KR102298130B1 - 철골보 단부 보강 시스템 - Google Patents

철골보 단부 보강 시스템 Download PDF

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KR102298130B1
KR102298130B1 KR1020210039213A KR20210039213A KR102298130B1 KR 102298130 B1 KR102298130 B1 KR 102298130B1 KR 1020210039213 A KR1020210039213 A KR 1020210039213A KR 20210039213 A KR20210039213 A KR 20210039213A KR 102298130 B1 KR102298130 B1 KR 102298130B1
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cheolgolbo
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pipe column
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김용배
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주식회사 천우에스엔씨
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Abstract

본 발명은 철골보 단부 보강 시스템에 관한 것으로, 바닥면에 수직으로 설치되는 철골기둥(110)과, 상기 철골기둥(110)에 수직을 이루도록 접합되는 브라켓(120)과, 상기 브라켓(120)과 이음 결합되는 철골보(130)와, 상기 브라켓(120)과 상기 철골보(130)의 길이방향을 따라 길게 형성되고 상부면이 상기 브라켓(120)과 상기 철골보(130)의 하부면에 결합되며 하부면은 상향 경사져 상기 브라켓(120) 및 상기 철골보(130)의 단부에서 멀어지는 방향으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 형상인 보강부재(140)를 포함한다. 본 발명은 브라켓의 길이와 관계없이 철골보를 쉽게 보강할 수 있으며, 시공이 용이한 이점이 있다.

Description

철골보 단부 보강 시스템{Steel beam end reinforcement system}
본 발명은 철골보 단부 보강 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경제적 시공을 가능하게 하는 철골보 단부 보강 시스템에 관한 것이다.
철골보는 철골기둥에 연결되어 건물의 바닥면을 지지하는 수평재이다. 일반적으로 철골보는 철골기둥에 용접에 의해 연결되는데, 철골기둥 사이가 먼 건물의 경우 모멘트가 최대로 발생하는 철골기둥과 철골보의 접합부에 하중이 가장 많이 가해지므로 내력 부족 현상이 발생한다.
따라서, 철골기둥과 철골보의 접합부에 스티프너 등의 보강부재를 시공하여 별도로 보강하게 되는데, 철골보에 스티프너를 용접 시공함에 따라 스티프너 시공에 상당한 공수가 소요되고, 공사비가 증대되는 단점이 있다.
등록특허공보 제1217793호(2012.12.26 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 브라켓을 적용하여 철골보를 시공하고, 브라켓의 길이와 관계없이 철골보를 쉽게 보강할 수 있으며, 시공이 용이하고 경제적 시공을 가능하게 하는 철골보 단부 보강 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 철골보 단부 보강 시스템은 바닥면에 수직으로 설치되는 철골기둥과 상기 철골기둥에 수직을 이루도록 접합되는 브라켓과 상기 브라켓과 이음 결합되는 철골보와 상기 브라켓과 상기 철골보의 길이방향을 따라 길게 형성되고 상부면이 상기 브라켓과 상기 철골보의 하부면에 결합되며, 하부면은 상향 경사져 상기 브라켓 및 상기 철골보의 단부에서 멀어지는 방향으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 형상인 보강부재를 포함한다.
상기 철골기둥은 H형강 또는 각형 강관이고, 상기 브라켓과 상기 철골보는 H형강이며, 상기 철골보는 상기 브라켓에 비해 길이가 더 길고, 상기 브라켓은 상기 철골기둥에 필렛용접에 의해 접합된다.
철골보 단부 보강 시스템은 상기 브라켓과 상기 철골보의 웨브를 이음 결합하는 결합수단과 상기 브라켓과 상기 철골보의 상부 플랜지를 이음 결합하는 보강수단과 상기 브라켓의 하부 플랜지 및 상기 철골보의 하부 플랜지를 상기 보강부재의 상부 플랜지와 결합하는 연결수단을 더 포함한다.
상기 결합수단은, 상기 브라켓의 웨브와 상기 철골보의 웨브가 연결되도록 단부를 맞댄 상태에서, 상기 브라켓의 웨브와 상기 철골보의 웨브를 맞댄 부분을 포함하도록 전후방에서 밀착 배치되는 이음판재와, 상기 이음판재와 상기 브라켓의 웨브 및 상기 이음판재와 상기 철골보의 웨브를 관통한 고력볼트와 상기 이음판재와 상기 브라켓의 웨브를 관통한 고력볼트 및 상기 이음판재와 상기 철골보의 웨브를 관통한 고력볼트의 단부에 각각 체결되는 고정너트를 포함한다.
