KR101994603B1 - 철골구조물 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철골구조물 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기둥 및 보를 사전 제작함으로써 시공성이 개선되고, 어셈블리 형태로 사전 제작된 기둥 및 보를 시공 현장에서 볼트 등을 통해 조립함으로써 운반이 용이하고 시공 편의성이 향상되는 철골구조물 시공 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 지주프레임의 측면에 측 방향으로 돌출되고 볼트공이 형성된 연결프레임을 결합하는 기둥부재 제작단계, 상기 기둥부재를 설치하는 설치단계 및 상기 기둥부재의 연결프레임에 볼트공이 형성된 보를 결합하는 연결단계를 포함한다.

Description

철골구조물 시공 방법{METHOD OF CONSTRUCTION OF METAL STRUCTURE}

본 발명은 철골구조물 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기둥 및 보를 사전 제작함으로써 시공성이 개선되고, 어셈블리 형태로 사전 제작된 기둥 및 보를 시공 현장에서 볼트 등을 통해 조립함으로써 운반이 용이하고 시공 편의성이 향상되는 철골구조물 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물을 시공하기 위해서 주요 뼈대로서 기둥을 설치한 후에 각각의 기둥을 연결하는 보를 시공한다. 이러한 기둥과 보를 구성하는 재료에 따라서 건축물의 기본 형태가 나뉘며, 대표적으로 기둥과 보가 철근이 매설된 콘크리트로 구성된 철근콘크리트 구조의 건물과 기둥과 보에 철골을 사용하는 철골 구조의 건물이 있다.

여기에서, 철골구조물은 일반적으로 기둥과 보가 형강재로 이루어진다.

종래의 기술(등록특허 제10-1518446호, 이하 종래기술)은 구조물의 대부분 하중을 지탱하는 철골 구조물의 수직 기둥에서 발생하는 모멘트의 크기를 고려하여 보와 기둥의 부재력이 큰 영역을 보강하여 구조물의 안정성을 확보하고, 철골구조물의 최적 설계가 가능한 모멘트 발생크기를 고려한 특수구조보강재를 부착한 보와 기둥의 제작방법 및 이를 구비한 철골구조물의 시공방법과 철골구조물을 제공하는 기술에 관한 것이다.

이러한 종래의 기술은 기둥과 보를 시공 현장에서 용접해야 하므로, 시공이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기둥과 보를 용이하게 연결할 수 있는 철골구조물 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 뒤틀림 저항을 갖는 기둥과 보를 제공하는 철골구조물 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 기둥 및 보의 뒤틀림을 방지하는 보강부재를 용접함에 있어 들뜸이나 크랙의 발생을 억제하는 철골구조물 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.

지주프레임의 측면에 측 방향으로 돌출되고 볼트공이 형성된 연결프레임을 결합하는 기둥부재 제작단계, 상기 기둥부재를 설치하는 설치단계 및 상기 기둥부재의 연결프레임에 볼트공이 형성된 보를 결합하는 연결단계를 포함한다.

또한 상기 지주프레임 및 상기 연결프레임은 한 쌍의 플랜지 및 웨브를 포함하는 H빔으로 구성되고, 상기 연결프레임의 플랜지 및 웨브의 일단이 상기 지주프레임의 웨브에 접하도록 결합되고, 상기 연결프레임의 플랜지 타단과 웨브의 타단에 볼트공이 구비된다.

또한 상기 기둥부재 및 상기 보 중 적어도 하나는 상호 평행한 제1 및 제2변이 플랜지 내측면에 접하여 결합되고, 상기 제1 및 제2변과 수직한 제3변이 웨브에 접하여 결합되는 보강부재를 더 포함하고, 상기 보강부재는 상기 제1변과 상기 제3변의 모서리 또는 상기 제2변과 상기 제3변의 모서리 또는 둘 모두를 커팅 하여 구비되는 모서리절단부를 포함한다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 기둥부재와 보를 사전 제작 후 시공 현장에서 운반하여 볼트 결합을 함으로써, 기둥부재와 보의 결합(연결)이 용이하며, 시공 현장(기둥 설치 및 기둥에 보를 연결)에서 용접을 하지 않으므로, 복잡한 시공 현장의 정리가 용이하고 용접을 위한 작업장이 불필요하므로 상대적으로 작은 시공 장소만 요구된다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 연결프레임과 지주프레임이 용접 결합할 경우, 연결프레임과 지주프레임은 강하게 결합(용접)되는 동시에 연결프레임은 보와 볼트 결합에 의해 보다 쉬운 방식으로 연결되므로, 철골구조물의 결합 강도와 시공 편의성을 동시에 갖는다는 이점이 있다.

