KR101591480B1 - 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체는, 양측의 강관에 각각 부착되는 좌우측의 측면보강기; 상기 측면보강기구에 각각 연결되는 좌우측의 중앙연결기구; 상기 측면보강기구와 상기 중앙연결기구 사이의 설치되는 기초판; 상기 측면보강기구의 상부 일부와 상기 좌우측의 중앙연결기구의 상부 전체를 덮는 상부보강기구, 및 상기 측면보강기구의 하부 일부와 상기 좌우측의 중앙연결기구의 하부 전체를 덮는 하부보강기구를 포함하고; 상기 측면보강기구는 수평부재로서 상단과 하단에 설치되는 판형태의 휨보강재와, 수직부재로서 상기 상단과 하단의 휨보강재를 연결하는 세장형의 전단보강재를 포함하고; 상기 중앙연결기구는 수평부재로서 상하의 수평연결판과 상하의 수평연결판 사이의 전단보강연결판과, 수직부재로서 수직연결판으로 구성되고; 상기 상부보강기구는 상기 좌측의 중앙연결기구의 상부의 수평연결판과 우측의 중앙연결기구의 상부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 1차보강판과, 상기 1차보강판의 길이방향 전체와 상기 좌우측의 측면보강기구의 상단의 휨보강재의 길이방향 일부를 덮는 2차보강판으로 구성되어서, 상기 2차보강판과 상기 1차보강판 사이에 형성되는 계단부에 상기 휨보강재가 삽입되도록 하며; 상기 하부보강기구는 상기 좌측의 중앙연결기구의 하부의 수평연결판과 우측의 중앙연결기구의 하부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 1차보강판과, 상기 1차보강판의 길이방향 전체와 상기 좌우측의 측면보강기구의 하단의 휨보강재의 길이방향 일부를 덮는 2차보강판으로 구성되고, 상기 2차보강판과 상기 1차보강판 사이에 형성되는 계단부에 상기 휨보강재가 삽입되도록 한다.

Description

합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체{Steel Pipe Strut Connection Structure Bearing Composite Stress}

본 발명은 지하구조물의 띠장-버팀보 공사에 사용되는 강관버팀보의 연결구조체에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 수직 및 횡하중이 인가되어 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체에 대한 것이다.

최근 사회 간접시설에 대한 확충의 필요성이 증대됨에 따라 도심 내에 많은 지하 굴착공사가 진행되고 있다. 이러한 지하 굴착공사의 특징은 지하철, 고가도로, 지하구조물, 사무공간 및 주거공간을 위한 지상구조물 등이 근접하여 있는 근접시공과 제한된 지하공간을 최대한으로 활용하기 위한 최대공간 굴착 및 대심도 굴착이라 할 수 있다.

특히 도심지의 제한된 공간에서 대형 건축 지하구조물을 축조하기 위한 지하굴토공사는 주변지반의 안정이 최우선되어야 하므로, 주변지반 안정유지에 필요한 흙막이 공사가 필수적으로 검토되어야 하며, 공사계획에서도 흙막이 공법선정이 상당히 중요한 부분을 차지하고 있다. 흙막이 공법은 가설 흙막이 구조를 활용하는 방법과 본 구조체가 토압, 수압에 대응하여 흙막이벽 역할을 하며 굴토공사와 병행하여 지하구조물을 축조하는 방법으로 크게 2가지 방법으로 구분할 수 있다. 가설 흙막이 구조는 민원유발의 가능성과 주변 지반의 안정성 문제에 따른 흙막이 구조의 붕괴 위험이 있으며, 실제로 붕괴된 사례도 상당수 있다. 또한, 주변 지반의 변위로 인하여 민원이 발생되어 공사중단 또는 민원보상을 하는 사례도 다수 있다.

현행 토공사에 흙막이를 위해 사용되는 가시설은, 강재 파일과 토류판을 사용하거나, CIP(Cast in Place Wall), SCW(Soil Cement Wall) 등이 사용되며, 흙막이를 지지하는 형식은 재래의 가설 Strut로 지지하는 방식과 Earth Anchor, Soil Nailing, Rock Bolt 그리고 Top-Down 공법으로 지지하는 방식 등이 있다.

