WO2016182278A1

WO2016182278A1 - 모멘트 발생 크기에 따른 보강구조를 갖는 합성보 구조물 및 이를 이용한 시공방법

Info

Publication number: WO2016182278A1
Application number: PCT/KR2016/004786
Authority: WO
Inventors: 송경근; 손미정; 송성호; 송지혜; 이상섭
Original assignee: 토닉스틸 주식회사; 피터플랜 주식회사
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2016-11-17

Abstract

본 발명은 모멘트 발생 크기에 따른 보강구조를 갖는 합성보 구조물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 플랜지 및 웨브로 이루어지는 기둥과, 상부 플랜지, 상기 상부 플랜지와 평행하게 이격되어 배치된 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브를 포함하며, 상기 기둥 사이에서 수평으로 설치되는 보와, 상기 기둥의 플랜지에 면접합되도록 평판 형태로 이루어지는 접합부와, 상기 접합부에 연결되어 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상인 보강부를 포함하며, 상기 기둥과 보 사이에 설치되는 연결 브라켓과, 상기 접합부와 상기 기둥의 플랜지를 강접합으로 접합시키기 위해 상기 접합부와 상기 기둥의 접합면을 결합시키는 체결수단과, 상기 보강부에 일정두께로 타설되는 콘크리트를 포함한다.

Description

모멘트 발생 크기에 따른 보강구조를 갖는 합성보 구조물 및 이를 이용한 시공방법

본 발명은 모멘트 발생 크기에 따른 보강구조를 갖는 합성보 구조물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보와 기둥의 부재력이 큰 단부에 보강구조를 위한 콘크리트를 타설하여 종래에 비해 간단한 구조로 구조적 성능과 경제성 및 시공성이 우수한 합성보 구조물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

최근에 새로 신축되는 구조물은 규모면에서 대형화·초고층화되고 기능면에서는 복합화·다양화되고 있다. 하지만 이러한 구조물을 기존에 일반적으로 적용되는 철골 구조 또는 철근콘크리트 구조와 같은 구조로 시공하기에는 그 재료의 특성상 건물의 요구에 부적합한 경우가 많고 시공 조건이나 경제적인 면에서도 불리하게 작용할 여지가 있다. 따라서 기존의 일반적인 단일 재료로 된 구조 시스템에서 벗어나 2 이상의 서로 다른 소재를 복합적으로 사용하여 구조체를 구성함으로써 각 재료들이 갖는 단점은 보완함과 동시에 장점은 살릴 수 있도록 한 합성구조 시스템의 개발에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이다.

이와 같은 합성구조 시스템에 있어 현재 가장 대표적으로 적용되고 있는 형식으로는 철골과 콘크리트를 주재료로 하여 이루어지는 SRC 구조(Steel Reinforced Concrete)를 들 수 있다. 상기 SRC 구조는 기둥 또는 보 구조체를 구성함에 있어 철골 부재의 주위에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 이들 3개의 재료가 서로 일체가 되도록 한 구조로서, 이와 같은 SRC 구조의 경우 기존의 철골구조에서 철골 부재가 받는 응력(주로 압축응력)을 상대적으로 저렴하면서도 압축력에 강한 콘크리트가 분담하도록 함으로써 단위 철골 물량의 감소에 따라 공사비를 절감할 수 있는 효과가 있는 것이 사실이다.

그러나, 상기와 같은 일반적인 SRC 구조의 경우, 중앙부의 철골 부재의 주위로 콘크리트를 타설하여 철골 부재가 콘크리트 내에 매설되는 구성을 취하고 있는 바, 이에 따라 콘크리트의 타설 시공을 위한 거푸집 설치 및 해체 공사가 수반된다는 점에서는 기존의 RC 구조와 크게 다를 바 없으며, 따라서 상기와 같은 거푸집 공사로 인하여 많은 인력과 비용이 드는 것은 물론 공사 기간이 상당히 길어지는 것과 같은 문제점이 있었다.

또한, 기존의 RC 구조나 PC(Precast Concrete) 구조, SRC 구조 등에 있어 고강성을 갖는 보 부재를 제작하기 위해서는 콘크리트의 단면적을 상당히 크게 증가시켜야 하는 바, 이와 같은 콘크리트 물량의 증가에 따라 자중이 증가하는 것은 물론 시공적인 면에 있어서도 불리한 점이 있게 된다.

