KR101846501B1

KR101846501B1 - 철근래티스 콘크리트 스틸합성 박스형 기둥 구조체

Info

Publication number: KR101846501B1
Application number: KR1020170124885A
Authority: KR
Inventors: 채일수
Original assignee: 주식회사 아이에스중공업
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-04-06

Abstract

본 발명은 선조립된 철근 구조체가 영구거푸집 기능을 하는 외판과 일체화되어 시공하중을 지지할 수 있는 자립강성을 가짐과 더불어 콘크리트 타설을 위한 거푸집 및 폼타이 등의 가설작업을 생략시킬 수 있는 기둥의 구조체에 관한 것으로서, 사각단면의 각 모서리에 위치한 수직주근과, 이웃하는 각 수직주근 사이에 설치되는 사재근이 포함되어 구성되는 사각단면의 철근조립체와, 상기 철근조립체의 각 외면에 부착되는 판상재로 이루어진다.

Description

철근래티스 콘크리트 스틸합성 박스형 기둥 구조체{CONCRETE STEEL COMPOSITE BOX-TYPE COLUMN STRUCTURE WITH REINFORCED LATTICE}

본 발명은 박스형의 스틸합성 기둥에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선조립된 철근 구조체가 영구거푸집 기능을 하는 외판과 일체화되어 시공하중을 지지할 수 있는 자립강성을 가짐과 더불어 콘크리트 타설을 위한 거푸집 및 폼타이 등의 가설작업을 생략시킬 수 있는 기둥의 구조체에 관한 것이다.

기둥은 건축구조물에서 가장 중요한 부재로서, 축하중과 휨모멘트를 함께 받을 뿐 아니라 1방향으로 모멘트를 받는 보와는 달리 2방향의 모멘트를 받게 되므로 매우 복잡한 응력 구조를 가진다.

이러한 기둥은 통상적으로 주근인 수직철근을 기둥 단면 둘레에 일정한 간격으로 배치하고, 상기 수직철근의 둘레를 띠철근으로 감싸아 줌으로써 상기 수직철근의 좌굴을 방지하여 기둥 콘크리트가 취성파괴하는 것을 방지한다.

이러한 철근의 배근이 완료되면 상기 철근들로부터 피복두께만큼 이격되도록 거푸집을 설치하고, 서로 대향하는 거푸집 사이에 폼타이를 설치하여 콘크리트 측압에 의해 배부름이 생기지 않도록 한다.

그런데 이러한 철근의 배근작업 및 거푸집 등의 가설작업은 현장의 작업량을 대폭 증가시켜 공기가 길어질 뿐 아니라, 많은 인력 및 가설자재의 사용에 따라 공사비가 상승되면서도 공사의 번잡함에 따라 품질의 확보가 그리 용이하지 않게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 영구거푸집을 이용한 다양한 형태의 기둥 구조체가 제안되고 있으며, 그 예의 하나로 등록특허공보 등록번호 10-1752275호의 성형강판을 이용하여 내부에 T형 돌기를 갖는 기둥 영구거푸집이 있다.

상기한 기둥 영구거푸집은 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 길이를 갖는 판형상의 외피판(111), 외피판(111)의 일단에서 수직하게 연장되는 수직 돌출판(112) 및 수직돌출판(112)의 연장단에서 외피판(111)과 같은 방향으로 수평하게 연장되는 수평 돌출판(113)으로 구성되는 성형강판(11)이 복수로 구성되고, 외피판(111)이 기둥의 각 변을 이루도록 연결되며, 서로 인접한 성형강판(11)의 수직 돌출판(112)이 면접되어 양측 수직 돌출판(112)과 수평 돌출판(113)이 기둥 단면 내로 T형상으로 돌출되도록 결합되어 각형 단면의 기둥의 외피로 구성되는 거푸집 본체(10); 일정 길이를 갖는 판형상의 제1 판(21), 제1 판(21)의 일단에서 수직하게 연장되는 제2 판(22)을 포함하여 ㄴ자단면으로 구성되어 제1 판(21)과 제2 판(22)의 외면이 거푸집 본체(10)의 코너부 내면에 길이방향으로 결합되는 앵글부재(20); 및 일정 길이를 갖는 판형상의 결합판(31), 결합판(31)의 양단에서 수직하게 연장되는 플랜지(32,32)를 포함하여 ㄷ자 단면으로 구성되어 결합판(31)의 외면이 거푸집 본체(10)의 각 변의 중앙부 내면에 길이방향으로 결합되는 채널부재(30); 거푸집 본체(10)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 결합되며, 수직으로 형성되는 수직부(41)와, 수직부(41)의 일단에서 수평으로 연장되는 수평부(42)를 포함하여 ㄴ형 단면형상으로 구성되고, 수평부(42)에는 채널부재(30)와 성형강판(11)의 수직 돌출판(112) 및 수평 돌출판(113)을 수용하기 위한 결합홈(422)이 형성되어 수평부(42)의 외측단부가 성형강판(11) 외피판(111) 내면에 결합되는 횡보강 앵글(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 기둥 영구거푸집은 현장의 작업량을 감소시키고, 외피를 외장재로 사용할 수 있으며, 기둥 단면의 크기를 조절할 수 있다는 점에서 긍정적인 효과를 주기도 하나, 다른 한편으로는 앵글부재(20), 채널부재(30) 및, 횡보강 앵글(40) 등 많은 보강부재가 추가로 설치되어야 하는 바, 기둥 영구거푸집의 제작 작업이 매우 번거롭고, 현장에서 타설되는 콘크리트의 밀실한 충진을 방해하는 요인으로 작용하게 한다.

