KR101557226B1 - 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보 - Google Patents

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최병정
강철규
김도범
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경기대학교 산학협력단
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    • E04C3/293Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete
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    • E04C5/06Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of high bending resistance, i.e. of essentially three-dimensional extent, e.g. lattice girders

Abstract

본 발명은 강판을 성형한 유닛단면을 조립하여 박스형태로 구성하여 내부에 콘크리트를 채워 형성한 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예는 모서리가 각각 직각인 W형상 단면을 갖도록, 수직으로 형성된 수직 지지부와, 수직 지지부의 상단과 하단부에서 연장되어 각각 엇갈린 수평 방향으로 절곡되는 상부 지지부 및 하부 지지부와, 하부 지지부의 단부에서 연장되어 수직 하방으로 절곡되는 돌출 결합부로 이루어지는 측면 유닛을, 측면 유닛과 측면 유닛의 돌출 결합부가 각각 맞닿도록 하여 상부가 개구된 박스형상의 단면을 형성하도록 하되, 수직으로 형성되는 웨브와 웨브의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지가 형성되어 T형상의 단면을 갖는 전단 연결재가, 웨브가 돌출 결합부의 사이에 끼워지고 돌출 결합부의 하부에 하부 플랜지가 위치하여 결합되는 강재보와; 강재보의 전체 길이방향으로 형성되는 상부판과, 상부판의 폭방향의 일측단부에서 하향 연장되는 측면판과, 측면판의 하단부에서 외측 수평방향으로 측면 유닛의 상부 지지부보다 작은 폭을 형성하도록 연장되는 하부판과, 상부판의 폭방향의 타측 단부에서 하향 연장되는 전단 연결부로 이루어지는 측면 캡을 측면 캡과 측면 캡의 전단 연결부측의 상부판이 상호 결합되어 이루어지며, 하부판이 각각 측면 유닛의 상부 지지부에 안착되어 결합되는 덮개와; 강재보의 길이방향으로 돌출 결합부의 양쪽에 각각 고정되고 강재보의 양단부의 정착판에 긴장,정착되어 프리스트레스를 도입하는 긴장재와; 강재보의 내부에 현장 타설로 채워져 상기 강재보와 합성 거동하는 콘크리트;로 이루어진다.

Description

프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보{Prestressed steel concrete composite beam}
본 발명은 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강판을 성형한 유닛단면을 조립하여 상부가 개구되며 하부에 외측으로 돌출한 돌출 결합부를 갖는 박스형태로 구성하고, 상부에 전단 연결부가 형성된 덮개를 결합하여 콘크리트를 채워 형성한 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보에 관한 것이다.
강콘크리트 합성보는 강재 보와 철근콘크리트가 단일부재로 거동하도록 구현하여 휨모멘트를 받을 때 압축응력의 대부분은 콘크리트가 부담하도록 하고 인장응력은 강재가 부담하도록 하는 효율적인 구조부재로써, 보의 춤을 줄여 건축구조물의 층고나 교량구조물의 형하공간을 확보할 수 있고, 보 단면의 저항강도와 저항강성 증대로 장 스팬 구조물이 가능하게 하며, 극한성능이나 변형성능이 증대되는 장점을 가지고 있다.
