KR20030086531A - 성형 강판 콘크리트 보 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형한 강판 거푸집에 콘크리트를 부어 넣은 성형 강판 콘크리트 보(a)에 관한 것이다. 성형 강판 콘크리트 보는 도 3과 같이 종래 기성제품 또는 성형 강재를 좌우 웨브 플레이트(13)와 상부플랜지(12)로 삼아 별도의 평판 하부플랜지에 접합한 U형 영구거푸집(1a, 1b)으로, 좌우 상부플랜지에는 데크플레이트(5)를 걸쳐서 콘크리트(15)를 채운 조립폐쇄단면 강콘크리트 보의 일종이다. 기존의 U형 영구거푸집은 적합한 규격의 기성제품이 없고, 접합 개소가 많아 번거로우며 제작 시 제작비 부담이 크다. 그러므로 이에 대한 대안으로 상하 플랜지와 웨브를 코일로 연속성형 하거나, 강판으로 절곡 또는 프레스로 제작하는 방법을 적용한 것이다. 이 때 U형 영구거푸집은 단면 크기가 크면 제작 장비가 대형화 되므로 2 조각의형 강판으로 분할제작 후 용접접합 하는 방안도 포함된다. 또한형 강판을 이용한 영구 거푸집은 거푸집으로만 사용되는 것이 아니라 철근콘크리트 보의 철근과 같이 구조재로도 사용된다.

성형 강판 콘크리트 보는 필요에 따라 하부플랜지(11) 근처 내부에 몇 개의 하단철근을 배근하거나 슬래브 내에 상단철근을 배근하여 중앙 정모멘트와 단부 부모멘트 저항 값을 증대시킬 수 있다.

형 강판(2) 하부플랜지 끝의 ㄷ형 돌기는 조립용접을 용이하게 하고 하부플랜지의 단면증대, 콘크리트와 부착내력을 증대시키므로 쉬어 코넥터(14)를 생략할 수 있다.

쉬어 코넥터는 스터드나, 철근, 형강 등을 적용한다. 또한 좌우 상부 플랜지(12) 사이에 용접(9) 부착한 ㄱ형강, ㄷ형강, 앵글 등은 슬래브와의 합성효과를 위한 쉬어 코넥터(14) 역할을 대신하며 현장 작업자의 통행용 발판으로 겸용한다. 성형 강판 콘크리트 보는 내화 성능도 우수하며 U형 브라켓(6)을 사용한 보 단부 접합은 종래의 접합 방법보다 우수하다.

Description

성형 강판 콘크리트 보 {Formed Steel Plate Concrete Beam}

종래 사용하던 조립폐쇄단면 강콘크리트 보는 도 3과 같이 기성제품이나 성형ㄱ형강(4) ㄷ형강 C형강 또는 Z형강을 좌우 웨브 플레이트(13)와 상부플랜지로 이용하며, 별도의 평판 하부플랜지(11)에 용접이나 볼트로 U형 영구거푸집(1a, 1b)을 조립 제작 후 상부플랜지(12)에 데크플레이트(5)를 얹고 콘크리트(15)를 채운 것이다. 그러나 다양한 크기의 U형 영구거푸집을 제작하기에 적합한 규격의 기성 제품이 없어 강판을 절단 제작하여야 하고, 접합개소가 많아 비용절감에 한계가 있다. 그러므로 이러한 문제점을 해결하기 위해 상하 플랜지와 웨브를 코일이나 강판으로 성형 제작하여 간략화 하는 것을 목적으로 한다.

내화피복 공사 시 하부플랜지가 H형강처럼 웨브 플레이트 면에서 외곽으로 돌출되면 공사가 어려우므로 이를 개선하는 것도 주된 목적이 된다. 또한 제작 시 U형 거푸집 단면 크기가 크면, 제작 장비가 대형화 되므로 두 조각의형 강판으로 분할제작 후 용접 접합한다.

종래의 조립폐쇄단면 강콘크리트 보는 이미 실험실에서 뿐만 아니라 실무현장 적용에서도 성공적인 효과를 얻고 있으나, ㄱ형강 ㄷ형강 C형강 또는 Z형강을 평판과 조립하여야 하므로 비효율적이다. 작은 규격의 U형 영구거푸집(1a, 1b)은 일정 폭의 코일을 연속 포밍으로 일시에 제작이 가능하나 크기가 작아 실구조물 적용은 다소 어렵다. 규격이 크면 광폭 코일의 구매가 어려우며 포밍 장비가 너무 커져 생산 능률이 떨어지고, 큰 규격의 U형 영구거푸집은 2개의형 강판으로 분할 연속 포밍 하여 용접접합 하려면 용접변형이 발생하지 않도록 하는 간편한 방법이 필요하다. 또한 강판을 프레스로 눌러서 제작하면 보의 길이에 제한이 따른다.

