KR200323668Y1 - 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조 - Google Patents

철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조 Download PDF

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Abstract

본 고안은 철조과 콘크리트의 합성 조립구조에 관한 것이며, 더욱상세하게는 중공된 철골틀 안에 콘크리트가 충진됨으로 구성되는 기둥, 보, 체결부재에 의해 조립, 설치되는 구조에 관한 것으로써, 본 고안은 철골과 콘크리트의 결합으로 인해 강도가 향상되고, 적은 단면적으로 우수한 강도효과를 낼수있으며, 별도의 거푸집, 철근조립 공정이 제거되어 공기가 단축되고, 현장에서 손쉽게 조립설치할 수 있어 시공성이 매우 뛰어난 효과가 있다.

Description

철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조 {Prefabrication struture by composing steel frame and concrete composite}
본 고안은 철조 및 콘크리트의 합성에 의한 조립구조에 관한 것이고, 더욱상세하게는 중공된 철조틀 부재를 제작, 조립한후 철조중공틀 내부에 콘크리트를 충진함으로써, 강도, 시공성, 경제성을 향상시킬 수 있는 조립부재에 관한 것이다.
종래의 건축구조는 크게 조적조, 목조, 철근콘크리트(이하 'RC')조, 철골조, 프리스트레스트콘크리트조(이하 'PSC')로 구분된다.
여기서, 조적조 및 목조는 구조상의 문제로 주택등의 소규모 건축에 주로 이용되는 구조로써, 상가/오피스 등의 대규모 건축에는 이용될 수 없다는 문제가 있으며, 가장 보편적인 구조로 RC조는 압축강도가 우수한 콘크리트에 철근을 삽입함으로써 취약한 인장강도를 향상시킬수 있는 구조이나, 지나친 자중에 의해 장지간, 높은기둥 또는 연약지반에 설치하는 경우 구조설계상 결점으로 작용하고, 고층건물 설계시 하층부의 기둥크기가 지나치게 커지게되는 문제가 발생하여, 오피스 빌등등의 마천루에 적용이 어렵고, 시공시 가설재(거푸집, 지주등)가 별도로 필요하고, 콘크리트 내부에 삽입되는 철근 조립공정과 거푸집 제조공정 및 콘크리트 경화후 거푸집 제거공정등으로 인해 시공이 번거롭고, 시공이 조잡해지기 쉬우며, 건조수축/크리프에 의한 변형이 발생한다는 문제가 있다.
한편, PSC조는 RC조에 비해 강도가 크므로 고층빌딩에 적용할 수 있고, 내구성이 우수한 장점이 있으나, 시공이 번거롭고, RC조에 비하여 경제적이지 못하고, 공정관리가 어렵고, 시공에 전문적인 기술을 요한다는 문제가 있다.
마지막으로, 철골조는 높은 강도로 인해 장지간, 스팬구조에 적용할 수 있으므로 고층건물 설계, 공간활용에 우수한 장점이 있으나, 열에 약하고, 고온에서 강도가 저하하고, 소음 및 진동이 심하고, 경제적이지 못하고, 시공이 번잡하고, 가이데릭/ 스티프 레그데릭등의 철골을 세우기위한 기계가 별도로 필요하고, 시공에 전문성을 요한다는 문제가 있다.
본 고안은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 고안의 목적은 기둥 및 보등의 부재 강도를 향상시킴으로써 단면적을 감소시킬수 있으며, 강도의 우수성으로 인해 다양한 구조에 적용이 가능하고, 공장생산과 현장조립을 연계한 간편한 조립에 의해 시공이 간단하고, 간단한 공정으로 인한 공기를 단축할 수 있고, 경제성이 우수한 조립구조를 제공하는데 있다.
상기 본 고안의 상기 목적은 거푸집 및 철근의 역할을 담당하는 속이 빈 철조틀로 구성된 기둥, 보등의 부재를 조립/접합한 후, 철조틀 속에 콘크리트를 충진시킴으로써 달성하였다.
도1은 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조를 도시한 사시도이고,
도2는 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조의 기둥부재 (20)를 도시한 사시도이고,
도3은 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조의 보부재(30)를 도시한 사시도이고,
도4는 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조의 체결부재 (40)를 도시한 사시도이고,
도5는 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조의 기둥부재에 접합된 체결부재(40)와 브라켓(50)을 도시한 사시도이고,
