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KR101834744B1 - 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 h-커핑 큰보 브라켓의 접합구조 - Google Patents

돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 h-커핑 큰보 브라켓의 접합구조 Download PDF

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KR101834744B1
KR101834744B1 KR1020170069843A KR20170069843A KR101834744B1 KR 101834744 B1 KR101834744 B1 KR 101834744B1 KR 1020170069843 A KR1020170069843 A KR 1020170069843A KR 20170069843 A KR20170069843 A KR 20170069843A KR 101834744 B1 KR101834744 B1 KR 101834744B1
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KR
South Korea
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diaphragm
diaphragms
wing
band
bracket
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Inventor
박대곤
Original Assignee
(주)덕암테크
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Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시예는 각형강관기둥과; 일정 길이의 수직의 판 형상으로 형성되며 외측면에 수평방향으로 수평 윙 다이아프램이 구성되어, 길이방향 단부가 각각 일정 길이 돌출되도록 내측면이 각형강관기둥의 마주보는 양측면에 결합되는 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램과, 일정 길이의 수평의 판 형상으로 연직 페이스 다이아프램과 연직 페이스 다이아프램을 연결하도록 각형강관기둥의 마주보는 양측면에 결합되며, 각형강관기둥의 모서리의 라운드에 밀착되도록 일측면의 양측 단부가 이에 대응하는 형상의 밀착부가 형성되는 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램로 이루어지는 상부 ㅍ형 개단면밴드와; 일정 길이의 수직의 판 형상으로 길이방향 단부가 각각 일정 길이 돌출되도록 상부 ㅍ형 개단면밴드의 연직 페이스 다이아프램에서 일정 거리 하부의 위치에서 각형강관기둥의 마주보는 양측면에 결합되는 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램과, 일정 길이의 수평의 판 형상으로 연직 페이스 다이아프램과 연직 페이스 다이아프램을 연결하도록 각형강관기둥의 마주보는 양측면에 결합되며 각형강관기둥의 모서리의 라운드에 밀착되도록 내측면의 양측 단부가 이에 대응하는 형상의 밀착부가 형성되는 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램로 이루어지는 하부 ㅍ형 개단면밴드와; 상부 ㅍ형 개단면밴드에서 하부 ㅍ형 개단면밴드 까지의 높이와 동일하게 형성되며, 상부 플랜지와 상부 플랜지의 일정거리 하부에 평행하게 형성되는 하부 플랜지 및 상부 플랜지와 하부 플랜지를 수직방향으로 연결하며 일측 단부가 상부 플랜지 및 하부 플랜지의 일측 단부에서 일정 길이 더 돌출되도록 형성되는 결합 웨브로 이루어져 H형 단면을 갖도록 형성되어, 상부 ㅍ형 개단면밴드의 돌출 윙 다이아프램와 하부 ㅍ형 개단면밴드의 돌출 윙 다이아프램의 사이에 돌출된 결합 웨브의 일측 단부가 끼워져 각형강관기둥에 접합되는 H-커핑 큰보 브라켓;을 포함하여 이루어진다.

Description

돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조{Structure of steel columns and coping H bracket}
본 발명은 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 개단면 형태의 ㅍ형 개단면밴드를 각형강관기둥의 패널존에 용접 접합하고 H-커핑 큰보 브라켓을 구성하도록 하여 폐단면의 각형강관의 기둥-보 접합부에서 지진 발생시 주방향 큰 보에 발생되는 접합모멘트에 대해 패널존(panel zone) 에너지소산 능력을 확보하고 충분한 인성을 확보한 모멘트강절접합구조(moment rigid connections)를 구현하도록 하는 수평 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조에 관한 것이다.
각형강관기둥과 철골보의 접합에 대해서 강관이 폐단면으로 구성됨에 따라 철골보와의 접합내력을 확보하기 위해서 도 1(a)에서와 같이 관통 다이아프램, 도 1(b)에서와 같이 내측 다이아프램 및 도 1(c)에서와 같이 외측 다이아프램 등의 접합방법이 있다.
