KR102210497B1 - 변단면 빔 및 이를 이용한 건축 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사각형 단면의 박스(113)와, 상기 박스(113)의 상부판(113a)에서 상측으로 돌출형성된 보강웹(112)과, 상기 보강웹(112)의 상단에 형성된 보강플렌지(111)를 구비한 보강빔(110); 상기 보강플렌지(111)에 결합하는 상부플렌지(121)와, 상기 보강웹(112)에 결합하는 상부웹(122)과, 상기 상부판(113a)에 결합하는 중앙플렌지(123)와, 상기 중앙플렌지(123)에서 하측으로 연장형성된 하부웹(124)과, 상기 하부웹(124)의 하단에 형성됨과 아울러 상기 박스(113)의 측부판(113b) 또는 하부판(113c)에 결합하는 하부플렌지(125)를 구비한 중앙빔(120);을 포함하고, 양측 기둥부재(200) 사이에 상기 보강빔(110)과 중앙빔(120)의 결합체가 설치되되, 상기 양측 기둥부재(200)에 각각 상기 보강빔(110)이 결합하고, 양측의 상기 보강빔(110)의 사이에 상기 중앙빔(120)이 결합하는 것을 특징으로 하는 변단면 빔(100)을 제시함으로써, 철골 구조의 건물에서 취약부위인 기둥과 빔의 결합부위를 효율적으로 보강할 수 있도록 한다.

Description

변단면 빔 및 이를 이용한 건축 구조물{BEAM WITH VARIABLE SECTION AND BUILDING USING THE SAME}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 변단면 빔 및 이를 이용한 건축 구조물에 관한 것이다.
대형 건축 구조물의 경우, H 빔을 기둥, 빔으로 사용하는 철골 구조를 채택한다.
이러한 철골 구조에서, 응력집중이 발생하는 취약부위는 기둥과 빔의 결합부위가 되는데, 이 영역에 최대의 부모멘트가 발생하기 때문이다.
이러한 취약부위의 보강을 위해, 빔의 전체 영역을 동일한 단면으로 형성하는 것은 비효율적인 것이므로, 그 취약부위만을 효율적으로 보강하기 위한 구조에 관한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 철골 구조의 건물에서 취약부위인 기둥과 빔의 결합부위를 효율적으로 보강할 수 있도록 하는 변단면 빔 및 이를 이용한 건축 구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 사각형 단면의 박스(113)와, 상기 박스(113)의 상부판(113a)에서 상측으로 돌출형성된 보강웹(112)과, 상기 보강웹(112)의 상단에 형성된 보강플렌지(111)를 구비한 보강빔(110); 상기 보강플렌지(111)에 결합하는 상부플렌지(121)와, 상기 보강웹(112)에 결합하는 상부웹(122)과, 상기 상부판(113a)에 결합하는 중앙플렌지(123)와, 상기 중앙플렌지(123)에서 하측으로 연장형성된 하부웹(124)과, 상기 하부웹(124)의 하단에 형성됨과 아울러 상기 박스(113)의 측부판(113b) 또는 하부판(113c)에 결합하는 하부플렌지(125)를 구비한 중앙빔(120);을 포함하고, 양측 기둥부재(200) 사이에 상기 보강빔(110)과 중앙빔(120)의 결합체가 설치되되, 상기 양측 기둥부재(200)에 각각 상기 보강빔(110)이 결합하고, 양측의 상기 보강빔(110)의 사이에 상기 중앙빔(120)이 결합하는 것을 특징으로 하는 변단면 빔(100)을 제시한다.
상기 박스(113)의 하부판(113c)의 상면에는 길이방향을 따라 보강리브(113d)가 돌출형성된 것이 바람직하다.
상기 기둥부재(200)는, 일측 플렌지(211), 타측 플렌지(212) 및 중앙웹(213)을 구비한 H형 단면구조의 몸통부(210); 상기 일측 플렌지(211) 및 타측 플렌지(212)의 단부 사이에 결합한 보강판(220);을 포함하고, 상기 보강빔(110)의 단부는 상기 기둥부재(200)의 일측 플렌지(211) 또는 보강판(220)에 결합하는 것이 바람직하다.
상기 기둥부재(200)의 일부와 상기 보강빔(110)의 일측 일부의 결합에 의해 형성된 기둥-빔 결합체(A); 상기 보강빔(110)의 타측 일부와 상기 중앙빔(120)의 일측 일부의 결합에 의해 형성된 빔 결합체(B);를 포함하고, 상기 기둥-빔 결합체(A)와 빔 결합체(B)는 모멘트 변곡점(a)에서 볼트 결합하는 것이 바람직하다.
