KR101129502B1 - I 형 합성 거더 - Google Patents

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KR101129502B1
KR101129502B1 KR1020110069090A KR20110069090A KR101129502B1 KR 101129502 B1 KR101129502 B1 KR 101129502B1 KR 1020110069090 A KR1020110069090 A KR 1020110069090A KR 20110069090 A KR20110069090 A KR 20110069090A KR 101129502 B1 KR101129502 B1 KR 101129502B1
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Abstract

본 발명은 I 형 합성 거더에 관한 것으로, 기성품인 I 빔 또는 H 빔을 변화없이 조합에 의해서도 충분한 강성을 확보할 수 있으며, 형하고를 낮출 수 있는 것이다.
본 발명에 의한 I 형 합성 거더는, 2개 이상의 I 빔이 결합되어 이루어진 2개 이상의 거더체(10)와; 상기 2개 이상의 거더체를 연결하는 베이스 플레이트(20)를 포함하고, 상기 거더체는 2개 이상의 I 빔이 일렬로 배열되면서 서로 밀착되어 용접으로 결합되거나 일정 간격을 두고 배열되어 이루어지고, 상기 베이스 플레이트는 상기 2개 이상의 거더체들의 사이에 개재되어 용접 결합되거나 상기 2개 이상의 거더체들의 저부에 겹쳐지도록 결합되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 상기 I 빔들의 사이에 설치되는 빔 보강판(14,18)이 포함된다. 그리고, 본 발명은 상기 거더체들의 사이에 설치되는 거더체 보강판(30)이 포함될 수 있다. 상기 빔 보강판들의 사이 및/또는 상기 거더체 보강판들의 사이에는 콘크리트가 타설되는 것이 바람직하다.

Description

I 형 합성 거더{SYNTHETIC GIRDER OF I TYPE}
본 발명은 토목 건축물에 사용되는 거더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기성품인 I 빔 또는 H 빔의 조합을 이용하여 토목 구조물(예를 들어 교량)이나 건축 구조물(건물의 지하층 슬래브 등)의 거더로 사용되며 자체 강성 보강을 통해 형하고를 낮출 수 있는 I 형 합성 거더 및 이를 이용한 토목 건축물 시공 공법에 관한 것이다.
교량 등의 토목 구조물, 빌딩과 공동주택 등의 건축물 등은 버팀보로서 거더가 적용된다.
예를 들어, 교량의 상판과 건축물은 거더 및 상기 거더 상부에 구축되는 슬래브로 구성된다.
종래 거더는 I 형, U형, 박스형 등 다양한 형태가 제시되고 있다.
종래 거더는 특허 제0420718호, 특허 제0519234호 등에 나타나 있다.
종래 거더는 큰 하중의 상부 구조물을 지지하기 때문에 구조적으로 크기가 크고 그에 따른 구조물의 형하고가 높아지는 등의 문제점이 있다.
그리고, I 빔 또는 H 빔을 사용하는 경우 I 빔 또는 H 빔을 프리스트레스형으로 가공(캠버(camber))하여 상부 구조물로부터 전가되는 하중에 대한 버팀강성을 확보하고, 또는 프리스트레스형으로 가공한 후 저부 등에 콘크리트 보강부를 구성하는 방식이 사용되고 있으며, 이러한 제작이 용이하지 않고 많은 비용이 들며 반면에 큰 효과를 기대할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기성품인 I 빔 또는 H 빔을 변화없이 조합에 의해서도 충분한 강성을 확보할 수 있으며, 그에 따라 형하고를 낮출 수 있는 I 형 합성 거더를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 I 형 합성 거더는, 2개 이상의 I 빔 또는 H 빔(H 빔은 I 형으로 배열되어 사용)이 결합되어 이루어진 2개 이상의 거더체와; 상기 2개 이상의 거더체를 연결하는 베이스 플레이트를 포함하고, 상기 거더체는 2개 이상의 I 빔 또는 H 빔이 일렬로 배열되면서 서로 밀착되어 용접으로 결합되거나 일정 간격을 두고 배열되어 이루어지고, 상기 베이스 플레이트는 상기 2개 이상의 거더체들의 사이에 개재되어 용접 결합되거나 상기 2개 이상의 거더체들의 저부에 겹쳐지도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 I 빔 또는 H 빔들의 사이에 설치되는 빔 보강판이 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 거더체들의 사이에 설치되는 거더체 보강판이 포함될 수 있다.
