KR20090007365U - 수직판재와 긴장재를 이용하여 제작된 강재빔 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수직판재를 상부 및/또는 하부플랜지에 돌출되도록 보강판을 이용하여 고정시킨 형태로 상기 보강판에는 긴장재가 긴장 후 정착되도록 하여 프리스트레스가 강재빔에 도입되도록 함으로서 그 제작의 용이성과 강성증대의 효과를 최적화 할 수 있어, 보다 장 지간으로 교량용 주형 및 건축용 들보 등에 사용할 수 있도록 한 강재빔에 관한 것이다.

강성, 강재빔, 보강판, 긴장재

Description

수직판재와 긴장재를 이용하여 제작된 강재빔{STEEL BEAM USING PERPENDICULAR PLATE MEMBER AND TENDON MEMBER}

본 고안은 수직판재와 긴장재를 이용하여 제작된 강재빔에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 구성된 강재빔에 있어 상부 및/또는 하부플랜지에 수직판재를 보강판을 이용하여 설치하고, 긴장재를 함께 장착시킴으로서 작용하중에 대한 강성을 최적화하여 확보할 수 있도록 한 강재빔에 관한 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 강재빔의 제작에 있어 강성을 증진시키기 위한 제작공종을 개략 도시한 것이다.

즉, 먼저 도 1a와 같이 상부플랜지(11), 복부(12) 및 하부플랜지(13)로 구성된 강재빔(10)을 양단 단순 지지형태로 거치시킨 상태에서, 유압잭 등을 이용하여 압축하중(P)을 상부플랜지에 하방으로 도입시켜 강재빔(10)이 하방으로 만곡 되도록 하게 된다.

다음으로는 도 1b와 같이 상부플랜지(11) 및 하부플랜지(13)에 각각 판재 형태의 수평보강판(20)을 용접 등의 방법으로 고정, 결합시켜 휘어진 상태가 구속 되도록 한다.

다음으로는 도 1c와 같이 유압잭을 제거하여 수평보강판(20)에 의하여 구속된 강재빔이 탄성복원력에 의하여 최종 상방으로 만곡되도록 하여 강재빔에 소정의 압축프리스트레스가 도입되도록 한다.

이로서, 강재빔(10)은 압축프리스트레스가 추가로 도입됨으로서 작용하중에 대한 강성이 증가될 수 있어 보다 장지간의 교량용 주형 등에 적용될 수 있음을 알 수 있다.

하지만 이러한 강재빔(10) 강성 증대 방법에 의하면, 강재빔(10)의 상부 및 하부플랜지 단면적이 증가되는 만큼 단면력이 커질 수 있다는 장점은 있으나 보강판이 수평 판재이기 때문에 그 두께만큼의 높이 변화정도만 있을 뿐 강재빔의 전체 높이에는 그다지 변화가 없어 구조적으로 강성 증진효과가 미흡할 수 있으며,

수평보강판(20)을 강재빔의 상부 및 하부플랜지에 부착 고정시킬 때 그 연결부위가 커질 수밖에 없어 용접불량 등에 의한 하자 발생 여지가 있다는 문제점이 지적된 바 있다.

본 고안은 상기 종래 강재빔의 강성증진 방법에 있어 보다 효과적인 강성증진 수단을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 그 제작도 용이한 강재빔 강성증진방법을 제공함을 그 기술적 과제로 한다.

상기 기술적과제를 달성하기 위하여 본 고안은

첫째, 강성이 보다 효과적으로 증진될 수 있도록 강재빔의 상부 또는/및 플랜지에 수평판재 형태가 아닌 수직판재를 돌출되도록 고정시킴으로서, 강재빔의 단면높이가 커질 수 있도록 하여 단면력에 있어 보다 효과적으로 작용할 수 있도록 하였으며,

둘째, 상기 수직판재에 보강재를 추가로 더 형성시키되 이러한 보강재에는 길이방향으로 긴장재를 긴장 후 정착시켜 프리스트레스가 도입되도록 함으로서 강성보강이 최적화된 강재빔 제공이 가능하도록 하였다.

