KR200469319Y1

KR200469319Y1 - 철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골 보의 접합구조

Info

Publication number: KR200469319Y1
Application number: KR2020120010794U
Authority: KR
Inventors: 문영민
Original assignee: 이규봉; 주식회사 세진에스씨엠
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-10-08
Anticipated expiration: 2019-09-23
Also published as: KR20130000775U

Abstract

본 고안은 기둥과 보의 접합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골 보의 접합구조에 관한 것이다.
본 고안에 따른 적절한 실시형태에 따르면, 철골 기둥에 브라켓을 연결하고, 브라켓이 연결된 철골 기둥을 세우는 단계; 브라켓에 철골 보를 연결하는 단계; 및 슬래브 콘크리트와 브라켓 내부에 채워지는 콘크리트를 동시에 타설하는 단계를 포함하여, 철골 보의 단부가 철골철근콘크리트조로 되고 중앙부는 슬래브 콘크리트와 합성보 구조가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골 보의 접합구조가 제공된다.

Description

철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골 보의 접합구조{CONSTRUCTION STRUCTURE FOR JOINING STEEL OR REINFORCED STEEL CONCRETE COLUMN AND BEAM WITH REINFORCING END PART}

본 고안은 기둥과 보의 접합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골 보의 접합구조에 관한 것이다.

구조체에 사용되는 재료는 구성요소로서의 적절한 형상, 치수, 접합법 등을 가지며 그 결과 구조체 전체로서도 각 재료의 특성이 반영된다. 재료에 따라 구조체를 분류해 보면 목조, 벽돌조, 철골조, 철근콘크리트조, 철골철근콘크리트조 등으로 나눌 수 있다. 실제의 건축물에서는 두 가지 이상의 구조방식이나 재료가 함께 사용되는 경우가 많은데, 동일한 부재에 두 가지 이상의 재료가 함께 사용되는 경우 합성구조(Composite structure), 건축물의 부위별로 다른 재료가 사용되는 경우를 혼합구조(Mixed structure)라 부른다.

철골조, 철근콘크리트조 및 철골철근콘크리트조 등에서 뼈대구조는 기둥과 보를 접합하여 구성하게 되는데, 특히 기둥과 보를 강접할 경우 하중에 의해 보에 발생하는 휨모멘트는 양단에서 최대로 되고 중앙에서는 양단에서 발생하는 휨모멘트의 50~60%가 된다. 기존에는 보를 설계할 때 보의 양단에서 발생하는 최대 휨모멘트를 적용함으로써 비효율적인 단면형태가 된다. 즉, 최대 휨모멘트로 설계한 보의 경우 중앙에서 재료의 낭비가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 보의 길이방향의 전체적인 형태를 바꾸는 방법, 길이방향 내부의 단면을 바꾸는 방법, 보의 중앙부와 양단부를 서로 이질적인 재료를 사용하여 각 재료의 특성을 최대로 활용하는 방법 등이 사용되고 있다.

효율적인 단면형태로 재료의 낭비를 막기 위한 방법의 하나로 보의 중앙부에는 형강보를 사용하고 양단부는 철근콘크리트조로 하여 강성을 높인 합성구조가 제안되었다. 이 방법의 경우 각 재료의 특성을 최대한 활용할 수 있는 장점은 있으나, 기둥과의 접합부 처리, 철근의 배근, 형강보의 양단부에 철근콘크리트조를 형성하기 위한 가설 및 거푸집 공사 등으로 시공성에 문제가 있었다.

본 고안은 종래 기술의 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 보의 단부를 철골과 철근콘크리트를 합성한 형태의 단면으로 구성하여 단면의 효율성을 높이면서 기둥과의 접합부 처리 및 철근 배근을 용이하게 하고 가설 및 거푸집 공사가 필요 없는 철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골 보의 접합구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안에 따른 적절한 실시형태에 따르면, 브라켓을 이용하여 철근콘크리트로 보강된 단부를 가지는 철골보를 기둥과 접합하는 구조에 있어서, 상기 철골보의 양단부에는 브라켓이 접합되어지고, 중앙부에는 상기 브라켓과 동일한 형상의 H형부재로 이루어지며, 상기 브라켓(10)은 상부플랜지(111), 하부플랜지(112) 그리고 상하부 플랜지를 서로 연결하는 웨브(113)를 포함하는 H형 부재(11)와; 상기 브라켓(10)의 H형 부재(11)의 하부플랜지(112)의 양측에 접합되어지는 수평판(121), 상기 수평판(121)의 끝단에서 상향으로 철골보의 상부플랜지까지 연장된 수직판(122)과, 상기 수직판(122)의 상단에서 내측 또는 외측방향으로 수평하게 연장된 받침판(123)으로 이루어지고, 상기 H형 부재의 하부플랜지(112)의 양측에 철골기둥과 일정한 간격을 두고 접합되어지며, 제거되지 아니하고 영구존치되는 절곡강판(12);과, 상기 H형 부재(11)의 양측에 접합되는 절곡강판(12)이 시공하중에 의해 벌어지는 것을 방지하도록, 상기 H형 부재(11)의 상부플랜지(111)와 절곡강판(12)의 받침판(123)을 서로 연결하는 연결재(13);를 포함하며, 상기 브라켓(10)의 내부 전체에는 콘크리트가 타설되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조가 제공되어진다.