또한 본 발명은 보강부재를 포함하여, 지주프레임 및 보 중 적어도 하나의 뒤틀림이 억제된다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 보강부재가 모서리절단부를 형성함으로써, 보강부재와 H형강을 용접 접합할 경우, 들뜸이나 크랙 발생이 억제된다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철골구조물 시공 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 2는 제작단계 이후에 연결프레임이 지주프레임에 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 철골구조물 시공 방법에 의해 기둥부재와 보가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 결합플레이트의 보호막을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철골구조물 시공 방법의 개략적인 흐름도이고, 도 2는 제작단계 이후에 연결프레임이 지주프레임에 결합된 상태를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 철골구조물 시공 방법은 제작단계(S1), 설치단계(S2) 및 연결단계(S3)를 포함한다.

기둥부재 제작단계(S1)는 지주프레임(11)의 측면에 측 방향(길이 방향에 수직 방향)으로 돌출되고 볼트공(h)이 형성된 연결프레임(12)을 결합(연결)하여 기둥부재(1)를 제작한다.

여기에서 연결프레임(12) 및 지주프레임(11)은 볼트 결합, 용접, 리벳 결합 등의 다양한 방법으로 상호 결합될 수 있다. 이때, 연결프레임(12)의 볼트공(h)은 볼트가 삽입 가능한 직경을 유지한 상태로 지주프레임(11)과 결합되는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하여 예시적으로 설명하면, 연결프레임(12) 및 지주프레임(11)은 용접에 의해 연결될 수 있고, 연결프레임(12)의 일 측이 지주프레임(11)과 용접 결합 되고 타 측에 볼트공(h)이 형성될 수 있다.

이와 같이, 기둥부재 제작단계(S1)에서 모듈화 된 지주프레임(11)과 연결프레임(12) 각각을 상호 용접 등의 방법으로 연결함으로써, 시공 현장(후술할 설치단계(S2) 및 연결단계(S3)가 수행되는 장소)에서 작업할 필요가 없이 제작단계(S1)가 수행되는 장소에서 지주프레임(11)과 연결프레임(12)을 연결하여 상기 시공 현장으로 운반이 가능하고, 따라서 철골구조물 시공 현장을 축소시킬 수 있다는 이점이 있다. 또한 설계상 필요에 따라 지주프레임(11)의 다양한 위치에 연결프레임(12)을 연결할 수 있다. 예시적으로 연결프레임(12)의 지주프레임(11)의 측 방향 중 종 방향으로 돌출되도록 연결될 수 있으며, 횡 방향으로 돌출되도록 연결될 수 있다.

또한 상술하였듯이, 연결프레임(12)과 지주프레임(11)이 용접에 의해 연결(기둥부재 제작단계(S1)는 설치단계(S2) 및 연결단계(S3)가 수행되는 시공 현장 이외에 별도의 장소에서 수행되어 기둥부재(1)가 상기 시공 현장에 운반될 수 있음)되는 경우, 연결프레임(12)과 지주프레임(11)이 견고하게 연결되는 동시에 상기 시공 현장에서 연결프레임(12)과 후술할 보(2)가 볼트 결합에 의해 보다 쉬운 방식으로 연결되므로, 철골구조물의 결합 강도(연결프레임(12)과 지주프레임(11)의 결합 강도)와 시공 편의성(기둥부재(1)의 연결프레임(12)과 보(2)의 연결 작업 편의성)을 동시에 갖는다는 이점이 있다.

상술하였듯이, 설계상 필요에 따라 지주프레임(11)의 다양한 위치에 연결프레임(12)을 연결할 수 있다고 하였는데, 지주프레임(11)의 길이 방향을 따라 연결프레임(12)을 복수개 연결하는 경우, 기둥부재 제작단계(S1)가 수행되는 장소에서 사전 작업하므로 시공 현장에서의 작업 시간이 단축되며, 복수의 연결프레임(12)과 복수의 보(2)가 볼트 결합에 의해 용이하게 연결되므로 시공 편의성이 더욱 향상된다는 이점이 있다.

