KR101548608B1 - 접합 플레이트를 갖는 철골보 및, 철골보와 기둥의 연결 구조 - Google Patents

접합 플레이트를 갖는 철골보 및, 철골보와 기둥의 연결 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 단부하부가 보강된 철골보에서 하부플랜지 부분과 기둥의 연결에 사용되는 볼트와 연결용 철판의 사용량을 대폭 줄일 수 있고 상기 연결 작업 시간을 줄일 수 있으며, 낄판(shim plate)의 삽입이 용이하고, 기둥과 반강접으로도 결합이 가능하여 내진성능을 향상시킬 수 있고 진동을 효과적으로 흡수할 수 있다는 특징을 갖는다.

Description

접합 플레이트를 갖는 철골보 및, 철골보와 기둥의 연결 구조{Steel frame girder having connection plate and, connection structure for the steel frame girder and column}
본 발명은 보의 단부하부가 보강된 철골보에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 단부하부가 보강된 철골보에서 하부플랜지 부분과 기둥의 연결에 사용되는 볼트와 연결용 철판의 사용량을 대폭 줄일 수 있고 상기 연결 작업 시간을 줄일 수 있으며, 낄판(shim plate)의 삽입이 용이하고, 기둥과 반강접으로도 결합이 가능하여 내진성능을 향상시킬 수 있고 진동을 효과적으로 흡수할 수 있는 철골보에 대한 것이다. 아울러, 본 발명은 이러한 철골보와 기둥의 연결 구조에 대한 것이기도 하다.
일반적으로, 철골보는 H형강과 같은 철골로서 이루어지는 보이다. 도 1은 이러한 철골보가 기둥 철골에 연결되는 일 예를 보여준다. 상기 철골보(10)는 브라켓에 결합되어 있다.
철골보(10)는 보의 길이방향을 따라 길게 연장된 철골보 몸체(11)를 구비하는데, 철골보 몸체(11)의 양쪽 단부 아랫면에는 단면력 보강을 위해 보강부재(16)가 설치될 수 있다. 보강부재(16)로는 'ㅗ'단면의 형강 등이 사용될 수 있다.
브라켓은 기둥 철골(1)에 수평으로 설치되는데, 철골보 몸체(11)와 연결되는 메인 브라켓(30)과, 단면력 보강을 위해 메인 브라켓(30)의 아랫면에 설치된 보조 브라켓(36)을 포함하여 이루어질 수 있다.
철골보 몸체(11)와 메인 브라켓(30)은 볼트와 연결용 철판(40)에 의해서 결합되고, 보강부재(16)와 보조 브라켓(36)은 볼트와 연결용 철판(46)에 의해서 결합된다.
그런데, 이러한 결합 작업은 매우 어렵고 난해하여(특히, 연결용 철판(46)의 설치 및 연결 작업이 어려움) 시간이 많이 소요되며, 인접 볼트 및 철판 등의 간섭이 발생하여 일부 볼트의 체결이 불가능한 경우도 발생하고, 볼트와 연결용 철판(40)(46)의 사용량이 많다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서는, 현장 볼팅만으로 시공이 가능한 브라켓 접합 방식이 아닌, 현장에서 기둥에 직접 용접하여야 하는데, 이러한 방법은 작업 시간과 인건비가 많이 소요될 뿐만 아니라 용접 품질의 유지 및 관리가 어렵다는 문제점을 갖고 있다.
한편, 볼트와 연결용 철판(40)(46)의 사용량을 줄이기 위해서 철골보(10)의 단부 측면에 접합 플레이트를 결합하는 구조가 제안된 바 있다. 즉, 도 2에 나타난 바와 같이, 접합 플레이트(18)와 기둥 철골(1) 사이에 낄판(shim plate, S)을 삽입하고 볼트(19)를 이용하여 접합 플레이트(18)와 기둥 철골(1)을 결합시킨다.
그러나, 상기 구조는 현장에서 시공 오차에 대응하기가 어렵기 때문에 단스팬 PEB 구조에만 일부 사용되고 있다.