이중에서 가설 Strut를 사용하는 경우는 가설재의 설치 및 해체 공정에 따른 공기의 증대와 해체시 주변지반의 변경을 유발할 가능성이 높으나 상대적으로 Top-Down 공법에 비하여 지하공사시의 작업환경이 양호하고, 슬래브의 단면을 감소시킬 수 있는 장점이 있어 현재 널리 사용되고 있다.

또한, 버팀보로서, 최근에는 약축과 강축이 존재하여 토벽으로부터 띠장을 통해서 전달되는 압축하중에 대한 좌굴 설계시 약축에 대한 보강의 필요성이 있는 H-Pile 대신에, 대칭 단면을 가지고 있는 원형 강관 또는 정사각형 단면의 각형관이 널리 사용되고 있다.

위와 같은 원형 강관 또는 각형관을 버팀보로 사용하는 경우에는 버팀보와 버팀보 간의 연결을 위한 연결구조체의 설계가 띠장-버팀보 구조체의 거동에 중요한 역할을 한다.

특히, 토압, 수압 등과 같은 횡방향 하중과 상부의 수직하중에 의한 합성응력(조합응력)을 버팀보가 받는 경우 강관과 강관의 연결부에서 충분한 강성을 확보할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

따라서, 이와 같은 강관버팀보의 변형을 방지하여 강관버팀보의 강성을 확보할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

강관버팀보의 강성을 확보하는 것은, 강관버팀보는 영구 구조물이 아닌 가시설재이기 때문에 지하 흙막이 공사가 종료된 후에는 해체되어 재활용되어야 한다는 점에서, 즉 부재 회수율 측면에서 매우 중요하다.

대한민국등록특허공보 제10-1329440호

본 발명은 합성응력이 작용하는 강관버팀보와 강관버팀보의 연결부의 휨응력, 전단응력, 인장응력에 저항할 수 있는 최적화된 강관버팀보 연결구조체를 제공하고자 하는 것이며, 이를 통하여 강관버팀보 연결부의 강성을 강화하여 강관버팀보의 회수율을 향상시킬 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

특히, 본 발명에서는 강관버팀보와 강관버팀보를 연결하는 연결구조체의 중앙부의 전단응력을 특히 보완할 수 있는 연결구조체를 제공하고자 한다.

본 발명의 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체는, 양측의 강관에 각각 부착되는 좌우측의 측면보강기; 상기 측면보강기구에 각각 연결되는 좌우측의 중앙연결기구; 상기 측면보강기구와 상기 중앙연결기구 사이의 설치되는 기초판; 상기 측면보강기구의 상부 일부와 상기 좌우측의 중앙연결기구의 상부 전체를 덮는 상부보강기구, 및 상기 측면보강기구의 하부 일부와 상기 좌우측의 중앙연결기구의 하부 전체를 덮는 하부보강기구를 포함하고; 상기 측면보강기구는 수평부재로서 상단과 하단에 설치되는 판형태의 휨보강재와, 수직부재로서 상기 상단과 하단의 휨보강재를 연결하는 세장형의 전단보강재를 포함하고; 상기 중앙연결기구는 수평부재로서 상하의 수평연결판과 수직부재로서 수직연결판과 십자형 전단보강연결구로 구성되고; 상기 상부보강기구는 상기 좌측의 중앙연결기구의 상부의 수평연결판과 우측의 중앙연결기구의 상부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 1차보강판과, 상기 1차보강판의 길이방향 전체와 상기 좌우측의 측면보강기구의 상단의 휨보강재의 길이방향 일부를 덮는 2차보강판으로 구성되어서, 상기 2차보강판과 상기 1차보강판 사이에 형성되는 계단부에 상기 휨보강재가 삽입되도록 하며; 상기 하부보강기구는 상기 좌측의 중앙연결기구의 하부의 수평연결판과 우측의 중앙연결기구의 하부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 1차보강판과, 상기 1차보강판의 길이방향 전체와 상기 좌우측의 측면보강기구의 하단의 휨보강재의 길이방향 일부를 덮는 2차보강판으로 구성되고, 상기 2차보강판과 상기 1차보강판 사이에 형성되는 계단부에 상기 휨보강재가 삽입되도록 한다.

