KR101750177B1 - 절단 브리지형 펀칭전단 보강재 및 이를 이용한 기초판의 시공방법 - Google Patents

절단 브리지형 펀칭전단 보강재 및 이를 이용한 기초판의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건물 기초판의 취성적인 펀칭전단 파괴를 방지하고, 이에 따라 기초판의 두께를 줄일 수 있어 경제성과 시공성이 확보될 수 있는 분리 독립형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 시공될 기초판 위치에 기초 하부철근과 기초 상부철근이 배근되고 기초판에 기둥이 입설될 위치에 기둥 주철근이 배근되는 단계; 기둥 주철근의 하부측 단면 둘레로 기둥 단면의 형상에 대응하여 펀칭전단 보강재가 보강재 브리지수단을 통해 상호 연결된 상태에서 일체의 형태로 배치되어 직경이 큰 부분이 상향으로 직경이 작은 부분이 하향되는 방향 자세를 갖고 기둥의 하부측 가장자리에 접하여 기초판 상부의 기초 상부철근의 바로 밑에 설치되는 단계; 기초판 콘크리트가 타설 양생되어 펀칭전단 균열의 차단과 동시에 콘크리트가 3축 압축이 일어나도록 펀칭전단 보강재의 내외부로 콘크리트가 충진되는 단계를 포함하되; 상기 펀칭전단 보강재는 일정 두께의 강판으로 제작된 일정 높이를 갖고 예각의 측면 경사각도에 의해 원추 형태를 이루는 스커트부가 구비되되, 스커트부의 일부분이 절단·절취되어 기둥 표면에 펀칭전단 보강재가 근접 위치되도록 하는 1개소 또는 2개소에 기둥 근접용 절단면이 형성되어 있는 구조를 가지고, 펀칭 전단에 취약한 기둥 주변 기초판 상부의 응력분포를 3축 압축상태로 유지하고 균열이 발생하더라도 스커트부가 차단함으로써 전단내력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

Description

절단 브리지형 펀칭전단 보강재 및 이를 이용한 기초판의 시공방법{Punching shear stiffening member of cutting bridge type and method for constructing footing using of the same}
본 발명은 집중하중이 작용하는 기초판에서 펀칭전단 저항성능을 향상시키기 위한 기초판의 시공방법에 관한 것으로, 특히 펀칭전단 보강재의 설치 방향과 설치 위치를 적합하게 시공하여 균열 차단과 동시에 콘크리트의 3축 압축효과를 발생시켜 기초판의 펀칭전단 저항성능을 향상시키도록 한 전단 브리지형 펀칭전단 보강재 및 이를 이용한 기초판의 시공방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조설계 기준에 의하면, 슬래브 또는 기초판 등에서 집중 하중이나 반력에 의해 취성적인 거동을 보이는 펀칭전단 파괴를 방지하기 위해 철근 또는 철선을 이용한 보강재의 배치를 허용하고 있다. 대표적인 보강재의 형상으로 폐쇄형 스터럽이 있으며 이외에도 단일, 다중 다리 및 래티스 철근 등이 제시되어 있다. 하지만 두께 250mm 이하의 슬래브에 있어 스터럽 형태의 전단보강철근에 대한 배근이 어렵고, 슬래브 상하부에 배치된 휨 철근이 구속되도록 설치하는 것도 다소 복잡하다는 단점이 있다.
또한, I형강 또는 ㄷ형강을 이용해 기둥을 중심으로 그리드를 형성할 수 있도록 절단 절곡한 후 용접한 전단 보강재로서 전단 헤드가 알려져 있다. 하지만 슬래브에 사용할 경우 형강의 높이도 낮아져야 하기 때문에 기성품이 아닌 별도 제작이 필요하고, 상,하에 배근되는 철근과의 간섭도 단점으로 지적되고 있다.
