KR101544803B1 - 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조 및 그 시공방법 - Google Patents

절곡강판 합성보의 기둥 접합구조 및 그 시공방법 Download PDF

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강철규
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김도범
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경기대학교 산학협력단
주식회사 아이스트
(주)유진건철
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Abstract

본 발명은 강판을 절곡 성형한 유닛단면을 조립하여 박스형태로 구성하고 내부에 콘크리트를 채워 형성된 강콘크리트 합성보와 기둥의 접합구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조는, 평면 계획에 따라 설계위치에 입설되는 기둥; 일정 거리 이격되어 기둥에 접합되는 한 쌍의 브라켓 수직판, 브라켓 수직판의 하단을 잇도록 결합되는 브라켓 수평판, 브라켓 수평판의 중앙부에서 하단으로 연장되는 수직지지판 및 수직지지판에서 연장되며 브라켓 수평판과 평행하게 돌출되는 받침판으로 구성되어 기둥의 일정 높이에 설치되는 브라켓; 수직으로 형성된 수직판, 수직판의 상단에서 수평하게 연장되는 상부판, 수직판의 하단에서 상부판의 반대 방향으로 수평 연장되는 하부판, 하부판의 단부에서 수직판의 반대방향으로 수직 연장되는 돌출 결합부를 포함하여 구성되는 한 쌍의 측면 유닛과, 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공이 천공된 웨브와 웨브의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지를 포함하여 구성되어 역T형 단면을 갖고 연결 유닛의 웨브가 한 쌍의 측면 유닛의 돌출 결합부 사이에 결합하는 연결 유닛과, 덮개 상부판, 덮개 상부판의 양단부에서 같은 방향으로 수직 연장되는 덮개 측면판, 덮개 측면판의 연장 단부에서 단면 외측으로 수평 연장되는 덮개 하부판으로 구성되는 덮개를 포함하여 구성되고, 양단이 브라켓에 고정됨으로써 기둥 사이에 설치되는 강재보; 및 강재보와 브라켓 내부에 현장 타설로 채워져 합성 거동하는 콘크리트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

절곡강판 합성보의 기둥 접합구조 및 그 시공방법{Joint System of Steel Concrete Composite Beams and Columns and Construction Method thereof}
본 발명은 강판을 절곡 성형한 유닛단면을 조립하여 박스형태로 구성하고 내부에 콘크리트를 채워 형성된 강콘크리트 합성보와 기둥의 접합구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.
강콘크리트 합성보는 강재 보와 철근콘크리트가 단일부재로 거동하도록 구현하여 휨모멘트를 받을 때 압축응력의 대부분은 콘크리트가 부담하도록 하고 인장응력은 강재가 부담하도록 하는 효율적인 구조부재로써, 보의 춤을 줄여 건축구조물의 층고나 교량구조물의 형하공간을 확보할 수 있고, 보 단면의 저항강도와 저항강성 증대로 장 스팬 구조물이 가능하게 하며, 극한성능이나 변형성능이 증대되는 장점을 가지고 있다.
강콘크리트 합성보를 구현하기 위해 일반적으로 사용되는 H형강은 강재 이용 측면에서 볼 때 휨에 의해 부재에 발생하는 인장력, 압축력에 대해 효율적으로 저항하는 부재단면이지만, H형강을 이용한 합성보는 정모멘트 구간에서 합성단면의 중립축이 상부 플랜지측으로 이동하여 콘크리트 슬래브가 압축력의 대부분을 부담하므로 상부 플랜지가 비효율적인 저항단면으로 사용된다. 또한, 합성보 부재의 강도평가 측면에서 성능이 우수하므로 장스팬에 많이 적용하고 있는데 이때 상대적으로 단면의 강성이 작아져서 과다 처짐, 진동 등 사용성의 문제점을 나타내고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 합성보의 H형강 외부를 철근콘크리트로 둘러싸는 개념의 철골철근콘크리트보(SRC보,Steel-Reinforced Concrete beam)가 개발되었다. SRC보는 단면의 강도나 강성이 우수한 장점이 있으나 자중이 매우 증가되어 현장시공시 거푸집공사 및 동바리공사에 면밀한 주의가 요구되는 단점이 있다. 또한 정모멘트 구간에서 보부재의 단면 하부에 발생하는 인장응력에 대해 H형강을 둘러싼 콘크리트의 기여도 없으므로 비효율적 구조단면이라 할 수 있으며, 콘크리트 휨균열이 육안으로 나타나므로 사용자에게 불안감을 줄 수 있는 문제점을 안고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0626544호 "강판-콘크리트 합성보 및 이를 이용한 고강성 합성구조시스템"(특허문헌 1)이 있다. 이 특허는 스틸 플레이트와 콘크리트를 복합하여 이루어지는 합성보 및 이를 이용한 합성 구조 시스템을 제안하며 보 하부에 배근되는 보철근 대신 스틸 플레이트를 사용하여 일반 철근콘크리트 보에 비하여 보의 폭을 줄일 수 있고 중량에 비하여 높은 강성을 확보할 수 있는 효과가 있다. 그러나 이 특허에 의한 합성구조시스템의 접합부는 내부 스틸플레이트의 끝단이 외부로 노출되는 연결접합부가 더 형성되어 고정되거나 접합 브라켓을 더 구비하여 설치하는 등 그 구조가 복잡하고 보를 기둥에 설치할 때 탈락의 위험을 배재할 수 없어 안정성이 보장되지 않는다는 문제점이 있다.
