KR101877942B1 - 기둥-보 접합부 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기둥 부재와 보 부재를 결합하는 브래킷을 H형강의 상하부 브래킷으로 분리하되 상하부 브래킷의 연결 웨브를 보 부재의 플랜지와 결합함으로써, 하중이 보 부재의 플랜지를 통해 브래킷의 연결 웨브 및 측면 플랜지를 거쳐 강관 기둥으로 직접 전달될 수 있어 응력 전달 개념이 단순하고 명확하여 구조 해석 및 설계가 용이한 기둥-보 접합부에 대한 것이다.
본 발명 기둥-보 접합부는 4개의 강관벽으로 이루어져 사각 단면인 강관기둥을 포함하여 구성되는 기둥 부재와 상하부 플랜지를 포함하는 보 부재를 브래킷으로 결합하는 기둥-보 접합부에 관한 것으로, 상기 브래킷은 상하로 이격되어 일단은 강관기둥의 측면에 결합되고, 타단은 보 부재의 상부 플랜지와 하부 플랜지에 각각 결합되는 상부 브래킷과 하부 브래킷으로 구성되되, 상기 상부 브래킷과 하부 브래킷은 각각 보 부재의 플랜지에 대응되는 위치에 횡방향으로 배치되어 보 부재의 플랜지와 결합되는 연결 웨브 및 상기 연결 웨브의 양측에 구비되는 측면 플랜지로 구성되는 H형강인 것을 특징으로 한다.

Description

기둥-보 접합부{Beam-column connection}
본 발명은 기둥 부재와 보 부재를 결합하는 브래킷을 H형강의 상하부 브래킷으로 분리하되 상하부 브래킷의 연결 웨브를 보 부재의 플랜지와 연결함으로써, 응력이 보 부재의 플랜지를 통해 브래킷의 연결 웨브 및 측면 플랜지를 거쳐 강관 기둥으로 직접 전달될 수 있어 응력 전달 개념이 단순하고 명료하여 구조 해석 및 설계가 용이한 기둥-보 접합부에 대한 것이다.
강축과 약축의 강성이 다른 일반적인 H형강 기둥과 달리 폐단면인 강관기둥은 x, y 양축의 강성 차이가 크지 않아 구조적 효율이 우수하다. 특히, 강관 내부에 콘크리트를 충전하여 구성되는 콘크리트 충전 강관기둥(CFT)은 높은 하중을 지지할 수 있고 연성이 우수하여 부재 사이즈를 줄일 수 있는 장점 등이 있다.
그러나 이러한 강관기둥은 보 부재와의 접합부에서 강관의 면외 좌굴을 방지하기 위해 다양한 형태의 다이어프램을 필요로 한다.
이중 내다이어프램 방식은 강관기둥의 절단 없이 강관기둥 내부에 다이아프램을 용접 접합한다. 이 경우 다이어프램의 강재량을 최소화할 수 있고, 외부 돌출부가 없어 마감 처리가 용이하다. 반면, 강관 내부에 부재를 설치하는 작업이 까다롭고, 내부에 구비된 다이어프램의 접합 품질이나 결함 여부를 확인하기 어려우며, 충전 강관 기둥의 내부 콘크리트 타설시 간섭으로 콘크리트의 밀실한 충전을 기대하기 어렵다.
그리고 외다이어프램 방식은 강관기둥 외부에 다이어프램을 용접 접합한다. 이 경우, 충전강관기둥 내부에 콘크리트를 충전하기 쉽고, 다이어프램이 외부로 노출되므로 접합 상태 및 결함 상태를 확인하기 용이하다. 반면, 외부로 돌출된 부분의 마감처리가 곤란하고, 보 부재의 결합을 위한 브래킷과 간섭되어 접합부 상세가 복잡하며, 다이어프램 강재량이 증가하는 단점이 있다.
또한, 관통형 다이어프램 방식은 응력 전달이 명확한 장점이 있으나, 강관을 잘라서 다이어프램을 용접하기 때문에 제작 과정이 복잡하고 물량이 많이 소요되는 단점이 있다.
KR 10-1367626 B1
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 강관기둥과 보 부재의 접합부에서 별도의 다이어프램 없이도 보 부재의 응력을 기둥 부재로 원활하게 전달하여 6자유도(X, Y, Z, Mx, My, T)의 강절점을 구현할 수 있는 기둥-보 접합부를 제공하고자 한다.
