KR101948812B1 - Uh형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보 - Google Patents

Uh형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합보의 상부 단면을 내부에 콘크리트를 충전할 수 있는 U형 단면으로 형성하여 압축저항 면적을 증대시키도록 하면서 단부를 UH형 보강블럭으로 보강하도록 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 수평하게 형성되며 길이방향 양단부에서 일정거리 내측으로 이격된 지점까지 폭방향 중앙부가 절개된 형상의 결합구가 형성되는 하부판과 하부판의 폭방향 양단부에서 각각 상부로 연장되는 측면판과 측면판의 상단부에서 수평방향으로 폭방향 내측 또는 외측으로 일정길이 연장되는 상부판으로 이루어져 상부판과 상부판의 사이에 개구부가 형성되는 압축개방 U형 플랜지와, 압축개방 U형 플랜지의 하부로 일정거리 이격되어 수평으로 형성되며 하부판의 길이방향 양측의 결합구와 결합구의 사이의 길이와 동일한 길이로 형성되는 하부 플랜지와, 압축개방 U형 플랜지의 하부판과 하부 플랜지의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브로 이루어지는 중앙부 부재와; 수평하게 형성되는 상부 플랜지와, 상부 플랜지의 하부로 일정거리 이격되어 평행하게 형성되는 하부 플랜지 및 상부 플랜지와 하부 플랜지의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브와, 하부판 및 하부판의 폭방향 일단부에서 상방으로 연장되는 측판과 측판의 상단부에서 내측 또는 외측 방향으로 연장되는 상부판으로 이루어져 폭방향 양측에서 마주보도록 하부판이 하부 플랜지의 상부에 결합되어 구성되는 확장 측판과, 확장 측판의 길이방향 내측 단부를 폐합하도록 구성되는 마감판으로 이루어져, 중앙부 부재의 길이방향 양측에서 각각 웨브의 단부가 웨브의 일측 단부와 접하도록 웨브가 하부판의 결합구에 끼워져 결합되는 단부 UH형 보강블럭;을 포함하여 이루어진다.

Description

UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보{Hybrid Beam Consisted Of Compressive U-Shaped Flange And U And H-Shaped End Blocks}
본 발명은 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복합보의 상부 단면을 내부에 콘크리트를 충전할 수 있는 U형 단면으로 형성하여 압축저항 면적을 증대시키도록 하면서 단부를 UH형 보강블럭으로 보강하도록 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보에 관한 것이다.
강콘크리트 합성보는 강재 보와 철근콘크리트가 단일부재로 거동하도록 구현하여 휨모멘트를 받을 때 압축응력의 대부분은 콘크리트가 부담하도록 하고 인장응력은 강재가 부담하도록 하는 효율적인 구조부재로써, 보의 춤을 줄여 건축구조물의 층고나 교량구조물의 형하공간을 확보할 수 있고, 보 단면의 저항강도와 저항강성 증대로 장 스팬 구조물이 가능하게 하며, 극한성능이나 변형성능이 증대되는 장점을 가지고 있다.
