KR101835827B1 - 철근콘크리트 스틸 합성 박스보 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트가 충진된 합성보를 구축하기 위한 박스보에 관한 것으로서, 외측으로 절곡된 상판과 내측으로 절곡된 하판 및, 이들 상판과 하판 사이를 연결하는 절곡엠보싱 복부판으로 이루어져 Z형상의 단면을 가지는 외면판의 한 쌍이 서로 대향되도록 배치된 상태에서 각각의 하판이 서로 용접 접합되어 내부에 박스형상의 콘크리트 충진공간이 형성되고, 상기 외면판의 상부에는 서로 대향하는 상판 사이를 연결하는 상부거치근이 설치되며, 상기 상부거치근의 상면에는 이에 수직한 방향으로 상부근이 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

철근콘크리트 스틸 합성 박스보{REINFORCED CONCRETE-STEEL COMPOSITE GIRDER}

본 발명은 콘크리트가 충진된 합성보를 구축하기 위한 박스보에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 합성보의 외피를 구성하는 외면판에 강성을 부여함과 더불어 합성보에 작용하는 응력의 변화에 대응할 수 있도록 하는 합성보용 박스보의 구조에 관한 것이다.

합성보는 강재와 콘크리트의 구조적 합성을 통해 강재의 사용물량을 대폭 줄이면서도 보구조체로서의 휨강성이 대폭 증대되고, 아울러 보거푸집 등의 가설공사를 줄여주어 공기절감을 도모하는 경제적인 구조체이다.

그 대표적이 예로 등록특허공보 등록번호 10-0617878호의 '성형 강판 콘크리트 보'라는 명칭의 발명이 제안된 바 있다.

상기 성형 강판 콘크리트 보는, U형 영구거푸집 내부에 콘크리트를 타설하여 이들이 일체가 되도록 구성하되, 상기 U형 영구거푸집은 두 개의

형 강판을 하나로 접합하여, 상부 플랜지와 웨브 플레이트 및 하부 플랜지를 구성하고, 상부 플랜지에는 슬래브와 일체가 되도록 하는 쉬어 코넥터를 부착하되, 상기 쉬어 코넥터는 좌우 웨브 플레이트의 간격 유지와 작업자의 통행용 발판으로 사용될 수 있도록 서로 대향하는 상부 플랜지를 연결하는 ㄱ형강 또는 ㄷ형강으로 이루어지며, U형 영구거푸집의 중앙부에는 하부 플랜지의 단면적 증가와 내부에 타설된 콘크리트와의 합성효과를 증진시키기 위한 Y형 돌기가 형성되고, 상기 Y형 돌기는

형 강판의 단부에 구비된 ㄱ자 형상에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 종래기술의 성형 강판 콘크리트 보는 보 단면의 크기를 다양하게 계획할 수 있게 하며, 거푸집 설치작업을 생략하여 현장 시공량을 줄여주고, 강판과 콘크리트의 합성력을 통해 어느 정도 보 단면 규격의 적정화에 기여한 바 있다.

그러나 상기의 성형 강판 콘크리트 보는 강판과 콘크리트의 합성효과 증긴을 위한 Y형 돌기의 형성으로 인하여 상기 돌기의 하부에 대한 콘크리트의 밀실한 충진이 용이하지 않을 뿐 더러, 보의 내부에 배치되는 하부철근이 U형 거푸집의 하부플랜지에 놓여지는 것이어서 반드시 강판에 대한 내화피복이 요구될 뿐 아니라, 보에 작용하는 응력의 변화와 무관하게 구성되기 때문에 보의 일부는 과다 설계되어 자재 및 공간이 불필요하게 소비되는 문제점을 가지고 있다.