상기 보강수단은, 상기 브라켓의 상부 플랜지와 상기 철골보의 상부 플랜지가 연결되도록 단부가 맞대어진 상태에서, 상기 브라켓의 상부 플랜지의 상면과 상기 철골보의 상부 플랜지의 상면에 덫대어지는 보강판재와, 상기 보강판재와 상기 브라켓의 상부 플랜지 및 상기 보강판재와 상기 철골보의 상부 플랜지를 관통한 고장력볼트와 상기 보강판재와 상기 브라켓의 상부 플랜지를 관통한 고장력볼트 및 상기 보강판재와 상기 철골보의 상부 플랜지를 관통한 고장력볼트의 단부에 각각 체결되는 체결너트를 포함한다.
상기 연결수단은, 상기 브라켓의 하부 플랜지와 상기 보강판재의 상부 플랜지 및 상기 철골보의 하부 플랜지와 상기 보강판재의 상부 플랜지를 관통한 고정볼트와 상기 브라켓의 하부 플랜지와 상기 보강판재의 상부 플랜지를 관통한 고정볼트 및 상기 철골보의 하부 플랜지와 상기 보강판재의 상부 플랜지를 관통한 고정볼트의 단부에 각각 체결되는 지지너트를 포함한다.
상기 보강부재의 선단에는 상기 철골기둥에 밀착되는 지지판부를 포함하고 상기 지지판부는 상기 철골기둥에 다수 개의 고력볼트로 고정되며, 상기 브라켓과 상기 철골기둥이 만나는 상부 코너부에는 ㄴ자형 코너보강판이 밀착 배치되고, 상기 코너보강판은 상기 철골기둥 및 상기 브라켓의 상면과 지지볼트로 고정된다.
한편, 상기 철골기둥은 각형 강관이고, 상기 철골기둥은 모듈형태로 제작되고 조립되는 제1 각형강관기둥모듈, 제2 각형강관기둥모듈 및 제3 각형강관기둥모듈을 포함한다.
상기 지지판부는 일부가 외부체결볼트에 의해 상기 제1 각형강관기둥모듈의 상측에 고정되고, 나머지 일부가 내부체결볼트에 의해 상기 제2 각형강관기둥모듈의 하측에 고정되며, 상기 코너보강판은 일부가 외부체결볼트에 의해 상기 제2 각형강관기둥모듈의 상측에 고정되고, 나머지 일부가 내부체결볼트에 의해 상기 제3 각형강관기둥모듈의 하측에 고정된다.
상기 제1 각형강관기둥모듈 내지 제3 각형강관기둥모듈의 내부에는 상기 지지판부와 외부체결볼트 및 내부체결볼트로 체결되는 내부 보강판 및 상기 코너보강판과 외부체결볼트 및 내부체결볼트로 체결되는 내부 보강판이 배치되며, 상기 제1 각형강관기둥모듈과 상기 제2 각형강관기둥모듈의 사이, 및 상기 제2 각형강관기둥모듈과 상기 제3 각형강관기둥모듈의 사이에는 상기 내부 보강판이 통과하는 슬롯이 형성되는 수평지지판이 배치된다.
본 발명은 용접을 최소화하고 볼트 체결 방법을 적용하여 철골기둥과 연결되는 철골보의 단부를 보강하므로 구조성능을 향상시키고 시공이 용이하며 경제적 시공을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 철골기둥에 브라켓을 적용하여 철골보를 시공하여 철골보의 구조성능을 향상시키고, 브라켓과 철골보의 단부를 보강부재로 지지하여 브라켓의 길이와 관계없이 철골보를 쉽게 보강할 수 있으며, 브라켓과 철골보의 단부를 보강하는 보강부재를 볼트 체결하여 고정함으로써 구조성능을 향상시키고 내력을 증가시키는 효과가 있으며, 시공이 용이하며 경제적 시공을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 브라켓과 보강부재를 지지하기 위한 지지판부와 코너보강판을 철골기둥에 볼트로 고정하여 철골기둥과 철골보의 접합부를 지지하는 브라켓과 보강부재를 철골기둥에 보다 견고하게 고정하여 구조적 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템을 보인 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템을 보인 정면도이다.
도 3는 본 발명의 제3 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템을 보인 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템을 보인 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 철골보 단부 시스템의 부분 분해 단면을 보인 도면이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 보인 확대도이다.
도 7은 도 5의 분해 단면도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템을 보인 정면도이다.
도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템(100)은 철골기둥(110), 브라켓(120), 철골보(130) 및 보강부재(140)를 포함한다.
