KR20190063644A - 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조 및 이의 시공 방법 - Google Patents

폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조 및 이의 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조는 폐단면 합성 기둥; 상기 폐단면 합성 기둥의 둘레에 용접 결합되는 'ㄷ' 형상의 전단키; 상기 폐단면 합성 기둥의 테두리에서 상기 전단키를 내부에 포함하도록 대략 수직하는 방향으로 연장되는 철근 콘크리트 와이드보;를 포함하고, 상기 와이드보의 너비는 상기 폐단면 합성 기둥의 너비보다 넓게 구비될 수 있다.

Description

폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조 및 이의 시공 방법 {Connecting structure of Composite column and concrete beam and manufacturing method thereof}
본 발명은 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조 및 이의 시공 방법에 관한 것이다.
최근 도시의 건축물은 한정된 부지를 효율적으로 이용하기 위해 고층화되어 왔으며, 고층건물은 구조계획의 측면에서 공간의 효율성 및 구조 안전성 확보를 위해 다양한 구조시스템을 요구하고 있다. 또한 최근 원자재의 가격상승과 인건비의 증가는 재료의 효율적 이용에 대한 연구개발을 촉진시키는 동기를 부여해 왔다.
콘크리트 충전강관 합성구조는 인장력을 부담하는 강관이 외측에 있고, 압축력을 주로 부담하는 콘크리트가 내측에 있어 강관이 내부 콘크리트를 구속하는 한편 콘크리트가 강관의 국부 좌굴을 막아주는 효과에 의하여 강도, 연성 및 에너지 흡수능력이 우수한 구조형식이다. 또한 콘크리트 타설시 거푸집을 제거할 수 있어 시공비와 공사기간을 단축할 수 있는 장점이 있으며, 합성기둥을 채용함으로써 임대바닥면적의 증가로 인해 경제적 효과도 얻을 수 있다. 이러한 장점으로 고층건물을 비롯한 중저층 건축물에 합성기둥의 적용이 증가해 왔다.
한편, 최근 건설시장은 도심지 공사가 증가하면서 공기를 단축시키고, 물량을 절감하고자 하는 노력을 지속적으로 하고 있다. 기존 기둥, 거더, 보로 이루어지던 2방향 구조방식이 작은보를 없애고 기둥과 거더로만 이루어지는 1방향 구조방식이 합성데크 개발로 가능해 졌다.
콘크리트 충전강관 기둥은 강관 내부에 충전된 콘크리트가 강관의 국부좌굴변형을 억제하기 때문에 좌굴에 의한 강관의 내력저하를 방지한다. 또한 충전된 콘크리트는 강관에 의해 구속되어 있기 때문에 철근콘크리트 기둥이나 철골철근콘크리트 기둥에서 나타나는 균열에 의한 콘크리트 탈락 없이 강도가 상승한다. 따라서 콘크리트 충전강관 기둥은 높은 내력특성 및 변형능력을 발휘하여 최대내력 이후에 대변형 영역까지 내력을 유지할 수 있다.
현재 가장 많이 적용되고 있는 구조는 기둥으로 구성된 수직부재, 기둥과 기둥사이를 연결하는 거더부재, 거더와 거더사이를 연결하는 보부재로 이루어진 라멘구조이다. 최근 이런 라멘구조에서 작은 보를 없애서 물량을 절감시키는 1방향 구조의 적용이 증가되고 있다. 이때, 기둥과 기둥을 연결하는 거더부재를 기둥의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 하는 넓적보(와이드보)로 구성하게 되면, 층고를 절감할 수 있어서 물량절감과 층고절감 효과 등을 동시에 볼 수 있는 장점이 있다. 이러한 일방향 구조방식은 150mm~450mm에 해당하는 깊은 데크의 개발로 가능하게 되었다. 구조적으로 장점이 있는 철골합성기둥과 철근콘크리트 와이드보를 결합할 경우 공기단축 뿐만 아니라 물량절감이 가능하다. 하지만, 이질재료가 만나는 접합부가 제대로 구조화되지 않을 경우, 기둥면과 콘크리트면이 분리되어 붕괴가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 철골합성기둥과 철근콘크리트 계면에 특정 형상의 전단키(Shearkey)를 설치하여 접합부의 강성을 증가시킴으로써 철근콘크리트 와이드보의 힘이 기둥면에 전달될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조는 폐단면 합성 기둥; 상기 폐단면 합성 기둥의 둘레에 용접 결합되는 'ㄷ' 형상의 전단키; 상기 폐단면 합성 기둥의 테두리에서 상기 전단키를 내부에 포함하도록 대략 수직하는 방향으로 연장되는 철근 콘크리트 와이드보;를 포함하고, 상기 와이드보의 너비는 상기 폐단면 합성 기둥의 너비보다 넓게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 전단키는 단면이 'ㄷ' 형상인 단부가 상기 폐단면 합성 기둥에 용접 결합될 수 있다.
