KR100626542B1

KR100626542B1 - 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조

Info

Publication number: KR100626542B1
Application number: KR1020040091259A
Authority: KR
Inventors: 배규웅; 허병욱
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-09-20
Also published as: KR20060042561A

Abstract

본 발명은 박판 형태의 강판성형보와 콘크리트를 이용하여 구성된 스틸-콘크리트 복합보(hybrid beam) 구조에 관한 것이다.

본 발명은 기존의 구조 형식에 따른 보 부재들에 비하여 단면적 대비 강성이 높아 구조적 효율성이 뛰어나고, 거푸집 가설 공사 및 철근 배근을 필요로 하지 않아 이에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 현장타설 철근콘크리트 슬래브는 물론 데크 플레이트, PC슬래브 등과 같은 건식 바닥판 유니트를 사용함에 있어서도 전체 층고를 증가시키지 않아 슬림 플로어를 구현할 수 있는 새로운 형식의 복합보 구조를 제공하기 위한 목적을 가지고 개발된 것으로서,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은, (a) 보의 하부면을 형성하도록 박판형의 스틸 판재를 수평으로 설치하여 된 저면판과; 상기 저면판의 양측단으로부터 연직 방향으로 연장 형성되며 보의 양 측면을 형성하는 한 쌍의 측면수직판과; 상기 측면수직판의 상단에서 수평으로 연장 형성되는 받침날개부와; 상기 저면판의 중앙 상부에서 연직방향으로 입설되며 상기 측면수직판의 길이보다 더 긴 길이를 갖도록 형성되는 중앙수직판과; 상기 중앙수직판의 상단에서 수평으로 연장되어 상기 중앙수직판과 'T'자형을 이루도록 형성되는 상부플랜지;를 포함하여 구성되는 강판성형보 ; (b) 상기 강판성형보 받침날개부의 상부에 단부가 지지되게 설치되어 슬래브 구조체를 형성하는 바닥판유니트 ; 및, (c) 상기 강판성형보의 내부와 상기 바닥판유니트의 상부에 일체로 타설된 보-슬래브 콘크리 트 ; 를 포함하여 이루어지는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조를 특징적인 구성으로서 제공한다.

강판, 성형, 롤포밍, 절곡, 복합보, 콘크리트, 슬래브, 탑다운, 슬림플로어

Description

강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조 {Hybrid Beam Structure Using Thin Steel Plate and Concrete}

도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 복합보의 구성에 대한 기본 형식을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에서 사용되는 강판성형보를 제작 형성하는 방식에 대한 예를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 8은 본 발명에서 사용되는 강판성형보에 대한 구체예들을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 강판성형보

12 : 저면판 12a : 보강판

14 : 측면수직판 15 : 중앙수직판

16 ; 받침날개부 18 : 상부플랜지

10a, 10b, 10b', 10c, 10d, 10d' : 하프강판성형보

10e : 보하부강판성형보 10f : CT 형강

10p : 플레이트

20 : 바닥판유니트 30 : 보-슬래브 콘크리트

41 : 웨브홀 44 : 나사봉

44' : 너트 45 : 고정쐐기

46 : 도브테일 50: 래티스 트러스근

51: 가로봉

본 발명은 박판 형태의 강판성형보와 콘크리트를 이용하여 구성된 스틸-콘크리트 복합보(hybrid beam) 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 구조 형식에 따른 보 부재들에 비하여 단면적 대비 강성이 높아 구조적 효율성이 뛰어나고, 거푸집 가설 공사 및 철근 배근을 필요로 하지 않아 이에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 현장타설 철근콘크리트 슬래브는 물론 데크 플레이트, PC슬래브 등과 같은 건식 바닥판 유니트를 사용함에 있어서도 전체 층고를 증가시키지 않아 슬림 플로어를 구현할 수 있는 새로운 형식의 복합보 구조에 관한 것이다.

일반적으로 건축물을 구축함에 있어서는 건물의 사용목적 및 기능, 외력에 대한 안전성 확보, 경제성 등의 관점에서 적절한 구조 형식을 선정하여 시공하게 된다. 이와 같은 구조 형식으로는 종래로부터 목구조, 철근콘크리트조, 철골구조 등을 비롯하여 다양한 구조 시스템이 적용되고 있으며, 이 중, 현재 가장 보편적으로 사용되고 있는 구조 형식으로는 철근콘크리트조와 철골구조를 대표적으로 들 수 있다.

