KR101523532B1 - 기둥용 폐단면 강재조립체 - Google Patents

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KR101523532B1 KR1020140045851A KR20140045851A KR101523532B1 KR 101523532 B1 KR101523532 B1 KR 101523532B1 KR 1020140045851 A KR1020140045851 A KR 1020140045851A KR 20140045851 A KR20140045851 A KR 20140045851A KR 101523532 B1 KR101523532 B1 KR 101523532B1
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Abstract

본 발명은 폐쇄적인 단면을 가지고 있어 거푸집 작업을 필요로 하지 않으면서도 구조적 성능이 우수한 대단면의 기둥을 구축하는 것이 가능한 기둥용 폐단면 강재조립체에 관한 것이다.
상기 강재조립체는, 강-콘크리트합성 기둥을 위한 강재조립체에 있어서, 기둥의 둘레가 되는 부분에 다수 개가 서로 이격 배치되어 기둥 외면의 일부분을 형성하게 되는 노출수직부재와, 기둥 외면이 되는 면과의 사이에 공간을 가지면서 상기 노출수직부재에 수평한 상태로 접합되는 템플레이트와, 위치고정수단에 의해 상기 템플레이트에 고정되는 다수 개의 수직철근 및, 인접하는 노출수직부재 사이에 배치되어 기둥 외면의 나머지 부분을 형성하게 되는 폐쇄부재를 포함하여 이루어지되; 상기 폐쇄부재는, 상기 공간을 폐쇄하는 폐쇄부와, 상기 공간을 가로질러 템플레이트의 측단에 접하는 수직리브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

기둥용 폐단면 강재조립체{Closed steel assembly for column}
본 발명은 강재합성 기둥을 시공하기 위한 강재조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐쇄적인 단면을 가지고 있어 거푸집 작업을 필요로 하지 않으면서도 구조적 성능이 우수한 대단면의 기둥을 구축하는 것이 가능한 기둥용 폐단면 강재조립체에 관한 것이다.
건축물을 구축하는 데 있어 근대부터 꾸준하게 사용되어온 철근콘크리트 구조는 철근과 콘크리트의 합성효과에 의해 안정적인 구조의 건축물을 구축할 수 있도록 하며 콘크리트의 우수한 성형성에 의해 다양한 형상을 구현하는 것이 가능하다.
그러나 철근콘크리트 구조는 현장에서 철근을 일일이 조립하여 철근조립체를 제작해주어야 하고 공장에서 제작된 철근조립체를 사용한다고 하더라도 운반 또는 설치 중 철근조립체에 변형이 발생할 수 있다. 그리고 철근콘크리트조 구조체의 소요 응력이 큰 경우 단면적을 크게 함으로써 이에 대응하게 되는데, 단면적이 너무 커지게 되면 자중이 증가하여 구조체에 부담으로 작용하게 되고 공간의 활용도가 떨어지는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 종래기술 중의 하나로 등록번호 10-0235117의 '알씨 기둥용 기성철망조립체 및 그것을 이용한 기둥시공방법'이 있다. 도 1에는 상기 철망조립체의 사시도 및 이를 이용한 기둥의 시공중 단면도가 도시되어 있다.
상기 철망조립체(1)는 테두리 부근의 일정 위치마다 수직방향으로 배치되는 주근용의 수직부재(10) 및 상기 수직부재(10)의 일정 높이마다 수평하게 설치되는 대근용의 수평부재(20)로 이루어지는데, 상기 수직부재(10) 및 수평부재(20)는 모두 앵글로 형성되어 자립이 가능하기 때문에 운반 및 설치시 철망조립체(1)에 변형이 발생하지 않고 구조적 성능이 우수한 구조체를 형성하는 것이 가능하다.
한편, 철근콘크리트조 구조체를 시공하기 위해서는 경화되기 전의 콘크리트를 지지할 수 있도록 거푸집이 필요한데, 거푸집을 설치하는 작업은 품이 많이 들고 거푸집을 재활용할 수 있는 횟수에는 제한이 있어 가설비용을 증가시는 원인이 된다. 그런데 상기의 종래기술은 이러한 문제점에 대해서는 고려하지 못하고 있다.
