KR101691546B1 - 중공 박스형 콘크리트 합성보용 강재 조립보 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성보를 구성시키는 강재를 효율적으로 배치 및 구성시켜 구조성능을 향상시키고 재료 및 층고를 절감시킬 수 있도록 하는 콘크리트 합성보용 강재 조립보에 관한 것으로서, 상부플랜지와 하부플랜지 및 개구가 구비된 웨브로 이루어지는 I형강과; 상기 웨브의 개구를 관통하여 설치되는 것으로서 상기 하부플랜지의 폭과 동일한 크기의 길이를 가지면서 내부가 빈 관체와; 상기 하부플랜지의 측단부에 수직으로 설치되는 것으로서 상기 관체의 단부가 삽입되는 관체고정공이 구비된 거푸집용 박판;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

중공 박스형 콘크리트 합성보용 강재 조립보{STEEL BUILT UP BOX BEAM FOR THE HOLLOW TYPE CONCRETE COMPOSITE GIRDER}

본 발명은 건축용 합성보의 구조와 관련되는 것으로서, 보다 구체적으로는 합성보를 구성시키는 강재를 효율적으로 배치 및 구성시켜 구조성능을 향상시키고 재료 및 층고를 절감시킬 수 있도록 하는 콘크리트 합성보용 강재 조립보에 관한 것이다.

합성보는 강재와 콘크리트의 각 단점을 서로 보완시켜줌으로서 이들의 장점을 극대화시킨 것으로서, 주로 철골보의 상부플랜지를 슬래브콘크리트와 합성시키거나, 철골보를 철근콘크리트로 매립시킨 구조로 이루어진다.

그런데 후자의 경우처럼 철골보를 철근콘크리트에 매립시키는 경우에는 거푸집을 필요로 하는 바, 이러한 문제점을 해결함과 더불어, 슬림플로어의 구현을 위해 데크플레이트의 받침부를 구비한 강판을, 철골보 외연의 콘트리트 타설을 위한 영구거푸집으로 사용하여 박스형의 보 단면을 가지도록 하는 합성보의 구조가 지속적으로 개발되고 있다.

그 예의 하나로 등록특허공보 등록번호 10-0908507호의 성형강판 조립보가 제안된 바 있다.

상기의 성형강판 조립보는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 플랜지(11), 웨브(12) 및 하부 플랜지(13)를 갖는 H형강(10)과; 하면부(21), 상기 하면부(21)의 양측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 측면수직부(22) 및 상기 측면수직부(22)의 상단에서 수평하게 절곡된 받침부(23)를 갖도록 성형된 하나의 성형강판(20)을 포함하며, 상기 H형강(10)의 하부 플랜지(13) 하면에 상기 성형강판(20)의 하면부(21)를 접합하여 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 성형강판 조립보는 H형강(10)의 외주연에 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집을 필요로 하지 않게 하면서 상단에서 수평하게 절곡된 받침부(23)에 데크플레이트를 거치시킬 수 있게 하여 슬림플로어를 구현할 수 있게 한다.

그러나 H형강(10)의 웨브(12)를 중심으로 콘크리트가 분리되어 일체성을 가질 수 없을 뿐 아니라, 외측으로 절곡된 받침부(23)는 데크플레이트에 의한 편심하중을 받을 뿐 아니라, 성형강판(20)의 내부에 타설되는 콘크리트의 측압에 의해 측면수직부(22)가 외측으로 벌어지는 문제점이 있다. 이와 함께 성형강판(20)의 내부 전체에 대하여 콘크리트가 타설됨으로 인하여 합성보의 자중이 크게 증가되는 문제점이 있다.

또 다른 예로 등록특허공보 10-0447013호의 철골 합성보가 도 2에서와 같이 개시된 바 있다.

상기 도 2의 철골 합성보는 웨브(5)에 홀(6)이 형성된 I형강(1)의 하부 플랜지(2) 양단에 'ㄷ' 형강(3)을 강접시켜 구성하고 있으며, 이를 도 1의 성형강판 조립보와 비교하여 보면, 웨브(5)에 홀(6)을 형성하고 있어 강재를 절감시키고 있으며, 데크플레이트가 거치되는 부분이 내측으로 형성되어 있어, 데크플레이트의 하중 및 콘크리트 타설압에 의해 'ㄷ' 형강(3)의 복부가 외측으로 벌어지지 않는다는 점에서 유리한 점이 있다.

그러나 도 2의 철골 합성보 역시 양측 'ㄷ' 형강(3) 사이의 내부 전체에 대하여 콘크리트가 타설되어 합성보의 자중이 증가되는 문제를 그대로 가지고 있으며, 내측으로 절곡된 형태의 'ㄷ' 형강(3)으로 인하여 상기 콘크리트의 타설작업이 용이하지 않게 되는 또 다른 문제점을 가지고 있다.

