KR102395079B1 - 무바닥판 커플채널 합성거더 및 그의 시공방법 - Google Patents

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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • E04C3/293—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete

Abstract

본 발명은 채널요소만을 이용하여 제작 및 시공성을 향상시키면서 부재의 사용량을 절감시킬 수 있는 합성거더의 구조 및 시공방법에 관한 것으로서, 상기 합성구조는 T형단면을 가지면서 합성거더의 전구간에 설치되는 콘크리트 몸체와; 상기 콘크리트 몸체의 양 측면에 일체로 부착 설치되는 한 쌍의 ㄷ채널로 구성되는 커플채널거더;로 이루어지되, 상기 한 쌍의 ㄷ채널 사이에는 이들을 일체화시키기 위한 연결대가 적어도 하나 이상 설치되나, 상기 한쌍의 ㄷ채널 하부에는 구조강판이 설치되지 않는 것을 특징으로 한다.

Description

무바닥판 커플채널 합성거더 및 그의 시공방법{COMPOSITE GIRDER CONSISTING OF COUPLE CHANNELS WITHOUT BOTTOM STEEL PLATE AND THE CONSTRUCTION METHOD OF IT}
본 발명은 기둥 사이에 설치되는 수평구조체의 거더구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 채널요소만을 이용하여 제작 및 시공성을 향상시키면서 부재의 사용량을 절감시킬 수 있는 합성거더의 구조 및 시공방법에 관한 것이다.
합성보는 강재와 콘크리트의 구조적 합성을 통해 강재의 사용물량을 대폭 줄이면서도 보구조체로서의 휨강성이 대폭 증대되고, 아울러 보거푸집 등의 가설공사를 줄여주어 공기절감을 도모하는 경제적인 구조체이다.
그 예의 하나로 공개특허공보 공개번호 10-2019-0115814호의 '현장 설치 최적화를 위한 조립식 합성보'가 제안된 바 있다. 상기의 조립식 합성보는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 상단에 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지(13,23)) 및 하단에 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지(12,22)를 구비하고, 합성보의 어느 한 측판을 이루는 제1웨브 플레이트(10); 상기 제1웨브 플레이트(10)와 대칭되는 형태로서 합성보의 다른 쪽 측판을 이루는 제2웨브 플레이트(20); 상기 제1웨브 플레이트(10)의 하부 플랜지(12) 및 상기 제2웨브 플레이트(20)의 하부 플랜지(22)와 결합하여 합성보의 바닥을 이루는 하부 플레이트(30); 상기 제1웨브 플레이트의 상단 내측에 결합하는 제1보조 플랜지(50); 및 상기 제1보조 플랜지와 대칭되는 형태로서 상기 제2웨브 플레이트(20)의 상단 내측에 결합하는 제2보조 플랜지(40)로 이루어진다.
합성보 등의 합성구조는 강재와 콘크리트의 각 장점이 효율적으로 기능하기 위해서는 이들 강재와 콘크리트가 일체적 거동을 할 수 있도록 구조적으로 합성되어야 한다. 그런데 상기한 도 1의 합성보는 휨하중을 받게 되면 하부로 처짐이 발생하면서 합성보 내부에 타설된 콘크리트와 합성보 바닥의 하부 플레이트(30) 사이에 미끄럼이 발생하게 되므로 충분한 합성력을 발휘하지 못하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 등록특허공보 등록번호 10-0690198호의 합성보는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 채널형 강재보(10)의 바닥판(11)에 접합되며 소정 폭과 길이를 갖는 강판(31)에 다수개의 구멍(32)을 천공하고 상기 다수개의 구멍(32) 사이에 소정 간격으로 부착 및 지압구속 효과를 증대시키기 위한 격판(34)을 상기 강판(31)의 길이방향에 수직하게 결합한 맞물림키(30)와 같은 전단연결재를 설치한다.
