KR101150369B1 - 건축물의 복합보 구조 - Google Patents

건축물의 복합보 구조 Download PDF

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KR101150369B1 KR1020110130274A KR20110130274A KR101150369B1 KR 101150369 B1 KR101150369 B1 KR 101150369B1 KR 1020110130274 A KR1020110130274 A KR 1020110130274A KR 20110130274 A KR20110130274 A KR 20110130274A KR 101150369 B1 KR101150369 B1 KR 101150369B1
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Abstract

본 발명은 건축물의 복합보 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 철근 및 콘크리트 소요량을 최소화하면서도 구조적 강성을 안정적으로 확보할 수 있도록 함으로써 자재비과 인건비가 절감되고 공사기간이 단축될 뿐만 아니라 처짐 및 진동에 대한 강성이 향상되고, 자중이 현저히 감소 되도록 함으로써 간결, 단순한 건축물을 구현할 수 있고, 시공성을 향상시킬 수 있는 건축물의 복합보 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건축물의 복합보 구조는 본 발명에 따른 건축물의 복합보 구조는 복합보 구조에 있어서, 상기 복합보 구조는, 길이방향으로 배치되고 내부에 중공홀이 형성되고 양쪽에 기둥 또는 보에 설치되는 접합부재가 접속되는 횡골격부재; 상기 횡골격부재의 둘레를 감싸도록 타설, 양생되는 콘크리트층; 상기 접합부재가 배치되는 영역에 타설, 양생되는 보조 콘크리트층; 상기 횡골격부재의 저부에 배치되는 수평부와, 상기 수평부의 양단에서 직립되는 수직부로 이루어지고 상기 콘크리트층 외부로 노출되는 상기 수직부의 상단부가 슬래브층의 철근에 접속되는 복수의 스트럽; 상기 횡골격부재의 내부에 길이방향으로 내설되어 상기 보조 콘크리트층의 말단까지 설치되되 상기 횡골격부재의 양쪽에서 중심을 향해 점차적으로 하향되는 경사구간과 중앙 부분에 직선구간을 갖도록 하방으로 볼록한 호 형상으로 배치되고, 강연선 또는 강봉으로 구성되는 텐돈; 및 상기 텐돈의 배치된 상태를 지지하기 위해 상기 직선구간에 해당되는 상기 중공홀에 배치되는 복수의 새들부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 본 발명에 따른 건축물의 복합보 구조에 의하면, 중공구조의 횡골격부재가 보의 길이방향을 따라 배열되어 이 횡골격부재의 둘레 부분에만 콘크리트층이 형성됨에 따라 보의 자중을 현저히 감소시킬 수 있으므로 기둥이나 기초의 규모를 최소화할 수 있고, 층고를 줄일 수 있어서 전체적인 건축비를 현저히 절감할 수 있다. 또한, 복합보의 구조가 간결, 단순하여 다양한 디자인의 건축물을 구현할 수 있고, 건축물의 외장규모를 간결, 단순화할 수 있으며 내진설계가 용이한 장점이 있다. 그리고, 텐돈에 의해 처짐에 대한 강성이 확보되므로 철근의 배근 물량을 최소화할 수 있으므로 자재비를 절감할 수 있고, 시공이 간결, 단순하여 인건비가 절감될 뿐만 아니라 PC보로 제작되므로 철골구조와 마찬가지로 공기를 단축할 수 있는 장점이 있다.

Description

건축물의 복합보 구조{COMPLEX GIRDER FOR BUILDING}
본 발명은 건축물의 복합보 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 철근 및 콘크리트 소요량을 최소화하면서도 구조적 강성을 안정적으로 확보할 수 있도록 함으로써 자재비과 인건비가 절감되고 공사기간이 단축될 뿐만 아니라 처짐 및 진동에 대한 강성이 향상되고, 자중이 현저히 감소 되도록 함으로써 간결, 단순한 건축물을 구현할 수 있고, 시공성을 향상시킬 수 있는 건축물의 복합보 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물은 기둥부재를 시공하고 기둥부재 사이에 보를 연결한 다음 거푸집과 보강철근을 설치하고 콘크리트를 타설, 양생하여 슬래브를 축조하는 방식으로 시행한다.
보의 구조로는 철근콘크리트 구조, 철골 구조, SRC(Steel Reinforced Concrete) 구조가 주로 시공되고 있다.
철근 콘크리트 구조는 주지된 바와 같이 철근과 콘크리트로 이루어져 철근은 인장응력을 부담하고 콘크리트는 압축응력을 부담하는 구조로서 비교적 저렴한 비용으로 시공할 수 있고 내화성, 내구성이 높은 장점은 있으나 자중이 크고 거푸집 등을 가설 및 해체하여야 하므로 공기가 증가되는 단점이 있다.
