KR101904958B1

KR101904958B1 - 철골보 강접합 구조

Info

Publication number: KR101904958B1
Application number: KR1020160148979A
Authority: KR
Inventors: 강신량; 이명재
Original assignee: 강신량; 이명재
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2018-10-05
Also published as: KR20180051978A

Abstract

본 발명은 보를 거더에 강접합하여 부재 춤을 크게 감소시킬 수 있으면서 공장 가공 및 시공이 용이하고 적재 및 운반 부담을 크게 줄일 수 있는 철골보 강접합 구조에 대한 것이다.
본 발명 철골보 강접합 구조는 상하부플랜지 및 상하부플랜지를 연결하는 웨브로 구성되는 것으로 기둥 사이에 결합되는 복수의 거더에 상하부플랜지 및 상하부플랜지를 연결하는 웨브로 구성되고 춤이 상기 거더보다 작은 것으로 이웃하는 거더 사이에 배치되는 보를 강접합하기 위한 것으로, 상기 거더의 웨브에는 상기 보가 결합되는 위치에 수평 방향으로 절개공이 형성되고, 상기 절개공에는 응력전달 플레이트가 이동 가능하게 삽입되어, 상기 거더의 양측에 배치되는 보의 하부플랜지는 상기 응력전달 플레이트의 일면에 각각 고정 결합되고, 상기 보의 상부플랜지는 거더의 상부플랜지에 연속되도록 결합됨으로써, 보의 하부플랜지의 응력이 거더를 거치지 않고, 응력전달 플레이트에 의해 직접 연결되어 강접합되는 것을 특징으로 한다.

Description

철골보 강접합 구조{Rigid connection structure of steel beam}

본 발명은 보를 거더에 강접합하여 부재 춤을 크게 감소시킬 수 있으면서 공장 가공 및 시공이 용이하고 적재 및 운반 부담을 크게 줄일 수 있는 철골보 강접합 구조에 대한 것이다.

일반적으로 철골 구조에서 기둥(1)과 기둥(1)을 연결하는 거더(2)는 건물의 안전성을 위해 강접합으로 기둥(1)과 결합한다(도 1).

그러나 이웃하는 거더(2) 사이를 연결하는 보(3)는 강접합시 접합 상세가 복잡하고 작업이 어렵다. 따라서 이러한 이유로 보(3)는 거더(2)에 핀접합으로 결합함이 일반적이다.

그러나 보(3)-거더(2) 핀접합의 경우, 보(3)는 단순보가 되어 양단의 모멘트는 0인 반면 중앙의 모멘트는 1/8ωℓ²으로 보(3) 중앙부의 최대 모멘트 및 처짐이 매우 클 수밖에 없다.

이에 따라 도 1과 같이 보(3)는 스팬 단변 방향으로 배치할 수밖에 없고, 데크플레이트 설치를 위해 보(3)의 개수가 증가할 수밖에 없어 시공성 및 경제성 면에서 비효율적이다.

이러한 보(3)의 접합을 양단 연속인 강접합으로 바꾸면 보(3)의 최대 모멘트가 1/12ωℓ²이 되어 핀접합에 비해 그 크기가 2/3로 감소한다. 따라서 부재 춤을 크게 감소시킬 수 있어 경제적인 설계가 가능하다.

더욱이 보(3)-거더(2) 접합을 강접합으로 변경할 경우, 보(3)의 최대 처짐이 1/4~1/5로 줄어들므로 강성이 적은 보(3) 부재 사용으로 인한 진동 문제를 해소할 수 있다.

종래에는 거더(2)에 보(3)를 강접합하기 위해 도 2과 같이 수평 거셋 플레이트(41)를 거더(2)의 웨브(23) 양측에 돌출되도록 결합하고, 현장에서 돌출된 수평 거셋 플레이트(41)에 보(3)의 하부플랜지(32)를 결합하였다. 그러나 이러한 수평 거셋 플레이트(41)는 공장 가공이 복잡하고 거더(2)의 외부로 돌출된다. 따라서 운송시 공간을 크게 차지하여 운송비가 증가할 뿐 아니라 이동 중 충격으로 인해 수평 거셋 플레이트(41)가 변형되는 경우가 많이 발생하는 문제가 있었다.

KR

10-0764024

B1

본 발명은 보를 거더에 강접합하여 부재 춤을 크게 줄일 수 있으면서 공장 가공 및 시공이 용이하여 경제성 및 시공성이 우수한 철골보 강접합 구조를 제공하고자 한다.

