KR20080109958A - 에이치형강과 성형강판을 이용한 층고절감형 강-콘크리트합성보-슬래브용 성형강판 조립 보 - Google Patents

에이치형강과 성형강판을 이용한 층고절감형 강-콘크리트합성보-슬래브용 성형강판 조립 보 Download PDF

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Abstract

본 발명은 층고절감형 강-콘크리트 합성보-슬래브 시스템에 적용되는 H형강과 성형강판을 이용한 성형강판 조립 보에 관한 것이다.
본 발명에 따른 성형강판 조립 보는 상부 플랜지와 웨브와 하부 플랜지를 갖는 H형강에, 하면부와 상기 하면부의 양측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 측면수직부와 상기 측면수직부의 상단에서 수평하게 절곡된 받침부를 갖도록 성형된 성형강판을 접합한 것을 특징으로 한다.
성형강판, H형강, 조립 보, 슬림플로어

Description

에이치형강과 성형강판을 이용한 층고절감형 강-콘크리트 합성보-슬래브용 성형강판 조립 보{Formed steel beam for steel-concrete composite beam and slab using H-shaped steel and formed steel}
도 1은 본 발명에 따른 성형강판 조립 보의 제 1 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 성형강판 조립 보의 제 1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성형강판 조립 보를 이용한 합성보-슬래브의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 변형예들을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 성형강판 조립 보의 제 2 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 성형강판 조립보의 변형예들을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 성형강판 조립 보의 제 3 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 8a, 8b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 종래 슬림플로어 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 종래 슬림플로어 시스템을 나타낸 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110 : H형강
111 : 상부 플랜지
112 : 웨브
113 : 하부 플랜지
114 : 개구부
120 : 성형강판
121 : 하면부
122 : 측면수직부
123 : 받침부
124 : 중앙수직부
본 발명은 층고절감형 강-콘크리트 합성보-슬래브 시스템에 적용되는 성형강판 조립 보에 관한 것이다.
철골조 건물은 철근콘크리트조 건물에 비해 공간의 가변성과 구조의 안전성 및 내구성이 뛰어난 장점이 있는 반면 강재 보의 상부에 슬래브를 얹기 때문에 전체적인 층고가 증가하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 슬래브를 강재 보의 춤 내에서 시공 가능하도록 하는 슬림플로어(Slim Floor)공법이 다양하게 개발되어 사용되고 있다.
슬림플로어공법이란, 도 9, 10에 나타낸 바와 같이, 슬래브를 춤이 깊은 데크플레이트(20) 혹은 속 빈 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 사용하고 이를 지지할 수 있도록 강재 보(10)의 하부 플랜지(11) 폭이 확대된 비대칭 강재 보로 구성된다.
이는 데크플레이트와 콘크리트 슬래브로 이루어진 합성슬래브 구조와 비슷하지만 일반적인 합성슬래브와는 달리 H형강이나 각형강관의 하부 플랜지(11)에 플레이트(12)를 추가로 용접하여 데크플레이트를 보 부재의 하부 플랜지에 용접된 플레이트 위에 오도록 하여 층고를 줄이는 방식이다.
이러한 슬림플로어 합성보-슬래브 시스템의 경우 층고절감 효과는 매우 우수하나 적용 가능한 슬래브 시스템의 한계로 합성보-슬래브의 춤이 제한적이기 때문에 시공 가능한 스팬에 한계를 나타내었다.
한편, 층고절감을 위하여 개발된 국내의 합성보-슬래브 시스템의 경우에도 층고절감 효과가 적거나 비대칭 강재 보의 제작 및 시공시의 적용 효율성이 크지 않는 등의 불편한 점들이 발견되곤 하였다.
더욱이 최근의 강재 가격 상승으로 순수 철골조에 의한 합성슬래브 시스템을 적용하기보다는 비교적 비용이 저렴한 콘크리트를 충분히 활용할 수 있는 합성보-슬래브 시스템에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.
본 발명은 합성슬래브의 생산 제원 및 보의 스팬 등에 관계없이 자유로이 층고를 절감할 수 있으면서도 건축물의 고층화에 대응하고 바닥거푸집 및 철근 배근의 생략을 통한 시공성 및 경제성이 개선된 성형강판 조립 보를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 사시도이고, 도 2는 그 단면도이며, 도 3은 성형강판 조립 보를 이용한 합성보-슬래브의 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 성형강판 조립 보는 H형강과 하나의 성형강판을 접합하여 구성된다.
H형강(110)은 상부 플랜지(111), 웨브(112) 및 하부 플랜지(113)로 구성되며, 도면에는 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(113)의 폭이 같은 것으로 도시하였으나, 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(113)의 폭이 서로 다른 비대칭 단면으로 구성할 수도 있다.
성형강판(120)은 하면부(121)와, 상기 하면부(121)의 양측단으로부터 수직하 게 상향 절곡된 측면수직부(122)와, 상기 측면수직부(122)의 상단에서 수평하게 절곡된 받침부(123)를 갖도록 하나의 강판을 성형하여 제작된다.
그리고 상기 H형강(110)의 하부 플랜지(113)의 하면에 성형강판(120)의 하면부(121)를 접합하면 본 실시예에 따른 성형강판 조립 보가 완성된다.