또한, 본 발명의 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체에서는, 상기 좌우측의 중앙연결기구의 수직연결판과 수직연결판 사이에는 전단접합부가 형성되고; 상기 2차보강판과 상기 휨보강재의 사이에는 마찰접합부가 형성되고; 상기 2차보강판과 상기 1차보강판과 상기 수평연결판 사이에는 인장접합부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체에서는, 상기 마찰접합부는 상하의 상기 2차보강판과 상하의 상기 휨보강재를 모두 관통하는 관통볼트에 의하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체에서는, 상기 인장접합부는 상기 2차보강판과 상기 1차보강판과 상기 수평연결판 사이에 결합되는 스터드 볼트에 의하여 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체는, 양측의 강관에 각각 부착되는 좌우측의 측면보강기구; 상기 측면보강기구에 각각 연결되는 좌우측의 중앙연결기구; 상기 측면보강기구와 상기 중앙연결기구 사이의 설치되는 기초판; 상기 좌우측의 중앙연결기구의 상부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 보강판으로 구성된 상부보강기구, 및; 상기 좌우측의 중앙연결기구의 하부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 보강판으로 구성된 하부보강기구를 포함하고; 상기 측면보강기구는 수평부재로서 상단과 하단에 설치되는 판형태의 휨보강재와, 수직부재로서 상기 상단과 하단의 휨보강재를 연결하는 세장형의 전단보강재를 포함하며; 상기 중앙연결기구는 수평부재로서 상하의 수평연결판과 수직부재로서 수직연결판과 십자형 전단보강연결구로 구성된다.

한편, 본 발명의 위 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체는, 상기 좌우측의 중앙연결기구의 수직연결판과 수직연결판 사이에는 전단접합부가 형성되고, 상기 보강판과 상기 수평연결판 사이에는 인장접합부가 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 위 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체는, 상기 인장접합부의 일부는 상하의 상기 보강판과 상하의 수평연결판과 상기 전단보강연결구의 수평전단보강연결판을 모두 관통하는 관통볼트에 의하여 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 위 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체는, 상기 인장접합부의 일부는 스터드 볼트에 의하여 형성될 수 있다.

본건발명에 따른 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체를 채용하면, 수직하중과 수평하중 모두에 대하여 효과적으로 강도를 발휘할 수 있는 연결구조체를 구현할 수 있다.

특히, 중앙연결기구의 십자형 전단보강연결구가 수평전단연결판과 수직전단연결판으로 구성되어 있어서 전단연결성능이 크게 증가한다.

또한, 강관버팀보의 측면을 측면보강기구가 휨과 전단에 대하여 보강하고, 상기 측면보강기구에 연결된 중앙연결기구가 강관버팀보와 강관버팀보를 상호 연결하여 상부와 하부의 보강기구에 일체화 되어 거동할 수 있어 부재의 일체적 거동으로 강성 증대를 기대할 수 있다.

또한, 응력 특성에 맞게 중앙연결기구 사이는 전단접합부를 형성하고, 상부 및 하부보강기구와 중앙연결기구 사이는 인장접합부를 형성하되, 상기 상부 및 하부보강기구와 측면보강기구 사이는 마찰접합부를 형성하여 응력 특성에 맞는 연결구조체를 제공할 수 있게 된다.

또한, 일반 고장력볼트(절단볼트), 관통볼트, 스터드볼트 등을 혼용함으로써 연결부의 일체적 거동을 기대할 수 있고, 연결의 편의성도 확보할 수 있게 된다.

