KR101499343B1 - 보강형 조립 강재 보, 이를 포함하는 하이브리드 합성보 및 이를 이용한 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강콘크리트 합성보를 형성하기 위해 사용되는 부재로서 콘크리트 타설을 위한 별도의 거푸집 공사가 필요없고, 보와 슬래브가 별도의 전단 연결재 없이도 구조적으로 안정적인 접합관계를 유지할 수 있으며, 보 길이방향을 따라 구간별로 보강재를 달리하여 강판 두께를 증가시키지 않으면서도 충분한 내력보강이 가능한 춤이 큰 보강형 조립 강재 보에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 보강형 조립 강재 보는 하부플랜지, 서로 간격을 갖고 하부플랜지의 상면에 수직하게 접합되는 한 쌍의 웨브, 양단부에서 한 쌍의 웨브 상단을 연결하도록 하부플랜지와 평행하게 접합되는 단부 상부플랜지, 단부 상부플랜지 사이의 한 쌍의 웨브 상단에 각각 하부플랜지와 평행하게 접합되는 한 쌍의 중앙부 상부플랜지로 구성되며, 단부 상부플랜지에는 콘크리트 타설홀이 천공되고 한 쌍의 중앙부 상부플랜지 사이에는 콘크리트 타설 개구부가 형성되며, 단부 상부플랜지는 중앙부 상부플랜지보다 더 두꺼운 강판 또는 고강도 강판으로 구성되는 보 본체와, 보 본체의 중앙부 정모멘트 구간에서 하부플랜지 상면에 보 길이방향으로 접합되는 제1 보강재와, 보 본체의 중앙부 정모멘트 구간에서 한 쌍의 웨브 하단 내측면에 보 길이방향으로 접합되는 제2 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

보강형 조립 강재 보, 이를 포함하는 하이브리드 합성보 및 이를 이용한 구조물{Closed Built-up Beam, Hybrid Composite Beam and Strucutures using the same}

본 발명은 강콘크리트 합성보를 형성하기 위해 사용되는 부재로서 콘크리트 타설을 위한 별도의 거푸집 공사가 필요없고, 보와 슬래브가 별도의 전단 연결재 없이도 구조적으로 안정적인 접합관계를 유지할 수 있으며, 보 길이방향을 따라 구간별로 보강재를 달리하여 강판 두께를 증가시키지 않으면서도 충분한 내력보강이 가능한 보강형 조립 강재 보, 이를 포함하는 하이브리드 합성보 및 이를 이용한 구조물에 관한 것이다.

강콘크리트 합성보는 강재 보와 철근콘크리트 슬래브가 단일부재로 거동하도록 구현하여 휨모멘트를 받을 때 압축응력의 대부분은 콘크리트가 부담하도록 하고 인장응력은 강재가 부담하도록 하는 효율적인 구조부재로써 보의 춤을 줄여 건축구조물의 층고를 줄일 수 있고 보 단면의 저항강도와 저항강성 증대로 장 스팬 구조물이 가능하게 하며 극한성능이나 변형성능이 증대되는 장점을 가지고 있다.

강콘크리트 합성보는 오랜 기간 동안 여러 형상이 개발되어왔는데, 강재의 단면을 구조부재의 인장측 외피에 집중배치하고 내부에 콘크리트가 채워지는 강판 절곡형 합성보가 그 중 하나이다. 강판에 의해 콘크리트가 구속됨으로 휨 강성이 증가되며 콘크리트가 노출되지 않으므로 균열과 중성화를 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 반면 보의 내부에 콘크리트를 타설하기 전 상태에서 개방형 단면은 크레인에 의한 양중작업, 시공중 하중 등에 의해 단면의 기하학적 불안정성을 일으키기 쉽다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 10-1222206 '절곡강판형 강재 보와 데크플레이트를 이용한 합성보'(특허문헌1)가 있다. 이 특허는 강판을 절곡하여 형성된 강재 보의 춤 내에 데크플레이트가 안착되도록 하여 층고를 절감할 수 있는 합성보를 제안한다. 이 특허가 제안하는 합성보는 층고를 절감할 수 있으며 보 위에 데크플레이트를 거치하는 기술보다 단부에서 발생하는 집중하중으로 인한 국부좌굴 방지 효과가 있는 장점이 있으나, 강재 보 자체가 전 구간에 걸쳐 개방되고 일정한 단면을 가지므로 작업하중, 양중하중 등의 시공단계 하중에 의해 과도한 변형이 발생하기 쉽고 이러한 외력 문제에 대한 대응으로 강판 두께가 증가하게 되면 경제성 및 재료 효율성이 낮아지는 문제점을 가진다.