또한, 상기 전단키는 편평한 면 부분이 상기 폐단면 합성 기둥에 용접 결합될 수 있다.
또한, 상기 와이드보는 상기 폐단면 합성 기둥의 둘레를 감싸도록 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 폐단면 합성 기둥은, 적어도 세 개의 절곡된 모서리를 갖고 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상의 접철강판 한 쌍이 상호 용접 결합되어 형성되는 폐단면 강관 기둥; 및 상기 폐단면 강관 기둥의 내부에 채움되어 형성되는 콘크리트;을 포함하고, 상기 연결되지 않은 한 면을 형성하도록 일부 돌출된 형상의 보조절곡부에는 보강부재가 추가로 결합될 수 있다.
또한, 상기 접철강판의 단면은 정사각형 형상으로 구비되고, 상기 접철강판의 상호 결합에 의해 형성되는 상기 폐단면 강관 기둥의 단면은 장변이 단변의 2배 길이의 사각형 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 접철강판은, 하나의 강판이 절곡되어 형성되는 3개의 면과 나머지 면보다 작은 크기의 면으로 절곡 연장되는 적어도 1개의 상기 보조절곡부로 구성될 수 있다.
또한, 상기 접철강판은 1개의 상기 보조절곡부를 구비하도록 세 개의 절곡된 모서리를 갖고, 상기 폐단면 강관 기둥은 중심점을 기준으로 점대칭되도록 용접결합될 수 있다.
또한, 상기 보조절곡부의 외측면에는 보강부재가 구비되고, 한쌍의 상기 접철강판이 결합될 때, 각각의 상기 접철강판의 끝단부가 상기 보강부재의 단부에 올려진 형상으로 배치되어 용접결합될 수 있다.
또한, 상기 접철강판은 2개의 상기 보조절곡부를 구비하도록 네 개의 절곡된 모서리를 갖고, 상기 폐단면 강관 기둥은 2개의 접철강판에 구비되는 상기 보조절곡부 중 어느 하나가 상기 보강부재를 대체하면서 상호 맞댄 형상으로 배치되도록 용접결합될 수 있다.
또한, 상기 접철강판의 단면은 장변이 단변의 2배 길이로 구비되는 사각형 형상으로 구비되고, 상기 접철강판의 상호 결합에 의해 형성되는 상기 폐단면 강관 기둥은 단면이 정사각형으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 폐단면 강관 기둥은 한 쌍의 상기 접철강판이 상호 접촉하는 2개의 부분에만 용접부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 폐단면 강관 기둥을 형성하는 면에는 강성보강용 스티프너가 길이 방향으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 스티프너는 상기 보조절곡부와 상기 보강부재의 두께를 합친 두께와 동일한 두께로 구비될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥에 와이드보 연결 구조 시공방법은 폐단면 강관 기둥을 지반에 세우는 단계; 상기 폐단면 강관 기둥의 내부에 콘크리트를 채워 폐단면 합성 기둥을 제작하는 단계; 상기 폐단면 합성 기둥의 둘레에 'ㄷ' 형상의 전단키를 형성하는 단계; 및 상기 폐단면 합성 기둥의 둘레는 모두 감싸도록 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 철골합성기둥과 철근콘크리트 와이드보 접합부에 소정 형상의 전단키를 적용할 경우, 합성기둥 외부 강재면과 철근콘크리트 와이드보 계면의 일체성을 확보하고 접합부의 강성과 강도를 증진 시킬 수 있다. 또한 강성의 증대로 초기 균열제어에 효과적이며 중앙부의 처짐을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조의 사시도이고,
도 2는 도 1의 I-I' 의 단면도(수직 단면도)이고,
도 3은 도 1의 II-II' 의 단면도(평단면도)이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥에 전단키가 결합된 구조의 다양한 실시예를 도시한 도면이고,
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥의 사시도이고,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥의 단면도이고,
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 접철강판을 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 접철강판에 보강부재가 결합된 형상을 도시한 단면도이고,
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥의 단면도이고,
도 11는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 접철강판을 도시한 단면도이고,
도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 접철강판에 보강부재가 결합된 형상을 도시한 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조의 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 의 단면도(수직 단면도)이고, 도 3은 도 1의 II-II' 의 단면도(평단면도)이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조(1000)는 폐단면 합성 기둥(100, 200)과 폐단면 합성 기둥(100, 200)에 대략 수직하게 가로방향으로 연결되는 와이드보(300)를 포함한다. 와이드보(300)는 철근 콘크리트 구조일 수 있다. 또한, 와이드보(300)의 너비는 폐단면 합성 기둥(100, 200)의 너비보다 넓게 구비될 수 있다.