이를 통하여, 강관버팀보의 강성이 증대되고 회수율이 향상된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예를 정면방향에서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예의 도 3 의 A-A 방향에서 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예의 도 3 의 B-B 방향에서 본 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예의 도 3 의 C-C 방향에서 본 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예를 정면방향에서 본 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예의 도 9의 D-D 방향에서 본 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예의 도 9의 E-E 방향에서 본 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예의 도 9의 F-F 방향에서 본 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예의 사시도이다.
도 14은 본 발명의 제3실시예의 분해사시도이다.
도 15는 본 발명의 제3실시예를 정면방향에서 본 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제3실시예의 도 15의 G-G 방향에서 본 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제3실시예의 도 15의 H-H 방향에서 본 단면도이다.
도 18는 본 발명의 제3실시예의 도 15의 I-I 방향에서 본 단면도이다.
도 19은 본 발명의 제3실시예의 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제4실시예의 분해사시도이다.
도 21는 본 발명의 제4실시예를 정면방향에서 본 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제4실시예의 도 21의 J-J 방향에서 본 단면도이다.
도 23은 본 발명의 제4실시예의 도 21의 K-K 방향에서 본 단면도이다.
도 24는 본 발명의 제4실시예의 도 21의 L-L 방향에서 본 단면도이다.
도 25는 본 발명의 제5실시예의 사시도이다.
도 26은 본 발명의 제5실시예의 분해사시도이다.
도 27은 본 발명의 제5실시예를 정면방향에서 본 단면도이다.
도 28은 본 발명의 제5실시예의 도 27의 M-M 방향에서 본 단면도이다.
도 29는 본 발명의 제5실시예의 도 27의 N-N 방향에서 본 단면도이다.
도 30은 본 발명의 제5실시예의 도 27의 O-O 방향에서 본 단면도이다.
도 31은 본 발명의 제6실시예의 사시도이다.
도 32는 본 발명의 제6실시예의 분해사시도이다.
도 33은 본 발명의 제6실시예를 정면방향에서 본 단면도이다.
도 34는 본 발명의 제6실시예의 도 33 P-P 방향에서 본 단면도이다.
도 35는 본 발명의 제6실시예의 도 33의 Q-Q 방향에서 본 단면도이다.
도 36은 본 발명의 제6실시예의 도 33의 R-R 방향에서 본 단면도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

본 명세서의 도면에서는 서로 다른 실시예라고 하더라도 서로 동일하거나 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다.

본 명세서의 강관 연결구조는 강관이 사용되는 버팀보, 띠장, 받침보, 주형보, 말뚝을 연결하기 위하여 사용될 수도 있고, 강관 이외에도 각형관이나 H-파일 형상의 부재를 연결하는 데 사용될 수도 있음은 당연하다.

본 발명의 강관 연결구조는 강관의 길이방향으로 인가되는 압축하중(통상 강관버팀보에 있어서 토압, 수압과 같은 횡하중이며 좌굴하중으로 이해될 수 있음)과 시공하중 등의 상부의 수직하중이 인가될 때 휨강도, 전단강도, 인장강도를 향상시키기 위하여 사용되는 것이다.

본 발명에서 좌우와 상하와 같은 방향의 구별은 각 실시예의 분해사시도에 도시된 방향을 기준으로 하며, 수평과 수직의 구별은 강관버팀보의 길이방향과 나란한 방향을 수평, 이에 직교하는 방향을 수직으로 정의한다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 본건발명의 제1실시예를 설명한다.

본건발명에 따른 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조의 제1실시예에서는, 양측의 강관(1)에 각각 부착되는 좌우측의 측면보강기구(30)와, 상기 측면보강기구(30)에 각각 연결되는 좌우측의 중앙연결기구(20)와, 상기 측면보강기구(30)와 상기 중앙연결기구(20) 사이의 기초판(40)과, 상기 측면보강기구(30)의 상부 일부와 상기 좌우측의 중앙연결기구(20)의 상부의 길이방향 전체를 덮는 상부보강기구(10, 11), 상기 측면보강기구(30)의 하부 일부와 상기 좌우측의 중앙연결기구(20)의 하부의 길이방향 전체를 덮는 하부보강기구(10, 11)를 포함한다.

상기 측면보강기구(30)는 수평부재로서 상단과 하단에 설치되는 판형태의 휨보강재(31)와, 수직부재로서 상기 상단과 하단의 휨보강재(31)를 연결하는 세장형의 전단보강재(32)를 포함한다.

상기 중앙연결기구(20)는 수평부재로서 상하의 수평연결판(21)과 수직부재로서 수직연결판(22)과, 수평전단보강연결판(23)과 수직전단보강연결판(24)으로 형성된 십자형 전단보강연결구로 구성된다.

상기 수평전단보강연결판(23)은 기초판(40)과 수직연결판(22)의 사이에 수평하게 설치되고, 두 개의 수직전단보강연결판(24)은 각각 상부의 수평연결판(21)과 수평전단보강연결판(23)의 사이와, 하부의 수평연결판(21)과 수평전단보강연결판(23)의 사이에 설치되어 십자형 전단보강연결구를 형성한다.