특허등록 제10-1222206호 '절곡강판형 강재 보와 데크플레이트를 이용한 합성보'

본 발명은 상술한 종래기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 강재 단면을 구조부재의 인장측 외피에 배치하고 내부에 콘크리트가 채워지는 강판 콘크리트 합성보에 있어서 콘크리트를 타설하기 전 상태에서 개방형 단면의 기하학적 불안정성을 개선하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 과제는 콘크리트와 합성되기 전 시공단계에서 강재 보의 강판 두께를 증가하지 않으면서 충분한 강성 및 강도를 발현할 수 있는 강재 보를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 과제는 보의 춤이 1000mm 이상의 깊은 경우에도 효과적으로 적용할 수 있는 춤이 깊은 빌트업 강재 보를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 보강형 조립 강재 보는 하부플랜지, 서로 간격을 갖고 하부플랜지의 상면에 수직하게 접합되는 한 쌍의 웨브, 양단부에서 한 쌍의 웨브 상단을 연결하도록 하부플랜지와 평행하게 접합되는 단부 상부플랜지, 단부 상부플랜지 사이의 한 쌍의 웨브 상단에 각각 하부플랜지와 평행하게 접합되는 한 쌍의 중앙부 상부플랜지로 구성되며, 단부 상부플랜지에는 콘크리트 타설홀이 천공되고 한 쌍의 중앙부 상부플랜지 사이에는 콘크리트 타설 개구부가 형성되며, 단부 상부플랜지는 중앙부 상부플랜지보다 더 두꺼운 강판 또는 고강도 강판으로 구성되는 보 본체와, 보 본체의 중앙부 정모멘트 구간에서 하부플랜지 상면에 보 길이방향으로 접합되는 제1 보강재와, 보 본체의 중앙부 정모멘트 구간에서 한 쌍의 웨브 하단 내측면에 보 길이방향으로 접합되는 제2 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제1 보강재는 채널 부재이며, 채널 부재의 플랜지가 보 하부플랜지 상면에 보 길이방향으로 접합되고 채널 부재의 웨브에는 제1 보강재 길이방향을 따라 일정 간격으로 콘크리트 타설홀이 천공될 수 있다.

또한, 제2 보강재는 앵글부재이며, 앵글부재의 한 면이 보 본체 웨브 하단의 내측면에 보 길이방향으로 접합될 수 있다.

한편, 보 본체에는 보 길이방향으로 간격을 두고 보 본체 단면 상부에서 웨브에 양단이 접합되는 상부 전단보강재와 보 길이방향으로 간격을 두고 보 본체 단면 하부에서 웨브에 양단이 접합되는 하부 전단보강재가 보 폭방향으로 더 설치될 수 있다.

여기서, 상부 전단보강재와 하부 전단보강재로는 앵글부재가 사용될 수 있다.

또한, 보 단부 부모멘트 구간에는 상부 전단보강재를 복수 단으로 설치하고 보 중앙부 정모멘트 구간에는 하부 전단보강재를 복수 단으로 설치할 수 있다.

