KR101780370B1

KR101780370B1 - 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체

Info

Publication number: KR101780370B1
Application number: KR1020170033608A
Authority: KR
Inventors: 홍석희
Original assignee: 홍석희; (주)태극기초
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2017-10-10

Abstract

본 발명은 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체에 관한 것으로, 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체에 관한 것으로, 미리 설치된 1차구조부재에 2차구조부재를 합성하는 과정에서 1차구조부재에 설치되는 소켓슈와 상기 소켓슈에 결합되어 2차구조부재와의 일체성이 향상되도록 하는 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 통해 1차구조부재와 2차구조부재의 일체성과 연결성이 강화되도록 하며, 구속철근에 후프컴프레이션(Hoop Compression)을 가하여 종국시 즉, 파괴 직전 상태에서 상기 후프컴프레이션을 통한 압축력이 심부에 구속응력을 도입하여 파괴에 대한 연성능력을 증가하도록 함으로써 여용성이 증가되도록 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체를 제공함에 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명은, 매립되는 프레임부재와 상기 프레임부재가 매설되도록 타설되는 콘크리트에 의해 형성되는 1차구조부재와, 상기 1차구조부재에 합성되는 2차구조부재를 포함하여 구성되는 합성구조체에 있어서, 상기 프레임부재는 2차구조부재와 마주하는 위치에 형성되고 다수의 소켓설치홀이 구비되어 있는 플랜지를 포함하여 구성되고, 상기 플랜지의 배면에서 상기 소켓설치홀과 연통되도록 설치되는 다수의 소켓슈와, 상기 소켓슈에 결합되어 2차구조부재와의 합성이 용이하게 이루어지도록 하는 앵커부재로 이루어진 전단연결재;를 포함하여 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체{Composite structure using shear connector made of anchor and socket shoe }

본 발명은 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체에 관한 것으로, 미리 설치된 1차구조부재에 2차구조부재를 합성하여 합성구조체를 형성하는 과정에서 1차구조부재와 2차구조부재 일체성과 연결성이 강화되도록 하고 심부구속능력을 갖도록 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체에 관한 것이다.

상기 합성구조체를 지하에 축조할 경우에는, 상기 1차구조부재를 흙막이 가시설 구조물로 구성할 수 있으며, 이때의 2차구조부재는 흙막이 가시설 구조물과 일체화되는 지하구조물로 구성할 수 있다.

상기 흙막이 가시설 구조물은 H형강 또는 철근케이지 또는 콘크리트 계열을 포함하여 구성된 콘크리트 파일과, 전단연결재를 구성하는 앵커부재의 설치가 용이하도록 콘크리트 파일에 미리 설치하는 소켓슈와, 이 소켓슈에 앵커부재를 설치하여 이루어진 전단연결재를 통해 지하구조물과 합성하여 시공효율 향상과 일체성 및 연속성 성능이 강화되도록 하는 것이다.

한편 합성구조체 중 지상에 축조되는 합성구조체는 1차구조부재로 강재가 매입된 하부바닥구조물로 구성할 수 있으며, 이때의 2차구조부재는 하부바닥구조물의 프레임부재에 합성되는 상부바닥구조물로 구성할 수 있다. 이때 하부바닥구조물은 H형강 등의 압연 부재나 공장에서 조립된 프레임부재와, 전단연결재를 구성하는 앵커부재의 설치가 용이하도록 프레임부재에 미리 설치하는 소켓슈와, 이 소켓슈에 앵커부재를 설치하여 이루어진 전단연결재를 통해 상부바닥구조물과 합성하여 시공효율 향상과 일체성 및 연속성 성능이 강화되도록 하는 것이다.

일반적으로 미리 설치된 1차구조부재에 2차구조부재를 합성하는 과정에서, 주로 1차구조부재의 내부에 설치되는 강재의 일부분을 노출시키고 노출된 부분에 스터드앵커볼트나 채널을 용접하고 노출면에 철근배근 및 콘크리트 타설을 통해 합성하였다.

상기 1차구조부재는 흙막이 가시설 구조물로 구성할 수 있으며 상기 흙막이 가시설 구조물은 영구 구조물로 활용하기 위한 합성구조로 사용하지 않고 통상적인 토압이나 수압을 지지하도록 설치되어 지하구조물과는 별도로 구성함에 따라 공종, 수량 및 토공량 등 증가로 비경제적이며, 공사기간이 증가되고 용지면적이 증대되거나 건축 활용공간이 축소되는 문제점이 있다.

최근에 들어서는 이러한 문제점을 해결하고자 흙막이 가시설 구조물을 지하구조물의 일부로 활용할 수 있도록 지하구조물과 합성이 이루어지도록 시공하고 있다.

여기서 상기 흙막이 가시설 구조물의 내부에 강재가 설치될 경우에는, 터파기한 후 상기 강재가 노출되도록 치핑한 다음 강재의 노출면에 전단연결재를 현장에서 용접하여 합성이 이루어지도록 하고 있다.

그러나 상기의 방법은 현장에서 전단연결재를 용접하기 때문에 용접품질의 관리가 매우 어렵고, 용접장비의 관리 및 대용량의 전력이 필요로 하기 때문에 시공이 매우 번거롭고 공사기간이 증가되어 공사비용이 증가되는 문제점이 있다.

