KR101566982B1 - 강관기둥과 수평부재의 접합구조 - Google Patents

강관기둥과 수평부재의 접합구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강관기둥과, 상기 강관기둥의 외주면에 결합되고, 상기 강관기둥의 둘레에 복수 개가 이격되어 설치되는 스티프너와, 상기 강관기둥과 수평방향으로 접합되는 철근 콘크리트 수평부재 및, 상기 스티프너에 삽입되어 설치되고, 상기 수평부재의 내부에 매립되어 강합성되는 전단보강재를 포함하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조를 제공한다.

Description

강관기둥과 수평부재의 접합구조{CONNECTION STRUCTURE FOR STEEL TUBE COLUMN AND HORIZONTAL STRUCTURE MEMBERS}
본 발명은 강관기둥과 수평부재의 접합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시공이 용이하고 강관기둥과 수평부재의 접합이 보강되는 강관기둥과 수평부재의 접합구조에 관한 것이다.
골조용 기둥으로서 우수한 구조적 안정성을 확보할 수 있는 콘크리트 충전 강관 기둥을 많이 사용하고 있는데, 콘크리트 강관 기둥은 원형 또는 각형의 강관에 콘크리트를 충전한 기둥을 의미하며, 이러한 콘크리트 충전 강관 기둥(Concrete Filled Tube, CFT)을 골조의 주요 구성 부재 중 기둥 부재로 사용하여 고축력에 저항하는 구조를 CFT 기둥 구조라 한다.
콘크리트 충전강관은 기존의 철골조의 강관 내부에 콘크리트를 충전한 것으로서, 뛰어난 내진성능과 강성이 확보되고 또한 내화피복의 감소 및 내화성능이 우수한 이점 때문에 기존의 S조(철골조), RC조 및 SRC조에 이은 제4의 구조로서 최근 각광을 받고 있으며, 일본을 비롯하여 중국 그리고 한국에서도 이 방법에 의한 건물 구조가 채택되고 있다.
이러한 CFT 기둥의 구조는 기둥의 강관이 콘크리트를 구속함으로써 강성, 내력, 변형 등의 구조적인 측면뿐만 아니라 내와 및 시공 등 다방 면에서 우수한 성능을 발휘하는 장점이 있으며, 이에 따라 도심의 빌딩, 고층복합시설 등과 같은 건축물에 많이 적용하고 있다.
콘크리트의 충전성이 중요하므로 고유동 콘크리트(High Flowable Concrete)가 사용되고 있으며 기둥 내에 콘크리트가 공극 없이 충전될 필요가 있다.
종래에는 기둥으로 H형강을 사용하였으나, H형강은 구조적으로 강축과 약축이 존재하는바, 기둥에 H형강을 사용할 경우, 횡력에 저항하는 부재 단면에 강축과 약축이 존재하여 하중 저항의 비대칭성이 발생하여 구조적 안정성에 문제점이 있다. 또한, H형강 기둥을 역타공법 또는 탑다운공법에 적용시 기둥을 지반에 항타하여 설치시 기둥의 수직도의 관리가 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 최근에는 뛰어난 내진성능과 강성이 확보되고 또한 내화피복의 감소 및 내화성능이 우수한 충전강관기둥이 널리 활용되고 있다.
하지만, 충전강관기둥과 수평부재가 만나는 접합부에는 기둥 주변을 따라 전단력이 크게 작용하므로, 이 부위에 대한 내력이 충분치 못할 경우, 전단 파괴가 발생하기 쉽다.