또한, 양단부에 기계적 정착력을 향상시키기 위해 확대된 머리를 갖는 막대형 전단 보강재로서 전단 스터드가 알려져 있다. 이는 기둥을 중심으로 방사 형태로 배치하였을 경우 펀칭전단에 더욱 효과적인 것으로 알려져 있으며, 이후 전단 스터드의 한 쪽 단부를 강재 띠판에 용접한 전단 스터드 레일로 발전하였으며, 이를 통해 연성이 증가하는 효과를 얻을 수 있다. 그러나 적절한 정착력을 확보하기 위해 스터드 머리의 직경과 전단스터드의 간격 등이 특정하게 규정되는 한계가 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1188008호로서, "철근콘크리트 무량판 슬래브의 전단보강재"가 제시되어 있다. 이는 베이스와; 상기 베이스로부터 상향으로 연장되어 상기 베이스의 상부에 개방공간을 형성하는 지지프레임과; 상기 지지프레임으로부터 측방향으로 연장된 외곽프레임이 일체로 이루어지며, 상기 지지프레임은 상기 베이스로부터 경사지게 상향으로 연장되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 배경기술은 기둥의 집중 하중으로 발생되는 슬래브에 사선 방향으로 발생되는 균열선상에 위치되는 것이 아니라 수평 배치되어 기둥의 하부 주변에서 지점 대각선으로 뻗어나가는 균열의 발생을 차단할 수 없고, 콘크리트를 압축할 수 있는 구조가 아니어서 효과적인 균열억제를 기대할 수 없다.
한국 등록특허 등록번호 제10-1188008호(철근콘크리트 무량판 슬래브의 전단보강재) 한국 등록특허 등록번호 제10-0403835호(철근콘크리트 기초구조물에서의 휨/전단 겸용 보강재 및 그 시공방법)
본 발명은 건물 기초판의 취성적인 펀칭전단 파괴를 방지하고, 이에 따른 기초판의 두께를 줄일 수 있어 콘크리트 물량과 터파기 량을 줄일 수 있어 경제성과 시공성이 확보될 수 있는 분리 독립형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,
시공될 기초판 위치에 기초 하부철근과 기초 상부철근이 배근되고 기초판에 기둥이 입설될 위치에 기둥 주철근이 배근되는 단계;
기둥 주철근의 하부측 단면 둘레로 기둥 단면의 형상에 대응하여 펀칭전단 보강재가 보강재 브리지수단을 통해 상호 연결된 상태에서 일체의 형태로 배치되어 직경이 큰 부분이 상향으로 직경이 작은 부분이 하향되는 방향 자세를 갖고 기둥의 하부측 가장자리에 접하여 기초판 상부의 기초 상부철근의 바로 밑에 설치되는 단계;
기초판 콘크리트가 타설 양생되어 펀칭전단 균열의 차단과 동시에 콘크리트가 3축 압축이 일어나도록 펀칭전단 보강재의 내외부로 콘크리트가 충진되는 단계를 포함하되;
상기 펀칭전단 보강재는 일정 두께의 강판으로 제작된 일정 높이를 갖고 예각의 측면 경사각도에 의해 원추 형태를 이루는 스커트부가 구비되되, 스커트부의 일부분이 절단·절취되어 기둥 표면에 펀칭전단 보강재가 근접 위치되도록 하는 1개소 또는 2개소에 기둥 근접용 절단면이 형성되어 있는 구조를 가지고, 펀칭 전단에 취약한 기둥 주변 기초판 상부의 응력분포를 3축 압축상태로 유지하고 균열이 발생하더라도 스커트부가 차단함으로써 전단내력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펀칭전단 보강재는 기둥이 사각 단면인 경우 최소 기둥의 4변에 대응되는 갯수만큼 설치되어 마름모 배치 구조를 이룬 상태에서, 기초 상부철근에 용접 접합되거나 펀칭전단 보강재 형성된 홀과 기초 상부철근을 철선으로 묶어 고정 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펀칭전단 보강재는 기둥이 원형 단면인 경우 기둥을 중심으로 최대 상호 근접하는 범위 이내에서 최소 4개 이상으로 상호 동일한 배치 간격을 가지고 원형 배열되어 기초 상부철근에 용접 접합되거나 펀칭전단 보강재에 형성된 홀과 기초 상부철근을 철선으로 묶어 고정 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재의 사이사이에 배치되어 용접으로 접합되어 있는 접합판을 이용한 것을 특징으로 한다.
또한, 보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재를 이웃한 것끼리 볼트와 너트의 체결로 연결된 띠판을 이용한 것을 특징으로 한다.
또한, 보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재의 각기 양측면에 어긋난 위치에 구비된 경첩 연결부와, 서로 동일 선상에 위치된 경첩연결부에 삽입되는 철근을 이용한 것을 특징으로 한다.