특허등록 제0626544호 "강판-콘크리트 합성보 및 이를 이용한 고강성 합성구조시스템"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강판을 절곡 성형한 유닛 단면을 조립하여 구성하여 박스 형태로 강재보를 제작하고 강재보 내부에 별도의 전단 연결재를 생략할 수 있으며, 강재보의 단면강성이 증가되어 시공하중에 대한 처짐량을 감소시킬 수 있고, 강재보의 외측 하부로 돌출된 돌출 결합부를 구성하여 강성을 증가시킬 수 있으면서도 외부에서 한번에 조립할 수 있기 때문에 조립이 용이하여 제작성이 뛰어나며, 외부 돌출 결합부의 구성으로 단면 2차 모멘트를 증가시킬 수 있어, 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있는 강콘크리트 합성보를 제공하되 이를 기둥에 설치하기 위한 간단한 접합구조 및 시공의 안정성이 보장되는 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조는, 평면 계획에 따라 설계위치에 입설되는 기둥; 일정 거리 이격되어 기둥에 접합되는 한 쌍의 브라켓 수직판, 브라켓 수직판의 하단을 잇도록 결합되는 브라켓 수평판, 브라켓 수평판의 중앙부에서 하단으로 연장되는 수직지지판 및 수직지지판에서 연장되며 브라켓 수평판과 평행하게 돌출되는 받침판으로 구성되어 기둥의 일정 높이에 설치되는 브라켓; 수직으로 형성된 수직판, 수직판의 상단에서 수평하게 연장되는 상부판, 수직판의 하단에서 상부판의 반대 방향으로 수평 연장되는 하부판, 하부판의 단부에서 수직판의 반대방향으로 수직 연장되는 돌출 결합부를 포함하여 구성되는 한 쌍의 측면 유닛과, 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공이 천공된 웨브와 웨브의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지를 포함하여 구성되어 역T형 단면을 갖고 연결 유닛의 웨브가 한 쌍의 측면 유닛의 돌출 결합부 사이에 결합하는 연결 유닛과, 덮개 상부판, 덮개 상부판의 양단부에서 같은 방향으로 수직 연장되는 덮개 측면판, 덮개 측면판의 연장 단부에서 단면 외측으로 수평 연장되는 덮개 하부판으로 구성되는 덮개를 포함하여 구성되고, 양단이 브라켓에 고정됨으로써 기둥 사이에 설치되는 강재보; 및 강재보와 브라켓 내부에 현장 타설로 채워져 합성 거동하는 콘크리트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 연결 유닛은, 연결 유닛 웨브의 상단부에 하부 플랜지와 평행하게 상부 플랜지가 추가로 구성되어 연결 유닛이 I형 단면을 갖도록 구성될 수 있다.
이때, 연결 유닛은, 연결 유닛의 하부 플랜지가 상부 플랜지 보다 넓은 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 연결 유닛은, ㄷ자 단면 형상의 채널 2개를 배면을 결합하여 형성될 수 있다.
또한, 덮개는, 강재보의 전체 길이에 걸쳐 형성되며, 덮개 상부판은 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공이 천공될 수 있다.
