KR101594974B1 - 복합보 - Google Patents

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KR101594974B1
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김정욱
김민관
이초연
이지희
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김정욱
김민관
이지희
이초연
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • 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
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/30Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts being composed of two or more materials; Composite steel and concrete constructions
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • 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 복합보에 관한 것으로, 상기 복합보는 내측면이 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 성형강판; 한 쌍의 상기 성형강판 사이에 횡방향으로 배치되는 복수의 지지근; 한 쌍의 상기 성형강판 사이에 횡방향으로 배치되는 복수의 스터럽; 상기 지지근의 상부에 놓여지는 하부철근; 및 한 쌍의 상기 성형강판 사이에 형성되는 공간에 채워지는 콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 양측에 배치되는 한 쌍의 성형강판이 몰드의 역할을 대신함으로써 몰드의 제조 및 탈부착에 소요되는 기간을 단축할 수 있음과 동시에 대량생산이 가능하며, 다양한 사이즈의 복합보를 몰드에 의한 제약없이 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

복합보{Hybrid beam}
본 발명은 복합보에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거푸집을 사용하지 않고, 철근과 같이 인장재 역할을 하는 강재와 콘크리트가 일체로 합성된 복합보에 관한 것이다.
근래에는 건물의 초고층화 기조에 맞추어 종래의 습식공법에 따른 환경오염방지 및 공기절감을 위해 건식공법인 프리캐스트(precast)구조를 많이 이용하고 있고, 이에 따라 프리캐스트보 또는 합성보(복합보)의 사용이 증가하고 있다.
합성보에 대한 종래의 기술로는 크게 PC보, 철판 거푸집형 합성보로 나눌 수 있는데, 이 중 철판 거푸집형 합성보는 몰드를 이루는 주재료인 강판의 원자재 확보가 중요하며 이를 가공할 공장이 별도로 필요하고 콘크리트의 현장 타설시 비계설치 및 동바리 작업이 요구된다.
또한, 강판의 성형 및 절곡과 같은 가공은 일반 소규모 공장에서는 작업이 불가능하다는 단점이 있으며 강판의 두께가 얇아 이동 및 시공 중 충격에 의한 변형이 야기되는 문제가 있다.
그리고, 프리캐스트 기둥의 브래킷에 철판 거푸집형 합성보를 접합할 경우 접합부위의 거푸집 설치가 어렵고, 기능공의 작업공간이 확보되지 않아 볼트 조임이 어렵다는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2011-0003884호(2011.01.13.)
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 제조시 별도의 몰드를 필요로 하지 않고, 기둥과의 결합이 용이하여 현장 작업이 쉬우며, 우수한 단면성능을 발휘하는 복합보를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내측면이 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 성형강판; 한 쌍의 상기 성형강판 사이에 횡방향으로 배치되는 복수의 지지근; 한 쌍의 상기 성형강판 사이에 횡방향으로 배치되는 복수의 스터럽; 상기 지지근의 상부에 놓여지는 하부철근; 및 한 쌍의 상기 성형강판 사이에 형성되는 공간에 채워지는 콘크리트를 포함하는 복합보를 제공한다.
이때, 상기 성형강판은 'ㄷ'자형으로 형성되고, 각 단부는 내측방향으로 수직하게 절곡된 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 성형강판의 내측면에는 스터드가 돌출형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스터럽은 단부에 후크가 구비된 'U'자형으로 형성되고, 상기 후크는 상기 성형강판의 상단보다 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 단부측에 배치되는 연결재를 더 포함하고, 상기 연결재는 한 쌍의 상기 성형강판들 사이에 종방향으로 수직하게 설치되며, 일측은 길이방향을 따라 상기 콘크리트의 외부로 돌출되도록 배치되는 판형의 연결몸체와, 상기 연결몸체의 양측에 돌출된 스터드를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결몸체의 타측에는 상기 연결몸체와 수직하게 배치되는 수직판이 구비된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 복합보는 단부측에 배치되는 연결재를 더 포함하되, 상기 연결재는 한 쌍의 상기 성형강판들 사이에 종방향으로 수직하게 배치되는 연결재 웨브와, 상기 연결재 웨브의 하단에 상기 연결재 웨브에 대해 수직한 방향으로 형성되는 연결재 하부플랜지와, 상기 연결재 웨브의 상단에 상기 연결재 웨브에 대해 수직한 방향으로 형성되는 연결재 상부 플랜지를 구비하며, 상기 연결재의 일측은 길이방향을 따라 상기 콘크리트의 외부로 돌출되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결재 상부플랜지는 상기 성형강판의 상단보다 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 양측에 배치되는 한 쌍의 성형강판이 몰드의 역할을 대신함으로써 몰드의 제조 및 탈부착에 소요되는 기간을 단축할 수 있음과 동시에 대량생산이 가능하며, 다양한 사이즈의 복합보를 몰드에 의한 제약없이 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 양 측면의 성형강판에 의한 단면성능 향상으로 인해 내력을 크게 확보할 수 있으며, 성형강판의 상부플랜지와 데크플레이트 사이의 모서리 부분을 용접하여 수밀성 및 접합시공성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합보의 내부를 나타낸 사시도이다.
