KR102595954B1 - 합성보 구조체 - Google Patents

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KR102595954B1
KR102595954B1 KR1020220001233A KR20220001233A KR102595954B1 KR 102595954 B1 KR102595954 B1 KR 102595954B1 KR 1020220001233 A KR1020220001233 A KR 1020220001233A KR 20220001233 A KR20220001233 A KR 20220001233A KR 102595954 B1 KR102595954 B1 KR 102595954B1
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김현수
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Abstract

본 발명은 합성보 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 합성보의 노출 외관을 형성하고 현장 콘크리트 타설용 거푸집 역할을 수행하며 단면상 상측이 개방되도록 금속판으로 성형된 금속 몰드; 금속 몰드의 내벽에서 이격되게 내측 영역에서 합성보 방향으로 매립되고 내부에 중공이 형성된 중공관; 및 금속 몰드의 내측 영역에서 중공관의 외부에 타설되어 형성된 콘크리트 구조체를 포함하는 합성보 구조체가 제안된다.

Description

합성보 구조체{COMPOSITE BEAM STRUCTURE}
본 발명은 합성보 구조체에 관한 것이다. 구체적으로는 현장 콘크리트 타설용 합성보 내부에 중공을 형성한 합성보 구조체에 관한 것이다.
보는 건축구조물 등에 사용되는 주요한 구조부재이다. 강재와 콘크리트가 단일부재로 거동하도록 구현하여 휨모멘트를 받을 때 압축응력의 대부분은 콘크리트가 부담하다고 하고 인장응력은 강재가 부담하도록 하는 합성보의 사용이 증대되고 있다.
기존의 합성보로는 주로 강재로 H빔이나 I빔을 사용하였고, 이 경우 휨 처짐 등의 구조적 문제를 해결할 수 있다.
한편, H빔이나 I빔을 이용하지 않고 철판(강판)으로 둘레를 전부 에워싸서 구속시키는 경우 철판으로 둘러쌓은 내부 공간에 현장 콘크리트 타설이 어려워진다. 이에 따라, 특허등록공보 제10-0923978호는 현장 타설이 아닌 프리캐스트 합성보를 제작하여 스터드를 구비하여 현장 타설 콘크리트와 결합시키는 것을 개시하고 있다.
특허등록공보 제10-0923978호와 달리, 현장 타설용 합성보를 구현하기 위해서는, 현장 콘크리트 타설 유입구를 확보하기 위해 단면상 상측을 개방시킨 형태로 합성보를 형성시킴으로써, 현장에서 개방된 상측으로 통해 합성보 내측 공간으로 콘크리트를 타설할 수 있다.
이때, 그 내측 영역 전부에 콘크리트 타설을 하게 되면 콘크리트 타설량이 증대할 뿐만 아니라 합성보 자체의 무게가 증대하여 사하중이 늘어나 구조적인 문제를 야기할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0923978호 (2009년 10월 21일 등록)
본 발명에서는 이러한 종래의 문제를 해결하고자 현장 콘크리트 타설하는 합성보 내부에 중공을 형성한 합성보 구조체를 구현하고자 한다.
이를 위해, 금속 몰드의 내측 영역에 중공관을 배치시켜 중공영역 만큼 콘크리트 타설량을 줄여 합성보의 사하중을 줄일 수 있는 합성보 구조체를 제안하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, 합성보의 노출 외관을 형성하고 현장 콘크리트 타설용 거푸집 역할을 수행하며 단면상 상측이 개방되도록 금속판으로 성형된 금속 몰드; 금속 몰드의 내벽에서 이격되게 내측 영역에서 합성보 방향으로 매립되고 내부에 중공이 형성된 중공관; 및 금속 몰드의 내측 영역에서 중공관의 외부에 타설되어 형성된 콘크리트 구조체를 포함하는 합성보 구조체가 제안된다.
이때, 합성보 구조체는 중공관이 금속 몰드의 내측 영역에서 고정 지지되도록 다수 설치되는 관 지지체를 더 포함할 수 있다.
