(57)【要約】【課題】本発明は、有孔鋼板および／または交互に引き裂かれた鋼板を用いたせん断連結材に関するものである。【課題手段】一定の長さを有するＴ型鋼板において、フランジおよびウェブに複数の通孔を設けられるか、あるいはフランジは交互に引き裂かれ、ウェブには複数の通孔を形成されることを特徴とし、鋼材とコンクリート間に完全合成または部分合成の効果を期待することができ、異種材料間の荷重伝達機能を提供するとき、荷重抵抗能力および変形に対する抵抗能力が向上する効果がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の長さを有するＴ型鋼板において、
フランジおよびウェブに複数の通孔が形成されることを特徴とするせん断連結材。
【請求項２】
前記ウェブが複数の尾根部および谷部を有するように波形に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のせん断連結材。
【請求項３】
前記フランジ部および前記ウェブには複数の凸部および／または凹部がさらに形成されることを特徴とする、請求項１に記載のせん断連結材。
【請求項４】
前記ウェブが複数の尾根部および谷部を有するように波形に形成されることを特徴とする、請求項３に記載のせん断連結材。
【請求項５】
一定の長さを有するＴ型鋼板において、
フランジは交互に引き裂かれて形成される複数のフランジ片で構成され、ウェブには複数の通孔が形成されることを特徴とするせん断連結材。
【請求項６】
前記ウェブが複数の尾根部および谷部を有するように波形に形成されることを特徴とする、請求項５に記載のせん断連結材。
【請求項７】
前記フランジ部および前記ウェブには複数の凸部および／または凹部がさらに形成されることを特徴とする、請求項５に記載のせん断連結材。
【請求項８】
前記ウェブが複数の尾根部および谷部を有するように波形に形成されることを特徴とする、請求項７に記載のせん断連結材。
【請求項９】
一定の長さを有するＺ型鋼板において、
上部フランジとウェブに複数の通孔が形成されることを特徴とするせん断連結材。
【請求項１０】
前記ウェブが複数の尾根部および谷部を有するように波形に形成されることを特徴とする、請求項９に記載のせん断連結材。
【請求項１１】
前記フランジ部および前記ウェブには複数の凸部および／または凹部がさらに形成されることを特徴とする、請求項９に記載のせん断連結材。
【請求項１２】
前記ウェブが複数の尾根部および谷部を有するように波形に形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のせん断連結材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼材とコンクリート間の連結材として使用されるせん断連結材に関し、特に有孔鋼板および／または交互に引き裂かれた鋼板を用いたせん断連結材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築、土木分野で使用される合成構造は、長スパン化、高荷重化につれて、純粋鋼構造のみでは剛性が不足し、所要鋼材が増大するため、質量の大きなコンクリートを活用して構成断面または部材の剛性を増大させ、荷重抵抗能力を向上させた構造形式である。
【０００３】
特に、合成構造で曲がり部材を具現する際、鋼材ビームとコンクリートスラブとの間にせん断連結材を取り付けて機械的な付着力（つまり、せん断抵抗）を発揮させて、水平せん断力に抵抗するようにする方法を提供する。
【０００４】
図５は合成ビームであって、Ｈ型鋼ビーム部材５１とコンクリートスラブ５２をスタッドコネクタ５３で一体化することで、曲げモーメントに抵抗するようにした部材である。かかるせん断連結材の有無によって大きく合成ビームと非合成ビームに分けられる。
【０００５】
コンクリートスラブと鋼材ビームとの間にせん断連結材が取り付けられていない非合成ビームにおいて、曲げモーメントに対する変形状態および曲げ応力分布を図６ａ〜図６ｃに示す。この際、コンクリートと鋼材間の面摩擦力は無視し得る程度に小さいと仮定する。
【０００６】
