KR20090068536A - 콘크리트 복합 형강보 및 이를 이용한 슬래브 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부 플렌지 및 상기 상부 플렌지와 직교하도록 형성된 웹을 가지는 반분 형강; 상기 반분 형강의 웹의 하단부를 감싸도록 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 설치되는 복수의 스터럽 철근; 상기 반분 형강의 웹과 상기 스터럽 철근의 일부를 매립하도록 상기 반분 형강과 일체로 형성되며 그 상면 양측 모서리에 데크 플레이트가 놓여지는 콘크리트 부재; 상기 콘크리트 부재에 매립되도록 상기 반분 형강의 웹에 형성된 복수의 스터드; 및 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 장방향 철근;을 포함하는 콘크리트 복합 형강보에 관한 것이다.

콘크리트복합형강보, 프리캐스트

Description

콘크리트 복합 형강보 및 이를 이용한 슬래브 시공 방법 {Concrete-composite Crossbeam and construction methods of slab structure using the same}

본 발명은 콘크리트 복합 형강보 및 이를 이용한 슬래브 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 하부 플렌지가 없는 반분(半分)된 형강을 채용함으로써 높이와 무게를 더욱 줄일 수 있는 동시에, 시설물 배관의 설계와 시공이 기존에 비해 용이하도록 개선된 콘크리트 복합 형강보 및 슬래브 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, H형강보는 건물의 각 층의 바닥 또는 천장인 슬래브를 지지하기 위해서 널리 사용되고 있다. 즉, 도 1에 나타난 바와 같이, H형강보(12)와 슬래브(11)는 슬래브 구조체(10)를 이룬다.

한편, 건물의 각 층의 높이는 실내 공간의 높이와 슬래브 구조체(10)의 높이를 더한 것이다. 즉, 슬래브 구조체(10)의 높이를 줄일수록 각 층의 높이를 줄일 수 있다. 따라서, 같은 층수(story)의 건물이라도 슬래브 구조체(10)의 높이가 작 을수록 그 층고가 작아지기 때문에 시공비가 줄어들게 된다.

상기 슬래브 구조체(10)의 높이(H)는 H형강보(10)의 높이(H1)와 슬래브(11)의 높이(H2)를 더한 것이다. 슬래브 구조체(10)의 높이(H)를 줄이기 위해서 H형강보(12)의 높이(H1) 또는 슬래브(11)의 높이(H2)를 줄이게 되면 슬래브 구조체(10)의 지지력 또는 휨 저항력이 약해져 구조물의 안전에 영향을 주는 문제점이 발생된다. 여기에서, 미설명 참조 부호 11a는 슬래브(11)에 배근된 철근이다.

또한, 슬래브 구조체(10)의 높이(H)를 줄이기 위해 H형강보(12)의 크기를 줄이면, 이 경우 H형강보(12)의 횡단면적도 감소하기 때문에 길이 방향으로 작용하는 압축력 및 휨응력에 대해서 취약하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 도 2에 나타난 바와 같이, H형강보(12)의 상부 플렌지(12a)와 상응하는 홈(14a)이 형성된 데크 플레이트(14)를 H형강보(12)에 설치한 후, 콘크리트를 타설하여 슬래브 구조체(15)를 제작하는 방법이 제안되었다.

상기 슬래브 구조체(15)는 상기 홈(14a)의 깊이만큼 그 높이가 줄어들게 된다는 장점이 있다. 그러나, 슬래브(13)에 수직 방향(A)으로 작용하는 응력에 대해서는 홈(14a)이 있는 부분에서 슬래브(13)의 두께가 얇기 때문에 전단 응력 및 휨 응력이 크게 집중되고 압축력에도 취약하다는 단점이 있다.

도 3은 H형강보(12)의 웹(12b)에 용접된 거치대(16)와, 상기 거치대(16)에 설치된 데크 플레이트(17)를 포함하는 슬래브 구조체(19)를 나타낸 단면도이다. 즉, 웹(12b)에 거치대(16)를 용접하여 설치하고, 거치대(16) 위에 데크 플레이 트(17)를 설치하여 콘크리트를 타설함으로써 H형강보(12)의 일부가 콘크리트에 매설되도록 한 슬래브 구조체(19)이다.

상기 슬래브 구조체(19)는 도 2의 슬래브 구조체(15)에 비하여 구조적으로 안전하다는 장점이 있다. 그러나, 웹(12b)에 거치대(16)를 용접하는 과정을 추가적으로 거쳐야 하고, 거치대(16)와 웹(12b)의 용접 부분이 견고하지 못한 경우에는 구조물의 안전에 심각한 영향을 주게 된다는 문제점이 있다.