본 발명은 응력 전달 개념이 단순하고 명확하여 구조 해석 및 설계가 용이하고, 현장 작업량 및 난이도를 획기적으로 개선할 수 있는 기둥-보 접합부를 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 4개의 강관벽으로 이루어져 사각 단면인 강관기둥을 포함하여 구성되는 기둥 부재와 상하부 플랜지를 포함하는 보 부재를 브래킷으로 결합하는 기둥-보 접합부에 관한 것으로, 상기 브래킷은 상하로 이격되어 일단은 강관기둥의 측면에 결합되고, 타단은 보 부재의 상부 플랜지와 하부 플랜지에 각각 결합되는 상부 브래킷과 하부 브래킷으로 구성되되, 상기 상부 브래킷과 하부 브래킷은 각각 보 부재의 플랜지에 대응되는 위치에 횡방향으로 배치되어 보 부재의 플랜지와 결합되는 연결 웨브 및 상기 연결 웨브의 양측에 구비되는 측면 플랜지로 구성되는 H형강이고, 상기 상부 브래킷과 하부 브래킷의 측면 플랜지는 강관기둥의 측면 강관벽에 연속되도록 측면 강관벽과 일직선상에 용접 결합됨으로써, 기둥-보 접합부에서의 응력이 보 부재의 플랜지에서 브래킷의 연결 웨브를 거쳐 브래킷의 측면 플랜지 및 강관기둥의 측면 강관벽으로 전달되어 강관벽의 면내력에 의해 직접 응력이 전달되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부를 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부 브래킷과 하부 브래킷의 보 부재 측 단부에는 제1엔드플레이트가 결합되고, 상기 보 부재의 단부에는 상기 제1엔드플레이트에 접합되는 제2엔드플레이트가 결합되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1엔드플레이트와 제2엔드플레이트 중 어느 하나의 전면에는 T형 단면의 가이드홈부가 수직 방향으로 절개 형성되고, 다른 하나의 전면에는 상기 가이드홈부에 삽입되어 걸리는 가이드돌부가 구비되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가이드홈부가 제1엔드플레이트에 형성되는 경우에는 가이드홈부의 하부가 폐쇄되고, 제2엔드플레이트에 형성되는 경우에는 가이드홈부의 상부가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1엔드플레이트는 상기 상부 브래킷의 단부에 결합되는 제1상부엔드플레이트와 하부 브래킷의 단부에 결합되는 제1하부엔드플레이트로 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1상부엔드플레이트와 제1하부엔드플레이트의 전면에는 T형 단면의 가이드홈부가 수직 방향으로 절개 형성되고, 제2엔드플레이트의 전면에는 상기 가이드홈부에 삽입되어 걸리는 가이드돌부가 구비되되, 상기 가이드돌부는 상하로 분리되어 제1상부엔드플레이트와 제1하부엔드플레이트의 가이드홈부에 각각 대응되는 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1엔드플레이트의 하단 및 제2엔드플레이트의 상단 중 적어도 어느 하나 이상에는 전면 측으로 걸림지지턱이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 기둥 부재는 강관기둥의 외부를 콘크리트가 둘러싼 SRC 기둥인 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부를 제공한다.
본 발명에 따르면 기둥 부재와 보 부재를 결합하기 위한 브래킷을 H형강의 상하부 브래킷으로 분리하되, 상하부 브래킷의 연결 웨브를 보 부재의 플랜지와 결합하여, 응력이 보 부재의 플랜지를 통해 브래킷의 연결 웨브 및 측면 플랜지를 거쳐 기둥 부재를 구성하는 강관 기둥으로 전달되도록 구성할 수 있다.
이에 따라 브래킷의 측면 플랜지를 통해 강관 기둥 측으로 직접 응력이 전달되므로, 응력 전달 개념이 단순하고 명확하여 구조 해석 및 설계가 용이하다.
아울러 기둥-보 접합부에 별도의 다이어프램이 불필요하므로, 제작성이 우수하고 현장 작업량 및 시공 난이도를 획기적으로 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명 기둥-보 접합부의 실시예를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명 기둥-보 접합부에서 일어나는 응력 전달 메커니즘을 도시하는 도면.
도 3은 강관기둥이 각형 단면인 경우, 본 발명 기둥-보 접합부의 횡단면도.