한편 흙막이 가시설 구조물의 내부에 철근케이지가 설치될 경우에는 공개특허번호 제10-2012-0040780호와 같이 다웰바를 케이싱의 크기에 맞게 구부려 놓은 상태에서 콘크리트를 타설하고, 터파기한 다음 다웰바가 노출되도록 치핑하며, 구부려진 다웰바를 펼쳐 지하구조물과 합성을 위한 전단연결재로 사용함에 따라 다웰바의 손상으로 강도 부족에 의한 내하력과 일체성의 성능이 저하되는 문제점과 시공의 번잡함이 있다.

또한 흙막이 가시설 구조물을 지하구조물과 합성하지 않는 경우 지하구조물의 벽체 두께가 전체적으로 두꺼워져 지하구조를 DOWN-UP방식으로만 주로 시공하게 되며, TOP-DOWN방식을 적용시키기 어려운 문제점이 있다.

또한 흙막이 가시설 구조물의 수직파일에 형강을 사용하는 경우 천공홀 형성을 위한 케이싱에 의해 등단면 또는 휨강성이 작은 H형강의 압연강재만 사용하기 때문에 휨강성 부족과 전단강도 저항력 부족에 따른 강재량이 증가되고 띠장의 설치 개수가 증가되어 자재비가 증가되는 문제점이 있다.

또한 종래의 합성구조는 1차구조부재에 전단철근 배근이 곤란하여, 전단강도 부족시 형강의 복부단면 증가나 콘크리트 단면 증가에 의해 저항하게 되므로 비경제적이고, 구속철근에 심부구속능력을 증진할 수 있는 프리스트레스 도입 시스템이 없어 심부 콘크리트에 3축응력 미도입으로 강도 증진이 없고, 심부구속능력 저하에 의한 내진저항 여용성이 부족한 문제점 등이 있다.

한편, 합성구조체 중 1차구조부재인 프레임부재를 후 콘크리트 타설하여 매입되는 하부바닥구조물과, 상기 하부바닥구조물의 프레임부재에 2차구조부재를 합성하여 상부바닥구조물로 구성하여 합성하는 경우에, 2차구조부재에 합성하는 전단연결재와 별도로 1차구조부재의 프레임부재에 스터드앵커볼트 등을 용접하여 이루어지기 때문에 시공의 번잡함과 수량 증가에 의해 비경제적인 문제점 등이 상존하고 있다.

등록특허번호 제10-1122330호 등록특허번호 제10-1210368호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체에 관한 것으로, 미리 설치된 1차구조부재에 2차구조부재를 합성하는 과정에서 1차구조부재에 설치되는 소켓슈와 상기 소켓슈에 결합되어 2차구조부재와의 일체성이 향상되도록 하는 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 통해 1차구조부재와 2차구조부재의 일체성과 연결성이 강화되도록 하며, 구속철근에 후프컴프레이션(Hoop Compression)을 가하여 종국시 즉, 파괴 직전 상태에서 상기 후프컴프레이션을 통한 압축력이 심부에 구속응력을 도입하여 파괴에 대한 연성능력을 증가하도록 함으로써 여용성이 증가되도록 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은, 매립되는 프레임부재와 상기 프레임부재가 매설되도록 타설되는 콘크리트에 의해 형성되는 1차구조부재와, 상기 1차구조부재에 합성되는 2차구조부재를 포함하여 구성되는 합성구조체에 있어서, 상기 프레임부재는 2차구조부재와 마주하는 위치에 형성되고 다수의 소켓설치홀이 구비되어 있는 플랜지를 포함하여 구성되고, 상기 플랜지의 배면에서 상기 소켓설치홀과 연통되도록 설치되는 다수의 소켓슈와, 상기 소켓슈에 결합되어 2차구조부재와의 합성이 용이하게 이루어지도록 하는 앵커부재로 이루어진 전단연결재;를 포함하여 구성되고,
상기 프레임부재를 감싸도록 설치되되, 일부분이 절개되어 절개된 양단부는 이웃하는 소켓슈의 외면 및 소켓슈가 설치되는 플랜지의 배면에 각각 용접 고정됨으로써 소켓슈의 지압, 인발 및 부착능력이 증가되도록 하는 구속철근을 더 포함하여 구성되며,
상기 구속철근은 절개된 양 단부에서 플랜지의 배면 방향으로 절곡되도록 형성되어 상기 소켓슈의 외면 및 플랜지의 배면에 용접결합됨으로써 소켓슈와의 부착면적을 증가시켜주는 연장결합부를 더 포함하여 구성되고,
상기 플랜지의 전면에서 앵커부재에 체결되도록 와셔 및 프레스너트를 설치하고 프레스너트가 플랜지에 가압되도록 조여 소켓슈와 플랜지에 연결되는 구속철근에 후프컴프레이션을 가하여 심부구속응력이 증가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.

