KR20230113087A - 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조 및 이를 이용한 콘크리트충진 강관기둥 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철골보와 기둥의 접합부에 구성되는 내다이어프램을 팔각 기둥형상으로 구성하고, 기둥과 기둥의 접합시에 기둥의 단부에 절개접합부를 형성하고 수직으로 인접한 기둥 단부를 동시에 팔각 기둥형 내다이어프램의 모서리면이 인접한 기둥의 절개접합부에 동시에 삽입되도록 하여 기둥 내부에서 수직 내다이어프램 역할을 하도록 함과 동시에, 기둥과 기둥의 수직접합부와 기둥과 보의 접합부를 일치시켜 별도의 브라켓 등을 형성하지 않고서도 철골보가 접합되는 접합면을 제공하며, 사각형의 기둥에 팔각형의 내다이어프램을 구성하여 기둥 내부에 콘크리트 타설을 위한 트레미관의 삽입이나 철근의 배근이 용이하도록 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 철골보가 접합되는 접합부에서의 기둥과 기둥의 접합부 구조에 있어서, 기둥은 내부가 비어 있는 사각 단면의 강관 기둥이며, 기둥의 길이방향 양단부의 각변의 폭방향 중앙부에는 각각 단부에서 길이방향 내측의 수직방향으로 일정크기로 절개되어 절개접합부가 형성되며, 일정 크기의 수직한 판 형상으로 이루어지며, 단부가 일정거리 이격되어 평면상 사각형을 이루도록 구성되는 4개의 접합 플레이트과, 접합 플레이트의 내측면의 폭방향 양측에서 각각 사선으로 형성되어 인접 한 접합 플레이트과 연결하도록 구성되는 수직 판 형상의 연결 플레이트로 이루어지는 팔각 기둥형 내다이어프램이, 접합 플레이트의 상부와 하부가 각각 수직으로 인접한 기둥의 절개접합부에 삽입되도록 구성된다.

Description

팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조 및 이를 이용한 콘크리트충진 강관기둥{Cmonnecting Structure of steel column using octagonal pillar shaped internal diaphragm And Concrete filled steel tube column using thereof}

본 발명은 팔각 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조 및 이를 이용한 콘크리트충진 강관기둥에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철골보와 기둥의 접합부에 구성되는 내다이어프램을 팔각 기둥형상으로 구성하고, 기둥과 기둥의 접합시에 기둥의 단부에 절개접합부를 형성하고 수직으로 인접한 기둥 단부를 동시에 팔각 기둥형 내다이어프램의 모서리면이 인접한 기둥의 절개접합부에 동시에 삽입되도록 하여 기둥 내부에서 수직 내다이어프램 역할을 하도록 함과 동시에, 기둥과 기둥의 수직접합부와 기둥과 보의 접합부를 일치시켜 별도의 브라켓 등을 형성하지 않고서도 철골보가 접합되는 접합면을 제공하며, 사각형의 기둥에 팔각형의 내다이어프램을 구성하여 기둥 내부에 콘크리트 타설을 위한 트레미관의 삽입이나 철근의 배근이 용이하도록 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조 및 이를 이용한 콘크리트충진 강관기둥에 관한 것이다.

일반적으로 건축이나 토목공사의 철골구조물의 시공에 있어, 기둥은 각형강관, ㅍ형 강관 등 단면성능이 우수한 내부가 비어 있는 강관기둥을 사용하며, 기둥과 기둥의 접합은 체결공을 천공하여 보강판을 덧대어 볼트로 체결하도록 한다.

