KR20140035166A

KR20140035166A - 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조

Info

Publication number: KR20140035166A
Application number: KR1020120101693A
Authority: KR
Inventors: 안태상; 김영주; 배재훈; 유홍식; 김진원
Original assignee: 주식회사 디알비동일
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-21
Also published as: KR101403230B1

Abstract

본 발명은 지진시 변형능력 및 에너지흡수능력이 우수하고 지진 이후에는 보수보강이 용이하도록 한 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조를 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 철골 기둥과; 철골 기둥에 직각 방향으로 소정의 거동확보용 간격을 두고 단부가 위치되는 철골 보와; 일단이 철골 보의 단부측 상부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 철골 기둥의 플랜지에 볼트 접합되어 있는 하나 이상의 상부연결부재와; 일단이 철골 보의 단부측 하부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 철골 기둥의 플랜지에 볼트 접합되어 탄소성 변형으로 저항하는 하나 이상의 하부연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조{Steel frame connection structure having steel damper of omega type}

본 발명은 철골 구조물의 접합부 구조에 관한 것으로, 특히 지진 시 변형능력 및 에너지 흡수 능력이 우수하고 지진 이후에는 보수보강이 용이하도록 한 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조에 관한 것이다.

최근 국내에서도 가까운 미래에 발생가능한 대규모 지진에 대한 대책 마련의 중요성이 고조되고 있으며 세계각지에서의 대규모 지진 발생은 국내 건물의 지진에 대한 대책의 중요성을 보다 크게 인식시키는 계기가 되어 종래의 국내 내진설계기준을 전면적으로 재평가 정립한 기준을 발표하여 시행하고 있다.

한편, 1994년 미국 노스리지지진과 1995년 일본 고베지진 시에 수많은 철골구조시스템이 접합부에서 큰 손상을 입었고, 그 결과 재산손실 뿐만 아니라 기능적으로도 건물의 제 역할을 하지 못했다. 이 후 미국과 일본에서는 각각 큰 연구비를 마련하여 강진 시에도 변형능력이 우수한 철골구조접합 시스템을 개발하였고, 그 상세를 제시하였다. 그러나 개발된 접합부는 변형능력에 있어서는 매우 진보된 기술이지만 지진 후의 보수 및 보강 문제에 있어서는 만족할만한 해결책이 되지 못하였다.

기존 철골구조시스템에서의 용접접합부 거동을 살펴보면, 미국노스리지지진 후 철골접합부의 변형능력을 증가시키도록 힌지 소성과 강재로 보강된 접합부의 형상이 제시된다. 그러나 이러한 접합부는 기둥 근처의 보에서 소성힌지로 변형능력을 발휘하는데 반해, 지진 후에 보수보강 측면에서는 보가 용접으로 기둥에 접합되어져 있어 매우 불리한 상황의 접합부가 된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0516332호(댐퍼 접합부를 갖는 철골구조)가 제시되어 있다. 상기 배경기술에서는 건축구조물에서 기둥과 보 사이에 댐퍼 접합부가 설치되어, 상기 댐퍼 접합부가 상기 보에 가해지는 횡하중 에너지를 흡수하기 위해, 상기 기둥에는 연결 플레이트가 횡방향으로 돌출되게 부착 고정되며, 상기 보의 일끝단에는 결합 플레이트가 부착 고정된다. 이때 상기 댐퍼 접합부는 그 내부 중심에 위치하는 댐퍼 몸체와; 상기 댐퍼 몸체의 일단에 부착 고정되며, 상기 기둥으로부터 일정거동확보용 간격 이격되게 위치하는 제 1엔드 플레이트와; 상기 댐퍼 몸체의 타단에 부착 고정되며, 상기 결합 플레이트에 결합되는 제 2엔드 플레이트와; 상기 댐퍼 몸체의 양 측부에서 그 길이방향을 따라 각각 부착 고정되며, 상기 횡하중 에너지를 흡수하도록 소성변형하는 한 쌍의 슬릿 플레이트 및; 상기 슬릿 플레이트의 일측부에 각각 부착 고정되며, 상기 연결 플레이트에 체결됨으로써, 상기 기둥에 연결되는 하중전달 플레이트를 포함한다.