이와 같은 십자형 전단보강연결구를 강관버팀보의 연결구조체의 중앙부에 사용함으로써 전단력이 집중되는 연결구조체 스팬 중앙의 전단성능을 크게 향상시킬 수 있다. 특히, 강관(1) 자체가 측면보강기구(30)의 내부를 채우고 있어서 그 자체로서 측면보강기구(30)는 일정부분 전단성능을 확보할 수도 있는데 반하여(세장형 전단보강재가 강관의 횡변형을 방지하고 강관의 전단성능을 보완하는 것과는 다른 측면에서의 설명이다), 중앙연결기구(20)는 상대적으로 수평전단보강연결판(23)만으로는 전단력에 충분히 대응할 수 없을 수 있는데, 십자형 전단보강연결구의 사용으로 충분한 전단성능 확보가 가능하다.

상기 기초판(40)은 상기 중앙연결기구(20)와 상기 측면보강기구(30) 사이에 위치하면서 이들 사이의 수평하중의 전달 역할을 한다.

상기 상부보강기구(10, 11)는 상기 좌측의 중앙연결기구(20)의 상부의 수평연결판(21)과 우측의 중앙연결기구(20)의 상부의 수평연결판(21)의 길이방향 전체를 덮는 1차보강판(11)과, 상기 1차보강판(11)의 길이방향 전체와 상기 좌우측의 측면보강기구(30)의 상단의 휨보강재(31)의 길이방향 일부를 덮는 2차보강판(10)으로 구성되어서, 상기 2차보강판(10)과 상기 1차보강판(11) 사이의 길이 차이로 인하여 형성되는 계단부에 상기 휨보강재(31)가 삽입되도록 한다.

상기 하부보강기구(10, 11)는 상기 좌측의 중앙연결기구(20)의 하부의 수평연결판(21)과 우측의 중앙연결기구(20)의 하부의 수평연결판(21)의 길이방향 전체를 덮는 1차보강판(11)과, 상기 1차보강판(11)의 길이방향 전체와 상기 좌우측의 측면보강기구(30)의 하단의 휨보강재(31)의 길이방향 일부를 덮는 2차보강판(10)으로 구성되고, 상기 2차보강판(10)과 상기 1차보강판(11) 사이의 길이 차이에 의하여 형성되는 계단부에 상기 휨보강재(31)가 삽입되도록 한다.

상기 측면보강기구(30)의 휨보강재(31)는 강관(1)의 상하단에 판형태의 부재로 설치되어 수평방향의 압축하중이나 상부의 수직하중에 의하여 강관단면에 휨변형이 발생하는 것을 방지하여 준다. 상기 세장형의 전단보강재(32)는 다수개가 상기 휨보강재(31)를 따라서 강관(1)의 길이방향 축을 중심으로 서로 대칭되게 배열되고 수직하중에 의하여 강관에 발생하는 전단변형이나 강관단면이 횡방향으로 변형이 발생하는 것을 방지한다. 또한 횡하중에 의하여 강관에 생기는 좌굴응력에 의한 변형을 방지하는 역할도 하게 된다.

상기 중앙연결기구(20)의 수직연결판(22)은 좌우의 "강관(1)+측면보강기구(30)+중앙연결기구(20)"를 서로 연결하는 역할을 한다. 수평연결판(21)은 수직연결판(22)과 기초판(40) 사이에 삽입되는 형상이고 1차보강판(11)에 의하여 그 길이방향 전체가 덮이게 된다. 상기 수평연결판(21)은 상부보강기구와 하부보강기구의 1차보강판(11)를 중앙연결기구(20)에 연결하는 역할을 하게 된다.

수평전단보강연결판(23)은 수직연결판(22)과 기초판(40) 사이에 설치되어 수직연결판(22)과 기초판(40)의 전단성능을 보강한다. 수직전단보강연결판(24)은 그러한 수평전단보강연결판(23)에 연결되어 이를 다시 수평연결판(21)에 연결함으로써 수평전단보강연결판(24)을 보강한다. 수평연결판(21)과 수직전단보강연결판(24)은 용접결합되는 것이 일반적이다.

상부보강기구와 하부보강기구의 1차보강판(11)은 좌우의 수평연결판(21)의 길이방향 전체를 완전히 덮고 후술하는 바와 같이 볼트-너트 등을 이용한 인장접합부를 형성함으로써 중앙연결기구(20)와 상부 및 하부 보강기구가 각각 또는 이들 전체가 일체가 되도록 할 수 있다. 2차보강판(10)은 중앙연결기구(20)와 인장접합부를 형성하여 일체화가 되어 있는 1차보강판(11)의 길이방향 전체를 덮고 다시 휨보강재(31)의 길이방향 일부를 덮어서 "측면보강기구(30)+중앙연결기구(20)와 상부 또는 하부보강기구"를 일체화할 수 있게 한다.