철골기둥(110)은 바닥면에 수직으로 설치된다. 철골기둥(110)은 건물의 수직 힘을 지탱하는 역할을 하며, H형강 또는 각형 강관으로 된다. H형강 기둥은 시공성의 편리함이 있고, 각형 강관 기둥은 H형강 기둥과 비교시 재료의 연성 및 휨 각성 확보 측면에서 구조적으로 보다 효율적인 이점이 있다. 제1 실시예에서 철골기둥(110)은 H형강으로 된 것을 도시하였다.
브라켓(120)은 철골기둥(110)에 수직을 이루도록 접합된다. 일 예로, 브라켓(120)은 철골기둥(110)의 플랜지에 필렛용접에 의해 접합된다. 필렛용접은 이음 부분의 금속을 녹여 붙이는 방법으로 이음 연결성이 좋다. 브라켓(120)은 철골기둥(110)에 연결되어 철골보(130)의 구조성능을 향상시키기 위한 것이다.
철골보(130)는 브라켓(120)에 이음 결합된다. 철골보(130)는 브라켓(120)에 비해 길이가 더 길다. 브라켓(120)과 철골보(130)는 H형강으로 된다. H형강은 웨브와 웨브의 양측에 형성되는 상부 플랜지와 하부 플랜지를 포함한다. 철골보(130)는 철골기둥(110)에 층간마다 브라켓(120)을 매개로 설치되어 건물의 바닥면 시공을 위한 수평골조를 형성한다.
보강부재(140)는 철골기둥(110)과 접합되는 브라켓(120) 및 브라켓(120)과 이음 결합되는 철골보(130) 단부를 보강한다. 보강부재(140)는 브라켓(120) 및 브라켓(120)과 이음 결합되는 철골보(130)의 하부면에 길이방향을 따라 결합된다.
보강부재(140)는 브라켓(120)과 철골보(130)의 길이방향을 따라 길게 형성되고 상부면이 브라켓(120)과 철골보(130)의 하부면에 결합되며, 하부면은 상향 경사져 브라켓(120) 및 철골보(130)의 단부에서 멀어지는 방향으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 형상으로 된다.
보강부재(140)는 철골기둥(110)과 접합되는 브라켓(120) 및 철골보(130)의 단부의 단면적이 크도록 보강하여 내력을 증대시킨다. 보의 응력은 철골기둥(110)과 접합부 부근에서 크게 되므로 단부의 응력에 맞는 단면적으로 철골보(130)를 설계하면 철골보(130)의 두께가 두꺼워지고 건물 내 유효면적이 감소하게 되어 비경제적이므로, 보강부재(140)로 철골기둥(110)과 연결되는 브라켓(120) 및 철골보(130)의 단부를 보강하여 내력을 증대시키고 구조 강성을 높인다.
철골보 단부 보강 시스템(100)은 브라켓(120)과 철골보(130)의 접합부의 구조적 성능을 향상시키기 위해 결합수단(150), 보강수단(160) 및 연결수단(170)을 더 포함한다. 즉, 결합수단(150), 보강수단(160) 및 연결수단(170)은 브라켓(120)과 철골보(130), 철골보(130)와 보강부재(140)를 볼트 접합하여 구조 안정성을 높인다.
철골기둥(110) 사이가 먼 건물의 경우 브라켓(120)과 철골보(130)의 접합부의 구조적 성능을 향상시키면 철골보(130)를 두껍게 하지 않고도 내력을 향상시킬 수 있다.
결합수단(150)은 브라켓(120)과 철골보(130)의 웨브를 이음 결합한다.
결합수단(150)은 이음판재(151), 고력볼트(153) 및 고정너트(미도시)를 포함한다. 이음판재(151)는 브라켓(120)의 웨브와 철골보(130)의 웨브가 연결되도록 단부를 맞댄 상태에서, 브라켓(120)의 웨브와 철골보(130)의 웨브를 맞댄 부분을 포함하도록 브라켓(120)과 철골보(130)의 전후방에서 밀착 배치된다. 고력볼트(153)는 이음판재(151)와 브라켓(120)의 웨브 및 이음판재(151)와 철골보(130)의 웨브를 관통한다. 고정너트는 이음판재(151)와 브라켓(120)의 웨브를 관통한 고력볼트(153) 및 이음판재(151)와 철골보(130)의 웨브를 관통한 고력볼트(153)의 단부에 각각 체결된다. 즉, 이음판재(151)로 브라켓(120)의 웨브와 철골보(130)의 웨브를 연결하고, 고력볼트(153)와 고정너트로 고정한다.