U형 거푸집의 강판 두께가 전 단면을 통하여 균일하면 좌우 양 측면의 웨브가 하부플랜지에 비하여 차지하는 물량이 상대적으로 커져 비경제성을 보완하는 조치가 필요하다.

일반 철골보는 기둥이나 다른 큰 보와 접합할 때 웨브와 플랜지를 별도로 나누어 볼트 또는 용접 접합하는 것이 표준이지만 보다 간단하고 손쉬운 접합공법이 바람직하며 하부플랜지에 용착하는 쉬어 코넥터(14)를 생략하는 조치도 필요하다.

이러한 기존 기술의 여러 가지 문제점을 해결하는 방법으로 제안한 것이 성형강판 콘크리트 보이다.

도 1은 성형 강판 콘크리트보의 사시도,

도 2는 성형 강판 콘크리트 보를 기둥에 접합한 단면도,

도 3은 종래의 조립폐쇄단면 강콘크리트 보,

도 4는 쌍형 및 단일강판 U형 영구거푸집이다.

＜도면의 부호와 용어에 대한 간단한 설명＞

a : 성형 강판 콘크리트 보 b : 기둥

1a : 단일강판 U형 영구거푸집

1b : 쌍형 강판 U형 영구거푸집

2 :형 강판 3 :형 강판

4 : ㄱ형강 5 : 데크플레이트

6 : U형 브라켓 7 : 볼트 너트

8 : 슬래브 9 : 용접

10 : ㄷ형 돌기 10a: 상단철근

10b: 하단철근 11 : 하부플랜지

12 : 상부플랜지 13 : 웨브 플레이트

14 : 쉬어 코넥터 15 : 콘크리트

도 1에서 강판 U형 영구거푸집(1a, 1b) 양 상부플랜지(12)에 데크플레이트(5)를 걸치고 콘크리트를 부어 넣으면 U형 영구거푸집 좌우의 웨브 플레이트(13)는 일반 철근콘크리트 보의 스터럽이 되고, 하부플랜지(11)는 인장철근 역할을 한다. U형 양 상단의 상부플랜지를 인접한 성형강판 콘크리트 보의 상부플랜지와 연속시키면, 보 단부 상단이 인장내력을 발휘하여 부분강접(partial rigid)효과도 발휘한다. 또한 슬래브 내부의 상단철근(10a)은 배근량에 따라 부분강접(partial rigid)의 효과가 증가하는 효과를 볼 수 있다.

2개의 일반형 강판 하부플랜지를 마주보고 용접하려면 평판인 하부플랜지의 용접부위를 개선하는 추가 비용과 용접 열로 인한 변형이 일어날 가능성이 있다. 또한 U형 영구거푸집(1a, 1b) 보를 기둥 또는 다른 큰 보에 접합하려면 하부플랜지(11) 하면에 돌출되는 용접 덧살을 평활하게 제거하는 수고를 해야 한다. 그러므로 일반형강의 하부플랜지(11) 끝을 ㄷ형 돌기로 말아 올린 형태의형 강판을 코일로 연속 포밍하여 제작하면 ㄷ형 돌기(10)의 성형곡률로 생성되는 곡면을 용접 덧살이 채워지는 공간으로 활용할 수 있다. 또한 2 개의 ㄷ형 돌기는 하부플랜지의 단면을 증대시키는 역할을 하고 콘크리트와의 부착내력이 커지므로 쉬어 코넥터(14) 용착을 생략할 수 있다. 이 때 단일강판 U형 영구거푸집은 물론 쌍형 강판 U형 영구거푸집(1b)에도 필요하면 하부플랜지(11) 근처 내부에 몇 개의 하단 철근(10b)을 배근하거나, 하부 보강 플레이트로 보강 할 수 있다.

상부플랜지에는 바닥 슬래브와를 일체로 묶어서 합성효과를 발휘하는 쉬어 코넥터가 필요하다. 쉬어 코넥터(14)는 일반적으로 사용되는 스터드와 철근, 채널 등의 사용이 가능하다. 스터드의 용착작업에는 대용량의 전기가 필요하여 현장에서는 손 용접으로 대체 시공하는 경우가 많고, 이러한 손 용접 시공에 따라 부실시공 사례가 많다. 또한 현장 작업자의 통행에 장해요인이 되기도 하므로, ㄷ형강이나 ㄱ형강을 상부플랜지에 용접하여 사용하는 방법도 적용 가능하다. 이 때 ㄱ형강은 좌우 웨브 플레이트(13) 상호 간격을 유지시키는 폭지근 역할과 작업자 통행용 발판도 겸용한다.