또한 상기 소켓슈는, 상기 앵커부재가 결합될 수 있도록 내부에 나사산이 형성되어 있는 소켓몸체; 상기 소켓몸체의 외면이나 측면에 부착되어 지압, 인발 및 부착 능력이 증가되도록 하는 지압판;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 소켓슈들 중 이웃하는 2개의 소켓슈들을 일체로 연결하여 소켓슈의 지압, 인발 및 부착능력이 증가되도록 하는 지압철근을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한 상기 프레임부재는, 상기 소켓설치홀이 형성되는 플랜지와 상기 플랜지의 배면으로 이격되어 다른 하나의 플랜지 및 상기 플랜지들을 연결하는 웨브로 이루어진 구조용강재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 프레임부재는, 일정한 반경을 따라 수직하게 배치되는 다수의 수직철근과 상기 수직철근들의 외측을 감싸도록 배근되는 다수의 띠철근을 포함하여 구성되는 철근케이지; 상기 철근케이지의 외측면에 부착되고 다수의 소켓설치홀이 형성되어 있으며 소켓설치홀에 연통되도록 상기 소켓슈가 설치되는 플랜지;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한 상기 플랜지의 전면에 설치되어 1차구조부재 형성을 위한 콘크리트 타설시 콘크리트가 플랜지에 부착되는 것을 방지하고, 2차구조부재와의 합성시에 제거되는 플랜지의 전면이 노출되도록 하는 필러를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 1차구조부재는 흙막이 가시설 구조물이고, 상기 2차구조부재는 지하구조물이며, 상기 앵커부재는 스터드앵커볼트 또는 앵커바로 구성되되, 지하구조물의 벽체와의 합성부분에는 스터드앵커볼트가 설치되고 지하구조물의 슬래브와의 합성부분에는 앵커바가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스터드앵커볼트의 두부에 타이바 설치홈을 형성하고, 상기 타이바설치홈을 통해 타이바를 설치하여 지하구조물의 시공시 설치되는 거푸집을 고정해주는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 1차구조부재는 하부바닥구조물이고, 2차구조부재는 하부바닥구조물에 합성되는 상부바닥구조물인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 플랜지는 프레임부재의 길이방향을 따라 전체적으로 형성되거나, 일정간격으로 다수개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 1차구조부재인 흙막이 가시설 구조물을 일시적으로 사용하지 않고 2차구조부재인 지하구조물과 일체화하여 합성구조물이 형성되도록 함으로써 자재 및 토공 등 물량 축소에 의해 장비 및 인력의 소요가 최소화되어 비용을 절감하여 공사비를 줄이고 공기를 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 동일 부지를 건축면적으로 하는 경우에 부재 두께가 대폭 축소되고 작업공간 삭제로 인하여 지하 공간면적 증대에 대한 활용 관련 기능성과 사용성을 증대하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 전단연결재가 소켓슈를 이용하여 스터드앵커볼트나 앵커바 등 여러 앵커 타입을 설치하여 이루어지거나 프레스너트 설치를 통해 심부구속력 증가하는 등의 역할 범위 확대로 인해 현장적용성이 넓어지고, 현장에서 전단연결재를 용접을 통해 일체화하는 대신 간단하게 앵커 타입을 소켓에 체결하여 이루어짐으로서, 현장 용접에 따른 문제 해소, 간단한 공정을 통한 설치로 인하여 인력, 장비 등 소요 감소로 인하여 경제성뿐만 아니라 시공안전성 및 소요 장비 감소로 인한 저탄소 녹색환경 조성에도 일조하는 효과가 있다.

또한 소켓슈의 형태를 전단철근이나 띠철근 기능을 갖도록 할 수 있어, 저항 강도 및 구속력을 증가하거나, 1차구조부재의 단면 증가없이 하는 등에 의한 공사비 절감 효과가 있다.

특히, 종래 방법은 1차구조부재인 흙막이 가시설 구조물에 2차구조부재를 구성하는 지하구조물인 슬래브, 거더 및 기둥의 철근이 연속되지 않아 일체화 성능 등에 문제 제기되거나 다웰철근을 미리 절곡 및 재 펴서 사용하는 등이 있으나, 본 발명의 소켓슈의 슈 타입의 다양화와 앵커부재의 설치가 가능케 하여, 지하구조물에 배근되는 철근 및 기둥의 구속철근도 연속시킬 수 있고, 철근을 절곡 및 다시 피는 공종 등에 의한 문제를 배제하여, 1,2차구조부재 일체화 강화로 완전한 프레임구조계 형성에 의해 모멘트재분배 능력 및 여용성 향상으로 구조안전성 증진의 효과가 있다.

또한 플랜지의 배면으로 소켓슈가 설치됨으로써 띠장을 설치하거나 지하구조물과의 합성을 위한 전단연결재 설치를 위해 플랜지의 전면을 치핑하는 작업이 매우 빠르고 간편하게 이루어져 시공성이 향상되는 효과가 있다.

또한 플랜지의 전면에 필러를 부착한 상태에서 콘크리트를 타설하여 치핑작업이 보다 용이하게 이루어지도록 하는 효과가 있다.

또한 소켓슈와 구조용강재 및 구속철근이 폐합되고 소켓슈에 설치되는 앵커부재를 프레스너트를 조여 토크를 가하여 압력이 가해지도록 함으로써 콘크리트 강도 증진과 더불어 심부에 구속력이 발생함으로써 견고한 고정, 강도 향상 및 지진에 대한 여용성 증가로 방재 효과가 뚜렷한 기술이다.

