KR100955657B1

KR100955657B1 - 선조립철근을 이용한 ｃｆｔ기둥과 ｒｃ부재의 접합부시공방법

Info

Publication number: KR100955657B1
Application number: KR1020070138396A
Authority: KR
Inventors: 최성모; 채흥석; 방중석
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2010-05-06
Also published as: KR20090070398A

Abstract

본 발명은 CFT기둥과 RC보 또는 RC슬래브의 접합부를 시공하기 위한 방법에 관한 것으로서, (a)강관기둥을 기둥위치에 설치하고, RC보 또는 RC슬래브의 시공을 위한 수평거푸집을 설치하는 단계; (b)다수개의 수직철근, 다수개의 수평띠철근, 다수개의 수평철근, 다수개의 수직띠철근이 서로 구속되어 하나의 조립체로 조립된 철근조립체를 설치하되, 철근조립체의 수직철근 하부가 강관기둥에 끼워지면서 철근조립체의 수평철근이 수평거푸집 위로 배치되도록 설치하는 단계; (c)강관기둥 내부와 수평거푸집 위로 콘크리트 타설하되, 철근조립체의 수평철근이 완전히 매입되면서 철근조립체의 수직철근 상부가 노출되도록 타설하는 단계; 그리고, (d)노출된 철근조립체의 수직철근 상부를 수용하면서 콘크리트 표면 위로 강관기둥을 설치하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

CFT, RC, 선조립철근, 접합부

Description

선조립철근을 이용한 ＣＦＴ기둥과 ＲＣ부재의 접합부 시공방법{Joint construction method of CFT column ＆ RC member using reinforcement assembly}

본 발명은 CFT기둥과 RC보 또는 RC슬래브의 접합부를 시공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 층간 높이의 강관기둥을 시공단위로 하면서 수직철근과 수평철근이 조립된 선조립철근을 이용함으로써 접합부의 구조적인 안정성은 물론 CFT구조와 RC구조의 이점을 동시에 실현한 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법에 관한 것이다.

CFT(Concrete Filled steel Tube)는 강관에 콘크리트를 충전하여 강관이 콘크리트를 구속하도록 한 콘크리트충전강관을 말하며, CFT를 골조 중 기둥에 채용하여 고축력에 저항하도록 한 구조를 CFT구조라 한다. CFT 구조는 강성, 내력, 변형 등 구조적으로 안정하고 내화, 시공, 비용 등에서 우수한 장점을 가지므로, 이를 현장에 적용하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있는 실정이다.

RC(Reinforced Concrete)구조는 철근과 콘크리트가 일체화된 구조로서, 현장에서 습식의 콘크리트가 타설되기 때문에 일체성 확보에 유리한 구조이다. 다만, 습식의 콘크리트를 타설하기 위해 거푸집, 동바리 등 각종 가설재 설치작업이 수반되므로 현장작업이 번거롭다는 단점이 있다.

상기와 같은 CFT구조(CFT기둥)와 RC구조(RC보 또는 RC슬래브)를 적절히 접목시키면 양 구조의 단점을 상쇄하면서 장점에 따른 상승효과를 기대할 수 있을 것인데, 본 발명은 이러한 양 구조의 결합에 관한 것이다.

한편, CFT기둥과 RC부재(RC보 또는 RC슬래브)의 접합부는 중력하중에서 기인하는 전단력을 RC부재에서 CFT기둥으로 원활하게 전달할 수 있도록 설계되어야 하므로, 접합부에는 어떤 형식으로든 전단에 저항하기 위한 전단키(Shear Key)의 도입이 고려된다. 특히, CFT기둥과 RC무량판의 접합부의 경우에는 전단키가 충분히 마련되지 않는다면 펀칭전단에 의한 파괴가 일어난다.

도 1은 종래의 방법에 따라 완성한 CFT기둥과 RC부재의 접합부를 보여주는데, 도시하고 있는 바와 같이 종래에는 철골기둥과 마찬가지로 2~3개층 높이를 1절의 시공단위로 하여 CFT기둥을 시공하고 1절의 CFT기둥 중간에서 강관기둥 외표면에 RC부재를 시공하는 형태로 완성하여 왔다. 도 1(a)는 강관기둥 외표면에 브라켓을 접합한 후 브라켓의 RC부재에 매입시키는 방법으로 접합부를 구성한 예이고, 도 1(b)는 강관기둥 외표면에 스터드를 접합하여 RC부재에 매입되도록 하면서 RC부재에 매입된 철근이 강관기둥을 관통하도록 배근시키는 방법으로 접합부를 구성한 예이다.