강콘크리트 합성보를 구현하기 위해 일반적으로 사용되는 H형강은 강재 이용 측면에서 볼 때 휨에 의해 부재에 발생하는 인장력, 압축력에 대해 효율적으로 저항하는 부재단면이지만, H형강을 이용한 합성보는 정모멘트 구간에서 합성단면의 중립축이 상부 플랜지측으로 이동하여 콘크리트 슬래브가 압축력의 대부분을 부담하므로 상부 플랜지가 비효율적인 저항단면으로 사용된다. 또한, 합성보 부재의 강도평가 측면에서 성능이 우수하므로 장스팬에 많이 적용하고 있는데 이때 상대적으로 단면의 강성이 작아져서 과다 처짐, 진동 등 사용성의 문제점을 나타내고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 합성보의 H형강 외부를 철근콘크리트로 둘러싸는 개념의 철골철근콘크리트보(SRC보,Steel-Reinforced Concrete beam)가 개발되었다. SRC보는 단면의 강도나 강성이 우수한 장점이 있으나 자중이 매우 증가되어 현장시공시 거푸집공사 및 동바리공사에 면밀한 주의가 요구되는 단점이 있다. 또한 정모멘트 구간에서 보부재의 단면 하부에 발생하는 인장응력에 대해 H형강을 둘러싼 콘크리트의 기여도 없으므로 비효율적 구조단면이라 할 수 있으며, 콘크리트 휨균열이 육안으로 나타나므로 사용자에게 불안감을 줄 수 있는 문제점을 안고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0936403호 "내화피복재 부착구조를 갖는 성형강판 콘크리트 합성보 및 그의 시공방법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 9에서와 같이 "강판을 거푸집 형상으로 성형하여 공간부에 콘크리트를 타설하도록 형성된 성형 강판보; 상기 콘크리트와 일체로 연결되도록 상기 성형 강판보의 상부에 설치되는 콘크리트슬래브; 및 상기 성형 강판보의 측면판으로 돌출 형성되고, 측면판에서 뿜칠 되는 내화피복재의 하측 방향 흐름을 방지하여 내화피복재가 성형 강판보 측면에 견고하게 부착되게 하는 흐름방지부재를 포함하는 내화피복재 부착구조를 갖는 성형강판 콘크리트 합성보."를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 다양한 단면을 적용하기 어려웠으며, 상부 플랜지의 상부면에 별도로 다수의 시어 커넥터를 구성하여야 하기 때문에 시어 커넥터의 결합을 위하여 별도의 공정이 필요할 뿐만 아니라 비용 및 공기가 증가하는 문제점이 있었으며, 데크 플레이트를 거치하기가 어려운 문제점이 있었다.
특허등록 제0936403호 "내화피복재 부착구조를 갖는 성형강판 콘크리트 합성보 및 그의 시공방법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강판을 성형한 유닛 단면을 조립하여 구성하여 박스 형태로 강재보를 제작하고 상부에 전단 연결부가 형성된 덮개를 결합구성하여, 강재보 내부에 별도의 전단 연결재를 생략할 수 있으며, 강재보의 단면강성이 증가되어 시공하중에 대한 처짐량을 감소시킬 수 있으며, 연직하중에 대하여 단면이 벌어지는 현상을 방지할 수 있고, 작업자의 발판으로도 사용이 가능하며, 또한 강재보의 외측 하부로 돌출된 돌출 결합부와 돌출 결합부 양측에 정착판에 긴장,정착되어 프리스트레스를 도입하는 긴장재를 구성하여 강성을 증가시킬 수 있으면서도 외부에서 한번에 조립할 수 있기 때문에 조립이 용이하여 제작성이 뛰어나며, 외부 돌출 결합부의 구성으로 단면 2차 모멘트를 증가시킬 수 있어, 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 모서리가 각각 직각인 W형상 단면을 갖도록, 수직으로 형성된 수직 지지부와, 수직 지지부의 상단과 하단부에서 연장되어 각각 엇갈린 수평 방향으로 절곡되는 상부 지지부 및 하부 지지부와, 하부 지지부의 단부에서 연장되어 수직 하방으로 절곡되는 돌출 결합부로 이루어지는 측면 유닛을, 측면 유닛과 측면 유닛의 돌출 결합부가 각각 맞닿도록 하여 상부가 개구된 박스형상의 단면을 형성하도록 하되, 수직으로 형성되는 웨브와 웨브의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지가 형성되어 T형상의 단면을 갖는 전단 연결재가, 웨브가 돌출 결합부의 사이에 끼워지고 돌출 결합부의 하부에 하부 플랜지가 위치하여 결합되는 강재보와; 강재보의 전체 길이방향으로 형성되는 상부판과, 상부판의 폭방향의 일측단부에서 하향 연장되는 측면판과, 측면판의 하단부에서 외측 수평방향으로 측면 유닛의 상부 지지부보다 작은 폭을 형성하도록 연장되는 하부판과, 상부판의 폭방향의 타측 단부에서 하향 연장되는 전단 연결부로 이루어지는 측면 캡을 측면 캡과 측면 캡의 전단 연결부측의 상부판이 상호 결합되어 이루어지며, 하부판이 각각 측면 유닛의 상부 지지부에 안착되어 결합되는 덮개와; 강재보의 길이방향으로 돌출 결합부의 양쪽에 각각 고정되고 강재보의 양단부의 정착판에 긴장,정착되어 프리스트레스를 도입하는 긴장재와; 강재보의 내부에 현장 타설로 채워져 상기 강재보와 합성 거동하는 콘크리트;로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
