KR20110078545A - 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모멘트가 최대로 발생하는 접합부에 보강부재를 이용하여 별도로 보강함으로써 보의 전체적인 단면적과 강재량을 줄일 수 있으며, 자중의 감소 등에 의해 시공이 용이하고 경제적인 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

철골보, 기둥, 접합부, 보강부재

Description

기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법{A REINFORCING STRUCTURE FOR JOINT AND METHOD FOR IT}

본 발명은 구조물의 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모멘트가 최대로 발생하는 접합부에 보강부재를 이용하여 별도로 보강함으로써 보의 전체적인 단면적과 강재량을 줄일 수 있으며, 자중의 감소 등에 의해 시공이 용이하고 경제적인 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 철골보(H형강보)는 기둥과 기둥 사이에 설치되어 구조물의 각 층의 바닥인 슬래브를 지지하기 위해 널리 사용되고 있다. 즉, 기둥과 기둥 사이에 철골보가 설치되고, 철골보 상단에 슬래브가 형성되어 구조물을 형성하게 된다.

이 경우 철골보와 기둥의 접합부 즉 철골보의 양 단부에 발생하는 모멘트가 철골보의 중앙부에 발생하는 모멘트보다 약 두 배 가량 높게 된다. 그러므로 철골보를 설계하는 경우 접합부 즉 철골보의 양단부에 발생하는 모멘트를 기준으로 설계를 하게 된다.

이렇게 철골보의 양단부를 기준으로 설계를 함에 따라 철골보의 양 단부를 제외하고는 상대적으로 모멘트치에 비해 철골보의 높이가 커지며 이렇게 철골보의 높이가 커짐에 따라 자중이 증가하여 시공이 용이하지 않으며, 형하 공간이 줄어 들어 비경제적인 문제점이 있다.

또한, 철골보와 그 상부에 슬래브는 이질의 재질로 구성됨에 의해 부착력이 저하되어 구조물의 내구력 저하의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 기둥과 철골보의 접합부 즉 철골보의 단부를 보강함에 의해 철골보의 단면적 및 강재량을 줄임으로써 형하공간을 증대시킬 수 있으며, 슬래브와 철골보 간의 부착력을 증대시켜 구조물의 내구성을 증대시킬 수 있는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 기둥과 철골보의 접합부 보강구조는 기둥 간 철골보와 철골보 상부의 슬래브로 구성된 구조물의 기둥과 철골보의 접합부 보강구조에 있어서, 상기 접합부의 슬래브 상단에 인장철근과; 상기 철골보의 상부에서 상기 슬래브 내부로 삽입되는 제 1스터드와; 상기 철골보를 감싸는 콘크리트부와; 상기 콘크리트부에 구성되는 보강부재;로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 보강부재는 접합부의 강도를 증진시킴으로써 보 전체의 단면적과 강재량을 줄이고 이질의 재질 간의 일체거동을 확보하여 구조물 전체의 강성을 보강하기 위한 것으로, 본 발명에서는 보강부재로 절곡철근, 하우징 등이 제시되고 있다.

먼저 상기 절곡철근은 슬래브 내부에서 콘크리트부 내부로 장착되는 구성으로, 한 쌍의 유닛으로 구성되며 각각 절곡된 후크형상으로 구성되어 철골보를 사이 에 두고 상호 대향하도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 콘크리트부 하부에는 하부 인장철근이 내재될 수 있는 바, 상기 절곡철근은 각각의 유닛의 하부가 인장철근을 감싸도록 구성되어 상기 절곡철근이 스터럽으로의 기능도 하게 되는 것이다.

한편 상기 보강부재로서 본 발명에서는 상기 콘크리트부 외주연을 감싸는 하우징이 제시된다.

상기 하우징내부에는 상기 철골보를 사이에 두고 각각 양측에 관통공을 형성한 플레이트가 상호 대향하도록 구성되어 이질의 콘크리트부와 하우징 간의 부착력을 증진시킨다.

또한, 상기 하우징의 끝단에는 마감 플레이트를 구성함으로써 상기 하우징의 형상을 유지하며 거푸집으로서의 기능을 한다.

한편, 상기 하우징에는 상기 철골보를 사이에 두고 각각 양측에 일단이 철골보에 부착되고 타단이 하우징의 내주연에 부착되는 지지판이 구성될 수 있다.

상기 지지판은 절곡된 형상으로 구성됨이 타당하다.

또한 본 발명에서는 이질의 콘크리트부와 상기 하우징 간의 부착력을 증진시키기 위한 구성으로 하우징의 내주연에 복수의 제 2스터드가 구성된다.

한편 상기 철골보는 접합부에서 하부플랜지가 상부플랜지보다 너비가 크게 구성함으로써 접합부의 강도를 보강할 수 있다.