또한, 상기 구조는 철골보(10)를 인양했을 때 철골보(10)가 아치 형상으로 휘게 되어 단면의 상부는 그 길이가 늘어나고 단면 하부는 그 길이가 줄어듦으로써 단면 상부에서는 기둥 철골(1)과 철골보(10) 사이의 간격이 좁아지게 되어 낄판(S)을 삽입하기가 매우 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 철골보를 CFT 기둥에 연결하는 경우에는 보강부재(16,'ㅗ' 등의 단면 형상을 가짐)와 기둥철판의 결합 부분에 응력이 집중되기 때문에 이를 분산할 필요성이 있다. 기존에는 상기 응력을 분산하기 위해 CFT 기둥의 내,외부에 다이아프램을 설치했는데, 다이아프램의 설치에는 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 그 설치 작업이 어렵고, 기둥 내부에 다이아프램이 설치되면 콘크리트 타설이 어려워지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 철골보와 기둥의 연결에 사용되는 볼트와 연결용 철판의 사용량을 대폭 줄일 수 있고 상기 연결 작업 시간을 줄일 수 있으며 연결 작업을 용이하게 할 수 있도록 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제1,2 접합 플레이트 사이에 낄판(shim plate)을 삽입하는 것이 용이한, 철골보와 기둥의 연결 구조를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기둥과 철골보가 반강접으로 결합됨으로써 지진 등으로 인한 진동을 효과적으로 흡수할 수 있는, 철골보와 기둥의 연결 구조를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 철골보를 CFT 기둥에 연결하는 경우에 압축력을 분산하기 위한 다이아프램이 필요하지 않거나 적게 필요한, 철골보와 기둥의 연결 구조를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 연결구조에 사용되는 철골보를 제공하는 것에 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에 따른 철골보는, 철골보 몸체(110);와, 철골보 몸체(110)의 단부의 아랫면에 설치된 보강부재(120); 및, 보강부재(120)의 기둥쪽 단부 측면과 하부 플랜지(112)의 단부 측면에 결합된 제1 접합 플레이트(150);를 포함한다.
제1 접합 플레이트(150)는 보조 브라켓(250)에 설치된 제2 접합 플레이트(260)와 볼트 접합되거나 강관기둥(2)의 철판에 용접될 수 있다. 상기 볼트 접합을 위해서 제1,2 접합 플레이트(150)(260)에는 복수 개의 볼트공(151)(261)이 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 철골보와 기둥의 연결구조에서는, 철골보 몸체(110); 철골보 몸체(110)의 단부의 아랫면에 설치된 보강부재(120); 보강부재(120)의 기둥쪽 단부 측면에 결합된 제1 접합 플레이트(150); 기둥에 수평으로 결합된 메인 브라켓(210); 메인 브라켓(210)의 길이방향을 따라 메인 브라켓(210)의 아랫면에 결합되거나 형성된 보조 브라켓(250); 및, 보조 브라켓(250)의 철골보쪽의 단부 측면에 결합된 제2 접합 플레이트(260);를 구비할 수 있다.
철골보 몸체(110)와 메인 브라켓(210)은 철골보 몸체(110)와 메인 브라켓(210)의 연결지점에 설치된 연결용 철판(215)과 볼트에 의해 결합되고, 제1,2 접합 플레이트(150)(260)는 볼트 접합으로 연결된다. 상기 볼트 접합은 강접합 또는 반강접합을 이룬다.
상기 연결구조가 반강접합일 경우, 볼트(263)의 개수를 반강접 연결에 필요한 만큼만 사용하기 때문에 연성이 크고, 이에 따라 지진 등으로 인해 보강부재(120) 구간에 인장력이 발생할 경우 진동(변위)을 효과적으로 흡수할 수 있으므로 구조상으로 더 효과적일 수 있다.
상기 철골보 몸체는 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(112) 및 웨브(113)를 포함할 수 있고, 메인 브라켓(210)은 상부 플랜지(211)와 하부 플랜지(212) 및 웨브(213)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 접합 플레이트(150)는 보강부재(120)의 단부 측면과 하부 플랜지(112)의 단부 측면에 결합되어 설치될 수 있고, 제2 접합 플레이트(260)는 보조 브라켓(250)의 단부 측면과 하부 플랜지(212)의 단부 측면에 결합되어 설치될 수 있다.
상부 플랜지(111)(211)와 웨브(113)(213)는 연결용 철판(215)과 볼트에 의해 서로 결합되고, 하부 플랜지(112)(212)와 보강부재(120) 및 보조 브라켓(250)은 제1,2 접합 플레이트(150)(260)를 통해 서로 결합된다. 따라서, 제1,2 접합 플레이트(150)(260)를 볼트 접합하면 하부 플랜지(112)(212)를 결합하기 위한 별도의 작업은 불필요해지고, 이에 따라 연결용 철판과 볼트를 절감할 수 있고 연결 작업 시간을 단축할 수 있다.
상기 볼트 접합 중의 일부는 하부 플랜지(112)(212)의 상측에서 이루어질 수 있다. 또한, 상기 구성에 대한 대안으로서, 상기 볼트 접합 중의 일부는 하부 평판(122)과 하부 철판(217)의 하측에서 이루어질 수 있다.