폐단면 합성 기둥(100, 200)은, 이하 도 5 내지 도 12를 참고하여 상세히 설명하겠지만, 외부가 강관 기둥(110, 210)으로 구비되므로 폐단면 합성 기둥(100, 200)과 철근(310)을 배근하고 콘크리트(350)를 타설하여 형성한 철근 콘크리트 구조의 와이드보(300)를 연결하는 경우에는 재질의 차이에 따라 연결 부위의 결합 강도가 낮게 형성될 수 있으며, 이에 따라 연결 부위의 전단 강성이 약하게 형성될 수 있다.
이에 따라, 폐단면 합성 기둥(100, 200)과 철근 콘크리트 구조의 와이드보(300)를 연결하는 경우에는, 전단 강성 보강을 위해 폐단면 합성 기둥(100, 200)의 외부면에 전단키(400)를 형성할 수 있다.
전단키(400)는 강재를 사용할 있고, 용접 결합에 의해 폐단면 합성 기둥(100, 200), 더욱 상세히는 강관 기둥(110, 210)에 단단히 결합될 수 있다. 전단키(400)는 'ㄷ' 형상일 수 있다. 전단키(400)는 단면이 'ㄷ' 형상인 단부가 상기 폐단면 합성 기둥(100, 200)에 용접 결합되거나(도 4a, 도 4b의 (a) 참고), 편평한 면 부분이 상기 폐단면 합성 기둥에 용접 결합될 수 있다(도 4c 참고). 그리고, 전자의 경우에는 전단키(400) 2개가 상호 인접하게 설치될 수 있으며(도 4b의 (b) 참고), 이들의 상부 또는 하부에는 보조강판(410)이 부착될 수 있다.
도 4b의 (b)를 참고하면, 단면이 'ㄷ' 형상인 전단키(400)가 상호 인접한 상태로 결합되어 'H' 형상을 이루도록 구비될 수 있으며, 이 경우에는 결합강도 향상 및 결합의 용이를 위해 강관 기둥(110, 210)의 외부면에 가로플랜지(151)와 세로플랜지(152)를 먼저 용접결합에 의해 구비하고, 전단키(400)가 가로플랜지(151)와 세로플랜지(153)에 볼팅 결합(151a, 153a)되게 할 수 있다. 물론, 추가로 용접결합도 부가할 수 있다.
한편, 폐단면 합성 기둥(100, 200)에는 전단 응력의 추가 보완을 위해 강관 기둥(110, 210)의 내부 또는 외부로 돌출되게 결합되는 전단스터드(410)가 추가로 구비될 수 있다(도 4c 참고, 도 4a 또는 도 4b의 구조에도 전단스터드(410) 적용 가능함).
나아가, 전단키(400) 또는 전단스터드(410)는 전단력을 보완하기 위한 목적이 크다는 점에서, 폐단면 합성 기둥(100, 200)의 구조를 감안하여 강성을 더 높이는 위치에 결합될 수 있다.