또한, 상기 슬래브 구조체들에서는 H형강이 외부에 노출되어 있으므로 화재에 취약하다. 즉, 화재로 인한 고열이 그대로 H형강에 전달되어 H형강이 변형되는 문제점이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해 노출된 H형강은 별도의 내화 피복 처리가 되어야만 한다. 본 발명자는 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 콘크리트 복합 형강보를 대한민국 특허공개 제2006-0092038호에 개시한 바 있다.

상기와 같은 콘크리트 복합 형강보는 공장에서 제조되어 시공 현장으로 운반되어 조립 시공되기 때문에 무게를 줄이는 것이 무엇보다도 절실하다. 특히, 과도한 하중이 걸리지 않는 부분에 대해서는 좀 더 가볍고 간단한 구성의 콘크리트 복합 형강보를 사용하더라도 구조상 문제가 없으며, 이것은 곧 경제적인 측면에서도 매우 유리할 것이다.

나아가 종래의 콘크리트 복합 형강보의 경우에는, 상부 플렌지와 하부 플렌지가 모두 구비된 H형강을 사용하므로, 예를 들어 보를 가로질러 시설물이 통과하는 배관을 설치할 경우에는 H형강을 뚫어야 할 뿐만 아니라, 보를 기둥이나 다른 보에 연결하는 작업시 하부 플렌지로 인해 충분한 작업 공간이 확보되지 않는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 창안된 것으로서, 길이 방향으로 반분된 반분 형강을 채용하여 사용함으로써 무게를 줄이는 동시에, 하부 플렌지를 제거함으로써 시설물의 배관이나 시공이 용이하도록 하는 콘크리트 복합 형강보 및 이를 이용한 슬래브 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보는, 상부 플렌지 및 상기 상부 플렌지와 직교하도록 형성된 웹을 가지는 반분 형강; 상기 반분 형강의 웹의 하단부를 감싸도록 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 설치되는 복수의 스터럽 철근; 상기 반분 형강의 웹과 상기 스터럽 철근의 일부를 매립하도록 상기 반분 형강과 일체로 형성되며 그 상면 양측 모서리에 데크 플레이트가 놓여지는 콘크리트 부재; 상기 콘크리트 부재에 매립되도록 상기 반분 형강의 웹에 형성된 복수의 스터드; 및 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 장방향 철근;을 포함한다.

바람직하게, 상기 반분 형강의 웹에는 리세스부가 형성되고, 상기 리세스부를 통해 상기 콘크리트 부재를 가로지르는 관통공이 형성된다.

더욱 바람직하게, 상기 반분 형강의 단부에는 상기 콘크리트 부재가 형성되지 않고 노출되어 있으며, 상기 노출된 반분 형강의 단부에는 결합공이 형성된다.

본 발명에 따르면, 상기 콘크리트 부재의 상면에 설치되어 그 위에 놓이는 데크 플레이트를 지지하는 서포트를 더 포함한다.

여기서, 상기 서포트는, 상기 콘크리트 부재의 상면 양측 모서리에 설치되어 상기 데크 플레이트를 지지하는 브라켓; 및 상기 브라켓과 일체로 형성되며 상기 콘크리트 부재 내에 매립되는 매립부재;를 포함한다.

또 다른 대안으로서, 상기 서포트는, 상기 콘크리트 부재의 상면 양측 모서리에 설치되는 평평한 스트립 플레이트 형태의 브라켓; 및 상기 브라켓과 일체로 형성되며 상기 콘크리트 부재 내에 매립되는 매립부재;를 포함할 수 있다.

또 다른 대안으로서, 상기 서포트는, 상기 콘크리트 부재의 상면 양측 모서리에 설치되어 상기 데크 플레이트를 지지하는 브라켓; 및 상기 브라켓을 상호 연결하여 지지하도록 콘크리트 부재 내에 매립되는 연결로드;를 포함한다.

또한, 상기 콘크리트 부재의 적어도 일부에는 길이 방향으로 공동부가 형성될 수 있다. 이러한 공동부는 메탈래스에 의해 형성된다. 나아가, 상기 공동부에는 충진부재가 충진될 수 있다.

바람직하게, 본 발명은 상기 콘크리트 부재로부터 상기 공동부로 연장되어 있는 복수개의 스터드 철근을 더 포함한다.

또한, 상기 공동부에 있는 콘크리브 부재의 측면에는 전단굴곡부가 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 콘크리트 부재의 측면에는 다른 복합 형강보가 연결되는 연결브라켓이 구비된다.

바람직하게, 상기 스터럽 철근은, 상기 콘크리트 부재 내에 매립된 채로 상기 반분 형강의 웹 하단부 밑에서 가로질러 연장되는 수평철근부; 및 상기 수평철근부의 양단으로부터 상방으로 연장되며, 그 상단부가 콘크리트 부재 밖으로 노출되어 있는 중간철근부;를 포함한다.