또한, 보 본체에는, 보 길이방향으로 간격을 두고 하부플랜지에 대해 일정한 각도를 갖고 서로 교차하도록 웨브 내측면에 접합되는 가새형 전단보강재가 보 폭방향으로 더 설치될 수 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 보강형 조립 강재 보를 이용한 하이브리드 합성보는 보 본체 내부로 단면 내 콘크리트가 타설되고 보 본체 상부에 슬래브 콘크리트가 타설되어, 보 본체 내부로 타설되는 단면 내 콘크리트와 보 상부에 타설되는 슬래브 콘크리트의 일부가 보 본체와 함께 일체로 거동하여 T형 합성보를 구성한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 보강형 조립 강재 보를 이용한 구조물은 기둥과 기둥에 미리 설치되는 브라켓, 브라켓 사이에 설치되는 보 본체로 구성되는 구조물로, 보 본체는 하부플랜지, 서로 간격을 갖고 하부플랜지의 상면에 수직하게 접합되는 한 쌍의 웨브, 양단부에서 한 쌍의 웨브 상단을 연결하도록 하부플랜지와 평행하게 접합되는 단부 상부플랜지, 단부 상부플랜지 사이의 한 쌍의 웨브 상단에 각각 하부플랜지와 평행하게 접합되는 한 쌍의 중앙부 상부플랜지로 구성되며, 단부 상부플랜지에는 콘크리트 타설홀이 천공되고 한 쌍의 중앙부 상부플랜지 사이에는 콘크리트 타설 개구부가 형성되며, 단부 상부플랜지는 중앙부 상부플랜지보다 더 두꺼운 강판 또는 고강도 강판으로 구성되고, 보 본체의 중앙부 정모멘트 구간의 하부플랜지 상면에는 제1 보강재가 보 길이방향으로 접합되고, 한 쌍의 웨브 하단 내측면에는 제2 보강재가 보 길이방향으로 접합되며, 브라켓은 브라켓 하부플랜지, 브라켓 하부플랜지 상면에서 이격되어 브라켓 하부플랜지에 수직하도록 접합되는 한 쌍의 브라켓 웨브, 한 쌍의 브라켓 웨브의 상단을 잇도록 브라켓 하부플랜지와 평행하게 접합되는 브라켓 상부플랜지를 포함하여 ㅍ자 단면으로 구성되며, 브라켓 하부플랜지는 보 본체의 하부플랜지보다 더 두꺼운 강판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 강콘크리트 합성보를 형성하기 위해 사용되는 강재 보로서 콘크리트 타설을 위한 별도의 거푸집 공사가 필요없고, 보와 슬래브가 별도의 전단 연결재 없이도 구조적으로 안정적인 접합관계를 유지할 수 있다.

또한, 합성보를 설계함에 있어서 합성보의 길이 방향으로 구간을 정하여 단부 부모멘트 구간은 보의 상부를 보강하고 중앙부 정모멘트 구간은 보의 하부를 보강하는 방식으로 보 본체의 구간별로 단면을 달리하여 합성보를 합리적으로 보강할 수 있는 효율적인 설계가 가능하다.

본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보를 이용한 구조물에 의하면, 가장 큰 모멘트가 발생하는 기둥 접합부에 미리 합성보 보다 큰 내력을 갖는 브라켓을 설치하고 브라켓 사이에 합성보를 연결하므로 합성보를 필요 이상으로 크게 제작할 필요가 없어 경제적인 효과가 있고 브라켓 단면을 합성보 단면과 같은 형상으로 제작하므로 현장에서 브라켓과 합성보의 연결이 손쉬워져 공기 단축과 시공비를 절약할 수 있는 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 발명의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 단면도이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 보강재를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보의 종단면도이다.
도 6은 도 5의 C-C 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B 단면도이다
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강형 조립 강재 보의 단면도이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보를 구성하는 전단보강재의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보를 이용한 구조물의 입면도이다.
도 11a와 도 11b는 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보의 단면도이다.

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 발명의 일 실시예에 따른 보강형 조립 강재 보의 사시도이이고 도 2는 도 1의 A-A 단면도이고 도 3은 도 1의 B-B 단면도이다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보는 보 본체(100), 보 본체(100)의 중앙부 정모멘트 구간에서 보 본체(100)의 인장측을 보강하도록 보 본체(100)에 접합되는 제1, 2 보강재(40,50)를 포함한다.

보 본체(100)는 하부플랜지(10), 하부플랜지(10)의 상면에서 서로 간격을 갖고 하부플랜지(10)의 상면에 수직하게 연결되는 한 쌍의 웨브(20,20), 한 쌍의 웨브(20,20) 중앙부 상단에서 하부플랜지(10)에 평행하게 연결되는 한 쌍의 중앙부 상부플랜지(30,30), 한 쌍의 웨브 단부에서 한 쌍의 웨브 상단(20,20)을 연결하도록 하부플랜지(10)와 평행하게 연결되고 콘크리트 타설홀(30h)이 천공되며 중앙부 상부플랜지(30) 보다 더 두꺼운 강판 또는 고강도 강판으로 구성되는 단부 상부플랜지(30a,30a)를 포함하여 구성된다.