따라서 도 1의 (b)와 같이 바닥판에 전단연결재가 설치된 합성보는 미끄럼 현상을 방지하여 강재와 콘크리트 사이의 합성력을 증대시킬 수 있으나, 다른 한편으로 보단면 설정을 위한 구조계산이 매우 복잡해진다. 이에 따라 설치된 강재의 일부를 구조계산에서 제외시키게 되나 이는 강재사용량을 불필요하게 증가시키는 요인으로 작용하게 된다. 아울러 보의 제작 내지는 시공의 용이성을 위하여 합성보의 일부를 현장에서 조립하게 되는 바, 이를 위한 이음구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
KR 10-2019-0115814 A KR 10-0690198 B1
본 발명은 종래기술들의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제작 및 시공성이 향상되고, 구조가 단순하여 응력전달이 명확하여 정확한 구조계산을 가능하게 하여 단면의 최적화를 도모할 수 있으며, 부재의 사용량을 최소화시킬 수 있으면서 자중을 감소시킬 수 있는 무바닥판 커플채널 합성거더 및 그의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 시공과정 중에서와 시공완료후 사용하는 과정 중 및 화재가 발생하였을 때의 각 상황에 대응할 수 있는 응력구조를 가지게 함으로써 경제적이면서 효율적인 건축물의 구축을 가능하게 하는 무바닥판 커플채널 합성거더 및 그의 시공방법을 제공함에도 또 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, T형단면을 가지면서 합성거더의 전구간에 설치되는 콘크리트 몸체와; 상기 콘크리트 몸체의 양 측면에 일체로 부착 설치되는 한 쌍의 ㄷ채널로 구성되는 커플채널거더;로 이루어지되, 상기 한 쌍의 ㄷ채널 사이에는 이들을 일체화시키기 위한 연결대가 적어도 하나 이상 설치되나, 상기 한쌍의 ㄷ채널 하부에는 구조강판이 설치되지 않는 것을 특징으로 하는 무바닥판 커플채널 합성거더가 제공된다.
이때 상기 커플채널거더는 합성거더의 양 단부에 위치한 단부채널거더와 합성거더의 중앙부에 위치한 중앙부채널거더가 이음 결합되는 조립구조로 구성시킬 수 있으며, 상기 단부채널거더의 하부에는 한 쌍의 ㄱ채널로 이루어진 보강단부거더가 설치된다. 상기 보강단부거더는 단부채널거더보다 길게 형성시킴으로써 이음 연결작업시 중앙부채널거더의 단부가 상기 단부채널거더에 거치되게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 콘크리트 몸체 내부에는 거더의 전구간에 봉강조립체가 설치된다. 상기 봉강조립체에는 커플채널거더와의 일체적 거동을 위하여 연결대에 거치 고정되는 거치근이 더 설치될 수 있다. 아울러 상기 봉강조립체는 합성거더의 양 단부에 위치한 단부봉강조립체와 합성거더의 중앙부에 위치한 중앙부봉강조립체가 이음 결합되는 구조로 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 정모멘트가 작용하는 합성거더 중앙부의 콘크리트 몸체 하단과 커플채널거더 하단 사이에 중앙하부공간이 형성되도록 콘크리트 몸체를 변단면 구조로 구성시킨다. 상기 중앙하부공간에는 진동감쇄용 댐퍼 또는 프리스트레스 도입수단을 설치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, a) 단부채널거더가 부착된 기둥과 중앙채널거더를 분리하여 제작하는 단계; b) 단부채널거더가 부착된 기둥을 설치하는 단계; c) 양측 단부채널거더 사이에 중앙채널거더를 설치하는 단계; d) 커플채널거더 사이 공간에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 몸체를 형성시키는 단계;가 순차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기한 합성거더의 시공방법이 제공된다.
이때 상기 a)단계에서 제작된 단부채널거더와 중앙채널거더의 각 내부에는 단부봉강조립체와 중앙부봉강조립체가 각 설치되어 있되, 상기 단부봉강조립체에 설치되는 단부스터럽근은 상부가 개방된 구조로 제작된 후, 상기한 개방된 상부는 c)단계에서 폐쇄된다.
