KR101885145B1 - Src와 pc를 이용한 기둥과 보의 설치 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 형강재의 양측면과 하면을 에워싸고 양단부는 노출되는 상태로 콘크리트가 타설, 양생되도록 하는 SRC-PC 합성보(100); 형강재의 사면을 에워싸며 콘크리트 타설, 양생되는 SRC-PC 합성기둥(200); 상기 SRC-PC 합성기둥(200)의 측면과 상기 SRC-PC 합성부(100)의 양단간을 연결 결합하는 연결구(300); 로 이루어져 SRC(Steel Reinforced Concrete)와 PC(precast concrete)를 복합 이용하며 현장에서 조립 시공되는 것을 특징으로 하여,
철골구조의 장점과 RC 구조의 장점을 이용하여 SRC 구조를 PC로 제작하여 내구성과 현장 시공성 및 시공비용, 공기의 절감을 이룰 수 있도록 하고 중, 대형 구조에 적합한 일반 PC 구조를 소형 구조에도 최적화 할 수 있는 효과를 갖는 SRC와 PC를 이용한 기둥과 보의 설치 구조에 관한 것이다.

Description

SRC와 PC를 이용한 기둥과 보의 설치 구조{Installation in a column to Beam Structure using SRC and PC}

본 발명은 SRC 공법과 PC 공법을 결합하여 공장에서 일체로 제작한 후 현장에서 조립하는 공법을 제공하여서 되는 SRC와 PC를 이용한 기둥과 보의 설치 공법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물을 구축함에 있어서는 건물의 사용목적 및 기능, 외력에 대한 안전성 확보, 경제성 등의 관점에서 적절한 구조 형식을 선정하여 시공하게 된다.

이와 같은 구조 형식으로는 종래로부터 목구조, 철근콘크리트조, 철골구조 등을 비롯하여 다양한 구조 시스템이 적용되고 있으며, 이 중, 현재 가장 보편적으로 사용되고 있는 구조 형식으로는 철근콘크리트조와 철골구조를 대표적으로 들 수 있다.

철근콘크리트 구조는 철근과 콘크리트 각각의 장점과 단점을 서로 보완되게 일체화시켜 구성한 구조로서, 이는 압축강도에 비해 인장응력에 대한 저항력이 상대적으로 약한 콘크리트의 단점을 보강하기 위해 콘크리트의 인장응력이 작용하는 부분에 철근을 배치, 외력이 작용하는 경우에 콘크리트에는 압축응력을, 철근에는 인장응력을 각각 부담시켜 복합적으로 외력에 저항할 수 있게 조성된 구조이다.

상기와 같은 철근콘크리트 구조는 비교적 저렴한 재료인 콘크리트를 주요 재료로 사용하여 이루어지므로 공사비가 저렴하여 경제성이 높다는 장점과 함께, 기타 성형성이 좋고 내화성, 내구성이 높다는 장점들이 있어 기존부터 건축물의 구조 형식으로서 가장 널리 활용되어 왔다.

하지만, 상기와 같은 철근콘크리트 구조도 다른 구조체, 예를 들어 목구조에 비해 자중(自重)이 크고, 균열이 발생하기 쉬우며, 거푸집 설치 및 해체 공사에 따른 가설 비용과 공기가 많이 소요된다는 단점도 있다.

반면에 철골구조는 구조물을 구축함에 있어 강판 및 각종 형강 부재들을 볼트결합 또는 용접 등의 접합방식으로 조립한 구조 형식으로서, 이와 같은 철골구조에서 사용되는 강재의 경우 콘크리트와 같은 다른 재료들에 비해 구조적 성능이 월등히 뛰어나며, 그 생산 방식에 있어서도 타워 크레인과 같은 중장비를 사용하여 단위 부재들을 양중 설치하고 이를 조립 결합하여 이루어진다.