본건발명의 강관버팀보 연결구조체에서는 인장접합부, 마찰접합부, 전단접합부가 형성된다. 이들 접합부는 나사산이 있는 일반볼트(관통볼트)를 너트를 이용하여 체결하거나 또는 부재에 사전에 용접해둔 스터드볼트를 피연결부재의 체결홀에 가압식으로 체결하여 형성한다.

인장접합부는 볼트단면의 인장강도를 기초로 설계하는 접합부를 의미하고, 전단접합부는 볼트단면의 전단강도를 기초로 설계하는 접합부를 의미하며, 마찰접합부는 볼트 연결부를 통해서 연결되는 두 부재의 마찰력을 통하여 부재의 연결력이 유지될 수 있도록 하는 접합부를 의미한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 있어서 상기 좌우측의 중앙연결기구(20)의 좌측의 수직연결판(22)과 우측의 수직연결판(22) 사이에는 볼트(c)를 수직연결판(22)에 형성된 체결구멍(b)에 삽입한 후 너트(a)를 체결하여 전단접합부를 형성한다. 상기 전단접합부의 볼트는 수직연결판(22)들 사이를 연결하기 위한 것이므로 강관(1)의 길이방향과 나란한 방향으로 수평하게 연결되어 부재단면의 전단력이 접합부의 설계강도가 된다.

도 4를 참조하면, 상기 2차보강판(10)과 상기 휨보강재(31)의 사이에는 마찬가지로 볼트(c)를 체결구멍(b)에 삽입하고 휨보강재(31) 측에서 너트(a)를 체결하여 마찰접합부를 형성하고 볼트에 의하여 연결되는 2차보강판(10)과 휨보강재(31) 사이에 마찰력을 증대시켜 부재의 체결상태가 유지될 수 있도록 하는 마찰접합부를 형성한다.

도 5를 참조하면, 상기 2차보강판(10)과 상기 1차보강판(11)과 상기 수평연결판(21) 사이에는 2차보강판(10)으로부터 볼트(c)를 삽입하여 위 3개의 부재에 형성된 체결구멍(b)을 관통시킨 후 수평연결판(21)에서 너트(a)를 체결한다. 위 연결부는 수직하중에 의하여 휨응력이 가장 크게 발생하는 중앙연결기구(20)의 중심부에 있는 연결부로서 볼트 단면의 인장력에 의하여 접합부를 설계한다.

위와 같이 본건발명에서는 각 접합부의 응력상태에 따라서 인장접합부, 전단접합부, 마찰접합부를 선택하여 수직하중과 횡하중이 모두 인가되는 강관버팀보의 연결구조체의 강성이 효과적으로 확보되도록 한다.

중앙연결기구(20)의 상하의 수평연결판(21)과 수평전단보강연결판(23)과 기초판(40)은 용접결합되는 것이 일반적이고 다시 상기 기초판(40)은 측면보강기구(30)의 상하의 휨보강재(31)와 용접결합되는 것이 일반적이다.

도 7 내지 도 12를 참조하여 본건발명의 제2실시예를 설명하면, 본 발명의 제2실시예에서는 앞서 설명한 마찰접합부를 상하의 두 개의 2차보강판(10)과 상하의 2개의 휨보강재(31)를 관통하는 관통볼트(c1)로 형성한다.

즉, 예를 들어서 상부의 2차보강판(10)의 체결구멍(b)를 통해서 관통볼트(c1)를 삽입하고 상부의 휨보강재(31)와 하부의 휨보강재(31)와 하부의 2차보강판(10)의 각각의 체결구멍(b)을 통과시킨 후 하부의 2차보강판(10)에서 너트(a)를 체결하게 된다. 이와 같은 관통볼트(c1)를 상하의 2차보강판(10)과 휨보강재(31)에 사용하여 "상부보강기구+측면보강기구+하부보강기구"의 일체성을 더욱 강화시킬 수 있다.