본 발명은 합성거더의 하부에 구조강판을 설치하지 않고 ㄷ채널부재만을 이용하여 단면을 단순화시켜 제작성을 향상시키고, 불명확한 응력의 전달경로로 인한 왜곡현상이 발생할 여지를 제거하여 합성거더에 대한 구조계산이 명쾌하게 이루어지므로 강재의 사용량을 최적화시킬 수 있고, 내부의 콘크리트 몸체의 하단면 조정이 매우 용이하여 변단면을 가지게 함으로써 콘크리트의 사용량을 절감시키고 합성거더의 경량화를 도모하게 할 뿐 아니라, 화재발생시 철근콘크리트구조에 의해 합성거더의 내력이 유지되므로, 평상시에도 구조적 기능을 하는 외측의 커플채널거더에 대하여 내화처리를 할 필요가 없는 바, 매우 경제적이면서 효율적인 건축물 거더구조의 구축을 가능하게 한다.
아울러 본 발명은 합성거더의 하부에 구조강판이 설치되지 않기 때문에 강재부재의 이음 결합작업이 매우 단순해지므로 현장의 작업성이 대폭 향상된다.
도 1은 종래기술들에 의한 합성보의 각 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 합성거더의 정면도이다.
도 3은 상기 합성거더의 각 단면도이다.
도 4는 상기 합성거더에 진동감쇄수단을 설치한 예의 각 단면도이다.
도 5는 상기 합성거더에 휨보강수단을 설치한 예의 각 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 합성거더의 정면도 및 단면도이다.
도 7은 상기 합성거더에서 콘크리트 몸체를 제외한 강재부분의 사시도이다.
도 8은 상기 합성거더의 봉강조립체에 관한 사시도이다.
도 9는 상기 봉강조립체에 관한 정면도이다.
도 10은 상기 봉강조립체 중 단부봉강조립체에 관한 각 사시도이다.
도 11은 상기 봉강조립체 중 중앙부봉강조립체에 관한 각 사시도이다.
도 12 내지 15는 본 발명 합성거더의 시공방법에 관한 각 단계 설명도이다.
도 16은 본 발명 합성거더의 각종 상황에 따른 응력구조의 각 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 합성거더(100)의 정면도이고 도 3은 상기 합성거더(100)의 각 부분에 대한 단면도이다.
본 발명의 합성거더(100)는 T형단면을 가지는 콘크리트 몸체(100A)와 상기 콘크리트 몸체(100A)의 양 측면에 일체로 부착 설치되는 커플채널거더(100B)로 이루어진다.
상기 콘크리트 몸체(100A)는, 상부가 슬래브를 형성시키면서 하부가 커플채널거더(100B) 내부에서 합성거더(100)의 전구간에 설치되어, 상기 커플채널거더(100B)와 합성구조를 가지게 한다. 이러한 콘크리트 몸체(100A)는, 하프거더 방식으로 공장제작된 후 현장의 토핑콘크리트에 의해 최종 형성될 수도 있고, 현장타설만으로 형성될 수 있으나, 후자에 의함으로써 현장시공의 효율성을 도모하는 것이 바람직하다.
상기 커플채널거더(100B)는 웨브(111c,121c)와, 그 웨브(111c,121c)의 상하단에서 수평절곡된 상하플랜지(111a,121a,111b,121b)로 이루어지는 ㄷ채널(111,121)의 한쌍만으로 구성되며, 상술한 바와 같이 콘크리트 몸체(100A)의 양 측면에만 부착 설치되고, 이들 한 쌍의 ㄷ채널(111,121) 사이의 하부에 구조강판을 설치하지 않는 단순한 구조를 가진다. 단지 한 쌍의 ㄷ채널(121) 사이에는 이들을 일체화시키기 위한 연결대(125)가 적어도 하나 이상 설치될 뿐이다.
따라서 하부의 구조강판과 콘크리트 몸체(100A) 사이의 불명확한 응력관계를 전혀 고려할 필요가 없게 되므로 합성거더(100)에 관한 구조계산을 단순 명쾌하게 할 수 있게 되고, 하부의 구조강판 설치 생략에 의해 강재사용량을 절감시킬 수 있게 하며, 이음 구조가 단순해져 시공성을 향상시키는 효과를 가지게 한다.