또한 전단연결재 중 스터드앵커볼트의 두부에 타이바를 설치하도록 구성함으로서 별도의 거푸집 고정용 타이바 설치를 하지 않고, 거푸집 설치가 용이하게 이루어지도록 함으로써 지하구조물을 TOP-DOWN방식으로도 시공이 가능하여 현장여건에 따른 시공방법 선택의 다양성, 공기 및 공사비를 절감할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

또한 흙막이 가시설 구조물의 수직파일에 사용하는 프레임부재를 조립하여 사용에 따라, 강재량 대비 휨강성을 증대할 수 있어, 띠장 간격의 증대 등을 기할수 있어 경제성과 공기단축을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 1차구조부재인 프레임부재를 후 콘크리트 타설하여 매입되는 하부바닥구조물과 2차구조부재를 합성하여 상부바닥구조물로 구성하여 합성하는 경우에, 본 발명 전단연결재인 소켓슈가 상기 기능을 보유하고 있어, 1차구조부재에 별도 스트드볼트 용접 등의 시공의 번잡함을 제거하는 등의 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 1차구조부재인 흙막이 가시설 구조물과 2차구조부재인 지하구조물의 합성구조체를 나타낸 단면도,
도 2 는 본 발명의 1차구조부재인 흙막이 가시설 구조물을 나타낸 단면도,
도 3 은 본 발명의 흙막이 가시설 구조물에 있어 제1실시예에 의한 프레임부재를 나타낸 사시도,
도 4 는 본 발명의 흙막이 가시설 구조물에 있어 제1실시예에 의한 프레임부재와 소켓슈를 나타낸 단면도,
도 5 는 본 발명의 흙막이 가시설 구조물에 있어 제2실시예에 의한 프레임부재와 소켓슈를 나타낸 사시도,
도 6 은 본 발명의 흙막이 가시설 구조물에 있어 제2실시예에 의한 프레임부재와 소켓슈를 나타낸 단면도,
도 7 은 본 발명의 프레임부재에 필러를 더 설치한 상태를 나타낸 예시도,
도 8 은 본 발명에 의한 소켓슈에 앵커부재를 설치하여 형성되는 전단연결재에 프레스너트를 조여 구속철근에 후프컴프레이션이 발생되도록 한 상태를 나타낸 예시도,
도 9 는 본 발명에 의한 구속철근을 사각형 형태로 형성한 상태를 나타낸 예시도,
도 10 은 본 발명에 의한 소켓슈의 변형예를 나타낸 예시도,
도 11 은 본 발명에 의한 전단연결재를 통해 흙막이 가시설 구조물과 지하구조물 합성시의 지하구조물인 벽체와 슬래브 및 거더가 형성될 경우 전단연결재의 설치와 합성 자하구조물의 형태를 나타낸 실제 단면도,
도 12 는 본 발명의 전단연결재를 이용하여 거푸집 고정을 위한 타이바의 설치 형태를 나타낸 단면도,
도 13 은 본 발명에 의한 전단연결재를 통해 1차구조부재인 하부바닥구조물로 구성하고 2차구조물을 상부바닥구조물로 형성할 경우의 전단연결재의 설치와 합성구조체를 나타낸 단면도.
도 14 는 본 발명에 의한 구조용강재를 조립하여 형성한 상태를 나타낸 예시도.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명의 1차구조부재인 흙막이 가시설 구조물과 2차구조부재인 지하구조물의 합성구조체를 나타낸 단면도, 도 2 는 본 발명의 1차구조부재인 흙막이 가시설 구조물을 나타낸 단면도, 도 3 은 본 발명의 흙막이 가시설 구조물에 있어 제1실시예에 의한 프레임부재를 나타낸 사시도, 도 4 는 흙막이 가시설 구조물에 있어 제1실시예에 의한 프레임부재를 나타낸 단면도로서,

본 발명에 의한 합성구조체는 미리 설치되는 1차구조부재(A)와 상기 1차구조부재(A)에 전단연결재(300)를 매개로 하여 합성되는 2차구조부재(B)를 포함하여 구성된다.

이때 합성구조체는, 도 1 에서와 같이 상기 1차구조부재(A)는 흙막이 가시설 구조물(10)로 구성할 수 있고, 2차구조부재(B)는 상기 흙막이 가시설 구조물(10)에 전단연결재(300)를 매개로 하여 합성되는 지하구조물(50)로 구성할 수 있으며, 이때 상기 전단연결재(300)는 1차구조부재(A)에 구비되는 소켓슈(310)와, 상기 소켓슈(310)에 결합되어 2차구조부재(B)와의 합성이 이루어지도록 하는 앵커부재(320)로 이루어진다.

상기 흙막이 가시설 구조물(10)은 콘크리트 파일(20)을 연속화하여 형성되고 지하구조물(50)과 합성이 용이하게 이루어지도록 구성되는 것이다.

상기 콘크리트 파일(20)은 지중에 케이싱(60) 삽입을 통해 천공홀(70)을 형성하고, 상기 천공홀(70)의 내부에 프레임부재(30)를 삽입한 후 프레임부재(30)가 매립되도록 천공홀(70)의 내부에 콘크리트(40)를 타설하여 형성된다.