따라서, 종래에는 콘크리트 충전강관기둥에 용접접합하거나 스터드볼트를 접합하는 방법이 도입되었으나, 충전강관기둥에 전단스터드를 설치하는 경우는 근입시 걸리는 어려움과 골재 되메우기 및 지하층 굴착에 따른 전단스터드의 파손이 쉽게 발생하여 다시 전단스터드를 설치하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 충전강관기둥에 전단력을 보강하는 전단보강재를 설치하는 방식이 도입되었으나, 전단보강재를 설치한 상태로 충전강관기둥을 근입시에는 지반의 근입에 어려움이 있고, 충전강관기둥을 근입시킨 후에 전단보강재를 용접하는 경우에는 지하층에서의 용접으로 인해 용접불량 등이 발생할 가능성이 높고, 현장에서의 작업량의 많아져 작업의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 충전강관기둥에 콘크리트가 타설된 경우에는 현장에서의 용접열에 의 해 콘크리트의 열화현상이 발생하여, 충전강관기둥의 구조적 안정성을 저해할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 기둥과 수평부재의 접합구조에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명은 일 측면으로서, 전단보강재의 설치를 위해 강관기둥의 외부에 설치되는 부재의 크기를 최소화하여, 강관기둥의 근입을 용이하게 하고, 천공직경을 감소시켜 굴착비용을 절감시키고 시공성이 향상된 강관기둥과 수평부재의 접합구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 강관기둥에 설치된 부재에 전단보강재를 삽입하게 간이하게 설치 가능하도록 하여 현장에서의 작업량을 최소화함으로써, 현장에서의 작업효율을 향상시킬 수 있는 강관기둥과 수평부재의 접합구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 강관기둥과 수평부재의 접합부에 전단력을 보강하는 부재를 설치시 용접에 의한 접합을 최소화함으로써, 충전강관 내부의 콘크리트의 열화현상을 방지하고, 지하에서의 용접으로 인한 용접불량으로 인한 구조적 안정성의 저해를 방지할 수 있는 강관기둥과 수평부재의 접합구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 강관기둥과 수평부재의 접합구조에 추가적인 전단보강이 필요한 경우에는 이를 보강하는 부재를 삽입이라는 간이한 방식에 의해 설치할 수 있는 강관기둥과 수평부재의 접합구조를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 강관기둥과, 상기 강관기둥의 외주면에 결합되고, 상기 강관기둥의 둘레에 복수 개가 이격되어 설치되는 스티프너와, 상기 강관기둥과 수평방향으로 접합되는 철근 콘크리트 수평부재 및, 상기 스티프너에 삽입되어 설치되고, 상기 수평부재의 내부에 매립되어 강합성되는 전단보강재를 포함하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조를 제공한다.
바람직하게, 전단보강재는 복수 개의 프레임부재를 구비하고, 상기 스티프너는 상기 프레임부재가 삽입되는 삽입부를 구비할 수 있다.
바람직하게, 프레임부재는 상기 스티프너에 각각 설치되고, 상기 프레임부재는 인접한 프레임부재와 교차부를 형성하고, 상기 교차부에서 일측의 상기 프레임부재가 타측의 상기 프레임부재에 삽입되어 일체화될 수 있다.
바람직하게, 전단보강재는 제1 프레임부재와, 상기 제1 프레임부재의 내부로 삽입가능하게 구비되는 제2 프레임부재로 구비되고, 상기 제1 프레임부재의 높이는 상기 제2 프레임부재의 높이보다 높게 구비되어, 상기 교차부에서 상기 제2 프레임부재는 상기 제1 프레임부재의 내부로 삽입 가능하게 구비될 수 있다.
바람직하게, 프레임부재는 양단부에 인접하는 상기 프레임부재의 삽입을 용이하게 하는 테이퍼형의 삽입가이드부를 구비할 수 있다.
바람직하게, 전단보강재는 제1 프레임부재와, 상기 제1 프레임부재의 내부로 삽입가능하게 구비되는 제2 프레임부재로 구비되고, 상기 제2 프레임부재는 상기 제2 프레임부재의 중앙부에 위치하고 상기 제1 프레임부재의 높이와 동일한 높이를 가지는 본체부와, 상기 제2 프레임부재의 양단부에 위치하고, 상기 본체부보다 높이가 줄어든 계단형의 단턱부를 구비하고, 상기 제1 프레임부재는 상기 단턱부에 삽입 가능하도록 구비될 수 있다.
바람직하게, 프레임부재는, 복수 개의 상기 스티프너에 각각 설치되고, 상기 프레임부재는, 폐합단면을 형성하는 제1 프레임부재와, 일측의 가로프레임이 상기 제1 프레임부재의 내부를 관통하도록 구비되어, 상기 제1 프레임부재와 연결되는 제2 프레임부재를 구비할 수 있다.
바람직하게, 스티프너는 상기 강관기둥의 축방향과 평행하게 배치되는 한 쌍의 수직판재와, 상기 강관기둥의 축방향과 수직으로 배치되고, 상기 수직판재의 사이를 연결하여 일체화하는 수평판재를 포함할 수 있다.
