KR101609269B1 - H형강의 보강구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨브와 플랜지로 이루어진 H형강의 보강구조에 관한 것으로서, 웨브(110)와 플랜지(120)로 이루어진 H형강(100); 상기 H형강(100)의 웨브(110) 좌우측 각각에서 웨브(110)를 중심으로 대칭적으로 배열되어 서로 마주보는 상하측 플랜지(120)를 하나로 연결하는 메인보강리브(200);를 포함하여 구성되며, 편하중, 수직하중, 수평하중, 비틀림과 같은 다양한 방향에서 작용하는 외력에 대하여 효과적으로 저항하면서 변형이나 손상이 효과적으로 방지될 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 플랜지 양 끝단에 일정 간격으로 클립식 장착 구조를 형성함으로써 각종 유틸리티 설비를 효과적으로 장착하여 건설비를 절감할 수 있다.

Description

H형강의 보강구조{H Shaped Steel Reinforcing Structure}
본 발명은 기존의 H형강이 편하중이나 비대칭 하중에 취약한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨브의 양측에 플랜지를 연결하는 보강부재를 부착하여 단면적을 확장시키고 강도를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
웨브와 플랜지로 이루어진 단면 구조를 가지는 기존의 H형강은 통상적으로 플랜지의 두께가 웨브의 두께보다 상대적으로 두꺼운 구조로 이루어지는데, 이러한 H형강은 정상적인 수직하중에는 효과적으로 견딜 수 있으나 편하중이나 비대칭 하중이 작용하는 경우 효과적으로 저항하지 못하고 쉽게 변형이 발생되는 문제점이 있다.
아울러 플랜지보다 웨브가 상대적으로 약한 구조로 이루어져 지진으로 인한 외력이 반복적으로 작용하거나 플랜트 현장 또는 각종 공장에서 화재로 인한 고열이 발생하는 경우 쉽게 휘어지거나 꺽이는 치명적인 문제점으로 인하여 건축 구조물이 쉽게 함몰되거나 피해액이 증가되는 역효과가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 H형강의 웨브 표면이나 플랜지 표면에 보강부재를 덧붙이는 방식이나 도1(공개특허 제10-2012-0106485호)에 도시된 바와 같이 좌굴 방지를 위하여 플랜지에 탈착식으로 결합되는 보강재를 사용하였으나 충분한 강도 확보에 미흡한 점이 있었다.
다시 말하면, 웨브나 플랜지에 직접 보강부재를 덧붙이는 방식의 경우 용접이나 볼트 결합 방식을 선택하게 되는데, 웨브나 플랜지 자체의 두께 증가를 통한 강도 향상이라는 효과를 도모할 수 있으나 증가되는 자재 중량에 비하여 강도 증가 효과가 그리 크지 않다는 문제점이 있었다.
또한 도1에 도시된 보강재의 경우 H형강을 따라 일정한 간격으로 설치되어 플랜지의 좌굴을 방지하게 되는데, 탈착식으로 장착되어 구조물 자체의 강도 증가에는 한계가 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 보강자재의 중량 증가를 최소화함과 동시에 보강 효과를 극대화시킬 수 있는 보강구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 웨브와 플랜지로 이루어진 H형강의 보강구조에 관한 것이다.
본 발명은 웨브(110)와 플랜지(120)로 이루어진 H형강(100); 및, 상기 H형강(100)의 웨브(110) 좌우측 각각에서 웨브(110)를 중심으로 대칭적으로 배열되어 서로 마주보는 상하측 플랜지(120)를 하나로 연결하는 메인보강리브(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 웨브(110)의 좌우 양측에 상하 플랜지를 연결하는 각형 보강부재를 결합함으로써 다양한 방향에서 단면2차모멘트(geometrical moment of inertia)를 증대시키고 외력에 따른 좌굴이나 변형을 최소화할 수 있다.
둘째, 보강부재에 따른 무게 증가를 최소화하면서 편하중이나 비대칭 하중이 작용하더라도 처짐이나 비틀림 발생을 최소화할 수 있다.
셋째, 보강부재 외측에 별도의 외장커버를 설치함으로써 강도 보강과 함께 미감을 향상시키고, 일반적인 건축 구조물뿐만 아니라 외부로 노출되는 각종 종합폴, 신호등주, 가로등주, 표지판 지주 등과 같은 도로시설물로 사용이 가능하다.
넷째, 건축 구조물에 사용할 경우에는 벽체나 슬라브의 두께 증가를 방지하면서 내진 성능을 향상시키고, 층간 소음을 감소시킬 수 있다.
다섯째, 보강부재의 외측에 단열재를 부착하여 화재시 내염 효과를 향상시킬 수 있다.
여섯째, 구조물 특성에 따라 메인보강리브를 자유롭게 확장함으로써 각종 구조물에 적합한 설계가 가능하여 건설비의 저감효과와 동시에 구조물의 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도1은 종래의 좌굴방지용 보강재를 도시한다.
도2는 본 발명의 구체적 실시예의 단면구조를 도시하는데, (a)"〔" 또는 "〕"형 단면을 가지는 메인보강리브(200)가 구비된 경우, (b)제1내측보강리브(230)가 추가된 경우, (c)메인보강리브(200)가 다수 구비된 경우를 각각 도시한다.