또한, 보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재의 각기 양측면에 절곡 형성되어 상호 맞물려지는 맞물림 연결부를 이용한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펀칭전단 보강재는 기초판에 설치된 보강재 받침기구의 원형 받침링에 지지 접합되어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 기초판의 펀칭전단 저항성능을 향상시키기 위한 펀칭전단 보강재는, 일정 두께의 강판으로 제작된 일정 높이를 갖고 예각의 측면 경사각도에 의해 원추 형태를 이루는 스커트부가 구비되되, 스커트부의 일부분이 절단·절취되어 기둥 표면에 이웃한 펀칭전단 보강재가 근접 위치되도록 하는 1개소 또는 2개소에 기둥 근접용 절단면이 형성되어 있는 구조를 가지며, 직경이 큰 부분이 상향으로 직경이 작은 부분이 하향되는 방향 자세를 갖고 기둥의 하부측 가장자리에 접하여 기초판 상부의 기초 상부철근의 바로 밑에 설치되어 펀칭 전단에 취약한 기둥 주변 기초판 상부의 응력분포를 3축 압축상태로 유지하고 균열이 발생하더라도 스커트부가 차단함으로써 전단내력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기초판에 세워질 기둥이 사각 단면인 경우 기둥의 4변에 대응되는 갯수만큼 4개의 펀칭전단 보강재가 접합판으로 상호 연결 설치되어 마름모 배치 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기초판에 세워질 기둥이 사각 단면인 경우 기둥의 4변에 대응되는 갯수만큼 4개의 펀칭전단 보강재가 볼트와 너트의 체결로 연결된 띠판으로 상호 연결 설치되어 마름모 배치 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 4개의 펀칭전단 보강재에 각기 양측면에 어긋난 위치에 경첩 연결부가 형성된 후, 철근이 경첩 연결부에 삽입되어 4개의 펀칭전단 보강재가 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 4개의 펀칭전단 보강재는 각기 양측면에 절곡 형성되어 상호 맞물려지는 맞물림 연결부를 이용하여 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 복수개의 링 다리, 링 다리의 상단에 연결되어 상기 스커트부의 외측면에 접합되어 있는 원형의 받침링이 더 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 직경이 큰 부분을 상향으로 하고 직경이 작은 부분을 하향으로 한 상태에서 기둥에 접촉시키고 기초판의 상면 바로 밑에 위치시켜 시공 설치됨으로써 균열 차단과 동시에 콘크리트의 3축 압축효과를 발생시켜 기초판의 전단보강이 이루어진다.
또한, 기초판의 펀칭전단 내력이 향상되고 극한 하중에서 취성적인 펀칭전단 파괴가 방지되어 연성거동을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기초판 두께를 줄일 수 있으므로 이에 따른 터파기량과 콘크리트 타설량을 줄일 수 있으므로 터파기 비용을 줄일 수 있고 전반적인 공기가 단축되어 경제적인 효과가 있다.
또한, 철근 스터럽(stirrup), 전단헤드(shearheads) 및 확대머리 전단스터드(shear stud) 등을 생략할 수 있으며 저렴한 단가의 제작과 간편한 설치로 경제성과 시공성이 향상되는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 절단 브리지형 전단 보강재를 이용한 기초판의 시공순서에 따른 각각의 제작상태도.
도 2는 도 1b에서의 평면에서 본 펀칭전단 보강재의 배치상태도.
도 3a는 본 발명에 적용되는 펀칭전단 보강재가 브리지를 통해 상호 연결되어 있는 사시도.
도 3b는 도 3a에 기둥을 함께 도시한 사시도.
도 4a는 본 발명에 적용되는 펀칭전단 보강재의 사시도.
도 4b는 도 4a의 정단면도.
도 5a는 본 발명에 따른 펀칭전단 보강재와 보강재 받침기구의 결합상태도.
도 5b는 도 5a의 보강재 받침기구를 적용한 상태에서의 펀칭전단 보강재의 설치상태도.
도 6은 본 발명의 배치 방법에 따른 기초판 내부 균열 각도에 따른 펀칭전단 보강재의 대응 상태도.
도 7은 도 1c와 같이 시공된 경우에 기둥에 수직 하중을 가하였을시 나타나는 기초판의 하중-변위 선도.