도 4는 강관기둥이 원형 단면인 경우, 기둥-보 접합부의 횡단면도.
도 5는 도 4에 도시된 기둥-보 접합부를 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명 기둥-보 접합부의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 7은 제1엔드플레이트에 가이드홈부가 형성된 본 발명 기둥-보 접합부의 사시도.
도 8은 제2엔드플레이트에 가이드홈부가 형성된 본 발명 기둥-보 접합부의 사시도.
도 9는 제1엔드플레이트가 상하로 분리 형성된 본 발명 기둥-보 접합부의 사시도.
도 10은 걸림지지턱이 구비된 본 발명 기둥-보 접합부의 단면도.
도 11은 기둥 부재가 SRC 기둥으로 구성되는 본 발명 기둥-보 접합부의 횡단면도.
도 12는 기둥 부재가 CFT 기둥으로 구성되는 본 발명 기둥-보 접합부의 횡단면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 기둥-보 접합부의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명 기둥-보 접합부는 4개의 강관벽으로 이루어져 사각 단면인 강관기둥(11)을 포함하여 구성되는 기둥 부재(1)와 상하부 플랜지(21, 22)를 포함하는 보 부재(2)를 브래킷(3)으로 결합하는 기둥-보 접합부에 관한 것으로, 상기 브래킷(3)은 상하로 이격되어 일단은 강관기둥(11)의 측면에 결합되고, 타단은 보 부재(2)의 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22)에 각각 결합되는 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)으로 구성되되, 상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)은 각각 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)에 대응되는 위치에 횡방향으로 배치되어 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)와 결합되는 연결 웨브(311, 321) 및 상기 연결 웨브(311, 321)의 양측에 구비되는 측면 플랜지(312, 322)로 구성되는 H형강이고, 상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 측면 플랜지(312, 322)는 강관기둥(11)의 측면 강관벽(111)에 연속되도록 측면 강관벽(111)과 일직선상에 용접 결합됨으로써, 기둥-보 접합부에서의 응력이 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)에서 브래킷(3)의 연결 웨브(311, 321)를 거쳐 브래킷(3)의 측면 플랜지(312, 322) 및 강관기둥의 측면 강관벽(111)으로 전달되어 강관벽의 면내력에 의해 직접 응력이 전달되는 것을 특징으로 한다.
상기 기둥 부재(1)는 강관기둥(11)을 포함하여 구성된다.
상기 강관기둥(11)은 4개의 강관벽으로 이루어진 사각 단면으로 구성된다.
도 12에 도시된 바와 같이 상기 강관기둥(11)의 내부에는 콘크리트가 충전되어 콘크리트 충전 강관 기둥(CFT)을 구성할 수 있다.
상기 보 부재(2)는 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22)를 포함하는 것으로 상하부 플랜지(22) 중앙을 웨브(23)로 상호 연결되는 H형강 보나, 상하부 플랜지(22) 양단을 한 쌍의 웨브가 연결하는 박스형 또는 U형 보일 수 있다.
상기 기둥 부재(1)와 보 부재(2)는 브래킷(3)에 의하여 상호 결합된다.
상기 브래킷(3)은 상하로 이격되는 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)으로 구성된다.
상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)은 각각 일단이 강관기둥(11)의 측면에 결합된다.
그리고 상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 타단은 각각 보 부재(2)의 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22)에 결합된다.
상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)은 각각 H형강으로 구성된다.
상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)은 연결 웨브(311, 321) 및 상기 연결 웨브(311, 321)의 양측에 구비되는 측면 플랜지(312, 322)로 구성된다.
상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 연결 웨브(311, 321)는 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)와 결합되도록 수평 방향으로 배치된다.
즉, 상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)은 연결 웨브(311, 321)가 수평 방향으로 배치되고, 한 쌍의 측면 플랜지(312, 322)가 수직 방향으로 배치된다.
상기 브래킷(3)의 연결 웨브(311, 321)와 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)는 덧플레이트(25)로 상호 결합 가능하다.
본 발명 기둥-보 접합부에서 응력은 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)에서 브래킷(3)의 연결 웨브(311, 321)를 거쳐 브래킷(3)의 측면 플랜지(312, 322) 및 강관기둥(11)의 측면 강관벽(111) 순으로 전달된다(도 2 참조).
