KR100486772B1 - 견고한 조립구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트콘크리트 패널 합성빔 - Google Patents

견고한 조립구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트콘크리트 패널 합성빔 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔이 더욱 견고하게 연결되어 구조적으로 완전히 일체로 거동하도록 할 수 있으며, 조립이 용이한 조립구조를 가진 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 관한 것이다. 본 발명에서는 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일체로 조립되는 구조의 합성빔으로서, 상기 강재 빔(10)의 복부(12)에는 복부 내측으로 절취된 절취부(14)가 소정 간격을 두고 형성된 허니컴 거더 형식으로 이루어지고, 강재 빔(10)의 복부(12)에서 절취되지 아니한 부분의 하부에는 소정 길이와 폭을 가지는 하부 플랜지(31)가 일체로 부착되어 구비되어 있으며; 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)은 그 내부에는 종방향 철근(24)과 횡방향 철근(25)이 배근되어 있고, 그 상면에는 상기 하부 플랜지(31)를 수용할 수 있는 오목한 하부 플랜지 수용부(21)가 형성되어 있으며; 상기 오목한 하부 플랜지 수용부(21)의 측벽에는 철근이음부(23)가 매립되어 구비되며 상기 철근이음부(23)의 일단은 상기 횡방향 철근(25)의 단부와 일체로 결합되어 있고; 상기 철근이음부(23)의 타단은 연결 철근(22)이 결합되어, 상기 강재 빔(10)의 하부 플랜지(31)가 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 하부 플랜지 수용부(21)에 수용될 때, 상기 연결 철근(22)이 상기 하부 플랜지(31)의 저면에 일체로 부착되고; 상기 강재 빔(10)의 하부 플랜지(31)가 상기 하부 플랜지 수용부(21)에 수용된 상태에서 상기 하부 플랜지 수용부(21)에 무수축 콘크리트가 타설되어 양생됨으로써, 상기 허니컴 거더형 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일체로 조립되어 합성되는 구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 제공된다. 여기서, 상기 하부 플랜지(31)의 저면에는, 강재 빔(10)이 프리캐스트 콘크리트 패널(20) 상에 결합되기 위해 하부 플랜지 수용부(21)에 배치될 때 평형을 이루도록 조절하는 높이 조절부재(33)이 구비된다.

Description

견고한 조립구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔{Honeycomb Type Composite Beam Stiffened with Prestressed Concrete Panel having Novel Connecting Structure}
본 발명은 허니컴 거더형 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 합성되어 이루어진 콘크리트 패널 합성빔에 관한 것으로서, 구체적으로는 허니컴 거더형식의 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 간편하고 견고한 방식으로 조립될 수 있도록 하는 새로운 방식의 조립구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 관한 것이다.
프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔은, 긴장재의 긴장에 의해 프리스트레스(prestress)가 가해진 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔이 조립된 구조로 이루어진다.
이와 같이, 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔은, 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 합성되는 것이므로, 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 견고하게 연결되어 구조적으로 일체로 거동할 수 있도록 하는 것이 절대적으로 중요하다.
특허출원 제2000-54489호에는 프리스트레스가 가해진 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 일 예가 개시되어 있는데, 여기서 채택하고 있는 프리캐스트 콘크리트 패널과 I형 강재 빔간의 연결구조는 도 1a 내지 도 1c와 같다.
도 1a에는 하부에 매립 스터드(5)가 구비된 플레이트(4)를 프리캐스트 콘크리트 패널(2)의 상면에 설치하고, I형 강재 빔(1)의 하부 플랜지(3)와 상기 플레이트(4)를 용접하는 방법으로, I형 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널(2)을 연결한 예가 도시되어 있다.
도 1b에는 상기 플레이트(4)의 하부에 스터드를 구비하지 않고, 단지 프리캐스트 콘크리트 패널(2)의 상면에 플레이트(4)와 고장력 볼트(6)를 상부를 향하여 설치하고, 상기 고장력 볼트(6)를 I형 강재 빔(1)의 하부 플랜지(3)에 관통시켜 체결하는 구조가 도시되어 있다.
한편, 도 1c에는 프리캐스트 콘크리트 패널(2) 내에 U자형 철근(7)을 설치하고 그 철근(7)의 단부를 I형 강재 빔(1)의 하부 플랜지(3)에 관통시켜 체결하는 구조가 도시되어 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 것과 같은 종래의 연결구조에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
우선 도 1a와 같은 경우에는, 플레이트(4)와 I형 강재 빔(1)의 하부 플랜지(3)를 용접할 때, 강재로 이루어진 플레이트(4)가 용접열에 의하여 팽창하므로 플레이트(4) 주위의 콘크리트에 균열이 발생할 가능성이 매우 높다. 플레이트(4) 주위의 콘크리트에 균열이 발생하면 플레이트(4)와 프리캐스트 콘크리트 패널(2)이 일체로 거동하지 못하게 되는 결과를 초래한다. 따라서 I형 강재 빔(1)과 프리캐스트 콘크리트 패널(2)이 구조적으로 견고하게 결합되지 못한 합성빔이 만들어진다.