또한, 측면 유닛의 돌출 결합부의 하단부는 연장되어 외측 수평방향으로 절곡되는 보강부가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
또한, 전단 연결재의 웨브와 플랜지에는 일정간격으로 전단 연결공이 통공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
또한, 전단 연결재의 웨브의 상단부에는 하부 플랜지와 평행하게 형성되는 상부 플랜지가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
또한, 전단 연결재는 상부 플랜지보다 하부 플랜지가 넓은 폭을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
또한, 전단 연결재는 ㄷ자 단면 형상의 채널 2개를 배면을 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
또한, 덮개의 전단 연결부는 상부판과 예각을 이루도록 경사지게 절곡되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
또한, 덮개의 전단 연결부의 하단부 또는 상단부에서 외측으로 수평방향으로 연장된 보강연결부가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
또한, 강재보의 수직 지지부를 일정간격으로 상호 연결하며, 강재보의 중앙부에는 수직 지지부의 중앙부에서 상부측에 양단부에서는 수직 지지부의 중앙부에서 하부측에 구성되는 간격유지부재가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 제공하고자 한다.
본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보은 강판을 성형한 유닛 단면을 조립하여 구성하여 박스 형태로 강재보를 제작하고 상부에 전단 연결부가 형성된 덮개를 결합구성하여 강재보 내부에 별도의 전단 연결재를 생략할 수 있으며, 강재보의 단면강성이 증가되어 시공하중에 대한 처짐량을 감소시킬 수 있고, 연직하중에 대하여 단면이 벌어지는 현상을 방지할 수 있으며, 작업자의 발판으로도 사용이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 강재보의 외측 하부로 돌출된 돌출 결합부를 구성하여 강성을 증가시킬 수 있으면서도 외부에서 한번에 조립할 수 있기 때문에 조립이 용이하여 제작성이 뛰어나며, 외부 돌출 결합부의 구성으로 단면 2차 모멘트를 증가시킬 수 있어, 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
또한, 강재보의 하부 공간을 이용하여 프리스트레스를 도입하도록하여, 하부 인장력 보강을 통해 시공하중에 대한 처짐량을 확보할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 이용한 구조 시스템을 도시한 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 강재보의 분해사시도이다.
도 4는 상기 도 3의 결합상태의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 강재보의 다양한 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 덮개의 다양한 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 강재보에 간격유지부재가 구성된 실시 예의 단면도이다.
도 7b는 상기 도 7a의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보의 다양한 실시 예의 단면도이다.
도 9는 종래의 내화피복재 부착구조를 갖는 성형강판 콘크리트 합성보의 단면도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 이용한 구조 시스템을 도시한 일부 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보의 단면도이다.