바람직하게, 강관기둥의 둘레방향의 외주면에 결합되고, 상기 스티프너의 하단부를 지지하도록 구비되는 링플레이트를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 전단보강재에 삽입 설치되고, 상기 강관기둥의 둘레방향으로 설치되고, 상기 수평부재에 매립되는 트러스부재를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 트러스부재는, 상측에 제공되는 상부수평트러스와, 상기 상부수평트러스에 수직으로 연결 설치되는 수직트러스와, 상기 상부수평트러스에 평행하게 설치되고, 상기 수직트러스와 개방부를 두고 이격 설치되는 하부수평트러스 및, 상기 상부수평트러스와 상기 하부수평트러스 사이에 교차하도록 설치되는 보강트러스를 포함하고, 상기 트러스부재는 상기 개방부를 통하여 상기 전단보강재에 삽입 가능하게 구비될 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전단보강재의 설치를 위해 강관기둥의 외부에 설치되는 스티프너의 크기를 최소화하여, 강관기둥의 근입을 용이하게 하여, 천공직경을 감소시켜 굴착비용을 절감시키고 시공성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 스티프너에 상기 삽입형 전단보강재가 삽입되는 삽입부의 구성을 포함함으로써, 강관기둥이 지반에 급입된 후 사전에 강관기둥에 설치된 스티프너에 전단보강재를 삽입이라는 방식에 의해 간이하게 설치하여 현장에서의 작업량을 최소화하여 작업효율을 향상시킬 수 있고, 삽입부에 수평부재 등의 형성을 위한 작업대나 거푸집을 지지하는 지지철물을 설치하여 시공작업을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 강관기둥에 전단보강재를 설치시 스티프너에 삽입하는 간이한 방식을 적용함으로써, 강관기둥과 전단보강재와의 용접에 의한 접합을 최소화하여 용접열로 인해 충전강관 내부의 콘크리트가 열화되는 것을 방지하고, 지하에서의 용접으로 인한 용접불량을 방지하여 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 강관기둥에 방향성을 가지고 결합되는 스티프너의 구성을 포함함으로써, 비교적 얇은 강판들로 구성되어 제작이 간단하면서도 경량성이어서 시공작업이 용이하면서도, 시공시 지하층의 위치와 슬래브나 보부재의 방향성을 제공받을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 스티프너의 하단부를 지지하도록 구비되는 링플레이트의 구성을 포함함으로써, 링플레이트의 상부에 철근콘크리트로 형성되는 수평부재의 콘크리트를 지압하여 효과적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 강관기둥과 수평부재의 접합구조에 추가적인 전단보강이 필요한 경우에는 추가전단보강부재인 트러스부재를 삽입이라는 방식을 통하여 간이하게 설치하여 보강할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 프레임부재를 제2 프레임부재의 단턱부에 삽입 가능하도록 구성함으로써, 제2 프레임부재에 제1 프레임부재를 용이하게 삽입할 수 있고, 제1 프레임부재와 제2 프레임부재가 결합시 제1 프레임부재와 제2 프레임부재 본체부 간의 상면과 하면의 높이를 동일하게 형성될 수 있어, 프레임부재가 철근콘크리트부재로 형성되는 수평부재에 매립시 수평부재의 표면에서 프레임부재까지의 콘크리트 피복두께를 균일하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 스티프너를 한 쌍의 수직판재와, 한 쌍의 수직판재의 사이를 연결하여 일체화하는 수평판재로 구성함으로써, 스티프너를 구성하는 수직판재를 수평판재에 의해 견고하게 일체화하여 충분한 강성을 발휘할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 강관기둥에 스티프너가 결합된 상태의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 스티프너에 전단보강재가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3a는 수평부재인 슬래브를 포함하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조의 평면도이다.
도 3b는 수평부재인 보부재를 포함하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조의 평면도이다.