그러나 이와 같은 기둥간의 접합시에 기둥간 연결부에 철골보를 접합하도록 하나 철골보의 접합을 위하여 기둥에 별도의 브라켓을 설치하고 접합 플레이트 등을 덧대어 접합하도록 하여야 하며, 또한 각형강관, ㅍ형 강관 등은 폐쇄형 단면으로 형성되어 철골보 연결에 필요한 다이아프램의 설치를 하여야 하나, 내부 수평 다이어프램은 철골보의 접합부의 위치와 동일한 위치에 시공되어야 하는 정밀성이 요구되어, 철골보가 변경되거나 시공 오차가 발생하면 기 설치된 내부 수평 다이어프램이 철골보 연결 보강재로 작용하지 않는 문제가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허공개 제1998-0021969호 "철골구조물용 단위 기둥과 연결부"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '원형강관 또는 각형강관으로 이루어지는 철골구조물의 기둥본체(1)를 구성함에 있어서, 고강도 강판을 +자형으로 직교되게 형성하여 그 강판 4면끝부분에 다수의 체결구멍(4)이 천공되어 +자형 연결부(3)가 형성되고, 단위기둥(2)의 상, 하단에 ''+자형 연결부(3)가 삽입될 수 있도록 그 대칭되는 부위를 각각 절개 가공하여 절개접합부(5)를 형성하여 그 절개접합부(5)에 +자형 연결부(3)를 삽입하여 그 내, 외부의 접지면을 용접하여 기둥본체(1)를 구성함을 특징으로 하는 철골구조물용 단위기둥과 연결부'을 제안하여, 철골 구조물 현장에서 정밀하고 신속하게 기둥과 가로보를 연결함으로서 현장에서의 조립공수를 감소시키고 조립작업시 안전사고의 예방을 도모함은 물론 공기단축 및 공사비절감 등의 효과를 가져오도록 한다.

그러나 상기 배경기술은 기둥간 접합부의 보강이 어려우며 기둥 내부에 콘크리트 타설시 타설압에 대한 접합부에서의 면외변형을 제어하기 어려울 뿐만 아니라, 강축 약축이 구성되는 단면의 기둥의 경우 약축 보강이 어려운 문제점이 있었다.

특허공개 제1998-0021969호 "철골구조물용 단위 기둥과 연결부"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 철골보 접합부에서의 기둥과 기둥의 접합시에 수직으로 인접한 기둥 단부를 동시에 접합하면서도 기둥 내부에서 내다이어프램 역할을 할 수 있으며, 기둥에 별도의 브라켓 등을 형성하지 않고서도 철골보가 접합되는 접합면을 제공하도록 하는 기둥 접합부 구조 및 이를 이용한 콘크리트 충진 강관기둥을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 철골보가 접합되는 접합부에서의 기둥과 기둥의 접합부 구조에 있어서, 기둥은 내부가 비어 있는 사각 단면의 강관 기둥이며, 기둥의 길이방향 양단부의 각변의 폭방향 중앙부에는 각각 단부에서 길이방향 내측의 수직방향으로 일정크기로 절개되어 절개접합부가 형성되며, 일정 크기의 수직한 판 형상으로 이루어지며, 단부가 일정거리 이격되어 평면상 사각형을 이루도록 구성되는 4개의 접합 플레이트과, 접합 플레이트의 내측면의 폭방향 양측에서 각각 사선으로 형성되어 인접 한 접합 플레이트과 연결하도록 구성되는 수직 판 형상의 연결 플레이트로 이루어지는 팔각 기둥형 내다이어프램이, 접합 플레이트의 상부와 하부가 각각 수직으로 인접한 기둥의 절개접합부에 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 제공하고자 한다.

또한, 접합 플레이트에는 철골보가 접합되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 제공하고자 한다.

또한, 접합 플레이트의 높이는 철골보의 단면의 높이보다 일정 크기 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 제공하고자 한다.

또한, 팔각 기둥형 내다이어프램의 접합 플레이트의 판 두께는 연결 플레이트의 판 두께보다 일정 두께 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 제공하고자 한다.

또한, 팔각 기둥형 내다이어프램의 연결 플레이트의 판 두께는 접합 플레이트의 판 두께보다 일정 두께 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 제공하고자 한다.

또한, 연결 플레이트는 접합 플레이트의 폭방향 양단부의 내측면을 상호 연결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 제공하고자 한다.

또한, 기둥의 내부에는 콘크리트가 충전되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 이용한 콘크리트충진 강관기둥을 제공하고자 한다.

