KR200326724Y1

KR200326724Y1 - 콘크리트와 강재 빔으로 이루어진 합성 구조물에 있어서,콘크리트와 강재빔과의 부착력 향상을 위하여 설치한전단뿌리

Info

Publication number: KR200326724Y1
Application number: KR20-2003-0017366U
Authority: KR
Inventors: 김회준; 서동영; 김창래
Original assignee: (주)스틸엔콘크리트
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2003-09-19

Abstract

본 고안은 강재 빔과 콘크리트의 합성 구조물에서 강재 빔의 복부에 천공부를 다수개 천공하고, 상기 천공부에 철근을 일정한 간격으로 원형으로 제작하고 일정한 간격을 두고 띠철근을 조립하여 제작된 전단뿌리를 설치한 후에 콘크리트를 타설양생하여 강재 빔과 콘크리트가 일체로 거동할 수 있는 합성구조물을 형성하므로서 합성 구조물에 작용하는 외력에 일체로 작용하는 내력을 증강시키며, 크리프 변형을 제어하는 제어력을 향상시키고, 비틀림등의 영향에 강하게 작용하게 하는 전단뿌리를 이용한 구조물 시공방법을 제공한다.

Description

콘크리트와 강재 빔으로 이루어진 합성 구조물에 있어서, 콘크리트와 강재 빔과의 부착력 향상을 위하여 설치한 전단뿌리{Shear reinforcing member for improving adhesive power between concrete and steel beam in complexed structure composed of concrete and steel beam}

본 고안은 강재 빔과 콘크리트의 합성 구조물에서 강재 빔의 복부에 천공부를 길이방향으로 다수개 천공하고, 상기 천공부에 철근을 일정한 길이와 간격을 갖는 원형관으로 제작하고 상기 원형관의 외주면에 일정한 간격을 두고 띠철근을 조립하여 제작된 전단뿌리를 설치한 후에 콘크리트를 타설양생하여 강재 빔과 콘크리트가 일체로 거동할 수 있는 합성구조물을 형성하는 시공방법이다.

본 고안의 목적은 철근을 일정한 간격과 길이로 내부가 빈 원형관이 되게 제작한 전단뿌리를 각종 구조물에 사용되는 강재 빔의 복부에 길이방향으로 천공된 천공부에 삽입한 후에 콘크리트를 타설양생하여 강재 빔인 강재와 콘크리트와의 부착력을 증강시켜 구조물의 외부에서 작용하는 외력에 저항하는 내력을 강화시키며, 크리프에 의한 변형을 억제할 수 있는 제어력을 보다 강하게 갖으며, 비틀림등과 같은 구조물의 변형을 억제할 수 있는 기능을 향상시켜 주는 전단뿌리를 이용하여 설치하는 구조물의 시공방법을 제공하는데 있다.

도 1의 (a)에서와 같이 종래에 합성구조물에서 부착력을 높이기 위하여 H형 강재의 상하부 플랜지에 스터드 볼트와 같은 전단 연결재를 설치하거나 복부에 일정한 크기의 천공부를 천공한 후에 콘크리트를 타설양생하여 일체로 거동할 수 있는 합성 구조물을 구축하는데 상기 스터드 볼트 또는 천공부에 의한 부착력은 스터드 볼트 또는 천공부가 설치된 극히 한정된 부위에만 작용하게 되므로 국부적인 파괴등으로 인하여 구조체의 하중전달 메카니즘의 완벽한 효과를 얻을 수 없으며 또한 유지 보수를 위한 관리비가 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

본 고안은 위와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 철근을 일정한 간격과 길이로 내부가 빈 원형관이 되게 제작한 전단뿌리를 각종 구조물에 사용되는 강재 빔의 복부에 길이방향으로 천공된 천공부에 삽입한 후에 콘크리트를 타설양생하여 강재 빔인 강재와 콘크리트와의 부착력을 증강시켜 구조물의 외부에서 작용하는 외력에 저항하는 내력을 강화시키므로 기존의 합성 구조물에 비해 합성효과를 극대화 할 수 있으며, 크리프에 의한 변형을 억제할 수 있는 제어력을 보다 강하게 갖으며, 비틀림등과 같은 구조물의 변형을 억제할 수 있는 기능을 향상시켜 주므로서 구조물을 유지보수하기 위한 관리비가 절감되는 등의 경제성도 확보할 수 있는 전단뿌리를 이용하여 구축하는 합성 구조물의 시공방법을 제공하는데 있다.

도 1은 기존의 합성 구조물에서 사용하고 있는 콘크리트와 강재 빔의 일체화 방법을 보여주는 도면.

도 2(a)(b)(c)(d)는 본 고안의 전단뿌리의 다양한 형태를 보여주는 도면.