상기 프레임부재(30)는 다양한 형태로 구성할 수 있는데, 제1실시예에 의한 프레임부재(30)는, 프레임부재(30)의 높이방향을 따라 다수의 소켓설치홀(111)이 형성되어 있는 플랜지(110)와, 상기 플랜지(110)의 배면으로 이격되어 마주보도록 위치하는 다른 하나의 플랜지(110) 및 상기 플랜지(110)들의 연결해주는 웨브(120)로 이루어진 구조용강재(100)로 구성할 수 있다.

이러한 구조용강재(100)는 도면에서는 H형태의 단면을 나타내도록 구성되어 있으나 단면이 'ㄷ' 형태로 형성되는 채널로 구성하는 등 다양한 형태로 형성할 수 있다.

상기 소켓설치홀(111)이 형성되는 플랜지(110)의 배면에는 상기 소켓설치홀(111)과 연통되도록 소켓슈(310)가 설치됨으로써, 지하구조물(50)과의 합성시에 상기 소켓슈(310)를 통해 앵커부재(320)의 설치가 이루어지게 된다.

상기 소켓슈(310)는 내부에 나사산이 형성되어 앵커부재(320)가 결합되는 소켓몸체(311)의 외면이나 측면 부착되어 지압, 인발 및 부착 능력이 증가되도록 하는 지압판(312)을 포함하여 구성할 수 있다.

한편 본 발명은 도 4의 (b)에서와 같이 구조용강재(100)를 감싸도록 설치되되, 일부분이 절개되어 절개된 양단부는 이웃하는 소켓슈(310)의 외면 및 소켓슈(310)가 설치되는 플랜지(110)의 배면에 각각 용접 고정됨으로써 소켓슈(310)의 지압, 인발 및 부착능력이 증가되도록 하는 구속철근(130)을 포함하여 구성할 수 있다.

또한 상기 구속철근(130)의 절개된 양단부에 플랜지(110)의 배면 방향으로 절곡되어 상기 소켓슈(310)의 외면 및 플랜지(110)의 배면에 용접 결합되는 연장결합부(131)를 더 형성하여 소켓슈(310)와의 부착면적을 증가시켜 구속력 및 전단강도 능력을 보다 향상시켜 줄 수 있다.

이렇게 구조용강재(100)를 감싼 상태에서 소켓슈(310)에 결합되는 구속철근(130)을 더 설치함으로써 소켓슈(310)의 구속력이나 전단 저항강도를 보다 향상시켜줄 수 있게 된다.

한편 경우에 따라서는 상기 구속철근(130)에 부착되도록 구조용강재(100)의 높이 방향을 따라 다수의 수직철근(140)을 더 설치하여 구성할 수 있다.

또한 상기 구속철근(130)은 링형태로 형성되거나 사각형 형태 등 다양한 형태로 형성하여 구성할 수 있다.

이와 같이 설치되는 본 발명의 소켓슈(310)는 플랜지(110)의 배면에 설치됨으로써 지하구조물(50)과의 합성을 위해 플랜지(110)의 전면에 부착된 콘크리트를 치핑(chipping)하는 과정에서 간섭되지 않게 됨으로써 치핑작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 하고, 스터드앵커볼트(330)나 앵커바(340)와 같은 앵커부재(320)의 설치 또한 간단한 나사조립을 통해 설치할 수 있게 되어 시공성이 매우 우수하다.

도 5 는 본 발명의 흙막이 가시설 구조물에 있어 제2실시예에 의한 프레임부재와 소켓슈를 나타낸 사시도, 도 6 은 본 발명의 흙막이 가시설 구조물에 있어 제2실시예에 의한 프레임부재와 소켓슈를 나타낸 단면도로서,

본 발명의 제2실시예에 의한 프레임부재(30)는, 철근케이지(200)와, 상기 철근케이지(200)의 외측면에 부착되고 다수의 소켓설치홀(231)이 형성되어 있는 플랜지(230)를 포함하여 구성된다.

상기 플랜지(230)의 배면에는 상기 소켓설치홀(231)과 연통되도록 설치되어 지하구조물(50)과의 합성시 앵커부재(320)의 설치가 이루어지도록 하는 다수의 소켓슈(310)가 설치된다.

상기 철근케이지(200)는, 일정한 반경을 따라 수직하게 배치되는 다수의 수직철근(210)과, 상기 수직철근(210)들의 외측을 감싸도록 배근되는 다수의 띠철근(211)을 포함하여 구성되고 상기 플랜지(230)는 상기 띠철근(211)에 용접하여 부착할 수 있다.

상기 소켓슈(310)는 도 6 의 (a)에서와 같이 플랜지(230)의 배면에 설치되면서 철근케이지(200)의 수직철근(210)과 띠철근(211)에도 용접 고정하여 견고한 설치가 이루어지도록 한다.

한편 본 발명은 도 6의 (b)에서와 같이 철근케이지(200)를 감사도록 설치되되, 일부분이 절개되어 절개된 양단부는 이웃하는 소켓슈(310)의 외면 및 소켓슈(310)가 설치되는 플랜지(230)의 배면에 각각 용접 고정됨으로써 소켓슈(310)의 지압, 인발 및 부착능력이 증가되도록 하는 구속철근(220)을 포함하여 구성할 수 있다.

