KR101456366B1 - 개방형 채널과 수직부 천공 h형강으로 구성된 보 춤 저감형 합성보 및 이를 이용한 철골 구조물 - Google Patents

개방형 채널과 수직부 천공 h형강으로 구성된 보 춤 저감형 합성보 및 이를 이용한 철골 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철골보와 콘크리트가 일체화된 합성보에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개방형 채널과 수직부 천공 H형강으로 구성된 철골보를 별도의 거푸집을 사용하지 않고 콘크리트와 일체로 합성시켜 강재와 콘크리트의 효율적인 이용이 가능한 보 춤 저감형 합성보와 이를 이용하여 합성보의 단부에 발생하는 부모멘트를 경제적이고 효과적으로 저감시킨 철골 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 보 춤 저감형 합성보는 바닥판, 상기 바닥판의 양쪽 끝단에서 각각 위쪽으로 연장된 측면판 및 상기 측면판에서 외측으로 연장된 날개판을 포함하는 개방형 채널; 상부 플랜지, 웨브 및 하부 플랜지로 구성되고, 하부 플랜지의 하면이 개방형 채널의 바닥판 상면과 접촉되도록 놓여져 개방형 채널의 바닥판과 결합되되 개방형 채널보다 더 긴 길이를 가져 양쪽 단부의 일정 길이가 개방형 채널로부터 돌출되게 결합되며, 개방형 채널의 날개판과 상부 플랜지 사이에 해당하는 웨브 상부에는 재축방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제1 연결구멍이 형성된 H형강; H형강의 웨브 상부에 형성된 각각의 제1 연결구멍을 관통하여 웨브의 양측에 위치하는 개방형 채널의 날개판의 상면에서 날개판에 고정되는 다수 개의 제1 연결부재; 개방형 채널의 내부에 채워져 개방형 채널, H형강의 하부 플랜지 및 웨브와 일체로 합성되는 속채움 콘크리트; 및 개방형 채널의 날개판 위쪽으로 형성되고 H형강의 상부 플랜지 및 웨브 상부가 매립되어 일체로 합성되는 슬래브 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

개방형 채널과 수직부 천공 H형강으로 구성된 보 춤 저감형 합성보 및 이를 이용한 철골 구조물{Open channel and H-shaped composite beam and steel structure using the same}
본 발명은 철골보와 콘크리트가 일체화된 합성보에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개방형 채널과 수직부 천공 H형강으로 구성된 철골보를 별도의 거푸집을 사용하지 않고 콘크리트와 일체로 합성시켜 강재와 콘크리트의 효율적인 이용이 가능한 보 춤 저감형 합성보와 이를 이용하여 합성보의 단부에 발생하는 부모멘트를 경제적이고 효과적으로 저감시킨 철골 구조물에 관한 것이다.
기존의 철골조 건물은 바닥판을 철골보의 상부에 얹어서 시공하기 때문에 RC조에 비해서 층고가 증가하게 되어 에너지와 재료의 낭비 및 유효 공간의 효율적 이용에 제약이 있다. 특히, 도심지의 경우, 동일 높이에서 사용 가능한 층수가 제한되기 때문에 경제적으로 불리하다. 최근에 유럽에서는 철골조 건물의 층고를 획기적으로 절감할 수 있는 다양한 슬림플로어(Slim Floor) 공법이 개발되어 실제 현장에 적용되고 있다. 슬림플로어(Slim Floor)란 바닥판을 철골보의 춤내에 시공하여 층고를 절감할 수 있는 춤이 얕은 합성 바닥판을 일컫는데, 1980년대 초에 스웨덴, 핀란드 등 북유럽에서 건축물의 높이제한에 대한 해결방안으로 고안된 시스템이며 영국 등 유럽에서 보편화되어 있으며 국내에서도 2000년대 초에 도입되어 현재 여러 현장에서 사용되고 있다. 이 공법은 기존 일반 철골공법에 비하여 층간 거리가 25~40cm 감소되어 약 10개층 마다 1개층 추가가 가능하고 건축물의 고도제한 또는 사선제한이 있는 경우 분양면적의 증대가 가능하다는 장점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 10-0718294 ‘냉간성형강을 이용한 슬림 바닥판용 철골 보’(특허문헌1)가 있다. 이 특허는 하나의 강판을 절곡 성형하여 하부 플랜지, 웨브 및 스터드 볼트 대용으로 사용될 수 있는 전단 스터드가 일체로 형성되는 철골 보를 제안한다. 이 특허가 제안하는 철골보는 별도의 상부 플랜지를 두지 않고, 웨브의 상단부를 양쪽으로 절곡하여 수평부를 만들고 절취부를 일정한 간격으로 두어 수평부로 하여금 전단 스터드를 형성하도록 하며 절취부로 타설되는 콘크리트가 잘 흘러가도록 함으로써 콘크리트의 원활한 충진이 가능하게 되는 장점이 있으나 철골 보 제작을 위한 시간과 인력 운용이 불가피해 국내 건설현장에서 대중화가 쉽지 않은 단점이 있다.
