KR20220055894A - 단부 보강형 철골 프레임 - Google Patents

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KR20220055894A KR1020200140443A KR20200140443A KR20220055894A KR 20220055894 A KR20220055894 A KR 20220055894A KR 1020200140443 A KR1020200140443 A KR 1020200140443A KR 20200140443 A KR20200140443 A KR 20200140443A KR 20220055894 A KR20220055894 A KR 20220055894A
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Abstract

본 발명은 한 쌍의 철골 기둥 일측에 각각 결합되는 단부 접합보와 양측 단부 접합보 사이에 결합되는 철골보 본체를 포함하여 구성되는 철골 프레임에서, 단부 접합보 하부를 지지하도록 철골 기둥 일측에 보강보를 현장 설치함으로써 단부 접합보의 내민 길이에 상관없이 보강보의 길이를 설정할 수 있고, 시공이 용이한 단부 보강형 철골 프레임에 대한 것이다.
본 발명 단부 보강형 철골 프레임은 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 철골 기둥; 상기 철골 기둥의 일측에 결합되는 단부 접합보; 양측의 상기 단부 접합보 사이에 설치되어 단부가 단부 접합보의 단부에 접합되는 철골보 본체; 및 일단이 철골 기둥의 일측에 결합되어 상기 단부 접합보의 하부를 지지하도록 현장 설치되는 보강보; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

단부 보강형 철골 프레임{End reinforced steel frame}
본 발명은 한 쌍의 철골 기둥 일측에 각각 결합되는 단부 접합보와 양측 단부 접합보 사이에 결합되는 철골보 본체를 포함하여 구성되는 철골 프레임에서, 단부 접합보 하부를 지지하도록 철골 기둥 일측에 보강보를 현장 설치함으로써 단부 접합보의 내민 길이에 상관없이 보강보의 길이를 설정할 수 있고, 시공이 용이한 단부 보강형 철골 프레임에 대한 것이다.
철골 기둥 사이에 철골보가 결합되는 철골 프레임에서 철골보는 철골 기둥에 강접합된다. 이를 위해 철골보의 단부는 용접에 의해 철골 기둥에 결합하고, 철골 기둥의 플랜지 사이에는 철골보의 상하부플랜지에 대응되는 위치에 스티프너를 용접하여 보강한다.
이 경우 현장 용접 공정은 품질 관리가 어려우며, 철골 기둥을 세운 후 고공에서 철골보를 용접 결합하기 어려운 문제가 있다.
이에 따라 일반적으로 철골보를 단부 접합보와 중앙부의 철골보 본체로 분할하고, 단부 접합보를 미리 공장에서 철골 기둥에 접합한 후 현장 반입하는 순서로 시공한다.
그러나 단부 접합보를 철골 기둥에 미리 접합할 경우, 단부 접합보의 돌출로 인해 운반 및 설치가 어려울 수 있다. 이에 단부 접합보의 내민 길이에 한계가 있다.
한편, 철골보 단부가 철골 기둥에 강접합되면, 철골보 단부에서 최대 모멘트가 발생한다. 이때, 철골보 단부 모멘트를 기준으로 철골보 단면을 설계할 경우, 철골보 단부 이외 부분은 과설계가 되어 비경제적이다.
이에 철골보 단부 하부에 보강보를 결합하여 단부를 보강함으로써 경제적인 설계를 도모할 수 있다.
이러한 보강보는 일반적으로 역T형으로 형성되어 단부 접합보 하부에 용접에 의해 사전 접합한다.
따라서 보강보 역시 단부 접합보와 마찬가지로 내민 길이에 한계가 있다.
그러므로 종래에는 보강보의 내민 길이가 단부 접합보의 내민 길이보다 클 경우, 하부 보강보를 절단하여 일측은 단부 접합보 하부에 용접 결합하고, 타측은 중앙의 철골보 본체 단부 하부에 용접 결합하며, 분할된 접합보를 접합플레이트로 접합하였다(등록특허 제10-1834843호).