그러나 상기 배경기술은 소성 힌지로 변형능력을 발휘하는 것으로, 소성 응력값이 높은데 반해 지진 에너지를 흡수하고 원위치로 복귀하는 완충 능력을 발휘하기가 어렵다. 또한 용접으로 기둥에 접합되어져 해체가 용이치 않으므로 지진 후의 보수 보강에 어려운 문제가 있다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0360377호(댐퍼 접합부를 구비한 철골구조) 일본 공개특허 특개2000-204788호(강재제진댐퍼 및 이를 이용한 제진장치)

따라서 본 발명은 지진시 변형능력 및 에너지흡수능력이 우수하고 지진 이후에는 보수보강이 편리하도록 한 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,

철골 기둥과;

철골 기둥에 직각 방향으로 소정의 거동확보용 간격을 두고 단부가 위치되는 철골 보와;

일단이 철골 보의 단부측 상부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 철골 기둥의 플랜지에 볼트 접합되어 있는 하나 이상의 상부연결부재와;

일단이 철골 보의 단부측 하부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 철골 기둥의 플랜지에 볼트 접합되어 탄소성 변형으로 저항하는 하나 이상의 하부연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상부연결부재는 강재로 제작되어 T자형 구조를 갖는 스플리트 티로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 하부연결부재는 일정한 폭을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부와, 탄성곡면부의 양단에 판상으로 연장된 날개판을 갖는 오메가 형태로서, 일측 날개판에는 기둥의 플랜지에 접합되기 위한 수직 접합판이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상부연결부재는 일정한 폭을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부와, 탄성곡면부의 양단에 판상으로 연장된 날개판을 갖는 오메가 형태로서, 일측 날개판에는 기둥의 플랜지에 접합되기 위한 수직 접합판이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면,

양쪽 플랜지에 브라켓이 설치되어 있는 철골 기둥과;

일단이 철골 보의 단부측 상부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 브라켓의 상부 플랜지를 통하여 볼트 접합되어 있는 하나 이상의 상부이음부재와;

일단이 철골 보의 단부측 하부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 브라켓의 하부 플랜지를 통하여 볼트 접합되어 탄성 변형으로 저항하는 하나 이상의 하부이음부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또하, 하나 이상의 상부이음부재는 강재로 제작되어 일정한 두께의 판상형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 하부이음부재는 일정한 폭을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부와, 탄성곡면부의 양단에 판상으로 연장된 날개판을 갖는 오메가 형태로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상부이음부재는 일정한 폭을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부와, 탄성곡면부의 양단에 판상으로 연장된 날개판을 갖는 오메가 형태로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 탄성곡면부가 소정의 거동확보용 간격에 대응되게 위치되어져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 철골 기둥과 철골 보는 H형 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조는, 오메가 댐퍼(Ω-damper)가 삽입되어 지진 시 탄성 변위와 복원이 반복되어 변형능력 및 에너지흡수능력이 매우 우수하다. 또한 모든 접합부가 볼트로 접합되어 있어 볼트와 너트를 해체하고 새로운 댐퍼만 교체하면 되므로 지진 이후에는 보수보강이 편리하도록 하는 이점을 제공한다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부의 분해사시도 및 접합된 정면도.
도 2a 내지 도 2e는 도 1a의 다양한 변형예를 나타낸 정면도.
도 3a 및 도 3b는 지진 시 발생되는 강재 댐퍼의 거동을 살펴본 모식도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 적용되는 강재 댐퍼의 압축 및 인장 응력에 따른 변위를 나타낸 이력곡선을 나타낸 그래프.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부의 분해사시도 및 접합된 정면도.
도 6a 내지 도 6e는 도 5a의 다양한 변형예를 나타낸 정면도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 철골 기둥에 브라켓(120)을 갖는 방식과 갖지 않는 방식에 따라 2가지 형태의 접합부 구조로 나뉘며, 각 접합부의 형태에 따라 다시 6가지의 실시 예를 갖는다.