(특허문헌 1) 특허등록 제10-0718294호 ‘냉간성형강을 이용한 슬림 바닥판용 철골 보’
본 발명은 상술한 종래기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 별도로 성형되는 합성보가 아닌 H형 단면으로 압연 주조되는 H형 롤빔 기성품(H형강)을 이용하여 제작의 용이성 및 경제성을 확보하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 과제는 합성보와 철골기둥을 포함하는 철골 구조물에 있어서 기둥과의 접합이 이루어지는 보 단부에서 그 연결을 연속화하여 거동을 일체화하고, 보 춤을 키우지 않으면서 철근을 이용한 경제적 내력증가가 가능케 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 보 춤 저감형 합성보는 바닥판, 상기 바닥판의 양쪽 끝단에서 각각 위쪽으로 연장된 측면판 및 상기 측면판에서 외측으로 연장된 날개판을 포함하는 개방형 채널; 상부 플랜지, 웨브 및 하부 플랜지로 구성되고, 하부 플랜지의 하면이 개방형 채널의 바닥판 상면과 접촉되도록 놓여져 개방형 채널의 바닥판과 결합되되 개방형 채널보다 더 긴 길이를 가져 양쪽 단부의 일정 길이가 개방형 채널로부터 돌출되게 결합되며, 개방형 채널의 날개판과 상부 플랜지 사이에 해당하는 웨브 상부에는 재축방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제1 연결구멍이 형성된 H형강; H형강의 웨브 상부에 형성된 각각의 제1 연결구멍을 관통하여 웨브의 양측에 위치하는 개방형 채널의 날개판의 상면에서 날개판에 고정되는 다수 개의 제1 연결부재; 개방형 채널의 내부에 채워져 개방형 채널, H형강의 하부 플랜지 및 웨브와 일체로 합성되는 속채움 콘크리트; 및 개방형 채널의 날개판 위쪽으로 형성되고 H형강의 상부 플랜지 및 웨브 상부가 매립되어 일체로 합성되는 슬래브 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 개방형 채널의 날개판과 H형강의 하부 플랜지 사이에 해당하는 H형강의 웨브 하부에는 재축방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제2 연결구멍이 더 형성되어 속채움 콘크리트와 H형강 사이의 합성효과를 증진시킬 수 있다.
여기서, H형강의 웨브 하부에 형성된 각각의 제2 연결구멍을 관통하여 웨브의 양측에 위치하는 개방형 채널의 측면판의 내면에 결합되는 다수 개의 제2 연결부재를 더 포함할 수 있다.
한편, H형강은 하부 플랜지의 폭이 상부 플랜지의 폭보다 더 크게 형성된 비대칭 H형강을 사용할 수 있다.
또한, 개방형 채널은 파형강판을 절곡하여 바닥판, 측면판 및 날개판을 일체로 형성할 수 있다.