하지만, 도 1(a)와 같은 접합부의 구성은 전단키로 브라켓만을 마련하여 강관기둥에 브라켓을 직접 용접하기 때문에, 용접에 따른 강관기둥의 변형 문제와 용접불량시의 안정성 문제가 우려된다. 또한, 도 1(b)의 접합부의 구성은 전단키로 스터드 외에 관통배근철근을 마련하고 서로 보완하도록 하고 있지만, 강관기둥에 구멍을 가공해야 하므로 추가가공에 따른 제작공정상의 불편함이 우려되며 아울러 용접접합에 따른 강관기둥의 변형 문제가 여전히 우려된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제를 개선하고자 개발된 것으로서, 종래의 2~3개층 1절의 시공단위에서 탈피하여 1개층 층간 높이의 강관기둥을 시공단위로 하면서 수직철근과 수평철근이 조립된 선조립철근을 이용함으로써 용접 내지 구멍 가공에 따른 문제를 원천적으로 해결하면서 CFT구조와 RC구조의 이점을 동시에 실현한 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법을 제공하는데 기술적 과제가 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 CFT기둥과 RC보 또는 RC슬래브의 접합부를 시공하기 위한 방법으로서,

(a)강관기둥을 기둥위치에 설치하고, RC보 또는 RC슬래브의 시공을 위한 수평거푸집과 동바리를 설치하는 단계; (b)다수개가 서로 평행하게 이격 배치된 수직철근, 상기 다수개의 수직철근을 둘러 감으면서 결속 설치된 수평띠철근, 상기 다수개의 수직철근 중간에서 수평으로 가로지르도록 배치되어 상기 수직철근 또는 수평띠철근에 구속 설치되는 한편 다수개가 서로 평행하게 이격 배치된 수평철근, 상기 다수개의 수평철근을 둘러 감으면서 결속 설치된 수직띠철근이 하나의 집합체로 조립된 철근조립체를 설치하되, 철근조립체의 수직철근 하부가 강관기둥에 끼워지면서 철근조립체의 수평철근이 수평거푸집 위로 배치되도록 설치하는 단계; (c)강관기둥 내부와 수평거푸집 위로 콘크리트 타설하되, 철근조립체의 수평철근이 완전히 매입되면서 철근조립체의 수직철근 상부가 노출되도록 타설하는 단계; 그리고, (d)노출된 철근조립체의 수직철근 상부를 수용하면서 콘크리트 표면 위로 강관기둥을 설치하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선조립철근을 이용한 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래의 2~3개층 1절의 시공단위에서 탈피하여 1개층 층간 높이의 강관기둥을 시공단위로 하면서 수직철근과 수평철근이 조립된 선조립철근을 이용하기 때문에 용접 내지 구멍 가공에 따른 문제를 원천적으로 해결하면서 더욱 일체성이 강화된 CFT기둥과 RC부재의 접합부로 완성할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법을 보여주는 시 공순서도이고, 도 3은 도 2의 시공순서에 따라 완성한 CFT기둥과 RC부재의 접합부를 보여주는 상세단면도이며, 도 4는 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공에서 이용되는 철근조립체의 일례를 보여준다.

본 발명은 1개층 층간 높이의 강관기둥(10)을 하나의 시공단위로 채택하여 CFT기둥과 RC부재의 접합부를 전체적으로 현장시공의 RC구조로 완성함으로써 RC부재가 연속성을 가지도록 시공한다는 점과, 현장시공의 RC구조 접합부를 선조립철근을 이용하여 시공한다는데 특징이 있다. 이로써 강관기둥(10) 외표면에 별도의 전단키(브라켓, 스터드 등)를 용접하거나 강관기둥(10)에 구멍을 형성시켜 철근을 관통 배근할 필요없이 간단하게 CFT기둥과 RC부재가 일체화된 복합구조를 완성할 수 있게 된다.

