KR101747002B1 - 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 철근 콘크리트 기둥; 상기 철근 콘크리트 기둥 상측에 각각 구비되는 합성보 거치대; 및 상기 합성보 거치대에 양단이 거치되는 합성보를 포함하는 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, 철근 콘크리트 기둥에 구비되는 합성보 거치대를 이용해 합성보를 거치시킬 수 있어 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 직접 연결시킬 수 있고, 기둥에 합성보를 결합시키기 위해 필수적인 합성보 브라켓 또는 접합용 강판이 불필요하기 때문에 접합부 재료비와 작업량이 감소한다.

Description

철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 및 그 시공방법 {Structure using reinforced concrete and composite beams and Construction method thereof}
본 발명은 구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.
거푸집의 제작, 조립 및 탈형에 많은 시간이 소요되고 균열이 쉽게 발생하는 철근 콘크리트 보의 단점과, 공사비가 상대적으로 비싸고 처짐과 진동 등 사용상 문제가 있는 철골보의 단점을 보완하기 위해 합성보(steel composite beam)가 널리 사용되고 있다.
이러한 합성보의 시공에 적합한 기둥은 강관 속에 콘크리트가 충전된 CFT(concrete filled steel tube) 기둥이다. 그러나 CFT 기둥의 소재인 양질의 강관은 특별한 제작설비를 갖춘 대형 공장에서만 생산이 가능하므로 공사비를 상승시키는 요인이 된다.
도 1은 종래의 기둥에 합성보를 결합시킨 구조를 나타낸 사시도, 도 2는 종래의 철근 콘크리트 기둥에 철골보를 결합시킨 구조를 나타낸 사시도이다.
이러한 문제를 해결하고자 한국공개특허 제2009-0093561호에서는 사각 모서리에 ㄱ형강을 배치하고 그 사이마다 강판이 접합되어 완성되는 콘크리트 충전용 박스형 조립기둥, 즉 무거푸집 기둥(form-less column)을 제안하기도 하였다(도 1 참조).
CFT 기둥을 사용하던지, 무거푸집 기둥을 사용하던지 기둥에 합성보를 결합시키기 위해서는 합성보와 대응되는 형상의 브라켓 또는 접합용 강판을 강판 소재의 기둥에 필수적으로 용접하거나 체결하는 것이 관행이며, 철근 콘크리트 기둥에 합성보를 직접 연결하는 구조는 제안되지 않고 있다.
또한, 도 2에 도시된 것처럼 한국등록특허 제1487139호에서는 철근 콘크리트 기둥에 철골보를 결합시키기 위한 선조립 기둥의 구조가 제안되었으나, 여기서도 마찬가지로 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 결합하기 위한 구조는 개시되지 않았다.
한국공개특허 제2009-0093561호 (2009. 09. 02), "무거푸집 기둥과 TSC 합성보의 접합부 연결구조 및 그 시공방법" 한국등록특허 제1487139호 (2015. 01. 20), "철근 선조립 기둥" 한국등록특허 제1544803호 (2015. 08. 10), "절곡강판 합성보의 기둥 접합구조 및 그 시공방법"
본 발명의 목적은 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 직접 연결시킬 수 있는 구조물 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물은 복수의 철근 콘크리트 기둥; 상기 철근 콘크리트 기둥 상측에 각각 구비되는 합성보 거치대; 및 상기 합성보 거치대에 양단이 거치되는 합성보를 포함한다.
여기서, 상기 철근 콘크리트 기둥 및 상기 합성보 거치대는 단면이 각각 사각형이고, 상기 합성보 거치대는, 가장자리에 ㄱ자 단면으로서 하측으로 절곡된 절곡부가 내측으로 배치된 테두리 부재와, 상기 테두리 부재의 내측에 격자 형상으로 결합하는 내측 보강 부재를 구비할 수 있다.
아울러, 상기 합성보 거치대는, 상기 테두리 부재의 하측에 보강을 위한 리브 플레이트를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 합성보 상단에 배치되는 데크 플레이트 및 슬래브를 더 포함하되, 상기 합성보는, 슬래브 기준으로 격자 형상이 아닌 일방향으로만 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 시공방법은 기둥 철근을 조립하는 단계; 상기 기둥 철근의 외측에 보 하부면 높이까지 기둥 거푸집을 설치하는 단계; 상기 기둥 거푸집 상부에 합성보 거치대를 결합하는 단계; 상기 기둥 거푸집 내측에 콘크리트를 타설하는 단계; 상기 합성보 거치대의 상측에 합성보를 배치하는 단계; 상기 합성보의 상측에 데크 플레이트를 배치하는 단계; 상기 합성보 및 상기 데크 플레이트에 철근 배근하는 단계; 및 상기 합성보 및 상기 데크 플레이트에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 기둥 거푸집 상부에 합성보 거치대를 결합하는 단계에서, 상기 합성보 거치대는, 단면이 사각형이고, 가장자리에 ㄱ자 단면으로서 하측으로 절곡된 절곡부가 내측으로 배치된 테두리 부재와, 상기 테두리 부재의 내측에 격자 형상으로 결합하는 내측 보강 부재를 구비하되, 상기 테두리 부재가 상기 기둥 거푸집의 상단에 안착될 수 있다.