한편, 도 1b의 조립구조에 있어서는, 플레이트(4)가 단지 볼트(6)에 의해서만 프리캐스트 콘크리트 패널(2)과 결합되어 있을 뿐이므로, I형 강재 빔(1)과 프리캐스트 콘크리트 패널(2)의 연결이 매우 취약하여 결국 I형 강재 빔(1)과 프리캐스트 콘크리트 패널(2)이 구조적으로 견고하게 결합될 수 없게 된다.
도 1c의 조립구조에서는, 플레이트(4)없이 I형 강재 빔(1)의 하부 플랜지(3)와 프리캐스트 콘크리트 패널(2)의 상면이 직접 맞닿아 있는 구조이므로 이 역시 연결상태가 견고하지 못하여 구조적으로 견고하게 결합되지 못한다. 특히, 하부 플랜지(3)와 프리캐스트 콘크리트 패널(2)의 상면은 어떠한 접착력을 가지고 맞닿아 있는 것이 아니라, 철근(7)과 이를 체결하는 볼트와 너트에 의한 체결력에 의해서만 결합되어 있을 뿐이다. 따라서 하부 플랜지(3)와 프리캐스트 콘크리트 패널(2)의 상면 사이에 틈이 발생하여 우수 등이 투입될 수 있으며, 빔에 가해지는 진동 하중 등에 의하여 철근(7) 단부의 고정상태가 느슨하게 되는 경우, 하부 플랜지(3)와 프리캐스트 콘크리트 패널(2)의 상면이 상호 충돌하여 손상되고, 그 사이의 틈이 더욱 커지게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술이 가지고 있는 단점과 한계점을 극복하며, 허니컴 거더형 강재 빔에 적용하기에 적합한 기술을 제공하기 위한 것으로, 본 발명에서는 허니컴 거더형 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 더욱 견고하게 결합되어 구조적으로 완전히 일체로 거동하도록 할 수 있으며 이러한 결합이 간편하게 이루어질 수 있는 조립구조를 가진 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 허니컴 거더형 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 일체로 조립되는 구조의 합성빔으로서, 상기 강재 빔의 복부에는 복부 내측으로 절취된 절취부가 소정 간격을 두고 형성된 허니컴 거더 형식으로 이루어지고, 강재 빔의 복부에서 절취되지 아니한 부분의 하부에는 소정 길이와 폭을 가지는 하부 플랜지가 일체로 부착되어 구비되어 있으며; 상기 종방향 철근과 횡방향 철근이 배근되어 있는 프리캐스트 콘크리트 패널에는 그 상면에 상기 하부 플랜지를 수용할 수 있는 오목한 하부 플랜지 수용부가 형성되어 있고; 상기 오목한 하부 플랜지 수용부의 측벽에는 철근이음부가 매립되어 구비되며 상기 철근이음부의 일단은 상기 횡방향 철근의 단부와 일체로 결합되어 있고; 상기 철근이음부의 타단은 연결 철근이 결합되어, 상기 강재 빔의 하부 플랜지가 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 하부 플랜지 수용부(21)에 수용될 때, 상기 연결 철근이 상기 하부 플랜지의 저면에 일체로 부착되고; 상기 강재 빔의 하부 플랜지가 상기 하부 플랜지 수용부에 수용된 상태에서 상기 하부 플랜지 수용부에 무수축 콘크리트가 타설되어 양생됨으로써, 상기 허니컴 거더형 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 일체로 조립되어 합성되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 제공된다.
이러한 본 발명에 있어서, 상기 하부 플랜지의 저면에는, 강재 빔이 프리캐스트 콘크리트 패널 상에 결합되기 위해 하부 플랜지 수용부에 배치될 때 평형을 이루도록 조절하는 높이 조절부재가 구비될 수도 있다.
이하에서는 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예를 살펴보면서 본 발명의 구성에 대하여 더욱 자세히 설명한다.
도 2a에는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔은 허니컴 거더(honeycomb girder)형 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 결합되어 만들어진다. 상기 허니컴 거더형 강재 빔(10)의 상기 복부(12)에는 사다리꼴 형태의 절취부(14)가 소정 간격을 두고 형성된다. 위와 같은 허니컴 거더 형식의 빔의 경우, 구조적인 중요도가 상대적으로 낮은 빔의 복부의 일부를 절취함으로써, 강재 사용량이 절감되고 그에 따라 비용 및 자중이 절감되는 효과를 발휘하게 된다. 도면에서 부재번호 11은 상부 플랜지(11)이다.