도3은 본 발명의 다른 구체적 실시예의 단면구조를 도시하는데, (a)"〈" 또는 "〉"형 단면을 가지는 메인보강리브(200)와 제2내측보강리브(240)가 구비된 경우, (b)제2내측보강리브(240)가 다수 구비된 경우, (c)제3내측보강리브(250)가 추가된 경우를 각각 도시한다.
도4는 본 발명의 또 다른 구체적 실시예의 단면구조를 도시하는데, 외장커버부재(260)가 구비된 경우를 도시한다.
도5는 본 발명에 따른 H형강이 적용된 도로 시설물 기둥을 예시적으로 도시한다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 웨브와 플랜지로 이루어진 H형강의 보강구조에 관한 것이다.
H형강(100)은 일반적으로 철골 트러스 구조 등에 사용되는 것으로서 웨브(110)와 플랜지(120)로 이루어진다.
메인보강리브(200)는 이러한 H형강(100)의 웨브(110) 좌우측 각각에서 웨브(110)를 중심으로 대칭적으로 배열되어 서로 마주보는 상하측 플랜지(120)를 하나로 연결하여 구조적 강도를 증대시키는 역할을 한다.
이러한 메인보강리브(200)는 도2 또는 도3에 예시적으로 제시한 것처럼 다양한 형태가 될 수 있다.
도2에는 본 발명의 구체적 실시예의 단면구조를 도시하는데, (a)"〔" 또는 "〕"형 단면을 가지는 메인보강리브(200)가 구비된 경우, (b)제1내측보강리브(230)가 추가된 경우, (c)메인보강리브(200)가 다수 구비된 경우를 각각 도시한다.
도2(a)에 도시된 메인보강리브(200)는 2개가 대칭 구조로서 한 조를 이루는데, H형강(100)의 상하 플랜지(120) 각각의 내측면에 결합되어 경사를 이루면서 외측으로 연장되는 경사부재(210)와 서로 마주보는 경사부재(210) 각각의 외측 단부를 서로 연결하는 수직부재(220)로 구성되어 전체적으로 "〔" 또는 "〕"형 단면을 가지게 된다.
즉 메인보강리브(200)가 웨브(110)나 플랜지(120)에 겹쳐지도록 부착되는 것이 아니라 웨브(110) 좌우측으로 일정 거리 이격되도록 결합되어 튜브 형태의 관상 구조 내부를 가로지르는 웨브(110)가 밀폐단면적을 구획하는 벽체 역할을 하게 되는 바, 중량 증가를 최소화시키면서 구조적 강도를 극대화시킬 수 있다.
도2(b)는 메인보강리브(200)의 수직부재(220) 내측면과 H형강(100)의 웨브(110)를 연결하는 제1내측보강리브(230)가 더 포함되는 경우를 도시하는데, 이러한 제1내측보강리브(230)가 추가될 경우 웨브(110)와 교차되는 형태를 유지하면서 구조물의 강도를 더욱 증대시키게 되고, 다양한 방향에서 지진, 태풍, 화재 등의 외력이 작용하더라도 쉽게 변형되거나 손상되지 않는다.
도2(c)에는 메인보강리브(200)가 웨브(110) 좌우측에 각각 2개씩 총 4개가 사용된 경우의 단면구조를 도시하는데, 메인보강리브(200)의 규격 및 수량은 요구되는 강도에 따라 적절히 선택될 수 있어 다양한 구조물 형태에 맞추어 최적의 강도 설계가 가능하다.
도3은 본 발명의 다른 구체적 실시예의 단면구조를 도시하는데, (a)"〈" 또는 "〉"형 단면을 가지는 메인보강리브(200)와 제2내측보강리브(240)가 구비된 경우, (b)제2내측보강리브(240)가 다수 구비된 경우, (c)제3내측보강리브(250)가 추가된 경우를 각각 도시한다.
도3(a)에 도시된 메인보강리브(200)는 전체적으로 "〈" 또는 "〉"형 단면을 가지며, 상하측 단부가 각각 H형강(100)의 플랜지(120) 각각의 내측면에 결합되어 웨브(110)를 중심으로 좌우 양측으로 돌출된 형상이 된다.
아울러 H형강(100)의 웨브(110)와 나란한 방향으로 배열되며, 상하측 단부가 메인보강리브(200)의 "〈" 또는 "〉"형 단면의 상하 내측면에 각각 결합되는 제2내측보강리브(240)가 포함되어 구조적 강도를 향상시킨다.
도3(b)의 경우 제2내측보강리브(240)가 다수 구비되는 경우를 도시하는데, 제2내측보강리브(240)의 규격 및 수량은 요구되는 강도에 따라 적절히 선택되어 최적 설계가 가능하다.
