KR101643584B1 - Structure for load transfer of piloti pillar and its design method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에서 1층 전체 또는 그 일부분을 벽식구조로 하지 않고 필로티 기둥을 설치하는 필로티(Piloti) 건축기법에 있어서 벽을 통하여 내려오는 상부 층의 하중은 전이부를 형성하는 전이보(Transfer beam 또는 Transfer Girder)나 전이슬래브(Transfer slab)를 설치하지 아니하고 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체를 통하여 필로티 기둥에 전이되는 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 적용된 필로티 기둥의 하중 전이 구조 및 이의 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pilot structure construction method for installing a pilotti column without using a whole structure or a part thereof as a wall structure in a middle-floor apartment structure made of a wall structure, and the load of the upper layer coming down through the wall forms a transition The load transfer of the pilotti column applied to the middle-floor apartment structure made of the wall structure transferred to the pilotti column through the load bearing wall located above the pilotti column without installing the transfer beam or transfer girder or the transfer slab, Structure and a method of designing the same.
일반적으로 아파트를 저층, 중층 및 고층 아파트로 구분하고 있으며 이중 1 내지 5층을 저층 아파트, 6 내지 15층을 중층 아파트, 그리고 16층 이상의 아파트를 고층 아파트로 부르고 있다. 통상 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 있어서 1층 전체 또는 그 일부분을 벽식구조로 하지 않고 라멘구조 형식으로 필로티 기둥을 설치하는 건축기법은 벽을 통하여 내려오는 상부 층의 하중을 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브를 통하여 필로티 기둥에 전가하고 하였으며, 이를 위하여 대부분의 필로티 부분 설계는 대부분 전이부를 형성하기 위하여 두개층 크기로 계획하는데 이에 설치되는 전이보는 일반 건축물에 적용되는 보의 춤(depth) 보다 대폭 깊어져 통상 일개층의 높이를 점유하거나 일반 건축물 슬래브의 두께보다 대폭 두껍게 설계되어만 하였다. In general, apartments are divided into low-floor, middle-floor and high-floor apartments, which are called low-floor apartments with 1 to 5 floors, middle-floor apartments with 6 to 15 floors, and high-rise apartments with 16 floors or more. The construction technique of installing the pilotti pillars in the form of a ramen structure instead of the whole floor or part of the wall structure in the middle floor apartment structure composed of the usual wall type structure is a method in which the load of the upper floor, For this purpose, most of the pilotti part design is planned to have a two-story size in order to form the transition part, and the transition that is installed in the building is larger than the depth of the beam applied to the general structure It is usually designed to be thicker than the thickness of the general building slab, occupying the height of one layer.
도 1은 종래 필로티 기둥이 설치된 1층 평단면도의 일 실시예이고, 도 2는 필로티 기둥이 설치된 도 1의 1층 상부에 전이부를 형성하기 위한 전이보(TG1, TG1A, TG2, TG2A, TG3 내지 TG9 등 사선으로 표시된 부분)가 설치되는 것을 보여주는 2층 평단도이고, 도 3은 전이보가 설치된 건축물의 정단면도로서 전이보 설치시 전이보의 춤이 대폭 증가 되어야 한다는 것을 보여주고 있다. 도 1, 2에서와 같이 종래에는 중고층 아파트 구조물에서 필로티 기둥을 설치할 경우 그 상부에는 반드시 전이부를 형성하기 위한 전이보나 전이슬래브를 설치해야 했고 이에 따라 설치되는 필로티 기둥의 위치는 그 상부 내력 벽체의 위치와 무관하게 선정할 수는 있었으나 본 발명의 일 실시예를 보여주는 도 4, 5와 비교하여 보면 알 수 있듯이 전이보를 설치하기 위하여는 필로티 기둥의 단면적을 크게 하거나 전이보 설치에 따른 라멘 구조 형성을 위하여 필로티 기둥을 더 설치하여만 하였고 이에 따라 공간 활용도가 낮을 뿐만 아니라 공사비가 높아지고 공사기간이 길어지는 단점이 있었다.FIG. 1 is a sectional view of a single-layer flat plate having a conventional pilotty column. FIG. 2 is a cross-sectional view of a single- TG9), and FIG. 3 is a front view of the building in which the transition beam is installed, showing that the dancing of the transition beam should be significantly increased when the transition beam is installed. As shown in FIGS. 1 and 2, when a pilotty column is installed in a middle-floor apartment structure in the past, a transition plate or a transition slab must be installed on the upper portion of the pilotty column to form a transition portion. 4 and 5 showing one embodiment of the present invention, in order to install the transition beams, it is necessary to increase the sectional area of the pilotti column or to form the ramen structure according to the transition beam installation As a result, there is a problem that the space utilization is low and the construction cost is increased and the construction period is lengthened.