나아가, 상기 스터럽 철근은 상기 중간철근부의 상단부로부터 양측 방향 바깥쪽으로 연장되는 연장철근부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 연장철근부는 상기 반분 형강의 상부 플렌지보다 상대적으로 높은 위치 또는 낮은 위치에 위치될 수 있다.

바람직하게, 상기 장방향 철근은, 상기 콘크리트 부재 내에 길이 방향으로 매립되는 하나 이상의 매립 철근을 포함한다.

여기서, 상기 매립 철근은 상기 콘크리트 부재 내에 프리스트레싱 방식으로 매립될 수 있으며, 또 다른 대안으로서, 상기 콘크리트 부재에는 프리스트레싱 방식의 인장재가 더 채용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스터럽 철근의 중간철근부에 내접하도록 상기 콘크리트 부재 내에 매립되어 길이 방향으로 설치되는 제1 보조철근, 및 상기 반분 형강의 웹에 내접하도록 상기 콘크리트 부재 내에 매립되어 길이 방향으로 설치되는 제2 보조철근; 및 상기 제1 및 제2 보조철근들을 상호 연결하도록 상기 콘크리트 부재 내에 매립되어 설치되는 결속철근;을 더 포함한다.

또 다른 대안으로서, 상기 콘크리트 부재의 상부로부터 내부로 매립되어 있는 고정부와, 상기 고정부의 상단부로부터 상기 콘크리트 부재의 상면을 따라 측방향으로 노출되도록 연장되는 연장부를 구비하는 이음철근;을 더 포함하고, 상기 이음철근의 고정부는, 상기 반분 형강의 웹과 나란하게 연장되어 웹에 고정된다.

본 발명에 있어서 상기 콘크리트 부재는 상기 반분 형강의 중앙부 일부분에만 형성될 수 있다.

바람직하게, 본 발명은 상기 콘크리트 부재의 측면과 하면을 둘러싸도록 길이 방향으로 설치되는 커버부재를 더 포함할 수 있다.

또는, 상기 콘크리트 부재의 하단 코너부를 따라 길이방향으로 설치된 코너부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 콘크리트 부재는 그 상면이 하면보다 넓은 사다리꼴 횡단면을 가지게 된다.

바람직하게, 본 발명의 형강보는 상기 콘크리트 부재의 단부 하면에 탈형가능하게 결합되는 바닥과, 상기 바닥 양측에 나란하게 형성되어 상기 콘크리트 부재의 단부 양측면에 탈형가능하게 결합되는 한 쌍의 측벽을 포함하는 거푸집을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상부 플렌지 및 상기 상부 플렌지와 직교하도록 형성된 웹을 가지는 반분 형강과, 상기 반분 형강의 웹의 하단부를 감싸도록 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 설치되는 복수의 스터럽 철근과, 상기 반분 형강의 웹과 상기 스터럽 철근의 일부를 매립하도록 상기 반분 형 강과 일체로 형성되며 그 상면 양측 모서리에 데크 플레이트가 놓여지는 콘크리트 부재와, 상기 콘크리트 부재에 매립되도록 상기 반분 형강의 웹에 형성된 복수의 스터드와, 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 장방향 철근을 포함하는 콘크리트 복합 형강보를 설치하는 단계; 상기 콘크리트 부재의 상면에 데크 플레이트를 설치하는 단계; 상기 반분 형강의 양측과 데크 플레이트 상면에 추가적인 철근을 배근하는 단계; 및 상기 데크 플레이트 위에 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 슬래브 시공 방법이 제공된다.

여기서, 상기 콘크리트 복합 형강보는 기둥과 기둥 사이에 설치되거나 또는 보와 보 사이에 설치된다.

바람직하게, 상기 추가적인 철근을 배근하는 단계에서, 상기 반분 형강의 일측에 있는 철근의 압축력 또는 인장력을 그 반대측에 있는 철근에 전달하는 연결 철근을 배근하게 된다.

또한, 상기 반분 형강의 웹에는 리세스부가 형성되고, 상기 리세스부를 통해 상기 콘크리트 부재를 가로지르는 관통공이 형성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 반분 형강의 단부에는 상기 콘크리트 부재가 형성되지 않고 노출되어 있으며, 상기 노출된 반분 형강의 단부에는 결합공이 형성되어 있다.