내측 다이아프램과 관통 다이아프램 등의 방법은 각형강관기둥을 절단하고 다이아프램을 제작 설치하여야 하는 등 제작공정이 복잡한 문제점이 있었으며, 외측 다이아프램 방식은 각형강관기둥을 절단하지는 않으나 내력확보를 위하여 각형강관기둥의 외주 둘레를 따라 두꺼운 수평보강판으로 형성시키도록 하는 등 다이아프램의 두께나 폭을 크게 형성하여야 하는 문제점이 있었으며, 각형강관기둥에 접합하는 철골보의 춤 변화에 대해서 다이아프램을 설치하여야 하는 제작상의 어려움이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1639918호 "기둥부재와 보부재의 연결구조"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '기둥부재; 상기 기둥부재에 수평방향으로 설치되며, 웨브와 상부플랜지 및 하부플랜지를 구비하는 보부재; 상기 기둥부재의 외주면에 연결되고, 상기 보부재에 연결되는 전단플레이트; 및, 상기 기둥부재의 외주면을 둘러싸는 형태로 구비되고, 상기 보부재와 연결되는 다이어프램;을 포함하고, 상기 다이어프램은, 상기 기둥부재의 외주면을 둘러싸는 형태로 구비되는 프레임부재와, 상기 프레임부재의 외주면에서 상기 보부재 방향으로 연장되고 상기 프레임부재에 비해 두께가 얇게 구성되고, 상기 보부재와의 연결부분을 제공하는 연장접합부재를 구비하고, 상기 다이어프램은, 상기 상부플랜지의 상면에 연결되는 제1 상부다이어프램과, 상기 상부플랜지의 하면에 배치되는 제2 상부다이어프램을 구비하고, 상기 제1 상부다이어프램과 상기 제2 상부다이어프램의 상기 연장접합부재 사이의 이격공간에 상기 상부플랜지가 삽입 고정되는 상부다이어프램; 및, 하부플랜지의 상면에 연결되는 제1 하부다이어프램과, 상기 하부플랜지의 하면에 배치되는 제2 하부다이어프램을 구비하고, 상기 제1 하부다이어프램과 상기 제2 하부다이어프램의 상기 연장접합부재 사이의 이격공간에 상기 하부플랜지가 삽입 고정되는 하부다이어프램;을 포함하는 기둥부재와 보부재의 연결구조'를 제안한다.
그러나 상기 배경기술 역시 각형강관기둥의 외주 둘레를 따라 두꺼운 수평보강판으로 형성시키도록 하는 등 다이아프램의 두께나 폭을 크게 형성하여야 하는 문제점이 있었다.
특허등록 제1639918호 "기둥부재와 보부재의 연결구조"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,개단면 형태의 ㅍ형 개단면밴드를 각형강관기둥의 패널존에 용접 접합하고 H-커핑 큰보 브라켓을 구성하도록 하여 폐단면의 각형강관의 기둥-보 접합부에서 지진 발생시 주방향 큰 보에 발생되는 접합모멘트에 대해 패널존(panel zone) 에너지소산 능력을 확보하고 충분한 인성을 확보한 모멘트강절접합구조(moment rigid connections)를 구현하도록 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 각 모서리가 라운드 처리된 사각형 단면을 갖는 각형강관기둥과; 일정 길이의 수직의 판 형상으로 형성되며 외측면에 수평방향으로 수평 윙 다이아프램이 구성되어, 길이방향 단부가 각각 일정 길이 돌출되도록 내측면이 각형강관기둥의 마주보는 양측면에 결합되는 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램과, 일정 길이의 수평의 판 형상으로 연직 페이스 다이아프램과 연직 페이스 다이아프램을 연결하도록 각형강관기둥의 마주보는 양측면에 결합되며, 각형강관기둥의 모서리의 라운드에 밀착되도록 일측면의 양측 단부가 이에 대응하는 형상의 밀착부가 형성되는 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램로 이루어지는 상부 ㅍ형 개단면밴드와; 일정 길이의 수직의 판 형상으로 길이방향 단부가 각각 일정 길이 돌출되도록 상부 ㅍ형 개단면밴드의 연직 페이스 다이아프램에서 일정 거리 하부의 위치에서 각형강관기둥의 마주보는 양측면에 결합되는 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램과, 일정 길이의 수평의 판 형상으로 연직 페이스 다이아프램과 연직 페이스 다이아프램을 연결하도록 각형강관기둥의 마주보는 양측면에 결합되며 각형강관기둥의 모서리의 라운드에 밀착되도록 내측면의 양측 단부가 이에 대응하는 형상의 밀착부가 형성되는 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램로 이루어지는 하부 ㅍ형 개단면밴드와; 상부 ㅍ형 개단면밴드에서 하부 ㅍ형 개단면밴드 까지의 높이와 동일하게 형성되며, 상부 플랜지와 상부 플랜지의 일정거리 하부에 평행하게 형성되는 하부 플랜지 및 상부 플랜지와 하부 플랜지를 수직방향으로 연결하며 일측 단부가 상부 플랜지 및 하부 플랜지의 일측 단부에서 일정 길이 더 돌출되도록 형성되는 결합 웨브로 이루어져 H형 단면을 갖도록 형성되어, 상부 ㅍ형 개단면밴드의 돌출 윙 다이아프램와 하부 ㅍ형 개단면밴드의 돌출 윙 다이아프램의 사이에 돌출된 결합 웨브의 일측 단부가 끼워져 각형강관기둥에 접합되는 H-커핑 큰보 브라켓;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 제공하고자 한다.