여기서, 덮개는, 덮개 상부판이 두 개의 부재로 양측으로 나뉘어 형성되며 덮개 상부판의 절단부에는 하향 연장되는 전단 연결부가 형성되어 전단 연결부가 상호 결합될 수 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조 시공방법은 (가) 일정 거리 이격되어 기둥에 접합되는 한 쌍의 브라켓 수직판, 브라켓 수직판의 하단을 잇도록 결합되는 브라켓 수평판, 브라켓 수평판의 중앙부에서 하단으로 수직 연장되는 수직지지판 및 수직지지판에서 연장되며 브라켓 수평판과 평행하게 돌출되는 받침판을 포함하여 구성되는 브라켓을 기둥의 일정 높이에 설치하고, 수직으로 형성된 수직판, 수직판의 상단에서 수평하게 연장되는 상부판, 수직판의 하단에서 상부판의 반대 방향으로 수평 연장되는 하부판, 하부판의 단부에서 수직판의 반대방향으로 수직 연장되는 돌출 결합부를 포함하여 구성되는 측면 유닛이 개구된 박스형 단면을 만들도록 한 쌍으로 구비되고, 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공이 천공된 웨브와 웨브의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지를 포함하여 구성되어 역T형 단면을 갖고 연결 유닛의 웨브가 한 쌍의 측면 유닛의 돌출 결합부 사이에 결합하는 연결 유닛, 덮개 상부판, 덮개 상부판의 양단부에서 같은 방향으로 수직 연장되는 덮개 측면판, 덮개 측면판의 연장 단부에서 단면 외측으로 수평 연장되는 덮개 하부판으로 구성되는 덮개를 포함하여 구성되는 강재보를 제작하는 단계; (나) 브라켓이 형성된 기둥을 평면계획에 맞추어 설계위치에 이립하는 기둥 설치 단계; (다) 브라켓의 받침판에 강재보를 올려놓고 받침판과 강재보의 하부 플랜지를 볼트 접합하여 강재보의 양단을 기둥에 고정하는 강재보 가설치 단계; (라) 브라켓 수직판과 강재보의 수직판, 브라켓 수평판과 강재보의 하부판, 브라켓 수직지지판과 강재보의 돌출 결합부를 각각 접합하는 강재보 설치 완료 단계; (마) 강재보의 상부판 상부에 데크 플레이트의 단부를 안착시키는 데크플레이트 설치 단계; (바) 강재보와 브라켓 내부 및 데크 플레이트의 상부에 콘크리트를 충전하여 강재보와 브라켓을 콘크리트와 함께 합성보로 일체화하고, 데크 플레이트의 상부에 슬래브를 형성하는 콘크리트 타설 및 양생 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 가)단계에서, 기둥의 외면 강재보 단면 대응위치에 스터드 볼트를 더 설치할 수 있다.
또한, (가)단계에서, 기둥의 외면 강재보의 덮개 상부판 대응위치에 인장철근 정착판을 더 설치하고, (마)단계에서, 인장철근의 단부를 인장철근 정착판에 용접하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 절곡강판 합성보와 기둥의 접합구조와 그 시공방법은 합성보를 기둥에 설치할 때 시공의 안정성이 보장되며 별도의 거푸집이 필요하지 않아서 경제성 및 시공성이 향상되고 공기가 줄어드는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 절곡강판 합성보는 절곡 성형한 유닛 단면을 조립하여 구성하여 박스 형태로 강재보를 제작하여 제작이 간편하고 강재보 단면의 효율적 성형에 의해 강재보의 단면강성이 증가되어 시공하중에 대한 처짐량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 강재보의 외측 하부로 돌출된 돌출 결합부를 구성하여 강성을 증가시킬 수 있으면서도 외부에서 한번에 조립할 수 있기 때문에 조립이 용이하여 제작성이 뛰어나며, 외부 돌출 결합부의 구성으로 단면 2차 모멘트를 증가시킬 수 있어, 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있는 매우 유용한 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 발명에 따른 절곡강판 합성보와 기둥의 접합구조의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 강재보의 분해 사시도이며 도 3은 도 2의 결합상태 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강재보의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강재보의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강재보의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강재보의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 브라켓의 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 강재보와 브라켓의 접합부 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 절곡강판 합성보와 기둥의 접합구조 시공방법의 순서를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절곡강판 합성보와 기둥의 접합구조의 사시도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시예는 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 발명에 따른 절곡강판 합성보와 기둥의 접합구조의 분해사시도이다.
본 발명에 따른 절곡강판 합성보와 기둥의 접합구조는 평면 계획에 따라 설계위치에 입설되는 기둥(100), 기둥(100)의 일정 높이에 설치되는 브라켓(200), 브라켓(200)에 양단이 고정되어 기둥 사이에 설치되는 강재보(300) 및 강재보와 브라켓 단면 내부에 타설 양생되는 콘크리트(C, 미도시)를 포함하여 구성된다.