본 고안에 의한 강성이 보강된 강재빔은 강성증대를 위한 효과가 매우 크다는 장점에 의하여 보다 장지간으로 보다 슬림화된 단면을 가진 빔으로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 고안의 일 실시예는 본 고안의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 고안의 보호범위는 청구범위 에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속하게 된다.

본 고안을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 고안의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 고안에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 고안의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

<실시예1>

도 2는 본 고안에 의한 강재빔(100)을 도시한 것이다.

상기 강재빔(100)은 상부플랜지(110), 복부(120) 및 하부플랜지(130)로 구성될 수 있다.

이러한 강재빔(100)은 강판을 가공하여 상부, 하부플랜지 사이에 복부를 용접하여 제작할 수도 있으나, 형강 빔을 이용할 수도 있다.

또한 상기 강재빔(100)은 소정의 길이를 가질 수 있지만, 운반 상의 문제점 때문에 다수의 분할된 세그먼트 강재빔을 서로 체결볼트 및 너트와 같은 체결구를 이용하여 서로 결합시켜 제작할 수 있다.

이 상태의 강재빔(100) 상부플랜지(110)에 본 고안의 수직판재1(140)을 고정시키게 된다.

이러한 수직판재1(140)은 강판으로서 판재 형태로 제작된 것을 이용할 수 있다.

상기 도 2에 의하면 강재빔(100)의 상부플랜지(110) 상부면 개략 중앙부에 수직판재1(140)이 상방으로 돌출되어 부착 고정되고 있음을 알 수 있다.

이로서 상기 수직판재1(140)의 형성 높이만큼 강재빔(100)의 전체높이는 커지는 효과가 있으므로 강재빔(100)의 단면강성이 종래 수평보강판과 비교하여 훨씬 커지는 효과가 있게 된다.

이러한 수직판재1(140)은 강재빔의 상부플랜지(110)에 용접에 의하여 부착 고정시킬 수 있으며 그 높이 및 두께는 강재빔의 단면설계에 의하여 적의 조정할 수 있을 것이다.

이때 상기 수직판재1(140)은 만곡된 상부플랜지의 만곡정도에 맞추어 인위적으로 만곡을 가지도록 미리 세팅된 것을 이용할 수 있다.

즉, 강재빔이 단순 지지되어 있을 때 발생하는 하방 만곡 형상을 고려하여 수직판재1(140)을 설치할 수 있을 것이다.

또한 강재빔에는 추가적으로 강재빔의 하부플랜지에 수직판재2(160)를 더 부착 고정시켜 최종 강재빔의 높이는 결국 당초 강재빔의 높이에 수직판재1(140) 및 수직판재2(160)의 추가 높이가 더해져 보다 효율적인 강성확보가 가능하도록 하게 된다.

물론 하부플랜지(130)에 수직판재2(160)를 먼저 설치하고, 상부플랜지(110)에 수직판재1(140)을 설치해도 상관은 없다.

나아가, 이러한 강재빔(100)의 상부플랜지(110)와 하부플랜지(130)에 설치된 수직판재1(140)과 수직판재2(160)에는 보강판1(150)과 보강판2(170)가 설치되도록 한다.

상기 보강판1(150)은 전체적인 형상이 삼각편 형태로 형성시키되 도 2와 같이 수직판재1(140)의 양 측면에 측면이 접하여 저면이 상부플랜지(110)의 상면에 접하도록 용접시켜 설치하되, 이러한 보강판1(150)은 수직판재1(140)의 연장방향으로 다수가 이격되어 설치되도록 한다.

이러한 보강판1(150)은 관통공이 적어도 1개가 설치되도록 하며 이러한 관통공에는 본 고안의 긴장재(200)가 삽입되도록 설치할 수 있다.