이와 함께 보구조체를 횡단해야 하는 배관의 경우 도 1의 성형강판 조립보와 도 2의 철골 합성보 공히 그 하부에 위치시킬 수 밖에 없어 층고가 높아지게 되는 문제점이 있다.

KR 10-0908507 B1 KR 10-0447013 B1

본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 휨강성, 내진성 등의 구조적인 성능 및 시공성이 향상되면서도, 재료의 절감을 꾀할 수 있으고, 공간이용의 효율화, 자중의 감소 및 층고의 절감을 도모할 수 있는 구조의 콘크리트 합성보용 강재 조립보를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 상부플랜지와 하부플랜지 및 개구가 구비된 웨브로 이루어지는 I형강과; 상기 웨브의 개구를 관통하여 설치되는 것으로서 상기 하부플랜지의 폭과 동일한 크기의 길이를 가지면서 내부가 빈 관체와; 상기 하부플랜지의 측단부에 수직으로 설치되는 것으로서 상기 관체의 단부가 삽입되는 관체고정공이 구비된 거푸집용 박판;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공 박스형 콘크리트 합성보용 강재 조립보가 제공된다. 이때 상기 개구와 관체의 단면형상은 서로 다르게 함으로써 이들 사이에 콘크리트 유동공이 구성되게 할 수 있다.

본 발명은, I형강의 웨브에 개구를 형성시킴과 함께 콘크리트부분에도 상기 개구에 연하는 중공을 형성시킴으로써, 강재 및 콘크리트의 사용량을 줄여주고, 구축된 합성보의 자중을 감소시켜준다. 이러한 합성보의 자중 감소는 기둥 등의 다른 구조체의 단면을 감소시켜 경제적인 건축물의 건축을 가능하게 한다.

이와 함께, 합성보에 중공을 형성시키는 관체는 데크플레이트의 거치 또는 콘크리트 타설시 거푸집용 박판이 외측으로 벌어지거나 배부름 변형이 발생하는 것을 방지하면서도, 상기 데크플레이트의 거치를 위한 데크거치대를 외측으로 위치할 수 있게 하여 강재 조립보 내부에 대한 콘크리트 타설을 용이하게 하여 고품질의 합성보가 구축될 수 있게 한다.

아울러, 상기 관체는 합성보를 관통하여 설치되어야 하는 전기 설비 등의 각종 배관의 설치공간을 제공함으로써 공간의 활용성을 극대화시킨다.

또한 상기한 각 구조체 단면의 감소, 거푸집용 박판 상단에의 데크플레이트 거치 및, 합성보를 관통하는 배관은 건축물의 플림슬로어을 구현할 수 있게 한다.

그 외에도 본 발명은 합성보를 콘크리트 박스형으로 구축하게 하므로 진동 및 처짐에 유리하게 되며, 거푸집용 박판에 의한 콘크리트의 구속효과는 내화성을 증대시켜 내화페인트의 사용을 최소화시키고, 휨강성을 증대시켜 웨브의 두께를 줄일 수 있도록 한다.

도 1은 종래기술에 의한 합성보용 성형강판 조립보의 사시도이다.
도 2는 또 다른 종래기술에 의한 철골합성보의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예 의한 강재 조립보를 도시한 사시도, 분해도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 각 단면도이다.
도 5는 본 발명의 강재 조립보를 이용하여 합성보를 구축한 예의 사시도 및 각 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예 의한 강재 조립보(100)를 나타낸 것으로서, (a)는 그 사시도이고, (b)는 이를 분해한 도면이며, (c)는 A-A 단면도이다.

본 발명의 강재 조립보(100)는 내부에 콘크리트(170)를 충진시켜 건축용 합성보(200)를 구축할 수 있도록 한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, I형강(110)과, 상기 I형강(110)의 웨브(113)를 관통하여 설치되는 관체(120)와, 상기 I형강(110) 및 관체(120)의 외면을 둘러쌈으로써 콘크리트(170)가 충진될 수 있도록 하게 하는 거푸집용 박판(130)으로 이루어진다.

I형강(110)은 상부플랜지(111)와 하부플랜지(112) 및 웨브(113)로 이루어진다는 점에서는 통상적인 I형강과 다르지 아니하나, 상기 웨브(113)에는 관체(120)를 관통시키는 개구(114)가 구비되어 있다는 점에서 차이가 있다.

또한 상기의 개구(114) 형상은 관체(120)의 형상에 관계없이 다양한 형상으로 이루어질 수도 있으나, 가장 바람직한 실시예에서는 이에 관통되는 관체(120)의 단면 외형과 다른 형상을 가지게 함으로써 또 다른 기술적 특징을 가지게 한다.

