WO2018174375A1 - 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조 - Google Patents

웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기둥-보 접합부에서 기둥골조 부재의 양측에 위치한 강판조립 보의 웨브를 상호 연속되도록 기둥에 결합함으로써 단부 휨모멘트를 저감할 수 있어 경제적이며, 보 설치가 용이하고 기둥 내 연결철근 배근을 최소화하여 시공성이 우수한 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조에 대한 것이다. 본 발명 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조는 강합성콘크리트 기둥을 형성하기 위해 기둥 외곽에 복수의 형강재가 구비되는 기둥골조 부재와 내부에 콘크리트가 타설되는 강합성콘크리트 보를 형성하기 위해 한 쌍의 웨브, 상기 한 쌍의 웨브 하단을 연결하는 하부플랜지 및 상기 웨브의 상단에 각각 결합되는 상부플랜지로 구성되는 강판조립 보의 접합 구조에 관한 것으로, 상기 기둥골조 부재의 양측에 위치한 강판조립 보는 웨브가 서로 연결되고, 상기 외부는 상기 기둥골조 부재의 형강재 일측에 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조
본 발명은 기둥-보 접합부에서 기둥골조 부재의 양측에 위치한 강판조립 보의 웨브를 상호 연속되도록 기둥에 결합함으로써 단부 휨모멘트를 줄일 수 있어 경제적이며, 보 설치가 용이하고 기둥 내 연결철근 배근을 최소화하여 시공성이 우수한 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조에 대한 것이다.
철골철근콘크리트 구조는 일반적인 철골 구조 프레임에서 기둥을 철근콘크리트로 감싸는 것으로, 철골 구조에 비하여 공사비 절약 및 내화성 확보 측면에서 유리하다.
철골철근콘크리트 구조에서 가장 중요한 요소 중 하나는 기둥과 보의 접합으로, 종래에는 기둥에 보를 연결하기 위해 H형강 기둥에서 보의 플랜지와 웨브가 결합되는 부분에 연결부재를 접합하여 보-기둥을 강접하는 방법이 일반적이었다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 기둥 외곽에 ㄱ형강 등 형강재를 배치하고 이웃하는 형강재를 횡보강재로 선조립한 PSRC 기둥에 TSC 보를 결합하기 위한 내진접합구조가 개발되었다(등록특허 제10-1233693호).
상기 등록기술에서는 보와 기둥이 접합되는 패널존에서 기둥의 이웃하는 부형강재(3) 사이에 보 안장쇠(4)를 배치하고 보 안장쇠(4) 상부에 +자형 강접보(2)를 거치한다.
그러나 상기 기술은 보 안장쇠(4)의 설치 작업이 번거롭고, 보 안장쇠(4)가 기둥 외측으로 돌출되어 기둥 부재의 피복두께를 확보하기 곤란한 단점이 있다.
아울러 보 단부 강접합을 위해 기둥을 관통하는 철근을 많이 배근하여야 하는데, 이러한 철근 배근 작업이 번거로울 뿐 아니라 철근 간섭으로 인하여 기둥 콘크리트 타설 작업이 어려웠다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기둥과 보의 연속성을 유지하면서도 기둥 내 연결철근 배근을 최소화할 수 있는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 기둥 외곽에 형강재가 배치되는 PSRC 구조에서 선조립 기둥 부재에 보를 용이하게 설치할 수 있는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 선조립 기둥 외측으로 돌출되는 부재가 없어 관리 및 피복 두께 확보에 유리한 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조를 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 강합성콘크리트 기둥을 형성하기 위해 기둥 외곽에 복수의 형강재가 구비되는 기둥골조 부재와 내부에 콘크리트가 타설되는 강합성콘크리트 보를 형성하기 위해 한 쌍의 웨브, 상기 한 쌍의 웨브 하단을 연결하는 하부플랜지 및 상기 웨브의 상단에 각각 결합되는 상부플랜지로 구성되는 강판조립 보의 접합 구조에 관한 것으로, 상기 기둥골조 부재의 양측에 위치한 강판조립 보는 웨브가 서로 연결되고, 상기 외부는 상기 기둥골조 부재의 형강재 일측에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 강판조립 보의 웨브는 형강재의 일측에 밀착되어 복수의 볼트로 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 강판조립 보의 웨브는 내측면이 기둥골조 부재의 모서리에 구비되는 최외곽 형강재의 외측에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 강판조립 보의 웨브는 상기 기둥골조 부재의 최외곽 형강재 사이에 구비되는 내측 형강재의 일측에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 형강재는 ㄱ형강으로 상기 강판조립 보의 웨브는 ㄱ형강의 일측 레그에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면 기둥-보 접합부에서 기둥골조 부재의 양측에 위치한 강판조립 보의 웨브를 상호 연속되도록 기둥에 결합함으로써, 기둥-보의 반강접 접합으로 단부 휨모멘트를 절감할 수 있다. 이에 따라 보 길이 전체에 걸쳐 단면 크기를 일정하게 유지하면서 휨모멘트에 충분한 내력을 갖게 설계할 수 있어 경제적이다.
