KR102158021B1 - 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 접합 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사각단면 강재 기둥에 합성거더를 접합시키는 기둥-보 접합구조에 관한 것으로서, 사각강관으로 이루어진 사각단면 강재 기둥에 합성거더를 접합시키는 구조로서, 상기 합성거더는 하부U형강판부와 상부각형강관부로 이루어지되, 상기 하부U형강판부는, 이격된 상태에서 상호 대향하는 제1,2거더웨브와; 제1,2거더웨브의 각 하단을 연결하여 하부를 폐쇄시키는 거더저판과; 제1,2거더웨브의 상단에서 외측을 향하도록 절곡된 상플랜지;로 이루어지고, 상기 상부각형강관부는, 이격된 상태에서 상호 대향하는 제1,2수평각관과; 제1,2수평각관의 양 단부에서 하향 경사지도록 설치되는 제1,2경사각관 및; 제1,2거더웨브와 제1,2수평각관을 각 연결하는 제1,2래티스부;로 이루어지며, 상기 사각단면 강재 기둥에는 합성거더와 이음 연결되는 연결거더가 설치되되, 상기 연결거더는 합성거더의 제1,2거더웨브 및 상플랜지와 동일한 단면을 가지는 제1,2연결웨브 및 상플랜지로 이루어지고, 상기 연결거더 하부에는 합성거더의 단부를 거치시키는 거치보강브라켓이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

사각단면 강재 기둥과 합성거더의 접합 구조{JOINT STRUCTURE BETWEEN THE STEEL COLUMN WITH SQUARE CROSS SECTION AND THE COMPOSITE GIRDER}
본 발명은 사각단면 강재 기둥에 합성거더를 접합시키는 기둥-보 접합구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 콘크리트와 합성함으로써 단면의 최적화를 도모함과 더불어, 설치부재를 효율적으로 구성시켜 슬래브와의 일체성, 시공중 자립성, 보구조체의 휨강성을 증대시키고, 층고를 절감시킬 수 있도록 한 합성거더를 별도의 다이아프램 설치없이 사각단면 강재 기둥에 접합 시키는 구조에 관한 것이다.
합성보구조체는 강재와 콘크리트를 합성하여 각 재료가 가지는 장점들을 극대화시켜 경제적이면서도 구조적으로 큰 강성을 발휘하기 때문에 최근 건축물의 건축시 많이 사용되고 있는 구조형식의 하나이다.
이러한 합성보구조체는 H형강 등의 강재보를 콘크리트로 둘러싸는 매립형과 보를 합성화하지 않은 상태에 U단면의 강재보를 전단연결재로 슬래브 콘크리트와 일체화시키는 노출형으로 나뉘어지며, 그 중 후자의 노출형은 얇은 강판을 롤포밍하여 제작할 수 있기 때문에 다양한 단면의 보구조체에 사용할 수 있어 적용할 수 있는 범위가 넓고, 강재 단면의 효율성이 높아 경제적이라고 할 수 있다.
다른 한편으로, CFT기둥은 얇은 강관 내부에 콘크리트를 충전하여 강재와 콘크리트가 각기 가지고 있는 재질적 특성을 효율적으로 조합시킴과 더불어 강재가 콘크리트를 구속시키는 유기적인 관계를 통해 콘크리트의 취성파괴를 방지하는 등 높은 작용효과를 가지게 한다. 그러나 CFT기둥은 외피가 얇은 강판으로 이루어져 있고 내부가 폐쇄된 단면을 가지고 있기 때문에 철골거더와의 접합시 다양한 구조형식을 가지게 하는 것이 쉽지 않다.
예컨대 CFT기둥에 철골거더를 모멘트 접합시키고자 할 경우 철골거더와의 접합부위 중 상부에는 큰 인장응력이 발생하게 되는 바, 이에 의하여 CFT기둥의 얇은 외피에 변형이 발생하거나 심한 경우 찢어지는 등의 구조적인 문제가 발생한다.
CFT기둥에 대한 상기한 문제점을 해결하기 위하여 적어도 CFT기둥의 철골거더 상단에 대응하는 위치에 다이아프램을 설치하여 철골거더와의 모멘트 접합에 의해 발생되는 응력을 기둥의 전단면으로 분산시키거나 반대편의 철골거더로 전달되게 함으로써 구조적인 안정성을 꾀하는 것이 일반적이다.
