KR101942567B1 - 보의 단부 마구리면을 형틀 지지부로 하는 모멘트 접합 구조 및, 이를 이용하는 시공방법 - Google Patents

보의 단부 마구리면을 형틀 지지부로 하는 모멘트 접합 구조 및, 이를 이용하는 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주거더의 하부 플랜지와 웨브 및 하부 콘크리트부재 중 어느 하나와 보의 단부 마구리면에 의해 형틀이 지지되도록 한 후 콘크리트를 형틀에 타설하여 주거더를 콘크리트로 피복하고 주거더와 보를 모멘트 접합시킨다. 이에 따라, 본 발명은 층고가 높은 경우에도 경제적으로 모멘트 접합 구조를 시공할 수 있고 공사 기간을 단축시킬 수 있다.

Description

보의 단부 마구리면을 형틀 지지부로 하는 모멘트 접합 구조 및, 이를 이용하는 시공방법{Rigid joint structures using end face of beam as mold support and, construction methods using the same}
본 발명은 보의 모멘트 접합 구조에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는 주거더의 하부 플랜지와 웨브 및 하부 콘크리트부재 중 어느 하나와 보의 단부 마구리면에 의해 형틀이 지지되도록 한 후 콘크리트를 형틀에 타설하여 주거더 측면과 보 단부의 강성을 높여 주거더와 보를 모멘트 접합시키고 주거더를 콘크리트로 피복하며, 이에 따라, 층고가 높은 경우에도 경제적으로 시공될 수 있는 모멘트 접합 구조에 대한 것이다.
아울러, 본 발명은 이러한 모멘트 접합 구조를 이용하는 시공 방법에 대한 것이기도 하다.
일반적으로, PC 합성보는 PC 또는 PC와 강재를 결합하여 공장에서 일부 제작한 후, 현장에서 RC와 합성하여 완성한 보를 의미한다. PC 합성보에는 강재 매립형 PC 합성보와, 강재 일부 매립형 PC 합성보 및, 강재 노출형 PC 합성보가 있다. 그리고, PC 합성보는 기둥과 접하는 거더(주거더)와, 거더에 접합되는 보(작은 보 등)으로 구분될 수 있다.
거더가 PC 합성보인 경우, 거더를 기둥에 연결하는 방식에는 강재(철판이나 형강을 의미함)만 기둥에 접합하는 방식, 콘크리트만 기둥에 접합하는 방식, 강재와 콘크리트를 모두 기둥에 접합하는 방식이 있고, 접합하는 방식에는 모멘트 접합, 핀 접합이 있다.
보의 경우, 거더와 동일한 접합 방식이 가능하지만, 현장 시공성의 문제로 인해서 강재만을 핀접합하는 방식이 주로 사용되고 있다. 그러나, 모멘트 접합은 부재(보)의 단면 크기 감소, 진동 및 처짐 감소, 보의 강성 증대 등의 효과를 얻을 수 있는 등 여러 가지 장점을 갖고 있다.
이와 같이, 보 연결시 핀접합 보다는 모멘트 접합이 더 우수하지만, 모멘트 접합은 시공 방법이 매우 어렵고 공사 기간이 많이 걸리며 공사비가 비싸다는 문제점이 있다. 따라서, 보의 모멘트 접합이 현장에서 많이 적용되기 위해서는 이러한 문제점이 해결되어야 한다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 거더(주거더)와 보의 모멘트 접합을 용이하게 할 수 있고, 층고가 높은 경우에도 경제적으로 시공될 수 있으며, 공사 기간을 단축시킬 수 있는 모멘트 접합 구조를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
더욱 구체적으로 설명하면, 본 발명은 주거더의 하부 플랜지와 웨브 및 하부 콘크리트부재 중 어느 하나와 보의 단부 마구리면을 이용하여 형틀을 지지시킨 후 콘크리트를 형틀에 타설하여 거더와 보를 모멘트 접합시키고 주거더를 콘크리트로 피복하는 구조를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 모멘트 접합 구조를 이용하는 시공 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 모멘트 접합 구조(100)는 주거더(200)(200a)(200b)(200c)의 하부 플랜지(211)와 웨브(214) 및 하부 콘크리트부(216) 중 어느 하나와 보(110)의 단부 마구리면(116)을 이용하여 형틀(120)을 지지시킨 후 콘크리트를 형틀(120)에 타설하여 주거더(200)(200a)(200b)(200c)와 보(110)를 모멘트 접합시킨다.
구체적으로, 본 발명의 제1,2 실시예에 따른 모멘트 접합 구조(100)는, 기둥과 결합되는 주거더(200)(200a); 주거더(200)(200a)의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 주거더(200)(200a)에 설치되되, 그 양쪽 단부에는 강재(112)가 구비되고, 강재(112)가 주거더(200)(200a)의 연결평판(212)에 결합된 보(110); 보(110)의 단부 마구리면(116)과 주거더(200)(200a)의 하부 플랜지(211)에 의해서 지지되도록 설치되고, 주거더(200)(200a)의 길이방향을 따라 길게 형성된 형틀(120); 및, 주거더(200)(200a)와 보(110) 및 형틀(120)에 의해서 형성되는 공간(130)에 타설된 콘크리트부(132)를 포함한다.