상기 빔 보강판들의 사이 및/또는 상기 거더체 보강판들의 사이에는 콘크리트가 타설되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 I 형 합성 거더에 의하면, 기성품인 I 빔 또는 H 빔을 가공없이 사용하며, 이러한 I 빔 또는 H 빔을 조합하여 상부 구조물로부터 전가되는 하중에 대한 버팀강성을 확보함으로써 제조원가를 절감할 수 있다. I 빔 또는 H 빔은 시공 전에 캠버를 통해 처짐을 막을 수 있도록 제조될 수도 있다.
그리고, I 빔 또는 H 빔들의 사이, I 빔 또는 H 빔들이 조합된 거더체들의 사이에 보강판을 설치하여 강성을 증대하며, 이 보강판을 타설판으로 활용하여 일부 구간에만 콘크리트를 타설하여도 종래 거더 이상의 효과를 기대할 수 있으므로 제조와 시공성이 매우 편리하다.
그리고, 콘크리트가 I 빔 또는 H 빔들을 연결하는 크로스 빔의 기능을 수행하여 거더체의 조립이 용이하다.
또한, 거더 내부가 콘크리트 등으로 충진되어 내부 도색 등의 유지 보수가 불필요하다.
도 1은 본 발명에 의한 I 형 합성 거더의 시공 상태 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 I 형 합성 거더에 적용된 거더체의 결합 상태 예시도.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 의한 I 형 합성 거더 상부에 콘크리트 슬래브가 적용되는 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 I 형 합성 거더에 보강판이 적용된 분해 사시도.
도 5는 도 4의 결합 상태 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 I 형 합성 거더에 거더체 보강판이 적용된 예시도.
도 7은 본 발명에 의한 I 형 합성 거더에 적용된 거더체의 다른 예시도.
도 8은 도 7에 적용된 보강판의 결합 상태 정면도.
도 9는 도 7과 도 8에 적용된 콘크리트 보강부의 예시도.
도 10은 본 발명에 의한 I 형 합성 거더에 적용된 거더체 보강판의 다른 예시도.
도 11은 본 발명에 의한 I 형 합성 거더에 보강판과 거더체 보강판이 함께 적용된 예시도.
<실시예 1>
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 I 형 합성 거더(100)는, 2개 이상의 I 빔(2개를 예로 들어 도시하며, 이하 "제1,2빔"이라 약칭하고, I 빔 뿐만 아니라 H 빔을 I 형으로 배열하는 것도 가능하다. 하기에서는 I 빔을 예로 들어 설명한다)(11,12)이 결합되어 이루어지며 상호 간에 일정 간격을 두고 이격되는 2개 이상(도면에는 2개를 예로 들어 도시함)의 거더체(10), 거더체(10)의 사이를 마감하여 거더체(10)를 지지하는 베이스 플레이트(20)로 구성된다.
제1,2빔(11,12)은 본 발명을 위해 제작되지 않은 기성품(상하 수평부 및 상기 상하 수평부를 연결하는 수직의 연결부로 구성)을 그대로 사용할 수 있으며, 서로 용접 등으로 고정된다.
베이스 플레이트(20)는 거더체(10)들의 사이, 거더체(10)들의 하부 수평부에 나란히 배열되어 용접 등으로 고정되어, 근접되는 거더체(10)들을 지지하고 거더체(10)들 사이에 콘크리트(콘크리트는 강도 보강을 위한 채움재의 총칭이다)가 충진될 때 마감판의 기능을 수행한다.
그리고, 도면에 도시하지는 않았지만, 거더체(10)들의 비틀림 등을 막기 위하여 거더체(10)들의 사이에는 간격유지 및 비틀림 방지용 지지대가 적용될 수도 있다. 간격유지 및 비틀림 방지용 지지대는 원형, 각형, 막대형, 판형 등이 가능하며 둘레부가 거더체(10) 또는 거더체(10)와 베이스 플레이트(20)에 용접이나 체결구로 고정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 거더가 보도 및 차도교로 사용된 예시도로서, 본 발명의 거더(100)의 상부에 빔, 판, 콘크리트(현장 타설) 등이 구성됨으로써 토목 구조물로서 교량, 건축물의 지하층 슬래브를 형성할 수 있다.
거더체(10)들의 사이에는 콘크리트가 타설되어 이루어질 수도 있다.