본 발명에 있어서, 허니컴 거더형 강재 빔(10)의 복부에서 절취되지 아니한 부분의 하부에는 소정 길이와 폭을 가지는 하부 플랜지(31)가 일체로 부착되어 구비된다. 도 2b에는 하부 플랜지(31)를 그 저면이 위쪽으로 보이도록 도시된 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 본 발명에 따른 하부 플랜지(31)의 저면에는 소정 개수의 매립 스터드(32) 뿐만 아니라, 저면 중앙에 높이 조절부재(33)이 구비된다. 상기 높이 조절부재(33)은 허니컴 거더형 강재 빔(10)이 프리캐스트 콘크리트 패널(20) 상에 설치될 때 강재 빔(10)이 균형을 이루면서 결합될 수 있도록 하부 플랜지(31)의 높이를 조절하는 기능을 한다.
도 2c에는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 사시도가 도시되어 있는데, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 상면에는 상기 허니컴 거더형 강재 빔(10)의 하부 플랜지(31)를 수용할 수 있도록 대응되는 위치에 오목한 하부 플랜지 수용부(21)가 형성되어 있다.
오목한 형태의 상기 하부 플랜지 수용부(21)의 내부 측면에는 소정 개수의 철근이음부(23)가 구비되고, 상기 철근이음부(23)에는 연결 철근(22)이 장착된다. 상기 연결 철근(22)이 상기 철근이음부(23)에 장착되는 구체적인 구성의 일 예로서는, 상기 철근이음부(23)는 그 내면에 나사부를 형성하고, 상기 연결 철근(22)의 단부에도 대응되는 나사부를 형성하여 상기 연결 철근(22)의 단부를 철근이음부(23)에 나사 결합시키는 구성이 있다. 그러나, 철근이음부(23)와 연결 철근(22)의 결합은 이러한 나사결합에 한정되지 아니하며 다양한 방법에 의하여 결합될 수 있다.
도 2c에서 우측 첫 번째 하부 플랜지 조립체 수용부(21)는 상기 연결 철근(22)이 결합된 상태가 도시된 것이고, 그 외의 하부 플랜지 조립체 수용부(21)는 상기 철근이음부(23)만 도시되어 있다.
상기 강재 빔(10)과 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 결합은, 상기 강재 빔(10)의 하부 플랜지(31)를 상기 하부 플랜지 조립체 수용부(21)에 수용하여 상기 연결 철근(22)과 하부 플랜지(31)를 연결한 후, 상기 하부 플랜지 수용부(21)에 무수축 콘크리트(26)를 타설하여 양생시킴으로써 이루어지게 된다.
다음에서는 완성된 프리캐스트 콘크리트 합성빔과 그 단면을 더욱 구체적으로 살펴봄으로써 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널의 조립 방식을 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 조립된 상태의 사시도가 도시되어 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 조립된 상태에서는 상기 하부 플랜지(31)가 완전히 무수축 콘크리트에 덮여 외부로 드러나지 않는다.
도 3b에는 도 3a의 A-A 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있고, 도 3c에는 도 3a의 B-B 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있다. 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)은 내부에는 종방향 철근(24)과 횡방향 철근(25)이 도면에 도시된 바와 같이 배근된다. 도 3c에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명에 있어서, 하부 플렌지 수용부(21)를 지나는 횡방향 철근(25)은 양단부가 서로 마주보는 C자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 횡방향 철근(25)의 양단부에는 철근이음부(23)가 구비되고 상기 철근이음부(23)는 일측이 상기 하부 플랜지 수용부(21)의 내부 측면까지 연결되어 연결 철근(22)이 결합될 수 있도록 구성된다.
상기 연결 철근(22)이 상기 철근이음부(23)에 결합된 상태에서 상기 하부 플랜지(31)가 하부 플랜지 수용부(21)에 놓여지고, 상기 연결 철근(22)이 하부 플랜지(31)의 하면에 일체로 부착되어 상기 강재 빔(10)이 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 일차적으로 결합된다. 상기 연결 철근(22)을 하부 플렌지(31)에 결합시킬 때는 도 3c에 잘 도시된 바와 같이 하부 플렌지(31)의 측면과 연결 철근(22)을 용접하는 방법을 사용하는 것이 시공을 위해 편리하다. 상기 강재 빔(10)이 지지는 상기 하부 플랜지(31)의 저면 중앙에 설치된 높이 조절부재(33)와 상기 연결 철근(22)에 의해 이루어진다.