이러한 다이아프램은 CFT기둥의 폐쇄된 단면 내부에 수평방향으로 설치되는 내다이아프램과 CFT기둥의 외면에 설치되는 외다이아프램으로 구분된다.
그 중 내다이아프램의 구조는 기둥의 외주면을 매끈하게 유지시킬 수 있도록 하기 때문에 현장에서의 철골거더 접합공정이 단순해진다. 그러나 단면이 폐쇄된 CFT기둥의 내부에 판상부재인 내다이아프램을 설치하기 위해서는 특수한 용접이 필요하거나 CFT기둥을 절단해야 하는 등의 제작공정이 복잡해진다. 따라서 현장에서 내다이아프램을 설치하는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에 공장제작을 필요로 하나, 현장에서의 시공오차를 보정하는 것이 쉽지 않게 되는 문제점이 있다. 더욱이 CFT기둥의 품질성은 내부에 타설되는 콘크리트의 밀실성에 의존하는데 상기 내다이아프램은 이러한 콘크리트 밀실성을 크게 저해하는 요인으로 작용한다.
이에 반하여 외다이아프램의 구조는 CFT기둥 내부에 콘크리트의 충진을 방해하는 요소가 없기 때문에 밀실한 콘크리트의 타설을 가능하게 하며, 다이아프램의 설치작업이 현장에서 이루어질 수 있기 때문에 시공오차를 보정하면서 다이아프램의 작업을 진행할 수 있으나, 이러한 다아이프램은 실측을 통해 각기 개별적으로 재단해야 하고 비좁은 현장에서 이러한 모든 작업이 이루어져야 하므로 시공성이 현저히 떨어질 뿐 아니라 용접작업에 의한 안전사고의 위험도 매우 높다. 또한 외다이아프램을 공장에서 선부착하여 브라켓 형태로 시공하는 것도 가능하나 접합부의 형상이 복잡하고 물량이 과대해지는 측면이 있다. 아울러 보구조체 외면으로 돌출된 다이아프램 부재는 외관을 저해하는 요인의 하나로 작용한다.
KR 10-1299023 B1
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 폐쇄단면을 가지는 사각단면 강재 기둥이 위치한 부분에서 돌출되지 않고 합성거더가 일직선을 유지할 수 있으면서도 강접합 구조를 가질 수 있게 하고, 강재의 사용량을 최소화시키면서도 처짐이 없는 장스팬화를 도모할 수 있도록 하는 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 강접합 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 시공 자립도가 증대되어 무지보 시공을 가능하게 하고, 사각단면 강재 기둥에 대한 합성거더의 설치작업에 대한 시공성과 안전성을 확보하여 시공의 정밀성을 도모할 수 있는 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 강접합 구조를 제공함에도 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 사각단면 강재 기둥에 합성거더를 강접합시키는 구조로서, 상기 합성거더는 하부U형강판부와 상부각형강관부로 이루어지되, 상기 하부U형강판부는, 이격된 상태에서 상호 대향하는 제1,2거더웨브와; 제1,2거더웨브의 각 하단을 연결하여 하부를 폐쇄시키는 거더저판과; 제1,2거더웨브의 상단에서 외측을 향하도록 절곡된 상플랜지;로 이루어지고, 상기 상부각형강관부는, 이격된 상태에서 상호 대향하는 제1,2수평각관과; 제1,2수평각관의 양 단부에서 하향 경사지도록 설치되는 제1,2경사각관 및; 제1,2거더웨브와 제1,2수평각관을 각 연결하는 제1,2래티스부;로 이루어지며, 상기 사각단면 강재 기둥에는 합성거더와 이음 연결되는 연결거더가 설치되되, 상기 연결거더는 합성거더의 제1,2거더웨브 및 상플랜지와 동일한 단면을 가지는 제1,2연결웨브 및 상플랜지로 이루어지고, 상기 연결거더 하부에는 합성거더의 단부를 거치시키는 거치보강브라켓이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 강접합 구조가 제공된다.
