KR101823754B1 - 조립식 합성보 - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04B1/38Connections for building structures in general
    • E04B1/58Connections for building structures in general of bar-shaped building elements

Abstract

본 발명은 합성보에 관한 것으로서, 상단에 합성보의 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지와, 하단에 합성보의 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지를 구비하는 제1 웨브 플레이트; 상단에 합성보의 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지와, 하단에 합성보의 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지를 구비하는 제2 웨브 플레이트; 및 상기 제1 웨브 플레이트와 상기 제2 웨브 플레이트를 결합하는 결합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 합성보를 제공한다.

Description

조립식 합성보{COMPOSITE BEAM ASSEMBLY}
본 발명은 합성보에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 조립식 합성보에 관한 것이다.
합성보는 등분포하중을 받는 단순보와 마찬가지로 중앙부 하단에서 인장력이 최대가 되고 상부에는 압축력이 작용한다. 합성보에서 상부의 압축력은 콘크리트가 분담하므로 상부 플랜지는 형태유지를 위해 최소 크기가 효과적이고, 하부 플랜지는 인장력을 많이 받으므로 하부 플랜지를 별도의 강재로 보강하거나, 두꺼운 강재로 하부 플랜지를 형성하는 것이 효과적이다.
도 1은 종래 방식에 의한 조립식 합성보의 단면도이다. (a)는 합성보 하부의 인장력 향상을 위해 하부 플레이트를 웨브를 이루는 강재보다 더 두꺼운 강재를 사용하여 형성한 것이다. 이러한 합성보 구성에 의하면 필요한 인장력은 확보할 수 있으나, 용접부 증가로 인하여 제조 단가가 상승하는 단점을 가진다. (b)는 판형 강재를 절곡하여 상부 플랜지, 웨브 및 하부 플랜지로 이루어지는 웨브 플레이트를 형성하고 이를 서로 용접하여 합성보를 구성한 것이다. 절곡 가공에 의해 웨브 플레이트를 형성하고 결합을 위해 용접이 필요한 부분도 하부 플랜지가 상접하는 부분에 불과하므로 제조 단가를 낮출 수는 있으나 전단 성능에 비해 휨 성능이 떨어지므로 응력이 큰 부재에는 적용할 수 없는 단점을 가진다. (c)는 (a)의 변형으로서 합성보 하부의 인장력 향상을 위해 하부 플레이트를 웨브를 이루는 강재보다 더 두꺼운 강재를 사용하여 형성한 것이다. 이러한 합성보 구조에 의하면 필요한 인장력은 확보할 수 있으나, 여전히 용접부위가 많으므로 제조 단가가 상승하는 단점을 가진다.
(d)는 (a) 내지 (c)의 단점을 보완하기 위한 합성보 구조로서, 하부 플레이트를 이루는 부분만을 별도의 강재로 형성하여 필요한 인장력을 얻을 수 있다. 또한 하부 플레이트와 웨브간의 결합은 볼트를 이용하도록 하여, 용접에 의한 제조 단가 상승을 방지할 수 있게 하는 구조이다. 그러나, 이러한 구조에서도 하부 플레이트를 웨브 플레이트와는 별도로 가공해야 하며, 하부 플레이트를 웨브 플레이트와 동일한 두께의 강재로 형성하는 경우에는 여전히 전단 성능에 비해 휨 성능이 낮으므로 보강 철근을 용접해야하는 단점이 있다. 따라서 제조 단가를 낮추는 데는 한계를 가진다.
대한민국 등록특허 제10-1186267호 (공고일자 2012년09월27일) 대한민국 등록특허 제10-1492377호 (공고일자 2015년02월12일)
본 발명의 목적은 하부 강재의 단면적을 넓혀 고하중 및 장경간의 바닥구조에 적용 가능하며, 용접을 배제하여 제조 단가를 낮출 수 있는 조립식 합성보를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 조립식 합성보는 상단에 합성보의 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지와, 하단에 합성보의 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지를 구비하는 제1 웨브 플레이트; 상단에 합성보의 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지와, 하단에 합성보의 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지를 구비하는 제2 웨브 플레이트; 및 상기 제1 웨브 플레이트와 상기 제2 웨브 플레이트를 결합하는 결합부재를 포함한다.
이때, 상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지와 상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 중첩되도록 배치되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 상기 결합부재와 결합되는 제1 관통홀을 구비하고, 상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 상기 결합부재와 결합되는 제2 관통홀을 구비할 수 있다.
상기 결합부재는, 상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀을 관통하여 상기 제1 웨브 플레이트와 상기 제2 웨브 플레이트를 결합될 수 있다.