여기에서 측면 강관벽(111)은 브래킷(3)의 측면 플랜지(312, 322)가 접하는 강관기둥(11)의 측면을 의미한다.
이에 따라 브래킷(3)의 측면 플랜지(312, 322)를 통해 강관벽의 면내력을 직접 응력 전달 가능하므로 별도의 다이어프램이 불필요하다. 즉, 강관기둥(11)의 측면 강관벽(111)을 다이어프램의 일부로 활용 가능하다.
이와 같이, 본 발명에서는 기둥-보 접합부에서 응력 전달 개념이 단순하고 명확해지므로, 구조 해석 및 설계가 용이하다. 그리고 상세 해석 없이 일반적인 부재 해석으로 접근 가능하다. 또한, 현장 작업량을 감소시키고 시공 난이도를 획기적으로 개선할 수 있다.
아울러 기둥-보 접합부의 강성이 강하여 부재의 전 강도(full strength)를 활용 가능하다.
본 발명은 강관기둥(11)과 H형 단면의 보 부재(2)로 이루어진 골조 시스템에서 별도의 다이어프램 없이도 6자유도(X, Y, Z, Mx, My, T) 강절점을 구현할 수 있는 기둥-보 접합부를 제공할 수 있다.
기존 철골 골조는 보 부재의 현장 결합을 위해 기둥 부재에 브래킷을 사전 부착하여 현장에서는 기둥 부재 설치 후 보 부재를 브래킷에 결합하는 순서로 시공하였다. 이때, 브래킷은 보 부재와 동일한 규격의 H형강을 사용하고, 브래킷과 보 부재의 플랜지 및 웨브를 각각 덧플레이트로 서로 볼트 결합한다.
그런데 부모멘트 저항을 위해 브래킷의 H형강 규격을 보 부재보다 크게 하는 경우 접합 상세가 복잡해지는 문제가 있었다.
이에 반해 본 발명에서는 보 부재(2)의 규격과 상관없이 브래킷(3)의 크기를 자유롭게 조절 가능하다.
상기 브래킷(3)은 일반적인 H형강을 활용하여 사용 가능하다. 이 경우 별도로 브래킷(3)을 제작할 필요 없이 기성 제품의 사용만으로도 충분하므로 구득이 용이하고 경제적이다.
상기 브래킷(3)은 사전에 공장에서 강관기둥(11)의 측면에 용접 결합한 후 현장으로 이동하여 사용 가능하다.
상기 브래킷(3)의 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32) 사이에는 소정의 공간이 형성되므로, 이 부분을 통하여 각종 배관을 통과시킬 수 있다. 이에 따라 구조 부재의 단면 결손 없이 설비공사가 가능하다.
도 2는 본 발명 기둥-보 접합부에서 일어나는 응력 전달 메커니즘을 도시하는 도면이다.
본 발명의 기둥-보 접합부는 접합부의 전단 항복 이후에 강관기둥(11)이나 보 부재(2)의 압축플랜지 좌굴로 이어지며, 강관기둥(11)의 좌굴이 지연된다.
도 2와 같이 접합부 하중 흐름을 정의하면 구조 해석 및 설계가 용이하다.
도 2에서 TP는 보 부재(2)의 플랜지(21) 단부에 전달되는 하중을 의미한다.
이때, 상부 브래킷(31)의 각 측면 플랜지(312)에서 강관기둥(11) 측으로 전달되는 하중은 TP/2 = ℓ×tsw×τy + h×tc×τy로 나타낼 수 있다.
여기에서, τy는 강관기둥(11)의 전단항복강도, ℓ은 연결 웨브(311)의 길이, tsw는 연결 웨브(311)의 두께를 의미한다. 그리고 h는 측면 플랜지(312)의 높이, tc는 강관기둥(11)의 두께를 의미한다.
또한, 측면 플랜지(312)에서의 응력전달은 Whitmore Section에 의해 30°(상하 각 α=15°)의 범위에 의해 설정된 유효폭에 의해 전달되는 것으로 가정할 수 있다.
도 3은 강관기둥이 사각 단면인 경우, 본 발명 기둥-보 접합부의 횡단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 강관기둥(11)은 사각 단면으로, 상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 측면 플랜지(312, 322)는 강관기둥(11)의 측면 강관벽(111)에 연속되도록 결합할 수 있다.