즉, 상기 관통공에는 긴장재(300)로서 예컨대 강봉이 삽입, 설치되도록 하여 강봉이 강재빔(100)의 상부플랜지(110) 상면에 상방 이격되어 배치될 수 있도록 한다.

이러한 긴장재(300)는 유압수단 등에 의한 긴장장치에 의하여 긴장되도록 한 후, 그 양단부가 보강판1(150)에 정착될 수 있도록 하게 되며,

이로서, 강재빔(100)에 긴장재 긴장 및 정착에 의한 프리스트레스가 도입되도록 하여 보다 강성이 증진된 강재빔 제작이 가능하도록 하게 된다.

상기 보강판2(170)도 역시 전체적인 형상이 삼각편 형태로 형성시키되 도 2와 같이 수직판재2(160)의 양 측면에 측면이 접하여 저면이 하부플랜지(130)의 저면에 접하도록 용접시켜 설치하되, 이러한 보강판2(170)는 수직판재2(160)의 연장방향으로 다수가 이격되어 설치되도록 한다.

이러한 보강판2(170)에도 관통공이 적어도 1개가 설치되도록 하며 이러한 관통공에는 본 고안의 긴장재(300)가 삽입되도록 설치할 수 있다.

즉, 상기 관통공에는 긴장재(300)로서 강봉이 삽입, 설치되도록 하여 강봉이 강재빔(100)의 하부플랜지(130) 저면에 배치될 수 있도록 한다.

이러한 긴장재(300)도 역시 유압수단 등에 의한 긴장장치에 의하여 긴장되도록 한 후, 그 양단부가 보강판2(170)에 정착될 수 있도록 하게 되며,

이로서, 강재빔(100)의 상부플랜지 및 하부플랜지에는 긴장재 긴장 및 정착에 의한 프리스트레스가 상,하부로 도입되도록 하여 강재빔의 시공 위치에 따른 보다 강성이 증진된 강재빔 제작이 가능하도록 하게 된다.

<적용예1>

특히 도 3은 강재빔의 상부 및 하부플랜지에 수직판재1(140)과 수직판재2(160)가 보강판에 의하여 설치되며, 상기 보강판에 긴장재(200,300)가 장착된 강재빔(100)에 있어 그 상부 및 하부플랜지를 감싸는 피복콘크리트(180)가 합성된 강합성빔(400)으로 변형시킬 수 있음을 알 수 있다.

이때 상기 피복콘크리트(180)는 강재빔(100)에 있어 하부플랜지만, 하부플랜지와 복부 일부 또는 전부 등과 같이 강재빔의 전체가 아닌 일부를 감싸도록 형성시킬 수 있다.

<적용예2>

도 4에 의하면, 가시설로서 가교에 있어 주형으로 사용되는 예를 확인할 수 있다.

즉, 먼저 가설벤트(500)를 설치하고, 그 상부면에 본 고안의 실시예 1,2에 따른 강재빔(100)을 병렬로 다수 이격 설치하고, 그 상부면에 복공판을 설치하고 있음을 알 수 있다.

이때, 상기 복공판은 통상적인 직육면체 형태의 복공판이 아니라, 강재빔(100)의 상부플랜지(110)에 형성된 수직판재1(140) 사이에 H형강(600)인 복공판이 서로 접하여 설치되도록 하되,

긴장재(300)가 관통될 수 있도록 각 H형강(600)의 복부에는 삽입공이 형성되도록 하여 긴장재(200)에 의한 위치 세팅이 가능하도록 하게 된다.

이때, 상기 복공판은 H형강(600)을 다수 일체로 하여 한꺼번에 설치할 수도 있을 것이며, 이때는 다수의 H형강(600)이 서로 병렬로 접하여 일체로 제작된 것을 이용해도 되고, H형강(600)을 1개씩 설치해도 상관은 없다.