여기서 브라켓(120)은 도 5a 및 도 5b와 같이 철골 기둥(10)에 수직으로 일정 길이만큼 연결된 연결부재를 의미한다. 이 브라켓(120)은 철골 기둥(10)의 제작시 용접으로 접합되어 설치된다.

<제1 형태의 접합부 구조>

제1 형태의 접합부 구조는 브라켓이 없는 철골 기둥(10)에 철골 보(20)를 상부연결부재(31)와 하부연결부재(40)를 매개로 접합시킨 것으로 도 1a 내지 도 2e에 다양한 실시 예가 도시되어 있다.

도 1a 내지 도 2e에 나타난 바와 같이 제1 형태의 접합부 구조는 철골 기둥(10), 철골 보(20), 상부연결부재(31) 및 하부연결부재(40)로 구성된다.

즉, 철골 기둥(10)과, 철골 기둥(10)에 대해 직각 방향으로 단부가 소정의 거동확보용 간격(G)을 두고 위치되는 철골 보(20)와, 일단이 철골 보(20)의 단부측 상부 플랜지(22)에 일정 구간 겹침 접합되고 타단이 철골 기둥(10)의 일측 플랜지에 접합되어 있는 하나 이상의 상부연결부재(31)와, 일단이 철골 보(20)의 단부측 하부 플랜지(23)에 일정 구간 겹침 접합되고 타단이 철골 기둥(10)의 일측 플랜지(13)에 접합되어 있는 하나 이상의 하부연결부재(40)로 구성된다. 이때 접합은 복수 개의 볼트(51)와 너트(52)에 의해 이루어진다.

바람직하게 철골 기둥(10)과 철골 보(20)는 동일한 H형 단면을 갖는다. 따라서 철골 기둥(10)은 웨브(11) 및 좌,우측 플랜지(12)(13)를 가지며, 철골보(20)는 웨브(21) 및 상,하부 플랜지(22,23)를 갖는다.

상부연결부재(31)는 강재로 제작되어 T자형 구조를 갖는 스플리트 티로 구성된 것이고, 하부연결부재(40)는 일정한 폭(W1)을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부(41)와, 탄성곡면부(41)의 양단에 판상으로 연장된 날개판(42,43)을 갖는 오메가(Ω) 형태로서, 일측 날개판(42)에는 기둥(10)의 플랜지(12,13)에 접합되기 위한 수직 접합판(44)이 구성되어 있다. 따라서 탄성곡면부(41)는 반원형 또는 타원형 등의 형태가 될 수 있다.

여기서 볼트(51)는 각 부재에 관통된 체결구멍(10a,20a,31a,40a)을 통하여 삽입된 후 너트(52)와 체결되어 조립이 이루어진다.

제1 형태의 접합부 구조는 상부연결부재(31)의 대체 수단, 하부연결부재(40)의 설치 위치 및 조합 방법 등에 따라 다양한 형태로 실시된다.

도 1a 및 도 1b는 제1 형태의 접합부 구조 중 제1 실시예를 나타내는 것으로, 상부연결부재(31)는 스플리트 티로 구성되며, 하부연결부재(40)는 보(20)의 하부 플랜지(23) 하면에 접합시킨 것이다.

제1 형태의 접합부 구조를 간단히 나타내면 도 3a와 같이 상부연결부재(31)는 회전 중심으로 도시할 수 있으며, 하부연결부재(40)는 탄성곡면부(41)에 의해 스프링 형태로 도시할 수 있다.