제1 연결부재는 C형강, ㄱ형강, Z형강, 폐단면 강관 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
H형강의 하부 플랜지 상면에는 재축방향으로 균열제어용 하부철근이 더 설치될 수 있다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따른 보 춤 저감형 합성보를 이용한 철골 구조물은 웨브와, 상기 웨브의 양쪽에 서로 평형하게 결합된 양측 플랜지로 구성된 H형강 기둥; H형강 기둥의 양측 플랜지에 각각 H형강 기둥의 길이방향에 대해 수직하게 결합된 제1, 2 H형 브래킷; 제1, 2 H형 브래킷에 각각 커버 플레이트를 이용한 볼트 접합으로 강접된 제1, 2 보 춤 저감형 합성보; 및H형강 기둥을 관통하여 H형강의 양측에 결합된 제1, 2 보 춤 저감형 합성보를 서로 연속시키도록 연결부재의 상면에 고정되는 다수 개의 연속화 철근을 포함하며, 제1, 2 보 춤 저감형 합성보는, 바닥판, 상기 바닥판의 양쪽 끝단에서 각각 위쪽으로 연장된 측면판 및 상기 측면판에서 외측으로 연장된 날개판을 포함하는 개방형 채널; 상부 플랜지, 웨브 및 하부 플랜지로 구성되고, 하부 플랜지의 하면이 개방형 채널의 바닥판(111) 상면과 접촉되도록 놓여져 개방형 채널의 바닥판과 결합되되 개방형 채널보다 더 긴 길이를 가져 양쪽 단부의 일정 길이가 개방형 채널로부터 돌출되게 결합되며, 개방형 채널의 날개판과 상부 플랜지 사이에 해당하는 웨브 상부에는 재축방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제1 연결구멍이 형성된 H형강; H형강의 웨브 상부에 형성된 각각의 제1 연결구멍을 관통하여 웨브의 양측에 위치하는 개방형 채널의 날개판의 상면에서 날개판에 고정되는 다수 개의 제1 연결부재; 개방형 채널의 내부에 채워져 개방형 채널, H형강의 하부 플랜지 및 웨브와 일체로 합성되는 속채움 콘크리트; 및 개방형 채널의 날개판 위쪽으로 형성되고 H형강의 상부 플랜지 및 웨브 상부가 매립되어 일체로 합성되는 슬래브 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 제1, 2 H형 브래킷과 제1, 2 보 춤 저감형 합성보의 H형강의 높이는 서로 같고, 제1, 2 H형 브래킷의 각 부분의 두께는 대응되는 제1, 2 보 춤 저감형 합성보의 상부 플랜지, 웨브 및 하부 플랜지의 두께보다 더 두꺼운 것을 사용할 수 있다.
또한 제1, 2 H형 브래킷의 하부에는 역T형 보강 브래킷이 각각 더 설치될 수도 있다.
본 발명에 따른 합성보는 H형강에 결합되는 개방형 채널이 콘크리트 타설을 위한 거푸집 기능을 하므로 별도의 거푸집이 불필요하고, H형강을 관통하는 제1 연결부재가 H형강 양측의 개방형 채널의 날개판을 연결하므로 콘크리트 타설시 개방형 채널의 벌어짐을 방지할 수 있다. 또한, 콘크리트에 의해 H형강이 완전히 피복되므로 별도의 내화피복이 불필요하고, H형강의 춤내에 위치하는 개방형 채널의 날개판에 슬래브 구축을 위한 데크 플레이트가 거치되므로 건물의 층고를 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 철골 구조물은 합성보와 철골기둥의 접합이 이루어지는 보 단부에서 철골기둥을 관통하는 연속화 철근을 사용하여 연결을 연속화하여 거동을 일체화하고, 또한 합성보를 구성하는 H형강의 웨브에 타공되어 있는 연결구멍을 관통하는 연결부재 위에 연속화 철근을 배근할 수 있어서 슬래브 두께를 증가시키지 않고도 연속화 철근에 필요한 충분한 피복두께를 확보할 수 있으므로, 철근을 이용한 경제적 부모멘트 구간의 내력증가가 가능한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보 단부의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보 H형강의 입면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보의 중앙부를 도시한 것으로 4a는 횡단면도, 4b는 4a의 A-A선을 따라 절단한 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보를 이용한 철골 구조물의 정면도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보의 단부의 횡단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보 H형강의 입면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보는 개방형 채널(110), 개방형 채널(110)에 접합되는 수직부 천공 H형강(120), 수직부 천공 H형강(120)의 웨브(122)를 관통하여 개방형 채널(110)과 접합되는 제1 연결부재(130), 개방형 채널(110)의 내부에 채워지는 속채움 콘크리트(140); 및 개방형 채널(110) 위쪽으로 형성되고 수직부 천공 H형강(120)의 상부 플랜지(121) 및 웨브(122) 상부가 매립되는 슬래브 콘크리트(150)를 포함한다.