본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보를 이용한 구조시스템은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 측면 유닛(10a) 2개가 상호 결합하여 박스형태로 강재보(10)를 형성하고, 강재보(10)의 상부에 덮개(40)를 결합구성하며, 강재보(10)의 상부 지지부(12)의 상부에 데크 플레이트(2)의 단부를 안착시켜, 데크 플레이트(2)의 상부에 콘크리트(50)를 타설하여 강재보(10)의 내부에 콘크리트(50)를 충전하여 합성보를 형성하고, 콘크리트(50)와 일체로 연결되도록 상기 합성보의 상부에 슬래브(S)를 형성하도록 한다.
도 3은 본 발명의 강재보의 분해사시도이고, 도 4는 상기 도 3의 결합상태의 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 강재보(10)는 측면 유닛(10a) 2개가 상부가 개구된 박스형 단면을 만들도록 마주보는 형태로 상호 결합하여 이루어진다.
측면 유닛(10a)은 수직으로 형성된 수직 지지부(11)와, 수직 지지부(11)의 상단과 하단부에 각각 엇갈린 수평 방향으로 연장되어 형성되는 상부 지지부(12) 및 하부 지지부(13)와, 하부 지지부(13)의 단부에 수직 하방으로 연장되어 형성되는 돌출 결합부(14)로 이루어져 전체적으로 모서리가 각각 직각인 W형상 단면을 갖는다.
수직 지지부(11)는 강재보(10)의 측벽을 이루도록 수직으로 형성되며, 높이는 다양하게 형성될 수 있다.
상부 지지부(12)는 수직 지지부(11)의 상단부에는 연장되어 일측으로 절곡된 형상으로 수직 지지부(11)와 직각으로 형성된다. 상부 지지부(12)는 강재보(10)를 형성하였을 때 강재보(10)의 외측을 향하도록 형성되어, 상단부에 데크 플레이트(2)의 단부가 안착이 되도록 한다.
하부 지지부(13)는 상부 지지부(12)와 평행이 되도록 수직 지지부(11)의 하단부에서 연장되어 타측으로 절곡된 형상으로 형성된다. 즉, 하부 지지부(13)는 상부 지지부(12)와는 반대방향으로 절곡된 형상으로 형성되어, 전체적으로 모서리가 직각인 W자 형상의 단면으로 이루어진다.
하부 지지부(13)는 중앙부에 상부로 돌출된 돌출부(131)를 형성하도록 하여, 측면 유닛(10a)(10a)의 결합으로 이루어지는 강재보(10)의 내부에 구성되는 콘크리트(50)와의 부착력 및 내력, 강성을 증가시키는 역할을 한다.
돌출 결합부(14)는 하부 지지부(13)의 단부에서 연장되어 수직 하방으로 절곡된 형태로 형성되며, 수직 지지부(11)와 평행을 이루도록 구성된다. 상기의 돌출 결합부(14)는 측면 유닛(10a) 끼리의 상호 결합시, 돌출 결합부(14) 끼리 접하도록 하여 결합면적을 늘려 결합이 용이하도록 하기 위해서이다.
또한, 강재보(10)의 길이방향으로 돌출 결합부(14)의 양쪽에 각각 고정되고 강재보(10)의 양단부의 정착판(61)에 긴장, 정착되어 프리스트레스를 도입하도록 한다.
정착판(61)은 강재보(10) 돌출 결합부(14)의 양쪽 끝단의 개방 단부를 폐쇄하도록 하부 지지부(13)의 하부의 끝단에 각각 설치되고, 소요 긴장력으로 긴장된 긴장재(60)를 정착시킨다.
이와 같이, 강재보(10)의 하부로 돌출된 돌출 결합부(14)의 공간을 이용하여 긴장재(60)를 정착하고 긴장함으로써, 강재보(10)의 하부공간을 이용할 수 있으며, 강재보(10)의 하부 인장력 보강을 통해 시공하중에 대한 처짐량을 확보할 수 있다.