이에 따라 본 발명에 따른 보 본체(100)는 양단부가 ㅍ자 형상으로 폐합된 단면이 되고 중앙부는 상부가 개구된 U자 형상의 단면이 된다. 한편, 한 쌍의 중앙부 상부플랜지(30,30) 사이에는 하부플랜지(10)와 한 쌍의 웨브(20,20)로 둘러싸인 보 본체(100)의 내부로 콘크리트가 타설될 수 있는 개구부(30p)가 형성된다.

단부 상부플랜지(30a,30a)에 의해 보 본체(100) 양단부의 단면을 ㅍ자 형상의 폐단면으로 구성함에 따라 기존의 개방형 단면과는 달리, 콘크리트와 합성되기 전 현장으로의 이동을 위한 양중 과정이나 현장의 작업하중 하에서도 단면의 비틀림 문제 등이 개선되어 안정적인 거동을 기대할 수 있다.

단부 상부플랜지(30a,30a)의 콘크리트 타설홀(30h)은 슬래브 콘크리트 타설시 강재 보 내부로 콘크리트가 충진될 수 있도록 하기 위한 것으로 콘크리트 타설홀(30h)의 형상에는 특별한 제한이 없으며 크기는 굵은 골재의 최대 치수에 의해 결정된다.

보의 설계는 모멘트 다이어그램을 기준으로 설계하며 보가 기둥에 강접되는 모멘트 골조에서는 일반적으로 기둥에 접합되는 보 단부의 모멘트가 가장 크다. 따라서 보의 설계는 휨모멘트의 최대값인 보 단부 모멘트에 저항할 수 있는 단면이 선택되는데 이 경우 보 단부를 제외한 다른 구간에서는 단부 휨모멘트보다는 저감된 휨모멘트에 저항하므로 부재 설계시 경제성이 떨어진다.

본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보는 보에 발생하는 모멘트 다이어그램을 기준으로 단부의 부모멘트 구간과 중앙부의 정모멘트 구간을 다른 방식으로 보강하여 구성한다. 일차적으로 보 단부보다 작은 모멘트가 발생하는 보 중앙부 정모멘트 구간에 대하여 합성보를 설계하고 이보다 큰 모멘트에 저항해야하는 보 단부 부모멘트 구간은 합성보 상부플랜지를 보강하는 방식을 적용하여 전체적으로 경제적인 설계가 가능하도록 한다.

기둥과 연결되는 보의 단부에는 기둥과의 접합으로 인하여 부모멘트가 발생하고 이때는 보의 하부가 아닌 상부에 보강을 필요로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 보 단부 부모멘트 구간, 예를 들면 양단으로부터 500~1000mm 구간에, 상부플랜지(30a)를 중앙부 정모멘트 구간 보다 두껍게 제작하여 보 상부 인장내력을 증가시킨다. 두꺼운 상부플랜지(30a)는 후술되는 ㅍ자 브라켓의 상부플랜지와 같은 두께를 갖는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 판 두께를 증가시키는 방식으로 보 단부를 보강하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 두께를 유지시키면서 고강도강을 적용하는 방식, 혹은 두께와 강도를 모두 증가시키는 방식을 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보는 모든 공정이 끝난 후에는 콘크리트와 함께 합성보로 거동하지만, 현장에서 콘크리트가 타설되어 양생되기 전 단계에서는 보 본체(100)가 속이 빈 상태로 거치되어 시공 하중을 받게 된다. 보 중앙부에는 시공하중에 의한 정모멘트가 발생하고 이에 따라 보 본체(100) 중앙부에 큰 내력이 필요하게 된다. 즉, 콘크리트와 합성되기 전의 보 본체(100)의 중앙부는 단면 하부측에 큰 인장력이 발생하게 되므로, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1, 2 보강재(40,50)가 보 본체 인장측에 접합되어 보 본체(100)를 보강하게 된다. 제1, 2 보강재(40,50)는 보 본체(100) 자체의 강판 두께를 증가하지 않으면서 보 본체(100)의 강도를 보강하는 수단이며, 인장내력 보강 이외에도 강재 보의 강성을 보강함으로써 처짐과 진동을 감소시켜 사용성을 증진시키는 수단이기도 하다.

제1 보강재(40)는 하부플랜지(10) 상면에 보 길이방향으로 접합되어 하부플랜지(10)를 보강하고, 제2 보강재(50)는 한 쌍의 웨브 하단에서 웨브 내측면에 보 길이방향으로 접합되어 웨브(20)의 하단을 보강하는 방식으로 제1, 2 보강재(40,50)는 보 본체(100) 중립축 하부에 설치되어 인장력을 보강한다.