최근들어 자주 사용되는 CFT(Concrete Filled Tube) 구조는 강관이 구조적 역할을 하는 동시에 거푸집의 역할을 하기 때문에 번거로운 거푸집 작업을 생략할 수 있을 뿐만 아니라 강관의 콘크리트 구속효과에 의해 구조체의 구조적 강성이 매우 우수하다. 그러나 CFT 구조는 강관에 의해 폐쇄적인 형태로 형성되기 때문에 구조체 간의 접합이 쉽지 않으며, 강관의 규격이 제한되어 있어 대단면의 구조체를 구축하는 데에는 적용할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 거푸집 작업을 필요로 하지 않아 기둥 구축 작업을 수월하게 진행할 수 있고 구조적 성능이 우수한 대단면의 기둥을 구축하는 것이 가능하며 폐단면을 가지는 기둥에 배치하기 어려운 수직철근을 공장에서의 조립과정을 통해 배치 가능하도록 함으로써 경제성을 확보할 수 있는 기둥용 폐단면 강재조립체를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 강-콘크리트합성 기둥을 위한 강재조립체에 있어서, 기둥의 둘레가 되는 부분에 다수 개가 서로 이격 배치되어 기둥 외면의 일부분을 형성하게 되는 노출수직부재와, 기둥 외면이 되는 면과의 사이에 공간을 가지면서 상기 노출수직부재에 수평한 상태로 접합되는 템플레이트와, 위치고정수단에 의해 상기 템플레이트에 고정되는 다수 개의 수직철근 및, 인접하는 노출수직부재 사이에 배치되어 기둥 외면의 나머지 부분을 형성하게 되는 폐쇄부재를 포함하여 이루어지되; 상기 상기 폐쇄부재는, 상기 공간을 폐쇄하는 폐쇄부와, 상기 공간을 가로질러 템플레이트의 측단에 접하는 수직리브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 강-콘크리트합성 기둥을 위한 강재조립체에 있어서, 기둥의 둘레가 되는 부분에 다수 개가 서로 이격 배치되어 기둥 외면의 일부분을 형성하게 되는 노출수직부재와, 기둥 단면의 중앙 부분에 위치하게 되는 중앙수직부재와, 기둥 외면이 되는 면과의 사이에 공간을 가지면서 상기 노출수직부재 및 중앙수직부재에 수평한 상태로 접합되는 템플레이트 다수 개와, 위치고정수단에 의해 상기 템플레이트에 고정되는 다수 개의 수직철근 및, 인접하는 노출수직부재 사이에 배치되어 기둥 외면의 나머지 부분을 형성하게 되는 폐쇄부재를 포함하여 이루어지되; 상기 상기 폐쇄부재는, 상기 공간을 폐쇄하는 폐쇄부와, 상기 공간을 가로질러 템플레이트의 측단에 접하는 수직리브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 강재조립체의 단면 형태가 유지될 수 있도록 상기 노출수직부재와 폐쇄부재의 외면에 밀착되어 강재조립체를 묶는 타이부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 노출수직부재는 기둥의 모서리가 되는 부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체가 제공된다. 이때, 노출수직부재는 기둥 각 면의 중간점이 되는 부분에 더 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 위치고정수단은, 템플레이트를 관통하여 형성되는 철근삽입공, 템플레이트의 측단부에서 상기 공간을 향하여 개방되는 철근안치홈 및, 템플레이트를 관통하여 쌍으로 형성되는 후크공 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 템플레이트와 다른 높이 상에서 서로 다른 폐쇄부재를 연결하는 수평보강부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체가 제공된다.
본 발명에 의한 강재조립체는 폐쇄적인 단면형태를 가지므로 그 내부에 콘크리트를 타설할 때에 거푸집이 필요하지 않으므로 번거로운 거푸집 작업을 생략할 수 있다.
그리고 상기 강재조립체는 길이방향으로 배치되는 형강, 수평방향으로 배치되는 강판 등이 서로 긴밀한 관계를 가지며 조립되어 그 자체의 단면성능이 우수하고 안정적이므로 운반 및 설치가 용이할 뿐만 아니라, 구조적으로 우수한 기둥을 형성할 수 있다. 강재조립체의 외면을 이루는 노출수직부재 및 폐쇄부재는 강재조립체 내에 타설되는 콘크리트에 대한 구속작용을 하여 기둥의 구조적 성능을 보다 향상시키게 된다. 상기 폐쇄부재를 이루는 수직리브 및 서로 다른 폐쇄부재의 수직리브를 연결하는 수평보강부재는 이러한 효과들이 보다 크게 발휘될 수 있도록 해준다.
상기 강재조립체는 폐단면을 가짐에도 불구하고 그 내부에 수직철근이 고정 설치될 수 있어 다른 고가 부재들의 하중을 분담하여 지지함으로써 경제성 또한 확보할 수 있다.
상기 노출수직부재는 단면성능이 우수하여 보를 시공하기 위한 거푸집을 지지할 수 있고, 이에 따라 보 거푸집을 지지하기 위해 설치되는 동바리를 생략하거나 설치 개수를 줄일 수 있다. 또한, 상기 노출수직부재는 거푸집 외에도 합성거더, 피씨거더 등의 거치를 용이하게 한다.
상기 강재조립체는 기둥 각 면의 중간 부분에 노출수직부재를 더 설치하거나 기둥의 중앙 부분에 중앙수직부재를 설치함으로써 단면의 크기가 매우 큰 기둥의 시공에도 사용될 수 있다.
도 1은 종래기술로서 '알씨 기둥용 기성철망조립체 및 그것을 이용한 기둥시공방법'에 관한 설명도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 강재조립체의 단면도 및 사시도이다.
도 4는 상기 강재조립체를 구성하는 노출수직부재의 여러 가지 실시예이다.
도 5는 상기 강재조립체에 보 거푸집이 거치되어 있는 모습을 도시한 설명도이다.
도 6 및 도 7은 상기 강재조립체를 구성하는 템플레이트의 여러 가지 실시예이다.
도 8은 상기 노출수직부재가 기둥 각 면의 중간점에 더 설치되는 경우에 있어 강재조립체의 단면도이다.
도 9는 상기 템플레이트에 수직철근을 고정하기 위한 위치고정수단의 여러 가지 실시예이다.
도 10은 상기 강재조립체를 구성하는 폐쇄부재의 여러 가지 실시예이다.
도 11은 상기 폐쇄부재와 노출수직부재를 접합하는 방법에 관한 여러 가지 실시예이다.
도 12는 상기 강재조립체를 구성하는 타이부재의 여러 가지 실시예이다.