아울러, 상기 기둥 거푸집 내측에 콘크리트를 타설하는 단계 이후에, 상기 테두리 부재의 하측에 보강을 위한 리브 플레이트를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 및 그 시공방법에 의하면,
첫째, 철근 콘크리트 기둥에 구비되는 합성보 거치대를 이용해 합성보를 거치시킬 수 있어 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 직접 연결시킬 수 있다.
둘째, 기둥에 합성보를 결합시키기 위해 필수적인 합성보 브라켓 또는 접합용 강판이 불필요하기 때문에 접합부 재료비와 작업량이 감소한다.
셋째, 테두리 부재의 절곡부를 기둥 철근 사이로 끼워넣어 합성보 거치대를 기둥 거푸집 상단에 안착시킬 수 있다.
넷째, 합성보 거치대만 사용하면 합성보의 결합이 가능하고, 합성보 거치대는 기둥 철근의 배근 간격을 변화시키지 않고 사용할 수 있어 기둥 철근 배근의 연속성을 유지할 수 있다.
다섯째, 테두리 부재의 절곡부와 내측 보강 부재의 지압 응력에 의해 콘크리트 타설시 주요 하중을 전달할 수 있다.
여섯째, 테두리 부재의 하측에 리브 플레이트를 구비하여 합성보 거치대를 보강할 수 있다.
일곱째, 합성보를 슬래브 기준으로 격자 형상이 아닌 일방향으로만 평행하게 배치하여 경제성을 도모할 수 있다.
도 1은 종래의 기둥에 합성보를 결합시킨 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래의 철근 콘크리트 기둥에 철골보를 결합시킨 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물을 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 합성보 거치대의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 합성보 거치대의 평면도이다.
도 6은 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물을 이용한 기준층 평면도이다.
도 7은 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 시공방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8 내지 도 14는 도 7에 도시된 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 시공방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물을 나타낸 분해사시도, 도 4는 도 3에 도시된 합성보 거치대의 단면도, 도 5는 도 3에 도시된 합성보 거치대의 평면도, 도 6은 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물을 이용한 기준층 평면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물은 복수의 철근 콘크리트 기둥(100), 합성보 거치대(200) 및 합성보(300)를 포함한다.
철근 콘크리트 기둥(100)은 건물에 철근과 콘크리트를 이용하여 복수로 놓이는 기둥이다.
또한, 합성보 거치대(200)는 철근 콘크리트 기둥(100) 상측에 각각 구비된다. 철근 콘크리트 기둥(100) 및 합성보 거치대(200)의 단면이 각각 사각형일 경우, 합성보 거치대(200)는 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼 테두리 부재(210)와, 내측 보강 부재(220)를 구비한다.
테두리 부재(210)는 ㄱ자 단면으로서 하측으로 절곡된 절곡부(211)가 내측으로 배치되며, 합성보 거치대(200)의 가장자리에 구비된다.
테두리 부재(210)의 내민 부분은 후술할 기둥 거푸집(120) 상부에 걸치거나 합성보(300)를 설치할 때 임시로 합성보(300)를 거치하는 용도로 사용된다. 필요에 따라 테두리 부재(210)의 수평 절곡부는 합성보(300) 설치 후 제거할 수도 있다.
내측 보강 부재(220)는 테두리 부재(210)의 내측에 격자 형상으로 용접에 의해 결합한다.
콘크리트 타설시 주요 하중은 테두리 부재(210)의 절곡부(211)와 내측 보강 부재(220)의 지압 응력(bearing pressure)에 의해 전달된다.
또한, 도 4에 도시된 것처럼 합성보 거치대(200)는 테두리 부재(210)의 하측에 보강을 위한 리브 플레이트(230)를 구비할 수 있다.
합성보(300)는 합성보 거치대(200)에 양단이 거치된다. 합성보(300)의 형상은 현재 개발된 다양한 형상의 합성보들이 사용될 수 있다.