제1 보강재(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 채널 부재가 사용될 수 있으며, 채널 부재의 플랜지가 보 하부플랜지(10) 상면에 보 길이방향으로 접합되고 채널 부재의 웨브에는 콘크리트 타설시 채널 부재의 내부로 콘크리트를 충진시키기 위해 제1 보강재(40) 길이방향을 따라 일정 간격으로 콘크리트 타설홀(40h)의 천공된다. 제1 보강재 (40)에 형성되는 콘크리트 타설홀(40h) 형상에는 특별한 제한이 없으며 크기는 굵은 골재의 최대 치수에 의해 결정된다.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 보강재를 나타낸 사시도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 두 개의 앵글(411,411)의 수직면이 하부플랜지(10) 상면에 접합하고 앵글(411,411)의 수평면 위에 플레이트(412)를 접합하는 방식으로 제1 보강재(41)가 제작될 수도 있다. 이때, 콘크리트 충진을 위하여 플레이트(412)에는 콘크리트 타설홀(412h)이 천공되어야 한다.

또는 도 4b에 도시된 것처럼 하부플랜지(10) 상면에 플레이트(421)를 접합하고 플레이트 상면에 간격을 두고 스터드볼트(422)를 접합하는 방식으로 제1 보강재(42)가 제작될 수도 있다.

제2 보강재(50)는 한 쌍의 웨브(20,20) 하단에서 웨브 내측면에 보 길이방향으로 접합되어 웨브(20)의 하단을 보강한다. 제2 보강재(50)는 도시된 것에 그 형상이 제한되지 않고 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 제2 보강재(50)는 앵글부재를 사용하여 앵글부재의 한 면을 보 본체(100) 웨브(20,20)의 내측에 접합하는 것으로 도시되었으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 제2 보강재(50)로 앵글, 플레이트, 채널 등의 부재 혹은 이들을 혼용하여 사용할 수 있으며 보 본체(100)의 강도를 보강할 뿐 아니라 적절한 부재를 선택하면 시어커넥터(Shear Connector)로도 작용하여 강재 부재와 콘크리트 간의 일체성을 도모하고 균열을 제어하는 수단이 될 수 있다. 또한 웨브(20)가 길게 제작되는 춤이 큰 보의 경우 판폭두께비가 문제될 수 있는데 제2 보강재(50)는 웨브(20)의 판폭두께비를 저감하여 이에 따른 전단내력 증가에 기여할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보의 종단면도이다.

본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보는 특히 보 춤이 아주 큰 경우에 보다 유용하게 사용될 수 있다. 보 춤이 아주 큰, 예를 들면 보 춤이 1,000mm 이상인 Deep Beam의 경우 보 내부에 수직, 수평 전단력이 발생하므로 전단보강재가 필요하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보는 보 단면 상, 하부에 각각 상부 전단보강재(61)와 하부 전단보강재(62)가 보 폭방향으로 더 설치될 수 있다.

도 6은 도 5의 C-C 단면도이고, 도 7은 도 5의 B-B 단면도이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상부 전단보강재(61)와 하부 전단보강재(62)로는 앵글부재가 사용될 수 있고, 보 본체(100) 길이 방향으로 간격을 두고 한 쌍의 웨브(20,20) 사이에 양단이 접합되어 보 폭방향으로 설치될 수 있다. 하부 전단보강재(62)의 경우, 제2 보강재(50) 상면에 배치하여 설치할 수 있어 간편한 접합이 가능해진다. 본 실시예에서는 상부 전단보강재(61)와 하부 전단보강재(62)가 앵글부재인 경우로 설명 및 도시하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않으며 플레이트나 이형철근 및 원형철근 등이 사용될 수 있다. 전단보강재는 전단력을 보강하며 동시에 보 본체와 내부에 타설되는 콘크리트 간의 구속력을 증가시킨다.

도 5에 도시된 바와 같이 보 단부 부모멘트 구간에는 상부 전단보강재(61)를 복수 단으로 설치하고 보 중앙부 정모멘트 구간에는 하부 전단보강재(62)를 복수 단 설치하여 전단보강 외에도 보 단면적을 증가시키는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강형 조립 강재 보의 단면도이다.