또한, 각형강관기둥은 하나의 강판을 절곡하여 각형단면을 형성하도록 하여 1개의 이음부를 갖도록 형성하거나, 강판을 절곡하여 ㄷ형 단면의 부재를 형성하고, ㄷ형 단면의 부재 2개를 용접하여 각형단면을 형성하도록 하여 2개의 이음부를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 제공하고자 한다.
또한, 돌출 윙 다이아프램는, 타측면의 양측 모서리는 라운드 형상으로 모따기 되어 라운드부가 형성되고, 연직 페이스 다이아프램의 단부에서 라운드부가 더 돌출되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 제공하고자 한다.
또한, 하부 ㅍ형 개단면밴드의 연직 페이스 다이아프램에는 외측면에 수평방향으로 돌출되도록 별도의 수평 윙 다이아프램가 형성되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 제공하고자 한다.
또한, H-커핑 큰보 브라켓이 접합되는 각형강관기둥의 측면에는 보강플레이트가 접합되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 제공하고자 한다.
또한, H-커핑 큰보 브라켓의 직각방향으로, 상부 플랜지와 상부 플랜지의 일정거리 하부에 평행하게 형성되는 하부 플랜지 및 상부 플랜지와 하부 플랜지를 수직방향으로 연결하는 결합 웨브로 이루어져 H형 단면을 갖도록 형성되며, 상부 플랜지 단부의 일정 길이가 제거되어, 상부 ㅍ형 개단면밴드의 수평 윙 다이아프램과 상부 플랜지가 동일한 높이에서 결합되도록 하는 H-커핑 작은보 브라켓이 구성되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 제공하고자 한다.
또한, 각형강관기둥은 H-커핑 작은보 브라켓의 하부 플랜지의 높이에 하부 플랜지의 폭 보다 일정 크기 크게 수평슬릿부을 각형강관기둥을 관통하여 형성하도록 하고, 양단부가 각형강관기둥의 외측으로 수평 윙 다이아프램과 동일한 길이로 돌출하도록 수평슬릿부을 관통하여 돌출관통플랜지 플레이트(70)를 구성하며, H-커핑 작은보 브라켓의 하부 플랜지의 단부의 일부가 제거되어, H-커핑 작은보 브라켓의 하부 플랜지가 수평슬릿부과 동일한 높이에서 결합되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조는 개단면 형태의 ㅍ형 개단면밴드를 각형강관기둥의 패널존에 용접 접합하고 H-커핑 큰보 브라켓을 구성하도록 하여 폐단면의 각형강관의 기둥-보 접합부에서 지진 발생시 주방향 큰 보에 발생되는 접합모멘트에 대해 패널존(panel zone) 에너지소산 능력을 확보하고 충분한 인성을 확보한 모멘트강절접합구조(moment rigid connections)를 구현하도록 하는 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 종래의 각형강관기둥-보 접합방식을 도시한 도이다.
도 2은 본 발명의 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 도시한 사시도이다.
도 3는 상기 도 2의 일부 분해 사시도이다.
도 4은 본 발명의 각형강관기둥과 ㅍ형 개단면밴드의 분해 사시도이다.
도 5는 상기 도 2의 평면도이다.
도 6는 상기 도 2의 측단면도이다.
도 7은 본 발명에서 사용되는 각형강관기둥의 다른 실시예를 도시한 평면도이다.
도 8은 상기 도 2의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 9은 상기 도 2의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 10은 H-커핑 작은보 브라켓 접합의 다른 실시예를 도시한 도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 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 종래의 각형강관기둥-보 접합방식을 도시한 도이다.