강콘크리트 합성보를 구현하기 위해 일반적으로 사용되는 H형강은 강재 이용 측면에서 볼 때 휨에 의해 부재에 발생하는 인장력, 압축력에 대해 효율적으로 저항하는 부재단면이지만, H형강을 이용한 합성보는 정모멘트 구간에서 합성단면의 중립축이 상부 플랜지측으로 이동하여 콘크리트 슬래브가 압축력의 대부분을 부담하므로 강재 H단면의 상부 플랜지가 비효율적인 저항단면으로 사용된다. 또한, 합성보 부재의 강도평가 측면에서 성능이 우수하므로 장스팬에 많이 적용하고 있는데 이때 상대적으로 단면의 강성이 작아져서 과다 처짐, 진동 등 사용성의 문제점을 나타내고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 합성보의 H형강 외부를 철근콘크리트로 둘러싸는 개념의 철골철근콘크리트보(SRC보,Steel-Reinforced Concrete beam)가 개발되었다. SRC보는 단면의 강도나 강성이 우수한 장점이 있으나 자중이 매우 증가되어 현장시공시 거푸집공사 및 동바리공사에 면밀한 주의가 요구되는 단점이 있다. 또한 정모멘트 구간에서 보부재의 단면 하부에 발생하는 인장응력에 대해 H형강을 둘러싼 콘크리트의 기여도 없으므로 비효율적 구조단면이라 할 수 있으며, 콘크리트 휨균열이 육안으로 나타나므로 사용자에게 불안감을 줄 수 있는 문제점을 안고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1414801호 "합성거더"(특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 '하부플랜지(10); 상기 하부플랜지(10) 상부에 배치되는 상부플랜지(20); 상기 하부플랜지(10) 및 상기 상부플랜지(20) 사이에 연결되는 웨브(30) 및 상기 상부플랜지(20) 양측에 상부로 경사지게 연결되는 한 쌍의 헌치보강판(40)을 포함하여 구성되며, 상기 상부플랜지(20)는 상기 웨브(30)의 상부에 결합되며, 양단에 상기 한 쌍의 헌치보강판(40)이 연결되는 베이스플레이트부(22); 상기 베이스플레이트부(22) 상에 돌출 형성되며, 강재프레임(25) 및 보강콘크리트(26)로 구성되고, 슬래브 타설 시 매립되는 압축부(24)를 포함하여 구성되고, 상기 강재프레임(25)은 상기 베이스플레이트부(22) 상에 소정의 간격을 두고 나란하게 형성되는 두 개의 하부프레임(25a); 및 상기 하부프레임(25a) 상부에 형성되는 상부프레임(25b)을 포함하여 구성되며, 상기 보강콘크리트(26)는 상기 두 개의 하부프레임(25a) 내부에 타설되는 것을 특징으로 하는 합성거더'를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 단면이 복잡하고 단부에 기둥과의 접합을 위한 단면형상이 존재하지 않아 기둥과의 접합이 용이하지 않는 등의 문제점이 있었다.
특허등록 제1414801호 "합성거더"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복합보의 중앙부 부재의 상부 단면을 내부에 콘크리트를 충전할 수 있는 U형 단면으로 형성하여 압축저항 면적을 증대시킬 수 있어 춤이 크고 스팬이 큰 부재에 사용이 가능할 뿐 만 아니라, 바닥판이 있는 시공 및 바닥판이 없는 시공에서도 단면회전, 뒤틀림 등에 대한 저항성을 높일 수 있도록 하면서도 사용되는 강판의 두께를 대폭 감소시킬 수 있도록 하면서도 중앙부 부재의 길이방향 양단부에 UH형 보강블럭을 구성하여 철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과의 접합이 기존 철골조와 동일한 방법을 적용할 수 있으면서도 단부를 보강할 수 있도록 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 수평하게 형성되며 길이방향 양단부에서 일정거리 내측으로 이격된 지점까지 폭방향 중앙부가 절개된 형상의 결합구가 형성되는 하부판과 하부판의 폭방향 양단부에서 각각 상부로 연장되는 측면판과 측면판의 상단부에서 수평방향으로 폭방향 내측 또는 외측으로 일정길이 연장되는 상부판으로 이루어져 상부판과 상부판의 사이에 개구부가 형성되는 압축개방 U형 플랜지와, 압축개방 U형 플랜지의 하부로 일정거리 이격되어 수평으로 형성되며 하부판의 길이방향 양측의 결합구와 결합구의 사이의 길이와 동일한 길이로 형성되는 하부 플랜지와, 압축개방 U형 플랜지의 하부판과 하부 플랜지의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브로 이루어지는 중앙부 부재와; 수평하게 형성되는 상부 플랜지와, 상부 플랜지의 하부로 일정거리 이격되어 평행하게 형성되는 하부 플랜지 및 상부 플랜지와 하부 플랜지의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브와, 하부판 및 하부판의 폭방향 일단부에서 상방으로 연장되는 측판과 측판의 상단부에서 내측 또는 외측 방향으로 연장되는 상부판으로 이루어져 폭방향 양측에서 마주보도록 하부판이 하부 플랜지의 상부에 결합되어 구성되는 확장 측판과, 확장 측판의 길이방향 내측 단부를 폐합하도록 구성되는 마감판으로 이루어져, 중앙부 부재의 길이방향 양측에서 각각 웨브의 단부가 웨브의 일측 단부와 접하도록 웨브가 하부판의 결합구에 끼워져 결합되는 단부 UH형 보강블럭;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