본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보는 하부 플렌지가 없는 반분 형강을 채용하기 때문에 상,하부 플렌지를 모두 구비한 기존의 H형강을 채용할 경우에 비해 형강보의 높이와 무게를 줄일 수 있어서, 운반 및 시공이 매우 간편하고, 형강보를 연결하는 등의 작업시 상대적으로 넓은 작업 공간을 확보할 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보는 기존의 형강보에 비해 높이가 낮으므로 시공하는 건물의 층고(層高)를 더욱 줄일 수 있는 이점이 있다.

셋째, 본 발명의 콘크리트 복합 형강보는 하부 플렌지가 없으므로 시설물의 배관이 용이할 뿐만 아니라, 특히 웹의 절단부가 지그재그 형태를 이루어 배관을 위해 충분한 공간을 확보하는 것이 가능하다.

다섯째, 본 발명의 콘크리트 복합 형강보는 기존의 H형강을 길이 방향으로 반분하여 사용하기 때문에 한 개의 H형강으로 두 개의 콘크리트 복합 형강보를 제조할 수 있으므로 제조 원가를 절감할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 4 내지 도 6에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보의 구성이 나타나 있는데, 도 4는 사시도, 도 5는 도 4의 V-V선에 따른 단면도, 도 6은 측단면도를 각각 나타낸다.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 콘크리트 복합 형강보는 반분(半分) 형강(20)과, 상기 반분 형강(20)에 소정 간격으로 설치된 스터럽(STIRRUP) 철근(30)과, 상기 반분 형강(20)의 적어도 일부를 매립하도록 타설된 콘크리트 부재(40)를 포함한다.

상기 반분 형강(20)은 기존의 H형강을 길이 방향으로 절단함으로써 제작될 수 있다. 구체적으로는, H형강의 웹(web) 부분을 반분한 것이다. 따라서, 상기 반분 형강(20)은 상부 플렌지(21) 및 이것과 직교하도록 형성된 웹(23)으로 구성된다.

상기 반분 형강(20)의 웹(23)에는 복수의 스터드(22)가 구비되어 있어서 상기 콘크리트 부재(40)에 매립될 경우 반분 형강(20)과 콘크리트 부재(40)의 결합을 더욱 견고하게 하는 역할을 한다. 바람직하게, 상기 스터드(22)는 볼트 형태로 제작되어 웹(23)에 용접되거나 또는 다른 대안으로서 웹(23)에 나사공을 형성하고 여기에 나사결합될 수도 있다.

더욱 바람직하게, 상기 반분 형강(20)의 웹(23)에는 복수의 구멍(미도시)이 더 형성되어, 타설시 콘크리트가 이곳에 스며들어서 상기 콘크리트 부재(40)의 부착력을 증진시키도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 반분 형강(20)의 웹(23)은 절단시 리세스부(도 6의 24)가 형성되도록 하여, 이곳을 통해 콘크리트 부재(40)를 가로지르는 관통공(42)이 형성될 수 있도록 한다. 상기 관통공(42)은 시설물이나 배관이 지나가기 위한 통로가 된다. 예를 들어, 상기 콘크리트 부재(40)를 타설할 때 매립 튜브나 파이프 형태의 부재를 사용하여 관통공(42)을 형성할 수 있다. 위와 같이 웹(23)에 리세스부(24)를 형성시키는 것은 매립된 철근을 피해 관통공(42)이 형성될 수 있는 영역을 넓게 확보하기 위함이다. 상기 리세스부(24)의 모양과 개수는 본 발명에 의해 한정되지 않으며 형강보의 길이와 배관 규모에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 상기 리세스부(24)를 규칙적으로 형성하기 위해 기존의 H형강의 웹을 길이 방향으로 지그재그 형태로 절단하는 것도 가능하다.

상기 스터럽 철근(30)은 반분 형강(20)의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 반분 형강(20)를 감싸도록 설치된다. 바람직하게, 상기 스터럽 철근(30)은, 콘크리트 부재(40) 내에 매립된 채로 상기 반분 형강(20)의 웹(23) 하부를 가로질러 연장되는 수평철근부(31)와, 상기 수평철근부(31)의 양단으로부터 상방으로 연장되며 그 상단부가 콘크리트 부재 밖으로 노출되어 있는 중간철근부(32)를 포함한다. 더욱 바람직하게, 상기 중간철근부(32)의 상단부로부터 양측방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 연장철근부(33)로 더 포함할 수도 있다.

상기 스터럽 철근(30)은 반분 형강(20)의 길이 방향으로 작용하는 압축력을 반분 형강(20)의 횡단면에 걸쳐 고루 분산시키는 작용과, 횡단면에 수직으로 작용하는 전단력에 저항하는 역할을 한다.

