KR20190057672A - 철골 보, 합성 기둥, 및 이들의 접합 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시공 하중을 용이하게 지지하고, 정모멘트와 부모멘트를 효율적으로 지지할 수 있는 철골 보, 합성 기둥, 및 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 제공한다.
한편, 본 발명의 일 따른 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조는 피복 콘크리트 패널을 갖는 합성 기둥, 상기 합성 기둥에 결합되며 길이방향 단부에 상부로 개방된 개구가 형성된 철골 보, 이어져 형성되어 이웃하는 철골 보들의 개구에 삽입 설치된 조립 철근, 및 상기 조립 철근을 감싸도록 타설된 접합 콘크리트를 포함하고, 상기 철골 보는 서로 마주하는 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 지지하는 복수의 웨브를 포함하고, 상기 개구는 상기 웨브들 사이에 형성된다.
한편, 본 발명의 일 따른 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조는 피복 콘크리트 패널을 갖는 합성 기둥, 상기 합성 기둥에 결합되며 길이방향 단부에 상부로 개방된 개구가 형성된 철골 보, 이어져 형성되어 이웃하는 철골 보들의 개구에 삽입 설치된 조립 철근, 및 상기 조립 철근을 감싸도록 타설된 접합 콘크리트를 포함하고, 상기 철골 보는 서로 마주하는 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 지지하는 복수의 웨브를 포함하고, 상기 개구는 상기 웨브들 사이에 형성된다.
Description
본 발명은 시공 하중을 안정적으로 지지하고 구조적인 성능이 향상된 철골 보, 합성 기둥 및 이들의 접합 구조에 관한 것이다.
종래의 일반적인 철근콘크리트 구조물은 인장 저항성능과 연성능력이 우수한 철근과 압축 저항성능, 조형성, 내화성능 및 경제성이 우수한 콘크리트를 결합한 구조형식이다.
그러나, 철근콘크리트 구조는 현장에서 콘크리트 타설을 위한 거푸집 설치와 동바리 설치 등의 가설작업이 수반되기 때문에 현장시공이 복잡하고 현장 작업량이 증가하는 불편한 점이 있다.
이러한 철근콘크리트 공사의 시공성을 개선하기 위하여 철근 공장가공, 선조립 철근, 공장제작 등과 같이 생산성과 품질을 향상시키기 위한 노력들이 시도되고 있다.
이러한 합성보는 하부 철근배근 및 거푸집 설치과정을 생략할 수 있기 때문에 현장작업을 줄이면서 강재와 콘크리트의 합성효과로 구조성능을 향상시킬 수 있다는 점에서 유리하다.
한편, 양단이 고정된 철골 보에서는 부재 양단부에서 중앙부에 비해 2배 큰 휨모멘트가 작용하게 된다. 종래의 H형강을 적용한 철골 보에서는 부재 단면의 변화가 없이 단부와 중앙부의 단면이 동일한 형상을 일반적으로 사용하므로 부재에 작용하는 하중에 대해 효과적으로 설계하는 것이 어려운 단점이 있다. 이를 개선하기 위하여 철골 보의 단부에 헌치 보강을 하는 단면이 사용되기도 한다.
반면에 철근콘크리트 구조에서는 휨모멘트의 변화에 따라 부재 단부와 중앙부에서 철근의 배치를 달리하는 방법으로 휨모멘트 변화에 대응 설계할 수 있다.
그러나 철근콘크리트 구조에서는 타설되는 콘크리트가 경화되어 구조성능을 발휘할 때 까지는 자립할 수 없는 구조로서 별도의 거푸집이나 동바리 시공이 필요하고, 콘크리트가 경화된 이후에는 별도의 해체작업이 필요하게 된다. 또한 층고가 높은 경우에는 거푸집 설치나 해체작업이 위험하고 동바리 설치비용이 급격히 증가하게 되어 일반적인 철근콘크리트 구조 적용에 어려움이 있다.