또한, 단부 UH형 보강블럭의 하부 플랜지가 중앙부 부재의 하부 플랜지 보다 하부에 위치하도록 단부 UH형 보강블럭이 중앙부 부재의 전체 높이에 대하여 하부로 돌출되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
또한, 단부 UH형 보강블럭의 상부 플랜지가 중앙부 부재의 상부 플랜지 보다 상부에 위치하도록 단부 UH형 보강블럭이 중앙부 부재의 전체 높이에 대하여 상부로 돌출되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
또한, 확장 측판의 상부판의 상단부와 상부 플랜지를 연결하도록 복수의 전단 연결재가 구성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
또한, 단부 UH형 보강블럭의 상부 플랜지는 개구부의 폭과 동일한 폭으로 형성되어, 단부 UH형 보강블럭의 상부 플랜지가 압축개방 U형 플랜지의 상부판과 동일 레벨에서 상부판과 상부판의 사이에 끼워져 결합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
또한, 압축개방 U형 플랜지의 상부판의 상부에는 다수의 전단 연결재가 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
또한, 전단 연결재는 압축개방 U형 플랜지의 상부판과 상부판을 폭방향으로 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
또한, 압축개방 U형 플랜지의 하부판의 상부에는 길이방향으로 인장균열 방지근이 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
또한, 인장균열 방지근은 래티스 철근으로 형성되며, 인장균열 방지근의 상단부에서 일정거리 하부까지 노출되도록 압축개방 U형 플랜지의 내부에 일정 높이까지 콘크리트 또는 몰탈로 형성되는 1차 충전재가 충전되어 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보를 제공하고자 한다.
본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보는 복합보의 중앙부 부재의 상부 단면을 내부에 콘크리트를 충전할 수 있는 U형 단면으로 형성하여 압축저항 면적을 증대시킬 수 있어 춤이 크고 스팬이 큰 부재에 사용이 가능할 뿐 만 아니라, 바닥판이 있는 시공 및 바닥판이 없는 시공에서도 단면회전, 뒤틀림 등에 대한 저항성을 높일 수 있도록 하면서도 사용되는 강판의 두께를 대폭 감소시킬 수 있도록 하면서도 중앙부 부재의 길이방향 양단부에 UH형 보강블럭을 구성하여 철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과의 접합이 기존 철골조와 동일한 방법을 적용할 수 있으면서도 단부를 보강할 수 있도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보의 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보의 중앙부 부재의 다양한 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 단부 UH형 보강블럭 확장 측판의 다양한 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 단부 UH형 보강블럭의 다양한 실시예를 도시한 일부 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보에 전단 연결재가 결합된 실시예를 도시한 사시도 및 전단 연결재의 다양한 실시예를 도시한 도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보의 일 실시예의 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 일부 분해 사시도이다.
도 1에서와 같이, 본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보(1)는 하부 단면이 ㅗ 형상이고, 상부 단면이 내부가 비어 있는 상부로 개방된 튜브 형태로 형성되는 중앙부 부재(10)와, 중앙부 부재(10)의 길이방향 양측단부에 결합되는 U형과 H형이 결합한 형상의 단면을 갖는 단부 UH형 보강블럭(20)으로 구성된다.
중앙부 부재(10)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 압축개방 U형 플랜지(11)와 압축개방 U형 플랜지(11)의 하부로 일정거리 이격되어 수평으로 형성되는 하부 플랜지(12)와, 압축개방 U형 플랜지(11)의 하부와 하부 플랜지(12)의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브(13)로 이루어진다.