기둥부재 제작단계(S1)는 후술할 연결단계(S3)에서 지주프레임(11)과 연결된 연결프레임(12)과 볼트 결합되도록 보(2)의 일단부에 볼트공(h)을 형성하는 보 제작단계를 포함할 수 있다.

기둥부재 제작단계(S1)는 후술할 연결단계(S3)에서 연결프레임(12)과 보(2)의 연결을 위한 결합플레이트(3)를 제작하는 결합플레이트 제작단계를 포함할 수 있다. 결합플레이트 제작단계는 양 측에 볼트공(h)을 형성할 수 있다. 자세히 설명하면, 결합플레이트(3)는 연결프레임(12)과 보(2)를 연결하므로, 결합플레이트(3)는 연결프레임(12)이 인접한 일 측에 연결프레임(12)의 볼트공(h)에 대응하여 볼트공(h)이 형성되고, 결합플레이트(3)는 보(2)와 인접한 타 측에 보(2)의 볼트공(h)에 대응하여 볼트공(h)이 형성된다. 즉, 결합플레이트(3)의 볼트공(h)과 연결프레임(12)의 볼트공(h)에 삽입되는 볼트에 의해 결합플레이트(3)와 연결프레임(12)이 연결되고, 결합플레이트(3)의 볼트공(h)과 보(2)의 볼트공(h)에 삽입되는 볼트에 의해 결합플레이트(3)와 보(2)가 연결된다.

볼트공(h)을 형성하는 방법은 해당 분야의 통상의 기술자에게 자명하므로 구체적인 설명은 생략한다.

도 2를 참조하면, 지주프레임(11) 및 연결프레임(12)은 한 쌍의 플랜지(f) 및 웨브(w)를 포함하는 H빔일 수 있다.

이때, 연결프레임(12)의 플랜지(f) 및 웨브(w)의 일단이 지주프레임(11)의 웨브(w)에 접하도록 결합되고, 연결프레임(12)의 플랜지(f) 타단과 웨브(w)의 타단에 볼트공(h)이 구비될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 연결프레임(12)의 볼트공(h)은 지주프레임(11)의 웨브(w)와 결합된 부분을 제외한 부분에서 다양한 위치에 형성될 수 있다. 예시적으로, 연결프레임(12)과 보(2)의 결합력을 향상시키기 위해서 볼트공(h)을 보다 많이 형성(연결프레임(12) 및 보(2)의 볼트공(h) 수와 배치에 대응하여 상술한 결합플레이트(3)의 볼트공(h)이 형성됨)하고, 연결프레임(12)에서 지주프레인(11)에 결합되는 부분을 제외한 부분에서 볼트공(h)이 형성될 수 있다.

이와 같이, 연결프레임(12)이 기성품인 H빔으로 형성되어, 후술할 연결단계(S3)에서 연결프레임(12)과 연결되는 보(2)를 H빔으로 사용할 수 있다는 이점이 있다(후술할 결합플레이트(3)도 H빔으로 형성될 수 있다). 따라서 철골구조물을 구성하는 지주프레임(11), 연결프레임(12) 및 보(2) 등이 기성제품인 H빔으로 형성됨으로써, 수급이 원활하여 제작이 간편하다는 이점이 있다.

상술하였듯이 기둥부재(1) 및 보(2)는 H빔일 수 있다고 하였는데, 기둥부재(1) 및 보(2) 중 적어도 하나는 상호 평행한 제1변(131) 및 제2변(132)이 한 쌍의 플랜지(f) 내측면(한 쌍의 플랜지가 서로 마주보는 면)에 접하여 결합되고, 제1변(131) 및 제2변(132)과 수직한 제3변(133)이 웨브(w)에 접하여 결합되는 보강부재(13)를 포함할 수 있다. 보강부재(13)는 충분한 강성을 갖는 철강(Steel), 합금강 등일 수 있으며, 기둥부재 제작단계(S1)에서 보강부재(13)는 플랜지(f) 및 웨브(w)와 용접 결합 등의 방법으로 상호 연결할 수 있다.