최근에는 강판을 성형가공 및 용접하여 제작한 후 내부에 콘크리트를 충전하여 강재를 영구거푸집 및 철근대체 구조체로 이용하는 합성보 구조가 적용되고 있는데, 합성보는 합성 기둥부재와의 접합 구조가 복잡하고 합성보 단부에서의 추가철근 배근에 따른 시공상세나 하중 흐름이 원활하지 않는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 시공 하중을 용이하게 지지하고, 정모멘트와 부모멘트를 효율적으로 지지할 수 있는 철골 보, 합성 기둥, 및 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 철골 보는 서로 마주하도록 배치된 상부 플랜지와 하부 플랜지, 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복수의 웨브를 포함하고, 상기 상부 플랜지의 길이방향 양쪽 단부에는 개방된 개구들이 형성되고, 상기 개구들은 상기 웨브들 사이에 위치한다.
여기서, 상기 철골 보는 상기 웨브에 고정된 복수의 스티프너를 더 포함하고, 상기 개구들 사이에는 상기 웨브들, 상기 상부 플랜지, 상기 하부 플랜지, 및 상기 스티프너들에 의하여 둘러싸인 공간인 중공부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 중공부는 정모멘트 구간에 배치되며, 상기 개구는 부모멘트 구간에 배치될 수 있다.
또한, 상기 하부 플랜지의 길이방향 단부에는 합성 기둥과의 결합을 위한 볼트가 삽입되는 지지 고리가 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 합성 기둥은 모서리를 지지하는 복수의 기둥 앵글, 상기 기둥 앵글에 고정되며, 절곡 강판과 상기 절곡 강판에 부착된 프리캐스트 콘크리트 판을 포함하는 복수의 피복 콘크리트 패널, 및 상기 기둥 앵글에 고정되며 돌출되어 보의 하단을 지지하는 지지턱을 갖는 받침 앵글을 포함한다.
여기서, 상기 절곡 강판에는 상기 합성 기둥의 폭방향으로 이어진 복수의 홈부가 형성되며, 상기 프리캐스트 콘크리트 판에는 상기 홈부에 삽입되는 복수의 돌출부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 절곡 강판 및 상기 프리캐스트 콘크리트 판에는 볼트 구멍이 형성되고, 상기 피복 콘크리트 패널은 볼트에 의하여 상기 기둥 앵글에 고정되며, 상기 절곡 강판은 상기 합성 기둥의 중심을 향하도록 설치되되, 상기 피복 콘크리트 패널의 내측에는 현장 콘크리트가 타설되어 생성된 내부 콘크리트가 형성되어 상기 절곡 강판은 상기 프리캐스트 콘크리트 판과 상기 내부 콘크리트 사이에 위치할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조는 피복 콘크리트 패널을 갖는 합성 기둥, 상기 합성 기둥에 결합되며 길이방향 단부에 상부로 개방된 개구가 형성된 철골 보, 이어져 형성되어 이웃하는 철골 보들의 개구에 삽입 설치된 조립 철근, 및 상기 조립 철근을 감싸도록 타설된 접합 콘크리트를 포함하고, 상기 철골 보는 서로 마주하는 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 지지하는 복수의 웨브를 포함하고, 상기 개구는 상기 웨브들 사이에 형성된다.
여기서, 상기 접합 콘크리트는 상기 개구를 통해서 상기 웨브들 사이에 삽입 설치될 수 있다.
또한, 상기 철골 보는 상기 웨브에 고정된 복수의 스티프너를 더 포함하고, 상기 개구들 사이에는 상기 웨브들, 상기 상부 플랜지, 상기 하부 플랜지, 및 상기 스티프너들에 의하여 둘러싸인 공간인 중공부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 합성 기둥은, 상기 합성 기둥의 모서리를 지지하는 복수의 기둥 앵글과 상기 기둥 앵글에 고정되며, 절곡 강판과 상기 절곡 강판에 부착된 프리캐스트 콘크리트 판을 갖는 복수의 피복 콘크리트 패널을 포함하며, 상기 기둥 앵글은 상기 피복 콘크리트 패널보다 상부로 더 돌출되어 상기 조립 철근이 상기 기둥 앵글 사이에 삽입 설치될 수 있다.