가령, 폐단면 합성 기둥(100, 200)의 내부, 즉 강관 기둥(110, 210)의 내부에는 구조적으로 보조절곡부(111a, 112a), 보강부재(121, 122), 스티프너(250) 중 적어도 하나를 구비하게 되며, 이들은 수직 방향으로 길게 형성될 수 있다. 그러므로, 보조절곡부(111a, 112a), 보강부재(121, 122), 스티프너(250) 등의 구비 위치를 고려하여 전단키(400)를 보조절곡부(111a, 112a), 보강부재(121, 122), 스티프너(250) 등이 결합되는 위치와 상응하게 강관 기둥(110, 210)의 외부면에 구비되게 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥에 와이드보 연결 구조 시공방법은 폐단면 강관 기둥(110, 210)을 지반에 세우는 단계; 폐단면 강관 기둥(110, 210)의 내부에 콘크리트를 채워 폐단면 합성 기둥(100, 200)을 제작하는 단계; 폐단면 합성 기둥(100, 200)의 둘레에 'ㄷ' 형상의 전단키(400)를 형성하는 단계; 및 폐단면 합성 기둥(100, 200)의 둘레는 모두 감싸도록 철근(310)을 배근하고, 거푸집을 형성하여 콘크리트(350)를 타설하는 단계;를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥(100, 200)은 와이드보(300)가 연결되더라도 좌굴 등에 강한 구조로 형성될 수 있으며, 이하, 도 5 내지 도 12를 참고하여 그 구조를 상세히 설명한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥의 사시도이고, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥의 단면도이고, 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 접철강판을 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 접철강판에 보강부재가 결합된 형상을 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 폐단면 합성 기둥(100)은 강판을 사각 형상으로 접철하여 형성된 접철강판(111, 112) 한 쌍을 상호 용접 결합(140, 용접부)하여 형성한 폐단면 강관 기둥(110)의 내부에 콘크리트(130)를 채워 형성할 수 있다. 물론, 콘크리트(130)는 채움 후 양생 과정을 거쳐야 한다.
그리고, 접철강판(111, 112)은 폐단면 합성 기둥(100)의 강성 보강 및 콘크리트(130)와의 결합강도 향상을 의해 폐단면 강관 기둥(110)의 내부로 돌출되는 보조절곡부(111a, 112a)를 구비하고, 보조절곡부(111a, 112a)에는 추가 강성 보완을 위해 보강부재(121,122)가 결합될 수 있다.
여기서, 접철강판(111, 112)은 단면이 정사각형 형상으로 구비되고, 이에 따라 한 쌍의 접철강판(111, 112)이 상호 결합되어 형성된 폐단면 강관 기둥(110) 및 폐단면 합성 기둥(100)의 단면은 장변이 단변보다 2배 더 긴 사각형 형상으로 구비될 수 있다.
접철강판(111, 112)은 적어도 세 개의 절곡된 모서리를 갖고 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상으로 구비될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 접철강판(111, 112)은 같은 사이즈의 세 면을 갖도록 강판을 접철하여 구비되며, 세 면 중 가운데 면을 제외한 양쪽의 마지막 면 중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 다른 면보다 사이즈가 작은 크기를 갖도록 절곡 연장되는 적어도 1개의 보조절곡부(111a, 112a)를 구비할 수 있다. 즉, 사각 형상을 갖는 접철강판(111, 112)은, 네 면 중 한면은 열린형상, 즉, 인접하는 면까지 연결되지 못하고 면의 일부만 채우는 보조절곡부(111a, 112a)를 구비할 수 있다.
한 쌍의 접철강판(111, 112)의 상호 용접결합에 의해 폐단면 강관 기둥(110)이 형성될 수 있다.
접철강판(111, 112)은 네 면 중 한 면은 열린 형상, 즉, 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상으로 구비되며, 한 쌍의 접철강판(111, 112)은 열린 형상을 갖는 면끼리 상호 맞댄 형상으로 배치되어 접촉하는 부분이 기둥의 길이 방향으로 용접되어 용접부(140)를 형성하면서 상호 결합된다. 용접부(140)는 공수를 줄이기 위해 최소화하는 것이 좋으며, 본 실시예에서는 사각 형상의 접철강판(111, 112)가 상호 맞댄 상태에서 용접을 진행하므로, 용접부(140)는 도 5에 도시된 바와 같이 전면측과 후면측에 각각 1개씩 총 2개가 형성될 수 있다.