도 13 및 14는 본 발명의 제2실시예에 의한 강재조립체의 단면도 및 사시도이다.
도 15는 제2실시예에 있어 강재조립체를 구성하는 중앙수직부재의 앵글형강이 노출수직부재와 같은 크기로 형성되는 경우에 관한 설명도이다.
도 16은 상기 중앙수직부재의 앵글형강이 노출수직부재보다 더 크게 형성되는 경우에 관한 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 강재와 콘크리트로 이루어지는 합성 기둥의 구축에 사용되어 기둥의 골격 및 외피를 형성하는 강재조립체에 관한 것이다. 도 2 및 도 3에는 본 발명에 의한 강재조립체(100)의 제1실시예에 관한 단면도 및 사시도가 도시되어 있다.
본 발명에 관한 도 2 등의 도면 및 이하의 설명들은 상기 강재조립체(100)가 사각 기둥에 적용되는 경우를 위주로 하고 있으나 상기 강재조립체(100)는 사각기둥뿐만 아니라 원형기둥, 육각기둥 등에도 적용될 수 있다.
제1실시예에 의한 강재조립체(100)는, 기둥의 둘레가 되는 부분에 다수 개가 서로 이격 배치되어 기둥 외면의 일부분을 형성하게 되는 노출수직부재(110)와, 기둥 외면이 되는 면과의 사이에 공간(S)을 가지면서 상기 노출수직부재(110)에 수평한 상태로 접합되는 템플레이트(120)와, 위치고정수단에 의해 상기 템플레이트(120)에 고정되는 다수 개의 수직철근(130) 및, 인접하는 노출수직부재(110) 사이에 배치되어 기둥 외면의 나머지 부분을 형성하게 되는 폐쇄부재(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 노출수직부재(110)는 본 발명에 의한 강재조립체(100)의 주요한 골격이 되는 부재로서 기둥의 길이방향으로 형성되고 기둥의 둘레가 되는 부분에 배치된다.
본 발명에 의한 강재조립체(100)가 사각기둥에 적용되는 경우에는 도 2에서와 같이 노출수직부재(110)가 기둥의 네 모서리에 위치하게 되는데, 사각기둥의 모서리는 직각으로 형성되기 때문에 상기 노출수직부재(110) 역시 직각으로 꺾인 부분을 포함하는 것이 바람직할 것이다.
모서리에 설치되는 노출수직부재(110)로는 도 4의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이 ㄱ자 형상을 가지는 기성의 앵글형강을 사용할 수도 있고, 도 4의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이 강판을 ㄱ자 형상이 되도록 성형한 것을 사용할 수도 있다. 강판을 성형하여 노출수직부재(110)를 제작하는 경우 도 4의 (c)에 도시되어 있는 것과 같이 각 레그의 끝부분을 내측으로 절곡하여 아래에서 설명하게 될 폐쇄부재(140)와의 접합이 용이하게 이루어지도록 할 수 있으며, 도 4의 (d)에 도시되어 있는 것과 같이 모서리 부분을 둥글게 형성하여 기둥의 외관을 향상시켜 줄 수 있다.
이 외에도 상기 노출수직부재(110)로는 도 4의 (e)에 도시된 사각강관 또는 도 4의 (f)에 도시된 원형강관이 사용될 수 있다.
이러한 노출수직부재(110)는 단면 상에 절곡부가 형성되어 있어 단면성능이 우수하고 충격에 의해 파손되기 쉬운 기둥의 모서리를 보강해줄 뿐만 아니라 기둥 외면의 일부분을 이루어 마감재의 부착이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 아래에서 설명하게 될 폐쇄부재(140)와 함께 영구 거푸집의 역할을 하여 기둥의 시공시 품이 많이 드는 거푸집 작업을 생략할 수 있게 한다.
노출수직부재(110)는 상기했던 바와 같이 단면성능이 우수하기 때문에 합성거더, 피씨거더 또는 보를 시공하기 위한 거푸집을 지지해줄 수 있다. 도 5에는 노출수직부재(110)에 거더(G)가 거치되어 있는 모습이 도시되어 있는데, 노출수직부재(110)에 앵글 등으로 이루어지는 지지대(180)를 접합하고 이 지지대(180) 위에 거더(G)를 용이하게 거치할 수 있다.
상기 지지대(180)에 보 거푸집이 거치되는 경우에는 기존에 보 거푸집을 지지해주기 위해 설치되었던 동바리를 생략하거나 설치되는 개수를 줄일 수 있다. 지지대(180)와 노출수직부재(110)는 용접에 의해 접합되거나 노출수직부재(110)에 미리 다수 개의 볼트공을 형성하고 볼트를 체결함으로써 접합될 수 있는데, 볼트체결 방법을 사용하는 경우 미리 볼트공이 위치한 노출수직부재(110)의 내측에 너트를 고정시켜 둠으로써 볼트체결 작업을 용이하게 할 수 있다.
노출수직부재(110)에 형성되는 볼트공은 이 외에 마감재의 부착 등에도 활용될 수 있다.
상기 노출수직부재(110)는 기둥-보의 접합부에서 휨모멘트에 대한 응력의 전달을 명확하게 하기 위한 다이어프램(190)의 설치 또한 용이하게 이루어지도록 한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 다이어프램(190)은 네 모서리가 노출수직부재(110)에 접합됨으로써 강재조립체(100)에 고정된다.