한편, 상부 플랜지(111)(211)가 연결용 철판(215)과 볼트에 의해 결합되는 구성에 대한 대안으로서, 상부 플랜지(111)(211)가 서로 맞닿도록 배치된 후 용접으로 결합될 수도 있다.
메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)은 각각 제조된 후 용접 등으로 서로 결합될 수도 있지만, 한꺼번에 일체로 만들어질 수도 있다. 메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)이 일체로 만들어진 경우, 하부 플랜지(212)는 제2 접합 플레이트(260)에서부터 일부 구간까지만 형성될 수도 있다. 예를 들어, 하부 플랜지(212)가 제2 접합 플레이트(260)부터 메인 브라켓(210)의 중간 부분까지 연장되거나 제2 접합 플레이트(260)와 상기 중간 부분의 사이 지점까지만 연장되도록 형성될 수도 있다.
본 발명에서, 제1,2 접합 플레이트(150)(260)의 사이에는 제1,2 접합 플레이트(150)(260)의 틈새를 메우는 낄판(shim plate, S)이 설치될 수 있다. 또한, 낄판(shim plate, S)을 대신하여, 지진에너지 또는 진동 등을 흡수하기 위한 탄성패드(E) 또는 감쇠장치(damper)가 제1,2 접합 플레이트(150)(260)의 사이에 설치될 수도 있다.
본 발명에서 상기 볼트 접합은 볼트, 강봉, 강선 중 어느 하나를 볼트공(151)(261)을 관통하도록 설치하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
상기 기둥은 H 형강의 철골, 강관기둥(CFT 기둥도 포함), 철골 철근 콘크리트 합성 기둥 중 어느 하나일 수 있다.
상기 기둥이 강관기둥(CFT 기둥도 포함)인 경우, 강관기둥의 외주면에는 외부 다이아프램(3)이 설치될 수 있다. 메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)은 외부 다이아프램(3)에 직접 결합될 수 있다.
한편, 상기 철골보(100)를, 브라켓을 이용하지 않고, 강관 기둥(2)에 연결하는 구조에서는, 철골보 몸체(110)가 강관 기둥(2)에 내부 다이아프램 또는 외부 다이아프램으로 결합되고 제1 접합 플레이트(150)는 강관기둥(2)에 직접 용접으로 결합될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 철골보와 기둥의 연결에 사용되는 볼트와 연결용 철판의 사용량을 대폭 줄일 수 있고, 상기 연결 작업 시간을 줄일 수 있으며, 상기 연결작업을 용이하게 할 수 있도록 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조를 제공한다.
둘째, 제1,2 접합 플레이트 사이에 낄판(shim plate)을 용이하게 삽입할 수 있도록 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조를 제공한다.
셋째, 기둥과 철골보가 반강접합으로 결합됨으로써 지진 등으로 인한 진동을 효과적으로 흡수할 수 있는, 철골보와 기둥의 연결 구조를 제공한다.
넷째, 철골보를 CFT 기둥에 연결하는 경우에 압축력을 분산하기 위한 다이아프램이 필요하지 않거나 적게 필요한, 철골보와 기둥의 연결 구조를 제공한다.
다섯째, 이러한 연결구조에 사용되는 철골보를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 철골보가 기둥에 연결된 구조의 일 예를 보여주는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 철골보가 기둥에 연결된 구조의 또 다른 일 예를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골보를 보여주는 사시도.
도 4는 도 3의 철골보와 기둥의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도.
도 5는 도 3의 A-A' 단면도.
도 6은 도 3의 철골보와 기둥의 연결 구조를 보여주는 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 철골보의 변형예가 기둥에 연결된 구조를 보여주는 정면도.
도 8은 본 발명에 따른 철골보의 또 다른 변형예가 기둥에 연결된 구조를 보여주는 정면도.
도 9는 본 발명에 따른 철골보의 또 다른 변형예가 기둥에 연결된 구조를 보여주는 정면도.
도 10은 도 3의 철골보가 기둥에 연결되는 또 다른 구조를 보여주는 정면도.
도 11은 도 10의 B-B' 단면도.
도 12는 도 3의 철골보가 강관 기둥에 연결된 구조를 보여주는 정면도.
도 13은 도 12의 강관기둥을 보여주는 종단면도.