이와 같이, 웨브(w)의 폭(단축) 길이를 결정하는 양측에서 연장되어 절곡되는 한 쌍의 플랜지(f)의 내측면이 보강부재(13)에 의해 연결됨으로써, 한 쌍의 플랜지(f) 중 어느 하나의 플랜지(f)에 비틀림(torsion) 하중이 작용할 경우 보강부재(13) 및 보강부재(13)에 의해 비틀림 하중이 상기 어느 하나의 플랜지(f)와 마주보는 다른 하나의 플랜지(f)로 분산됨으로써, 비틀림 하중에 대한 저항이 보다 강화된다는 이점이 있다.

또한 보강부재(13)는 제1변(131)과 제3변(133)의 모서리, 제2변(132)과 제3변(133)의 모서리 또는 둘 모두를 커팅 하여 구비되는 모서리절단부(134)를 포함할 수 있다. 예시적으로 모서리절단부(134) 각각은 만곡 된 형상(도 2를 기준으로 7시-1시 방향으로 봤을 때)으로 제1변(131)과 제3변(133)을 연결할 수 있으며, 제2변(132)과 제3변(133)을 연결할 수 있다

상술하였듯이, 보강부재(13)는 H빔(지주프레임(11) 및 보(2) 중 적어도 하나)의 플랜지(f) 및 웨브(w)와 용접 등의 방법으로 연결된다고 하였는데, 보강부재(13)가 H빔의 플랜지(f) 및 웨브(w)와 용접하는 경우 상기와 같이 보강부재(13)가 모서리절단부(134)를 구비함으로써, 용착 금속부(Deposited metal)에 의해 들뜸이나 크랙이 발생하는 것이 억제될 수 있다. 특히 H빔(지주프레임(11))에서 웨브(w)와 플랜지(f)와 만나는 부분과 보강부재(13)의 모서리 부분을 용접할 경우 발생하는 용착 금속부가, 보강부재(13)의 변과 H빔(지주프레임(11))의 웨브(w) 또는 플랜지(f)를 용접하여 발생하는 용착 금속부보다 많이 발생하므로 모서리절단부(134)를 형성하여 용착 금속부에 의해 보강부재(13) 또는 지주프레임(11)이 용접 시 들뜸이나 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

도 3은 철골구조물 시공 방법에 의해 기둥부재와 보가 결합된 상태를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 설치단계(S2)는 기둥부재(1)를 설치한다. 즉, 기둥부재(1)를 기 설치된 기초 상에 앵커볼트를 매개로 고정하여 설치(연직 방향으로 세움)할 수 있다. 이는 해당 분야의 통상의 기술자에게 자명하므로 보다 구체적인 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 연결단계(S3)는 기둥부재(1)의 연결프레임(12)에 볼트공(h)이 형성된 보(2)를 결합한다. 상술하였듯이, 연결프레임(12)에서 지주프레임(11)과 연결된 일 측에 반대 방향의 타 측에(플랜지(f) 및 웨브(w) 중 적어도 하나) 형성된 볼트공(h)에 대응하여 일 측에 볼트공(h)이 형성(상술하였듯이 연결프레임(12)의 볼트공(h)은 지주프레임(11)과 연결된 부분을 제외한 부분에 형성될 수 있다)되고, 연결프레임(12)에 인접한 보(2)의 단부에 형성된 볼트공(h)에 대응하여 타 측에 볼트공(h)이 형성되는 결합플레이트(3) 및 결합플레이트(3)와 볼트공(h)에 삽입되는 볼트에 의해 연결프레임(12)과 보(2)가 연결될 수 있다.

이와 같이, 기둥부재(1)와 보(2)가 볼트 결합에 의해 연결됨으로써, 철골구조물을 용이하게 시공할 수 있으므로, 시공 편의성이 향상된다는 이점이 있다.

상술한 결합플레이트(3)는 습도가 높은 분위기 상에서 노출되어 부식 발생할 수 있다. 또한 철골구조물은 건축물 시공의 초기 단계에 완성하는 것으로서, 철골구조물을 시공한 이후 시멘트 작업 등의 후시공이 필요하고, 따라서 작업 중에 충격이 결합플레이트(3)에 작용할 수 있다. 즉, 기성품인 H빔은 적절한 강성과 부식 내성을 갖고 있으나, H빔 간의 연결 부분인 결합플레이트(3)는 충격, 부식 등에 취약할 수 있으므로 적절히 보호될 필요가 있다. 본 발명은 이를 위해 결합플레이트(3)를 보호할 수 있되, 그 기능이 탁월하면서도 구비가 용이한 보호막(G)을 제시하고자 한다. 후술하는 보호막(G)은 예시적으로 결합플레이트(3)에 적용되지만, 결합플레이트와 접촉하는 볼트, 연결플레이트(12), 보(2)의 단부 등에 적용될 수 있음은 물론이다.