따라서 건축물의 시공 기간이 단축되고 비교적 일정한 품질이 보장되는 장점을 갖고 있어 최근 사무소 건물, 고층 주거건물 등 대형 고층 건물들의 경우에는 대부분이 이러한 철골구조를 이용하여 시공되고 있는 추세이다.

그러나 상기한 철골구조의 경우에도 자재비가 다른 구조용 재료들에 비하여 고가이고, 화재에도 취약하여 화재 대비를 위하여 별도의 내화피복 시공을 하게 되는 문제점도 있다.

아울러 철골 구조를 이용하여 슬래브를 형성할 때, 시공 능률상 주로 테크플레이트 PC 슬래브와 같은 슬래브 유닛을 주로 사용하게 되는데, 슬래브 구조체가 철골보상에 얹혀져 설치되는 것으로 이에 대응되는 것 만큼 보-슬래브 두께가 늘어나게 되어 전체적인 층고의 증가를 가져오게 되는 문제점이 있다.

이에 전술한 것과 같은 철근콘크리트 구조와 철골 구조가 갖고 있는 특성들을 감안하여, 이들 양 재료를 복합적으로 구성하므로서, 각 구조 형식에 있어서의 단점은 상호 보완하고 각각의 장점들을 취할 수 있도록 하는 이른바 복합식 구조 시스템의 관심이 높아지고 있고, 이에 대한 개발도 활발하게 이루어지고 있는 추세에 있다.

이와 같은 복합적인 구조 시스템을 취하기 위한 것으로 가장 대표적인 것이, 철골과 콘크리트를 주재로 하는 SRC 구조(Steel Reinforced Concrete)라 할 수 있다.

상기 SRC 구조는 기둥이나 보 구조체를 구성함에 있어, 철골 부재의 주위에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 이들 3개의 재료가 서로 일체로 되도록 하는 구조인데, 이와 같은 SRC 구조의 경우 기존 철골구조에서 철골 부재가 받는 응력(주로 압축응력)을 상대적으로 저렴하면서도 압축력에 강한 콘크리트가 분담하도록 하여, 단위 철골 물량의 감소에 따른 공사비의 절감 효과를 기대하게 된다.

그러나, 이러한 일반적인 SRC 구조의 경우, 중앙부의 철골 부재 주위로 콘크리트를 타설하여 철골부재가 콘크리트내에 매설되는 구성을 취하게 되는데, 일반적으로 강재의 국부좌굴을 지연시키기 위하여 플랜지간 링크철근을 일정 간격으로 용접 설치하며, 경우에 따라 띠철근과 주철근을 설치하기도 한다. 이러한 SRC 기둥은 강재가 콘크리트 외부에 배치되므로 강재의 선항복이 가능하고 강재의 모멘트 증가로 인하여 동일 단면적 대비 휨 성능이 증가하게 되지만, 약축에 대한 휨성능이 떨어지고 링크철근의 국부좌굴 지연효과가 그리 크지 않아 큰 연성능력을 보이지는 못하며, 노출된 강재플랜지에 내화피복이 요구되는 단점들이 있고, 공기의 지연이 뒤따르는 문제점이 있다. 또한 상기한 종래의 공법으로는 주로 중,대형 구조에 적합하게 제공되고 있어 소형 구조물에는 적합하지 않게 되는 단점이 있다.

국내 특허등록 제 10-1415253 호 (2014. 07. 04 공고)

본 발명은 철골구조의 장점과 RC 구조의 장점을 이용하여 SRC 구조를 PC로 제작하여 내구성과 현장 시공성 및 시공비용, 공기의 절감을 이룰 수 있도록 하고 중, 대형 구조에 적합한 일반 PC 구조를 소형 구조에도 최적화할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

형강재의 양측면과 하면을 에워싸고 양단부는 노출되는 상태로 콘크리트가 타설, 양생되도록 하는 SRC-PC 합성보(100);