한편, 도 6의 (a) 및 도 7의 (a)를 참고하면, 한 쌍의 접철강판(111, 112)은 결합에 의해 완성되는 폐단면 강관 기둥(110)의 중심점을 기준으로 점대칭되도록 배치되어 용접결합될 수 있다. 이 경우는 접철강판(111, 112)이 각각 하나의 보조절곡부(111a, 112a) 만을 구비하는 경우이며, 접철강판(111, 112)는 보조절곡부(111a, 112a)가 연결되는 모서리에 보조절곡부(111a, 112a)가 구비되지 않은 단부가 배치되어 상호 용접결합된다.
그리고, 접철강판(111, 112)의 보조절곡부(111a, 112a)의 외측에는 추가로 강성을 보완하거나 용접을 보조하는 부재로 사용하기 위해 보강부재(121, 122)가 구비될 수 있다. 보강부재(!21, 122)는 한 쌍의 접철강판(111, 112)이 상호 결합될 때, 각각의 접철강판(111, 112)의 끝단부가 보강부재(121, 122)의 단부에 올려진 형상으로 배치되어 용접결합될 수 있다. 이에 따라 용접결합시 접철강판(111, 112)의 위치를 잡기가 매우 용이하고 보강부재(121, 122)에 의해 추가 강성보완이 가능하다는 장점이 있다.
아울러, 도 6의 (b) 및 도 7의 (b)를 참고하면, 접철강판(111, 112)은 2개의 보조절곡부(111b, 112b)를 구비하도록 네 개의 절곡된 모서리를 갖을 수 있다. 이 경우에는 2개의 접철강판(111, 112)에 구비되는 보조절곡부(111b, 112b)가 상호 맞댄 형상으로 배치되도록 용접결합하여 폐단면 강관 기둥(110)을 형성할 수 있다. 이 경우에는 별도의 보강부재는 불필요하다.
한편, 도 8을 참고하면, 접철강판(111, 112)에 보강부재(121, 122)가 결합된 형상이 도시된다. 보강부재(121, 122)의 단부에는 접철강판(111, 112)이 올려지게 되므로, 폐단면 강관 기둥(110)의 외관을 고려하여 보강부재(121, 122)는 접철강판(111, 112)의 두께(d) 만큼 내측으로 이동된 상태로 결합될 수 있다.
아울러, 보강부재(121, 122)는 접철강판(111, 112)과 동일한 두께를 갖고 동일한 재질이거나, 다른 재질이더라도 상호 용접 결합이 가능하고 대략 유사한 두께를 갖도록 구비될 수 있다.
그리고, 도 6의 (a)에 게시된 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥(100)은, 2개의 강판을 세 개의 모서리가 형성되도록 사각 형상으로 절곡하여 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상의 접철강판(111, 112) 한 쌍을 준비하는 단계와, 연결되지 않은 한 면을 형성하도록 일부 돌출된 형상의 보조절곡부(111a, 112a)에 보강부재(121, 122)를 추가로 결합하는 단계와, 한 쌍의 접철강판(111, 112)을 각각의 접철강판(111, 112)의 끝단부가 보강부재(121, 122)의 단부에 올려진 형상으로 배치되도록 하여 접철강판(111, 112)의 길이방향으로 2개 부분을 용접결합하여 폐단면 강관 기둥(110)을 형성하는 단계 및 폐단면 강관 기둥(110)의 내부에 콘크리트를 채우고 양생하는 단계를 포함하여 제작될 수 있다.