KR 10-0617878 B9

본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 콘크리트의 충진성을 향상시키고, 외면에 대한 내화피복이 요구되지 않도록 콘크리트 내부에 매립되는 철근의 배치를 합리화하며, 합성보에 작용하는 응력의 변화에 대응하는 구조를 가지게 함으로써 강재의 사용물량을 절감시키면서 합성보 단면의 최적화를 도모할 수 있는 철근콘크리트 스틸 합성 박스보를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 타이바 등의 가설자재의 사용을 불필요하게 하여 자재사용량 및 현장 작업량의 절감을 꾀하고 보 구조체의 외면을 저해하지 않는 철근콘크리트 스틸 합성 박스보를 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 외측으로 절곡된 상판과 내측으로 절곡된 하판 및, 이들 상판과 하판 사이를 연결하는 절곡엠보싱 복부판으로 이루어져 Z형상의 단면을 가지는 외면판의 한 쌍이 서로 대향되도록 배치된 상태에서 각각의 하판이 서로 용접 접합되어 내부에 박스형상의 콘크리트 충진공간이 형성되고, 상기 외면판의 상부에는 서로 대향하는 상판 사이를 연결하는 상부거치근이 설치되며, 상기 상부거치근의 상면에는 이에 수직한 방향으로 상부근이 설치되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 스틸 합성 박스보가 제공된다.

이때 상기 절곡엠보싱 복부판에는 길이방향으로 돌부엠보싱과 요부엠보싱이 교대로 돌출 형성되고, 상기 돌부엠보싱과 요부엠보싱의 사이에는 중간평탄부가 형성되도록 함으로써, 타이바 등의 사용없이도 콘크리트의 측압에 의한 배부름이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 콘크리트 충진공간의 하부에는 상부근에 대응하는 하부근이 설치되되, 상기 하부근은 하판에 설치된 하부지지근을 매개로 하여 길이방향으로 설치되게 하여 하부근이 하판으로부터 소정 간격 이격되게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 한 쌍의 외면판에 의해 형성된 콘크리트 충진공간의 내부에는 래티스 복합체가 길이방향으로 설치되며, 이때 상기 래티스 복합체는 래티스와 주응력근이 결합되어 구성되는 것으로서, 상기 래티스는 길이방향의 상부보조근과 하부보조근 및, 상부보조근과 하부보조근을 경사방향으로 연결하는 사재근으로 이루어지고, 상기 주응력근은 응력의 변화에 따라 상부근과 하부근으로 변화되도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 한 쌍의 외면판에 의해 형성된 콘크리트 충진공간의 내부에는 래티스 복합체가 길이방향으로 설치되며, 이때 상기 래티스 복합체는 래티스와 주응력근이 결합되어 구성되는 것으로서, 상기 래티스는 단부래티스와 중앙부래티스로 분할 구성되고, 상기 단부래티스는 하부보조근과 사재근으로 이루어지고, 상기 중앙부래티스는 상부보조근과 사재근으로 이루어지며, 단부래티스와 중앙부래티스의 각 사재근의 단부가 주응력근에 용접 부착되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 스틸 합성 박스보가 제공된다.

본 발명은 돌부엠보싱과 요부엠보싱 및 중간평탄부에 의한 외면판의 휨강성 및 축강성 증대 및, 래티스 복합체에 의한 구조적 성능을 향상시킨 박스보를 형성시킴으로써, 거푸집의 설치, 타이바의 설치 및, 동바리 등의 가설공사를 생략하게 하여 가설자재의 사용량 절감, 공사량의 감소에 따른 공기 단축 등을 도모하게 하여 경제적인 보구조체의 구축을 가능하게 한다.

또한 본 발명은 콘크리트에 매립되는 래티스 복합체가 합성보에 발생하는 응력의 변화에 대응하도록 구성되게 함으로써, 강재의 사용량을 줄이면서 최적의 단면을 설계할 수 있게 하여 이용공간의 확장을 도모하게 한다.

또한 본 발명은 박스보로 하여금 평상시 강재로써의 구조적 기능을 하게 할 뿐 아니라 지진등의 발생시에도 그 내부에 충진되어 있는 콘크리트를 구속시켜 합성보의 취성파괴가 발생하는 것을 지연시켜주고, 상기 콘크리트에 매립되는 하부근이 박스보의 하판으로부터 소정의 간격만큼 이격되게 함으로써 화재발생시에 합성보가 철근콘크리트구조로 기능을 할 수 있게 하여 외면판에 대한 내화피복을 생략하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 박스보의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A단면도이다.
도 3은 상기 박스보를 구성하는 복부판을 나타낸 사시도이다.
도 4는 상기 박스보에 내장된 래티스 복합체에 관한 제1실시예의 절개 사시도이다.
도 5는 상기 래티스 복합체가 분리 및 결합된 상태의 각 사시도이다.
도 6은 상기 래티스 복합체의 주응력근이 배치되는 실시예의 각 단면도이다.
도 7은 상기 박스보에 내장된 래티스 복합체의 구성에 관한 제2실시예를 나타낸 절개 사시도이다.
도 8은 상기 제2실시예에 의한 래티스 복합체가 분리 및 결합된 상태의 각 사시도이다.