개방형 채널(110)은 얇은 강판을 롤 로밍하여 바닥판(111), 바닥판(111)의 폭방향으로 양쪽 끝단에서 각각 위쪽으로 수직하게 연장된 측면판(112,112) 및 측면판(112,112)의 끝단에서 바닥판(111)과 평행하게 외측으로 연장된 날개판(113,113)이 일체로 형성되도록 제작된다.
이처럼 냉간성형방법으로 제작하는 것이 대량생산에는 바람직하지만 프레스 가공방법으로 제작하거나 또는 바닥판(111), 측면판(112) 및 날개판(113)을 별개의 판으로 구성하고 용접하여 일체로 구성할 수도 있다.
측면판(112)은 바닥판(111)에서 수직으로 연장되는 것이 제작의 편리함 및 구조계산의 간편함 등의 측면에서 바람직하지만 바닥판(111)으로부터 연장되는 각도는 콘크리트와의 일체성의 확보, 보강철근의 배근 및 콘크리트 타설에 무리가 없는 범위 내에서 적절히 결정될 수 있다. 측면판(112)의 높이는 후술하는 수직부 천공 H형강(120)의 웨브(122) 높이보다 낮게 형성되어 슬래브 콘크리트(150)의 일부가 수직부 천공 H형강(120)의 춤 내에 위치하도록 한다.
날개판(113)은 슬래브 콘크리트 타설을 위한 데크 플레이트를 거치하기 위한 것으로 도 1에서는 외측으로 연장되는 것으로 도시되었지만 내측으로 연장하는 것을 배제하지는 않는다.
수직부 천공 H형강(120)은 상부 플랜지(121), 상부 플랜지(121)와 간격을 두고 평행한 하부 플랜지(123), 상하부 플랜지(121,123)에 수직하게 배치되어 이들을 연결하는 웨브(122)가 H자형 단면형상을 이루는 길이재로서 H형 단면으로 압연 주조되는 H형 롤빔 기성품이 적용된다.
그러나 본 발명은 이러한 기성의 H형강을 적용하는 것에 한정되지 않고 상하부 플랜지(121,123)와 웨브(122) 플레이트를 별도로 준비하고 이들을 용접하여 제조되는 빌트-업(Built-up) 제품이 될 수도 있다. 빌트-업으로 제작할 경우, 상하부 플랜지 상호간 또는 상하부 플랜지와 웨브 상호간에 서로 다른 강종 또는 두께의 플레이트를 적용하여 보다 효율적으로 단면을 구성하는 것이 가능하다.
또한, 도면에서는 H형강(120)의 상부 플랜지(121)와 하부 플랜지(123)의 폭이 같은 것으로 도시하였으나 하부 플랜지(123)의 폭이 상부 플랜지(121)의 폭보다 더 크게 형성된 비대칭 H형강이 사용될 수 있다.
