KR20180065648A - 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법 - Google Patents

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Abstract

두꺼운 기초판의 전단파괴 시 발생하는 펀칭전단파괴를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법에 관한 것이다. 상기 펀칭전단보강재는 강판으로 제작된 일정 높이를 갖는 원추 형태로서 동일축상으로 일단에 직경이 작은 충진 소구멍과 타단에 상대적으로 직경이 큰 충진 대구멍 및 내부로 충진 소구멍에서 충진 대구멍을 향해 개구되어 있는 콘크리트 충진공간을 형성시키는 역원뿔형 몸통부가 구비되도록 하되, 내부이음쇠가 상기 역원뿔형 몸통부 내측면 상부에 설치되어 구획된 상기 콘크리트 충진공간에 콘크리트가 충진되도록 하여 형성된다.

Description

내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법{PUNCHING SHEAR STIFFENING MEMBER WITH INTER CONFINE CONNECTING MEMBER AND PUNCHING SHEAR TROTECTION METHOD THEREWITH}
본 발명은 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 두꺼운 기초판(2000mm이상)의 전단파괴시 발생하는 펀칭전단파괴를 보다 효과적으로 억제할 수 있는 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 철근 콘크리트 구조물의 경우 각 층의 바닥을 형성하면서 일정한 면적을 제공하는 슬래브와 상기 슬래브를 지지하며 구조물의 자중 및 각 층에서 발생하는 사용하중을 기초판로 전달하는 기둥부를 포함하여 구성되는 것이 일반적인 형태이다.
이와 같은 철근 콘크리트 구조에서 슬래브와 기둥부가 만나는 접합부의 경우 기둥부 주변을 따라 슬래브와의 사이에서 전단력이 작용하는 바, 이에 대한 내력이 충분치 못할 경우 전단파괴가 발생할 우려가 있다.
상기 유형의 전단파괴는 거더나 보를 설치하지 않고 기둥부에 의해 슬래브가 직접 지지되는 구조(무량판 구조)에 있어서 슬래브-기둥부 접합부는 기둥부 주변에 과도한 응력 집중 현상이 발생하고,
이로 인하여 슬래브는 역사다리꼴의 표면을 형성하는 펀칭전단파괴를 유발하게 되며, 이러한 펀칭전단파괴는 다른 형태의 파괴양상과 달리 취성적이어서 슬래브-기둥 접합부의 안정성에 치명적이라고 소개되어 있다.(대한민국 등록 특허 10-1378628, 발명의 명칭: 돔형 펀칭 전단방지용 보강재)
상기 펀칭전단파괴에 대해서 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1a는 기초판(10)의 위험전단균열 이론을 도시한 것이다.
즉, 이론적인 응력 분포에서는 사인장 균열이 발생하기에 앞서 기둥면에서 기초 하부로 경사진 형태의 압축 스트럿이 나타는 것으로 표현하지만, 위험전단균열이 관통되기 앞서 기초 상부의 응력 분포는 표면 부근에 수평인장 영역을 갖는 엘보(Elbow)형 스트럿(Strut)이 형성된다고 알려져 있다.
이에 기초판 상부에 짧은 시간 사이에 나타나는 수평 인장영역에서 위험전단균열이 연결되어 펀칭파괴가 일어나게 된다.
말하자면 작용하중에 의하여 기초판에 휨 균열이 발생하고, 이러한 휨 균열이 사인장 균열로 전환되면서 기초판 상부의 압축 영역에서 펀칭균열이 발생하기에 앞서 기초판 하부면에서 기둥에 가까운 첫 번째 압축 스트럿이 인장으로 전환되는 순간 발생하는 인장균열이 위험전단균열과 연결되어 펀칭파괴가 일어난다고 알려져 있으며 이러한 펀칭파괴를 초래하는 인장균열은 기둥 표면에서 일정 거리가 떨어진 위치에서 발생하게 된다.
이에 이러한 기둥 표면에서 일정 거리가 떨어진 위치에서 발생하는 펀칭파괴를 초래하는 인장균열(인장변형도)을 억제하게 되면 급작스러운 펀칭파괴가 아닌 사인장-휨 파괴, 휨 파괴모드로 전환되어 기초판의 연성능력을 증가시킬 수 있게 된다.
도 1b는 종래 기초판의 펀칭 전단방지용 보강재(20)를 도시한 것이다.
