KR101043531B1 - 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 경간의 거리연장과 동일 고도 제한 높이에서 천정높이를 줄여 더 많은 층수를 건축하거나 동일 고도 제한 높이에서 동일한 층수에서 너 높은 층고를 갖게하는 것이 가능한 지지빔구조체는, 길이방향으로 연장된 '

'형강과, 상기 '

'형강의 저면이나 측면에 고정되며 상향으로 벌어지게 경사연장되는 경사연장대와, 상기 경사연장대를 보강하는 보강수단과, 상기 경사연장대의 상부에 설치되는 데크와, 상기 경사연장대의 상부에 설치된 데크에 채워지는 콘크리트층을 포함하여, 건축물의 기둥과 기둥사이의 거리인 경간을 연장시켜 공간활용율을 제고시킬 수 있어 건축물의 활용도를 높일 수 있으면서도 한편으로는 기둥과 기둥사이에 설치되는 지지빔의 높이를 감축할 수 있게 되어 건축비를 절감할 수 있으며 다른 한편으로는 지지빔의 내부 사이에 덕트나 전기설비를 설치할 수 있게 되어 천정마감면이 지지빔의 바로 하단에 설치하는 것이 가능하게 되어 건축물의 골조의 층고를 낮출 수 있게 되어 같은 고도 제한 높이에서 더 많은 층수를 건축하는 것이 가능하고, 같은 고도 제한에서 같은 층수를 건축할 경우에는 더 높은 층고를 갖게 되므로서 쾌적한 사용공간을 확보할 수 있다.

Description

경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체{ A supporting structure }

본 발명은 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 건축물의 기둥과 기둥사이의 거리인 경간을 연장시켜 건축물의 활용효율을 높일 수 있으며, 건축물의 천정을 구성하는 높이를 줄일 수 있게 되어 정해진 지역의 층고제한의 범위에서 건축물의 층수를 늘일 수 있게 되어 건축물의 건축비를 절감할 수 있거나, 동일한 층수에서는 활용가능한 건물의 천정고를 높일 수 있어 건축물의 공간활용을 극대화할 수 있게 되고, 건축물의 층수가 늘어난 경우 임대면적이 늘어나게 되어 늘어난 면적만큼 더 임대료를 받을 수 있으며, 지지빔구조체의 구성 자재를 쉽게 구입이 가능한 기성제품으로 제조하는 것이 가능하게 되어 자재비와 건축비를 절감할 수 있는 것이 가능한 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 건축이 발달함에 따라 기둥 내지 벽체에 의해서 지지되어온 구조물, 이를테면 주택의 차원을 넘어서 공연시설, 공회당, 자동화공장, 자동창고, 동식물원, 전시장, 격납고, 체육관, 레저시설 등의 기둥이 없는 초대형 건축물이 다양하게 건축되며 이러한 건축물이 필요로 하게 되었다.

이에 따라 보다 나은 환경공간을 창조하기 위해 건축 토목 분야의 첨단공법 및 기술개발은 물론 구조 기초 콘크리트 재료등 다양한 분야에서 부단한 연구개발을 해오고 있다 .

이러한 기둥없는 대공간의 장점은 공간활용 효율의 극대화를 가져오는데에 있다. 공간의 중간부분에 기둥이 있으면 기둥사이의 간격에 따라서 공간의 활용도가 제한된다. 기둥주변의 일부공간은 활용하기에 곤란한 부분이 된다.

그러나, 기둥없는 공간은 건물내부 전체를 유효공간으로 사용할 수 있다. 또, 환경변화에 대한 적응성이 우수하다 향후 경영환경의 변화에 따라 내부시설의 변경이 요구될 때 기존 공간에 기둥이 있다면 칸막이 벽체의 배치에 상당한 제약을 받게 된다. 그러나 기둥이 없으면 칸막이 벽체의 배치를 자유로이 할 수 있어 어떠한 용도 변경에도 적응이 가능하다.