KR

10-1752275

B1

본 발명은 종래기술이 가지는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 콘크리트가 타설되지 아니한 상태에서의 기둥 구조체에 대한 자립강성을 증대시켜 다수 층에 대한 건축물의 골조 구축작업이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하면서도, 콘크리트의 밀실한 타설이 가능하도록 단면이 단순화된 기둥 구조체를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 영구거푸집 기능을 하는 외판 자체의 강성을 증대시켜 폼타이 등의 설치에 따른 작업량, 자재사용량을 절감시켜 경제성이 도모되고 외관이 저해되지 않도록 하는 기둥 구조체를 제공하고자 한다.

본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사각단면의 철근조립체와, 상기 철근조립체의 각 외면에 부착되는 판상재로 이루어져 그 내부에 폐쇄공간이 형성되고 그 내부에 콘크리트가 타설되는 박스형 기둥에 있어서, 상기 철근조립체는, 사각단면의 각 모서리에 위치한 수직주근과, 이웃하는 각 수직주근 사이에 설치되는 사재근이 포함되어 구성되고, 상기 판상재의 한 쌍은 복부판의 양측단에 ㄷ단면형 접합리브가 형성되어 서로 대향되도록 배치되는 제1판상재이고, 다른 한 쌍은 복부판의 양측단에 ㄴ단면형 접합리브가 형성되어 서로 대향되도록 배치되는 제2판상재인 것을 특징으로 하는 철근래티스 콘크리트 스틸합성 박스형 기둥 구조체가 제공된다

이때 바람직하게는 제2판상재가 철근조립체의 각 수직주근에 용접 접합된 제1판상재의 ㄷ단면형 접합리브의 각 사이에 ㄴ단면형 접합리브가 끼워져 상기 ㄷ단면형 접합리브에 용접 접합되고, 상기 ㄷ단면형 접합리브와 ㄴ단면형 접합리브 사이에는 용접홈 형성된다.

또한 각 판상재의 복부판에는 수평방향으로 형성되는 절곡엠보싱의 다수 개를 상하방향으로 연속하여 구비시키되, 상기 절곡엠보싱은 전후방향으로 교대로 돌출 형성되도록 구성시키는 것이 바람직하다.

아울러 서로 인접한 두 수직주근 사이에 수직보강근이 더 설치될 수 있다.

본 발명의 기둥 구조체는 강성이 증대된 구조 및 형상의 철근조립체와 판상재가 구조적으로 일체화되어 시공중의 자립강성이 향상되는 바, 보 구조체 등의 타공정과 병행 작업을 통해 공기단축을 도모하게 하고, 시공후에는 내화, 내진 및, 높은 축강성 및 휨강성을 가지는 콘크리트 충진강관 기둥으로서의 기능을 발휘한다.

또한 기둥 구조체의 외피를 구성하는 본 발명의 판상재는 거푸집 기능을 겸하게 되므로 거푸집의 설치 및 해체와 같은 가설작업을 생략하게 하고, 상기 판상재는 절곡엠보싱에 의한 높은 전단 및 휨강성을 발휘하게 되는 바, 폼타이 등의 설치를 불필요하게 하여 사용 자재의 수 및 작업량을 줄여주어 경제성을 도모하게 한다.