도 14는 도 3의 철골보가 강관 기둥에 연결된 또 다른 구조를 보여주는 정면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골보를 보여주는 사시도이고, 도 4는 상기 철골보와 기둥의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도이며, 도 5는 도 3의 A-A' 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 철골보(100)는 철골보 몸체(110)와, 보강부재(120) 및, 보강부재(120)의 단부 측면에 설치된 제1 접합 플레이트(150)를 구비한다. 철골보(100)는 메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)에 의해 기둥 철골(1)에 연결된다.
철골보 몸체(110)는 보(100)의 길이방향을 따라 길게 형성된 부재이다. 바람직하게, 철골보 몸체(110)는 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(112) 및 웨브(113)를 구비하는 H형 강재이다.
철골보 몸체(110)의 양쪽 단부에는 기둥 철골(1) 등과의 연결을 위한 볼트공(114)이 형성된다. 그리고, 상기 양쪽 단부 사이에는 다른 보(도면에 미도시)와의 연결을 위한 연결판(115)이 설치될 수도 있다. 연결판(115)은 웨브(113)의 일측면 또는 양측면에 하나 또는 그 이상이 설치될 수 있다. 연결판(115)에는 볼트공이 형성될 수 있다.
보강부재(120)는 철골보 몸체(110)의 양쪽 단부의 아랫면 또는 양쪽 단부 중 한쪽 단부의 아랫면에 결합된다. 보강부재(120)와 철골보 몸체(110)의 상기 결합은 용접 등에 의해 이루어질 수 있다. 보강부재(120)는 철골보(100)의 단부에서 단면력을 보강하는 역할을 한다.
보강부재(120)로는 'ㅗ'단면 형상의 철골 또는 'ㅗ' 단면 형상의 철판이 사용될 수 있는데, 구체적으로 보강부재(120)는 연결 평판(121)과 하부 평판(122)을 구비할 수 있다.
연결평판(121)은 보의 길이방향을 따라 하부 플랜지(112)에 수직으로 설치되고, 하부 평판(122)은 연결평판(121)의 하단에 상기 길이방향을 따라 수평으로 설치된다. 하부 평판(122)의 폭은 하부 플랜지(112)의 폭보다 넓거나 동일하거나 좁을 수 있다.
도면은 하부 평판(122)에 하나의 연결평판(121)이 설치된 'ㅗ' 단면 형상의 보강부재(120)를 보여주고 있지만, 하부 평판(122)에 두 개의 연결평판(121)이 설치된 'ㅛ' 단면 형상의 보강부재가 사용될 수도 있다. 나아가, H 형강, I 형강, 각형강관, 원형강관, CFT(concrete filled steel tube), 철골 철근 콘크리트 부재 등도 보강부재로서 사용될 수 있다.
제1 접합 플레이트(150)는 보강부재(120)의 양쪽 단부 중에서 기둥 쪽의 단부 측면과 하부 플랜지(112)의 단부 측면에 결합된다. 그리고, 제1 접합 플레이트(150)에는 복수 개의 볼트공(151)이 형성된다. 비록, 도면에는 두 개의 볼트공(151)이 형성되어 있지만, 볼트공(151)의 수는 필요에 따라 더 증가될 수 있다.
한편, 본 명세서 전체에서, 제1 접합 플레이트(150)가 하부 플랜지(112)의 단부 측면에 결합된다는 것은 하부 플랜지(112)에만 결합되고 웨브(113)에는 결합되지 않는 것을 포함할 뿐만 아니라, 도면에 나타난 바와 같이 하부 플랜지(112) 및 웨브(113)의 하단 일부분에 결합되는 것도 포함하는 의미로 사용된다.
볼트공(151)에는 제1,2 접합 플레이트(150)(260)를 볼트 접합시키는 볼트가 설치되지만, 상기 볼트를 대신하여 고연성 강봉, 고연성 강선, 고강도 강봉, 고강도 강선 등이 설치되어 제1,2 접합 플레이트(150)(260)를 체결할 수도 있다.
상기 볼트 접합은 강접 또는 반강접으로 이루어질 수 있지만, 반강접으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 반강접 접합의 경우, 볼트 등의 개수는 반강접에 필요한 만큼만 설치되는데, 인장력에 대한 저항력은 줄어들지만 연성이 증가하므로 지진 등에 의해서 진동이 발생한 경우에 변형을 통해 지진 에너지와 진동을 흡수할 수 있다는 장점이 있다.
메인 브라켓(210)은 기둥 철골(1)에 수평으로 결합되어 설치된다. 메인 브라켓(210)으로는 상,하부 플랜지(211)(212)와 웨브(213)를 갖는 H형 강재가 사용될 수 있다. 메인 브라켓(210)의 단면 형상은 철골보 몸체(110)의 단면 형상과 동일한 것이 바람직하다.