주지하는 바와 같이 철근콘크리트 구조는 철근과 콘크리트 각각의 장점과 단점을 서로 보완되게 일체화시켜 구성한 구조로서, 이는 압축강도에 비해 인장응력에 대한 저항력이 상대적으로 약한 콘크리트의 단점을 보강하기 위해 콘크리트의 인장응력이 작용하는 부분에 철근을 배치, 외력이 작용하는 경우에 콘크리트에는 압축응력을, 철근에는 인장응력을 각각 부담시켜 복합적으로 외력에 저항할 수 있게 조성된 구조이다. 상기와 같은 철근콘크리트 구조는 비교적 저렴한 재료인 콘크리트를 주요 재료로 사용하여 이루어지는 바 공사비가 저렴하여 경제성이 높다는 장점과 함께, 기타 성형성이 좋고 내화성, 내구성이 높다는 장점들이 있어 기존부터 건축물의 구조 형식으로서 가장 널리 활용되어 왔다.

하지만, 상기와 같은 철근콘크리트 구조는 다른 구조체에 비해 자중(自重)이 크고, 균열이 발생하기 쉬우며, 무엇보다도 거푸집의 설치 및 해체 공사에 따른 가설 비용과 공기가 많이 소요된다는 단점을 가지고 있었다. 이에 대해 철골 구조는 구조물을 구축함에 있어 강판 및 각종 형강 부재들을 볼팅, 용접 등의 접합방식으로 조립한 구조 형식으로서, 이와 같은 철골구조에서 사용되는 강재의 경우 콘크리트와 같은 다른 재료들에 비해 구조적 성능이 월등히 뛰어나며, 그 생산 방식에 있어서도 타워 크레인과 같은 중장비를 사용하여 단위 부재들을 양중 설치하고 이를 조립 결합함에 의해 이루어지므로 시공 기간이 단축되고 비교적 일정한 품질이 보장되는 장점이 있는 바 최근 사무소 건물, 고층 주거건물 등 대형 고층 건물들의 경우 거의 대부분이 이러한 철골구조에 의해 시공되고 있다.

그러나, 상기와 같은 철골구조의 경우 그 자재비가 다른 구조용 재료들에 비해 고가라는 단점이 있으며 화기에 약하여 화재시를 대비하여 별도의 내화피복 시공을 필요로 하는 문제점이 있었다. 특히 이 철골구조의 경우 슬래브 구조체를 형성함에 있어 시공 능률 상 주로 데크플레이트나 PC 슬래브와 같은 슬래브 유니트들을 주로 사용하고 있는데, 이 경우 슬래브 구조체가 철골보 위에 얹혀져 설치되는 것이므로 그만큼 보-슬래브 두께가 늘어나 전체 층고의 증가를 가져오게 되는 문제점도 지적되고 있었다.

이에 전술한 것과 같은 철근콘크리트 구조와 철골 구조가 가지고 있는 특성들을 감안, 이들 양 재료를 복합적으로 구성하여 각 구조 형식에 있어서의 단점은 상호 보완하면서 각각의 장점만을 취할 수 있도록 한, 이른바 복합(hybrid) 구조 시스템에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 대한 개발도 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 이와 같은 복합구조 시스템에 있어 현재 가장 대표적으로 적용되고 있는 형식으로는 철골과 콘크리트를 주재료로 하여 이루어지는 SRC 구조(Steel Reinforced Concrete)를 들 수 있다. 상기 SRC 구조는 기둥 또는 보 구조체를 구성함에 있어 철골 부재의 주위에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 이들 3개의 재료가 서로 일체가 되도록 한 구조로서, 이와 같은 SRC 구조의 경우 기존의 철골구조에서 철골 부재가 받는 응력(주로 압축응력)을 상대적으로 저렴하면서도 압축 력에 강한 콘크리트가 분담하도록 함으로써 단위 철골 물량의 감소에 따라 공사비를 절감할 수 있는 효과가 있는 것이 사실이다.

그러나, 상기와 같은 일반적인 SRC 구조의 경우, 중앙부의 철골 부재의 주위로 콘크리트를 타설하여 철골 부재가 콘크리트 내에 매설되는 구성을 취하고 있는 바, 이에 따라 콘크리트의 타설 시공을 위한 거푸집 설치 및 해체 공사가 수반된다는 점에서 기존의 RC 구조와 크게 다를 바 없으며, 따라서 상기와 같은 거푸집 공사로 인하여 많은 인력과 비용이 드는 것은 물론 공사 기간이 상당히 길어지는 것과 같은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 구조 형식들에 있어 사용되는 보 구조들이 갖는 제반 문제점 및 이에 대한 개선의 필요성을 감안하여 안출된 것으로서, 구체적으로 본 발명은 기존의 구조 형식에 따른 보 부재들에 비하여 단면적 대비 강성이 높아 구조적 효율성이 뛰어나고, 거푸집 가설 공사 및 철근 배근을 필요로 하지 않아 이에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 현장타설 철근콘크리트 슬래브는 물론 데크 플레이트, PC슬래브 등과 같은 건식 바닥판 유니트를 사용함에 있어서도 전체 층고를 증가시키지 않아 슬림 플로어를 구현할 수 있는 새로운 형식의 복합보 구조를 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