또한 기둥 구조체의 심재를 구성하는 본 발명의 철근조립체를 래티스 형상의 사재로 하여금 각 수직주근을 연속하여 고정시킴으로써 띠철근을 설치하지 않아도 상기 수직주근의 위치가 견고하게 유지되고, 좌굴이 방지되며, 횡방향의 변위 억제가 효율적으로 이루어지게 한다.

도 1은 종래기술에 의한 기둥 영구거푸집의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 기둥 구조체를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 기둥 구조체를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 기둥 구조체를 분해한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 철근조립체에 관한 각 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 판상재에 관한 사시도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1판상재와 제2판상재 사이의 접합형태에 관한 각 실시예의 상세 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기둥 구조체(C)를 전체적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 상기 기둥 구조체(C)의 단면도이며, 도 4는 상기 기둥 구조체(C)를 분해한 사시도이다

본 발명의 기둥 구조체(C)는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 사각단면의 철근조립체(200)와, 상기 철근조립체(200)의 외면에 부착되는 판상재(300,400)로 이루어진다.

철근조립체(200)는 철근콘크리트 기둥에 매립되어 콘크리트와 함께 축하중을 분담하면서도 휨모멘트에 의해 발생되는 인장응력을 지지하는 수직주근(211)과, 이웃하는 각 수직주근(211) 사이에 설치되는 사재근(220)이 포함되어 구성된다.

상기 수직주근(211)은 적어도 기둥 구조체(C)의 각 모서리에 설치되며, 기둥 단면의 크기 및 수직주근(211)의 철근 직경에 따라 각 모서리에 위치한 인접 두 수직주근(211)의 사이에 수직보강근(212)이 더 설치될 수 있다.

이때 수직보강근(212)은 수직주근(211)과 동일한 직경을 가지게 할 수도 있으나, 바람직하게는 수직주근(211)보다 작은 직경의 것을 사용한다. 수직주근(211)과 수직보강근(212)의 직경차이는 이에 부착되는 사재근(220)의 설치를 용이하게 한다.

사재근(220)은 사각단면의 각 모서리에 위치한 수직주근(211)들을 일체화시켜 자립성을 가질 수 있게 하면서, 수직주근(211) 내지는 수직보강근(212)의 좌굴방지 기능과 더불어, 2방향으로 작용하는 휨모멘트에 의해 발생되는 인장력에 효율적으로 저항할 수 있게 하여 강재의 사용량을 절감시키고 기둥 단면의 최적화를 도모할 수 있게 한다.

이를 위해 상기 사재근(220)은 상하방향으로 지그재그 배치되는 래티스형상을 가지도록 이웃하는 각 수직주근(211)에 용접된다. 각 사재근(220)은 하나의 철근이 반복 절곡되는 방식으로 가공되어 절곡부가 각 수직주근(211)에 용접될 수도 있고, 각 토막형태의 사재근(220)이 독립적으로 각 수직주근(211)에 용접되면서 래티스 형상을 가지게 할 수도 있다.

도 5는 사재근(220)이 수직주근(211)에 부착된 상태에 관한 각 실시예이다.

각 사재근(220)은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 수직주근(211)의 외면에 위치할 수도 있고, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 수직주근(211)의 내면에 위치할 수도 있다.

각 수직주근(211)의 사이에 수직보강근(212)이 배치되는 경우에는 전자와 같이 사재근(220)을 수직주근(211)의 외면에 위치하도록 함으로써 수직보강근(212)에 대한 좌굴방지 등 띠철근의 기능이 수행되도록 하는 것이 바람직하다.

다만 수직주근(211)에 용접되는 각 사재근(220)의 사이에 후술하는 제1판상재(300)가 접합될 수 있는 용접외면(211a)이 형성되도록 양측의 사재근(220) 단부는 서로 이격되는 것이 바람직하다.

수직보강근(212)이 배치되지 않는 경우에는 사재근(220)이 도 5의 (b)에서와 같이 수직주근(211)의 내면에 위치하게 하여 수직주근(211)에 대한 판상재의 접합작업을 용이하게 할 수도 있다.

이와 같이 사재근(220)은 사각의 각 단면에 대하여 수직주근(211)과 함께 래티스 형상을 가지게 함으로써 2방향에 작용하는 모든 휨모멘트에 대하여 효율적으로 대응할 수 있게 한다.