따라서, 일반 건축물의 건축주들에게는 건축물의 기둥과 기둥사이의 거리가 넓은 장경간의 건축물을 요구하고 있다. 그러나, 이러한 장경간의 건축물들은 경간의 길이가 길어질수록 건축물의 골조를 구성하는 지지빔의 두께가 두껍게 되어 천정의 높이를 차지하는 부분이 커지게 되므로 건축물의 층고가 높아지게 되어 건축물의 건축비용이 기하급수적으로 늘어나게 되는 문제점이 있으며, 건축물의 높이제한이 있는 지역에서는 건축물의 원하는 층수를 채울 수 없게 되어 임대수입이 격감하게 되면서도 이와는 반대로 건축물의 건축비용은 높아지게 되는 불합리한 문제점이 있었다.

도 5에 도시된 바와 같이, 현대의 건축물에서는 직립으로 서있는 지지기둥(90)사이에 지지빔(91)이 배치되고, 그 지지빔(91)의 하단에 일반적으로 덕트(92)나 전기설비(93)가 지나가게 되고 요구되는 경간의 길이가 큰 경우에는 더 강하고 더 높이가 높은 지지빔(91)을 사용하고 그 저면에 덕트(92)나 전기설비(93)가 지나는 별도의 공간을 마련하여야 하며 그 하단에 천정마감면(94)을 설치하여야 하므로 건축물의 천정의 필요두께가 넓어지게 되므로 건축물의 층고를 높여야하는 문제점이 발생되고 이러한 문제점은 이미 위에 설명한데로 건축물의 층수가 줄어들게 되어 공간활용율이 현저하게 줄어들게 되는 문제점과 겹치게 되게 되는 것이다.

종래의 경간을 늘리기 위하여 도 6a에 도시된 바와 같이 '

'형강(100)의 저면에서 직립으로 연장되는 직립보강판(200)과, 상기 직립보강판(200)의 내부에 콘크리트를 충진시켜 콘크리트충진부(300)가 형성된 지지빔구조체(A)가 제안된 바 있으나, 이러한 지지빔구조체(A)는 경간의 이격거리의 연장에는 사용될 수 있으나, '

'형강(100)의 상부 수평지지면(101)과 콘크리트충진부(300)사이에는 빈 공간이 형성되어 강도가 충분하지 않으며 특히 이러한 지지빔구조체(A)는 제조공장에서 주문제작에 의하여 직접제조하여 운반하여야 하므로 제조가가 높아지게 되며 시장에서 구입이 불가능하다는 불편이 있으며, 특히 이러한 지지빔구조체(A)는 덕트나 전기배관설비를 다시 '

'형강(100)의 저면에 설치하고 그 아래에 천정마감판을 설치하여야 하므로 천정의 총두께가 높아지게 되고, 일반적으로 '

'형강(100)의 상부 수평지지면(101)에 데크를 이용해 콘크리트를 타설하여 슬래브를 설치하게 되어, 실질적으로 건축물의 층고를 낮추는 데는 아무런 장점을 갖고 있지 않다는 근본적인 문제점이 있었다.

또한, 종래의 경간을 늘리기 위하여, 도 6b에 도시된 바와 같이, 하부 수평지지면(102)상에 일정 두께의 콘크리트층(103)이 형성된 프리플렉스 바인더식(Preflex binder type)의 지지빔구조체(A')가 제안된 바 있으나, 이러한 지지빔구조체(A')는 강도가 탁월하여 경간의 길이를 연장시키는 것은 가능한 구조이나, 특수한 형태로 인하여 특수주문된 빔을 현장 또는 공장에서 2차로 다시 가공을 통하여 제작되므로 그 제조과정이 어렵고 시간소요가 많아 그 제조원가가 높아지게 되고 제조된 길이가 길게 되므로 운반이 어려워서 일반 건축물의 제조에는 적합하지 못하게 되어 거의 사용되지 않고 있으며, 특히 '

'형강의 저면에 덕트나 전기배관설비를 설치하고 다시 그 아래에 천정마감판을 설치하는 것은 동일하므로 천정의 총두께가 높아지게 되어 건축물의 층고를 낮추는 데는 아무런 장점을 갖고 있지 않다는 근본적인 문제점이 있어, 주로 교량 설계에 사용되고 있다.