강재보(10)에서 외측 하부로 돌출된 형태로 돌출 결합부(14)가 구성되어 강성을 증가시킬 수 있으면서도 측면 유닛(10a)(10a) 끼리의 결합시에도 외부에서 돌출 결합부(14)를 결합하여 조립할 수 있기 때문에 조립이 용이하여 제작성이 뛰어나며, 강재보의 하부로 돌출 결합부(14)를 구성하여 강재보(10)의 단면 면적을 증가시켜 단면 2차 모멘트를 증가시킬 수 있어, 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보는 상기의 도 2와 도 4의 단면에 한정되지 않고, 다양한 단면을 갖는 강재보(10)와 덮개(40)를 조합하여 다양한 실시 예를 구성하도록 한다.
이하, 도면을 참고하여 다양한 단면을 갖는 강재보와 덮개를 상세히 설명하면 다음과 같다.
이와 같이, 상부 지지부(12), 수직 지지부(11), 하부 지지부(13) 및 돌출 결합부(14)로 이루어지는 측면 유닛(10a)은 2개의 측면 유닛(10a)을 돌출 결합부(14)가 상호 접하도록 결합하여 상부가 개구된 박스형 단면을 갖도록 형성하여, 상부 지지부(12)는 상부에 데크 플레이트가 안착이 되도록 하는 역할을 하고, 수직 지지부(11) 및 하부 지지부(13)는 거푸집의 역할을 하게 된다.
측면 유닛(10a) 간의 결합시 돌출 결합부(14)(14)를 용접, 볼트 결합 등 다양한 공지의 방법으로 결합할 수 있다.
또한, 강재보(10)를 이루는 측면 유닛(10a)간의 결합시 측면 유닛(10a)과 측면 유닛(10a)의 돌출 결합부(14)(14)의 사이에 전단 연결재(30)가 구성되도록 하여, 강재보(10)의 강성을 증가시키며, 강재보(10)의 내부에 충전되는 콘크리트(50)와 이종 재료인 강재보(10)와의 결합을 더욱 견고히 한다.
전단 연결재(30)는 웨브(31)가 돌출 결합부(14)(14)의 사이에 끼워지고 돌출 결합부(14)(14)의 하부에 하부 플랜지(33)가 위치하도록 하여, 측면 유닛(10a)과 측면 유닛(10a)을 결합하도록 한다.
도 5는 본 발명의 강재보의 다양한 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 전단 연결재(30)는 강재보(10)의 전길이에 구성되며, 웨브(31)와 웨브(31)의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지(33)로 구성되어, 역T형 단면을 갖도록 형성할 수 있다.
또한, 도 5b와 도 5c에 도시된 바와 같이, 측면 유닛(10a)의 돌출 결합부(14)의 하단부는 연장되어 외측 수평방향으로 절곡되는 보강부(15)가 구성되어, 강재보(10)의 단면을 보강하도록 할 수 있도록 하며, 보강부(15)는 전단 연결재(30)의 하부 플랜지(33)의 상부에 안착되어 결합력을 높일 수 있도록 한다.
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전단 연결재(30)의 웨브(31)의 상단부에 하부 플랜지(33)와 평행하게 형성되는 상부 플랜지(32)가 추가로 구성되도록 하여, I형 단면을 갖도록 형성할 수도 있다. 전단 연결재(30)가 I형 단면을 갖도록 형성되면, 상부 플랜지(32)와 하부 플랜지(33)가 동일한 폭을 갖도록 형성하여도 되지만, 하부 플랜지(33)는 강재보(10)의 하단부에 위치하여 인장력을 받기 때문에, 상부 플랜지(32)보다 하부 플랜지(33)가 넓은 폭을 갖도록 형성하도록 할 수 있다.
또한, 도 5c에 도시된 바와 같이, 전단 연결재(30)가 I형 단면을 갖도록 형성되면 기성제품인 I형 단면을 갖는 제품을 사용하거나, ㄷ자 단면 형상의 채널(30a) 2개를 배면을 결합하여 I형 단면을 갖도록 하여, 성형이 용이하도록 할 수 있으며 웨브(31)의 두께를 두껍게 하여 단면을 보강하도록 할 수 있다.