<적용예3>

도 5에 의하면, 본 고안의 적용예1에 의한 강재빔(100)에 있어 피복콘크리트(180)가 더 형성된 강합성빔(400)을 영구교량용 주형으로 사용될 수 있음을 보인 것이다.

<적용예4>

마지막으로 도 6a에 의하면 도 2에 의한 강재빔(100)에 있어서 특히 상부플랜지에만 긴장재(200)를 설치한 것을 건축구조물인 빌딩 기둥부재(700) 사이에 수평으로 설치한 상태에서 건물 바닥판 콘크리트(800)를 타설, 양생시킨 상태를 확인할 수 있으며,

도 6b에 의하면 도 2에 의한 강재빔(100)에 있어서, 상부플랜지 및 하부플랜지 모두에 긴장재(200,300)를 설치한 것을 건축구조물인 빌딩 기둥부재(700) 사이에 수평으로 설치한 상태에서 건물 바닥판 콘크리트(800)를 타설, 양생시킨 상태를 확인할 수 있다.

결국, 본 고안의 강재빔(100) 및 강합성빔(400)은 도 4,5,6과 같이 가설교량, 영구교량 및 건축용 들보 등에 자유롭게 적용할 수 있음을 알 수 있다.

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 종래의 강성 증진용 강재 빔 제작방법을 개략 도시한 것이다.

도 2는 본 고안에 의한 강재빔을 도시한 것이다.

도 3은 본 고안에 의한 강재빔을 이용한 강합성빔의 예를 도시한 것이다.

도 4는 본 고안에 의한 강재빔을 가설교량에 적용한 예를 도시한 것이다.

도 5는 본 고안에 의한 강재빔을 영구교량에 적용한 예를 도시한 것이다.

도 6a 및 도 6b는 본 고안에 의한 강재빔을 건축용 들보(빔)에 적용한 예를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:본 고안에 의한 강재빔

110:강재빔의 상부플랜지

120:강재빔의 복부 130:강재빔의 하부플랜지

140,160:수직판재1,2

150,170:보강판1,2 180:피복콘크리트

200,300:긴장재

400:강재빔에 의한 강합성빔

500:가설벤트

600:복공판 700:기둥부재

800:건물 바닥판 콘크리트

Claims (4)

1. 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 포함하여 구성되는 강재 빔을 제작하는 방법에 있어서,

   상기 상부플랜지 상면에 상방으로 돌출되어 빔의 전체 단면높이가 커지도록 형성된 수직판재1;

   상기 수직판재1 측면과 상부플랜지 상면에 길이방향으로 다수 이격되어 형성된 보강판1; 및

   상기 보강판1을 관통하여 길이방향으로 긴장 후 강재빔의 양 단부에서 정착된 강봉을 포함하는 긴장재1;를 포함하는 수직판재와 긴장재를 이용하여 제작된 강재빔.
2. 제 1항에 있어서, 상기 강재빔에는

   상기 하부플랜지 하면에 상방으로 돌출되어 빔의 전체 단면높이가 더 커지도록 형성된 수직판재2;

   상기 수직판재2 측면과 하부플랜지 상면에 길이방향으로 다수 이격되어 형성된 보강판2; 및

   상기 보강판2를 관통하여 길이방향으로 긴장 후 강재빔의 양 단부에서 정착된 강봉을 포함하는 긴장재2;가 더 형성되도록 하는 수직판재와 긴장재를 이용하여 제작된 강재빔.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수직판재1,2와 일체화된 강재빔의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지 전부 또는 일부를 감싸는 피복콘크리트가 더 형성된 수직판재와 긴장재를 이용하여 제작된 강재빔.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수직판재1과 보강판1의 사이에 횡방향으로 H 형강이 더 설치시켜 상기 H 형강이 복공판으로 설치되도록 하는 수직판재와 긴장재를 이용하여 제작된 강재빔.

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