상기 기둥-빔 결합체(A)의 보강빔(110)의 하부판(113c)의 타측에는 작업공(113e)이 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 변단변 빔을 이용한 건축 구조물로서, 상기 양측 기둥부재(200); 상기 양측 기둥부재(200)의 사이에 결합한 상기 변단면 빔(100); 상기 보강빔(110)의 박스(113)의 상부판(113a)의 내측 가장자리 및 상기 중앙빔(120)의 중앙플렌지(123)의 내측 가장자리에 지지되도록 설치된 데크 플레이트(300); 상기 보강빔(110)의 박스(113)의 보강플렌지(111)와, 상기 중앙빔(120)의 상부플렌지(121)가 매설되도록, 상기 데크 플레이트(300) 상면에 대한 콘크리트 타설에 의해 형성된 슬래브(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 구조물을 제시한다.
본 발명은 상기 변단면 빔(100)을 이용한 건축 구조물의 시공방법으로서, 상기 기둥-빔 결합체(A)와 상기 빔 결합체(B)를 볼트 결합하는 단계; 상기 보강빔(110)의 박스(113)의 상부판(113a)의 내측 가장자리 및 상기 중앙빔(120)의 중앙플렌지(123)의 내측 가장자리에 지지되도록, 데크 플레이트(300)를 설치하는 단계; 상기 보강빔(110)의 박스(113)의 보강플렌지(111)와, 상기 중앙빔(120)의 상부플렌지(121)가 매설되도록, 상기 데크 플레이트(300) 상면에 콘크리트를 타설하여 슬랩(400을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 구조물의 시공방법을 제시한다.
본 발명은 철골 구조의 건물에서 취약부위인 기둥과 빔의 결합부위를 효율적으로 보강할 수 있도록 하는 변단면 빔 및 이를 이용한 건축 구조물을 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 보강빔의 단면도.
도 2는 중앙빔의 단면도.
도 3 내지 7은 건축 구조물의 시공방법의 공정도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 변단면 빔(100)은 기본적으로 보강빔(110)과 중앙빔(120)의 결합구조에 의해 형성된다.
보강빔(110)은 사각형 단면의 박스(113)와, 박스(113)의 상부판(113a)에서 상측으로 돌출형성된 보강웹(112)과, 보강웹(112)의 상단에 형성된 보강플렌지(111)를 구비한다.(도 1)
중앙빔(120)은 보강플렌지(111)에 결합하는 상부플렌지(121)와, 보강웹(112)에 결합하는 상부웹(122)과, 상부판(113a)에 결합하는 중앙플렌지(123)와, 중앙플렌지(123)에서 하측으로 연장형성된 하부웹(124)과, 하부웹(124)의 하단에 형성됨과 아울러 박스(113)의 측부판(113b) 또는 하부판(113c)에 결합하는 하부플렌지(125)를 구비한다.(도 2)
양측 기둥부재(200) 사이에 보강빔(110)과 중앙빔(120)의 결합체(변단면 빔(100))가 설치되되, 양측 기둥부재(200)에 각각 보강빔(110)이 결합하고, 양측의 보강빔(110)의 사이에 중앙빔(120)이 결합한다.(도 3)
이는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 철골 구조에서 취약부위인 기둥과 빔의 결합부위에 대하여, 박스형 단면구조의 보강빔(110)을 배치하고, 나머지 부위에는 H형 단면구조의 중앙빔(120)을 배치하므로, 효율적인 보강구조를 얻을 수 있다.
둘째, 보강빔(110)은 박스(113)와 보강웹(112), 보강플렌지(111)의 합성구조로서, 동일한 높이의 H 빔에 비해 중립축이 높은 위치에 형성되므로, 더욱 큰 인장강도를 얻을 수 있다.
중앙빔(120)의 상부플렌지(121), 상부웹(122), 중앙플렌지(123)는 각각 보강빔(110)의 보강플렌지(111), 보강웹(112), 박스(113)의 상부판(113a)과 용접결합한다.
중앙빔(120)의 하부플렌지(125)는 보강빔(110)의 박스(113)의 측부판(113b) 또는 하부판(113c)에 용접결합하는데, 중앙빔(120)에 발생하는 정모멘트가 큰 경우에는 후자의 구조를 취하고, 그렇지 않은 경우에는 전자의 구조를 취한다.
박스(113)의 하부판(113c)의 상면에 길이방향을 따라 보강리브(113d)가 돌출형성되는 경우, 박스(113)의 강성의 증대에 의해 보강빔(110)의 부모멘트에 대한 저항력 증대효과를 얻을 수 있다.