또한 합성거더(100)의 경우 중앙의 하부에는 항상 인장응력만 작용하게 되고, 아울러 하부에 구조강판이 없어 콘크리트 몸체(100A) 형성시 그의 단면을 쉽게 변화시킬 수 있으므로 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 인장부분에 대한 콘크리트를 생략시킴으로써 콘크리트 사용량의 절감 및 거더의 경량화를 꾀할 수 있다.
즉 하면이 구조강판에 의해 폐쇄되지 아니한 콘크리트 몸체(100A)는 쉽게 변단면 구조로 구성시킬 수 있으므로, 합성거더(100)의 양단이 기둥(200)에 강결합됨으로써 정모멘트가 발생하게 되는 중앙부의 인장부분에 대하여, 콘크리트를 생략한 변단면 구조의 콘크리트 몸체(100A)를 구성시켜, 도 3의 (d)에서와 같이 그 부분에서 콘크리트 몸체(100A)의 하단과 커플채널거더(100B)의 하단 사이에 중앙하부공간(S)이 형성되게 함으로써 상술한 효과를 가지게 할 수 있다.
이와 더불어 중앙하부공간(S)은 도 4에 도시된 바와 같이 진동감쇄용 댐퍼(300)의 설치공간을 제공할 수 있는 바, 이에 의해 반도체 장비나 정밀기계 등을 진동에 민감한 장비의 설치가 가능한 건축물을 구축할 수 있게 할 뿐 아니라, 도 5에 도시된 바와 같이 중앙하부공간(S) 양측의 ㄷ채널(121)을 이용하여 PC강연선이나 인장강봉 등의 프리스트레스 도입수단(400)을 설치하여 처짐을 방지하고 장스팬화를 도모하게 할 수도 있다.
이러한 커플채널거더(100B)는 합성거더(100) 전체에 대하여 일체성을 가진 단일부재의 구성을 가지게 할 수도 있으나, 바람직하게는 합성거더(100)의 양 단부에 위치한 단부채널거더(110)와 합성거더(100)의 중앙부에 위치한 중앙부채널거더(120)가 이음 결합되는 구조를 가진다.
또한 상기 커플채널거더(100B)는 상하플랜지(111a,121a,111b,121b)의 돌출방향을 콘크리트 몸체(100A) 방향인 내측으로 구성시킬 수도 있고, 각 도면에서 예시하고 있는 바와 같이 외측으로 구성시킬 수도 있다. 특히 후자와 같이 상하플랜지(111a,121a,111b,121b)가 외측방향으로 구성시킨 경우에는 이음 결합을 위한 체결작업을 커플채널거더(100B)의 외부에서 진행할 수 있으므로 단부채널거더(110)와 중앙부채널거더(120)의 이음 결합작업이 한결 수월해진다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 커플채널거더(100B) 양 단부의 하부에 보강단부거더(130)가 더 설치된다.
상기 보강단부거더(130)는 부모멘트 내지 전단응력이 크게 작용하는 합성거더(100)의 양 단부를 보강시키는 효과를 가지게 하나, 특히 커플채널거더(100B)가 상술한 단부채널거더(110)와 중앙부채널거더(120)의 이음 결합구조인 경우에는 현장의 시공성과 작업자의 안전성을 향상시킬 뿐 아니라, 덧댐플레이트(126)를 생략시키는 다양한 효과를 가지게 할 수 있다.
후자와 같은 효과를 위한 보강단부거더(130)는 단부채널거더(110)보다 길게 형성됨으로써 중앙부채널거더(120)의 단부가 상기 단부채널거더(110)에 거치될 수 있도록 구성된다.