도6은 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조의 철조중공틀 내부에 콘크리트가 충진되는 것을 도시한 단면도이다.
* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 콘크리트
20 : 기둥부재 21 : 외부 철조중공틀 22 : 내부 철조중공틀
30 : 보 부재 31 : 외부 철조중공틀 32 : 내부 철조중공틀
40 : 체결부재 41 : 철조중공틀 42 : 플랜지
50 : 브래킷
이를 실현하기 위한 본 고안은 공장에서 규격에 맞게 제조되는 철조중공틀로된 기둥, 보 및 체결부재를 제작 조립한 후, 철조틀 내부에 콘크리트를 충진할 수 있도록 구성된다.
본 고안은 철조중공틀 내부에 콘크리트를 충진함으로써 철조와 콘크리트가 일체로 구성되는 조립구조로써, 일반적으로 콘크리트의 압축강도는 270kgf/cm2이고, 철근의 항복강도는 4200kgf/cm2이므로, 철조와 콘크리트가 합성되어 일체로 구성되는 본 고안은 철근이 보조재료에 불과한 RC조에 비하여 강도가 향상되며, RC조는 일반적으로 콘크리트가 압축을 부담하고 철근이 인장을 부담하는 구조이나, 본 고안인 철조 및 콘크리트 합성구조는 외부 철조의 구속에 의해 압축강도와 인장강도가 동시에 증진되고, 내부 콘크리트의 균열 발생을 억제할 수있고, RC조 보다 적은 단면적으로 우수한 강도를 발현할 수 있다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.
도1은 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조의 일실시예를 나타낸 사시도이다. 도1에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조의 구성부재인 기둥부재(20), 보부재(30), 체결부재(40)는 하기의 도2내지 도4에서 자세히 설명한다.
도2는 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 기둥부재를 도시한 사시도이며, 상기 기둥부재(20)는 외부 철조 중공틀(21)과 상기 철조 중공틀(21)내부에 삽입되는 내부 철조 중공틀(22)과 상기 내부 철조 중공틀(22)안에 충진되는 콘트리트(10)로 구성되며, 외부 철조 중공틀(21)과 내부 철조 중공틀(22)에는 양자를 단단히 결합하기 위한 고정구멍(23)이 있으며, 여기에 삽입 고정되는 고정볼트(24)를 포함하도록 구성된다.
도3은 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 보 부재를 도시한 사시도이며, 상기 보부재(30)는 기둥부재(20)와 마찬가지로, 외부 철조 중공틀(31)과 상기 철조 중공틀(31)내부에 삽입되는 내부 철조 중공틀(32)과 상기 내부 철조 중공틀(22)안에 충진되는 콘크리트(10)로 구성되며, 외부 철조 중공틀(31)과 내부 철조 중공틀(32)에는 양자를 단단히 결합하기 위한 고정구멍(33)이 있으며, 여기에 삽입 고정되는 고정볼트(34)을 포함하도록 구성된다.
도4는 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 보 및 기둥 체결부재 (40)를 도시한 사시도이며, 상기 보 및 기둥 체결부재(40)는 철조 중공틀(41)과 중공틀 일단에 설치되는 플랜지(31)로 구성되고, 상기 플랜지(31)에는 고정구멍 (32)이 있으며, 여기에 삽입고정되는 앵카볼트(33)를 포함하도록 구성된다.
도5는 본 고안에 따른 철조 및 콘크리트 합성에 의한 기둥부재(20)에 접합된 체결부재(40) 하부에 브래킷(50)이 설치된 모습을 도시한 사시도이며, 원칙적으로 기둥부재(20)와 보 부재(30)는 내부에 충진되는 콘크리트와 체결부재(40)의 플랜지 (42)를 통해 기둥부재(20)에 조립되는 앵커볼트(43)가 전단력을 부담하므로 전단강도가 문제되는 경우가 발생하기 힘드나. 기둥과 보 접합부에 전단력이 지나치게 크게 작용할 경우 상기 브래킷(50)을 설치하여 전단력을 향상함으로써, 전단파괴에 대비할 수 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 고안의 작용에 대해 살펴보면, 크게 중공 철조 중공틀의 제작, 조립, 콘크리트 충진 공정에 의해 본 고안인 철조 및 콘크리트 합성부재가 완성된다. 세부적으로 살펴보면 다음과 같다.
1. 철조 중공틀 제작공정