제1,2빔(11,12)은 각각 토목 구조물, 건축 구조물의 크기에 따라 다수개가 연쇄적으로 연결되어 사용될 것이며, 이들의 연결구조는 연결판 및 상기 연결판을 관통하면서 제1,2빔(11,12)들에 체결되는 체결구에 의해 이루어지고, 이는 당업자라면 충분히 실시할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명 거더(100)의 변형 예를 도시한 것으로, 거더체(10) 위에 상판(1)이 올려질 때 거더체(10)의 제1,2빔(11,12)의 상부 수평부에 상판(1)이 체결구(볼트와 너트)로 고정되고 베이스 플레이트(20)가 제1,2빔(11,12)의 하부 수평부의 저부에 겹쳐지면서 체결구로 고정되는 예이다.
제1,2빔(11,12)은 상부 구조물의 하중에 의한 처짐을 막기 위하여 프리스트레스가 도입될 수 있다. 즉, 제1,2빔(11,12)의 중앙부가 상부를 향하도록 캠버를 준 형태, 캠버 상태에서 인장선(PC 강연선 등)을 설치하여 인장한 형태, 인장 상태에서 콘크리트를 타설한 형태 등이 가능하다.
도 3a와 도 3b는 본 발명 거더(100) 상부에 콘크리트 슬래브가 현장 타설로 형성되는 예를 도시한 것으로, 거더(100)와 콘크리트 슬래브(2)간의 결속력 증대를 위하여 제1,2빔(11,12)의 상부 수평부의 상부에는 다수의 스터트 볼트(13)가 용접 등으로 세워 고정된다. 도 3에서처럼, 베이스 플레이트(20)는 도 1,2와 다르게 근접되는 거더체(10)들을 연결하지 않고 하나의 거더체(10)의 저부에 결합되는 방식도 가능하다.
도 4는 제1,2빔(11,12)간의 결속력을 증대하기 위하여 제1,2빔(11,12)의 사이에 빔 보강판(14)이 적용된 예시도로서, 빔 보강판(14)은 제1,2빔(11,12) 사이에 이들(11,12)을 가로지는 방향으로 배열되어 둘레부가 제1,2빔(11,12)의 마주하는 측면(또는 베이스 플레이트(20)의 바닥면)에 밀착될 수 있고 좌우 양측이 빔(11,12)에 각각 고정된다. 빔 보강판(14)은 상호 간에 일정 간격을 두고 다수개가 설치된다.
빔 보강판(14)의 고정 방법으로, 예컨대, 빔 보강판(14)의 일측은 어느 하나의 빔 예를 들어 제1빔(11)에 용접으로 고정되고 타측은 제2빔(12)에 체결구(볼트(15)와 너트(16))로 고정된다. 제1,2빔(11,12)간의 간격이 협소하여 볼트(15)와 너트(16)의 체결작업이 어려울 것이므로 볼트(15)는 빔 보강판(14)에 용접이나 고정 너트를 통해 고정되어 있으면서 나사부가 제2빔(12)의 체결공(12a)을 관통하여 외부에서 너트(16)가 체결되어 고정된다. 물론, 빔 보강판(14)은 좌우 양측 모두가 제1,2빔(11,12)에 상기 체결구를 통해 고정될 수도 있다.
빔 보강판(14)은 판상으로 형성되면서 용접이나 체결구 등에 의한 결합을 위하여 양측 단부에 플랜지(14a)가 형성된다. 플랜지(14a)는 외향, 내향, 외향과 내향 복합형(양측 단부에 외향과 내향이 각각 형성), 날개형 등 다양한 형상이 가능하다.
도 5는 빔 보강판(14)을 제1,2빔(11,12)의 간격 유지와 비틀림 방지와 강도 보강 이외에 콘크리트 타설판으로 사용함으로써 거더체(10)의 전체적인 강도를 증대하는 예를 도시한 것으로, 2개의 빔 보강판(14)의 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강부(17)를 형성한다. 2개의 빔 보강판(14)과 제1,2빔(11,12)의 마주하는 측벽은 콘크리트 타설판의 기능을 하며, 이들 사이에 콘크리트를 타설할 수 있도록 제1,2빔(11,12) 중 어느 하나에는 콘크리트를 주입할 수 있는 공간이 형성된다. 즉, 다수개의 빔 보강판(14)이 사용되더라도 모든 빔 보강판(14)들 사이에 콘크리트를 타설하지 않고 소수 부분에만 타설하더라도 거더(100)의 강도를 증대할 수 있고 형하고를 낮출 수 있다. 물론, 빔 보강판(14)에 의해 구획된 모든 공간에도 콘크리트가 타설될 수도 있다.