図示のように、コンクリートスラブ５２と鋼材ビーム５１はそれぞれの中立軸（Ｚｓ、Ｚｂ）を形成して曲げ挙動を行い、この際、鋼材面とコンクリート間で滑りが発生することが分かる。また、鋼材面とコンクリート間の接触面に揚圧力（ｆｕｐ）が生ずることが分かる。
【０００７】
コンクリートスラブと鋼材ビーム間で滑りが発生しないように、十分なせん断連結材を鋼材ビームの上部に取り付け、コンクリートスラブを合成させた合成ビームにおいて、作用曲げモーメントに対する変形状態および曲げ応力分布を図７ａ〜図７ｃに示す。
【０００８】
このような断面の抵抗においては、面内せん断応力（水平せん断力、σｈ）と面外せん断力（垂直せん断力σｖ）の関係が現れる。すなわち、コンクリートと鋼材間の完全合成挙動を確保するためには、前記２種の抵抗性能を有するようにせん断連結材を構成しなければならないことが分かる。
【０００９】
一般に、建築、土木分野において、鋼材部材とコンクリート間の合成効果を期待する目的で、スタッドコネクタをせん断連結材として使用して異種材料間の面内せん断力を伝達するようにしている。
【００１０】
このようなスタッドコネクタは、円形のヘッドと胴体が一体に形成された構成であって、現場または工場で作業するために、溶接設備のアークスタッド溶接機器が必要である。
【００１１】
しかし、アークスタッド溶接を行おうとするときは、２２０Ｖ／３８０Ｖ（３相）電流が必要であり、定格電流３５０〜１０００ＫＡ以上を確保しなければならない。したがって、山間僻地または一般の小規模現場で前記のような定格電圧または定格電流を確保するには多くの問題がある。
【００１２】
また、従来のスタッドコネクタは、ヘッドが小さいため、揚圧力に対して材料分離防止、定着効果などの面で十分な合成効果を発揮することができなく、しかも頻繁な振動または疲労荷重などによって定着効果が低減する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は前記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、施工性に優れ、完全合成または部分合成の効果を期待することができ、異種材料間の荷重伝達機能を提供するとき、荷重抵抗能力および変形に対する抵抗能力を向上させたせん断連結材を提供することをその目的とする。
【００１４】
特に、本発明の目的は、面内せん断応力と面外せん断応力に対する抵抗性能をほぼ同等に維持することができるせん断連結材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記のような本発明の目的は、一定の長さを有するＴ型鋼板において、フランジおよびウェブに複数の通孔が形成されたことを特徴とするせん断連結材によって達成される。
【００１６】
他の実施例として、一定の長さを有するＴ型鋼板において、フランジは交互に引き裂かれて形成された複数のフランジ片から構成され、ウェブには複数の通孔が形成されることを特徴とするせん断連結材が提供される。
【００１７】
さらに他の実施例として、一定の長さを有するＺ型鋼板において、上部フランジとウェブに複数の通孔が形成されることを特徴とするせん断連結材が提供される。
【００１８】
したがって、本発明によれば、鋼材との合成作用が一層増大して、コンクリートと鋼材間の分離現象が防止され、それによって、揚圧に対する抵抗およびせん断抵抗が増加する。
【発明の効果】
【００１９】
前述したように、本発明によれば、鋼材とコンクリート間の完全合成または部分合成効果を期待することができ、異種材料間の荷重伝達機能を提供するとき、荷重抵抗能力および変形に対する抵抗能力が向上する。
【００２０】
本発明を前述の好適な実施例に基づいて説明したが、本発明の要旨および範囲から逸脱せずに、多様な修正および変形が可能である。したがって、添付の特許請求範囲は本発明の要旨に属するどんな修正または変形も含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１ａは本発明の第１実施例によるせん断連結材１を示すもので、図示のように、本発明の第１実施例によるせん断連結材１は、フランジ１０およびウェブ２０を有する一定の長さのＴ型鋼で構成され、フランジ１０とウェブ２０には所定の間隔で複数の通孔１２、２２が形成される。
【００２２】