이러한 보강단부거더(130)는 상플랜지(131a)와 웨브(131c)만으로 이루어진 ㄱ채널(131)의 한쌍으로 이루어지며, 단부채널거더(110)를 구성하는 각 ㄷ채널(111)의 하부에 부착 설치된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 합성거더(100)의 정면도 및 각 부분의 단면도이고, 도 7은 상기 합성거더(100) 중 콘크리트 몸체(100A)를 제외한 커플채널거더(100B) 등의 강재부분에 관하여 도시한 사시도이다,
본 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 콘크리트 몸체(100A) 내부에는 봉강조립체(100C)가 더 설치되며, 상기 봉강조립체(100C)는 상부주근(114)과 하부주근(112,122) 및 스터럽근(113,123)으로 이루어진다. 도 8은 이러한 봉강조립체(100C)를 전체적으로 나타낸 사시도이고, 도 9는 이에 대한 정면도이다.
봉강조립체(100C)는 합성거더(100)의 전구간에 설치되어 커플채널거더(100B)에 의한 강재량이 부족한 경우 이를 보강하여 합성거더(100)의 구조적 내력을 향상시키면서, 특히 후술하는 바와 같이 커플채널거더(100B)의 외면에 내화처리가 되지 않은 경우의 내화용 강재의 구조적 기능을 함으로써 화재시에도 건축물의 기능이 일정시간 이상 충분히 유지될 수 있도록 한다.
참고로 여기에서 봉강조립체(100C)라 함은 통상적인 철근으로 구성된 조립체 뿐만 아니라 원형관 등 철근을 대용할 수 있는 강재에 의해 구성된 모든 조립체를 의미한다.
이러한 봉강조립체(100C)는 그 전체가 일체성을 가지도록 현장에서 조립 구성시킬 수도 있으나, 합성거더(100)의 양 단부에 위치한 단부봉강조립체(100C1)와 합성거더(100)의 중앙부에 위치한 중앙부봉강조립체(100C2)가 이음 결합되는 구조를 가지게 함으로써, 공장제작에 의한 현장시공의 간략화를 도모하는 것이 바람직하며, 특히 커플채널거더(100B)를 상술한 바와 같이 단부채널거더(110)와 중앙부채널거더(120)의 이음 결합구조로 구성시키는 경우 유리하게 적용된다.
예컨대 단부봉강조립체(100C1)는 기둥(200) 제작시 이에 미리 설치 고정되도록 하고, 중앙부봉강조립체(100C2) 역시 중앙부채널거더(120)의 제작시 이에 미리 고정 설치되도록 함으로써, 현장에서의 철근작업을 최소화시킬 수 있도록 한다. 도 10, 11은 이와 같이 분리 제작된 단부봉강조립체(100C1)와 중앙부봉강조립체(100C2)에 관하여 각 도시한 것이다.
기둥(200)에 미리 설치 고정되는 단부봉강조립체(100C1)는, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 길이방향의 하부주근(112)과 이를 감싼 단부스터럽근(113)으로 이루어지며, 이때 단부스터럽근(113)의 상부는 개방된 구조를 가진다. 상기 단부스터럽근(113)의 상부는 현장에서 중앙부봉강조립체(100C2)가 설치된 후 ∩형상의 스터럽마감근(116)으로 폐쇄시킨다.
아울러 상부주근(114)은 기둥(200)에 미리 설치될 수도 있으나, 바람직하게는 기둥(200)에 상부주근(114)을 설치할 수 있는 커플러(115)만을 설치하여 향후 중앙부봉강조립체(100C2)의 하부주근(122) 설치가 쉽게 이루어질 수 있도록 한다. 보강단부거더(130)에 위치한 단부스터럽근(113)은 그 길이를 다른 곳에서보다 증가시켜 하단이 보강단부거더(130) 내부에 위치할 수 있도록 한다.
중앙부채널거더(120)에 미리 설치 고정되는 중앙부봉강조립체(100C2)는, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 하부주근(122) 및 이들을 감싼 중앙부스터럽근(123)과 더불어 하부주근(122)과 동일한 길이방향의 거치근(124)으로 이루어진다. 물론 중앙부봉강조립체(100C2)에도 상부주근을 설치할 수도 있으나, 압축응력을 받는 부분이므로 생략 가능하다.