한편 본 발명의 기둥과 철골보의 접합부 보강구조의 시공방법은 구조물의 기둥에 철골보를 연결하는 단계와; 접합부에 보강부재를 설치하는 단계; 및 콘크리트 를 타설하여 콘크리트부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법은 휨 모멘트가 최대인 기둥과 철골보의 접합부(단부)를 별도로 보강함으로써 보 전체의 단면적 및 강재량을 줄일 수 있으며, 형하 공간이 증대되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법은 접합부의 슬래브, 콘크리트부 및 보강부재 간에 일체거동을 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 기둥과 철골보의 접합부 보강구조 및 그 시공방법은 보강구조로 하우징 등을 사용하는 경우 별도의 거푸집이 필요치 않아 시공이 용이하고 경제적인 장점이 있다.

이하 첨부 도면 도 1내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 기둥과 철골보에 있어 접합부를 나타내는 평면도이고, 도 2a 및 내지 도 2b는 본 발명의 제 1 실시 예를 나타내는 평면도 및 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2실시 예를 나타내는 평면도, B-B'선 및 C-C'선에 따른 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 3실시 예를 나타내는 평면도, D-D'선 및 E-E'선에 따른 단면도이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명 의 제 4실시 예를 나타내는 평면도, F-F'선 및 G-G'선에 따른 단면도이다.

본 발명은 도 1에서 보는 바와 같이 기둥(10)과 철골보(20)에 있어 접합부(J)에 휨모멘트에 대한 강도를 보강하기 위해 다양한 실시 예의 보강부재(140)를 구성하는 접합부 보강구조에 관한 것이다.

상기 접합부(J)는 기둥(10) 주변부로서 각각의 철골보(20) 단부에서 일정거리(R)에 해당하는 부분으로 휨모멘트에 대한 보강이 필요한 부분에 해당하는 것이다. 따라서 이하에서 설명할 본 발명의 보강부재(140)는 철골보(20) 단부에서 일정거리(R)에 해당하는 부분에 구성되어 상기 접합부(J)의 강도를 보강하는 것이다.

본 발명에 있어 철골보(20)는 "H"형 빔으로 상,하플랜지(21, 23) 및 상,하플랜지(21,23)를 연결하는 웨브(22)로 구성된다.

또한, 본 발명에 있어 상기 접합부(J)의 슬래브(30) 상단에는 상부 인장철근(110)을 배근한다. 이는 접합부(J)에서는 부모멘트가 작용하게 되므로 슬래브(30) 상단에 상부 인장철근(110)을 배근하는 것이다.

그리고, 상기 접합부(J)에서는 철골보(20)에 상기 철골보(20)를 감싸면서 콘크리트부(130)가 타설된다. 이는 상기 접합부(J)의 강도를 보강하는 것으로 이와 더불어 슬래브(30)와 철골보(20)의 이질의 재질 간에 부착력을 증대시키는 기능도 있는 것이다.

또한, 본 발명에서는 상기 철골보(20)의 상부에서 상기 슬래브(30) 내부로 장착되는 제 1스터드(120)가 구성되는 바, 상기 제 1스터드(120)에 기해 상기 철골보(20)와 상기 슬래브(30)가 일체거동이 가능하도록 되는 것이며, 이러한 일체거동 에 기해 접합부(J)의 강도가 보강되는 것이다. 상기 제 1스터드(120)는 상기 철골보(20)의 상부 플랜지(21)에 부착되는 구성으로 그 부착방법은 용접 등 공지기술로서 그 설명은 생략한다.

이렇게 구성되는 본 발명에서는 콘크리트부(130)와 함께 일체거동을 하도록 함으로써 접합부(J)의 강도를 보강하여 보 전체의 단면적과 강재량을 줄이기 위한 것으로, 보강부재(140)를 제시하는 바, 절곡철근(141), 하우징(142) 등이 제시되고 있다.

우선 보강부재(140)로 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1실시 예로 절곡철근(141)이 제시된다.

상기 절곡철근(141)은 콘크리트부(130) 내부에 장착되는 구성으로, 한 쌍의 유닛(141a,b)으로 구성되며 각각 절곡된 후크형상으로 구성되어 철골보(20)를 사이에 두고 상호 대향하도록 콘크리트부(130) 내부에 장착된다. 상기 한 쌍의 유닛(141a,b)은 각각 일단이 슬래브(30) 내부에 장착되고, 타단이 절곡된 형상에 기해 철골보(20)의 웨브(22)와 평행하게 콘크리트부(130)에 내재되는 것이다. 이렇게 후크형상으로 절곡된 절곡철근(141)이 콘크리트부(130)에 내재됨에 따라 슬래브(30)와 콘크리트부(130) 및 철골보(20)가 일체거동을 하게 되는 것이며 이러한 일체거동에 기해 접합부(J)의 강도가 보강이 되는 것이다.