또한, 도 6의 (b)에 게시된 일 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥(100)은, 2개의 강판을 네 개의 모서리가 형성되도록 사각 형상으로 절곡하여 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상의 접철강판(111, 112) 한 쌍을 준비하는 단계(여기서, 연결되지 않은 한 면은 양쪽에서 일부 돌출된 형상의 보조절곡부(111b, 112b)에 의해 형성됨), 한 쌍의 접철강판(111, 112)을 보조절곡부(111b, 112b)가 상호 맞댄 형태로 배치하여 접철강판(111, 112)의 길이방향으로 2개 부분을 용접결합하여 폐단면 강관 기둥(110)을 형성하는 단계 및 폐단면 강관 기둥(110)의 내부에 콘크리트를 채우고 양생하는 단계를 포함하여 제작될 수 있다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥의 단면도이고, 도 11는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 접철강판을 도시한 단면도이고, 도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 접철강판에 보강부재가 결합된 형상을 도시한 단면도이다.
도 9 내지 도 12을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 다른 폐단면 합성 기둥(200)은 강판을 사각 형상으로 접철하여 형성된 접철강판(211, 212) 한 쌍을 상호 용접 결합(240, 용접부)하여 형성한 폐단면 강관 기둥(210)의 내부에 콘크리트(230)를 채워 형성할 수 있다. 물론, 콘크리트(230)는 채움 후 양생 과정을 거쳐야 한다.
그리고, 접철강판(211, 212)은 폐단면 합성 기둥(200)의 강성 보강 및 콘크리트(230)와의 결합강도 향상을 의해 폐단면 강관 기둥(210)의 내부로 돌출되는 보조절곡부(211a, 212a)를 구비하고, 보조절곡부(211a, 212a)에는 추가 강성 보완을 위해 보강부재(221,222)가 결합될 수 있다.
여기서, 접철강판(211, 212)은 단면이 장변이 단변보다 2배 더 긴 직사각형 형상으로 구비되고, 이에 따라 한 쌍의 접철강판(211, 212)은 장변이 상호 용접결합되므로 폐단면 강관 기둥(210) 및 폐단면 합성 기둥(200)의 단면은 대략 정사각형 형상으로 구비될 수 있다.
접철강판(211, 212)은 적어도 세 개의 절곡된 모서리를 갖고 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상으로 구비될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 접철강판(211, 212)은 같은 사이즈의 세 면을 갖도록 강판을 접철하여 구비되며, 세 면 중 가운데 면을 제외한 양쪽의 마지막 면 중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 다른 면보다 사이즈가 작은 크기를 갖도록 절곡 연장되는 적어도 1개의 보조절곡부(211a, 212a)를 구비할 수 있다. 즉, 사각 형상을 갖는 접철강판(211, 212)은, 네 면 중 한면은 열린형상, 즉, 인접하는 면까지 연결되지 못하고 면의 일부만 채우는 보조절곡부(211a, 212a)를 구비할 수 있다. 여기서, 열린 한면은 단면으로 볼 때 장변일 수 있다.
한 쌍의 접철강판(211, 212)의 상호 용접결합에 의해 폐단면 강관 기둥(210)이 형성될 수 있다.
접철강판(211, 212)은 네 면 중 한 면(더욱 상세히는 단면으로 볼 때 장변측)은 열린 형상, 즉, 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상으로 구비되며, 한 쌍의 접철강판(111, 112)은 열린 형상을 갖는 면끼리 상호 맞댄 형상으로 배치(즉, 단면으로 볼 때 장변끼리 상호 맞댄 형상)되어 접촉하는 부분이 기둥의 길이 방향으로 용접되어 용접부(240)를 형성하면서 상호 결합된다. 용접부(240)는 공수를 줄이기 위해 최소화하는 것이 좋으며, 본 실시예에서는 사각 형상의 접철강판(211, 212)가 상호 맞댄 상태에서 용접을 진행하므로, 용접부(240)는 도 9에 도시된 바와 같이 전면측과 후면측에 각각 1개씩 총 2개가 형성될 수 있다.
한편, 도 10의 (a) 및 도 11의 (a)를 참고하면, 한 쌍의 접철강판(211, 212)은 결합에 의해 완성되는 폐단면 강관 기둥(210)의 중심점을 기준으로 점대칭되도록 배치되어 용접결합될 수 있다. 이 경우는 접철강판(211, 212)이 각각 하나의 보조절곡부(211a, 212a) 만을 구비하는 경우이며, 접철강판(211, 212)은 보조절곡부(211a, 212a)가 연결되는 모서리에 보조절곡부(211a, 212a)가 구비되지 않은 단부가 배치되어 상호 용접결합된다.