이하, 본 발명에 따른 복합보의 구성에 대한 기본 형식을 도시한 도 1a 내지 도 1d을 참조하여 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명에서 제공하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 복합보 구조는 전체적으로,

(a) 보의 하부면을 형성하도록 박판형의 스틸 판재를 수평으로 설치하여 된 저면판(12)과; 상기 저면판(12)의 양측단으로부터 연직 방향으로 연장 형성되며 보의 양 측면을 형성하는 한 쌍의 측면수직판(14)과; 상기 측면수직판(14)의 상단에서 수평으로 연장 형성되는 받침날개부(16)와; 상기 저면판(12)의 중앙 상부에서 연직방향으로 입설되며 상기 측면수직판의 길이보다 더 긴 길이를 갖도록 형성되는 중앙수직판(15)과; 상기 중앙수직판(15)의 상단에서 수평으로 연장되어 상기 중앙수직판(15)과 'T'자형을 이루도록 형성되는 상부플랜지(18);를 포함하여 구성되는 강판성형보(10);

(b) 상기 강판성형보(10) 받침날개부(16)의 상부에 단부가 지지되게 설치되어 슬래브 구조체를 형성하는 바닥판유니트(20); 및,

(c) 상기 강판성형보(10)의 내부와 상기 바닥판유니트(20)의 상부에 일체로 타설된 보-슬래브 콘크리트(30);를 포함하여 이루어지는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.

상기 본 발명의 구성에 있어서 강판성형보(10)는 소정 두께의 강판을 절곡 가공하여 이루어진 강판 부재에 해당하는 것으로서, 이는 하나의 강판으로 이루어지거나 혹은 보의 단면 사이즈가 큰 경우에는 2이상의 강판을 조립하여 이루어질 수 있다. 상기 강판성형보(10)를 제작 형성함에 있어서는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이 수평으로 된 저면판(12)의 양측으로 측면수직판(14)이 형성되도록 구성함으로써 내부에 콘크리트가 채워질 수 있는 소정의 공간이 마련될 수 있도록 함과 동시에, 상기 측면수직판(12)은 그 상단을 연장하여 외측 또는 내측 방향으로 수평 절곡시킴으로써 받침날개부(16)가 형성되도록 구성한다.

상기 받침날개부(16)는 후술하는 바닥판유니트(20)를 설치함에 있어 그 단부측을 지지하는 받침대로서 기능하는 것으로 이와 같은 받침날개부(16)의 절곡 방향은 도 1a 내지 도 1d의 경우 바깥쪽으로 돌출되도록 한 것을 예시하고 있으나 이와는 달리 내측을 향하도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 바닥판유니트(20)의 단부가 보 구조체의 내측에 위치하게 되므로 구조적으로 더욱 안정될 뿐 아니라 받침날개부(16)가 외부 시선에 노출되지 않아 미관적으로도 유리하다는 장점이 있다. 다만 상기와 같이 받침날개부(16)의 방향을 안쪽으로 하게 되면 보-슬래브 콘크리트(30)를 타설함에 있어 보 하부에 대한 콘크리트 투입이 다소 어려워질 수 있으므로 이와 같은 구성의 경우 보의 폭이 충분히 큰 경우에 적용하되 콘크리트 타설시에는 다짐을 충분히 하여 보 하부까지 콘크리트가 밀실히 충전될 수 있도록 주의한다.

그리고, 본 발명의 강판성형보(10)에 있어서 상기 저면판(12)의 상부 중앙에 는 중앙수직판(15)이 세워져 설치된다. 상기 중앙수직판(15)은 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이 저면판(12)로부터 연직 방향으로 입설되어 박판의 형태를 갖는 부분으로서 그 상단부에는 수평 방향의 상부플랜지(18)가 연장 형성됨으로써 전체적으로 중앙수직판(15)과 상부플랜지(18)가 'T'자형의 구도를 이루도록 구성되어 있다. 또한, 상기 중앙수직판(15)의 길이는 최소한 측면수직판(16)의 길이보다는 길게 형성함으로써 상기 받침날개부(16)의 형성 높이가 중앙수직판(15)의 길이 이내에 위치되도록 하는데, 이와 같이 구성한 이유는 이후 바닥판유니트(20)를 받침날개부(16) 상에 설치함에 있어 상기 바닥판유니트(20)가 보의 춤 내에 위치되도록 하여 슬림 플로어 시스템을 구현할 수 있도록 하기 위함이다. 상기 중앙수직판에는 보-슬래브 콘크리트와 일체성을 확보하기 위해 쉬어 코넥터(전단연결재)가 더 배치될 수 있으며, 상기 저면판의 하부에는 저면판을 보강하기 위한 보강판이 더 접합될 수 있다. 상기 보강판(12a)은 도 1a에서와 같이 저면판(12)의 하부에 용접접합되거나 도 1b에서와 같이 저면판(12)의 하부에 볼트접합될 수 있으며, 특히 볼트접합되는 경우에는 저면판(12) 상부로 돌출되는 볼트와 너트가 쉬어 커넥터로서 역할하게 된다.