본 발명은 적재 및 운반 부담을 크게 줄일 수 있어 공사비 절감이 가능한 철골보 강접합 구조를 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상하부플랜지 및 상하부플랜지를 연결하는 웨브로 구성되는 것으로 기둥 사이에 결합되는 복수의 거더에 상하부플랜지 및 상하부플랜지를 연결하는 웨브로 구성되고 춤이 상기 거더보다 작은 것으로 이웃하는 거더 사이에 배치되는 보를 강접합하기 위한 것으로, 상기 거더의 웨브에는 상기 보가 결합되는 위치에 수평 방향으로 절개공이 형성되고, 상기 절개공에는 응력전달 플레이트가 이동 가능하게 삽입되어, 상기 거더의 양측에 배치되는 보의 하부플랜지는 상기 응력전달 플레이트의 일면에 각각 고정 결합되고, 상기 보의 상부플랜지는 거더의 상부플랜지에 연속되도록 결합됨으로써, 보의 하부플랜지의 응력이 거더를 거치지 않고, 응력전달 플레이트에 의해 직접 연결되어 강접합되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보는 스팬의 장변 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 응력전달 플레이트의 양단에는 응력전달 플레이트를 거더의 절개공에 삽입한 채로 양중시 응력전달 플레이트가 이탈하지 않도록 볼트를 가조립하기 위한 볼트공이 형성되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 거더의 상부플랜지 및 거더 양측 보의 상부플랜지 상면에는 스플라이스 플레이트가 결합되어 상호 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 스플라이스 플레이트는 보의 상부플랜지보다 폭이 좁도록 구성되어 스플라이스 플레이트의 측면과 보 및 거더의 상부플랜지의 상면 사이가 모살 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 응력전달 플레이트는 좌우로 분리되어 한 쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 응력전달 플레이트의 거더 일측 상면에는 두께조절 플레이트가 결합되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조를 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 거더의 웨브에 형성된 절개공을 통하여 양측으로 돌출된 응력전달 플레이트에 보의 하부플랜지를 결합하는 한편 보의 상부플랜지를 거더의 상부플랜지와 연속이 되도록 결합할 수 있다. 따라서 간단한 공정으로 보를 거더에 강접합할 수 있어 시공이 용이하고 공장 제작이 편리하여 시공성 및 경제성이 우수하다.

둘째, 양측 보의 하부플랜지가 응력전달 플레이트를 통하여 직접 연결되어 강접합된다. 따라서 보의 응력 전달이 확실하고 거더의 웨브에 미치는 영향이 없으므로 구조적으로 안정적이다. 아울러 양측 보에 작용하는 하중이 다르더라도 거더 웨브에 횡좌굴 발생 가능성이 없다.

셋째, 절개공의 형성이나 응력전달 플레이트의 결합 등이 용이하여 공장 가공이 용이하다.

넷째, 응력전달 플레이트를 현장 결합할 경우 적재 및 운송 부담이 적어 이로 인한 부담을 줄일 수 있다.

도 1은 일반적인 보-거더의 배치 상태를 도시하는 평면도.
도 2는 종래 보-거더의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 3은 거더와 응력전달 플레이트의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명 철골보 강접합 구조의 실시예를 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명 철골보 강접합 구조의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 보-거더의 배치 상태를 도시하는 평면도.
도 7은 가조립용 볼트가 결합된 응력전달 플레이트와 거더의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 8은 본 발명 철골보 강접합 구조의 실시예를 도시하는 사시도.
도 9는 한 쌍의 응력전달 플레이트가 구비된 본 발명 철골보 강접합 구조를 도시하는 사시도.
도 10은 도 9에 대한 단면도.
도 11은 두께조절 플레이트가 구비된 본 발명 철골보 강접합 구조를 도시하는 단면도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 거더와 응력전달 플레이트의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 4는 본 발명 철골보 강접합 구조의 실시예를 도시하는 단면도이며, 도 5는 본 발명 철골보 강접합 구조의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.