도 3(a)(b)(c)는 본 고안의 전단뿌리를 아치 구조물에 설치하여 구조물을 시공한 것으로 보여주는 도면.

도 4(a)(b)(c)는 본 고안의 전단뿌리를 라멘 구조물에 설치하여 구조물을 시공한 것을 보여주는 도면.

도 5는 본 고안의 전단뿌리를 강재 빔과 철근 콘크리트를 서로 연결하는 이형 연결부에 적용하여 구조물을 시공한 것을 보여주는 도면.

도 6(a)(b)(c)는 본 고안의 전단뿌리를 기둥에 적용한 다양한 사례를 보여주는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

A... H형 강재

1... 상부 플랜지 2... 하부 플랜지

3... 스터드 볼트 4... 복부

5... 천공부

10... 전단뿌리 11... 철근

12... 띠철근 13... 강재 빔

14... 강관 15... 돌기

20... 아치 구조물 21... 기초

22... 콘크리트 23... 도로

30... 라멘 구조물 31... 강재 상부 구조물

32... 수직 강재 빔 33... 수평 강재 빔

40... 콘크리트 연결 아치 구조물

41... 이형 연결부 42... 철근 콘크리트

50... 기둥

본 고안은 강재 빔(13)의 복부(4)에 천공부(5)를 길이방향으로 다수개 천공하고, 상기 천공부(5)에는 전단뿌리(10)를 설치하고 콘크리트(22)를 타설양생하여 합성 구조물을 시공한다.

상기 전단뿌리(10)는 철근(11)을 일정한 길이와 간격을 갖는 속이빈 원형관으로 제작하고 상기 원형관의 외주면에 일정한 간격을 두고 띠철근(12)을 조립하여 제작하는 것에 특징이 있다.

이하, 본 고안의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2(a)(b)(c)(d)는 본 고안의 전단뿌리의 다양한 형태를 보여주는 도면으로서, (a)는 일정한 길이의 철근(11)을 속이빈 원통형으로 설치한 다음 일정한 간격을 갖는 띠철근(12)을 조립하여 전단뿌리(10)를 제작한다.

(b)는 상기 (a)에서 보여준 전단뿌리(10)의 원통형 내측에 강재 빔(13)을 설치하여 강재 빔(13)과 철근(11)으로 조립된 원통형의 전단뿌리(10)가 일체로 작용하여 전단키 역할을 할 수 있도록 제작한 것이다.

(c)는 일정한 길이와 직경을 갖는 원형 강관(14)을 이용하여 전단뿌리(10)로 사용한 것이다. 상기 원형 강관(14)의 내측에는 콘크리트(22)를 타설양생하도록 한다.

(d)는 원형 강관(14)의 주위에 일정한 크기의 돌기(15)를 다수개 설치하여 전단뿌리(10)로 사용하기 위한 것으로서 원형 강관(14)의 내부에는 콘크리트(22)를 타설양생한다.

상기 철근(11)과 철근(11) 사이의 간격 및 띠철근(12) 사이의 간격은 향후 합성구조물의 강재 빔(13)에 설치된 천공부(5)에 상기 전단뿌리(10)가 설치된 다음 콘크리트(22)를 타설할 때 콘크리트(22)의 자갈이 상기 전단뿌리(10)의 내측으로 투입될 수 있는 정도의 간격을 유지하여야 하며, 이러한 간격은 현장의 설계 강도에 따라 선정된 자갈등 골재의 규격에 따라 다양하게 상기 철근과의 간격 및 띠철근과의 간격을 조정 설치하여 콘크리트가 구조물전체와 상기 전단뿌리 내부에까지 투입되어 자연스럽게 일체화가 되도록 한다.

또한, 상기 전단뿌리(10)의 길이는 합성 구조물의 크기등과 관련이 깊어 합성 구조물이 크기가 커서 사용되는 강재 빔(13)이 여러개가 동시에 사용된다면 이들을 모두 연결할 만한 길이를 갖는 전단뿌리(10)를 제작하여야 하며 그렇지 않다면 그때 그때의 상황에 따라 그 길이를 다양하게 조정설치할 수 있다.

한편, 전단뿌리의 내부에 강재 빔과 같은 강재를 삽입하여 사용하거나 또는 전단뿌리 자체를 강관으로 사용하면 강도를 높힐 수 있으며, 이로인하여 구조물의 변형력에 저항을 보다 더 강하게 할 수 있다는 장점이 있다.