보강수단(160)은 브라켓(120)과 철골보(130)의 상부 플랜지를 이음 결합한다.
보강수단(160)은 보강판재(161), 고장력볼트(163) 및 체결너트(165)를 포함한다. 보강판재(161)는 브라켓(120)의 상부 플랜지와 철골보(130)의 상부 플랜지가 연결되도록 단부를 맞댄 상태에서, 브라켓(120)의 상부 플랜지의 상면과 철골보(130)의 상부 플랜지의 상면에 덫대어진다. 고장력볼트(163)는 보강판재(161)와 브라켓(120)의 상부 플랜지 및 보강판재(161)와 철골보(130)의 상부 플랜지를 관통한다. 체결너트(165)는 보강판재(161)와 브라켓(120)의 상부 플랜지를 관통한 고장력볼트(163) 및 보강판재(161)와 철골보(130)의 상부 플랜지를 관통한 고장력볼트(163)의 단부에 각각 체결된다.
연결수단(170)은 브라켓(120)의 하부 플랜지 및 철골보(130)의 하부 플랜지를 보강부재(140)의 상부 플랜지와 결합한다.
연결수단(170)은 고정볼트(171)와 지지너트(173)를 포함한다. 고정볼트(171)는 브라켓(120)의 하부 플랜지와 보강판재(161)의 상부 플랜지 및 철골보(130)의 하부 플랜지와 보강판재(161)의 상부 플랜지를 관통한다. 지지너트(173)는 브라켓(120)의 하부 플랜지와 보강판재(161)의 상부 플랜지를 관통한 고정볼트(171) 및 철골보(130)의 하부 플랜지와 보강판재(161)의 상부 플랜지를 관통한 고정볼트(171)의 단부에 각각 체결된다.
상술한 제1 실시예는 철골기둥(110)에 브라켓(120)을 적용하여 철골보(130)를 시공하여 철골보(130)의 구조성능을 향상시키고 브라켓(120)의 길이와 관계없이 철골보(130)를 쉽게 보강할 수 있으며, 브라켓(120)과 철골보(130)의 단부를 보강부재(140)로 지지하고 판재와 볼트 체결하여 고정함으로써 구조성능을 향상시키고 시공이 용이하며 경제적 시공을 가능하게 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템을 보인 정면도이다.
도 2에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 대비하여 보강부재(140)를 철골기둥(110)에 볼트 체결로 고정하는 구성이 더 추가되는 것에 차이가 있다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템(100-1)은 보강부재(140)의 선단에 철골기둥(110)에 밀착되는 지지판부(181)를 더 포함하고, 지지판부(181)는 철골기둥(110)에 다수 개의 고력볼트(183) 및 고력너트로 고정된다.
보강부재(140)의 선단에 지지판부(181)를 포함하고 철골기둥(110)과 볼트 체결하는 구조는, 보강부재(140)를 철골기둥(110)에 고정하여 브라켓(120)에 응력이 집중되는 것을 완화함으로써 구조적 안정성을 높인다.
도 3는 본 발명의 제3 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템을 보인 정면도이다.
도 3에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 제3 실시예는 제1 실시예와 대비하여 보강부재(140)와 브라켓(120)을 철골기둥(110)에 볼트 체결로 고정하는 구성이 더 추가되는 것에 차이가 있다.
구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템(100-2)은 보강부재(140)의 선단에 철골기둥(110)에 밀착되는 지지판부(181)를 더 포함하고, 지지판부(181)는 철골기둥(110)에 다수 개의 고력볼트(183) 및 고력너트로 고정된다.
또한, 브라켓(120)과 철골기둥(110)이 만나는 상부 코너부에는 ㄴ자형 코너보강판(191)이 밀착 배치되고, 코너보강판(191)은 철골기둥(110) 및 브라켓(120)의 상면과 지지볼트(193)와 지지너트로 고정된다. 코너보강판(191)은 철골기둥(110)에 밀착되는 면에 비해 브라켓(120)과 밀착되는 면의 단면적이 상대적으로 더 넓을 수 있다.
보강부재(140)의 선단에 지지판부(181)를 포함하고 철골기둥(110)과 볼트 체결하는 구조 및 코너보강판(191)을 철골기둥(110)과 브라켓(120)의 상부 코너부에 배치하고 볼트 체결하는 구조는, 철골기둥(110)과 브라켓(120) 간의 하중전달을 명확하게 하여 응력집중으로 인한 취성파괴를 방지하기 위함이다.