강재(112)와 연결평판(212)이 결합된 부분을 매설하도록 콘크리트부(132)가 형성되는 것에 의해서 주거더(200)(200a)와 보(110)가 모멘트 접합된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 모멘트 접합 구조(100)는, 제1,2 실시예와 비교하여, 형틀(120)이 보(110)의 단부 마구리면(116)과 주거더(200)(200a)의 웨브(214)에 의해서 지지되도록 설치된다는 차이점이 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 모멘트 접합 구조(100)는, 제1~3 실시예와 비교하여, 주거더(200c)가 H형 강재의 하부에 형성된 하부 콘크리트부재(216)를 포함하고, 형틀(120)이 보(110)의 단부 마구리면(116)과 하부 콘크리트부재(216)에 의해서 지지되도록 설치된다는 차이점이 있다.
상기 제1~4 실시예에서, 형틀(120)은 주거더의 하부 플랜지(211)와 웨브(214) 및 하부 콘크리트부재(216) 중 어느 하나와 보의 단부 마구리면(116)에 의해 될 수 있다면 다양한 단면 형상, 예를 들어,
Figure 112016082191305-pat00001
,
Figure 112016082191305-pat00002
, ┃,
Figure 112016082191305-pat00003
,
Figure 112016082191305-pat00004
중 어느 하나의 단면 형상을 가질 수 있다. 그리고, 이러한 형틀(120)은 높이 방향으로 두 개 이상이 조립되어 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 모멘트 접합 구조(100)는, 주거더(200)(200a)(200b)(200c)의 길이 방향을 따라 길게 형성되고 이웃하는 보(110)을 서로 연결하도록 보(110)의 단부 상단에 설치된 앵글(140)을 포함할 수 있다.
보(110)의 단부 상단에는 앵글(140)과 형합하는 홈이 형성되어 앵글(140)의 상면이 보(110)의 상면과 동일한 높이에 위치하게 된다. 그리고, 앵글(140)의 상면은 수평하게 형성되되, 데크 플레이트를 지지할 수 있도록 소정 길이의 폭(w)을 갖는다. 이러한 구성에 의해, 데크 플레이트 설치시 발생하는 시공 오차를 용이하게 극복할 수 있다. 한편, 앵글(140)의 측면은 형틀(120)을 지지한다.
모멘트 접합 구조(100)는 제1 상부철근(231)과 제2 상부 철근(151)을 더 포함할 수 있다.
제1 상부철근(231)은 주거더(200)(200a)(200b)(200c)의 길이방향을 따라 주거더(200)(200a)(200b)(200c)의 상측에 설치되고 기둥(300)을 통과하여 연속된다.
제2 상부 철근(151)은 주거더(200)(200a)(200b)(200c)의 상측을 주거더(200)와 직각을 이루면서 통과하도록 보(110)의 길이방향으로 연속적으로 설치된다. 이에 따라, 주거더(200)(200a)(200b)(200c)를 중심으로 서로 마주보는 두 개의 보(110)가 제2 상부 철근(151)에 의해서 구조적으로 연속화된다.
본 발명에 따른 시공방법은 상술한 모멘트 접합 구조를 이용한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 시공방법은, (a) 상단에 브라켓(310)이 형성된 PC 기둥(300)을 설치하는 단계; (b) 주거더 전체 또는 주거더의 기둥 접합부(201)를 양중(lifting)한 후, 앵커볼트를 이용하여 브라켓(310)에 결합하는 단계; (c) 보(110)를 주거더에 조립하는 단계; (d) 주거더의 하부 플랜지(211)와 웨브(214) 및 하부 콘크리트 부재(216) 중 어느 하나와 보(110)의 단부 마구리면(116)에 의해 지지되도록 형틀(120)을 설치하는 단계; 및, (e) 주거더와 보(110) 및 형틀(120)에 의해서 형성되는 공간(130)에 콘크리트를 타설하여 보(110)과 주거더를 모멘트 접합하는 단계;를 포함한다.
상기 주거더는 제1 철골보(210); 제1 철골보(210)와 평행하게 설치되되, 제1 철골보(210)로부터 측방향으로 소정 간격 이격되도록 설치된 제2 철골보(220); 및, 제1,2 철골보(210)(220)와 수직을 이루도록 제1,2 철골보(210)(220) 사이에 설치되고, 그 양쪽단부가 제1,2 철골보(210)(220)에 결합된 연결보(240);를 포함한다. 제1,2 철골보(210)(220) 사이에서 하부 플랜지(211)에는 형틀 부재가 설치된다.
상기 형틀 부재는 주거더의 전체 구간에 설치되거나, 주거더의 양쪽 단부에만 설치되거나, 주거더의 전체 구간에 설치되되 주거더의 중앙부와 양쪽 단부에서 서로 다른 높이에 설치될 수 있다. 제1,2 철골보(210)(220)와 연결보(240) 및 형틀 부재에 의해서 형성된 공간에는 상기 (e) 단계에서 콘크리트가 타설된다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 주거더(200)(200a)(200b)(200c)의 하부 플랜지(211)와 웨브(214) 및 하부 콘크리트부재(216) 중 어느 하나와 보의 단부 마구리면(116)에 의해 형틀(120)이 지지되도록 한 후, 콘크리트를 형틀(120)에 타설하여 주거더(200)(200a)(200b)(200c)와 보(110)를 모멘트 접합시키고 주거더(200)(200a)(200b)(200c)를 콘크리트로 피복시킨다. 이에 따라, 본 발명은 층고가 높은 경우에도 서포트(시스템 서포트)가 필요하지 않으므로 경제적으로 모멘트 접합 구조를 시공할 수 있고 공사 기간을 단축시킬 수 있다
둘째, 보(110)의 단부 상단에 앵글(140)을 연속적으로 설치함으로써 형틀(120)을 견고하게 지지할 수 있고 데크 플레이트의 시공오차를 쉽게 극복할 수 있다.