선행기술 등록특허 제0585850호에서 종래기술로서 전이보를 설명함에 있어 전이보를 채택하는 경우 주열의 거더 라인(Gird line)이 8.0m × 8.0m 내외의 배치 설계된 경우에 상부 25~30개층의 아파트를 지탱하기 위해 구조적으로 2.5m~3.0m 이상의 춤을 가지는 전이보가 필요하게 되고 그 이상의 층을 갖는 규모에서는 이보다 더 육중한 두께의 전이층의 설계가 불가피하였고 이로 인하여 1개층을 전이보 설계가 불가피고 이로 인하여 건물 높이가 높아져 경제성 및 시공성이 떨어지고 이와 더불어 공기 지연을 가져오는 문제점이 있었다. 이에 따라 상기 선행기술은 필로티 형식의 기둥식 라멘구조 상부에 벽식구조가 결합된 복합구조에서 내벽체를 캔틸레버 형태로 기둥에 접합시켜 캔틸레버 벽체에 작용하는 수직하중을 직접 하부벽체로 전달하지 않고 각 층의 플랫슬래브로 전달되는 수평력에 의한 모멘트와 캔틸레버 벽체의 전단력으로 기둥에 전달하도록 함으로써 하부의 기둥식 라멘구조로 만들기 위하여 상부벽체에 대한 전이층을 생략할 수 있도록 한 캔틸레버 벽식구조를 포함하는 복합구조를 제공하는 것이었다. Prior Art No. 0585850 discloses a transition beam as a conventional technique. When a transition beam is adopted, if the girder line of the main heat is arranged in a range of 8.0 m × 8.0 m or more, the upper 25 to 30 storeys are supported In this paper, we propose a method of designing a transitional layer with a thickness of 2.5m ~ 3.0m. In this paper, The height of the building is increased and the economical efficiency and workability are deteriorated and the air delay is caused. Accordingly, in the above-described prior art, the inner wall is bonded to the column in the form of a cantilever in a composite structure in which a wall-like structure is coupled to the upper part of a pillow-type column-type frame structure so that the vertical load acting on the cantilever wall is not directly transferred to the lower wall, A composite structure including a cantilever wall structure in which the transition layer to the upper wall can be omitted in order to make the lower column-shaped ramen structure by transmitting the moment to the flat slab by the horizontal force and the shear force of the cantilever wall, .
그러나 상기 선행기술은 통상 시공되고 있는 박스(Box)형 아파트나 판상형 아파트에 있어서 하중 계산을 중력하중을 위주로 설계하고 지진하중, 풍하중 등의 횡하중은 별도 코어가 전부 지지하는 것으로 해석함에 따라 본 발명에 비하여 내력 내벽체의 두께를 증가시켜야 하는 단점이 있었고, 또한 내력 내벽체가 기둥과 접합되면서 캔틸레버 형태로 설치되는 것을 조건으로 하여 구조 계산이 이루어져야 하며 슬래브와 캔틸레버 내력 내벽체가 불연속 조인트를 형성하여 접합 됨에 따라 박스형 아파트나 판상형 아파트 등에는 전층에 걸쳐서 외부 기둥을 구조계산에서 필수 구성 요소로 전제하면서 플랫슬래브와 캔틸레버 내력 내벽체가 불연속 조인트를 설치해야 하는 단점이 있었다.However, in the above-mentioned prior art, since the load calculation is designed for gravity load in a box-type apartment or a flat-type apartment which is usually used, and the lateral load such as seismic load and wind load is interpreted to be supported entirely by a separate core, In addition, it is necessary to increase the thickness of the wall of the internal strength of the wall, and the structure must be calculated under the condition that the internal wall of the internal wall is joined to the column and installed in the form of a cantilever, and the slab and the cantilever internal wall form a discontinuous joint, As a result, there is a disadvantage that a flat slab and a cantilever inner wall must be provided with a discontinuous joint, while the outer pillars are assumed to be an essential component in the structural calculation in all of the boxed apartment buildings and plate type apartments.
본 발명은 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에서 1층 전체 또는 그 일부분을 벽식구조로 하지 않고 필로티 기둥을 설치함에 따라 전이부를 형성해야 하는 건축 구조물에 있어서, 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브 설치하지 않음으로써 공간 활용도를 높이는 것을 목적으로 하고 있다.The present invention relates to a building structure in which a transition portion is formed by installing a pillow column without forming a whole structure or a part thereof in a wall structure in a middle-floor apartment structure made of a wall structure, The goal is to increase the space utilization by not doing so.
또한 본 발명은 전이보나 전이슬래브를 생략하고 필로티 기둥을 일부 생략하거나 필로티 기둥의 단면을 작게 함에 따라 공사비를 줄이고 공사기간을 단축하여 경제성을 높이는 것을 목적으로 하고 있다.In addition, the present invention aims at omitting a transition beam or a transition slab and omitting a part of the pilotti column or reducing the cross section of the pilotti column, thereby reducing the construction cost and shortening the construction period to improve the economical efficiency.
본 발명은 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에서 1층 전체 또는 그 일부분을 벽식구조로 하지 않고 필로티 기둥을 설치함에 따라 전이부를 형성해야 하는 건축 구조물에 있어서, 상기 아파트 구조물의 하중이 상기 필로티 기둥으로 전달되게 하기 위한 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브를 설치하지 않고 상기 필로티 기둥의 상부에 내력 벽체를 위치하게 하여 상기 아파트 구조물의 하중을 상기 필로티 기둥과 상기 내력 벽체가 담당하게 하는 것을 특징으로 하는 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 적용된 필로티 기둥의 하중 전이 구조 및 이의 설계 방법에 관한 것으로서, 상기 필로티 기둥의 크기 및 철근 배근이나 필로티 기둥의 상부에 위치한 내력 벽체의 배근 및 강도 결정은 유한요소 해석모델을 통한 설계나 스트럿 타이 모델을 통한 설계에 의하여 결정되며, 응력이 집중되는 필로티 기둥 상단부에는 헌치나 주두를 두어 응력을 보강한다.The present invention relates to a building structure in which a transition part is formed by installing a pillow column without forming a whole structure or a part thereof as a wall structure in a middle-floor apartment structure made of a wall structure, and a load of the apartment structure is divided into the pillow columns Characterized in that a load bearing of the apartment structure is placed on the upper part of the pillow column without providing a transition slip or a transition slab to form a transition part for allowing the pillow column and the load bearing wall to be transferred, This paper describes the load transfer structure and the design method of the pilotti column applied to the middle - floor apartment structure of the structure. The size of the pilotti column and the determination of the strength and strength of the reinforced wall column and the load bearing wall located at the upper part of the pilotti column, Design or strutta It is determined by the design through this model, and the upper part of the pilotti column where the stress is concentrated strengthens the stress by putting a horn or a cone.