그리고, 도 6c에 도시된 바와 같이, 경간의 길이를 연장시키기 위한 지지빔구조체(A")가 제안된 바 있다. 상기 지지빔구조체(A")는 상부 수평지지면(101)은 좁고 하부 수평지지면(102)은 넓은 '

'형강(100)의 상기 하부 수평지지면(102)상에 요철형의 데크(400)가 배치되고, 상기 요철형의 데크(400)의 빈 공간(401)상에 덕트나 전기배관을 설치하려고 시도하였으나, 상기 데크(400)의 빈 공간(401)이 크기가 작아 덕트와 전기배관을 설치하는 것이 불가능할 뿐만 아니라 데크(400)의 하부면(400a)에는 적어도 단열페인트로 뿜칠을 하여 단열면을 완성하여야 하므로 단열뿜칠만으로도 엄청나게 제조비용이 많아지게 되어 경제성이 없으면서도 천정의 총두께를 줄이려는 소정의 목적을 달성할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 건축물의 기둥과 기둥사이의 거리인 경간을 연장시켜 공간활용율을 제고시킬 수 있어 건축물의 활용도를 높일 수 있으면서도, 한편으로는 기둥과 기둥사이에 설치되는 지지빔의 높이를 감축할 수 있게 되어 건축비를 절감할 수 있으며, 다른 한편으로는 지지빔의 사이에 덕트나 전기설비를 설치할 수 있게 되어 천정마감면이 지지빔의 바로 하단에 설치되게 되므로 천정마감면을 지지빔의 하단에 설치하는 것이 가능하게 되어 건축물의 층고를 낮출 수 있게 되어 더 많은 층수를 건축하는 것이 가능하거나 동일 층수에서는 층고를 높일 수 있어 쾌적한 사용이 가능한 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일반적으로 출시된 각 기성품들을 현장조건에 맞게 새롭게 현장에서 제작하여 사용할 수 있게 되므로써 제조원가를 절감할 수 있으면서도 용이하게 시공이 가능한 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 길이방향으로 연장된 '

'형강과, 상기 '

'형강의 저면이나 측면에 고정되며 상향으로 벌어지게 경사연장되는 경사연장대와, 상기 경사연장대를 보강하는 보강수단과, 상기 경사연장대의 상부에 설치되는 데크 와, 상기 경사연장대의 상부에 설치된 데크에 채워지는 콘크리트층을 포함하는 본 발명에 따른 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체는 길이방향으로 연장된 '

'형강과, 상기 '

'형강의 저면이나 측면에 고정되며 상향으로 벌어지게 경사연장되는 경사연장대와, 상기 경사연장대를 보강하는 보강수단과, 상기 경사연장대의 상부에 설치되는 데크와, 상기 경사연장대의 상부에 설치된 데크에 채워지는 콘크리트층을 포함하여, 건축물의 기둥과 기둥사이의 거리인 경간을 연장시켜 공간활용율을 제고시킬 수 있어 건축물의 활용도를 높일 수 있으면서도 한편으로는 기둥과 기둥사이에 설치되는 지지빔의 높이를 감축할 수 있게 되어 건축비를 절감할 수 있으며 다른 한편으로는 지지빔의 내부 사이에 덕트나 전기설비를 설치할 수 있게 되어 천정마감면이 지지빔의 바로 하단에 설치하는 것이 가능하게 되어 건축물의 층고를 낮출 수 있게 되어 더 많은 층수를 건축하는 것이 가능하고 동일 층수에서는 층고를 높일 수 있어 쾌적한 사용이 가능한다는 우수한 효과를 갖는다고 할 것이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체(A)는, 도 1a,1b 및 1c에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 연장 된 '

'형강(1)과, 상기 '

'형강(1)의 저면에 고정되며 상향으로 벌어지게 경사연장되는 경사연장대(2)와, 상기 경사연장대(2)를 보강하는 보강수단(3)과, 상기 경사연장대(2)의 상부에 설치되는 데크(4)와, 상기 경사연장대(2)의 상부에 설치된 데크(4)에 채워지는 콘크리트층(5)을 포함하는 구성을 갖는다.