한편, 보와 기둥으로 이루어진 구조물은 기둥과 보가 연결된 단부에 최대 부모멘트(-Mmax)가 발생하므로, 건축물의 안전성을 위해서 보와 기둥의 부재력이 큰 단부를 역학적으로 보강하는 방안이 제시되어야 한다.

따라서, 기존의 일반적인 보 부재들에 비하여 거푸집 공사에 드는 비용 및 공사 기간을 절감할 수 있음은 물론 기둥과 연결되는 단부에 보강구조가 구비된 새로운 형태의 보 부재의 개발이 절실한 실정이라 할 것인바, 이에 본 출원인은 이의 해결을 위한 연구에 주력한 결과 이하에서 설명하는 것과 같은 본 발명을 개발하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 합성구조 시스템에서 거푸집 공사에 드는 비용 및 공사 기간을 절감할 수 있음은 물론 기둥과 연결되는 단부에 보강구조를 구비하여 종래에 비해 간단한 구조로 구조적 성능과 경제성 및 시공성이 우수한 합성보 구조물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 기둥에 직접 용접을 하지 않고 고력볼트를 사용하여 기둥과 보를 강접합함으로써, 역학적 성능 및 현장시공성을 향상시킴과 더불어 건축물의 안전성을 증가시킬 수 있는 합성보 구조물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 플랜지 및 웨브로 이루어지는 기둥과, 상부 플랜지, 상기 상부 플랜지와 평행하게 이격되어 배치된 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브를 포함하며, 상기 기둥 사이에서 수평으로 설치되는 보와, 상기 기둥의 플랜지에 면접합되도록 평판 형태로 이루어지는 접합부와, 상기 접합부에 연결되어 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상인 보강부를 포함하며, 상기 기둥과 보 사이에 설치되는 연결 브라켓과, 상기 접합부와 상기 기둥의 플랜지를 강접합으로 접합시키기 위해 상기 접합부와 상기 기둥의 접합면을 결합시키는 체결수단과, 상기 보강부에 일정두께로 타설되는 콘크리트를 포함하는 합성보 구조물이 제공된다.

상기 연결 브라켓은 상기 보강부의 일면에 부착되고 상기 보와 연결되는 연결부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 기둥의 플랜지를 사이에 두고 상기 접합부와 상호 대면하도록 상기 기둥의 플랜지 내면에 배치되는 평판 형태의 복수개의 보강판이 더 설치되어, 상기 체결수단이 상기 보강판과 접합부의 통공을 통과하면서 상기 접합부와 보강판을 상호 결속시킬 수 있다.

또한, 상기 기둥과 접합부에는 다수의 통공이 형성되어 상기 체결수단이 상기 기둥의 양측 플랜지에 설치되는 접합부를 관통하도록 배치되어 상호 결속시켜 상기 기둥의 양측 플랜지에 상기 접합부를 설치할 수도 있다.

한편, 상기 접합부와 보강부가 연결되는 지점에 별도의 보강편이 용접접합되어 설치되며, 상기 보강편은 일면이 테이퍼(taper)지게 형성되는 직각 삼각형 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 접합부와 보강부가 연결되는 지점에 별도의 보강부재가 용접접합되어 설치되며, 상기 보강부재는 일면이 테이퍼(taper)지게 형성되는 직각 삼각형 형태의 복수개의 보강편과, 복수개의 상기 보강편을 연결하면서 상기 접합부에 면접합되는 수직편과, 복수개의 상기 보강편을 연결하면서 상기 보강부의 상면 또는 하면에 부착되는 수평편으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서, 상기 연결부는 상부 플랜지, 상기 상부 플랜지와 평행하게 이격되어 배치된 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브를 포함하는 형강재로 이루어지되, 상기 연결부의 웨브는 보의 웨브 보다 높이가 높게 이루어지고, 상기 보와 접합되는 연결부의 일면은 '└┐' 단면형상으로 절단하여 절취부가 형성되고, 상기 절취부에 L형 형상의 보강앵글이 부착되며, 상기 보강앵글에 보가 용접될 수 있다.

