KR20020063451A - 비대칭 단면 철골 합성보 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철골 보와 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성보에 있어, 상기 철골 보의 하부 플랜지보다 폭이 좁은 상부 플랜지를 형성하여 시공 하중을 스스로 지지할 수 있는 합성보를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 철골 보와 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성보에 있어서, 단면이 "工"자 형상으로 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성된 비대칭 단면 철골보와 상기 비대칭 단면 철골보의 길이 방향으로 평행하게 상 하부에 다수 배근된 주근과 상기 배근된 주근을 둘러싸는 스터럽 및 상기 비대칭 단면 철골보의 하부 플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 프리캐스트 콘크리트로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하부 플랜지보다 폭이 좁은 상부 플랜지를 형성한 합성보로 시공시 상부 플랜지와 콘크리트와의 부착응력을 이용하므로 보의 높이를 낮출 수 있으며, 시공하중을 스스로 지지하게 할 수 있다.

Description

비대칭 단면 철골 합성보{Advanced TEC beam with unsymmetric steel section}

본 발명은 합성보에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하부 플랜지보다 폭이 좁은 상부 플랜지를 형성한 철골보와 콘크리트를 합성하여 합성보를 제작하고, 하부 플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 프리캐스트 콘크리트, 스터럽, 길이방향으로 상 하부에 배근되는 주근 및 슬래브로 구성된 합성보에 관한 것이다.

일반적으로 합성보란 철골 보와 철근콘크리트 슬래브를 전단결합에 의해 일체화시켜 유효하게 작용하도록 한 보를 가리킨다. 이러한 합성보는 휨강성이 철골만의 강성에 비해 2 ~3배정도 높아 적재하중에 의한 처짐이 적고 진동이나 충격하중을 받는 보에 특히 유리하다.

또한, 철근 콘크리트보에 비해서 중량을 20 ~ 30% 감소시킬 수 있어 건물의 경량화에 이점이 있으며, 현재 교량구조 및 건축구조에 광범위하게 사용되고 있다.

그러나 건축 구조물에서는 토목 구조물과 달리 단면설계 시 합성보에서 중립 축이 대부분 철골 보와 콘크리트 슬래브 경계선 부근에 위치하게 되어 철골 압축측 플랜지가 휨내력에 크게 영향을 미치지 못하므로 상부 플랜지를 제거할 경우 합성 보의 내력에 큰 영향을 주지 않고 철골 보의 단면을 가장 효과적으로 절약할 수 있게 된다.

이와 같이 철골의 상부 플랜지를 생략하고 스터드를 사용하여 슬래브와 같이 합성시킨 종래의 T형 철골 보의 일 예를 도1에 도시하였다.

이와 같은 종래의 T형 합성보는 단면이 가장 효율적이며 철골이 슬래브 단면 내로 삽입되어 보 단면을 줄여 구조물의 전체 층 높이를 낮출 수 있는 장점이 있다.

그러나 시공 시 철골의 단면이 적으므로 시공 하중을 스스로 지지할 수 없어 지주를 사용해야 하는 단점이 있다.

또한, 기둥과 보의 접합부에서 부 모멘트(moment) 작용 시 상부 플랜지가 없어 인장 주근을 정착시켜야 하는 어려움도 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 T형 철골 보의 문제점을 보완하기 위하여 안출된 것으로, 하부 플랜지보다 폭이 좁은 상부 플랜지를 형성하여 이 상부 플랜지와 콘크리트와의 부착응력을 이용하여 시공하중을 스스로 지지할 수 있는 비대칭 단면 철골 합성보를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래 T 형 합성보의 시공 단면도.

도2는 본 발명에 따른 비대칭 단면 철골 합성보의 시공 단면도.

도3은 본 발명에 따른 비대칭 단면 철골 합성보의 시공예시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : T 형 철골 4 : 비대칭 단면 철골

5 : 슬래브 6 : 프리케스트 콘크리트

7 : 스터럽 8 : 스터럽 고정용 주근

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 철골 보와 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성보에 있어서, 단면이 "工"자 형상으로 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성된 비대칭 단면 철골보와 상기 비대칭 단면 철골보의 길이 방향으로 평행하게 상 하부에 다수 배근된 주근과 상기 배근된 주근을 둘러싸는 스터럽 및 상기 비대칭 단면 철골보의 하부 플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 프리캐스트 콘크리트로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도2 및 도3을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 비대칭 단면 철골 합성보의 시공 단면도이고, 도 3은 비대칭 단면 철골 합성보의 적용 상태도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명은, 비대칭 단면 철골보(4)와 스터럽(7) 과 프리캐스트 콘크리트(6) 및 고정주근(8)으로 이루어진다.