셋째, 주거더(200)(200a)(200b)(200c)의 길이방향을 따라 주거더(200)(200a)(200b)(200c)의 상측에 설치된 제1 상부철근(231)이 기둥(300)을 통과하여 연속되고, 보(110)의 상측에 설치된 제2 상부철근(151)이 주거더(200)(200a)의 상측을 통과하여 연속되므로 구조적으로 안정하다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모멘트 접합구조를 보여주는 사시도.
도 1b는 도 1a의 I 부분을 확대한 도면.
도 2는 도 1a에서 개시된 보의 일부를 보여주는 사시도.
도 3은 보에 설치된 앵글과 형틀을 보여주는 사시도.
도 4는 모멘트 접합구조를 보여주는 도면으로서, 주거더와 보가 연결되는 부분을 보여주는 단면도.
도 5는 도 4의 V 부분을 확대한 도면.
도 6은 모멘트 접합구조를 보여주는 도면으로서, 보 사이의 부분을 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모멘트 접합구조를 보여주는 단면도.
도 8a는 도 7의 모멘트 접합 구조에서 보 사이의 부분을 보여주는 단면도.
도 8b ~ 8c는 도 7의 모멘트 접합 구조에서 보 사이의 부분을 보여주는 단면도로서, 형틀을 보강하기 위한 다양한 구조를 보여주는 도면.
도 9a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모멘트 접합구조를 보여주는 단면도.
도 9b는 도 9a의 모멘트 접합 구조에서 보 사이의 부분을 보여주는 단면도.
도 10a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 모멘트 접합구조를 보여주는 단면도.
도 10b는 도 10a의 모멘트 접합 구조에서 보 사이의 부분을 보여주는 단면도.
도 11a는 본 발명에 따라 주거더를 PC 기둥에 설치한 것을 보여주는 평면도.
도 11b는 도 11a의 정면도.
도 12는 주거더의 변형예를 보여주는 평면도.
도 13은 도 11a의 주거더의 전체 구간에 콘크리트가 타설된 것을 보여주는 평면도.
도 14는 도 11a의 주거더의 단부에만 콘크리트가 타설되고 중앙부에는 콘크리트가 타설되지 않은 것을 보여주는 평면도.
도 15는 주거더의 중앙부와 단부에서 콘크리트 타설 높이가 다른 경우를 보여주는 단면도.
도 16은 도 15의 XVI-XVI' 단면도.
도 17은 도 15의 XVII-XVII' 단면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1. 제1 실시예
도 1a은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모멘트 접합구조를 보여주는 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 I 부분을 확대한 도면이다.
도면에 나타난 바와 같이, 상기 모멘트 접합구조(100)는 주거더(200)와, 주거더(200)에 연결된 보(작은 보 등, 110)와, 형틀(120) 및, 형틀(120)에 타설된 콘크리트부(130)를 포함한다.
주거더(200)는 기둥(300)과 기둥(300)을 연결하도록 설치된다. 주거더(200)는 제1,2 철골보(210)(220)와, 제1,2 철골보(210)(220) 사이에 소정 간격으로 설치된 연결보(240)와, 제1,2 철골보(210)(220) 사이에 타설된 콘크리트(250) 및, 철근(231)(236)(237)(238)을 포함한다.
제1 철골보(210)는 메인 보(200)의 길이방향을 따라 길게 연속되도록 설치된다. 그리고, 제2 철골보(220)는 제1 철골보(210)와 평행하게 설치되되, 제1 철골보(210)로부터 측방향으로 소정 간격 이격되도록 설치된다. 제1,2 철골보(210)(220)는 PC 기둥(300)의 브라켓(310)에 설치되되 PC 기둥(300)을 통과하여 연속된다.
제1,2 철골보(210)(220)는 H형 강재, I형 강재, Z형 강재, ㄷ형 강재, U형 강재,
Figure 112016082191305-pat00005
형 강재, ㄱ형 강재, ㅁ형 강재, 박스형 강관, 콘크리트 타설 구멍이 형성된 박스형 강관, 철판, PC, PC 합성보 등으로 만들어질 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 '제1,2 철골보(210)(220)'라는 용어는 '철골로 만들어진 보'만을 의미하는 것이 아니라 상술한 강재 또는 강관 또는 철판 등으로 만들어진 보도 포함하는 의미로 해석되어야 한다.
