KR100657503B1 - 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보 와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 및 토목구조물의 구조부재 및 그 제작방법에 관한 것으로, 강판, 강재 H빔이나 I빔 또는 빌트업빔 등의 인장재를 강형재에 강결하되 열변형에 의한 프리스트레스를 도입함으로써 낮은 형고의 장지간 보를 가능하게 하도록 한 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보를 제안하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명에서는 건축물이나 토목구조물에 슬래브를 지지하는 강재보가 설치되는 방법에 있어서, 열변형 탄성 인장재 및 열변형 탄성압축재를 준비하는 탄성인장재 및 탄성압축재 준비단계와; 상기 탄성 인장재(20)를 가열함으로써 인장재의 길이가 신장되고 탄성압축재(21)를 냉각함으로써 압축재의 길이가 수축하는 탄성인장재, 탄성압축재 가열 및 냉각단계와; 상기 가열된 인장재를 강형재(30)의 하부에 냉각된 압축재를 강형재(30) 상부에 강결접합하는 강결접합에 의한 합성강재보 제작단계와; 상기 강결접합된 인장재 및 압축재를 상온으로 회복시키는 탄성인장재 및 탄성압축재 온도회복단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 제작공법을 제공한다.

냉각, 합성강재보, 프리스트레스, 강형재, 탄성인장재, 탄성압축재, 열변형

Description

열변형을 이용한 프리스트레스 강재보 와 그 제조방법{ Pre-stressed Steel Beam Using Thermal Strain and its Production Method}

도 1과 도2는 종래의 프리스트레스 공법이 적용된 강재보를 나타내는 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 초기 강형재와 탄성인장재 및 탄성압축재를 나타내는 도면이고,

도 4는 열변형에 의해 신장 및 수축된 탄성인장재와 탄성압축재 및 강형재의 합성전 상태와 응력도를 나타내는 도면이고,

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 강결된 합성 강재보이며,

도 6은 본 발명에 따른 탄성재가 상온으로 온도회복된 상태의 합성강재보를 도시한 것이고,

도 7a는 본 발명의 프리스트레스 합성강재보의 탄성강형재와 탄성인장재의 힘평형도 및 그에 따른 응력도를 도시한 것이고,

도 7b는 합성전과 합성후의 중첩된 응력도를 도시한 것이고,

도 8은 본 발명의 프리스트레스 합성강재보에 활하중이 재하된 상태의 응력분포를 도시한 것이며,

도 9는 본 발명의 프리스트레스 합성강재보가 활하중에 의한 상쇄되는 응력분포를 도시한 것이며,

도 10은 탄성인장재 및 탄성압축재의 다양한 변형예를 보여주는 예시도이며,

도 11은 본 발명에 따른 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보가 단순교 및 연속교의 중앙부에 위치할 때의 제작공법을 단계별로 도식화한 것이다.

도 12는 본 발명에 따른 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보가 연속교의 지간부에 위치할 때의 제작공법을 단계별로 도식화한 것이다.

도 13은 본 발명에 따른 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 단순교에서의 배치상태를 도시한 것이며,

도 14는 본 발명에 따른 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 연속교에서의 배치상태를 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 50 : 합성강재보 20 : 탄성인장재

21 : 탄성압축재 30 : 강형재

40 : 단열재

S100, S200 : 탄성인장재 및 탄성압축재 준비단계

S110, S210 : 가열 및 냉각단계

S120, S220 : 합성강재보 제작단계

S130, S230 : 온도회복단계

S140, S240 : 현장 가설단계(단순교 및 연속교 중앙부)

본 발명은 건축 및 토목구조물의 구조부재 및 그 제작방법에 관한 것으로, 강판, 강재 H빔이나 I빔 또는 빌트업빔 등의 인장재 및 압축재를 강형재에 강결하되 열변형에 의한 프리스트레스를 도입함으로써 낮은 형고의 장지간 보를 가능하게 하도록 한 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보에 관한 것이다.

일반적으로, 슬래브(Slab)를 횡방향으로 지지하기 위한 강재 보(Steel beam)에는 자중 및 활하중에 의한 처짐을 고려하여 소정 간격마다 기둥이 연결된다. 이렇게 소정 간격마다 설치되는 기둥은 건축물 및 토목 구조물의 설계 및 미관의 가변성을 저하시키고 공사비를 상승시키는 요인이 되고 있다. 최근에는 건축물 및 토목 구조물의 기둥을 줄일 수 있게 하는 방안으로 프리스트레스 공법과 프리플렉스 공법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이를 적용한 건축물과 토목 구조물이 나타나고 있다.