도 3(a)(b)(c)는 본 고안의 전단뿌리를 아치 구조물에 설치하여 구조물을 시공한 것으로 보여주는 도면으로서, 상기 도 1에서 언급한 다양한 형태의 전단뿌리(10)를 아치 구조물(20)에 설치하여 시공하는 것으로서,

(a)는 교량과 같은 아치구조물(20)을 형성하기 위하여 교각 또는 교대와 같은 기초(21)를 구축하고, 폭방향으로 연이어서 요구되는 폭을 갖도록 강재 빔(13)을 다수개 상기 기초(21)상에 설치고정한 것으로 보여주는 것이다.

(b)는 폭방향으로 연이어서 다수개 설치된 강재 빔(13)의 각각의 복부(4)에 형성된 천공부(5)에 상기 전단뿌리(10)를 서로 연결되게 설치한 것을 보여 준다.

(c)는 상기 전단뿌리(10)와 상기 아치형상에 따라 설치된 강재 빔(13)의 외부에 거푸집을 설치한 다음 콘크리트(22)를 타설양생하여 아치 구조물(20)을 구축하면서 교량의 경우에는 하부에 도로(23)를 형성한다.

도 4(a)(b)(c)는 본 고안의 전단뿌리를 라멘 구조물에 설치하여 구조물을 시공한 것을 보여주는 도면으로서, (a)는 복개교와 같은 교량을 구축하기 위한 라멘구조물(30)을 형성하기 위하여 강재 상부 구조물(31)과 하부측에 수직 강재 빔(32)을 기초(21)위에 설치하면서 상기 강재 상부 구조물(31)과 강결연결하고, 상기 수직 강재 빔(32)과의 사이에 수평으로 연결한 수평 강재 빔(33)을 설치한 것을 보여준다.

(b)는 상기 강재 상부 구조물(31)과 강결하게 연결된 수직 강재 빔(32)의 복부(4)에 천공된 천공부(5)에 상기 수직 강재 빔(32)을 서로 연결하기 위하여 설치한 전단뿌리(10)를 보여주며, 또한 상기 수직 강재 빔(32)과의 사이에서 수평으로 연결하기 위하여 상하로 설치된 수평 강재 빔(33)을 상하로 연결하기 위하여 설치된 전단뿌리(10)를 보여준다.

(c) 상기 강재 상부 구조물(31)의 상부에 도로(23)를 형성하기 위한 교량상부 구조물을 형성하고 상기 수직 및 수평 강재 빔(32,33)에 설치된 전단뿌리(10)를 포함하여 거푸집을 설치한 후에 콘크리트(22)를 타설양생하여 전체적으로 라멘 구조물(30)을 형성한다.

도 5는 본 고안의 전단뿌리를 강재 빔과 철근 콘크리트를 서로 연결하는 이형 연결부에 적용하여 구조물을 시공한 것을 보여주는 도면으로서, 아치형태를 유지하기 위하여 강재 빔(13)을 설치하면서 기초(21)부에서 일정높이로 설치된 철근 콘크리트(42)에 상기 강재 빔(13)의 양측단부를 설치한 콘크리트 연결 아치 구조물(40)에 관한 것으로서, 일정한 폭으로 구성된 강재 빔(13)의 양측단부와 기초(21)에서 일정 높이로 설치된 철근 콘크리트(42)에 연결이음하기 위한 이형 연결부(41)에는 강재 빔의 복부(4)에 일정간격을 갖는 천공부(5)를 형성하고 인접한 천공부와 서로 연결할 전단뿌리(10)를 연결설치한 후에 콘크리트(22)를 타설양생하여 이형 연결부(41)를 형성하도록 한다.

상기 강재 빔(13)과 기초(21)에서 일정 높이로 형성된 철근 콘크리트(42)에 부착력과 외력에 대응하는 내력을 높이기 위하여 서로 다른 물질을 효율적으로 연결시켜 주기 위하여 상기 전단뿌리(10)를 설치하여 지점의 저항력을 향상시킬 수 있도록 한다.

상기 이형 연결부의 길이는 상기 콘크리트 아치 구조물에 작용하는 설계하중에 따라 그 길이를 다양하게 한다.

도 6(a)(b)(c)는 본 고안의 전단뿌리를 기둥에 적용한 다양한 사례를 보여주는 도면으로서,

(a)는 기둥(50)으로서 강재 빔(13)을 심재로 사용하는 경우를 보여주는 것으로서, 상기 강재 빔(13)의 복부(4)에 길이방향으로 일정한 간격을 갖는 천공부(5)를 천공하고 이들 천공부(5)에 상기의 전단뿌리(10)를 설치한 후에 거푸집을 설치하고 콘크리트(22)를 타설양생하여 기둥(50)을 설치한다.

(b)는 복수개 이상의 강재 빔(13)을 인접하여 설치사용하는 경우에는 상기 강재 빔(13)의 복부(4)에 각각 천공부(5)를 천공하고 여기에 상기 전단뿌리(10)를 연결설치하고 난 후에 거푸집을 설치하고 콘크리트(22)를 타설양생하여 기둥을 설치한다.