연결보(도 1 및 도 11a의 240)는 제1,2 철골보(210)(220)의 길이방향을 따라 소정 간격으로 설치되되, 그 양쪽 단부가 제1,2 철골보(210)(220)에 용접 또는 볼팅 등으로 결합된다. 구체적으로, 연결보(240)로는 H형 강재, Z형 강재, ㄷ형 강재,
Figure 112016082191305-pat00006
형 강재, ㄱ형 강재, ㅁ형 강재, 박스형 강관, 콘크리트 타설구멍이 형성된 박스형 강관, 철판 등이 사용될 수 있는데, H형 강재가 사용될 경우 연결보(240)의 웨브는 제1,2 철골보(210)(220)의 웨브에 결합될 수 있다.
연결보(240)는 제1,2 철골보(210)(220)와 수직을 이루도록 설치되는데, 제1,2 철골보(210)(220)를 서로 연결하고 보(110)을 통해서 전달되는 하중을 지지한다. 또한, 연결보(240)는 콘크리트 타설시 몰드 역할도 한다.
연결보(240)는 주거더의 양쪽 단부가 강접합되는 경우, 주거더의 단부로부터 (⅛~⅓)×(주거더의 길이)인 지점에 설치될 수 있다. 상기 설치위치에 대한 대안으로서, 연결보(240)는 주거더(200)의 중앙부 또는 보(110)가 접합된 부분에 설치될 수도 있다.
상기 콘크리트(250)는 제1,2 철골보(210)(220) 사이를 채우도록 타설된다. 콘크리트(250)는 주거더(200)의 전체 구간에 타설될 수도 있지만 일부 구간에만 타설될 수도 있는데, 이 점에 대해서는 아래에서 추가로 설명된다.
바람직하게, 상기 콘크리트(250)는 주거더(200)에서 부모멘트가 작용하는 구간에 타설된다. 부모멘트 구간에 타설된 콘크리트는 제1,2 철골보(210)(220)와 협력하여 보 하부에 작용하는 압축력에 저항하므로 부재의 내력을 증대시키고 진동을 줄이며 보춤을 줄일 수 있도록 한다.
그리고, 연결보(240)는 콘크리트(250)가 부모멘트 구간에 형성될 수 있도록 그 위치가 정해지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 14에 나타난 바와 같이, 부모멘트가 발생하는 주거더(200)의 양쪽 단부에 콘크리트(250)가 타설되고 정모멘트가 발생하는 중앙부에는 콘크리트(250)가 타설되지 않을 수도 있는데, 연결보(240)가 콘크리트 형틀 역할도 할 수 있도록 부모멘트 구간의 끝 부분 또는 이와 근접한 곳에 연결보(240)가 위치하는 것이 바람직하다.
아울러, 콘크리트(250) 타설시, 연결보(240)가 형틀 역할을 하므로, 제1,2 철골보(210)(220)의 하부 플랜지(211)에 형틀 부재 또는 철판(도면에 미도시)만 설치하면 되고, 이에 따라, 콘크리트 타설 작업이 간편하고 단순해질 수 있다.
보(작은 보 등, 110)는 주거더(200)의 길이방향을 따라 소정 간격으로 설치된다. 보(110)의 양쪽 단부는 주거더(200)에 연결된다. 보(110)는 연결보(240) 및 기둥(300)에 대응되도록 설치되는 것이 바람직하다.
도 2에 나타난 바와 같이, 보(110)는 몸체(111)와, 몸체(111)의 양쪽 단부에 매설된 강재(112)를 포함한다. 몸체(111)는 길이방향으로 길게 형성되고, 콘크리트와 철근 등으로 이루어진다. 몸체(111)의 양쪽 단부쪽 측면은 마구리면(116)을 이룬다.
그리고, 강재(112)는 상ㆍ하부 평판(113)(114)과, 상ㆍ하부 평판(113)(114)을 연결하는 연결판(115)을 포함한다. 이러한 보(110)은 시중에서 'PX보'로 불리는 것으로서, 대한민국 특허등록공보 제1378070호 등에 그 구조가 개시되어 있다. 상기 특허등록공보에 개시된 내용은 보의 구조를 이해하기 위해서 본 명세서에 참고적으로 포함된다.
한편, 상기 PX보 뿐만 아니라, 강재보, PC보, 합성보, 일방향 슬래브 등도 보(작은 보, 110)로 사용, 대체될 수 있다.
하부 평판(114)은 주거더(200)의 하부 플랜지(211)와 상응하는 높이에 위치한다. 하부 평판(114)은 형틀(120)을 지지하는데, 이 점에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다. 한편, '상응'이라는 단어는 하부 평판(114)이 하부 플랜지(211)와 동일한 높이에 위치하거나 하부 평판(114)과 하부 플랜지(211)에 의해 지지된 형틀(120)이 실질적으로 수평을 유지할 수 있는 것을 의미한다.
연결판(115)은 주거더(200)의 연결평판(212)과 볼트 체결된다. 연결판(115)이 연결평판(212)과 볼트 체결된 상태에서 형틀(120)에 콘크리트가 타설되면 보(110)과 주거더(200)가 모멘트 접합된다.
형틀(120)은, 도 3에 나타난 바와 같이, '
Figure 112016082191305-pat00007
' 형상의 단면을 갖고 그 길이방향을 따라 길게 형성된 것으로서, 주거더(200)의 길이방향을 따라 설치된다. 형틀(120)은 강판, 데크 플레이트, 철판, PC판, FRP 등과 같은 소재로 만들어질 수 있다. 그리고, 이러한 소재는 복합적으로 사용될 수도 있다.