도 2는 본 발명에 따른 강재보의 분해 사시도이며 도 3은 도 2의 결합상태 단면도이다.
본 발명에 따른 강재보(300)는 상부가 개구된 박스형 단면을 만들도록 마주보는 한 쌍의 측면 유닛(10,10), 한 쌍의 측면 유닛 하단 사이에 접합되는 연결 유닛(20), 한 쌍의 측면 유닛 상부를 덮도록 형성되는 덮개(30)를 포함하여 구성된다.
측면 유닛(10)은 수직으로 형성된 수직판(11), 수직판(11)의 상단에서 수평하게 연장되는 상부판(12), 수직판(11)의 하단에서 상부판의 반대 방향으로 수평 연장되는 하부판(13), 하부판(13)의 단부에서 수직판의 반대방향으로 수직 연장되는 돌출 결합부(14)를 포함하여 구성된다.
수직판(11)은 강재보(300)의 측벽을 이루도록 수직으로 형성되며, 높이는 다양하게 형성될 수 있다.
상부판(12)은 수직판(11)의 상단부에는 연장되어 일측으로 절곡된 형상으로 수직판(11)과 직각으로 형성된다. 상부판(12)은 강재보(300)를 형성하였을 때 강재보 단면 외측을 향하도록 형성되어, 상면에 후술되는 데크 플레이트의 단부가 안착 되도록 한다.
하부판(13)은 상부판(12)과 평행이 되도록 수직판(11)의 하단부에서 연장되어 타측으로 절곡된 형상으로 형성된다. 즉, 하부판(13)은 상부판(12)과는 반대방향으로 절곡된 형상으로 형성된다. 하부판(13)은 수직판(11)과 함께 콘크리트 타설 시 거푸집의 역할을 한다.
돌출 결합부(14)는 하부판(13)의 단부에서 수직 연장되어 강재보(300) 단면 하방으로 절곡된 형태로 형성되며, 수직판(11)과 평행을 이루도록 구성되어, 측면 유닛(10)은 전체적으로 모서리가 직각인 W자 형상의 단면으로 이루어진다.
돌출 결합부(14)는 한 쌍의 측면 유닛(10)과 연결 유닛(20)의 상호 결합시, 결합이 용이하도록 결합면적을 늘려주기 위한 수단이다.
또한 돌출 결합부(14)는 강재보(300) 단면 외측 하부로 돌출된 형태로 구성되므로 강재보(300)의 단면 면적이 증가해 강재보의 강성을 증가시키는 동시에 단면 2차 모멘트를 증가시키므로 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있다.
측면 유닛(10)은 한 쌍으로 구비되며 상부가 개구된 박스형 단면을 만들도록 돌출 결합부(14) 사이에 연결 유닛(20)이 접합되어 상호 결합된다.
연결 유닛(20)은 웨브(21)와 웨브(21)의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지(22)를 포함하여 구성되어 역T형 단면을 갖고 연결 유닛(20)의 웨브(21)가 한 쌍의 측면 유닛(10)의 돌출 결합부(14) 사이에 결합된다. 결합은 용접, 볼트 결합 등 이 분야에서 공지된 다양한 방법으로 실행될 수 있으며, 돌출 결합부(14)의 하단부가 하부 플랜지(22) 상부면에 밀착되도록 한다.
연결 유닛(20)은 콘크리트가 타설 양생될 때 콘크리트와 강재보(300) 사이의 결합을 견고히 하며 강재보(300)를 기둥에 설치할 때 접합을 용이하게 하기 위해 접합면을 제공하기 위한 수단이다.
연결 유닛(20) 웨브(21)의 높이는 다양하게 형성될 수 있으며 합성보의 강성 증가 및 콘크리트와의 부착 강도 증가를 위해서 돌출 결합부(14) 보다 높게 형성되어 덮개(30)와 간섭되지 않는 범위내에서 강재보(300) 단면내로 형성되는 것이 바람직하다.
연결 유닛(20)의 웨브(21)에는 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공(21h)이 천공되도록 하여, 전단 연결공(21h)을 통하여 강재보(300) 내의 콘크리트가 단절되지 않고 연속되도록 하는 것이 바람직하다.
덮개(30)는 덮개 상부판(31), 덮개 상부판(31)의 양단부에서 같은 방향으로 수직 연장되는 덮개 측면판(32), 덮개 측면판(32)의 연장 단부에서 단면 외측으로 수평 연장되는 덮개 하부판(33)을 포함하여 구성된다.