형강재의 사면을 에워싸며 콘크리트 타설, 양생되는 SRC-PC 합성기둥(200);

상기 SRC-PC 합성기둥(200)의 측면과 상기 SRC-PC 합성부(100)의 양단간을 연결 결합하는 연결구(300);

로 이루어져 SRC(Steel Reinforced Concrete)와 PC(precast concrete)를 복합 이용하며 현장에서 조립 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 철골구조의 장점과 RC 구조의 장점을 이용하여 SRC 구조를 PC로 제작하여 내구성과 현장 시공성 및 시공비용, 공기의 절감을 이룰 수 있도록 하고 중, 대형 구조에 적합한 일반 PC 구조를 소형 구조에도 최적화 할 수 있는 효과를 갖게 된다.

도 1은 본 발명에 채택되는 SRC-PC 합성보를 이루는 형강재를 도시한 사시도
도 2는 도 1에 의한 형강재의 좌우측면 및 하면을 감싸고 상면은 노출되는 노출면을 갖도록 하여 콘크리트를 타설하되 형강재의 양단부는 노출되는 상태로 콘크리트 타설하여, SRC-PC 합성보를 얻게 된 상태를 도시한 사시도
도 3은 본 발명에 채택되는 SRC-PC 기둥을 이루는 형강재를 도시한 사시도
도 4는 도 3에 의한 형강재의 사면을 에워싸고 하단부는 노출되도록 한 상태에서 콘크리트를 타설하여 SRC-PC 기둥을 얻도록 한 상태를 도시한 사시도
도 5는 SRC-PC 합성보와 SRC-PC 기둥간을 결합 연결하는 연결구를 도시한 도면
도 6 내지 도 9는 SRC-PC 합성보와 SRC-PC 기둥간의 결합 상태를 각각 예시한 각각의 일실시예도
도 10은 도 6 내지 도 9에 의해 SRC-PC 합성보와 SRC-PC 기둥간 결합 이후에 SRC-PC 합성보 상면으로 슬래브가 얹혀지며 고정 결합되는 예을 도시한 도면
도 11 내지 도 13은 상기한 SRC-PC 합성보와 SRC-PC 기둥간의 결합 과정을 순차적으로 도시한 도면들
도 14내지 도 15는 도 13에 의해 SRC-PC 합성보와 SRC-PC 기둥간 결합이 완료된 후 그 상단으로 지붕재가 안착 결합되는 예를 도시한 도면

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시 형태를 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명은 SRC 공법과 PC 공법을 결합하여 공장에서 일체로 제작한 후 현장에서 조립하여 제공되는 SRC-PC 합성보(100)와, SRC-PC 합성기둥(200)을 제공하고, 상기 SRC-PC 합성보(100)와 SRC-PC 합성기둥(200)간을 연결하는 연결구(300)의 제공에 의해 현장내에서 쉽게 조립, 시공 가능하게 되는 구조를 제공한다.

상기 SRC-PC 합성보(100)는, 도 1에서의 형강재(110)가 내부에 구성되는 프리캐스트 콘크리트 구조를 갖는 것으로 외측면으로 콘크리트가 타설 양생된 형태로 제공된다.

형강재(110)의 양측면과 하면측으로는 각각 스터드볼트(111)가 형성되며 상면측으로는 스터드볼트(111)는 형성되지 않는다.

또한 상기 형강재(110)의 양측면과 하면을 에워싸면서 양단부는 노출되도록 하고 상면 또한 노출되도록 콘크리트를 타설, 양생하여 도 2에서와 같은 SRC-PC 합성보(100)를 얻게 된다.

도면상 SRC-PC 합성보(100)의 상면측인 노출되는 부분을 노출면(112)이라 칭하며, 상기 SRC-PC 합성보(100)의 노출면(112)에 슬래브(410)가 안착 시공될 수 있다.