철골구조는 강판 및 각종 형강을 볼팅, 용접 등의 접합방식으로 조립하는 구조로서 시공기간이 단축되고 시공품질이 균일하여 최근 대형 고층건물의 시공에 널리 적용되고 있으나 고가의 철강재를 사용하므로 건축비가 상승되고 내화성의 결여로 별도의 내화피복을 시공하여야 하는 단점이 있다.
SRC(Steel Reinforced Concrete) 구조는 철근 콘크리트 구조와 철골구조의 장점을 복합적으로 채용한 것으로 철골 부재의 주위에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 시공하게 되므로 철골 물량의 감소를 통해 자재비를 절감할 수 있으나 철근을 현장에서 배근하고 콘크리트를 타설하여야 하므로 거푸집의 설치 및 해체공사가 필요하여 공기가 지나치게 늘어나고 인건비가 상승되는 단점이 있다.
전술한 바와 같이 종래 보의 구조는 나름의 장점은 가지고 있지만 각각 치명적인 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라 철강재의 급격한 상승, 인건비의 상승, 및 숙련된 기능인력의 부족 등과 같은 다양한 문제점을 수반하고 있어서 최근에는 공기 단축과 시공비를 절감할 수 있도록 개발된 다양한 복합보가 널리 시공되고 있다.
이러한, 복합보는 도1에 도시된 바와 같이 통상 거더(20)로 호칭되는 것으로 기둥의 철골브라켓에 횡으로 고정된다. 거더는 길이방향으로 배치되는 복수의 주근(24)과, 이 주근(24)의 하부에 걸림되는 형태로 배치되고 상부 돌출부가 슬래브의 철근에 걸림되는 스트럽(23)과, 스트럽 및 주근을 둘러싸도록 콘크리트 몰탈이 타설, 양생되어 형성되는 콘크리트층(25)으로 구성되어 있다.
그리고, 콘크리트층(25)의 중심에는 처짐과 내력에 유리하도록 철강재로 형성된 저항부재가 길이방향을 따라 배치될 수 있다.
한편, 전술한 종래 복합보를 이용하여 건축물을 시공하게 되면 PC(Precasting) 기성제품으로 제작하여 설치하는 것이므로 거푸집의 설치 및 해체와 같은 가설작업이 필요 없고 건축물의 층고를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 공기를 단축시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 철골 구조와 같이 내화피복 공사를 시행하지 않아도 되는 등 시공비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
하지만, 도1에 도시된 바와 같이 거더(20)의 내부가 모두 콘크리트로 채워져 양생되므로 콘크리트 물량의 과다소요로 자재비가 상승되고, 양생에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 특히, 거더의 내부에 콘크리트가 전체적으로 채워지므로 지나치게 자중이 증가 되고, 이로 인해 기둥(1)이나 기초의 규모를 크게 하여야 하고 층고가 증가되는 등 건축의 외장규모 또한 커지게 되므로 내진에 불리하고 전체적인 건축비의 상승을 초래하게 된다.
그리고, 거더의 자중 증가로 인해 처짐에 대한 강성을 확보하기 위해 다량의 철근을 배근하여야 하므로 제작이 복잡하고 많은 인건비가 소요될 뿐만 아니라 철근 소요량 증가에 따른 제작비의 상승을 초래한다. 아울러, 고하중의 복합보를 양중하여 설치하는 작업은 상대적으로 어렵고 대형 양중 장비를 필요로 하는 등 시공 전반에 걸쳐 다양한 문제점을 초래하고 있다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 철근 및 콘크리트 소요량을 최소화하면서도 구조적 강성을 안정적으로 확보할 수 있도록 함으로써 자재비과 인건비가 절감되고 공사기간이 단축되도록 한 건축물의 복합보 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 거더 단부에 접합 연결철판과 긴장재 정착구를 삽입하고, 중앙부는 각형 철판을 이용하여 중공 구조를 갖도록 제작하고, 인장강도가 약한 콘크리트에 긴장재를 통하여 압축력을 가함으로써 콘크리트의 균열이 제어되며, 자중을 감소할 수 있고, 처짐 및 진동에 효율적으로 저항하며, 단순한 건축물을 구현할 수 있고, 시공성이 향상되도록 한 건축물의 복합보 구조를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 건축물의 복합보 구조는 복합보 구조에 있어서, 상기 복합보 구조는, 길이방향으로 배치되고 내부에 중공홀이 형성되고 양쪽에 기둥 또는 보에 설치되는 접합부재가 접속되는 횡골격부재; 상기 횡골격부재의 둘레를 감싸도록 타설, 양생되는 콘크리트층; 상기 접합부재가 배치되는 영역에 타설, 양생되는 보조 콘크리트층; 상기 횡골격부재의 저부에 배치되는 수평부와, 상기 수평부의 양단에서 직립되는 수직부로 이루어지고 상기 콘크리트층 외부로 노출되는 상기 수직부의 상단부가 슬래브층의 철근에 접속되는 복수의 스트럽; 상기 횡골격부재의 내부에 길이방향으로 내설되어 상기 보조 콘크리트층의 말단까지 설치되되 상기 횡골격부재의 양쪽에서 중심을 향해 점차적으로 하향되는 경사구간과 중앙 부분에 직선구간을 갖도록 하방으로 볼록한 호 형상으로 배치되고, 강연선 또는 강봉으로 구성되는 텐돈; 및 상기 텐돈의 배치된 상태를 지지하기 위해 상기 직선구간에 해당되는 상기 중공홀에 배치되는 복수의 새들부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 횡골격부재는, 내부에 중공홀이 형성된 중공부와, 상기 중공부의 양측에 일체로 연장되되 내부에 상기 접합부재가 배치되는 수용공간이 형성되도록 상방으로 개구부가 형성된 연결부로 구성되거나, 내부에 중공홀이 형성된 중공부로만 구성될 수 있다.