지금까지는 거더체(10)의 강도 보강을 위한 것이라 할 수 있고, 도 6은 본 발명 거더(100)의 강도 보강을 위한 예시도로서, 거더체(10)들의 사이에 거더체 보강판(30)이 거더체(10)들을 가로지르는 방향으로 설치(용접 등)되어 근접되는 거더체(10)들을 서로 결속함으로써 전체적인 강도를 증대하며, 앞서 설명한 빔 보강판(14)과 마찬가지로 거더체 보강판(30)들의 사이에 콘크리트 보강부(31)를 형성할 수 있다. 거더체 보강판(30)은 판상이며 거더체(10)와 직교하는 방향으로 세워진다.
거더체(10)들 사이에 콘크리트 보강부(31)가 형성되는 경우 콘크리트의 타설을 위하여 바닥판이 적용된다. 상기 바닥판은 거더체(10)들의 사이에 개재되어 용접 등으로 고정됨으로써 콘크리트 타설을 위한 바닥부를 형성한다.
거더체(10)들 사이에 형성되는 콘크리트 보강부(31)는 작업 공간이 마련될 것이므로 보강 철근(미도시)을 배근할 수 있고, 한편, 베이스 플레이트(20)의 상면에는 전단키(스터드 볼트 등)가 적용될 수 있다.
지금까지는 제1,2빔(11,12)이 서로 결합된 것으로 설명하였으나, 도 7과 도 8에서 보이는 것처럼, 제1,2빔(11,12)은 서로 일정 간격을 두고 이격될 수 있다.
제1,2빔(11,12)의 사이에는 빔 보강판(18)(전술한 빔 보강판(14)보다 큰 크기로서 제1,2빔(11,12)이 일정 간격을 유지하도록 한다)이 적용된다.
빔 보강판(18)은 대략 사각형상이면서 좌우 양측에는 제1,2빔(11,12)에 체결구 등으로 고정되는 날개부(18a)가 연장 형성된다. 빔 보강판(18)은 상부가 제1,2빔(11,12)의 상부 수평부보다 돌출되지 않으면서 저부가 베이스 플레이트(20)의 상면에 안착되는 크기이며, 날개부(18a)는 상하부가 제1,2빔(11,12)의 상하 수평부에 밀착되도록 턱을 두고 형성된다.
빔 보강판(18)들의 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강부(19)(도 9 참고)를 형성할 수 있으며, 콘크리트 보강부(19)의 강도 증대를 위하여 보강 철근(19a)을 배근할 수 있다.
베이스 플레이트(20)의 상면에는 하나 이상의 전단키(21)가 세워지고, 또한, 제1,2빔(11,l2)의 마주하는 면에는 하나 이상의 전단키(11b,12b)가 형성된다. 전단키(21,11b,12b)는 예를 들어 판상이며, 보강 철근(19a)과의 결속 및 합성을 기대하기 위하여 보강 철근(19a)이 삽입 내지 관통되는 철근홈이 형성될 수 있다.
그리고, 기성품인 제1,2빔(11,12)을 사용할 때 제1,2빔(11,12) 사이의 모든 영역에 콘크리트를 타설하지 않고 일부만을 타설하여도 설계하중의 거더를 만족할 수 있는 경우를 위하여 제1,2빔(11,12) 사이의 공간에 하나 이상의 관(40)이 설치될 수 있다. 관(40)은 PVC 관 등 다양한 재질의 관이 사용될 수 있고 또한, 다양한 직경과 다양한 형상(원형, 각형 등)의 관이 사용 가능하다. 즉, 관(40)의 부피만큼 콘크리트의 타설량을 줄일 수 있으므로 경제적 효과를 도모할 수 있다.
또한, 거더체(10)의 처짐 방지를 위하여 인장(50)이 도입될 수도 있다. 인장선(50)은 제1,2빔(11,12) 사이에 쉬스관(51)을 통해 설치(중앙부가 하부를 향해 볼록한 형태)된다.
제1,2빔(11,12)의 결합 후 콘크리트 타설 이전에 인장선(50)을 인장하여 거더체(10)가 상부로부터 전가되는 하중에 대한 버팀력을 발생하도록 할 수 있다.
도 10은 거더체 보강판(30)의 다른 예시도로서, 거더체 보강판(30)의 하부가 근접되는 거더체(10)의 하부로부터 상부로 이격된 곳에 배치되도록 하면서 상판(1)과 연계하도록 설치되는 것을 보인 것이며, 상판(1)의 저부에 상판(1)의 길이방향을 따라 하나 이상의 보강리브(1a)가 형성되고, 거더체 보강판(30)에는 보강리브(1a)가 삽입되는 리브홈(32)이 형성된다.