본 발명의 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조 및 이를 이용한 콘크리트충진 강관기둥은 철골보와 기둥의 접합부에 구성되는 내다이어프램을 팔각 기둥형상으로 구성하고, 기둥과 기둥의 접합시에 기둥의 단부에 절개접합부를 형성하고 수직으로 인접한 기둥 단부를 동시에 팔각 기둥형 내다이어프램의 모서리면이 인접한 기둥의 절개접합부에 동시에 삽입되도록 하여 기둥 내부에서 수직 내다이어프램 역할을 하도록 함과 동시에, 기둥과 기둥의 수직접합부와 기둥과 보의 접합부를 일치시켜 별도의 브라켓 등을 형성하지 않고서도 철골보가 접합되는 접합면을 제공하며, 사각형의 기둥에 팔각형의 내다이어프램을 구성하여 기둥 내부에 콘크리트 타설을 위한 트레미관의 삽입이나 철근의 배근이 용이하도록 하는 효과가 있다.

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 1은 본 발명의 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에서의 팔각 기둥형 내다이어프램이 설치되는 실시예를 도시한 일부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 상기 도 4의 다른 실시예를 도시한 도이다.

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.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2에서와 같이, 기둥(10)에 철골보(30)가 접합되는데 철골보(30)가 접합되는 본 발명에서는 팔각 기둥형 내다이아프램(20)을 이용하여 기둥(10)과 기둥(10)의 수직접합을 하면서 동시에 철골보(30)의 접합부를 제공하도록 하여 기둥(10)과 기둥(10)의 수직접합부와 일치시키도록 한다.

사각형 단면의 강관 기둥(10)과 기둥(10)의 접합시에 수직으로 인접한 기둥(10)의 하단부와 상단부에 팔각 기둥형 내다이어프램(20)의 상부구간과 하부구간이 각각 끼워져 기둥(10) 간 연결부의 내부에 구성되도록 하여, 기둥(10)의 내부에서 내다이어프램 역할을 하며, 기둥과 기둥의 수직접합부와 기둥과 보의 접합부를 일치시켜 별도의 브라켓 등을 형성하지 않고서도 철골보가 접합되는 접합면을 제공하도록 한다.

특히, 팔각 기둥형 내다이어프램(20)의 접합 플레이트(210)이 기둥(10)의 외부에 노출되어 위치하여 접합 플레이트(210)에 철골보(30)를 접합하도록 하고 있어, 연결 플레이트(220)에 의해 형성되는 내다이어프램의 위치와 철골보(30)의 접합부의 위치를 동일한 위치에 정밀하게 시공될 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명에서의 팔각 기둥형 내다이어프램이 설치되는 실시예를 도시한 일부 확대도이고, 도 4는 본 발명의 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조의 단면도이다.

이를 위하여, 본 발명에서의 팔각 기둥형 내다이어프램(20)은 일정 크기의 수직한 판 형상으로 이루어지며, 단부가 일정거리 이격되어 평면상 사각형을 이루도록 구성되는 4개의 접합 플레이트(210)과, 접합 플레이트(210)의 내측면의 폭방향 양측에서 각각 사선으로 형성되어 인접 한 접합 플레이트(210)과 연결하도록 구성되는 수직 판 형상의 연결 플레이트(220)로 이루어지도록 하여 팔각형 단면을 갖는 기둥형태로 이루어진다.

기둥(10)은 팔각 단면을 갖는 팔각 기둥형 내다이어프램(20)의 접합 플레이트(210)가 끼워질 수 있도록 기둥(10)의 길이방향 양단부의 각변의 폭방향 중앙부에는 각각 길이방향 단부에서 길이방향 내측까지의 일정크기로 절개되어 절개접합부(110)가 형성되도록 한다.

이와 같은 절개접합부(110)는 접합 플레이트(210)가 끼워지는 형태로 구성되기 때문에, 절개접합부(110)의 폭은 접합 플레이트(210)와 동일하거나 다소 큰 폭으로 형성되고, 높이는 접합 플레이트(210)의 절반에 해당하는 높이로 형성되도록 한다.