그러나 이 경우 현장 접합 개소가 과도하게 많아져 시공 시간이 오래 걸리고, 철골보 본체 하부에 보강보가 사전 결합되어 돌출되므로 운반 효율이 크게 떨어지는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 보강보를 현장 설치하도록 함으로써 단부 접합보의 내민 길이에 상관없이 보강보의 길이를 설정할 수 있고, 시공이 용이한 단부 보강형 철골 프레임을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 철골 기둥; 상기 철골 기둥의 일측에 결합되는 단부 접합보; 양측의 상기 단부 접합보 사이에 설치되어 단부가 단부 접합보의 단부에 접합되는 철골보 본체; 및 일단이 철골 기둥의 일측에 결합되어 상기 단부 접합보의 하부를 지지하도록 현장 설치되는 보강보; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 단부 접합보와 철골보 본체의 하면은 동일면을 이루고, 상기 보강보는 철골보 본체 측으로 연장되어 철골보 본체의 하부를 지지하는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강보는 상부플랜지, 하부플랜지 및 상부플랜지와 하부플랜지를 연결하는 웨브로 구성되어 상기 보강보의 상부플랜지가 상기 단부 접합보 및 철골보 본체의 하부플랜지와 제1체결볼트로 각각 체결되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강보는 상부플랜지, 하부플랜지 및 상부플랜지와 하부플랜지를 연결하는 웨브로 구성되어, 상기 단부 접합보의 하부플랜지와 철골보 본체의 하부플랜지의 접합부에는 상면은 접합플레이트가 밀착되고 하면은 상기 보강보의 상부플랜지가 밀착되어 제2체결볼트에 의해 단부 접합보와 철골보 본체가 상호 접합되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강보의 상부플랜지는 접합플레이트와 대응되는 길이에만 형성되고, 상기 보강보의 상부플랜지 전방과 후방은 보강보의 웨브 상단이 단부 접합보의 하부플랜지 및 철골보 본체의 하부플랜지 하면에 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강보의 철골 기둥 측 단부에는 단부지지판이 구비되어, 상기 단부지지판이 상기 철골 기둥 측면에 제3체결볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임을 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 한 쌍의 철골 기둥 일측에 각각 결합되는 단부 접합보와 양측 단부 접합보 사이에 결합되는 철골보 본체를 포함하여 구성되는 철골 프레임에서, 단부 접합보 하부를 지지하도록 철골 기둥 일측에 보강보를 현장 설치함으로써 철골 기둥-단부 접합보의 조립체 운반이 용이한 단부 보강형 철골 프레임을 제공할 수 있다.
둘째, 철골보 단부를 보강하는 보강보가 단부 접합보와 별개로 현장 결합되므로, 단부 접합보의 내민 길이에 상관없이 보강보의 길이를 자유롭게 설정할 수 있다.
셋째, 보강보를 하면이 단부 접합보의 하면과 동일면을 이루는 철골보 본체 측으로 연장하여 철골보 본체 하부를 지지하도록 구성하는 경우, 철골보 본체 설치시 보강보에 철골보 본체 단부를 거치할 수 있어 시공성이 향상된다.
도 1은 본 발명 단부 보강형 철골 프레임을 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명 단부 보강형 철골 프레임을 도시하는 정면도.
도 3은 보강보의 실시예를 도시하는 사시도.
도 4 내지 도 7은 본 발명 단부 보강형 철골 프레임의 시공 순서를 도시하는 도면.
도 8은 기존 철골 프레임 보강용 보강보를 도시하는 사시도.
도 9는 기존 철골 프레임 보강을 위한 실시예를 도시하는 정면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 단부 보강형 철골 프레임을 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명 단부 보강형 철골 프레임을 도시하는 정면도이며, 도 3은 보강보의 실시예를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 4 내지 도 7은 본 발명 단부 보강형 철골 프레임의 시공 순서를 도시하는 도면이다.
도 1, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 단부 보강형 철골 프레임은 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 철골 기둥(1); 상기 철골 기둥(1)의 일측에 결합되는 단부 접합보(2); 양측의 상기 단부 접합보(2) 사이에 설치되어 단부가 단부 접합보(2)의 단부에 접합되는 철골보 본체(3); 및 일단이 철골 기둥(1)의 일측에 결합되어 상기 단부 접합보(2)의 하부를 지지하도록 현장 설치되는 보강보(4); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 철골보 단부 하부에 구비되는 보강보(4)의 현장 설치가 가능하여 단부 접합보(2)의 내민 길이에 상관없이 보강보(4)의 길이를 설정할 수 있고, 시공성이 우수한 단부 보강형 철골 프레임을 제공하기 위한 것이다.