상기 콘크리트 부재(40)는 반분 형강(20)의 웹(23)을 매립하도록 길이 방향을 따라 일체로 형성된다. 상기 콘크리트 부재(40)는 반분 형강(20)과 함께 휨응력과 축방향으로 작용하는 압축력에 효과적으로 저항하도록 한다. 또한, 콘크리트 부재(40)는 콘크리트 복합 형강보의 횡단면적을 증가시킴으로써 휨응력에 효과적으로 대응하도록 한다.

비록 도면에는 도시되지 않았으나 상기 콘크리트 부재(40)는 길이 방향으로 서로 다른 폭을 가질 수 있다. 즉, 큰 하중이 직접적으로 미치는 양단부의 폭이 중간 영역의 폭에 비해 더 클 수 있다. 또한, 상기 콘크리트 부재(40)의 길이는 필요에 따라 적절하게 설정될 수 있으며, 바람직하게는 반분 형강(20)의 일부분(더욱 바람직하게 중앙부의 일부분)에만 형성될 수도 있다. 이것은, 콘크리트 복합 형강보의 무게를 감소시킴으로써 운반이나 취급 및 설치를 용이하게 한다. 더욱 바람직하게, 상기 콘크리트 부재의 하단 코너부는 테이퍼 처리될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 반분 형강(20)의 양단부는 콘크리트 부재(40)에 매립되지 않고 노출된 상태로 유지되는데, 이것은 콘크리트 복합 형강보를 기둥이나 또는 또 다른 보에 연결하기 위함이다. 이를 위해 노출된 반분 형강(20)의 단부에는 결합공(20a)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 반분 형강(20)은 상기 콘크리트 부재(40)와 함께 후술하는 슬래브 콘크리트 내에 매립되도록 시공되기 때문에 외부로 노출되지 않으므로, 별도의 내화 피복 처리를 필요로 하지 않는다. 이것은 본 발명의 콘크리트 복합 형강보로 축조된 구조물의 내화성을 크게 향상시킬 수 있는 점이다.

바람직하게, 상기 콘크리트 부재(40)의 상면은 소정의 거칠기(roughness)를 갖도록 형성된다. 이것은 상면에 타설되는 슬래브와의 결착력을 높이기 위함이다.

또한 본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보는 길이 방향으로 배근된 장방향 철근을 포함한다. 상기 장방향 철근은 콘크리트 복합 형강보에 작용하는 인장 응력 및 압축 응력에 저항한다. 상기 장방향 철근은 콘크리트 부재(40) 내에, 바람직하게는, 반분 형강(20)의 웹(23)과 스터럽 철근(30)의 수평철근부(31) 사이에서 길이 방향으로 배열되어 매립되어 있는 복수개의 매립 철근(60)을 포함하며, 더욱 바람직하게는 상기 콘크리트 부재(40) 내에 매립되지 않고 노출되어 있는 노출 철근(70)을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 매립 철근(60)은 인장력을 준 상태에서 콘크리트를 타설하여 매립됨으로써 콘크리트에 압축력으로서 부담을 시키는 소위 '프리스트레싱 방식'으로 가설될 수 있다.

비록 도면으로 구체적으로 도시되지는 않았으나 상기 매립 철근 대신에 프리스트레싱 방식의 인장재(tenden)를 채용할 수도 있다. 이러한 인장재의 구성과 작용효과는 이미 당해 기술분야에 잘 알려진 바 있으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 상기 노출 철근(70)은 스터럽 철근(30)의 연장철근부(33)에 결합될 수 있는데, 이 경우 노츨 철근(70)은 콘크리트 복합 형강보의 중심으로부터 가능한 바 깥쪽으로 멀리 떨어져 위치하게 되므로, 후술하는 바와 같이 콘크리트 복합 형강보를 기둥에 연결할 때 상기 노출 철근(70)이 기둥을 비껴 지나갈 수 있다. 비록 본 실시예의 도면에서는 노출 철근이 양측에 각각 한 개씩 구비되어 있으나 노출 철근의 개수는 이것에 한정되지 않으며 필요한 하중 설계에 따라 복수개가 채용될 수 있다. 상기 노출철근(70)은 용접되거나 또는 철사와 같은 체결수단에 의해 고정될 수 있으며 이러한 체결수단은 본 발명의 실시예에 의해 한정되지 않는다.

바람직하게, 상기 노출 철근(70)은 반분 형강(20)의 상부 플렌지(21) 보다 상부에 위치하거나 또는 하부에 위치하도록 구성될 수 있다.

상기 장방향 철근(60)(70)은 스터럽 철근(30)의 간격을 유지시킬 뿐만 아니라 전술한 바와 같이 인장 및 압축응력에 저항하는 지지체가 된다. 본 실시예에서는 매립 철근(60)과 노출 철근(70)만이 도시되어 있으나 이것에 한정되지 않고 그 외 다양한 철근들이 추가적으로 배근될 수 있다.