철골기둥(110)과 브라켓(120)은 용접 접합하는데, 철골기둥(110)과 브라켓(120) 간의 용접 성능이 확보되지 않는 경우 철골기둥(110)과 브라켓(120) 간의 하중 전달에 영향을 주어 응력집중으로 인한 취성파괴가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 따라서 철골기둥(110)과 브라켓(120)이 연결되는 상측과 철골기둥(110)과 보강부재(140)가 만나는 하측에 코너보강판(191)과 지지판부(181)를 각각 배치하고 볼트 체결하여 구조적 안정성을 높인다.
상술한 제3 실시예는 브라켓(120)과 보강부재(140)를 지지하기 위한 지지판부(181)와 코너보강판(191)을 철골기둥(110)에 볼트로 고정하여 철골기둥(110)과 철골보(130)의 접합부를 지지하는 브라켓(120)과 보강부재(140)를 철골기둥(110)에 보다 견고하게 고정하여 내력을 높임으로써 구조적 안정성을 더 높인다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 의한 철골보 단부 보강 시스템을 보인 정면도이다.
도 4에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 제4 실시예는 제3 실시예와 대비할 때 철골기둥(110')이 각형 강관으로 된 차이가 있다.
철골기둥(110')이 각형 강관으로 되면 구조적으로 보다 효율적이나, 각형 강관이 폐단면으로 되므로 지지판부(181)와 코너보강판(191)을 철골기둥(110')에 볼트 체결하여 고정하기 어렵다. 따라서 철골기둥(110')을 모듈 형태로 제작하여 지지판부(181) 및 코너보강판(191)의 고정이 용이하도록 한다.
도 4에 도시된 바에 의하면, 철골기둥(110')은 모듈형태로 제작되고 상하로 조립되는 제1 각형강관기둥모듈(110a'), 제2 각형강관기둥모듈(110b') 및 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 포함한다. 제1 각형강관기둥모듈(110a')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')은 동일한 형상이고, 제2 각형강관기둥모듈(110b')은 제1 각형강관기둥모듈(110a') 및 제3 각형강관기둥모듈(110c')에 비해 길이가 짧은 형상일 수 있다. 제2 각형강관기둥모듈(110b')은 제1 각형강관기둥모듈(110a')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 사이에 지지판부(181) 및 코너보강판(191)을 볼트 체결하여 고정하기 위해 필요한 것이다.
지지판부(181)는 일부가 외부체결볼트(210)에 의해 제1 각형강관기둥모듈(110a')의 상측에 고정되고, 나머지 일부가 내부체결볼트(220)에 의해 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 하측에 고정된다. 외부체결볼트(210)는 각형강관기둥의 내측에서 외측으로 체결되어 볼트의 머리가 각형강관기둥의 내측에 위치하는 볼트이고, 내부체결볼트(220)는 각형강관기둥의 외측에서 내측으로 체결되어 볼트의 머리가 각형강관기둥의 외측에 위치하는 볼트를 의미한다.
코너보강판(191)은 일부가 외부체결볼트(210)에 의해 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 상측에 고정되고, 나머지 일부가 내부체결볼트(220)에 의해 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 하측에 고정된다.
또한, 제1 각형강관기둥모듈(110a')과 제2 각형강관기둥모듈(110b')은 한 면이 상기 지지판부(181)에 의해 고정되고 나머지 세 면이 연결판부(230)에 의해 고정된다. 연결판부(230)는 지지판부(181)와 동일한 형상이고 지지판부(181)와 마찬가지로 외부체결볼트(210)와 내부체결볼트(220)로 제1 각형강관기둥모듈(110a')과 제2 각형강관기둥모듈(110b')에 각각 고정된다. 즉, 제1 각형강관기둥모듈(110a')과 제2 각형강관기둥모듈(110b')은 각 면에 지지판부(181)와 연결판부(230)를 각각 덫대고 외부체결볼트(210)와 내부체결볼트(220)로 고정한다.
또한, 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')은 한 면이 상기 코너보강판(191)에 의해 고정되고 나머지 세 면이 연결판부(230)에 의해 고정된다. 연결판부(230)는 사각 형상이고 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')에 밀착되는 코너보강판(191)의 일면과 마찬가지로 외부체결볼트(210)와 내부체결볼트(220)로 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')에 각각 고정된다. 즉, 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')은 각 면에 코너보강판(191)의 일면과 연결판부(230)를 각각 덫대고 외부체결볼트(210)와 내부체결볼트(220)로 고정한다.