상기 경사연장대(2)의 인접한 서로 이격된 상태의 이웃하는 경사면(21)의 외측의 공간(V)에는 덕트(6)나 전기설비배관(7)이 설치되고, '

'형강(1)의 하부 수평지지면(13)의 바로 아래에는 천정마감판(8)이 배치되어 있다. 따라서, 덕트(6)나 전기설비배관(7)이 설치되는 공간(V)이 '

'형강(1)의 옆측에 형성되므로 그 만큼 천정의 높이를 줄일 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 '

'형강(1)의 높이는 경간의 거리가 10m일 경우에 약 300mm의 높이를 가지며, 이는 종래의 사용된 '

'형강(1)의 높이가 대략 650~680mm일 경우를 대비하면 거의 절반의 높이를 갖는 '

'형강을 사용할 수 있게 되는 것이다.

그 이유는 '

'형강(1)만을 사용하는 것이 아니고, '

'형강(1)의 저면에 경사연장대(2)가 고정되고 상기 경사연장대(2)의 '

'형강(1)의 측면에는 보강수단(3)이 설치되고 그 내측에는 콘크리트층(5)이 경화되므로 전체적인 지지빔구조체(A)의 강도가 증가되게 되므로, 경간의 이격거리가 10m로 넓어졌음에도 불구하 고 '

'형강(1)의 높이가 크게 줄어들 수 있게 되는 것이다.

이러한 '

'형강(1)은 일반 시중에서 용이하게 구입가능한 철골빔을 구입하여 사용할 수 있으므로 저렴한 가격으로 구입가능하게 되어 자재비의 절감이 이루어질 수 있게 되는 것이다. 상기 '

'형강(1)은 직립기둥(11)과 상하부의 수평지지면(12,13)으로 구성되어 있다.

또한, 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체(A)는, 길이방향으로 연장된 '

'형강(1)과, 상기 '

'형강(1)의 저면에 고정되며 상향으로 벌어지게 경사연장되는 경사연장대(2)와, 상기 경사연장대(2)를 보강하는 보강수단(3)과, 상기 경사연장대(2)의 상부에 설치되는 데크(4)와, 상기 경사연장대(2)의 상부에 설치된 데크(4)에 채워지는 콘크리트층(5)을 포함하는 구성을 갖으며, 상기 '

'형강(1)의 하부 수평지지면(13)의 아래에서 일정거리가 이격되게 천정마감판(8)이 배치되고, 상기 천정마감판(8)의 위의 공간(V')에는 덕트(6)나 전기설비배관(7)이 설치된 구조도 제안될 수 있으며, 이러한 실시예에서는 많은 덕트(6)나 전기설비배관(7)을 고정할 수 있게 되었다.

상기 '

'형강(1)은 본 실시예에서는 하부 수평지지면(13)에 경사연장대(2)의 하단부(23)가 고정되었으나 이에 제한되는 것을 아니고, 도 2a,2b에 도시된 바와 같이, '

'형강(1)의 직립기둥(11)상에 고정될 수도 있을 것이며, 이 경 우에는 경사연장대(2)의 저면과 직립기둥(11)을 지지하는 'ㄱ'앵글(14)이 사용되게 된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 경사연장대(2)는 약 60°의 각도로 경사진 경사면(21)이 형성되고 상기 경사면(21)의 상하단부(22,23)는 수평으로 절곡되게 형성되고 상단부(22)상에는 데크(4)가 배치되고 하단부(23)는 '