비록 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 콘크리트 부재(40) 내에는 길이 방향으로 가느다란 스틸 와이어 또는 와이어 메쉬(mesh)를 삽입함으로써 콘크리트 부재의 균열과 손상을 방지하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 콘크리트 복합 형강보에는 상기 연장철근부(33)에 거치된 노출 철근(70)의 안정적인 결합을 위해 보조 캡 바아(도 5의 80)가 더 구비될 수 있다. 상기 보조 캡 바아(80)는 상기 양측에 있는 노출 철근(70) 사이의 거리에 해당하는 길이를 가지며 그 양단부가 상기 노출 철근(70)을 감싸도록 절곡되어 있다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 보조 캡 바아(80)의 양단부가 노출 철근(70)을 감싸도록 배치한 다음, 전술한 바와 같이 용접 또는 결속 등의 방법으로 결합시키게 된다. 이 경우 노출 철근(70)이 보다 안정적으로 결합될 수 있는 이점이 있다.

이와 같은 구성의 콘크리트 복합 형강보를 사용하여 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 슬래브 구조체(도 10의 100)를 시공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 콘크리트 복합 형강보는 공사 현장에서 제작되거나 또는 공장에서 미리 제작된 상태로 사용될 수 있다.

도시된 바와 같이, 콘크리트 복합 형강보(200)는 결합 플레이트(210)와 볼트(220) 등의 체결부재 및/또는 용접에 의해 그 단부가 CFT(Concrete filled tube) 또는 기둥(300)에 고정될 수 있다.

또 다른 대안으로서, 상기 기둥(300)에 지지 브라켓(미도시)을 설치하고 그 위에 콘크리트 복합 형강보(200)를 거치시킬 수도 있다. 이때, 상기 콘크리트 복합 형강보의 노출 철근(70)은 스터럽 철근(30)의 연장철근부(33)에 거치됨으로써 상대적으로 형강보의 중심에서 가장자리에 치우쳐 있으므로 도 9에 도시된 바와 같이 기둥(300)과 간섭되지 않고 기둥 옆으로 비껴 지나가게 된다.

도 10에는 또 다른 실시예에 따라 콘크리트 복합 형강보가 기둥과 연결된 구성이 도시되어 있다. 본 도면에는 설명의 편의를 위해 H형강, 노출 철근 및 콘크리트 부재만을 도시하였으며, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

제1 및 제2 콘크리트 복합 형강보(200a)(200b)가 기둥(82)을 구성하는 H형강(84)과 같은 기둥파일에 각각 수직으로 결합되어 있다. 이때, 상기 제1 콘크리트 복합 형강보(200a)는 H형강(84)의 플렌지(84b)에 결합되고, 제2 콘크리트 복합 형강보(200b)는 웹(84a)에 결합될 수 있다.

콘크리트 복합 형강보와 기둥의 결합을 위해서, 기둥(82)의 웹(84a) 및 플렌지(84b)에는 결합 플레이트(41a)(41b)가 측방향으로 연장되도록 설치된다. 상기 결합 플레이트(41a)(41b)는 용접 또는 볼트, 리벳 등에 의해 웹(84a) 및/또는 플렌지(84b)에 결합된다.

상기 제1 콘크리트 복합 형강보(200a)는 H형강(84)의 플렌지(84b)에 형성된 결합 플레이트(41b)와 제1 콘크리트 복합 형강보(200a)의 웹(23a)을 볼트(42b)와 같은 체결수단에 의해 결합시킴으로써 기둥에 연결될 수 있다. 대안으로서, 상기 제1 콘크리트 복합 형강보(200a)는 그 단부가 H형강(84)의 플렌지(84b)에 직접 용접될 수도 있다.

상기 제2 콘크리트 복합 형강보(200b)는 H형강(84)의 웹(84a)에 형성된 결합 플레이트(41a)와 제2 콘크리트 복합 형강보(200b)의 웹(23b)을 볼트(42a)와 같은 체결수단에 의해 결합시킴으로써 기둥에 연결될 수 있다.

이때, 제2 콘크리트 복합 형강보(200b)의 노출 철근(70)은 상부 플렌지(21)보다 상측에 위치하므로, 이웃하는 제1 콘크리트 복합 형강보(200a)의 상부 플렌지에 간섭되지 않고 그 상부를 통과하여 연장될 수 있다.

이상과 같이 제1 및 제2 콘크리트 복합 형강보(200a)(200b)를 H형강(84)에 결합한 후, 기둥(82)에 수직 철근(81a) 및 루프 철근(81b) 등을 배근하고 거푸집을 완성한 후 콘크리트를 타설하여 기둥을 완성한다.