본 발명 철골보 강접합 구조는 상하부플랜지(21, 22) 및 상하부플랜지(21, 22)를 연결하는 웨브(23)로 구성되는 것으로 기둥(1) 사이에 결합되는 복수의 거더(2)에 상하부플랜지(31, 32) 및 상하부플랜지(31, 32)를 연결하는 웨브(33)로 구성되고 춤이 상기 거더(2)보다 작은 것으로 이웃하는 거더(2) 사이에 배치되는 보(3)를 강접합하기 위한 것으로, 상기 거더(2)의 웨브(23)에는 상기 보(3)가 결합되는 위치에 수평 방향으로 절개공(231)이 형성되고, 상기 절개공(231)에는 응력전달 플레이트(5)가 이동 가능하게 삽입되어, 상기 거더(2)의 양측에 배치되는 보(3)의 하부플랜지(32)는 상기 응력전달 플레이트(5)의 일면에 각각 고정 결합되고, 상기 보(3)의 상부플랜지(31)는 거더(2)의 상부플랜지(21)에 연속되도록 결합됨으로써, 보(3)의 하부플랜지(32)의 응력이 거더(2)를 거치지 않고, 응력전달 플레이트(5)에 의해 직접 연결되어 강접합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 보(3)를 거더(2)에 강접합하기 위한 것이다.

상기 보(3)와 거더(2)는 각각 상하부플랜지와 웨브로 구성된다.

상기 거더(2)의 웨브(23)에는 수평 방향으로 절개공(231)이 형성된다.

상기 절개공(231)에는 응력전달 플레이트(5)가 삽입되는 부분으로, 절개공(231)으로 삽입된 응력전달 플레이트(5)는 거더(2)의 웨브(23) 양측으로 각각 돌출된다.

상기 절개공(231)은 응력전달 플레이트(5) 및 이에 결합되는 보(3)를 충분히 지지할 수 있도록 소정의 너비를 갖도록 구성함이 바람직하다.

상기 거더(2)의 양측에는 각각 보(3)가 결합된다.

이때, 보(3)의 하부플랜지(32)는 응력전달 플레이트(5)의 상면 또는 하면에 결합된다. 그리고 보(3)의 상부플랜지(31)는 거더(2)의 상부플랜지(21)와 연속되도록 동일선상에 위치시킨다.

따라서 종래와는 달리 보(3)의 하부플랜지(32)가 거더(2)에 직접 연결되지 않고, 응력전달 플레이트(5)를 통하여 양측 보(3)의 하부플랜지(32)가 상호 직접 연결된다.

이에 따라 양측 보(3)의 응력 전달이 확실하고 거더(2)의 웨브(23)에 미치는 영향이 없어 구조적으로 안정적이다.

특히, 거더(2) 양측에 위치한 보(3)에 작용하는 하중이 다를 경우, 거더(2)에 편심이 발생하여 횡좌굴 가능성이 있다. 그러나 본 발명은 보(3)의 하부플랜지(32)의 응력이 거더(2)를 거치지 않고 양측 보(3)의 하부플랜지(32)가 직접 연결되어 강접합되므로 거더(2)의 횡좌굴을 방지할 수 있다.

상기 보(3)의 웨브(33)는 도 4와 같이 거더(2)의 상하부플랜지(21, 22) 및 웨브(23)에 용접 결합된 수직 거셋 플레이트(42)에 스플라이스 플레이트(7)로 2면 전단 결합할 수 있다.

아울러 상기 보(3)의 웨브(33)는 도 5와 같이 상하부플랜지(31, 32)의 외측으로 일정 길이 돌출시킨 후 수직 거셋 플레이트(42)에 겹쳐지도록 볼트 접합하여 1면 전단으로 결합할 수도 있다.

상기 응력전달 플레이트(5)는 보(3)의 하부플랜지(32)와 용접 또는 볼트 결합할 수 있으며, 볼트 결합시에는 볼트 1면 전단에 의해 접합한다.

본 발명은 절개공(231)의 형성이나 응력전달 플레이트(5)의 결합 등이 용이하여 공장 가공이 용이하다. 아울러 응력전달 플레이트(5)를 현장 결합할 경우 적재 및 운송 부담이 적어 경제적이다. 따라서 본 발명은 공장 가공이 용이하고 운반 및 시공이 간단한 철골보 강접합 구조를 제공할 수 있다.

도 4, 도 5 등에 도시된 바와 같이, 상기 거더(2)의 상부플랜지(21) 및 거더(2) 양측 보(3)의 상부플랜지(31) 상면에는 스플라이스 플레이트(6)가 결합되어 상호 고정 결합되도록 구성 가능하다.

상기 스플라이스 플레이트(6)는 거더(2)의 상부플랜지(21) 및 거더(2) 양측 보(3)의 상부플랜지(31) 상면에 볼트 또는 용접 결합 가능하다. 볼트 결합의 경우 1면 전단 결합한다.