도 4는 도 2의 스티프너에 전단보강재가 설치되는 과정의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스티프너에 전단보강재가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 스티프너에 전단보강재가 설치되는 과정의 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스티프너에 전단보강재가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 강관기둥에 링플레이트가 추가적으로 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 전단보강재에 트러스부재가 추가적으로 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 9b는 도 9a의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 전단보강재에 트러스부재가 추가적으로 설치되는 과정을 도시한 분해사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강관기둥과 수평부재의 접합구조(10)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강관기둥과 수평부재의 접합구조(10)는 강관기둥(100), 스티프너(200), 수평부재(300) 및 전단보강재를 포함하고, 추가적으로 링플레이트(500) 및 트러스부재(600)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 강관기둥과 수평부재의 접합구조(10)는 강관기둥(100)과, 상기 강관기둥(100)의 외주면에 결합되고, 상기 강관기둥(100)의 둘레에 복수 개가 이격되어 설치되는 스티프너(200)와, 상기 강관기둥(100)과 수평방향으로 접합되는 철근 콘크리트 수평부재(300) 및, 상기 스티프너(200)에 삽입되어 설치되고, 상기 수평부재(300)의 내부에 매립되어 강합성되는 전단보강재를 포함할 수 있다.
강관기둥(100)은 구조물의 상측에서 전달되는 축방향의 하중을 지지하고, 수평부재(300)를 지지할 수 있도록 슬래브(S), 보부재(B)와 같은 수평부재(300)와 접합되는 구조물로이다.
강관기둥(100)은 내부에 콘크리트가 충전되어 있는 콘크리트 충전강관으로 구성될 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예들에서는 강관기둥(100)이 원형인 경우만을 예로 들고 있지만, 이에 한정되지 않고 강관기둥(100)은 각형으로도 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스티프너(200)는 강관기둥(100)의 외주면에 결합되고, 상기 강관기둥(100)의 둘레에 복수 개가 이격되어 설치될 수 있다.
스티프너(200)는 강관기둥(100)에 접합되는 수평부재(300)의 하중을 기둥에 전달하는 부재로서, 수평부재(300)의 하중은 스티프너(200)에 설치되는 전단보강재를 매개로 하여 강관기둥(100)에 전달될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스티프너(200)는 상기 강관기둥(100)의 축방향과 평행하게 배치되는 한 쌍의 수직판재(210)와, 상기 강관기둥(100)의 축방향과 수직으로 배치되고, 상기 수직판재(210)의 사이를 연결하여 일체화하는 수평판재(220)를 포함할 수 있다. 한쌍의 수직판재(210)는 수평판재(220)에 의해 견고하게 일체화되어 스티프너(200)는 충분한 강성을 발휘할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스티프너(200)의 삽입부(230)에는 전단보강재가 삽입되어 설치될 수 있다.
또한, 삽입부(230)에는 수평부재(300) 등의 형성을 위한 작업대나 거푸집을 지지하는 지지철물을 설치될 수 있고, 나아가, 수평부재(300)의 형성시 설치되는 철근이 삽입부(230)를 관통하도록 배근될 수 있다.
스티프너(200)는 강관기둥(100)에 용접 접합될 수 있지만, 강관기둥(100)과 스티프너(200)의 결합방법은 이에 한정되지 않는다.
스티프너(200)는 기둥의 외주면의 둘레에 복수 개가 설치될 수 있다. 여기서 복수개의 스티프너(200)는 강관기둥(100)의 동일한 높이에 동일한 간격을 가지고 강관기둥(100)에 설치될 수 있다.
또한, 스티프너(200)는 강관기둥(100)에 방향성을 가지고 설치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스티프너(200)는 강관기둥(100)의 평면상으로 4개가 90도의 각도를 형성하도록 배치될 수 있는데, 이와 같이, 강관기둥(100)에 방향성을 가지고 결합되는 스티프너(200)를 통해 시공시 지하층의 위치와 강관기둥(100)에 설치되는 보 부재와 같은 수평부재(300)의 방향성을 제공받을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
스티프너(200)가 강관기둥(100)의 둘레의 특정방향에만 설치되는 경우에는, 그 특정방향으로만 수평부재(300)가 형성될 수 있다. 또한, 스티프너(200)가 설치되는 위치가 수평부재(300)가 접합되는 위치인바, 스티프너(200)는 층을 구분하는 용도로 사용될 수도 있다.
또한, 스티프너(200)는 얇은 강판들로 구성되어 제작이 간단하고, 무게가 가벼워서 시공 작업이 용이해지는 효과가 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 강관기둥(100)에 수평방향으로 접합되는 콘크리트 또는 철근콘크리트로 이루어지는 부재이다.