또한, 상기 기둥의 상단에 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상의 기둥 보강부가 더 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 보강부는 상기 개구부가 형성되도록 상기 연결 브라켓의 상부 플랜지를 생략하고, 상기 상부 플랜지가 생략된 위치까지 양측에 '└' 또는 '┘'자 형상의 보강 플랜지가 구비되어 콘크리트가 타설가능한 함체 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 합성보 구조물을 시공하는 방법은, 플랜지 및 웨브로 이루어진 형강재를 소정의 간격을 두고, 수직으로 입설하여 한 쌍의 기둥을 설치하는 단계와, 상기 기둥의 플랜지에 면접합되도록 평판 형태로 이루어지는 접합부, 상기 접합부에 연결되어 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상인 보강부 및 상기 보강부와 상기 보를 연결하는 연결부를 갖는 연결 브라켓을 상기 기둥의 플랜지에 체결수단을 이용하여 연결하는 단계와, 상기 연결 브라켓에 형강재로 이루어진 보를 용접 또는 볼팅으로 수평하게 연결하는 단계와, 상기 보 위에 데크 플레이트를 설치 고정하는 단계와, 상기 데크 플레이트 위에 콘크리트를 타설하면서 상기 보강부에 콘크리트를 일정두께로 타설하여 상기 보강부와 데크 플레이트를 일체로 형성하는 단계와, 상기 콘크리트를 양생하는 단계를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 기둥의 상단에 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상의 기둥 보강부가 더 설치되어, 상기 데크 플레이트 위에 콘크리트를 타설하면서 상기 기둥 보강부에 콘크리트를 일정두께로 타설할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 철골과 콘크리트를 이용한 합성구조 시스템에서 거푸집 공사에 드는 비용 및 공사 기간을 절감할 수 있음은 물론 기둥과 연결되는 단부에 보강구조를 구비하여 종래에 비해 간단한 구조로 구조적 성능과 경제성 및 시공성이 우수한 효과가 있다.

또한, 기둥에 직접 용접을 하지 않고 고력볼트를 사용하여 기둥과 보를 강접합함으로써, 역학적 성능 및 현장시공성을 향상시킴과 더불어 건축물의 안전성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성보 구조물을 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성보 구조물을 도시한 결합 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 합성보 구조물을 도시한 결합 사시도이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 합성보 구조물을 도시한 분해 사시도이다.

도 5는 도 4에서의 정면도이다.

도 6은 본 발명의 따른 제4 실시예를 도시한 사시도이다.

도 7은 도 6에서의 A-A선 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 제5 실시예를 도시한 사시도이다.

도 9는 본 발명에 따른 제6 실시예를 도시한 사시도이다.

도 10는 일반적인 기둥과 보의 경우에서 철골구조물의 모멘트를 도시한 모멘트도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성보 구조물을 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 합성보 구조물을 도시한 결합 사시도이다.

도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 합성보 구조물은 플랜지 및 웨브로 이루어지는 기둥(100)과, 상기 기둥(100) 사이에서 수평으로 설치되는 보(200)를 포함한다.

상기 기둥(100)과 보(200)는 상부 플랜지, 상기 상부 플랜지와 평행하게 이격되어 배치된 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브를 포함하는 'H' 형강으로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 상기 기둥(100)과 보(200) 사이에 구조를 보강하기 위한 보강구조가 구비되는 것에 특징이 있다.

즉, 기둥과 보가 연결된 단부에 최대 부모멘트(-Mmax)가 발생하므로, 보와 기둥의 부재력이 큰 단부를 역학적으로 보강하도록 본 발명에서는 보(200)와 기둥(100) 사이에 별도의 연결 브라켓(300)이 설치된다.

상기 연결 브라켓(300)은 상기 기둥(100)의 플랜지에 면접합되도록 평판 형태로 이루어지는 접합부(310)와, 상기 접합부(310)에 연결되어 콘크리트(700)가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상인 보강부(320)와, 상기 보강부(320)의 일면에 부착되고 상기 보(200)와 연결되는 연결부(330)를 포함할 수 있다.