따라서 도 3b(가)와 같이 지진에 따른 철골 구조물(100)에 거동이 발생되면 (나)와 같이 상부연결부재(31)는 회전 중심으로 작용하고, 하부연결부재(40)는 작용 방향에 따라 인장과 압축으로 탄소성 변형하면서 수평 하중을 흡수하게 된다.

또한 지진 이후에는 상부연결부재(31)와 하부연결부재(40)가 소성 변형이 일어나더라도 기둥(10)과 보(20)가 손상을 받지 않기 때문에, 볼트(51)와 너트(52)를 해체시켜 새로운 상부연결부재(31)와 하부연결부재(40)를 교체함으로서 보수 보강이 간편하게 이루어진다.

이같이 본 실시 예에 따르면, 오메가 형태의 하부연결부재(40)가 지진에너지를 탄소성 변형 에너지로 전환시켜 흡수 소산시키게 되는데, 도 4와 같이 이력곡선이 나타내는 전체의 변위영역이 증가되어 철골 구조물의 접합부 손상을 억제하거나 최소화할 수 있다.

도 2a 내지 도 2e는 도 1의 다양한 변형예를 나타낸 것이다. 도 2a는 제1 형태의 접합부 구조 중 제2 실시예를 나타내는 것으로, 도 1b에 설치된 하부연결부재(40)의 위치를 변경시킨 것이다. 즉, 하부연결부재(40)를 철골보(20)의 하부 플랜지(23) 하면에서 도 2a와 같이 철골 보(20)의 하부 플랜지(23) 상면에 고정 위치시켜 볼트(51)로 접합시킨 것이다. 이때 하부연결부재(40)는 웨브(21)에 대칭적으로 2개가 설치된다. 또한 하부연결부재(40)는 탄성곡면부(41)가 상향으로 볼록하도록 위치된다.

도 2b는 제1 형태의 접합부 구조 중 제3 실시예를 나타내는 것이다. 제3 실시예는 도 1b 및 도 2a의 접합 구조를 조합하여 구성한 것이다.

즉, 제3 실시예는 도 2b와 같이 상부연결부재(31)의 설치 구조는 변함이 없는데 반해 철골 보(20)의 하부 플랜지(23)의 상면과 하면에 각기 하부연결부재(40)(40) 위치시켜서 볼트(51)로 접합시켜 놓은 것이다. 즉, 마주하는 복수 개의 하부연결부재(40)(40)를 철골 보(20)의 하부 플랜지(23)를 사이에 두고 마주보도록 위치시켜 볼트로 접합시켜 놓은 것이다. 이때 서로 마주하는 하부연결부재(40)(40) 중 상부측에 위치하는 하부연결부재는 웨브(21)에 대칭적으로 배치되어 2개로 설치된다.

도 2c는 제1형태의 접합부 구조 중 제4 실시예를 나타내는 것이다. 제4 실시예는 도 2c와 같이 도 1b의 접합 구조에서 상부연결부재(31)를 하부연결부재(40)와 동일한 구성으로 대체한 것이다. 따라서 철골 보(20)는 상부 플랜지(22)와 하부 플랜지(23)가 각기 하부연결부재(40)(40)를 매개로 철골 기둥(10)에 볼트(51) 접합되어 있는 구조를 갖는다. 즉, 상측에 위치한 하부연결부재(40)는 철골 보(20)의 상부 플랜지(22) 상면에 위치되고, 하측에 위치한 하부연결부재(40)는 철골 보(20)의 하부 플랜지(22) 하면에 위치되어 각기 볼트(51)로 접합된 것이다.

도 2d는 제1 형태의 접합부 구조 중 제5 실시예를 나타내는 것이다. 도 2d는 도 2c에 설치된 하부연결부재(40)(40)의 위치를 변경시켜 상부 플랜지(22)의 하면과 하부 플랜지(23)의 상면에 각기 볼트(51)로 접합시켜서 구성한 것이다. 이때 상,하부측 하부연결부재(40,40)는 웨브(21)에 대칭적으로 각기 2개로 구성된다. 따라서 철골 보(20)의 단부에는 모두 4개의 하부연결부재가 볼트(51)로 접합된다.