결합플레이트(3)에 대한 보호수단으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 결합플레이트(3)의 외면에 소정 간격으로 구비되는 다공층(G1), 이 다공층(G1) 상부에 구비되는 발열층(G2) 및 다공층(G1), 발열층(G2)을 포함하여 외면 전체를 덮는 보호층(G3)을 포함하는 보호막(G)을 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

구체적으로, 다공층(G1)은 보호막(G)에 완충성을 부가하는 구성으로, 발포폴리스티렌 100 중량부 대비, 안티모니 트리옥사이드(Sb2O3) 5 중량부, 멜라민 폴리포스페이트 7 중량부 및 팽창 흑연 10 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 발포폴리스티렌(Expanded Polystyrene)은 난연성에 취약하다는 단점이 있지만 단열성능이 뛰어나고 제조단가가 저렴하다는 장점 때문에 사용되었다. 다공층(G1)의 각 조성물은 발포스트렌의 100중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 안티모니 트리옥사이드(Sb2O3)는 휘안석으로부터 취득되는 금속산화물로, 기타 난연재에 비해 우수한 난연성을 갖는다는 장점에 사용되었다. 이러한 안티모니 트리옥사이드는 발포스티렌 100 중량부 대비, 5 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 이를 초과하여 사용되는 경우 연소 시에 발생하는 라디칼 화합물이 인체에 유해할 수 있고, 상대적으로 고가인 이유로 경제성이 저하된다.

그리고 멜라민 폴리포스페이트(Melamine Polyphosphate)는 폴리인산화??물의 일종으로, 유리도막을 형성하여 산소접근을 차단하는 기능을 위해 첨가된다. 반복 실험 결과, 유리도막의 적정 두께 형성을 위한 최적의 사용량은 발포스티렌 100 중량부 대비, 7 중량부가 포함되는 것이다.

그리고 팽창 흑연(Expanded Graphite)은 연소 시 탄화물을 생성함으로써 난연 기능을 부가하는 흑연화합물로서 첨가되며, 바람직한 사용량은 10 중량부가 포함되는 것인데, 반복 실험 결과 상기한 멜라민 폴리포스페이트와의 중량 비율이 0.7 : 1로 사용될 때 난연 효과가 최대로 발현되었으며, 이 결과 10 중량부가 포함되는 것이 바람직하다는 결론을 내렸다.

상기 다공층(G1)은 상기 구성들을 물을 용매로 하여 분산시킨 후 소정의 경화 작업을 거쳐 제조된다. 여기에서, 다공층(G1)의 경화에 관한 사항은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 기 공지된 기술 및 통상의 기술자의 일반 상식을 따르는 것으로 한다.

다음으로, 발열층(G2)은 다공층(G1)의 상부에 구비되어, 태양광을 받아 자체 발열하여 상기한 다공층(G1)과 보호층(G3) 간의 융화와 혼련이 자체적으로 이루질 수 있도록 하기 위해 부가되며, 상온에서는 이 혼련 시간이 24시간 이상으로 길기 때문에, 약 40 ~ 60℃의 온도 조건을 제공하여 혼련 시간을 30분 이내로 단축시키기 위해 구비되는 구성이다. 이러한 발열층(G2)은 테트라클로로금(Ⅲ)산 100 중량부 대비, 이산화망간 5 중량부 및 실리카겔 3 중량부를 포함한다.

각 조성물 별로, 테트라클로로금(Ⅲ)산(HAuCl4)은 금을 왕수(王水)에 녹이거나 염화금(Ⅲ)을 염산에 용해시켜 취득하는 담황색의 결정으로, 입경에 따라 발열 효율이 다르기 때문에 평균 입경이 15 ~ 30nm인 것이 사용되는 것이 바람직하다. 발열층(G2)을 구성하는 이하의 조성물은 테트라클로로금(Ⅲ)산 100 중량부를 기준으로 결정된다.