본 발명은 도 1에서와 같이, 기존 폐단면 각형강관기둥-보 접합부에 적용하는 (a)관통 다이어프램 방식이나 (b)내측 다이어프램 방식 및 각형강관기둥의 외주 둘레를 따라 두꺼운 수평보강판으로 형성시킨 (c)외측 다이어프램 방식을 사용하지 않고, 후술하는 구조에 따라, 폐단면 각형강관기둥에 H-커핑 큰보 브라켓을 쉽고 원활하고 접합할 수 있도록 각형강관기둥에 직각방향으로 개단면 형상을 갖되 H-커핑 큰보 브라켓의 상부 및 하부 플랜지 레벨에 맞춰 돌출 윙 다이아프램을 부착하고 길이방향으로 양측에 연직 페이스 다이아프램을 갖도록 형성한 ㅍ형 개단면밴드를 각형강관기둥의 패널존의 상부와 하부에 각각 접합하도록 한다.
도 2는 본 발명의 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조를 도시한 사시도이다.
본 발명의 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조는 도 2에서와 같이, 각형의 각형강관기둥(10)과, 각형강관기둥(10)의 패널존의 상부와 하부에 각각 접합되는 상부 ㅍ형 개단면밴드(20) 및 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)와, 각형강관기둥(10)의 주방향으로 상부 ㅍ형 개단면밴드(20) 및 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)에 접합되는 H-커핑 큰보 브라켓(40)으로 이루어진다.
도 3는 상기 도 2의 일부 분해 사시도이고, 도 4은 본 발명의 각형강관기둥과 ㅍ형 개단면밴드의 분해 사시도이며, 도 5는 상기 도 2의 평면도이고, 도 6는 상기 도 2의 측단면도이다.
각형강관기둥(10)은 도 2 및 도 5에서와 같이, 각 모서리가 라운드 처리된 사각형의 폐단면을 갖도록 구성된다.
본 발명에서의 각형강관기둥(10)은 일반적은 강판을 절곡하여 각형단면을 갖도록 형성하는 것으로, 강판을 절곡하여 폐단면으로 형성하기 때문에 각형강관기둥(10)의 외부 모서리는 직각이 되지 않고 자연적으로 라운드가 형성되게 된다.
이와 같은 각형강관기둥(10)에서의 라운드처리된 외부모서리는 외부에 패널존 형성을 위하여 별도의 부재 접합시에 외부모서리의 라운드부에 의하여 접합이 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명에서는 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(22)(32)에 각형강관기둥(10)의 외부모서리의 라운드부와 대응하는 형상으로 형성하여 결합이 용이하도록 한다.
각형강관기둥(10)에서의 라운드처리된 외부모서리의 용접은 매우 중요하지만, 각형강관기둥(10)에서의 라운드처리된 외부모서리에서의 용접살이 밀실하게 채워지지 않아 응력에 취약부가 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(22)(32)에 각형강관기둥(10)의 외부모서리의 라운드부와 대응하는 형상으로 형성하여 각형강관기둥(10)에서의 라운드처리된 외부모서리에 용접살이 밀실하게 채워져서 응력에 취약부가 되지 않도록 할 수 있는 것이다.
본 발명에서는 도 2 내지 도 4에서와 같이, 각형강관기둥(10)의 패널존의 상부와 하부에 각각 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)가 접합된다.
상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)는 도 4에서와 같이, ㅍ형상으로 구성되며, 동일한 형상이나 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)에는 수평 윙 다이아프램(211)이 더 형성된다.
상부 ㅍ형 개단면밴드(20)는 각형강관기둥(10)의 마주보는 양측면에 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램(21)가 결합된다. 연직 페이스 다이아프램(21)는 일정 길이의 수직방향의 판 형상으로 용접 등의 방법으로 각형강관기둥(10)에 접합되며, 그 길이는 결합되는 각형강관기둥(10)의 면의 폭보다 길게 형성되어 길이방향 단부가 각각 각형강관기둥(10)의 접합면에서 외측으로 더 돌출되도록 각형강관기둥(10)의 마주보는 양측면에 결합된다.
이와 같은 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램(21)는 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램(22)에 의하여 결합된다.
돌출 윙 다이아프램(22)은 일정 길이의 수평방향의 판 형상으로 연직 페이스 다이아프램(21)와 연직 페이스 다이아프램(21)를 연직 페이스 다이아프램(21)의 직각방향으로 연결하도록 각형강관기둥(10)의 마주보는 양측면에 결합된다.
이때, 각형강관기둥(10)의 외측 모서리는 직각이 아니라 라운드 형상으로 형성되어 있기 때문에, 각형강관기둥(10)의 외측 모서리의 라운드에 밀착되도록 돌출 윙 다이아프램(22)의 일측면인 각형강관기둥(10)과 접하는 면의 양측 단부가 이에 대응하는 형상의 밀착부(221)가 형성되도록 하여 각형강관기둥(10)과의 접합이 용이하도록 할 수 있다.