프리스트레스(Prestress) 공법과 프리플렉스(Preflex) 공법은 자중에 의한 강재 보의 휨 모멘트를 반대방향의 휨 모멘트(Bending moment)를 가지는 프리스트레스를 가하여 상쇄하게 된다. 프리스트레스 공법은 교량과 같은 토목 구조물에 적용되고 있으며, 도 1과 같이 H 빔(1)의 하부 양끝단에 고정부재(2a,2b)를 설치하 고 소정의 인장력을 가지는 인장선(3)의 양끝단을 고정부재(2a,2b)에 고정하게 된다.

그러나 도 1의 방식은 H 빔의 하부에 설치된 인장선(3)에 의해 프리스트레스가 적용된 강재보는 인장선(3)과 고정부재의 폭 만큼 강재보의 폭 즉, 형고가 높아지는 단점이 있다. 한편 강재보 내에 장착부재와 보강판의 용접설치 등의 작업을 하는 경우 공기 지연 및 자재량 증가의 문제점이 있다.

한편 강재보의 상부에 고강도강재를 접합하는 프리스트레스 강재보에 대한 기술도 있는데, 도 2는 프리스트레스를 도입하기 위한 보강판 부착방법에 관한 기술이 개시되어 있다. H형 압연강재보에 프리스트레스를 도입하여 정모멘트 부재를 제작하는 과정에서 H형 압연강재(110)에 일정한 솟음을 주고 양측단부에 50㎝정도 연장되게 형성한 가부재(125)를 설치하며 일정구간마다 수직 보강재(121)를 설치하고 H형 압연강재(110) 하부(123)의 양측단의 일정위치에 일정개수의 볼트구멍(122)을 형성하고 양측단의 볼트구멍(122)이 형성된 위치에 고강도 강판(126)을 가볼트 조립하고 중앙의 고강도 강판(126)은 가용접하여 추후 완전용접 내지는 완전볼트 조립한다.

등록실용신안 제357002호에서 형고의 장지간보를 가능하도록 하기 위해 강재보의 상부와 하부에 탄성재인 강형재와 상하부에 고강도강재가 강결 접합되며 상기 강형재는 중앙부가 상방향으로 휘어진 프리플렉스보에 상단압축응력이 작용하도록 한 상태에서 상기 고강도강재와 강결접합된 상하부고정 프리플렉스 강재보를 제안되었다. 상기와 같은 상하부 강재보에서는 프리스트레스를 주기위하여 강재보의 길 이방향에 걸쳐 하중을 준상태에서, 가조립과 강결접합을 하여야 하므로 가접할 때 강형재와 상하부강재를 일체거동토록하기 위해 많은 시설과 비용이 따르게 된다.

또한 등록실용신안 제347605호에서는 상부 혹은 하부에 가열한 인장재를 강형재에 접합함으로써 프리스트레스를 주는 합성강재보에 대한 기술이 개시되어 있다. 이러한 합성강재보는 프리스트레스를 주기위해 어느 한쪽에서는 효과가 있으나 상단과 하단 양쪽에서 원하는 프리스트레스의 효과를 나타내기 힘들다.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 강판, 강재H빔, I빔 및 빌트업빔 등에 열변형을 갖는 탄성인장재 및 탄성압축재를 도입하여 상단과 하단 양측에서 안전하고 균일한 성능을 유지할 수 있는 강재보를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 열변형에 의해 탄성변형된 인장재 및 압축재를 강형재에 강결접합함으로써 공기를 종래에 비해 단축함과 동시에 효율적으로 프리스트레스를 줄 수 있는 합성강재보 및 그 제작공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 프리스트레스를 도입함으로써 낮은 형고의 장지간보를 가능하게 하도록 한 합성강재보를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는, 건축물이나 토목구조물에 슬래 브를 지지하는 강재보가 설치되는 방법에 있어서, 열변형 탄성 인장재 및 열변형 탄성압축재를 준비하는 탄성인장재 및 탄성압축재 준비단계(S100);와 상기 탄성 인장재(20)를 가열함으로써 인장재의 길이가 신장되고 탄성압축재(21)를 냉각함으로써 압축재의 길이가 수축하는 가열 및 냉각단계(S110);와 상기 가열된 탄성인장재를 강형재(30)의 하부에 강결접합하고 냉각된 탄성압축재를 강형재(30) 상부에 강결접합하는 합성강재보 제작단계(S120); 상기 강결접합된 탄성인장재 및 탄성압축재를 상온으로 회복시키는 온도회복단계(S130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 제작공법이 제안된다.