이때, 압축개방 U형 플랜지(11)는 수평하게 형성되는 하부판(111)과 하부판(111)의 폭방향 양단부에서 각각 상부로 연장되는 측면판(112)과 측면판(112)의 상단부에서 수평방향으로 폭방향 내측 또는 외측으로 일정길이 연장되는 상부판(113)으로 이루어져 내부에 콘크리트를 충전할 수 있는 상부가 개방된 형태의 U형 단면으로 형성된다.
중앙부 부재(10)는 H형 단면을 갖도록 형성되지만 상부 단면이 콘크리트의 충전이 가능한 상부가 개방된 U형 단면의 압축개방 U형 플랜지(11)가 형성되어 압축개방 U형 플랜지(11)의 내부에 콘크리트나 몰탈을 충전하여 휨모멘트에서 정모멘트로 휨 변형이 발생하려 할 때 부재의 중앙부에서 단면 상부측에 압축 저항력이 우수한 저렴한 콘크리트를 채워서 단면의 휨강도 증가와 휨강성을 확보하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보의 중앙부 부재의 다양한 실시예를 도시한 단면도이다.
측면판(112)은 수직방향으로 형성될 수도 있으며, 상단부가 폭방향 외측으로 벌어지도록 경사가 형성될 수도 있으며, 상단부가 폭방향 내측으로 모아지도록 경사가 형성되도록 이루어질 수도 있다.
또한, 측면판(112)의 상단부에서 수평으로 연장되는 상부판(113)은 데크 플레이트 등의 거치면으로 활용될 수 있으며, 도 3a(a)에서와 같이, 측면판(112)의 상단부에서 각각 수평방향 내측으로 연장되도록 형성할 수도 있으며, 도 3a(b)에서와 같이, 측면판(112)의 상단부에서 각각 수평방향 외측으로 연장되도록 형성할 수도 있다.
상부판(113)과 상부판(113)의 사이에는 개구부(114)가 형성되어 압축개방 U형 플랜지(11)가 상부로 개방된 형태의 U형 단면으로 형성되어, 개구부(114)로 콘크리트의 충전이 가능하도록 한다.
또한, 도 3b에서와 같이, 양중시 압축개방 U형 플랜지(11)의 내부에 충전되는 콘크리트나 몰탈에서 발생할 수 있는 인장균열을 억제할 수 있도록 인장균열 방지근(118)을 압축개방 U형 플랜지(11)의 하부판(111)의 상부에는 길이방향으로 배근하도록 할 수 있다.
즉, 도 3b(a)에서와 같이, 압축개방 U형 플랜지(11)의 하부판(111)의 상부에는 길이방향으로 평면 래티스 철근, 입체 래티스 철근 등의 공지의 다양한 형태의 인장균열 방지근(118)이 용접 등의 공지의 방법으로 결합되어 형성되도록 하여, 압축개방 U형 플랜지(11)의 내부에 채워지는 콘크리트나 몰탈 재료가 압축개방 U형 플랜지(11)의 강재 면과 상호간의 합성마찰(결합저항)이 충분히 발생할 수 있도록 하는 합성결합요소 기능을 구현한다.
즉, 강재와 콘크리트나 몰탈 등의 충전재 두 재료간의 상대적 슬립이 발생하지 않도록 한다.
특히, 도 3b(b)에서와 같이, 압축개방 U형 플랜지(11)의 내부에는 일정 높이까지 콘크리트 또는 몰탈로 형성되는 1차 충전재(119)가 타설되어 형성되도록 구성하고 인장균열 방지근(118)의 상단부가 일부 노출되도록 형성하도록 하여 현장 시공시에 상부 압축저항력 증대와 타설되는 콘크리트량을 줄여 공사기간을 단축시킬 수 있으면서도, 압축개방 U형 플랜지(11)의 상부에 신 콘크리트 타설시에 신 콘크리트와 1차 충전재(119)의 신,구 콘크리트간 면내 부착력을 높이면서도 기계적인 저항성을 높이도록 할 수도 있다.