제1 각형강관기둥모듈(110a')과 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 사이, 및 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 사이에는 수평지지판(240)이 배치된다. 수평지지판(240)은 제1 각형강관기둥모듈(110a')과 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 연결부분의 강도와 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 연결부분의 강도를 보강한다. 수평지지판(240)은 각형강관기둥모듈의 횡단면에 대응되는 형상으로 형성된다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 철골보 단부 시스템의 부분 분해 단면을 보인 도면이고, 도 6은 도 5의 A 부분을 보인 확대도이고, 도 7은 도 5의 분해 단면도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바에 의하면, 제1 각형강관기둥모듈(110a') 내지 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 내부에는 지지판부(181)와 외부체결볼트(210) 및 내부체결볼트(220)로 체결되는 내부 보강판(미도시) 및 코너보강판(191)과 외부체결볼트(210) 및 내부체결볼트(220)로 체결되는 내부 보강판(250)이 배치된다. 내부 보강판(250)은 내부체결볼트(220)의 체결을 가능하게 하고, 제1 각형강관기둥모듈(110a')과 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 접합부 및 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 접합부의 강성을 높여 철골기둥(110)의 변형을 보완하는 기능을 위한 것이다.
이를 위해, 수평지지판(240)에는 내부 보강판(250)이 통과하는 슬롯(241)이 형성된다.
일 예로, 도 6을 참조하면, 내부체결볼트(220)는 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 외측에서 체결하여 연결판부(230)를 제3 각형강관기둥모듈(110c')에 고정한다. 내부체결볼트(220)는 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 내면에 고정된 내부고정너트(221)에 체결되어 연결판부(230)를 제3 각형강관기둥모듈(110c')에 고정하므로 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 연결하기 용이하다. 내부고정너트(221)는 내부 보강판(250)에 지지되어 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 내면에 고정된다.
외부체결볼트(210)는 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 내측에서 체결하여 내부 보강판(250)을 제2 각형강관기둥모듈(110b')에 고정한다. 또한 외부체결볼트(210)는 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 내측에서 체결하여 내부 보강판(250)을 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 내면에 고정하고 연결판부(230)의 볼트관통공(231)을 통과하여 그 단부에 외부고정너트(211)가 체결됨으로써 연결판부(230)를 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 외면에 고정한다.
내부고정너트(221)는 내부 보강판(250)의 너트공(251)과 대응되는 위치에 배치된다. 내부고정너트(221)는 너트부(221a)와 플랜지부(221b)를 포함하며, 너트부(221a)에 볼트공(221c)이 형성되며 플랜지부(221b)는 너트부(221a)의 단부에 외경이 확장된 형상으로 된다. 내부고정너트(221)는 너트부(221a)가 내부 보강판(250)의 너트공(251)에 끼움 결합되고 플랜지부(221b)가 내부 보강판(250)의 가장자리에 지지된다. 즉, 내부고정너트(221)는 플랜지부(221b)가 내부 보강판(250)과 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 사이에 지지되고 너트부(221a)가 내부 보강판(250)의 너트공(251)에 끼워져 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 내부로 돌출됨으로써 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 내면에 고정된다.
상기한 방법으로 내부고정너트(221)는 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 내면에 내부 보강판(250)으로 고정되므로, 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 상부에 연결할 때, 외부에서 내부체결볼트(220)를 체결하면 내부체결볼트(220)가 연결판부(230), 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 통과하여 내부고정너트(221)에 고정되고 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 상부에 연결하는 작업이 용이해진다.
이때, 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')은 모듈 형태로 제작시 볼트관통공이 형성되므로 숙련공의 유무와 상관없이 조립 작업이 용이하고 효율적인 시공이 가능하며, 내부와 외부에서 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 연결부위를 볼트 체결로 지지하고 네 면을 모두 내부 보강판(250)과 연결판부(230)가 덫대어져 고정하는 구조이므로 균일한 체결력으로 기둥 전체의 안정성 있는 구조가 가능하고 내력을 향상시키게 된다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 도면을 참조하여, 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 상부에 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 연결하는 방법을 설명하면, 우선, 외부체결볼트(210)를 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 내측에서 체결하여 내부 보강판(250)을 제2 각형강관기둥모듈(110b')에 고정한다. 다음으로, 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 상면에 수평지지판(240)을 안착시킨다. 이때 내부 보강판(250)은 수평지지판(240)의 슬롯(241)을 통해 상부로 돌출되므로 수평지지판(240)을 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 상면에 안정적으로 안착시킬 수 있다.