본 고안에 따른 다른 적절한 실시형태에 따르면, 브라켓(10)의 연결재(13)는 H형부재(11)의 웨브(113)와 절곡강판(12)의 수직판(122)을 연결하는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조가 제공된다.

본 고안의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 절곡강판(12)의 수직판(122) 내면에는 스터럽 철근(17)을 브라켓의 길이방향으로 복수개 설치하며, 상기 스터럽 철근(17)은 ㄷ자형 또는 립이 달린 U자형 또는 U자형 철근의 끝단이 H형 부재의 웨브에 접합되도록 절곡되면서 연장된 형상 중에서 선택되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조가 제공된다.

본 고안의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 상기 절곡강판(12)의 수직판(122) 내면에는 복수의 간격재(16)가 추가적으로 고정되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조가 제공된다.

본 고안의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 브라켓(10)은 철골보의 단부에 일체로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조가 제공된다.

본 고안의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 브라켓을 이용하여 철근콘크리트로 보강된 단부를 가지는 철골보를 기둥과 접합하는 구조에 있어서, 상기 철골보의 양단부에는 브라켓이 접합되어지고, 중앙부에는 상기 브라켓과 동일한 형상의 H형부재로 이루어지며, 상기 브라켓(10)은 상부플랜지(111), 하부플랜지(112) 그리고 상하부 플랜지를 서로 연결하는 웨브(113)를 포함하는 H형 부재(11)와; 상기 브라켓(10)의 H형 부재의 하부플랜지(112)에 소정의 간격만큼 이격되어 설치되어지는 수평판(121a), 상기 수평판(121a)의 끝단에서 상향으로 철골보의 상부플랜지까지 연장된 수직판(122)과, 상기 수직판(122)의 상단에서 내측 또는 외측방향으로 수평하게 연장된 받침판(123)으로 이루어지며 전체적으로 U자형 단면형상을 가지며, 제거되지 아니하고 영구존치되는 절곡강판(12f);과, 상기 절곡강판(12f)의 수평판(121a)을 상기 브라켓(10)의 H형부재(11)의 하부플랜지에 결합하기 위한 한쌍의 부속철물(16a,16b,16c)을 포함하며, 상기 H형 부재(11)에 접합되는 절곡강판(12)이 시공하중에 의해 벌어지는 것을 방지하도록, 상기 H형 부재(11)의 상부플랜지(111)와 절곡강판(12)의 받침판(123)을 서로 연결하는 연결재(13);를 포함하고, 상기 브라켓(10)의 내부 전체에는 콘크리트가 타설되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조가 제공되어진다.

본 고안의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 브라켓(10)의 연결재(13)는 H형부재(11)의 웨브(113)와 절곡강판(12)의 수직판(122)을 연결하는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조가 제공된다.

본 고안의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 절곡강판(12)의 수직판(122) 내면에는 복수의 간격재(16)가 추가적으로 고정되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조가 제공된다.

본 고안에 따르면 최대 휨모멘트가 발생하는 보의 단부를 철골철근콘크리트조로 구성하고 중앙부는 철골조로 구성함으로써 단면형태의 효율성이 높고 보가 단부 휨모멘트의 50~60%에 불과한 중앙부 휨모멘트로 설계되므로 보의 춤이 감소하며 사용 강재량이 절감된다.

또한 철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과 철골 보의 접합이 기존 철골조와 동일한 방법을 적용할 수 있어 시공이 용이하며 보의 단부를 보강하는 콘크리트의 시공시 별도의 가설재 및 거푸집이 불필요할 뿐만 아니라 접합부에서의 기둥 철근 및 단부보강근 배근이 용이한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1a는 본 고안에 따른 철골 기둥과 콘크리트 보강된 철골 보의 접합부를 보여주는 정면도이고, 도 1b는 본 고안에 따른 철골철근콘크리트 기둥과 콘크리트로 보강된 철골 보의 접합부를 보여주는 정면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 브라켓의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 고안에 따른 절곡강판의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 고안에 따른 브라켓의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 5a, 5b는 절곡강판과 내부에 충전되는 콘크리트 사이의 일체성을 확보하기 위해 전단연결재를 부착한 상태를 도시한 단면도이다.
도 6a, 도 6b는 본 고안에 따른 브라켓 내부에 스터럽 철근이 배근된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 7은 절곡강판(12)의 단부 형태를 보여주는 정면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 고안의 일 실시예에 따른 기둥-보 접합부의 시공방법을 순서대로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 고안의 다른 실시예에 따른 기둥-보 접합부의 시공방법에서 기둥과 보의 접합단계를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 기둥-보 접합부의 시공방법에서 기둥과 보의 접합단계를 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 표기하며, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 1a는 본 고안에 따른 철골 기둥과 콘크리트 보강된 철골 보의 접합부를 보여주는 정면도이고, 도 1b는 본 고안에 따른 철골철근콘크리트 기둥과 콘크리트로 보강된 철골 보의 접합부를 보여주는 정면도이다.