도2는 도1의 A-A' 단면도이다.
도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합보의 중앙부 내부를 나타낸 사시도이다.
도4는 도3의 B-B' 단면도이다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합보의 내부를 나타낸 사시도이다.
도6은 도5의 C-C' 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합보의 내부를 나타낸 사시도이고, 도2는 도1의 A-A' 단면도이며, 도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합보의 중앙부 내부를 나타낸 사시도이고, 도4는 도3의 B-B' 단면도이다.
이하, 도1 내지 도4를 참고하여 본 발명의 제1실시예에 따른 복합보(100)를 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 복합보(100)는 한 쌍의 성형강판(110), 지지근(130), 스터럽(140), 하부철근(150) 및 연결재(160)를 포함하고, 상기 구성들로 이루어진 구조물 내부에는 콘크리트(170)가 타설되어 채워진다.
구체적으로 성형강판(110)은 내측면이 서로 마주보도록 배치되는 'ㄷ'형강으로 형성되고, 이러한 성형강판(110)의 각 단부는 내측방향으로 수직하게 절곡된 형상을 이룬다.
다시 말해, 성형강판(110)은 판형으로 이루어지는 강판 웨브(111)를 구비하고, 강판 웨브(111)의 하단과 상단에는 강판 웨브(111)와 수직한 방향으로 연장형성되는 하부플랜지(112)와 상부플랜지(116)가 형성된다. 이때, 하부플랜지(112)와 상부플랜지(116)은 동일한 방향을 향해 연장되어 'ㄷ'자 형을 이룬다.
또한, 하부플랜지(112)와 상부플랜지(116)의 단부에는 성형강판(110)의 내측방향을 향해 수직하게 절곡되어 형성되는 하부플랜지 절곡부(114)와 상부플랜지 절곡부(118)가 각각 구비됨으로써 성형강판(110)은 양 단부가 내측방향으로 절곡된 'ㄷ'형강의 모양을 갖게 된다.
이와 같은 성형강판(110)의 내측면에는 복수의 스터드(120)가 돌출형성된다. 바람직하게 스터드(120)는 도2에 도시된 바와 같이 볼트형상으로 형성하고, 헤드부분이 콘크리트(170) 내부에 매립되도록 함으로써 성형강판(110)과 콘크리트(170)가 견고하게 결합될 수 있도록 한다.
이처럼 형성되는 성형강판(110)은 스터드(120)가 구비된 내측면에 서로 마주보도록 한 쌍이 배치되며, 그 사이에 횡방향으로 복수의 지지근(130)이 배치된다.
구체적으로 지지근(130)은 양측이 마주보는 한 쌍의 성형강판(110)들에 구비되는 하부플랜지 절곡부(114)의 상단에 놓여진다.
이때, 지지근(130)은 콘크리트(170) 타설 시 성형강판(110)에 고정된 상태를 유지하기 위해 성형강판(110)에 긴결재, 접착 또는 용접 수단 등을 이용하여 고정시킬 수 있다.
스터럽(140)은 단부에 후크(142)가 구비된 'U'자형으로 형성된다. 이때, 후크(142)는 스터럽(140)의 내측 방향을 향해 절곡된 형태를 갖는다.
스터럽(140)은 지지근(130)과 유사하게 복수 개가 한 쌍의 성형강판(110) 사이에 횡방향으로 배치된다.
또한, 스터럽(140)의 높이는 후크(142)가 성형강판(110)의 상단보다 높은 위치에 배치될 수 있도록 형성함으로써, 복합보(100)의 상부에 얹혀지는 데크플레이트(10) 내부의 철근(12)에 스터럽(140)의 후크(142)가 걸쳐질 수 있도록 한다.