이때 거치보강브라켓을, 이격된 상태로 상호 대향하는 제1,2측판과; 제1,2측판의 각 하단을 연결하여 하부를 폐쇄시키는 보강저판 및; 제1,2측판의 양측방을 폐쇄시키는 막이재;로 구성시킴으로써, 상부가 개방되면서 내부에 보강콘크리트 충진공간이 형성되게 할 수 있다.
아울러 제1,2거더웨브와 제1,2연결웨브의 각 상하폭을, 거치보강브라켓이 설치된 부분에서의 소성중립축은 상플랜지의 하부에 위치하고, 거치보강브라켓이 설치되지 않은 부분에서의 소성중립축은 상플랜지의 상부에 위치하도록, 설정함으로써 하부U형강판부 및 연결거더의 상플랜지가 모든 구간에서 인장재로 작용하게 할 수 있다.
또한 보강콘크리트 충진공간의 양측방을 폐쇄시키는 막이재를, 거더저판의 하면에 면부착되는 연결평판과; 상기 연결평판의 단부에서 하향 절곡되어 제1,2측판 및 보강저판과 접합되는 막이판;으로 구성시키고, 연결평판을 거더저판에 볼트로 접합시킴으로써 용접작업을 배제하면서 콘크리트 타설시 이들 사이가 벌어지지 않게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 제1,2수평각관 사이에 다수 개의 연결대를 설치하고, 사각단면 강재 기둥을 중심으로 양측에 위치한 각 합성거더의 단부에 위치한 연결대의 상면에 사각단면 강재 기둥을 관통한 상부주근을 거치시키되, 상기 상부주근이 사각단면 강재 기둥의 외면으로부터 돌출되는 길이를 사각단면 강재 기둥간 길이의 1/4 이상이 되도록 한다.
본 발명은 사각단면 강재 기둥의 양측면에 연결거더를 부착시키고 이에 합성거더를 연결시킴으로써 거더의 외면으로 돌출되는 다이아프램의 설치없이 사각단면 강재 기둥에 연결거더를 강합성 구조를 가질 수 있게 하며, 합성거더가 거치보강브라켓에 거치된 상태에서 연결거더와의 이음 연결작업이 이루어지게 되므로, 작업자의 안전성을 확보할 수 있으며 그에 따라 정밀한 시공이 이루어질 수 있어 고품질의 기둥-보 접합구조를 기대할 수 있게 한다.
또한 본 발명은 거더의 상플랜지가 모든 구간에서 인장재로 사용되는 등 강재의 사용 효율을 극대화시킴으로써 강재 사용량을 절감시킬 수 있는 경제적인 구조를 가지게 한다.
또한 본 발명은 하부U형강판부와 상부각형강관부가 안정적인 입체구조를 가지면서 자립강성을 증대시켜 무지보 시공을 가능하게 하고, 이들 사이에 콘크리트의 유동이 쉽게 이루어지는 큰 관통개구를 형성함으로써 합성보에 특별한 전단연결재를 설치하지 않고서도 슬래브와의 합성이 완벽하게 이루어지게 한다.
또한 본 발명은 거더의 상플랜지에 바닥부재가 거치됨에 따라 슬림플로어를 통한 층고의 절감을 도모할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 강접합 구조에 관한 정면도 및 평면도이다.
도 2는 상기 도 1의 A-A, B-B, C-C 부분의 수직단면도이다.
도 3은 상기 도 1의 E-E, F-F 부분의 수평단면도이다.
도 4는 본 발명의 거치보강브라켓을 구성하는 막이재에 관한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 강접합 구조에 관한 정면도 및 평면도이다.
도 6는 상기 도 5의 A'-A', B'-B', C'-C' 부분의 수직단면도이다.
도 7은 상기 도 5의 E'-E', F'-F' 부분의 수평단면도이다.
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 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 사각단면 강재 기둥(100)과 합성거더(200)의 접합 구조를 정면과 상부에서 각 바라본 것이고, 도 2는 상기 도 1의 각 위치에서의 수직단면을 도시한 것이며, 도 3은 상기 도 1의 각 위치에서의 수평단면을 도시한 것이다.