또한 상기 구속철근(220)은 상기 절개된 양단부에서 플랜지(230)의 배면 방향으로 절곡되어 상기 소켓슈(310)의 외면 및 플랜지(230)의 배면에 용접 결합되는 연장결합부(221)을 더 형성하여 소켓슈(310)와의 부착면적을 증가시켜 구속력 및 전단강도 능력을 보다 향상시켜 줄 수 있다.

이러한 구속철근(220)은 띠철근(211)이 설치되는 위치에 설치되어 띠철근의 역할 도 수행할 수 있으며, 바람직하게는 철근케이지(200)에 구속철근(220)이 설치될 경우에는 이 구속철근(220)이 띠철근 역할도 수행하게 됨으로써 철근케이지(200)의 제작시 구조계산을 통해 구속철근(220)이 설치된 만큼 띠철근(211)의 설치 개수를 줄여 제작하는 것이 바람직하다

한편 본 발명은 도 7 에서와 같이 상기 소켓슈(310)가 설치되는 플랜지(110)(230)의 전면에 필러(500)를 더 부착하여 플랜지(110)(230)의 전면이 노출되도록 하는 치핑작업이 보다 용이하게 이루어지도록 구성할 수 있다.

즉 플랜지(110)(230)의 전면에 합성수지, 목재 등과 같은 분리나 파쇄가 용이한 재질의 필러(500)를 부착해 놓은 상태에서 콘크리트(40)를 타설 할 경우 플랜지(110)(230)의 전면에는 콘크리트(40)가 부착되지 않기 때문에 필러(500)만 제거하는 간단한 작업만으로 보다 쉽고 빠른 치핑 작업이 이루어지게 되어 시공성이 매우 향상되는 것이다.

한편 도 8 은 에서와 같이 본 발명은 상기 소켓슈(310)가 부착된 플랜지(110)(230)의 전면에서 소켓설치홀(111)(231)에 체결되도록 앵커부재(320)인 스터드앵커볼트(330)나 앵커바(340) 설치하되, 상기 스터드앵커볼트(330)나 앵커바(340)에는 와셔(410) 및 프레스너트(400)가 체결되도록 하여 소켓설치홀(111)(231)에 설치하고 상기 프레스너트(400)를 플랜지(110)(230)방향으로 조여 가압하면 소켓슈(310)와 일체로 연결되는 구속철근(130)(220)에 후프컴프레이션이 가해져 구속력이 발생되고 심부 강도가 증가되어 내하력이 향상되며, 심부구속응력 증가로 인해 지진에 대한 저항성 및 여용성을 증가시켜 지진방재 효과에도 우수한 기술이다.

한편 본 발명은 도 9 에서와 같이 구속철근(220)을 사각형 형태로 구성할 수 도 있으며 이때에는 철근케이지(200)가 사각형 형태로 형성됨으로써 구속철근(220)을 사각형 형태로 형성할 수 있는 것이다.

즉 철근케이지(200)의 형상에 대응하도록 구속철근(220)의 형상을 다양한 형태로 변형하여 구성할 수 있다.

또한 도시되지는 않았지만 구조용강재(100)에 설치되는 구속철근(130)도 사각형 형태로 형성할 수 도 있다.

한편 도 10에서와 같이 소켓슈(310)의 소켓몸체(311)에 지압판을 설치하지 않고 U형의 지압철근(313)을 이용하여 2개의 소켓슈(310)를 일체로 구성할 수 도 있으며, 또한 도시되지는 않았지만 구조용강재(100)에도 2개의 소켓슈(310)를 U형의 지압철근(313)을 이용하여 일체로 연결할 수 있다.

도 11 은 본 발명에 의한 전단연결재를 통해 흙막이 가시설 구조물과 지하구조물 합성시의 지하구조물인 벽체와 슬래브 및 거더가 형성될 경우 전단연결재의 설치와 합성 자하구조물의 형태를 나타낸 실제 단면도로서,

본 발명은 도면에서와 같이 1차구조부재(A)인 흙막이 가시설 구조물(10)과 2차구조부재(B)인 지하구조물(50)을 소켓슈(310) 및 앵커부재(320)를 포함하여 구성되는 전단연결재(300)를 매개로 하여 합성하는 과정에서, 지하구조물의 벽체부분에는 앵커부재(320)를 스터드앵커볼트(330)로 구성하고, 슬래브와 거더 부분에는 앵커바(340)를 설치하여 지하구조물(50)과의 철근의 연속성 및 일체성 등의 효율이 보다 향상될 수 있도록 한다.

한편 도 12 는 본 발명의 전단연결재를 이용하여 거푸집 고정을 위한 타이바의 설치 형태를 나타낸 단면도로서, 도면에서와 같이 흙막이 가시설 구조물(10)에 지하구조물(50)을 합성하는 과정에서, 지하구조물(50)의 형성을 위한 콘크리트 타설전에 거푸집(700) 및 장선(800)과 멍애(810)를 설치한 후 스터드앵커볼트(330)의 두부에 일측단이 체결되고 타측단은 상기 멍애(810)에 너트(610)를 통해 체결됨으로써 거푸집(700)의 고정이 이루어지도록 하는 타이바(600)를 설치하여 구성되는 것이다.

