시한 것이다.
이 변형된 코너브라켓(90b)은 상하부 평판부(92)(94)가 나란하게 배치되되 하부평판부(94)의 길이가 상부 평판부(92)의 길이보다 더 길다. 도면번호 92a부분은 철골보(24) 하부플랜지(24)의 저면에 볼트 체결되는 부분으로서, 볼트 체결시 철골보(24)의 하부플랜지(24)를 벗어나 좌우로 돌출되는 도면번호 92b의 부분은 도 25에 도시한 것처럼 SRC보(20A)의 철근콘크리트 부분이 거치 되는 부분이다. 또한 도면번호 94a는 하부 테두리용 형강(40)의 단부가 거치 되어 볼트체결되는 부분이다.
5. 지하구조물 역타공사에서 주두확장 시공방법
일반적으로 지하구조물 역타공법의 공정은 다음과 같은 순서로 진행된다.
(1) 역타공법(Top-Down공법)을 적용하는 SRC구조물 시공방법은 먼저 지하구조물의 기둥위치 지반에 소정의 직경과 깊이로 굴착 천공하고, 굴착공 저면에 콘크리트를 타설하여 구근을 형성한 후, 기둥철골 하부를 일정깊이로 구근콘크리트에 매설하는 방법으로 철골기둥을 선시공한다.
(2) 지하 각층의 시공방법은 해당층 시공이 가능한 깊이로 지반을 굴착하고 보철골을 선시공된 철골기둥에 연결조립한 후 SLAB 시공을 위한 DECK PLATE를 보 상부면에 걸쳐 판개하고 SLAB 철근 배근이 완료되면 콘크리트를 타설한다.
(3) SLAB 콘크리트가 양생되면 흙막이벽을 통해 건물내부로 전달되는 토압을 SLAB 구조체가 지지하게 되므로 건물기초가 완성될 때까지 층별로 상기과정을 반복하여 하향시공을 진행한다.
(4) 지하기초구조물의 시공이 완료되면 수직구조부재(기둥, 옹벽 등)를 최하층으로부터 층별로 상향시공하여 지하구조물을 완성한다.
상기와 같은 일반적인 지하구조물 역타공정을 시행하는 경우 본 발명에 따른 확장주두부를 시공하는 방법은 다음 A, B 두 가지로 나누어 생각해 볼 수 있다.
A. 주두부를 선시공하는 경우 : 하향작업( 역타시공 )에서 SLAB 구조물 구축시 주두부 철근배근과 콘크리트 타설작업을 시행하는 방법
도 26에 도시한 바와 같이, 주두부 콘크리트를 기둥철골에 부착되게 시공하는 방법으로서, 이 경우 후시공되어질 철골기둥 외부를 감싸는 RC기둥의 주근(수직철근) 위치에 이음길이를 고려하여 EMBEDED 철근(11)으로 사전 배근한 후 주두부 콘크리트를 타설하여야 하며, 이 경우 후시공 RC기둥의 콘크리트 타설을 위한 타설구멍(13)이 마련되어야 한다.
이 경우 도 27에 도시한 바와 같이 철골기둥에 스터드(S)를 설치하는 전단보강이 필요할 수 있다.
또한 주두부 콘크리트를 후시공 RC기둥의 경계면(M)까지 타설하는 경우에는 도 28에 도시한 것처럼, 주두부에 배근되는 상부철근(4)이 RC기둥에 정착이 필요하면 그 정착근(4b)을 RC기둥 위치에 선시공하거나 철골기둥(10)에 용접한다. (a)는 주두부 콘크리트를 후시공 RC기둥의 경계면(M)까지 타설하는 경우 주두부에 배근되는 철근의 적어도 일부(4b)를 RC기둥 위치에 선시공으로 정착한 것을 도시한 사시도이고, (b)는 그 이후 RC기둥의 경계면까지 콘크리트를 타설한 것을 도시한 사시도이다.
B. 주두부를 후시공하는 경우 : 역타시공시 주두 확대부분 전체를 OPEN ( SLAB 개방/ 철골보만 기둥접합)한 상태로 시공한 후 상향작업( 순타시공 ) 으로 기둥의 RC 부분을 시공할 때 주두 확대부분과 함께 시공하는 방법
도 29에 도시된 바와 같이, 역타공사 중 본 발명에 따른 확장주두부(100)를 OPEN하여 공사를 진행하고 상향작업(순타시공)으로 기둥의 RC부분을 시공할 때 후시공으로 확장주두부(100)에 콘크리트를 동시 타설하여 처리하는 공법이다.
본 발명은 기둥에 지지되는 보의 지점간 거리를 줄이는 것과 같은 효과를 얻도록 하여 보의 경제적인 단면설계를 얻는 것이므로, 특히 지보공을 설치하기 어려운 역타시공을 실시하는 경우에, 잠정적으로 철골보의 내력이 부족하다고 판단될 수도 있는데, 이런 경우, 도 30에 도시한 것처럼, 선시공된 철골기둥(10)과 철골보(20)의 일정지점을 강선이나 강봉(R) 등 철물로 연결하여 철골보(20)의 부족한 내력을 철골기둥(10)으로 하여금 보완하게 하고, 주두부를 후시공한 후 강선이나 강봉(R) 등 연결철물을 제거할 수 있다.