본 발명 단부 보강형 철골 프레임은 한 쌍의 철골 기둥(1) 사이에 구비되는 철골보를 포함하여 구성된다.
상기 철골보는 각 철골 기둥(1)의 일측에 결합되는 단부 접합보(2)와 양측의 단부 접합보(2) 사이에 구비되는 철골보 본체(3)로 구성된다.
상기 단부 접합보(2)와 철골 기둥(1)은 기존 철골 프레임과 동일하게 구성 가능하다.
상기 단부 접합보(2)는 운반 등을 고려하여 적절한 길이로 제작하여 철골 기둥(1) 측면에 용접으로 사전 접합할 수 있다.
상기 단부 접합보(2)의 응력을 철골 기둥(1)에 안정적으로 전달하기 위해, 단부 접합보(2)의 상하부플랜지(21, 22)와 대응되는 위치에 있는 철골 기둥(1)의 플랜지(11, 12) 사이에는 스티프너(14)가 구비될 수 있다(도 2).
상기 철골보 본체(3)의 단부는 단부 접합보(2)의 단부에 접합된다.
상기 보강보(4)는 일단이 철골 기둥(1)의 일측에 결합되어 상기 단부 접합보(2)의 하부를 지지하도록 현장 설치된다.
즉, 상기 보강보(4)는 단부 접합보(2)의 하부에 구비된다.
상기 보강보(4)는 단부 접합보(2)에 사전 접합되는 것이 아니라 현장에서 접합된다.
상기 보강보(4)의 일단은 철골 기둥(1)의 일측면에 접합 고정되고, 상면은 단부 접합보(2)의 하부에 접합 고정된다.
이와 같이, 상기 보강보(4)가 현장에서 결합되므로, 철골 기둥(1)-단부 접합보(2)의 조립체 운반이 용이하고, 보강보(4)의 길이를 자유롭게 조절할 수 있다.
아울러 신축 구조물뿐 아니라 기존 건물 보강에도 적용 가능하다.
도 4 내지 도 7을 참고하여 본 발명 단부 보강형 철골 프레임을 시공하는 순서에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 철골 기둥(1) 단부에 단부 접합보(2)가 결합된 철골 기둥(1)-단부 접합보(2) 조립체를 세운다.
그리고 도 5와 같이, 단부 접합보(2) 하부에 보강보(4)를 결합한다.
상기 보강보(4)는 단부를 철골 기둥(1)의 측면에 접합하고, 상면을 단부 접합보(2)의 하부에 접합한다.
이후, 도 6과 같이, 이웃하는 단부 접합보(2) 사이에 철골보 본체(3)를 설치하여 완성한다(도 7).
도 2 등에 도시된 바와 같이, 상기 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)의 하면은 동일면을 이루고, 상기 보강보(4)는 철골보 본체(3) 측으로 연장되어 철골보 본체(3)의 하부를 지지하도록 구성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 보강보(4)는 단부 접합보(2)와 별개 부재로 현장 결합되므로 길이를 자유롭게 설정할 수 있다. 그러므로 보강 구간이 단부 접합보(2)의 길이보다 긴 경우, 보강보(4)의 길이를 단부 접합보(2)의 길이보다 길게 형성할 수 있다.
상기 보강보(4)는 분할되지 않은 단일 부재로, 단부 접합보(2)보다 길게 형성하여 철골보 본체(3) 측으로 일정 길이 연장 가능하다.
이 경우 보강보(4)는 단순히 철골보 단부를 보강하는 역할뿐 아니라 철골보 본체(3) 설치시 철골보 본체(3)의 단부가 거치되는 역할을 하므로 시공성을 개선한다.
도 2, 도 7 등에 도시된 바와 같이, 상기 보강보(4)는 상부플랜지(41), 하부플랜지(42) 및 상부플랜지(41)와 하부플랜지(42)를 연결하는 웨브(43)로 구성되어, 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)는 상기 단부 접합보(2) 및 철골보 본체(3)의 하부플랜지(22, 32)와 제1체결볼트(B1)로 각각 체결될 수 있다.
상기 보강보(4)를 현장에서 결합하기 위해 보강보(4)를 상부플랜지(41), 하부플랜지(42) 및 웨브(43)로 구성되는 H형 단면으로 형성하고, 보강보(4)의 상부플랜지(41)를 단부 접합보(2) 및 철골보 본체(3)의 하부플랜지(22, 32)와 제1체결볼트(B1)로 체결하여 접합할 수 있다.