개방형 채널(110)의 날개판(113,113) 위쪽에 위치하는 수직부 천공 H형강(120)의 웨브(122)에는 즉, 웨브(122) 상부에는 수직부 천공 H형강(120)의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제1 연결구멍(124)이 천공되고, 개방형 채널(110)의 날개판(113,113) 아래쪽에 위치하는 수직부 천공 H형강(120)의 웨브(122)에는 즉, 웨브(122) 하부에는 수직부 천공 H형강(120)의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제2 연결구멍(125)이 천공된다. 제1, 2 연결구멍(124,125)은 속채움 콘크리트(140)가 유동할 수 있고 제1,2 연결부재(130,160)가 관통될 수 있으면 되므로 그 형상은 도시된 것에 제한되지 않는다. 도 3에 도시된 것처럼, 제2 연결구멍(125)을 타공할 때는 그 위치를 제1 연결구멍(124)의 위치와 지그재그로 설치하여 단면결손을 최소화하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 수직부 천공 H형강(120)은 하부 플랜지(123)의 하면이 개방형 채널(110)의 바닥판(111) 상면과 접촉되도록 놓여져 개방형 채널(110)의 바닥판(111)과 결합되며, 결합은 용접 접합 등 이 분야에서 공지된 임의의 접합방법이 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 수직부 천공 H형강(120)의 전체 길이는, 개방형 채널(110)보다 더 긴 길이를 가져 그 양쪽 단부의 일정 길이가 개방형 채널(110)로부터 돌출되게 제작되는데 이는 후술하는 것과 같이 브래킷과의 접합을 위한 공간을 확보하기 위한 것이다.
속채움 콘크리트(140) 타설시 개방형 채널(110)의 벌어짐을 구속하기 위해 제1 연결부재(130)가 제1 연결구멍(124)을 관통하여 개방형 채널(110)의 날개판(113,113)의 상면에 고정되며 이는 후술되는 연속화 철근 설치면을 제공하기 수단이기도 하다. 도면에서는 제1 연결부재(130)로 ㄱ형강이 적용된 예가 도시되어 있지만, C형강, Z형강, 폐단면 강관 등이 사용될 수도 있다.
개방형 채널(110)과 속채움 콘크리트(140)의 부착이 추가적으로 필요하거나 합성보 중립축 아래의 인장측 보강이 필요하다고 판단될 때에는 제2 연결구멍(125)을 관통하여 개방형 채널(110)의 측면판(112,112)의 내면에 결합되는 다수 개의 제2 연결부재(160)를 더 설치할 수 있다.
개방형 채널(110)의 내부에는 속채움 콘크리트(140)가 채워져 개방형 채널(110)과 H형강(120)의 하부 플랜지(123) 및 웨브(122)와 일체로 합성되며, 개방형 채널(110)의 날개판(113,113) 위쪽으로는 슬래브 콘크리트(150)가 형성되어 H형강(120)의 상부 플랜지(121) 및 웨브(122) 상부가 매립되어 일체로 합성된다. 속채움 콘크리트(140)와 슬래브 콘크리트(150)는 시차를 두고 타설되지 않고 슬래브 콘크리트(150) 타설과 동시에 속채움 콘크리트(140)도 타설된다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 수직부 천공 H형강(120)에 결합되는 개방형 채널(110)이 속채움 콘크리트(140) 타설을 위한 거푸집 기능을 하므로 별도의 거푸집이 불필요하고, 수직부 천공 H형강(120)을 관통하는 제1 연결부재(130)가 수직부 천공 H형강(120) 양측에서 개방형 채널(110)의 날개판(113,113)을 연결하므로 속채움 콘크리트(140) 타설시 개방형 채널(110)의 벌어짐을 방지할 수 있다. 또한, 속채움 콘크리트(140)과 슬래브 콘크리트(150)에 의해 수직부 천공 H형강(120)이 완전히 피복되므로 별도의 내화피복이 불필요하고, 수직부 천공 H형강(120)의 춤내에 위치하는 개방형 채널(110)의 날개판(113,113) 위쪽으로 슬래브가 구축되므로 그만큼 건물의 층고를 절감할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보의 중앙부를 도시한 것으로 4a는 횡단면도, 4b는 4a의 A-A선을 따라 절단한 종단면도이다.
보 춤 저감형 합성보의 중앙부에는 큰 정모멘트 및 균열모멘트에 저항해야 하므로 구조계산상 보강이 필요한 경우, 도 4a에 도시된 것처럼, 수직부 천공 H형강(120)의 하부 플랜지(123) 상면에 재축방향으로 균열제어용 하부철근(170)이 더 설치될 수 있다.