그리고, 접철강판(211, 212)의 보조절곡부(211a, 212a)의 외측에는 추가로 강성을 보완하거나 용접을 보조하는 부재로 사용하기 위해 보강부재(221, 222)가 구비될 수 있다. 보강부재(221, 222)는 한 쌍의 접철강판(211, 112)이 상호 결합될 때, 각각의 접철강판(211, 212)의 끝단부가 보강부재(221, 222)의 단부에 올려진 형상으로 배치되어 용접결합될 수 있다. 이에 따라 용접결합시 접철강판(211, 212)의 위치를 잡기가 매우 용이하고 보강부재(221, 222)에 의해 추가 강성보완이 가능하다는 장점이 있다.
아울러, 도 10의 (b) 및 도 11의 (b)를 참고하면, 접철강판(211, 212)은 2개의 보조절곡부(211b, 212b)를 구비하도록 네 개의 절곡된 모서리를 갖을 수 있다. 이 경우에는 2개의 접철강판(211, 212)에 구비되는 보조절곡부(211b, 212b)가 상호 맞댄 형상으로 배치되도록 용접결합하여 폐단면 강관 기둥(210)을 형성할 수 있다. 이 경우에는 별도의 보강부재는 불필요하다.
한편, 도 12을 참고하면, 접철강판(211, 212)에 보강부재(221, 222)가 결합된 형상이 도시된다. 보강부재(221, 222)의 단부에는 접철강판(211, 212)이 올려지게 되므로, 폐단면 강관 기둥(210)의 외관을 고려하여 보강부재(221, 222)는 접철강판(211, 212)의 두께(d) 만큼 내측으로 이동된 상태로 결합될 수 있다.
아울러, 보강부재(221, 222)는 접철강판(211, 212)과 동일한 두께를 갖고 동일한 재질이거나, 다른 재질이더라도 상호 용접 결합이 가능하고 대략 유사한 두께를 갖도록 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 폐단면 강관 기둥(210)은 단면으로 볼 때 장변 쪽에 별도의 보강부재가 구비되어 있지 않아 강성 문제가 있을 수 있다. 이에, 장변 쪽의 내측에는 대략 보조절곡부(211b, 212b)와 보강부재(221, 222)를 합친 두께와 대략 동일한 두께의 스티프너(250)가 기둥의 길이방향으로 길게 배치될 수 있다. 이에 따라 강성이 보완될 수 있다.
그리고, 도 10의 (a)에 게시된 다른 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥(200)은, 2개의 강판을 세 개의 모서리가 형성되도록 사각 형상으로 절곡하여 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상의 접철강판(211, 212) 한 쌍을 준비하는 단계와, 연결되지 않은 한 면을 형성하도록 일부 돌출된 형상의 보조절곡부(211a, 212a)에 보강부재(221, 222)를 추가로 결합하는 단계와, 한 쌍의 접철강판(211, 212)을 각각의 접철강판(211, 212)의 끝단부가 보강부재(221, 222)의 단부에 올려진 형상으로 배치되도록 하여 접철강판(211, 212)의 길이방향으로 2개 부분을 용접결합하여 폐단면 강관 기둥(210)을 형성하는 단계 및 폐단면 강관 기둥(210)의 내부에 콘크리트를 채우고 양생하는 단계를 포함하여 제작될 수 있다.