또한 본 발명에서는 상기 합성강재보 제작단계(S300)는 단열재를 삽입설치하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는, 상기 탄성인장재(20) 및 탄성압축재(21)는 강형재(30) 보다 항복강도가 높은 동종강재나, 항복강도가 높은 상위 강종의 고강도강재인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는 상기 탄성인장재 및 탄성압축재는 강판 혹은 강재 I빔 혹은 강재 H빔 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 제작공법이 제안된다.

또한 본 발명에서는 상기 탄성인장재 및 탄성압축재는 개구부를 하방으로 향하도록 한 이중 ㄷ-채널(22) 혹은 개구부를 양측면으로 구성한 이중 ㄷ-채널(23)인 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 제작공법이 제안된다.

한편 본 발명에서는, 슬래브를 지지하는 강재보가 설치되는 건축물이나 토목 구조물에 있어서, 강형재(30)의 하부에 열변형 탄성 인장재(20)와, 상부에 열변형 탄성압축재(21)가 강결접합되어 이루어지되, 상기 탄성인장재는 가열하여 길이방향으로 신장된 상태에서 강형재와 강결접합되고, 상기 탄성압축재는 냉각하여 길이방향으로 수축된 상태에서 상기 강형재와 강결접합됨으로써 합성강재보의 상부에 축방향 인장력이, 하부에 축방향 압축력이 발생하는 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보가 제안된다.

또한 본 발명에서는 상기 탄성인장재 및 탄성압축재와 강형재의 사이에는 단열재(40)가 삽입설치된 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보가 제안된다.

또한 본 발명에서는 상기 탄성인장재(20) 및 탄성압축재(21)는 강형재(30) 보다 항복강도가 높은 동종강재나, 항복강도가 높은 상위 강종의 고강도강재인 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보가 제안된다.

또한 본 발명에서는 상기 탄성인장재 및 탄성압축재는 강판 혹은 강재 I빔, 강재 H빔 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보가 제안된다.

또한 본 발명에서는 상기 탄성인장재 및 탄성압축재는 개구부를 하방으로 향하도록 한 이중 ㄷ-채널(22) 혹은 개구부를 양측면으로 구성한 이중 ㄷ-채널(23)인 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보가 제안된다.

한편 본 발명의 교량가설공법에서는 열변형 탄성 인장재 및 열변형 탄성압축재를 준비하는 탄성인장재 및 탄성압축재 준비단계(S100);와 상기 탄성 인장재(20) 를 가열함으로써 인장재의 길이가 신장되고 탄성압축재(21)를 냉각함으로써 압축재의 길이가 수축되는 가열 및 냉각단계(S110);와 상기 가열된 탄성인장재를 강형재(30)의 하부에 강결접합하고 냉각된 탄성압축재를 강형재(30) 상부에 강결접합하는 합성강재보 제작단계(S120);와 상기 강결접합된 탄성인장재 및 탄성압축재를 상온으로 회복시키는 온도회복단계(S130);와 상기 강결접합된 합성강재보를 교량현장에 가설하는 교량가설단계(S140);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 단순교 현장가설 공법이 제안된다.

또한 연속교의 현장가설공법에서는 열변형 탄성 인장재 및 열변형 탄성압축재를 준비하는 탄성인장재 및 탄성압축재 준비단계(S200);와 상기 탄성 인장재(20)를 가열함으로써 인장재의 길이가 신장되고 탄성압축재(21)를 냉각함으로써 압축재의 길이가 수축되는 탄성인장재, 탄성압축재 가열 및 냉각단계(S210);와 상기 가열된 탄성인장재를 강형재(30)의 하부에 냉각된 탄성압축재를 강형재(30) 상부에 강결접합하는 합성강재보 제작단계(S220);와 상기 강결접합된 탄성인장재 및 탄성압축재를 상온으로 회복시키는 온도회복단계(S230);와 상기 합성강재보를 연속교의 지간 중앙부에 배치하고, 연속교의 지간부에는 합성강재보를 턴오버하여 배치하는 연속교가설단계(S250);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 연속교 현장가설 공법이 제안된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