템플레이트(120)는 기둥의 둘레가 되는 부분에 배치되는 노출수직부재(110)들의 내측에 설치된다. 기둥 단면의 형태와 유사하게 형성되는 템플레이트(120)의 모서리는 노출수직부재(110)에 접합되어 노출수직부재(110)가 기둥의 모서리 부분에 정확하게 위치할 수 있도록 하고, 노출수직부재(110)의 길이 상에 다수 개가 배치되어 기둥의 수직도를 맞추어 준다. 이와 같이 템플레이트(120)는 노출수직부재(110)와 함께 강재조립체(100)가 계획한 대로의 정확한 형태를 이룰 수 있도록 하며, 두 구성부재들이 조립되어 견고한 구조를 가지게 됨으로써 강재조립체(100)의 운반 및 설치시에 강재조립체(100)가 변형될 위험이 적다.
그리고 상기 템플레이트(120)는 노출수직부재(110) 및 수직철근(130)을 묶어주는 것과 같은 효과를 발휘하므로 설치되는 띠철근의 수를 줄이거나 생략하도록 할 수 있다.
상기 템플레이트(120)는 보다 상세하게, 노출수직부재(110)와 직접 접하는 수직부재고정부(121)와, 인접하여 위치하는 수직부재고정부(121) 사이를 연결하는 수직철근고정부(122)로 이루어지는데, 노출수직부재(110)와 수직부재고정부(121)는 도 6의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이 하나의 판으로 형성될 수도 있고, 도 6의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이 별개의 판으로 이루어진 것을 서로 부착하여 제작할 수도 있다.
노출수직부재(110)가 ㄱ자형 단면을 가지는 경우 수직부재고정부(121)는 노출수직부재(110)의 각 레그 사이 공간에 위치하게 된다. 이 경우 노출수직부재(110)의 각 레그가 만나는 부분과 접하게 되는 수직부재고정부(121)의 모서리를 모따기 하여 콘크리트 에어홀(H)을 형성함으로써 강재조립체(100) 내에 콘크리트를 타설할 때 수직부재고정부(121)의 하면과 노출수직부재(110) 사이의 공기에 의해 콘크리트가 밀실하게 채워지지 않는 것을 방지할 수 있다.
수직철근고정부(122)는 위치고정수단에 의해 수직철근(130)이 고정되는 부분으로서 그 외측 둘레부가 수직부재고정부(121)의 외측 둘레부 보다 기둥의 중심에 더 가깝도록 형성되어 기둥 외면이 되는 면과의 사이에 공간(S)이 형성된다. 이 공간(S)은 아래에서 설명하게 될 폐쇄부재(140)에 의해 폐쇄되는데, 폐쇄부재(140) 및, 폐쇄부재(140)와 템플레이트(120)의 수직철근고정부(122) 사이의 관계에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.
상기 템플레이트(120)는, 기둥의 단면적이 큰 경우에는 도 6의 (c) 및 (d)에 도시되어 있는 것과 같이 마주하는 수직부재고정부(121) 사이 또는 인접하는 수직철근고정부(122) 사이를 잇는 가새부(123)를 더 구비할 수 있다.
그리고 기둥의 단면이 사각형이 아닌 형상을 가지는 경우에는 그에 맞는 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 도 6의 (e)에는 예시적으로 기둥의 단면이 삼각형인 경우에 있어 템플레이트(120)의 형상이 도시되어 있다.
상기 수직부재고정부(121) 및 수직철근고정부(122)는, 기둥의 횡단면과 평행한 판으로 형성되는 수평형 또는 기둥의 횡단면과 수직한 판으로 형성되는 수직형으로 이루어진다.
도 6은 수직부재고정부(121) 및 수직철근고정부(122)가 모두 수평형으로 형성되어 있는 템플레이트(120)의 예이고, 도 7의 (a)는 수직부재고정부(121)는 수평형으로 형성되고 수직철근고정부(122)는 수직형으로 형성된 템플레이트(120)의 예이며, 도 7의 (b)는 수직부재고정부(121) 및 수직철근고정부(122)가 모두 수직형으로 형성되어 있는 템플레이트(120)의 예이다. 수직부재고정부(121) 및 수직철근고정부(122) 중 어느 하나라도 수직형으로 이루어지는 경우에는 각 부재의 단부에 결합홈(C)을 형성하여 한 부재의 결합홈(C)에 다른 부재의 결합홈(C)을 끼움으로써 각 부재들이 일체화될 수 있도록 한다.
상기 노출수직부재(110)는 기둥 각 면의 중간점이 되는 부분에 1개 또는 다수 개가 더 설치될 수 있다. 도 8에는 이러한 경우에 있어서 강재조립체(100)의 단면도가 도시되어 있다.
기둥 각 면의 중간점에 설치되는 노출수직부재(110')(이하 '중간점 노출수직부재'라 한다)는, 강재조립체(100)가 단면적이 큰 기둥에 적용되는 경우에 있어 템플레이트(120)의 수직철근고정부(122)가 지나치게 길어져 강재조립체(100)가 쉽게 변형되는 것을 방지하고 기둥의 강성을 크게 하는 역할을 하게 된다.
중간점 노출수직부재(110')가 설치되는 경우, 템플레이트(120)는 중간점 노출수직부재(110') 및 모서리에 위치한 노출수직부재(110) 사이에 하나씩 배치되어 다수 개의 템플레이트(120)가 기둥의 단면 형상을 이루게 된다.