또한, 전단 연결재(30)의 웨브(31)와 플랜지(32)(33)에는 일정간격으로 전단 연결공(34)이 통공되도록 하여, 전단 연결공(34)을 통하여 콘크리트가 단절되지 않고 연속되도록 할 수 있다.
웨브(31) 하단부는 측면 유닛(10a)과 측면 유닛(10a)의 돌출 결합부(14)(14)의 사이에 끼워져 결합되는데, 돌출 결합부(14)의 하단부가 하부 플랜지(33)의 상부면에 밀착이 되도록 한다. 웨브(31)의 높이는 도시된 바와 같이 강재보(10)의 중앙하부에 상부 플랜지(32)가 위치하도록 구성하거나 덮개(40)와 간섭되지 않는 범위내에서 더 높게 다양하게 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 덮개의 다양한 실시 예를 도시한 단면도이다.
강재보(10)의 상부에는 덮개(40)가 추가로 결합 구성되도록 하여 강재보(10)의 단면강성이 증가되어 시공하중에 대한 처짐량을 감소시킬 수 있으며, 연직하중에 대하여 단면이 벌어지는 현상을 방지할 수 있으며, 작업자의 발판으로도 사용이 가능하도록 할 수 있다.
덮개(40)는 강재보(10)의 전체 길이의 상부를 덮도록 형성된다. 덮개(40)는 측면 캡(40a)과 측면 캡(40a)의 결합으로 이루어지는데, 측면 캡(40a)은 상부판(41)과, 상부판(41)의 폭방향의 일측단부에서 하향 연장되는 측면판(42)과, 측면판(42)의 하단부에서 외측 수평방향으로 연장되는 하부판(43)과, 상부판(41)의 폭방향의 타측 단부에서 하향 또는 상향으로 연장되는 전단 연결부(44)로 이루어진다.
이와 같이 구성된 측면 캡(40a)을 측면 캡(40a)과 측면 캡(40a)의 전단 연결부(44)측의 상부판(41)이 상호 결합되도록 하거나, 전단 연결부(44)가 상호 결합되도록하여 덮개(40)를 형성한다.
상부판(41)은 일정간격으로 전단 연결공(41a)이 통공되어 콘크리트 타설시 콘크리트 충전성을 확보함과 동시에 덮개(40)의 상부와 하부가 단절되지 않도록 하여 별도의 전단 연결재를 사용하지 않고서도 합성되도록 한다.
측면판(42)은 상부판(41)의 양단부에서 수직 하방으로 형성되거나, 하부판(43)과 예각을 이루도록 기울어져 형성되도록 할 수 있다.
하부판(43)과 예각을 이루도록 사선으로 형성하면, 덮개(40)의 단면은 측면판(42)의 상단부가 넓고 측면판(42)의 하단부로 갈수록 좁아지는 형상을 하게 되며, 콘크리트와의 구속력을 강화시킨다.
하부판(43)은 측면 유닛(10a)의 상부 지지부(12)에 각각 안착되어 결합되어 강재보(10)의 전체 길이의 상부를 덮도록 구성된다.
이때, 하부판(43)의 폭은 측면 유닛(10a)의 상부 지지부(12)보다 작은 폭으로 형성되도록 하여, 상부 지지부(12)에 데크 플레이트(2)의 단부 거치시 간섭을 배제하도록 한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 전단 연결부(44)는 덮개(40)의 중앙부에서 하부 또는 상부로 돌출된 형상으로 이루어지며, 콘크리트(50) 타설시 전단 연결재 기능을 하도록 하여 별도의 전단 연결재를 생략할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 전단 연결부(44)는 하단부 또는 상단부에서 외측으로 수평방향으로 연장된 보강연결부(45)가 추가로 구성되도록 하여, 덮개(40)의 단면강성이 증가되어 시공하중 및 연직하중에 대한 처짐량 및 측면 캡(40a) 간의 벌어짐을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 한다.