또한, 상기 합성 기둥은 상기 기둥 앵글에 고정되며 돌출되어 보의 하단을 지지하는 지지턱을 갖는 받침 앵글을 더 포함하고, 상기 하부 플랜지의 길이방향 단부에는 합성 기둥과의 결합을 위한 볼트가 삽입되는 지지 고리가 형성되며, 상기 받침 앵글과 상기 지지 고리는 볼트에 의하여 고정될 수 있다.
또한, 상기 절곡 강판에는 상기 합성 기둥의 폭방향으로 이어진 복수의 홈부가 형성되며, 상기 프리캐스트 콘크리트 판에는 상기 홈부에 삽입되는 복수의 돌출부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 절곡 강판 및 상기 프리캐스트 콘크리트 판에는 볼트 구멍이 형성되고, 상기 피복 콘크리트 패널은 볼트에 의하여 상기 기둥 앵글에 고정되며, 상기 절곡 강판은 상기 합성 기둥의 중심을 향하도록 설치되며, 상기 피복 콘크리트 패널의 내측에는 현장 콘크리트가 타설되어 생성된 내부 콘크리트가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 철골 보에 복수의 웨브가 형성되고, 길이 방향 단부에 개구가 형성되므로 웨브 사이에 철근을 배치하여 부모멘트에 효과적으로 대응하면서 철골 보의 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 합성 기둥이 피복 콘크리트 패널과 기둥 앵글과 받침 앵글을 포함하므로 철골 보와 합성 기둥을 보다 용이하게 결합시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조에서 합성 기둥 및 철골 보는 콘크리트가 양생되기 이전에 설치 단계에서 부재들의 하중을 지지할 수 있으므로 별도의 동바리를 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라 거푸집의 설치를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥이 결합된 부분을 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보의 길이방향 중앙 부분에서 철골 보와 슬래브가 결합된 상태를 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성 기둥을 나타낸 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피복 콘크리트를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성 기둥 내에 내부 콘크리트가 설치된 상태에서 잘라 본 횡단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보가 합성 기둥에 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 확대하여 나타낸 부분 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 잘라서 본 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥이 결합된 부분을 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보의 길이방향 중앙 부분에서 철골 보와 슬래브가 결합된 상태를 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성 기둥을 나타낸 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피복 콘크리트를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성 기둥 내에 내부 콘크리트가 설치된 상태에서 잘라 본 횡단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보가 합성 기둥에 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 확대하여 나타낸 부분 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 잘라서 본 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥이 결합된 부분을 잘라서 본 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 슬래브가 결합된 부분을 잘라서 본 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조(100)는 합성 기둥(110)과 합성 기둥(110) 상에 설치된 철골 보(120), 철골 보(120)에 삽입되는 조립 철근(130), 철골 보(120)에 고정된 슬래브(140), 조립 철근(130)과 철골 보(120)를 감싸는 접합 콘크리트(150)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보를 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보를 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 철골 보(120)는 서로 마주하는 상부 플랜지(121)와 하부 플랜지(123) 및 상부 플랜지(121)와 하부 플랜지(123)를 연결하는 2개의 웨브(124)를 포함한다. 상부 플랜지(121)와 하부 플랜지(123)는 평행하게 배치되며, 웨브들(124)은 상부 플랜지(121) 및 하부 플랜지(123)에 수직으로 연결될 수 있다. 이러한 철골 보(120)는 두 개의 형강이 용접에 의하여 접합되어 형성될 수 있다.
철골 보(120)의 길이방향 양쪽 단부에는 상부로 개방된 개구(127)가 형성되는데, 개구(127)는 웨브(124)들 사이에 위치한다. 개구(127)는 철골 보(120)의 길이방향을 따라 소정의 길이로 이어져 형성될 수 있다. 철골 보(120)에는 2개의 스티프너(126)가 설치되는데 스티프너(126)는 철골 보(120)의 길이방향으로 이격 배치되며, 웨브들(124) 사이에 배치된다.