중간점 노출수직부재(110')는 두 개의 템플레이트(120)가 접합될 수 있도록 도면에서와 같이 T형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 T형강 또는 한 쌍의 ㄱ자형 앵글이 대칭적으로 접합된 것을 사용할 수 있다.
도 8에는 중간점 노출수직부재(110')들 중 일부는 T형강이고 나머지는 한 쌍의 앵글이 대칭적으로 접합된 것인 예가 도시되어 있다. 이 경우 상기 강재조립체(100)를 중간점 노출수직부재(110')로서의 각 앵글을 기준으로 ㄷ자형 단위체(U)별로 나누어 제작하고 현장에서 각 단위체(U)를 앵글이 마주보도록 접합하여 하나의 강재조립체(100)가 되도록 함으로써 강재조립체(100)의 운반 및 설치가 용이하게 이루어질 수 있다. 그리고 도 8의 (b)에서와 같이 단위체(U) 사이에 일자형 단위체(U)를 개재하여 동일한 규격의 ㄷ자형 단위체(U)로 다양한 크기의 단면을 가지는 강재조립체(100)를 만들 수 있다.
수직철근(130)은 일반적인 철근콘크리트조 기둥에서와 같이 콘크리트와 합성되어 기둥에 작용하는 하중을 지지하는 역할을 하는데, 상기 노출수직부재(110)가 수직철근(130)과 마찬가지로 기둥의 길이방향으로 형성되어있기 때문에 배근되는 수직철근(130)의 수를 줄일 수 있다.
일반적으로 강재에 의해 폐쇄적인 단면을 가지는 기둥의 경우 그 내부에 수직철근을 배근하는 것이 매우 어려운데, 본 발명에 의한 강재조립체(100)는 다수 개의 부재들이 공장에서 조립되어 폐쇄적인 단면을 가지게 되기 때문에 조립과정에서 수직철근(130)을 용이하게 배치할 수 있을 뿐만 아니라 템플레이트(120)에 의해 수직철근(130)들이 계획된 위치에 견고하게 고정될 수 있다. 배치된 수직철근(130)은 강재로 이루어지는 다른 고가의 부재 사용을 줄일 수 있도록 해주어 경제성을 향상시키고, 본 발명에 의한 강재조립체(100)가 전 길이 상에서 콘크리트와 견고하게 합성될 수 있도록 함으로써 기둥의 구조적 성능을 향상시키게 된다.
상기 수직철근(130)을 템플레이트(120)에 고정하는 역할을 하는 위치고정수단은, 템플레이트(120)를 관통하여 형성되는 철근삽입공(122a), 템플레이트(120)의 측단부에서 상기 공간(S)을 향하여 개방되는 철근안치홈(122b) 및, 템플레이트(120)를 관통하여 쌍으로 형성되는 후크공(122c) 중 어느 하나로 이루어진다. 도 9에는 상기 위치고정수단에 관한 설명도가 도시되어 있다.
도 9의 (a)에 도시되어 있는 철근삽입공(122a)은, 템플레이트(120)의 수직철근(130) 위치에 폐쇄적으로 형성된다. 상기 철근삽입공(122a)은 수직철근(130)의 직경보다 약간 크게 형성하여 수직철근(130)이 철근삽입공(122a)을 용이하게 통과할 수 있도록 한다.
도 9의 (b)에 도시되어 있는 철근안치홈(122b)은 템플레이트(120)의 가장자리에서 수직철근(130)의 위치에까지 파여 개방적으로 형성된다. 상기 철근안치홈(122b)은 템플레이트(120) 면 내에 고립되어 있는 공간이 아니기 때문에 철근의 일단부를 템플레이트(120)에 끼우고 철근을 길이방향으로 옮겨줄 필요 없이, 템플레이트(120)의 가장자리로 철근을 접근시킨 후 바로 소정의 수직철근(130) 높이 상에서 템플레이트(120)가 결합하도록 할 수 있다. 상기 철근안치홈(122b) 내에 수직철근(130)을 끼운 후에는 도면에서와 같이 U형고리(L)를 끼워 철근안치홈(122b)에서 수직철근(130)이 이탈하는 것을 방지하거나, 태그용접을 통해 수직철근(130)을 템플레이트(120)에 고정할 수 있다.
그리고 도 9의 (c)에 도시되어 있는 한 쌍의 후크공(122c)은, 각 후크공(122c) 내에 후크(K)의 각 단부가 각각 끼워지게 되는데 상기 후크(K)가 철근을 감싼 채로 후크공(122c)에 삽입되어 수직철근(130)이 템플레이트(120)에 고정된다.
상기 위치고정수단들 중 철근삽입공(122a) 및 철근안치홈(122b)은 수평형의 수직철근고정부(122)에 적용되는 것이 바람직하고, 한 쌍의 후크공(122c)은 수직형의 수직철근고정부(122)에 적용되는 것이 바람직하다.
폐쇄부재(140)는 상기했던 바와 같이 노출수직부재(110)와 함께 기둥의 외피를 형성하게 된다. 이에 따라 본 발명에 의한 강재조립체(100)는 폐쇄적인 단면을 가지게 되고 강재조립체(100)와 합성되는 콘크리트를 타설하는 경우에도 거푸집을 설치할 필요가 없어 번거로운 가설작업 및 가설비용을 크게 줄일 수 있다. 그리고 노출수직부재(110)와 폐쇄부재(140)로 이루어지는 강재 외피가 콘크리트를 구속해주기 때문에 기둥의 구조적 성능이 매우 우수하다.