관 지지체 각각은 일측이 중공관을 감싸도록 밴드 결합되고 타측이 금속 몰드에 용접 또는 볼트 결합되거나 중공관을 둘러싸는 콘크리트 구조체에 포함된 철근 배근에 고정될 수 있다.
이때, 관 지지체의 일측에 결합되는 밴드를 형성하되, 밴드는 중공관을 감싸는 스트랩의 양단부를 체결시켜 형성될 수 있다.
또한 이때, 관 지지체는 중공관을 단면상 수직 방향에서 또는 상하로 급경사진 방향에서 지지하거나 수직 방향 또는 급경사진 방향에서 그리고 수평 방향에서 지지할 수 있다.
삭제
또한 하나의 예에서, 중공관은 플라스틱 관 또는 금속 관으로서 단면상 원형, 사각형 이상의 다각형, 또는 타원형 구조일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따라, 합성보 내부에 중공을 형성함으로써 중공영역 만큼 콘크리트 타설량을 줄일 수 있고, 이에 따라 합성보의 사하중을 줄일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 합성보 구조체의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 합성보 구조체의 단면을 개략적으로 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 합성보 구조체의 단면을 개략적으로 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 합성보 구조체의 단면을 개략적으로 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 합성보 구조체에서 중공관과 관 지지체의 결합을 개략적으로 나타내는 도면이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 참조되는 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 예시로서, 모양, 크기, 두께 등은 각 구성들의 기술적 특징의 효과적인 설명을 위해 과장되거나 축소되게 표현된 것일 수 있다.
먼저, 본 발명의 하나의 모습에 따른 합성보 구조체를 도 1 내지 5를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 1 내지 4는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 합성보 구조체의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 합성보 구조체에서 중공관과 관 지지체의 결합을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 하나의 예에서, 합성보 구조체는 금속 몰드(10), 중공관(20) 및 콘크리트 구조체(30)를 포함한다. 또한 도 3 및/또는 4를 참조하면, 하나의 예에서, 합성보 구조체는 관 지지체(40)를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 4를 참조하면, 금속 몰드(10)는 합성보의 노출 외관을 형성하고 현장 콘크리트 타설용 거푸집 역할을 수행하며 단면상 상측이 개방되도록 금속판으로 성형된다. 중공관(20)은 금속 몰드(10)의 내벽에서 이격되게 내측 영역에서 합성보 방향으로 매립되며 내부에 중공이 형성된다. 콘크리트 구조체(30)는 금속 몰드(10)의 내측 영역에서 중공관(20)의 외부에 타설되어 형성된다. 각 구성들을 보다 구체적으로 살펴본다.
금속 몰드(10)
도 1 내지 4를 참조하면, 금속 몰드(10)는 합성보의 노출 외관을 형성하며 현장 콘크리트 타설용 거푸집 역할을 수행한다. 이때, 금속 몰드(10)는 단면상 상측(10a)이 개방되도록 금속판으로 성형되어 있다. 본 발명에서는 합성보를 형성하기 위해 현장 콘크리트 타설을 수행할 수 있도록 금속 몰드(10)의 단면상 상측(10a)이 개방된다.
이때, 금속 몰드(10)는 합성보의 강재 기능을 담당하게 된다. 따라서 금속 몰드(10)는 합성보에서 주로 인장응력을 부담하고 압축응력의 대부분은 콘크리트 구조체(30)가 부담하게 된다.
예컨대, 금속판 재질은 철판(강판)일 수 있고, 이때 금속 몰드(10)는 철판을 절곡시켜 형성할 수 있다. 예컨대 금속 몰드(10)는 단면상 상측(10a)이 개방되어 개방된 상측(10a)을 통해 콘크리트가 타설 유입될 수 있다.
예컨대, 도시되지 않았으나, 콘크리트 타설 시 금속 몰드(10)의 형상이 변형되지 않도록 또는 변형이 최소화되도록(예컨대 단면상 양측으로 벌어지지 않도록) 금속 몰드(10)의 상단에는 보 방향을 따라 예컨대 일정 또는 비규칙적 간격으로 가로질러 단면상 개방된 상단 양측에 결합되는 다수의 구속부재(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 예컨대, 구속부재로서 절단된 철근을 사용하여 용접 결합시키거나 또는 철사 내지 강선으로 지그재그로 가로지르며 결합되도록 할 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
도시되지 않았으나, 금속 몰드(10)의 단면상 개방 상측(10a)으로 타설되는 콘크리트는 합성보 상부에 형성되는 예컨대 슬라브(도시되지 않음)의 콘크리트와 일체로 타설된다.