본 발명에 의한 사각단면 강재 기둥(100)과 합성거더(200)의 접합 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 합성거더(200)가 연결거더(110)를 매개로 하여 사각단면 강재 기둥(100)에 접합되는 방식으로 이루어진다. 즉 연결거더(110)는 사각강관으로 이루어진 사각단면 강재 기둥(100)의 양측 외면에 부착 설치되어 사각단면 강재 기둥(100)을 중심으로 양쪽 방향에 각 위치한 합성거더(200)를 이음 연결함으로써 합성거더(200)가 사각단면 강재 기둥(100)에 접합되는 구조를 가지게 한다.
여기에서 사각단면 강재 기둥(100)이라 함은 내부가 폐쇄된 사각단면을 가지는 것으로서, 롤포밍 등에 의해 제작되는 사각강관뿐만 아니라 H형강의 각 플랜지에 판재를 부착시켜 4개의 외면을 형성시킨 것도 이에 포함된다.
본 발명의 합성거더(200)는 기본적으로 하부U형강판부(210)와 상부각형강관부(220)로 이루어져 거더 단면의 효율성과 더불어 강재의 사용량을 최소화시킨다.
상기 하부U형강판부(210)는 합성거더(200)에 작용하는 휨하중과 전단하중에 대응하면서 다른 한편으로는 콘크리트 타설용 거푸집 기능을 하는 부분으로서, 한 쌍을 이루는 제1,2거더웨브(211a,211b)와, 이들 제1,2거더웨브(211a,211b)의 각 하단을 연결하는 거더저판(212)과, 제1,2거더웨브(211a,211b)의 상단에 구비되는 상플랜지(214)로 이루어진다.
제1,2거더웨브(211a,211b)는 동일한 단면의 형상을 가지는 것들로서, 이격된 상태에서 상호 대향하도록 설치되며, 그 이격된 정도는 적어도 사각단면 강재 기둥(100)의 단면폭과 같거나 그 이상의 폭을 가진다.
거더저판(212)은 제1,2거더웨브(211a,211b)에 대하여 하플랜지 역할을 하여 정모멘트 구간에서 인장재로 작용하여 휨하중에 저항함으로써 자립도를 향상시키고, 상호 이격된 제1,2거더웨브(211a,211b)의 사이공간 하부를 폐쇄시켜 별도의 거푸집 설치를 불필요하게 한다.
거더저판(212)의 양 단부에는 중앙에 후술하는 보강콘크리트 충진공간(S)과 연통하는 개구홈(213)이 형성되고, 개구홈(213)의 양측에는 거더저판(212)의 일부가 남겨질 수 있는 바, 이 부분은 특히 합성거더(200)의 폭이 사각단면 강재 기둥(100)이 폭보다 큰 제2실시예의 경우 연결거더(110)의 하부 및 상기 보강콘크리트 충진공간(S)을 형성하는 거치보강브라켓(120)과의 결합을 위한 거더하이음편(216)이 되며 이에 대하여는 뒤에서 다시 설명한다.
제1,2거더웨브(211a,211b)의 상단에 구비된 상플랜지(214)는 정모멘트와 부모멘트 모든 구간에 대하여 인장재로 작용하여 휨하중에 저항하면서, 중공PC슬랩나 데크플레이트 등의 바닥부재가 거치될 수 있도록 한다. 이에 의해 슬림플로어 구조가 구현될 수 있다. 이러한 상플랜지(214)는 제1,2거더웨브(211a,211b)의 상단에서 외측을 향하도록 절곡된다. 제1,2거더웨브(211a,211b)의 단부 상단에는 상플랜지(214)의 반대방향, 즉 내측으로 돌출되도록 거더상이음편(215)이 더 구비된다.
상부각형강관부(220)는 하부U형강판부(210)의 상부에는 위치하여 슬래브와 합성되는 부분으로서, 제1,2거더웨브(211a,211b)에 상방으로 대응하여 한 쌍을 이루는 제1,2수평각관(221a,221b)과, 제1,2수평각관(221a,221b)의 양 단부에서 하향 경사지도록 설치되는 제1,2경사각관(222a,222b) 및, 제1,2거더웨브(211a,211b)와 제1,2수평각관(221a,221b)을 각 연결하는 제1,2래티스부(223a,223b)로 이루어진다.