본 발명의 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법을 도 2를 참고하여 단계적으로 설명하면 다음과 같다.

(a)강관기둥 설치

강관기둥(10)을 기둥위치에 설치하고, RC보 또는 RC슬래브의 시공을 위한 수평거푸집(F)을 설치한다. 이때의 강관기둥(10)은 하부층의 CFT기둥을 구성한다. 강관기둥(10)은 1개층의 층간높이를 하나의 시공단위로 마련하며, 강관기둥(10)의 설치상태를 안정적으로 유지하기 위해서 강관기둥(10)을 지지하는 버팀때(B)를 설치할 수 있다. 수평거푸집(F)은 보거푸집 또는 슬래브거푸집이 되며, 수평거푸집(F)으로는 콘크리트(30) 타설 후 제거되는 탈형거푸집은 물론 콘크리트(30)와 일 체화되어 제거되지 않은 영구거푸집도 채택할 수 있다. 또한, 수평거푸집(F)을 지지하는 동바리(S)를 별도 설치할 수 있으며, 다만 수평거푸집(F) 그 자체가 타설되는 콘크리트(30)의 자중과 타설압을 충분히 지지할 수 있다면 동바리(S) 설치를 생략할 수도 있다.

특히, 본 단계에서 설치되는 강관기둥(10)은 그 상부 내측면 즉, 접합부와 근접한 위치에 스터드(11)가 더 접합되도록 마련하는 것이 바람직한데, 스터드(11)는 강관기둥(10)과 그 내부에 타설된 콘크리트(30)와의 구속력을 증대시켜 접합부의 내력을 보강하는 역할을 한다.

(b)철근조립체 설치

강관기둥(10)을 설치하고 나면 강관기둥(10) 위로 RC부재가 연속성을 가지도록 시공하게 되는데, 이를 위해 본 발명은 선조립철근을 이용한다.

특히, 본 발명에서는 선조립철근으로, 다수개가 서로 평행하게 이격 배치된 수직철근(21); 상기 다수개의 수직철근을 둘러 감으면서 결속 설치된 수평띠철근(22); 상기 다수개의 수직철근(21) 중간에서 수평으로 가로지르도록 배치되어 상기 수직철근 또는 수평띠철근에 구속 설치되는 한편 다수개가 서로 평행하게 이격 배치된 수평철근(25); 상기 다수개의 수평철근(25)을 둘러 감으면서 결속 설치된 수직띠철근(26);이 하나의 집합체로 조립된 철근조립체(20)를 제안한다. 상기 철근조립체(20)에서 수직철근(21)과 수평띠철근(22)은 곧 기둥철근이 되고, 상기 수평철근(25)과 수직띠철근(26)은 곧 보철근 또는 슬래브철근이 되며, 수직철근(21)과 수평철근(25)이 서로 만나지 않고 상하좌우로 돌출된 부분은 곧 정착길이가 된다. 도 4는 철근조립체(20)의 일례를 보여주는데, 수직철근(21)과 수평띠철근(22)이 원형으로 배근된 예로서 CFT기둥이 원형기둥으로 설계되는 경우에 적용할 수 있다.

(c)콘크리트 타설

선조립철근으로 철근조립체(20)를 설치하고 나면, 강관기둥(10) 내부와 수평거푸집(F) 위로 콘크리트(30) 타설한다. 이때, 철근조립체(20)의 수평철근(25)이 완전히 매입되면서 철근조립체의 수직철근(21) 상부가 노출되도록 타설한다. 노출된 철근조립체의 수직철근(21) 상부는 그 위로 시공되는 CFT기둥에 정착된다.

(d)강관기둥 설치

하부층의 CFT기둥과 RC수평부재(보 또는 슬래브)를 위한 콘크리트를 타설하고 나면 상부층의 CFT기둥을 구성하는 강관기둥(10)을 설치하는데, 강관기둥(10)은 노출된 철근조립체의 수직철근(21) 상부를 수용하면서 콘크리트(30) 표면 위로 설치한다. 이때의 강관기둥(10)으로는 상기 (a)단계에서 설치된 강관기둥(10)과 마찬가지로 스터드(11)가 더 접합된 강관기둥(10)을 채택할 수 있으며, 다만 스터드(11)가 접합부 보강 목적으로 접합된 만큼 강관기둥(10)의 하부 내측면에 접합되도록 강관기둥(10)을 마련한다. 철근조립체의 수직철근(21) 상부가 노출되기 때문에 강관기둥(10)의 설치위치를 어느 정도 파악할 수 있을 것이나, 노출된 철근조립체의 수직철근(21) 주위의 콘크리트(30) 표면에 강관기둥(10)의 설치위치를 표시하면서 강관기둥(10)을 설치하는 것이 정확한 시공을 위해서 바람직하겠다.