앞서 설명한 실시예에서는 전단보강재를 상,하부플랜지(30,10)에 평행하도록 수평 타입으로 설치하였으나 본 실시예에서는 도시된 바와 같이 하부플랜지(10)에 대해 일정한 각도를 갖고 서로 교차하도록 웨브(20,20) 내측면에 접합되는 가새형 전단보강재(63)가 사용될 수 있다.

도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보를 구성하는 전단보강재의 단면도이다.

상부 전단보강재(61)와 하부 전단보강재(62) 및 가새형 전단보강재(63)로는 여러가지 부재가 사용될 수 있으며, 예를 들면 도 9a에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트(641) 양면에 제2 플레이트(642,642)를 각각 제1 플레이트(641)에 수직하도록 접합된 플레이트 접합형 전단보강재(64)가 사용될 수 있다. 또한 도 9b에 도시된 것처럼, 두 개의 앵글(651,651)의 모서리부를 서로 접합시켜서 전체적으로 십자(+) 단면이 되는 앵글 접합형 전단보강재(65)가 사용될 수 있다.

이상과 같이 제작되는 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보가 구조물에 적용될 때에는, 기둥에 미리 브라켓을 설치하고 브라켓 사이에 강재 보를 접합하는 방식이 바람직하다. 기둥 접합부의 부모멘트가 가장 크게 발생하므로 브라켓은 큰 모멘트에 저항할 수 있도록 강재 보 보다 두꺼운 부재를 적용하여 안전성 및 경제성을 확보해야 한다.

도 10은 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보를 이용한 구조물의 입면도이다.

본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보와의 용이한 접합을 위하여 브라켓은 강재 보의 단부와 동일하게 ㅍ자 단면을 갖도록 제작된다.

본 발명에 따른 ㅍ자 브라켓(70)은 브라켓 하부플랜지(71), 브라켓 하부플랜지(71) 상면에서 이격되어 브라켓 하부플랜지(71)에 수직하도록 접합되는 브라켓 웨브(72,72), 브라켓 웨브의 상단을 잇도록 브라켓 하부플랜지(71)와 평행하게 접합되는 브라켓 상부플랜지(73)로 구성된다. ㅍ자 브라켓(70)의 하부플랜지(71)는 보 본체(100) 부재보다 두꺼운 부재를 사용하여 부모멘트 및 전단력에 대한 저항능력을 향상시키고 보 본체(100) 단부의 단면과 같은 단면인 ㅍ자 단면으로 구성하여 강재 보와의 접합성을 높이는 것이 바람직하다. 이와 같은 ㅍ자 브라켓(70)은 기둥(1)에 미리 설치되어야 하며 설치 방법은 이 분야의 공지된 임의의 방법을 따르면 된다. 또한 기둥(1)에는 기둥(1)과 브라켓(70) 접합부의 브라켓 상,하부플랜지(73,71)와 대응되는 위치에 스티프너(2)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

ㅍ자 브라켓(70)과 보 본체(100)의 접합은 도 10에 도시된 바와 같이 ㅍ자 브라켓 웨브(72,72)와 보 본체 웨브(20,20)의 외면에 커버 플레이트 덧대어 각각 볼트 접합하고 ㅍ자 브라켓 웨브 상,하부플랜지(73,71)와 보 본체 단부의 상,하부플랜지(30a,10)를 용접하는 방식으로 이루어질 수 있다.

도 11a와 도 11b는 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보의 단면도이다.

이상과 같이 설치된 보강형 조립 강재 보 사이에 데크 플레이트가 설치되고 콘크리트가 타설되어 양생되면, 도 11a와 도 11b에 도시된 바와 같이, 보 본체(100) 내부로 타설되는 단면 내 콘크리트(81)와 보 본체(100) 상부에 타설되는 슬래브 콘크리트(82)의 일부가 보 본체(100)와 함께 일체로 거동하는 합성보, 즉 T형 합성보로 거동한다.

합성보에서 중립축은 통상 슬래브 콘크리트 내에 위치하게 되고 따라서 정모멘트 구간에서 슬래브 콘크리트는 휨모멘트에 의해 발생하는 압축력에 저항하고, 보 본체(100)는 인장력에 저항하게 된다. 이때, 보 본체(100) 내부에 설치된 제1, 2 보강재(40,50)는 보 본체(100)의 인장저항력을 더욱 높이게 되고, 상하부 전단보강재(61,62)는 전단력에 저항하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보는 강콘크리트 합성보를 형성하기 위해 사용되는 부재로서 콘크리트 타설을 위한 별도의 거푸집 공사가 필요없고, 보와 슬래브가 별도의 전단 연결재 없이도 구조적으로 안정적인 접합관계를 유지할 수 있다.