또한, 연직 페이스 다이아프램(21)의 외측면에는 수평방향으로 수평 윙 다이아프램(211)이 형성되도록 하여 보강하도록 할 수 있다.
하부 ㅍ형 개단면밴드(30)는 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 일정거리 하부에 위치하도록 각형강관기둥(10)에 접합되는데, 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)는 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와 동일하게 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램(31)와 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램(32)으로 이루어져 ㅍ형상으로 이루어진다.
상기와 같은 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)는 미리 제작하여 각형강관기둥(10)에 끼워 결합하도록 할 수도 있고, 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램(21)(31)를 먼저 설치한 이후에 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램(32)를 접합하도록 할 수도 있다.
본 발명에서는 상기와 같이 각형강관기둥(10)의 패널존에 개단면 형태의 ㅍ형 개단면밴드 모양의 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)를 용접 접합하도록 하여, 개단면 기둥과 철골보에 준하는 접합내력과 접합부 제작의 어려움을 향상시킬 수 있는 것이다.
특히, 본 발명에서는 도 3 및 도 5에서와 같이, H-커핑 큰보 브라켓(40)이 패널존에 접합시에 별도의 보강부재 등의 결합이 필요 없도록 웨브의 일측이 돌출된 형태로 구성하도록 한다.
즉, H-커핑 큰보 브라켓(40)은 상부 플랜지(41)와 상부 플랜지(41)의 일정거리 하부에 평행하게 형성되는 하부 플랜지(42) 및 상부 플랜지(41)와 하부 플랜지(42)를 수직방향으로 연결하는 결합 웨브(43)로 이루어져 H형 단면을 갖도록 이루어지나, 결합 웨브(43)가 상부 플랜지(41) 및 하부 플랜지(42)의 일측 단부에서 일정 길이 더 돌출되도록 형성되도록 한다. 이와 같은 H-커핑 큰보 브라켓(40)은 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 돌출 윙 다이아프램(22)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(32)의 사이에 돌출된 결합 웨브(43)의 일측 단부가 끼워져 각형강관기둥(10)에 접합되기 때문에, 결합 웨브(43)의 돌출되는 길이는 각형강관기둥(10)의 외측면에서 돌출 윙 다이아프램(22)(32)의 외측 단부까지의 길이와 동일하게 형성되도록 한다.
H-커핑 큰보 브라켓(40)은 각형강관기둥(10)에 대하여 600mm~800mm 길이를 갖도록 형성되어, 각형강관기둥(10)의 주방향의 H-형강 큰 보에 작용하는 커다란 모멘트를 하부 플랜지(42) 및 상부 플랜지(41)를 통해 각형강관기둥(10)에 용접접합이 원활하게 한다. 또한, 외측 다이아프램 방식과 같이 보강판의 소성변형을 최소화하고자 두꺼운 강판 구조로 된 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(22)(32)와의 결합이 용이하도록 각형강관기둥(10)의 변의 길이의 바람직하게는 50% 이상을 H-커핑 큰보 브라켓(40)의 웨브(43)의 길이보다 짧게 형성되도록 상부 플랜지(41) 및 하부 플랜지(42)가 제거되어 결합 웨브(43)가 돌출된 형상으로 형성되도록 하는 것이다.
이와 같은 돌출 윙 다이아프램(22)(32)의 두께가 상부 플랜지(41) 및 하부 플랜지(42)의 두께보다 두껍게 형성되면, 결합 웨브(43)에도 일정 부분 절삭하여 끼워지도록 한다.
본 발명은 내진형 외측 다이어프램 방식을 기본으로 하되 H-커핑 큰보 브라켓(40)을 각형강관기둥(10)의 패널존에 전단항복 변형을 쉽게 일으키지 않도록 하면서 공장 제작단계에서 H-커핑 큰보 브라켓(40)의 상부 플랜지(41)나 하부 플랜지(42)를 전체적으로 두껍게 사용하지 않고, 각형강관기둥(10)에서 일정한 거리까지 두껍게 형성된 돌출 윙 다이아프램(22)(32)을 두어 공장용접제작이 간편하고 나아가 현장에서 H-커핑 큰보 브라켓(40)에 H-형강 보 부재를 쉽게 볼트 접합할 수 있도록, H-커핑 큰보 브라켓(40)은 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 돌출 윙 다이아프램(22)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(32)의 사이에 끼워져 결합되도록 하면 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 돌출 윙 다이아프램(22)와 상부 플랜지(41)가 동일한 높이가 되며, 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(32)와 하부 플랜지(42)가 동일한 높이로 결합되게 될 수 있다.