도 6에 나타난 바와 같이, 메인 브라켓(210)은 연결용 철판(215)과 볼트에 의해 철골보 몸체(110)에 연결된다. 구체적으로, 상부 플랜지(211)는 상부 플랜지(111)와 맞닿고 웨브(213)는 웨브(113)와 맞닿도록 위치시킨 후 연결용 철판(215)에 볼트를 체결함으로써 메인 브라켓(210)과 철골보 몸체(110)를 결합시킨다. 연결용 철판(215)은 상부 플랜지(111)(211)의 상,하면과 웨브(113)(213)의 양측면에 결합될 수 있다.
한편, 상부 플랜지(211)(111)가 연결용 평판(215)과 볼트에 의해 서로 결합되는 구성에 대한 대안으로서, 상부 플랜지(211)(111)가 서로 맞닿도록 배치된 후 용접에 의해 결합될 수도 있다.
메인 브라켓(210)의 아랫면에는 보조 브라켓(250)이 결합된다. 보조 브라켓(250)의 한쪽 단부는 기둥 철골(1)에 연결되고 다른쪽 단부에는 제2 접합 플레이트(260)가 설치된다. 따라서, 보조 브라켓(250)은 철골보(100)로부터 전달된 하중 등을 기둥 철골(1)에 전달한다.
보조 브라켓(250)으로는 'ㅗ' 단면 형상의 철골 또는 철판 등이 사용될 수 있다. 보조 브라켓(250)과 보강부재(150)의 효과적인 연결을 위해서, 보조 브라켓(250)과 보강부재(150)는 동일한 단면 형상을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 보조 브라켓(250)은 수직 철판(216)과 하부 철판(217)을 구비할 수 있다.
제2 접합 플레이트(260)는 보조 브라켓(250)의 철골보쪽 단부 측면과 하부 플랜지(212)의 단부 측면에 결합된다. 한편, 본 명세서 전체에서, 제2 접합 플레이트(260)가 하부 플랜지(212)의 단부 측면에 결합된다는 것은 하부 플랜지(212)에만 결합되고 웨브(213)에는 결합되지 않는 것을 포함할 뿐만 아니라, 도면에 나타난 바와 같이 하부 플랜지(212) 및 웨브(213)의 하단 일부분에 결합되는 것도 포함하는 의미로 사용된다.
제2 접합 플레이트(260)에는 복수 개의 볼트공(261)이 형성되어 있다. 상기 볼트공(261)에는 볼트 접합을 위한 볼트, 고연성 강봉, 고연성 강선, 고강도 강봉, 고강도 강선 등이 삽입되어 설치됨으로써 제1,2 접합 플레이트(150)(260)를 체결한다.
한편, 하부 플랜지(212)는 제2 접합 플레이트(260)와 일체로 결합되어 있고 하부 플랜지(112)는 제1 접합 플레이트(150)와 일체로 결합되어 있으므로 제1,2 접합 플레이트(150)(260)를 볼트 접합하면 되고, 하부 플랜지(212)(112)를 별도로 결합시킬 필요가 없다. 따라서, 기존의 구조(도 1)에 비해 철골보와 기둥 철골(1)의 연결 작업이 쉬워지고, 연결용 철판(215)과 볼트의 사용량을 대폭 줄일 수 있으며, 작업 시간도 줄일 수 있다.
아울러, 상기 연결 구조가 반강접합이 되는 경우에는 볼트(263)의 개수를 반강접 연결에 필요한 만큼만 사용하기 때문에 연성이 크고, 이에 따라 지진 등으로 인해 보강부재(120) 구간에 인장력이 발생할 경우 진동(변위)을 효과적으로 흡수할 수 있으므로 구조상으로 더 효과적일 수 있다.
제1,2 접합 플레이트(150)(260) 사이에는 낄판(shim plate, S)이 설치될 수 있다. 낄판(shim plate, S)은 철골보(100), 보강부재(120), 제1,2 접합 플레이트(150)(260), 메인 브라켓(210), 보조 브라켓(250), 기둥(1) 등의 제작오차와 시공 오차 등을 보완하기 위한 것이다.