강관벽의 면내력에 의해 보 부재(2)의 응력을 강관기둥(11)으로 직접 전달하기 위해서는 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 측면 플랜지(312, 322)가 측면 강관벽(111)과 일직선상에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 보 부재(2)의 플랜지(21, 22) 측단부와 연결 웨브(311, 321)의 내측 단부를 연결한 선과 측면 플랜지(312, 322)가 이루는 각도(θ)는 20° 이하인 것이 바람직하다.
만약, 20°를 초과하면, 즉 보 부재(2) 측면과 측면 플랜지(312, 322)(또는 측면 강관벽(111))의 거리가 브래킷(3) 길이에 비해 큰 경우에 보 부재(2)의 플랜지(21, 22) 응력이 연결 웨브(311, 321)를 통해 측면 웨브(312, 322) 및 측면 강관벽(111)에 도달하기 전에, 먼저 기둥 부재(1)의 전면 강관벽(112)에 도달하여 전면 강관벽(112)이 좌굴될 우려가 있다.
따라서 강관기둥(11)의 폭에 비해 보 부재(2)의 폭이 좁은 경우에는 브래킷(3)의 길이를 길게 하여 θ값을 줄임으로써, 플랜지(21, 22)의 응력이 측면 웨브(311, 321) 및 측면 강관벽(111)으로 제대로 전달되도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 강관기둥이 원형 단면인 경우, 기둥-보 접합부의 횡단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 기둥-보 접합부를 도시하는 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 강관기둥(11)은 원형 단면으로, 상기 상부 브래킷(31) 및 하부 브래킷(32)과 강관기둥(11)의 사이에는 ㄱ자 단면으로 형성되어 일측 레그(41)의 단부는 강관기둥(11)의 측면 강관벽(111)에 결합되고, 타측 레그(42)의 단부는 강관기둥(11)의 전면 강관벽(112)에 결합되는 연결 부재(4)가 구비되고, 상기 상부 브래킷(31) 및 하부 브래킷(32)은 각각 연결 부재(4)의 타측 레그(42) 및 전면 강관벽(112)에 결합되도록 구성할 수 있다.
상기 강관기둥(11)이 원형 단면이면 브래킷(3)과 강관기둥(11) 사이에 ㄱ자 단면의 연결 부재(4)를 결합한다. 이에 따라 브래킷(3)의 측면 플랜지(312, 322)의 응력이 연결 부재(4)의 일측 레그(41)를 통해 강관기둥(11)의 측면 강관벽(111)으로 전달될 수 있다.
즉, 브래킷(3)의 설치 위치에서 연결 부재(4)의 일측 레그(41)는 강관기둥(11)의 측면 강관벽(111)이 연장된 부재 역할을 한다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 연결 부재(4)는 하나의 부재를 길게 형성하여 하나의 연결 부재(4)에 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)이 동시에 결합될 수 있다.
아울러 도 5의 (b)와 같이, 상기 연결 부재(4)는 상하로 분리하여 상호 이격 배치함으로써, 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)이 각각 결합되도록 구성하는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명 기둥-보 접합부의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 보 부재(2) 측 단부에는 제1엔드플레이트(33)가 결합되고, 상기 보 부재(2)의 단부에는 상기 제1엔드플레이트(33)에 접합되는 제2엔드플레이트(24)가 결합되도록 구성할 수 있다.
전술한 도 1에 도시된 바와 같이, 기본 H형강 상하부 브래킷(31, 32)의 연결 웨브(311, 321)와 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)를 각각 덧플레이트(25)로 결합하는 경우, 플랜지(21, 22)의 상하부에 덧플레이트(25)를 덧대어 볼트 결합한다. 그러므로 접합용 강재량이 많이 소요되고, 브래킷(3) 측과 보 부재(2) 측을 각각 볼트 결합해야 하므로 볼트 결합 개소가 많아 현장 작업량이 크게 증가하는 문제점이 있다.
이에 반해 도 6과 같이, 제1엔드플레이트(33)와 제2엔드플레이트(24)를 각각 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32) 및 보 부재(2)의 서로 대면하는 단부에 결합한 후, 제1, 2엔드플레이트(33, 24)를 서로 맞닿게 상호 볼트 결합하면 볼트 결합 개소가 감소하므로 현장 작업량을 최소화할 수 있고, 변형이 최소화되어 정밀도 관리에도 유리하다.