한편, 상기 스트럽의 수평부 및 수직부의 경계부인 굴곡부 안쪽에 위치하도록 상기 횡골격부재의 길이방향을 따라 배치되어 상기 스트럽의 견인력을 지지하는 주근; 상기 텐돈의 저면에 위치하도록 상기 경사구간에 해당되는 횡골격부재에 배치되는 복수의 지지바; 및 상기 텐돈을 긴장된 상태로 고정하기 위해 상기 보조 콘크리트층의 외측 단부에 구성되는 정착부재를 포함할 수 있다.
상기 접합부재는 "l" 자 형상 또는 "ㅗ" 자 형상의 플레이트몸체, 상기 플레이트몸체의 외측 노출부에 마련되고 기둥 및 보와의 결속을 위해 복수의 체결공이 형성된 결속부, 및 상기 플레이트몸체에 돌출, 형성되는 복수의 보조 지지부재를 구비한 구조로 이루어지고, 상기 횡골격부재는 상기 콘크리트층과의 결속강도를 증가시키기 위해 둘레에 복수의 보조 지지부재가 돌출, 형성될 수 있다.
상기 새들부재는 상기 중공홀에 종방향으로 설치되고 플레이트의 하방에 상기 텐돈의 삽입을 위한 삽입홈이 형성된 판상 새들부재, 또는 상기 중공홀의 종방향으로 설치되고 지지플레이트의 하단에 설치된 환봉형상 몸체에 상기 텐돈의 안착을 위한 삽입홈이 요입된 봉상 새들부재로 구성될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 건축물의 복합보 구조는 상기 중공부의 중앙 부분에 일자형으로 배치되는 직선구간과, 상기 직선구간의 양쪽 단부로부터 상기 중공부의 양쪽 말단을 향해 점차적으로 상향 경사지게 배치되는 경사구간을 갖도록 내설된 후, 후방 부분이 측방을 향해 굴곡되어 긴장된 상태로 고정되는 보조 텐돈을 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 건축물의 복합보 구조에 의하면, 중공구조의 횡골격부재가 보의 길이방향을 따라 배열되어 이 횡골격부재의 둘레 부분에만 콘크리트층이 형성됨에 따라 보의 자중을 현저히 감소시킬 수 있으므로 기둥이나 기초의 규모를 최소화할 수 있고, 층고를 줄일 수 있어서 전체적인 건축비를 현저히 절감할 수 있다. 또한, 복합보의 구조가 간결, 단순하여 다양한 디자인의 건축물을 구현할 수 있고, 건축물의 외장규모를 간결, 단순화할 수 있으며 내진설계가 용이한 장점이 있다.
그리고, 텐돈에 의해 처짐에 대한 강성이 확보되므로 철근의 배근 물량을 최소화할 수 있으므로 자재비를 절감할 수 있고, 시공이 간결, 단순하여 인건비가 절감될 뿐만 아니라 PC보로 제작되므로 철골구조와 마찬가지로 공기를 단축할 수 있는 장점이 있다.