상술한 바와 같이, 철골보(100)를 기둥 철골(1)과 연결하기 위해 인양하면 철골보(100)가 휘게 되어 철골보(100)의 하부 길이가 줄어들고 철골보(100)의 상부 길이가 늘어나는데, 본 발명에서 낄판(shim plate, S)은 단면 하부에 삽입되기 때문에 제1,2 접합 플레이트(150)(260) 사이에 삽입하는 것이 용이하다. 이에 비해, 도 2와 같은 구조에서는 단면 상부에 낄판(shim plate, S)을 삽입하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있는데, 이 점에 대해서는 위에서 설명된 바 있다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 철골보의 변형예가 기둥에 연결된 구조를 보여주는 정면도이다. 도 7의 도면 참조부호 중에서 도 1 내지 도 6의 도면 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다. 그리고, 상기 연결구조의 구성요소 중에서 보강부재(120)를 제외한 나머지 구성요소는 상술한 연결구조와 동일하다.
상기 보강부재(120)는 보 중앙쪽으로 갈수록 연결평판(121)의 높이가 점차적으로 줄어드는 구조를 갖는다. 또한, 상기 보강부재(120)는, 연결평판(121)의 높이가 점차적으로 줄어드는 구조와 함께 또는 상기 구조와는 별개로, 보 중앙쪽으로 갈수록 하부 평판(122)의 폭이 점차적으로 줄어드는 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조는 보 단부를 효과적으로 보강하면서도 재료를 절감할 수 있다는 효과를 가진다.
도 8은 본 발명에 따른 철골보의 또 다른 변형예가 기둥에 연결된 구조를 보여주는 정면도이다.
상기 연결구조에서는 제1,2 접합 플레이트(150)(260)의 볼트 접합이 2열로 이루어진다. 구체적으로, 상기 볼트 접합 중에서 일부의 볼트 접합은 하부 평판(122)과 하부 철판(217)의 하측에서 이루어지고, 나머지 일부의 볼트 접합은 하부 평판(122)과 하부 철판(217)의 상측에서 이루어질 수 있다. 상기 2열의 볼트 접합은 보강부재(120)의 인장 내력을 증가시키는 효과를 가진다.
한편, 상기 연결구조에서는 메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)이 일체로 형성되고 하부 플랜지(212)가 일부 구간에만 설치될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 웨브(213)와 수직 철판(216)이 일체로 형성되고, 하부 플랜지(212)는 제2 접합 플레이트(260)에서부터 일부 구간에만 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 플랜지(212)는 제2 접합 플레이트(260)부터 메인 브라켓(210)의 중앙 부분까지만 연장될 수 있다. 또한, 하부 플랜지(212)가 상기 중앙 부분까지 연장되는 구성에 대한 대안으로서, 하부 플랜지(212)가 제2 접합 플레이트(260)와 상기 중앙 부분의 사이 지점까지 연장될 수도 있다.
그리고, 하부 플랜지(212)가 기둥철골(1)에 접하지 않으므로, 기둥철골(1)의 스티프너(stiffener) 중에서 하부 플랜지(212)와 대응되는 부분의 스티프너(stiffener)가 제거될 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 철골보의 또 다른 변형예가 기둥에 연결된 구조를 보여주는 정면도이다.
상기 연결구조는, 도 8의 연결구조에 비해서, 볼트 접합의 일부가 하부 플랜지(112)(212)의 상측에서 이루어진다는 차이점이 있다. 구체적으로, 상기 볼트 접합 중에서 일부의 볼트 접합은 하부 플랜지(112)(212)의 상측에서 이루어지고, 나머지 일부의 볼트 접합은 하부 플랜지(112)(212)의 하측에서 이루어질 수 있다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이, 제작오차와 시공 오차 등을 보완하기 위하여 낄판(shim plate, S)이 제1,2 접합 플레이트(150)(260) 사이에 설치되는데, 상기 낄판(shim plate, S)을 대신하여, 도 10 및 도 11에 나타난 바와 같이 탄성패드(E) 또는 감쇠장치(damper, 도면에 미도시)가 제1,2 접합 플레이트(150)(260) 사이에 설치될 수도 있다. 이 경우, 탄성패드(E)의 길이만큼 보조 브라켓(250)의 길이가 짧아지는데, 이로 인한 웨브(213)의 좌굴을 방지하기 위해서 수평판(218)이 탄성패드(E)의 윗면에 접하도록 설치될 수도 있다.
탄성패드(E) 또는 감쇠장치(damper)는 고무 또는 강재 등으로 만들어질 수 있는데, 지진으로 인한 에너지, 진동 등을 흡수하는 역할을 한다.