즉, 중심축(Z)이 기둥부(30)의 중심축과 일치하도록 배치되며, 중앙에 관통된 상부 주입공(21)을 갖는 상부 원판(22)과, 상부 원판(22)의 둘레에서 하부로 곡률을 가지고 연장되어 반구 형태를 이루는 반구판(24)을 포함하고, 상기 반구판(24)에는 일정 높이에 둘레로 일정 간격마다 내측으로 함몰된 함몰홈(25)이 형성되고, 함몰몰홈(25)에는 중앙에 관통된 구멍(26)과, 구멍(26)의 둘레에 반경 방향으로 절단되어 내측으로 절곡되어 있는 다수개의 절곡편(27)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 돔형 펀칭 전단방지용 보강재가 소개되어 있다.
하지만 상기 돔형 펀칭 전단방지용 보강재는 기둥부(30)의 상부, 하부에 직 상방 또는 직 하방에 위치하도록 하고 있음을 알 수 있는데 이러한 위치에 있을 경우 기둥부 표면에서 일정 거리가 떨어진 위치에서 발생하는 펀칭파괴를 초래하는 인장균열을 억제할 정도는 아니라는 한계가 있었다.
나아가 상기 함몰몰홈(25)을 일일이 반구판(24)에 형성시키는 것 자체로서 가공비용이 많이 소요되어 비경제적이라는 한계가 있었다.
또한, MSP(MULTIPLE SHESR PREVENTOR, 잘린 역원뿔형 펀칭전단보강재를 이용한 기초보강공법)공법도 소개되어 있다.
이러한 MSP 공법은 도 1c와 같이, 종래 기초판의 펀칭 전단방지용 보강재로서 강판을 콘 롤링하여 잘린 역원뿔형 펀칭전단보강재(40)를 기초판 상부의 기둥 주철근 둘레에 받침대(우마철근이라고도 하며 미도시됨) 설치하여, 기초판 상부영역을 3축 압축상태가 되도록 보강하고, 위험전단균열이 발생하기 직전에 발생하는 인장균열(인장변형도)를 억제하는 공법이라 할 수 있다.
이때 상기 역원뿔형 펀칭전단보강재를 사용하는 이유는 간단한 강판의 롤링작업으로 제작이 가능하고, 자중이 크지 않아 작업자가 간단하게 설치할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.
이러한 역원뿔형 펀칭전단보강재는 상부직경을 포함한 단면 설계 시 기둥부의 단변방향 길이에 비례하도록 제작하게 되는데, 기초판이 2000mm 이상의 두께가 되면 기둥부 단변방향 길이도 커지게 되고,
도 1d와 같이, 이에 따라 강판을 콘 롤링하여 잘린 역원뿔형 펀칭전단보강재(40)의 크기도 커질 수 밖에 밖에 없게 된다.
결국 역원뿔형 펀칭전단보강재가 커지게 되면 그 내부에 타설되는 콘크리트량이 커지게 되고 이에 따라 콘크리트 내부 단면도 커지기 때문에 3축 압축상태를 유지하면서 인장균열(인장변형도)를 억제하기가 매우 어렵게 된다.
이에 역원뿔형 펀칭전단보강재의 강판두께를 두껍게 하는 방법도 생각할 수 있지만 실험결과에 의하면 이러한 두께 조정으로는 3축 압축상태를 유지하면서 인장균열(인장변형도)를 억제하는 효과가 크지 않음이 밝혀진 바 있다.