도 8a의 (가),(나)는 펀칭전단 보강재의 다른 설치 방법을 개략적으로 나타낸 정면도 및 평면도.
도 8b는 도 8a의 설치 방법시 기둥에 집중 하중을 가할 때 기초판의 변위량을 나타낸 하중-변위 선도.
도 9a의 (가),(나)는 펀칭전단 보강재의 또 다른 설치 방법을 개략적으로 나타낸 정면도 및 평면도.
도 9b는 도 9a의 설치 방법시 기둥에 집중 하중을 가할 때 기초판의 변위량을 나타낸 하중-변위 선도.
도 10의 (가),(나)는 원형 기둥이 경우 바람직한 펀칭전단 보강재의 다양한 배치상태도.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 펀칭전단 보강재의 사시도 및 평면도.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 펀칭전단 보강재의 분해사시도, 조립사시도 및 평면도.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 펀칭전단 보강재의 분해사시도, 조립사시도 및 평면도.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 내력 증가 시공방법을 설명한다.
<기초판 배근 설치>
도 1a와 같이 시공될 기초판(10) 위치에 기초 하부철근(12)과 기초 상부철근(14)이 배근된다. 또한, 기초판(10)에 기둥(18)이 입설될 위치에 기둥 주철근(16)이 배근된다.
기초 하부철근(12)은 횡방향과 종방향으로 기초판(10)의 바닥측에 설치되며, 기초 상부철근(14)은 횡방향과 종방향에 배치되어 기초판(10)의 상부측에 위치된다. 기둥 주철근(16)은 높이 방향으로 일정 간격마다 설치된 스터럽(17)을 포함한다.
<펀칭전단 보강재 배치 및 고정>
다음, 도 1b와 같이 기둥 주철근(16)의 최하부측 단면 둘레로 기둥(18) 단면의 형상에 대응하여 적정 개수의 펀칭전단 보강재(20)가 도 3a 및 도 3b와 같이 보강재 브리지수단를 통해 상호 연결된 상태에서 도 2와 같이 일체의 형태로 배치된다.
펀칭전단 보강재(20)는 도 4a 및 도 4b와 같이 일정 높이를 갖는 원추 형태로서 수직축(Z)상으로 일단에 직경이 작은 충진 소구멍(21)과 타단에 상대적으로 직경이 큰 충진 대구멍(22) 및 내부로 충진 소구멍(21)에서 충진 대구멍(22)을 향해 개구되어 있는 콘크리트 충진실(23)을 형성시키는 스커트부(24)로 구성되고, 스커트부(24)는 일부분이 절취되어 기둥 표면에 펀칭전단 보강재(20)가 근접 위치되도록 하는 기둥 근접용 절단면(25)이 형성되어 있는 구조를 갖는다.
펀칭전단 보강재(20)의 두께는 건물 하중이 기둥을 통하여 전달될 때 기초판(10)이 충분히 견딜 수 있는 구조적 강도를 갖도록 결정된다. 펀칭전단 보강재(20)는 예를 들면 강재 SS400의 재질로, 두께는 3.2~6mm 범위에서 결정될 수 있다. 펀칭전단 보강재(20)는 2등분된 요소로 하여 맞대기 용접하거나, 롤링 가공 또는 프레스 가공하여 제작될 수 있다.
스커트부(24)는 원추형태로 소정의 측면 경사각(θ)을 갖는다. 이 측면 경사각(θ)은 도 6과 같이 기초판(10)의 내부 균열 각도(β: 25°~45°)(기둥의 가장자리에서 기초판의 지점을 향하는 대각선 방향의 각도)가 이루는 가사의 균열선(S)상에 스커트부(24)가 놓이도록 설계된 각도이다.
이 측면 경사각(θ)의 최소각은 펀칭전단 보강재(20)가 상부가 잘려나간 원뿔 형태를 유지할 수 있는 충분한 강도를 갖도록 하는데서 결정되며 최대각은 내력의 범위 안에서 강도를 수렴할 수 있는 정도에서 조절되어야 하며 기둥(18)에서 기초판(10)에 하중이 전달될 때 발생하는 펀칭전단에 대응하기 위하여 45도가 바람직하다고 볼 수 있다.