기둥부재(20)와 보부재(30)는 2개의 철조중공틀(21,22/ 31,32)로 구성되고, 외부 철조중공틀(21,31)) 내부면에 내부 철조중공틀(22,32)의 외부가 맞닿아서 삽입되도록 외부 철조중공틀(21,31)의 내부면적과 내부 철조중공틀(22,32)의 외부면적이 동일하게 제작하고, 상기 철조중공틀(21,22/ 31,32)은 내부 철조중공틀 (22/32)의 일단은 외부 철조중공틀(21/31) 외부에 돌출되고, 타단은 외부 중공철조틀(21/31) 내부에 관입되도록 삽입한다. 이는 기둥 및 보간 연속적인 체결에 의한 조립을 위함이다.
외부 철조중공틀(21,31)과 이에 삽입된 내부 철조중공틀(22,32)은 양판의 고정구멍(23,33)에 고정볼트(24,34)를 조립함으로써 단단히 고정된다.
상기 겹쳐진 내/외부 철조중공틀(21,22/31,32)의 두께는 구조물의 설계에 따른 하중을 고려하여 결정되고, 상기 내/외부 철조중공틀(21,22/31,32)은 RC조의 철근역할을 수행함으로 철근콘크리트 시방서에 따른 철근량에 의거하여 두께를 산정할 수 있다. 상기의 겹쳐진 내/외부 철조중공틀(21,22/31,32)은 합판의 원리에 따라 동일한 두께라도 단일판으로 구성되는것 보다 강도 증진에 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 제작되는 기둥부재(20)와 보부재(30)를 연결하여 조립하기 위한 기둥 및 보 체결부재(40)는 철조중공틀(41)과 플랜지(42)로 구성되고, 철조중공틀(41)은 보부재(30) 일단의 돌출부가 삽입될 수 있도록 보부재(30)의 외부 철조중공틀(31)과 같은 크기의 단면으로 제조되거나 보부재(30) 일측의 관입부에 삽입되도록 보부재(30)의 내부 철조중공틀(32)과 같은크기의 단면으로 제조되고, 보부재(30)가 삽입되는 상기 체결 철조중공틀(41)을 기둥부재 (20)에 고정시킬 수 있도록 플랜지(42)의 고정구멍(43)에 앵커볼트(44)를 조립함으로써 고정된다.
다만, 보 부재(30)의 지간이 좁은 경우, 바람직하게는 지간이 11M 이하인 경우는 보 부재(30) 양측면에 플랜지를 설치하여, 직접 기둥부재(20)에 접합 고정시킬 수 있다.
상기의 기둥부재(20), 보부재(30), 기둥 및 보 체결부재(40)는 구조계산에 의해 단면폭이 결정되고, 상기 결정된 단면폭에 따라 철조중공틀(21,22,31,32,40)을 규격에 맞게 공장에서 대량생산할 수 있다. 상기의 실시예는 사각형의 철조중공틀에 대한 것이나, 철조중공틀의 형상은 원형으로 할 수도 있다.
한편, 상기 철조중공틀은 철골구조에서 사용되는 일반구조용 압연강재 또는 용접구조용 압연강재의 KS규격품을 사용하여 제작할 수 있다.
또한, 상기에 설명한 철조중공틀로 제작된 기둥,보,체결부재는 용접, 볼트등 다양한 체결방법과 플랜지등을 이용한 다양한 결합에 의해 조립하여 제작될 수 있다.
2. 철조중공틀 조립공정
상기와 같이 제작된 기둥부재(20), 보부재(30), 기둥 및 체결부재(40)의 철조중공틀(21,22,31,32,40)은 설계에 따라 조립되는 조립공정을 거친다.
먼저 기둥부재(20)를 설계도에 따라 배치한 후, 기둥부재(20)와 보부재(30) 연결부분에 체결부재(40)를 앵커볼트(44)에 의해 기둥에 접합 고정시킨 다음, 고정된 체결부재(40)에 보부재를 삽입한후 고정볼트에 의해 접합 고정한다.
상기 접합은 볼트접합 이외에도 리벳 및 용접접합에 의해서 할 수 있다.
상기와 같은 과정의 반복을 통해 전체적인 철조구조의 조립을 완성하고, 상기의 조립공정으로 인해 RC조의 철근조립공정과 거푸집제작 및 제거 공정이 단일화되어, 공기가 단축되고, 시공비가 절약된다.
결국, 상기의 철조중공틀은 철근의 역할 뿐만아니라, RC시공을 위한 거푸집의 역할을 수행하게 된다.
3. 콘크리트의 충진
상기의 과정을 거쳐 제작된 기둥부재(20), 보부재(30), 체결부재(40)를 조립한 후 조립된 철조구조 내부에 콘크리트(10)를 밀실하게 충진시킨다. 콘크리트(10)는 중공된 기둥부재(20)를 통해 중공된 보부재(30)로 충진되며, 중력에 의해 상부에서 하부로 충진되고 기둥 및 보부재에 차례대로 충진된다.
콘크리트의 충진 및 콘크리트의 경화를 통해, 콘크리트와 철조중공틀이 일체로 구성되며 기존의 RC조 및 철골조 보다 강도가 향상된다.
또한, 철조중공틀에 의해 내부 콘크리트가 완전히 구속되므로, 콘크리트에서 발생하는 건조수축 및 크리프에 의한 변형을 방지할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
본 고안 철조 및 콘크리트의 합성구조는 종래의 RC조 또는 철골조 보다 강도를 증진시킬수 있으며, 철근조립, 거푸집제작 및 제거공정이 일원화되어 공기가 단축되고, 시공비의 절약을 통한 경제성이 우수하고, 조립/설치가 간단하여 시공성을 향상시킬 수 있어 건축산업상 매우 유익한 고안인 것이다.