도 7은 본 발명에서 사용되는 각형강관기둥의 다른 실시예를 도시한 평면도이다.
도 2 및 도 7(a)에서와 같이, 각형강관기둥(10)은 하나의 강판을 절곡하여 각형단면을 형성하도록 하여 1개의 이음부(11)를 갖도록 형성하도록 할 수 있으며, 도 7(b)에서와 같이, 강판을 절곡하여 ㄷ형 단면의 부재(10a)를 형성하고, ㄷ형 단면의 부재(10a) 2개를 용접하여 각형단면을 형성하도록 하여 2개의 이음부(11)를 갖도록 형성되도록 할 수 있다. 상기와 같은1개 또는 2개의 이음부(11)가 형성되는 단면으로 구성하여 1:2 이상 변장비를 갖는 대형 단면이나 직사각형 단면을 용이하게 구성할 수 있다.
특히, 도 7(a)에서와 같이, 각형강관기둥(10)의 내부에는, 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 돌출 윙 다이아프램(22)과 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(32)이 접합된 동일높이에 일정 거리 이격되어 통과부(61)가 형성되도록 2개 이상의 내부 보강스트립(60)이 구성되도록 하여, 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 돌출 윙 다이아프램(22)과, 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(32)이 내부 보강스트립(60)로 연속되도록 하여 보강되도록 할 수 있다. 통과부(61)는 콘크리트 타설시 타설구로 이용되도록 복수개가 형성될 수 있으며 그 크기 역시 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 돌출 윙 다이아프램(22)(32)는 타측면의 양측 모서리는 라운드 형상으로 모따기 되어 라운드부(222)(322)가 형성되도록 하여, 연직 페이스 다이아프램(21)(31)의 단부에서 라운드부(222)(322)가 더 돌출되도록 결합되도록 할 수 있다.
이와 같이 라운드부(222)(322)가 형성되면, 연직 페이스 다이아프램(21)(31)이 돌출 윙 다이아프램(22)(32)의 단부까지 형성될 필요가 없이 라운드부(222)(322)이 직전까지만 형성되면 되기 때문에, 라운드부(222)(322)가 돌출 윙 다이아프램(22)(32)의 길이를 축소시킬 수 있는 효과가 있으며, 기둥 하중전달의 응력흐름을 원활히 할 수 있다.
도 8은 상기 도 2의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 8에서와 같이, 상부 플랜지(41)와 돌출 윙 다이아프램(22), 하부 플랜지(42)와 돌출 윙 다이아프램(32)가 만나는 각 모서리에는 보강 앵글(80)이 용접등의 방법으로 접합되어 연직 페이스 다이아프램(21)(31)와 동일한 목적으로 연결부를 보강하도록 할 수 있다.
또한, 각형강관기둥(10)의 작은 보 방향인 H-커핑 큰보 브라켓(40)의 직각방향으로, 상부 ㅍ형 개단면밴드(20) 연직 페이스 다이아프램(21)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30) 연직 페이스 다이아프램(31)의 사이에서 각형강관기둥(10)에 접합되도록 각형강관기둥(10)의 일측면 또는 양측면에 H-커핑 작은보 브라켓(50)이 구성되도록 할 수 있다.
H-커핑 작은보 브라켓(50)은 상부 플랜지(51)와 상부 플랜지(51)의 일정거리 하부에 평행하게 형성되는 하부 플랜지(52) 및 상부 플랜지(51)와 하부 플랜지(52)를 수직방향으로 연결하는 결합 웨브(53)로 이루어져 H형 단면을 갖도록 형성되며, 상부 플랜지(51) 단부의 일정 길이가 제거되어, 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 수평 윙 다이아프램(211)과 상부 플랜지(51)가 동일한 높이에서 결합되도록 하며 웨브(53)가 각형강관기둥(10)의 측면에 접하여 용접되도록 할 수 있다.
이와 같이, 각형강관기둥(10)에 주방향으로는 상부 ㅍ형 개단면밴드(20) 및 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)에 H-커핑 큰보 브라켓(40)이 결합되어 형성되고, 이에 직각방향으로 주방향 H-커핑 큰보 브라켓(40) 보다 춤이 낮은 H-형강 작은보가 결합되기 때문에, 각형강관기둥(10)에 부착된 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)에는 수평 윙 다이아프램(211)이 결합되어 있어 H-커핑 작은보 브라켓(50)의 상부플랜지(51)와 용접접합할 수 있다.