본 발명에 따르면 기둥-보 접합부에서 보 접합의 연속성을 유지할 수 있으며, 패널존에서 보의 설치 및 관리가 용이하고, 기둥 내 연결철근 배근을 최소화하여 우수한 시공성을 확보할 수 있다.
본 발명에 따르면 기둥 외측으로 돌출되는 부재가 없어, 기둥 부재의 피복 두께 확보에 유리하다.
도 1은 종래 보 안장쇠가 구비된 기둥-보 접합부의 사시도.
도 2는 본 발명 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조의 사시도.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 2방향으로 강판조립 보가 결합된 본 발명 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조의 사시도.
도 5는 강판조립 보의 웨브와 기둥골조 부재의 형강재 간 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 6은 내측 형강재의 외측에 결합되는 강판조립 보의 웨브를 도시하는 평면도.
도 7은 내측 형강재의 내측에 결합되는 강판조립 보의 웨브를 도시하는 평면도.
도 8은 강판조립 보와 기둥골조 부재의 형강재 간 결합 관계를 도시하는 평면도.
본 발명의 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조는 강합성콘크리트 기둥을 형성하기 위해 기둥 외곽에 복수의 형강재가 구비되는 기둥골조 부재와 내부에 콘크리트가 타설되는 강합성콘크리트 보를 형성하기 위해 한 쌍의 웨브, 상기 한 쌍의 웨브 하단을 연결하는 하부플랜지 및 상기 웨브의 상단에 각각 결합되는 상부플랜지로 구성되는 강판조립 보의 접합 구조에 관한 것으로, 상기 기둥골조 부재의 양측에 위치한 강판조립 보는 웨브가 서로 연결되고, 상기 외부는 상기 기둥골조 부재의 형강재 일측에 결합되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조의 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이다. 그리고 도 4는 2방향으로 강판조립 보가 결합된 본 발명 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조의 사시도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조는 강합성콘크리트 기둥을 형성하기 위해 기둥 외곽에 복수의 형강재(11, 12)가 구비되는 기둥골조 부재(1)와 내부에 콘크리트가 타설되는 강합성콘크리트 보를 형성하기 위해 한 쌍의 웨브(21), 상기 한 쌍의 웨브(21) 하단을 연결하는 하부플랜지(22) 및 상기 웨브(21)의 상단에 각각 결합되는 상부플랜지(23)로 구성되는 강판조립 보(2)의 접합 구조에 관한 것으로, 상기 기둥골조 부재(1)의 양측에 위치한 강판조립 보(2)는 웨브(21)가 서로 연결되고, 상기 웨브(21)는 상기 기둥골조 부재(1)의 형강재(11, 12) 일측에 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 기둥골조 부재(1)는 내외측에 타설되는 콘크리트와 함께 강합성콘크리트 기둥을 형성하기 위한 것으로, 기둥 외곽에 배치되는 복수의 형강재(11, 12)를 포함하여 구성된다.
상기 기둥골조 부재(1)는 복수의 형강재(11, 12)와 이웃하는 형강재(11, 12)를 상호 연결하는 횡보강재(13)를 공장에서 미리 선조립하여 현장으로 운반 및 시공하는 PSRC(Prefabricated Steel Reinforced Concrete Column)으로 구성할 수 있다(특허 제10-1050956호).
상기 형강재(11, 12)는 ㄱ형강을 이용할 수 있으며, T형강, ㄷ형강 또는 H형강 등도 이용 가능하다.
상기 강판조립 보(2)는 내부에 타설되는 콘크리트와 함께 강합성콘크리트 보를 형성하기 위한 것으로, 한 쌍의 웨브(21), 상기 한 쌍의 웨브(21) 하단을 연결하는 하부플랜지(22) 및 상기 웨브(21)의 상단에 각각 결합되는 상부플랜지(23)로 구성된다.