상기 폐쇄부재(140)는 보다 상세하게, 상기 공간(S)을 폐쇄하는 폐쇄부(141)와, 상기 공간(S)을 가로질러 템플레이트(120)의 측단에 접하는 수직리브(142)로 이루어진다. 상기 수직리브(142)는 얇은 강판으로 형성되는 폐쇄부재(140) 자체의 단면성능을 향상시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 폐쇄부(141)가 노출수직부재(110) 외에 템플레이트(120)에도 접합될 수 있도록 하여 부재들 사이의 일체성을 향상시킴으로써 강재조립체(100)가 안정적인 구조를 이루게 할 수 있다. 그리고 상기 수직리브(142)는 폐쇄부재(140)에서 돌출되어 형성되므로 폐쇄부재(140)와 콘크리트를 일체화시켜주는 전단연결재로서의 역할 또한 할 수 있으며, 폐쇄부(141)의 폭-두께비를 줄여주는 지점이 되어준다.
상기 수직리브(142)는 위치고정수단과 간섭하지 않는 위치에 배치되는 것이 바람직할 것이다.
도 10에는 상기 폐쇄부재(140)의 구체적인 실시예들이 도시되어 있다.
도 10의 (a)에 도시된 폐쇄부재(140)는 폐쇄부(141)와 수직리브(142)를 각각 일자형을 가지도록 별도로 제작한 후 수직리브(142) 다수 개를 폐쇄부(141)와 직각을 이루도록 폐쇄부(141)에 용접접합하여 형성된다. 그리고 도 10의 (b)에 도시된 폐쇄부재(140)는 일자형의 폐쇄부(141)와 파형단면의 수직리브(142)를 별도로 제작한 후 서로 용접접합하여 형성되는데, 상기 수직리브(142)가 하나의 부재로 형성되기 때문에 용접작업을 수월하게 할 수 있다.
그리고 도 10의 (c) 및 (d)에 도시된 폐쇄부재(140)는 하나의 강판을 절곡하여 폐쇄부(141)와 수직리브(142)가 일체로 형성되는데, 도 10의 (d)에 도시된 것과 같이 수직리브(142)의 단부에 수직리브(142)와 직각인 머리를 형성하는 경우 폐쇄부재(140)의 단면성능을 보다 크게 할 수 있고 템플레이트(120)와의 접합을 견고하게 하는 것이 가능하다. 위와 같이 폐쇄부재(140)가 하나의 강판으로 이루어지는 경우 폐쇄부(141)와 수직리브(142)를 일체화시키기 위한 용접작업이 불필요하기 때문에 폐쇄부재(140)의 제작과정이 단순해진다.
도 11에는 폐쇄부재(140)와 노출수직부재(110)를 접합하는 방법에 관한 여러 가지 실시예가 도시되어 있다.
도 11의 (a)에서와 같이 폐쇄부재(140)와 노출수직부재(110)의 외측면이 일치하도록 접합하는 경우에는 기둥의 표면이 단턱 없이 평평할 것이므로 기둥에 마감재를 부착하는 작업을 용이하게 할 수 있다. 그리고 도 11의 (b) 및 (c)에서와 같이 폐쇄부재(140)의 폭을 노출수직부재(110) 사이의 거리보다 더 크게 형성하고 노출수직부재(110)의 외측면 또는 내측면에 접하도록 폐쇄부재(140)를 접합하는 경우에는 폐쇄부재(140)와 노출수직부재(110)의 접합을 용이하게 할 수 있다. 폐쇄부재(140)가 노출수직부재(110)의 내측면에 접합되는 경우에는 콘크리트 타설압에 대한 폐쇄부재(140)의 지지를 용이하게 할 수 있다.
도 11의 (d)에 사용된 폐쇄부재(140)는, 폐쇄부(141)의 양단부가 내측을 향해 절곡되어 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 폐쇄부재(140)가 도 4의 (c)에 도시된 것과 같은 노출수직부재(110)와 함께 사용되는 경우 자연스럽게 용접 채움 공간이 형성되므로 폐쇄부재(140)와 노출수직부재(110)의 용접작업을 용이하게 할 수 있고, 표면이 평평한 기둥을 이룰 수 있게 된다.
서로 다른 폐쇄부재(140)는 수평보강부재(170)에 의해 연결될 수 있다. 상기 수평보강부재(170)는 마주보고 위치하거나 인접하여 위치하는 폐쇄부재(140)를 일체화시켜 콘크리트 측압, 작업하중 등에 의해 폐쇄부재(140) 사이가 벌어지는 것을 방지한다. 상기 수평보강부재(170)는 수평한 상태로 위치하는 템플레이트(120)와 간섭하지 않도록 템플레이트(120)와 다른 높이 상에 위치하는 것이 바람직할 것이다.
상기 폐쇄부재(140)는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이 기둥-보의 접합부 위치에서는 개방되어 기둥과 보의 콘크리트가 일체로 타설되도록 할 수 있으며, RC거더나 PC거더 외에 강재거더, 합성거더 등 다양한 형식으로 이루어지는 거더의 접합부를 용이하게 형성시킬 수 있다. 기둥-보 접합부에 있어 폐쇄부재(140)의 개방부는 보의 상면 높이 이상에까지 형성되어 콘크리트의 타설을 용이하게 할 수 있으며, 콘크리트의 타설이 완료된 후에는 폐쇄하여 강재조립체(100)가 견고한 구조를 가지도록 한다.