그리고 이산화망간(MnO2)은 망간과 상소가 결합한 화합물로, 발열층(G2)의 분산을 용이하게 하고 태양광 파장의 활용 영역을 최적화하기 위해 첨가되며, 티타늄, 크롬, 니켈, 구리 등 4주기의 전이금속 중 원적외선 영역에서의 복사율 및 복사에너지 효율이 좋아 채택되었다. 이러한 이산화망간은 산소 존재 하에서 약 1000℃로 소결시켜 제조되며, 입경이 작을수록 유도 가열 효과가 증대되므로 평균 입경이 10 ~ 100nm인 것이 사용되는 것이 바람직하고, 그 사용량은 반복 실험 결과 최적의 열전도 효율을 보였던 5 중량부인 것이 바람직하다.

그리고 실리카겔(Silica Gel)은 발열층(G2)의 발열 효과를 지속시키고 발열 포화 시간을 단축시키기 위해 첨가되며, 반복 실험 결과 3 중량부가 포함될 때 최적의 발열 효율을 보이는 것으로 확인되었다.

상기 발열층(G2)은 테트라클로로금(Ⅲ)산 수용액을 약 100℃에서 10분간 가열한 후에 소량의 구연산을 첨가하여 수용액 상태로 만든 다음, 이에 상기 배합 비율로 이산화망간 및 실리카겔을 혼합 및 분산시킨 후, 소정의 건조 과정을 거쳐 제조된다. 여기에서, 건조 과정에 대한 구체적인 내용은 기 공지된 기술 및 통상의 기술자의 일반 상식을 따르는 것으로 한다.

다음으로, 보호층(G3)은 보호막(G)의 기본 구성으로, 상기한 다공층(G1)과 발열층(G2)을 포함한 보호 부위 전체를 덮어서 보호한다. 이러한 보호층(G3)은 테트라에톡시실란 5 중량%와 메틸트리에톡시실란 5 중량%와 잔량의 물을 포함하는 실리카 결합수 100 중량부 대비, 포졸란 10 중량부, 계면활성제 3 중량부, 벤토나이트 1 중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 40 중량부 및 에틸렌디아민테트라아세테이트 3 중량부를 포함한다.

각 구성 별로, 실리카 결합수는 포졸란의 지오 폴리머 반응을 위해 첨가되며, 다량의 실리카(SiO)가 함유된 것이 좋다. 이러한 실리카 결합수는 결합수 전체 중량 대비, 테트라에톡시실란(TEOS) 5 중량%와 메틸트리에톡시실란(MTES) 5 중량%와 잔량의 물을 포함하는데, 테트라에톡시실란은 실리카 분자의 안정된 네트워크 구조를 형성하며, 메틸트리에톡시실란은 네트워크의 유연성을 증가시킨다. 테트라에톡시실란이 상기 조성비 미만으로 첨가되는 경우 보호층(G3)의 경도 저하가 발생하고, 상기 조성비를 초과하여 첨가되는 경우 실리카 전구체 함량이 높아져 건조 시의 크랙 발생 우려가 있다. 또한 메틸트리에톡시실란이 상기 조성비 미만으로 사용되는 경우 유연성이 저하되며, 상기 조성비를 초과하여 사용되는 경우 보호층(G3)의 경도가 저하된다. 보호층(G3)을 구성하는 이하의 조성물은 실리카 결합수 100 중량부를 기준으로 한다.

그리고 포졸란은 지오 폴리머 반응의 주요한 결합재로서, 화산재 등과 같은 천연 포졸란, 슬래그 미분말, 플라이 애쉬, 실리카 흄 등과 같은 인공 포졸란 중 어느 것이 선택되어도 무방하다. 이러한 포졸란은 10 중량부가 사용되는 것이 바람직하며, 너무 과도하지 않는다는 것을 전제할 때 상기 조성비를 초과하여도 무방하나, 상기 조성비 미만인 경우에는 강도 발현이 어렵다는 문제가 발생한다.

그리고 계면활성제는 작업성 개선을 위해 첨가되고, 벤토나이트는 탈락 방지를 위한 점탄성 조절제로서 첨가되어 요변제의 기능을 수행한다. 이러한 계면활성제와 벤토나이트는 공지된 기술 및 일반 상식을 참고하여 시판되는 제품을 상기 조성비로 첨가되면 족하다. 상기 조성비를 벗어나는 경우, 흐름성이 기준치에 과도하거나 또는 미달되게 된다.