형틀(120)은 이웃하는 보(110)의 강재(112)를 서로 연결할 수 있는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 도 4 ~ 5에 나타난 바와 같이, 형틀(120)은 마구리면(116)과 하부 플랜지(211)에 의해 지지된다. 그리고, 보(110)에 하부 평판(114)이 구비되고 앵글(140)이 설치된 경우에는 마구리면(116)과 하부 플랜지(211)와 하부 평판(114) 및 앵글(140)이 형틀(120)을 지지한다.
형틀(120)은 하부 플랜지(211)와 단부 마구리면(116)에 의해 될 수 있다면 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 형틀(120)은
Figure 112016082191305-pat00008
,
Figure 112016082191305-pat00009
, ┃,
Figure 112016082191305-pat00010
,
Figure 112016082191305-pat00011
중 어느 하나의 단면 형상을 가질 수 있다. 그리고, 이러한 형틀(120)이 높이방향으로 두 개 이상 조립되어 사용될 수도 있다.
주거더(200)와 형틀(120)과 양측의 보(110)에 의해 공간(130)이 형성되고, 상기 공간(130)에 콘크리트가 타설되어 콘크리트부(132)가 형성되며, 콘크리트부(132)는 주거더(200) 측면과 보(110) 단부의 강성을 높여 주거더(200)와 보(110)를 모멘트 접합시킨다.
아울러, 상기 콘크리트부(132)는 주거더(200)의 측면을 콘크리트로 덮음으로써 추후 내화피복 공사비가 절감되도록 한다.
본 발명에 따른 모멘트 접합구조(100)는 보(110)의 단부 상단에 설치된 앵글(140)을 더 포함할 수 있다. 앵글(140)은
Figure 112016082191305-pat00012
,
Figure 112016082191305-pat00013
,
Figure 112016082191305-pat00014
등의 단면 형상을 가진 부재로서, 이웃하는 보(110)을 연결하도록 설치된다.
앵글(140)의 상면은 수평하게 형성되되, 데크 플레이트(도 4 ~ 5에 미도시)를 지지할 수 있도록 소정 길이의 폭(w)을 갖고 보(110)의 상면과 동일한 높이를 갖는다. 슬래브 콘크리트를 타설하기 위한 데크 플레이트를 설치할 때, 설치 오차가 생기더라도 상기 폭(w)만큼 여유가 있으므로 설치가 용이해진다.
그리고, 앵글(140)의 측면은 형틀(120)을 지지한다. 상기 측면은 마구리면(116)과 동일 평면상에 위치한다.
보(110)의 단부 상단에는 앵글(140)과 형합하는 홈이 형성되어 있다. 상기 홈은 앵글(140)의 상면과 측면이 보(110)의 상면 및 마구리면(116)과 동일 평면상에 있도록 한다. 상기 홈을 형성하기 위해, 공장에서 보(110)을 제작할 때, 거푸집 내부에 앵글(140)과 동일한 형상을 가진 부재를 설치한다.
본 발명에 따른 모멘트 접합구조(100)는 제1,2 상부철근(231)(151)과 제1,2 하부철근(236)(237)을 더 포함할 수 있다.
도 1, 4, 6에 나타난 바와 같이, 제1 상부철근(231)은 주거더(200)에서 부모멘트가 작용하는 구간(주거더의 양쪽 단부)에서 주거더(200)의 상측에 설치되어 인장응력에 저항하는데, 기둥(300)을 관통하여 연속되도록 설치되므로 구조물이 더욱 안전해질 수 있다.
제2 상부철근(151)은 주거더(200)와 직각을 이루도록 보(110)의 상측에 설치된다. 도 1에 나타난 바와 같이, 두 개의 보(110)가 주거더(200)를 가운데에 두고 서로 마주보도록 설치되는데, 제2 상부철근(151)은 주거더(200)의 상측을 통과하되 두 보(110)의 길이방향으로 연속적으로 설치된다. 이에 따라, 두 보(110)와 주거더(200)가 구조적으로 연속될 수 있다.
한편, 기둥으로서 PC기둥(300)이 설치되는 경우에는 제2 상부철근(151)과 기둥(300)이 간섭되지 않지만, 강재 기둥(CFT, H형강 등)이 설치되는 경우에는 제2 상부철근(151)과 기둥이 간섭될 수 있다. 이에 따라, 강재 기둥이 있는 곳에서 주거더(200)와 접합되는 보(110)는 제2 상부철근(151)의 배근이 용이하지 않은데, 이 경우에는 보(110)가 강재 기둥을 피하도록 배치하면 이러한 어려움을 해결할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 보(110)와 주거더(200)가 만나는 부분을 RC로 채워 모멘트 접합을 하고 단면하부에 작용하는 압축응력을 콘크리트가 저항하며 단면 상부에 작용하는 인장응력은 공사 현장에서 배근된 제2 상부철근(151)이 부담할 수 있게 된다.
제1 하부철근(236)은, 도 4와 도 6에 나타난 바와 같이, 제1,2 철골보(210)(220) 사이에서 주거더(200)의 길이방향을 따라 주거더(200)의 하부에 설치된다.