특히, 본건발명의 강관버팀보 연결구조체의 길이방향의 중앙에서는 상부보강기구(또는 하부보강기구)의 1차보강판(11)과 2차보강판(10)이 모두 중앙연결기구(20)의 수평연결판(21)과 상호 연결되어 있는 반면에 측면에서는 2차보강판(10)만이 휨보강재(31)에 연결되어 있어서 상대적으로 거동 일체성이 약해질 수 있어 관통볼트(c1)를 통하여 상부와 하부의 일체성을 강화한다.

결과적으로 본건발명의 강관버팀보 연결구조체는 길이 중앙부의 인장접합부에서는 상부와 하부가 각각 일체적으로 거동할 수 있도록 설계되고, 마찰접합부에서는 상부와 하부가 함께 일체로 거동할 수 있도록 설계될 수 있다.

도 13 내지 도 18를 참조하여 본건발명의 제3실시예를 설명하면, 상기 2차보강판(10)과 상기 1차보강판(11)과 상기 수평연결판(21) 사이의 인장접합부의 일부를 스터드볼트(c2)를 이용하여 형성한다. 이를 위하여 2차보강판(10)에 미리 스터드볼트(c2)를 용접 등의 방법으로 설치하여 두고 나서 1차보강판(11)의 체결구멍(b)과 수평연결판(21)의 체결구멍(b)에 삽입한다. 스터트볼트(c2)가 이미 2차보강판(10)에 용접 등으로 결합되어 있는 상태이므로 수평연결판(21)의 체결구멍과 스터드볼트(c2) 사이에 너트를 반드시 체결할 필요가 없으며 본 제2실시예에서는 너트를 도시하지 않았다. 그렇기 때문에 본 실시예의 스터드볼트는 나사산이 형성될 필요도 없다. 이와 같이 인장접합부의 일부를 스터드볼트(c2)를 이용하여 형성하고 상기 스터드볼트(c2)를 사전에 2차보강판(10)에 용접하여 둠으로써 인장접합부의 형성이 간편해질 수 있다. 물론 인장접합부 전체를 위와 같은 스터트볼트(c2)를 이용하여 형성할 수도 있겠으나, 본건발명의 강관버팀보 연결구조체는 가시설재로서 설치와 해체가 반복되어야 하므로, 용접부위의 지나친 증가는 해체시의 부재 손상의 위험을 가중시키고 반복 사용에 따른 부재 변형 발생시 재설치시 부재 변형에 맞게 현장에서 능동적으로 대처할 수 없는 문제가 있으므로 스터드볼트와 일반 고장력볼트를 혼용하는 것이 시공편의성과 가시설재의 특성을 모두 고려한 합리적인 방법이다.

도 19 내지 도 24는 본 발명의 제4실시예를 도시한 도면으로서 마찰접합부의 일부는 제2실시예서와 같이 관통볼트(c1)를 사용하고 인장접합부의 일부는 제3실시예서와 같이 스터드볼트(c2)를 사용한 실시예를 보여주는 것이다.

도 25 내지 도 30을 참조하여 본 발명의 제5실시예를 설명하면, 상부보강기구와 하부보강기구가 하나의 보강판(10)으로 형성되고, 상기 보강판(10)은 양측의 기초판(40) 사이에 삽입되어 양측의 수평연결판(21)의 길이방향 전체를 덮어서 중앙연결기구(20)를 보강한다.

따라서 본 발명의 제5실시예에서는 인장접합부가 하나의 보강판(10)과 수평연결판(21) 사이에서 형성된다.

도 31 내지 도 36을 참조하여 본 발명의 제6실시예를 참조하면, 상기 인장접합부의 일부가 상하의 상기 보강판(10)과 상하의 상기 수평연결판(21)과 상기 수평전단보강연결판(23)을 모두 관통하는 관통볼트(c1)에 의하여 형성된다. 이를 통하여 상부 및 하부보강기구의 보강판(10)과 중앙연결기구(20)의 수평연결판(21)뿐만 아니라 수평전단보강연결판(23)까지 일체화가 일체적으로 연결될 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다. 또한, 첨부한 도면은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위하여, 스케일에 따라 도시하지 않고, 부분적으로 확대 및 축소하여 도시되었다.

특히, 본 발명의 도 1 내지 도 36의 실시예 각각 뿐만 아니라, 이들을 임의로 조합한 형태 역시 본 발명의 보호 범위에 포함된다.