하부 플랜지(123)의 길이방향 단부에는 합성 기둥(110)과의 결합을 위한 볼트(118)가 삽입되는 지지 고리(129)가 형성되는데, 지지 고리(129)는 하부 플랜지(123) 및 웨브(124)에 고정된다. 한편, 상부 플랜지(121)에는 콘크리트와의 전단 연결을 위한 스터드 볼트(128)가 설치될 수 있다.
스티프너(126)는 상부 플랜지(121), 하부 플랜지(123), 및 웨브(124)에 고정되며 밀폐된 공간인 중공부(125)를 형성한다. 중공부(125)는 철골 보(120)의 길이방향으로 이어져 형성되며, 개구들(127) 사이에 위치한다. 중공부(125)는 개구(127)의 하부 공간과 차단되며, 상부 플랜지(121), 하부 플랜지(123), 웨브(124) 및 스티프너(126)에 의하여 둘러싸여 밀폐되도록 형성된다. 이와 같이 중공부(125)가 형성되면 개구(127)를 통해서 삽입된 콘크리트가 중공부(125)로 진입하는 것을 차단할 수 있다.
널리 알려진 바와 같이 철골 보(120)의 중심부터 일정 구간은 정모멘트가 작용하고, 철골 보(120)의 길이방향 단부의 일정 구간은 부모멘트가 작용한다. 중공부(125)는 정모멘트가 작용하는 구간에 위치하며, 개구(127)는 부모멘트가 작용하는 구간에 위치할 수 있다. 여기서 정모멘트 구간이라 함은 보에서 상부에 압축 하중이 작용하고 하부에 인장하중이 작용하는 부분을 의미하며, 부모멘트 구간이라 함은 보에서 상부에 인장하중이 작용하고 하부에 압축하중이 작용하는 부분을 의미한다.
콘크리트는 인장 하중을 효율적으로 지지하지 못하며 자중에 의한 처짐만 유발하는바, 본 실시예와 같이 정모멘트가 작용하는 철골 보(120)의 중앙 부분에 중공부(125)를 형성하면 정모멘트를 보다 효율적으로 지지할 수 있다. 또한, 중공부(125)는 비틀림에 대한 강도를 향상시키며 종래의 H형강 보에 비하여 우수한 구조적인 안정성을 갖는다. 철골 보(120)는 합성 기둥들(110) 사이를 연결하며, 합성 기둥(110)에 거치된 상태로 슬래브(140)를 지지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성 기둥을 나타낸 절개 사시도이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피복 콘크리트를 도시한 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성 기둥 내에 내부 콘크리트가 설치된 상태에서 잘라 본 횡단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 복수의 합성 기둥(110)은 간격을 두고 이격 배치되며 사각 기둥 형태로 이루어질 수 있다. 합성 기둥(110)은 복수의 기둥 앵글(112)과 기둥 앵글(112)에 고정된 피복 콘크리트 패널(113)과 기둥 앵글(112)에 고정된 받침 앵글(115)을 포함할 수 있다.
합성 기둥(110)은 4개의 기둥 앵글(112)을 포함하며, 기둥 앵글(112)은 대략 L자 형상으로 벤딩된 막대로 이루어질 수 있다. 기둥 앵글(112)에는 피복 콘크리트 패널들(113)이 대략 수직으로 고정되며 2개의 기둥 앵글(112)이 피복 콘크리트 패널(113)을 양측에서 지지한다. 기둥 앵글(112)은 합성 기둥(110)의 모서리를 지지하도록 설치될 수 있으며, 기둥 앵글(112)은 피복 콘크리트 패널(113)보다 상부로 더 돌출되도록 형성된다.
피복 콘크리트 패널(113)은 절곡 강판(113a)과 절곡 강판(113a)에 부착된 프리캐스트 콘크리트 판(113b)을 포함하며, 대략 직사각형의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 절곡 강판(113a)에는 합성 기둥(110)의 폭방향으로 이어진 복수의 홈부(113aa)가 형성될 수 있으며, 홈부들(113aa)은 간격을 두고 합성 기둥(110)의 높이 방향으로 이격 배열될 수 있다. 홈부(113aa)는 사다리꼴, 직사각형 등의 단면을 갖도록 형성될 수 있다.