상기 제1엔드플레이트(33)는 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 단부를 동시에 감쌀 수 있을 정도의 직사각형 단면 부재를 이용할 수 있다.
상기 제2엔드플레이트(24)는 강재량 절약을 위해 보 부재(2)의 단면 형상과 대응되도록 H형으로 형성 가능하다.
도 7은 제1엔드플레이트에 가이드홈부가 형성된 본 발명 기둥-보 접합부의 사시도이고, 도 8은 제2엔드플레이트에 가이드홈부가 형성된 본 발명 기둥-보 접합부의 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1엔드플레이트(33)와 제2엔드플레이트(24) 중 어느 하나의 전면에는 T형 단면의 가이드홈부(G)가 수직 방향으로 절개 형성되고, 다른 하나의 전면에는 상기 가이드홈부(G)에 삽입되어 걸리는 가이드돌부(P)가 구비되도록 구성할 수 있다.
구체적으로 도 7에는 제1엔드플레이트(33)의 전면에 가이드홈부(G)가 형성되고, 제2엔드플레이트(24)의 전면에 가이드돌부(P)가 형성되었다.
그리고 도 8에는 제2엔드플레이트(24)의 전면에 가이드홈부(G)가 형성되고, 제1엔드플레이트(33)의 전면에 가이드돌부(P)가 형성되었다.
이에 따라 제1, 2엔드플레이트(33, 34)에 각각 형성된 가이드홈부(G)와 가이드돌부(P)를 일치시켜, 제1, 2엔드플레이트(33, 34)를 상호 쉽게 결합 가능하다.
상기 가이드홈부(G)와 가이드돌부(P)는 각각 제1, 2엔드플레이트(33, 34)의 중앙을 따라 수직 방향으로 길게 형성할 수 있다.
이 경우, 브래킷(3)과 보 부재(2)의 중심 위치를 일치시키면서 보 부재(2)를 브래킷(3)에 쉽게 연결할 수 있다.
상기 가이드홈부(G)는 입구, 즉 가이드돌부(P)가 진입되는 측을 가이드돌부(P)의 최초 진입이 용이하도록 폭이 확대되도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 7 및 도 8과 같이, 상기 가이드홈부(G)가 제1엔드플레이트(33)에 형성되는 경우에는 가이드홈부(G)의 하부가 폐쇄되고, 제2엔드플레이트(24)에 형성되는 경우에는 가이드홈부(G)의 상부가 폐쇄되도록 구성할 수 있다.
상기 보 부재(2)는 브래킷(3)이 결합된 강관기둥(11)을 먼저 설치한 후 양중하여 이웃하는 브래킷(3) 사이에 보 부재(2)를 걸어 설치한다.
따라서 가이드홈부(G)의 하부 또는 상부를 폐쇄하여, 보 부재(2)의 제2엔드플레이트(24)가 하부 브래킷(32) 또는 상부 브래킷(31)의 위치에 걸려 설치 위치가 가고정되도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 가이드홈부(G)가 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32) 측에 형성된 경우, 하부 브래킷(32) 측의 가이드홈부(G)는 하부가 폐쇄되도록 구성한다. 이에 따라 제2엔드플레이트(24)의 가이드돌부(P) 하단이 하부 브래킷(32)의 가이드홈부(G) 하부에 걸려 더 이상 하강하지 않고 위치가 가고정된다(도 7).
이 경우, 보 부재(2)의 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22)가 모두 가고정되므로, 브래킷(3)과의 접합부는 구조적으로 반강접(semi rigid connection)이 된다.
따라서 최종 접합 체결 이전의 시공 하중에 의한 보 부재(2)의 중앙부 처짐을 감소시키고 구조적 성능을 확보할 수 있다.
도 9는 제1엔드플레이트가 상하로 분리 형성된 본 발명 기둥-보 접합부의 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1엔드플레이트(33)는 상기 상부 브래킷(31)의 단부에 결합되는 제1상부엔드플레이트(33a)와 하부 브래킷(32)의 단부에 결합되는 제1하부엔드플레이트(33b)로 분리 구성 가능하다.
보 부재(2)의 춤이 달라지는 경우, 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32) 사이의 간격을 자유롭게 조절할 수 있도록 제1엔드플레이트(33)를 제1상부엔드플레이트(33a)와 제1하부엔드플레이트(33b)로 분리 구성할 수 있다.