도면에서 도시된 것과 같이 본 발명에 따른 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 제작방법을 살펴보면 우선 도 3은 강형재(30)와 탄성재(20,21)를 구비하되 상기 탄성인장재는 길이가 열변형에 의한 신장을 고려하여 강형재보다 짧게 하고 탄성압축재는 냉각에 의한 수축을 고려하여 강형재보다 길게 한다. 강형재와 상기 열변형 탄성 인장재 및 탄성압축재는 고강도강재를 사용하며 여기서 고강도강재란 같은 강종중에 항복응력이 더 높은 것이나 포스텐강재(포스코사 제품), 혹은 TMC형 고장력강판(포스코사 제품) 등 강형재 보다 상위의 강종을 의미하며, 그 밖에 재질의 특성에 따른 강합금도 가능한 것이나 이는 주지관용의 기술사항에 해당되므로 여기에서 자세한 기술은 생략한다. 한편 상기 강형재는 강재 H빔, 강재 I빔, 현장에서 제작된 빌트업 빔을 적용할 수 있으며, 탄성인장재 및 탄성압축재는 강판 외에도 도 10에서 제시된 것과 같이 강재 H빔, 강재 I빔(27), 빌트업빔, 상하방향으로 개구된 병렬ㄷ-채널(22,23) 혹은 좌우측방향으로 개구된 병렬 ㄷ-채널(24,25) 등을 적용할 수 있다.

상기 탄성인장재 및 압축재의 준비가 이루어지면, 상기 탄성인장재(20)는 가열, 탄성압축재(21)는 냉각하게 된다. 가열은 탄성인장재에 열선을 부착하여 열선에 의한 가열을 하게 되거나 혹은 가열기 등을 이용하여 인장재를 가열하게 된다. 상기 가열기는 통상적인 강재가열수단이면 족하다. 또한 압축재의 냉각은 액화질소를 탄성압축재에 불어 냉각을 시키는 방법을 고려할 수 있으며, 혹은 대형 냉장고 또는 여타 냉각기술을 이용하여 냉각한다. 가열 및 냉각이 이루어진 후에는 도 4와 같이 상기 탄성인장재 및 탄성압축재와 강형재는 거의 동일한 길이를 갖게 되며 이 때 하부의 탄성인장재에는 압축응력이, 상부의 탄성압축재에는 압축응력이 발생하게 되지만, 비합성상태이므로 상부와 하부의 탄성재에만 응력이 발생하고 강형재는 무응력상태이다. 도 4에서는 본 발명에 따른 동일한 길이를 갖는 것으로 도시되었으나 연속교 등의 현장가설에 사용되는 합성보이거나 혹은 합성보끼리 길이방향으로 접합할 때에는 양 쪽 단부에서 탄성인장재와 탄성압축재의 길이를 강형재보다 짧게 하여 접합판으로 체결할 수 있도록 한다.

가열 및 냉각이 이루어진 후에 상기 강형재와 탄성재(20,21)를 강결접합하여 합성보를 형성하게 된다. 대개의 경우 볼트체결 혹은 용접에 의해 이루어진다. 도 5a와 도 5b는 강결접합된 합성강재보(10)를 도시한 것으로서 도 5b에서는 강형재와 탄성재(20,21)는 온도차를 유지해야 하므로 탄성재와 강형재의 사이에 단열재(40)을 삽섭하여 강결접합한 강재보를 나타낸 것이다. 상기 단열재는 통상의 단열재면 족하다. 또한 볼트체결이나 용접부위를 피해서 단열재가 삽입 설치될 수 있다.