이때, 상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 또는 상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지와 결합하는 하부 플레이트를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 및 상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 중에서 상측에 위치하는 하부 플랜지는 보강 철근을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 결합부재는 체결 볼트 및 체결 너트로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 체결 볼트는 합성보의 외측에서 내측 방향으로 삽입되어 상기 체결 너트와 체결될 수 있다.
또한, 상기 체결 너트는 하나의 체결 볼트에 대해 적어도 두 개가 구비되고,
상기 체결 볼트는 합성보의 내측에서 외측 방향으로 삽입되며, 상기 체결 볼트의 머리가 상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 및 상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 중에서 상측에 위치하는 하부 플랜지의 표면으로부터 일정 거리를 가지도록 상기 체결 너트가 체결될 수 있다.
아울러, 상기 체결 볼트는 스터트 볼트 역할을 하도록 합성보 내측으로 일정 길이로 돌출도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조립식 합성보에 의하면,
첫째, 합성보를 이루는 한 쌍의 웨브 플레이트를 동일한 형태로 형성하므로, 웨브 플레이트 제조 공정 단일화에 따라 제조 단가를 낮출 수 있다.
둘째, 좌측 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지와 우측 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 중첩되도록 배치하므로, 합성보 하측 강재가 보강되는 효과를얻을 수 있다.
셋째, 좌측 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지와 우측 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 볼트와 너트에 의해 결합되므로 용접 방식에 비해 제조 단가를 낮출수 있다.
넷째, 좌측 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지와 우측 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 볼트와 너트에 의해 결합되므로, 필요에 따라 하부 플랜지 보강을 위한 하부 플레이트를 별도의 비용 상승 없이 결합하는 것이 가능하다.
다섯째, 체결 너트는 하나의 체결 볼트에 대해 적어도 두 개가 구비되고, 체결 볼트는 합성보의 내측에서 외측 방향으로 삽입되며, 체결 볼트의 머리가 합성보 내측으로 돌출되도록 체결 너트가 체결되므로, 체결 볼트가 스터드 볼트의 역할을 겸할 수 있다. 따라서 별도의 스터드 볼트 구성을 위한 비용의 절감을 가능하게 한다.
여섯째, 체결 볼트는 좌측 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 및 우측 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지와 결합(즉, 두 장의 하측 강재와 결합)되므로 합성보 내측 벽에 용접으로 결합되는 통상의 스터드 볼트에 비해 우수한 내력 전달력을 가질 수 있다.
도 1은 종래 방식에 의한 조립식 합성보의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조립식 합성보의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 조립식 합성보의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립식 합성보를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조립식 합성보를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 2, 도 4 및 도 5의 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2, 도 4 및 도 5의 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 8은 결합부재의 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조립식 합성보의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 조립식 합성보의 분해사시도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 조립식 합성보(CB)는 제1 웨브 플레이트(web plate)(100), 제2 웨브 플레이트(200) 및 결합부재(300, 400)를 포함한다. 결합부재는 체결 볼트(300) 및 체결 너트(400)로 이루어질 수도 있으며 리벳으로 이루어질 수도 있다.
조립식 합성보(CB)는 현장에서 외부의 구조재인 제1 웨브 플레이트(100)와 제2 웨브 플레이트(200)를 결합하여 내부에 콘크리트를 채우게 된다.
제1 웨브 플레이트(100)는 상단에 합성보(CB)의 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지(110)와, 하단에 합성보(CB)의 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지(120)를 구비한다.
마찬가지로, 제2 웨브 플레이트(200)는 상단에 합성보(CB)의 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지(210)와, 하단에 합성보(CB)의 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지(220)를 구비한다.
제1 웨브 플레이트(100)와 제2 웨브 플레이트(200)는 합성보(CB)의 측판이 되도록 서로 이격되어 배치되는데, 제1 웨브 플레이트(100)에 구비된 하부 플랜지(120)와 제2 웨브 플레이트(200)에 구비된 하부 플랜지(220)가 중첩되도록 배치되므로, 합성보의 폭은 하부 플랜지(120, 220)의 너비에 의해 정해진다.