폐쇄부재(140)에 형성되는 개방부는 기둥과 기둥의 이음부에도 형성되어 노출수직부재(110)와 수직철근(130)의 이음 작업이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 폐쇄부재(140)의 개방부는 기둥-보 접합부에서와 마찬가지로 노출수직부재(110) 등의 이음이 완료된 후에는 폐쇄하도록 한다.
상기 강재조립체(100)는, 콘크리트 타설 시 강재조립체(100)의 단면 형태가 유지될 수 있도록 노출수직부재(110)와 폐쇄부재(140)의 외면에 밀착되어 강재조립체(100)를 묶는 타이부재(160)를 더 구비할 수 있다. 상기 타이부재(160)는 강재조립체(100) 내에 콘크리트를 타설할 때 타설압에 의해 강재조립체(100)가 변형되지 않도록 하는 역할을 하는 것으로서 강재조립체(100)의 길이방향으로 다수 개가 형성되는 것이 바람직하다.
도 12에는 상기 타이부재(160)의 다양한 실시예가 도시되어 있다.
도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 타이부재(160)는 강재조립체(100)의 인접하는 두 면을 감싸는 ㄱ자형 부재(161) 한 쌍을 사각형상이 되도록 배치하고 상기 ㄱ자형 부재(161)의 단부를 서로 연결함으로써 형성된다. 도 12의 (b)에 도시된 ㄱ자형 부재(161)들은 볼트접합에 의해 연결되는데, 부재의 단부에 그 길이방향으로 다수 개의 볼트공이 형성되어 있어 강재조립체(100)의 단면적이 달라지는 것에 대응할 수 있다.
그리고 도 12의 (c)에 도시된 타이부재(160)는 강재조립체(100)의 각 면별로 측면 및 말단면에 볼트공이 형성된 일자형 부재(162) 4개를 사각형상이 되도록 배치한 후, 볼트가 한 일자형 부재(162)의 측면 볼트공을 지나 다른 일자형 부재(162)의 말단면 볼트공에 체결되도록 함으로써 연결된다.
상기 타이부재(160)는 강재조립체(100) 내에 콘크리트가 타설·양생되는 동안 일시적으로 사용되는 것으로, 콘크리트의 양생이 완료된 후에는 제거된다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 의한 강재조립체(100)에 대하여 설명할 것인데, 제2실시예의 강재조립체(100)를 설명하면서 제1실시예와 공통되는 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 13 및 도 14에는 본 발명의 제2실시예에 의한 강재조립체(100)의 단면도 및 사시도가 도시되어 있다.
상기 제2실시예에 의한 강재조립체(100)는, 기둥의 둘레가 되는 부분에 다수 개가 서로 이격 배치되어 기둥 외면의 일부분을 형성하게 되는 노출수직부재(110)와, 기둥 단면의 중앙 부분에 위치하게 되는 중앙수직부재(150)와, 기둥 외면이 되는 면과의 사이에 공간(S)을 가지면서 상기 노출수직부재(110) 및 중앙수직부재(150)에 수평한 상태로 접합되는 템플레이트(120) 다수 개와, 위치고정수단에 의해 상기 템플레이트(120)에 고정되는 다수 개의 수직철근(130) 및, 인접하는 노출수직부재(110) 사이에 배치되어 기둥 외면의 나머지 부분을 형성하게 되는 폐쇄부재(140)를 포함하여 이루어지되; 상기 폐쇄부재(140)는, 상기 공간(S)을 폐쇄하는 폐쇄부(141)와, 상기 공간(S)을 가로질러 템플레이트(120)의 측단에 접하는 수직리브(142)로 이루어진다.
이처럼 제2실시예에 의한 강재조립체(100)는, 기둥 단면의 중앙 부분에 중앙수직부재(150)가 위치하며 템플레이트(120)가 노출수직부재(110) 및 중앙수직부재(150)에 수평한 상태로 접합된다는 점에서 제1실시예와 차이가 있다.
참고로 템플레이트(120)의 수직부재고정부(121)는 제2실시예에 있어서는 노출수직부재(110) 또는 중앙수직부재(150)와 직접 접하는 부분을 가리키는 용어이다.
상기 중앙수직부재(150)는 노출수직부재(110)와 마찬가지로 강재조립체(100)를 길이방향으로 보강해줄 뿐만 아니라, 다수 개의 템플레이트(120)가 한 평면 내에 배치되어 강재조립체(100)의 단면과 같은 형태를 이루게 되는 경우에 있어 강재조립체(100)의 단면 중앙측에 위치한 템플레이트(120)의 모서리도 지지될 수 있도록 함으로써 강재조립체(100)의 단면이 매우 큰 경우에도 강재조립체(100)가 안정된 구조를 가질 수 있도록 한다. 또한, 중앙수직부재(150)가 십자형의 단면을 가지므로 강재조립체(100)의 좌굴 및 횡방향으로 작용하는 힘에 대한 강성을 향상시킨다.