수평부재(300)에는 슬래브(S)와 보부재(B) 등의 수평부재(300)가 포함될 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태의 수평부재(300)가 적용될 수 있다.
도 3a는 슬래브(S)에 본 발명의 강관기둥과 수평부재의 접합구조(10)가 적용된 상태를 도시한 도면이고, 도 b는 보부재(B)에 본 발명의 강관기둥과 수평부재의 접합구조(10)가 적용된 상태를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전단보강재는 강관기둥(100)의 외주면에 결합되고, 강관기둥(100)의 둘레에 복수 개가 이격되어 설치될 수 있다.
전단보강재는 스티프너(200)에 설치되어, 강관기둥(100)에 접합되는 수평부재(300)의 콘크리트와 강합성되어, 강관기둥(100)과 수평부재(300)의 접합부의 전단성능을 보강하는 부재이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전단보강재는 복수 개의 프레임부재(400)를 구비하고, 상기 스티프너(200)는 상기 프레임부재(400)가 삽입되는 삽입부(230)를 구비할 수 있다.
프레임부재(400)는 가로프레임(410)과 세로프레임(420)을 구비할 수 있고, 장방형 또는 정방형의 ㅁ자형의 단면을 가지도록 구비될 수 있다. 프레임부재(400)는 장변과 단변을 가지는 장방형의 ㅁ자형 부재로 구성될 수 있고, 프레임부재(400)의 장변은 수평방향으로 배치될 수 있다.
물론, 프레임부재(400)의 형태는 이러한 형태에 한정되는 것은 아니고, 도 4에 도시된 형태를 포함하는 다양한 형태의 프레임부재(400)가 적용될 수 있다.
삽입부(230)에는 전단보강재가 삽입되어 설치될 수 있다. 또한, 삽입부(230)에는 전단보강재가 매립되는 철근콘크리트를 타설시 설치되는 거푸집을 지지하는 지지철물을 설치할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스티프너(200)의 삽입부(230)는 프레임부재(400)가 진입되는 가이드슬롯(231)과, 상기 가이드슬롯(231)을 통과한 프레임부재(400)가 거치되는 거치홀(233)을 구비할 수 있다. 이때, 가이드슬롯(231)은 상기 가이드슬롯(231)의 입구에서 상기 거치홀(233) 방향의 단부방향으로 하향 경사가 형성되도록 구성될 수 있다. 이러한, 하향 경사를 통하여 거치홀(233)로 진입된 전단보강재가 수평방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임부재(400)는 상기 스티프너(200)에 각각 설치되고, 상기 프레임부재(400)는 인접한 프레임부재(400)와 교차부를 형성하고, 상기 교차부에서 일측의 상기 프레임부재(400)가 타측의 상기 프레임부재(400)에 삽입되어 일체화될 수 있다.
복수 개의 상기 스티프너(200)에 각각 설치되는 복수 개의 프레임부재(400)로 구비되고, 프레임부재(400)는 인접한 프레임부재(400)와 교차부가 형성되고, 일측의 프레임부재(400)가 타측의 프레임부재(400)에 삽입되어 일체화될 수 있다. 이때, 인접한 프레임부재(400) 상호 간은 일측이 타측에 삽입된 상태에서, 철근결속용 부재에 의해 상호 결속되거나, 용접에 의해 접합될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전단보강재는 제1 프레임부재(401)와, 상기 제1 프레임부재(401)의 내부로 삽입가능하게 구비되는 제2 프레임부재(402)로 구비되고, 상기 제1 프레임부재(401)의 높이는 상기 제2 프레임부재(402)의 높이보다 높게 구비되어, 상기 교차부에서 상기 제2 프레임부재(402)는 상기 제1 프레임부재(401)의 내부로 삽입 가능하게 구비될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임부재(400)는 양단부에 인접하는 상기 프레임부재(400)의 삽입을 용이하게 하는 테이퍼형의 삽입가이드부(430)를 구비할 수 있다.
삽입가이드부(430)는 프레임부재(400)의 양단부에서 중앙방향으로 갈수록 프레임부재(400)의 높이가 높아지도록 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 삽입가이드부(430)는 제2 프레임부재(402)가 강관기둥(100)에 설치된 상태에서 제1 프레임부재(401)를 설치할 때, 제2 프레임부재(402)에 형성된 삽입가이드가 제1 프레임부재(401)의 내부로 용이하게 삽입되게 할 수 있다.