프리캐스트 콘크리트 판(113b)은 절곡 강판(113a) 상에 타설되어 절곡 강판(113a)에 부착 형성될 수 있으며, 홈부(113aa)에 삽입되는 복수의 돌출부(113ba)를 포함할 수 있다. 돌출부(113ba)는 홈부(113aa)와 대응되는 단면을 갖는바, 돌출부(113ba)는 사다리꼴, 직사각형 등의 단면을 갖도록 형성될 수 있다.
피복 콘크리트 패널(113)의 내측에는 현장에서 콘크리트가 타설되어 내부 콘크리트(114)가 형성되며 이에 따라 절곡 강판(113a)은 프리캐스트 콘크리트 판(113b)과 내부 콘크리트(114) 사이에 위치하게 된다.
절곡 강판(113a)은 합성 기둥(10) 내에 콘크리트가 타설될 때 발생하는 측압을 지지하는데, 절곡 강판(113a)에 복수의 홈부(113aa)가 형성되고, 프리캐스트 콘크리트 판(113b)에 복수의 돌출부(113ba)가 형성되면 측압을 효율적으로 지지할 수 있다. 또한, 합성 기둥(110)이 피복 콘크리트 패널(113)을 포함하면 내부에 콘크리트가 타설되기 전에도 시공 과정에서 발생하는 축방향 설치 하중을 용이하게 지지할 수 있다.
절곡 강판(113a)에는 볼트(116)가 삽입되는 복수의 볼트 구멍(113ab)이 형성되며, 프리캐스트 콘크리트 판(113b)에도 볼트(116)가 삽입되는 복수의 볼트 구멍(113bb)이 형성될 수 있다. 피복 콘크리트 패널(113)은 볼트(116)에 의하여 기둥 앵글(112)에 고정되어 내부 공간을 갖는 직사각형의 관을 형성할 수 있다. 한편, 피복 콘크리트 패널(113) 중 마지막으로 조립되는 피복 콘크리트 패널(113)은 외측에서만 설치 가능한 한방향 볼트(one side bolt)에 의하여 기둥 앵글(112)에 고정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보가 합성 기둥에 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7 및 도 9를 참조하여 설명하면, 받침 앵글(115)은 기둥 앵글(112)에 고정되는데 받침 앵글(115)은 피복 콘크리트 패널(113)의 상단과 맞닿도록 설치될 수 있다. 합성 기둥(110)은 4개의 받침 앵글(115)을 포함하며, 받침 앵글(115)은 돌출되어 철골 보(120)의 하단을 지지하는 지지턱(115a)과 지지턱(115a)에서 절곡되어 상부로 돌출되며 복수의 체결 홀이 형성된 체결 리브(115b)를 포함한다.
철골 보(120)는 길이방향 단부가 지지턱(115a)에 거치된 상태에서 지지 고리(129)와 받침 앵글(115)에 볼트(118)가 체결되어 합성 기둥(110)과 철골 보(120)가 임시로 고정될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 의하면 현장 콘크리트가 타설되기 전에 합성 기둥(110)과 철골 보(120)가 고정되고, 합성 기둥(110)이 철골 보(120)와 슬래브(140)를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 확대하여 나타낸 부분 사시도이다.
도 1, 도 2, 및 도 10을 참조하여 설명하면, 철골 보(120)에 형성된 개구에는 조립 철근(130)이 설치되는데, 조립 철근(130)은 기둥 앵글(112) 사이를 관통하여 이웃하는 철골 보(120)의 개구(127)까지 이어져 설치된다. 조립 철근(130)은 복수의 하부 철근(131), 복수의 상부 철근(132), 및 상부 철근(132)과 하부 철근(131)을 감싸는 스터럽 철근(135)을 포함할 수 있다. 스터럽 철근(135)은 대략 사각 고리 형상으로 이루어지며, 상부 철근(132)과 하부 철근(131)은 직선으로 이어져 형성된다. 철골 보(120)의 연결 부분에서는 상부에서 더 큰 인장력이 작용하므로 상부 철근(132)의 개수는 하부 철근(131)의 개수보다 더 많게 설치될 수 있다. 조립 철근(130)은 개구(127)에 부분적으로 삽입되며 조립 철근(130)의 상부는 개구(127)의 위로 돌출되도록 설치된다.