즉, 넓은 폭을 가지는 합성보(CB)를 조립하려면 하부 플랜지(120, 220)를 넓게 형성한 웨브 플레이트를 사용하여 목적한 형태의 합성보 조립이 가능하다.
제1 웨브 플레이트(100)의 하부 플랜지(120)와 제2 웨브 플레이트(200)의 하부 플랜지(220)의 결합을 위해, 하부 플랜지(120)는 결합부재와의 결합을 위한 제1 관통홀(120a)을 구비한다. 마찬가지로, 하부 플랜지(220)는 결합부재와의 결합을 위한 제2 관통홀(220a)을 구비한다.
결합부재는 제1 관통홀(120a) 및 제2 관통홀(120a)을 관통하여 하부 플랜지(120)와 하부 플랜지(220)을 결합시킨다. 즉, 제1 웨브 플레이트(100)와 제2 웨브 플레이트(200)를 결합시켜 합성보(CB)의 조립이 이루어지도록 한다.
결합부재는 체결 볼트(300) 및 체결 너트(400)로 구성되어 있으나, 필요에 따라 결합부재로 리벳을 사용할 수도 있다.
도시된 바에 의하면, 제1 관통홀(120a) 및 제2 관통홀(120a)은 각각 하부 플랜지(120)와 하부 플랜지(220)에서 2열로 배열되도록 형성되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 제1 관통홀(120a) 및 제2 관통홀(120a)의 배열은 다양하게 변형 실시 가능하다.
상술한 실시예에 의하면, 합성보(CB)를 이루는 한 쌍의 웨브 플레이트(100, 200)를 동일한 형태로 형성하므로, 하나의 강재 성형 장치로 사용되는 웨브 플레이트의 형성이 가능하므로 공정 단일화에 따라 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 합성보(CB)의 하측면을 이루는 하부 플랜지(120)와 하부 플랜지(220)는 중첩되므로,하측면 보강의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 얇은 강재를 사용하여 제1 웨브 플레이트(100)와 제2 웨브 플레이트(200)를 형성하더라도 합성보(CB)의 하측면은 하부 플랜지(120)와 하부 플랜지(220)의 중첩에 의해 두 배의 두께를 가지게 되므로 합성보(CB) 조립과 동시에 하측면을 보강하는 효과를 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립식 합성보를 나타낸 단면도이다.
도 4의 실시예는 고하중 대응 합성보 또는 긴 길이로 합성보를 구현할 경우, 인장성능을 더욱 보완하기 위해 합성보(CB)의 하측면에 보강용 하부 플레이트(500)를 부가한 예이다.
하부 플레이트(500)는 하부 플랜지(120)와 하부 플랜지(220)가 중첩되며 결합될 때 결합부재를 통해 하부 플랜지(220)의 하측에 같이 결합 될 수 있다. 이를 위해 하부 플레이트(500)는 제1 관통홀(120a) 및 제2 관통홀(120a)과 같은 배열을 가지는 관통홀(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도시된 바에 의하면, 하부 플레이트(500)는 하부 플랜지(220)의 하측에 결합되는 것으로 되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 하부 플레이트(500)는 하부 플랜지(120)와 하부 플랜지(220)의 사이에 배치될 수도 있고, 하부 플랜지(120)의 상측에 배치될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조립식 합성보를 나타낸 단면도이다. 도 5의 실시예는 또한 고하중 대응 합성보 또는 긴 길이로 합성보를 구현할 경우, 인장성능을 더욱 보완하기 위해 합성보(CB)의 하측면 내부에 보강 철근(R)을 부가한 예이다. 도시된 바와 같이 보강 철근(R)은 하부 플랜지(120)에 용접에 의해 구비될 수 있다.
도 6은 도 2, 도 4 및 도 5의 변형 실시예를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 체결 볼트(300)는 합성보의 내측에서 외측 방향으로 삽입되며, 체결 볼트(300)의 머리가 하부 플랜지(120) 및 하부 플랜지(220) 중에서 상측에 위치하는 하부 플랜지의 표면으로부터 일정 거리를 가지도록 체결될 수 있다.
이를 위해 결합부재는 체결 볼트(300) 하나에 대해 적어도 두 개의 체결 너트(400a, 400b)로 구비될 수 있다. 즉, 체결 볼트(300)는 체결 볼트의 머리가 합성보 내측으로 돌출되도록 체결 너트(400a, 400b)가 체결되므로, 돌출된 체결 볼트(300)가 스터드 볼트의 역할을 겸할 수 있다. 따라서 별도의 스터드 볼트 구성을 위한 비용의 절감을 가능하게 한다.
이때, 체결 볼트(300)는 하부 플랜지(120) 및 하부 플랜지(220)와 결합되므로, (즉, 두 장의 하측 강재와 결합)되므로 합성보 내측 벽에 용접으로 결합되는 통상의 스터드 볼트에 비해 우수한 내력 전달력을 가질 수 있다.
도 6에서 (a)는 도 2의 실시예에서 체결 볼트(300)가 스터드 볼트의 역할을 겸하는 예이고, (b)는 도 4의 실시예에서 체결 볼트(300)가 스터드 볼트의 역할을 겸하는 예이고, (c)는 도 5의 실시예에서 체결 볼트(300)가 스터드 볼트의 역할을 겸하는 예다.
도 7은 도 2, 도 4 및 도 5의 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7은 체결 볼트(300)가 합성보의 외측에서 내측 방향으로 삽입된 경우로서, 체결 볼트(300)를 길게 형성하여 스터드 볼트의 역할을 겸하도록 한 예이다.
도 7의 (a), (b) 및 (c)는 도 6에서 설명된 것과 유사한 것이므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 결합부재의 변형 실시예를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 머리가 없는 볼트와 너트(400a, 400b)와의 결합으로도 결합부재를 구현할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
CB : 조립식 합성보 R : 보강 철근
100 : 제1 웨브 플레이트 200 : 제2 웨브 플레이트
300 : 체결 볼트 400 : 체결 너트
500 : 하부 플레이트

