KR102337941B1 - 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 관한 것으로서, 철근과 콘크리트를 포함하는 원형 또는 다각형 구조체이고, 상기 철근이 모서리부에 배치되는 철근콘크리트 기둥; 상기 철근콘크리트 기둥에 연결되는 철골 보; 상기 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 연결에 사용되어 상호 위치를 고정시키는 연결수단; 상기 철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트 기둥의 사이에 설치되어 이들을 지탱하여줌으로써 진동이나 외부 충격에 견디게 하는 내진설계부;를 포함하며, 상기 내진설계부는, 상기 철근콘크리트 기둥의 외면에 접촉 배치되고, 서로 직면하는 철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트 기둥의 사이에서 서로 마주하도록 배치되는 한 쌍 구조이며, 내측에 장방형의 가이드홈이 형성되고 상기 가이드홈에 연결 및 개방 구조를 갖는 장착홈이 형성되는 한 쌍의 기둥지지부; 상기 한 쌍의 기둥지지부에 각각 장착되는 것으로서, 가이드홈에 일측단부가 삽입 배치된 상태로 장착홈을 통해 타측부가 외부에 노출 배치되고, 상기 가이드홈 내 양측부에서 탄성체에 의해 탄성 지지되어 진동이나 외부 충격을 흡수 및 상쇄시키도록 한 한 쌍의 진동흡수부; 상기 한 쌍의 기둥지지부 측 가이드홈에 끼움 결합되어 진동흡수부의 외부 이탈을 방지하도록 한 커버부; 상기 한 쌍의 진동흡수부를 서로 연결하여 지지하는 기능을 수행하면서 한 쌍의 진동흡수부와 힌지 결합을 통해 진동이나 외부 충격을 상쇄시키도록 한 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기존에 비해 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 조립 및 시공에 따른 용이한 작업 및 작업시간을 충분히 줄일 수 있으면서 결합 구조를 견고하게 할 수 있으며, 철근콘크리트 기둥을 위한 내진설계를 통해 진동이나 지진에 대한 내진 성능을 강화할 수 있는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물을 제공할 수 있다.

Description

내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물{Composite structure with earthquake-proof of reinforced concrete columns and steel beams}
본 발명은 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 관한 것으로서, 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 결합을 견고하게 만들면서 용이한 시공 작업을 가능하게 하며 진동이나 지진에 대한 내진 성능을 강화시킬 수 있도록 한 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 건축 구조는 철근콘크리트 구조, 철골 구조 또는 철골철근콘크리트 구조와 같이 기둥과 보를 같은 재료를 사용하는 단일 재료 구조가 사용되고 있다.
이러한 단일 구조는 각각의 전문 적인 분야를 형성하면서 체계화되었다. 이중 철근콘크리트 구조는, 압축력에는 강하지만 인장력에는 매우 약한 콘크리트에 인장력이 강한 철근을 보강하여 상호 보완 작용되도록 한 구조로서, 구조적으로 또는 경제적으로 가장 많이 사용되고 있다.
철근콘크리트 구조는 여러 가지 장점에도 불구하고, 부재의 단면과 중량이 크고, 공사 진행상황에 맞추어 콘크리트를 타설하고 양생해야 하므로 건축공사기간이 많이 소용되며, 균일한 시공이 어려워 철저한 관리가 요구되는 단점이 있다.
철골 구조는, 철근콘크리트에 비하여 강도와 연성이 우수한 강재를 재질로 하므로, 지진이나 바람, 충격 등에 의한 변형에너지를 많이 흡수할 수 있는 구조로, 고층 또는 초고층 건물이나 장스팬 건물에 유리한 장점이 있으며, 반면에 압축력에 대하여 부재가 좌굴되기 쉽고, 강도저하나 변형이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
최근에는 건물이 규모 면에서 대형화, 초고층화되고 있으며, 기능면에서는 복합화, 다양화되고 있으므로, 단일 구조로는 그 재료의 특성상 건물의 요구에 부적합하고, 시공조건이나 경제적인 면에서도 불리한 경우가 발생하였다.
이에 따라 구조 성능을 향상시키고 공기 단축 및 인건비 절약을 위하여 각각의 구조시스템에서 장점만을 취하여 서로 접목하는 새로운 복합공법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 복합공법의 하나로 기둥은 철골콘크리트, 보는 철골로 구성하는 RCS(Reinforced Concrete Steel) 구조의 개발이 활발히 진행되고 있다. 상기 RCS 구조는 철골콘크리트와 철골의 재료적 장점을 동시에 기대할 수 있는 매우 합리적인 구조로 평가받고 있다.