한편, 상기 강판성형보(10)로서 사용될 수 있는 강판 부재로는 구조용으로 사용되는 통상의 강판을 사용하되 콘크리트와의 접촉 및 외부 습기 등에 의해 녹이 스는 것을 방지하기 위해 아연도 강판을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 강판성형보(10)의 경우 상부로부터 타설되는 콘크리트에 대한 거푸집의 역할 을 함과 동시에 바닥판유니트(20)의 지지대로서 기능하는 것임을 감안할 때 이에 적합한 두께의 강판을 사용할 것이 특히 요구되며 통상적인 경우라면 대략 1㎜ 내지 10㎜ 두께의 강판을 사용하는 것이 적당할 것이다.

또한, 상기와 같은 강판 부재를 사용하여 본 발명에서의 강판성형보(10)를 제작함에 있어서는 하나의 강판 부재를 절곡 가공하여 실시하는 것이 전혀 불가능한 것은 아니지만 이와 같이 하게 되면 프레스 가공이나 롤 포밍 등과 같은 방식에 의해 성형 가공함에 있어 그 제작 과정이 너무 복잡하여 실제적으로 적용하기에는 무리가 있을 것이다. 따라서, 통상의 경우라면 2개 이상의 파트(part)로 나누어 제작하고 이들을 일체로 결합하여 하나의 강판성형보를 제작 형성하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 도 2에서는 강판성형보를 제작 형성하는 방식의 구체적인 예를 도시하고 있으며, 제작방식은 크게 도 2의(a) 내지 (d)의 하프강판성형보(10a)(10b)(10b')(10c)(10d) 한 쌍을 면접 부착하여 제작하는 방식과 도 2의(e)의 보하부강판성형보(10e)에 CT형강을 접합하여 제작하는 방식으로 구분할 수 있다.

도 2의(a)와 (b)에 도시된 바와 같이 강판 부재를 연속적으로 절곡하여 저면판(12), 측면수직판(14), 받침날개부(16), 중앙수직판(15) 및 상부플랜지(18)을 형성한 하프강판성형보(10a)(10b)(10b')를 마련하고, 상기 하프강판성형보(10a)(10b) 한 쌍을 그 중앙수직판(15)끼리 면접(面接)되게 부착하면 강판성형보(10)를 형성할 수 있다. 상기 하프강판성형보(10a)(10b)로 동일한 규격으로 제작된 것을 채택하면 도 2(a)와 같은 좌우 대칭의 강판성형보를 제작할 수 있으며, 규격이 다른 하프강판성형보(10a)(10b')를 채택하면 도 2의(b)와 같은 좌우 비대칭의 강판성형보를 제작할 수 있다. 좌우 비대칭의 강판성형보는 구체적으로 그 적용예를 도시한 도 1b 내지 도 1d와 같이 단차가 형성되도록 제작가능하다. 즉, 도 1b에서와 같이 상부플랜지(18)에서 단차가 형성되도록 제작하거나 도 1c에서와 같이 저면판(12)에서 단차가 형성되도록 제작하거나 또는 도 1d에서와 같이 측면수직판(14)에서 단차가 형성되도록 제작할 수 있다. 이러한 좌우 비대칭의 강판성형보는 각각 보의 춤을 다르게 설계하는 경우(도 1b 참고), 슬래브 두께를 다르게 설계하는 경우(도 1d 참고) 및 보의 춤과 슬래브 두께 모두 다르게 설계하는 경우(도 1c 참고)에 유리하게 적용할 수 있다.

도 2의(c)와 (d)에 도시된 바와 같이 강판 부재를 연속적으로 절곡하여 저면판(12), 측면수직판(14), 받침날개부(19), 중앙수직판(15)을 형성한 하프강판성형보(10c)(10d)(10d') 한 쌍을 그 중앙수직판(15)끼리 면접되게 부착하고, 이어 상부 덧판 플레이트(10p)를 중앙수직판(15)에 용접 등의 방법으로 접합하여 상부플랜지(18)를 형성시키면 강판성형보를 제작할 수 있다. 도 2의(c)와 (d)는 하프강판성형보의 규격에 따라 좌우 대칭 또는 비대칭으로 제작될 수 있음을 구별한 것이다.