상기와 같이, 전단 연결부(44)는 상부판(41)에서 수직 하방 또는 상방으로 연장되도록 할 수 있으며, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상부판(41)과 예각을 이루도록 경사지게 절곡되도록 할 수 있다.
전단 연결부(44)가 상부판(41)과 예각을 이루도록 경사지게 형성되도록 하여, 강재보(10) 내부에 형성되는 콘크리트(50)와의 구속력을 더욱 높이도록 한 것이다.
도 7a는 본 발명의 강재보에 간격유지부재가 구성된 실시 예의 단면도이고, 도 7b는 상기 도 7a의 측면도이다.
상기와 같이 구성된 강재보(10)의 내부에는 일정 간격으로 간격유지부재(20)가 결합구성되도록 할 수 있다.
간격유지부재(20)는 강재보(10)의 마주보는 수직 지지부(11)(11)를 일정간격으로 상호 연결하도록 결합되며, 결합은 용접, 브라켓을 이용한 볼트 결합 등 다양한 공지의 방법으로 결합될 수 있다.
도면에서는 간격유지부재(20)로 L형강(앵글)이 사용된 예를 도시하였지만 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 수직 지지부(11)(11)의 벌어짐을 방지할 수 있는 강도를 가진 부재로서 이 분야에서 공지된 임의의 단면 형상을 가지는 부재, 예를 들어, ㄷ형강(채널), Z형강 등이 사용될 수도 있다. 한편, 간격유지부재(20)는 형태 유지, 수직 지지부(11)(11)의 벌어짐 방지 뿐만 아니라 이종재료인 콘크리트와 강재보(10)의 합성을 유도하는 전단 연결재로서도 기능한다.
간격유지부재(20)는 강재보(10)의 전길이에 걸쳐서 내부의 폭방향을 연결하도록 결합되는데, 강재보(10)의 중앙부에는 수직 지지부(11)의 중앙부에서 상부측에 양단부에서는 수직 지지부(11)의 중앙부에서 하부측에 구성되도록 하여, 모멘트가 작용하는 강재보(10)의 중앙부에는 비틀림 등에 효과적으로 저항하도록 하고, 양단부는 전단력에 효과적으로 대응하도록 한다.
본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보는 본 발명의 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보는 강판을 성형한 유닛 단면을 조립하여 구성하여 박스 형태로 강재보를 제작하고 상부에 전단 연결부가 형성된 덮개를 결합구성하여, 강재보 내부에 별도의 전단 연결재를 생략할 수 있으며, 강재보의 단면강성이 증가되어 시공하중에 대한 처짐량을 감소시킬 수 있으며, 연직하중에 대하여 단면이 벌어지는 현상을 방지할 수 있으며, 작업자의 발판으로도 사용이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있으며, 강재보의 외측 하부로 돌출된 돌출 결합부를 구성하여 강성을 증가시킬 수 있으면서도 외부에서 한번에 조립할 수 있기 때문에 조립이 용이하여 제작성이 뛰어나고, 외부 돌출 결합부의 구성으로 단면 2차 모멘트를 증가시킬 수 있어, 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
또한, 돌출 결합부 양측의 공간을 이용하여 프리스트레스를 도입하도록하여, 하부 인장력 보강을 통해 시공하중에 대한 처짐량을 확보할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 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.