このような通孔１２、２２はコンクリートとの合成作用を増進させるためのもので、その形状は図１ａに示すように円形に形成することが製造上好ましいが、それに限定されず、四角形、三角形、菱形等の多様な形状を有することができる。そして、三角形、四角形、菱形等のように、通孔に角部が生ずる場合は、図１ｂに示すように、角部の応力集中によって疲労亀裂が発生する可能性があるため、ラウンド部１４が形成される。
【００２３】
フランジ１０およびウェブ２０に形成された通孔１２、２２はコンクリートの連続性を確保するように設計され、水平、垂直せん断力に対してくさび作用により材料分離を防止することになる。また、通孔に補強筋を挿入することができるが、補強筋は垂直、水平せん断能力を向上させ、コンクリートの脆性挙動を軟性挙動に転換させる。
【００２４】
一方、フランジは、フランジの下部コンクリートを拘束して、上方向への揚圧力に対して定着効果を提供し、材料の接触面間の分離現象を予防することができる。
【００２５】
図２ａおよび図２ｂは本発明の第２実施例によるせん断連結材２０を示すもので、ウェブ２０には複数の通孔２２が形成され、フランジ１０を構成するプレートは交互に引き裂かれた複数のフランジ片１６、１８で形成される。
【００２６】
この際、フランジ１０をこのように交互に引き裂く構成は、コンクリートの打ち込み後、フランジの下部にコンクリートが充填されない問題点を解決し、フランジの剛性を少し低減させることで、せん断抵抗の際、脆性破壊を防止し、全体的に軟性挙動を誘導する。
【００２７】
また、引き裂かれたフランジ１０は、コンクリートのくさび作用によって、水平せん断に効果的に対応することができる。
【００２８】
ウェブ２０に形成される通孔２２は、第１実施例と同様に、多様な形状を有することができ、三角形、四角形、菱形等の通孔に角部が発生する場合、図２ｂに示すように、角部の応力集中によって疲労亀裂が発生する可能性があるため、ラウンド部１４が設けられる。
【００２９】
図３ａおよび図３ｂは本発明の第３実施例によるせん断連結材３を示すもので、一定の長さを有するＺ型鋼板において、上部フランジとウェブに複数の通孔が形成されたものである。この際、下部フランジ３０は、溶接作用を容易にして鋼材との付着を一層確実にするよう設計される。
【００３０】
一方、本発明の前記のような実施例は、ウェブおよびフランジに複数の凸部および／または凹部（図示せず）を形成することで、コンクリートとの摩擦力を増大させることができる。
【００３１】
また、図４に示すように、本発明によるせん断連結材１、２、３のウェブ２０が複数の屈曲部を有するように波形に形成されることで、ウェブ２０の谷部に満たされるコンクリートのポケット効果によって、亀裂が発生するとき、少数の大きな亀裂でなく、多数の小さな亀裂が発生するように誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１ａおよび図１ｂは本発明によるせん断連結材の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】図２ａおよび図２ｂは本発明によるせん断連結材の第２実施例を示す斜視図である。
【図３】図３ａおよび図３ｂは本発明によるせん断連結材の第３実施例を示す斜視図である。
【図４】図４は第１実施例の変形例を示す斜視図である。
【図５】図５はＨ型鋼ビーム部材５１とコンクリートスラブ５２をスタッドコネクタ５３で一体化することで、曲げモーメントに抵抗するようにしたビーム部材合成ビームの部分切開斜視図である。
【図６】図６ａ〜図６ｃはコンクリートスラブと鋼材ビーム間にせん断連結材が取り付けられていない非合成ビームにおいて、作用曲げモーメントに対する変形状態および曲げ応力分布である。
【図７】図７ａ〜図７ｃはコンクリートスラブと鋼材ビーム間で滑りが発生しないように、十分なせん断連結材を鋼材ビームの上部に取り付け、コンクリートスラブを合成させた合成ビームにおいて、作用曲げモーメントに対する変形状態および曲げ応力分布である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【国際調査報告】
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