도3(c)는 제2내측보강리브(240)의 내측면과 H형강(100)의 웨브(110)를 연결하는 제3내측보강리브(250)가 추가되는 경우의 단면구조를 도시하는데, 이러한 제3내측보강리브(250)가 추가될 경우 웨브(110)와 교차되는 형태를 유지하면서 구조물의 강도를 더욱 증대시키게 되고, 다양한 방향에서 지진, 풍압, 화재 등의 외력이 작용하더라도 쉽게 변형되거나 손상되지 않는다.
도4에는 외장커버부재(260)가 추가되는 경우의 단면구조를 도시한다.
외장커버부재(260)는 전체적으로 "[" 또는 "]"형 단면을 가지며, 상하측 단부가 각각 H형강(100)의 플랜지(120)의 상하측 단부에 삽입되어 볼트 결합되면서 메인보강리브(200)의 외측을 감싸는 구조가 되는데, 구체적인 형상은 첨부도면에 도시된 형태로 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 변형이 가능하다.
첨부도면에 상세히 도시하지 않았으나 플랜지(120)에 구멍을 천공한 후 구멍의 내부에 너트를 용접 결합하여 너트가 플랜지(120)의 표면으로 돌출되지 않도록 하고 볼트는 이러한 너트에 체결되는 구조가 된다. 아울러 너트는 스테인레스 스틸 재질을 사용함으로써 부식을 방지하고 내구성을 높이도록 한다.
이러한 외장커버부재(260)는 금속이나 합성수지와 같은 다양한 재질로 제작이 가능하며 표면에는 여러 가지 문자나 도형 등으로 장식이 될 수도 있다.
아울러 외장커버부재(300)는 단열재로 제작되어 화재 발생시 화재에 따른 고온의 열이 H형강(100)으로 전달되는 것을 효과적으로 차단할 수도 있다.
도4에는 메인보강리브(200)와 플랜지(120)가 맞닿는 단부를 부분확대도로 도시하고 있는데, H형강(100)의 플랜지(120)와 맞닿는 단부가 모따기 가공되어 접촉 면적이 확대되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 접촉 면적이 확대되면 용접결합시 구조적 결합력을 증진시킬 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 H형강(100)이 적용된 도로 시설물 기둥을 예시적으로 도시하는데, 평판 형태의 베이스부재(11)의 상부면에 사각형 튜브(22)를 보강용 리브(33)와 함께 용접 결합하고, 사각형 튜브(22) 내부에 보강된 H형강(100)이 수직으로 삽입되어 기둥으로 사용되며, 첨부도면에 별도로 도시하지 않았으나 외장커버부재(260)가 함께 사용될 수도 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
100:H형강
110:웨브
120:플랜지
200:메인보강리브
210:경사부재
220:수직부재
230:제1내측보강리브
240:제2내측보강리브
250:제3내측보강리브
260:외장커버부재
11:베이스부재
22:사각형 튜브
33:보강용 리브

Claims (7)

  1. 웨브와 플랜지로 이루어진 H형강의 보강구조에 관한 것으로서,
    웨브(110)와 플랜지(120)로 이루어진 H형강(100);
    상기 H형강(100)의 웨브(110) 좌우측 각각에서 웨브(110)를 중심으로 대칭적으로 배열되어 서로 마주보는 상하측 플랜지(120)를 하나로 연결하는 메인보강리브(200); 및,
    전체적으로 "[" 또는 "]"형 단면을 가지며, 상하측 단부가 각각 상기 H형강(100)의 플랜지(120)의 상하측 단부에 볼트 결합되어 상기 메인보강리브(200)의 외측을 감싸는 외장커버부재(260);
    를 포함하여 구성되되,
    상기 외장커버부재(260)는,
    단열재로 제작되어 화재 발생시 고온의 열이 H형강으로 전달되는 것을 방지하며,
    상기 메인보강리브(200)는,
    상기 H형강(100)의 플랜지(120) 각각의 내측면에 결합되어 경사를 이루면서 외측으로 연장되는 경사부재(210); 및,
    서로 마주보는 상기 경사부재(210) 각각의 외측 단부를 서로 연결하는 수직부재(220);
    로 구성되어 전체적으로 "〔" 또는 "〕"형 단면을 가지며,
    상기 H형강(100)의 플랜지(120)와 맞닿는 상기 경사부재(210)의 단부가 모따기 가공되어 접촉 면적이 확대되며,
    상기 메인보강리브(200)가 웨브(110)나 플랜지(120)에 겹쳐지도록 부착되지 않고 웨브(110) 좌우측으로부터 일정 거리 이격되도록 결합되어 튜브 형태의 관상 구조를 이루며,
    튜브 형태의 관상 구조의 내부를 가로지르는 웨브(110)가 밀폐단면적을 구획하는 벽체 역할을 하면서 구조적 강도를 증대시키며,
    상기 메인보강리브(200)의 수직부재(220) 내측면과 상기 H형강(100)의 웨브(110)를 연결하는 제1내측보강리브(230);
    가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 H형강의 보강구조.
  2. 제1항에서,
    상기 외장커버부재(260)의 결합용으로 사용되는 볼트는 상기 플랜지(120)의 표면으로 돌출되지 않도록 플랜지(120)의 내부에 용접결합된 너트에 체결되는 것을 특징으로 하는 H형강의 보강구조.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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