도 2의(a) 내지 도 2의(d)와 같이 하프강판성형보를 면접 부착하여 강판성형보를 제작하는 경우에, 상기 하프강판성형보(10a)(10b)(10b'(10c)(10d)들의 상호 결합은 단속용접 또는 연속용접에 의하거나 중앙수직판(15)을 수평 관통하는 나사봉의 양측에 너트를 채워 결합하거나 혹은 중앙수직판을 'ㄷ'자 형상으로 절개하고 이 절개된 부위를 바깥쪽으로 꺾어 내어 고정쐐기를 형성하는 등의 방식에 의해 이루어질 수 있다. (상기 구체적인 결합 방식들에 대한 예는 하기 실시예들에 대한 설명에서 도면과 함께 상세하게 설명된다)

또한, 상기와 같은 방식 이외에 강판성형보(10)를 제작하는 다른 방식으로는 도 2의(e)에 도시된 것과 같이 하나의 강판 부재를 연속적으로 절곡하여 저면판(12)과 측면수직판(14) 및 받침날개부(16)를 형성하여 보하부강판성형보(10e)를 마련하고, 상기 보하부강판성형보(10e)의 저면판(12) 상부에 T형 단면형상을 갖는 CT형강(10f)을 접합하여 형성할 수도 있다. 이 때, 상기 보하부강판성형보(10e)와 CT형강(10f)의 접합은 용접에 의함이 적당하다.

다음으로, 상기 바닥판유니트(20)는 본 발명의 복합보 구조에 있어 전술과 같은 강판성형보(10)의 받침날개부(16)의 상부에 거치되어 슬래브 구조체의 하부 구조를 형성하는 것으로서, 이는 주지하는 바와 같이 다수개의 유니트 부재가 나란하게 병렬 설치되어 전체 슬래브 구조체를 이루도록 하는 단위 슬래브 부재에 해당하는 것이다. 이와 같은 바닥판유니트(20)로서는 현장타설 철근콘크리트 슬래브는 물론 강판을 소재로 한 데크 플레이트(deck plate)나 공장 생산된 콘크리트 제품인 PC(Pre-cast Concrete) 슬래브를 비롯하여 현재 다양한 제품들이 사용될 수 있으며, 도 1a 내지 도 1d에서는 상기와 같은 바닥판 유니트(20)로서 데크 플레이트를 사용하여 이루어진 실시예를 도시하고 있다.

한편, 도 1a 내지 도 1d의 도시에 있어 식별부호 52는 슬래브 내부에 매립 설치되는 슬래브 철근을 나타낸 것으로, 상기와 같이 받침날개부(16) 상에 바닥판 유니트(20)를 거치하고 슬래브 철근(52)를 배근한 상태에서 보-슬래브 콘크리트(30)를 일체로 타설한 뒤 소정 기간 양생시키면 본 발명의 박판 철골과 콘크리트를 이용한 복합보 구조가 이루어지게 된다.

이상과 같이 하여 형성된 본 발명의 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조는 그 구성상의 특징으로 인하여 다음과 같은 기술적으로 유리한 효과를 나타내게 된다. 즉, 상술한 바와 같이 본 발명의 복합보 구조는 보 부재를 구성함에 있어 강판과 같은 철골 소재를 이용하여 이루어진 강판성형보(10)이 보의 하부측을 형성하고 있음으로써 보-슬래브 콘크리트(30)의 타설 시공을 위한 거푸집을 필요로 하지 않아 가설 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있으며, 아울러 상기 강판성형보(10)가 통상의 철근큰크리트 보에 있어서의 하부철근으로서의 기능도 하게 되므로 별도의 철근 배근 없이 소요 강성을 확보할 수 있게 되는 이점이 있다. (물론, 구조 계산 결과 필요한 경우에는 철근 배근을 하는 것도 가능하다.)

또한, 본 발명의 복합보 구조의 경우 그 전체적인 구성이 H형강의 단면 구성과 유사한 형태를 포함하는 강판성형보(10)와 그 내부측에 타설된 보-슬래브 콘크리트(30)로 이루어지는 바, 강재와 콘크리트의 복합 효과에 의하여 적은 강재 물량을 가지고도 우수한 단면 구조 성능을 확보할 수 있게 되며, 상기 강판성형보(10)의 절곡된 형상 특징에 의해 자체의 휨강성이 클 뿐 아니라 콘크리트와의 부착력도 증대되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 경우 전술한 바와 같이 강판성형보(10)의 측면부에 받침날 개부(16)를 형성하고 그 위에 바닥판유니트(20)가 거치되게 구성하고 있는 바 이와 같은 구성으로 인하여 상기 바닥판유니트(20)가 보 부재의 상부가 아닌 보의 춤 내에 위치되므로 상기 바닥판유니트(20)의 두께만큼 층고가 절감되어 슬림 플로어 시스템을 구현할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다.