2 : 데크 플레이트
10 : 강재보
10a : 측면 유닛
11 : 수직 지지부
12 : 상부 지지부
13 : 하부 지지부
14 : 돌출 결합부
15 : 보강부
20 : 간격유지부재
30 : 전단 연결재
30a : 채널
31 : 웨브
32 : 상부 플랜지
33 : 하부 플랜지
34 : 전단 연결공
40 : 덮개
41 : 상부판
41a : 전단 연결공
42 : 측면판
43 : 하부판
44 : 전단 연결부
45 : 보강연결부
50 : 콘크리트
60 : 긴장재
61 : 정착판

Claims (9)

  1. 모서리가 각각 직각인 W형상 단면을 갖도록, 수직으로 형성된 수직 지지부(11)와, 수직 지지부(11)의 상단과 하단부에서 연장되어 각각 엇갈린 수평 방향으로 절곡되는 상부 지지부(12) 및 하부 지지부(13)와, 하부 지지부(13)의 단부에서 연장되어 수직 하방으로 절곡되는 돌출 결합부(14)로 이루어지는 측면 유닛(10a)을,
    측면 유닛(10a)과 측면 유닛(10a)의 사이에 돌출 결합부(14)(14)가 각각 맞닿도록 하여 상부가 개구된 박스형상의 단면을 형성하도록 결합하되,
    수직으로 형성되는 웨브(31)와 웨브(31)의 하단부에 수평으로 형성되는 하부 플랜지(33)가 형성되어 T형상의 단면을 갖는 전단 연결재(30)가, 웨브(31)가 돌출 결합부(14)(14)의 사이에 끼워지고 돌출 결합부(14)(14)의 하부에 하부 플랜지(33)가 위치하여 결합되는 강재보(10)와;
    강재보(10)의 전체 길이방향으로 형성되는 상부판(41)과, 상부판(41)의 폭방향의 일측단부에서 하향 연장되는 측면판(42)과, 측면판(42)의 하단부에서 외측 수평방향으로 측면 유닛(10a)의 상부 지지부(12)보다 작은 폭을 형성하도록 연장되는 하부판(43)과, 상부판(41)의 폭방향의 타측 단부에서 하향 또는 상향으로 연장되는 전단 연결부(44)로 이루어지는 측면 캡(40a)을 측면 캡(40a)과 측면 캡(40a)의 전단 연결부(44)측의 상부판(41)이 상호 결합되어 이루어지며, 하부판(43)이 각각 측면 유닛(10a)의 상부 지지부(12)에 안착되어 결합되는 덮개(40)와;
    강재보(10)의 길이방향으로 돌출 결합부(14)의 양쪽에 각각 고정되고 강재보(10)의 양단부의 정착판(61)에 긴장,정착되어 프리스트레스를 도입하는 긴장재(60)와;
    강재보(10)의 내부에 현장 타설로 채워져 상기 강재보(10)와 합성 거동하는 콘크리트(50);로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보.
  2. 청구항 1에 있어서,
    측면 유닛(10a)의 돌출 결합부(14)의 하단부는 연장되어 외측 수평방향으로 절곡되는 보강부(15)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    전단 연결재(30)의 웨브(31)와 플랜지(32)에는 일정간격으로 전단 연결공(34)이 통공되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    전단 연결재(30)의 웨브(31)의 상단부에는 하부 플랜지(33)와 평행하게 형성되는 상부 플랜지(32)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보.
  5. 청구항 4에 있어서,
    전단 연결재(30)는 상부 플랜지(32)보다 하부 플랜지(33)가 넓은 폭을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보.
  6. 청구항 4에 있어서,
    전단 연결재(30)는 ㄷ자 단면 형상의 채널(30a) 2개를 배면을 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    덮개(40)의 전단 연결부(44)는 상부판(41)과 예각을 이루도록 경사지게 절곡되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    덮개(40)의 전단 연결부(44)의 하단부 또는 상단부에서 외측으로 수평방향으로 연장된 보강연결부(45)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스가 도입된 강콘크리트 합성보.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    강재보(10)의 수직 지지부(11)(11)를 일정간격으로 상호 연결하며, 강재보(10)의 중앙부에는 수직 지지부(11)의 중앙부에서 상부측에 양단부에서는 수직 지지부(11)의 중앙부에서 하부측에 구성되는 간격유지부재(20)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 전단 연결부가 형성된 덮개를 구비한 강콘크리트 합성보.
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