상기 합성강재보(10)는 상온으로 온도회복시키게 되는데, 온도회복방식은 필요한 경우 강제회복도 가능하나 자연상태의 회복이면 족한 것이다. 도 6에서는 온도회복에 의해 다시 상온으로 환원되었을 때의 상태를 도시한 것이고 우측도는 단면 도를 도시한 것이다. 즉, 열변형에 의한 응력은 제거되었지만 강결된 합성강재보의 온도가 회복되면서 길이의 차이에 의해 응력분포가 발생된다. 도 7a는 탄성인장재 및 탄성압축재에 발생되는 축력과 그에 따른 응력도를 도시한 것이다. 도 7b에서 살펴보면, 합성강재보(10)는 상부의 탄성압축재에 의해 축방향 인장응력이 발생함과 동시에 상부에는 인장의 휨응력이 발생하고 하부에는 압축의 휨응력이 발생한다. 또한 하부의 탄성인장재에 의해 축방향 압축응력이 발생함과 동시에 상부에는 인장의 휨응력이 발생하고 하부에는 압축의 휨응력이 발생된다. 합성강재보에 발생한 응력을 중첩하면 축방향 응력은 소거되고 상부에 인장, 하부에 압축의 휨응력이 배가 되어 잔존한다. 즉, 각각 상부의 탄성압축재와 탄성인장재에 도입된 축방향력에 의한 응력이 발생함과 동시에 휨응력이 발생하며, 축방향력에 의한 응력은 상쇄되고, 휨응력은 배가 되어 잔존한다.

도 7b는 합성전, 후의 응력을 중첩한 것을 도시한 것으로 강형재는 온도회복시의 응력이 완전히 잔존하지만 상부와 하부의 탄성재는 합성전의 응력과 상쇄되어 응력이 격감됨을 알 수 있다.

또한 상기 탄성인장재(20) 및 탄성압축재(21)는 고강도강재를 사용하여야하는데, 이는 합성후에 탄성인장재 및 탄성압축재에 작용하는 응력이 상쇄되어 프리스트레스가 강형재 만큼 작용하지 않으므로 실제로 활하중재하시 나타나는 응력에 충분히 견딜 수 있도록 하기 위함이다.

도 9에서는 활하중재하로 인한 응력분포를 도시한 것으로 정모멘트발생으로 합성강재보(10) 상단에 압축응력이 발생하고 하단에 인장응력이 발생한다. 도9는 합성강재보(10)의 프리스트레스 응력과 활하중 재하로 인한 응력이 서로 상쇄되는 것을 도식적으로 설명한 것이다.

또한 도 10에서는 탄성재를 다양하게 변형한 실시예를 도시한 것으로서 앞서 설명한 바와 같이 개구부를 양측면으로 형성한 이중 ㄷ-채널(22,23)로 할 수 있고, 개구부를 상향 또는 하향하도록 형성한 이중 ㄷ-채널(24,25)로 할 수 있으며, I형강(26,27)을 사용하는 것이 가능하다.

도 11에서는 상술한 강재보를 이용하여 현장에 가설하는 공법을 단계별로 도식화한 것으로서, 탄성인장재 및 탄성압축재준비단계(S100), 탄성인장재, 탄성압축재 가열 및 냉각단계(S110), 강결접합에 의한 합성강재보 제작단계(S120), 탄성인 장재 및 탄성압축재 온도회복단계 (S130),현장 가설단계(단순교 및 연속교 중앙부)(S140)을 포함하여 구성된다.

도 12에서는 상술한 합성강재보를 이용하여 연속교의 현장가설 제작공법을 단계별로 도식화한 것으로서, 탄성인장재 및 탄성압축재준비단계(S200), 탄성인장재, 탄성압축재 가열 및 냉각단계(S210), 강결접합에 의한 합성강재보 제작단계(S220), 탄성인장재 및 탄성압축재 온도회복단계 (S230), 상기 합성강재보를 연속교의 지간 중앙부에 배치하고, 연속교의 지간부에는 합성강재보를 턴오버하여 배치하는 현장 가설단계(연속교 지점부)(S240)을 포함하여 구성된다. 연속교에서는 지간 중앙부에 정모멘트가 작용하고 지간부에는 부모멘트가 작용하기 때문에 지간부에는 합성강재보를 턴오버하여 배치하게 된다.

한편, 상기와 같은 방법으로 제작된 본 발명의 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보에 대해 설명하면, 상기 합성강재보(10)는 탄성강형재(30)의 하부에 열변형 탄성 인장재(20)와, 상부에 열변형 탄성압축재(21)가 강결접합되어 이루어지되, 상기 합성강재보(10)는 가열에 의해 길이방향으로 신장된 상태인 탄성인장재와 냉각에 의해 수축되어진 상태인 탄성압축재가 강결접합됨으로써 초기 비합성상태에서는 상,하부 탄성재에서만 응력이 발생하며 상단에 축방향 압축, 하단에 축방향 인장이 발생하고, 합성된상태에서는 합성강재보의 상단에 축방향 인장, 하단에 축방향 압축이 발생한다.