본 발명은 건축계획적 측면에서 선결적으로 결정되는 경간이나 적재하중 등의 조건 변경없이 경제적인 보부재 설계를 위한 것으로, SRC기둥에서 철골기둥 외곽을 감싸는 철근콘크리트와 철골보부재가 접하는 기둥의 상부 일부를 수평 및/또는 수직방향으로 국부적으로 확대한 주두(capital)를 조성함으로써 보설계의 주요 결정요인인 순(純) 경간을 축소하는 것과 같은 효과를 얻도록 하여 경제적인 보부재 설계를 가능하게 하는 방법을 제시한 발명이다.
4 : 주두부 상부철근 6 : 주두부 하부철근
4a : 주두부 상부철근의 슬라브측 연장부
4b: 주두부 상부철근의 정착근
10 : 철골기둥 20 : 철골보
30: 상부수평연결부재 40: 하부수평연결부재
50: 평판재 60: 수직막음판부재
70 : 수평막음판부재 80 : 보춤맞춤 브라켓
90 : 코너브라켓 100 : 확장 주두부
S : 스터드 R : 강선 또는 강봉

Claims (10)

  1. 둘레에 철근 콘트리트가 타설되는 공간(10A)이 구비된 철골기둥(10); 상부플랜지(22)가 상기 철골기둥(10)의 외주면에 대하여 동일한 높이가 되도록 단부가 상기 철골기둥(10)에 접합되는 복수개의 I형강 철골보(20); 상기 철골보(20)의 철골기둥(10)에 접합된 단부에서 소정 거리만큼 떨어진 위치에서, 인접하는 철골보(20) 사이를 수평방향으로 연결하여 상기 철근 콘트리트가 타설되는 공간(10A)을 내부에 포함하는 크기의, 확장주두부(100)의 공간을 구획하는 수직막음판부재(60); 상기 확장주두부(100)의 공간 저면을 수평방향으로 막는 수평막음판부재(70); 및 상기 확장주두부(100)의 공간 내에 종횡의 수평방형으로 배설되는 상,하부 철근(4)(6)을 구비하고; 상기 확장주두부(100)의 공간 및 상기 철근 콘트리트가 타설되는 공간(10A)내에 함께 콘크리트가 타설되어 경화됨으로써 SRC 구조의 철골철근 콘크리트 기둥과 상기 확장주두부(100)가 일체화되도록 하되,
    상기의 하부 철근(6)은 철골보(20) 웨브의 하단에 길이방향으로 형성시킨 따냄부(28)를 관통시켜 상기 확장주두부(100)의 공간 내에 종횡의 수평방향으로 배설되도록 하고, 상기 철골보(20)의 철골기둥(10)에 대한 접점으로부터 수직막음판부재(60)가 철골보(20)에 접하는 지점까지의 수평거리(W2)는 SRC구조의 철골철근 콘크리트 기둥의 외연의 폭(W1)의 2~4배 범위가 되도록 하며, 상기 확장주두부(100) 내부에 위치하는 철골보 단부의 웨브(26) 또는 상기 철골기둥의 외주면에 전단연결재가 더 부착되고, 상기 확장주두부(100)의 공간 내에 종횡의 수평방형으로 배설되는 상부 철근(4) 중의 적어도 어느 일부의 단부(4b)는 하향 절골되어 상기 철근 콘트리트가 타설되는 공간(10A) 내로 연장되어 정착되는 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에서,
    상기 기둥(10)에 접속하는 복수개의 I형강 철골보(20) 중 일부의 보춤이 다른 보춤보다 낮아 그 낮은 보춤의 철골보 하부플랜지 저면에 길이방향의 보춤맞춤 브라켓(80)을 장착하여 확장주두부(100)의 하단을 이 보춤맞춤 브라켓(80)의 하부플랜지(82)의 레벨과 일치시킨 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조.
  4. 청구항 1에서,
    상기 기둥(10)에 접속하는 복수개의 I형강 철골보(20)의 각 보춤이 서로 달라 철골보 하부플랜지 저면에 보춤 맞춤용 코너브라켓(90)을 장착하여 확장주두부(100)의 하단을 이 코너브라켓(90)의 하부플랜지(82)의 레벨과 일치시킨 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 4에서,
    보춤 맞춤용 코너브라켓(90)은 상기 철골보(20)의 하부플랜지(24)의 저면에 볼트(91)로 체결되는 상면부재(92)와, 이 상면부재(92)의 하부에 소정 간격을 두어 상면부재와 나란하게 형성된 받침면부재(94) 및 상면부재(92)의 일단과 받침면부재(94)의 일단을 수직하게 연결하는 측면부재(96)을 구비하여 이루어지고, 상기 측면부재(96)는 중앙부재(96a)와, 이 중앙부재의 좌우에서 중앙부재(96a)에 대하여 둔각으로 접하는 좌우부재(96b)로 이루어지며, 상기 좌우부재(96b)에는 수직막음판부재(60)를 볼트체결하기 위한 볼트체결용 구멍(97)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조
  9. 청구항 8에서,
    상기 상면부재(92)와 상기 받침면부재(94)는 서로 반대방향으로 뻗어 형성된 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조.
  10. 청구항 4에서,
    상기 보춤 맞춤용 코너브라켓(90)은 상하부 평판부(92)(94)가 소정의 간격을 갖도록 나란하게 배치되어 이루어지되, 하부평판부(94)의 길이가 상부 평판부(92)의 길이보다 더 길고, 상기 상부 평판부(92)는 상기 철골보(20)의 하부플랜지 저면에 볼트접합됨으로써 그 철골보(20)의 하부플랜지의 저면에 맞닿는 부위 이외에, 상기 철골보(20)가 SRC보(20A)로 구성되는 부분의 철근콘크리트 부분을 거치하는 부분(92b)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 철골철근 콘크리트 구조(SRC)의 확장된 주두부 구조.
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