도면에서는 보조 브라켓(250)이 메인 브라켓(210)에 비해 그 길이가 짧은 대신에 탄성패드(E)가 메인 브라켓(210)의 단부까지 연장된 구조가 개시되어 있지만, 상기 구조를 대신하여, 제1 접합 플레이트(150)가 철골보 몸체(110)의 단부 보다 후방(즉, 도 10에서 우측)에 위치하고 탄성패드(E)가 제1 접합 플레이트(150)에서부터 철골보 몸체(110)의 끝단까지 연장될 수도 있다.
도 12는 도 3의 철골보(100)가 강관 기둥에 연결된 구조를 보여주는 정면도이고, 도 13은 상기 강관 기둥을 보여주는 종단면도이다. 상기 강관 기둥(2)의 내부에는 콘크리트가 채워질 수도 있으므로 본 명세서에서 강관기둥(2)은 CFT 기둥을 포함하는 의미로 사용된다. 그리고, 도면에서는 강관 기둥(2)의 내부에 콘크리트가 표시되지 않았지만, 강관 기둥(2)의 내부에 콘크리트가 채워질 수도 있다.
상기 연결구조는 강관기둥(2)에 수평으로 설치된 메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250) 및, 메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)에 결합되는 철골보(100)를 구비한다. 상기 연결구조는 메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)이, 기둥 철골(1)이 아닌, 강관 기둥(2)에 설치되었다는 점에서 도 6의 연결구조와 차이가 있다.
상기 연결구조에서는 메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)이 강관기둥(2)의 철판에 직접 결합될 수도 있지만, 도면에 나타난 바와 같이 외부 다이어프램(3)에 결합될 수도 있다.
외부 다이어프램(3)은 상부 플랜지(211), 하부 플랜지(212), 하부 철판(217)과 대응되는 위치에 설치된다. 그리고, 메인 브라켓(210) 및 보조 브라켓(250)과의 결합을 위해, 외부 다이어프램(3)은 팔각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
도 14는 도 3의 철골보가 강관 기둥에 직접 연결된 구조를 보여주고 있다.
도면에 나타난 바와 같이, 철골보 몸체(110)는 연결부재(219)에 의해 강관 기둥(2)에 연결되고, 제1 접합 플레이트(150)는 강관 기둥(2)의 철판에 직접 용접 등으로 결합된다.
철골보 몸체(110)와 강관 기둥(2)의 연결을 위해 외부밴드 형태의 외부 다이어프램(5)이 이용될 수도 있다. 상부 플랜지(111)는 외부 다이어프램(5)에 용접으로 결합될 수 있다. 그리고, 강관 기둥(2)의 내부에는 내부 다이어프램이 구비될 수도 있다. 상기 내,외부 다이어프램은 단독으로 설치되거나 함께 설치될 수도 있다.
제1 접합 플레이트(150)가 강관 기둥(2)에 결합되는 구성은, 'ㅗ'단면의 보강부재(120)와 하부 플랜지(112)가 상기 철판에 직접 결합되는 경우에 비해서, 결합 면적을 증가시켜 응력집중을 완화한다.
아울러, 제1 접합 플레이트(150)가 강관 기둥(2)에 압축력을 전달할 경우, 상기 압축력은 철판을 통하여 기둥 내부의 콘크리트에 전달되고, 상기 콘크리트가 압축력에 저항하는 역할을 하게 된다. 이에 비해, 기존의 경우에는 보강부재(120)로부터 전달된 압축력이 철판과 다이어프램(강관 기둥 내부에 설치된 구성)에 전달되고 기둥 내부의 콘크리트에는 전달되지 않는 것으로 설계되었다(기존 연결구조에서 상기 콘크리트는 수직 하중에 저항하는 역할을 하고, 보강부재로부터 전달된 압축력에 저항하는 역할을 하는 것으로 설계되지는 않았다.).
이에 따라, 본 발명에서는 기존 강관 기둥의 내부에 설치되었던 다이어프램을 없애거나 줄일 수 있다. 다이어프램을 없애거나 줄이면 강관 기둥 내부를 채우는 콘크리트를 타설하기가 쉬어지고 콘크리트 품질을 높일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 철골보(100)는, 강관 기둥 뿐만 아니라, 철골 기둥(1)에도 직접 연결될 수 있는데, 이 경우에는 제1 접합 플레이트(150)가 철골 기둥(1)에 용접되어 직접 결합된다.