따라서 합성강재보에서 강형재는 축방향력은 상쇄되고 축방향력에 의한 상방으로 굽은 휨응력으로 상부에 인장응력이 하부에 압축응력이 내재되고 상,하부 탄 성재는 합성전 축방향력으로 상,하부 응력이 격감되어 내재된 프리스트레스 강재보가 된다. 이에 따라서 상,하부 탄성재의 재질을 강형재 보다 항복강도가 높은 고강도강재를 사용하여 응력상쇄분을 대체한다.

또한 상기 합성강재보에는 상하부의 탄성재(20,21)와 강형재(30)의 사이에 단열재가 삽입설치된 구조로 형성될 수 있는데, 이는 상술한 바와 같이 강결접합 시 열변형차이에 의한 프리스트레스효율에 도움을 주기 위한 것이다.

도 13은 단순교의 현장가설상태를 도시한 것이고, 도 14는 연속교의 현장가설상태를 도시한 것이다. 연속교에서는 정모멘트가 작용하는 지간 사이의 중앙부에서 합성강재보(10)이 배치되고 부모멘트가 작용하는 지간부에서는 합성강재보를 턴오버한 상태(50)에서 배치한다. 상기 중앙부의 강재보(10)와 지간부의 강재보(50)를 결합하여 연속교를 형성하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 물론이다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 장착부재 및 보강판의 제작, 설치에 따른 문제 점이나 철근 콘크리트 저면의 전단파괴에 따른 크랙발생 등의 폐해를 방지함은 물론 인장재의 긴장이나 철근콘트리트 타설 및 양생 등의 시간을 절감시켜 공기를 앞당길 수 있으며 시공성이 우수하고 모든 재료가 별도로 균일하게 제작되므로 품질 및 안정성이 우수하다.

또한 강재사용에 따른 자중이 감소함으로써 장스팬의 보를 구현하게 되므로 고층 건축물을 설계할 수 있을 뿐만 아니라 필요한 기둥의 수를 최소화하여 가변성 있는 공간을 충분히 확보하게 되므로 장지간교량, 낮은 형고의 교량, 공연장, 백화점, 주차장 및 체육관 등과 같은 토목 구조물 및 건축물의 미관성을 높이고 설계 가변성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 강재보의 폭 내에서 프리스트레스를 적용한 강재보는 필요한 기둥 수를 최소화함으로써 상부 및 하부 구조의 물량감소를 가능하게 하므로 토목구조물 및 건축물의 공사비 저감과 공기 단축의 효과를 유발하는 장점이 있다.

Claims (12)

1. 건축물이나 토목구조물에 슬래브를 지지하는 강재보가 설치되는 방법에 있어서,

   열변형 탄성 인장재 및 열변형 탄성압축재를 준비하는 탄성인장재 및 탄성압축재 준비단계(S100);와

   상기 탄성 인장재(20)를 가열함으로써 인장재의 길이가 신장되고 탄성압축재(21)를 냉각함으로써 압축재의 길이가 수축하는 가열 및 냉각단계(S110);와

   상기 가열된 탄성인장재를 강형재(30)의 하부에 강결접합하고 냉각된 탄성압축재를 강형재(30) 상부에 강결접합되어 상기 강형재에 탄성압축재와 탄성인장재에 의해 도입된 축방향력에 의한 응력이 발생함과 동시에 휨응력이 발생하며, 축방향력에 의한 응력은 상쇄되고, 휨응력은 잔존하는 합성강재보 제작단계(S120);

   상기 강결접합된 탄성인장재 및 탄성압축재를 상온으로 회복시키는 온도회복단계(S130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보의 제작공법
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6. 슬래브를 지지하는 강재보가 설치되는 건축물이나 토목구조물에 있어서, 강형재(30)의 하부에 열변형 탄성 인장재(20)와, 상부에 열변형 탄성압축재(21)가 강결접합되어 이루어지되, 상기 탄성인장재는 가열하여 길이방향으로 신장된 상태에서 강형재와 강결접합되고, 상기 탄성압축재는 냉각하여 길이방향으로 수축된 상태에서 상기 강형재와 강결접합됨으로써 각각 상부의 탄성압축재와 탄성인장재에 도입된 축방향력에 의한 응력이 발생함과 동시에 휨응력이 발생하며, 축방향력에 의한 응력은 상쇄되고, 휨응력은 잔존하는 것을 특징으로 하는 열변형을 이용한 프리스트레스 강재보
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