비대칭 단면 철골보(4)의 상부 플랜지를 위로 향하게 놓은 뒤 보의 길이 방향으로 상 하부에 고정주근(8)을 배근하고, 인장응력에 대비하기 위해 배근하는 스터럽(stirrup)(7)을 상기 고정주근 주위로 n 자 형태로 감은 뒤 프리캐스트(precast) 콘크리트(6)를 타설한다.

상기 타설되는 프리캐스트 콘크리트(6)는 비대칭 단면 철골보(4) 상부 플랜지의 약간 아래쪽까지 타설하며 합성보 형성시 슬래브(5) 하부면의 높이가 된다.

상기와 같이 형성된 합성보를 양생 후 현장으로 반입하여 기둥 또는 보에 설치한 뒤 프리캐스트 콘크리트(6)를 걸침턱으로 하여 거푸집, 합성데크 또는 하프슬래브(half slab)를 설치하고 현장 콘크리트를 타설하여 합성보를 형성한다.

상기 프리캐스트 콘크리트(6)는 스터럽(7)에 의해 슬래브(5)와 일체가 되고 상기 슬래브는 주근과의 부착에 의해 일체가 되어 합성거동을 발생시킨다.

비대칭 단면 철골보(4)의 상부 플랜지 폭은 전단부착강도 및 콘크리트 전단강도를 고려하여 산정하고, 스터럽(7)은 콘크리트 마찰전단을 고려하여 설치하며 상부 길이방향 고정주근(8)은 스터럽 고정용으로 설치하고, 하부 길이방향 주근(8)은 콘크리트 부분의 하부 인장 주근 역할도 한다. 철골 하부 플랜지 위쪽과 웨브 양쪽으로 타설되는 콘크리트는 일반콘크리트 또는 경량콘크리트를 사용할 수 있으며 데크 플레이트 또는 하프 슬래브등의 조립식 슬래브 시스템의 시공하중을 지지할 수 있고 내화성이 있는 재료를 사용할 수도 있다.

슬래브는 일반 거푸집을 사용한 슬래브와 데크 플레이트(deck plate) 또는 하프 슬래브와 같은 조립식 스래브 시스템을 사용할 수 있다. 조립식 슬래브 시스템의 경우 프리캐스트 콘크리트(6)를 걸침턱으로 이용하여 설치하며 비대칭 단면이 시공하중을 지지할 수 있도록 설계함으로서 시공시 무지주 공법을 사용할 수 있다.

비대칭 단면 철골 합성보(4)의 철골 기둥과의 접합은 반강접의 형태로 합성보의 철골단면이 직접 기둥에 연결될 수 있으며 강접의 형태로 합성보의 철골 단면보다 큰 철골단면을 기둥에 용접한 뒤 여기에 합성보의 철골을 용접할 수도 있다. 이 외에 철골의 기존 접합 방법을 이용한 접합을 사용할 수 있다.

이와 더불어 상부 플랜지가 슬래브 속에 매립됨으로서 보의 춤이 줄어들며 층고가 낮은 초고층 철골조 아파트에도 적용이 가능하다.

또한 상부 플랜지와 콘크리트의 전단부착에 의해 슬래브와 철골사이의 응력이 전달되도록 함으로서 스터드(3)의 시공과정을 생략하여 시공비를 절감할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 비대칭 단면 철골 합성보를 이용함으로서, 보의 높이를 낮출 수 있으며, 시공하중을 스스로 지지하게 할 수 있고, 철골 기둥과 보의 접합도 용이하게 할 수 있다.

또한, 철골이 슬래브와 합성되는 아래 부분은 철골 보 설치 전에 프리캐스트 콘크리트를 타설하여 덱크를 설치할 수 있는 걸침턱을 만들고 철골의 내화피복 역할을 이룰 수 있는 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 철골 보와 콘크리트를 합성하여 이루어진 합성보에 있어서,

   단면이 "工"자 형상으로 상부 플랜지가 하부 플랜지보다 폭이 좁게 형성된 비대칭 단면 철골보;

   상기 비대칭 단면 철골보의 길이 방향으로 평행하게 상 하부에 다수 배근된 주근;

   상기 배근된 주근을 둘러싸는 스터럽;

   상기 비대칭 단면 철골보의 하부 플랜지 위와 웨브 양 옆으로 타설되는 프리캐스트 콘크리트로 구성된 것을 특징으로 하는 비대칭 단면 철골 합성보.