그리고 하이드록시에틸아크릴레이트(Hydroxyethylacrylate)는 부착증진제로서 첨가되며, 특히 경화성이 뛰어나다는 장점이 있어 채용되었다. 반복 실험 결과, 바람직한 사용량은 40 중량부이며, 상기 조성비 미만으로 사용되는 경우 부착 증진 효과 발현이 미미하며, 상기 조성비를 초과하여 사용되는 경우 휘발도가 높아지고 독성이 강해진다.

그리고 에틸렌디아민테트라아세테이트(Ehtylenediaminetetracetate)는 흡착강화제로서 첨가되며, 보호막(G)의 초기 시공 시의 흡착력을 강화하여 결과적으로 부착력을 향상시킨다. 반복 실험 결과, 최적의 흡착 강화 효과를 발현하는 사용량은 3중량부로 확인되었다.

상기 보호층(G3)은 상기 구성들을 교반기에 투입하여 혼합 및 교반한 다음, 소정의 건조 및 경화 과정을 거쳐 제조된다.

상기 보호막(G)의 시공에 관한 실시예로, 시험용 블록에 다공층(G1), 발열층(G2) 및 보호층(G3) 순으로 구비한 다음, 태양광이 조사되는 환경 하에 1시간동안 방치하여 혼련 과정을 거치고, 경화시켜 보호막(G)을 형성하였다. 이 보호막(G)에 크로스-컷(cross-cut) 시험, 스크래칭 시험, 화염 분사를 통한 연소 시험, 물 분사를 통한 내부 침습도 시험을 수행한 결과, 박리율은 1% 미만이었으며, 파손율은 5% 미만이었고, 다공층(G1)의 연소가 발생하지 않았으며, 내부 침습이 검출되지 않았다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

기둥부재: 1
지주프레임: 11
연결프레임: 12
보강부재: 13
제1변: 131
제2변: 132
제3변: 133
모서리절단부: 134
보: 2
결합플레이트: 3
볼트공: h
플랜지: f
웨브: w

Claims (4)

1. 지주프레임의 측면에 측 방향으로 돌출되고 볼트공이 형성된 연결프레임을 결합하는 기둥부재 제작단계;
   상기 기둥부재를 설치하는 설치단계; 및
   상기 기둥부재의 연결프레임에 볼트공이 형성된 보를 결합하는 연결단계;
   를 포함하고,
   상기 지주프레임 및 상기 연결프레임은 한 쌍의 플랜지 및 웨브를 포함하는 H빔으로 구성되고,
   상기 연결프레임의 플랜지 및 웨브의 일단이 상기 지주프레임의 웨브에 접하도록 결합되고,
   상기 연결프레임의 플랜지 타단과 웨브의 타단에 볼트공이 구비되고,
   볼트공을 구비하고, 일단은 상기 기둥부재의 연결프레임에 타단은 상기 보에 결합되는 결합플레이트를 더 포함하되,
   상기 결합플레이트는 외면에 소정 간격으로 구비되는 다공층, 상기 다공층 상부에 구비되는 발열층 및 상기 다공층, 발열층을 포함하여 외면 전체를 덮는 보호층을 포함하는 보호막을 포함하고,
   상기 다공층은 발포폴리스티렌 100 중량부 대비, 안티모니 트리옥사이드(Sb2O3) 5 중량부, 멜라민 폴리포스페이트 7 중량부 및 팽창 흑연 10 중량부를 포함하고,
   상기 발열층은 테트라클로로금(Ⅲ)산 100 중량부 대비, 이산화망간 5 중량부 및 실리카겔 3 중량부를 포함하고,
   상기 보호층은 테트라에톡시실란 5 중량%와 메틸트리에톡시실란 5 중량%와 잔량의 물을 포함하는 실리카 결합수 100 중량부 대비, 포졸란 10 중량부, 계면활성제 3 중량부, 벤토나이트 1 중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 40 중량부 및 에틸렌디아민테트라아세테이트 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통공이 형성된 철골구조물 시공 방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 기둥부재 및 상기 보 중 적어도 하나는 상호 평행한 제1 및 제2변이 플랜지 내측면에 접하여 결합되고, 상기 제1 및 제2변과 수직한 제3변이 웨브에 접하여 결합되는 보강부재를 더 포함하고,
   상기 보강부재는 상기 제1변과 상기 제3변의 모서리 또는 상기 제2변과 상기 제3변의 모서리 또는 둘 모두를 커팅 하여 구비되는 모서리절단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철골구조물 시공 방법.
   
4. 삭제

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