도 1a에 나타낸 것처럼, 단부가 콘크리트로 보강되는 철골 보는 철골 보(30)의 단부에 브라켓(10)을 형성하여 철골 기둥(20)의 측면에 직접 접합하거나(점선 a로 표시) 또는 철골 기둥(20)에 브라켓(10)을 설치하고 이 브라켓(10)을 이용해 접합한다(점선 b, c로 표시). 철골 기둥의 측면에 직접 접합되는 경우(점선 a로 표시), 철골 보의 단부에 별도의 브라켓이 미리 연결되거나 또는 철골 보의 단부에 브라켓을 일체로 형성한다. 브라켓의 상세한 구성은 후술한다. 그리고 브라켓을 이용해 철골 기둥에 접합하는 경우, 작용하중에 따라 발생하는 휨모멘트에 의해 결정된 철골 보의 전체 단부 보강 길이의 일부 보강 길이에 해당하는 길이를 갖는 브라켓을 철골 기둥에 미리 연결하여 두고 나머지 길이에 해당하는 길이를 갖는 브라켓을 철골 보의 단부에 연결 또는 형성하여 이들 브라켓을 서로 접합하거나(점선 b로 표시), 철골 기둥에 철골 보의 전체 단부 보강 길이에 대응하는 길이를 갖는 브라켓을 미리 연결하여 두고 철골 보를 브라켓에 연결하며 이때 브라켓의 철골 보에 연결되는 측의 단부는 철골 보와 동일한 단면 형상을 갖는다(점선 c로 표시). 그리고 후술하는 바와 같이 브라켓의 내부에는 기둥과 보의 접합부에 발생하는 전단력에 저항하기 위한 스터럽 철근, 콘크리트와의 합성거동을 위한 전단연결재 등이 설치될 수 있고 또한 기둥과 그에 결합되는 좌우측의 브라켓을 가로질러 기둥과 보의 접합부에 발생하는 휨모멘트에 저항하기 위한 단부보강근이 배근될 수 있다. 이상과 같은 방법으로 철골 기둥과 보를 서로 접합한 다음 슬래브 콘크리트의 타설시 브라켓 내에 콘크리트가 채워지도록 함으로써 철골 보의 단부가 콘크리트로 보강되도록 한다. 따라서 본 고안에 따른 보는 중앙부는 철골조가 되고 단부는 철골철근콘크리트조로 되는 합성보 형태가 되어 중앙부에 작용하는 휨모멘트로 설계하더라도 단부가 안전한 효율성이 좋은 단면형태가 된다. 도 1b에 나타낸 실시예는 철골철근콘크리트 기둥에 접합되는 것 이외에는 도 1a에 나타낸 실시예와 접합 위치 및 접합 구조가 서로 동일하다. 그러나 도 1b에 나타낸 실시예에서는 기둥이 철골철근콘크리트 기둥으로 되므로 슬래브 콘크리트, 브라켓 내부에 충전되는 콘크리트 및 기둥 콘크리트가 동시에 타설되고 기둥과 보가 콘크리트에 의해 일체로 구성된다.

도 2는 본 고안에 따른 브라켓의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.