본 실시예와 같이 개구(127)가 형성되면 부모멘트가 작용하는 부분에 조립 철근(130)을 보다 용이하게 설치할 수 있으며 기둥 앵글(112) 사이를 조립 철근(130)이 관통하여 이웃하는 철골 보(120)들이 조립 철근(130)에 의하여 연결될 수 있다.
한편, 도 1, 도 2, 및 도 3에 도시된 바와 같이 철골 보(120)에는 슬래브(140)가 설치되는데, 슬래브(140)는 프리캐스트 슬래브 또는 데크 플레이트로 이루어질 수 있으며, 상부 플랜지(121)의 상면에 거치될 수 있다.
슬래브(140)가 설치된 상태에서 철골 보(120) 상에는 현장 콘크리트가 타설되는데, 이에 따라 조립 철근(130)을 감싸고 철골 보(120)의 상면을 덮는 접합 콘크리트(150)가 형성되며, 합성 기둥(110)의 내부에는 내부 콘크리트(114)가 형성된다. 한편, 콘크리트는 개구(127)에 삽입되나, 중공부(125)에는 삽입되지 않는다.
이하에서는 본 제1 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조 시공 방법에 대해서 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 합성 기둥(110)과 철골 보(120)의 접합 구조 시공 방법은 기둥 앵글(112)에 피복 콘크리트 패널(113)을 부착하여 합성 기둥(110)의 외형을 형성하는 단계와 철골 보(120)를 볼트(118)로 받침 앵글(115)에 고정하는 단계와 철골 보(120)의 길이방향 단부에 형성된 개구(127)에 조립 철근(130)을 삽입하여 조립 철근(130)을 설치하는 단계와 철골 보(120)에 슬래브(140)를 고정한 상태에서 콘크리트를 타설하는 단계를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 합성 기둥(110)의 외형을 형성하는 단계는 L자 형태로 이루어진 기둥 앵글(112)에 절곡 강판(113a)에 부착된 프리캐스트 콘크리트 판(113b)을 포함하는 피복 콘크리트 패널(113)을 볼트(116)를 매개로 고정한다.
도 9에 도시된 바와 같이 받침 앵글(115)에 고정하는 단계는 기둥 앵글(112)에 고정된 받침 앵글(115)에 철골 보(120)를 거치한 상태에서 볼트(118)를 이용하여 철골 보(120)를 받침 앵글(115)에 고정한다.
도 10에 도시된 바와 같이 조립 철근(130)을 설치하는 단계는 철골 보(120)의 길이방향 단부에 형성된 개구(127)에 조립 철근(130)을 삽입하되, 조립 철근(130)이 기둥 앵글(112) 사이를 관통하여 이웃하는 철골 보(120)의 개구(127)까지 이어지도록 조립 철근(130)을 설치한다.
콘크리트를 타설하는 단계는 콘크리트를 타설하여 조립 철근(130)을 감싸는 접합 콘크리트(150) 및 피복 콘크리트 패널(113)의 내측에 위치하는 내부 콘크리트(114)를 형성한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 합성 기둥(110)과 철골 보(120)가 결합된 부분에는 조립 철근(130)이 설치되어 인장력을 효율적으로 지지할 수 있으며, 결합된 하부에는 접합 콘크리트(150)가 삽입 설치되어 압축력을 안정적으로 지지할 수 있다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 철골 보(120)의 중앙에서는 인장력이 작용하는 하부를 철골 보(120)가 지지하고, 압축력이 작용하는 상부를 콘크리트가 지지하므로 처짐의 발생을 최소화하면서 구조적인 강도가 향상될 수 있다.
또한, 본 제1 실시예에 따르면 합성 기둥(110)과 철골 보(120)가 시공 하중을 지지하므로 동바리의 설치가 필요 없으며, 거푸집의 설치를 최소화할 수 있다. 또한, 영구 하중은 현장 타설 콘크리트와 조립 철근(130) 및 철골 보(120)가 결합되어 지지하므로 구조적인 강도가 향상될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조에 대해서 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조를 잘라서 본 단면도이다.