예컨대, 금속 몰드(10)에 타측이 결합되는 관 지지체(40)에 의해 중공관(20)이 금속 몰드(10) 내측 영역에서 금속 몰드(10)와 이격되게 콘크리트 타설 전에 지지될 수 있다. 이때, 관 지지체(40)가 금속재인 경우 금속 몰드(10)에 용접되거나 볼트 방식으로 결합될 수 있다. 예컨대 볼트 방식으로 결합되는 경우 금속 몰드(10)에 체결홀(도시되지 않음)이 형성되고 체결홀을 관통하는 관 지지체(40)의 볼트 부위를 금속 몰드(10)의 바깥쪽에서 너트 등으로 체결할 수 있다.
예컨대, 금속 몰드(10)의 단면상 측면 상단은 도 2에서와 같이 단부(10b)가 바깥쪽으로 절곡될 수 있다. 예컨대 이때 양측 절곡된 단부(10b) 상에 구속부재(도시되지 않음)가 결합되어 콘크리트 타설 시 금속 몰드(10)의 상단이 벌어지지 않도록 할 수 있다.
중공관(20)
다음으로 도 1 내지 4를 참조하여 중공관(20)을 살펴본다. 중공관(20)은 내부에 중공(20a)이 형성되어 있다. 이때, 중공관(20)은 금속 몰드(10)의 내벽에서 이격되게 내측 영역에서 합성보 방향으로 매립된다.
중공관(20)은 중간부분이 비어 있으나 중간에 빈 중공영역(20a)은 합성보의 거동에 영향을 주지 않으므로, 재료, 즉 콘크리트 타설량을 줄일 수 있어 합성보의 하중, 즉 사하중을 줄일 수 있다. 중공 영역(20a)만큼의 콘크리트 타설량을 줄여 합성보의 사하중을 줄임으로써 휨처짐 등의 구조적 이점 및 경제적 이점을 가질 수 있다.
또한, 중공관(20)의 중공(20a)은 상부의 진동에 대한 소음 저감효과를 기대할 수 있다. 또한, 중공관(20)의 중공(20a)은 합성보 내부에서 공기층을 형성하므로 단열에 유리할 수 있다.
예컨대, 중공관(20)은 플라스틱 관 또는 금속 관일 수 있다.
예컨대, 중공관(20)이 금속관, 예컨대 강관인 경우 콘크리트 구조체(30)는 철근 배근 없이 형성하여 합성보를 구현할 수 있다. 경우에 따라, 중공관(20)이 금속관인 경우에도 콘크리트 구조체(30)에 철근 배근(31)이 포함되도록 할 수 있다.
예컨대, 중공관(20)이 플라스틱관, 예컨대 PVC관인 경우 콘크리트 구조체(30)는 중공관(20) 외부에 형성되는 철근 배근(31)을 포함하도록 할 수 있다. 경우에 따라, 중공관(20)이 플라스틱 관인 경우에도 철근 배근(31)이 없는 콘크리트 구조체(30)가 형성되도록 할 수도 있다.
또한, 하나의 예에서, 중공관(20)은 단면상 원형, 사각형 이상의 다각형, 또는 타원형 구조일 수 있다.
예컨대, 중공관(20)이 타원형 구조, 특히 상하 장방형의 타원형 구조인 경우 합성보의 높이가 높아져 장스팬에 유리한 구조적 이점을 가질 수 있고, 게다가 재료 절감에 따른 경제적 이점을 가질 수 있다.