제1,2수평각관(221a,221b)은 사각파이프 형상의 단면을 가지는 동일한 형상의 것들로서, 이격된 상태에서 상호 대향하도록 설치되며, 정모멘트 구간에 대하여 압축재로 작용하여 휨하중과 전단하중에 저항하고, 합성거더(200)가 슬래브와의 높은 일체성을 가질 수 있도록 측면에 매우 큰 관통개구(23)를 형성할 수 있도록 한다.
사각파이프 형상의 단면을 가지는 상기 제1,2수평각관(221a,221b)은 압축좌굴에 대하여 우수한 단면성능을 발휘함으로써 압축재로서의 높은 기능으로 합성거더(200)의 구조적 안정성을 증대시키고, 각 부재간의 접합을 용이하게 하여 제작성을 향상시킨다. 상기 제1,2수평각관(221a,221b)의 각 외면은 제1,2거더웨브(211a,211b)의 내면과 일치하도록 이격된다.
제1,2수평각관(221a,221b)의 양 단부에 설치되는 제1,2경사각관(222a,222b)은 상기 제1,2수평각관(221a,221b)과 동일한 사각파이프 형상의 단면을 가지면서 하단부는 제1,2거더웨브(211a,211b)의 내측면에 부착된다. 이에 따라 상부각형강관부(220)에 작용하는 수직하중을 하부U형강판부(210)가 분담할 수 있게 된다.
제1,2래티스부(223a,223b)는 합성거더(200)와 바닥부재 상면에 콘크리트를 타설할 때 이들 사이에서 콘크리트 유동이 쉽게 이루어질 수 있도록 하는 합성거더(200) 측면의 큰 관통개구(23) 면적을 최대한 유지시키면서 제1,2수평각관(221a,221b)과 제1,2거더웨브(211a,211b) 사이의 응력전달이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.
이러한 제1,2래티스부(223a,223b)는
Figure 112020035890911-pat00001
,∨,Ⅰ 등의 단면을 가지는 단위부재가 필요한 간격으로 연속 설치되는 방식으로 형성되며, 작용하는 하중의 크기에 따라 그 간격이 조정될 수 있다. 아울러 제1,2래티스부(223a,223b)는 상기한 여러 형상의 단위부재 중 어느 하나만으로 구성될 수도 있고, 이들을 조합한 것으로 구성될 수도 있다.
아울러 상기한 단위부재는 각각이 제1,2수평각관(221a,221b)의 측면과 제1,2거더웨브(211a,211b)의 상단에 직접 설치될 수도 있으나, 응력분산판을 매개로 하여 설치되게 할 수도 있다. 이러한 응력분산판은 특히 전단력이 크게 작용하는 부위에 유리하게 적용될 수 있다.
지금까지 설명한 합성거더(200)는 공장에서 제작되어 현장으로 이송된 후 사각단면 강재 기둥(100)에 기 설치되어 있는 연결거더(110)와 이음 연결됨으로써 사각단면 강재 기둥(100)과의 접합 구조를 가지게 된다.
연결거더(110)는 합성거더(200)와 마찬가지로 공장에서 사각단면 강재 기둥(100)에 설치된 상태로 제작되어 현장으로 이송될 수 있다.
상기 연결거더(110)는 합성거더(200)의 제1,2거더웨브(211a,211b) 및 그의 상플랜지(214)와 동일한 단면을 가지는 제1,2연결웨브(111a,111b) 및 그의 상플랜지(112)로 이루어진다.
따라서 합성거더(200)의 제1,2거더웨브(211a,211b)와 연결거더(110)의 제1,2연결웨브(111a,111b)는 연속성을 가지도록 설치될 수 있고, 합성거더(200)의 상플랜지(214) 역시 연결거더(110)의 상플랜지(112)와 연속성을 가지도록 설치될 수 있게 되는 바, 응력전달의 왜곡현상이 발생될 여지가 없게 된다.
아울러 제1,2연결웨브(111a,111b)의 단부 상단에는 내측으로 돌출되는 연결상이음편(113)이 구비되어 제1,2거더웨브(211a,211b)에 구비된 거더상이음편(215)과 이음 연결될 수 있게 한다.