상기 접합부(310)는 상기 기둥(100)에 강접합이 가능하도록 상기 기둥(100)의 플랜지 외면에 설치되는 플레이트 형상의 구성요소로서, 상기 접합부(310)와 상기 기둥(100)의 플랜지를 강접합으로 접합시키기 위해서 상기 접합부(310)와 상기 기둥(100)의 플랜지는 면접합되며, 그 접합면을 결합시키는 체결수단이 구비된다.

한편, 상기 접합부(310)는 상기 보(200)의 높이보다 길게 형성되는 확장 엔드 플레이트(Extended End Plate)로 될 수 있다. 이와 같이 확장 엔드 플레이트로 접합부(310)를 형성함으로써, 기둥(100)을 보강하는 면적을 넓히게 되어 보강력을 확보할 수 있다.

여기서, 본 발명의 접합부(310)는 보(200)를 500(SM490)의 치수로 사용할 경우, 접합부(310)의 높이(h)는 500+50(Pfo)-16/2=542로 계산되어, 접합부(310)는 542 이상의 높이(h)를 갖도록 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 접합부(310)는 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 기둥(100)의 폭(W)과 동일한 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 접합부(310)와 상기 보강부(320)는 용접접합하는 것이 바람직하다. 이 경우, 용접부위는 플랜지 응력(Ffu)으로 설계하는 것이 바람직하며, 본 출원인이 상기 접합부(310)를 설계한 결과에 따르면 상기 용접부위의 용접두께(tw)는 8 내지 25의 범위로 용접되는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 상기 용접두께가 8 미만일 경우, 강도에 문제가 발생할 수 있으며, 용접두께가 25를 초과하는 경우에는 용접봉의 낭비가 심하고, 오히려 용접열의 영향에 의해 소재의 기계적 특성이 변화할 수 있는 문제가 있다.

따라서, 상기 용접두께는 8 내지 25의 범위로 하는 것이 바람직하며, 이 경우 상기 보강부(320)와 접합부(310)의 접합구조가 견고하여 상기 접합부(310)와 기둥(100)을 상기 체결수단(500)로 체결 시 강접합에 가까운 거동을 한다.

한편, 상기 보강부(320)는 상부에 개구부가 형성된 함체 형상으로 이루어지어, 상기 개구부를 통해 콘크리트를 타설할 수 있는 구조를 갖는다. 이와 같은 보강부(320)는 상기 접합부(310)에 용접접합으로 부착시켜 상기 접합부(310)와 함께 연결 브라켓(300)을 형성한다.

본 발명의 제1 실시예에서, 상기 보강부(320)는 상기 개구부가 형성되도록 상기 연결 브라켓(330)의 상부 플랜지를 생략하고, 상기 상부 플랜지가 생략된 위치까지 양측에 '└' 또는 '┘'자 형상의 보강 플랜지(322)(324)가 구비되어 콘크리트가 타설가능한 함체 형상으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 보강부(320)는 연결 브라켓(330)의 웨브(330a)가 내부에 설치되고, 양측으로 '└' 또는 '┘'자 형상의 보강 플랜지(322)(324)가 구비되는 형상의 함체이므로, 기둥과 보가 연결된 단부에 발생하는 부모멘트를 최대한 보강하는 구조를 갖는다.

이와 같은 연결 브라켓(300)은 상기 보강부(320)를 보(200)에 직접 결합시키는 것으로 구성할 수도 있고, 상기 보강부(300)에 별도의 연결부(330)를 용접결합한 후 상기 연결부(330)를 보(200)에 볼트 등으로 핀접합함으로써 구성할 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예에서의 상기 연결부(330)는 보(200)와 동일한 형상의 H 형강으로 이루어진다. 이와 같은 연결부(330)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 별도의 결합플레이트를 덧대고 볼트 등을 결합함으로써 보(200)와 연결된다.

이 경우, 상기 보강부(320) 또는 연결부(330)의 길이를 길게 하거나 혹은 짧게 구성할 수 있으며, 이로써 연결 브라켓(300)의 운반 및 휨모멘트 등의 역학적 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 기둥(100), 연결 브라켓(300) 및 보(200)를 용접을 하지 않고 볼트로 결합시킴으로써, 강접합이 가능하면서도 현장시공성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서는 부재의 안전성을 향상시키기 위해, 상기 기둥(100)의 플랜지를 사이에 두고 상기 접합부(310)와 상호 대면하도록 상기 기둥(100)의 플랜지 내면에 평판 형태의 복수개의 보강판(600)이 더 설치될 수 있다.