본 발명은 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브를 생략함에 따라 공간활용도를 높일 수 있고, 전이보를 설치하지 않으므로 인하여 종래에 비하여 필로티 기둥을 일부 생략할 수 있거나 필로티 기둥의 단면을 작게 하는 효과가 있다. The present invention can increase the space utilization by omitting the transition beam or the transition slab that forms the transition portion and does not provide a transition beam, thereby omitting a part of the pilot column or reducing the cross section of the pilot column.
또한 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브를 설치하지 않으므로 인하여 공사비와 공사기간을 줄이고 일 수 있고, 전이보 없이도 내력 벽체를 필로티 기둥에 연결함으로써 시공성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the construction cost and construction period can be reduced due to the absence of the transition slab or the transition slab which forms the transition part, and the workability can be improved by connecting the proof wall to the pillow column without the transition.
도 1은 종래 필로티 기둥이 설치된 중고층 아파트 구조물 1층 평단면도의 일 실시예이다.
도 2는 도 1의 1층 상부에 전이보(TG1, TG1A, TG2, TG2A, TG3 내지 TG9 등 사선으로 표시된 부분)가 설치되는 것을 보여주는 2층 평단도의 일 실시예이다.
도 3은 종래 전이보가 설치된 중고층 아파트 구조물 주요 입면도의 일 실시예이다.
도 4는 전이부를 형성해야 하는 중고층 아파트 구조물에서 전이보를 생략하고 필로티 기둥이 설치된 본 발명의 1층 평단도의 일 실시예이다.
도 5는 본 발명에서 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물 주요 입면도의 일 실시예이다.
도 6(a)는 본 발명으로 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물 정단면도에서 상부하중의 응력흐름을 보여주는 것이고, 도 6(b)는 필로티 기둥(PC5,PC5A,PC5B)의 상부에 2층 내력 벽체(W1,HW1, NW1)가 위치하고 있는 것을 보여 주는 일 실시예이다.
도 7(a)는 본 발명으로 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물의 정단면도로 내력 벽체와 내력 벽체가 이격된 경우 필로티 기둥이 내력 벽체 중심부에 위치한 경우와 그러하지 않은 경우를 보여 주는 일 실시예이고, 도 7(b)는 도 7(a)에서 필로티 기둥(PC1, PC10)이 내력 벽체(W4,W3)의 중심부에 위치하지 않는 것을 보여 주는 일 실시예이다.
도 8은 본 발명에서 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물의 응력해석에 따른 주응력선의 분포를 나타낸 것이다,
도 9는 본 발명에서 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물의 응력해석 중 연직하중에서의 응력분포도이다.
도 10은 본 발명에서 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물의 응력해석에서 응력집중현상 부분에 헌치를 두는 것을 보여 주는 도면이다.
도 11(a),(b)는 본 발명으로 중고층 아파트 구조물에서 내력 벽체의 하중이 직접 전달될 수 있도록 내력 벽체 하부에 필로티 기둥을 설치한 것을 보여 주고 있다.
도 12는 본 발명으로 중고층 아파트 구조물에서 필로티 기둥 설치 층과 상부 내력 벽체 부위 2개 층의 벽(Wall) 요소를 플레이트(Plate) 요소로 변경한 것을 보여 주고 있다.
도 13은 본 발명으로 중고층 아파트 구조물에서 응력 해석에 따른 인장 및 압축력에 따른 배근을 수행한 일 실시예도이다.
도 14(a),(b)는 본 발명으로 중고층 아파트 구조물에서 응력분포 형태를 분석하여 발생 하중이 커서 응력집중이 심한 필로티 기둥 상단부에 헌치 보강 효과를 확인한 예이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of a single-story apartment building with a conventional pilotty pillar installed therein.
FIG. 2 is an example of a two-layer flatness diagram showing that transition beams (portions denoted by oblique lines TG1, TG1A, TG2, TG2A, TG3 to TG9, etc.)
FIG. 3 is an exemplary elevational view of a main-floor apartment structure in which a conventional transition beam is installed.
FIG. 4 is an embodiment of the one-layer flatness diagram of the present invention in which the transition beam is omitted from the middle-floor apartment structure in which the transition portion is to be formed, and the pilotty column is installed.
FIG. 5 is an exemplary elevational view of a main-floor apartment structure in which a transition is omitted in the present invention.
FIG. 6 (a) is a view showing a stress flow in an upper load section in a front section view of a middle-floor apartment structure in which a transition is omitted according to the present invention, and FIG. 6 (b) And the walls W1, HW1 and NW1 are located.