(c)는 기둥의 외형은 철근(11)을 조립하여 원주형으로 설치하고 그 내부에 강재 빔(13)을 설치한 후에 상기 강재 빔의 복부(4)에 길이방향으로 일정한 간격을갖는 천공부(5)를 형성하고 상기 천공부에 상기 전단뿌리(10)를 설치한 후에 거푸집을 설치하고 콘크리트(22)를 타설양생하여 기둥(50)을 설치한다.

이렇게 설치된 전단뿌리(10)는 강재와의 부착력을 높힘과 동시에 기둥의 좌굴과 비틀림, 크리프에 의한 변형을 제어하는데 매우 유용하며, 종래에 사용하던 스터드 볼트 또는 복부에 구멍을 뚫어 부착력을 높이던 방법에 비하여 상기 전단뿌리를 사용하면 부착력의 영향력 범위가 넓다는 점에 있어서 차이가 있어 이로인한 크리프에 의한 변형을 제어하며 비틀림등과 같은 구조물 변형에 강력하게 저항할 수 있다.

또한 상기 강재 빔은 H형, ㄱ자 형, ㅁ자 형, ㄷ자 형 등 다양한 종류의 강재에 전단키인 전단뿌리를 설치할 수 있으며, 전단뿌리를 설치하기 위하여 강재 빔의 복부에 설치한다고 하는 것은 강재의 적당한 위치에 전단뿌리를 설치할 수 있는 장소임을 설명하기 위하여 언급한 것으로서 반드시 복부에만 설치가 가능하다는 것은 아님을 밝혀두는 바이다.

상기와 같이 본 고안은 철근을 일정한 간격과 길이로 내부가 빈 원형관이 되게 제작한 전단뿌리를 각종 구조물에 사용되는 강재 빔의 복부에 길이방향으로 천공된 천공부에 삽입한 후에 콘크리트를 타설양생하여 강재 빔인 강재와 콘크리트와의 부착력을 증강시켜 구조물의 외부에서 작용하는 외력에 저항하는 내력을 강화시키므로 기존의 합성 구조물에 비해 합성효과를 극대화 할 수 있으며, 크리프에 의한 변형을 억제할 수 있는 제어력을 보다 강하게 갖으며, 비틀림등과 같은 구조물의 변형을 억제할 수 있는 기능을 향상시켜 주므로서 구조물을 유지보수하기 위한 관리비가 절감되는 등의 경제성도 확보할 수 있는 경제적인 매우 유용한 전단뿌리를 이용하여 구축하는 합성 구조물의 시공방법인 것이다.

Claims

강재 빔과 콘크리트로 이루어진 합성 구조물에서 강재 빔에 일정한 간격과 직경을 갖는 천공부를 형성하고 상기 천공부에 전단뿌리를 삽입한 후에 콘크리트를 타설양생하여 합성 구조물을 설치하는 것에 특징이 있는 콘크리트와 강재 빔으로 이루어진 합성 구조물에 있어서, 콘크리트와 강재 빔과의 부착력 향상을 위하여 설치한 전단뿌리.
제 1항에 있어서,

상기 전단뿌리는 일정한 길이와 간격을 갖게 철근으로 제작한 속이빈 원통형의 외주면에 일정한 간격으로 띠철근을 조립하여 제작하는 것을 특징으로 하는 콘크리트와 강재 빔으로 이루어진 합성 구조물에 있어서, 콘크리트와 강재 빔과의 부착력 향상을 위하여 설치한 전단뿌리.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 전단뿌리는 철근과 띠철근을 조립하여 제작한 속이 빈 원통형의 내부에 강재 빔을 더 설치한 것을 특징으로 하는 콘크리트와 강재 빔으로 이루어진 합성 구조물에 있어서, 콘크리트와 강재 빔과의 부착력 향상을 위하여 설치한 전단뿌리.
제 1항에 있어서,

상기 전단뿌리는 일정한 길이와 직경을 갖는 원형 강관의 내부에 콘크리트를 타설양생한 것에 특징이 있는 콘크리트와 강재 빔으로 이루어진 합성 구조물에 있어서, 콘크리트와 강재 빔과의 부착력 향상을 위하여 설치한 전단뿌리.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,

상기 원형 강관의 외주연에 일정한 크기의 돌기를 일정한 간격으로 다수개 설치하고 원형 강관의 내부에는 콘크리트를 타설양생한 것에 특징이 있는 콘크리트와 강재 빔으로 이루어진 합성 구조물에 있어서, 콘크리트와 강재 빔과의 부착력 향상을 위하여 설치한 전단뿌리.