거더상이음편(215)과 연결상이음편(113)은 이들 상하면에 이음덧판을 덧대고 볼트조립함으로써 일체화된다. 따라서 제1,2거더웨브(211a,211b)와 제1,2연결웨브(111a,111b)의 외측으로 돌출 형성된 각 상플랜지(214,112)가 상호 접하는 부분에는 별도의 이음 연결구조를 가지지 않고 하나의 동일 평탄면을 가질 수 있으므로 바닥부재의 설치가 용이하게 된다.
또한 제1,2연결웨브(111a,111b)의 단부 하단에는 외측으로 돌출되는 연결하이음편(114)이 구비되어 제1,2거더웨브(211a,211b)에 구비된 거더하이음편(216)과 이음 연결될 수 있게 한다.
물론 제1,2거더웨브(211a,211b)와 제1,2연결웨브(111a,111b) 역시 이음덧판과 볼트조립에 의해 이음 연결된다.
이때 연결거더(110) 하부에는 거치보강브라켓(120)이 설치되고, 상기 거치보강브라켓(120)의 상면에 합성거더(200)의 단부가 거치된 상태에서 연결거더(110)와 하부U형강판부(210)의 이음 연결작업이 이루어질 수 있는 바, 작업자의 안정성과 이음 연결작업의 정밀성을 도모할 수 있게 된다.
거치보강브라켓(120)은 다른 한편으로 사각단면 강재 기둥(100)과 접합됨에 따라 이를 중심으로 발생하는 부모멘트에 대한 내력을 향상시킴으로써 구조적인 안정성을 향상시킨다.
이러한 거치보강브라켓(120)은 연결거더(110)의 양 단부로부터 더 돌출되도록 형성되며, 내부에 콘크리트가 타설되는 보강콘크리트 충진공간(S)이 형성되도록, 이격된 상태로 상호 대향하는 제1,2측판(121a,121b)과, 제1,2측판(121a,121b)의 각 하단을 연결하여 하부를 폐쇄시키는 보강저판(122) 및, 제1,2측판(121a,121b)의 양측방을 폐쇄시키는 막이재(123)로 이루어진다.
제1,2측판(121a,121b)은 제1,2연결웨브(111a,111b)와 상하로 이음 연결되는 것인바, 그 상단에 외측으로 돌출되는 보강상이음편(124)이 구비된다. 상기 보강상이음편(124)은 일부가 거더하이음편(216)에 면접합되고 나머지 일부가 연결하이음편(114)에 면접합되면서 이들 모두가 일체화된다.
한편 보강콘크리트 충진공간(S)에 콘크리트를 타설하게 되면 콘크리트압에 의해 현장에서 거치된 합성거더(200)의 거더저판(212)과 막이재(123) 상단의 사이가 벌어질 여지가 있게 된다. 그런데 본 발명은 합성거더(200)와, 연결거더(110)가 설치된 사각단면 강재 기둥(100)이 별도 제작된 후 현장에서 볼트만으로 조립될 수 있도록 함으로써 현장용접에 의해 발생되는 다양한 문제점이 야기되지 않도록 한다. 따라서 상기 막이재(123)를 도 4에 도시된 바와 같이, 거더저판(212)의 하면에 면부착되는 연결평판(123a)과, 상기 연결평판(123a)의 단부에서 햐향 절곡되는 막이판(123b)으로 구성시키고, 상기 연결평판(123a)을 거더저판(212)과 볼트 체결함으로써 이들 사이의 벌어짐이 발생하지 않게 할 수 있다. 상기 막이판(123b)은 제1,2측판(121a,121b)과 보강저판(122)에 접합되어 보강콘크리트 충진공간(S)의 양측방을 폐쇄시킨다.