도1a 및 도1b는 종래 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 정단면도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 요부 확대단면도,
도4는 도2의 A-A선 단면도,
도5는 도2의 B-B선 단면도,
도6은 도2의 C-C선 단면도,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조에서 적용되는 정착부재를 설명하기 위한 분리 사시도,
도8는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조에 적용되는 새들부재의 다른 예를 설명하기 위한 사시도,
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 평단면도,
도10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 도9의 D-D선 종단면도,
도11a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 도9의 E-E선 단면도,
도11b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 도9의 E-E선 부위의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 정단면도, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 요부 확대단면도, 도4는 도2의 A-A선 단면도, 도5는 도2의 B-B선 단면도, 도6은 도2의 C-C선 단면도이다. 그리고, 첨부된 도면에서 복합보는 기 제작된 상태에서 양중되어 슬래브가 형성되는 부분에 조립되는 것이지만 이해를 돕기 위해 슬래브에 이미 설치된 상태로 도시하여 설명한다.
도2 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조는 횡골격부재(10), 텐돈(20,tendon), 새들부재(30,saddle member), 스트럽(40,stirrup) 및 콘크리트층(50)을 구비한 것으로 프리캐스팅 방식으로 기 제작된 상태에서 건축물의 시공시에 기둥 또는 보에 양측 단부가 접속 설치되도록 되어 있다.
횡골격부재(10)는 도2, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 길이방향으로 배치되고 내부에 중공홀(11)이 형성된 중공부(10a,도2의 10a영역)와, 이 중공부(10a)의 양측에 일체로 연장되고 기둥에 형성된 철골브라켓 및 거더에 접속되는 접합부재(60)가 배치되는 연결부(10b,도2의 10b영역)로 구성되어 있다.
그리고, 횡골격부재(10)는 강판과 같은 플레이트가 용접 또는 볼트 이음방식으로 조립되어 전체적인 외관이 대략 사각기둥 형상으로 형성된 몸체의 외면에 다수의 보조 지지부재(14)가 돌출되게 결합된 것으로, 중공부(10a)는 중공홀(11)의 단면 형상이 직사각 형상이 되도록 플레이트가 서로 결합되어 구성되고, 연결부(10b)는 플레이트에 의해 직사각 형상으로 서로 결합되되 내부에 후술되는 보조 콘크리트층(70)이 형성되도록 수용공간(12)이 형성되어 있다. 이때, 수용공간(12)은 상방으로 개구부가 형성된 구조로서 이를 위해 연결부(10b)의 상부에는 플레이트가 결합 되지않는 구조로 제작된다.
보조 지지부재(14)는 콘크리트층(50)과의 결속강도 향상을 위한 부재로 철근과 같은 강봉을 용접하여 구성할 수도 있지만, 본 실시예에서는 스터드 볼트를 용접하여 구성한다.
상기 접합부재(60)는 건축물의 기둥에 형성된 철골브라켓 또는 거더에 직접적으로 결속되는 부재로 횡골격부재(10)의 연결부(10b)에 길이방향으로 삽입, 설치되어 있다. 접합부재(60)는 H-빔과 같은 형강에 의해 형성될 수도 있지만 본 실시예에서는 후판을 평철 형태로 재단하여 준비한 후 폭방향 부분이 세워져 입설되는 형태가 되도록 횡골격부재(10)의 연결부에 용접방식으로 설치되어 있다.
그리고, 접합부재(60)는 횡골격부재(10)의 연결부(10b)에 삽입되어 입설되는 직사각판 형태의 플레이트몸체(61), 플레이트몸체(61)의 외측 노출부에 마련되고 기둥과의 결속을 위한 복수의 체결공이 형성된 결속부(62), 및 연결부(10b) 내에 배치되는 플레이트몸체(61) 전후면에 돌출, 형성되는 복수의 보조 지지부재(63)를 구비한 구조로 형성된다.
텐돈(20,tendon)은 복합보 중앙 부분의 처짐에 대한 저항력을 제공하기 위한 부재로서 인장강도가 큰 강연선 또는 강봉 같은 선형부재로 구성된다.
그리고, 텐돈(20)은 중공부(10a) 및 연결부(10b)의 내부에 횡방향으로 배치되어 내설되는 부재로서, 양쪽 연결부(10b)의 단부에서 중공부(10a)의 중심을 향해 점차적으로 하향되어 중앙 부분이 하방으로 볼록한 호 형상으로 배치되도록 설치된다. 이러한 텐돈(20)의 배치경로를 보다 구체적으로 설명하면, 도2에 도시된 바와 같이 텐돈은 복합보의 처짐이 일어나는 중앙 부분에 횡골격부재(10)의 바닥면을 따라 일자형으로 배치되는 직선구간(a)과, 이 직선구간(a)의 양쪽 단부로부터 횡골격부재(10)의 양쪽 말단을 향해 점차적으로 상향 경사지게 형성되는 경사구간(b)으로 갖도록 배치되어 있다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조에서 적용되는 정착부재를 설명하기 위한 분리 사시도이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조는 텐돈(20)의 긴장된 상태를 유지하기 위해 복합보의 양쪽에 정착부재(80)가 구비되어 있다.