후술하는 것처럼 합성보(300) 상단에는 데크 플레이트(400) 및 슬래브(500)가 배치되며, 합성보(300)는 슬래브(500) 기준으로 격자 형상이 아닌 일방향으로만 평행하게 배치될 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 것처럼 상측에 배치된 합성보(300)인 T1의 경우, 인접한 모든 보들이 y축 방향으로 평행하게 배치되고, x축 방향으로는 생략될 수 있다. 마찬가지로 좌측에 배치된 합성보(300)인 T2의 경우, 인접한 모든 보들이 x축 방향으로 평행하게 배치되고, y축 방향으로는 생략될 수 있다.
다음으로, 도 7은 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 시공방법을 나타낸 흐름도, 도 8 내지 도 14는 도 7에 도시된 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 시공방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.
도 7에 도시된 것처럼 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 시공방법은 단계 S110 내지 단계 S180을 포함한다.
먼저, 단계 S110은 도 8에 도시된 것처럼 기둥 철근(110)을 조립하는 단계이다. 기둥 철근(110)은 수직근과 띠철근을 포함한다.
단계 S120은 도 9에 도시된 것처럼 기둥 철근(110)의 외측에 보 하부면 높이까지 기둥 거푸집(120)을 설치하는 단계이다. 이때 기둥 거푸집은 합성보(120) 하부면 높이(L)까지 설치하게 된다.
단계 S130은 도 10에 도시된 것처럼 기둥 거푸집(120) 상부에 합성보 거치대(200)를 결합하는 단계이다. 앞서 설명한 것처럼 합성보 거치대(200)는 테두리 부재(210)와 내측 보강 부재(220)를 구비하며, 테두리 부재(210)의 절곡부(211)를 기둥 철근(110) 사이로 끼워넣게 되면, 합성보 거치대(200)는 기둥 거푸집(120)의 상단에 안착된다.
단계 S140은 도 11에 도시된 것처럼 기둥 거푸집(120) 내측에 콘크리트(C)를 타설하는 단계이다. 기둥의 콘크리트(C)는 설계기준 강도 이상, 예를 들면 35MPa 이상의 것이 사용될 수 있다. 기둥 거푸집(120)의 해체 시기는 필요에 따라 달라질 수 있다.
이때, 단계 S140 이후에 테두리 부재(210)의 하측에 보강을 위해 앞서 설명한 리브 플레이트(230)를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
합성보 거치대(200)와 합성보(300)가 만나는 부위는 국부 좌굴이 발생하지 않도록 합성보(300) 내부에 충분한 보강이 필요할 수 있다.
다음으로, 도 12에 도시된 것처럼 단계 S150은 합성보 거치대(200)의 상측에 합성보(300)를 배치하는 단계이며, 단계 S160은 합성보(300)의 상측에 데크 플레이트(400)를 배치하는 단계이다. 합성보(300)와 합성보 거치대(200)는 태그 용접(W) 등에 의해 결합될 수 있다.
합성보(300) 및 데트 플레이트(400)의 설치는 기둥 콘크리트(C) 강도 14MPa 이상이 확보된 후가 바람직하다.
단계 S170은 도 13에 도시된 것처럼 합성보(300) 및 데크 플레이트(400)에 철근(310)을 배근하는 단계이다. 합성보(300)가 내진 설계 대상이 아니거나 보통 모멘트 골조로 설계된 경우, 스터럽 배근이 필요 없을 수도 있다.
단계 S180에서는 도 14에 도시된 것처럼 합성보(300) 및 데크 플레이트(400)에 콘크리트(C)를 타설한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100...철근 콘크리트 기둥
200...합성보 거치대
300...합성보

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 기둥 철근을 조립하는 단계;
    상기 기둥 철근의 외측에 보 하부면 높이까지 기둥 거푸집을 설치하는 단계;
    상기 기둥 거푸집 상부에 합성보 거치대를 결합하는 단계;
    상기 기둥 거푸집 내측에 콘크리트를 타설하는 단계;
    상기 합성보 거치대의 상측에 합성보를 배치하는 단계;
    상기 합성보의 상측에 데크 플레이트를 배치하는 단계;
    상기 합성보 및 상기 데크 플레이트에 철근 배근하는 단계; 및
    상기 합성보 및 상기 데크 플레이트에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하고,
    상기 기둥 거푸집 상부에 합성보 거치대를 결합하는 단계에서,
    상기 합성보 거치대는, 단면이 사각형이고,
    가장자리에 ㄱ자 단면으로서 하측으로 절곡된 절곡부가 내측으로 배치된 테두리 부재와, 상기 테두리 부재의 내측에 격자 형상으로 결합하는 내측 보강 부재를 구비하되,
    상기 테두리 부재가 상기 기둥 거푸집의 상단에 안착되는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 시공방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 기둥 거푸집 내측에 콘크리트를 타설하는 단계 이후에,
    상기 테두리 부재의 하측에 보강을 위한 리브 플레이트를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철근 콘크리트 기둥과 합성보를 이용한 구조물 시공방법.
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