이때 펀칭전단 보강재(20)는 직경이 큰 부분의 충진 대구멍(22)이 상향으로 직경이 작은 충진 소구멍(21)이 하향되는 방향 자세를 갖고 기둥(18)의 하부측 가장자리에 접하여 기초 상부철근(14)의 바로 밑에 배치 고정 설치됨이 바람직하다.
이같이 펀칭전단 보강재(20)가 설치되는 경우 도 6과 같이 가상의 펀칭전단 균열선(S) 상에 펀칭전단 보강재(20)의 스커트부(24)가 놓이게 되어 펀칭전단 균열을 차단하고 동시에 스커트부(24) 내부에 충진될 콘크리트의 3축 압축 효과로 균열 진행을 억제시킬 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 펀칭전단 균열의 진행을 초기에 억제하기 위해 펀칭전단 보강재(20)는 기초판의 상부에 설치되는 것이 바람직하다.
따라서 도 2와 같이 펀칭전단 보강재(20)는 기둥(18)이 사각 단면인 경우 기둥(18)의 4변에 대응되는 갯수만큼 4개가 구비되어 보강재 브리지수단으로 연결 설치되어 마름모 배치 구조를 이룬 상태에서 기초 상부철근(14)에 용접 접합될 수 있다. 보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재(20)의 사이사이에 배치되어 용접으로 접합되어 있는 접합판(201)을 이용할 수 있다.
다른 펀칭전단 보강재(20)의 설치 방법으로는 펀칭전단 보강재(20)의 상부에 관통시킨 복수개 이상의 홀(24a)과 기초 상부철근(14)을 각기 철선으로 묶어 고정 설치할 수도 있다.
또 다른 펀칭전단 보강재(20)의 설치 방법으로는 도 5a 및 도 5b와 같이 기초판(10)에 설치된 보강재 받침기구(30)를 이용할 수 있다. 보강재 받침기구(30)는 복수개의 링 다리(31), 링 다리(31)의 상단에 접합되어 있는 원형의 받침링(32)으로 구성된다. 따라서 펀칭전단 보강재(20)를 받침링(32)에 지지시켜 놓고 용접으로 접합시키면 펀칭전단 보강재(20)는 기초판의 바닥으로부터 일정 높이에 위치된다. 여기서, 받침링(32)은 링 다리(31)가 연결된 상태에서 펀칭전단 보강재(20)의 스커트부(24)의 외측면에 용접으로 접합되어 일체로 구성될 수도 있다.
<펀칭전단 보강재 내부 콘크리트 충진>
도 1c와 같이 배근된 철근(12,14,16)에 콘크리트가 타설되어 펀칭전단 보강재(20)의 내외부로 콘크리트가 충진된 후 양생된다.
이와 같이 시공된 기초판(10)은 기둥 주철근(16)의 기둥 거푸집에 콘크리트를 타설하여 기둥을 형성한 후 도 6과 같이 기둥(18)에 수직 하중(W)을 가해 도 7과 같은 하중-변위 관계를 알 수 있는 선도를 얻을 수 있었다.
즉, 도 3a와 같이 펀칭전단 보강재(20)를 적용한 경우 그렇지 않은 경우 보다 같은 변위량에서 더 증가된 내력을 갖는 것으로 나타났다. 즉, 도 7에서 20mm의 변위량에서 볼 때 펀칭전단 보강재(20)를 적용하지 않은 경우 6500KN 하중 내력을 갖는데 반해, 펀칭전단 보강재(20)를 적용한 경우 7500KN 이상의 하중 내력을 갖는 것으로 나타났다.
본 실시 예와 같이 펀칭전단 보강재(20)의 최적의 배치 위치 및 방향을 결정하기 위해 기둥(18)이 사각 단면인 경우에 다른 두가지 실험을 하였으나 이에 미치지 못하는 것으로 나타났다.
여기서, 도 7, 도 8b 및 도 9b의 각 하중-변위 선도에 나타난 "MSP"란 용어는 "Multiple Shear Preventer"의 약자로서 본 발명에 적용되는 "펀칭전단 보강재(20)"를 지칭하는 용어로 사용된다. 따라서 with_MSP란 펀칭전단 보강재(20)를 적용한 경우이고, without_MSP란 펀칭전단 보강재(20)를 적용하지 않은 경우를 나타낸다.