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 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 박스보(10)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A단면도이며, 도 3은 상기 박스보(10)를 구성하는 복부판(120)을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 박스보(10)는 한 쌍의 외면판(100)이 서로 대향되도록 배치된 상태에서 결합 구성됨으로써, 내부에 박스형상의 콘크리트 충진공간(150)이 형성되도록 한다.

즉 상기 외면판(100)은 철근콘크리트 합성보를 구축하기 위해 타설되는 콘크리트의 영구 거푸집 기능을 하면서, 상기 콘크리트를 구속시켜 지진 등의 예기치 않은 하중에 의해 콘크리트가 갑작스럽게 파괴되어 순간적으로 붕괴되는 것을 방지함과 더불어, 상기 콘크리트와의 합성을 통해 일체적 거동을 하게 함으로써 보의 구조적 성능을 향상시킨다.

이러한 외면판(100)은 박스보(10)의 상부에 위치한 상판(110)과 하부에 위치한 하판(130) 및, 이들 상판(110)과 하판(130) 사이를 연결하는 절곡엠보싱 복부판(120)으로 이루어져 Z형상의 단면을 가진다.

상판(110)은 복부판(120)의 상단으로부터 외측으로 절곡된 형상으로 구성되는 바, 이는 슬래브 구축을 위한 데크플레이트의 거치대의 기능을 하게 된다.

또 하판(130)은 복부판(120)의 하단으로부터 내측으로 절곡된 형상으로 구성되는 바, 또 다른 외면판(100)과 용접 접합됨으로써 한 쌍의 외면판(100)으로 하여금 상술한 바와 같이 콘크리트 충진공간(150)이 형성된 박스보(10)를 구성하게 한다.

이때 상기 하판(130)의 외측 단부에는 절곡리브(131)가 더 구비될 수 있다. 서로 용접 접합되는 두 외면판(100)의 각 하판(130)에 구비된 절곡리브(131)는 그 접합 선단에 용접홈을 형성시킴으로써 별도로 용접홈을 가공하지 않고서도 용접작업이 이루어질 수 있게 하며, 다른 한편으로는 콘크리트 충진공간(150)의 내부로 돌출됨으로써 타설된 콘크리트에 대한 전단연결재의 기능을 하고, 그 자체가 보강리브의 기능을 함으로써 박스보(10)의 길이방향에 대한 휨강성 증대에 기여한다.

외면판(100)의 상부에는 서로 대향하는 상판(110) 사이를 연결하는 상부거치근(153)이 설치된다. 상기 상부거치근(153)은 다수 개가 박스보(10)의 길이방향으로 일정한 간격으로 설치되면서, 그 위에 수직방향으로 배치되는 상부근(151)에 대한 거치대의 기능을 함과 더불어 보로 하여금 슬래브와 구조적 일체성을 가지게 한다. 또한 상부거치근(153)은 박스보(10) 내의 콘크리트 충진공간(150)에 콘크리트를 타설할 때 상판(110)이 벌어지는 것을 방지하여 합성보의 외관을 보호한다.

콘크리트 충진공간(150)의 하부에는 상부근(151)에 대응하는 하부근(152)이 더 설치될 수 있다. 상기 하부근(152)은 하판(130)으로부터 이격되어 설치되는데, 이를 위해 하판(130)의 상면에는 상향으로 돌출되는 하부지지근(154)이 더 설치된다. 즉 하부근(152)은 하판(130)에 고정 설치된 하부지지근(154)을 매개로 하여 길이방향으로 설치된다.

상기한 상부근(151)과 하부근(152)은 후술하는 주응력근(210)에 의해 구성될 수도 있다. 이에 관하여는 뒤에서 다시 설명한다.

본 발명의 박스보(10)를 구성하는 절곡엠보싱 복부판(120)은 콘크리트가 충진된 합성보의 외피를 형성하는 것으로서, 길이방향으로 돌부엠보싱(121)과 요부엠보싱(122)이 교대로 돌출 형성된다.