대한민국 특허 제 10-1247201(발명의 명칭: 펀칭전단 방지용 보강재 및 이를 이용한 기초판 시공 방법, 공고일자: 2013년 03월 25일) 대한민국 특허 제 10-1378628(발명의 명칭: 돔형 펀칭 전단방지용 보강재, 2014년03월26일)
이에 본 발명은 기초판의 두께가 두꺼워져 기둥부 단변방향 길이를 기준으로 역원뿔형 펀칭전단보강재의 크기를 증가(상부직경 증가)시키지 않더라도 기둥 상부주철근 둘레에 설치하여, 기초판 상부영역을 3축 압축상태가 되도록 하고, 위험전단균열이 발생하기 직전에 발생하는 인장균열(인장변형도)를 억제할 수 있는 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
또한 상기 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재를 공장 제작한 후, 현장에 보다 효율적으로 운반할 수 있는 형태로 제작하여 경제적인 사용이 가능한 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 과제를 달성하기 위해 본 발명의 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 를 이용한 펀칭전단보강공법은,
기초판 상면에 형성되는 기둥부 주위에 매립되도록 설치되는 펀칭전단보강재에 있어서, 기둥부의 단면이 증가되어 상기 펀칭전단보강재의 직경도 함께 증가함에도 기둥부 주변에서 발생하는 인장변형도 억제와 펀칭전단 보강재 내부 콘크리트의 3축 압축상태를 그대로 유지할 수 있도록, 상기 펀칭전단보강재는 강판으로 제작된 일정 높이를 갖는 원추 형태로서 동일축상으로 일단에 직경이 작은 충진 소구멍과 타단에 상대적으로 직경이 큰 충진 대구멍 및 내부로 충진 소구멍에서 충진 대구멍을 향해 개구되어 있는 콘크리트 충진공간을 형성시키는 역원뿔형 몸통부가 구비되도록 하되, 내부이음쇠가 상기 역원뿔형 몸통부 내측면 상부에 설치되어 구획된 상기 콘크리트 충진공간에 콘크리트가 충진되도록 하는 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재를 제공하게 된다.
본 발명에 의한 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재는 강판을 롤링하여 역 원뿔형으로 제작한 것을 이용하게 되므로 경제적인 대량 제작이 용이하고, 상,하로 겹쳐지도록 하여 운반할 수 있어 제작 및 운반이 매우 용이한 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법 제공이 가능하게 된다.
또한 상기 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재는 기초판 상부주철근에 간단하게 걸림구를 이용하여 걸쳐지도록 설치할 수 있도록 하여 별도의 받침대 없이 설치가 가능하여 신속한 작업이 가능하게 된다.
또한 상기 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재에 의하여 두께가 커진 기초판에도 크기를 최소화하면서도 펀칭전단을 억제할 수 있는 펀칭전단보강재를 설치할 수 있어 보다 효율적이고 경제적인 펀칭전단보강재 및 이를 이용한 펀칭전단보강공법 제공이 가능하게 된다.
도 1a는 종래 기초판의 위험전단균열 이론도,
도 1b는 종래 펀칭 전단방지용 보강재 설치도,
도 1c는 종래 역원뿔형 펀칭전단보강재를 이용한 기초보강공법 설명도,
도 1d는 종래 두께가 두꺼운 기초판의 역원뿔형 펀칭전단보강재의 시공도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재의 사시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재의 설치사시도,
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재 이용한 펀칭전단보강공법 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[ 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100)]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재의 사시도를 도시한 것이다.
상기 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100)는 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재에 의한 실시예 1과 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재에 의한 실시예 2로 구분된다.
[ 실시예 1: 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)]
상기 실시예 1에 의한 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)는 역원뿔형 몸통부(110), 원통형 내부이음쇠(120), 레일부(130) 및 걸림구(140)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 역원뿔형 몸통부(110)는 일정 두께의 강판으로 제작된 일정 높이를 갖는 원추 형태로서 동일축상으로 일단에 직경이 작은 충진 소구멍(111)과 타단에 상대적으로 직경이 큰 충진 대구멍(112) 및 내부로 충진 소구멍에서 충진 대구멍을 향해 개구되어 있는 콘크리트 충진공간(S)을 형성시키도록 형성되어 있음을 알 수 있다.
또한 상기 충진 대구멍(112) 주위에는 관통홀(113)이 다수 형성되어 있어 기초판상부주철근(210)이 관통 하여 설치될 수 있도록 하게 된다.
상기 원통형 내부이음쇠(120)는 충진 대구멍(112)이 형성된 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면 상단에 고정 설치되도록 하는 것으로서 수직판을 원형으로 링형태로 형성시킨 원형밴드(121) 및 원형밴드(121)의 외주면으로부터 연장된 측면지지부(122)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
이때 상기 측면지지부(122)는 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면이 하방으로 갈수록 직경이 좁아지는 경사면으로 형성되어 있으므로 이러한 경사면에 맞추어 수직판으로서 단부면이 단부면이 하방 경사지도록 형성되도록 하게 된다.
또한 상기 원통형 내부이음쇠(120)를 구성하는 원형밴드(121)와 측면지지부(122)에는 걸림홀(123)이 다수 형성되어 있어 후술되는 걸림구(140)의 일단이 끼워질 수 있도록 하고, 상기 걸림구(140)에 의하여 기초판 상부주철근(210)에 간단하게 걸려져 설치될 수 있도록 하게 된다.