거더체(10)들 사이에도 전술한 거더체(10)에서 설명한 것처럼, 관(40-1)과 인장선(50-1)이 적용될 수 있다. 즉, 인장선(50-1)의 인장시 근접되는 거더체(10)들 사이를 인장함으로써 처짐에 대한 버팀력을 확보할 수 있다.
여기서, 도 9와 도 10의 조합된 경우 거더체(10)는 내부의 인장선(50)에 의해 1차로 인장되고, 거더체(10)들 사이의 인장선(50-1)의 인장에 의해 2차로 인장됨으로써 보다 큰 버팀력을 확보할 수 있다.
도 11은 빔 보강판(18)과 거더체 보강판(30)이 함께 적용된 것이다. 빔 보강판(18)과 거더체 보강판(30)은 제2빔(12)을 사이에 두고 좌우 양측에서 나란히 배열되면서 체결구를 통해 함께 고정될 수 있다.
10 : 거더체, 11,12 : 제1,2빔
13 : 스터드 볼트, 14 : 빔 보강판
15 : 볼트, 16 : 너트
17,19 : 콘크리트 보강부, 18 : 빔 보강판
20 : 베이스 플레이트, 30 : 거더체 보강판

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 2개 이상의 I 빔 또는 2개 이상의 H 빔이 I 형으로 배열되어 이루어진 2개 이상의 거더체(10)와;
    상면에 상기 거더체를 구성하는 I 빔 사이 또는 H 빔이 일정 간격을 두고 이격되도록 설치되며 상면에 다수의 전단키가 돌출 형성된 베이스 플레이트(20)와;
    상기 거더체의 I 빔 사이 또는 H 빔 사이에 상기 I 빔 또는 H 빔과 직교하는 방향으로 설치되어 상기 I 빔 사이 또는 H 빔을 지지하면서 상기 I 빔 사이 또는 H 빔 사이에 다수의 공간을 형성하는 다수의 빔 보강판과;
    상기 거더체들의 사이에 상기 거더체와 직교하는 방향으로 설치되어 상기 거더체들을 지지함과 아울러 상기 거더체들 사이에 다수의 공간을 형성하는 다수의 거더체 보강판을 포함하고,
    상기 빔 보강판에 의해 구획된 다수의 공간 중에서 하나 이상의 공간에 콘크리트가 타설되어 상기 거더체와 베이스 플레이트 및 콘크리트가 일체로 합성되는 것을 특징으로 하는 I 형 합성 거더.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 거더체 보강판들의 사이에 형성된 공간 중에서 하나 이상의 공간에 타설되어 일체로 합성되는 콘크리트 보강부가 포함되는 것을 특징으로 하는 I 형 합성 거더.
  6. 삭제
  7. 청구항 2 또는 청구항 5에 있어서, 상기 거더체는 2개의 I 빔 또는 H 빔으로 구성되며, 상기 빔 보강판은 일측이 상기 거더체의 I 빔 또는 H 빔 중에서 근접되는 I 빔 또는 H 빔에 용접 고정되고 타측이 다른 I 빔 또는 H 빔에 체결구를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 I 형 합성 거더.
  8. 청구항 2 또는 청구항 5에 있어서, 상기 거더체의 2개 이상의 I 빔 또는 H 빔이 상호 간에 일정 간격을 두고 이격되도록 구성되고, 상기 빔 보강판은 좌우 양측에 상기 I 빔 또는 H 빔에 고정되는 날개부(18a)가 턱(18b)을 두고 형성되어, 상기 턱이 근접되는 I 빔 또는 H 빔에 지지됨으로써 상기 I 빔 또는 H 빔의 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 I 형 합성 거더.
  9. 삭제
  10. 청구항 2에 있어서, 상기 빔 보강판과 거더체 보강판은 상기 거더체의 I 빔 또는 H 빔을 사이에 두고 좌우 양측에 나란히 배열되면서 체결구를 통해 함께 고정되는 것을 특징으로 하는 I 형 합성 거더.
  11. 청구항 5에 있어서, 상기 거더체의 내부와 상기 거더체들 사이 중 일측 이상에는 상기 거더체의 길이방향을 따라 하나 이상의 관(40,40-1)이 설치되어 콘크리트의 타설량을 줄이는 것을 특징으로 하는 I 형 합성 거더.
  12. 청구항 5에 있어서, 상기 거더체의 내부와 상기 거더체들 사이 중 일측 이상에는 인장력에 의해 상기 거더체와 상기 거더체들 사이의 처짐을 방지하는 하나 이상의 인장선(50,50-1)이 설치되는 것을 특징으로 하는 I 형 합성 거더.
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