상기 제1체결볼트(B1)는 보강보(4)와 단부 접합보(2), 보강보(4)와 철골보 본체(3)를 접합하는 역할을 한다.
상기 제1체결볼트(B1)에 의해 보강보(4)와 단부 접합보(2)를 일체화하기 위해, 제1체결볼트(B1)는 고력볼트를 사용하여 마찰 접합이 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 보강보(4)는 철골보 본체(3) 측으로 갈수록 상향 경사지도록 하부플랜지(42)를 상향 경사지게 형성할 수 있으며, 이에 대응되도록 보강보(4)의 웨브(43) 춤을 조절할 수 있다.
도 2, 도 7 등에 도시된 바와 같이, 상기 보강보(4)는 상부플랜지(41), 하부플랜지(42) 및 상부플랜지(41)와 하부플랜지(42)를 연결하는 웨브(43)로 구성되어, 상기 단부 접합보(2)의 하부플랜지(22)와 철골보 본체(3)의 하부플랜지(32)의 접합부에는 상면은 접합플레이트(5)가 밀착되고 하면은 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)가 밀착되어 제2체결볼트(B2)에 의해 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)가 상호 접합되도록 구성할 수 있다.
상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)는 단부 접합보(2) 및 철골보 본체(3)의 하부플랜지(22, 32) 하면에 밀착되어 지지한다.
이에 따라 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)가 하부 접합플레이트 역할을 하여 하부에는 별도의 접합플레이트가 필요 없다. 그리고 상기 단부 접합보(2) 및 철골보 본체(3)의 하부플랜지(22, 32) 상부에만 접합플레이트(5)를 설치하여, 제2체결볼트(B2)로 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)를 상호 접합할 수 있다.
즉, 상기 제2체결볼트(B2)는 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)를 상호 접합하는 역할을 한다.
상기 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)의 상부플랜지(21, 31)는 상하 접합플레이트(5)를 제2체결볼트(B2)로 체결하여 상호 접합할 수 있다.
상기 보강보(4)는 상하부플랜지(41, 42) 및 웨브(43)로 구성되어 전단 강성이 크므로 보강보(4)만으로 전단력을 지지할 수 있다. 이에 따라 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)의 웨브(23, 33)를 상호 연결하기 위한 접합플레이트는 생략 가능하다.
도 2, 도 3 등에 도시된 바와 같이, 상기 보강보(4)의 철골 기둥(1) 측 단부에는 단부지지판(44)이 구비되어, 상기 단부지지판(44)이 상기 철골 기둥(1) 측면에 제3체결볼트(B3)에 의해 결합될 수 있다.
상기 보강보(4)를 현장에서 철골 기둥(1)에 접합하기 위해 제3체결볼트(B3)를 이용할 수 있다.
이를 위해 상기 보강보(4)의 단부에는 단부지지판(44)을 구비한다.
철골보 단부에서 하부에 위치한 보강보(4)는 단부에서 압축력이 작용하므로, 단부지지판(44)과 철골 기둥(1) 플랜지의 지압에 의해 응력이 전달된다.
상기 제3체결볼트(B3)는 철골 기둥(1)과 보강보(4)의 접합부에서 전단력을 전달하는 역할을 한다.
이를 위해 제3체결볼트(B3)는 고력볼트를 사용하여 마찰 접합되도록 함이 바람직하다.
상기 보강보(4) 하부플랜지(42)의 축력을 철골 기둥(1) 측에 원활하게 전달할 수 있도록 상기 단부지지판(44)은 하부플랜지(42) 하부로 소정 길이 연장되어 제3체결볼트(B3)가 하부플랜지(42) 하부에서 체결되도록 하는 것이 바람직하다.
이 경우 하부플랜지(42)와 단부지지판(44)의 하부 연장부 사이에는 보강스티프너(45)가 구비될 수 있다.
상기 보강보(4)는 철골 기둥(1)-단부 접합보(2) 조립체 세우기 후 철골보 본체(3) 설치 전에 설치 가능하다.
또는, 시공 과정에 따라 철골 기둥(1)-단부 접합보(2) 조립체를 세우고 철골보 본체(3)를 설치한 후 슬래브 콘크리트 타설 전에 보강보(4)를 설치할 수도 있다.
도 8은 기존 철골 프레임 보강용 보강보를 도시하는 사시도이고, 도 9는 기존 철골 프레임 보강을 위한 실시예를 도시하는 정면도이다.