다음으로 상기 레일부(130)는 원통형 내부이음쇠(120)의 측면지지부(122)가 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 용이하게 장착될 수 있는 가이드부 역할을 하게 되며 측면지지부(122)가 끼워지도록 홈이 형성될 수 있는 이격된 가이드 블록으로 형성됨을 알 수 있다.
이에 작업자는 현장에서 원통형 내부이음쇠(120)를 레일부(130)에 끼워지도록 한 후, 원통형 내부이음쇠(120)의 상단을 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 점용접으로 고정 설치할 수 있게 된다.
즉, 공장에서는 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 레일부(130)가 형성된 상태로 하여 현장에 반입하고, 상기 레일부(130)에 원통형 내부이음쇠(120)를 끼워 고정 설치하는 방식으로 완성시키게 된다.
다음으로 상기 걸림구(140)는 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)를 작업자가 간단하게 기초판 상부주철근(210)에 걸려져 설치되도록 하는 것으로서 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 도 2a에서는 S자형 거치고리로서 일단이 원통형 내부이음쇠(120)의 걸림홀(123)에 삽입되고, 타단은 기초판 상부주철근(210)에 걸려지도록 하는 역할을 하고 있음을 알 수 있다.
이로서 종래 MSP는 받침대를 이용하여 작업자가 설치하여 받침대 제작이 필요하였으나 본 발명에서는 간단한 걸림구(140)를 이용하여 원하는 위치에 간단하게 세팅이 가능하도록 함을 알 수 있다.
[ 실시예 2: 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)]
상기 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)는 역원뿔형 몸통부(110), 십자형 내부이음쇠(150), 레일부(130) 및 걸림구(140)를 포함하여 구성된다.
실시예 1과 다른 점은 내부이음쇠의 형태가 상이하다는 점이므로 이를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 상기 역원뿔형 몸통부(110)는 일정 두께의 강판으로 제작된 일정 높이를 갖는 원추 형태로서 동일축상으로 일단에 직경이 작은 충진 소구멍(111)과 타단에 상대적으로 직경이 큰 충진 대구멍(112) 및 내부로 충진 소구멍에서 충진 대구멍을 향해 개구되어 있는 콘크리트 충진공간(S)을 형성시키도록 형성되도록 함은 동일하다.
또한 상기 충진 대구멍(112) 주위에는 관통홀(113)이 다수 형성되어 있어 기초판 상부주철근(210)이 관통 하여 설치될 수 있도록 하게 됨도 동일하다.
상기 십자형 내부이음쇠(150) 역시 충진 대구멍(112)이 형성된 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면 상단에 고정 설치되도록 하는 것으로서 수직판(151)을 십자형으로 교차하도록 형성시키고, 단부는 역시 측면지지부(152)로 형성시키고 있음을 알 수 있다.
이때 상기 측면지지부(152)도 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면이 하방으로 갈수록 직경이 좁아지는 경사면으로 형성되어 있으므로 이러한 경사면에 맞추어 수직판으로서 단부면이 하방 경사지도록 형성되도록 하게 됨은 동일하다.
또한 상기 십자형 내부이음쇠(150)에는 걸림홀(153)이 다수 형성되어 있어 역시 걸림구(140)의 일단이 끼워질 수 있도록 하고, 상기 걸림구(140)에 의하여 기초판 상부주철근(210)에 간단하게 걸려져 설치될 수 있도록 하게 됨은 동일하다.
다음으로 상기 레일부(130)는 십자형 내부이음쇠(150)의 측면지지부(152)가 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 용이하게 장착될 수 있는 가이드부 역할을 하게 되며 측면지지부(122)가 끼워지도록 홈이 형성될 수 있는 이격된 가이드 블록으로 형성됨은 동일하다.
이로서 작업자는 현장에서 역시 십자형 내부이음쇠(150)를 레일부(130)에 끼워지도록 한 후, 십자형 내부이음쇠(150)의 상단을 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 점용접으로 고정 설치할 수 있게 된다.
이에 역시 공장에서는 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 레일부(130)가 형성된 상태로 하여 현장에 반입하고, 상기 레일부(130)에 십자형 내부이음쇠(150)를 끼워 고정 설치하는 방식으로 완성시키게 된다.