이때, 상기 체결수단(500)이 상기 보강판(600)과 접합부(310)의 통공을 통과하면서 상기 접합(310)부와 보강판(600)을 상호 결속시킬 수 있다.

한편, 상기 연결 브라켓(300)의 크기는 도 1에서 도시된 것에 한정하지 않는다. 즉, 상기 연결 브라켓(300)의 에이치빔의 크기가 도 1에 도시된 크기보다 좀 더 크게 되어 더 많은 힘을 받을 수 있게 함도 가능하다.

또한, 상기 접합부(310)의 설치위치 역시 도 1 또는 도 2에 도시된 것에 한정되지 않는다. 즉, 콘크리트(700)가 타설되는 보강부(320)가 더 많은 힘을 받기위해 상기 접합부(310)를 도 1 또는 도 2에 도시한 위치보다 좀 더 아래로 내려온 위치에 접합할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 합성보 구조물을 도시한 결합 사시도로서, 상기 보강판(600)을 생략하면서도 상기 기둥(100)에 연결 브라켓(300)을 강접합시킬 수 있는 구성을 제시한다.

제2 실시예는 상기 기둥(100)과 접합부(310)에는 다수의 통공이 형성되는 것을 제1 실시예와 같으나, 상기 체결수단(500)이 상기 기둥(100)의 양측 플랜지에 설치되는 2개의 접합부(310)를 관통하도록 배치되어 상호 결속시킨다.

상기 체결수단(500)은 상기 보(200)의 길이방향과 평행한 방향으로 배열되어 상기 접합부(310)와 상기 기둥(100)의 접합면에 결합되는 것으로, 본 발명에서는 상기 체결수단(500)이 상기 접합부(310)보다 큰 항복점을 갖는 고력볼트로 이루어지는 것을 제안한다. 고력볼트란 항복강도와 인강강도가 일정 수준 이상을 갖는 볼트로서, 상기 기둥(100)과 접합부(310)에는 다수의 통공이 형성되어 상기 기둥(100)과 접합부(310)에 대응하여 형성된 통공에 상기 고력볼트를 각각 끼우고 너트로 체결하여 상기 접합부(310)를 상기 기둥(100)에 접합시키면, 강접합에 가까운 거동을 할 수 있다. 또한, 시공성이 좋아 현장에서 시공할 때 접합을 위한 작업이 보다 용이할 수 있다.

한편, 보(200)의 양단부에는 부모멘트(-M)가 발생하므로, 보(200)의 양단부에는 구조보강을 위한 구성이 구비되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이를 위해 상기 접합부(310)와 보강부(320)가 연결되는 지점에 별도의 보강편(410)을 용접접합하였다. 이와 같은 보강편(410)은 길이방향으로 일단에서 타단으로 갈수록 일면이 테이퍼(taper)지게 형성되는 직각 삼각형 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 보강편(410)의 밑변이 상기 보강부(320)에 접합되고, 상기 보강편(410)의 높이는 상기 접합부(310)에 접합되며, 상기 밑변이 상기 높이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 높이는 접합부(310)의 높이와 동일하게 이루어지어 보(200)의 양단부에 작용하는 하중에 대해 구조보강을 할 수 있다.

이와 같이, 상기 보강편(410)을 부착하여 접합부(310)에 일체화함으로써, 부모멘트(-M)가 발생하는 구간인 보(200)의 양단부는 발생 응력에 대하여 기둥에 대한 보강 구조를 추가함으로써, 보(200)의 양단부에서 발생하는 부재력을 극복할 수 있게 된다.

이러한 상기 보강편(410)은 도 5에서와 같이 보(200)의 상면에만 형성될 수도 있고, 상면 및 하면에 모두 형성될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 합성보 구조물을 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 도 4에서의 정면도이다.