상기 절곡철근(141)은 도 2a에서 보는 바와 같이 철골보(20)를 따라 도 1의 R부분에 평행하게 내재되는 것으로 상기 절곡철근(141)의 수는 작용하중 등을 고려하여 선택적으로 구성할 수 있으나 너무 과도하게 장착하는 경우에는 콘크리트 부(130)를 구성하는 콘크리트가 밀실하게 거푸집(도면에 도시되지 않음.)에 충진되지 않으므로 콘크리트부(130)에 하자가 발생할 수 있는 바, 그 수를 적정히 장착해야 한다.

또한, 상기 콘크리트부(130) 하부에는 하부 인장철근(131)이 내재될 수 있는 바, 상기 절곡철근(141)은 각각의 유닛(141a,b)의 하부(절곡된 부분)가 상기 인장철근(131)을 감싸도록 구성되어 상기 절곡철근(141)이 스터럽으로의 기능도 하게 될 수 있다.

한편 상기 보강부재(140)로서 본 발명에서는 도 3a 내지 도 3c에서 보는 바와 같이 상기 콘크리트부(130) 외주연을 감싸는 하우징(142)이 제시된다. 상기 하우징(142)은 도 3b에서 보는 바와 같이 "ㄴ"자로 절곡된 판형상으로 각각 철골보(20)를 마주보면서 콘크리트부(130)를 감싸도록 구성되는 것이다. 상기 하우징(142)은 상기 철골보(20)의 하부 플랜지(22)와 용접에 의해 부착될 수도 있고 도면에 도시된 바는 없으나 체결판을 덧대 볼트결합에 의해 부착될 수 있는 바, 그 부착방법을 한정하지 않는다.

또한, 상기 하우징(142)의 내부에는 상기 철골보(20)를 사이에 두고 각각 양측에 관통공(143-1)을 형성한 플레이트(143)가 상호 대향하도록 구성되는 바, 상기 플레이트(143)는 하우징(142)의 내주연과 철골보(20)의 측면에 부착되며 도 3a에서 보는 바와 같이 접합부(J)에서 철골보(20)를 따라 평행하게 복수개가 구성된다. 상기 철골보(20)에 구성된 관통공(143-1)은 콘크리트부(130)와의 부착을 견고하게 하기 위한 것이며, 그 수를 한정하지 않는다.

또한, 상기 콘크리트부(130)와 하우징(142)에 의해 형성되는 끝단에는 마감 플레이트(143a)가 구성되는 바, 상기 마감 플레이트(143a)는 평판형상으로 도면상 4각 판형으로 구성된다. 이렇게 마감플레이트(143a)가 구성됨에 의해 하우징(142)과 마감 플레이트(143a)에 의해 형성되는 공간에 의해 거푸집의 기능이 있는 것으로 시공 시 하우징(142) 및 플레이트(143,143a)를 먼저 설치하고 이를 거푸집으로 사용하여 그 내부에 콘크리트를 타설함으로써 콘크리트부(130)가 형성되는 것이다.

도 3a 및 도 3b에서는 상기 플레이트(143, 143a)를 평판형상으로 구성하였으나, 콘크리트부(130)와의 부착력을 강화하고 종방향 하중에 대한 내구성을 향상시키기 위해 파형으로 구성될 수 있다.

한편 도 4a 내지 도 4c에서는 본 발명의 제 3실시 예를 제시하고 있다.

상기 제 3실시 예는 상기 제 2실시 예에서의 하우징(142), 마감 플레이트(143a)는 동일한 구성에 해당하는 바, 그 설명을 생략한다. 본 실시 예에서는 상기 관통공(143-1)이 형성된 플레이트(143) 대신 지지판(144)을 구성하는 바, 상기 지지판(144)은 "ㄱ"자 형상의 절곡 된 바 형상으로 상기 하우징(142)의 내주연과 상기 철골보(20)의 웨브(22)에 부착된다. 또한 상기 지지판(144)은 상기 철골보(20)를 사이에 두고 한 쌍으로 대향하도록 설치됨이 타당하다. 이렇게 "ㄱ"자 형상의 절곡 된 지지판(144)을 구성함에 의해 횡방향에 대한 강도저항성을 향상시킬 뿐만 아니라 콘크리트부(130)와의 부착력을 강화시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 본 실시 예에서는 콘크리트부(130)와 하우징(142) 간의 부착력을 강화 시키기 위해 하우징(142)의 내주연에 복수의 제 2스터드(145)를 부착함이 타당하다. 제 2스터드(145)의 부착방법 역시 용접 등 공지기술에 의해 다양하게 부착될 수 있다.

한편 도 5a 내지 도 5c에서는 본 발명의 제 4실시 예를 제시한다. 본 실시 예에서는 상기 제 3실시 예에서의 하우징(142), 지지판(144), 스터드(145) 등이 동일하게 구성되는 바 그 설명을 생략한다.