FIG. 7 (a) is a front sectional view of a middle-floor apartment structure in which the transition is omitted according to the present invention. In the case where the proof wall and the proof wall are spaced apart from each other, And FIG. 7 (b) is an embodiment showing that the pilot columns PC1 and PC10 are not located at the center of the load bearing walls W4 and W3 in FIG. 7 (a).
8 shows the distribution of the principal stress lines according to the stress analysis of the middle-floor apartment structure in which the transition is omitted in the present invention,
9 is a stress distribution diagram in a vertical load during the stress analysis of a middle-floor apartment structure in which a transition is omitted in the present invention.
FIG. 10 is a view showing that a hysteresis is placed in the stress concentration phenomenon in the stress analysis of the middle-floor apartment structure in which the transition is omitted in the present invention.
11 (a) and 11 (b) show that a pilotty column is installed below the load bearing wall so that the load of the load bearing wall can be directly transferred from the middle-floor apartment structure to the present invention.
FIG. 12 shows that the wall elements of the pilotty column mounting layer and the upper load bearing wall portion of the middle-floor apartment structure are changed to plate elements according to the present invention.
FIG. 13 is a view illustrating an embodiment in which an arrangement according to tensile and compressive forces according to stress analysis is performed in a middle-floor apartment structure according to the present invention.
14 (a) and 14 (b) show an example in which the effect of strengthening the tiller is observed at the upper end of the pillow column where the stress is concentrated due to the large generated load by analyzing the stress distribution pattern in the middle-
이하 본 발명인 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 적용된 필로티 기둥의 하중 전이 구조 및 이의 설계 방법을 도면에 따라 상세히 설명한다.Hereinafter, a load transfer structure and a designing method of a pillow column applied to a middle-floor apartment structure having a wall structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
종래에는 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 필로티 기둥을 설치할 경우 위에서 설명하고 있는 바와 같이 필로티 기둥 상부에 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브를 설치해야만 했고 이에 따라 필로티 기둥은 상부 내력 벽체와 무관하게 그 위치를 선정할 수 있었다. 본 발명은 필로티 기둥을 설치함에 따라 전이부를 형성해야 하는 건축 구조물에 있어서 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브를 생략하여 공간활용도를 높이면서도 공사기간을 단축하고 공사비를 줄일 수 있는 경제적인 시공을 할 수 있는 것이다. 본 발명은 필로티 기둥을 설치함에 따라 전이부를 형성해야 하는 건축 구조물에 있어서 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브를 설치하지 아니하고 내력 벽체의 하부 일부에 필로티 기둥을 설치하는 것을 특징으로 한다. 도 4는 중고층 아파트 구조물에서 전이보를 생략하고 필로티 기둥이 설치된 본 발명의 1층 평단도의 일시예이다. 도 4를 도 1, 2와 비교하여 보면 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 전이부를 형성하는 전이보를 생략함에 따라 공간활용도를 높이면서 전이보 설치를 위한 필로티 기둥 일부를 생략하거나 필로티 기둥의 단면적을 작게 할 수 있으며 또한 내력 벽체와 필로티 기둥 접합부를 간소하게 시공할 수 있다.Conventionally, in case of installing a pilotti column on a middle-floor apartment structure made of a wall structure, it is necessary to install a transition beam or a transition slab on the upper portion of the pilotti column as described above. Accordingly, Could select a location. In the present invention, it is possible to reduce the construction period and to reduce the construction cost by omitting the transition slip or the transition slab which forms the transition part in the building structure in which the transition part should be formed by installing the pilotti column, It is. The present invention is characterized in that a pilotty column is installed in a lower part of a load bearing wall without providing a transition beam or a transition slab to form a transition portion in a building structure in which a transition portion is to be formed as a pilotty column is installed. Fig. 4 is a temporal example of the single-layer flatness diagram of the present invention in which the transition beam is omitted from the middle-floor apartment structure and the pilotti column is installed. As can be seen from Fig. 4 and Fig. 2 and Fig. 4, the present invention omits a transition beam forming a transition portion, thereby omitting a part of the pilot column for installation of the transition beam or reducing the cross- And it is also possible to simply construct the connection wall with the column wall and the column wall.
도 5는 본 발명에서 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물 입면도로서, 전이보를 생략함에 따라 그 만큼에 대한 공간이 확보되고 상부 하중은 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체가 담당하는 것을 보여주고 있다. 도 6(a)는 본 발명으로 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물 정단면도에서 상부하중의 응력흐름을 보여주는 것이고, 도 6(b)는 본 발명에서 필로티 기둥(점선부분; PC5,5PCA,PC5B)의 상부에 2층 내력 벽체(W1,HW1, NW1)가 위치하고 있는 것을 보여 주는 일 실시예이다. FIG. 5 is an elevation view of a middle-floor apartment structure in which a transition is omitted in the present invention. As a result, a space for the transition space is secured, and a load bearing wall located above the pillion column is responsible for the upper load. 6 (a) shows the stress flow of the upper load in the front section view of the middle-floor apartment structure in which the transition is omitted according to the present invention, and FIG. 6 (b) shows the stress flow in the pilotty columns (dashed line portions: PC5,5PCA, PC5B) Layer load bearing walls W1, HW1 and NW1 are located on the upper portion of the bottom wall.