본 발명의 제3 실시예는, 상기 연결부(330)가 상부 플랜지(332), 상기 상부 플랜지(332)와 평행하게 이격되어 배치된 하부 플랜지(336) 및 상기 상부 플랜지(332)와 하부 플랜지(336)를 연결하는 웨(334)브를 포함하는 형강재로 이루어지되, 상기 연결부의 웨브(334)는 보(200)의 웨브 보다 높이가 높게 이루어지고, 상기 보(200)와 접합되는 연결부(334)의 일면은 '└┐' 단면형상으로 절단하여 절취부(334a)가 형성되고, 상기 절취부(334a)에 L형 형상의 보강앵글(340)이 부착되며, 상기 보강앵글(340)에 보(200)가 용접될 수 있다.

이와 같은 본 발명은 상기 절취부(334a)에 L형 보강앵글(340)을 용접하여 설치한 후, 상기 보강앵글(340)에 보(200)의 플랜지가 용접 설치됨으로써, 상기 연결부(330)와 보(200)가 긴밀하게 결합됨으로써, 연결부(330)와 보(200)의 내구성을 확보할 수 있다.

이와 같은 기술적인 사항을 바탕으로 하여 보(200)와 연결 브라켓의 연결부(330)의 높이를 상이하게 하여 부모멘트(-M)가 발생하는 구간인 연결 브라켓(300)은 발생응력에 대하여 구조적인 보강차원에서 중앙부의 보(200)와 달리 좀 더 큰 H빔으로 구성되어, M=0인 지점에서 보의 양단부가 접합수단에 의해서 일체화되어 장지간이 가능한 구성으로 한다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 모멘트 발생 크기에 따른 보강구조가 구비된 합성보 구조물은 구조해석에 의한 기둥(100) 및 보(200) 부재 설계시 양단부에서 발생하는 부재력이 중앙부에 발생하는 부재력 보다 크므로 양단부 부재력이 큰 부분에 형강재를 설치하여 양단부 부재력을 극복한 것이다.

또한, 상기 접합부(310)와 보강부(320)가 연결되는 지점에 별도의 보강부재(400)를 용접접합으로 설치하여 더욱 보강을 증대시킬 수 있다.

상기 보강부재(400)는 일면이 테이퍼(taper)지게 형성되는 직각 삼각형 형태의 복수개의 보강편(410)과, 복수개의 상기 보강편(410)을 연결하면서 상기 접합부(310)에 면접합되는 수직편(420)과, 복수개의 상기 보강편(410)을 연결하면서 상기 보강부(320)의 상면 또는 하면에 부착되는 수평편(430)으로 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 따른 제4 실시예를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에서의 A-A선 단면도이다.

본 발명의 제4 실시예는 상기 기둥(100)의 상단에 콘크리트(700)가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상의 기둥 보강부(110)가 더 설치된다.

상기 기둥 보강부(110)는 상기 기둥의 플랜지의 단부에 플랜지와 직교하는 방향으로 설치되는 수직편(110)과, 상기 수직편(110)의 하단부에 수평으로 설치되어 콘크리트(700)가 타설될 수 있도록 하는 상기 기둥(100)의 플랜지와 웨브로 이루어지는 공간을 함체 형상으로 만드는 수평편(도시안됨)으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 기둥 보강부(110)는 상부에 개구부가 형성된 함체 형상으로 이루어지어, 상기 개구부를 통해 콘크리트를 타설할 수 있는 구조를 갖는다.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 제5 실시예를 도시한 사시도로서, 상기 보강부(320)가 상부가 개구된 형상의 함체(박스) 모양을 갖는다. 이와 같은 보강부(320)는 일반적인 보와 비교하여 물량의 증가가 거의 없다. 즉, 일반적인 보는 상부 플랜지, 하부 플랜지, 웨브로 이루어지나 상기 보강부(320)는 상부가 개구되어 상부 플랜지가 불필요하므로, 보의 상부 플랜지와 웨브가 양측면으로 옮겨지는 것에 의해 제작이 가능하다. 따라서, 종래의 보를 기둥에 결합시키는 구조물에 비해 물량의 증가가 거의 없는 것이다.

또한, 도 9는 본 발명에 따른 제6 실시예를 도시한 사시도로서, 상기 기둥의 상단을 보강하도록 상기 기둥(100)의 웨브에 소정길이의 수직편(110)이 설치되는 구성을 갖는다. 상기 수직편(110)은 볼트 등으로 기둥(100)의 웨브에 설치되거나 용접방식으로 설치될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 합성보 구조물을 시공하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 플랜지 및 웨브로 이루어진 형강재를 소정의 간격을 두고, 수직으로 입설하여 한 쌍의 기둥(100)을 설치한다.