상기한 돌부엠보싱(121)과 요부엠보싱(122)은 복부판(120)에 대하여 스티프너 역할을 함으로써 박스보(10)의 전단강성을 증대시키고 아울러, 콘크리트 충진공간(150)에 타설된 콘크리트의 측압에 대한 저항능력을 향상시켜 타이바 등의 설치를 생략할 수 있게 한다.

아울러 돌부엠보싱(121)과 요부엠보싱(122) 사이에는 중간평탄부(123)가 개재되고, 돌부엠보싱(121)와 요부엠보싱(122)의 상하부에도 상,하단평탄부(124,125)가 형성되며, 상기 중간평탄부(123)와 상,하단평탄부(124,125)는 동일 평면을 가진다.

이러한 중간평탄부(123)와 상,하단평탄부(124,125)는 돌부엠보싱(121)과 요부엠보싱(122)에 의해 야기될 수 있는 아코디언효과의 발생을 억제하고 길이방향의 축강성을 향상시켜 박스보(10)의 처짐변형을 방지하고 자립성을 향상시킨다.

박스보(10)의 콘크리트 충진공간(150)의 내부에는 길이방향으로 래티스 복합체(200)가 설치될 수 있다.

상기 래티스 복합체(200)는 래티스(220)와 주응력근(210)이 결합되는 구조로 이루어진다. 이때 주응력근(210)은 래티스(220)를 구성하는 철근보다 직경이 크거나 인장강도가 큰 것이 사용된다, 예컨데 주응력근(210)은 후술하는 상부보조근(221), 하부보조근(222) 및, 사재근(223)의 각 철근보다 인장강도가 큰 것을 사용하여 휨하중에 효율적으로 거동하게 함으로써 강재의 전체적인 사용물량이 감소될 수 있도록 한다.

도 4는 상기 래티스 복합체(200)가 내장된 박스보(10)의 제1실시예를 나타낸 절개 사시도이고, 도 5는 상기 래티스 복합체(200)의 구성을 설명하기 위하여 각 구성을 분리 및 결합시킨 각 사시도이며, 도 6은 합성보에 작용하는 휨하중에 따라 주응력근(210)이 배치되는 형태를 예시한 각 단면도이다.

제1실시예의 래티스 복합체(200)를 구성하는 래티스(220)는, 길이방향의 상부보조근(221)과 하부보조근(222)이 평행하게 배치되고, 상기 상부보조근(221)과 하부보조근(222) 사이를 사재근(223)이 경사방향으로 연결하는 구조로 이루어진다. 이때 상기 사재근(223)은 철근토막 다수 개를 상부보조근(221)과 하부보조근(222)의 각 사이에 독립적으로 용접 부착시켜 구성시킬 수도 있고, 하나의 긴 철근을 지그 재그로 절곡시켜 구성시킬 수도 있다.

상기 래티스 복합체(200)를 구성하는 또 다른 구성인 주응력근(210)은 합성보에 작용하는 휨하중에 저항하는 인장철근으로써, 휨응력의 변화에 따라 상부근(151)이 되기도 하며 하부근(152)이 되기도 한다.

예컨대 양단고정의 경우 합성보의 단부에는 부모멘트가 작용하게 되고 중앙부에는 정모멘트가 작용하게 되는 바, 상기 주응력근(210)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 단부에서는 일정한 부모멘트 보강 길이만큼 상부근(151)을 구성하고 중앙부에서는 정모멘트 보강 길이만큼 하부근(152)을 구성한다.

이와는 달리 양단힌지의 경우는 단부에 부모멘트가 발생하지 않고 중앙부에만 정모멘트가 발생하게 되므로 주응력근(210)은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 단부에서 중앙부를 향해 점차 하향 배치되어 중앙부에서 하부근(152)을 구성한다.

상기 래티스(220)는 주응력근(210)의 일측에만 부착 설치될 수도 있으나, 바람직하게는 주응력근(210)의 양측에 대칭이 되도록 한 쌍을 부착 설치함으로써 합성보에 대한 응력의 배분이 균형적으로 이루어지게 한다.

도 7은 상기 래티스 복합체(200)가 내장된 박스보(10)의 제2실시예를 나타낸 절개 사시도이고, 도 8은 상기 래티스 복합체(200)의 구성을 설명하기 위하여 각 구성을 분리 및 결합시킨 각 사시도이다.