상기 중앙수직부재(150)는 노출수직부재(110)와 같거나 더 큰 크기의 앵글형강 네 개가 십자형으로 결합되어 형성되는데, 노출수직부재(110)와 같은 크기로 형성되는 경우에는 도 15에서와 같이 템플레이트(120) 하나와 이 템플레이트(120)의 네 모서리에 결합된 노출수직부재(110)를 1조로 하는 단위부재 4개를 단순 결합시킴으로써 노출수직부재(110) 8개와 중앙수직부재(150)로 이루어지는 강재조립체(100)를 제작할 수 있다.
그리고 중앙수직부재(150)를 이루는 앵글형강이 노출수직부재(110) 보다 더 큰 크기로 형성되는 경우에는, 도 16의 (a) 및 (b)에서와 같이 중앙수직부재(150)와 노출수직부재(110)의 두께 차이를 극복할 수 있는 별도의 템플레이트(120)를 제작하거나, 도 16의 (c)에서와 같이 완전 대칭인 템플레이트(120)를 사용하되 중앙수직부재(150)와 노출수직부재(110)의 두께 차이를 극복할 수 있도록 템플레이트(120)의 수직부재고정부(121)와 중앙수직부재(150) 사이에 맞춤판(F)을 개재한다.
이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하게 하기 위한 예시에 불과한 것이므로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
100 : 강재조립체 110 : 노출수직부재
120 : 템플레이트 121 : 수직부재고정부
122 : 수직철근고정부 122a : 철근삽입공
122b : 철근안치홈 122c : 후크공
130 : 수직철근 140 : 폐쇄부재
141 : 폐쇄부 142 : 수직리브
150 : 중앙수직부재 160 : 타이부재
170 : 수평보강부재
S : 공간

Claims (11)

  1. 강-콘크리트합성 기둥을 위한 강재조립체(100)에 있어서,
    기둥의 둘레가 되는 부분에 다수 개가 서로 이격 배치되어 기둥 외면의 일부분을 형성하게 되는 노출수직부재(110)와, 기둥 외면이 되는 면과의 사이에 공간(S)을 가지면서 상기 노출수직부재(110)에 수평한 상태로 접합되는 템플레이트(120)와, 위치고정수단에 의해 상기 템플레이트(120)에 고정되는 다수 개의 수직철근(130) 및, 인접하는 노출수직부재(110) 사이에 배치되어 기둥 외면의 나머지 부분을 형성하게 되는 폐쇄부재(140)를 포함하여 이루어지되;
    상기 노출수직부재(110)는 기둥의 모서리가 되는 부분에 설치되고,
    상기 폐쇄부재(140)는, 상기 공간(S)을 폐쇄하는 폐쇄부(141)와, 상기 공간(S)을 가로질러 템플레이트(120)의 측단에 접하는 수직리브(142)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  2. 강-콘크리트합성 기둥을 위한 강재조립체(100)에 있어서,
    기둥의 둘레가 되는 부분에 다수 개가 서로 이격 배치되어 기둥 외면의 일부분을 형성하게 되는 노출수직부재(110)와, 기둥 단면의 중앙 부분에 위치하게 되는 중앙수직부재(150)와, 기둥 외면이 되는 면과의 사이에 공간(S)을 가지면서 상기 노출수직부재(110) 및 중앙수직부재(150)에 수평한 상태로 접합되는 템플레이트(120) 다수 개와, 위치고정수단에 의해 상기 템플레이트(120)에 고정되는 다수 개의 수직철근(130) 및, 인접하는 노출수직부재(110) 사이에 배치되어 기둥 외면의 나머지 부분을 형성하게 되는 폐쇄부재(140)를 포함하여 이루어지되;
    상기 노출수직부재(110)는 기둥의 모서리가 되는 부분에 설치되고,
    상기 폐쇄부재(140)는, 상기 공간(S)을 폐쇄하는 폐쇄부(141)와, 상기 공간(S)을 가로질러 템플레이트(120)의 측단에 접하는 수직리브(142)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    강재조립체(100)의 단면 형태가 유지될 수 있도록 상기 노출수직부재(110)와 폐쇄부재(140)의 외면에 밀착되어 강재조립체(100)를 묶는 타이부재(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노출수직부재(110)는 기둥 각 면의 중간점이 되는 부분에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노출수직부재(110)는, 강판을 단면이 ㄱ자 형상이 되도록 성형한 것이거나, 앵글형강, 사각강관, 원형강관 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 템플레이트(120)는, 노출수직부재(110)와 직접 접하는 수직부재고정부(121)와, 인접하여 위치하는 수직부재고정부(121) 사이를 연결하는 수직철근고정부(122)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 템플레이트(120)는, 노출수직부재(110) 또는 중앙수직부재(150)와 직접 접하는 수직부재고정부(121)와, 인접하여 위치하는 수직부재고정부(121) 사이를 연결하는 수직철근고정부(122)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 수직부재고정부(121) 및 수직철근고정부(122)는, 기둥의 횡단면과 평행한 판으로 형성되는 수평형 또는 기둥의 횡단면과 수직한 판으로 형성되는 수직형인 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위치고정수단은, 템플레이트(120)를 관통하여 형성되는 철근삽입공(122a), 템플레이트(120)의 측단부에서 상기 공간(S)을 향하여 개방되는 철근안치홈(122b) 및, 템플레이트(120)를 관통하여 쌍으로 형성되는 후크공(122c) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 템플레이트(120)와 다른 높이 상에서 서로 다른 폐쇄부재(140)를 연결하는 수평보강부재(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥용 폐단면 강재조립체.
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