브라켓은 철골 보 또는 철골 기둥에 접합되거나 철골 보의 단부에 일체로 형성될 수 있고, 그 전체 길이는 기둥-보 접합부에 발생하는 휨모멘트에 의해 결정된 철골 보의 단부 보강 길이와 동일한 길이(도 1a에서 a선을 따라 접합되는 경우), 또는 짧거나(도 1a에서 b선을 따라 접합되는 경우), 또는 더 긴 길이(도 1a에서 c선을 따라 접합되는 경우)를 가질 수 있다. 브라켓은 철골 기둥과 철골 보를 접합하는 기능 이외에 철골 보의 단부가 콘크리트로 보강된 일종의 철골철근콘크리트조가 될 수 있도록 하는 거푸집의 역할도 하는 것이다. 즉 본 고안에 따르면, 상기 철골보의 양단부에는 브라켓이 접합되어지며, 중앙부에는 상기 브라켓과 동일한 형상의 H형부재로 이루어진다. 이하에서는 브라켓이 별개의 부재로 구성되어 철골 보 또는 철골 기둥에 접합되는 경우의 구성에 대해 먼저 설명하고, 그 다음으로 철골 보의 단부에 브라켓이 일체로 형성되는 경우의 구성을 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 브라켓(10)은 H형 부재(11) 및 절곡강판(12)으로 구성된다. H형 부재(11)는 철골 기둥(20) 또는 철골 보(30)에 접합되어 철골 기둥과 철골 보를 서로 연결함과 동시에 철골 보의 단부를 구성하게 된다. H형 부재(11)는 열간성형된 기성의 H형강이나, 상, 하부 플랜지 및 웨브를 이루는 강판을 준비하고 이들을 용접하여 H형 단면을 이루도록 한 플레이트 거더 또는 강판을 냉간압연하여 여러 단면 형상을 만든 후에 이들 강판을 용접함으로서 H형 단면을 이루도록 한 것 등 서로 나란한 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(112) 그리고 상, 하부 플랜지를 서로 연결하는 웨브(113)로 구성되는 단면 형상을 가지는 한 그 구성방법에는 제한이 없다. H형 부재(11)는 그에 접합되는 철골 보의 단면과 동일한 단면 치수를 갖는 것이 바람직하나 이에 제한되지는 않으며 철골 보와 동일한 단면 형태를 가지면서 단면 치수는 더 큰 형태를 갖는 것도 가능하다. 절곡강판(12)은 H형 부재(11)의 하부 플랜지(112) 양측에 접합되며 콘크리트 타설을 위한 거푸집으로서 기능하며 콘크리트 경화후에는 제거되지 않고 콘크리트를 보강하는 철근으로서의 역할도 한다. 절곡강판(12)은 수평판(121), 수평판의 끝에서 상향으로 연장된 수직판(122) 및 수직판의 상단에서 내측으로 수평하게 연장된 받침판(123)으로 구성된다. 이때 상기 수직판(122)은 수평판(121)의 끝단에서 상향으로 철골보의 상부 플랜지까지 연장형성되어진다. 절곡강판(12)은 하나의 강판을 냉간압연을 통해 수평판, 수직판 및 받침판이 일체로 형성되도록 절곡하는 방법으로 구성되는 것이 바람직하나 이들 판을 별개의 판으로 하고 용접하는 방법으로 구성하는 것도 가능하다. 한편 H형 부재(11)의 양측에 접합되는 절곡강판(12)은 시공하중에 의해 벌어질 수 있으므로 이를 방지하기 위해 연결재(13)로 서로 연결하는 것이 바람직하다. 연결재(13)는 평철이 사용되고 H형 부재(11)의 상부 플랜지(111)와 절곡강판(12)의 받침판(123)을 서로 연결하는 방식으로 절곡강판(12)의 벌어짐을 구속한다. 그러나 연결재의 종류는 평철에 한정되지 않으며 철근, 강봉, 강관, 앵글 등을 이용할 수 있고 연결부위도 H형 부재(11)의 웨브(113)와 절곡강판(12)의 수직판(122)을 연결하는 것도 가능하다. 연결재(13)의 설치 간격은 H형 부재(11)와 절곡강판(12) 사이의 공간에 콘크리트가 잘 충전될 수 있도록 골재의 최대치수를 고려하여 결정하고 설치 개수는 시공하중 및 절곡강판의 길이 및 판두께 등을 고려하여 결정한다.

절곡강판(12)은 위에서 설명하였듯이 콘크리트 타설을 위한 거푸집으로 기능하는 것으로 전체적인 형상은 도 2에 도시된 형상에 한정될 필요가 없고 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 또한 절곡강판은 콘크리트가 타설되어 경화된 이후에도 제거되지 아니하고 영구존치되어진다.

도 3a 내지 도 3e는 본 고안에 따른 절곡강판의 변형예를 나타낸 단면도이다.

