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KR20090058906A - 좌굴방지부를 구비한 철골가새 - Google Patents

좌굴방지부를 구비한 철골가새 Download PDF

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KR20090058906A KR1020070125707A KR20070125707A KR20090058906A KR 20090058906 A KR20090058906 A KR 20090058906A KR 1020070125707 A KR1020070125707 A KR 1020070125707A KR 20070125707 A KR20070125707 A KR 20070125707A KR 20090058906 A KR20090058906 A KR 20090058906A
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Abstract

본 발명은 철골구조의 좌굴을 방지할 수 있도록 하는 좌굴방지부를 구비한 철골가새를 개시한다. 본 발명은 좌굴방지부를 구비한 철골가새에 관한 것으로, 일정한 내부공간을 형성하는 관상의 강관과; 상기 강관의 내부공간에 설치되는 중심부재와; 상기 강관을 기둥이나 보와 같은 골조에 고정 거치시키도록 상기 강관의 양측 단부에 구비되는 거치부재로 구성되는 철골가새에 있어서, 상기 강관과 상기 중심부재 사이의 공간에 구비되며 일측면이 상기 중심부재의 외면에 고정 결합되고 타측면이 상기 강관의 내면과 접촉되는 복수의 강봉으로 이루어지는 좌굴방지부를 포함하여 구성됨으로써, 기존 철골가새에 비하여 단면적을 감소시킴으로써 공간활용도를 높이고 구조물의 좌굴을 방지함으로써 지진하중이나 풍하중과 같은 횡력에 대한 에너지를 안정적으로 소산할 수 있다.
Figure P1020070125707
철골가새, 좌굴