첫번째, 도 8의 (가),(나)와 같이 펀칭전단 보강재(20)를 작은 충진 소구멍을 위로 향하여 기둥의 모서리에 중간 깊이로 배치하는 경우, 도 8b의 하중-변위 선도에 나타난 바와 같이 펀칭전단 보강재(20)가 없는 경우보다 최대 내력이 다소 떨어지는 거동을 나타내었다.
두번째, 도 9a의 (가),(나)와 같이 펀칭전단 보강재(20)를 작은 충진 소구멍을 위로 향하여 기둥의 변에서 일정 거리 이격된 위치에서 중간 깊이로 배치하는 경우, 도 9b의 하중-변위 선도에 나타난 바와 같이 위 도 8a의 경우보다 높지만 여전히 펀칭전단 보강재(20)가 없는 경우보다 최대 내력이 다소 떨어지는 거동을 나타내었다.
그러나 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 기둥 주철근(16)의 최하부측 단면 둘레로 기둥(18) 사각 단면의 각 변에 대응하여 펀칭전단 보강재(20)가 배치되어 직경이 큰 부분이 상향으로 직경이 작은 부분이 하향되는 방향을 갖고 기둥(18)의 하부측 가장자리에 접하여 기초 상부철근(14)의 바로 밑에 배치 고정 설치되는 경우, 측면경사각의 일정 범위 내에서 형상의 크기 변화와 관계없이 변형과 내력 능력을 떨어지지 않는 것으로 도 7의 하중 변위 관계에서 알 수 있다.
이같이 펀칭전단 보강재(20)의 형상에 따른 설치 방향과 배치 방향의 결정을 위 바람직한 실시 예와 같이 하면, 집중하중이 작용하는 기둥(18)의 하부측 가장자리에서 기초판(10)의 지점을 향하는 가상의 펀칭전단 균열면상에서 펀칭전단 보강재(20)가 매설되어 펀칭 전단에 취약한 기둥 주변에서 콘크리트에 작용하는 응력분포를 3축 압축상태로 유지하는 효과가 지속되고, 균열이 발생하더라도 펀칭전단 보강재(20)의 스커트부(24)가 중간에 차단함으로써 내력이 상승하여 펀칭 전단에 대한 보강을 이룰 수 있다. 특히 펀칭전단 보강재(20)의 기둥 근접용 절단면(25)에 의해 스커트부(24)의 측면 위치를 균열 발생지점에 최대한 가까이 위치시킬 수 있어 균열 발생을 최대한 억제시킬 수 있다.
또한, 펀칭전단 보강재(20)의 최적의 설치 방향과 설치 위치에 따른 시공으로 보강이 이루어져 기초판(10)의 두께를 줄일 수 있고, 그에 따라 터파기량과 콘크리트량도 줄어들어 경제적이며 공기를 단축시킬 수 있다.
한편, 상기의 펀칭전단 보강재(20)는 도 10과 같이 기둥(18)이 원형 단면인 경우 기둥(18)을 중심으로 최대 상호 접하는 범위 이내에서 최소 4개 이상으로 상호 동일한 배치 간격을 가지고 보강재 브리지수단를 통해 연결된 상태로 원형 배열되어 상기한 방법과 동일하게 설치 시공될 수 있다. 이때 펀칭전단 보강재(20)는 직경이 큰 부분이 상향으로 직경이 작은 부분이 하향되는 방향 자세를 갖고 기둥(18)의 하부측 가장자리에 접하여 기초 상부철근(14)의 바로 밑에 배치 고정 설치됨은 물론이다.
도 10 (가)는 펀칭전단 보강재(20) 4개가, 도 10 (나)는 펀칭전단 보강재(20)가 최대 6개까지 배치되어 설치된 상태를 나타낸다. 이 경우에도 설치 방향과 배치 방향이 전술한 사각 기둥(18)에 설치된 것과 같이 동일하므로 동일 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예로서, 도 11a 및 도 11b와 같이 보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재(20)를 이웃한 것끼리 볼트와 너트의 체결로 연결된 띠판(202)을 이용할 수 있다. 띠판(202)은 펀칭전단 보강재(20)의 내면에 위치시켰으나 외측에 위치시켜 설치될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예로서, 도 12a와 같이 보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재(20)의 각기 양측면에 어긋난 위치에 구비된 경첩 연결부(203)와, 서로 동일 선상에 위치된 경첩 연결부(203)에 삽입되는 철근(204)을 이용할 수 있다.