또한, 합성보를 설계함에 있어서 합성보의 길이 방향으로 구간을 정하여 단부 부모멘트 구간은 보의 상부를 보강하고 중앙부 정모멘트 구간은 보의 하부를 보강하는 방식으로 보 본체를 구간별로 단면을 달리하여 합리적으로 보강할 수 있어 효율적인 설계가 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 보강형 조립 강재 보를 이용한 구조물에 의하면, 가장 큰 모멘트가 발생하는 기둥 접합부에 미리 강재 보 보다 큰 내력을 갖는 브라켓을 설치하고 브라켓 사이에 강재 보를 연결하므로 강재 보를 필요 이상으로 크게 제작할 필요가 없어 경제적인 효과가 있고, 브라켓 단면을 강재 보 단면과 같은 형상으로 제작하므로 현장에서 브라켓과 강재 보의 연결이 손쉬워져 인건비와 시공비를 절약할 수 있는 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.

10: 하부플랜지 20: 웨브
30: 중앙부 상부플랜지 30a: 단부 상부플랜지
40: 제1 보강재 50: 제2 보강재
61: 상부 전단보강재 62: 하부 전단보강재
70: 브라켓 100: 보 본체

Claims (9)

1. 하부플랜지(10), 서로 간격을 갖고 하부플랜지(10)의 상면에 수직하게 접합되는 한 쌍의 웨브(20,20), 양단부에서 한 쌍의 웨브 상단(20,20)을 연결하도록 하부플랜지(10)와 평행하게 접합되는 단부 상부플랜지(30a,30a), 단부 상부플랜지(30a,30a) 사이의 한 쌍의 웨브(20,20) 상단에 각각 하부플랜지(10)와 평행하게 접합되는 한 쌍의 중앙부 상부플랜지(30,30)로 구성되며, 단부 상부플랜지(30a,30a)에는 콘크리트 타설홀(30h)이 천공되고 한 쌍의 중앙부 상부플랜지(30,30) 사이에는 콘크리트 타설 개구부(30p)가 형성되며, 단부 상부플랜지(30a,30a)는 중앙부 상부플랜지(30,30)보다 더 두꺼운 강판 또는 고강도 강판으로 구성되는 보 본체(100); 보 본체(100)의 중앙부 정모멘트 구간에서 하부플랜지(10) 상면에 보 길이방향으로 접합되는 제1 보강재(40); 및 보 본체(100)의 중앙부 정모멘트 구간에서 한 쌍의 웨브(20,20) 하단 내측면에 보 길이방향으로 접합되는 제2 보강재(50)를 포함하고,
   보 본체(100)에는, 보 길이방향으로 간격을 두고 보 본체(100) 단면 상부에서 웨브(20,20)에 양단이 접합되는 상부 전단보강재(61)와, 보 길이방향으로 간격을 두고 보 본체(100) 단면 하부에서 웨브(20,20)에 양단이 접합되는 하부 전단보강재(62)가 보 폭방향으로 설치되되, 보 단부 부모멘트 구간에는 상부 전단보강재(61)를 복수 단으로 설치하고 보 중앙부 정모멘트 구간에는 하부 전단보강재(62)를 복수 단으로 설치하는 것을 특징으로 하는 보강형 조립 강재 보.
2. 제1항에 있어서,
   제1 보강재(40)는 채널부재로 구성되며,
   채널 부재의 플랜지가 보 하부플랜지(10) 상면에 보 길이방향으로 접합되고 채널 부재의 웨브에는 제1 보강재(40) 길이방향을 따라 일정 간격으로 콘크리트 타설홀(40h)이 천공된 것을 특징으로 하는 보강형 조립 강재 보.
3. 제1항에 있어서,
   제2 보강재(50)는 앵글부재로 구성되며,
   앵글부재의 한 면이 보 본체(100) 웨브(20,20) 하단 내측면에 보 길이방향으로 접합되는 것을 특징으로 하는 보강형 조립 강재 보.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상부 전단보강재(61)와 하부 전단보강재(62)는 앵글부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강형 조립 강재 보.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   보 본체(100)에는,