부연하여, 상기 RCS 구조에 있어 기둥부재는 큰 압축력이 작용하므로 압축력을 받는데 경제적이고 효율적인 철근콘크리트로 사용하고, 보는 장스팬 구조에서 철근콘크리트 부재보다 상대적으로 부재의 춤이 적어 건물의 층고 및 경량화에서 유리한 철골을 사용하는 것으로서, 상기 RCS 구조에 관한 연구는 철골콘크리트 기둥과 철골 보가 접합되는 접합부를 주요 대상으로 하고 있다.
이는 철근콘크리트 기둥과 철골 보를 이용하는 결합구조에서 철근콘크리트 기둥과 철골 보가 만나는 접합부의 설계는 매우 중요하기 때문이다.
철근콘크리트와 철골은 재료적 물성이 서로 상이한 재료인데, 두 부재가 접합되는 부분은 구조물에 작용하는 응력을 전달하는 중요한 부분으로 전체 구조시스템의 안전에 영향을 미치는 중요한 부분이다.
지금까지 많은 연구를 통하여 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 대한 설계안들이 제시되고 있으나, 철근콘크리트 기둥에 대한 철골 보간 결합 구조가 매우 복잡하며, 이와 같은 복잡한 결합 구조를 제공함에도 불구하고 진동과 충격에 취약한 문제점이 있었다.
이와 같은 RCS 구조 관련하여 국내등록특허 제10-0991497호 등지에 "철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물"에 관한 기술내용을 개시하고 있으나, 이하에서 제안하는 본 발명의 기술과는 차이를 갖는다 할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0991497호
본 발명은 상술한 종래 문제점들을 해소함과 더불어 이를 감안하여 안출한 것으로서, 기존에 비해 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 조립 및 시공에 따른 용이한 작업을 가능하게 하고 작업시간을 충분히 줄일 수 있도록 하며, 내진설계부를 접목함으로서 진동이나 지진에 대한 내진 성능을 더욱 강화시킬 수 있도록 한 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은, 철근과 콘크리트를 포함하는 원형 또는 다각형 구조체이고, 상기 철근이 모서리부에 배치되는 철근콘크리트 기둥; 상기 철근콘크리트 기둥에 연결되는 철골 보; 상기 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 연결에 사용되어 상호 위치를 고정시키는 연결수단; 상기 철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트 기둥의 사이에 설치되어 이들을 지탱하여줌으로써 진동이나 외부 충격에 견디게 하는 내진설계부;를 포함하며, 상기 내진설계부는, 상기 철근콘크리트 기둥의 외면에 접촉 배치되고, 서로 직면하는 철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트 기둥의 사이에서 서로 마주하도록 배치되는 한 쌍 구조이며, 내측에 장방형의 가이드홈이 형성되고 상기 가이드홈에 연결 및 개방 구조를 갖는 장착홈이 형성되는 한 쌍의 기둥지지부; 상기 한 쌍의 기둥지지부에 각각 장착되는 것으로서, 가이드홈에 일측단부가 삽입 배치된 상태로 장착홈을 통해 타측부가 외부에 노출 배치되고, 상기 가이드홈 내 양측부에서 탄성체에 의해 탄성 지지되어 진동이나 외부 충격을 흡수 및 상쇄시키도록 한 한 쌍의 진동흡수부; 상기 한 쌍의 기둥지지부 측 가이드홈에 끼움 결합되어 진동흡수부의 외부 이탈을 방지하도록 한 커버부; 상기 한 쌍의 진동흡수부를 서로 연결하여 지지하는 기능을 수행하면서 한 쌍의 진동흡수부와 힌지 결합을 통해 진동이나 외부 충격을 상쇄시키도록 한 연결지지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 진동흡수부는, 일정 간격을 유지한 채로 평형 배열되는 한 쌍 구성으로서, 어느 하나가 가이드홈 내에 삽입 배치되고 양측부에서 탄성체에 의해 탄성 지지를 받도록 배치되는 판형 몸체의 수직부재; 상기 한 쌍 구성인 수직부재 사이에 개재되어 이들을 서로 연결하는 연결부재이면서 진동이나 외부 충격에 의한 하중이 가해질 시 변형되어 하중을 흡수하도록 한 하나 이상의 변형부재;를 포함하되, 상기 변형부재는 스프링에 의한 신축 작용을 갖는 쇼크 업소버인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 철근콘크리트 기둥에는 내측 중앙에 H빔 구조체를 내재시켜 내측부 보강 및 전체적인 휨 변형을 방지하도록 구성하고, 상기 철근콘크리트 기둥 측 모서리부에 배치되는 철근에 대해서는 삼각형 또는 사각형 구조의 폐쇄형 보강철근을 