따라서 도 12b 및 도 12c와 같이 경첩 연결부(203)에 철근(204)이 삽입 설치되면 4개의 펀칭전단 보강재(20)는 상호 연결 구속되어 기둥(18)의 하부측 둘레를 에워싸는 하나의 일체화된 원추형태를 이루게 되어 균열 발생의 억제와 기둥 주변에서 콘크리트에 작용하는 응력분포를 3축 압축상태로 유지한다.
본 발명의 또 다른 실시 예로서, 도 13a와 같이 보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재(20)의 각기 양측면에 절곡 형성되어 상호 맞물려지는 맞물림 연결부(205)를 이용할 수 있다. 맞물림 연결부(205)는 한쪽의 절곡부가 다른 쪽의 절곡부에 끼워져 결합될 수 있는 구조로서 특정한 절곡 결합구조를 의미하는 것은 아니다. 따라서 도 13b 및 도 13c와 같이 예시된 4개의 펀칭전단 보강재(20)가 결합되면 하나의 일체화된 원추형태를 이루게 되어 균열 발생의 억제와 기둥 주변에서 콘크리트에 작용하는 응력분포를 3축 압축상태로 유지한다.
따라서 본 발명은 도 3의 펀칭전단 보강재(20)와 다르게 도 11과 같이 기둥 근접용 절단면(25)이 양측으로 2개소에 걸쳐 형성될 수도 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 기초판
12: 기초 하부철근
14: 기초 상부철근
16: 기둥 주철근
20: 펀칭전단 보강재
21: 충진 소구멍
22: 충진 대구멍
24: 스커트부
25: 기둥 근접용 절단면
30: 보강재 받침기구
32: 원형 받침링
201: 접합판
202: 띠판
203: 경첩 연결부
204: 철근
205: 맞물림 연결부

Claims (14)

  1. 시공될 기초판(10) 위치에 기초 하부철근(12)과 기초 상부철근(14)이 배근되고 기초판(10)에 기둥(18)이 입설될 위치에 기둥 주철근(16)이 배근되는 단계;
    기둥 주철근(16)의 하부측 단면 둘레로 기둥(18) 단면의 형상에 대응하여 펀칭전단 보강재(20)가 보강재 브리지수단을 통해 상호 연결된 상태에서 일체의 형태로 배치되어 직경이 큰 부분이 상향으로 직경이 작은 부분이 하향되는 방향 자세를 갖고 기둥(18)의 하부측 가장자리에 접하여 기초판(10) 상부의 기초 상부철근(14)의 바로 밑에 설치되는 단계;
    기초판(10) 콘크리트가 타설 양생되어 펀칭전단 균열의 차단과 동시에 콘크리트가 3축 압축이 일어나도록 펀칭전단 보강재(20)의 내외부로 콘크리트가 충진되는 단계를 포함하되;
    상기 펀칭전단 보강재(20)는 일정 두께의 강판으로 제작된 일정 높이를 갖고 예각의 측면 경사각도에 의해 원추 형태를 이루는 스커트부(24)가 구비되되, 스커트부(24)의 일부분이 절단·절취되어 기둥 표면에 펀칭전단 보강재(20)가 근접 위치되도록 하는 1개소 또는 2개소에 기둥 근접용 절단면(25)이 형성되어 있는 구조를 가지고, 펀칭 전단에 취약한 기둥(18) 주변 기초판(10) 상부의 응력분포를 3축 압축상태로 유지하고 균열이 발생하더라도 스커트부(24)가 차단함으로써 전단내력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펀칭전단 보강재(20)는 기둥(18)이 사각 단면인 경우 최소 기둥(18)의 4변에 대응되는 갯수만큼 설치되어 마름모 배치 구조를 이룬 상태에서, 기초 상부철근(14)에 용접 접합되거나 펀칭전단 보강재(20)에 형성된 홀(24a)과 기초 상부철근(14)을 철선으로 묶어 고정 설치된 것을 특징으로 하는 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펀칭전단 보강재(20)는 기둥(18)이 원형 단면인 경우 기둥(18)을 중심으로 최대 상호 근접하는 범위 이내에서 최소 4개 이상으로 상호 동일한 배치 간격을 가지고 원형 배열되어 기초 상부철근(14)에 용접 접합되거나 펀칭전단 보강재(20)에 형성된 홀(24a)과 기초 상부철근(14)을 철선으로 묶어 고정 설치된 것을 특징으로 하는 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법.