기둥부재(200)는, 일측 플렌지(211), 타측 플렌지(212) 및 중앙웹(213)을 구비한 H형 단면구조의 몸통부(210); 일측 플렌지(211) 및 타측 플렌지(212)의 단부 사이에 결합한 보강판(220);을 포함하여 구성된다.(도 3)
변단면 빔(100)이 건축 구조물의 사방을 둘러 설치되는 경우, 하나의 변단면 빔(100)의 보강빔(110)의 단부는 기둥부재(200)의 일측 플렌지(211)에 결합하고, 다른 하나의 변단면 빔(100)의 보강빔(110)의 단부는 위 보강판(220)에 결합한다.
보강빔(110)과 중앙빔(120)은 상호 용접에 의해 결합하는데, 현장에서의 용접작업은 많은 수고와 비용이 소요되므로, 용접작업은 공장에서 수행하는 것이 바람직하다.
따라서, 기둥부재(200)의 일부와 보강빔(110)의 일측 일부의 용접결합에 의해 기둥-빔 결합체(A)를 제조하고, 보강빔(110)의 타측 일부와 중앙빔(120)의 일측 일부의 용접결합에 의해 빔 결합체(B)를 제조한 후, 이들을 운반하여 현장에서 조립하는 경우, 우수한 시공성을 얻을 수 있다.
기둥-빔 결합체(A)와 빔 결합체(B)는 현장에서 볼트 결합(스플라이스 결합) 등에 의해 조립할 수 있는데, 그 결합부위는 구조적 취약부가 되므로, 모멘트가 0이 되는 지점인 모멘트 변곡점(a)에서 볼트 결합하는 것이 바람직하다.(도 4,7)
이러한 볼트 결합작업을 현장에서 용이하게 수행하기 위해서는, 기둥-빔 결합체(A)의 보강빔(110)의 하부판(113c)의 타측에 작업공(113e)이 형성되는 것이 바람직하다.(도 4)
본 발명에 의한 변단변 빔(100)을 이용한 건축 구조물은, 양측 기둥부재(200); 양측 기둥부재(200)의 사이에 결합한 변단면 빔(100); 보강빔(110)의 박스(113)의 상부판(113a)의 내측 가장자리 및 중앙빔(120)의 중앙플렌지(123)의 내측 가장자리에 지지되도록 설치된 데크 플레이트(300); 보강빔(110)의 박스(113)의 보강플렌지(111)와, 중앙빔(120)의 상부플렌지(121)가 매설되도록, 데크 플레이트(300) 상면에 대한 콘크리트 타설에 의해 형성된 슬래브(400);를 포함하여 구성된다.(도 5,6)
이는 보강빔(110)의 박스(113)의 상부판(113a)의 내측 가장자리 및 중앙빔(120)의 중앙플렌지(123)의 내측 가장자리에 지지되도록 데크 플레이트(300)를 설치하므로, 데크 플레이트(300)의 시공이 편하고 단면의 높이를 감소시키는 효과가 있다.
또한, 보강빔(110)의 박스(113)의 보강플렌지(111)의 전부 또는 일부와, 중앙빔(120)의 상부플렌지(121)의 전부 또는 일부가 매설되도록, 데크 플레이트(300) 상면에 대하여 콘크리트를 타설하여 슬래브(400)를 형성하므로, 데크 플레이트(300), 보강빔(110), 중앙빔(120)이 모두 콘크리트에 의해 일체화되는 안정적인 구조를 얻을 수 있다.
본 발명에 의한 변단면 빔(100)을 이용한 건축 구조물의 시공방법은 다음 공정에 의해 이루어진다.
기둥부재(200)의 일부와 보강빔(110)의 일측 일부의 용접결합에 의해 기둥-빔 결합체(A)를 제조하고, 보강빔(110)의 타측 일부와 중앙빔(120)의 일측 일부의 용접결합에 의해 빔 결합체(B)를 제조한 후, 이들을 운반하여 현장에서 볼트 결합한다.
보강빔(110)의 박스(113)의 상부판(113a)의 내측 가장자리 및 중앙빔(120)의 중앙플렌지(123)의 내측 가장자리에 지지되도록, 데크 플레이트(300)를 설치한다.