압축개방 U형 플랜지(11)의 아래에는 하부로 일정거리 이격되어 수평으로 형성되는 하부 플랜지(12)와, 압축개방 U형 플랜지(11)의 하부판(111)과 하부 플랜지(12)의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브(13)가 구성되며, H형 단면을 갖는 단부 UH형 보강블럭(20)과의 결합을 용이하도록 한다.
하부 플랜지(12)는 중앙부 부재(10)가 압축개방 U형 플랜지(11)를 형성하여 상부 압축단면 요소를 강화시킴으로써, 단면의 중립축이 중앙부 부재(10)의 단면 중앙보다 상승하게 됨에 따라 중립축으로부터 하부 플랜지(12) 까지 응력 중심 거리가 증가하여 단면의 인장저항 모멘트강도가 상승하는 효과를 갖고, 특히 하부 플랜지(12)를 고강도 강판을 사용할 경우 더욱 높은 성능을 발휘하게 되어 우수한 경제성을 갖도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 단부 UH형 보강블럭 확장 측판의 다양한 실시예를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 4에서와 같이, 단부 UH형 보강블럭(20)은 수평하게 형성되는 상부 플랜지(21)와, 상부 플랜지(21)의 하부로 일정거리 이격되어 평행하게 형성되는 하부 플랜지(22) 및 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22)의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브(23)와, 하부 플랜지(22)의 상부에 결합되어 구성되는 확장 측판(24)과, 확장 측판(24)의 길이방향 내측 단부를 폐합하도록 구성되는 마감판(25)으로 이루어진다.
즉, 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22) 및 웨브(23)로 이루어지는 H형 단면과, 확장 측판(24)과 웨브(23)로 이루어지는 U형 단면이 동시에 형성된다.
통상적으로 기둥은 H형강이나 박스형 기둥 단면을 많이 사용하고 있어 현장에서 접합이 편리하고 가볍게 현장작업자의 작업을 고려할 수 있도록 단부의 일정길이구간 즉, 적합하게는 보 부재 길이의 L/6구간으로 구조해석적으로는 기둥-보 접합부로부터 단부 부모멘트 발생영역이 되는 구간에 단부 UH형 보강블럭(20)의 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22) 및 웨브(23)로 이루어지는 H형 단면을 결합하여 접합을 편리하게 할 수 있도록 한다.
또한, 확장 측판(24)과 웨브(23)로 이루어지는 U형 단면은 기본 단면을 확장시키면서도 내부에 콘크리트 또는 몰탈 등의 충전재가 충전이 될 수 있도록 하는 것이다.
확장 측판(24)은 하부판(241) 및 하부판(241)의 폭방향 일단부에서 상방으로 연장되는 측판(242)과 측판(242)의 상단부에서 내측 또는 외측 방향으로 연장되는 상부판(243)으로 이루어지며, 도 2 및 도 4에서와 같이 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22) 및 웨브(23)로 이루어지는 H형 단면의 폭방향 양측에서 마주보도록 하부판(241)이 하부 플랜지(22)의 상부에 결합되어 구성된다.
도 4(a)에서와 같이, 상부판(243)이 폭방향 내측으로 절곡되어 하부판(241)와 상부판(243)은 같은 방향으로 연장되도록 할 수 있으며, 도 4(b)에서와 같이, 상부판(243)이 폭방향 외측으로 절곡되어 하부판(241)과 상부판(243)은 각기 다른 방향으로 연장되도록 할 수도 있으며, 측판(242)은 수직방향으로 형성될 수도 있으나 도 4(c)에서와 같이 경사지도록 이루어질 수도 있다.
도 4(a)에서와 같이, 확장 측판(24)이 ㄷ형 단면을 갖는 경우에는 상부판(243)의 폭을 하부판(241)의 폭보다 짧게 형성하여 상부판(243)의 외측단부와 상부 플랜지(21)의 외측 단부 사이에 공간부가 형성되어 내부로 콘크리트 또는 몰탈 등의 충전재의 충전이 용이하도록 할 수 있다.
상부판(243)은 상부 플랜지(21)와 동일한 레벨에 위치되도록 형성하는 것이 바람직하지만, 상부판(243)이 상부 플랜지(21) 보다 낮게 형성될 수도 있다.