도 11을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조(200)는 합성 기둥, 철골 보(220), 조립 철근(230), 슬래브(240), 접합 콘크리트(250)를 포함한다.
합성 기둥과 철골 보(220)는 상기한 제1 실시예에 따른 합성 기둥 및 철골 보와 동일한 구조로 이루어지므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다. 슬래브(240)는 하부 플랜지상에 거치되며 딥 데크 플레이트로 이루어질 수 있다. 이에 따라 슬래브(240)의 상단 높이는 상기한 제1 실시예의 슬래브의 높이보다 더 낮게 설치될 수 있다. 조립 철근(230)은 철골 보(220)의 개구에 삽입 설치되는데, 조립 철근(230)의 높이도 상기한 제1 실시예의 조립 철근보다 더 낮게 형성될 수 있다. 접합 콘크리트(250)는 조립 철근(230) 및 철골 보(220)와 슬래브(240)를 덮도록 설치된다.
상기한 바와 같이 본 제2 실시예에 의하면 철골 보(220)에 딥 데크 플레이트가 설치되므로 층고를 낮추면서 구조적인 강도를 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100, 200: 철골 보와 합성 기둥의 접합 구조
110: 합성 기둥
112: 기둥 앵글
113: 피복 콘크리트 패널
113a: 절곡 강판
113b: 프리캐스트 콘크리트 판
114: 내부 콘크리트
115: 받침 앵글
115a: 지지턱
115b: 체결 리브
120, 220: 철골 보
121: 상부 플랜지
123: 하부 플랜지
124: 웨브
125: 중공부
126: 스티프너
127: 개구
129: 지지 고리
130, 230: 조립 철근
131: 하부 철근
132: 상부 철근
135: 스터럽 철근
140, 240: 슬래브
150, 250: 접합 콘크리트
110: 합성 기둥
112: 기둥 앵글
113: 피복 콘크리트 패널
113a: 절곡 강판
113b: 프리캐스트 콘크리트 판
114: 내부 콘크리트
115: 받침 앵글
115a: 지지턱
115b: 체결 리브
120, 220: 철골 보
121: 상부 플랜지
123: 하부 플랜지
124: 웨브
125: 중공부
126: 스티프너
127: 개구
129: 지지 고리
130, 230: 조립 철근
131: 하부 철근
132: 상부 철근
135: 스터럽 철근
140, 240: 슬래브
150, 250: 접합 콘크리트
Claims (14)
- 서로 마주하도록 배치된 상부 플랜지와 하부 플랜지; 및
상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 연결하는 복수의 웨브;
를 포함하고,
상기 상부 플랜지의 길이방향 양쪽 단부에는 개구들이 형성되고, 상기 개구들은 상기 웨브들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 철골 보. - 제1항에 있어서,
상기 웨브에 고정된 복수의 스티프너를 더 포함하고,
상기 개구들 사이에는 상기 웨브들, 상기 상부 플랜지, 상기 하부 플랜지, 및 상기 스티프너들에 의하여 둘러싸인 공간인 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 철골 보. - 제2항에 있어서,
상기 중공부는 정모멘트 구간에 배치되며, 상기 개구는 부모멘트 구간에 배치되는 것을 특징으로 하는 철골 보. - 제2항에 있어서,
상기 하부 플랜지의 길이방향 단부에는 합성 기둥과의 결합을 위한 볼트가 삽입되는 지지 고리가 설치된 것을 특징으로 하는 철골 보. - 모서리를 지지하는 복수의 기둥 앵글;
상기 기둥 앵글에 고정되며, 절곡 강판과 상기 절곡 강판에 부착된 프리캐스트 콘크리트 판을 포함하는 복수의 피복 콘크리트 패널; 및
상기 기둥 앵글에 고정되며 돌출되어 보의 하단을 지지하는 지지턱을 갖는 받침 앵글;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복 콘크리트 패널을 갖는 합성 기둥. - 제5항에 있어서,
상기 절곡 강판에는 상기 합성 기둥의 폭방향으로 이어진 복수의 홈부가 형성되며, 상기 프리캐스트 콘크리트 판에는 상기 홈부에 삽입되는 복수의 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 피복 콘크리트 패널을 갖는 합성 기둥. - 제5항에 있어서,