도2 및 도4에 도시된 바와 같이 스터럽(140)은 폐쇄된 하부가 지지근(130)과 동일한 높이에 배치되도록 한다.
또한, 후크(142)가 연장되는 스터럽(140)의 양 수직부는 성형강판(110)의 상부플랜지 절곡부(118)에 접하도록 이루어진다. 즉, 스터럽(140)의 폭은 한 쌍의 성형강판(110)의 이격거리와 동일하게 형성한다.
이때, 스터럽(140)은 콘크리트(170) 타설 시 성형강판(110)에 고정된 상태를 유지하기 위해 성형강판(110)에 긴결재, 접착 또는 용접 수단 등을 이용하여 고정시킬 수 있다.
하부철근(150)은 성형강판(110)의 길이방향을 따라 배치되며, 지지근(130)과 스터럽(140)의 상부에 놓여진다. 이때, 하부철근(150)은 적어도 3개가 동일한 간격을 두고 배치되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합보(100)는 단부측에 배치되어 건축물의 기둥 구조물 등에 연결되는 연결재(160)를 구비한다.
구체적으로 연결재(160)는 한 쌍의 성형강판(110)들 사이에 종방향으로 수직하게 설치되며, 일측은 성형강판(110)의 길이방향을 따라 타설될 콘크리트(170)의 외부로 돌출되도록 배치되는 판형의 연결몸체(161)를 구비한다.
즉, 연결몸체(161)는 일측이 성형강판(110)의 단부로부터 외측방향으로 더 돌출되도록 배치됨으로써 콘크리트(170)가 타설된 후에 콘크리트(170) 구조체의 외부로 연결몸체(161)의 일측이 노출된 상태를 이루게 된다.
성형강판(110)의 내측에 배치되는 연결몸체(161)의 타측에는 연결몸체(161)와 수직하게 배치되는 수직판(162)이 구비된다. 수직판(162)에 의해 연결몸체(161)가 길이방향에 대한 힘에 대해 더욱 강력한 고정력을 발휘할 수 있게 된다.
연결몸체(161)의 양측에는 복수의 볼트형 스터드(164)가 돌출되어 구비되어 콘크리트(170)와 연결몸체(161)가 견고하게 결합되고, 복합보(100)의 접합부에 작용하는 모멘트나 전단력에 대해 강한 지지력을 확보할 수 있게 된다.
이때, 성형강판(110)의 외부로 노출되는 연결몸체(161)의 일측에는 기둥 등의 구조물에 볼트 등을 체결하기 위한 체결홀(166)이 형성될 수 있다.
상기와 같이 한 쌍의 성형강판(110) 사이의 공간에 지지근(130), 스터럽(140), 하부철근(150) 및 연결재(160)가 설치된 후에는 상기 공간에 콘크리트(170)가 채워지고, 타설된 콘크리트(170)가 양생됨으로써 복합보(100)가 완성된다.
이와 같이 형성된 본 발명의 제1실시예에 따른 복합보(100)는 성형강판(110)의 하부플랜지 절곡부(114)와 상부플랜지 절곡부(118)가 콘크리트(170)의 내측으로 파고들어가는 형태가 되어 성형강판(110)의 고정력이 더욱 크게 확보될 수 있다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합보의 내부를 나타낸 사시도이고, 도6은 도5의 C-C' 단면도이다.
이하, 도5 및 도6을 참고하여 본 발명의 제2실시예에 따른 복합보(200)를 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 복합보(200)는 단부측에 배치되는 연결재(210)의 구조가 제1실시예에 따른 복합보(100)와 상이하다는 점을 제외하고 나머지 구성에 대해서는 모두 제1실시예에 따른 복합보(100)와 동일하다.
따라서, 이하에서는 제1실시예와 차이가 있는 연결재(210)를 중심으로 제2실시예에 따른 복합보(200)를 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 복합보(200)는 H형강 또는 I형강의 형태로 이루어지는 연결재(210)를 구비한다.
구체적으로 연결재(210)는 한 쌍의 성형강판(110)들 사이에 종방향으로 수직하게 배치되는 연결재 웨브(211)와, 연결재 웨브(211)에 대해 수직한 방향으로 연결재 웨브(211)의 하단에 형성되는 연결재 하부플랜지(212)와, 연결재 웨브(211)에 대해 수직한 방향으로 연결재 웨브(211)의 상단에 형성되는 연결재 상부플랜지(214)로 이루어진다.