본 실시 예에서는 철골보(20′) 자체가 도 5a에서 보는 바와 같이 접합부(J)에서 하부 플랜지(23′)의 너비(d1)가 접합부(J) 외에서의 하부플랜지(23′)의 너비(d2)보다 크게 구성된다. 즉 접합부(J)에서 하부 플랜지(23′)의 너비(d1)를 더 크게 함으로써 모멘트가 가장 크게 걸리는 접합부(J)에서만 일부 플랜지를 크게 키워 경제적인 보강이 가능하도록 하는 것이다. 상기 철골보(20′)는 접합부(J)와 그 외부분을 일체로 구성할 수도 있으며 별도로 구성하여 공지기술로서 용접, 볼트결합 등에 의해 부착할 수 있는 바, 시공성, 성형의 용이성 등을 고려하여 선택적으로 구성될 수 있음은 당연하다.

한편 본 발명의 기둥과 철골보의 접합부 보강구조의 시공방법은 구조물의 기둥에 철골보를 연결하는 단계(S10)와; 접합부에 보강부재를 설치하는 단계(S20)와; 콘크리트를 타설하여 콘크리트부를 형성하는 단계(S30);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 구조물의 기둥에 철골보를 연결하는 단계(S10)에서 상기 철골보(20′)를 하부 플랜지(23′)의 너비에 따라 접합부(J)에 설치되는 부분과 그 외부분에 설 치되는 부분으로 구성하는 경우에는 상기 철골보(20′) 간의 부착이 필요하다.

상기 접합부에 보강부재를 설치하는 단계(S20)에는 보강부재(140)로서 절곡철근(141)을 설치하는 경우에는 별도의 거푸집을 설치하는 단계를 포함하며, 보강부재(140)로서 하우징(142) 및 마감 플레이트(143a)를 설치하고 그 내부에 플레이트(143) 또는 지지판(144)을 설치하는 경우에는 별도의 거푸집을 설치할 필요가 없으로 이러한 보강부재(140)가 자체로서 거푸집의 역할을 하게 되는 것이다.

이상 설명된 내용은 본 발명의 실시 예에 의하여 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서에 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 기둥과 철골보에 있어 접합부를 나타내는 평면도.

도 2a 및 내지 도 2b는 본 발명의 제 1 실시 예를 나타내는 평면도 및 A-A'선에 따른 단면도.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2실시 예를 나타내는 평면도, B-B'선 및 C-C'선에 따른 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 3실시 예를 나타내는 평면도, D-D'선 및 E-E'선에 따른 단면도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 4실시 예를 나타내는 평면도, F-F'선 및 G-G'선에 따른 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기둥 20 : 철골보

30 : 슬래브

110 : 상부 인장철근 120 : 스터드

130 : 콘크리트부 140 : 보강부재

Claims (12)

1. 기둥 간 철골보와 철골보 상부의 슬래브로 구성된 구조물의 기둥과 철골보의 접합부 보강구조에 있어서,

   상기 접합부의 상단에 인장철근과;

   상기 철골보의 상부에서 상기 슬래브 내부로 장착되는 제 1스터드와;

   상기 철골보를 감싸는 콘크리트부와;

   상기 콘크리트부에 구성되는 보강부재;로 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 보강부재는 상기 슬래브 내부에서 상기 콘크리트부 내부에 장착되는 복수의 절곡철근으로 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 절곡철근은 한 쌍의 유닛으로 구성되며 각각 절곡된 후크형상으로 구성되어 철골보를 사이에 두고 상호 대향하도록 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 절곡철근은 각각의 유닛의 하부가 콘크리트부 하단의 하부 인장철근을 감싸도록 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
5. 제1항에 있어서,

   상기 보강부재는 상기 콘크리트부 외주연을 감싸는 하우징으로 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 하우징 내부에는 상기 철골보를 사이에 두고 각각 양측에 관통공을 형성한 플레이트가 상호 대향하도록 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 하우징 끝단에는 마감 플레이트가 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골 보의 접합부 보강구조.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 하우징에는 상기 철골보를 사이에 두고 각각 양측에 일단이 철골보에 부착되고 타단이 하우징의 내주연에 부착되는 지지판이 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 지지판은 절곡된 형상으로 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 하우징의 내주연에는 제 2스터드가 하나 이상 구성됨을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
11. 제 5항에 있어서,

    상기 철골보는 접합부 부분에서 하부플랜지가 상부플랜지보다 너비가 큰 것을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조.
12. 구조물의 기둥에 철골보를 연결하는 단계와;

    모멘트에 대한 보강이 필요한 보강구간에 보강부재를 설치하는 단계; 및

    콘크리트를 타설하여 콘크리트부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥과 철골보의 접합부 보강구조의 시공방법.

Images