그리고, 제2 하부철근(237)은 주거더의 중앙부(길이방향의 중앙부)에 설치되는데, 제1,2 철골보(210)(220)의 외측 하부(하부 플랜지의 상측)에서 연결평판(212)을 관통하도록 배치된다. 제2 하부철근(237)으로 고강도 철근을 사용하고 프리스트레스 또는 포스트 텐션을 인가하면 추후 인장응력 작용시 효과적으로 대응할 수 있게 된다.
한편, 미설명된 도면 참조부호 238은 데크 플레이트를 보강하기 위해서 설치된 레티스 철근을 나타낸다.
2. 제2 실시예
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모멘트 접합구조를 보여주는 단면도이고, 도 8a는 도 7의 모멘트 접합 구조에서 보 사이의 부분을 보여주는 단면도이다. 도 7 ~ 8a의 도면 참조부호 중에서 도 1a ~ 6의 도면 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도면에 나타난 바와 같이, 상기 모멘트 접합구조(100)는 주거더(200a)와, 주거더(200a)에 연결된 보(작은 보, 110)와, 형틀(120), 앵글(140) 및, 형틀(120)에 타설된 콘크리트부(도면에 미도시)를 포함한다. 모멘트 접합구조(100)는, 전술한 모멘트 접합구조(100)와 비교하여, 주거더(200a)만 다르고 모멘트 접합이 이루어지는 원리는 동일하다.
따라서, 주거더(200a)와 보(110)와 형틀(120)에 의해서 형성된 공간(130)에 콘크리트가 타설되어 콘크리트부(132)를 이루고, 이에 따라 주거더(200a)와 보(110)가 모멘트 접합을 하게 된다.
도 8b는 레티스 철근(238)을 이용하여 형틀(120)을 보강한 것을 보여준다. 그리고, 도 8c는 철판을 접어서 만든 형틀(120)을 보여주는데, 철판에
Figure 112016082191305-pat00015
형상의 돌출부(122)가 소정 간격으로 반복되도록 접은 것을 보여준다.
Figure 112016082191305-pat00016
형상의 돌출부(122)는 형틀(120)을 보강하는 역할을 한다.
3. 제3 실시예
도 9a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모멘트 접합구조를 보여주는 단면도이고, 도 9b는 도 9a의 모멘트 접합 구조에서 보 사이의 부분을 보여주는 단면도이다.
도면에 나타난 바와 같이, 상기 모멘트 접합구조(100)는 주거더(200b)와, 주거더(200b)에 연결된 보(작은 보, 110)와, 형틀(120), 앵글(140) 및, 형틀(120)에 타설된 콘크리트부(도면에 미도시)를 포함한다.
보(110)는 주거더(200b) 보다 높이가 낮고, 이에 따라, 보(110)의 하부 평판(114)이 웨브(214)과 대응되는 높이에 위치한다.
형틀(120)은
Figure 112016082191305-pat00017
단면형상을 가진 부재이고, 앵글(142)은 웨브(214)에 설치(결합)된다. 형틀(120)의 길이방향 양쪽 끝단의 측면은 마구리면(116)에 의해서 지지되고 형틀(120)의 하단은 앵글(142)에 의해서 지지된다. 그리고, 보(110)와 보(110) 사이에서는 형틀(120)의 상단 측면이 앵글(140)에 의해서 지지되고, 강재(112)가 하부 평판(114)을 갖는 경우에는 형틀(120)의 길이 방향 양쪽 끝단이 하부 평판(114)에 의해서도 지지된다.
한편, 형틀(120)의 하단이 앵글(142)에 의해 지지되는 구조에 대한 대안으로서, 형틀(120)의 하단이 웨브(214)에 용접 등으로 결합될 수 있다. 본 명세서에서는 '형틀(120)의 하단이 앵글(142)에 의해 지지되는 구조'와 '형틀(120)의 하단이 웨브(214)에 직접 결합되는 구조'를 '형틀(120)의 하단이 웨브(214)에 의해서 지지되도록 설치된다'라고 표현하기로 한다.
형틀(120)이 마구리면(116)과 웨브(214)에 의해서 지지될 수 있다면, 형틀(120)은 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 형틀(120)은
Figure 112016082191305-pat00018
,
Figure 112016082191305-pat00019
, ┃,
Figure 112016082191305-pat00020
,
Figure 112016082191305-pat00021
중 어느 하나의 단면 형상을 가질 수 있다. 그리고, 형틀(120)은 높이 방향으로 두 개 이상이 조립되어 사용될 수도 있다.
이와 같이, 형틀(120)은 마구리면(116)과 하부 평판(114)과 웨브(214) 및 앵글(140)에 의해서 지지된다. 그리고, 보(110)가 하부 평판(114)을 갖지 않는 경우에는 형틀(120)이 마구리면(116)과 웨브(214) 및 앵글(140)에 의해서 지지된다.
주거더(200b)와 보(110)와 형틀(120)에 의해서 형성된 공간(130)에 콘크리트가 타설되어 콘크리트부(132)를 이루고, 이에 따라 주거더(200a)와 보(110)가 모멘트 접합을 하게 된다.
4. 제4 실시예
도 10a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 모멘트 접합구조를 보여주는 단면도이고, 도 10b는 도 10a의 모멘트 접합 구조에서 보 사이의 부분을 보여주는 단면도이다.