그리고, 본 발명에 따른 철골보에는 현장타설 콘크리트(RC) 또는 프리캐스트 콘크리트(PC)가 철골보 몸체(110)의 전체 구간 또는 일부 구간을 둘러싸도록 형성될 수도 있다. 또한, 본 발명에서는 철골보 몸체(110)가 보 전체 구간에 걸쳐서 형성될 수도 있지만, 보의 양쪽 단부에만 형성(즉, 보의 중앙부에는 철골보 몸체가 없고 콘크리트와 철근만이 존재함)될 수도 있다. 따라서, 이러한 부분이 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 기둥 철골 2 : 강관 기둥
100 : 철골보 110 : 철골보 몸체
120 : 보강부재 150 : 제1 접합 플레이트
210 : 메인 브라켓 250 : 보조 브라켓
260 : 제2 접합 플레이트 S : 낄판
E : 탄성 패드

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 철골보와 기둥의 연결 구조에 있어서,
    보의 길이방향을 따라 길게 형성된 철골보 몸체(110);
    철골보 몸체(110)의 단부의 아랫면에 설치된 보강부재(120);
    보강부재(120)의 기둥쪽 단부 측면에 결합된 제1 접합 플레이트(150);
    기둥에 수평으로 결합된 메인 브라켓(210);
    메인 브라켓(210)의 길이방향을 따라 메인 브라켓(210)의 아랫면에 결합되거나 형성된 보조 브라켓(250); 및,
    보조 브라켓(250)의 철골보쪽의 단부 측면에 결합된 제2 접합 플레이트(260);를 구비하고,
    철골보 몸체(110)와 메인 브라켓(210)은 철골보 몸체(110)와 메인 브라켓(210)의 연결지점에 설치된 연결용 철판(215)과 볼트에 의해 결합되고,
    제1,2 접합 플레이트(150)(260)는 볼트 접합으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    철골보 몸체는 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(112) 및 웨브(113)를 포함하고, 메인 브라켓(210)은 상부 플랜지(211)와 하부 플랜지(212) 및 웨브(213)를 포함하며,
    제1 접합 플레이트(150)는 보강부재(120)의 단부 측면과 하부 플랜지(112)의 단부 측면에 결합되어 설치되고, 제2 접합 플레이트(260)는 보조 브라켓(250)의 단부 측면과 하부 플랜지(212)의 단부 측면에 결합되어 설치되며,
    상부 플랜지(111)(211)는 연결용 철판(215)과 볼트에 의해 서로 결합되거나 용접에 의해서 서로 결합되고, 웨브(113)(213)는 연결용 철판(215)과 볼트에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    제1,2 접합 플레이트(150)(260)의 사이에는 제1,2 접합 플레이트(150)(260)의 틈새를 메우는 낄판(shim plate, S)이 설치되거나, 지진에너지 또는 진동을 흡수하기 위한 탄성패드(E) 또는 감쇠장치(damper)가 설치되는 것을 특징으로 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기둥은 H 형강의 철골, 강관기둥, 철골 철근 콘크리트 합성기둥 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼트 접합은 볼트, 강봉, 강선 중 어느 하나를 볼트공(151)(261)을 관통하도록 설치하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 볼트 접합 중의 일부는 하부 플랜지(112)(212)의 상측에서 이루어지거나, 하부 평판(122)과 하부 철판(217)의 하측에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)은 일체로 형성되고, 하부 플랜지(212)는 제2 접합 플레이트(260)에서부터 기둥까지의 구간 중 제2 접합 플레이트(260)에서부터 일부 구간까지만 형성된 것을 특징으로 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조.
  9. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기둥은 강관기둥이고,
    강관기둥의 외주면에는 외부 다이아프램(3)이 설치되며,
    메인 브라켓(210)과 보조 브라켓(250)은 외부 다이아프램(3)에 결합된 것을 특징으로 하는, 철골보와 기둥의 연결 구조.
  10. 철골보를 강관 기둥(2)에 연결하는 구조에 있어서,
    보의 길이방향을 따라 길게 형성된 철골보 몸체(110);
    철골보 몸체(110)의 단부의 아랫면에 설치된 보강부재(120); 및
    보강부재(120)의 기둥쪽 단부 측면에 결합된 제1 접합 플레이트(150);를 구비하고,
    제1 접합 플레이트(150)는 보강부재(120)의 기둥쪽 단부 측면과 철골보 몸체(110)의 하부 플랜지(112)의 단부 측면에 결합되며,
    제1 접합 플레이트(150)는 강관기둥(2)에 용접으로 결합되는 것을 특징으로 하는 철골보와 기둥의 연결 구조.
  11. 제10항에 있어서,
    철골보 몸체(110)의 상부 플랜지(111)와 웨브(113)는 강관기둥(2)의 다이아프램에 결합되고, 하부 플랜지(112)와 보강부재(120)는 제1 접합 플레이트(150)를 통해 강관기둥(2)에 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 철골보와 기둥의 연결 구조.
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