또한, 본 발명의 강판성형보(10)의 경우 기본적으로 강판 소재를 프레스 가공 혹은 롤 포밍 가공을 통해 비교적 용이하게 형성할 수 있으므로 보 철골로서 통상적으로 사용되는 형강 부재에 비해 제작 단가를 낮출 수 있어 공사비 절감 효과를 기대할 수 있으며, 강판 성형 가공시에 표면에 엠보싱, 도브테일, 쐐기(웨지) 등을 함께 형성할 수 있으므로 전단 보강 수단을 용이하게 형성할 수 있다는 이점이 있다. (통상의 H 형강과 같은 경우라면 스터드 볼트를 용접하는 등의 작업을 필요로 할 것이다.) 아울러, 시공적인 면에 있어서도 RC 기둥, SRC 기둥, 철골기둥 등 기둥 형식에 구애받지 않고 접합이 가능하여 시공의 자유도가 높으며, 특히 역타공법 적용시 철골 기둥과의 접합이 용이하여 시공 능률 및 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 개념이 바람직하게 구현된 실시예들을 제시하고 이를 첨부한 도면과 함께 설명한다. 다만, 이는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 더욱 명확하게 이해하고 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 전술한 사항들 이외에 본 발명이 가지는 또 다른 기술적 특징 및 장점들은 후술하는 본 발 명에 따른 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 당업자에게 더욱 확실하게 이해될 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명에서의 강판성형보(10)에 대한 구체예를 도시한 도면으로서, 도 3의(a)는 받침날개부(16)를 형성함에 있어 외향 절곡되게 한 예를, 그리고 도 3의(b)는 받침날개부(16)를 내향 절곡한 예를 도시하고 있다. 본 발명에 있어 상기 받침날개부(16)는 도시된 바와 같이 외향 또는 내향으로 형성되는 것 모두 가능하며, 이와 같이 받침날개부(16)의 형성 방향에 따른 장,단점은 앞에서 이미 상세하게 설명한 것으로 별도의 반복되는 설명은 생략한다.

또한, 상기 도시된 실시예들의 경우 중앙수직판(15)에 다수의 원형 또는 삼각형의 웨브홀(41)을 형성한 것을 확인할 수 있으며, 이는 상기 강판성형보(10) 내부에 타설되는 보-슬래브 콘크리트(30)과의 일체성 확보를 위한 것이다. 즉, 상기 웨브홀(41)의 경우 중앙수직판(15)의 좌우로 타설된 보-슬래브 콘크리트(30)가 연속될 수 있도록 함과 동시에 상기 웨브홀(41) 내에 타설된 콘크리트에 의해 중앙수직판(15)과의 기계적 결합이 이루어질 수 있도록 고려한 것이다.

도 4는 본 발명에서의 강판성형보(10)에 대한 다른 형태의 구체예를 도시한 도면으로서, 상기 도 4는 강판성형보(10)를 구성함에 있어 하프강판성형보(10a)(10b)를 접합하여 구성하되 이들 하프강판성형보(10a)(10b)들 간의 접합이 용접에 의하여 이루어질 수 있도록 한 예를 도시한 것이다. 이 때, 상기 하프강판성 형보(10a)(10b)들의 용접접합은 결합강도의 요구 수준에 따라 연속용접으로 하거나 부분 단속용접을 하여 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명에서의 강판성형보(10)에 대한 또 다른 형태의 구체예를 도시한 도면으로서, 상기 도시된 실시예의 경우 강판성형보(10)를 구성함에 있어 하프강판성형보(10a)(10b)를 접합하되 이들 하프강판성형보(10a)(10b)들 간의 접합이 나사봉(44) 및 너트(44')에 의해 이루어질 수 있도록 구현한 것이다. 즉, 본 실시예의 경우 도시된 바와 같이 중앙수직판(15)들을 관통하도록 설치된 나사봉(44)의 양측에 너트(44')를 채움으로써 결합이 이루어지며, 본 실시예는 이와 같은 구성에 따라 상기 측면으로 돌출된 나사봉이 스터드 볼트와 같은 쉬어 커넥터로서의 기능을 수행할 수 있는 바 별도의 보강 수단 없이 콘크리트와의 부착력을 확보할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다.