한편, 위에서 설명한 실시예에서는 개방형 채널(110)의 측면판(112)이 평판(flat plate)인 것을 기준으로 설명하였으나, 도 4b에서 도시된 것처럼, 개방형 채널(110)은 파형강판을 절곡하여 바닥판(111), 측면판(112) 및 날개판(113)을 일체로 형성될 수 있다. 개방형 채널(110)을 파형강판으로 구성할 경우, 속채움 콘크리트(140)와 개방형 채널(110)의 부착성능을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보를 이용한 철골 구조물의 정면도이다.
도 5에 도시된 것처럼, 보 춤 저감형 합성보(10)를 이용한 철골 구조물은 H형강 기둥(20), H형강 기둥(20)의 양측 플랜지(22,22)에 각각 H형강 기둥의 길이방향에 대해 수직하게 결합된 제1, 2 H형 브래킷(30,30), 제1, 2 H형 브래킷(30,30)에 각각 커버 플레이트(50)를 이용한 볼트 접합으로 강접된 제1, 2 보 춤 저감형 합성보(10,10) 및 H형강 기둥을 관통하여 H형강의 양측에 결합된 제1, 2 보 춤 저감형 합성보(10,10)를 서로 연속시키도록 제1 연결부재(130)의 상면에 고정되는 다수 개의 연속화 철근(40)을 포함한다.
H형강 기둥(20)은 웨브(21)와, 웨브의 양쪽에 서로 평형하게 결합된 양측 플랜지(22,22)로 구성되고 제1, 2 H형 브래킷(30,30)은 고강도 빌트업 H형강을 적용할 수 있다.
일반적으로 연속보의 경우, 보 단부 모멘트가 중앙부 모멘트보다 크기 때문에 보 단부의 내력을 증가시키기 위해 보춤을 키우게 되고 이는 전체적인 춤을 키우게 되는데, 본 발명에 의한 철골 구조물은 단부에서 브라켓 타입의 고강도 빌트업 H형강을 사용하여 보 춤을 낮출 수 있다. 따라서 제1, 2 H형 브래킷(30,30)은 그 높이가 제1, 2 보 춤 저감형 합성보(10,10)의 H형강의 높이와 같고, 제1, 2 H형 브래킷(30,30)의 각 부분의 두께는 대응되는 제1, 2 보 춤 저감형 합성보의 상부 플랜지(121), 웨브(122) 및 하부 플랜지(123)의 두께보다 더 두꺼운 특징이 있다.
연속화 철근(40)은 H형강 기둥을 관통하여 H형강의 양측에 결합된 제1, 2 보 춤 저감형 합성보(10,10)를 서로 연속시키는 역할을 할 뿐만 아니라 보 단부의 부모멘트에 저항하는 수단이기도 하다. 철근은 강재에 비해 경제적으로 내력을 증가시키는데 기존의 H형강을 이용한 슬림플로어(Slim Floor) 공법의 경우 H형강 상부의 콘크리트 슬래브의 두께가 작아서 철근 배근이 어려웠다. 본 발명에 따른 보 춤 저감형 합성보(10)의 H형강(120) 웨브(122) 제1 연결구멍(124)이 천공되어 있으며 이를 관통하는 제1 연결부재(130)가 개방형 채널(110)의 날개판(113,113)의 상면에 고정되어 있으므로 그 위에 철근을 배근할 수 있다. 즉 연속화 철근(40)이 H형강의 상부 플랜지(121) 하단에 배근되어서 슬래브의 두께를 증가시키지 않고도 충분한 피복두께를 확보할 수 있으므로 철근을 이용한 경제적 내력증가가 가능하게 된다.
고강도 빌트업 H형강을 적용하고 철근배근으로 내력을 증가시키고도 단부에 내력이 보강되어야 할 경우에는 제1, 2 H형 브래킷(30,30)의 하부에 역T형 보강 브래킷(60)이 각각 더 설치될 수 있다. 일반적으로 기둥에 접한 보 단부는 덕트나 설비배관 등이 하부에 설치되지 않으므로 건축설계를 확인한 후단부에 역T형 보강 브래킷(60)을 더 설치하여도 전체 춤 증가를 발생시키지는 않는다.