도면에 나타난 바와 같이, 상기 모멘트 접합구조(100)는 주거더(200c)와, 주거더(200c)에 연결된 보(작은 보, 110)와, 형틀(120), 앵글(140) 및, 형틀(120)에 타설된 콘크리트부(도 10a에 미도시)를 포함한다.
주거더(200c)는 H형 강재와, H형 강재의 하부에 형성된 하부 콘크리트부재(216)를 포함한다.
H형 강재는 상부 플랜지와 웨브(214) 및 하부 플랜지(211)를 포함한다. 상,하부 플랜지의 폭은 동일할 수도 있지만 다를 수도 있다. 예를 들어, 하부 플랜지(211)의 폭이 상부 플랜지의 폭보다 작을 수도 있다.
하부 콘크리트부재(216)는 웨브(214)의 하부와 하부 플랜지(211)를 그 내부에 매립하도록 형성된다.
보(110)는 주거더(200c) 보다 높이가 낮고, 보(110)의 하단은 웨브(214)의 대략 중간 높이에 대응된다.
형틀(120)은
Figure 112016082191305-pat00022
과 같은 단면 형상을 가진 부재로서, 마구리면(216)과 앵글(140) 및 하부 콘크리트부재(216)의 상면에 의해서 지지된다. 한편, 형틀(120)이 마구리면(216)과 앵글(140) 및 하부 콘크리트부재(216)의 상면에 의해서 지지될 수 있다면 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 형틀(120)은
Figure 112016082191305-pat00023
,
Figure 112016082191305-pat00024
, ┃,
Figure 112016082191305-pat00025
,
Figure 112016082191305-pat00026
중 어느 하나의 단면 형상을 가질 수 있다. 그리고, 형틀(120)은 높이 방향으로 두 개 이상이 조립되어 사용될 수도 있다.
주거더(200c)와 보(110)와 형틀(120)에 의해서 형성된 공간(130)에 콘크리트가 타설되어 콘크리트부(132, 도 10a에 미도시)를 이루고, 이에 따라 주거더(200c)와 보(110)가 모멘트 접합을 하게 된다.
그리고, 콘크리트부(132)와 하부 콘크리트부재(216)에 의해서 주거더(200c) 전체가 콘크리트로 피복되므로 별도의 내화 피복이 필요하지 않다.
5. 시공 방법
그러면, 본 발명에 따른 모멘트 접합구조를 이용한 시공방법을 설명하기로 한다. 상기 시공방법은 다양한 기둥에 적용될 수 있지만, 아래에서는 PC 기둥(300)에 적용된 경우를 예로 들어서 설명하기로 한다. PC 기둥(300)의 상단에는 측방향으로 벌어진 브라켓(310)이 형성된다.
먼저, PC기둥(300)을 공사 현장에 설치한다. PC기둥(300)은 그 하중을 고려하여 층고에 따라 1개층 높이의 단일부재로 제작하거나 1개 층을 2~3개로 나누어 제작, 운반 및, 양중(lifting)한 후 조립 시공한다.
PC 기둥(300)을 설치한 후, 도 11a ~ 11b에 나타난 바와 같이 주거더(200)를 양중하여 브라켓(310)에 설치한다. 브라켓(310)에 매립되어 있는 연결용 앵커볼트(도면에 미도시)를 주거더(200)의 체결공에 결합함으로써 주거더(200)와 브라켓(310)을 결합시킬 수 있다. 이 때, 주거더(200)와 브라켓(310) 사이에는 철판 또는 테프론 패드 등이 끼워질 수 있는데, 철판 또는 테프론 패드 등은 주거더(200)와 브라켓(310)을 밀착시키고 주거더(200)의 하중을 브라켓(310)에 전달하는 역할을 한다. 브라켓(310)에 전달되는 하중은 시공시 하중만을 고려하거나 영구하중을 고려하여 설계될 수 있다.
주거더 양중시, 기둥 접합부(201)와 중앙부(205)를 각각 양중한 후 PC 기둥(300)에서 기둥 접합부(201)와 중앙부(205)를 볼팅 또는 용접하여 결합하거나, 기둥 접합부(201)와 중앙부(205)를 지상에서 볼팅 또는 용접하여 결합시킨 후 양중할 수 있다. 도 11a ~ 11b는 기둥 접합부(201)와 중앙부(205)가 볼팅으로 결합된 것을 보여주고, 도 12는 두 개의 주거더(200)가 용접(202)으로 결합된 것을 보여준다. 상기 용접(202)은 제1 철골보(210)와 제2 철골보(220)에서 서로 다른 곳에 위치한다(즉, 제1,2 철골보(210)(220)의 용접 위치가 상이함).
주거더 설치가 완료되면, 보(110)를 양중한 후, 보(110)의 연결판(115)을 연결평판(212)에 볼트 결합시킨다.
보(110) 설치가 완료되면, 보(110)의 단부 상단에 앵글(140)을 설치하고 슬래브 콘크리트(S) 타설용 데크 플레이트를 설치한다. 이어서, 주거더(200)와 보(110) 사이의 공간에 형틀(120)을 설치한다. 그리고, 제1,2 철골보(210)(220) 사이에도 하부 플랜지(211)에 형틀 부재(도면에 미도시)를 설치한다. 상기 형틀 부재는 평평한 평판(철판)으로서, 콘크리트 타설 공간을 형성하는데, 주거더 양중 전에 지상에서 설치될 수도 있다.