이때 상기 스터드앵커볼트(330)의 두부에는 상기 타이바 설치홈(331)을 형성을 미리 형성하여 상기 타이바(600)가 체결될 수 있도록 하는 것이다.

이와 같이 전단연결재(300)의 스터드앵커볼트(330) 두부에 타이바 설치홈(331)을 형성한 후 타이바(600)를 간편하게 설치하여 거푸집(700)을 고정해주게 됨으로써 지하구조물(50)의 시공을 보다 간편하고 빠르게 시공할 수 있게 되는 것이다.

한편 도 13 은 본 발명에 의한 전단연결재를 통해 1차구조부재인 하부바닥구조물로 구성하고 2차구조물을 상부바닥구조물로 형성할 경우의 전단연결재의 설치와 합성구조체를 나타낸 단면도로서,

도면에서와 같이 본 발명은 1차구조부재(A)은 하부바닥구조물(80)로 구성되고 2차구조부재(B)은 상부바닥구조물(90)로 구성할 수 있으며 하부바닥구조물(80)과 상부바닥구조물(90)은 전단연결재(300)을 매개로 하여 합성된다.

상기 하부바닥구조물(80)에 설치되는 프레임부재(30)는 구조용강재(100)로 구성할 수 있으며, 상기 구조용강재(100)의 플랜지(110) 배면에 전단연결재(300)의 소켓슈(310)를 설치하고 상기 소켓슈(310)에 앵커부재(320)를 설치함으로써 전단연결재(300)를 매개로 하여 하부바닥구조물(80)에 상부바닥구조물(90)이 합성되는 것이다.

한편 본 발명의 구조용강재(100)는 압연강재나 조립빔으로 구성할 수 있으며, 조립빔을 사용할 경우 압연강재에 대비하여 휨강성 및 전단강도를 향상시켜줌으로써 강재량 및 띠장의 설치개수를 저감시켜주어 자재비를 절감할 수 있다.

상기 구조용강재(100)를 조립빔으로 구성할 경우, 도 14에서와 같이 조립빔은 마주하는 플랜지(110)들을 연결하는 웨브를 래티스바(121) 형태로 구성함으로써 필요한 전단저항은 가지면서 자재소요량을 줄여줄 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 흙막이 가시설 구조물(10)과 지하구조물(50)을 전단연결재(300)를 이용하여 합성하는 과정을 설명하면, 플랜지의 배면으로 소켓슈(310)가 설치되도록 하여 프레임부재(30)를 제작하고, 이후 지중에 케이싱(60) 설치를 통한 천공홀(70)을 형성하며, 상기 천공홀의(70) 내부에 상기 프레임부재(30)를 설치한다.

여기서 상기 프레임부재(30)는 구조용강재(100)나 철근케이지(200)로 구성할 수 있다.

이렇게 천공홀(70)이 형성되면 천공홀(70)의 내부로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 파일(20)을 형성하며, 이후 케이싱(60)을 제거하고 플랜지의 전면을 치핑하여 소켓설치홀이 노출되도록 하고 상기 소켓설치홀을 통해 소켓슈(310)에 앵커부재(320)를 설치한다.

이후 지하구조물(50) 형성을 위한 철근을 배근하되 상기 앵커부재(320)와 연결되도록 배근 하고 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하여 흙막이 가시설 구조물에 지하구조물(50)이 합성되도록 하는 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 흙막이 가시설 구조물(10)을 일시적으로 사용하지 않고 지하구조물(50)과 일체화하여 합성구조물이 형성되도록 함으로써 자재비와, 장비 및 인력 사용에 따른 비용을 절감하여 공사비를 줄이고 공기를 단축시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 플랜지(110)(230)의 배면으로 소켓슈(310)가 설치됨으로써 띠장을 설치하거나 지하구조물과의 합성을 위한 앵커부재(320) 설치를 위해 플랜지(110)(230)의 전면을 치핑하는 작업이 매우 빠르고 간편하게 이루어져 시공성이 향상된다.

또한 구속철근(130)(220)에 후프컴프레이션을 가하여 구속력이 발생함으로써 견고한 고정이 가능하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(10) : 흙막이 가시설 구조물 (20) : 콘크리트 파일
(30) : 프레임부재 (40) : 콘크리트
(50) : 지하구조물 (51) : 철근
(60) : 케이싱 (70) : 천공홀
(80) : 하부바닥구조물 (90) : 상부바닥구조물
(100) : 구조용강재 (110) : 플랜지
(111) : 소켓설치홀 (120) : 웨브
(121) : 래티스바 (130) : 구속철근
(131) : 연장결합부 (140) : 수직철근
(200) : 철근케이지 (210) : 수직철근
(211) : 띠철근 (220) : 구속철근
(221) : 연장결합부 (230) : 플랜지
(231) : 소켓설치홀 (300) : 전단연결재
(310) : 소켓슈 (311) : 소켓몸체
(312) : 지압판 (313) : 지압철근
(320) : 앵커부재 (330) : 스터드앵커볼트
(331) : 타이바 설치홈 (340) : 앵커바
(400) : 프레스너트 (410) : 와셔
(500) : 필러 (600) : 타이바
(610) : 너트 (700) : 거푸집
(800) : 장선 (810) : 멍애