도 7(a)는 본 발명으로 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물의 정단면도로서 내력 벽체와 내력 벽체가 이격된 경우 필로티 기둥이 내력 벽체의 길이방향으로 중심부에 위치한 경우와 그러하지 않은 경우를 보여 주는 일 실시예이고, 도 7(b)는 도 7(a)에서 필로티 기둥(PC1, PC10)이 내력 벽체(W4,W3)의 중심부에 위치하지 않는 것을 보여 주는 일 실시예이다. 도 7(a)에서 내력 벽체(W3)의 길이방향으로 중심부에 필로티 기둥(PC10)이 위치함에 따라 편심하중이 발생하지 않는 반면, 도 7(b)는 내력 벽체(W4)의 길이방향으로 일측에 필로티 기둥(PC1)이 위치함에 따라 편심하중이 발생하고 이에 따른 모멘트가 발생하는 것을 보여 주는 것으로 내력 벽체(W3)의 길이방향으로 중심부에 필로티 기둥(PC10)이 위치하는 것이 바람직하다. 또한 도 6(b)나 도 7(b)는 필로티 기둥을 내력 벽체 두께 방향으로 중심부에 위치하고 있으나 필로티 기둥이 아파트 구조물의 외측부에 위치하는 경우 미관 등을 고려하여 필로티 기둥을 내력 벽체의 외측면과 동일한 면을 같도록 내력 벽체 두께 중심에서 편심되게 위치할 수 있다. FIG. 7 (a) is a front sectional view of a middle-floor apartment structure in which the transition is omitted according to the present invention, in which the pilotti column is located at the center in the longitudinal direction of the proof wall and the case where the proof wall is spaced apart from the proof wall 7B is an embodiment showing that the pilot columns PC1 and PC10 are not located at the center of the load bearing walls W4 and W3 in FIG. 7A. 7 (a), the eccentric load does not occur due to the placement of the pilot column PC10 in the center portion in the longitudinal direction of the proof wall W3, whereas Fig. 7 (b) It is preferable that the pilotty column PC10 is located at the center of the proof wall W3 in the longitudinal direction of the proof wall W1. 6 (b) and 7 (b) show that the pilotti column is positioned at the central portion in the direction of the thickness of the wall, but when the pilotti column is located at the outer side of the apartment structure, And can be positioned eccentrically from the center of the wall of the wall of the wall to equalize the same plane.
도 8은 본 발명에서 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물의 응력해석에 따른 주응력선의 분포를 나타낸 것으로 하향의 화살표는 아래에서 설명하는 해석모델에서 스트럿(Strut force)이고, 수평방향의 화살표는 타이 힘(Tie force)을 보여 주고 있다.FIG. 8 shows the distribution of the principal stress lines according to the stress analysis of the middle-floor apartment structure in which the transition is omitted in the present invention. Downward arrows indicate strut forces in the analytical model described below, (Tie force).
도 9는 본 발명에서 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물의 응력해석 중 연직하중에서의 응력분포도로서 필로티 기둥과 그 상부의 슬래브가 만나는 부분에 응력이 집중되는 것으로 보여 주고 있다.FIG. 9 is a stress distribution diagram in a vertical load during stress analysis of a middle-floor apartment structure in which the transition is omitted in the present invention, showing that the stress is concentrated at the portion where the pilotty column meets the slab on the top.
도 10은 본 발명에서 전이보가 생략된 중고층 아파트 구조물 응력해석에서 응력집중 부분에 헌치를 둔 것으로 필로티 기둥과 그 상부의 슬래브가 만나는 부분에 응력이 집중되는 것과 이 부분에 헌치를 둠으로써 응력집중현상을 완화한 것을 보여 주고 있다.FIG. 10 is a graph showing the relationship between stress concentration at the portion where the pilotti column and the slab on the upper portion thereof meet, and the concentration of the stress on the portion where the stress is concentrated in the stress analysis of the middle- It is shown that the phenomenon is alleviated.
도 11(a),(b)는 본 발명으로 중고층 아파트 구조물에서 내력 벽체의 하중이 직접 전달될 수 있도록 내력 벽체 하부에 직접 필로티 기둥을 설치되도록 구조해석 모델링(Modeling)을 한 것을 보여 주고 있다.11 (a) and 11 (b) illustrate structural analysis modeling in which pillow columns are installed directly under the load-bearing walls so that loads of the load-bearing walls can be directly transferred from the middle-floor apartment structure to the present invention .
도 12는 본 발명으로 중고층 아파트 구조물에서 필로티 기둥 설치 층과 상부 내력 벽체 부위 2개층의 벽(Wall) 요소를 플레이트(Plate) 요소로 해석 모델을 작성한 것을 보여 주고 있다.FIG. 12 shows an analysis model of a wall element of a two-layer structure having a pilotty column mounting layer and a top load bearing wall portion formed by a plate element in a middle-floor apartment structure according to the present invention.
도 13은 본 발명으로 중고층 아파트 구조물에서 스트럿 타이 모델에 의한 응력 해석에 따른 인장 및 압축력에 따른 배근을 수행한 일 실시예를 보여 주는 것이다.FIG. 13 is a view showing an embodiment in which an arrangement according to tensile and compressive forces according to a stress analysis by a strut tie model in a middle-floor apartment structure according to the present invention is performed.