앞서 설명한 제1실시예의 래티스 복합체(200)는 래티스(220)가 주응력근(210)의 측면에서 부착되는 방식으로 이루어지나, 제2실시예의 래티스 복합체(200)는 래티스(220)가 주응력근(210)의 상하부에서 부착되는 방식으로 이루어지며, 이는 양단고정구조에서 보다 효율적으로 적용된다.

이를 위해 제2실시예의 래티스(220)는 단부래티스(220a)와 중앙부래티스(220b)로 분할 구성된다.

상기 단부래티스(220a)는 주응력근(210)의 하부에 부착되는 것으로서, 보의 길이방향으로 구성되며 콘크리트 충진공간(150)의 하부에 위치하는 하부보조근(222)과, 상부로 돌출형성되도록 하부보조근(222)에 부착되는 사재근(223)으로 이루어진다.

또 상기 중앙부래티스(220b)는 주응력근(210)의 상부에 부착되는 것으로서, 보의 길이방향으로 구성되며 콘크리트 충진공간(150)의 상부에 위치하는 상부보조근(221)과, 하부로 돌출형성되도록 상부보조근(221)에 부착되는 사재근(223)으로 이루어진다.

따라서 단부래티스(220a)와 중앙부래티스(220b)의 각 사재근(223)은 단부가 주응력근(210)에 용접 부착됨으로써, 전체적으로 하나의 래티스구조를 가지게 하면서 응력의 변화에 따라 단면의 형상이 달라지게 된다.

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.

10; 박스보 100; 외면판
110; 상판 120; 절곡엠보싱 복부판
121; 돌부엠보싱 122; 요부엠보싱
123; 중간평탄부 124; 상단평탄부
125; 하단평탄부 130; 하판
131; 절곡리브 150; 콘크리트 충진공간
151; 상부근 152; 하부근
153; 상부거치근 154; 하부지지근
200; 래티스 복합체 210; 주응력근
220; 래티스 220a; 단부래티스
220b; 중앙부래티스 221; 상부보조근
222; 하부보조근 223; 사재근

Claims (7)

1. 외측으로 절곡된 상판(110)과 내측으로 절곡된 하판(130) 및, 이들 상판(110)과 하판(130) 사이를 연결하는 절곡엠보싱 복부판(120)으로 이루어져 Z형상의 단면을 가지는 외면판(100)의 한 쌍이 서로 대향되도록 배치된 상태에서 각각의 하판(130)이 서로 용접 접합되어 내부에 박스형상의 콘크리트 충진공간(150)이 형성되고, 상기 외면판(100)의 상부에는 서로 대향하는 상판(110) 사이를 연결하는 상부거치근(153)이 설치되며, 상기 상부거치근(153)의 상면에는 이에 수직한 방향으로 상부근(151)이 설치되는 것으로서, 상기 콘크리트 충진공간(150)의 내부에는 래티스 복합체(200)가 길이방향으로 설치되되,
   상기 래티스 복합체(200)는 래티스(220)와 주응력근(210)이 결합되어 구성되는 것으로서, 상기 래티스(220)는 단부래티스(220a)와 중앙부래티스(220b)로 분할 구성되고, 상기 단부래티스(220a)는 하부보조근(222)과 사재근(223)으로 이루어지고, 상기 중앙부래티스(220b)는 상부보조근(221)과 사재근(223)으로 이루어지며, 단부래티스(220a)와 중앙부래티스(220b)의 각 사재근(223)의 단부가 주응력근(210)에 용접 부착되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 스틸 합성 박스보.
2. 제1항에 있어서,
   상기 절곡엠보싱 복부판(120)에는 길이방향으로 돌부엠보싱(121)과 요부엠보싱(122)이 교대로 돌출 형성되고, 상기 돌부엠보싱(121)과 요부엠보싱(122)의 사이에는 중간평탄부(123)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 스틸 합성 박스보.
3. 제2항에 있어서,
   상기 콘크리트 충진공간(150)의 하부에는 상부근(151)에 대응하는 하부근(152)이 설치되되, 상기 하부근(152)은 하판(130)에 설치된 하부지지근(154)을 매개로 하여 길이방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 스틸 합성 박스보.
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