이어서, 제1,2 상부철근(231)(151)과 제1,2 하부철근(236)(237)을 설치한다.
철근 설치가 완료되면, 콘크리트를 타설한다. 콘크리트는 형틀(120), 제1,2 철골보(210)(220) 사이의 공간, 슬래브용 데크 플레이트에 모두 타설된다. 상기 콘크리트는, 도 13에 나타난 바와 같이, 주거더(200) 전체 구간에 타설될 수도 있지만, 도 14에 나타난 바와 같이 주거더의 중앙부(205)를 제외하고 단부(기둥 접합부(201))에만 타설될 수도 있다.
한편, 주거더(200)의 콘크리트는 구간에 따라 다른 높이로 타설될 수 있다. 도 15 ~ 17에 나타난 바와 같이, 주거더 단부에는 단면 하부에 압축력이 작용하므로 단면 하단에서 상단까지 콘크리트로 채우고, 주거더의 중앙부에는 단면 하부에 인장력이 작용하고 단면 상부에는 보(PX 보 등, 110)으로부터 압축력이 전달되므로 압축력이 전달되는 높이 구간(h)에만 콘크리트를 채울 수도 있다. 이 경우, 주거더의 중앙부에 H형 강재(263)를 설치하여 형틀 부재(도면에 미도시)의 설치 높이를 조절할 수 있다. 그리고, 도 9a와 같이 형틀(120, 도 15~17에는 미도시)의 하단이 웨브(214)의 중앙 부분에 결합되어 있으므로 주거더(200)의 하부에는 콘크리트부(132)가 형성되지 않는다.
100 : 모멘트 접합 구조 110 : 보
111 : 보의 몸체 112 : 강재
113 : 상부 평판 114 : 하부평판
115 : 연결판 116 : 마구리면
120 : 형틀 122 :
Figure 112016082191305-pat00027
형상의 돌출부
130 : 콘크리트 타설 공간 132 : 콘크리트부
140, 142 : 앵글 151 : 제2 상부 철근
200, 200a, 200b, 200c : 주거더 201 : 주거더의 기둥 접합부
202 : 용접 205 : 주거더의 중앙부
210 : 제1 철골보 211 : 하부 플랜지
212 : 연결 평판 214 : 웨브
216 : 하부 콘크리트부재 231 : 제1 상부철근
236 : 제1 하부철근 237 : 제2 하부철근
238 : 레티스 철근 240 : 연결보
250 : 콘크리트
S : 슬래브 콘크리트 w : 앵글의 상면 폭

Claims (11)

  1. 기둥과 결합되는 주거더(200)(200a);
    주거더(200)(200a)의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 주거더(200)(200a)에 설치되되, 그 양쪽 단부에는 강재(112)가 구비되고, 강재(112)가 주거더(200)(200a)의 연결평판(212)에 결합된 보(110);
    보(110)의 단부 마구리면(116)과 주거더(200)(200a)의 하부 플랜지(211)에 의해서 지지되도록 설치되고, 주거더(200)(200a)의 길이방향을 따라 길게 형성된 형틀(120); 및,
    주거더(200)(200a)와 보(110) 및 형틀(120)에 의해서 형성되는 공간(130)에 타설된 콘크리트부(132);를 포함하고,
    강재(112)와 연결평판(212)이 결합된 부분을 매설하도록 콘크리트부(132)가 형성되는 것에 의해서 주거더(200)(200a)와 보(110)가 모멘트 접합되며,
    주거더(200)(200a)의 길이 방향을 따라 길게 형성되고 이웃하는 보(110)를 서로 연결하도록 보(110)의 단부 상단에 설치된 앵글(140)을 포함하고,
    보(110)의 단부 상단에는 앵글(140)과 형합하는 홈이 형성되어 앵글(140)의 상면이 보(110)의 상면과 동일한 높이에 위치하며,
    앵글(140)의 상면은 수평하게 형성되되, 데크 플레이트를 지지할 수 있도록 소정 길이의 폭(w)을 갖고, 앵글(140)의 측면은 형틀(120)을 지지하는 것을 특징으로 하는 모멘트 접합 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    강재(112)는 하부 플랜지(211)와 상응하는 높이에 설치된 하부 평판(114)을 구비하고, 하부 평판(114)은 형틀(120)의 양측 단부를 지지하는 것을 특징으로 하는 모멘트 접합 구조.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    형틀(120)이
    Figure 112018057303832-pat00028
    ,
    Figure 112018057303832-pat00029
    , ┃,
    Figure 112018057303832-pat00030
    ,
    Figure 112018057303832-pat00031
    중 어느 하나의 단면 형상을 가진 것을 특징으로 하는 모멘트 접합 구조.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    주거더(200)(200a)의 길이방향을 따라 주거더(200)의 상측에 설치된 제1 상부철근(231)은 기둥(300)을 통과하여 연속되고,
    주거더(200)(200a)를 중심으로 두 개의 보(110)가 서로 마주보도록 설치되며, 상기 두 보(110)의 상측에는 제2 상부 철근(151)이 주거더(200)(200a)의 상측을 통과하도록 보(110)의 길이방향으로 연속적으로 설치된 것을 특징으로 하는 모멘트 접합 구조.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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