전단보강재는 제1 프레임부재(401)와, 상기 제1 프레임부재(401)의 내부로 삽입가능하게 구비되는 제2 프레임부재(402)로 구비될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2 프레임부재(402)는 상기 제2 프레임부재(402)의 중앙부에 위치하고 상기 제1 프레임부재(401)의 높이와 동일한 높이를 가지는 본체부와, 상기 제2 프레임부재(402)의 양단부에 위치하고, 상기 본체부보다 높이가 줄어든 계단형의 단턱부(440)를 구비하고, 상기 제1 프레임부재(401)는 상기 단턱부(440)에 삽입 가능하도록 구비될 수 있다.
즉, 제1 프레임부재(401)는 장변과 단변을 가지는 프레임부재(400)로 구비되고, 상기 제2 프레임부재(402)는 상기 제1 프레임부재(401)에 삽입 가능하도록 프레임부재(400)의 단변방향의 폭이 줄어든 계단형의 단턱부(440)를 구비하고, 상기 제1 프레임부재(401)는 상기 제2 프레임부재(402)의 단턱부(440)에 삽입될 수 있다.
제1 프레임부재(401)를 제2 프레임부재(402)의 단턱부(440)에 삽입 가능하도록 구성함으로써, 제2 프레임부재(402)에 제1 프레임부재(401)를 용이하게 삽입할 수 있다.
또한, 제1 프레임부재(401)와 제2 프레임부재(402)가 결합시 제1 프레임부재(401)와 제2 프레임부재(402) 본체부의 상면과 하면의 높이를 동일하게 형성될 수 있어, 프레임부재(400)가 철근콘크리트부재로 형성되는 수평부재(300)에 매립시 수평부재(300)의 표면에서 프레임부재(400)까지의 콘크리트 피복두께를 균일하게 형성할 수 있다.
프레임부재(400)는 복수 개의 상기 스티프너(200)에 각각 설치될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 프레임부재(400)는 폐합단면을 형성하는 제1 프레임부재(401)와 일측의 가로프레임(410)이 상기 제1 프레임부재(401)의 내부를 관통하도록 구비되어, 상기 제1 프레임부재(401)와 연결되는 제2 프레임부재(402)를 구비할 수 있다.
여기서, 제1 프레임부재(401)의 폐합단면은 ㅁ자형 단면으로 구비될 수 있고, 이때, 제1 프레임부재(401)는 한 쌍의 가로프레임(410)과, 상기 한 쌍의 가로프레임(410)을 연결하는 한 쌍의 세로프레임(420)으로 구성될 수 있다.
제2 프레임부재(402)는 ㄷ자형의 단면을 가지는 한 쌍의 ㄷ자형 부재가 연결되어 폐합단면을 형성할 수 있다. 이때, ㄷ자형 부재는 한 쌍의 가로프레임(410)과, 상기 가로프레임(410)의 일측 단부를 연결하는 세로프레임(420)으로 구성될 수 있다.
도 6에는 한 쌍의 ㄷ자형 부재의 가로프레임(410)이 마주한 상태에서 용접 접합되는 실시 형태가 도시되어 있고, ㄷ자형 부재의 접합부에는 용접선(W)이 형성된다.
이 경우, 제1 프레임부재(401)와 제2 프레임부재(402)는 높이가 동일한 규격의 프레임부재(400)가 사용될 수 있다. 또한, 제1 프레임부재(401)와 제2 프레임부재(402)가 삽입되는 스티프너(200)도 동일한 규격의 제품이 사용될 수 있다.
구체적으로, 제2 프레임부재(402)는 한 쌍의 ㄷ자형 부재의 가로프레임(410)이 마주한 상태에서 용접 접합되거나, 한 쌍의 ㄷ자형 부재의 가로프레임(410)의 일부가 겹쳐진 상태에서 결속부재에 의해 체결될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 장방형의 단면을 가지는 제1 프레임부재(401)가 강관기둥(100)의 전후방향에 설치된 스티프너(200)에 설치되고, 다음으로, 한 쌍의 ㄷ자형 부재로 구비되는 제2 프레임부재(402)의 일측 가로프레임(410)이 제1 프레임부재(401)의 내부를 관통하면서 강관기둥(100)의 좌우방향에 설치된 스티프너(200)에 설치될 수 있다.