다음으로 상기 걸림구(140)도 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)를 작업자가 간단하게 기초판 상부주철근(210)에 걸려져 설치되도록 하는 것으로서 다양한 형태로 형성될 수 있음은 동일하며, 도 2b에서는 S자형 거치고리로서 일단이 십자형 내부이음쇠(150)의 걸림홀(153)에 삽입되고, 타단은 기초판 상부주철근(210)에 걸려지도록 하는 역할을 하고 있음을 알 수 있다.
[ 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100)의 설치]
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예 1,2에 의한 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a,100b)의 설치사시도를 도시한 것이다.
먼저 도 3a에 의하면 앞서 살펴본 역원뿔형 몸통부(110), 원통형 내부이음쇠(120), 레일부(130) 및 걸림구(140)를 포함하여 실시예 1에 의한 구성된 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)가 기초판(200)에 설치된 상태를 확인 할 수 있다.
즉, 상기 기초판(200)는 철근콘크리트 기초판로서 기둥부철근(230)과 함께 주변에 기초판 상부주철근(210)과 기초판 하부주철근(220)이 배근된 상태임을 알 수 있다.
기둥부철근(230) 주철근 주위에 기둥부의 단변방향 길이에 대응하여 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)의 상부직경이 정해지게 된다.
하지만 예컨대 기초판가 2000mm 이상으로 두꺼워지는 경우 기둥부의 단변방향 길이도 증가하기 때문에 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)의 상부 직경도 커져 내부에서 기둥부에 의한 펀칭전단을 발생시키는 인장변형도(인장균열)에 의하여 콘크리트 응력을 3축 상태로 유지하기 어려운 문제가 발생하게 된다.
이에 상기 콘크리트 응력을 3축 상태로 유지하기 위해서는 상기 인장균열이 발생하는 영역을 구획시킬 필요가 있는데 이러한 콘크리트 구획의 역할을 하는 것이 원통형 내부이음쇠(120)라 할 수 있다.
즉, 상기 원통형 내부이음쇠(120)에 의하여 타설되는 콘크리트는 구획되어 인장균열을 억제하는 3축 응력상태를 좀더 유지시키는 역할을 하도록 한 것이다.
이에 먼저 기초판 하부철근(220)을 배근 한 후, 역원뿔형 몸통부(110), 원통형 내부이음쇠(120), 레일부(130)로 구성된 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)를 기초판 상부주철근(210)을 배근하면서 걸림구(140)를 이용하여 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)가 상기 기초판 상부주철근(210)에 거치되도록 하게 된다.
이에 기초판 콘크리트(240)를 타설하여 상기 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a), 기초판 상부주철근(210), 기초판 하부주철근(220)이 매립되도록 기초판(200)를 시공하게 된다.
다음으로 도 3b에 의하면 앞서 살펴본 역원뿔형 몸통부(110), 십자형 내부이음쇠(150), 레일부(130) 및 걸림구(140)를 포함하여 실시예 2에 의한 구성된 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)가 기초판(200)에 설치된 상태를 확인 할 수 있다.
즉, 상기 기초판(200)는 역시 철근콘크리트 기초판로서 기둥부철근(230)과 함께 주변에 기초판 상부주철근(210)과 하부주철근(220)이 배근된 상태임을 알 수 있다.
기둥부철근(230) 주철근 주위에 기둥부의 단변방향 길이에 대응하여 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)의 상부직경이 정해지게 된다.
하지만 역시 예컨대 기초판가 2000mm 이상으로 두꺼워지는 경우 기둥부의 단변방향 길이도 증가하기 때문에 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)의 상부 직경도 커져 내부에서 기둥부에 의한 펀칭전단을 발생시키는 인장변형도(인장균열)에 의하여 콘크리트 응력을 3축 상태로 유지하기 어려운 문제가 발생하게 된다.
이에 상기 콘크리트 응력을 3축 상태로 유지하기 위해서는 상기 인장균열이 발생하는 영역을 구획시킬 필요가 있는데 이러한 콘크리트 구획의 역할을 하는 것이 십자형 내부이음쇠(150)라 할 수 있다.
즉, 상기 십자형 내부이음쇠(150)에 의하여 역시 타설되는 콘크리트는 구획되어 인장균열을 억제하는 3축 응력상태를 좀더 유지시키는 역할을 하도록 한 것이다.
이에 먼저 기초판 하부철근(220)을 배근 한 후, 역원뿔형 몸통부(110), 십자형 내부이음쇠(150), 레일부(130)로 구성된 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)를 기초판 상부주철근(210)을 배근하면서 걸림구(140)를 이용하여 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)가 상기 기초판 상부주철근(210)에 거치되도록 하게 됨은 동일하다.