상기 (c)단계에서 타설된 콘크리트(30)가 일정 이상 양생되었다면 본 단계에 서는 (a)단계에서 설치된 버팀대(B), 수평거푸집(F) 내지 동바리(S) 제거작업을 수행할 수 있는데, 이렇게 제거된 버팀대(B), 수평거푸집(F)과 동바리(S)는 상부층의 CFT기둥 시공이 진행되는 본 단계에서 재활용할 수 있다.

본 단계에서 설치된 강관기둥(10)에 콘크리트(30)를 타설하면 최종적으로 도 3과 같은 CFT기둥과 RC부재의 접합부가 완성된다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 CFT기둥과 RC부재의 접합부를 도시한다.

도 2는 본 발명에 따른 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법을 보여주는 시 공순서도이다.

도 3은 도 2의 시공순서에 따라 완성한 CFT기둥과 RC부재의 접합부를 보여주는 상세단면도이다.

도 4는 본 발명의 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공에서 이용되는 철근조립체의 일례를 도시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 강관기둥 11: 스터드

20: 철근조립체 21: 수직철근

22: 수평띠철근 25: 수평철근

26: 수직띠철근

30: 콘크리트

B: 버팀대

F: 수평거푸집

S: 동바리

Claims

CFT(Concrete Filled steel Tube)기둥과 RC(Reinforced Concrete)보 또는 RC(Reinforced Concrete)슬래브의 접합부를 시공하기 위한 방법으로서,

(a)강관기둥(10)을 기둥위치에 설치하고, RC보 또는 RC슬래브의 시공을 위한 수평거푸집(F)을 설치하는 단계;

(b)다수개가 서로 평행하게 이격 배치된 수직철근(21); 상기 다수개의 수직철근을 둘러 감으면서 결속 설치된 수평띠철근(22); 상기 다수개의 수직철근(21) 중간에서 수평으로 가로지르도록 배치되어 상기 수직철근 또는 수평띠철근에 구속 설치되는 한편 다수개가 서로 평행하게 이격 배치된 수평철근(25); 상기 다수개의 수평철근(25)을 둘러 감으면서 결속 설치된 수직띠철근(26);이 하나의 집합체로 조립된 철근조립체(20)를 설치하되, 철근조립체의 수직철근(21) 하부가 강관기둥(10)에 끼워지면서 철근조립체의 수평철근(25)이 수평거푸집(F) 위로 배치되도록 설치하는 단계;

(c)강관기둥(10) 내부와 수평거푸집(F) 위로 콘크리트(30) 타설하되, 철근조립체의 수평철근(25)이 완전히 매입되면서 철근조립체의 수직철근(21) 상부가 노출되도록 타설하는 단계; 그리고,

(d)노출된 철근조립체의 수직철근(21) 상부를 수용하면서 콘크리트(30) 표면 위로 강관기둥(10)을 설치하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선조립철근을 이용한 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법.
제1항에서,

상기 (d)단계는 (c)단계에서 타설된 콘크리트(30) 표면에 강관기둥(10)의 설치위치를 표시하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 선조립철근을 이용한 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법.
제1항에서,

상기 (a)단계는 수평거푸집(F)과 함께 동바리(S)를 설치하면서 이루어지며,

상기 (d)단계는 (a)단계에서 설치된 수평거푸집(F)과 동바리(S)를 제거하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 선조립철근을 이용한 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

상기 (a)단계의 강관기둥(10)은 상부 내측면에 스터드(11)가 접합된 것이며,

상기 (d)단계의 강관기둥(10)은 하부 내측면에 스터드(11)가 접합된 것임을 특징으로 하는 선조립철근을 이용한 CFT기둥과 RC부재의 접합부 시공방법.