도 3a에서 보듯이, 절곡강판(12a)은 수평판(121)의 폭보다 H형 부재(11)의 상부 플랜지(111)와 받침판(123) 사이의 간격이 더 크도록 수직판(122)을 수평판(121)에서 외측으로 벌어지면서 상향으로 연장되는 형상으로 구성할 수 있다. 또한, 도 3b에서 보듯이, 절곡강판(12b)은 수평판(121)의 폭이 H형 부재(11)의 상부 플랜지(111)와 받침판(123) 사이의 간격보다 더 크도록 수직판(122)을 수평판(121)에서 내측으로 좁혀지면서 상향으로 연장되는 형상으로 구성할 수 있다. 또한, 도 3c에서 보듯이, 절곡강판(12c)은 수직판과 수평판이 하나로 된 수직판(122c)이 전체적으로 호형의 단면을 이루도록 구성하거나, 도 3d에서 보듯이 하나로 된 수직판(122d)이 외측으로 벌어지면서 상향으로 연장되는 형상으로 구성할 수 있다. 도 3a, 3d에서와 같이 수직판(122)(122d)을 벌어지도록 형성하거나 도 3c에 나타낸 것과 같이 수직판(122c)을 호형으로 할 경우 절곡강판의 모서리에 콘크리트를 보다 밀실하게 채울 수 있는 잇점이 있다. 받침판(123)은 슬래브 콘크리트 타설을 위한 거푸집을 지지하기 위한 것으로, 절곡 방향에는 제한이 없다. 앞서 설명한 실시 예들에서는 모두 외측으로 절곡된 형상이었지만 받침판(123)은 도 3e에서와 같이 내측으로 절곡된 형상을 가질 수 있음은 물론이다. 그러나 콘크리트 타설의 용이성을 고려할 때 외측으로 절곡하는 것이 바람직하다.

한편, 도 3a 내지 도 3e에서는 절곡강판을 한 쌍으로 구성하고 H형 부재의 좌우측에 접합하는 경우를 설명하였으나, 절곡강판을 하나로 구성하고 부속철물을 이용해 H형 부재에 접합하는 것도 가능하다.

도 4a 내지 도 4c는 본 고안에 따른 브라켓의 변형예를 나타낸 단면도이다. 본 고안에 따르면, 철골보의 양단부에는 브라켓이 접합되어지고, 중앙부에는 상기 브라켓과 동일한 형상의 H부재로 이루어진다.

도 4a에 나타낸 바와 같이, 절곡강판(12f)은 수평판(121a)과 수평판의 양쪽 끝에서 각각 상향으로 수직하게 연장된 수직판(122) 및 수직판의 끝에서 수평하게 연장된 받침판(123)으로 구성된다. 즉, 상기 수직판(122)은 수평판(121a)의 끝단에서 상향으로 철골보의 상부플랜지까지 수직하게 연장구성되어진다. 전술한 실시예와 달리 절곡강판(12f)은 하나로 구성되고 전체적으로 U자형의 단면 형상을 갖는다. 그리고 절곡강판(12f)은 한 쌍의 Z자형 부속철물(16a)에 의해 H형 부재에 결합된다. 즉, 절곡강판의 수평판 상면에 한 쌍의 Z자형 부속철물을 H형 부재의 하부 플랜지를 수용할 수 있는 공간이 형성되도록 접합하고 이 수용공간에 H형 부재의 하부 플랜지를 삽입하고 용접 등 공지의 고정수단을 이용해 고정한다. 도 4b에서는 한 쌍의 ㄷ자형 부속철물(16b)을 그리고 도 4c에서는 립이 달린 U자형 부속철물(16c)을 적용한 예를 각각 도시하였다. 즉, 본 실시예에서는 절곡강판(12f)의 상면에 H형 부재의 하부 플랜지를 수용할 수 있는 수용공간을 갖는 부속철물을 고정하고 수용공간에 H형 부재의 하부 플랜지를 삽입, 고정하는 것에 절곡강판과 H형 부재를 서로 연결한다. 따라서 본 실시예를 적용할 경우 H형 부재에 절곡강판을 보다 용이하게 결합시킬 수 있는 잇점이 있다.

한편, 절곡강판(12)은 콘크리트 타설을 위한 거푸집으로서 뿐만 아니라 콘크리트 경화후에도 제거되지 않고 존치되어 콘크리트를 보강하는 보강부재로서도 기능하는 것이므로 내부에 충전되는 콘크리트와의 일체성을 확보할 필요가 있다. 또한 상기 절곡강판은 콘크리트가 타설되어 경화된 이후에도 제거되지 아니하며 영구존치 되어진다.

도 5a, 5b는 절곡강판과 내부에 충전되는 콘크리트 사이의 일체성을 확보하기 위해 전단연결재를 부착한 상태를 도시한 단면도이다.

절곡강판(12) 및 H형 부재(11)와 브라켓(10) 내부 전체에 채워지는 콘크리트는 서로 다른 이질 재료로서 이들 재료가 접하는 경계에서는 전단력이 발생한다. 따라서 이 전단력에 저항하여 이들 재료가 일체로 거동할 수 있도록 합성시키는 전단연결재(14)를 설치한다. 설치 위치로는 도 5a에서와 같이 H형 부재(11)의 하부 플랜지(112) 상면에 길이방향을 따라 다수개를 배치하거나, 도 5b에서와 같이 절곡강판(12)의 수직판(122)에 내측으로 돌출되도록 길이방향을 따라 다수개를 배치하거나, 또는 이들을 조합하여 배치할 수 있다. 이때 사용되는 전단연결재(14)로는 스터드 볼트가 바람직하나 이에 한정되지는 않으며 콘크리트가 강재가 합성되어 일체로 거동할 수 있도록 하는 것이라면 공지된 다양한 전단연결재가 사용될 수 있다.