'형강(1)의 하부 수평지지면(13)상에 고정되어 있다. 상기 경사연장대(2)는 판재를 필요한 크기로 절단하고 절곡형성하여 제조되며 이 또한 일반 시중에서 용이하게 구입가능한 재료로서 저렴한 가격으로 구입할 수 있어 자재비의 절감이 이루어지게 되는 것이다. 상기 경사면(21)의 경사각도(θ)는 임으로 조절하는 것이 가능하며 바람직하게는 약 35~75°가 바람직할 것이다.

상기 보강수단(3)은 본 실시예에서는, 경사연장대(2)의 경사진 경사면(21)을 보강하도록 '

'형강(1)의 직립기둥(11)과 경사연장대(2)의 경사면(21)을 고정시켜 경사면(21)의 처짐을 방지시킨다. 본 실시예에서 상기 보강수단(3)은 평판을 절단하여 상기 직립기둥(11)과 경사면(21)을 고정시키는 플랫바(31)의 형태로 제안되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 3a,3b에 도시된 바와 같이, 보강수단(3)이 철근을 절곡하여 절곡된 형태의 절곡 철근(32)이 사용될 수도 있을 것이다.

상기 데크(4)는 일반적으로 사용되는 데크가 사용되며 다른 천장지지재가 사용될 수 있음은 물론이라고 할 것이다.

상기 콘크리트층(5)은, 도 1b 또는 도 2b에 도시된 바와 같이, '

'형 강(1)의 상부 수평지지면(12)의 위에까지 타설되어 있어 콘크리트층(5)의 연속성이 보장되어, 콘크리트층(5)의 상부에서 가해지는 응력을 다른 부분으로 절달하여 아주 큰 하중도 고르게 분산시킬 수 있는 효과가 있다.

즉, '

'형강(1)의 상부 수평지지면(12)을 중간으로 하여 콘크리트층(5)이 절단이 되는 경우에는 각 콘크리트층(5)은 내리 누르는 하중이 제한된 콘트리트층(5)상에만 가해지게 되므로 옆의 콘크리트층(5)으로 전달되지 않게 되어 해당 콘크리트층(5)은 하중이 옆으로 퍼지지 않고 집중되게 되므로 쉽게 파손되게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 지지빔구조체(A)는 '

'형강(1)의 하부 수평지지면(13)이나 직립기둥(11)상에 상기 형강(1)의 길이방향으로 같이 연장되는 경사연장대(2)가 연장고정되고 상기 경사연장대(2)와 '

'형강(1)사이의 공간에 콘크리트층(5)이 충진되고 경화되게 형성되어 지지빔구조체(A)의 강성이 증가되어 작은 '

'형강(1)을 가지고도 넓은 길이의 경간사이에 적용이 가능하게 되어 공간활용율을 제고할 수 있음은 물론이고 지지빔구조체(A)의 '

'형강(1)의 측면상에 덕트(6)나 전기설비배관(7)이 지나는 공간이 형성되고 바로 '

'형강(1)의 저면에 천정마감판(8)이 설치되므로 천정의 두께(t)가 얇아지게 되어 제한된 높이에서 건축물의 층수를 더 늘려서 설치할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 제5실시예에 따른 경사연장대(2)의 경사각도가 급한 장소 에 사용되는 구조를 도시한 것으로서, '

'형강(1)의 하부 수평지지면(13)상에 경사연장대(2)가 부착되고 상기 경사연장대(2)의 상부와 '

'형강(1)의 상부 수평지지면(12)의 단부에 보강수단(3)이 용접고정된 구조이다. 상기 보강수단(3)은 철근부재나 평판재가 복수가 용접고정될 수 있는 구조이다.