도 14(a),(b)는 중고층 아파트 구조물에서 응력분포 형태를 분석하여 발생 하중이 커서 응력집중이 심한 필로티 기둥 상단부에 헌치를 두어 응력 보강한 예이다.Figs. 14 (a) and 14 (b) are examples of the stress reinforcement by analyzing the distribution of stress distribution in a middle-floor apartment structure and placing a hook at the upper end of the pillow column,
본 발명은 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에서 1층 전체 또는 그 일부분을 벽식구조로 하지 않고 필로티 기둥을 설치함에 따라 전이부를 형성해야 하는 건축 구조물에 있어서 벽을 통하여 내려오는 상부 층의 하중을 종래와 같이 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브 통하여 필로티 기둥에 전가하지 아니하고 전이보나 전이슬래브를 생략하면서 상부 층의 하중을 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체를 통하여 직접 필로티 기둥에 전이하게 하는 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 적용된 필로티 기둥의 하중 전이 구조 및 이의 설계 방법에 관한 것으로서 본 발명을 구현하기 위하여 필로티 기둥의 크기 및 배근 방법, 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체 배근, 그리고 필로티 기둥과 내력 벽체 접합부 배근 상세 결정을 위하여 다음과 같이 실시한다. The present invention relates to a structure of a high-rise apartment building having a wall-like structure, in which an entire floor or a part thereof is not a wall-like structure but a pilotty column is installed, , Which does not transfer to the pilotti column through the transitional beam or transition slab that forms the transition part and shifts the load of the upper layer directly to the pilotti column through the load bearing wall located on the top of the pilotti column while omitting the transition beam or the transition slab, This paper describes the load transfer structure and the design method of the pilotti column applied to the apartment building structure. In order to implement the present invention, the size of the pilotti column and the method of laying, the load bearing wall placed above the pilotti column, and the pilotti column and the wall For decision W This is done as follows.
1 단계는 도 6(b)나 도 11에서와 같이 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체의 하중이 직접 전달될 수 있도록 내력 벽체의 하부 일부에 필로티 기둥을 설치하는데, 내력 벽체와 필로티 기둥 사이에는 슬래브가 설치되는 것은 당연한 것으로 이하에서는 상기 슬래브에 대한 도면 표시나 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. In
2 단계는 필로티 기둥 크기를 가정하는데 내력 벽체 방향으로의 필로티 기둥 폭은 상부에 위치한 상부 내력 벽체 길이의 40~60% 범위로 하는데 상기 범위 이하인 경우 편심에 의한 부가응력이 커지고 상기 범위 이상인 경우 내력 벽체와 기둥사이의 지압응력이 커져 내력 벽체나 슬래브 등에 철근 등의 보강량이 과도해지므로 이를 방지하기 위한 것이다.In the second stage, the column width is assumed to be 40 to 60% of the length of the upper strength wall located at the upper part. If the column is below the upper limit, the additional stress due to eccentricity increases. And the pillar is increased, so that the reinforcing amount of the reinforcing steel or the like is excessively increased in the wall, slab, and the like.
3 단계는 필로티 기둥의 크기 및 배근 방법, 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체 배근, 그리고 필로티 기둥과 내력 벽체 접합부 배근 상세 결정을 위한 해석 모델을 작성하여 설계하는데 여기에 사용되는 모델 기법은 유한요소해석 모델을 통한 설계나 스트럿 타이 모델(Strut tie Model) 활용을 통한 설계를 하는데, The third step is to design and construct an analytical model for the determination of the size of the pilotti column and the method of laying, the wall of reinforcement wall located at the upper part of the pilotty column, and the details of the connection of the pilotti column and the wall of the load bearing wall. (Strut tie model) and design through the use of strut tie model
먼저 상기 유한요소해석 모델을 통한 설계를 요약하여 단계별로 설명하면 다음과 같다. First, the design through the finite element analysis model will be summarized as follows.
① 도 11과 같이 전체 건물 모델링 작성, ② 도 12와 같이 필로티 기둥 설치 층과 상부 내력 벽체 부위 2 개층의 내력 벽체(Wall) 요소를 플레이트(Plate) 요소로 변경하는데 이는 내력 벽체 내부의 부분적인 압축 인장응력을 확인하기 위한 것이고, ③ 상기 요소에 대한 해석 수행, ④ 플레이트(Plate) 요소의 수직/수평 응력 값을 통해 인장 및 압축력 확인, ⑤ 응력 집중 부위 확인, ⑥ 도 13과 같이 응력 해석에 따른 인장 및 압축력에 따른 배근 수행, ⑦ 도 14와 같이 응력분포 형태를 분석하여 발생 하중이 커서 응력집중이 심한 경우에는 응력 분산을 위해 헌치나 주두 등 기타 보강 계획 세움, ⑧ 기타 보강(필로티 기둥 크기 변경, 헌치, 브라켓, 슬래브 두께 증가, 재료 강도 증가 등) 후 재해석 수행, ⑨ 상기 ④ ~ ⑥ 과정 수행을 통하여 배근 완료한다. 상기 유한요소해석 모델을 통한 설계가 완료되면 최종적으로 필로티 기둥 크기, 배근, 내력 벽체 배근 및 필로티 기둥과 내력 벽체 접합부 배근 상세를 최종적으로 결정한다. (1) the entire building modeling as shown in FIG. 11, (2) the wall elements of the pilotti column and the walls of the upper strength wall are changed to plate elements as shown in FIG. 12, ③ Confirmation of tension and compressive force through vertical / horizontal stress value of plate element, ④ Confirmation of stress concentration region, ⑥ According to stress analysis as shown in Fig. 13 (7) Analysis of stress distribution type as shown in Fig. 14, and when stress concentration is large due to a large generated stress, other reinforcement plans such as hunting and pivoting are required for stress dispersion. (8) Other reinforcement , Hunting, bracket, increase of thickness of slab, increase of material strength, etc.), and ⑨ completion of placement through ④ ~ ⑥. When the design through the finite element analysis model is completed, finally, the details of the pilotti column size, the roots, the reinforcement wall reinforcement, and the pilotti column and the reinforcement wall connection are finally determined.