또한, 상기 하프강판성형보(10a)(10b)들을 상호 결합하는 또 다른 방식에 대한 예로서 도 6에 도시된 바와 같이 하프강판성형보(10a)(10b)들의 중앙수직판(15)을 'ㄷ'자형으로 절개한 절개부를 일정 간격마다 다수 형성하고, 이 절개된 부위를 바깥쪽으로 꺾어 내어 고정쐐기(45)를 형성함으로써 결합이 이루어지도록 할 수도 있다. 이와 같이 하여 형성된 본 실시예 역시 도 5에 도시된 실시예에서와 같이 상기 고정쐐기(45)가 쉬어 커넥터로서의 기능을 수행하게 되는 바 별도의 보강 수단 없이도 보-슬래브 콘크리트(30)와의 부착력을 확보할 수 있게 되는 이점을 갖게 된다.

도 7은 본 발명에서의 강판성형보(10)에 대한 또 다른 형태의 구체예를 도시한 도면으로서, 상기 도시된 실시예의 경우 저면판(12)의 중앙부에 도브테일(46)을 형성한 점에서 특징을 가진다. 상기 도브테일(26)은 도 7에 도시된 바와 같이 저면판(12)과 중앙수직판(15)이 만나는 부위를 절곡하여 역사다리꼴을 갖도록 형성할 수 있는데, 이는 설비고정용 철골을 정착시키면서 저면판(12)의 강성을 증가시키기 위한 것으로서 그 형성 위치는 도 7에 도시된 것과 같이 중앙부에 형성할 수도 있지만 중앙부를 벗어나 저면판(12)의 다른 위치에 형성하는 것도 물론 가능하다.

도 8은 본 발명에서의 강판성형보(10)에 대한 또 다른 형태의 구체예를 도시한 도면으로서, 상기 도시된 실시예의 경우 강판성형보의 중앙수직판(15)과 측면수직판(14) 사이에 래티스 트러스근(50)이 더 배치된다는 점에서 특징을 가진다. 상기 래티스 트러스근(50)은 보-슬래브 접합부의 휨 및 전단을 보강하기 위해 배치되며, 도 8에서 도시한 바와 같이 강판성형보의 상부플랜지(18) 위에 상부플랜지의 너비방향으로 설치된 가로봉(51)에 거치하여 배치될 수 있다.

도시하지는 않았지만, 휨 및 전단 보강을 위한 래티스 트러스근(50)은 강판성형보의 저면판(12) 위에 그대로 올려놓아 배치될 수 있다. 또한, 도 3의 웨브홀(41)이 형성된 강판성형보(10)을 채택하는 경우에는 웨브홀(41)에 상부플랜지(18)의 너비방향으로 가로봉을 설치하고 상기 가로봉에 래티스 트러스근을 거치하는 방 법으로 배치하거나, 도 5의 나사봉(44)과 너트(44')로 한 쌍의 하프강판성형보를 상호 부착하여 제작되는 강판성형보(10)를 채택하는 경우에는 나사봉(44)에 래티스 트러스근을 거치하는 방법으로 배치할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예들에 의하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 본 발명에 따르면, 기존의 구조 형식에 따른 보 부재들에 비하여 단면적 대비 강성이 높아 구조적 효율성이 뛰어나고, 거푸집 가설 공사 및 철근 배근을 필요로 하지 않아 이에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 현장타설 콘크리트 슬래브는 물론 데크 플레이트, PC 슬래브 등과 같은 건식 바닥판 유니트를 사용함에 있어서도 전체 층고를 증가시키지 않아 슬림 플로어를 구현할 수 있는 새로운 형식의 복합보 구조가 제공되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

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(a) 보의 하부면을 형성하도록 박판형의 스틸 판재를 수평으로 설치하여 된 저면판과; 상기 저면판의 양측단으로부터 연직 방향으로 연장 형성되며 보의 양 측면을 형성하는 한 쌍의 측면수직판과; 상기 측면수직판의 상단에서 수평으로 연장 형성되는 받침날개부와; 상기 저면판의 중앙 상부에서 연직방향으로 입설되며 상기 측면수직판의 길이보다 더 긴 길이를 갖도록 형성되는 중앙수직판과; 상기 중앙수직판의 상단에서 수평으로 연장되어 상기 중앙수직판과 'T'자형을 이루도록 형성되는 상부플랜지;를 포함하여 구성되는 강판성형보;

(b) 상기 강판성형보 받침날개부의 상부에 단부가 지지되게 설치되어 슬래브 구조체를 형성하는 바닥판유니트; 및,

(c) 상기 강판성형보의 내부와 상기 바닥판유니트의 상부에 일체로 타설된 보-슬래브 콘크리트;를 포함하여 이루어지되,

상기 강판성형보는,

하나의 강판 부재를 연속적으로 절곡하여 이루어진 것으로서 저면판의 일측단을 상향 절곡하여 측면수직판을 형성하고 상기 측면수직판의 상단을 수평 절곡하여 받침날개부를 형성함과 동시에 상기 저면판의 다른 쪽을 상향 절곡하여 중앙수직판을 형성하고 상기 중앙수직판의 상단을 수평 절곡하여 상부플랜지를 형성하여 이루어진 하프강판성형보를 마련하고,