더욱이 볼트에 의해 보 부재(2)의 플랜지(21, 22) 응력이 브래킷(3)의 연결 웨브(311, 321)로 전달되는 것이므로, 제1상부엔드플레이트(33a)와 제1하부엔드플레이트(33b) 사이 부분은 구조적으로 필요 없는 부분이다. 따라서 강재량 절약을 위해 제1엔드플레이트(33)를 상하로 분리 구성 가능하다.
상기 제1상부엔드플레이트(33a)와 제1하부엔드플레이트(33b)의 전면에는 T형 단면의 가이드홈부(G)가 수직 방향으로 절개 형성되고, 제2엔드플레이트(24)의 전면에는 상기 가이드홈부(G)에 삽입되어 걸리는 가이드돌부(P)가 구비되되, 상기 가이드돌부(P)는 상하로 분리되어 제1상부엔드플레이트(33a)와 제1하부엔드플레이트(33b)의 가이드홈부(G)에 각각 대응되는 길이로 형성되도록 구성할 수 있다.
이와 같이, 상기 가이드돌부(P)를 제1상부엔드플레이트(33a)와 제1하부엔드플레이트(33b)의 가이드홈부(G)에 각각 대응되도록 상하로 분리 형성하면, 가이드돌부(P) 형성을 위해 소요되는 강재량을 절약할 수 있다. 아울러 상하부 브래킷(31, 32) 사이에 공간을 최대한 확보하여 배관 설치 등에 활용할 수 있다. 나아가 경우에 따라 보 부재(2)를 브래킷(3)의 측면에서 삽입하는 것도 가능하여 양중 높이를 최소화하는 것도 가능하다.
상기 제1하부엔드플레이트(33b)의 가이드홈부(G)는 하부에 위치하는 가이드돌부(P) 하단이 거치되도록 하부를 폐쇄하는 것이 바람직하다.
상기 보 부재(2)의 자중이나 시공하중이 큰 경우에는 제1상부엔드플레이트(33a)의 가이드홈부(G) 하부도 폐쇄하여 상하부에서 지지하도록 구성할 수 있다.
도 10은 걸림지지턱이 구비된 본 발명 기둥-보 접합부의 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1엔드플레이트(33)의 하단 및 제2엔드플레이트(24)의 상단 중 적어도 어느 하나 이상에는 전면 측으로 걸림지지턱(241, 331)이 돌출 형성될 수 있다.
이는 별도의 가이드돌부(P) 없이 걸림지지턱(331)의 상부에 제2엔드플레이트(24)의 하단을 걸거나 또는 제1엔드플레이트(33)의 상단에 제2엔드플레이트(24)의 걸림지지턱(241)을 걸어 지지시켜 가고정하는 실시예이다.
상기 걸림지지턱(241, 331)은 ㄱ자 형태로 구성하여 타측 엔드플레이트의 이탈을 방지하도록 할 수 있다.
도 11은 기둥 부재가 SRC 기둥으로 구성되는 본 발명 기둥-보 접합부의 횡단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기둥 부재(1)는 강관기둥(11)의 외부를 콘크리트(12)가 둘러싼 SRC 기둥으로 구성할 수 있다.
종래 SRC 기둥의 철골 부재를 강관으로 하는 경우, 외다이어프램을 사용하면 외다이어프램의 간섭으로 인해 보 부재와의 사이 공간에 콘크리트 타설이 용이하지 않았다.
그러나 본 발명에서는 기둥 부재(1) 내부에 공간부가 확보되므로 SRC 기둥으로 강관을 사용하는 경우에도 콘크리트 타설이 용이하다.
뿐만 아니라 SRC 기둥은 콘크리트(12)에 주근(13)이 배근되는데, 기존의 일반적인 H형강 브래킷은 브래킷의 상하부 플랜지의 간섭으로 주근(13) 배근이 용이하지 않았다.
이에 반해 본 발명은 횡방향으로 브래킷(3)의 연결 웨브(311, 321) 하나만 존재하므로 주근(13)의 배근이 종래보다 용이하다. 즉, 기존에는 상하부 플랜지 2군데에서 주근(13)을 관통 또는 용접하여 연결하여야 하였으나, 본 발명에서는 연결 웨브(311, 321) 한군데서만 주근(13)을 연결하면 되므로 편리하다.