Claims

매립되는 프레임부재(30)와 상기 프레임부재(30)가 매설되도록 타설되는 콘크리트(40)에 의해 형성되는 1차구조부재(A)와, 상기 1차구조부재(A)에 합성되는 2차구조부재(B)를 포함하여 구성되는 합성구조체에 있어서,
상기 프레임부재(30)는 2차구조부재(B)와 마주하는 위치에 형성되고 다수의 소켓설치홀(111)(231)이 구비되어 있는 플랜지(110)(230)를 포함하여 구성되고,
상기 플랜지(110)(230)의 배면에서 상기 소켓설치홀(111)(231)과 연통되도록 설치되는 다수의 소켓슈(310)와, 상기 소켓슈(310)에 결합되어 2차구조부재(B)와의 합성이 용이하게 이루어지도록 하는 앵커부재(320)로 이루어진 전단연결재(300);를 포함하여 구성되고,
상기 프레임부재(30)를 감싸도록 설치되되, 일부분이 절개되어 절개된 양단부는 이웃하는 소켓슈(310)의 외면 및 소켓슈(310)가 설치되는 플랜지(110)(230)의 배면에 각각 용접 고정됨으로써 소켓슈(310)의 지압, 인발 및 부착능력이 증가되도록 하는 구속철근(130)(220);을 더 포함하여 구성되며,
상기 구속철근(130)(220)은 절개된 양 단부에서 플랜지(110)(230)의 배면 방향으로 절곡되도록 형성되어 상기 소켓슈(310)의 외면 및 플랜지(110)(230)의 배면에 용접결합됨으로써 소켓슈(310)와의 부착면적을 증가시켜주는 연장결합부(131)(221);를 더 포함하여 구성되고,
상기 플랜지(110)(230)의 전면에서 앵커부재(320)에 체결되도록 와셔(410) 및 프레스너트(400)를 설치하고 프레스너트(400)가 플랜지(110)(230)에 가압되도록 조여 소켓슈(310)와 플랜지(110)(230)에 연결되는 구속철근(130)(220)에 후프컴프레이션을 가하여 심부구속응력이 증가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
제 1 항에 있어서,
상기 소켓슈(310)는,
상기 앵커부재(320)가 결합될 수 있도록 내부에 나사산이 형성되어 있는 소켓몸체(311);
상기 소켓몸체(311)의 외면이나 측면에 부착되어 지압, 인발 및 부착 능력이 증가되도록 하는 지압판(312);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
제 1 항에 있어서,
상기 소켓슈(310)들 중 이웃하는 2개의 소켓슈(310)들을 일체로 연결하여 소켓슈(310)의 지압, 인발 및 부착능력이 증가되도록 하는 지압철근(313)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
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제 1 항에 있어서,
상기 프레임부재는,
상기 소켓설치홀(111)이 형성되는 플랜지(110)와 상기 플랜지(110)의 배면으로 이격되어 다른 하나의 플랜지(110) 및 상기 플랜지(110)들을 연결하는 웨브(120)로 이루어진 구조용강재(100)로 구성되는 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
제 1 항에 있어서,
상기 프레임부재는,
일정한 반경을 따라 수직하게 배치되는 다수의 수직철근(210)과 상기 수직철근(210)들의 외측을 감싸도록 배근되는 다수의 띠철근(211)을 포함하여 구성되는 철근케이지(200);
상기 철근케이지(200)의 외측면에 부착되고 다수의 소켓설치홀(231)이 형성되어 있으며 소켓설치홀(231)에 연통되도록 상기 소켓슈(310)가 설치되는 플랜지(230);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
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제 1 항에 있어서,
상기 플랜지(110)(230)의 전면에 설치되어 1차구조부재(A) 형성을 위한 콘크리트 타설시 콘크리트가 플랜지에 부착되는 것을 방지하고, 2차구조부재(B)와의 합성시에 제거되는 플랜지(110)(230)의 전면이 노출되도록 하는 필러(500)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
제 1 항에 있어서,
상기 1차구조부재(A)는 흙막이 가시설 구조물이고, 상기 2차구조부재(B)는 지하구조물이며, 상기 앵커부재(320)는 스터드앵커볼트(330) 또는 앵커바(340)로 구성되되, 지하구조물의 벽체와의 합성부분에는 스터드앵커볼트(330)가 설치되고 지하구조물의 슬래브와의 합성부분에는 앵커바(340)가 설치되는 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
제 11 항에 있어서,
상기 스터드앵커볼트(330)의 두부에 타이바 설치홈(331)을 형성하고, 상기 타이바설치홈(331)을 통해 타이바(600)를 설치하여 지하구조물의 시공시 설치되는 거푸집(700)을 고정해주는 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
제 1 항에 있어서,
상기 1차구조부재(A)는 하부바닥구조물이고, 2차구조부재(B)는 하부바닥구조물에 합성되는 상부바닥구조물인 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.
제 1 항에 있어서,
상기 플랜지(110)(230)는 프레임부재(30)의 길이방향을 따라 전체적으로 형성되거나, 일정간격으로 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 소켓슈와 앵커부재로 이루어진 전단연결재를 이용한 합성구조체.