이와 같은 팔각 기둥형 내다이어프램(20)은 도 4에서와 같이, 사각형의 단면을 갖는 기둥(10)에 설치되면 기둥(10) 단면 내부의 모서리 부분에 연결 플레이트(220)가 위치하도록 하여 기둥(10) 내부로 콘크리트 타설을 위한 트레미관 삽입시에 연결 플레이트(220)로 인한 방해를 받지 않도록 하며, 동시에 기둥(10) 내부에 철근 배근도 용이하도록 하는 것이다.

이와 같은 기둥(10)은 사각형 단면으로 이루어지고 기둥(10)의 내부에는 콘크리트(미도시)가 충전되도록 하여, 콘크리트충진 강관기둥(CFT)으로 사용할 수 있다.

이와 같이, 단순하게 접합 플레이트(220)가 기둥(10)의 단부의 절개접합부(110)에 끼워지는 것만으로도 기둥(10)간의 수직 접합시에 위치를 정확하게 맞출 수 있고, 기둥(10)과 팔각 기둥형 내다이어프램(20)은 접합 플레이트(210)를 상하부 기둥(10)에 동시에 용접 등의 방법으로 접합되도록 하여 기둥(10) 간의 접합면적을 넓혀주도록 하는 것이다.

팔각 기둥형 내다이어프램(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 팔각 기둥형 내다이어프램(20) 연결 플레이트(220)의 상부와 하부가 각각 수직으로 인접한 기둥(10)의 절개접합부(110)에 삽입되도록 하여 기둥(10)의 4변에서 각각 접합 플레이트(210)가 노출되도록 하는데, 접합 플레이트(210)의 외측면이 기둥(10)의 외측면과 일치한 상태로 설치되어 접합 플레이트(210)의 외측면은 외부로 노출되도록 한다.

이와 같이, 본 발명의 팔각 기둥형 내다이어프램(20)을 이용하여 수직으로 인접한 기둥(10) 간을 접합하게 되면 접합 플레이트(210)이 기둥(10)의 접합부의 외측면에 노출되게 되고 이 접합 플레이트(210)에 도 2에서와 같이 철골보(30)를 용접 등의 방법으로 접합하도록 하며, 필요에 따라서는 철골보(30)와 접합 플레이트(210)에 앵글, 플레이트 등의 부재를 이용하여 추가로 접합하도록 할 수도 있다.

특히, 도 1에서와 같이, 철골보(30)는 상부 플랜지(310), 하부 플랜지(320) 및 웨브(330)로 이루어지는 H형 단면의 보 등 다양한 단면의 보에서 단면의 상단부와 하단부가 각각 기둥(10)의 외측에서 내다이아프램의 위치에 정확히 접합되어야지 응력이 정확하게 전달되게 된다.

따라서, 접합 플레이트(210)는 철골보(30)의 단면의 크기와 동일하게 구성되도록 하여, 철골보(30)의 단면의 상단부와 하단부가 접합 플레이트(210)의 상단부와 하단부에 일치하도록 하여 접합하도록 할 수도 있으나, 철골보(30) 단면의 다양한 규격이나 또는 설치오차 등을 수렴할 수 있도록 철골보(30)의 단면의 높이보다 접합 플레이트(210)의 높이를 일정 크기 크게 형성되도록 하여, 철골보(30)의 접합위치의 오차를 접합 플레이트(210)에서 수정하도록 할 수 있다.

도 5 및 도 6은 상기 도 4의 다른 실시예를 도시한 도이다.

내다이아프램(20)은 팔각형 단면을 갖도록 구성되기 때문에, 도 4에서와 같이, 접합 플레이트(210)에서 절곡되는 형태로 연결 플레이트(220)가 형성될 수 있으며, 도 5에서와 같이, 연결 플레이트(220)는 접합 플레이트(210)의 폭방향 양단부의 내측면을 상호 연결하도록 용접 등의 방법으로 접합되도록 할 수도 있다.