즉, 제2 프레임부재(402)는 한 쌍의 ㄷ자형 부재가 전후방향에 설치된 2개의 제1 프레임부재(401)의 내부와, 좌우방향에 설치된 스티프너(200)의 삽입부(230)를 관통한 상태에서 용접 접합 또는 결속부재에 의해서 체결되어 설치될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 강관기둥과 수평부재의 접합구조(10)는 강관기둥(100)의 둘레방향의 외주면에 결합되고, 상기 스티프너(200)의 하단부를 지지하도록 구비되는 링플레이트(500)를 더 포함할 수 있다.
링플레이트(500)는 철근콘크리트로 형성되는 수평부재(300)의 콘크리트를 지압하여 수평부재(300)를 효과적으로 지지하도록 하는 부재이다.
링플레이트(500)의 강관기둥(100)으로부터의 돌출된 거리는 스티프너(200)가 강관기둥(100)에서 돌출된 거리보다 작게 형성되는 것이 바람직한데, 이는 링플레이트(500)가 과도하게 돌출시 탑다운공법에 의해 강관기둥(100)을 타설시 과도하게 돌출된 링플레이트(500)에 의해 지반으로의 근입이 어려워질 수 있기 때문이다.
또한, 스티프너(200)와 링플레이트(500)는 강관기둥(100)의 제작시 미리 용접에 의해 설치된 상태로 시공현장으로 운송될 수 있는데, 링플레이트(500)는 스티프너(200)의 하단부는 사전에 용접된 상태로 제작될 수 있다.
도 9a 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 강관기둥과 수평부재의 접합구조(10)는 전단보강재에 삽입 설치되고, 상기 강관기둥(100)의 둘레방향으로 설치되고, 상기 수평부재(300)에 매립되는 트러스부재(600)를 더 포함할 수 있다.
트러스부재(600)는 전단보강재에 설치되어 강관기둥(100)과 수평부재(300)의 접합부에 추가적인 접합력을 제공하는 부재이다.
트러스부재(600)는 상측에 제공되는 상부수평트러스(610)와, 상기 상부수평트러스(610)에 수직으로 연결 설치되는 수직트러스와, 상기 상부수평트러스(610)에 평행하게 설치되고, 상기 수직트러스와 개방부(650)를 두고 이격 설치되는 하부수평트러스(620) 및, 상기 상부수평트러스(610)와 상기 하부수평트러스(620) 사이에 교차하도록 설치되는 보강트러스(640)를 포함할 수 있다.
또한, 트러스부재(600)는 상기 개방부(650)를 통하여 상기 전단보강재에 삽입 가능하게 구비될 수 있다.
이때, 도 9a에 도시된 바와 같이, 트러스부재(600)는 복수의 상부수평트러스(610)와 복수의 하부수평트러스(620)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상부수평트러스(610)는 2개의 상부수평트러스(610)를 구비하고, 하부수평트러스(620) 역시 2개의 하부수평트러스(620)로 구비될 수 있고, 상부수평트러스(610)와 하부수평트러스(620)는 각각 평행하게 설치될 수 있다.
상기 보강트러스(640)는 동일한 수직단면상의 상부수평트러스(610)와 하부수평트러스(620)를 연결하는 것이 아니라, 상부수평트러스(610)와 하부수평트러스(620)를 교차하여 설치하도록 구성될 수 있다.
이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 트러스부재(600)는 스티프너(200)에 삽입 설치된 전단보강재에 설치될 수 있다. 이때, 트러스부재(600)는 수직트러스와 하부수평트러스(620)의 사이에 형성되는 개방부(650)를 통하여 전단보강부의 상측에서 삽입될 수 있다.