Claims (10)

  1. 상단에 합성보의 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지와, 하단에 합성보의 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지를 구비하는 제1 웨브 플레이트;
    상단에 합성보의 외측으로 수평 절곡된 상부 플랜지와, 하단에 합성보의 내측으로 수평 절곡된 하부 플랜지를 구비하는 제2 웨브 플레이트; 및
    상기 제1 웨브 플레이트와 상기 제2 웨브 플레이트를 결합하는 결합부재를 포함하되,
    상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지와 상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 중첩되도록 배치되고,
    상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 상기 결합부재와 결합되는 제1 관통홀을 구비하고,
    상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지는 상기 결합부재와 결합되는 제2 관통홀을 구비하고
    상기 결합부재는,
    상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀을 관통하여 상기 제1 웨브 플레이트와 상기 제2 웨브 플레이트를 결합하고,
    상기 결합부재는,
    체결 볼트 및 체결 너트로 이루어지고,
    상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 또는 상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지와 결합하는 하부 플레이트를 더 포함하고,
    상기 하부 플레이트는 상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀과 같은 배열을 가지는 관통홀을 포함하고,
    상기 체결 볼트는 합성보의 외측에서 내측 방향으로 삽입되어 상기 체결 너트와 체결되고,
    상기 체결 볼트는 스터트 볼트 역할을 하도록 합성보 내측으로 일정 길이로 돌출도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 합성보.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 및 상기 제2 웨브 플레이트에 구비된 하부 플랜지 중에서 상측에 위치하는 하부 플랜지는 보강 철근을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 합성보.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101186267B1 (ko) * 2012-02-06 2012-09-27 김재학 하이브리드 합성보
KR101492377B1 (ko) * 2014-07-29 2015-02-12 강병구 조립식 합성보

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