도 8, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)는 접합플레이트(5)와 대응되는 길이에만 형성되고, 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41) 전방과 후방은 보강보(4)의 웨브(43) 상단이 단부 접합보(2)의 하부플랜지(22) 및 철골보 본체(3)의 하부플랜지(32) 하면에 용접 결합되도록 구성할 수 있다.
기존에 설치된 철골 프레임에 보강보(4)를 설치하여 보강하고자 하는 경우, 이미 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)가 설치된 상태이므로 보강보(4)를 단부 접합보(2) 또는 철골보 본체(3)와 결합하기 위해 기존 단부 접합보(2) 및 철골보 본체(3)의 하부플랜지(22, 32)에 추가로 볼트 체결홀을 천공하는 것이 어렵다.
따라서 기존 철골 프레임에서 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)를 결합하기 위해 이미 형성된 볼트 체결홀을 그대로 활용하여 보강보(4)의 상부플랜지(41)를 결합하도록 하고, 나머지 부분은 보강보(4)의 웨브(43)를 단부 접합보(2) 및 철골보 본체(3) 하부에 용접(W) 결합하도록 한다.
이를 위해 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)는 접합플레이트(5)와 대응되는 부분에만 형성하고, 보강보(4)의 나머지 부분에는 웨브(43)가 상부플랜지(41)의 상면까지 연장 형성되도록 구성할 수 있다.
1: 철골 기둥 11, 12: 플랜지
13: 웨브 14: 스티프너
2: 단부 접합보 21: 상부플랜지
22: 하부플랜지 23: 웨브
3: 철골보 본체 31: 상부플랜지
32: 하부플랜지 33: 웨브
4: 보강보 41: 상부플랜지
42: 하부플랜지 43: 웨브
44: 단부지지판 45: 보강스티프너
5: 접합플레이트
B1: 제1체결볼트 B2: 제2체결볼트
B3: 제3체결볼트

Claims (6)

  1. 서로 이격되도록 설치되는 한 쌍의 철골 기둥(1);
    상기 철골 기둥(1)의 일측에 결합되는 단부 접합보(2);
    양측의 상기 단부 접합보(2) 사이에 설치되어 단부가 단부 접합보(2)의 단부에 접합되는 철골보 본체(3); 및
    일단이 철골 기둥(1)의 일측에 결합되어 상기 단부 접합보(2)의 하부를 지지하도록 현장 설치되는 보강보(4); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임.
  2. 제1항에서,
    상기 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)의 하면은 동일면을 이루고, 상기 보강보(4)는 철골보 본체(3) 측으로 연장되어 철골보 본체(3)의 하부를 지지하는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임.
  3. 제2항에서,
    상기 보강보(4)는 상부플랜지(41), 하부플랜지(42) 및 상부플랜지(41)와 하부플랜지(42)를 연결하는 웨브(43)로 구성되어, 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)가 상기 단부 접합보(2) 및 철골보 본체(3)의 하부플랜지(22, 32)와 제1체결볼트(B1)로 각각 체결되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임.
  4. 제2항에서,
    상기 보강보(4)는 상부플랜지(41), 하부플랜지(42) 및 상부플랜지(41)와 하부플랜지(42)를 연결하는 웨브(43)로 구성되어, 상기 단부 접합보(2)의 하부플랜지(22)와 철골보 본체(3)의 하부플랜지(32)의 접합부에는 상면은 접합플레이트(5)가 밀착되고 하면은 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)가 밀착되어 제2체결볼트(B2)에 의해 단부 접합보(2)와 철골보 본체(3)가 상호 접합되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임.
  5. 제4항에서,
    상기 보강보(4)의 상부플랜지(41)는 접합플레이트(5)와 대응되는 길이에만 형성되고, 상기 보강보(4)의 상부플랜지(41) 전방과 후방은 보강보(4)의 웨브(43) 상단이 단부 접합보(2)의 하부플랜지(22) 및 철골보 본체(3)의 하부플랜지(32) 하면에 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임.
  6. 제1항에서,
    상기 보강보(4)의 철골 기둥(1) 측 단부에는 단부지지판(44)이 구비되어, 상기 단부지지판(44)이 상기 철골 기둥(1) 측면에 제3체결볼트(B3)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 단부 보강형 철골 프레임.
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