KR100905025B1 - 보강 ｈ 빔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플랜지(11)의 외면에 돌출된 보강부(100)가 형성되고, 보강부(100)는 중심부가 가장 외측으로 돌출되며, 중심부의 양측으로 갈수록 점진적으로 돌출된 정도가 감소하는 것을 특징으로 하는 보강 H 빔을 제시함으로써, 비용의 증가를 최소화하면서도, 높은 휨 강도를 얻을 수 있도록 하는 단면 구조를 제공한다.

H 빔, 보강, 돌출

Description

보강 Ｈ 빔{REINFORCED H-BEAM}

도 1은 종래의 H 빔의 단면도.

도 2는 종래의 흙막이 구조물의 평면도.

도 3 내지 12는 본 발명에 의한 보강 H 빔의 실시예를 도시한 것으로서,

도 3은 제1실시예의 단면도.

도 4는 제2실시예의 단면도.

도 5은 제3실시예의 사시도.

도 6은 제3실시예의 단면도.

도 7은 제4실시예의 분해사시도.

도 8은 제5실시예의 분해사시도.

도 9는 제5실시예의 단면도.

도 10은 제6실시예의 단면도.

도 11은 보강 H 빔이 적용된 흙막이 구조물의 평면도.

도 12는 보강 H 빔이 적용된 흙막이 구조물의 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : H 빔 11 : 플랜지

12 : 웹 100 : 보강부

110 : 보강부재 111 : 만곡부

112 : 결합부 113 : 결합공

114 : 결합구 120 : 중공부

130 : 띠장 결합부

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, H 빔의 보강구조에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, H 빔(10)은 2개의 플랜지(11)와 웹(12)으로 구성되며, 특정방향(도면의 상하방향)으로 휨모멘트에 대한 저항성(휨 강도)이 크므로, 건설용 부재로서 대단히 많이 사용되고 있다.

특히, 기초공사 중 흙막이 공사에서 엄지말뚝 공법용 부재로서 많이 사용되는데, 이는 도 2에 도시된 바와 같이, H 빔(10)이 소정 간격을 두고 기초지반에 설치된 후, 그 사이에 토류판(20)이 끼워지는 구성을 취한다.

H 빔의 휨 강도는 그 단면의 단면2차모멘트 및 단면계수에 비례한다.

종래의 일반적인 H 빔의 단면 형상을 유지하면서 이를 크게 하기 위해서는 H 빔의 단면의 두께 및 폭을 전체적으로 크게 하여야 하나, 이를 위해서는 높은 비용이 소요된다는 문제가 있다.

따라서 비용의 증가를 최소화하면서도 높은 강도를 얻기 위해서는, H 빔의 단면 형상을 더욱 효율적으로 구성할 필요가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비용의 증가를 최소화하면서도 높은 휨 강도를 얻을 수 있도록 하는 단면 구조를 갖는 보강 H 빔을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 플랜지(11)의 외면에 돌출된 보강부(100)가 형성되고, 상기 보강부(100)는 중심부가 가장 외측으로 돌출되며, 상기 중심부의 양측으로 갈수록 점진적으로 돌출된 정도가 감소하는 것을 특징으로 하는 보강 H 빔을 제시한다.

상기 보강부(100)는 외측을 향하여 만곡진 것이 바람직하다.

상기 보강부(100)는 보강부재(110)가 상기 플랜지(11)에 결합함으로써 형성된 것이 바람직하다.

상기 보강부재(110)는 용접결합될 수 있다.

상기 보강부재(110)는 만곡부(111); 상기 만곡부(111)의 양측에 연장형성된 결합부(112);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 플랜지(11)의 가장자리부에 형성된 결합공(13)과 상기 보강부재(110)의 결합부(112)의 가장자리부에 형성된 결합공(113)을 관통하여 결합하는 결합구(114);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 보강부(100)와 상기 플랜지(11)의 사이에는 중공부(120)가 형성될 수 있다.

상기 보강부(100)의 중심부에는 띠장과 결합하도록 편평하게 형성된 띠장 결합부(130)가 형성된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 상기 보강 H 빔을 엄지말뚝으로 이용한 흙막이 공법을 제시한다.