Claims (4)

  1. 철조로 제조되는 기둥부재(20) 중공틀에 보부재(30) 중공틀이 연결되도록 기둥 및 보 체결부재(40)의 중공틀을 기둥 측면에 접합한 후, 상기 기둥 및 체결부재(40)의 중공틀에 보부재(30) 중공틀을 삽입하여 조립한 후, 중공틀 내부에 콘크리트를 충진하여 축조되는 것을 특징으로 하는 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기둥부재(20)는 외부 철조중공틀(21), 내부 철조중공틀(22) 및 상기 기둥부재(20) 내부에 충진된 콘크리트(10)로 구성되고, 외부 철조중공틀(21)내부면에 내부 철조중공틀(22)이 맞닿고, 내부 철조중공틀(22)의 일단은 돌출되고, 타단은 외부 철조중공틀 (21)에 관입되도록 삽입되고, 내/외부 철조중공틀(21,22)에 천공된 고정구멍 (23)에 고정볼트(24)을 조립하여 고정함으로써, 기둥부재(30)를 상하로 연속적으로 체결할 수 있는 것을 특징으로 하는 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 보부재(30)는 외부 철조중공틀(31), 내부 철조중공 틀(32) 및 상기 보부재(30) 내부에 충진된 콘크리트(10)로 구성되고, 외부 철조중공틀(31)내부면에 내부 철조중공틀(32)이 맞닿고, 내부 철조중공틀(32)의 일단은 돌출되고, 타단은 외부 철조중공틀(31)에 관입되도록 삽입되고, 내/외부 철조중공틀(31,32)에 천공된 고정구멍(23)에 고정볼트(24)을 조립하여 고정됨으로써, 보부재(30)를 좌우로 연속적으로 체결할 수 있는 것을 특징으로 하는 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 기둥 및 보 체결부재(40)는 철조중공틀(41), 플랜지 (42) 및 상기 체결부재(40) 내부에 충진된 콘크리트(10)로 구성되고, 철조중공틀 (41)은 보부재(30) 내부 철조중공틀(22) 일측의 돌출부가 삽입되도록 보부재(30) 외부 철조중공틀(31)과 같은 크기의 단면으로 구성되거나 보부재(30) 내부 철조중공틀(22)의 관입부에 삽입되도록 보부재(30)의 내부 철조중공틀(32)과 같은 크기의 단면으로 구성되고, 플랜지(42)는 기둥부재(20)에 접합되도록 상기 플랜지 상의 천공된 고정구멍(43)에 앵커볼트(44)을 조립함으로써 단단히 고정되는 것을 특징으로 하는 철조 및 콘크리트 합성에 의한 조립구조.
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