   보 길이방향으로 간격을 두고 하부플랜지(10)에 대해 일정한 각도를 갖고 서로 교차하도록 웨브(20,20) 내측면에 접합되는 가새형 전단보강재(63)가 보 폭방향으로 더 설치된 것을 특징으로 하는 보강형 조립 강재 보.
8. 하부플랜지(10), 서로 간격을 갖고 하부플랜지(10)의 상면에 수직하게 접합되는 한 쌍의 웨브(20,20), 양단부에서 한 쌍의 웨브 상단(20,20)을 연결하도록 하부플랜지(10)와 평행하게 접합되는 단부 상부플랜지(30a,30a), 단부 상부플랜지(30a,30a) 사이의 한 쌍의 웨브(20,20) 상단에 각각 하부플랜지(10)와 평행하게 접합되는 한 쌍의 중앙부 상부플랜지(30,30)로 구성되며, 단부 상부플랜지(30a,30a)에는 콘크리트 타설홀(30h)이 천공되고 한 쌍의 중앙부 상부플랜지(30,30) 사이에는 콘크리트 타설 개구부(30p)가 형성되며, 단부 상부플랜지(30a,30a)는 중앙부 상부플랜지(30,30)보다 더 두꺼운 강판 또는 고강도 강판으로 구성되는 보 본체(100);
   보 본체(100)의 중앙부 정모멘트 구간에서 하부플랜지(10) 상면에 보 길이방향으로 접합되는 제1 보강재(40); 및
   보 본체(100)의 중앙부 정모멘트 구간에서 한 쌍의 웨브(20,20) 하단 내측면에 보 길이방향으로 접합되는 제2 보강재(50)를 포함하는 보강형 조립 강재 보의 보 본체(100) 내부로 단면 내 콘크리트(81)가 타설되고 보 본체(100) 상부에 슬래브 콘크리트(82)가 타설되어, 보 본체(100) 내부로 타설되는 단면 내 콘크리트(81)와 보(100) 상부에 타설되는 슬래브 콘크리트(82)의 일부가 보 본체(100)와 함께 일체로 거동하는 것을 특징으로 하는 보강형 조립 강재 보를 이용한 하이브리드 합성보.
9. 기둥(1)과 기둥에 미리 설치되는 브라켓(70), 브라켓 사이에 설치되는 보 본체(100)로 구성되는 구조물에 있어서,
   보 본체(100)는,
   하부플랜지(10), 서로 간격을 갖고 하부플랜지(10)의 상면에 수직하게 접합되는 한 쌍의 웨브(20,20), 양단부에서 한 쌍의 웨브 상단(20,20)을 연결하도록 하부플랜지(10)와 평행하게 접합되는 단부 상부플랜지(30a,30a), 단부 상부플랜지(30a,30a) 사이의 한 쌍의 웨브(20,20) 상단에 각각 하부플랜지(10)와 평행하게 접합되는 한 쌍의 중앙부 상부플랜지(30,30)로 구성되며, 단부 상부플랜지(30a,30a)에는 콘크리트 타설홀(30h)이 천공되고 한 쌍의 중앙부 상부플랜지(30,30) 사이에는 콘크리트 타설 개구부(30p)가 형성되며, 단부 상부플랜지(30a,30a)는 중앙부 상부플랜지(30,30)보다 더 두꺼운 강판 또는 고강도 강판으로 구성되고,
   보 본체(100)의 중앙부 정모멘트 구간의 하부플랜지(10) 상면에는 제1 보강재(40)가 보 길이방향으로 접합되고, 한 쌍의 웨브(20,20) 하단 내측면에는 제2 보강재(50)가 보 길이방향으로 접합되며,
   브라켓(70)은,
   브라켓 하부플랜지(71), 브라켓 하부플랜지(71) 상면에서 이격되어 브라켓 하부플랜지(71)에 수직하도록 접합되는 한 쌍의 브라켓 웨브(72,72), 한 쌍의 브라켓 웨브의 상단을 잇도록 브라켓 하부플랜지(71)와 평행하게 접합되는 브라켓 상부플랜지(73)를 포함하여 ㅍ자 단면으로 구성되며, 브라켓 하부플랜지(71)는 보 본체(100)의 하부플랜지(10)보다 더 두꺼운 강판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보강형 조립 강재 보를 이용한 구조물.

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