덮개 상부판(31)은 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공(31h)이 천공되어 콘크리트 타설시 콘크리트 충전성을 확보하고, 동시에 덮개(30) 상,하의 콘크리트가 단절되지 않아 별도의 전단 연결재를 설치하지 않아도 되는 장점을 갖는다.
덮개 하부판(33)은 측면 유닛(10)의 상부판(12)에 안착되어 결합되는 것으로 덮개 하부판(33)의 폭은 측면 유닛(10)의 상부판(12)의 폭보다 작은 폭으로 형성되도록 하여, 상부판(12)에 데크 플레이트의 단부 거치시 간섭을 배제하도록 한다.
덮개(30)는 한 쌍의 측면 유닛(10)의 전체 길이의 상부를 덮도록 결합 구성되도록 하면 강재보(300)의 단면강성이 증가되어 시공하중에 대한 처짐량을 감소시킬 수 있으며, 연직하중에 대하여 단면이 벌어지는 현상을 방지할 수 있고, 작업자의 발판으로도 사용이 가능하도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강재보의 단면도이다.
본 발명에 따른 강재보는 앞서 도 2~3에서 도시 및 설명한 구성을 기본형으로 하고 각 구성요소를 다양하게 변형하여 구성될 수 있다. 앞선 기본형에서는 연결 유닛(20)이 웨브(21)와 플랜지(22)로 구성되는 역T형 단면을 갖도록 구성되었으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 도 4에 도시된 바와 같이 연결 유닛(20) 웨브(21)의 상단부에 하부 플랜지(22)와 평행하게 상부 플랜지(23)가 추가로 구성되어 I형 단면을 갖도록 형성할 수 있다. 이때 하부 플랜지(22)는 강재보(300)의 하단에 위치하여 하중 발생시 인장력을 받으므로 상부 플랜지(23)보다 넓은 폭을 갖도록 형성하는 것이 바람직하며 또한 하부 플랜지는 강재보(300)를 기둥(100)에 설치시 시공의 안정성을 고려한 걸침 면적을 제공해야 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강재보의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 연결 유닛(20)은 ㄷ자 단면 형상의 채널(20a) 2개를 배면을 결합하여 I형 단면을 갖도록 하여, 성형이 용이하도록 할 수 있으며 웨브(21)의 두께를 두껍게 하여 단면을 보강하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강재보의 단면도이다.
본 실시예에서 덮개(30)는 단일 부재가 아닌 양측으로 나뉜 두 개의 측면 캡(30a)의 결합으로 이루어진다. 즉, 덮개 상부판(31)이 양측으로 나뉘어 형성되며 덮개 상부판(31)의 절단부에는 하향 연장되는 전단 연결부(34)가 형성되어 전단 연결부(34)가 상호 결합되도록 하여 덮개(30)를 형성한다.
본 실시예와 같이 덮개(30)가 두 개의 부재로 형성되어 전단 연결부(34)가 제공되면 전단 연결부(34)는 덮개(30)의 중앙부에서 하부로 돌출된 형상으로 이루어지므로 강재보(300) 내부에 콘크리트(C) 타설시 전단 연결재 기능을 하도록 하여 강재보(300) 내부에 별도의 전단 연결재를 생략할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강재보의 사시도이다.
앞선 실시예들에서 덮개(30)는 강재보(300)의 전체 길이의 상부를 덮도록 형성되었으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 도 7에 도시된 바와 같이 강재보(300)길이 방향으로 단속적으로 설치될 수 있다. 이 경우에는 덮개(30)의 이격공간으로 콘크리트가 원활히 타설될 수 있으므로 덮개 상부판(31)에는 연결 유닛 전단 연결공(31h)이 천공될 필요가 없다.
도 8은 본 발명에 따른 브라켓의 사시도이다.
브라켓(200)은 일정 거리 이격되어 기둥(100)에 접합되는 한 쌍의 브라켓 수직판(210,210), 브라켓 수직판(210,210)의 하단을 잇도록 결합되는 브라켓 수평판(220), 브라켓 수평판의 중앙부에서 하단으로 수직 연장되는 수직지지판(230) 및 수직지지판(230)에서 연장되며 브라켓 수평판(220)과 평행하게 돌출되는 받침판(240)을 포함하여 구성된다.