도 6a, 도 6b는 본 고안에 따른 브라켓 내부에 스터럽 철근이 배근된 상태를 보여주는 단면도이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 절곡강판(12)의 수직판(122) 내면에 복수의 간격재(16)를 고정하고 스터럽 철근을 브라켓의 길이방향으로 복수개 설치한다. 스터럽 철근은 도 6a의 (a)에서와 같이 ㄷ자형, (b)에서와 같이 립이 달린 U자형, 그리고 (c)에서와 같이 U자형 철근의 끝단이 H형 부재의 웨브에 접하도록 절곡되면서 연장된 형상 등으로 구성될 수 있다. 스터럽 철근(17)은 브라켓의 길이방향을 따라 배근된 상하부철근(18,19)에 의해 그 위치가 고정된다. 이렇게 브라켓의 내부에 스터럽 철근을 설치함에 따라 보의 단부에 작용하는 전단력에 보다 확실하게 저항할 수 있다. 한편, 이상의 예는 스터럽 철근이 브라켓의 공장 제작시 함께 설치되는 경우를 설명한 것으로, 스터럽 철근을 현장에서 설치하는 경우에는 도 6b에 나타낸 바와 같이 간격재를 생략할 수 있다. 그리고 공장 제작시 간격재(16)를 이용하는 경우 상하부철근(18,19)은 생략할 수 있다.

도 7은 절곡강판(12)의 단부 형태를 보여주는 정면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 절곡강판(12)은, 철골 기둥(20)과 연결되는 측의 단부는 철골 기둥(20)과 일정한 간격으로 이격되어 있고(철골 기둥에 접합되는 경우에는 이격되지 않음) 수직판(122)은 수직하게 구성된 반면에, 철골 보와 연결되는 측의 단부는 수평판(121)쪽에서 받침판(123)쪽으로 갈수록 수직판(122)의 폭이 커지도록 하여 수직판(122)의 일단을 경사지게, 바람직하게는 45도로 구성할 수 있다. 이렇게 함에 따라 슬래브에서 이어지는 힘전달이 유용한 부분만을 콘크리트로 보강하게 되어 단면의 효율성이 향상되고 재료의 절감을 도모할 수 있다.

한편, 이상의 설명에서는 브라켓이 별도의 부재로 구성되어 기둥에 접합되거나 보의 단부에 연결되는 예를 설명하였으나, 브라켓은 철골 보의 단부에 일체로 형성될 수 있다. 이 경우에는 철골 보가 H형 부재의 기능을 하게 되며 보의 단부에 이상에서 설명한 다양한 형태의 절곡강판에 결합되고 절곡강판의 내부에는 전단연결재나 스터럽 철근이 설치될 수 있다.

이하에서는 상술한 브라켓을 이용하여 철골철근콘크리트 기둥과 철골 보의 접합부를 시공하는 방법을 설명한다. 즉, 도 1b에서 점선 c로 나타낸 부분에서 기둥과 보가 접합되는 경우를 설명한다. 도 1a에서 점선 c로 나타낸 부분에서 기둥과 보가 접합되는 경우에도 기둥이 철골철근콘크리트조가 아니라 철골조라는 점을 제외하고는 동일하다.

도 8a 내지 도 8d는 본 고안의 일 실시예에 따른 기둥-보 접합부의 시공방법을 순서대로 도시한 사시도이다.

먼저, 도 8a에 나타낸 것처럼 철골 기둥(20)에 접합용 브라켓(10)을 연결하고 평면계획에 따라 철골 기둥(20)을 세운다. 접합용 브라켓(10)이 설치되는 위치의 철골 기둥(20)에는 스티프너(21)를 설치하여 국부좌굴을 방지한다. 접합용 브라켓(10)은 공장에서 미리 철골 기둥(20)에 접합하거나 현장에서 접합할 수 있다. 접합용 브라켓(10)이 철골 기둥(20)과 접합되는 측의 절곡강판(12) 단부는 철골 기둥(20)의 배근을 위해 철골 기둥(20)과 일정한 간격이 형성된다. 접합용 브라켓(10)에는 미리 연결재(13) 및 전단연결재(14)를 설치하여 두는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 8b에서와 같이 접합용 브라켓(10)에 철골 보(30)를 연결한다. 철골 보(30)의 상면에는 슬래브 콘크리트의 합성을 위해 다수개의 전단연결재(14)를 설치한다.