배근하여 결속함에 의해 구속하여 철근콘크리트 기둥의 외측부를 보강 및 저항력을 높여 전단성능을 향상 및 내력을 갖도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 연결수단은, 상기 철근콘크리트 기둥의 상면부에 마련되며, 상기 철골 보가 거치되는 하나 이상의 일자 홈부; 상기 일자 홈부에 수직 방향으로 돌출되도록 설치되는 복수의 연결 바; 상기 연결 바에 삽입 결합되는 고리부와, 상기 철골 보에 세워져 결합되며 결합 홀이 마련된 연결판을 구비한 한 쌍의 연결 브라켓; 및 상기 철골 보에 마련되며 상기 연결판과 결합되는 연결 홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 연결 브라켓은 연결판의 상단부에서 수평하게 절곡되어 마련되는 수평판을 더 포함하고, 상기 수평판에는 상기 철근콘크리트 기둥의 철근이 삽입되어 결합되는 설치 홀부가 마련되되, 상기 연결판과 수평판은 "ㄱ" 형상이며; 상기 고리부의 하부에서 상기 연결 바에 결합되어 상기 철골 보에 수평하게 결합되는 한 쌍의 보강판을 더 포함하고, 상기 철골 보에는 상기 보강판에 결합되는 장공부가 마련되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 연결 브라켓의 고리부는, 수직한 중공 원통 형상으로서, 상기 연결 바에 탄력적으로 접촉되는 멈춤 링을 포함하고; 상기 연결 바의 상단부에 결합되는 보강 너트를 포함하며; 상기 철근콘크리트 기둥의 상면부에서 다른 위치에 있는 상기 복수의 연결 바들을 연결하도록 상기 일자 홈부 상에 설치되는 사각 형상의 보강 철근을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 일자 홈부를 메우면서 타설됨으로써 상기 철근콘크리트 기둥의 일자 홈부에 상기 철골 보를 고정시키며, 슬래브를 형성하는 타설 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 기술된 본 발명은, 기존에 비해 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 조립 및 시공에 따른 용이한 작업을 수행할 수 있고 작업시간을 충분히 줄일 수 있는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물을 제공할 수 있다.
본 발명은 기존에 비해 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 결합 구조가 견고하여 진동이나 지진에 대한 내진 성능을 구비할 수 있으며, 특히 철근콘크리트 기둥을 위한 내진설계부를 접목하여 복합구조물을 보강함으로써 내진 성능을 크게 강화할 수 있는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 있어 내진설계부를 설명하기 위해 나타낸 상세도이다.
도 3은 본 발명에 있어 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 결합 구조를 설명하기 위해 나타낸 요부 구성도이다.
도 4는 도 3의 시공 정면도이다.
도 5는 도 3의 철골 보의 사시도이다.
도 6은 도 3의 연결 브라켓에 멈춤 링이 설치된 사시도이다.
도 7은 도 3의 보강판의 사시도이다.
도 8은 도 5에서 콘크리트가 타설된 상태도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 도면 복합적으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 실시 예들에 관련하여 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 다른 실시 예들로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경 가능한 것으로 도면들의 조합으로 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 다양한 측면에 걸쳐 동일하거나 유사한 기능을 가리킬 수 있으며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 구체적인 형태는 설명 상의 편의를 위하여 과장되어 표현된 것일 수 있다.
하부 요소들이 설명되지 않은 각각의 유닛, 모듈, 부, 부재 또는 임의 구조는 각기 부여된 기능을 갖기 위한 통상적인 하부 요소들이 포함되거나 포함 가능한 것으로 상정하며, 도면에 도시된 하부 요소들이나 세부 구조로 제한하진 않는다. 도시되었으나 통상적인 내용으로 그 설명이 생략된 구성 요소들은, 실시 예들의 상세한 설명에 내재된 것으로 이해되어야 한다.