또한, 도 10의 (b)에 게시된 다른 실시예에 따른 폐단면 합성 기둥(200)은, 2개의 강판을 네 개의 모서리가 형성되도록 사각 형상으로 절곡하여 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상의 접철강판(211, 212) 한 쌍을 준비하는 단계(여기서, 연결되지 않은 한 면은 양쪽에서 일부 돌출된 형상의 보조절곡부(211b, 212b)에 의해 형성됨), 한 쌍의 접철강판(211, 212)을 보조절곡부(211b, 212b)가 상호 맞댄 형태로 배치하여 접철강판(211, 212)의 길이방향으로 2개 부분을 용접결합하여 폐단면 강관 기둥(210)을 형성하는 단계 및 폐단면 강관 기둥(210)의 내부에 콘크리트를 채우고 양생하는 단계를 포함하여 제작될 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100, 200 : 폐단면 합성 기둥
110, 210 : 폐단면 강관 기둥
111, 211 : 제1 접철강판
112, 212 : 제2 접철강판
111a, 112a, 211a, 212a : 보조절곡부
121, 122, 221, 222 : 보강부재
130, 230 : 콘크리트
140, 240 : 용접부
250 : 스티프너
300 : 와이드보
1000 : 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조

Claims (15)

  1. 폐단면 합성 기둥;
    상기 폐단면 합성 기둥의 둘레에 용접 결합되는 'ㄷ' 형상의 전단키;
    상기 폐단면 합성 기둥의 테두리에서 상기 전단키를 내부에 포함하도록 대략 수직하는 방향으로 연장되는 철근 콘크리트 와이드보;를 포함하고,
    상기 와이드보의 너비는 상기 폐단면 합성 기둥의 너비보다 넓게 구비되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전단키는 단면이 'ㄷ' 형상인 단부가 상기 폐단면 합성 기둥에 용접 결합되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전단키는 편평한 면 부분이 상기 폐단면 합성 기둥에 용접 결합되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 와이드보는 상기 폐단면 합성 기둥의 둘레를 감싸도록 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하여 형성되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폐단면 합성 기둥은,
    적어도 세 개의 절곡된 모서리를 갖고 한 면이 연결되지 않은 사각 기둥 형상의 접철강판 한 쌍이 상호 용접 결합되어 형성되는 폐단면 강관 기둥; 및
    상기 폐단면 강관 기둥의 내부에 채움되어 형성되는 콘크리트;을 포함하고,
    상기 연결되지 않은 한 면을 형성하도록 일부 돌출된 형상의 보조절곡부에는 보강부재가 추가로 결합되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접철강판의 단면은 정사각형 형상으로 구비되고,
    상기 접철강판의 상호 결합에 의해 형성되는 상기 폐단면 강관 기둥의 단면은 장변이 단변의 2배 길이의 사각형 형상으로 구비되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 접철강판은, 하나의 강판이 절곡되어 형성되는 3개의 면과 나머지 면보다 작은 크기의 면으로 절곡 연장되는 적어도 1개의 상기 보조절곡부로 구성되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 접철강판은 1개의 상기 보조절곡부를 구비하도록 세 개의 절곡된 모서리를 갖고,
    상기 폐단면 강관 기둥은 중심점을 기준으로 점대칭되도록 용접결합되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보조절곡부의 외측면에는 보강부재가 구비되고,
    한쌍의 상기 접철강판이 결합될 때, 각각의 상기 접철강판의 끝단부가 상기 보강부재의 단부에 올려진 형상으로 배치되어 용접결합되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 접철강판은 2개의 상기 보조절곡부를 구비하도록 네 개의 절곡된 모서리를 갖고,
    상기 폐단면 강관 기둥은 2개의 접철강판에 구비되는 상기 보조절곡부 중 어느 하나가 상기 보강부재를 대체하면서 상호 맞댄 형상으로 배치되도록 용접결합되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 접철강판의 단면은 장변이 단변의 2배 길이로 구비되는 사각형 형상으로 구비되고,
    상기 접철강판의 상호 결합에 의해 형성되는 상기 폐단면 강관 기둥은 단면이 정사각형으로 구비되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 폐단면 강관 기둥은 한 쌍의 상기 접철강판이 상호 접촉하는 2개의 부분에만 용접부가 형성되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 폐단면 강관 기둥을 형성하는 면에는 강성보강용 스티프너가 길이 방향으로 구비되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 스티프너는 상기 보조절곡부와 상기 보강부재의 두께를 합친 두께와 동일한 두께로 구비되는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조.
  15. 폐단면 강관 기둥을 지반에 세우는 단계;
    상기 폐단면 강관 기둥의 내부에 콘크리트를 채워 폐단면 합성 기둥을 제작하는 단계;
    상기 폐단면 합성 기둥의 둘레에 'ㄷ' 형상의 전단키를 형성하는 단계; 및
    상기 폐단면 합성 기둥의 둘레는 모두 감싸도록 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 폐단면 합성 기둥과 와이드보 연결 구조 시공 방법.
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