본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보는 탑-다운 공법에 의한 지하층 시공이나 또는 지상층 시공에 모두 적용될 수 있다.

다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 콘크리트 복합 형강보(200)의 콘크리트 부재(40) 위에 데크 플레이트(90)가 놓여진다. 도 11은 스터럽 철근(30)의 연장철근부(33)가 반분 형강(20)의 상부 플렌지(21)보다 높은 위치에 있을 경우의 시공예를 보여주는 것이다. 상기 데크 플레이트(90)는 통상적으로 크랭크 철근(103)과 일체로 제작되어 공급된다.

상기 슬래브에는 추가적인 철근이 배근되는데, 바람직하게, 반분 형강(20)의 양쪽에 각각 설치되는 보강 철근(101)과, 상기 반분 형강(20)을 가로질러 설치되는 연결 철근(102)을 구비한다. 상기 연결철근(102)은 반분 형강(20)의 웹(23)에 형성된 구멍(미도시)을 관통하여 설치될 수 있다. 바람직하게, 상기 연결철근(102)은 스터럽 철근(30)의 중간철근부(32) 및/또는 연장철근부(33) 및/또는 노출철근(70)과 접촉하여 철사 등에 의해 결속될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 연결 철근(102)은 보강 철근(101)과 인접하도록 설치되어, 일측의 보강 철근(101)에 미치는 압축력 또는 인장력을 타측에 있는 보강 철근(101)으로 전달하는 기능을 한다. 콘크리트 내부에 매립된 철근들이 서로 소정 간격 이내로 접근된 경우에 철근들 사이에서 응력이 상호 전달될 수 있다는 사실은 이미 알려진 바 있다.

상기 데크 플레이트(90)는 크랭크 철근(103)과 연결철근(102) 및/또는 노출철근(70)의 결합에 의해 고정될 수 있다. 즉, 상기 크랭크 철근(103)은 연결철 근(102) 및/또는 노출철근(70)과의 접촉부에서 철사 등에 의해 결속됨으로써 고정될 수 있다. 바람직하게, 크랭크 철근(103)은 상기 스터럽 철근(30)의 연장철근부(33)와도 결속될 수 있다.

또 다른 예로서 도 12는 스터럽 철근(30)의 연장철근부(33)가 반분 형강(20)의 상부 플렌지(21)보다 낮은 위치에 있을 경우에 있어서 크랭크 철근(103)의 결속 상태를 보여준다. 이 경우, 크랭크 철근(103)은 연결철근(102)과 스터럽 철근(30)의 연장철근부(33) 및/또는 노출철근(70)에 모두 결속된 상태가 된다.

비록 본 실시예에서 상기 스터럽 철근(30)이 일체로 형성되어 콘크리트 부재(40) 내에 매립된 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 후술하는 바와 같이 스터럽 철근(30)의 수평철근부(31)와 중간철근부(32)는 콘크리트 부재(40) 내에 매립되어 제조되고, 나머지 연장철근부(33)는 건축물 시공시에 현장에서 필요에 따라 용접 등의 방법으로 중간철근부(32)의 선단에 결합되어 사용될 수도 있다.

비록 본 명세서에서 보강철근을 구체적인 도면으로 예시하였으나 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 임의의 다양한 배근 구성들이 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 보강철근의 배근의 완료되면 콘크리트를 부어 슬래브 구조체를 타설한다. 상기 데크 플레이트(90)는 콘크리트가 양생된 후에도 해체되지 않고 영구 구조물로서 사용될 수 있다.

비록 도면에는 도시되어 있지 않으나, 본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보는 기둥과 기둥 사이에 설치되는 것 외에도, 보와 보 사이에 연결되어 설치될 수도 있으며, 이때에도 동일한 시공 과정이 적용될 수 있다.

도 13 내지 도 35에는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보들이 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

도 13 및 도 14에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 형강보의 콘크리트 부재(40) 위에는 데크 플레이트가 놓여져 안정적으로 지지될 수 있도록 서포트(50)가 구비된다. 상기 서포트(50)는, 콘크리트 부재(40)의 상면 모서리 부분에 길이 방향을 따라 구비된다.

바람직하게, 상기 서포트(50)는 그 상면에 데크 플레이트가 놓여 지지되는 브라켓(51)과, 상기 브라켓(51)과 일체로 형성되며 콘크리트 부재(40)에 매립되는 매립부재(52)를 포함한다. 더욱 바람직하게, 상기 브라켓(51)은 콘크리트 부재(40)의 상면 모서리 부분으로부터 바깥쪽으로 돌출되도록 연장되어 있다. 상기 매립부재(52)는 콘크리트 부재(40) 내에 매립됨으로써 서포트(50)를 견고하게 고정시키는 역할을 한다.