정착부재(80)는 텐돈(20)에 인장력을 인가하여 긴장시킨 상태를 유지하기 위한 부재로서 연결부(10b)의 외측 단부에 설치되는 정착브라켓(81)에 설치된다. 그리고, 정착부재(80)는 텐돈을 견고하게 고정, 지지할 수 있는 구조라면 제한 없이 다양한 종류의 고정수단이 채택, 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 도7에 도시된 바와 같이 텐돈(20)이 삽입되고 외측 단부에 체결부(82a)가 형성된 텐돈삽입튜브(82), 정착브라켓(81)에 결합되고 중앙에 텐돈삽입튜브(82)가 삽입되는 관통홀이 형성된 고정부재(83), 텐돈삽입튜브(82)의 체결부(82a) 입구에 삽입되어 그 내부 위치한 텐돈를 압박하는 쐐기(84,웨지, wedges), 및 텐돈삽입튜브(82)의 체결부(82a)에 체결되어 쐐기에 압박, 고정하는 체결너트(85)를 구비한 구조로 형성되어 있다.
첨부도면, 도8는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조에 적용되는 새들부재의 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도2를 참조하면, 새들부재(30,saddle menber)는 횡골격부재(10)의 내부에 배치된 텐돈(20)의 중앙 부분을 지지하기 위한 부재로서 텐돈의 배치경로를 따라 횡골격부재의 내부에 설치되고 텐돈으로부터 작용되는 상승력을 횡골격부재에 전달하는 기능을 수행하도록 하단 부분이 텐돈의 상면에 접촉되는 형태로 배치된다.
새들부재(30)는 텐돈(20)을 안정적으로 지지할 수 있다면 형태에 제한 없이 다양하게 구성될 수 있지만, 본 실시예에서는 처짐 하중이 집중적으로 작용되는 횡골격부재(10)의 중앙 부분인 텐돈(20)의 직선구간(a)에 복수 개가 일정한 간격으로 배치되어 있다.
그리고 새들부재(30)는 도2 및 도6에 도시된 바와 같이 중공홀(11)에 종방향으로 설치되는 플레이트의 하방에 텐돈(20)의 삽입을 위한 삽입홈(31a)이 형성된 판상 새들부재(31)로 구성될 수 있다.
한편, 새들부재는 도8에 도시된 바와 같이 횡골격부재(10) 중공홀(11)에 종방향으로 설치되는 지지플레이트(32)의 하단에 설치된 환봉형상 몸체에 텐돈의 안착을 위한 삽입홈(33a)이 요입된 봉상 새들부재(33)로 구성될 수 있다.
아울러, 텐돈(20)의 배치경로 중 경사구간(b)에는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 지지바(37)가 일정한 간격으로 이격, 설치되어 있다. 이러한, 지지바(37)는 평철과 같은 형강이나 또는 환봉을 횡골격부재(10)의 측벽 사이에 가로질러 배치하는 방식으로 설치, 구성한다.
그리고, 지지바(37)는 텐돈(20)의 하방에 배치되어 긴장력이 작용된 상태에서 텐돈이 하방으로 이동되지 않도록 하여 새들부재(30)에 안정된 상승력이 작용되도록 하는 기능을 수행하게 된다. 즉, 텐돈(20)의 양단에서 인장력이 작용되어 긴장된 상태에 있게 되면 텐돈에 의해 새들부재(30)에는 상승력이 작용되지만 경사구간(b)에 위치한 텐돈에는 역방향인 하방으로 반력이 작용되게 되는데, 이때 텐돈(20)의 하부에 배치된 지지바(37)는 텐돈의 하방 이동을 저지하면서 긴장된 상태가 유지되도록 하는 기능을 수행하게 된다.
스트럽(40,stirrup)은 콘크리트층(50)의 내부의 매설되는 부재로서 그 상단부가 복합보의 상부에 시공되는 슬레브(100)에 매설된 철근(101)에 결합 되므로서 복합보의 하중을 지지하는 역활을 수행하게 된다.
그리고, 스트럽(40)은 횡골격부재(10)의 길이방향을 따라 촘촘하게 배치되는 것으로, 횡골격부재(10)의 저부에 배치되는 수평부(41)와, 수평부(41)의 양단에서 굴곡되어 직립되는 수직부(42)로 이루어지고, 콘크리트층(50) 외부로 노출되는 수직부(42)의 상단부에는 슬래브(100)에 배근된 철근(101)에 걸림되는 만곡부(43)가 형성되어 있다.