이때, 연결재(210)의 일측은 길이방향을 따라 콘크리트(170)의 외부로 돌출되도록 배치된다. 다시 말해, 연결재(210)의 일측은 성형강판(110)의 단부보다 더 길게 길이방향으로 돌출되도록 배치됨으로써 타설된 콘크리트(170)가 양생된 후 콘크리트(170)의 외부로 노출된 상태가 되는 것이다.
또한, 연결재 상부플랜지(214)는 성형강판(110)의 상단보다 높은 위치, 즉 성형강판(110)의 상부플랜지(116)보다 높은 위치에 배치하여 도6에 도시된 바와 같이 데크플레이트(10)의 내부에 매립될 수 있도록 한다.
연결재 상부플랜지(214)를 이와 같이 배치함으로써 데크플레이트(10)와 복합보(200)를 더욱 견고하게 결합시킬 수 있게 되는 것이다.
연결재 웨브(211)의 일측에는 볼트 등을 이용한 체결을 용이하게 하기 위해 체결홀(216)이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 복합보(100,200)는 양측에 배치되는 한 쌍의 성형강판(110)이 몰드의 역할을 대신함으로써 몰드의 제조 및 탈부착에 소요되는 기간을 단축할 수 있음과 동시에 대량생산이 가능하며, 다양한 사이즈의 복합보(100,200)를 몰드에 의한 제약없이 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 양 측면의 성형강판(110)에 의한 단면성능 향상으로 인해 내력을 크게 확보할 수 있으며, 성형강판(110)의 상부플랜지(116)와 데크플레이트(10) 사이의 모서리 부분을 용접하여 수밀성 및 접합시공성을 향상할 수 있는 효과가 있어 매우 유용하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 데크플레이트 12: 철근
100,200: 복합보
110: 성형강판 111: 강판 웨브
112: 하부플랜지 114: 하부플랜지 절곡부
116: 상부플랜지 118: 상부플랜지 절곡부
120: 스터드 130: 지지근
140: 스터럽 142: 후크
150: 하부철근 160: 연결재
161: 연결몸체 162: 수직판
164: 스터드 166: 체결홀
170: 콘크리트
210: 연결재 211: 연결재 웨브
212: 연결재 하부플랜지 214: 연결재 상부플랜지
216: 체결홀

Claims (8)

  1. 'ㄷ'자형으로 형성되어 각 단부는 내측방향으로 수직하게 절곡된 형상을 이루며, 내측면이 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 성형강판;
    한 쌍의 상기 성형강판 사이에 횡방향으로 배치되는 복수의 지지근;
    한 쌍의 상기 성형강판 사이에 횡방향으로 배치되는 복수의 스터럽;
    상기 지지근의 상부에 놓여지는 하부철근;
    한 쌍의 상기 성형강판 사이에 형성되는 공간에 채워지는 콘크리트; 및
    단부측에 배치되는 연결재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합보.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 성형강판의 내측면에는 스터드가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 복합보.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스터럽은 단부에 후크가 구비된 'U'자형으로 형성되고, 상기 후크는 상기 성형강판의 상단보다 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합보.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결재는
    한 쌍의 상기 성형강판들 사이에 종방향으로 수직하게 설치되며, 일측은 길이방향을 따라 상기 콘크리트의 외부로 돌출되도록 배치되는 판형의 연결몸체와,
    상기 연결몸체의 양측에 돌출된 스터드를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합보.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결몸체의 타측에는 상기 연결몸체와 수직하게 배치되는 수직판이 구비된 것을 특징으로 하는 복합보.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결재는
    한 쌍의 상기 성형강판들 사이에 종방향으로 수직하게 배치되는 연결재 웨브와, 상기 연결재 웨브의 하단에 상기 연결재 웨브에 대해 수직한 방향으로 형성되는 연결재 하부플랜지와, 상기 연결재 웨브의 상단에 상기 연결재 웨브에 대해 수직한 방향으로 형성되는 연결재 상부 플랜지를 구비하며,
    상기 연결재의 일측은 길이방향을 따라 상기 콘크리트의 외부로 돌출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 복합보.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결재 상부플랜지는 상기 성형강판의 상단보다 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합보.
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