접합방법으로는 용접 또는 볼팅이 선택적으로 사용될 수 있으며, 볼팅 접합함으로써 접합에 사용되는 볼트가 기계적 연결장치로서 조립 보와 콘크리트 사이의 부착성능을 향상시키도록 하는 것이 바람직하다.
상기 성형강판(120)에 있어 상기 받침부(123)는 상기 측면수직부(122)의 상단에서 내측 또는 외측으로 수평하게 절곡할 수 있다. 내측으로 절곡할 경우, 슬래브가 철골단면의 내측으로 진입하면서 처짐발생시 더욱 안정적인 거동을 할 수 있고 콘크리트가 철골단면에 의하여 완전히 감싸여진 형태를 갖기 때문에 부착면적이 증대되어 더 우수한 합성작용을 할 수 있다. 그러나 내측으로 절곡된 받침부는 콘크리트 타설시 철골단면 내부에 콘크리트의 충전이 불편하며 밀실성의 확보도 곤란해지고 현장시공시 하부 인장보강철근의 작업조건이 불편해진다. 또한 측면수직부의 높이가 매우 커질 경우 H형강의 웨브로의 접근성이 떨어져 보-보 접합부 및 기둥-보 접합부 등의 시공성이 저하될 가능성이 있다. 따라서 현장의 시공성을 향상시키기 위해서는 받침부(123)를 외측으로 절곡하는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 실시예에서는 성형강판(120)의 하면부(121), 측면수직부(122) 및 받침부(123)가 상기 H형강(110)의 웨브(112)를 기준으로 좌우 대칭인 경우에 대해 설명하였지만, 이들은 서로 비대칭인 단면형상을 가질 수도 있다.
즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 측면수직부(122)의 길이를 서로 다르게 함으로써 성형강판(120)의 받침부(123)에 서로 다른 슬래브 시스템을 얹혀 시공할 수 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이, H형강(110)의 웨브(112)를 기준으로 하면부(121)의 좌우 폭이 서로 다르게 성형강판(120)을 접합하는 것도 가능하다.
또한, 도 4c에 도시된 바와 같이, H형강(110)의 웨브(112)에 복수의 개구부(114)를 형성하는 것이 가능하다. 이 개구부(114)는 다웰 작용(Dowel action)을 통해 성형강판 조립 보와 콘크리트 간의 일체성을 향상시키고, 슬래브 철근을 손쉽게 관통시킬 수 있어 수평 전단내력 향상을 도모할 수 있으며, 인접하는 슬래브 사이의 연속성을 강화하고 전기/배관용 설비공간으로도 활용가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 성형강판 조립 보의 제 2 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 6a 내지 6c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 성형강판 조립보의 변형예들을 보여주는 단면도이다.
상기한 실시예들에서는 하나의 성형강판(120)을 H형강(110)의 하부 플랜지(113) 하면에 접합하는 구성이었으나 성형강판(120)은 2개로 분할되어 H형강(110)의 하부 플랜지(113) 상면 또는 하면에 볼팅 또는 용접으로 접합될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 실시예에 따른 성형강판(120)을 2개로 분할하여 이들을 각각 상기 H형강(110)의 웨브(112) 양측 하부 플랜지(113) 상면에 접합(볼팅)하는 것이 가능하다.
또한, 도 6a에 도시된 바와 같이, 용접으로 접합하는 것도 가능하며, 도 6b 에 도시된 바와 같이, 2개로 분할된 성형강판을 H형강(110)의 하부 플랜지(113) 양측의 하면에 접합하는 것도 가능하다.
한편, 도 6c에 나타낸 것처럼, 2개로 분할된 성형강판을 상기 H형강(110)의 웨브(112) 양측 하부 플랜지(113) 상면에 접합(볼팅)하는 경우 2개로 분할된 성형강판의 측면수직부(122)의 맞은편 하면부(121)의 단부로부터 수직하게 상향 절곡된 중앙수직부(124)를 더 형성하고 이 중앙수직부(124)를 상기 H형강(110)의 웨브(112)에 면접한 후 접합하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명에 따른 성형강판 조립 보의 제 3 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 변형예를 나타낸 단면도이다.
상기한 실시예들에서는 성형강판을 H형강(110)의 하부 플랜지(113)에 접합하는 것이었으나, 상기 제 1 실시예에 따른 성형강판(120)을 2개로 분할하여 이들을 각각 상기 H형강(110)의 웨브(112) 양측에 접합하는 것도 가능하다.
또한, 도 8a, 8b에 도시된 바와 같이, 2개로 분할된 성형강판의 측면수직부(122)의 맞은편 하면부(121)의 단부로부터 수직하게 상향 또는 하향 절곡된 중앙수직부(124)를 더 형성하고 이 중앙수직부(124)를 상기 H형강(110)의 웨브(112)에 면접한 후 접합하는 것도 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 성형강판 조립 보는 H형강과 성형강판을 서로 접합하여 제작함으로써 기존의 층고절감 방식과는 달리 높이조절이 가능하고 다양한 슬래브 시스템을 적용할 수 있으며 단면형상이 기존의 H형 합성보 와 호환이 가능하기 때문에 기존 H형강을 조립 보로 사용한 기둥-보 접합방식을 별도의 변경 없이 그대로 사용할 수 있다. 또한 성형강판이 공장에서 롤포밍 또는 프레싱 등과 같은 성형기법으로 생산되기 때문에 제작시의 생산성 및 경제성이 우수하고 현장 시공시 거푸집 작업의 생략이 가능하고 접합이 비교적 간편하기 때문에 공기가 단축된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 성형강판의 측면수직부의 높이 조절이 가능하고, 성형강판을 공장에서 성형 생산하기 때문에 생산성 또한 우수하다.
또한, 이를 이용한 합성보-슬래브는 충전된 콘크리트가 H형강의 웨브와 상부 플랜지를 감싸는 형식이기 때문에 자체의 단면형상으로도 상당한 부착성능을 발휘하며 필요시 하부에 인장철근을 배치할 경우 저렴한 비용으로 매우 우수한 단면성능을 나타낼 수 있다. 이 밖에도 콘크리트에 의한 열성능의 증가로 내화피복 비용이 크게 감소한다.
또한, 기둥과의 접합형식에 있어서도 기존의 H형강 기둥-보 접합방식을 그대로 사용할 수 있기 때문에 별도의 추가 시공이나 비용부담 없이 비교적 간편하게 시공이 가능하고 매우 우수한 접합부 강성을 확보할 수 있다.