다음으로 스트럿 타이 모델(Strut tie Model) 활용을 통한 설계를 설명하면 다음과 같다. Next, the design using the strut tie model will be described as follows.
① 전체 건물 유한요소 모델링 작성, ② 상기 모델 해석 후 필로티 층 상부 내력 벽체 발생 하중 확인, ③ 힘의 흐름을 파악하여 압축 스터럿 배치, ④ 압축 스트럿(strut)과 힘의 평형을 이루도록 타이(tie) 배치, ⑤ 해석결과를 바탕으로 각 스트럿의 압축력 및 인장력 산정, ⑥ 스트럿과 타이가 만나는 절점의 강도 평가, ⑦ 스트럿의 안전율(0.75)을 고려하여 각 하중에 대해서 절점과 스트럿의 요구 단면적 산정, ⑧ 타이의 안전율(0.85)을 고려하여 요구 철근단면적 계산, ⑨ 스트럿 요구 폭(스트럿 요구단면적을 스트럿 두께로 나눔), ⑩ 타이 구간의 요구 스트럿 폭을 기준으로 하여 압축 스트럿 및 절점 폭 결정 등을 통해 스트럿 요구 단면적 평가한다. 상기 스트럿 타이 모델 활용을 통한 설계가 완료되면 상기 유한요소해석 모델을 통한 설계가 완료 후의 과정과 마찬가지로 최종적으로 필로티 기둥 크기, 배근, 내력 벽체 배근 및 필로티 기둥과 내력 벽체 접합부 배근 상세를 최종적으로 결정한다. (1) creating the entire building finite element model, (2) checking the generation load of the upper wall of the pilotti layer after analyzing the model, (3) arranging the compression stator by grasping the flow of force, (4) tie the strut, ⑥ Estimate the compressive and tensile strength of each strut based on the analysis results, ⑥ Evaluate the strength of joints between struts and ties, ⑦ Estimate the required cross section of joints and struts for each load considering the safety factor of strut (0.75) (9) The strut requirement width (dividing the required cross-sectional area of the strut by the strut thickness), (10) the strut width of the strut through the compression strut and the joint width determination based on the request strut width of the tie section. Evaluate the required cross-sectional area. When the design through utilization of the strut tie model is completed, finally the pilots column size, the roots, the reinforcing wall roots, and the pilothy columns and the details of the reinforcing wall joint placement are finally determined in the same manner as the process after the completion of the design through the finite element analysis model .
본 발명은 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에서 1층 전체 또는 그 일부분을 벽식구조로 하지 않고 필로티 기둥을 설치함에 따라 전이부를 형성해야 하는 건축 구조물에 있어서, 상기 아파트 구조물의 하중이 상기 필로티 기둥으로 전달되게 하기 위하여 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브 설치하지 않고 상기 필로티 기둥의 상부에 내력 벽체를 위치하게 하여 상기 아파트 구조물의 하중을 상기 필로티 기둥과 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체가 담당하게 하는 것을 특징으로 하는 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 적용된 필로티 기둥의 하중 전이 구조 및 이의 설계 방법으로서, 상기 필로티 기둥의 크기 및 철근 배근이나 기둥의 상부에 위치한 내력 벽체의 배근 및 강도 결정은 유한요소 해석모델을 통한 설계나 스트럿 타이 모델을 통한 설계에 의하여 결정되며, 응력이 집중되는 정도에 따라 응력 집중이 클 경우 필로티 기둥 상단부에는 헌치를 두어 응력을 보강하거나 도면에는 설명하고 있고 있지 않지만 통상적으로 건축 구조물에 있어서 기둥의 상단부에 응력을 보강을 위하여 적용되는 주두를 형성하여 응력 보강과 동시에 아파트 구조물의 하중를 필로티 기둥에 안전하게 전달하는 기능을 갖도록 할 수 있다. 또한 응력이 집중되는 부위에는 다른 층의 슬래브 두께보다 크게 하여 응력을 보강할 수도 있고 해당 부위에 콘크리트의 강도를 높이거나 철근 배근을 보강하여 응력을 보강할 수 있다.The present invention relates to a building structure in which a transition part is formed by installing a pillow column without forming a whole structure or a part thereof as a wall structure in a middle-floor apartment structure made of a wall structure, and a load of the apartment structure is divided into the pillow columns A load bearing wall is placed on the top of the pilot column without installing a transition slip or a transition slab to form a transition portion so that the load of the apartment structure is taken up by the load wall located above the pilot column and the pillow column, The load distribution structure and the design method of the pilotti column applied to the middle-floor apartment structure made of the wall type structure, wherein the size of the pilotti column and the placement and strength determination of the reinforced- Through design It is determined by the design through the tie model. When stress concentration is large according to the degree of concentration of stress, the upper part of the pilotti column is provided with a horn to reinforce the stress or not explained in the drawings. Usually, It is possible to have a function of safely transferring the load of the apartment structure to the pillow column at the same time as the reinforcement of the stress by forming the toe which is applied to reinforce the stress. Also, it is possible to reinforce the stress by increasing the thickness of the slab of the other layer at the portion where stress is concentrated, and to reinforce the concrete by increasing the strength of the concrete or reinforcing the reinforcement.