또한, 도 2에서와 같이, 확장 측판(24)의 길이방향 내측 단부에는 확장 측판(24)의 내측 단부를 폐합하도록 마감판(25)이 형성되도록 하여, 내부에 충전재의 충전이 가능하도록 한다.
상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22) 및 웨브(23)로 이루어지는 H형 단면의 길이와, 확장 측판(24)의 길이를 동일하게 형성되도록 할 수 있지만, 도 1 및 도 2에서와 같이, 확장 측판(24)과 웨브(23)로 이루어지는 U형 단면의 길이보다 확장 측판(24)의 길이를 짧게 형성할 수도 있다. 이 경우에는 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22) 및 웨브(23)로 이루어지는 H형 단면의 외측단부와 확장 측판(24)의 외측 단부를 일치시켜 결합하도록 한다.
이와 같은 중앙부 부재(10)의 길이방향 양단붕 각각 단부 UH형 보강블럭(20)이 결합되는데, 도 2에서와 같이, 단부 UH형 보강블럭(20)이 중앙부 부재(10)의 길이방향 단부에서 내측으로 끼워지는 형태로 결합되어,단부 UH형 보강블럭(20)이 중앙부 부재(10)의 결합부 및 단부의 강성을 증가시킬 수 있다.
이와 같이 결합하기 위해서는 도 2에서와 같이, 중앙부 부재(10)의 길이방향 양단부에서 일정거리 내측으로 이격된 지점까지 하부판(111)은 폭방향 중앙부가 절개된 형상의 결합구(111a)가 형성되고, 하부 플랜지(12) 및 웨브(13)는 일부가 절삭된 형상으로 형성되도록 하여, H형 단면의 단부 UH형 보강블럭(20)의 웨브(23)의 단부가 웨브(13)의 단부와 접하도록 웨브(23)가 하부판(111)의 결합구(111a)에 끼워져 결합되도록 할 수 있다.
중앙부 부재(10)와 단부 UH형 보강블럭(20)은 용접 등 공지의 다양한 방법에 의하여 중앙부 부재(10)의 길이방향 양측에 결합되도록 할 수 있
도 5는 본 발명의 단부 UH형 보강블럭의 다양한 실시예를 도시한 일부 확대 사시도이다.
이와 같은 단부 UH형 보강블럭(20)의 상부 플랜지(21) 및 하부 플랜지(22)의 폭은 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22)가 동일하게 사용되는 것이 통상적이지만 상이하게 형성될 수도 있으며, 웨브(23)의 높이 또한 다양하게 적용될 수 있어 중앙부 부재(10)와 단부 UH형 보강블럭(20)의 춤이 동일하게 형성될 수도 있고, 웨브(23)의 높이를 높여 단부 UH형 보강블럭(20)의 춤이 중앙부 부재(10)의 춤보다 더 높게 형성하여 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보(1)의 단부 강성을 향상시키도록 할 수 있다.
단부 UH형 보강블럭(20)은 도 5a에서와 같이, 상부 플랜지(21)는 U형 플랜지(11)의 상부의 개구부(114)를 덮는 형태로 상부판(113)의 상부에 위치하여 하부면이 상부판(113)의 상부면과 맞닿아 결합되도록 할 수 있으며, 도 5b에서와 같이 단부 UH형 보강블럭(20)의 상부 플랜지(21)는 개구부(114)의 폭과 동일한 폭으로 형성되어, 단부 UH형 보강블럭(20)의 상부 플랜지(21)가 압축개방 U형 플랜지(11)의 상부판(113)과 동일 레벨에서 상부판(113)과 상부판(113)의 사이에 끼워져 결합되도록 형성되도록 할 수 있다.