이후, 상기 기둥(100)의 플랜지에 면접합되도록 평판 형태로 이루어지는 접합부(310), 상기 접합부(310)에 연결되어 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상인 보강부(320) 및 상기 보강부(320)와 상기 보(200)를 연결하는 연결부(330)를 갖는 연결 브라켓(300)을 상기 기둥의 플랜지에 체결수단(500)을 이용하여 연결한다.

상기 연결 브라켓(300)에 형강재로 이루어진 보(200)를 용접 또는 볼팅으로 수평하게 연결한다.

이후, 상기 보(200) 위에 데크 플레이트를 설치 고정한다.

상기 데크 플레이트 위에 콘크리트를 타설하면서 상기 보강부(320)에 콘크리트를 일정두께로 타설하여 상기 보강부(320)와 데크 플레이트를 일체로 형성한다.

상기 콘크리트를 양생한다.

본 발명의 제4 실시예의 경우, 상기 기둥(100)의 상단에 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상의 기둥 보강부(110)가 더 설치되어, 상기 데크 플레이트 위에 콘크리트를 타설하면서 상기 기둥 보강부(110)에 콘크리트(700)를 일정두께로 타설할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 철골과 콘크리트를 이용한 합성구조 시스템에서 거푸집 공사에 드는 비용 및 공사 기간을 절감할 수 있음은 물론 기둥과 연결되는 단부에 보강구조를 구비하여 종래에 비해 간단한 구조로 구조적 성능과 경제성 및 현장 시공성이 우수한 효과가 있다.

도 10에서 보는 바와 같이, 정모멘트(+M)가 발생하는 구간(M=0~+Mmax~M=0)인 중앙부와 달리, 보의 양단부는 부모멘트(-M)가 발생하는 구간(-Mmax~M=0, M=0~-Mmax)이다.

따라서, 보의 양단부에는 구조보강을 위한 구성이 구비되는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 이를 위해 상기 접합부(310)와 보(200)가 연결되는 지점에 콘크리트를 타설할 수 있도록 보강부(320)와 보강편(410)등을 설치하였으므로, 보(200)의 양단부에 작용하는 하중에 대해 구조보강을 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 합성보 및 이를 이용한 구조물 시공방법은 보 또는 기둥의 양단부 휨 및 축방향 저항성능이 증가된다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

플랜지 및 웨브로 이루어지는 기둥;

상부 플랜지, 상기 상부 플랜지와 평행하게 이격되어 배치된 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브를 포함하며, 상기 기둥 사이에서 수평으로 설치되는 보;

상기 기둥의 플랜지에 면접합되도록 평판 형태로 이루어지는 접합부와, 상기 접합부에 연결되어 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상인 보강부를 포함하며, 상기 기둥과 보 사이에 설치되는 연결 브라켓;

상기 접합부와 상기 기둥의 플랜지를 강접합으로 접합시키기 위해 상기 접합부와 상기 기둥의 접합면을 결합시키는 체결수단; 및

상기 보강부에 일정두께로 타설되어 합성되는 콘크리트;

를 포함하는 합성보 구조물.
청구항 1에 있어서,

상기 연결 브라켓은 상기 보강부의 일면에 부착되고 상기 보와 연결되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물.
청구항 1에 있어서,

상기 기둥의 플랜지를 사이에 두고 상기 접합부와 상호 대면하도록 상기 기둥의 플랜지 내면에 배치되는 평판 형태의 복수개의 보강판이 더 설치되어,

상기 체결수단이 상기 보강판과 접합부의 통공을 통과하면서 상기 접합부와 보강판을 상호 결속시키는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물.
청구항 1에 있어서,

상기 기둥과 접합부에는 다수의 통공이 형성되어 상기 체결수단이 상기 기둥의 양측 플랜지에 설치되는 접합부를 관통하도록 배치되어 상호 결속시켜 상기 기둥의 양측 플랜지에 상기 접합부를 설치하는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 접합부와 보강부가 연결되는 지점에 별도의 보강편이 용접접합되어 설치되며,