또한, 횡골격부재(10)의 저부 양쪽에는 슬래브(100)의 철근(101)에 결합된 스트럽(40)의 견인력을 복합보에 안정적으로 제공하기 위해 주근(90)이 배근되어 있다. 이때, 주근(90)은 스트럽(40)의 수평부(41) 및 수직부(42)의 경계부인 굴곡부 안쪽에 위치하여 횡골격부재(10)의 길이방향을 따라 배치된다.
콘크리트층(50)은 횡골격부재(10)의 둘레를 감싸는 형태로 타설, 양생되는 것으로, 이러한 콘크리트층(50)은 상기한 횡골격부재(10), 텐돈(20,tendon), 새들부재(30,saddle menber), 스트럽(40,stirrup), 및 주근(90)을 준비하여 거푸집의 내부에 배치한 후 거푸집의 상부로부터 콘크리트 몰탈을 타설하여 횡골격부재(10)의 주변으로 채워지도록 하여 형성한다.
아울러, 콘크리트 몰탈의 타설시에 연결부(10b)의 수용공간(12)으로 콘크리트 몰탈을 주입하여 양생과정을 거치게 되면, 횡골격부재(10)의 양쪽 연결부(10b)에는 보조 콘크리트층(70)이 형성되게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조의 작용을 설명한다.
먼저, 프리캐스팅 하고자 하는 복합보의 길이, 폭, 및 높이에 맞게 거푸집(미도시)을 제작하고 거푸집 내부에 직접 주근(90) 및 스트럽(40)을 조립, 설치하거나, 사전에 주근(90) 및 스트럽(40)을 조립한 후 거푸집 내부에 삽입하는 방식으로 설치한다. 이때, 스트럽(40)은 수직부(42)의 상단 부분이 외부로 노출되도록 배근한다.
한편, 강판을 재단하여 사각 기둥형상을 갖도록 용접 또는 볼트 이음방식으로 조립하여 몸체를 한 후 보조 지지부재(14)를 결합하여 횡골격부재(10)를 구성하고, 이 횡골격부재(10)의 중공부(10a) 중공홀(11)에 새들부재(30)를 설치하고, 연결부(10b)의 수용공간(12)에 접합부재(60) 및 지지바(37)를 설치한다. 이후, 텐돈(20,tendon)을 횡골격부재(10)의 중공홀(11)과 수용공간(12)상으로 배치하되 중앙의 직선구간(a)에서는 새들부재(30)의 하부에 위치하도록 배치하고 경사구간(b)에서는 지지바(37)의 상부에 위치하도록 배치한다.
그리고, 연결부(10b)에 설치된 정착브라켓(81)에 고정부재(83)를 설치하고 연결부(10b)의 내부 수용공간(12)에 텐돈삽입튜브(82)가 위치되도록 정착부재(80)를 배치한 후, 텐돈(20)을 텐돈삽입튜브(82) 내부로 삽입하여 외부로 인출되도록 한다.
이와 같은 상태에서 거푸집의 상부로부터 콘크리트 몰탈을 타설하여 횡골격부재(10)의 주변으로 주입, 채워지도록 한 후, 양생과정을 거치게 되면 콘크리트층(50)이 형성되게 된다. 그리고, 콘크리트 타설시에 연결부(10b)의 수용공간(12)으로 주입되는 콘크리트 몰탈은 양생과정을 거쳐 보조 콘크리트층(70)으로 형성된다.
한편, 콘크리트의 타설작업이 완료되어 어느 정도 양생되면, 텐돈(20)의 말단에 쐐기(84)를 삽입하고 유압식 인장장비(미도시)를 접속하여 인장력을 작용시키게 되면 텐돈(20)은 팽팽하게 당겨지게 된다. 이러한 상태에서 체결너트(85)를 체결하게 되면 텐돈(20)은 긴장된 상태로 횡골격부재(10)의 양쪽 단부에 고정되게 된다. 이와 같이 텐돈(20)을 인장시키는 작업이 완료되면 도3에 도시된 바와 같이 유압식 인장장비(미도시)를 제거하고 장비삽입홈(71)에 그라우팅(72)을 채워넣는 마감작업을 시행한다.
그리고, 텐돈(20)을 긴장시키는 유압식 인장장비(미도시)는 텐돈을 압박 고정한 상태에서 외부로 당겨내는 동작을 수행하는 유압잭과, 유압잭에 유압작동유를 공급하도록 유압호스를 매개로 접속되는 유압펌프로 이루어진 통상의 긴장 잭시스템(stressing jack system)으로 호칭되는 것을 이용한다.
그리고, 콘크리트층(50) 및 보조 콘크리트층(70)의 양생이 완료되면 외부로 노출된 텐돈(20)의 여유장을 절단하고, 거푸집을 제거하게 되면 복합보의 제작이 완료된다.