도 4는 I형강(110)의 웨브(113)에 구비되는 개구(114)와, 이를 관통하여 설치되는 관체(120)의 각 형상관계에 관한 일부의 예를 도시한 것이다.

도 4의 (a)는 웨브(113)에 구비된 개구(114)를 육각형의 하니컴 형상으로 구성시키고, 상기 개구(114)에 관통하여 설치되는 관체(120)는 원형강관으로 구성시킨 것이고, (b)는 개구(114)와 관체(120)를 각각 원형과 사각형으로, (c)는 개구(114)와 관체(120)를 각각 삼각형과 원형으로 구성시킨 예이다.

이들은 모두 개구(114)와 이에 설치되는 관체(120)의 외면 사이에 콘크리트 유동공(115)을 형성시킬 수 있게 한다는 점에서 모두 공통하고 있다.

그러나 그 중 도 4의 (a)에서와 같이 웨브(113)에 구비된 개구(114)를 육각형의 허니컴 형상으로 구성시키게 되면, 상기 개구(114)를 위한 I형강(110)의 재단시 버려지는 짜투리가 생기지 않게 된다는 점에서 가장 경제적이라고 할 수 있다.

상기와 같이 웨브(113)의 개구(114)에 관통하여 설치되는 관체(120)는 그 길이가 I형강(110)의 하부플랜지(112) 폭과 동일한 크기를 가지면서 내부가 비어있는 형태로 구성된다.

본 발명에 의한 합성보(200)는 슬래브콘크리트와 합성됨으로써 T형상의 보구조체를 형성하게 되며, 여기에 하중이 가해지게 되면 하부에 인장응력이 발생되는 반면 상부에는 압축응력이 발생하게 된다.

따라서 I형강(110)은, 상부플랜지(111)와 하부 플랜지의 폭을 동일하게 구성시킬 수도 있으나, 상부의 압축응력에 대하여는 콘크리트(170)가 부담하게 하면서 강재의 사용량을 줄이고, 하부의 인장응력에 대하여는 I형강(110)의 하부플랜지(112)가 부담하도록, 하부플랜지(112)의 폭이 상부플랜지(111)의 폭보다 넓은 이형철골로 구성시키는 것이 바람직하다.

또한 상기와 같이 상부플랜지(111)의 폭을 줄이게 되면, I형강(110)과 후술하는 거푸집용 박판(130) 상단 사이의 간격을 넓혀주게 되어 콘크리트(170)의 타설을 용이하게 하는 효과도 있게 된다.

I형강(110)의 하부플랜지(112) 측단부에는 거푸집용 박판(130)이 수직으로 설치된다.

거푸집용 박판(130)은 I형강(110)의 외면을 감싸줌으로써 거푸집의 설치없이 박스형의 콘크리트 합성보(200)를 구축할 수 있게 한다.

이러한 거푸집용 박판(130)에는 관체고정공(131)이 구비되고, 상기 관체고정공(131)에는 웨브(113)의 개구(114)를 관통하여 설치된 관체(120)의 단부가 삽입된다.

상기의 관체고정공(131)은 관체(120)와 동일한 형상 및 크기를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대 관체(120)가 원형강관으로 구성된다면, 상기 관체고정공(131)은 관체(120)의 외경과 동일한 원형의 형상을 가지게 하여, 이들의 결합부위에서 콘크리트(170)가 누출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 관체(120)는 박스형 콘크리트 합성보(200)를 횡단하는 관통공을 형성시킴으로써 합성보(200)의 자중을 감소시킬 뿐 아니라, 콘트리트 등의 사용 재료를 절감시키면서 배관공의 기능을 하게 하여 공간을 효율적으로 이용할 수 있게 한다.

얇은 두께의 거푸집용 박판(130)은 작은 하중에도 관체고정공(131)의 테두리에 주름이 쉽게 생길 수 있는 바, 이를 방지하기 위한 수단으로 상기 테두리의 내측으로 보강리브(132)를 구비시키는 것이 바람직하다.

거푸집용 박판(130)에는 상단에 외측으로 절곡된 데크거치대(133)를 더 구비시킬 수 있다. 상기의 데크거치대(133)는 데크플레이트(150)를 합성보(200)의 춤 내에 위치하게 하여 슬림플로어 구현을 가능하게 한다.

이때 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 관체(120)의 단부를 상기 거푸집용 박판(130)에 용접 고정시킴으로써 또 다른 효과를 발휘하게 한다.

예컨대 거푸집용 박판(130)에 용접 고정된 관체(120)는 그 내부에 콘크리트(170)가 타설될 때 거푸집간의 간격을 유지시켜주는 세퍼레이터(Separator)의 기능을 함으로써, 콘크리트 측압으로 인하여 거푸집용 박판(130)에 배부름의 변형이 발생하는 것을 방지한다.