또한, 내다이아프램 부재(20)의 연결 플레이트(220)와 접합 플레이트(210)의 판 두께는 동일하게 형성되도록 할 수도 있지만, 도 5에서와 같이, 팔각 기둥형 내다이어프램(20)의 접합 플레이트(210)의 판 두께는 연결 플레이트(220)의 판 두께보다 일정 두께 두껍게 형성되도록 하여 기둥(10)의 절개접합부(110)이 형성된 부분을 보강하며 기둥(10) 내부에 콘크리트 타설시 타설압에 대한 접합부에서의 면외변형을 제어하도록 할 수도 있다.

도 6에서와 같이, 팔각 기둥형 내다이어프램(20)에서 응력이 전달되는 연결 플레이트(220)의 판 두께는 접합 플레이트(210)의 판 두께보다 일정 두께 두껍게 형성되도록 할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 팔각 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조 및 이를 이용한 콘크리트충진 강관기둥은 철골보와 기둥의 접합부에 구성되는 내다이어프램을 팔각 기둥형상으로 구성하고, 기둥과 기둥의 접합시에 기둥의 단부에 절개접합부를 형성하고 수직으로 인접한 기둥 단부를 동시에 팔각 기둥형 내다이어프램의 모서리면이 인접한 기둥의 절개접합부에 동시에 삽입되도록 하여 기둥 내부에서 수직 내다이어프램 역할을 하도록 함과 동시에, 기둥과 기둥의 수직접합부와 기둥과 보의 접합부를 일치시켜 별도의 브라켓 등을 형성하지 않고서도 철골보가 접합되는 접합면을 제공하며, 사각형의 기둥에 팔각형의 내다이어프램을 구성하여 기둥 내부에 콘크리트 타설을 위한 트레미관의 삽입이나 철근의 배근이 용이하도록 하는 효과가 있다.

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 : 기둥
110 : 절개접합부
20 : 팔각 기둥형 내다이어프램
210 : 접합 플레이트
220 : 연결 플레이트
30 : 철골보

Claims (7)

1. 철골보(30)가 접합되는 접합부에서의 기둥(10)과 기둥(10)의 접합부 구조에 있어서,
   기둥(10)은 내부가 비어 있는 사각 단면의 강관 기둥이며, 기둥(10)의 길이방향 양단부의 각변의 폭방향 중앙부에는 각각 단부에서 길이방향 내측의 수직방향으로 일정크기로 절개되어 절개접합부(110)가 형성되며,
   일정 크기의 수직한 판 형상으로 이루어지며, 단부가 일정거리 이격되어 평면상 사각형을 이루도록 구성되는 4개의 접합 플레이트(210)과, 접합 플레이트(210)의 내측면의 폭방향 양측에서 각각 사선으로 형성되어 인접 한 접합 플레이트(210)과 연결하도록 구성되는 수직 판 형상의 연결 플레이트(220)로 이루어지는 팔각 기둥형 내다이어프램(20)이,
   접합 플레이트(210)의 상부와 하부가 각각 수직으로 인접한 기둥(10)의 절개접합부(110)에 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   접합 플레이트(210)에는 철골보(30)가 접합되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   접합 플레이트(210)의 높이는 철골보(30)의 단면의 높이보다 일정 크기 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   팔각 기둥형 내다이어프램(20)의 접합 플레이트(210)의 판 두께는 연결 플레이트(220)의 판 두께보다 일정 두께 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조.
5. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
   팔각 기둥형 내다이어프램(20)의 연결 플레이트(220)의 판 두께는 접합 플레이트(210)의 판 두께보다 일정 두께 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조.
6. 청구항 1에 있어서,
   연결 플레이트(220)는 접합 플레이트(210)의 폭방향 양단부의 내측면을 상호 연결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   기둥(10)의 내부에는 콘크리트가 충전되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 팔각 기둥형 내다이어프램을 이용한 기둥 접합부 구조를 이용한 콘크리트충진 강관기둥.

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