상기 거치근(124)은 중앙부스터럽근(123)의 측면 외측에 부착 고정되는 것으로서, 한 쌍의 ㄷ채널(121)을 일체화시키기 위한 연결대(125)를 이용하여 중앙부봉강조립체(100C2)가 커플채널거더(100B)에 고정되어 정위치를 유지하면서 연결대(125)를 매개로 봉강조립체(100C)가 커플채널거더(100B)와 함께 거동하게 하여 합성거더(100)의 시공중 자립도를 향상시킨다.
예컨대, 연결대(125)는 합성거더(100)의 춤에 따라 커플채널거더(100B)의 상부쪽과 하부쪽에 각각 설치될 수 있는데, 상부측의 연결대(125)에는 거치근(124)이 놓여져 고정되도록 하는 한편, 하부쪽의 연결대(125)는 하부주근(122)을 지지시킨 후, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이 하부주근(122)을 감싸주는 말굽형 고정수단(127)을 매개로 하부주근(122)과 용접 등으로 중앙부봉강조립체(100C2)와 일체가 되도록 함으로써 중앙부봉강조립체(100C2)와 커플채널거더(100B)가 구조적으로 함께 거동하게 할 수 있다. 물론 중앙부봉강조립체(100C2)의 하부쪽에도 거치근(124)을 설치하여 상기한 하부쪽 연결대(125)에 거치 고정시킬 수 있다.
도 12 내지 15는 지금까지 설명한 구조의 무바닥판 커플채널 합성거더(100)를 시공하는 방법의 일 실시예에 관한 각 단계별로 도시한 것이다.
상기한 실시예에 의한 시공방법은, a) 단부채널거더(110)가 부착된 기둥(200)과 중앙부채널거더(120)를 분리하여 제작하는 단계, b) 단부채널거더(110)가 부착된 기둥(200)을 설치하는 단계, c) 양측 단부채널거더(110) 사이에 중앙부채널거더(120)를 설치하는 단계, d) 커플채널거더(100B) 사이 공간에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 몸체(100A)를 형성시키는 단계,가 순차로 이루어지는 것으로서, 그 구체적인 내용은 다음과 같다.
a) 단부채널거더(110)가 부착된 기둥(200)과 중앙부채널거더(120)를 분리하여 제작하는 단계(도 12);
단부채널거더(110)와 중앙부채널거더(120)를 각각 분리하여 제작한다.
기둥(200)에는 단부채널거더(110)와 단부봉강조립체(100C1)를 미리 부착시킨다. 기둥(200)에 부착되는 단부봉강조립체(100C1)에는 상술한 바와 같이 길이방향의 하부주근(112)과 이를 감싼 단부스터럽근(113)으로 이루어지되, 단부스터럽근(113)의 상부는 개방된 구조로 이루어지고, 보강단부거더(130)에 위치한 단부스터럽근(113)은 하단이 보강단부거더(130) 내부에 위치하도록 나머지 단부스터럽근(113)보다 더 길게 형성된다. 기둥(200)의 전면 중 상부주근(114)이 설치되는 위치에는 향후 상부주근(114)의 설치를 용이하게 할 수 있도록 커플러(115)를 설치해두는 것이 바람직하다.
상기 보강단부거더(130) 역시 본 단계에서 기둥(200)에 미리 설치한다.
단부봉강조립체(100C1)의 설치가 완료되면 그 외측에 ㄷ채널(121)을 각 부착시킴으로써 단부채널거더(110)가 부착된 기둥(200)의 제작을 완료한다.
중앙부봉강조립체(100C2)는 단부봉강조립체(100C1)와는 달리 하부주근(122)과 이들을 감싼 중앙부스터럽근(123) 및 거치근(124)으로 이루어지고, 상기 중앙부스터럽근(123)은 필요에 따라 통상적인 스터럽근과 마찬가지로 상부를 포함한 전단면이 폐쇄된 구조를 가지게 할 수 있다.