상기 보(3)의 상부플랜지(31) 단부와 거더(2)의 상부플랜지(21) 측단은 상호 용접할 수 있다. 이 경우 보(3)의 상부플랜지(31) 상단을 모따기하여 개선(grove)을 형성할 수 있다.

도 6은 본 발명에 의한 보-거더의 배치 상태를 도시하는 평면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 보(3)는 스팬의 장변 방향으로 배치할 수 있다.

본 발명에서는 거더(2)와 보(3)를 강접합하므로, 보(3)의 최대 모멘트 및 처짐을 감소시킬 수 있어 보(3)를 장스팬 방향으로 배치 가능하다.

따라서 이웃하는 거더(2)와 보(3) 사이에 바로 데크플레이트를 설치할 수 있어 보(3)의 개수 감소로 시공이 용이하고 경제적이다.

도 7은 가조립용 볼트가 결합된 응력전달 플레이트와 거더의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 응력전달 플레이트(5)의 양단에는 응력전달 플레이트(5)를 거더(2)의 절개공(231)에 삽입한 채로 양중시 응력전달 플레이트(5)가 이탈하지 않도록 볼트(B)를 가조립하기 위한 볼트공(51)이 형성될 수 있다.

상기 볼트공(51)은 응력전달 플레이트(5)의 양단에 복수 개 형성 가능하다.

상기 볼트공(51) 내주면에는 볼트(B)를 가조립할 수 있도록 암나사산이 형성될 수 있다.

상기 응력전달 플레이트(5)를 거더(2)의 절개공(231)에 삽입한 상태에서 응력전달 플레이트(5) 양측의 볼트공(51)에 볼트(B)를 가조립하면, 볼트(B)가 거더(2)의 절개공(231)에 걸려 응력전달 플레이트(5)가 거더(2)로부터 탈락하지 않는다.

따라서 응력전달 플레이트(5)가 거더(2)에 삽입된 채로 거더(2)를 양중하여 원하는 위치에 설치할 수 있다.

상기 볼트공(51)은 보(3)의 하부플랜지(32)와 응력전달 플레이트(5)를 볼트 접합시 볼트(B)의 본 조립을 위한 볼트공(51)으로 사용할 수 있다.

도 8은 본 발명 철골보 강접합 구조의 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 거더(2)의 상부플랜지(21) 및 거더(2) 양측 보(3)의 상부플랜지(31) 상면에 스플라이스 플레이트(6)가 결합되어 상호 고정 결합되는 경우, 상기 스플라이스 플레이트(6)는 보(3)의 상부플랜지(31)보다 폭이 좁도록 구성되어 스플라이스 플레이트(6)의 측면과 보(3) 및 거더(2)의 상부플랜지(21, 31)의 상면 사이가 모살 용접에 의해 결합되도록 구성할 수 있다.

상기 스플라이스 플레이트(6)는 양측을 거더(2) 및 보(3)의 상부플랜지(21, 31)와 용접(W)하여 결합하면 충분한 용접장을 확보할 수 있다. 따라서 스플라이스 플레이트(6)를 거더(2) 및 보(3)의 상부플랜지(21, 31) 상면에만 결합하여도 충분한 응력 전달이 가능하다.

상기 스플라이스 플레이트(6)는 하향 용접에 의하여 거더(2) 및 보(3)의 상부플랜지(21, 31)와 용접할 수 있으므로 용접 작업이 용이하다.

도 9는 한 쌍의 응력전달 플레이트가 구비된 본 발명 철골보 강접합 구조를 도시하는 사시도이고, 도 10은 도 9에 대한 단면도이다..

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 응력전달 플레이트(5)는 좌우로 분리되어 한 쌍으로 구성될 수 있다.

상기 거더(2)의 양측에 위치하는 보(3)의 춤이 다른 경우, 일측 보(3)는 하부플랜지(31)를 응력전달 플레이트(5)의 상면에 결합하고 타측 보(3)는 하부플랜지(31)를 응력전달 플레이트(5)의 하면에 결합할 수 있다.

이 경우 하부플랜지(31)가 응력전달 플레이트(5)의 하면에 결합되는 보(3)는 보(3)의 웨브(33)와 응력전달 플레이트(5)가 서로 간섭되어 보(3)를 결합하기 어렵다. 따라서 보(3)의 웨브(33)를 기준으로 응력전달 플레이트(5)를 좌우로 분리하여, 거더(2)의 양측에 위치한 보(3)가 각각 결합되도록 구성할 수 있다.