트러스부재(600)는 전단보강재와 용접에 의해 접합될 수 있다. 또한, 트러스부재(600)가 개방부(650)를 통하여 전단보강재에 삽입된 후 전단보강재를 형성하는 프레임부재(400)의 하측의 가로프레임(410)을 하부수평트러스(620)의 단부의 상면에 거치한 상태에서 용접하여 일체화시킬 수 있다. 이 경우 트러스부재(600)가 전단보강재의 상측으로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 강관기둥과 수평부재의 접합구조
100: 강관기둥 200: 스티프너
210: 수직판재 220: 수평판재
230: 삽입부 231: 가이드슬롯
233: 거치홀 300: 수평부재
400: 프레임부재 401: 제1 프레임부재
402: 제2 프레임부재 410: 가로프레임
420: 세로프레임 430: 삽입가이드부
440: 단턱부 500: 링플레이트
600: 트러스부재 610: 상부수평트러스
620: 수직트러스 630: 하부수평트러스
640: 보강트러스 650: 개방부
B: 보부재 W: 용접선
S: 슬래브

Claims (11)

  1. 강관기둥;
    상기 강관기둥의 외주면에 결합되고, 상기 강관기둥의 둘레에 복수 개가 이격되어 설치되는 스티프너;
    상기 강관기둥과 수평방향으로 접합되는 콘크리트 수평부재;
    복수 개의 프레임부재로 마련되고, 상기 프레임부재의 장변이 수평방향으로 배치되도록 상기 스티프너에 삽입되어 설치되며, 상기 수평부재의 내부에 매립되어 강합성되는 전단보강재;
    상기 강관기둥의 둘레방향의 외주면에 결합되고, 상기 스티프너의 하단부를 지지하도록 구비되는 링플레이트; 및
    상기 전단보강재에 삽입되어 상기 강관기둥의 축방향에 대하여 수직한 방향으로 돌출되게 설치되고, 상기 강관기둥의 둘레방향으로 설치되며, 상기 수평부재에 매립되는 트러스부재;를 포함하고,
    상기 프레임부재는 상기 스티프너에 각각 설치되고, 어느 하나의 프레임부재는 인접한 다른 프레임부재와 교차부를 형성하며, 상기 교차부는 어느 하나의 프레임부재가 다른 하나의 프레임부재에 삽입되어 일체화되도록 형성되는 강관기둥과 수평부재의 접합구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스티프너는 상기 프레임부재가 삽입되는 삽입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전단보강재는 제1 프레임부재와, 상기 제1 프레임부재의 내부로 삽입가능하게 구비되는 제2 프레임부재로 구비되고,
    상기 제1 프레임부재의 높이는 상기 제2 프레임부재의 높이보다 높게 구비되어, 상기 교차부에서 상기 제2 프레임부재는 상기 제1 프레임부재의 내부로 삽입 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프레임부재는 양단부에 인접하는 상기 프레임부재의 삽입을 용이하게 하는 테이퍼형의 삽입가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전단보강재는 제1 프레임부재와, 상기 제1 프레임부재의 내부로 삽입가능하게 구비되는 제2 프레임부재로 구비되고,
    상기 제2 프레임부재는,
    상기 제2 프레임부재의 중앙부에 위치하고 상기 제1 프레임부재의 높이와 동일한 높이를 가지는 본체부와, 상기 제2 프레임부재의 양단부에 위치하고, 상기 본체부보다 높이가 줄어든 계단형의 단턱부를 구비하고,
    상기 제1 프레임부재는 상기 단턱부에 삽입 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 프레임부재는, 복수 개의 상기 스티프너에 각각 설치되고,
    상기 프레임부재는,
    폐합단면을 형성하는 제1 프레임부재와,
    일측의 가로프레임이 상기 제1 프레임부재의 내부를 관통하도록 구비되어, 상기 제1 프레임부재와 연결되는 제2 프레임부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조.
  8. 제1항에 있어서, 상기 스티프너는,
    상기 강관기둥의 축방향과 평행하게 배치되는 한 쌍의 수직판재;와,
    상기 강관기둥의 축방향과 수직으로 배치되고, 상기 수직판재의 사이를 연결하여 일체화하는 수평판재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 트러스부재는,
    상측에 제공되는 상부수평트러스;
    상기 상부수평트러스에 수직으로 연결 설치되는 수직트러스;
    상기 상부수평트러스에 평행하게 설치되고, 상기 수직트러스와 개방부를 두고 이격 설치되는 하부수평트러스; 및,
    상기 상부수평트러스와 상기 하부수평트러스 사이에 교차하도록 설치되는 보강트러스;를 포함하고,
    상기 트러스부재는 상기 개방부를 통하여 상기 전단보강재에 삽입 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 강관기둥과 수평부재의 접합구조.
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