도 10은 H-커핑 작은보 브라켓 접합의 다른 실시예를 도시한 도이다.
특히, 도 10에서와 같이, 각형강관기둥(10)은 H-커핑 작은보 브라켓(50)의 하부 플랜지(52)의 높이에 하부 플랜지(52)의 폭 보다 일정 크기 크게 수평슬릿부(19)을 각형강관기둥(10)을 관통하여 형성하도록 하고, 양단부가 각형강관기둥(10)의 외측으로 수평 윙 다이아프램(211)과 동일한 길이로 돌출하도록 수평슬릿부(19)을 관통하여 돌출관통플랜지 플레이트(70)를 구성하며, H-커핑 작은보 브라켓(50)의 하부 플랜지(52)의 단부의 일부가 제거되어, H-커핑 작은보 브라켓(50)의 하부 플랜지(52)가 수평슬릿부(19)과 동일한 높이에서 결합되도록 할 수 있다.
각형강관기둥(10)의 부방향인 H-형강 작은보의 방향으로 H-커핑 작은보 브라켓(50)의 하부플랜지(52)와 용접접합을 원활하고 H-형강 작은보에 작용하는 전단력을 각형강관기둥(10) 내부에 채워지는 콘크리트에 직접 전단지압 작용을 전달하면서 H-커핑 작은보 브라켓(50)의 하부 플랜지(52)에 발생하는 인장력을 연속적으로 전달 저항하고자 각형강관기둥(10)의 부방향의 하부플랜지(52)의 레벨 위치에는 하부플랜지(52) 단면의 크기 이상으로 수평슬릿부(19)를 형성시키고 여기에 일정 길이 판 형상의 돌출관통플랜지 플레이트(70)를 통과시켜서 각형강관기둥(10)의 부방향(약축)에 발생하는 휨모멘트가 각형강관기둥(10)의 판두께에 소성변형을 발생시키지 않도록 구현할 수 있다.
도 9은 상기 도 2의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 9에서와 같이, H-커핑 큰보 브라켓(40)이 접합되는 각형강관기둥(10)의 측면에는 보강플레이트(90)가 접합되도록 하여 각형강관기둥(10)의 접합면을 보강할 수 있으며, H-커핑 작은보 브라켓(50)이 구성되는 실시예에서는 H-커핑 작은보 브라켓(50)이 접합되는 면에도 보강 플레이트(90)가 구성되도록 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조는 개단면 형태의 ㅍ형 개단면밴드를 각형강관기둥의 패널존에 용접 접합하고 H-커핑 큰보 브라켓을 구성하도록 하여 폐단면의 각형강관의 기둥-보 접합부에서 지진 발생시 주방향 큰 보에 발생되는 접합모멘트에 대해 패널존(panel zone) 에너지소산 능력을 확보하고 충분한 인성을 확보한 모멘트강절접합구조(moment rigid connections)를 구현하도록 하는 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.
10 : 각형강관기둥
19 : 수평슬릿부
20 : 상부 ㅍ형 개단면밴드
21 : 연직 페이스 다이아프램
211 : 수평 윙 다이아프램
22 : 돌출 윙 다이아프램
221 : 밀착부
30 : 하부 ㅍ형 개단면밴드
31 : 연직 페이스 다이아프램
311 : 수평 윙 다이아프램
32 : 돌출 윙 다이아프램
321 : 밀착부
40 : H-커핑 큰보 브라켓
50 : H-커핑 작은보 브라켓
90 : 보강플레이트

Claims (8)

  1. 각 모서리가 라운드 처리된 사각형 단면을 갖는 각형강관기둥(10)과;
    일정 길이의 수직의 판 형상으로 형성되며 외측면에 수평방향으로 수평 윙 다이아프램(211)이 구성되어, 길이방향 단부가 각각 일정 길이 돌출되도록 내측면이 각형강관기둥(10)의 마주보는 양측면에 결합되는 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램(21)과, 일정 길이의 수평의 판 형상으로 연직 페이스 다이아프램(21)과 연직 페이스 다이아프램(21)을 연결하도록 각형강관기둥(10)의 마주보는 양측면에 결합되며, 각형강관기둥(10)의 모서리의 라운드에 밀착되도록 일측면의 양측 단부가 이에 대응하는 형상의 밀착부(221)가 형성되는 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램(22)로 이루어지는 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)와,