Claims (14)

  1. 상부 플랜지(111)와, 웨브(112)와, 하부 플랜지(113)를 갖는 H형강(110)과;
    하면부(121)와, 상기 하면부(121)의 양측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 측면수직부(122)와, 상기 측면수직부(122)의 상단에서 수평하게 절곡된 받침부(123)를 갖도록 성형된 하나의 성형강판(120);을 포함하며,
    상기 H형강(110)의 하부 플랜지(113)의 하면에 상기 성형강판(120)을 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 H형강(110)은 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(113)의 폭이 서로 다른 비대칭 단면인 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 H형강(110)의 웨브(112)에는 복수의 개구부(114)가 형성된 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 성형강판(120)의 하면부(121), 측면수직부(122) 및 받침부(123)가 상기 H형강(110)의 웨브(112)를 기준으로 좌우 대칭 또는 비대칭인 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  5. 상부 플랜지(111)와, 웨브(112)와, 하부 플랜지(113)를 갖는 H형강(110)과;
    하면부(121)와, 상기 하면부(121)의 일측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 측면수직부(122)와, 상기 측면수직부(122)의 상단에서 수평하게 절곡된 받침부(123)를 갖도록 성형된 한 쌍의 성형강판을 포함하며,
    상기 H형강(110)의 하부 플랜지(113)의 상면 또는 하면에 상기 한 쌍의 성형강판을 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 H형강(110)은 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(113)의 폭이 서로 다른 비대칭 단면인 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 H형강(110)의 웨브(112)에는 복수의 개구부(114)가 형성된 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 성형강판은 그 하면부(121), 측면수직부(122) 및 받침부가(123)가 상기 H형강(110)의 웨브(112)를 기준으로 좌우 대칭 또는 비대칭인 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 성형강판은 측면수직부(122)의 맞은편 하면부(121)의 단부로부터 수직하게 상향 절곡된 중앙수직부(124)를 더 형성하고 이 중앙수직부(124)를 상기 H형강(110)의 웨브(112)에 접합한 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  10. 상부 플랜지(111)와, 웨브(112)와, 하부 플랜지(113)를 갖는 H형강(110)과;
    하면부(121)와, 상기 하면부(121)의 일측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 측면수직부(122)와, 상기 측면수직부(122)의 상단에서 수평하게 절곡된 받침부(123)를 갖도록 성형된 한 쌍의 성형강판을 포함하며,
    상기 H형강(110)의 웨브(112) 양측에 상기 한 쌍의 성형강판을 접합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 H형강(110)은 상부 플랜지(111)와 하부 플랜지(113)의 폭이 서로 다른 비대칭 단면인 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 H형강(110)의 웨브(112)에는 복수의 개구부(114)가 형성된 것을 특징으 로 하는 성형강판 조립 보.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 성형강판은 그 하면부(121), 측면수직부(122) 및 받침부가(123)가 상기 H형강(110)의 웨브(112)를 기준으로 좌우 대칭 또는 비대칭인 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 성형강판은 측면수직부(122)의 맞은편 하면부(121)의 단부로부터 수직하게 상향 또는 하향 절곡된 중앙수직부(124)를 더 형성하고 이 중앙수직부(124)를 상기 H형강(110)의 웨브(112)에 접합한 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
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