KR100447013B1 - 웨브 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철골보와 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성보에 관한 것으로, 철골보가 슬래브 콘크리트 단면 내로 매립됨으로 인하여 슬래브내에 철근의 배근이 어려우며, 철골보에 의해 슬래브 콘크리트가 분리되는 문제를 해결하기 위하여, 단면이 "工"자 형상으로 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성되고, 웨브에 홀이 형성된 I형강와 상기 I형강의 하부 플랜지 양단에 부착되는 "ㄷ" 형강 과 상기 웨브에 형성된 홀을 통하여 상기 웨브와 수직으로 배근되는 철근 및 상기 I형강의 상부 플랜지가 슬래브내에 매설되고 하부플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 콘크리트로 구성된 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보를 이용함으로서 보의 높이를 낮출 수 있으며, 웨브의 홀을 설비 공간과 슬래브 철근의 배근 공간으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

웨브 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보{Beam system composed of asymmetric steel section with web hole and concrete}

본 발명은 철골보와 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성보에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단면이 "工"자 형상으로 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성되고, 웨브에 홀이 형성된 I형강과 상기 I형강의 하부 플랜지 양단에 부착되는 ㄷ 형강과 상기 웨브에 형성된 홀을 통하여 상기 웨브와 수직으로 배근되는 철근 및 상기 I형강의 상부 플랜지가 슬래브내에 매설되고 하부플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 콘크리트로 구성된 비대칭 단면 철골 합성보에 관한 것이다.

일반적으로 합성보란 철골 보와 철근콘크리트 슬래브를 전단결합에 의해 일체화시켜 유효하게 작용하도록 한 보를 가리킨다. 이러한 합성보는 휨강성이 철골만의 강성에 비해 2~3배 정도 높아 적재하중에 의한 처짐이 적고 진동이나 충격하중을 받는 보에 특히 유리하다.

또한, 철근 콘크리트보에 비해서 중량을 20 ~ 30% 감소시킬 수 있어 건물의 경량화에 이점이 있으며, 현재 교량구조 및 건축구조에 광범위하게 사용되고 있다.

그러나 건축 구조물에서는 토목 구조물과 달리 단면설계시 합성보에서 중립 축이 대부분 철골 보와 콘크리트 슬래브 경계선 부근에 위치하게 되어 철골 압축측 플랜지가 휨내력에 크게 영향을 미치지 못하므로, 상부플랜지의 단면을 작게 하여 합성보의 내력에 큰 영향을 주지 않고 철골의 단면을 가장 효과적으로 절약할 수 있게 된다.

또한, 비대칭형 철골 플랜지를 슬래브 단면내로 삽입하여 보 단면을 줄여 전체 층 높이를 낮출 수 있는 장점이 있으며, 상부 플랜지를 시공시 하중과 보 기둥접합부에서 부모멘트(negative moment)를 부담할 수 있다.

이와 같이 상부플랜지의 단면을 하부플랜지의 단면보다 작게 하여 슬래브와 같이 합성시킨 종래의 비대칭단면 철골 합성보의 일 예를 도 1에 도시하였다.

종래의 비대칭 단면 철골 합성보는 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성된 I형강(1)과 상기 I형강의 길이 방향으로 상 하부에 배근된 주근(2)과 상기 배근된 주근을 둘러싸는 스트럽(3) 및 상기 I형강 하부 플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 프리캐스트 콘크리트(4)로 구성되며, 상기와 같이 형성된 합성보를 양생 후 현장으로 반입하여 기둥 또는 보에 설치한 뒤 프리캐스트 콘크리트(4)를 걸침턱으로 하여 거푸집, 합성데크 또는 하프슬래브(half slab)를 설치하고 현장 콘크리트(5)를 타설하여 합성보를 형성한다.

그러나 상기 합성보는 슬래브 콘크리트 단면내로 매립됨으로 인해 슬래브 하부 철근의 배근이 어려우며 또한, 철골보에 의해서 슬래브 콘크리트가 분리된다.

더불어 프리캐스트 콘크리트와 현장 타설 콘크리트의 일체화를 위한 스트럽의 설치와 스트럽 고정용 주근이 필요하게되어 공기의 연장과 공사비용이 증대되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 비대칭 단면 철골 합성보의 문제점을 보완하기 위하여 안출된 것으로, 단면이 "工"자 형상으로 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성되고, 웨브에 홀이 형성된 비대칭단면철골과 상기 비대칭단면철골의 하부 플랜지 양단에 부착되는 "ㄷ" 형강으로 구성함으로서, 보의 높이를 낮출 수 있으며 웨브의 홀을 설비 공간과 슬래브 철근의 배근 공간으로 사용할 수 있는 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 비대칭 단면 철골 합성보의 시공 단면도.

도 2는 본 발명의 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보의 사시도.

도 3은 본 발명의 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보의 시공예시도.