다음으로, 도 8c에서와 같이 철골 기둥(20) 주위의 절곡강판(12)과의 간격에 주근(41)을 배근하고 주근(41)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 대근(42)을 배근한다. 그리고 철골 기둥(20)을 가로질러 철골 기둥(20)의 양측에 접합된 접합용 브라켓(10)의 상부에 단부보강근(61)을 배근한다. 단부보강근(61)은 콘크리트와 함께 합성보 단부에 작용하는 휨모멘트에 저항하는 철근이다.

마지막으로, 도 8d에 나타낸 것처럼 거푸집(미도시)을 설치하고, 철골 기둥을 피복하는 콘크리트(43), 절곡강판의 내부에 충전되는 콘크리트(50) 및 슬래브 콘크리트(60)를 동시에 타설하여 경화시켜 철골 기둥, 철골 보, 접합용 브라켓 및 슬래브가 일체가 되도록 한다.

한편, 위에서는 슬래브가 현장타설 콘크리트로 되는 것으로 설명하였으나, 슬래브를 강재 데크, 프리캐스트판 등을 이용해 기둥 콘크리트 및 슬래브 콘크리트를 동시에 타설하여 슬래브를 구성하는 것도 가능하다.

이상과 같이 시공되는 본 고안에 따른 기둥과 보의 접합부는, 도 8d에서와 같이, 철골 기둥(20), 철골 보(30), 철골 보(30)가 접합되는 측의 철골 기둥(20)에 접합되어 철골 기둥(20)과 보(30)를 서로 연결하는 접합용 브라켓(10), 철골 기둥(20)을 감싸는 피복 철근콘크리트부(40); 및 접합용 브라켓(10)의 절곡강판(12)의 내부에 충전되고 피복 철근콘크리트부(40)와 일체가 되는 충전 콘크리트부(50)로 구성된다.

철골 기둥(20)은 H형강으로 도시되었으나 이에 한정되지 않으며 강관을 이용하는 것을 배제하지 않는다. 철골 기둥(20)과 접합용 브라켓(10)의 접합, 접합용 브라켓(10)과 철골 보(30)의 접합은 공지된 철골 기둥-보 접합 방법으로서 용접 또는 플레이트를 이용한 볼트 접합으로 접합될 수 있다. 특히 접합용 브라켓(10)과 철골 보(30)의 접합의 경우 연직 및 수평방향의 힘 그리고 모멘트에 모두 저항할 수 있도록 모멘트 접합(강접합)하거나 반강접으로 접합할 수 있다.

철골 기둥(20)의 주위에는 기둥 주근(41)이 길이방향으로 배근되며 기둥 주근(41)은 길이방향을 따라 일정 간격으로 배근된 대근(42)에 의해 위치가 고정된다. 대근(42)은 주근(41)의 위치를 고정하는 기능과 함께 전단에 의한 콘크리트의 균열 및 주근의 좌굴을 방지하는 기능을 한다. 기둥 주근(41) 및 대근(42)은 기둥 콘크리트(43)에 매설되어 철골 기둥(20)을 감싸는 피복 철근콘크리트부(40)를 구성하며 부족한 철골 기둥의 내력을 보강함과 동시에 내화피복으로서 기능한다.

접합용 브라켓(10)의 내부 전체에는 콘크리트가 충전되어 충전 콘크리트부(50)를 구성한다. 상술한 바와 같이 충전 콘크리트부(50)는 전단연결재(14)에 의해 H형 부재(11) 및 절곡강판(12)과 합성되어 외력에 대해 일체로 거동하게 된다.

한편, 도 1a, 1b에서 점선 a로 나타낸 부분에서 기둥과 보가 접합되는 경우, 도 9에 나타낸 바와 같이, 기둥을 세운 다음에 양단부에 브라켓이 일체로 형성되거나 연결된 철골 보를 기둥에 접합하는 것 이외에 상술한 방법과 동일하다. 그리고, 점선 b로 나타낸 부분에 접합되는 경우, 도 10에 나타낸 바와 같이, 기둥에 브라켓을 고정한 다음 기둥을 세우고, 양단부에 브라켓이 일체로 형성되거나 연결된 철골 보를 브라켓을 이용해 기둥에 접합하는 것 이외에 상술한 방법과 동일하다.

이상과 같이 본 고안에 따른 기둥과 철골 보의 접합부 구조는, 철골철근콘크리트 기둥과 일체가 된 일종의 철골철근콘크리트조 접합용 브라켓이 철골 보와 강접된 구조로서, 내부에 콘크리트가 충전되어 철골철근콘크리트조가 된 접합용 브라켓이 철골 보와 일체가 되어 철골 보의 단부를 구성하게 된다. 결국 본 고안에 따르면 보는 양단부는 철골철근콘크리트조가 되고 중앙부는 철골조된 합성구조가 된다. 따라서 중앙부에 작용하는 휨모멘트로 철골 보를 설계하더라도 최대 휨모멘트가 발생하는 단부가 철골철근콘크리트조 접합용 브라켓에 의해 보강되어 있으므로 구조적으로 안전하며 강재량의 절감이 가능하고 보의 춤을 줄일 수 있게 된다.