다음으로, 내부고정너트(221)를 내부 보강판(250)의 너트공(251)에 끼움 결합하여 내부고정너트(221)의 너트부(221a)가 내부 보강판(250)을 통해 내측 방향으로 돌출되게 한다. 다음으로, 내부 보강판(250)이 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 내부로 삽입되게 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 상부의 수평지지판(240)에 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 안착시킨다.
다음으로, 외부에서 내부체결볼트(220)를 체결하여, 내부체결볼트(220)가 연결판부(230), 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 통과하여 내부고정너트(221)에 고정되게 한다. 상기한 과정을 반복하여 제2 각형강관기둥모듈(110b')과 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 안정적으로 연결할 수 있고 구조적 강도 및 내력을 확보할 수 있다.
상술한 제4 실시예는 외부체결볼트(210)를 적용하여 내부 보강판(250)을 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 내면에 고정하고, 내부 보강판(250)을 이용하여 내부고정너트(221)를 제3 각형강관기둥모듈(110c')의 내면에 고정하므로 제2 각형강관기둥모듈(110b')의 상부에 제3 각형강관기둥모듈(110c')을 연결할 때 외부에서 내부체결볼트(220)를 체결하여 고정하는 것이 가능하다. 따라서 모듈화한 각형강관기둥모듈을 볼트 체결하여 연결하는 것이 가능하고 시공이 용이하다.
상술한 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예는 설명의 편의를 위해 차이가 있는 구성을 중심으로 분리하여 설명하였으나, 각 실시예는 혼용하여 적용 가능하고 이 중 어느 한 구성만 선택하여 적용할 수도 있다. 그러나 구조적 안정성 및 내력을 확보할 수 있는 가장 효율적인 구조는 제4 실시예가 바람직하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능함은 물론이고, 본 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100,100-1,100-2,100-3: 철골보 단부 보강 시스템
110,110': 철골기둥 120: 브라켓
130: 철골보 140: 보강부재
150: 결합수단 151: 이음판재
153: 고력볼트 160: 보강수단
161: 보강판재 163: 고장력볼트
165: 체결너트 170: 고정수단
171: 고정볼트 173: 지지너트
181: 지지판부 183: 고력볼트
191: 코너보강판 193: 지지볼트
110a': 제1 각형강관기둥모듈 110b': 제2 각형강관기둥모듈
110c': 제3 각형강관기둥모듈 210: 외부체결볼트
211: 외부고정너트 220: 내부체결볼트
221: 내부고정너트 221a: 너트부
221b: 플랜지부 221c: 볼트공
230: 연결판부 240: 수평지지판
241: 슬롯 250: 내부 보강판
251: 너트공

Claims (2)

  1. 바닥면에 수직으로 설치되고, 상하로 조립되는 제1 각형강관기둥모듈, 제2 각형강관기둥모듈 및 제3 각형강관기둥모듈을 구비하는 철골기둥;
    상기 철골기둥에 수직을 이루도록 접합되는 브라켓;
    상기 브라켓과 이음 결합되는 철골보 및
    상기 브라켓의 하부면에 결합된 보강부재;
    를 포함하고,
    상기 제1 각형강관기둥모듈과 제2 각형강관기둥모듈의 사이, 및 제2 각형강관기둥모듈과 제3 각형강관기둥모듈의 사이에 수평지지판이 배치되고,
    상기 수평지지판은,
    상기 제1 각형강관기둥모듈과 제2 각형강관기둥모듈의 연결부분의 강도와 제2 각형강관기둥모듈과 제3 각형강관기둥모듈의 연결부분의 강도를 보강하며,
    상기 보강부재는,
    상기 브라켓과 상기 철골보의 길이방향을 따라 길게 형성되고 상부면이 상기 브라켓과 상기 철골보의 하부면에 결합되며, 하부면은 상향 경사져 상기 브라켓 및 상기 철골보의 단부에서 멀어지는 방향으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소하는 형상이며,