    일정 길이의 수직의 판 형상으로 길이방향 단부가 각각 일정 길이 돌출되도록 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 연직 페이스 다이아프램(21)에서 일정 거리 하부의 위치에서 각형강관기둥(10)의 마주보는 양측면에 결합되는 한 쌍의 연직 페이스 다이아프램(31)과, 일정 길이의 수평의 판 형상으로 연직 페이스 다이아프램(21)과 연직 페이스 다이아프램(21)을 연결하도록 각형강관기둥(10)의 마주보는 양측면에 결합되며 각형강관기둥(10)의 모서리의 라운드에 밀착되도록 내측면의 양측 단부가 이에 대응하는 형상의 밀착부(321)가 형성되는 한 쌍의 돌출 윙 다이아프램(32)로 이루어지는 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)와;
    상부 ㅍ형 개단면밴드(20)에서 하부 ㅍ형 개단면밴드(30) 까지의 높이와 동일하게 형성되며, 상부 플랜지(41)와 상부 플랜지(41)의 일정거리 하부에 평행하게 형성되는 하부 플랜지(42) 및 상부 플랜지(41)와 하부 플랜지(42)를 수직방향으로 연결하며 일측 단부가 상부 플랜지(41) 및 하부 플랜지(42)의 일측 단부에서 일정 길이 더 돌출되도록 형성되는 결합 웨브(43)로 이루어져 H형 단면을 갖도록 형성되어, 상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 돌출 윙 다이아프램(22)와 하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 돌출 윙 다이아프램(32)의 사이에 돌출된 결합 웨브(43)의 일측 단부가 끼워져 각형강관기둥(10)에 접합되는 H-커핑 큰보 브라켓(40);을 포함하여 구성되고,
    돌출 윙 다이아프램(22)(32)은, 타측면의 양측 모서리는 라운드 형상으로 모따기 되어 라운드부(222)(322)가 형성되고, 연직 페이스 다이아프램(21)(31)의 단부에서 라운드부(222)(322)가 더 돌출되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각형강관기둥(10)은 하나의 강판을 절곡하여 각형단면을 형성하도록 하여 1개의 이음부(11)를 갖도록 형성하거나,
    강판을 절곡하여 ㄷ형 단면의 부재(10a)를 형성하고, ㄷ형 단면의 부재(10a) 2개를 용접하여 각형단면을 형성하도록 하여 2개의 이음부(11)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    하부 ㅍ형 개단면밴드(30)의 연직 페이스 다이아프램(31)에는 외측면에 수평방향으로 돌출되도록 별도의 수평 윙 다이아프램(311)가 형성되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    H-커핑 큰보 브라켓(40)이 접합되는 각형강관기둥(10)의 측면에는 보강플레이트(90)가 접합되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상부 플랜지(41)와 돌출 윙 다이아프램(22), 하부 플랜지(42)와 돌출 윙 다이아프램(32)가 만나는 모서리에는 보강 앵글(80)이 접합되어 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    H-커핑 큰보 브라켓(40)의 직각방향으로,
    상부 플랜지(51)와 상부 플랜지(51)의 일정거리 하부에 평행하게 형성되는 하부 플랜지(52) 및 상부 플랜지(51)와 하부 플랜지(52)를 수직방향으로 연결하는 결합 웨브(53)로 이루어져 H형 단면을 갖도록 형성되며, 상부 플랜지(51) 단부의 일정 길이가 제거되어,
    상부 ㅍ형 개단면밴드(20)의 수평 윙 다이아프램(211)과 상부 플랜지(51)가 동일한 높이에서 결합되도록 하는 H-커핑 작은보 브라켓(50)이 구성되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조.
  8. 청구항 7에 있어서,
    각형강관기둥(10)은
    H-커핑 작은보 브라켓(50)의 하부 플랜지(52)의 높이에 하부 플랜지(52)의 폭 보다 일정 크기 크게 수평슬릿부(19)을 각형강관기둥(10)을 관통하여 형성하도록 하고,
    양단부가 각형강관기둥(10)의 외측으로 수평 윙 다이아프램(211)과 동일한 길이로 돌출하도록 수평슬릿부(19)을 관통하여 돌출관통플랜지 플레이트(70)를 구성하며,
    H-커핑 작은보 브라켓(50)의 하부 플랜지(52)의 단부의 일부가 제거되어, H-커핑 작은보 브라켓(50)의 하부 플랜지(52)가 수평슬릿부(19)과 동일한 높이에서 결합되는 것을 특징으로 하는 돌출 윙 다이아프램을 갖는 ㅍ형 개단면밴드를 이용한 각형강관기둥과 H-커핑 큰보 브라켓의 접합구조.
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