이에 역시 기초판 콘크리트를 타설하여 상기 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b), 기초판 상부주철근(210), 기초판 하부주철근(220)이 매립되도록 기초판(200)를 시공하게 된다.
[ 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재를 이용한 펀칭전단보강공법 ]
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재를 이용한 펀칭전단보강공법의 순서도를 도시한 것이다.
이러한 펀칭전단보강공법은 기초판(200)에 앞서 살펴본 실시예 1,2에 의한 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재를 설치하는 방법이 된다.
이에 먼저 도 4a와 같이 건축구조물의 기초판(200) 시공을 위한 기초 하부주철근(220)을 배근하게 됨을 알 수 있다.
이러한 기초 하부주철근(220)은 기초판(200)의 크기에 따라 이형철근들을 배근하게 된다. 이때 상기 기초 하부주철근(220) 배근과 함께 기둥부 철근(230)도 배근하게 된다.
다음으로는 도 4b와 같이 기초 상부주철근(210)을 배근함과 더불어 앞서 살펴본 실시예 1 또는 실시예 2에 의한 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a), 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)를 걸림구(140)을 이용하여 거치시키게 된다.(도 4b는 실시예 1 기준으로 도시)
작업자는 기초판(200)에 배근되는 기둥부철근(230) 주위의 정해진 위치에 현장에 반입된 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a), 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)에 있어 원통형 내부이음쇠(120) 또는 십자형 내부이음쇠(150)를 레일부(130)을 통해 역원뿔형 몸통부(110) 상부 내측면에 끼워지도록 한 후, 점용접에 의하여 고정시키는 작업만으로 간단하게 설치가 가능하게 된다.
이에 도 4c와 같이 기초판 콘크리트(240)를 타설하여 상기 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b), 기초판 상부주철근(210), 기초판 하부주철근(220)이 매립되도록 기초판(200)를 시공함으로서 기초판(200)의 펀칭전단파괴를 억제할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재
100a: 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재
100b: 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재
110: 역원뿔형 몸통부
111: 충진 소구멍 112: 충진 대구멍
113: 관통홀 120: 원통형 내부이음쇠
121: 원형밴드 122: 측면지지부
123: 걸림홀 130: 레일부
140: 걸림구 150: 십자형 내부이음쇠
151: 수직판 152: 측면지지부200: 기초판
210: 기초판 상부주철근 220: 기초판 하부주철근
230: 기둥부철근 240: 기초판 콘크리트

Claims (10)

  1. 기초판 상면에 형성되는 기둥부 주위에 매립되도록 설치되는 펀칭전단보강재에 있어서, 기둥부의 단면이 증가되어 상기 펀칭전단보강재의 직경도 함께 증가함에도 기둥부 주변에서 발생하는 인장변형도 억제와 펀칭전단 보강재 내부 콘크리트의 3축 압축상태를 그대로 유지할 수 있도록,
    상기 펀칭전단보강재는 강판으로 제작된 일정 높이를 갖는 원추 형태로서 동일축상으로 일단에 직경이 작은 충진 소구멍과 타단에 상대적으로 직경이 큰 충진 대구멍 및 내부로 충진 소구멍에서 충진 대구멍을 향해 개구되어 있는 콘크리트 충진공간을 형성시키는 역원뿔형 몸통부가 구비되도록 하되,
    내부이음쇠가 상기 역원뿔형 몸통부 내측면 상부에 설치되어 구획된 상기 콘크리트 충진공간에 콘크리트가 충진되도록 하는 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 펀칭전단보강재(100)는, 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)로서,
    강판으로 제작된 일정 높이를 갖는 원추 형태로서 동일축상으로 일단에 직경이 작은 충진 소구멍(111)과 타단에 상대적으로 직경이 큰 충진 대구멍(112) 및 내부로 충진 소구멍에서 충진 대구멍을 향해 개구되어 있는 콘크리트 충진공간(S)을 형성시키도록 형성된 역원뿔형 몸통부(110);
    상기 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 걸려져 설치되도록 하는 것으로서 수직판을 원형으로 링형태로 형성시킨 원형밴드(121) 및 원형밴드(121)의 외주면으로부터 연장된 측면지지부(122)를 포함하여 구성된 원통형 내부이음쇠(120); 및
    상기 원통형 내부이음쇠(120)의 측면지지부(122)가 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 장착될 수 있는 가이드 블록으로 형성된 레일부(130);를 포함하여,