이때, 상기 기둥골조 부재(1)의 양측에 위치한 강판조립 보(2)는 웨브(21)가 서로 연결되고, 상기 웨브(21)는 상기 기둥골조 부재(1)의 형강재(11, 12) 일측에 결합된다.
이를 위하여 기둥골조 부재(1)의 양측에 위치하는 강판조립 보(2)는 웨브(21)가 연결되도록 제작하되, 기둥골조 부재(1)가 관통 가능하도록 상하부플랜지(22, 23) 부분을 기둥골조 부재(1) 부위에서 절단되도록 구성할 수 있다.
상기 강판조립 보(2)는 도 2 또는 도 4와 같이 브래킷 형태로 단부 일정 길이를 공장에서 미리 기둥골조 부재(1)의 형강재(11, 12)에 결합하여 선조립할 수 있다. 그리고 이웃하는 기둥골조 부재(1) 사이의 중간보는 현장 조립하는 순서로 제작 가능하다.
상기와 같이 기둥 양측에 위치하는 강판조립 보(2)의 웨브(21)를 상호 연속되도록 기둥골조 부재(1)의 형강재(11, 12) 내측 또는 외측에 직접 결합하면, 기둥-보 접합부에서 기둥골조 부재(1)에 보를 용이하게 결합할 수 있다. 아울러 기둥 양측의 보 웨브(21)가 연속되므로 기둥 내 연결철근 배근을 최소화할 수 있다.
또한, 보 접합을 위하여 기둥골조 부재(1) 외측으로 돌출되는 철물이 없으므로 관리가 용이하고, 기둥골조 부재(1)의 피복 두께 확보에도 어려움이 없다.
뿐만 아니라 강합성콘크리트 보는 웨브(21)만 기둥을 관통하며, 상하부플랜지(22, 23)가 기둥 부위에서 절단되므로 보 단부 조건이 반강접이 된다. 강접의 경우 보의 단부 부모멘트가 중앙 정모멘트의 2배가 되어 단면 효율이 떨어지는 것과 달리, 본 발명에서는 단부 반강접으로 보의 단부 휨모멘트를 저감할 수 있다. 따라서 보 전체의 단면 크기를 일정하게 유지하면서 보의 각 부위에 야기되는 휨모멘트에 충분한 내력을 갖게 할 수 있으므로, 경제적이고 합리적인 설계가 가능하다.
도 2 내지 도 3의 실시예에서 상기 형강재(11)는 각 레그가 기둥 외측에 면하도록 배치되는 것으로, 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 형강재(11)의 일측 레그 외측에 결합되었다.
도 4와 같이, 강판조립 보(2, 2')가 2방향으로 배치되는 경우, 즉, 기둥의 4면에 보가 결합되는 경우, 강판조립 보(2, 2')의 웨브(21, 21')는 평면상 우물정 모양을 이루도록 형강재(11)에 결합된다.
이때, 일방향으로 배치되는 보의 웨브(21)는 기둥골조 부재(1)의 양측 웨브(21)가 서로 연결되도록 구성하고, 이에 수직 방향을 배치되는 보는 웨브(21')를 절단하여 일방향으로 배치되는 보의 웨브(21) 내외측에 용접 등에 의해 결합할 수 있다.
상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 내측면이 기둥골조 부재(1)의 모서리에 구비되는 최외곽 형강재(11)의 외측에 결합되도록 구성할 수 있다.
상기 강판조립 보(2)의 폭이 기둥골조 부재(1)의 최외곽 형강재(11) 사이 간격과 동일한 경우 등에 있어 최외곽 형강재(11)의 외측에 강판조립 보(2)의 웨브(21)를 직접 결합할 수 있다.
도 5는 강판조립 보의 웨브와 기둥골조 부재의 형강재 간 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 5 등에 도시된 바와 같이, 상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 형강재(11, 12)의 일측에 밀착되어 복수의 볼트(3)로 형강재(11, 12)에 결합할 수 있다.
상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)를 기둥골조 부재(1)의 형강재(11, 12)에 볼트(3) 결합하는 경우, 현장 용접 공정을 생략할 수 있어 안전하고 시공이 편리하다.
접합부에서 강판조립 보(2)는 볼트(3) 전단에 의해 기둥골조 부재(1)에 지지된다.
상기 볼트(3)는 전달되는 응력의 크기에 따라 복수 열로 체결 가능하다.