한편 상기 SRC-PC 합성보(100)를 이루는 형강재(110)의 양끝단으로는 각각 결합공(113)이 천공되는데, 상기 결합공(113)은 후술하게 되는 연결구(300)와 결합 되어, SRC-PC 기둥(200)과 연결되도록 하였다.

도면에서의 도면부호 C는 콘크리트타설체이다.

한편 상기한 SRC-PC 합성보(100)의 양단측과 결합되며 수직상 입설되는 기둥은 본 발명에서도 SRC와 PC를 합성하여서 되는 SRC-PC 기둥(200)을 형성하게 되는데 이는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같다.

이러한 SRC-PC 기둥(200)은 내부에 형강재(210)가 구비되되 외면측으로 다수의 스터드볼트(211)가 돌출 형성되도록 하고, 하단부로 SRC-PC 기둥(200)을 이루는 형강재(210)를 지지하기 위한 받침플레이트(212)가 용접 등의 방법으로 SRC-PC 기둥(200)과 고정되도록 한다.

도면부호 213은 SRC-PC 기둥(200)을 이루기 위한 형강재(210)와 받침플레이트(212)간의 고정 상태를 유지하며 보강하기 위한 지지보강편이다.

상기 형강재(210)의 외면측을 에워싸며 콘크리트를 타설, 양생하여 도 4에서 보는 것과 같은 SRC-PC 기둥(200)을 얻을 수 있게 된다.

도면부호 C'는 콘크리트타설체이다.

한편 여기서 상기 형강재(210)의 외측면을 에워싸며 콘크리트를 타설하되, 형강재(210)의 하단부는 노출되도록 한다.

전술한 SRC-PC 합성보(100)와 SRC-PC 기둥(200)은 공장에서 제작되어 현장으로 이송된 후 현장에서의 조립 시공이 가능하게 되는 것인데, 설계에 따라 미리 제작하게 된다.

SRC-PC 합성보(100)와 SRC-PC 기둥(200)의 결합 위치는 설계에 의하여 설정되며, 그 결합 위치인 설정 위치에 연결구(300)를 미리 상기 SRC-PC 기둥(200)을 이루는 형강재(110)의 측면에 결합한 후에 콘크리트 타설, 양생하여 도 6 내지 도 9에서와 같이 SRC-PC 합성보(100)와 SRC-PC 기둥(200)간을 연결할 수 있다.

여기서 상기 연결구(300)는 도 5에 도시된 바와 같다.

연결구(300)는 평플레이트(310)의 후면측 상하로 각각 돌출되는 한 조의 돌출편(320)을 형성하고, 평플레이트(310) 전면측의 중앙으로 길이방향으로 돌출되는 하나의 결합편(330)을 형성하되, 상기 결합편(330)의 상하에 각각 한 조의 결합공(331)이 천공되도록 한다.

상기 연결구(300)의 돌출편(320)은 SRC-PC 기둥(200)을 이루는 형강재(210)의 설정 위치와 결합되도록 하는데 그 결합 수단은 용접 등으로 이루어질 수 있을 것이다. 이와 같이 돌출편(320)이 형강재(210)의 설정 위치와 고정된 후에 콘크리트 타설을 하여 콘크리트타설체(C')를 얻게 되면 도 6 내지 도 9에서 보는 것과 같이 콘크리트타설체(C')에 돌출편(320)이 매립되고, 결합편(330)은 SRC-PC 기둥(200) 외측으로 돌출되는 형태를 갖게 된다.

이와 같이 돌출되는 결합편(330)과, SRC-PC 합성보(100)의 양단으로 각각 콘크리트타설체(C)에 의해 에워싸이지 않은 영역인 돌출된 부위에 천공되어 있는 결합공(113)과 볼트 조립 체결된다.

도 6 내지 도 9는 상기 결합편(330)과 결합공(113)과의 결합에 따른 다양한 실시예들을 도시한 것이다.