따라서 본 발명에 따른 철골 구조물은 합성보(10)와 철골기둥(20)의 접합이 이루어지는 보 단부에서 철골기둥(20)을 관통하는 연속화 철근(40)을 사용하여 연결을 연속화하여 거동을 일체화하고, 또한 합성보(10)를 구성하는 H형강의 웨브(122)에 타공되어 있는 제1 연결구멍(124)을 관통하는 제1 연결부재(130) 위에 연속화 철근(40)을 배근할 수 있어서 슬래브 두께를 증가시키지 않고도 연속화 철근(40)에 필요한 충분한 피복두께를 확보할 수 있으므로, 철근을 이용한 경제적 부모멘트 구간의 내력증가가 가능한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
110 : 개방형 채널 111 : 바닥판
112 : 측면판 113 : 날개판
120 : H형강 121 : H형강 상부 플랜지
122: H형강 웨브 123 : H형강 하부 플랜지
124 : 제1 연결구멍 130 : 제1 연결부재
140 : 속채움 콘크리트 150 : 슬래브 콘크리트
125 : 제2 연결구멍 160 : 제2 연결부재
170 : 하부철근 20 : H형강 기둥
30 : 제1, 2 H형 브래킷 10 : 보 춤 저감형 합성보
40 : 연속화 철근 50 : 커버 플레이트
60 : 역T형 보강 브래킷

Claims (10)

  1. 바닥판(111), 상기 바닥판(111)의 양쪽 끝단에서 각각 위쪽으로 연장된 측면판(112,112) 및 상기 측면판(112,112)에서 외측으로 연장된 날개판(113,113)을 포함하는 개방형 채널(110);
    상부 플랜지(121), 웨브(122) 및 하부 플랜지(123)로 구성되고, 하부 플랜지(123)의 하면이 개방형 채널(110)의 바닥판(111) 상면과 접촉되도록 놓여져 개방형 채널(110)의 바닥판(111)과 결합되되 개방형 채널(110) 보다 더 긴 길이를 가져 양쪽 단부의 일정 길이가 개방형 채널로부터 돌출되게 결합되며, 개방형 채널(110)의 날개판(113,113)과 상부 플랜지(121) 사이에 해당하는 웨브(122) 상부에는 재축방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제1 연결구멍(124)이 형성된 H형강(120);
    H형강(120)의 웨브(122) 상부에 형성된 각각의 제1 연결구멍(124)을 관통하여 웨브(122)의 양측에 위치하는 개방형 채널(110)의 날개판(113,113)의 상면에서 날개판(113,113)에 고정되는 다수 개의 제1 연결부재(130);
    개방형 채널(110)의 내부에 채워져 개방형 채널(110), H형강(120)의 하부 플랜지(123) 및 웨브(122)와 일체로 합성되는 속채움 콘크리트(140); 및
    개방형 채널(110)의 날개판(113,113) 위쪽으로 형성되고 H형강(120)의 상부 플랜지(121) 및 웨브(122) 상부가 매립되어 일체로 합성되는 슬래브 콘크리트(150)를 포함하며,
    H형강의 하부 플랜지(123) 상면에는 재축방향으로 균열제어용 하부철근(170)이 설치되고, 제1 연결부재(130)의 상면에는 다수 개의 연속화 철근(40)이 고정되는 것을 특징으로 하는 보 춤 저감형 합성보.
  2. 청구항 1에 있어서,
    개방형 채널의 날개판(113)과 H형강의 하부 플랜지(123) 사이에 해당하는 H형강의 웨브 하부에는 재축방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제2 연결구멍(125)이 더 형성되어 속채움 콘크리트(140)와 H형강(120) 사이의 합성효과를 증진시키는 것을 특징으로 하는 보 춤 저감형 합성보.