도 2e는 제1 형태의 접합부 구조 중 제6 실시예를 나타내는 것이다. 제6 실시예는 도 2e와 같이 도 2c와 도 2d를 조합하여 철골 보(20)의 상부 플랜지(22)와 하부 플랜지(23)를 각기 한 쌍의 하부연결부재(40,40)(40,40)를 매개로 철골 기둥(10)에 볼트(51)로 접합시켜서 구성한 것이다. 이때 철골 보(20)의 상부 플랜지(22)와 하부 플랜지(23)의 사이에 배치된 하부연결부재는 2개로서 웨브(21)에 대칭적으로 설치된다.

여기서 제4 내지 제6 실시예를 도시한 도 2c 내지 도 2e에서 철골 보(20)의 상부 플랜지(22) 또는 하부 플랜지(23)에 접합되는 하나 이상의 하부연결부재(40) 중 어느 한쪽 즉, 상부측 또는 하부측에 설치된 하부연결부재(40)가 구조물의 지진에 따른 거동시 회전 중심으로 작용한다.

미설명 부호 '14'는 '스티프너'이다.

<제2 형태의 접합부 구조>

제2 형태의 접합부 구조가 도 5a 내지 도 6e에 도시되어 있다.

제2 형태의 접합부 구조 중 제1 실시예가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b는 접합부 구조의 분해사시도 및 정면도이다.

도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이 기둥(10)의 좌,우 플랜지(12,13)에 각각 브라켓(120)(120)이 설치되어 있는 철골 기둥(10)과, 철골 기둥(10)에 직각 방향으로 소정의 거동확보용 간격(G')을 두고 단부가 위치되는 철골 보(20)와, 일단이 철골 보(20)의 단부측 상부 플랜지(22)에 일정 구간 겹쳐저 접합되고 타단이 브라켓(120)(120)의 상부 플랜지를 통하여 접합되어 있는 하나 이상의 상부이음부재(32)와, 일단이 철골 보(20)의 단부측 하부 플랜지(23)에 일정 구간 겹쳐저 접합되고 타단이 브라켓(120)(120)의 하부 플랜지를 통하여 접합되어 탄소성 변형으로 저항하는 하나 이상의 하부이음부재(140)로 구성된다. 이때 접합 수단은 제1 형태의 접합부 구조와 동일하게 복수 개의 볼트(51)와 너트(52)로 이루어진다.

이때 브라켓(120)(120)과 철골 보(20)의 사이의 거동확보용 간격(G')은 나란하거나 하방으로 벌어진 형태가 될 수 있다. 하나 이상의 상부이음부재(32)는 강재로 제작되어 일정한 두께의 판상형 구조를 갖는다.

여기서 상부이음부재(32)는 브라켓(120)의 상부 플랜지를 기준으로 상면과 하면에 위치된다. 브라켓(120)의 상부 플랜지 하면측에 위치되는 상부이음부재(32)는 2개로서 웨브를 사이에 두고 설치된다. 따라서 철골 보(12)는 복수 개의 상부이음부재(32)를 매개로 브라켓(120)에 접합되어 접합강도가 증가된다.

하부이음부재(140)는 도 5a 및 도 5b와 같이 일정한 폭(W2)을 가지고 소정의 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부(141)와, 탄성곡면부(141)의 양단에 판상으로 연장된 날개판(142,143)을 갖는 오메가 형태로 구성되어 있다. 하부이음부재(140)의 폭(W2)은 브라켓(120)의 플랜지 폭과 동일하게 구성되어 있다. 이때 하부이음부재(140)는 탄성곡면부(141)가 소정의 거동확보용 간격(G')에 위치되어져 있도록 설치됨이 바람직하다.