Description

좌굴방지부를 구비한 철골가새{IRON FRAME BRACE HAVING BUCKING PROTECTION PART}
본 발명은 좌굴방지부를 구비한 철골가새에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기존 철골가새에 비하여 단면적을 감소시킴으로써 공간활용도를 높이고 구조물의 좌굴을 방지함으로써 지진하중이나 풍하중과 같은 횡력에 대한 에너지를 안정적으로 소산할 수 있는 좌굴방지부를 구비한 철골가새에 관한 것이다.
일반적으로 철골구조를 갖는 건축물에서는 지진과 풍하중과 같은 수평하중에 대한 기둥-보 골조의 횡강성을 확보하기 위해 철골가새(Brace)를 설치하는 경우가 있다.
도 1은 종래의 철골가새가 골조에 설치된 구조를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 'Ⅱ-Ⅱ' 선에 따른 철골가새의 내부구조를 도시한 횡단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 철골가새가 골조에 설치된 구조는, 기둥(110) 골조와 보(120) 골조가 접촉하는 모서리부분과, 기둥(110) 골조와 지면이 접속하는 부분에 각각 가새 플레이트(140)를 각각 설치하고, 가새 플레이트(140)와 철골가새(130)가 용접에 의하여 연결되는 구조를 갖는다.
그런데, 이러한 종래의 철골가새가 골조에 설치된 구조에서는, 수평하중이 작용하는 경우는, 철골가새(130)는 압축력 혹은 인장력을 받게 되고, 철골가새(130)의 축방향 강성이 매우 크므로 골조전체의 횡강성이 크게 되어 안정된 구조를 실현할 수 있으나, 철골가새(130)의 좌굴 내력이상의 힘이 작용하게 되면, 철골가새(130)의 좌굴에 의해 철골가새(130)가 받을 수 있는 내력은 순간적으로 급격하게 떨어져 대지진이 발생하여 좌굴 내력이상의 하중이 작용하였을 때에는 철골가새(130) 골조는 매우 불안정한 구조가 될 가능성이 매우 높다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 철골가새(130)는 기둥(110) 골조 및 보(120) 골조와 연결되어 설치되는 철골가새(130)가 하중을 분담하도록 설계하여야 하기 때문에 기둥(110) 골조와, 보(120) 골조와 같은 주요부재가 손상을 입을 가능성이 있고, 그러한 구조시스템을 내진 설계에 적용하기 위해서는 설계절차가 복잡해지고, 항복 메카니즘을 제어하기에는 어려운 점이 많다는 문제점이 있다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 기존 철골가새에 비하여 단면적을 감소시킴으로써 공간활용도를 높이고 구조물의 좌굴을 방지함으로써 지진하중이나 풍하중과 같은 횡력에 대한 에너지를 안정적으로 소산할 수 있는 좌굴방지부를 구비한 철골가새를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 좌굴방지부를 구비한 철골가 새는, 일정한 내부공간을 형성하는 관상의 강관과; 상기 강관의 내부공간에 설치되는 중심부재와; 상기 강관을 기둥이나 보와 같은 골조에 고정 거치시키도록 상기 강관의 양측 단부에 구비되는 거치부재로 구성되는 철골가새에 있어서, 상기 강관과 상기 중심부재 사이의 공간에 구비되며 일측면이 상기 중심부재의 외면에 고정 결합되고 타측면이 상기 강관의 내면과 접촉되는 복수의 강봉으로 이루어지는 좌굴방지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 좌굴방지부를 구비한 철골가새는, 지진하중이나, 풍하중과 같은 횡력이 건축구조물에 가해질 경우 에너지를 안정적으로 소산할 수 있는 효과가 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 비좌굴가새(130)는, 장방 형상의 단면을 갖는 강관(131)의 중심에 철골(132)을 설치하고 강관(131)과 철골(132) 사이의 공간에 콘크리트(133)를 충진하여 경화시킨 구조를 갖는다.
그러나 본 발명은 기존의 비좌굴가새와 비교하여 콘크리트를 사용하지 않는 건식 공법이 사용되므로, 시공의 정밀도가 비교적 덜 요구되므로, 제작이 간편하고 일반 시공기술자가 쉽게 제작할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 기존의 철골가재가 좌굴에 저항하기 위하여 단면이 커지는 것에 비하여 좌굴을 방지함으로써 가새의 단면적을 상당히 줄일 수 있으므로 공간 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌굴방지부를 구비한 철골가새를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌굴방지부를 구비한 철골가새가 골조에 설치된 구조를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 'Ⅳ-Ⅳ' 선에 따른 철골가새의 구조를 도시한 횡단면도이며, 도 5는 도 3의 철골가새의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 6은 도 5의 'Ⅵ-Ⅵ' 선에 따른 철골가새의 단부에 구비된 거치부재의 구조를 도시한 횡단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌굴방지부를 구비한 철골가새는, 일정한 내부공간을 형성하는 관상의 강관(231)과, 강관(231)의 내부공간에 설치되는 중심부재(232)와, 강관(231)을 기둥(210)이나 보(220)와 같은 골조에 고정 거치시키도록 강관(231)의 양측 단부에 구비되는 거치부재(236)로 구성되는 철골가새(230)에 있어서, 강관(231)과 중심부재(232) 사이의 공간에 구비되며 일측면이 중심부재(232)의 외면에 고정 결합되고 타측면이 강관(231)의 내면과 접촉되는 복수의 강봉(233)으로 이루어지는 좌굴방지부를 포함하여 구성되어 있다.
강관(231)은 장방 형상의 단면을 갖으며, 그 내부에는 일정공간이 구비된 관상체로서 단면의 중심에는 중심부재(232)가 구비된다.
중심부재(232)는 강체로 형성되며 강관(231) 보다 긴 길이를 갖도록 형성되어 강관(231) 양단부의 외측으로 돌출되어 있다.
좌굴방지부는 강관(231)과 중심부재(232) 사이의 공간에 구비되며, 장방 형상의 단면을 갖는 복수의 강봉(233)으로 구성되는데, 강봉(233)의 일측면은 중심부 재(232)의 외면에 용접 접합되어 중심부재(232)를 가운데 두고 "+" 형으로 배치되며, 강봉(233)의 일측면과 대향측에 배치된 타측면은 강관(231)의 내면과 접촉될 수 있는 크기를 갖도록 제작된다.
강봉(233)의 타측면과 강관(231)의 내면 사이에는 철골가새에 외력이 작용시에 그 길이 방향을 따라 강관(231)이 소정 간격 유동할 수 있도록 그리스, 페인트 혹은 고무시트와 같은 유동부재(234)가 구비되어 있다.
중심부재(232)의 좌굴강도를 항복강도보다 크게 할 수 있도록 강봉(232)은 중심부재(232)의 양단부에 설치됨과 동시에 소정 간격을 갖고 중심부재(232)의 양단부 사이에 복수의 위치에 이격 배치된다.
상기 강관(231)이 강봉(233)의 길이 방향을 따라 일측으로 편중되지 않도록 강봉(233)의 내면의 일측에는 소정간격 이격 배치되며 강봉(233)의 폭방향을 따라 돌출 형성되는 복수의 제1스토퍼(231a)가 구비되고, 강관(231)의 내면 일측에는 제1스토퍼(231a) 사이에 삽입되는 제2스토퍼(232a)가 돌출 형성되어 있다.
강관(231)의 외부로 돌출되어 있는 강봉(233)과 중심부재(232)의 단부면에는 소정의 두께를 갖는 판상의 엔드플레이트(235)의 일측면이 용접 접합되어 있으며, 일측면과 대향측에 구비된 엔트플레이트(235)의 타측면에는 거치부재(236)가 용접 접합되어 있다.
거치부재(236)는 그 종단면이 "+" 자형으로 형성된 부재로서 기둥이나 보와 같은 골조에 철골가새(230)를 고정 거치시킬 수 있도록 그 판면에는 체결나사(미도시)가 체결되는 복수의 체결공(236a)이 관통 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 좌굴방지부를 구비한 철골가새가 재해시 구조물의 좌굴을 방지할 수 있는 작용은 다음과 같다.
일반적으로 재해시 외력이 구조물에 가해질 경우 구조물에 가해지는 외력을 소산하는 철골가새(230)의 중심부재(232)의 전체길이에 걸쳐 좌굴을 방지하기 위하여 중심부재(232)의 항복강도보다 강관(231)의 좌굴강도가 크게 설계하여야 한다. 본 발명에서는 이 두 요소 사이를 밀착시키지 않고, 중심부재(232)의 길이 방향으로 일정한 간격을 두고 강봉(233)을 설치하였기 때문에 강봉(233)이 설치되지 않은 중심부재(232)의 좌굴강도는 중심부재(232)의 항복강도보다 크게 할 수 있다.
또한, 중심부재(232)의 네방향에 설치된 강봉(233)과 강관(231)은 고무시트, 페인트, 그리스 등의 유동부재(234)를 사용하여 강봉(233)과 강관(231) 사이를 비부착시킨 구조를 갖으므로 철골가새(230)에 작용하는 축력은 중심부재(232)에 골고루 전달된다.
구조물에 작용하는 횡력에 의하여 철골가새(230)에 전달되는 하중은 중심부재(232)가 모두 부담하며, 강관(231)은 중심부재(232)의 좌굴을 방지하며, 폭발이나 충격, 화재 등 재난으로부터 중심부재(232)를 보호하는 역할을 한다.
강봉(233)은 중심부재(232)의 좌굴 길이를 줄여줌으로써 안정적으로 항복상태에 도달하도록 유도하며, 중심부재(232)와 강관(231) 사이의 충분한 간격을 확보하여 강관(231)의 단면 이차모멘트 및 휨 저항능력을 증가시키는 역할을 한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
도 1은 종래의 철골가새가 골조에 설치된 구조를 도시한 평면도이고,
도 2는 도 1의 'Ⅱ-Ⅱ' 선에 따른 철골가새의 내부구조를 도시한 횡단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌굴방지부를 구비한 철골가새가 골조에 설치된 구조를 도시한 평면도이고,
도 4는 도 3의 'Ⅳ-Ⅳ' 선에 따른 철골가새의 구조를 도시한 횡단면도이며,
도 5는 도 3의 철골가새의 구조를 도시한 종단면도이고,
도 6은 도 5의 'Ⅵ-Ⅵ' 선에 따른 철골가새의 단부에 구비된 거치부재의 구조를 도시한 횡단면도이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
210 : 기둥골조 220 : 보골조
230 : 철골가새 231 : 강관
231a : 제2스토퍼 232 : 중심부재
232a : 제1스토퍼 233 : 강봉
234 : 유동부재 235 : 엔드플레이트
236 : 거치부재