도 6은 상기 철근조립체(200)의 외면에 부착되어 그 내부에 폐쇄공간이 형성되도록 하는 판상재(300,400)를 각 도시한 것으로서, (a)는 수직주근(211)에 부착되는 제1판상재(300)이고, (b)는 상기 제1판상재(300)에 부착되는 제2판상재(400)를 나타낸 사시도 및 단면도이며, 도 7은 수직주근(211)에 대한 제1판상재(300)와 제2판상재(400)의 접합형태에 관한 각 실시예를 도시한 단면도이다.

상기한 각 판상재(300,400)는 박스형 기둥의 외피를 형성하는 것으로서, 상기 폐쇄공간에 콘크리트가 타설되기 전에는 그 내부에 위치한 철근조립체(200)에 대하여 판상작용을 통해 자립강성이 증대되도록 하여, 이에 수평으로 접합되는 보구조체 등의 시공하중을 부담할 수 있게 함으로써 기둥과 보의 구축작업이 동시에 진행될 수 있게 하며, 콘크리트의 타설시에는 기둥 거푸집의 기능을 하여 거푸집설치 등의 가설작업을 생략하게 하고, 콘크리트가 양생된 후에는 콘크리트를 구속시킴으로써 유사시 기둥이 취성파괴되지 않도록 한다.

이러한 각 판상재(300,400)는 기둥 구조체(C)의 외피가 되는 복부판(310,410)과, 판상재(300,400)를 철근조립체(200) 또는 인접면의 판상재(300,400)와의 일체화를 위한 접합리브(320,420)로 이루어진다.

상기 복부판(310,410)에는 수평방향으로 형성되는 절곡엠보싱(311,411)의 다수 개가 상하방향으로 연속하여 구비된다.

이와 같이 수평방향으로 형성된 절곡엠보싱(311,411)은 복부판(310,410)에 대한 전단강성 및 휨강성을 증대시켜 기둥 구조체(C) 내부에 타설되는 콘크리트의 측압에 저항하여 배부름 현상이 발생되지 않게 한다.

따라서 본 발명의 기둥 구조체(C)는 종래 기술과는 달리 대향하는 거푸집 사이의 간격을 유지시키면서 배부름을 방지하기 위한 폼타이 등의 설치가 필요없게 된다.

상기한 작용을 가지게 하는 절곡엠보싱(311,411)은 상하에 인접한 각각의 것에 대하여 전후의 서로 반대방향으로 돌출 형성되는 것, 즉 돌부엠보싱(311a,411a)과 요부엠보싱(311b,411b)이 교대로 돌출 형성된다. 다만 이들 상하의 절곡엠보싱(311,411) 사이에는 중간평탄부(312,412)가 위치한다.

아울러 절곡엠보싱(311,411)의 양 단부 외측에도 상기 중간평탄부(312,412)에 연하는 측단평탄부(313,413)가 구비된다. 따라서 각 평단부(312,412,313,413)는 절곡엠보싱(311,411)을 내부에 둔 연속된 I형상의 평면을 가진다.

상기한 복부판(310,410)의 양측단에는 접합리브(320,420)가 구비되는 바, 상기 접합리브(320,420)의 형상에 따라 각 판상재(300,400)의 용접위치가 달라진다.

예컨대, 철근조립체(200)에 직접 부착되는 제1판상재(300)는 복부판(310)의 양측단에 ㄷ단면형 접합리브(320)가 형성된다. 즉 제1판상재(300)의 한 쌍은 서로 대향되도록 배치되면서 철근조립체(200)의 수직주근(211)에 직접 용접될 수 있도록, 복부판(310)의 양측단에서 내측으로 수직 절곡된 모서리단부(321)와, 상기 모서리단부(321)에서 다시 복부판(310)의 방향으로 절곡된 접합단부(322)가 구비되어 측단평탄부(313)와 함께 ㄷ단면로 이루어진 접합리브(320)를 구비시켜, 상기 접합단부(322)로 하여금 수직주근(211)의 용접외면(211a)에 용접 부착되게 하고, 모서리단부(321)는 인접하는 제2판상재(400)의 복부판(410)과 동일한 평면을 형성하게 한다. 이때 수직주근(211)의 외면으로부터 모서리단부(321)를 이격시키는 상기 접합단부(320)의 폭과 수직주근(211)의 외면으로부터 복부판(310)을 이격시키는 모서리단부(321)의 폭은 적어도 수직주근(211)에 대한 콘크리트 피복두께 이상이 되어야 한다.