1: 강관
10: 제2보강판
11: 제1보강판
20: 중앙연결기구
21: 수평연결판
22: 수직연결판
23: 수평전단보강연결판
24: 수직전단보강연결판
30: 측면보강기구
31: 휨보강재
32: 전단보강재
40: 기초판
a: 너트
b: 체결구멍
c: 볼트
c1: 관통볼트
c2: 스터드볼트

Claims (8)

1. 양측의 강관에 각각 부착되는 좌우측의 측면보강기구,
   상기 측면보강기구에 각각 연결되는 좌우측의 중앙연결기구,
   상기 측면보강기구와 상기 중앙연결기구 사이의 설치되는 기초판,
   상기 측면보강기구의 상부 일부와 상기 좌우측의 중앙연결기구의 상부 전체를 덮는 상부보강기구, 및
   상기 측면보강기구의 하부 일부와 상기 좌우측의 중앙연결기구의 하부 전체를 덮는 하부보강기구를 포함하고,
   상기 측면보강기구는 수평부재로서 상단과 하단에 설치되는 판형태의 휨보강재와, 수직부재로서 상기 상단과 하단의 휨보강재를 연결하는 세장형의 전단보강재를 포함하고,
   상기 중앙연결기구는 수평부재로서 상하의 수평연결판과 수직부재로서 수직연결판과 십자형 전단보강연결구로 구성되고,
   상기 상부보강기구는 상기 좌측의 중앙연결기구의 상부의 수평연결판과 우측의 중앙연결기구의 상부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 1차보강판과, 상기 1차보강판의 길이방향 전체와 상기 좌우측의 측면보강기구의 상단의 휨보강재의 길이방향 일부를 덮는 2차보강판으로 구성되어서, 상기 2차보강판과 상기 1차보강판 사이에 형성되는 계단부에 상기 휨보강재가 삽입되도록 하며,
   상기 하부보강기구는 상기 좌측의 중앙연결기구의 하부의 수평연결판과 우측의 중앙연결기구의 하부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 1차보강판과, 상기 1차보강판의 길이방향 전체와 상기 좌우측의 측면보강기구의 하단의 휨보강재의 길이방향 일부를 덮는 2차보강판으로 구성되고, 상기 2차보강판과 상기 1차보강판 사이에 형성되는 계단부에 상기 휨보강재가 삽입되도록 하며,
   상기 좌우측의 중앙연결기구의 수직연결판과 수직연결판 사이에는 전단접합부가 형성되고,
   상기 2차보강판과 상기 휨보강재의 사이에는 마찰접합부가 형성되고,
   상기 2차보강판과 상기 1차보강판과 상기 수평연결판 사이에는 인장접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서
   상기 마찰접합부는 상하의 상기 2차보강판과 상하의 상기 휨보강재를 모두 관통하는 관통볼트에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 인장접합부는 상기 2차보강판과 상기 1차보강판과 상기 수평연결판 사이에 결합되는 스터드 볼트에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체.
5. 양측의 강관에 각각 부착되는 좌우측의 측면보강기구,
   상기 측면보강기구에 각각 연결되는 좌우측의 중앙연결기구,
   상기 측면보강기구와 상기 중앙연결기구 사이의 설치되는 기초판,
   상기 좌우측의 중앙연결기구의 상부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 보강판으로 구성된 상부보강기구, 및
   상기 좌우측의 중앙연결기구의 하부의 수평연결판의 길이방향 전체를 덮는 보강판으로 구성된 하부보강기구를 포함하고,
   상기 측면보강기구는 수평부재로서 상단과 하단에 설치되는 판형태의 휨보강재와, 수직부재로서 상기 상단과 하단의 휨보강재를 연결하는 세장형의 전단보강재를 포함하며,
   상기 중앙연결기구는 수평부재로서 상하의 수평연결판과 수직부재로서 수직연결판과 십자형 전단보강연결구로 구성되며,
   상기 좌우측의 중앙연결기구의 수직연결판과 수직연결판 사이에는 전단접합부가 형성되고,
   상기 보강판과 상기 수평연결판 사이에는 인장접합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서
   상기 인장접합부의 일부는 상하의 상기 보강판과 상하의 수평연결판과 상기 전단보강연결구의 수평전단보강연결판을 모두 관통하는 관통볼트에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체.
8. 제5항에 있어서,
   상기 인장접합부의 일부는 스터드 볼트에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체.

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