이때, 하부플랜지(31)가 응력전달 플레이트(5)의 하면에 결합되는 보(3), 즉 춤이 큰 보(3)는 나중에 설치할 경우 응력전달 플레이트(5)의 간섭으로 설치가 어려울 수 있다. 따라서 응력전달 플레이트(5)가 춤이 큰 보(3) 측으로 돌출되지 않은 상태로 거더(2)를 양중하여 위치시킨 다음, 춤이 큰 보(3)를 위치시킨 상태에서 응력전달 플레이트(5)를 춤이 큰 보(3) 측으로 돌출시켜 보(3)와 응력전달 플레이트(5)를 상호 고정하는 순서로 시공을 진행할 수 있다. 이후 타측의 춤이 작은 보(3)를 설치한다.

도 11은 두께조절 플레이트가 구비된 본 발명 철골보 강접합 구조를 도시하는 단면도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 응력전달 플레이트(5)의 거더(2) 일측 상면에는 두께조절 플레이트(5')가 결합될 수 있다.

상기 거더(2)의 일측과 타측에 위치하는 보(3)가 춤이 상이하면 본 발명을 적용하기 어렵다.

따라서 거더(2)의 일측과 타측에 위치하는 보(3)의 춤 차이와 동일한 두께의 두께조절 플레이트(5')를 춤이 작은 보(3) 측의 응력전달 플레이트(5) 상면에 결합하면, 양측 보(3)의 춤이 다르더라도 본 발명의 적용이 가능하다.

1: 기둥 2: 거더
21: 상부플랜지 22: 하부플랜지
23: 웨브 231: 절개공
3: 보 31: 상부플랜지
32: 하부플랜지 33: 웨브
41: 수평 거셋 플레이트 42: 수직 거셋 플레이트
5: 응력전달 플레이트 5': 두께조절 플레이트
51: 볼트공 6: 스플라이스 플레이트
7: 스플라이스 플레이트 B: 볼트
W: 용접

Claims

상하부플랜지(21, 22) 및 상하부플랜지(21, 22)를 연결하는 웨브(23)로 구성되는 것으로 기둥(1) 사이에 결합되는 복수의 거더(2)에 상하부플랜지(31, 32) 및 상하부플랜지(31, 32)를 연결하는 웨브(33)로 구성되고 춤이 상기 거더(2)보다 작은 것으로 이웃하는 거더(2) 사이에 배치되는 보(3)를 강접합하기 위한 것으로,
상기 거더(2)의 웨브(23)에는 상기 보(3)가 결합되는 위치에 수평 방향으로 절개공(231)이 형성되고, 상기 절개공(231)에는 응력전달 플레이트(5)가 이동 가능하게 삽입되어, 상기 거더(2)의 양측에 배치되는 보(3)의 하부플랜지(32)는 상기 응력전달 플레이트(5)의 일면에 각각 고정 결합되고, 상기 보(3)의 상부플랜지(31)는 거더(2)의 상부플랜지(21)에 연속되도록 결합됨으로써, 보(3)의 하부플랜지(32)의 응력이 거더(2)를 거치지 않고, 응력전달 플레이트(5)에 의해 직접 연결되어 강접합되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조.
제1항에서,
상기 보(3)는 스팬의 장변 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조.
제1항에서,
상기 응력전달 플레이트(5)의 양단에는 응력전달 플레이트(5)를 거더(2)의 절개공(231)에 삽입한 채로 양중시 응력전달 플레이트(5)가 이탈하지 않도록 볼트(B)를 가조립하기 위한 볼트공(51)이 형성되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조.
제1항에서,
상기 거더(2)의 상부플랜지(21) 및 거더(2) 양측 보(3)의 상부플랜지(31) 상면에는 스플라이스 플레이트(6)가 결합되어 상호 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조.
제4항에서,
상기 스플라이스 플레이트(6)는 보(3)의 상부플랜지(31)보다 폭이 좁도록 구성되어 스플라이스 플레이트(6)의 측면과 보(3) 및 거더(2)의 상부플랜지(21, 31)의 상면 사이가 모살 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조.
제1항에서,
상기 응력전달 플레이트(5)는 좌우로 분리되어 한 쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조.
제1항에서,
상기 응력전달 플레이트(5)의 거더(2) 일측 상면에는 두께조절 플레이트(5')가 결합되는 것을 특징으로 하는 철골보 강접합 구조.