단부 UH형 보강블럭(20)의 춤이 중앙부 부재(10)의 춤보다 높게 형성되는 경우에는 도 5c에서와 같이, 하부 플랜지(22)가 중앙부 부재(10)의 하부 플랜지(12) 보다 아래에 위치하도록 단부 UH형 보강블럭(20)이 중앙부 부재(10)의 전체 높이에 대하여 아래로 돌출되는 형상으로 결합하도록 할 수 있다. 이경우에 단부 UH형 보강블럭(20)에서 중앙부 부재(10)의 하부 플랜지(12)와의 연속성을 확보하고자 하부 플랜지(12)와 동일 레벨에 위치하도록 보강수평판(미도시)을 웨브(23)의 양측에 수평으로 추가 배치하도록 할 수도 있다.
또한, 도 5d에서와 같이, 상부 플랜지(21)가 중앙부 부재(10)의 상부 플랜지(21) 보다 아래에 위치하도록 단부 UH형 보강블럭(20)의 상부 플랜지(21)가 중앙부 부재(10)의 상부판(113) 보다 상부에 위치하도록 단부 UH형 보강블럭(20)이 중앙부 부재(10)의 전체 높이에 대하여 상부로 돌출되는 형상으로 결합되도록 할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보에 전단 연결재가 결합된 실시예를 도시한 사시도 및 전단 연결재의 다양한 실시예를 도시한 도이다.
중앙부 부재(10) 및 단부 UH형 보강블럭(20)의 상부에는 철근콘크리트 바닥판이 형성되는데, 이들 바닥판의 콘크리트와 복합보(1) 간의 휨부재로 사용시 휨모멘트에 의한 상부의 압축저항과 하부의 인장저항에 따른 상/하부 단면 요소간의 상대 수평변형(슬립)에 저항할 수 있도록 수평전단에 저항하는 합성용 전단 연결재로 앵글, 채널, 플레이트 및 z 단면 등 다양한 단면을 갖는 일정 길이의 부재를 도 6a에서와 같이, 압축개방 U형 플랜지(11)의 상부판(113)과 상부판(113)을 폭방향으로 연결하도록 압축개방 U형 플랜지(11)의 길이방향의 일정 간격마다 형성되도록 하여 콘크리트에 커다란 지압응력을 발생시켜 수평전단력에 저항하는 구조적 기능을 갖도록 할 수 있다.
이와 같은, 압축개방 U형 플랜지(11)의 상부판(113) 및 단부 UH형 보강블럭(20) 상부 플랜지(21)의 상부에는 다수의 전단 연결재(117)가 형성되도록 하여 수평전단력에 저항할 수 있도록 하며, 도 6b에서와 같이, 전단 연결재(117)는 스터드(a), 플레이트(b), 채널(c), 플레이트를 n형으로 절곡한 n형 부재(d), ㄱ자 단면(e), 및 z 단면(f) 등 다양한 형상 및 단면을 갖는 전단 연결재로 이루어질 수 있다.
특히, 도 6a에서와 같이, 확장 측판(24)의 상부판(243)의 상단부와 상부 플랜지(21)를 연결하도록 복수의 전단 연결재(27)가 구성되도록 하여, 전단 연결재의 역할을 하면서도, 콘크리트 타설 중량 및 작업 중량 등에 의하여 확장 측판(24)이 벌어지지 않고 간격을 유지하도록 하는 간격 유지재의 역할도 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보는 복합보의 중앙부 부재의 상부 단면을 내부에 콘크리트를 충전할 수 있는 U형 단면으로 형성하여 압축저항 면적을 증대시킬 수 있어 춤이 크고 스팬이 큰 부재에 사용이 가능할 뿐 만 아니라, 바닥판이 있는 시공 및 바닥판이 없는 시공에서도 단면회전, 뒤틀림 등에 대한 저항성을 높일 수 있도록 하면서도 사용되는 강판의 두께를 대폭 감소시킬 수 있도록 하면서도 중앙부 부재의 길이방향 양단부에 UH형 보강블럭을 구성하여 철골 또는 철골철근콘크리트 기둥과의 접합이 기존 철골조와 동일한 방법을 적용할 수 있으면서도 단부를 보강할 수 있도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
1 : UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보
10 : 중앙부 부재
11 : 압축개방 U형 플랜지
111 : 하부판
112 : 측면판
113 : 상부판
114 : 개구부
117 : 전단 연결재
118 : 인장균열 방지근
12 : 하부 플랜지
13 : 웨브
20 : UH형 보강블럭
21 : 상부 플랜지
22 : 하부 플랜지
23 : 웨브
24 : 확장 측판