상기와 같은 관용적인 사항들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들 중 실질적인 구현성이 높으며, 산업적 이용 가능성이 높은 일 실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물을 설명한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 대한 주요 구성 요소들을 도면을 기초로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물에 있어 내진설계부를 설명하기 위해 나타낸 상세도이고, 도 3은 본 발명에 있어 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 결합 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략적 구성도이고, 도 4는 도 3의 시공 정면도이며, 도 5는 도 3의 철골 보의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물은 도 1 내지 도 5를 참조하면, 철근(101)과 콘크리트를 포함하며 철근(101)이 모서리부에 배치되는 철근콘크리트 기둥(100), 철근콘크리트 기둥(100)에 연결되는 철골 보(110), 철근콘크리트 기둥(100)과 철골 보(110)를 연결하여 상호 위치를 고정시키는 연결수단(120), 및 상기 철근콘크리트 기둥(100)과 철근콘크리트 기둥(100)의 사이에 설치되어 이들을 지탱하여줌으로써 지진이나 진동 또는 기타 외부 충격 등이 발생시 이에 견디게 하는 내진설계부(200)를 포함한다.
철근콘크리트 기둥(100)은 철근 콘크리트 구조로서, 상면부에 -, ㄱ, + 등과 같은 형상의 일자 홈부(121)가 마련된 것으로서, PC기둥으로 미리 마련되어 설치되거나, 현장에서 거푸집으로 형성될 수 있다.
이러한 철근콘크리트 기둥(100)은 모서리부와 중앙부에 각각 철근(101)과 연결 바(122)가 배치된 것으로서, 압축력과 인장력에 견딜 수 있는 철근 콘크리트 기둥 구이다.
철근(101)과 연결 바(122)는 철근콘크리트 기둥(100)에서 위쪽으로 더 연결되어 상부로 철근 기둥을 구성하는데 사용된다.
철근콘크리트 기둥(100)에서 철골 보(110)는 연결수단(120)의 일자 홈부(121)에 거치되어 배치된다. 일자 홈부(121)에 배치되는 철골 보(110)는 일자 홈부(121)에 의해 조립 위치가 고정된 상태에서 연결수단(120)에 의해 철근콘크리트 기둥(100)에 조립 결합된다. 연결수단(120)은 철골 보(110)를 철근콘크리트 기둥(100)에 설치하기 위한 구조를 제공한다.
이러한 연결수단(120)은 철근콘크리트 기둥(100)의 상면부에 마련되며 철골 보(110)가 거치되는 하나 이상의 일자 홈부(121), 일자 홈부(121)에 수직 방향으로 돌출되도록 설치되는 복수의 연결 바(122), 연결 바(122)에 삽입 결합되는 고리부(126)와 철골 보(110)에 세워져 결합되며 결합 홀(128)이 마련된 연결판(127)을 구비한 한 쌍의 연결 브라켓(125), 및 철골 보(110)에 마련되며 연결판(127)과 결합되는 연결 홀부(129)를 포함한다.
일자 홈부(121)는 철근콘크리트 기둥(100)의 콘크리트 형성 시에"┗┛"와 같은 단면 구조를 갖는 것으로서, 연결 바(122)는 일자 홈부(121)의 내부에서 한 쌍으로 돌출됨으로써"┻┻"와 같은 형상을 제공한다.
연결 바(122)는 철근콘크리트 기둥(100)의 콘크리트에 수직으로 매립되어 설치된 것으로서, 일정 간격을 두고 원형으로 돌출된 구조를 갖는 철근으로 배치될 수 있으며, 일반적인 철근보다 강성이 더 높은 철재로 마련되어 배치될 수 있다.
또한 연결 바(122)는 일자 홈부(121)에 대응하는 형상으로 배근되면서, 철근콘크리트 기둥(100)의 내부에서 철골 보(110) 결합부에 대한 코어 철근의 역할을 하도록 수직으로 충분히 길게 연장 배치될 수 있다. 연결 바(122)는 양측으로 나선이 형성된 원통 나선부재에 의해 상하로 연결될 수 있다.
내진설계부(200)는 한 쌍의 기둥지지부(210), 한 쌍의 진동흡수부(220), 연결지지부(230), 및 커버부를 포함한다.
한 쌍의 기둥지지부(210)는 철근콘크리트 기둥(100)의 외면에 접촉 배치되고, 서로 직면하는 철근콘크리트 기둥(100)과 철근콘크리트 기둥(100)의 사이에서 서로 마주하도록 배치되는 한 쌍 구조이며, 내측에 장방형의 가이드홈(212)이 형성되고 상기 가이드홈(212)에 연결 및 개방 구조를 갖는 장착홈(214)이 형성된다.
한 쌍의 기둥지지부(210)는 철근콘크리트 기둥(100)의 외면에 접촉되어 이를 지지하는 부재로서, 철근콘크리트 기둥(100) 측 원형 또는 다각형 등 구조체의 형상에 대응하게 구비함으로써 접촉율 및 지지력을 높일 수 있도록 한다.