*도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 상부플랜지 20 : 하부플랜지

26 : 홀 27 : 철근

30 : ㄷ 형강 50 : 슬래브

100 : 비대칭 단면 철골 합성보

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 철골 보와 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성보에 있어서, 단면이 "工"자 형상으로 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성되고, 웨브에 홀이 형성된 I형강; 상기 I형강의 하부 플랜지 양단에 강접되는 "ㄷ" 형강; 상기 웨브에 형성된 홀을 통하여 상기 웨브와 수직으로 배근되는 철근; 및, 상기 I형강의 상부 플랜지가 슬래브내에 매설되고 하부플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 콘크리트로 구성되어 보 측면 거푸집 대용과 슬래브용 데크 및 하프슬래브 거치용으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도 2 이하를 이용하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보의 시공예시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 본 발명은,홀(26)이 형성된 I형강과 상기 I형강의 하부플랜지(20)에 부착되는 ㄷ 형강(30)으로 이루어진다.

본 발명에 따른 I형강은 일반적인 I형강 중심부분을 요철형태로 절개하여 웨브(25)에 홀(26)이 형성된 두개의 "T"형 철골보를 만들고, 각각의 T형 보의 웨브(25)부분이 상향으로 향하도록 놓은 뒤, 상기 웨브(25)에 하부플랜지(20)보다 폭이 좁은 상부플랜지(10)를 용접하여 제작한다.

그리고 상기 본 발명에 따른 I형강의 하부플랜지(20)에 박판의 ㄷ 형강(30)을 부착하여 보 측면 거푸집 및 슬래브용 데크 또는 하프 슬래브 거치용으로 사용한다.

상기와 같이 형성된 철골을 현장에 반입하여 도 3과 같이 기둥 또는 거더에 설치한 뒤 ㄷ 형강(30)에 데크 또는 하프슬래브를 설치하고 콘크리트를 타설하여 합성보(100)를 형성한다. 상기 콘크리트는 웨브(25)의 홀(26)을 통하여 슬래브(50)와 일체화되며, 상기 홀(26)을 통하여 철근(27)이 배근되고, 절단된 웨브(25)단면이 수평 전단내력을 증가시킨다.

따라서, 스터드볼트와 같은 전단연결재는 불필요하다.

상기 웨브(25)에 형성된 홀(26)은 웨브의 전단강도를 고려하여 산정한다. 상기 합성보(100)는 데크플레이트 또는 하프 슬래브 등의 조립식 슬래브 시스템의 시공하중을 지지할 수 있고, 상기 웨브(25)부분의 콘크리트로 인해 철골보의 내화성이 향상된다.

슬래브(50)는 일반 거푸집을 사용한 슬래브와 데크 플레이트 또는 하프 슬래브와 같은 조립식 슬래브시스템을 사용할 수 있다.

조립식 슬래브 시스템의 경우 박판 ㄷ형강(30) 위에 거치하고, 비대칭 철골 단면이 시공하중을 지지할 수 있도록 설계함으로서 시공시 무지주 공법을 사용할 수 있다.

홀(26)을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보(100)와 철골 기둥과의 접합은 강접의 형태로 상기 합성보(100)의 철골 단면보다 큰 철골단면을 공장에서 기둥에 용접한 뒤 여기에 합성보(100)의 철골을 연결할 수 있다.

이외에 철골의 기존 접합 방법을 이용한 접합을 사용할 수 있다.

상기 형태와 같이 상부 플랜지가 슬래브(50)속에 매립됨으로서 보의 높이가 줄어들며 층고가 낮은 고층 아파트에 적용이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보를 이용함으로서, 보의 높이를 낮출 수 있으며 웨브의 홀을 설치공간과 슬래브 철근의 배근 공간으로 이용할 수 있다.

그리고, 시공하중을 스스로 지지하게 할 수 있고 별도의 전단연결재 없이 철골보와 콘크리트의 합성보를 형성할 수 있으며, 철골보의 내화성을 향상시킬 수 있다. 또한, 박판 ㄷ형강을 부착하여 보 측면 거푸집으로 활용하고 슬래브용 데크를 설치할 수 있는 걸침턱을 형성하여 현장에서 일체로 콘크리트를 타설할 수 있다.

Claims (1)

1. 철골 보와 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성보에 있어서,

   단면이 "工"자 형상으로 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성되고, 웨브에 홀이 형성된 I형강;

   상기 I형강의 하부 플랜지 양단에 강접되는 "ㄷ" 형강;

   상기 웨브에 형성된 홀을 통하여 상기 웨브와 수직으로 배근되는 철근;

   상기 I형강의 상부 플랜지가 매설되는 슬래브; 및,

   상기 하부플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 콘크리트

   로 구성되어 보 측면 거푸집 대용과 슬래브용 데크 및 하프슬래브 거치용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 웨브 홀을 가지는 비대칭 단면 철골 합성보.