받침판(240)은 강재보(300)를 기둥(100)에 설치할 때, 강재보(300)를 설치 위치로 양중하여 설치가 완료되기 전까지 지지하기 위한 수단으로 받침판(240)에는 다수의 볼트홀(241)이 천공되어 있으며 이는 안착된 강재보(300)와의 가설치를 위한 수단이다. 이를 위해 강재보(300)의 양단 하부 플랜지(22) 대응 위치에도 연결홀(22h)이 천공되어 있어야 함은 물론이다.
브라켓(200)의 형상은 강재보(300) 형상에 대응하는 것으로 즉, 브라켓 수직판(210), 브라켓 수평판(220) 및 수직지지판(230)은 각각 강재보(300)의 수직판(11), 하부판(13) 및 돌출 결합부(14)에 상응하는 형상을 갖는다. 브라켓 수직판(210), 브라켓 수평판(220), 수직지지판(230)은 각각 강재보(300)의 수직판(11), 하부판(13), 돌출 결합부(14)에 맞닿도록 연결되며 브라켓의 받침판(240)과 강재보(300)의 하부 플랜지(22)가 볼트 결합되어 가설치된 후에 접합된다.
도 9는 본 발명에 따른 강재보와 브라켓의 접합부 단면도이다.
브라켓 수직판(210)과 강재보(300)의 수직판(11)의 접합, 브라켓 수평판(220)과 강재보(300)의 하부판(13)의 접합, 브라켓 수직지지판(230)과 강재보(300)의 돌출 결합부(14)는 용접 등의 이 분야에 공지된 방법으로 접합될 수 있으며 도 9에 도시된 것처럼 덧댐플레이트(P)를 대고 볼트와 너트로 볼트접합될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 절곡강판 합성보와 기둥의 접합구조 시공방법의 순서를 나타낸 사시도이다.
(가) 기둥, 브라켓, 강재보 공장 제작 단계;
먼저, 기둥(100), 기둥에 돌출되도록 부착되는 브라켓(200), 강재보(300)를 공장제작한다.
기둥(100)의 형상과 종류는 제한되지 않으며, 예를 들어 H형강이 사용되어 H형강의 플랜지에 브라켓(200)이 형성될 수 있고, 또는 각형강관이 사용되어 기둥 내부와 강재보 내부 슬래브에 콘크리트가 동시에 타설되어 일체로 구성될 수 있다.
(나) 기둥 현장 설치(도 10a 참조);
브라켓(200)이 형성된 기둥(100)을 현장으로 이동하여 평면계획에 맞추어 설계위치에 설치한다.
(다) 강재보의 가설치(도 10b 참조);
브라켓(200)의 받침판(240)에 강재보(300)를 올려놓고 받침판(240)과 강재보의 하부 플랜지(22)를 볼트 접합하여 강재보(300)의 양단을 기둥(100)에 설치한다.
강재보를 안착시키는 받침판(240)은 시공성을 향상시키며 브라켓(200)과 강재보(300)를 볼트 접합하면 강재보(300)의 탈락이 방지되어 단순 안착의 상태에서 보를 기둥에 설치하는 기존의 방법에 비하여 시공자의 안전이 보장되며 사고 후처리 등에 필요한 비용이 절감되므로 경제성이 향상된다.
(라) 강재보의 설치 완료(도 10c 참조);
브라켓 수직판(210)과 강재보(300)의 수직판(11), 브라켓 수평판(220)과 강재보(300)의 하부판(13), 브라켓 수직지지판(230)과 강재보(300)의 돌출 결합부(14)를 각각 접합한다. 접합은 용접 등의 이 분야에 공지된 방법으로 실행될 수 있으며 도 9 및 도 10c에 도시된 것처럼 덧댐플레이트(P)를 대고 볼트와 너트로 볼트접합될 수 있다.
(마) 데크플레이트 설치(도 10d 참조);
강재보(300)의 설치가 완료되면, 강재보(300)의 상부판(12)의 상부에 데크 플레이트(D)의 단부를 안착시킨다. 데크 플레이트(D)는 평판형 트러스 데크, 골형 데크 등의 이 분야에서 공지된 임의의 것을 선택적으로 사용할 수 있다.
(바) 콘크리트 타설 및 양생(도 10e 참조);
강재보(300)와 브라켓(200) 내부와 데크 플레이트(D)의 상부에 콘크리트(C)를 충전하여 강재보(300)와 브라켓(200)을 콘크리트와 함께 합성보로 일체화하도록 하고, 데크 플레이트(D)의 상부에 슬래브를 형성하도록 한다.