예컨대, 도 3 및/또는 4를 참조하면, 중공관(20)은 관 지지체(40)에 의해 금속 몰드(10)의 내측 영역에서 고정 지지될 수 있다. 또는 실시예에 따라, 도시되지 않았으나, 도 3 및 4와 달리 중공관(20)의 양단이 고정됨으로써 금속 몰드(10)의 내측 영역에서 이격되게 지지될 수도 있다.
콘크리트 구조체(30)
다음으로 도 1 내지 4를 참조하여 콘크리트 구조체(30)를 살펴본다.
콘크리트 구조체(30)는 금속 몰드(10)의 내측 영역에서 중공관(20)의 외부에 타설되어 형성된다. 예컨대, 콘크리트는 금속 몰드(10)의 단면상 개방된 상측(10a)을 통해 타설될 수 있다. 도시되지 않았으나, 금속 몰드(10)의 단면상 개방 상측(10a)으로 타설되는 콘크리트는 합성보 상부에 형성되는 예컨대 슬라브(도시되지 않음) 영역의 콘크리트와 일체로 타설될 수 있다.
예컨대, 도 2 및/또는 4를 참조하면, 콘크리트 구조체(30)는 철근 배근(31)을 더 포함할 수 있다. 이때, 철근 배근(31)은 중공관(20)의 외부에 형성될 수 있다.
도 2 및 4에서와 같이 콘크리트 구조체(30)에 철근 배근(31)이 더 포함된 경우 철근 배근(31) 조립 후 중공관(20)이 철근 배근(31) 내부 영역으로 삽입되거나 중공관(20) 설치 후 그 외부에 철근 배근(31)을 형성시키는 방법으로 설치할 수 있다.
예컨대, 콘크리트 구조체(30)에 철근 배근(31)이 포함된 경우 관 지지체(40)는 일측이 중공관(20)에 결합되고 타측이 금속 몰드(10)에 결합되거나 또는 철근 배근(31)에 결합되도록 할 수 있다.
관 지지체(40)
다음으로, 도 3 및/또는 4를 참조하여, 하나의 예에 따른 합성보 구조체를 살펴본다.
이때, 하나의 예에 따른 합성보 구조체는 관 지지체(40)를 더 포함할 수 있다. 관 지지체(40)는 중공관(20)이 금속 몰드(10)의 내측 영역에서 고정 지지되도록 다수 설치된다.
이때, 관 지지체(40)는 중공관(20)을 금속 몰드(10)로부터 이격시켜 이격 공간에 콘크리트가 타설되는 영역이 확보되도록 한다.
예컨대, 관 지지체(40)는 금속재이거나 플라스틱재 등일 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 금속재의 경우 용접 결합이나 볼트 결합, 묶음 체결 등이 이루어질 수 있고 이에 한정되지 않는다. 또한 플라스틱재의 경우 부착, 단순 지지, 묶음 등의 결합이 이루어질 수 있다.
예컨대, 하나의 예에서, 도 3을 참조하면, 관 지지체(40)는 중공관(20)을 단면상 수직 방향에서 또는 상하로 급경사진 방향에서 지지할 수 있다. 이때, 도 3에서와 같이 관 지지체(40)는 일측이 중공관(20)에 결합되고 타측이 금속 몰드(10)의 바닥에 결합되며 수직 방향에서 또는 상하로 급경사진 방향에서 지지하거나 또는 도시되지 않았으나 도 4에서와 같이 콘크리트 구조체(30)가 철근 배근(31)을 포함하는 경우 관 지지체(40)는 일측이 중공관(20)에 결합되고 타측이 도 3에서와 반대방향인 상측의 철근 배근(31)에 결합되도록 하여 중공관(20)을 고정 지지할 수도 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 하나의 예에서, 관 지지체(40)는 도 3에서와 같은 수직 방향 또는 급경사진 방향에서의 지지뿐만 아니라 수평 방향에서의 지지를 함께 수행할 수 있다. 예컨대, 수평방향에서의 지지의 경우에도 관 지지체(40)는 전술한 바와 같이 금속 몰드(10)에 결합되거나 또는 중공관(20)을 에워싸는 철근 배근(31)에 결합될 수 있다. 또는 수직 방향 또는 급경사진 방향에서의 지지는 금속 몰드(10)에 결합되어 이루어지고, 수평방향에서의 지지는 철근 배근(31)에 결합되어 이루어질 수 있다.