상기 절곡 강판 및 상기 프리캐스트 콘크리트 판에는 볼트 구멍이 형성되고, 상기 피복 콘크리트 패널은 볼트에 의하여 상기 기둥 앵글에 고정되며, 상기 절곡 강판은 상기 합성 기둥의 중심을 향하도록 설치되되,
상기 피복 콘크리트 패널의 내측에는 현장 콘크리트가 타설되어 생성된 내부 콘크리트가 형성되어 상기 절곡 강판은 상기 프리캐스트 콘크리트 판과 상기 내부 콘크리트 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 피복 콘크리트 패널을 갖는 합성 기둥. - 피복 콘크리트 패널을 갖는 합성 기둥;
상기 합성 기둥에 결합되며 길이방향 단부에 상부로 개방된 개구가 형성된 철골 보;
이어져 형성되되 이웃하는 철골 보들의 개구에 삽입 설치된 조립 철근; 및
상기 조립 철근을 감싸도록 타설된 접합 콘크리트;
를 포함하고,
상기 철골 보는 서로 마주하는 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지를 지지하는 복수의 웨브를 포함하고, 상기 개구는 상기 웨브들 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조. - 제8항에 있어서,
상기 접합 콘크리트는 상기 개구를 통해서 상기 웨브들 사이에 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조. - 제8항에 있어서,
상기 철골 보는 상기 웨브에 고정된 복수의 스티프너를 더 포함하고,
상기 개구들 사이에는 상기 웨브들, 상기 상부 플랜지, 상기 하부 플랜지, 및 상기 스티프너들에 의하여 둘러싸인 공간인 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조. - 제8항에 있어서,
상기 합성 기둥은,
상기 합성 기둥의 모서리를 지지하는 복수의 기둥 앵글과,
상기 기둥 앵글에 고정되며 절곡 강판과 상기 절곡 강판에 부착된 프리캐스트 콘크리트 판을 갖는 피복 콘크리트 패널을 포함하며,
상기 기둥 앵글은 상기 피복 콘크리트 패널보다 상부로 더 돌출되어 상기 조립 철근이 상기 기둥 앵글 사이에 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조. - 제11항에 있어서,
상기 합성 기둥은 상기 기둥 앵글에 고정되며 돌출되어 보의 하단을 지지하는 지지턱을 갖는 받침 앵글을 더 포함하고,
상기 하부 플랜지의 길이방향 단부에는 합성 기둥과의 결합을 위한 볼트가 삽입되는 지지 고리가 형성되며,
상기 받침 앵글과 상기 지지 고리는 볼트에 의하여 고정된 것을 특징으로 하는 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조. - 제11항에 있어서,
상기 절곡 강판에는 상기 합성 기둥의 폭방향으로 이어진 복수의 홈부가 형성되며, 상기 프리캐스트 콘크리트 판에는 상기 홈부에 삽입되는 복수의 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조. - 제11항에 있어서,
상기 절곡 강판 및 상기 프리캐스트 콘크리트 판에는 볼트 구멍이 형성되고, 상기 피복 콘크리트 패널은 볼트에 의하여 상기 기둥 앵글에 고정되며, 상기 절곡 강판은 상기 합성 기둥의 중심을 향하도록 설치되며, 상기 피복 콘크리트 패널의 내측에는 현장 콘크리트가 타설되어 생성된 내부 콘크리트가 형성된 것을 특징으로 하는 합성 기둥과 철골 보의 접합 구조.
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| KR1020170154897A KR102104382B1 (ko) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | 철골 보, 합성 기둥, 및 이들의 접합 구조 |
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- 2017-11-20 KR KR1020170154897A patent/KR102104382B1/ko active Active
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| KR102104382B1 (ko) | 2020-04-24 |
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