    공장에서 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 레일부(130)가 형성된 상태로 하여 현장에 반입하고, 상기 레일부(130)에 원통형 내부이음쇠(120)를 끼워 고정 설치하도록 하는 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 원통형 내부이음쇠(120)를 구성하는 원형밴드(121)와 측면지지부(122)에는 걸림홀(123)이 다수 형성되어 있어 걸림구(140)의 일단이 끼워질 수 있도록 하고, 상기 걸림구(140)에 의하여 기초판 상부주철근(210)에 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)를 거치하도록 하는 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 충진 대구멍(112) 주위에는 관통홀(113)이 다수 형성되어 있어 기초판(200)의 상부주철근(210)이 관통 설치될 수 있도록 하는 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 펀칭전단보강재(100)는, 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)로서,
    강판으로 제작된 일정 높이를 갖는 원추 형태로서 동일축상으로 일단에 직경이 작은 충진 소구멍(111)과 타단에 상대적으로 직경이 큰 충진 대구멍(112) 및 내부로 충진 소구멍에서 충진 대구멍을 향해 개구되어 있는 콘크리트 충진공간(S)을 형성시키도록 형성된 역원뿔형 몸통부(110);
    역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 걸려져 설치되도록 하는 것으로서 수직판을 십자형으로 교차하도록 형성시키고, 단부는 측면지지부(152)로 형성된 십자형 내부이음쇠(150);
    상기 십자형 내부이음쇠(150)의 측면지지부(152)가 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 장착될 수 있는 가이드 블록으로 형성된 레일부(130);를 포함하여,
    공장에서 역원뿔형 몸통부(110)의 내측면에 레일부(130)가 형성된 상태로 하여 현장에 반입하고, 상기 레일부(130)에 십자형 내부이음쇠(150)를 끼워 고정 설치하도록 하는 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 십자형 내부이음쇠(150)에는 걸림홀(123)이 다수 형성되어 있어 걸림구(140)의 일단이 끼워질 수 있도록 하고, 상기 걸림구(140)에 의하여 기초판 상부주철근(210)에 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)를 거치하도록 하는 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 충진 대구멍(112) 주위에는 관통홀(113)이 다수 형성되어 있어 기초판(200)의 상부주철근(210)이 관통 설치될 수 있도록 하는 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재.
  8. (a) 기초판 하부주철근과 기둥부 철근을 배근 하는 단계;
    (b) 기둥부철근 주위의 기초판 상부주철근에 제 1항의 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재(100)를 걸림구(140)을 이용하여 거치시키는 단계;
    (c) 기초판 콘크리트를 상기 기초판 하부주철근, 기초판 상부주철근, 기둥부 철근 및 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재(100)가 매립되도록 타설 하는 단계;를 포함하는 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재를 이용한 펀칭전단보강공법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재(100)를 걸림구(140)을 이용하여 거치시키는 단계는
    (b-1) 작업자는 기초판(200)에 배근되는 기둥부철근(230) 주위의 정해진 위치에 현장에 반입된 원통형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100a)에 있어 원통형 내부이음쇠(120)를 레일부(130)을 통해 역원뿔형 몸통부(110) 상부 내측면에 끼워지도록 하는 단계; 및
    (b-2) 상기 역원뿔형 몸통부(110) 상부 내측면에 끼워진 원통형 내부이음쇠(120)를 점용접에 의하여 고정시키는 단계;를 포함하는 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재를 이용한 펀칭전단보강공법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 내부 이음쇠를 갖는 펀칭전단보강재(100)를 걸림구(140)을 이용하여 거치시키는 단계는
    (b-1) 작업자는 기초판(200)에 배근되는 기둥부철근(230) 주위의 정해진 위치에 현장에 반입된 십자형 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재(100b)에 있어 십자형 내부이음쇠(150)를 레일부(130)을 통해 역원뿔형 몸통부(110) 상부 내측면에 끼워지도록 하는 단계; 및
    (b-2) 상기 역원뿔형 몸통부(110) 상부 내측면에 끼워진 십자형 내부이음쇠(150)를 점용접에 의하여 고정시키는 단계;를 포함하는 내부이음쇠로 제작된 펀칭전단보강재를 이용한 펀칭전단보강공법.
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