한 쌍의 진동흡수부(220)는 한 쌍의 기둥지지부(210)에 각각 장착되는 것으로서, 장방형의 가이드홈(212) 내에 일측단부가 삽입 배치된 상태로 장착홈(214)을 통해 타측부가 외부에 노출 배치되고, 상기 가이드홈(212) 내 양측부에서 스프링 등의 탄성체(216)에 의해 탄성 지지되어 유동 가능하게 설치됨으로써 진동이나 외부 충격을 흡수 및 상쇄시키도록 구비된다.
탄성체(216)는 스프링의 탄성 강성을 조정함으로써 복원력 특성을 조절할 수 있다.
한 쌍의 진동흡수부(220)는 동일한 구성으로서, 서로 마주하도록 대향 배치된다.
진동흡수부(220) 각각은 일정 간격을 유지한 채로 평형 배열되는 한 쌍 구성으로서 어느 하나가 가이드홈(212) 내에 삽입 배치되고 양측부에서 탄성체(216)에 의해 탄성 지지를 받도록 배치되는 판형 몸체의 수직부재(221)(222)와, 한 쌍 구성인 수직부재(221)(222) 사이에 개재되어 이들을 서로 연결하는 연결부재이면서 지진이나 진동 또는 기타 외부 충격 등에 의한 하중이 가해질 시 변형되어 하중을 흡수하도록 한 하나 이상의 변형부재(223)를 포함한다.
변형부재(223)는 스프링에 의한 신축 작용을 갖는 쇼크 업소버로 구성할 수 있다.
연결지지부(230)는 한 쌍의 진동흡수부(220)를 서로 연결하여 지지하는 기능을 수행하면서 한 쌍의 진동흡수부(220)와 힌지 결합을 통해 진동이나 외부 충격을 상쇄시키도록 구비된다.
연결지지부(230)에는 양측단부에 힌지결합부(231)가 구비되며, 진동흡수부(220) 측 수직부재(222)와 볼트 체결에 의한 조립 또는 용접에 의한 결합을 수행하도록 구비된다.
커버부는 도시하지 않았으나, 한 쌍의 기둥지지부(210) 측 가이드홈(212)에 끼움 결합되어 이에 장착되는 진동흡수부(220)의 외부 이탈을 방지하도록 구비된다.
이와 같은 구성을 갖는 내진설계부(200)에는 내진설계부(200) 측 구성요소를 보호 및 더욱 안정적인 내진기능을 발휘하도록 보호프레임을 배치하는 구성을 갖게 할 수 있다.
내진설계부(200)는 철근콘크리트 기둥(100) 측 하단부를 연결 지지하는 구성만을 도시하였으나, 하단부와 중간부 또는 중간부에 설치할 수 있는 등 설치 위치에 대한 수정이 가능하다.
이와 같은 내진설계부(200)에서는 진동흡수부(220)의 수직부재(221)가 기둥지지부(210)의 가이드홈(212) 내에서 탄성 지지되어 좌우측 이동에 의한 유동이 가능함으로써 진동 에너지를 흡수 및 상쇄한다.
또한, 수직부재(221)에 의해 탄성체(216)가 일방향에서 완전히 인장 및 압축된 상태에서는 변형부재(223)가 신축 작용함으로써 진동 에너지를 흡수 및 상쇄한다.
또한, 진동흡수부(220)와 연결지지부(230) 측 힌지 결합에 의해서도 진동 에너지를 흡수 및 상쇄할 수 있다.
철골 보(110)는 수직판재인 웨브(111)의 상하단에 일체 결합된 수평판재인 플랜지(112) 사이에 보강철근 등의 보강재를 수직 배치하여 용접 결합하고, 길이 방향으로 연속 배열하는 구성을 갖게 할 수 있다.
철골 보(110)의 수평판재인 플랜지(112)의 상하면에 길이 방향으로 보강철근 등의 보강재를 수평 배열하고, 상기 수평 배열되는 보강재를 구속하도록 디귿자 형 보강구조체를 더 설치할 수 있으며, 보강재와 보강구조체는 플랜지(112)에 용접 결합하여 고정한다.
도 5는 도 3의 연결 브라켓에 멈춤 링이 설치된 사시도이다.
도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 연결 브라켓(125)은 일자 홈부(121)에 수직 배치되어 연결 바(122)에 결합되며, 철골 보(110)의 수직판재인 웨브(111) 양측에 결합되는 것으로서, 일자 홈부(121)에 거치된 철골 보(110)의 단부를 철근콘크리트 기둥(100)의 일자 홈부(121)에 설치되는 연결 바(122)에 연결시키는 역할을 하게 된다.