상기 보강편은 일면이 테이퍼(taper)지게 형성되는 직각 삼각형 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 접합부와 보강부가 연결되는 지점에 별도의 보강부재가 용접접합되어 설치되며,

상기 보강부재는 일면이 테이퍼(taper)지게 형성되는 직각 삼각형 형태의 복수개의 보강편과, 복수개의 상기 보강편을 연결하면서 상기 접합부에 면접합되는 수직편과, 복수개의 상기 보강편을 연결하면서 상기 보강부의 상면 또는 하면에 부착되는 수평편으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물.
청구항 2에 있어서,

상기 연결부는 상부 플랜지, 상기 상부 플랜지와 평행하게 이격되어 배치된 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브를 포함하는 형강재로 이루어지되, 상기 연결부의 웨브는 보의 웨브 보다 높이가 높게 이루어지고,

상기 보와 접합되는 연결부의 일면은 '└┐' 단면형상으로 절단하여 절취부가 형성되고, 상기 절취부에 L형 형상의 보강앵글이 부착되며, 상기 보강앵글에 보가 용접되는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물.
청구항 1에 있어서,

상기 기둥의 상단에 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상의 기둥 보강부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물.
청구항 1에 있어서,

상기 보강부는 상기 개구부가 형성되도록 상기 연결 브라켓의 상부 플랜지를 생략하고, 상기 상부 플랜지가 생략된 위치까지 양측에 '└' 또는 '┘'자 형상의 보강 플랜지가 구비되어 콘크리트가 타설가능한 함체 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물.
플랜지 및 웨브로 이루어진 형강재를 소정의 간격을 두고, 수직으로 입설하여 한 쌍의 기둥을 설치하는 단계;

상기 기둥의 플랜지에 면접합되도록 평판 형태로 이루어지는 접합부, 상기 접합부에 연결되어 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상인 보강부 및 상기 보강부와 상기 보를 연결하는 연결부를 갖는 연결 브라켓을 상기 기둥의 플랜지에 체결수단을 이용하여 연결하는 단계;

상기 연결 브라켓에 형강재로 이루어진 보를 용접 또는 볼팅으로 수평하게 연결하는 단계;

상기 보 위에 데크 플레이트를 설치 고정하는 단계;

상기 데크 플레이트 위에 콘크리트를 타설하면서 상기 보강부에 콘크리트를 일정두께로 타설하여 상기 보강부와 데크 플레이트를 일체로 형성하는 단계; 및

상기 콘크리트를 양생하는 단계;

를 포함하는 합성보 구조물 시공방법.
청구항 10에 있어서,

상기 기둥의 플랜지를 사이에 두고 상기 접합부와 상호 대면하도록 상기 기둥의 플랜지 내면에 배치되는 평판 형태의 복수개의 보강판이 더 설치되어,

상기 체결수단이 상기 보강판과 접합부의 통공을 통과하면서 상기 접합부와 보강판을 상호 결속시키는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물 시공방법.
청구항 10에 있어서,

상기 기둥과 접합부에는 다수의 통공이 형성되어 상기 체결수단이 상기 기둥의 양측 플랜지에 설치되는 접합부를 관통하도록 배치되어 상호 결속시켜 상기 기둥의 양측 플랜지에 상기 접합부를 설치하는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물 시공방법.
청구항 10에 있어서,

상기 기둥의 상단에 콘크리트가 타설되도록 상부에 개구부가 형성된 함체 형상의 기둥 보강부가 더 설치되어,

상기 데크 플레이트 위에 콘크리트를 타설하면서 상기 기둥 보강부에 콘크리트를 일정두께로 타설하는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물 시공방법.
청구항 10에 있어서,

상기 연결부는 상부 플랜지, 상기 상부 플랜지와 평행하게 이격되어 배치된 하부 플랜지 및 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브를 포함하는 형강재로 이루어지되, 상기 연결부의 웨브는 보의 웨브 보다 높이가 높게 이루어지고,

상기 보와 접합되는 연결부의 일면은 '└┐' 단면형상으로 절단하여 절취부가 형성되고, 상기 절취부에 L형 형상의 보강앵글이 부착되며, 상기 보강앵글에 보가 용접되는 것을 특징으로 하는 합성보 구조물 시공방법.