제1,2수평각관(221a,221b) 사이에는 다수 개의 연결대(224)가 더 설치될 수 있다. 상기 연결대(224)는 상부각형강관부(220)의 구조적 일체성을 보강하여 외력에 의해 형상이 변형되는 것을 방지하게 할 뿐 아니라, 사각단면 강재 기둥(100)을 중심으로 양측에 위치한 각 합성거더(200)의 단부에 위치한 연결대(224)는 부모멘트가 발생되는 구간에 설치되는 상부주근(240)의 거치대 기능을 함으로써 시공성을 향상시킨다. 예컨대 상부주근(240)은 사각단면 강재 기둥(100)을 관통하여 그의 외면으로부터 사각단면 강재 기둥(100)간 길이의 1/4이상 양측으로 돌출하게 되는데, 이들 양측 단부를 상기 연결대(224)의 상면에 단순 거치시키는 것만으로 철근 배근작업은 완료된다.
한편 본 발명은 합성거더(200)와 연결거더(110)가 결합된 거더 전체에 대하여 강재의 특성을 최대한 이용하고 강재의 사용량을 절감시켜 경제적인 거더와 기둥의 접합구조를 도모하고자 한다.
이를 위하여 제1,2거더웨브(211a,211b)와 제1,2연결웨브(111a,111b)의 각 상하폭을, 부모멘트 구간으로서 거치보강브라켓(120)이 설치된 부분에서의 소성중립축은 상플랜지(214,112)의 하부에 위치하게 하고, 정모멘트 구간으로서 거치보강브리켓이 설치되지 않은 부분에서의 소성중립축은 상플랜지(214,112)의 상부에 위치하도록 설정할 수 있다.
따라서 상플랜지(214,112)는 상술한 바와 같이 부모멘트 구간에서는 상부주근(240)과 함께 인장재로 작용하고, 정모멘트 구간에서도 거더저판(212)과 함께 인장재로 작용하게 되는 바, 상플랜지(214,112)는 거더의 전구간에 대하여 인장재로 작용하면서 강재의 장점을 최대한 발휘하게 된다.
도 5 내지 7은 본 발명의 제2실시예를 도시한 것으로서, 도 5는 사각단면 강재 기둥(100)과 합성거더(200)의 접합 구조를 정면과 상부에서 각 바라본 것이고, 도 6는 상기 도 5의 각 위치에서 수직단면을 각 도시한 것이며, 도 7은 상기 도 5의 각 위치에서 수평단면을 각 도시한 것이다.
제1실시예와 제2실시예를 비교하면, 상술한 제1실시예는 기둥의 단면폭과 합성거더(200)의 단면폭을 일치시킨 것임에 반해, 제2실시예는 기둥의 단면폭보다 합성거더(200)의 단면폭을 더 크게 형성시킨 경우에 관한 것이라는 점에만 차이가 있을 뿐이다.
이로 인하여 제2실시예에서는 제1,2거더웨브(211a,211b)와 제1,2측판(121a,121b)이 동일 수직선상에 위치하지 못하고 제1,2측판(121a,121b)이 제1,2거더웨브(211a,211b)와 제1,2연결웨브(111a,111b)의 각 내측에 위치하게 된다. 따라서 제1,2측판(121a,121b)의 상단에 구비된 보강상이음편(124)은 거더저판(212) 단부에 개구홈(213)을 형성시킴으로써 일부 남겨진 부분을 거더하이음편(216)으로 삼아 볼트 체결되고, 제1,2연결웨브(111a,111b)의 단부 하단에 구비되는 연결하이음편(114) 역시 내측으로 돌출되는 형상을 가짐으로써 상기 보강상이음편(124)과 일체화된다.
아울러 제2실시예에서는 제1,2연결웨브(111a,111b)가 사각단면 강재 기둥(100)의 외면으로부터 이격되는 구조를 가지게 되는데, 사각단면 강재 기둥(100)의 타외면에 접하도록 제1연결웨브와 제2연결웨브 사이에 보강스티프너(115)를 더 설치할 수 있다. 상기 보강스티프너(115)는 제1,2연결웨브(111a,111b)가 좌굴되는 것을 방지함과 더불어, 연결거더(110)가 접합되는 부분에서의 사각단면 강재 기둥(100) 단면폭을 확장시킴으로써 사각단면 강재 기둥(100)에 대한 접합구조로서의 기능이 저하되지 않게 한다.
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.