전술한 방식으로 제작된 복합보의 시공과정을 간략하게 살펴보면, 운반장비에 의해 복합보를 건축물의 시공현장으로 운반하고, 크레인과 같은 견인장비에 의해 양중하여 접합부재(60)의 결속부(62)를 기둥(미도시)에 마련된 체결브라켓(미도시)에 정위치 시킨 다음 볼트 이음방식으로 체결 고정한다.
이후, 기둥에 설치된 복합보의 상면으로 슬래브(100)의 형성을 위한 거푸집을 설치하고 철근(101)이 스트럽(40)의 상단 만곡부(43) 내에 위치하도록 배근한 후 콘크리트를 타설하게 되면 복합보와 일체로 양생되는 슬래브(100)의 형성이 완료한다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 평단면도, 도10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 도9의 D-D선 종단면도, 도11a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 도9의 E-E선 단면도, 도11b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조를 설명하기 위한 도9의 E-E선 부위의 사시도이다. 전술한 일 실시예와 동일, 유사한 구성에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 동일부호를 부여하여 설명한다.
도9 내지 도11b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조는 횡골격부재(10), 텐돈(20,tendon), 새들부재(30,saddle member), 스트럽(40,stirrup) 및 콘크리트층(50), 접합부재(60), 및 보조 콘크리트층(70)을 구비하되, 복합보 중앙 부분의 처짐에 대한 저항력을 보강하기 위해 보조 텐돈(110)이 더 구비되어 있다.
보조 텐돈(110)은 중공부의 내부에 횡방향으로 배치되어 내설되는 것으로, 전술한 텐돈(20)과 마찬가지로 복합보의 처짐이 일어나는 중앙 부분에 횡골격부재(10)의 바닥면을 따라 일자형으로 배치되는 직선구간과, 이 직선구간의 양쪽 단부로부터 횡골격부재(10)의 양쪽 말단을 향해 점차적으로 상향 경사지게 형성되는 경사구간(b)으로 갖도록 배치되어 있다.
그리고, 보조 텐돈(110)은 안정된 긴장력이 확보될 수 있도록 후방 부분이 횡골격부재(10)의 말단에서 굴절되어 복합보의 측방을 향해 배치된 후 텐돈(20)과 동일하게 복합보의 양쪽 측방에 설치되는 정착부재(80)에 의해 긴장된 상태로 고정된다.
그리고, 횡골격부재(10)의 말단에는 보조 텐돈(110)의 방향 전환을 위한 가이드봉(120)이 설치되어 있고, 이 가이드봉(120)을 외주면에 보조 텐돈(110)이 감기는 형태로 밀착되면서 복합보의 측방을 향해 굴곡되도록 되어 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조의 횡골격부재(10)는 도9 및 도11a에 도시된 바와 같이 내부에 중공홀이 형성된 중공부(10a)만으로 구성되어 있다. 다시 말해서, 전술한 일 실시예에서는 중공부(10a)와 이 중공부에 일체로 연장되는 연결부(10b)로 구성되어 있지만 다른 실시예에 따른 횡골격부재(10)는 별도의 연결부가 형성되지 않고 중공부(10a)만으로 구성되어 있다.
그리고, 횡골격부재(10)의 말단에는 보조 콘크리트층(70)의 형성을 위한 콘크리트 몰탈의 유입을 방지하기 위한 막음판(130)이 설치되어 있다. 막음판(130)은 횡골격부재(10)의 말단에 종방향으로 설치되는 가이드봉(120)의 좌우측에 설치되는 판상부재로서 상부에 텐돈(20)이 통과하는 텐돈홀(131)이 천공되고, 이 텐돈홀(131)의 하방에 보조 텐돈(110)이 통과할 수 있도록 반구형의 보조 텐돈홀(132)이 천공되어 있다.
또한 접합부재(60)는 횡골격부재(10)의 양단 중앙에 일체로 결합되는 "ㅗ" 자 형상의 플레이트몸체(61), 이 플레이트몸체(61)의 외측 노출부에 마련되고 기둥 및 보와의 결속을 위해 복수의 체결공이 형성된 결속부(62), 및 플레이트몸체(61)에 돌출, 형성되는 복수의 보조 지지부재(63)를 구비한 구조로 형성되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 건축물의 복합보 구조의 작용효과는 전술한 일 실시예와 유사하므로 구성상 차이점이 있는 부분에 대해서만 간략하게 설명하고 나머지 부분의 설명은 생략한다.