상기 하프강판성형보 한 쌍을 그 중앙수직판끼리 면접되게 부착하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
(a) 보의 하부면을 형성하도록 박판형의 스틸 판재를 수평으로 설치하여 된 저면판과; 상기 저면판의 양측단으로부터 연직 방향으로 연장 형성되며 보의 양 측면을 형성하는 한 쌍의 측면수직판과; 상기 측면수직판의 상단에서 수평으로 연장 형성되는 받침날개부와; 상기 저면판의 중앙 상부에서 연직방향으로 입설되며 상기 측면수직판의 길이보다 더 긴 길이를 갖도록 형성되는 중앙수직판과; 상기 중앙수직판의 상단에서 수평으로 연장되어 상기 중앙수직판과 'T'자형을 이루도록 형성되는 상부플랜지;를 포함하여 구성되는 강판성형보;

(b) 상기 강판성형보 받침날개부의 상부에 단부가 지지되게 설치되어 슬래브 구조체를 형성하는 바닥판유니트; 및,

(c) 상기 강판성형보의 내부와 상기 바닥판유니트의 상부에 일체로 타설된 보-슬래브 콘크리트;를 포함하여 이루어지되,

상기 강판성형보는,

하나의 강판 부재를 연속적으로 절곡하여 이루어진 것으로서 저면판의 일측단을 상향 절곡하여 측면수직판을 형성하고 상기 측면수직판의 상단을 수평 절곡하여 받침날개부를 형성함과 동시에 상기 저면판의 다른 쪽을 상향 절곡하여 중앙수직판을 형성하여 이루어진 하프강판성형보를 마련하고,

상기 하프강판성형보 한 쌍을 그 중앙수직판끼리 면접되게 부착하고,

상기 한 쌍의 하프강판성형보의 중앙수직판의 상단에 수평으로 상부 덧판 플레이트를 접합하여 상부플랜지를 형성시켜 이루어진 것임을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서 상기 강판성형보는,

상기 한 쌍의 하프강판성형보의 규격에 따라 좌우 대칭 또는 비대칭으로 제작되는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서,

상기 한 쌍의 하프강판성형보 간의 상호 부착은 단속 또는 연속 용접에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서,

상기 한 쌍의 하프강판성형보 간의 상호 부착은 상기 한 쌍의 하프강판성형보를 관통하도록 설치된 나사봉의 양측에 너트를 채워 이루어지는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제7항에서,

상기 강판성형보의 중앙수직판과 측면수직판 사이에 래티스 트러스근이 더 배치되되,

상기 래티스 트러스근은 한 쌍의 하프강판성형보 간의 상호 부착을 위해 설치된 나사봉에 거치하여 배치되는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서,

상기 중앙수직판에는 쉬어 코넥터가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제9항에서,

상기 쉬어 코넥터는 중앙수직판의 소정 위치에 상기 중앙수직판을 'ㄷ'자형으로 절개하고 이 절개된 부위를 바깥쪽으로 꺾어 내어 이루어진 고정쐐기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서,

상기 강판성형보의 중앙수직판과 측면수직판 사이에 래티스 트러스근이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제11항에서,

상기 래티스 트러스근은 강판성형보의 상부플랜지 위에 상부플랜지의 너비방향으로 가로봉을 설치하고 상기 가로봉에 거치하여 배치되는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제11항에서,

상기 래티스 트러스근은 강판성형보의 저면판 위에 올려놓아 배치되는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서,

상기 측면수직판에는 다수개의 웨브홀이 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제14항에서,

상기 강판성형보의 중앙수직판과 측면수직판 사이에 래티스 트러스근이 더 배치되되,

상기 래티스 트러스근은 측면수직판에 형성된 웨브홀에 상부플랜지의 너비방향으로 가로봉을 설치하고 상기 가로봉에 거치하여 배치되는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서,

상기 강판성형보의 저면판 상부에는 상기 저면판을 자체 절곡하여 된 도브테일이 더 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서,

상기 강판성형보의 저면판 하부에는 상기 저면판을 보강하기 위한 보강판이 더 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.
제3항 또는 제4항에서,

상기 바닥판유니트는 현장타설 철근콘크리트 슬래브, 데크플레이트 또는 PC슬래브인 것을 특징으로 하는 강판성형보와 콘크리트를 이용한 복합보 구조.