1: 기둥 부재 11: 강관기둥
111: 측면 강관벽 112: 전면 강관벽
12: 콘크리트 13: 주근
14: 띠철근 2: 보 부재
21: 상부 플랜지 22: 하부 플랜지
23: 웨브 24: 제2엔드플레이트
241: 걸림지지턱 25: 덧플레이트
3: 브래킷 31: 상부 브래킷
311: 연결 웨브 312: 측면 플랜지
32: 하부 브래킷 321: 연결 웨브
322: 측면 플랜지 33: 제1엔드플레이트
33a: 제1상부엔드플레이트 33b: 제1하부엔드플레이트
331: 걸림지지턱 4: 연결 부재
41: 일측 레그 42: 타측 레그
G: 가이드홈부 P: 가이드돌부

Claims (10)

  1. 4개의 강관벽으로 이루어져 사각 단면인 강관기둥(11)을 포함하여 구성되는 기둥 부재(1)와 상하부 플랜지(21, 22)를 포함하는 보 부재(2)를 브래킷(3)으로 결합하는 기둥-보 접합부에 관한 것으로,
    상기 브래킷(3)은 상하로 이격되어 일단은 강관기둥(11)의 측면에 결합되고, 타단은 보 부재(2)의 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22)에 각각 결합되는 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)으로 구성되되,
    상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)은 각각 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)에 대응되는 위치에 횡방향으로 배치되어 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)와 결합되는 연결 웨브(311, 321) 및 상기 연결 웨브(311, 321)의 양측에 구비되는 측면 플랜지(312, 322)로 구성되는 H형강이고,
    상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 측면 플랜지(312, 322)는 강관기둥(11)의 측면 강관벽(111)에 연속되도록 측면 강관벽(111)과 일직선상에 용접 결합됨으로써, 기둥-보 접합부에서의 응력이 보 부재(2)의 플랜지(21, 22)에서 브래킷(3)의 연결 웨브(311, 321)를 거쳐 브래킷(3)의 측면 플랜지(312, 322) 및 강관기둥의 측면 강관벽(111)으로 전달되어 강관벽의 면내력에 의해 직접 응력이 전달되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 상부 브래킷(31)과 하부 브래킷(32)의 보 부재(2) 측 단부에는 제1엔드플레이트(33)가 결합되고, 상기 보 부재(2)의 단부에는 상기 제1엔드플레이트(33)에 접합되는 제2엔드플레이트(24)가 결합되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부.
  5. 제4항에서,
    상기 제1엔드플레이트(33)와 제2엔드플레이트(24) 중 어느 하나의 전면에는 T형 단면의 가이드홈부(G)가 수직 방향으로 절개 형성되고, 다른 하나의 전면에는 상기 가이드홈부(G)에 삽입되어 걸리는 가이드돌부(P)가 구비되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부.
  6. 제5항에서,
    상기 가이드홈부(G)가 제1엔드플레이트(33)에 형성되는 경우에는 가이드홈부(G)의 하부가 폐쇄되고, 제2엔드플레이트(24)에 형성되는 경우에는 가이드홈부(G)의 상부가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부.
  7. 제4항에서,
    상기 제1엔드플레이트(33)는 상기 상부 브래킷(31)의 단부에 결합되는 제1상부엔드플레이트(33a)와 하부 브래킷(32)의 단부에 결합되는 제1하부엔드플레이트(33b)로 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부.
  8. 제7항에서,
    상기 제1상부엔드플레이트(33a)와 제1하부엔드플레이트(33b)의 전면에는 T형 단면의 가이드홈부(G)가 수직 방향으로 절개 형성되고, 제2엔드플레이트(24)의 전면에는 상기 가이드홈부(G)에 삽입되어 걸리는 가이드돌부(P)가 구비되되, 상기 가이드돌부(P)는 상하로 분리되어 제1상부엔드플레이트(33a)와 제1하부엔드플레이트(33b)의 가이드홈부(G)에 각각 대응되는 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부.
  9. 제4항에서,
    상기 제1엔드플레이트(33)의 하단 및 제2엔드플레이트(24)의 상단 중 적어도 어느 하나 이상에는 전면 측으로 걸림지지턱(241, 331)이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부.
  10. 제1항에서,
    상기 기둥 부재(1)는 강관기둥(11)의 외부를 콘크리트(12)가 둘러싼 SRC 기둥인 것을 특징으로 하는 기둥-보 접합부.
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