100; 사각단면 강재 기둥 110; 연결거더
111a; 제1연결웨브 111b; 제2연결웨브
112,214; 상플랜지 113; 연결상이음편
114; 연결하이음편 115; 보강스티프너
120; 거치보강브라켓 121a; 제1측판
121b; 제2측판 122; 보강저판
123; 막이재 123a; 연결평판
123b; 막이판 124; 보강이음편
200; 합성거더 210; 하부U형강판부
211a; 제1거더웨브 211b; 제2거더웨브
212; 거더저판 213; 개구홈
215; 거더상이음편 216; 거더하이음편
220; 상부각형강관부 221a; 제1수평각관
221b; 제2수평각관 222a; 제1경사각관
222b; 제2경사각관 223a; 제1래티스부
223b; 제2래티스부 224; 연결대
230; 관통개구 240; 상부주근
S; 보강콘크리트 충진공간

Claims (5)

  1. 사각단면 강재 기둥(100)에 합성거더(200)를 접합시키는 구조로서,
    상기 합성거더(200)는 하부U형강판부(210)와 상부각형강관부(220)로 이루어지는 것으로,
    상기 하부U형강판부(210)는, 이격된 상태에서 상호 대향하는 제1,2거더웨브(211a,211b)와, 제1,2거더웨브(211a,211b)의 각 하단을 연결하여 하부를 폐쇄시키는 거더저판(212)과, 제1,2거더웨브(211a,211b)의 상단에서 외측을 향하도록 절곡된 상플랜지(214)로 이루어지되, 상기 거더저판(212)의 양 단부에는 거더저판(212)의 양측 일부가 남겨지도록 개구홈(213)이 각 형성되고,
    상기 상부각형강관부(220)는, 이격된 상태에서 상호 대향하는 제1,2수평각관(221a,221b)과, 제1,2수평각관(221a,221b)의 양 단부에서 하향 경사지도록 설치되는 제1,2경사각관(222a,222b) 및, 제1,2거더웨브(211a,211b)와 제1,2수평각관(221a,221b)을 각 연결하는 제1,2래티스부(223a,223b)로 이루어지며,
    상기 사각단면 강재 기둥(100)에는 합성거더(200)와 이음 연결되는 연결거더(110)가 설치되되, 상기 연결거더(110)는 합성거더(200)의 제1,2거더웨브(211a,211b) 및 상플랜지(214)와 동일한 단면을 가지는 제1,2연결웨브(111a,111b) 및 상플랜지(112)로 이루어지고,
    상기 연결거더(110) 하부에는 합성거더(200)의 단부를 거치시키는 거치보강브라켓(120)이 설치되되,
    상기 거치보강브라켓(120)은, 이격된 상태로 상호 대향하는 제1,2측판(121a,121b)과, 제1,2측판(121a,121b)의 각 하단을 연결하여 하부를 폐쇄시키는 보강저판(122) 및, 제1,2측판(121a,121b)의 양측방을 폐쇄시키는 막이재(123)로 이루어져, 상부가 개방되면서 내부에 보강콘크리트 충진공간(S)이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 접합 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2거더웨브(211a,211b)와 제1,2연결웨브(111a,111b)의 상하폭은, 거치보강브라켓(120)이 설치된 부분에서의 소성중립축은 상플랜지(214,112)의 하부에 위치하고 거치보강브라켓(120)이 설치되지 않은 부분에서의 소성중립축은 상플랜지(214,112)의 상부에 위치하도록, 설정되는 것을 특징으로 하는 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 접합 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 막이재(123)는, 거더저판(212)의 하면에 면부착되는 연결평판(123a)과, 상기 연결평판(123a)의 단부에서 하향 절곡되어 제1,2측판(121a,121b) 및 보강저판(122)과 접합되는 막이판(123b)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 접합 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2수평각관(221a,221b) 사이에는 다수 개의 연결대(224)가 설치되고,
    사각단면 강재 기둥(100)을 중심으로 양측에 위치한 각 합성거더(200)의 단부에 위치한 연결대(224)의 상면에는 사각단면 강재 기둥(100)을 관통한 상부주근(240)이 거치되되, 상기 상부주근(240)이 사각단면 강재 기둥(100)의 외면으로부터 돌출되는 길이는 사각단면 강재 기둥(100)간 길이의 1/4 이상인 것을 특징으로 하는 사각단면 강재 기둥과 합성거더의 접합 구조.
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