    상기 철골기둥은 H형강 또는 각형 강관이고,
    상기 브라켓과 상기 철골보는 H형강이며,
    상기 철골보는 상기 브라켓에 비해 길이가 더 길고,
    상기 브라켓은 상기 철골기둥에 필렛용접에 의해 접합되며,
    상기 브라켓과 상기 철골보의 웨브를 이음 결합하는 결합수단;
    상기 브라켓과 상기 철골보의 상부 플랜지를 이음 결합하는 보강수단; 및
    상기 브라켓의 하부 플랜지 및 상기 철골보의 하부 플랜지를 상기 보강부재의 상부 플랜지와 결합하는 연결수단;
    을 더 포함하고,
    상기 결합수단은,
    상기 브라켓의 웨브와 상기 철골보의 웨브가 연결되도록 단부를 맞댄 상태에서, 상기 브라켓의 웨브와 상기 철골보의 웨브를 맞댄 부분을 포함하도록 전후방에서 밀착 배치되는 이음판재;
    상기 이음판재와 상기 브라켓의 웨브 및 상기 이음판재와 상기 철골보의 웨브를 관통한 고력볼트; 및
    상기 이음판재와 상기 브라켓의 웨브를 관통한 고력볼트 및 상기 이음판재와 상기 철골보의 웨브를 관통한 고력볼트의 단부에 각각 체결되는 고정너트;
    를 포함하며,
    상기 보강수단은,
    상기 브라켓의 상부 플랜지와 상기 철골보의 상부 플랜지가 연결되도록 단부가 맞대어진 상태에서, 상기 브라켓의 상부 플랜지의 상면과 상기 철골보의 상부 플랜지의 상면에 덫대어지는 보강판재;
    상기 보강판재와 상기 브라켓의 상부 플랜지 및 상기 보강판재와 상기 철골보의 상부 플랜지를 관통한 고장력볼트; 및
    상기 보강판재와 상기 브라켓의 상부 플랜지를 관통한 고장력볼트 및 상기 보강판재와 상기 철골보의 상부 플랜지를 관통한 고장력볼트의 단부에 각각 체결되는 체결너트;
    를 포함하며,
    상기 연결수단은,
    상기 브라켓의 하부 플랜지와 상기 보강판재의 상부 플랜지 및 상기 철골보의 하부 플랜지와 상기 보강판재의 상부 플랜지를 관통한 고정볼트; 및
    상기 브라켓의 하부 플랜지와 상기 보강판재의 상부 플랜지를 관통한 고정볼트 및 상기 철골보의 하부 플랜지와 상기 보강판재의 상부 플랜지를 관통한 고정볼트의 단부에 각각 체결되는 지지너트;
    를 포함하고,
    상기 보강부재의 선단에는 상기 철골기둥에 밀착되는 지지판부를 포함하고 상기 지지판부는 상기 철골기둥에 다수 개의 고력볼트로 고정되고,
    상기 브라켓과 상기 철골기둥이 만나는 상부 코너부에는 ㄴ자형 코너보강판이 밀착 배치되고, 상기 코너보강판은 상기 철골기둥 및 상기 브라켓의 상면과 지지볼트로 고정되고,
    상기 지지판부는,
    일부가 외부체결볼트에 의해 상기 제1 각형강관기둥모듈의 상측에 고정되고, 나머지 일부가 내부체결볼트에 의해 상기 제2 각형강관기둥모듈의 하측에 고정되고,
    상기 코너보강판은,
    일부가 상기 외부체결볼트에 의해 상기 제2 각형강관기둥모듈의 상측에 고정되고, 나머지 일부가 상기 내부체결볼트에 의해 상기 제3 각형강관기둥모듈의 하측에 고정되고,
    상기 제1 각형강관기둥모듈 내지 제3 각형강관기둥모듈의 내부에는 상기 지지판부와 외부체결볼트 및 내부체결볼트로 체결되는 내부 보강판 및 상기 코너보강판과 외부체결볼트 및 내부체결볼트로 체결되는 내부 보강판이 배치되고,
    상기 내부체결볼트는 상기 제3 각형강관기둥모듈의 외측에서 체결하여 연결판부를 상기 제3 각형강관기둥모듈에 고정하고,
    상기 내부체결볼트는 상기 제3 각형강관기둥모듈의 내면에 고정된 내부고정너트에 체결되어 상기 연결판부를 상기 제3 각형강관기둥모듈에 고정하고,
    상기 내부고정너트는,
    내부 보강판에 지지되어 제3 각형강관기둥모듈의 내면에 고정되고,
    상기 내부고정너트는,
    너트부와 플랜지부를 포함하고,
    상기 너트부에 볼트공이 형성되며,
    상기 플랜지부는 상기 너트부의 단부에 외경이 확장된 형상이며,
    상기 내부고정너트는,
    상기 너트부가 상기 내부 보강판의 너트공에 끼움 결합되고, 상기 플랜지부가 내부 보강판의 가장자리에 지지되고,
    상기 내부고정너트는,
    상기 플랜지부가 내부 보강판과 상기 제3 각형강관기둥모듈의 사이에 지지되고 상기 너트부가 내부 보강판의 너트공에 끼워져 상기 제3 각형강관기둥모듈의 내부로 돌출됨으로써 상기 제3 각형강관기둥모듈의 내면에 고정되는 철골보 단부 보강 시스템.
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