이러한 구조는 경사연장대(2)의 경사면(21)의 각도가 80~87°와 같이 경사각도가 급격하게 형성되는 장소에서 사용되는 구조로서, 데크(4)는 경사연장대(2)의 상단부(22)에 걸쳐지게 설치되고 그 데크(4)의 상부에 콘크리트층(5)이 타설되므로 역시 지지빔구조체(A)의 강성이 증가되어, 작은 '

'형강(1)을 가지고도 넓은 길이의 경간사이에 적용이 가능하게 되어 공간활용율을 제고할 수 있음은 물론이고 지지빔구조체(A)의 '

'형강(1)의 측면상에 덕트(6)나 전기설비배관(7)이 지나는 공간이 형성되고 바로 '

'형강(1)의 저면에 천정마감판(8)이 설치되므로 천정의 두께(t)가 얇아지게 되어 제한된 높이에서 건축물의 층수를 더 늘려서 설치할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체는 일반 제조공장에서 제조되는 '

'형강이나 강판을 구입하여 절단 및 절곡가공하고 용접시켜 형성시켜 제조되며 이러한 제조를 반복적으로 생산가능하게 제조할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

도 1a,1b,1c는 본 발명의 제1실시예에 따른 지지빔구조체의 사시도 및 종단면도 및 덕트가 설치된 상태를 도시하는 종단면도

도 1d는 천정마감판이 이격 배치된 본 발명의 변형된 제1실시예에 따른 지지빔구조체의 종단면도

도 2a,2b는 본 발명의 제2실시예에 따른 지지빔구조체의 사시도 및 종단면도

도 3a,3b는 본 발명의 제3 및 제4실시예에 따른 지지빔구조체의 종단면도

도 4는 본 발명의 제5실시예에 따른 지지빔구조체의 종단면도

도 5는 종래의 지지빔이 설치된 건축물의 개략적인 종단면도

도 6a,6b는 종래의 지지빔구조체의 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, '

'형강 2. 경사연장대 3. 보강수단

4. 데크 5. 콘크리트층 6. 덕트

7. 전기설비배관

Claims (5)

1. 경간의 거리연장과 천정높이를 줄이는 것이 가능한 지지빔구조체(A)에 있어서,

   상기 지지짐구조체(A)는, 길이방향으로 연장된 '

   

   '형강(1)과,

   상기 '

   

   '형강(1)의 저면이나 측면에 고정되며 상향으로 벌어지게 경사연장되는 경사연장대(2)와,

   상기 경사연장대(2)를 보강하는 보강수단(3)과,

   상기 경사연장대(2)의 상부에 설치되는 데크(4)와,

   상기 경사연장대(2)의 상부와 상기 '

   

   '형강(1)의 상부와 상기 데크(4)의 상부에 채워지는 콘크리트층(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지지빔구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 '

   

   '형강(1)과 경사연장대(2)를 보강시키는 보강수단(3)은 상기 '

   

   '형강(1)의 직립기둥(11)과 경사면(21)을 고정시키는 플랫바(31)이거나, 철근을 절곡하여 절곡된 형태의 절곡 철근(32)이 사용된 것을 특징으로 하는 지지빔구조체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 경사연장대(2)의 인접한 서로 이격된 상태의 이웃하는 경사면(21)의 외측의 공간(V)에는 덕트(6)나 전기설비배관(7)이 설치되고, '

   

   '형강(1)의 하부 수평지지면(13)의 바로 아래 또는 이격거리에는 천정마감판(8)이 배치된 것을 특징으로 하는 지지빔구조체.
4. 제3항에 있어서,

   상기 경사면(21)의 경사각도(θ)는 약 35~75°로 경사진 것을 특징으로 하는 지지빔구조체.
5. 제1항에 있어서,

   상기 '

   

   '형강(1)과 경사연장대(2)를 보강시키는 보강수단(3)은 상기 경사연장대(2)의 상부와 '

   

   '형강(1)의 상부 수평지지면(12)의 단부에 용접고정된 것을 특징으로 하는 지지빔구조체

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