예컨대, 하나의 예에서, 관 지지체(40) 각각은 일측이 중공관(20)을 감싸도록 밴드(41) 결합되고, 타측이 금속 몰드(10)에 용접 또는 볼트 결합되거나 중공관(20)을 둘러싸는 콘크리트 구조체(30)에 포함된 철근 배근(31)에 고정될 수 있다. 이때, 볼트 결합은 금속 몰드(10)의 바닥면 또는/및 측면에 구멍(체결홀)을 뚫어 관 지지체(40)의 볼트 부위를 돌출시켜 외부에서 너트로 체결할 수 있고 이에 한정되지 않는다.
예컨대, 관 지지체(40)의 일측에 결합되는 밴드(41)를 형성하되, 밴드(41)는 중공관(20)을 감싸는 스트랩의 양단부를 체결시켜 형성될 수 있다.
예컨대, 중공관(20)이 금속관, 예컨대 강관인 경우, 관 지지체(40)는 타측이 용접 또는 볼트 결합되거나 중공관(20)을 둘러싸는 콘크리트 구조체(30)에 포함된 철근 배근(31)에 고정될 수 있다.
또는 중공관(20)이 플라스틱관, 예컨대 PVC 관인 경우 관 지지체(40)는 일측에 플라스틱관, 예컨대 PVC관을 감싸는 밴드(41)가 형성되어 밴드(41)가 중공관(20)을 감싸도록 결합되고, 타측이 금속 몰드(10)에 용접 또는 볼트 결합되거나 중공관(20)을 둘러싸는 콘크리트 구조체(30)에 포함된 철근 배근(31)에 고정될 수 있다. 예컨대, 밴드(41)의 경우 스트랩으로 중공관(20)을 감싼 후 스트랩 양단부를 클립형태로(이에 한정되지 않음) 체결시킴으로써 밴드(41)를 형성하도록 할 수 있고 이에 한정되지 않는다. 예컨대 밴드(41)는 관 지지체(40) 본체의 일측과 용접 등으로 결합될 수 있다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.
10: 금속 몰드 20: 중공관
30: 콘크리트 구조체 31: 철근 배근
40: 관 지지체 41: 밴드

Claims (5)

  1. 합성보의 노출 외관을 형성하고 현장 콘크리트 타설용 거푸집 역할을 수행하며 단면상 상측이 개방되도록 금속판으로 성형된 금속 몰드;
    상기 금속 몰드의 내벽에서 이격되게 내측 영역에서 합성보 방향으로 매립되고 내부에 중공이 형성된 중공관;
    상기 금속 몰드의 상기 내측 영역에서 상기 중공관의 외부에 타설되어 형성된 콘크리트 구조체; 및
    상기 중공관이 상기 금속 몰드의 상기 내측 영역에서 고정 지지되도록 다수 설치되는 관 지지체를 포함하고,
    상기 관 지지체 각각은 일측이 상기 중공관을 감싸도록 밴드 결합되고 타측이 상기 금속 몰드에 용접 또는 볼트 결합되거나 상기 중공관을 둘러싸는 상기 콘크리트 구조체에 포함된 철근 배근에 고정되는 것을 특징으로 하는 합성보 구조체.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에서,
    상기 관 지지체는 상기 중공관을 단면상 수직 방향에서 또는 상하로 급경사진 방향에서 지지하거나 상기 수직 방향 또는 급경사진 방향에서 그리고 수평 방향에서 지지하는 것을 특징으로 하는 합성보 구조체.
  4. 청구항 3에서,
    상기 관 지지체의 일측에 결합되는 밴드를 형성하되, 상기 밴드는 상기 중공관을 감싸는 스트랩의 양단부를 체결시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 합성보 구조체.
  5. 청구항 1, 3, 4 중 어느 하나에서,
    상기 중공관은 플라스틱 관 또는 금속 관으로서 단면상 원형, 사각형 이상의 다각형, 또는 타원형 구조인 것을 특징으로 하는 합성보 구조체.
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