상기 보강부(100)는 상기 보강 H 빔 중, 많은 휨 모멘트가 발생하는 일부 구간에 형성하는 구성을 취할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 보강 H 빔은 기본적으로, 단면계수가 커지도록 플랜지(11)의 외면에 돌출된 보강부(100)가 형성되는데, 그 보강부(100)는 중심부가 가장 외측으로 돌출되며, 중심부의 양측으로 갈수록 점진적으로 돌출된 정도가 감소하는 것을 특징으로 한다.

단면의 휨 강도는 단면2차모멘트 및 단면계수에 비례하여 커지는 것이고, 이들은 단면질량의 대부분이 단면무게중심으로부터 외측으로 멀리 떨어져 분포할수록 커지게 된다.

따라서 동일한 단면적이라면 사각 단면보다는 H형(I형) 단면의 단면2차모멘트가 휠씬 크며, 그에 따라 우수한 휨 강도를 갖게 되는 것이다.

본 발명은 이와 같은 구조역학적 원리를 기반으로 한 것으로서, H형 단면에서 플랜지 부분의 질량을 크게 함으로써, 단면적의 증가를 최소화하면서도 높은 단면2차모멘트 및 단면계수를 얻을 수 있도록 한 것이다.

더욱 상세하게는, 보강부(100)를 플랜지(11)의 외측에 돌출되도록 형성함으로써 최대한 단면무게중심으로부터 먼 위치에 질량의 증가 효과가 있도록 하였고, 단면2차모멘트의 증가효과가 최대로 되는 지점인 보강부(100)의 중심부가 가장 외측으로 돌출되도록 하였으며, 나머지 부분은 단면의 증가에 비해 단면2차모멘트의 증가효과가 상대적으로 적으므로, 점진적으로 그 돌출된 정도가 감소하도록 한 것이다.

따라서 단면적의 증가가 적어 비용의 증가를 최소화하면서도, 단면2차모멘트 및 단면계수의 증가에 의해 높은 휨 강도를 얻을 수 있도록 하는 효율적인 단면 구조를 얻을 수 있는 것이다.

이러한 효과를 확인하기 위하여, 종래의 H 빔(도 1)과 본 발명에 의한 보강 H 빔(도 4,6,9의 실시예)의 단면2차모멘트 및 단면계수를 계산하였으며, 그 결과는 다음 표 1에 나타난 바와 같다.

H 빔의 규격은 300×300×10×15를 사용하였고, 도 6,9의 실시예의 보강부재(110)의 두께는 플랜지(11)의 그것과 동일하게 하였다.

계산 결과, 종래의 일반적인 H 빔에 의해 본 발명에 의한 보강 H 빔은, 단면적(A)의 증가분이 그다지 크기 않으면서도, 월등히 우수한 단면2차모멘트(I) 및 단면계수(Z)를 갖는 것으로 나타났다.

따라서 종래의 H 빔을 사용한 흙막이 공사의 경우, 도 2와 같이 그 H 빔 사이의 간격을 소정 거리 이하로 유지하여야 하나, 본 발명에 의한 보강 H 빔은 월등히 우수한 휨강도를 가지므로 이를 사용하는 경우, 도 11과 같이 H 빔 사이의 간격을 넓게 할 수 있다는 효과 등을 얻을 수 있는 것이다.

이하, 위 기본개념에 대한 구체적인 실시예에 관하여 설명한다.

보강부(100)는 중심부가 가장 외측으로 돌출되고, 중심부의 양측으로 갈수록 점진적으로 돌출된 정도가 감소하는 구조이면 어느 것이나 본 발명의 기본적인 목적을 달성할 수 있는 것이므로, 도 3에 도시된 바와 같이 외측을 향하여 만곡진 구조를 취할 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 중심부에 편평한 구조를 이룬 후 양측이 점진적으로 경사지는 구조를 취할 수도 있다.

보강부(100)는 도 3,4와 같이 플랜지(11)와 일체로 형성된 구조를 취할 수도 있고, 도 5 내지 9와 같이 별도의 보강부재(110)가 플랜지(11)에 결합함으로써 형성된 구조를 취할 수도 있다.