연결 브라켓(125)의 고리부(126)는 연결 바(122)를 감싸서 연결 바(122)에 고정 가능한 환형 형상의 단면을 갖는 것으로서, 고리부(126)가 연결판(127)에서 원형으로 절곡되어 마련되거나, 연결판(127)과 용접 결합된 구조일 수 있다.
연결판(127)은 일자 홈부(121)에서 철골 보(110)의 웨브(111) 양측으로 연장 배치되어 철골 보(110)에 조립 결합된다. 이를 위해 연결판(127)에는 결합 홀(128)이 마련되며, 철골 보(110)의 웨브(111)에는 연결 홀부(129)가 마련된다. 연결판(127)과 철골 보(110)는 결합 홀(128)과 연결 홀부(129)를 관통하여 체결되는 복수의 체결볼트와 너트의 조합으로 결합된다.
이처럼 철골 보(110)는 철근콘크리트 기둥(100)의 상면부에서 일자 홈부(121)에 배치된 상태에서, 연결 브라켓(125)에 의해 연결 바(122)에 연결 고정될 수 있으며, 일자 홈부(121)에 콘크리트가 타설됨으로써 일자 홈부(121)에 매립되어 견고하게 위치 고정된다. 철골 보(110)의 단부는 연결 브라켓(125)의 고리부(126)에 의해 연결 바(122)에 연결됨으로써 횡방향의 진동을 흡수할 수 있는 구조로 고정된다.
연결 브라켓(125)은 연결판(127)의 상단부에서 수평하게 절곡되어 마련되는 수평판(131)을 더 포함한다. 수평판(131)에는 철근콘크리트 기둥(100)의 철근(101)이 삽입되어 결합되는 설치 홀부(132)가 마련되며, 연결판(127)과 수평판(131)은 "ㄱ" 형상일 수 있다.
수평판(131)의 설치 홀부(132)로 철근(101)이 관통하여 배치됨으로써 수평판(131)의 위치가 고정된다. 연결 브라켓(125)은 수평판(131)에 의해 철근콘크리트 기둥(100)의 모서리부에 배치되는 철근(101)과 더 구조적으로 견고하게 결합되며, 회전이 제한된다.
수평판(131)은 연결판(127)에서 일체로 형성되는 것으로서, 고리부(126)와 함께 연결판(127)에 미리 결합되어 준비된 후 고리부(126)가 연결 바(122)에 조립될 때 철근콘크리트 기둥(100)의 모서리부에서 돌출되는 철근(101)에 함께 결합될 수 있다.
이처럼 연결 브라켓(125)은 고리부(126)와 함께 수평판(131)에 의해 철근(101)에 지지됨으로써 철골 보(110)에 가해지는 하중에 의해 철근콘크리트 기둥(100)부터 이탈이나 움직임이 충분히 제한된다.
연결 브라켓(125)의 고리부(126)는, 수직한 중공 원통 형상으로서, 수평 홈부가 마련되며 본 실시예에는 수평 홈부에서 연결 바(122)에 탄력적으로 접촉되는 멈춤 링(136)이 더 포함될 수 있다. 수평 홈부는 멈춤 링(136)이 삽입되도록 고리부(126)에서 멈춤 링(136)에 대응하여 형성되는 것이다.
멈춤 링(136)은 고리부(126)가 연결 바(122)에서 수직 방향으로 이탈되는 현상을 차단하는 것으로서, 연결판(127)을 통해 연결 바(122)에 연결되는 철골 보(110)의 콘크리트 타설 전에 예측되지 않는 충격에 의한 사고를 방지하는 역할을 하게 된다. 이러한 멈춤 링(136)은 콘크리트의 타설 과정과 후에 철골 보(110)가 수직 상방으로 움직이는 현상을 견고하게 더 고정시키게 된다.
멈춤 링(136)은 탄력적으로 벌어지면서 고리부(126)의 수평 홈부에 끼워져 연결 바(122)에 고정되는 것을 사용한다. 연결 바(122)는 철근(101)과 같은 구조로서 외면부에 돌출 형상이 있으므로, 멈춤 링(136)은 연결 바(122)에서 이동이 제한된다.
본 실시예에는 연결 바(122)의 상단부에 결합되는 보강 너트(141)가 더 포함될 수 있다. 보강 너트(141)는 멈춤 링(136)에 의한 고리부(126)의 연결 바(122)에서 이탈을 더욱 더 저지하는 것으로서, 연결 바(122)의 상단부가 현상에서 나사 가공됨으로써 배치될 수 있다.