H형강은 물론 조립폐쇄단면 강콘크리트 보에서도 하부플랜지가 웨브 플레이트에서 돌출되면 내화피복 작업에 어려움이 있다. 또한 공사 후 탈락될 염려가 있으나 단일강판 또는 쌍형 강판 U형 영구거푸집(1b)은 직사각형이 되어 보의 표면에 돌출부가 없으므로 내화피복도 효과적이고, 강판 내에 비열이 큰 콘크리트(15)가 있으므로 H형강 등 일반 철골조 보다는 내화성이 큰 장점이 있다.

기둥이나 보의 접합방법은 ㄱ형강이나 플레이트 등으로 좌대를 만들어 볼트 접합하는 방법과 U형 영구거푸집보다 조금 큰 U형 브라켓을 사전 용접하여 턱을 마련하고 U형 영구거푸집을 위에서 끼워 넣고 볼트너트 등으로 긴결시키는 방법 등을 적용할 수 있다.

종래 사용하던 조립폐쇄단면 강콘크리트 보의 U형 영구거푸집(1a, 1b)은 상부, 하부 웨브의 세 조각 단위 단면을 용접 또는 볼트로 조립 제작하여 왔다. 그러나 성형강판 콘크리트 보는 단일 강판이나 두 개의 강판을 연속 포밍 하거나 프레스 또는 절곡하여 제작하므로 제작비가 절감되고, 특히 쌍형 강판 U형 영구거푸집은 하부플랜지에 ㄷ형 돌기가 있어서 용접도 용이하고 용접변형도 적다. 또한 하부플랜지의 ㄷ형 돌기는 하부플랜지(11) 단면증대 수단으로 활용될 뿐만 아니라 쉬어 코넥터(14) 대용으로도 적용이 가능하다.

철골보는 기둥이나 다른 큰 보와의 접합 비용이 차지하는 비중이 큰데 U형 브라켓을 활용한 단부 접합은 구조상 효율 면에서도 우수하고 조립시간과 비용이 최소화되는 효과가 있다.

U형 영구거푸집(1a, 1b) 상부플랜지(12) 쉬어 코넥터는 스터드를 사용할 수있고, 스터드 대신 ㄱ형강, ㄷ형강, 철근 등을 용접하면 슬래브와 의 합성효과도 우수하며 현장 임시전기 사용 용량도 줄일 수 있다. 또한 작업자의 통행 발판으로도 활용이 가능하여 안전사고를 줄이는 효과도 기대할 수 있다.

Claims (5)

1. U형 영구거푸집(1a, 1b)은 상부플랜지(12)와 하부플랜지(11), 웨브 플레이트(13)로 구성 되고 ;

   상기 상부플랜지에 쉬어 코넥터(14)를 부착하여 슬래브 콘크리트(15)와 일체가 되도록 하며 ;

   U형 영구거푸집의 하부플랜지에는 하단철근(10b) 이나 하부 보강 플레이트를 부착하여 내력보강이 가능하도록 구성 하고 ;

   상기 U형 영구거푸집의 내부는 콘크리트를 타설하여 외부의 영구거푸집 플레이트와 일체가 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 성형 강판 콘크리트 보
2. 제 1항에 있어서, 쌍형 강판 U형 영구거푸집(1b)은 두 개의형 강판(2)을 용접(9)하여 하나로 일체가 되도록 구성하고 ;

   상기 쌍형 강판 U형 영구거푸집(1b) 하부플랜지(11)의 중앙부에 ㄷ형 돌기(10)가 있어 하부플랜지의 단면 보강이 되도록 하며 ;

   상기 중앙부의 ㄷ형 돌기(10)가 U형 영구거푸집의 내부에 타설 된 콘크리트와 하부플랜지의 합성효과가 있도록 구성하고 ;

   상기 쌍형 강판 U형 영구거푸집(1b)을 구조체로 활용하는 것을 특징으로 하는 성형 강판 콘크리트 보
3. 제 1항에 있어서, 단일 강판 U형 영구거푸집(1a)은 하나의형 강판(3)으로 제작하여 구성하고 ;

   상기 단일 강판 U형 영구거푸집(1a)을 구조체로 활용하는 것을 특징으로 하는 성형 강판 콘크리트 보
4. 제 1항에 있어서, U형 영구거푸집(1a, 1b)의 쉬어 코넥터(14)는 스터드, 철근, ㄱ형강, ㄷ형강을 이용하고 ;

   상기 ㄱ형강, ㄷ형강은 상부플랜지(12)에 용접 접합하여 폭지근과 작업자 통행용 발판으로 활용하는 것을 특징으로 하는 성형 강판 콘크리트 보
5. 제 1항에 있어서, U형 영구거푸집(1a, 1b)과 기둥, 보의 접합은 U형 거푸집 보다 조금 큰 U형 브라켓(6)을 용접하여 끼워 넣도록 구성하고 ;

   상기 U형 브라켓과 U형 영구거푸집을 볼트 너트(7)로 체결하는 것을 특징으로 하는 성형 강판 콘크리트 보