도 6은 내측 형강재의 외측에 결합되는 강판조립 보의 웨브를 도시하는 평면도이고, 도 7은 내측 형강재의 내측에 결합되는 강판조립 보의 웨브를 도시하는 평면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 상기 기둥골조 부재(1)의 최외곽 형강재(11) 사이에 구비되는 내측 형강재(12)의 일측에 결합할 수 있다.
즉, 상기 강판조립 보(2, 2')의 웨브(21, 21')는 도 6과 내측 형강재(12)의 외측에 결합하거나, 도 7과 같이 내측 형강재(12)의 내측에 결합할 수 있다.
상기 강판조립 보(2)의 폭이 기둥골조 부재(1)의 폭보다 작은 경우, 다시 말해 최외곽 형강재(11) 사이의 폭보다 작은 경우에는 강판조립 보(2, 2')의 웨브(21, 21')를 기둥골조 부재(1)의 내측 형강재(12)에 결합할 수 있다.
상기 내측 형강재(12)의 위치는 강판조립 보(2, 2')의 폭에 따라 조절 가능하다.
상기 내측 형강재(12)의 폭 또는 강판조립 보(2, 2')의 폭에 따라 웨브(21, 21')의 외측 또는 내측을 내측 형강재(12)에 밀착하여 결합할 수 있다.
도 6에 도시된 실시예의 경우에는 강판조립 보(2, 2')의 폭을 좀 더 넓게 구성할 수 있는 장점이 있고, 도 7에 도시된 실시예는 내측 형강재(12) 사이에 강판조립 보(2, 2')를 삽입할 수 있어 제작이 용이하다.
도 8은 강판조립 보와 기둥골조 부재의 형강재 간 결합 관계를 도시하는 평면도이다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 형강재(11, 12)는 ㄱ형강으로 상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 ㄱ형강의 일측 레그에 결합되도록 구성할 수 있다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 강판조립 보(2)의 플랜지를 ㄱ형강인 형강재(11, 12)에 직접 고정할 경우, 강합성콘크리트 보의 모멘트로 인해 ㄱ형강의 레그에 면외 방향 힘이 작용하여 좌굴 우려가 있다.
이에 본 발명에서는 강판조립 보(2)의 웨브(21)를 ㄱ형강인 형강재(11, 12)의 일측 레그 측면에 고정하여 형강재(11, 12)의 일측 레그의 면내 방향으로 힘이 작용하도록 구성하였다. 이에 따라 강합성콘크리트 보에 모멘트 발생시 형강재(11, 12)의 좌굴 위험을 크게 줄일 수 있다.
본 발명은 기둥-보 접합부에서 기둥골조 부재의 양측에 위치한 강판조립 보의 웨브를 상호 연속되도록 기둥에 결합한 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조에 대한 것으로 기둥-보가 반강접이 되어 단부 휨모멘트를 저감할 수 있어 경제적이고, 페널존에서 보 설치 및 관리가 용이하다는 점에서 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (5)

  1. 강합성콘크리트 기둥을 형성하기 위해 기둥 외곽에 복수의 형강재(11, 12)가 구비되는 기둥골조 부재(1)와 내부에 콘크리트가 타설되는 강합성콘크리트 보를 형성하기 위해 한 쌍의 웨브(21), 상기 한 쌍의 웨브(21) 하단을 연결하는 하부플랜지(22) 및 상기 웨브(21)의 상단에 각각 결합되는 상부플랜지(23)로 구성되는 강판조립 보(2)의 접합 구조에 관한 것으로,
    상기 기둥골조 부재(1)의 양측에 위치한 강판조립 보(2)는 웨브(21)가 서로 연결되고, 상기 웨브(21)는 상기 기둥골조 부재(1)의 형강재(11, 12) 일측에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조.
  2. 제1항에서,
    상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 형강재(11, 12)의 일측에 밀착되어 복수의 볼트(3)로 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조.
  3. 제1항에서,
    상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 내측면이 기둥골조 부재(1)의 모서리에 구비되는 최외곽 형강재(11)의 외측에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조.
  4. 제1항에서,
    상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 상기 기둥골조 부재(1)의 최외곽 형강재(11) 사이에 구비되는 내측 형강재(12)의 일측에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 형강재(11, 12)는 ㄱ형강으로 상기 강판조립 보(2)의 웨브(21)는 ㄱ형강의 일측 레그에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨브 연결형 강합성콘크리트 기둥-보 접합 구조.
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