도 7은 도 3의 보강판의 사시도이다.
도 3, 도 4 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에는, 고리부(126)의 하부에서 연결 바(122)에 결합되어 철골 보에 수평하게 결합되는 보강판(133)이 더 포함된다. 보강판(133)에는 연결 바(122)의 하부로 결합되기 위한 보강 결합홀(134)과 철골 보(110)의 웨브(111)가 삽입되어 배치 가능한 슬롯(138)이 형성된다. 철골 보(110)와 보강판(133)에는 상호 결합되기 위한 장공부(135)가 마련될 수 있다.
보강판(133)은 철근콘크리트 기둥(100)에 철골 보(110)를 더 수평으로 연결하는 것으로서, 연결 브라켓(125)의 하부에서 연결 바(122)에 미리 조립되어 철골 보(110)의 하부에 있는 플랜지(112)에 조립 연결될 수 있다. 보강판(133)과 철골 보(110)의 플랜지(112)에 마련되는 장공부(135)에 볼트와 너트가 조립됨으로써 보강판(133)과 철골 보(110)가 결합된다. 장공부(135)는 철골 보(110)의 수평 방향의 위치 조절을 위한 움직임의 여유 공간을 제공할 수 있다.
도 4와 도 8을 참조하면, 본 실시예에는, 철근콘크리트 기둥(100)의 상면부에서 다른 위치에 있는 복수의 연결 바(122)들을 연결하도록 일자 홈부(121) 상에 설치되는 사각 형상의 보강 철근(142)가 더 포함될 수 있다.
보강 철근(142)는 철근콘크리트 기둥(100)의 상면부로 돌출되는 연결 바(122)들을 상호 체결하는 것으로서, 일자 홈부(121)가 십자 형상으로 형성되는 경우, 보강 철근(142)는 사방에 있는 연결 바(122)들을 감싸는 사각 형상으로 배치될 수 있다. 보강 철근(142)는 콘크리트 타설로 콘크리트 내부로 매설되는 연결 바(122)들을 충분히 엮어 연결 바(122)들이 휘어지면서 발생될 수 있는 변형 및 파괴 현상을 차단할 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에는, 일자 홈부(121)를 메우면서 타설됨으로써 철골 기둥의 일자 홈부(121)에 철골 보(110)를 고정시키며, 슬래브를 형성하는 타설 콘크리트(150)가 더 포함될 수 있다.
타설 콘크리트(150)는 철근콘크리트 기둥(100)과 일자 홈부(121)에서 연결 브라켓(125)에 의해 위치 고정된 철골 보(110)를 철근콘크리트 기둥(100)의 상면부로 완전히 매립하여 고정시키는 것이다.
이처럼 철근콘크리트 기둥(100)과 철골 보(110)는, 철근콘크리트 기둥(100)과 철골 보(110)의 조립 설치 후에, 상판인 슬래브로 타설되는 타설 콘크리트(150)를 사용하여 고정될 수 있다. 타설 콘크리트(150)는 철근콘크리트 기둥(100)과 철골 보(110)의 외곽을 감싸며, 슬래브를 형성하는 거푸집으로 사용하여 타설 후 양생된다.
본 발명의 다른 응용 예는, 상기에 나타난 실시 양태들로 제한되진 않으며, 청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구 항들을 적절히 결합하여 실시 예를 구성할 수 있음을 밝혀둔다.
이상과 같이 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 본질적인 기술 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다.