이와 같이, 연결 철근(22)에 의하여 하부 플랜지(31)와 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일차적으로 결합된 상태에서 하부 플랜지 수용부(21)에 무수축콘크리트가 타설되고 양생됨으로써 하부 플랜지(31)와 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 견고하게 결합되고, 그에 따라 허니컴 거더형 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 합성이 완료되어 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 완성된다. 나중에 타설되어 양생된 무수축 콘크리트와 프리캐스트 콘크리트의 부착 효과를 높이도록 상기 하부 플랜지 수용부(21)의 측면 벽과 바닥에는 요철부를 형성 하는 것이 바람직하다.
프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 강선을 배치하고 강선의 긴장에 의하여 프리스트레스를 가하는 과정은 일반적인 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
위에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 상면에 하부 플랜지 수용부가 형성되어 미리 제작된 프리캐스트 콘크리트 패널에 허니컴 거더형 강재 빔을 설치하고 무수축 콘크리트를 타설하여 결합시킴으로써, 매우 간편하게 허니컴 거더형 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널을 합성할 수 있다.
또한, 앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 하부 플랜지가 프리캐스트 콘크리트 패널에 설치될 때, 높이 조절부재와 연결 철근에 의해 평행도, 직진도 등이 정교하게 조정될 수 있어, 정교한 시공을 가능하게 한다. 그리고 하부 플랜지 하면에 구비되는 스터드와, 하부 플랜지와 용접 기타 다른 결합 방식에 의해 결합되는 연결 철근에 의해 콘크리트에 의한 결합력이 한층 강해질 수 있는 구조를 가지고 있다.
도 1a 내지 도 1c는 각각 종래의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 있어서의 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널의 조립구조를 보여주는 단면도.
도 2a는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 분해 사시도.
도 2b는 본 발명에 따른 하부 플랜지의 저면 사시도.
도 2c는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널의 사시도.
도 3a는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 조립된 상태를 보여주는 사시도.
도 3b는 도 3a에 도시된 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 조립구조를 보여주는 도 3a의 선A-A를 따라 자른 단면도이다.
도 3c는 도 3a의 선B-B를 따라 자른 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 강재 빔 2: 프리캐스트 콘크리트 패널
3: 하부플랜지 4: 플레이트
5: 매립 스터드 6: 고장력 볼트
7: 철근 10: 강재 빔
11: 상부 플랜지 12: 복부
14: 절취부 20: 프리캐스트 콘크리트 패널
21: 하부 플랜지 수용부 22: 연결 철근
23: 철근이음부 24: 축방향 철근
25: 횡방향 철근 26: 무수축 콘크리트
31: 하부 플랜지 32: 매립 스터드
33: 높이 조절부재

Claims (2)

  1. 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일체로 조립되는 구조의 합성빔으로서,
    상기 강재 빔(10)의 복부(12)에는 복부 내측으로 절취된 절취부(14)가 소정 간격을 두고 형성된 허니컴 거더 형식으로 이루어지고, 강재 빔(10)의 복부(12)에서 절취되지 아니한 부분의 하부에는 소정 길이와 폭을 가지는 하부 플랜지(31)가 일체로 부착되어 구비되어 있으며;
    상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)은 그 내부에는 다수의 종방향 철근(24)과 다수의 횡방향 철근이 배근되어 있고, 그 상면에는 상기 강재 빔(10)의 하부 플랜지(31)에 대응하는 위치에만 상기 하부 플랜지(31)를 수용할 수 있는 오목한 하부 플랜지 수용부(21)가 형성되어 있으며;
    상기 오목한 하부 플랜지 수용부(21)의 측벽에는 철근이음부(23)가 매립되어 구비되며 상기 철근이음부(23)의 일단은 다수의 횡방향 철근 중 상기 하부 플랜지 수용부(21)를 지나는 횡방향 철근(25)의 단부와 일체로 결합되어 있고;
    상기 철근이음부(23)의 타단은 연결 철근(22)이 결합되어, 상기 강재 빔(10)의 하부 플랜지(31)가 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 하부 플랜지 수용부(21)에 수용될 때, 상기 연결 철근(22)이 상기 하부 플랜지(31)의 저면에 일체로 부착되고;
    상기 강재 빔(10)의 하부 플랜지(31)가 상기 하부 플랜지 수용부(21)에 수용된 상태에서 상기 하부 플랜지 수용부(21)에 무수축 콘크리트가 타설되어 양생됨으로써, 상기 허니컴 거더형 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일체로 조립되어 합성되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 플랜지(31)의 저면에는, 강재 빔(10)이 프리캐스트 콘크리트 패널(20) 상에 결합되기 위해 하부 플랜지 수용부(21)에 배치될 때 평형을 이루도록 조절하는 높이 조절부재(33)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔.
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