단부봉강조립체(100C1)와 중앙부봉강조립체(100C2)에 각 설치되는 하부주근(112,122)의 길이는 상호간에 충분한 이음길이가 확보될 수 있어야 한다.
중앙부봉강조립체(100C2)의 조립이 완료되면 거치근(124)이 연결대(125)에 놓여지도록 한 후 연결대(125)의 양단을 ㄷ채널(121)에 부착시킴으로써 양측의 ㄷ채널(121)이 일체화됨과 더불어 중앙부봉강조립체(100C2)가 커플채널거더(100B)에 고정되도록 한다. 연결대(125) 상면에 하부주근(122)이 거치되는 경우 말굽형 고정수단(127)으로 상기 하부주근(122)을 연결대(125)에 고정시킨다.
공장에서 제작된 단부채널거더(110)가 부착된 기둥(200)과 중앙부채널거더(120)는 현장으로 운반되어 후술하는 각 단계에 따라 각각 설치된다.
b) 단부채널거더(110)가 부착된 기둥(200)을 설치하는 단계(도 13);
건축물의 각 기둥(200)설치 위치에 단부채널거더(110)가 부착된 기둥(200)을 설치한다.
c) 양측 단부채널거더(110) 사이에 중앙부채널거더(120)를 설치하는 단계(도 14);
각 기둥(200)에 미리 설치된 단부채널거더(110)의 사이에 중앙부채널거더(120)를 설치한다.
중앙부채널거더(120)는 보강단부거더(130)에 거치된 상태에서 이음 결합되는 바, 이음길이확보를 위해 ㄷ채널(121)보다 더 돌출된 중앙부봉강조립체(100C2)의 하부철근이, 단부스터럽근(113)의 개방된 상부를 통과한 후 상기 단부스터럽근(113)의 하부에 놓여지게 하면서,보강단부거더(130)를 구성하는 ㄱ채널(131)의 상플랜지(131a)에 중앙부채널거더(120)의 양측 ㄷ채널(121) 단부를 거치시킨다.
보강단부거더(130)에 대한 중앙부채널거더(120)의 거치가 완료되면 덧댐플레이트(126)를 이용하여 단부채널거더(110)와 중앙부채널거더(120)의 사이 및 단부보강거더와 중앙부채널거더(120)의 사이를 볼트 또는 용접으로 강결합시킨다.
아울러 기둥(200)에 미리 설치된 커플러(115)에 합성거더(100) 단부의 상부주근(114)을 설치하고, 그 상부주근(114)을 감싸도록 스터럽마감근(116)을 설치하여 단부스터럽의 개방되었던 상부를 폐쇄시킨다.
d) 커플채널거더(100B) 사이 공간에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 몸체(100A)를 형성시키는 단계(도 15);
필요에 따라 슬래브 철근 등의 철근배근 및 거푸집 작업을 완료시킨 후 슬래브 콘크리트와 함께 커플채널거더(100B) 사이 공간에 콘크리트를 타설하여 T형단면을 가진 합성거더(100)의 구축을 완료한다.
지금까지 본 발명에 의한 합성거더(100)의 구조에 관하여 설명하였는 바, 합성거더(100)의 시공과정 또는 사용과정 등에 따라 구조적 형식이 달라진다.
도 16은 콘크리트의 타설이 모두 현장에서 이루어지고 커플채널거더(100B)가 내화처리되지 아니한 경우를 예로 하여 각 구조단면을 나타낸 것으로서, (a)는 현장의 시공과정 중에 하중을 지지하는 거더구조의 단면을 도시한 것이고, (b)는 건축물이 사용중인 상태에서 하중을 지지하는 거더구조의 단면을 도시한 것이며, (c)는 화재가 발생하였을 때 하중을 지지하는 거더구조의 단면을 도시한 것이다.