  3. 청구항 2에 있어서,
    H형강의 웨브(122) 하부에 형성된 각각의 제2 연결구멍(125)을 관통하여 웨브(122)의 양측에 위치하는 개방형 채널(110)의 측면판(112,112)의 내면에 결합되는 다수 개의 제2 연결부재(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보 춤 저감형 합성보.
  4. 청구항 1에 있어서,
    H형강(120)은 하부 플랜지(123)의 폭이 상부 플랜지(121)의 폭보다 더 크게 형성된 비대칭 H형강인 것을 특징으로 하는 보 춤 저감형 합성보.
  5. 청구항 1에 있어서,
    개방형 채널(110)은 파형강판을 절곡하여 바닥판(111), 측면판(112) 및 날개판(113)을 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 보 춤 저감형 합성보.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제1 연결부재(130)는 C형강, ㄱ형강, Z형강, 폐단면 강관 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 보 춤 저감형 합성보.
  7. 삭제
  8. 웨브(21)와, 상기 웨브의 양쪽에 서로 평형하게 결합된 양측 플랜지(22,22)로 구성된 H형강 기둥(20);
    H형강 기둥의 양측 플랜지(22,22)에 각각 H형강 기둥의 길이방향에 대해 수직하게 결합된 제1, 2 H형 브래킷(30,30);
    제1, 2 H형 브래킷(30,30)에 각각 커버 플레이트(50)를 이용한 볼트 접합으로 강접된 제1, 2 보 춤 저감형 합성보(10,10); 및
    H형강 기둥을 관통하여 H형강의 양측에 결합된 제1, 2 보 춤 저감형 합성보를 서로 연속시키도록 연결부재의 상면에 고정되는 다수 개의 연속화 철근(40)을 포함하며,
    제1, 2 보 춤 저감형 합성보는,
    바닥판(111), 상기 바닥판(111)의 양쪽 끝단에서 각각 위쪽으로 연장된 측면판(112,112) 및 상기 측면판(112,112)에서 외측으로 연장된 날개판(113,113)을 포함하는 개방형 채널(110);
    상부 플랜지(121), 웨브(122) 및 하부 플랜지(123)로 구성되고, 하부 플랜지(123)의 하면이 개방형 채널(110)의 바닥판(111) 상면과 접촉되도록 놓여져 개방형 채널(110)의 바닥판(111)과 결합되되 개방형 채널(110) 보다 더 긴 길이를 가져 양쪽 단부의 일정 길이가 개방형 채널로부터 돌출되게 결합되며, 개방형 채널(110)의 날개판(113,113)과 상부 플랜지(121) 사이에 해당하는 웨브(122) 상부에는 재축방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 제1 연결구멍(124)이 형성된 H형강(120);
    H형강(120)의 웨브(122) 상부에 형성된 각각의 제1 연결구멍(124)을 관통하여 웨브(122)의 양측에 위치하는 개방형 채널(110)의 날개판(113,113)의 상면에서 날개판(113,113)에 고정되는 다수 개의 제1 연결부재(130);
    개방형 채널(110)의 내부에 채워져 개방형 채널(110), H형강(120)의 하부 플랜지(123) 및 웨브(122)와 일체로 합성되는 속채움 콘크리트(140); 및
    개방형 채널(110)의 날개판(113,113) 위쪽으로 형성되고 H형강(120)의 상부 플랜지(121) 및 웨브(122) 상부가 매립되어 일체로 합성되는 슬래브 콘크리트(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 철골 구조물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1, 2 H형 브래킷(30,30)과 제1, 2 보 춤 저감형 합성보(10,10)의 H형강의 높이는 서로 같고, 제1, 2 H형 브래킷(30,30)의 각 부분의 두께는 대응되는 제1, 2 보 춤 저감형 합성보의 상부 플랜지(121), 웨브(122) 및 하부 플랜지(123)의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 철골 구조물.
  10. 청구항 8에 있어서,
    제1, 2 H형 브래킷(30,30)의 하부에는 역T형 보강 브래킷(60)이 각각 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 철골 구조물.
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