전술한 것과 같이, SRC-PC 합성보(100)와 SRC-PC 기둥(200)간의 결합을 완료하게 되고, 이어서 SRC-PC 합성보(100) 상면으로 슬래브를 얹힌 후 결합 고정하여 건축 구조물의 뼈대를 완성할 수 있을 것이다.

한편, SRC-PC 합성보(100)와 SRC-PC 기둥(200)간의 측면 결합이 연결구(300)에 의해 이루어진 후에는 상기 연결구(300)의 결합편(330) 부분과 결합되는 SRC-PC 합성보(100)의 양단부의 형강재(110) 부분은 외부로 노출되는 상태에 있게 된다.

상기 노출되는 형강재(110)의 양단부 및 연결구(300)의 결합편(330) 부위는 현장에서 콘크리트 타설 과정을 거쳐 메우는 작업을 수행하여 완성된 형태의 구조물을 얻을 수 있다.

도 11 내지 도 13은 상기한 과정을 순차적으로 도시한 것이다.

도 15는 전술한 SRC-PC 합성보(100) 및 SRC-PC 기둥(200)의 설치가 끝난 후, 건축물의 지붕재(400)를 얹히는 것을 도시한 것으로, 위 지붕재(400) 또한 SRC-PC로 형성될 수 있다. 지붕재(400)의 양단부와 SRC-PC 기둥(200) 상단간은 통상적인 방법 및 수단에 의해 연결 고정될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.

100; SRC-PC 합성보 110; 형강재
111; 스터드볼트 112; 노출면
113; 결합공 200; SRC-PC 기둥
210; 형강재 211; 스터드볼트
212; 받침플레이트 213; 지지보강편
300; 연결구 310; 평플레이트
320; 돌출편 330; 결합편
331; 결합공 400; 지붕재
C, C'; 콘크리트타설체

Claims (4)

1. 형강재의 양측면과 하면을 에워싸고 양단부는 노출되는 상태로 콘크리트가 타설, 양생되도록 하는 SRC-PC 합성보(100)와, 받침플레이트(212)가 하단에 결합 되는 형강재의 사면을 에워싸며 콘크리트 타설, 양생하되 최하단 스터드볼트가 노출되는 하단부와 상기 받침플레이트(212)는 노출되며 콘크리트 타설, 양생 되는 SRC-PC 합성기둥(200)과, 상기 SRC-PC 합성기둥(200)의 측면과 상기 SRC-PC 합성ㅂ보(100)의 양단간을 연결 결합하는 연결구(300)로 이루어져 SRC(Steel Reinforced Concrete)와 PC(precast concrete)를 복합 이용하며 현장에서 조립 시공되는 SRC와 PC를 이용한 기둥과 보의 설치 구조에 있어서,
   상기 연결구(300)는 평플레이트(310)의 후면측 상하로 각각 돌출되는 한 조의 돌출편(320)을 형성하고, 평플레이트(310) 전면측의 중앙으로 길이방향으로 돌출되는 하나의 결합편(330)을 형성하되, 상기 결합편(330)의 상하에 각각 한 조의 결합공(331)이 천공되도록 하고,
   상기 연결구(300)의 돌출편(320)은 상기 SRC-PC 기둥(200) 내에 콘크리트타설에 의해 매입되고, 평플레이트(310)의 외면과 결합편(330)은 돌출되어, SRC-PC 기둥(200)의 설정 위치에 콘크리트 타설에 의해 고정 결합 된 상태에서 상기 결합편(330)과 형강재(110)에 의해 이루어지는 SRC-PC 합성보(100)의 양단으로 각각 콘크리트타설체(C)에 의해 에워싸이지 않은 영역인 돌출된 부위에 천공되어 있는 결합공(113)과 볼트 조립 체결된 후 콘크리트 타설하여 마감되도록 하는 것을 포함하는, SRC와 PC를 이용한 기둥과 보의 설치 구조.
   
   
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