본 발명의 합성거더(100)는, 시공 중에는 외측의 커플채널거더(100B)가 내부의 봉강조립체(100C)를 고정시켜 주면서 그 자체만으로 구조적인 거동을 하게 되므로 철골거더의 성격을 가지게 된다. 이에 반하여 건축물을 사용하는 과정의 평상시에는 커플채널거더(100B)가 콘크리트 몸체(100A)에 합성된 상태로 강재의 구조적 기능을 그대로 유지하여 건축물의 구조적 효용성을 증대시키므로 SRC 구조의 합성거더 성격을 가지게 된다. 그러나 화재발생시에는 커플채널거더(100B)를 제외한 봉강조립체(100C)가 매립된 콘크리트 몸체(100A)가 RC 거더로서의 구조적 기능을 함으로써 본 발명의 합성거더(100)가 충분한 내화시간을 가질 수 있도록 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; 합성거더 100A; 콘크리트 몸체
100B; 커플채널거더 100C; 봉강조립체
100C1; 단부봉강조립체 100C2; 중앙부봉강조립체
110; 단부채널거더 111,121; ㄷ채널
112,122; 하부주근 113; 단부스터럽근
114; 상부주근 115; 커플러
116; 스터럽마감근 120; 중앙부채널거더
123; 중앙부스터럽근 124; 거치근
125; 연결대 126; 덧댐플레이트
127; 말굽형 고정수단 130; 보강단부거더
131; ㄱ채널 200; 기둥
300; 진동감쇄용 댐퍼 400; 프리스트레스 도입수단
S; 중앙하부공간

Claims (10)

  1. T형단면을 가지면서 합성거더의 전구간에 설치되는 콘크리트 몸체와;
    상기 콘크리트 몸체의 양 측면에 일체로 부착 설치되는 한 쌍의 ㄷ채널로 구성되면서, 합성거더의 양 단부에 위치한 단부채널거더와 합성거더의 중앙부에 위치한 중앙부채널거더가 이음 결합되어 구성되는 커플채널거더와;
    상기 콘크리트 몸체 내부에 설치되면서, 합성거더의 양 단부에 위치한 단부봉강조립체와 합성거더의 중앙부에 위치한 중앙부봉강조립체가 이음 결합되어 구성되는 봉강조립체로 이루어지되,
    상기 중앙부봉강조립체는 하부주근과 이들을 감싼 중앙부스터럽근 및 중앙부스터럽근의 측면 외측에 부착되는 거치근으로 이루어지고,
    상기 한 쌍의 ㄷ채널 사이에는 이들을 일체화시키기 위한 연결대가 적어도 상부쪽와 하부쪽에 각각 설치되어, 상부측의 연결대에는 거치근이 놓여지고, 하부쪽 연결대에는 하부주근이 지지되며,
    상기 단부채널거더의 하부에는 한 쌍의 ㄱ채널로 이루어진 보강단부거더가 설치되되, 상기 보강단부거더는 중앙부채널거더의 단부가 거치될 수 있도록 단부채널거더보다 길게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무바닥판 커플채널 합성거더.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 몸체는 변단면 구조를 가짐으로써 정모멘트가 작용하는 합성거더 중앙부의 콘크리트 몸체 하단과 커플채널거더 하단 사이에 중앙하부공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 무바닥판 커플채널 합성거더.
  9. 제1항 또는 제8항에 의한 무바닥판 커플채널 합성거더를 시공하는 방법에 있어서,
    a) 단부채널거더가 부착된 기둥과 중앙채널거더를 분리하여 제작하는 단계;
    b) 단부채널거더가 부착된 기둥을 설치하는 단계;
    c) 양측 단부채널거더 사이에 중앙채널거더를 설치하는 단계;
    d) 커플채널거더 사이 공간에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 몸체를 형성시키는 단계;가 순차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무바닥판 커플채널 합성거더의 시공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 a)단계에서 제작된 단부채널거더와 중앙채널거더의 각 내부에는 단부봉강조립체와 중앙부봉강조립체가 각 설치되어 있되, 상기 단부봉강조립체에 설치되는 단부스터럽근은 상부가 개방된 구조이고,
    단부스터럽근의 개방된 상부는 c)단계에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 무바닥판 커플채널 합성거더의 시공방법.
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