강재보(300)와 브라켓(200) 및 데크플레이트(D)가 영구거푸집 역할을 하므로 별도의 거푸집이 필요하지 않아 경제성이 향상된다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절곡강판 합성보와 기둥의 접합구조의 사시도이다.
본 실시예에서는 기둥(100)에서 강재보(300)의 단면 내측으로 스터드 볼트(250)가 더 설치된다. 스터드 볼트(250)가 더 설치되면 브라켓(200) 내부에 타설된 콘크리트가 브라켓(200) 및 기둥(100)과 일체로 거동하도록 하며 접합부의 전단강도를 상승시킨다. 또한 본 실시예에서는 기둥에 인장철근 정착판(260)이 더 설치된다. 기둥, 보 접합부는 구조물의 휨모멘트 응력도에서 부모멘트가 발생하는 구간으로 보 상부 및 슬래브 하부에 인장철근(270)이 더 배치되어야 하는 경우가 많이 발생한다. 인장철근 정착판(260)은 이러한 인장철근(270)의 고정을 위한 것으로 인장철근(270)을 인장철근 정착판(260)에 용접하여 고정하면 인장철근(270)을 기둥(100) 내부로 삽입하지 않아도 정착길이가 확보되는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면 합성보를 기둥에 설치할 때 시공의 안정성이 보장되며 별도의 거푸집이 필요하지 않아서 경제성 및 시공성이 향상되고 공기가 줄어드는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 강판을 절곡 성형한 유닛 단면을 조립하여 구성하여 박스 형태로 강재보를 제작하여 제작이 간편하고 강재보 단면의 효율적 성형에 의해 강재보의 단면강성이 증가되어 시공하중에 대한 처짐량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 절곡강판 합성보는 강재보의 외측 하부로 돌출된 돌출 결합부를 구성하여 강성을 증가시킬 수 있으면서도 외부에서 한번에 조립할 수 있기 때문에 조립이 용이하여 제작성이 뛰어나며, 외부 돌출 결합부의 구성으로 단면 2차 모멘트를 증가시킬 수 있어, 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있는 매우 유용한 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.
100: 기둥 200: 브라켓
210: 브라켓 수직판 220: 브라켓 수평판
230: 수직지지판 240: 받침판
250: 스터드 볼트 260: 인장철근 정착판
300: 강재보 10: 측면 유닛
11: 수직판 12: 상부판
13: 하부판 14: 돌출 결합부
20: 연결 유닛 21: 연결 유닛 웨브
22: 연결 유닛 하부 플랜지 22h: 전단 연결공
23: 연결 유닛 상부 플랜지 30: 덮개
31: 덮개 상부판 31h: 덮개 전단 연결공
32: 덮개 측면판 33: 덮개 하부판
34: 전단 연결부

Claims (9)

  1. 평면 계획에 따라 설계위치에 입설되는 기둥(100);
    일정 거리 이격되어 기둥(100)에 접합되는 한 쌍의 브라켓 수직판(210,210), 브라켓 수직판(210,210)의 하단을 잇도록 결합되는 브라켓 수평판(220), 브라켓 수평판의 중앙부에서 하단으로 연장되는 수직지지판(230) 및 수직지지판(230)에서 연장되며 브라켓 수평판(220)과 평행하게 돌출되는 받침판(240)으로 구성되어 기둥(100)의 일정 높이에 설치되는 브라켓(200);
    수직으로 형성된 수직판(11), 수직판(11)의 상단에서 수평하게 연장되는 상부판(12), 수직판(11)의 하단에서 상부판의 반대 방향으로 수평 연장되는 하부판(13), 하부판(13)의 단부에서 수직판의 반대방향으로 수직 연장되는 돌출 결합부(14)를 포함하여 구성되는 한 쌍의 측면 유닛(10)과, 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공(21h)이 천공된 웨브(21)와 웨브(21)의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지(22)를 포함하여 구성되어 역T형 단면을 갖고 연결 유닛(20)의 웨브(21)가 한 쌍의 측면 유닛(10)의 돌출 결합부(14) 사이에 결합하는 연결 유닛(20)과, 덮개 상부판(31), 덮개 상부판(31)의 양단부에서 같은 방향으로 수직 연장되는 덮개 측면판(32), 덮개 측면판(32)의 연장 단부에서 단면 외측으로 수평 연장되는 덮개 하부판(33)으로 구성되는 덮개(30)를 포함하여 구성되고, 양단이 브라켓(200)에 고정됨으로써 기둥 사이에 설치되는 강재보(300); 및
    강재보(300)와 브라켓(200) 내부에 현장 타설로 채워져 합성 거동하는 콘크리트(C);를 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    연결 유닛(20)은,
    연결 유닛(20) 웨브(21)의 상단부에 하부 플랜지(22)와 평행하게 상부 플랜지(23)가 추가로 구성되어 연결 유닛(20)이 I형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    연결 유닛(20)은,
    연결 유닛(20)의 하부 플랜지(22)가 상부 플랜지(23) 보다 넓은 폭을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    연결 유닛(20)은,
    ㄷ자 단면 형상의 채널(20a) 2개를 배면을 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    덮개(30)는,
    강재보(300)의 전체 길이에 걸쳐 형성되며, 덮개 상부판(31)은 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공(31h)이 천공되는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    덮개(30)는,
    덮개 상부판(31)이 두 개의 부재로 양측으로 나뉘어 형성되며 덮개 상부판(31)의 절단부에는 하향 연장되는 전단 연결부(34)가 형성되어 전단 연결부(34)가 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조.