지금까지 본 고안을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 고안이 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 접합용 브라켓
11 : H형 부재
12 : 절곡강판
13 : 연결재
14 : 전단연결재
20 : 철골 기둥
30 : 철골 보

Claims

브라켓을 이용하여 철근콘크리트로 보강된 단부를 가지는 철골보를 기둥과 접합하는 구조에 있어서,
상기 철골보의 양단부에는 브라켓이 접합되어지고, 중앙부에는 상기 브라켓과 동일한 형상의 H형부재로 이루어지며,
상기 브라켓(10)은 상부플랜지(111), 하부플랜지(112) 그리고 상하부 플랜지를 서로 연결하는 웨브(113)를 포함하는 H형 부재(11)와;
상기 브라켓(10)의 H형 부재(11)의 하부플랜지(112)의 양측에 접합되어지는 수평판(121), 상기 수평판(121)의 끝단에서 상향으로 철골보의 상부플랜지까지 연장된 수직판(122)과, 상기 수직판(122)의 상단에서 내측 또는 외측방향으로 수평하게 연장된 받침판(123)으로 이루어지고, 상기 H형 부재의 하부플랜지(112)의 양측에 철골기둥과 일정한 간격을 두고 접합되어지며, 제거되지 아니하고 영구존치되는 절곡강판(12);과,
상기 H형 부재(11)의 양측에 접합되는 절곡강판(12)이 시공하중에 의해 벌어지는 것을 방지하도록, 상기 H형 부재(11)의 상부플랜지(111)와 절곡강판(12)의 받침판(123)을 서로 연결하는 연결재(13);를 포함하며,
상기 브라켓(10)의 내부 전체에는 콘크리트가 타설되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조
제 1 항에 있어서, 상기 절곡강판(12)의 수직판(122) 내면에는 스터럽 철근(17)을 브라켓의 길이방향으로 복수개 설치하며, 상기 스터럽 철근(17)은 ㄷ자형 또는 립이 달린 U자형 또는 U자형 철근의 끝단이 H형 부재의 웨브에 접합되도록 절곡되면서 연장된 형상 중에서 선택되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 브라켓(10)은 철골보의 단부에 일체로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조
브라켓을 이용하여 철근콘크리트로 보강된 단부를 가지는 철골보를 기둥과 접합하는 구조에 있어서,
상기 철골보의 양단부에는 브라켓이 접합되어지고, 중앙부에는 상기 브라켓과 동일한 형상의 H형부재로 이루어지며,
상기 브라켓(10)은 상부플랜지(111), 하부플랜지(112) 그리고 상하부 플랜지를 서로 연결하는 웨브(113)를 포함하는 H형 부재(11)와;
상기 브라켓(10)의 H형 부재의 하부플랜지(112)에 소정의 간격만큼 이격되어 설치되어지는 수평판(121a), 상기 수평판(121a)의 끝단에서 상향으로 철골보의 상부플랜지까지 연장된 수직판(122)과, 상기 수직판(122)의 상단에서 내측 또는 외측방향으로 수평하게 연장된 받침판(123)으로 이루어지며 전체적으로 U자형 단면형상을 가지며, 제거되지 아니하고 영구존치되는 절곡강판(12f);과,
상기 절곡강판(12f)의 수평판(121a)을 상기 브라켓(10)의 H형부재(11)의 하부플랜지에 결합하기 위한 한쌍의 부속철물(16a,16b,16c)을 포함하며,
상기 H형 부재(11)에 접합되는 절곡강판(12)이 시공하중에 의해 벌어지는 것을 방지하도록, 상기 H형 부재(11)의 상부플랜지(111)와 절곡강판(12)의 받침판(123)을 서로 연결하는 연결재(13);를 포함하고,
상기 브라켓(10)의 내부 전체에는 콘크리트가 타설되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조
제 4 항에 있어서, 상기 절곡강판(12)의 수직판(122) 내면에는 스터럽 철근(17)을 브라켓의 길이방향으로 복수개 설치하며, 상기 스터럽 철근(17)은 ㄷ자형 또는 립이 달린 U자형 또는 U자형 철근의 끝단이 H형 부재의 웨브에 접합되도록 절곡되면서 연장된 형상 중에서 선택되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 브라켓(10)은 철골보의 단부에 일체로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 기둥과 철근콘크리트로 보강된 단부를 갖는 철골보의 접합구조
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