100: 철근콘크리트 기둥 101: 철근
110: 철골 보 111: 웨브
112: 플랜지 120: 연결수단
121: 일자 홈부 122: 연결 바
125: 연결 브라켓 126: 고리부
127: 연결판 128: 결합 홀
129: 연결 홀부 131: 수평판
132: 설치 홀부 133: 보강판
134: 보강 결합홀 135: 장공부
136: 멈춤 링 138: 슬롯
141: 보강 너트 142: 보강 철근
200: 내진설계부 210: 기둥지지부
212: 가이드홈 214: 장착홈
216: 탄성체 220: 진동흡수부
221,222: 수직부재 223: 변형부재
230: 연결지지부

Claims (7)

  1. 철근과 콘크리트를 포함하는 원형 또는 다각형 구조체이고, 상기 철근이 모서리부에 배치되는 철근콘크리트 기둥;
    상기 철근콘크리트 기둥에 연결되는 철골 보;
    상기 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 연결에 사용되어 상호 위치를 고정시키는 연결수단;
    상기 철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트 기둥의 사이에 설치되어 이들을 지탱하여줌으로써 진동이나 외부 충격에 견디게 하는 내진설계부; 를 포함하며,
    상기 내진설계부는,
    상기 철근콘크리트 기둥의 외면에 접촉 배치되고, 서로 직면하는 철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트 기둥의 사이에서 서로 마주하도록 배치되는 한 쌍 구조이며, 내측에 장방형의 가이드홈이 형성되고 상기 가이드홈에 연결 및 개방 구조를 갖는 장착홈이 형성되는 한 쌍의 기둥지지부;
    상기 한 쌍의 기둥지지부에 각각 장착되는 것으로서, 가이드홈에 일측단부가 삽입 배치된 상태로 장착홈을 통해 타측부가 외부에 노출 배치되고, 상기 가이드홈 내 양측부에서 탄성체에 의해 탄성 지지되어 진동이나 외부 충격을 흡수 및 상쇄시키도록 한 한 쌍의 진동흡수부;
    상기 한 쌍의 기둥지지부 측 가이드홈에 끼움 결합되어 진동흡수부의 외부 이탈을 방지하도록 한 커버부;
    상기 한 쌍의 진동흡수부를 서로 연결하여 지지하는 기능을 수행하면서 한 쌍의 진동흡수부와 힌지 결합을 통해 진동이나 외부 충격을 상쇄시키도록 한 연결지지부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 진동흡수부는,
    일정 간격을 유지한 채로 평형 배열되는 한 쌍 구성으로서, 어느 하나가 가이드홈 내에 삽입 배치되고 양측부에서 탄성체에 의해 탄성 지지를 받도록 배치되는 판형 몸체의 수직부재;
    상기 한 쌍 구성인 수직부재 사이에 개재되어 이들을 서로 연결하는 연결부재이면서 진동이나 외부 충격에 의한 하중이 가해질 시 변형되어 하중을 흡수하도록 한 하나 이상의 변형부재; 를 포함하되,
    상기 변형부재는 스프링에 의한 신축 작용을 갖는 쇼크 업소버인 것을 특징으로 하는 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 철근콘크리트 기둥에는 내측 중앙에 H빔 구조체를 내재시켜 내측부 보강 및 전체적인 휨 변형을 방지하도록 구성하고,
    상기 철근콘크리트 기둥 측 모서리부에 배치되는 철근에 대해서는 삼각형 또는 사각형 구조의 폐쇄형 보강철근을 배근하여 결속함에 의해 구속하여 철근콘크리트 기둥의 외측부를 보강 및 저항력을 높여 전단성능을 향상 및 내력을 갖도록 구성하는 것을 특징으로 하는 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 연결수단은,
    상기 철근콘크리트 기둥의 상면부에 마련되며, 상기 철골 보가 거치되는 하나 이상의 일자 홈부;
    상기 일자 홈부에 수직 방향으로 돌출되도록 설치되는 복수의 연결 바;
    상기 연결 바에 삽입 결합되는 고리부와, 상기 철골 보에 세워져 결합되며 결합 홀이 마련된 연결판을 구비한 한 쌍의 연결 브라켓; 및
    상기 철골 보에 마련되며 상기 연결판과 결합되는 연결 홀부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연결 브라켓은 연결판의 상단부에서 수평하게 절곡되어 마련되는 수평판을 더 포함하고, 상기 수평판에는 상기 철근콘크리트 기둥의 철근이 삽입되어 결합되는 설치 홀부가 마련되되, 상기 연결판과 수평판은 "ㄱ" 형상이며;
    상기 고리부의 하부에서 상기 연결 바에 결합되어 상기 철골 보에 수평하게 결합되는 한 쌍의 보강판을 더 포함하고, 상기 철골 보에는 상기 보강판에 결합되는 장공부가 마련되는 것을 특징으로 하는 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 연결 브라켓의 고리부는, 수직한 중공 원통 형상으로서, 상기 연결 바에 탄력적으로 접촉되는 멈춤 링을 포함하고;
    상기 연결 바의 상단부에 결합되는 보강 너트를 포함하며;
    상기 철근콘크리트 기둥의 상면부에서 다른 위치에 있는 상기 복수의 연결 바들을 연결하도록 상기 일자 홈부 상에 설치되는 사각 형상의 보강 철근을 포함하는 것을 특징으로 하는 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 일자 홈부를 메우면서 타설됨으로써 상기 철근콘크리트 기둥의 일자 홈부에 상기 철골 보를 고정시키며, 슬래브를 형성하는 타설 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진설계를 갖는 철근콘크리트 기둥과 철골 보의 복합구조물.
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