현실적으로 H 빔은 일정 규격에 의해 대량생산되고 있고, 이를 구입해 사용하는 것이 저렴하므로, 후자와 같이 별도의 보강부재(110)를 제작하고 이를 기존의 H 빔에 결합하여 사용하는 것이 더욱 효율적이라 할 수 있다.

보강부재(110)는 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이, 플랜지(11)에 용접결합될 수도 있고, 도 8,9에 도시된 바와 같이 볼트, 너트, 리벳과 같은 별도의 결합구(114)에 의해 결합될 수도 있다.

도 7,8에서는 보강부재(110)가, 만곡부(111); 만곡부(111)의 양측에 연장형성된 결합부(112);를 포함하는 실시예를 도시하고 있는데, 이는 결합부(112)의 내면과 플랜지(11)의 외면의 접촉면적을 넓어 더욱 안정적인 결합을 가능하게 한다는 장점이 있다.

보강부재(110)가 이러한 구조를 취하는 경우, 도 7과 같이 그 결합부(112)의 내면과 플랜지(11)의 외면을 용접에 의해 결합할 수도 있고, 도 8과 같이 플랜지(11)의 가장자리부에 형성된 결합공(13)과 보강부재(110)의 결합부(112)의 가장자리부에 형성된 결합공(113)을 관통하는 결합구(114)에 의해 결합할 수도 있다.

보강부(100)와 플랜지(11)의 사이에는 도 3,5 등과 같이 중공부(120)가 형성된 구조를 취할 수도 있고, 도 4와 같이 중공부(120)가 형성되지 않은 구조를 취할 수도 있다.

위 표 1을 참조하여 살펴보면, 도 4와 같이 중공부(120)가 형성되지 않은 경우 단면2차모멘트(I) 및 단면계수(Z)가 우수하다는 장점이 있으나, 단면적(A)의 증가분이 많다는 단점이 있는 것으로 나타났으며, 도 6,9와 같이 중공부(120)가 형성된 경우는 이와 반대의 장단점이 있는 것으로 나타났다.

따라서 본 발명에 의한 보강 H 빔이 시공될 구조물의 구조적 안정성, 경제적 효율성 등을 종합적으로 고려하여, 가장 적절한 방식을 선택하면 될 것으로 판단된다.

본 발명에 의한 보강 H 빔이 도 11에 도시된 바와 같이, 흙막이 구조물의 엄지말뚝으로 적용되는 경우, 엄지말뚝의 전방에 설치되는 띠장 등의 구조물과 용이하게 결합할 수 있도록, 도 4,10에 도시된 바와 같이, 보강부(100)의 중심부에 띠장과 결합하도록 편평하게 형성된 구조의 띠장 결합부(130)가 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 보강 H 빔이 흙막이 구조물의 엄지말뚝으로 적용되는 경우, 보강부(100)가 H 빔(10)의 전 구간에 걸쳐 형성된 구조를 취할 수도 있으나, 도 12에 도시된 바와 같이, 많은 휨 모멘트가 발생하는 일부 구간에만 보강부(100)를 형성하는 구성을 취할 수도 있다.

본 발명에 의한 보강 H 빔은 위와 같이 엄지말뚝뿐만 아니라, 버팀보, 스트럿(strut) 기타 구조물의 부재로서 매우 다양하게 사용될 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

본 발명은 비용의 증가를 최소화하면서도, 높은 휨 강도를 얻을 수 있도록 하는 단면 구조를 갖는 보강 H 빔을 제공한다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 플랜지(11)의 외면에 돌출된 보강부(100)가 형성되고,

   상기 보강부(100)는 중심부가 가장 외측으로 돌출되며,

   상기 중심부의 양측으로 갈수록 점진적으로 돌출된 정도가 감소하고,

   상기 보강부(100)의 중심부에는 띠장과 결합하도록 편평하게 형성된 띠장 결합부(130)가 형성된 것을 특징으로 하는 보강 H 빔.
9. 제8항의 보강 H 빔을 엄지말뚝으로 이용한 흙막이 공법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 보강부(100)는 상기 보강 H 빔 중, 많은 휨 모멘트가 발생하는 일부 구간에 형성하는 것을 특징으로 하는 흙막이 공법.

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