Claims (6)

  1. 일정한 내부공간을 형성하는 관상의 강관과; 상기 강관의 내부공간에 설치되는 중심부재와; 상기 강관을 기둥이나 보와 같은 골조에 고정 거치시키도록 상기 강관의 양측 단부에 구비되는 거치부재로 구성되는 철골가새에 있어서,
    상기 강관과 상기 중심부재 사이의 공간에 구비되며 일측면이 상기 중심부재의 외면에 고정 결합되고 타측면이 상기 강관의 내면과 접촉되는 복수의 강봉으로 이루어지는 좌굴방지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 좌굴방지부를 구비한 철골가새.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강봉은 상기 강관의 길이 방향을 따라 소정간격 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 좌굴방지부를 구비한 철골가새.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 강봉의 타측면과 상기 강관의 내면 사이에는 상기 강관이 상기 강봉의 길이 방향을 따라 소정 간격 유동할 수 있도록 하는 유동부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 좌굴방지부를 구비한 철골가새.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유동부재는 고무시트, 페인트 혹은 그리스인 것을 특징으로 하는 좌굴방지부를 구비한 철골가새.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강관이 상기 강봉의 길이 방향을 따라 일측으로 편중되지 않도록 하는 편중방지부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 좌굴방지부를 구비한 철골가새.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편중방지부재는 상기 강봉의 외면과 상기 강관의 내면 중 어느 한 면의 일측에 소정간격 이격 배치되며 상기 강봉의 폭방향을 따라 돌출 형성되는 제1스토퍼와, 상기 강봉의 외면과 상기 강관의 내면 중 다른 한 면의 일측에 고정결합되어 상기 제1스토퍼 사이에 삽입되는 제2스토퍼로 구성되는 것을 특징으로 하는 좌굴방지부를 구비한 철골가새.
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