그 위에 철근(410)을 배근하고, 보강빔(110)의 박스(113)의 보강플렌지(111)의 전부 또는 일부와, 중앙빔(120)의 상부플렌지(121)의 전부 또는 일부가 매설되도록, 데크 플레이트(300) 상면에 콘크리트를 타설하여 슬래브(400)를 형성한다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 변단면 빔 110 : 보강빔
111 : 보강플렌지 112 : 보강웹
113 : 박스 113a : 상부판
113b : 측부판 113c : 하부판
113d : 보강리브 113e : 작업공
120 : 중앙빔 121 : 상부플렌지
122 : 상부웹 123 : 중앙플렌지
124 : 하부웹 125 : 하부플렌지
200 : 기둥부재 210 : 몸통부
211 : 일측 플렌지 212 : 타측 플렌지
213 : 중앙웹 220 : 보강판
300 : 데크 플레이트 400 : 슬래브
A : 기둥-빔 결합체 B : 빔 결합체
a : 모멘트 변곡점

Claims (7)

  1. 사각형 단면의 박스(113)와, 상기 박스(113)의 상부판(113a)에서 상측으로 돌출형성된 보강웹(112)과, 상기 보강웹(112)의 상단에 형성된 보강플렌지(111)를 구비한 보강빔(110);
    상기 보강플렌지(111)에 결합하는 상부플렌지(121)와, 상기 보강웹(112)에 결합하는 상부웹(122)과, 상기 상부판(113a)에 결합하는 중앙플렌지(123)와, 상기 중앙플렌지(123)에서 하측으로 연장형성된 하부웹(124)과, 상기 하부웹(124)의 하단에 형성됨과 아울러 상기 박스(113)의 측부판(113b) 또는 하부판(113c)에 결합하는 하부플렌지(125)를 구비한 중앙빔(120);을 포함하고,
    양측 기둥부재(200) 사이에 상기 보강빔(110)과 중앙빔(120)의 결합체가 설치되되, 상기 양측 기둥부재(200)에 각각 상기 보강빔(110)이 결합하고, 양측의 상기 보강빔(110)의 사이에 상기 중앙빔(120)이 결합하는 것을 특징으로 하는 변단면 빔(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박스(113)의 하부판(113c)의 상면에는 길이방향을 따라 보강리브(113d)가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 변단면 빔(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기둥부재(200)는,
    일측 플렌지(211), 타측 플렌지(212) 및 중앙웹(213)을 구비한 H형 단면구조의 몸통부(210);
    상기 일측 플렌지(211) 및 타측 플렌지(212)의 단부 사이에 결합한 보강판(220);을 포함하고,
    상기 보강빔(110)의 단부는 상기 기둥부재(200)의 일측 플렌지(211) 또는 보강판(220)에 결합하는 것을 특징으로 하는 변단면 빔(100).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기둥부재(200)의 일부와 상기 보강빔(110)의 일측 일부의 결합에 의해 형성된 기둥-빔 결합체(A);
    상기 보강빔(110)의 타측 일부와 상기 중앙빔(120)의 일측 일부의 결합에 의해 형성된 빔 결합체(B);를 포함하고,
    상기 기둥-빔 결합체(A)와 빔 결합체(B)는 모멘트 변곡점(a)에서 볼트 결합하는 것을 특징으로 하는 변단면 빔(100).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기둥-빔 결합체(A)의 보강빔(110)의 하부판(113c)의 타측에는 작업공(113e)이 형성된 것을 특징으로 하는 변단면 빔(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 변단변 빔을 이용한 건축 구조물로서,
    상기 양측 기둥부재(200);
    상기 양측 기둥부재(200)의 사이에 결합한 상기 변단면 빔(100);
    상기 보강빔(110)의 박스(113)의 상부판(113a)의 내측 가장자리 및 상기 중앙빔(120)의 중앙플렌지(123)의 내측 가장자리에 지지되도록 설치된 데크 플레이트(300);
    상기 보강빔(110)의 박스(113)의 보강플렌지(111)와, 상기 중앙빔(120)의 상부플렌지(121)가 매설되도록, 상기 데크 플레이트(300) 상면에 대한 콘크리트 타설에 의해 형성된 슬래브(400);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 건축 구조물.
  7. 제4항 또는 제5항의 변단면 빔(100)을 이용한 건축 구조물의 시공방법으로서,
    상기 기둥-빔 결합체(A)와 상기 빔 결합체(B)를 볼트 결합하는 단계;
    상기 보강빔(110)의 박스(113)의 상부판(113a)의 내측 가장자리 및 상기 중앙빔(120)의 중앙플렌지(123)의 내측 가장자리에 지지되도록, 데크 플레이트(300)를 설치하는 단계;
    상기 보강빔(110)의 박스(113)의 보강플렌지(111)와, 상기 중앙빔(120)의 상부플렌지(121)가 매설되도록, 상기 데크 플레이트(300) 상면에 콘크리트를 타설하여 슬래브(400)를 형성하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 건축 구조물의 시공방법.
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