이상과 같이 본 발명은, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It must be interpreted in terms of meaning and concept consistent with thought. Therefore, the embodiments described in the specification of the present invention and the configurations shown in the drawings are only examples of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be made thereto.
1 : 필로티 기둥
2 : 전이보
3 : 내력 벽체
4 : 헌치1: Piloty pillar
2: Transition beam
3: proof wall
4: The hunting
Claims (10)
상기 아파트 구조물의 하중이 상기 필로티 기둥으로 전달되게 하기 위하여 전이부를 형성하는 전이보나 전이슬래브 설치하지 않고 상기 필로티 기둥의 상부에 내력 벽체를 위치하게 하여 상기 아파트 구조물의 하중을 상기 필로티 기둥과 상기 내력 벽체가 담당하게 하고, 상기 필로티 기둥의 크기 및 철근 배근과 상기 필로티 기둥의 상부에 위치한 내력 벽체의 배근 및 강도 결정은 유한요소 해석모델을 통한 설계나 스트럿 타이 모델을 통한 설계에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 적용된 필로티 기둥의 하중 전이 구조.
In the load transfer structure of the pilotty column applied to the middle-floor apartment structure, which is a wall-type structure in which a transition portion is formed by installing a pilotti column without forming a whole structure of a one-layer apartment structure or a part thereof in a wall- ,
Wherein a load bearing of the apartment structure is located on the top of the pilot column without installing a transition slab or a transition slab to form a transition portion to allow the load of the apartment structure to be transmitted to the pilot column, The size of the pilotti column and the determination of the reinforcement wall strength and the strength of the reinforcing steel column and the reinforcing steel column are determined by a design through a finite element analysis model or a design through a strut tie model A load transfer structure of a pilotti column applied to a middle - floor apartment structure made of a wall structure.
2. The column structure according to claim 1, wherein, when the stress is concentrated due to a large generated load, a load is applied to the upper portion of the pillow column to disperse the stress, Transition structure.
The structure of claim 1, wherein a stress is applied to a portion where stress is concentrated, the stress is greater than the slab thickness of the other layer for reinforcement.
2. The method according to claim 1, wherein in order to prevent the excessive stress due to eccentricity from increasing, and the bearing stress between the bearing wall and the column to increase, The load transfer structure of the pilotti column applied to the middle-floor apartment structure made of the wall structure is characterized in that the stress is calculated assuming the pilotti column size in the range.
The structure of claim 1, wherein the pilotti column is located at a central portion in the longitudinal direction of the load bearing wall to suppress eccentric load generation.
2. The structure of claim 1, wherein the pillow column is eccentrically positioned at the center of the thickness of the load bearing wall so that one side of the pillow column is located on the same side as the outer side of the load bearing wall. Load transfer structure of Pilot column.
(a) 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체의 하중이 직접 전달될 수 있도록 내력 벽체의 하부 일부에 필로티 기둥을 설치하는 단계
(b) 편심에 의한 부가응력이 커지거나 내력 벽체와 기둥사이의 지압응력이 커져 내력 벽체나 슬래브 등에 보강량이 과도해지는 것을 방지하기 하기 위하여 상부에 위치한 상부 내력 벽체 길이의 40~60% 범위에서 필로티 기둥 크기를 가정하는 단계
(c) 유한요소해석 모델이나 스트럿 타이 모델에 의하여 필로티 기둥의 크기 및 배근 방법, 필로티 기둥 상부에 위치한 내력 벽체 배근, 그리고 필로티 기둥과 내력 벽체 접합부 배근 상세를 결정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 벽식구조로 이루어진 중고층 아파트 구조물에 적용된 필로티 기둥의 하중 전이 구조의 설계 방법.
The design of the load transfer structure of the pilotti column applied to the middle-floor apartment structure with the wall structure where the transition part should be formed by installing the pilotti column instead of the whole layer or part of the wall structure in the middle floor apartment structure made of the wall structure In order to make the load of the apartment structure take charge of the pillow column and the load bearing wall without providing a transition slip or a transition slab to form a transition portion,
(a) installing a pilot column on the lower part of the proof wall so that the load of the proof wall located above the pilot column can be directly transmitted
(b) In order to prevent the excessive stress due to eccentricity from increasing, or the bearing stress between the bearing wall and column to increase, Steps to Assume Column Size
(c) determining a size and an arrangement method of the pilotti column by a finite element analysis model or a strut tie model, a proof wall post located at an upper portion of the pilotti column, and a detail arrangement of the pilotti column and the posterior wall of the proof wall. A Design Method of Load Transfer Structure of Pilot Column Applied to Second - Floor Apartment Structures with Structures.
The structure of claim 1, wherein the load of the pilotti column applied to the structure of the middle-layer apartment structure having the wall structure is characterized in that when the generated load is large and stress concentration is severe, the load is applied to the upper side of the pillow column for stress dispersion. Design Method of Transition Structure.
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