  4. 제2항 또는 제3항 있어서,
    보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재(20)의 사이사이에 배치되어 용접으로 접합되어 있는 접합판(201)을 이용한 것을 특징으로 하는 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법.
  5. 제2항 또는 제3항 있어서,
    보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재(20)를 이웃한 것끼리 볼트와 너트의 체결로 연결된 띠판(202)을 이용한 것을 특징으로 하는 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법.
  6. 제2항 또는 제3항 있어서,
    보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재(20)의 각기 양측면에 어긋난 위치에 구비된 경첩 연결부(203)와, 서로 동일 선상에 위치된 경첩 연결부(203)에 삽입되는 철근(204)을 이용한 것을 특징으로 하는 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법.
  7. 제2항 또는 제3항 있어서,
    보강재 브리지수단은 다수개의 펀칭전단 보강재(20)의 각기 양측면에 절곡 형성되어 상호 맞물려지는 맞물림 연결부(205)를 이용한 것을 특징으로 하는 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법.
  8. 제2항 또는 제3항 있어서,
    상기 펀칭전단 보강재(20)는 기초판(10)에 설치된 보강재 받침기구(30)의 원형 받침링(32)에 지지 접합되어진 것을 특징으로 하는 절단 브리지형 펀칭전단 보강재를 이용한 기초판의 시공방법.
  9. 기초판(10)의 펀칭전단 저항성능을 향상시키기 위한 펀칭전단 보강재(20)에 있어서,
    일정 두께의 강판으로 제작된 일정 높이를 갖고 예각의 측면 경사각도에 의해 원추 형태를 이루는 스커트부(24)가 구비되되, 스커트부(24)의 일부분이 절단·절취되어 기둥 표면에 이웃한 펀칭전단 보강재(20)가 근접 위치되도록 하는 1개소 또는 2개소에 기둥 근접용 절단면(25)이 형성되어 있는 구조를 가지며, 직경이 큰 부분이 상향으로 직경이 작은 부분이 하향되는 방향 자세를 갖고 기둥(18)의 하부측 가장자리에 접하여 기초판(10) 상부의 기초 상부철근(14)의 바로 밑에 설치되어 펀칭 전단에 취약한 기둥(18) 주변 기초판(10) 상부의 응력분포를 3축 압축상태로 유지하고 균열이 발생하더라도 스커트부(24)가 차단함으로써 전단내력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 브리지형 펀칭전단 보강재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기초판에 세워질 기둥(18)이 사각 단면인 경우 기둥(18)의 4변에 대응되는 갯수만큼 4개의 펀칭전단 보강재(20)가 접합판(201)으로 상호 연결 설치되어 마름모 배치 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 브리지형 펀칭전단 보강재.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기초판에 세워질 기둥(18)이 사각 단면인 경우 기둥(18)의 4변에 대응되는 갯수만큼 4개의 펀칭전단 보강재(20)가 볼트와 너트의 체결로 연결된 띠판(202)으로 상호 연결 설치되어 마름모 배치 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 브리지형 펀칭전단 보강재.
  12. 제9항에 있어서,
    4개의 펀칭전단 보강재(20)에 각기 양측면에 어긋난 위치에 경첩 연결부(203)가 형성된 후, 철근(204)이 경첩 연결부(203)에 삽입되어 4개의 펀칭전단 보강재(20)가 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 브리지형 펀칭전단 보강재.
  13. 제9항에 있어서,
    4개의 펀칭전단 보강재(20)는 각기 양측면에 절곡 형성되어 상호 맞물려지는 맞물림 연결부(205)를 이용하여 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 브리지형 펀칭전단 보강재.
  14. 제9항에 있어서,
    복수개의 링 다리(31), 링 다리(31)의 상단에 연결되어 상기 스커트부(24)의 외측면에 접합되어 있는 원형의 받침링(32)이 더 구성된 것을 특징으로 하는 브리지형 펀칭전단 보강재.
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