상기와 같이 제1판상재(300)는 ㄷ단면형 접합리브(320)를 통해 직접 수직주근(211)과 일체화되나, 또 다른 한 쌍의 제2판상재(400)는 제1판상재(300)를 매개로 하여 수직주근(211)과 일체화된다. 즉 제2판상재(400)는 제1판상재(300)와 결합되는 바, 이는 후술하는 바와 같이 용접성을 향상시켜 제작성을 향상시킨다.

제2판상재(400)의 복부판(410) 양측단에 구비되는 접합리브(420)는 ㄴ단면형으로 이루어진다. 즉 제2판상재(400)의 한 쌍은 서로 대향되도록 배치되면서, 철근조립체(200)의 각 수직주근(211)에 용접 접합된 제1판상재(300)의 ㄷ단면형 접합리브(320)에 용접 접합되는 것으로서, 보다 구체적으로는 제2판상재(400)의 접합단부(422)는 제1판상재(300)의 접합단부(322) 외면에 접합된다.

따라서 상기 제2판상재(400)의 접합리브(420)는 복부판(410)의 양측단에서 내측으로 절곡되는 접합단부(422)를 구비하면서 측단평단부(413)와 함께 ㄴ단면형을 나타낸다. 다만 제1판상재(300)의 ㄷ단면형 접합리브(320)와 제2판상재(400)의 ㄴ단면형 접합리브(420) 사이에 트렌치 형상의 용접홈(t)이 형성되도록 적어도 어느 하나의 접합단부(322,422)는 경사지게 절곡되어야 한다. 상기의 용접홈(t)은 로봇용접의 이용을 가능하게 하여 제작성을 대폭 향상시킨다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

200; 철근조립체 211; 수직주근
211a; 용접외면 212; 수직보강근
220; 사재근 300; 제1판상재
310,410; 복부판 311,411; 절곡엠보싱
311a,411a; 돌부엠보싱 311b,411b; 요부엠보싱
312,412; 중간평탄부 313,413; 측단평탄부
320; ㄷ단면형 접합리브 321; 모서리단부
322,422; 접합단부 400; 제2판상재
t; 용접홈 C; 기둥 구조체

Claims

사각단면의 철근조립체(200)와, 상기 철근조립체(200)의 각 외면에 부착되는 판상재(300,400)로 이루어져 그 내부에 폐쇄공간이 형성되고 그 내부에 콘크리트가 타설되는 박스형 기둥에 있어서,
상기 철근조립체(200)는, 사각단면의 각 모서리에 위치한 수직주근(211)과, 이웃하는 각 수직주근(211) 사이에 설치되는 사재근(220)이 포함되어 구성되고,
상기 판상재(300,400)의 한 쌍은 복부판(310)의 양측단에서 내측으로 수직절곡된 모서리단부(321)와 상기 모서리단부(321)에서 다시 복부판(310)의 방향으로 절곡된 접합단부(322)로 이루어지는 ㄷ단면형 접합리브(320)가 형성되고, 접합단부(322)가 수직주근(211)에 용접 부착되면서 서로 대향되도록 배치되는 제1판상재(300)이고, 다른 한 쌍은 복부판(410)의 양측단에 내측으로 절곡된 접합단부(422)로 이루어지는 ㄴ단면형 접합리브(420)가 형성되어, 제1판상재(300)의 ㄷ단면형 접합리브(320)에 용접 접합되면서 서로 대향되도록 배치되는 제2판상재(400)이며,
제1판상재(300)의 ㄷ단면형 접합리브(320)와 제2판상재(400)의 ㄴ단면형 접합리브(420) 사이에 트렌치 형상의 용접홈(t)이 형성되도록 적어도 어느 하나의 접합단부(322,422)는 경사지게 절곡되는 것을 특징으로 하는 철근래티스 콘크리트 스틸합성 박스형 기둥 구조체.
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제1항에 있어서,
상기 각 판상재(300,400)의 복부판(310,410)에는 수평방향으로 형성되는 절곡엠보싱(311,411)의 다수 개가 상하방향으로 연속하여 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 철근래티스 콘크리트 스틸합성 박스형 기둥 구조체.
제4항에 있어서,
상기 절곡엠보싱(311,411)은 전후방향으로 교대로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 철근래티스 콘크리트 스틸합성 박스형 기둥 구조체.
제1항에 있어서,
상기 철근조립체(200)는 서로 인접한 두 수직주근(211) 사이에 수직보강근(212)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 철근래티스 콘크리트 스틸합성 박스형 기둥 구조체.