  7. (가) 일정 거리 이격되어 기둥(100)에 접합되는 한 쌍의 브라켓 수직판(210,210), 브라켓 수직판(210,210)의 하단을 잇도록 결합되는 브라켓 수평판(220), 브라켓 수평판의 중앙부에서 하단으로 수직 연장되는 수직지지판(230) 및 수직지지판(230)에서 연장되며 브라켓 수평판(220)과 평행하게 돌출되는 받침판(240)을 포함하여 구성되는 브라켓(200)을 기둥(100)의 일정 높이에 설치하고,
    수직으로 형성된 수직판(11), 수직판(11)의 상단에서 수평하게 연장되는 상부판(12), 수직판(11)의 하단에서 상부판의 반대 방향으로 수평 연장되는 하부판(13), 하부판(13)의 단부에서 수직판의 반대방향으로 수직 연장되는 돌출 결합부(14)를 포함하여 구성되는 측면 유닛(10)이 개구된 박스형 단면을 만들도록 한 쌍으로 구비되고, 길이방향 일정 간격으로 전단 연결공(21h)이 천공된 웨브(21)와 웨브(21)의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지(22)를 포함하여 구성되어 역T형 단면을 갖고 연결 유닛(20)의 웨브(21)가 한 쌍의 측면 유닛(10)의 돌출 결합부(14) 사이에 결합하는 연결 유닛(20), 덮개 상부판(31), 덮개 상부판(31)의 양단부에서 같은 방향으로 수직 연장되는 덮개 측면판(32), 덮개 측면판(32)의 연장 단부에서 단면 외측으로 수평 연장되는 덮개 하부판(33)으로 구성되는 덮개(30)를 포함하여 구성되는 강재보(300)를 제작하는 단계;
    (나) 브라켓(200)이 형성된 기둥(100)을 평면계획에 맞추어 설계위치에 이립하는 기둥 설치 단계;
    (다) 브라켓(200)의 받침판(240)에 강재보(300)를 올려놓고 받침판(240)과 강재보의 하부 플랜지(22)를 볼트 접합하여 강재보(300)의 양단을 기둥(100)에 고정하는 강재보 가설치 단계;
    (라) 브라켓 수직판(210)과 강재보(300)의 수직판(11), 브라켓 수평판(220)과 강재보(300)의 하부판(13), 브라켓 수직지지판(230)과 강재보(300)의 돌출 결합부(14)를 각각 접합하는 강재보 설치 완료 단계;
    (마) 강재보(300)의 상부판(12) 상부에 데크 플레이트(D)의 단부를 안착시키는 데크플레이트 설치 단계;
    (바) 강재보(300)와 브라켓(200) 내부 및 데크 플레이트(D)의 상부에 콘크리트(C)를 충전하여 강재보(300)와 브라켓(200)을 콘크리트와 함께 합성보로 일체화하고, 데크 플레이트(D)의 상부에 슬래브를 형성하는 콘크리트 타설 및 양생 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조 시공방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    (가)단계에서,
    기둥(100)의 외면 강재보(300) 단면 대응위치에 스터드 볼트(250)를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조 시공방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    (가)단계에서,
    기둥(100)의 외면 강재보(300)의 덮개 상부판(31) 대응위치에 인장철근 정착판(260)을 더 설치하고,
    (마)단계에서,
    인장철근(270)의 단부를 인장철근 정착판(260)에 용접하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절곡강판 합성보의 기둥 접합구조 시공방법.
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