이와 함께, 외측으로 절곡된 데크거치대(133)는 강재 조립보(100) 내부에 대한 콘크리트(170)의 타설을 용이하게 하나, 여기에 데크플레이트(150)가 거치되는 경우 앞서 설명한 바와 같이 데크플레이트(150)에 의한 편심하중을 받게 되는바, 상기와 같이 거푸집용 박판(130)과 관체(120)의 연결부위는 새로운 지지점을 됨으로써 편심거리를 줄여주어 거푸집용 박판(130)의 상단이 외측으로 쉽게 벌어지지 않게 한다.

거푸집용 박판(130)의 하단에는 내측으로 절곡된 부착판(134)을 더 구비시킬 수 있다.

상기 부착판(134)은 I형강(110)의 하부플랜지(112)와 동일한 수평면으로 구성되어 서로 면접된 상태에서 용접 또는 볼팅이 이루어질 수 있게 하므로 이들의 결합은 한결 용이해진다.

도 5는 지금까지 설명한 본 발명의 강재 조립보(100)를 이용하여 중공 박스형 콘크리트 합성보(200)를 구축한 일 실시예를 도시한 것으로서, (a)는 그 사시도이고, (b)는 B-B의 단면도이며, (c)는 C-C의 단면도이다.

상기의 합성보(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 강재 조립보(100)의 거푸집용 박판(130)의 데크거치대(133)에는 데크플레이트(150)가 놓여지고, I형강(110)의 상부플랜지(111)를 지지대로 하여 상기 데크플레이트(150) 상부에 와이어메쉬(160)가 설치된 후, 슬래브 및 보의 콘크리트(170)가 동시에 타설됨으로써 구축이 완료된다.

이렇게 구축된 합성보(200)는 박스형상을 가지면서, 상부의 슬래브콘크리트와 합성하여 압축응력을 상기 슬래브콘크리트에 부담시키고, 인장응력은 하부에 위치한 I형강(110)의 하부플랜지(112)로 하여금 부담하게 하며, 휨응력에 대한 영향이 극히 미미한 복부에는 내외가 관통된 중공(140)을 형성하게 하여 자중의 경감 등 앞서 설명한 다양한 효과를 가지게 한다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100; 강재 조립보 110; I형강
111; 상부플랜지 112; 하부플랜지
113;웨브 114; 개구
115; 콘크리트 유동공 120; 관체
130; 거푸집용 박판 131; 관체고정공
132; 보강리브 133; 데크거치대
134; 부착판 140; 중공
150; 데크플레이트 160; 와이어메쉬
170; 콘크리트 200; 합성보

Claims (6)

1. 건축용 합성보를 구축하기 위한 것으로서,
   상부플랜지(111)와 하부플랜지(112) 및 개구(114)가 구비된 웨브(113)로 이루어지는 I형강(110)과; 상기 웨브(113)의 개구(114)를 관통하여 설치되는 것으로서 상기 하부플랜지(112)의 폭과 동일한 크기의 길이를 가지면서 내부가 빈 관체(120)와; 상기 하부플랜지(112)의 측단부에 수직으로 설치되는 것으로서 상기 관체(120)의 단부가 삽입되는 관체고정공(131)이 구비된 거푸집용 박판(130);으로 이루어지되,
   상기 I형강(110)의 웨브(113)에 구비된 개구(114)는 육각형의 하니컴 형상으로 이루어지고, 상기 개구(114)에 관통하여 설치되는 관체(120)는 원형강관으로 이루어져 개구(114)와 관체(120)의 외면 사이에는 콘크리트 유동공(115)이 형성되고,
   상기 거푸집용 박판(130)에 구비된 관체고정공(131)은 관체(120)와 동일한 형상 및 크기를 가지며,
   상기 관체고정공(131)에 삽입된 관체(120)의 단부는 거푸집용 박판(130)에 용접 고정되는 것을 특징으로 하는 중공 박스형 콘크리트 합성보용 강재 조립보.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 거푸집용 박판(130)은 상단에 외측으로 절곡된 데크거치대(133)가 구비되는 것을 특징으로 하는 중공 박스형 콘크리트 합성보용 강재 조립보.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 거푸집용 박판(130)에 구비된 관체고정공(131)의 테두리에는 내측으로 보강리브(132)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 중공 박스형 콘크리트 합성보용 강재 조립보.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 I형강(110)은 하부플랜지(112)의 폭이 상부플랜지(111)의 폭보다 넓은 이형철골인 것을 특징으로 하는 중공 박스형 콘크리트 합성보용 강재 조립보.

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