보조 텐돈(110)은 텐돈(20)과 마찬가지로 콘크리트의 타설작업이 완료되어 어느 정도 양생되면 유압식 인장장비(미도시)에 의해 팽팽하게 당겨 설치하게 되는데, 이와 같은 보조 텐돈(110)이 구비되면 복합보 중앙 부분의 처짐에 대한 저항력을 보강할 수 있으므로 건축물의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 횡골격부재(10)는 내부에 중공홀(11)이 형성된 중공부(10a)만으로 구성되어 있으므로 전술한 일 실시예에 나타난 횡골격부재(10)에 비해 복합보의 하중을 좀 더 줄일 수 있고, 자재비와 제작비용을 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 건축물의 복합보 구조를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
10:횡골격부재 10a:중공부
10b:연결부 11:중공홀
12:수용공간 14.63:보조 지지부재
20:텐돈 30:새들부재
31:판상 새들부재 32:지지플레이트
33:봉상 새들부재 37:지지바
40:스트럽 41:수평부
42:수직부 43:만곡부
50:콘크리트층 60:접합부재
62:결속부 70:보조 콘크리트층
80:정착부재 81:정착브라켓
82:텐돈삽입튜브 83:고정부재
84:쐐기 85:체결너트
90:주근 100:슬래브
110:보조 텐돈 120:가이드봉
130:막음판

Claims (6)

  1. 복합보 구조에 있어서,
    상기 복합보 구조는,
    길이방향으로 배치되고 내부에 중공홀이 형성되고 양쪽에 기둥 또는 보에 설치되는 접합부재가 접속되는 횡골격부재;
    상기 횡골격부재의 둘레를 감싸도록 타설, 양생되는 콘크리트층;
    상기 접합부재가 배치되는 영역에 타설, 양생되는 보조 콘크리트층;
    상기 횡골격부재의 저부에 배치되는 수평부와, 상기 수평부의 양단에서 직립되는 수직부로 이루어지고 상기 콘크리트층 외부로 노출되는 상기 수직부의 상단부가 슬래브층의 철근에 접속되는 복수의 스트럽;
    상기 횡골격부재의 내부에 길이방향으로 내설되어 상기 보조 콘크리트층의 말단까지 설치되되 상기 횡골격부재의 양쪽에서 중심을 향해 점차적으로 하향되는 경사구간과 중앙 부분에 직선구간을 갖도록 하방으로 볼록한 호 형상으로 배치되고, 강연선 또는 강봉으로 구성되는 텐돈; 및
    상기 텐돈의 배치된 상태를 지지하기 위해 상기 직선구간에 해당되는 상기 중공홀에 배치되는 복수의 새들부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물의 복합보 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 횡골격부재는, 내부에 중공홀이 형성된 중공부와, 상기 중공부의 양측에 일체로 연장되되 내부에 상기 접합부재가 배치되는 수용공간이 형성되도록 상방으로 개구부가 형성된 연결부로 구성되거나, 내부에 중공홀이 형성된 중공부로만 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 복합보 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스트럽의 수평부 및 수직부의 경계부인 굴곡부 안쪽에 위치하도록 상기 횡골격부재의 길이방향을 따라 배치되어 상기 스트럽의 견인력을 지지하는 주근;
    상기 텐돈의 저면에 위치하도록 상기 경사구간에 해당되는 횡골격부재에 배치되는 복수의 지지바; 및
    상기 텐돈을 긴장된 상태로 고정하기 위해 상기 보조 콘크리트층의 외측 단부에 구성되는 정착부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물의 복합보 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접합부재(60)는 "l" 자 형상 또는 "ㅗ" 자 형상의 플레이트몸체(61), 상기 플레이트몸체(61)의 외측 노출부에 마련되고 기둥 및 보와의 결속을 위해 복수의 체결공이 형성된 결속부(62), 및 상기 플레이트몸체(61)에 돌출, 형성되는 복수의 보조 지지부재(63)를 구비한 구조로 이루어지고,
    상기 횡골격부재(10)는 상기 콘크리트층과의 결속강도를 증가시키기 위해 둘레에 복수의 보조 지지부재(14)가 돌출, 형성된 것을 특징으로 하는 건축물의 복합보 구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 새들부재는 상기 중공홀에 종방향으로 설치되고 플레이트의 하방에 상기 텐돈의 삽입을 위한 삽입홈이 형성된 판상 새들부재, 또는 상기 중공홀의 종방향으로 설치되고 지지플레이트의 하단에 설치된 환봉형상 몸체에 상기 텐돈의 안착을 위한 삽입홈이 요입된 봉상 새들부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 복합보 구조.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공부의 중앙 부분에 일자형으로 배치되는 직선구간과, 상기 직선구간의 양쪽 단부로부터 상기 중공부의 양쪽 말단을 향해 점차적으로 상향 경사지게 배치되는 경사구간을 갖도록 내설된 후, 후방 부분이 측방을 향해 굴곡되어 긴장된 상태로 고정되는 보조 텐돈을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물의 복합보 구조.
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