제1 접합부 구조에서 하부이음부재(140)는 그의 일단이 브라켓(120)의 하부 플랜지 하면에 접합되고 그의 타단이 철골 보(20)의 하부 플랜지(23)에 하면에 접합되어 있다.

따라서 제2 형태의 접합부 구조에서 제1 실시예는 도 3(가)(나)와 같이 제1형태의 접합부 구조와 동일한 거동이 일어난다. 즉, 지진 시 상부이음부재(32)가 회전 중심이 되고 하부이음부재(140)의 탄성곡면부(141)가 압축 및 인장으로 작용하여 지진 에너지를 흡수한다.

제2 실시예가 도 6a에 도시되어 있다. 도 6a와 같이 하부이음부재(140)는 그의 일단이 브라켓(120)의 하부 플랜지 상면에 볼트 접합되고 그의 타단이 철골 보(20)의 하부 플랜지(23) 상면에 볼트로 접합시켜 구성한 것이다. 즉, 이때 하부이음부재(140)는 2개로서 웨브(21)에 대하여 대칭으로 설치된다.

제3 실시예가 도 6b에 도시되어 있다. 도 6b는 제1 및 제2 실시 예를 조합시킨 것이다. 도 6b와 같이 복수 개의 하부이음부재(140,140)가 플랜지를 사이에 두고 서로 마주보도록 하여 브라켓(120)과 철골 보(20)를 각기 볼트(51)로 접합시켜 구성할 수도 있다.

제4 실시예가 도 6c에 도시되어 있다. 제4 실시예는 도 5b의 상부이음부재(32)(32)에 대체하여 도 6c와 같이 하나의 하부이음부재(140)를 접합시켜서 구성한 것이다. 이때 하부연결부재(140)는 그의 일단이 브라켓(120)의 상부 플랜지 상면에 볼트(51)로 접합되고 그의 타단이 철골 보(2)의 상부 플랜지 상면에 볼트(51)로 접합된다. 이때, 브라켓(120)(120)과 철골 보(20)의 사이의 거동확보용 간격(G')은 철골 보(20) 전체 높이에 걸쳐 일정하다.

제5 실시예가 도 6d에 도시되어 있다. 제5 실시예는 도 6c에 도시된 상하부측 하부이음부재(140)(140)의 위치를 변경시켜 도 6d와 같이 구성될 수도 있다. 즉, 상부측 하부이음부재(140)를 철골 보(20)와 브라켓(120)의 각기 상부 플랜지 하면에 볼트(51)로 접합시키고, 하부측 하부이음부재(140)를 철골 보(20)와 브라켓(120)의 각기 하부 플랜지 상면에 볼트(51)로 접합시킨 것이다.

제6 실시예가 도 6e에 도시되어 있다. 제6 실시예는 도 6c와 도 6d의 접합 구조를 조합시킨 것이다. 즉. 도 6e와 같이 철골 보(20)의 상부 플랜지(22)와 하부 플랜지(23)에 각기 마주하는 복수 개의 하부이음부재(140,140)(140,140)를 매개로 브라켓(10)에 볼트(51)로 접합시켜서 구성한 것이다.

따라서 상기한 다양한 실시예를 갖는 제2 형태의 접합부 구조는 제1 형태의 접합부 구조와 동일한 작용이 일어난다. 즉 지진에 따른 구조물의 거동시 상부이음부재(32)가 회전 중심으로 작용하고, 하부이음부재(140)는 작용 방향에 따라 인장과 압축으로 탄소성 변형하면서 수평 하중을 흡수한다. 상부이음부재(32)가 하부이음부재(140)와 동일한 형상을 가질 경우 회전 중심으로 작용할 뿐만 아니라 탄소성 변형을 병행하면서 수평 하중을 흡수한다.

또한 지진 이후에 상부이음부재(32)와 하부이음부재(140)에 소성 변형이 일어나게 되면, 볼트(51)와 너트(52)를 해체시켜 새로운 상부이음부재와 하부이음부재로 교체함으로서 보수 보강이 편리해진다.