25 : 마감판

Claims (9)

  1. 수평하게 형성되며 길이방향 양단부에서 일정거리 내측으로 이격된 지점까지 폭방향 중앙부가 절개된 형상의 결합구(111a)가 형성되는 하부판(111)과, 하부판(111)의 폭방향 양단부에서 각각 상부로 연장되는 측면판(112)과, 측면판(112)의 상단부에서 수평방향으로 폭방향 내측 또는 외측으로 일정길이 연장되는 상부판(113)으로 이루어져 상부판(113)과 상부판(113)의 사이에 개구부(114)가 형성되는 압축개방 U형 플랜지(11)와, 압축개방 U형 플랜지(11)의 하부로 일정거리 이격되어 수평으로 형성되며 하부판(111)의 길이방향 양측의 결합구(111a)와 결합구(111a)의 사이의 길이와 동일한 길이로 형성되는 하부 플랜지(12)와, 압축개방 U형 플랜지(11)의 하부판(111)과 하부 플랜지(12)의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브(13)로 이루어지는 중앙부 부재(10)와;
    수평하게 형성되는 상부 플랜지(21)와, 상부 플랜지(21)의 하부로 일정거리 이격되어 평행하게 형성되는 하부 플랜지(22) 및 상부 플랜지(21)와 하부 플랜지(22)의 폭방향 중앙부를 수직방향으로 연결하는 웨브(23)와, 하부판(241) 및 하부판(241)의 폭방향 일단부에서 상방으로 연장되는 측판(242)과, 측판(242)의 상단부에서 내측 또는 외측 방향으로 연장되는 상부판(243)으로 이루어져 폭방향 양측에서 마주보도록 하부판(241)이 하부 플랜지(22)의 상부에 결합되어 구성되는 확장 측판(24)과, 확장 측판(24)의 길이방향 내측 단부를 폐합하도록 구성되는 마감판(25)으로 이루어져,
    중앙부 부재(10)의 길이방향 양측에서 각각 웨브(23)의 단부가 웨브(13)의 일측 단부와 접하도록 웨브(23)가 하부판(111)의 결합구(111a)에 끼워져 결합되고, 상부 플랜지(21)는 U형 플랜지(11)의 상부의 개구부(114)를 덮는 형태로 상부판(113)의 상부에 위치하여 하부면이 상부판(113)의 상부면과 맞닿아 결합되는 단부 UH형 보강블럭(20);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보.
  2. 청구항 1에 있어서,
    단부 UH형 보강블럭(20)의 하부 플랜지(22)가 중앙부 부재(10)의 하부 플랜지(12) 보다 하부에 위치하도록 단부 UH형 보강블럭(20)이 중앙부 부재(10)의 전체 높이에 대하여 하부로 돌출되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    확장 측판(24)의 상부판(243)의 상단부와 상부 플랜지(21)를 연결하도록 복수의 전단 연결재(27)가 구성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    압축개방 U형 플랜지(11)의 상부판(113)의 상부에는 다수의 전단 연결재(117)가 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보.
  7. 청구항 6에 있어서,
    전단 연결재(117)는 압축개방 U형 플랜지(11)의 상부판(113)과 상부판(113)을 폭방향으로 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보.
  8. 청구항 1에 있어서,
    압축개방 U형 플랜지(11)의 하부판(111)의 상부에는 길이방향으로 인장균열 방지근(118)이 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보.
  9. 청구항 8에 있어서,
    인장균열 방지근(118)은 래티스 철근으로 형성되며, 인장균열 방지근(118)의 상단부에서 일정거리 하부까지 노출되도록 압축개방 U형 플랜지(11)의 내부에 일정 높이까지 콘크리트 또는 몰탈로 형성되는 1차 충전재(119)가 충전되어 형성되는 것을 특징으로 하는 UH형 보강블럭으로 단부가 보강된 압축 보강형 복합보.
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