이같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 오메가 형태의 하부연결부재(40) 또는 하부이음부재(140)가 지진에너지를 탄소성 변형 에너지로 전환시켜 흡수 소산시킴으로써 철골 구조물의 접합부 손상을 억제하거나 최소화할 수 있으며, 볼트와 너트의 해체로 보수 보강이 용이한 철골 접합부 구조를 제공한다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 철골 기둥
120: 브라켓
20: 철골 보
31: 상부연결부재
32: 상부이음부재
40: 하부연결부재
41: 탄성곡면부
42,43: 날개판
44: 수직 접합판
140: 하부이음부재
141: 탄성곡면부
142,143: 날개판
51: 볼트
52: 너트

Claims

철골 기둥(10)과;
철골 기둥(10)에 직각 방향으로 소정의 거동확보용 간격(G)을 두고 단부가 위치되는 철골 보(20)와;
일단이 철골 보(20)의 단부측 상부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 철골 기둥(10)의 플랜지에 볼트 접합되어 있는 하나 이상의 상부연결부재(31)와;
일단이 철골 보(20)의 단부측 하부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 철골 기둥(10)의 플랜지에 볼트 접합되어 탄소성 변형으로 저항하는 하나 이상의 하부연결부재(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
청구항 1에 있어서,
상부연결부재(31)는 강재로 제작되어 T자형 구조를 갖는 스플리트 티로 구성된 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
청구항 1에 있어서,
하부연결부재(40)는,
일정한 폭(W1)을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부(41)와, 탄성곡면부(41)의 양단에 판상으로 연장된 날개판(42,43)을 갖는 오메가 형태로서, 일측 날개판(42)에는 기둥(10)의 플랜지에 접합되기 위한 수직 접합판(44)이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
청구항 3에 있어서,
상부연결부재(31)는,
일정한 폭(W1)을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부(41)와, 탄성곡면부(41)의 양단에 판상으로 연장된 날개판(42,43)을 갖는 오메가 형태로서, 일측 날개판(42)에는 기둥(10)의 플랜지에 접합되기 위한 수직 접합판(44)이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
양쪽 플랜지에 브라켓(120)(120)이 설치되어 있는 철골 기둥(10)과;
철골 기둥(10)에 직각 방향으로 소정의 거동확보용 간격(G')을 두고 단부가 위치되는 철골 보(20)와;
일단이 철골 보(20)의 단부측 상부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 브라켓(120)(120)의 상부 플랜지를 통하여 볼트 접합되어 있는 하나 이상의 상부이음부재(32)와;
일단이 철골 보(20)의 단부측 하부 플랜지에 일정 구간 겹쳐저 볼트 접합되고 타단이 브라켓(120)(120)의 하부 플랜지를 통하여 볼트 접합되어 탄소성 변형으로 저항하는 하나 이상의 하부이음부재(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
청구항 5에 있어서,
하나 이상의 상부이음부재(32)는 강재로 제작되어 일정한 두께의 판상형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
청구항 5에 있어서,
하부이음부재(140)는,
일정한 폭(W2)을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부(141)와, 탄성곡면부(141)의 양단에 판상으로 연장된 날개판(142,143)을 갖는 오메가 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
청구항 7에 있어서,
상부이음부재(32)는,
일정한 폭(W2)을 가지고 하나의 동일한 곡률 또는 그 이상의 서로 다른 곡률에 의해 곡면형을 이루는 탄성곡면부(141)와, 탄성곡면부(141)의 양단에 판상으로 연장된 날개판(142,143)을 갖는 오메가 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
탄성곡면부(141)가 거동확보용 간격(G')에 대응되게 위치되어져 있는 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
철골 기둥(10)과 철골 보(20)는 H형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 오메가 형상 강재 댐퍼를 갖는 철골 접합부 구조.