상기와 같이 콘크리트 부재(40) 위에 서포트(50)가 구비되는 경우에는 전술한 데크 플레이트(90)는 용접에 의해 상기 서포트(50) 위에 결합될 수 있다.

상기 서포트는 다양하게 변형될 수 있는데 그러한 변형예 중의 하나가 도 15에는 도시되어 있다. 즉, 도 15에 도시된 서포트(500)는 콘크리트 부재(40)의 상면 모서리에 놓여지는 평평한 스트립 플레이트 형태의 브라켓(510)과, 상기 브라켓(510)을 콘크리트 부재(40)에 고정시키는 매립부재(520)를 포함한다. 상기 매립 부재(520)로는 브라켓(510)을 관통하여 콘크리트 부재(40) 내에 결합되는 고정볼트가 바람직하지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며 또 다른 대안으로서 전술한 실시예에서와 동일한 매립부재(52)가 채용될 수도 있다. 그 외에도, 상기 매립부재(520)는 브라켓(510)의 밑면에 일체로 형성된 돌기 형태가 될 수도 있다. 이러한 매립부재(520)의 형상은 당업자의 수준에서 브라켓(510)에 따라 적절하게 변형되어 적용될 수 있다.

다시 도 13과 도 14를 참조하면, 콘크리트 부재(40)의 측면에는 다른 복합 형강보를 연결할 수 있도록 연결브라켓(25)이 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 상기 연결브라켓(25)은 그 일단이 바람직하게, 상기 반분 형강(20)에 고정되고 그 타단은 콘크리트 부재(40) 측면 밖으로 노출된다. 상기 연결브라켓(25)의 노출부에는 복수의 결합공(25a)이 형성되는데, 여기에는 또 다른 콘크리트 복합 형강보의 단부가 결합된다. 즉, 상기 연결브라켓(25)과 콘크리트 복합 형강보의 단부를 결합 플레이트(미도시)로 연결하고, 상기 결합공(25a)(20a)에 체결볼트를 삽입시켜 양자를 고정시키게 된다.

또 다른 대안으로서 도 16에 도시된 바와 같이 콘크리트 부재(40)의 측면 일부를 제거하여 연결브라켓(25')이 상기 콘크리트 제거부를 통해서 노출되도록 할 수도 있다.

상기와 같은 연결브라켓을 구비한 콘크리트 복합 형강보에 또 다른 콘크리트 복합 형강보를 연결한 상태는 도 17에 도시되어 있다. 편의상 본 도면에서는 형강과 콘크리트 부재만을 도식적으로 나타내고 나머지 부재는 그 도시가 생략되었다.

구체적으로, 제1 콘크리트 복합 형강보(200a)에 있어서 콘크리트 부재(40)의 측면 일부가 제거되고 여기에 연결브라켓(25)이 결합되어 있다. 제2 콘크리트 복합 형강보(200b)의 단부가 상기 콘크리트 부재(40)의 제거부를 통해서 삽입된 상태에서, 제2 콘크리트 복합 형강보(200b)의 반분 형강(20)을 상기 연결브라켓(25)과 맞대고 체결공에 볼트(42)를 결합시켜 상호 고정시킨다.

또 다른 대안으로서, 용접에 의해 상기 반분 형강(20)과 연결브라켓(25)은 고정될 수도 있다.

그런 다름, 제1 및 제2 콘크리트 복합 형강보(200a)(200b)의 연결부 및 공간을 둘러싸도록 거푸집(미도시)을 설치한 후, 콘크리트를 타설하여 시공을 마무리할 수 있다.

상기 거푸집에 의한 콘크리트 타설은 연결시에 수행될 수 있으며, 대안으로서 보 연결 후에 데크 플레이트를 설치하고 슬래브와 함께 일괄적으로 콘크리트 타설을 할 수도 있다.

비록 본 명세서에는 도시되지 않았으나, 대한민국 특허공개 제2006-0092038호에 개시되어 있는 바와 같이 다른 콘크리트 복합 형강보와의 연결을 위해 상기 반분 형강(20)의 측면에도 결합용 형강이 더 연결될 수 있다.

도 18에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보에서는, 스터럽 철근(30)의 연장철근부(33)가 중간철근부(32)와 일체로 제작되지 않고 별도로 제작되어, 현장에서 복합 형강보를 설치할 때 용접 등에 의해 접합된다. 이와 같이 연장철근부(33)를 별도로 제작하는 경우에는 복합 형강보의 운반이나 취급 이 보다 용이한 이점이 있다.

도 19에 도시된 콘크리트 복합 형강보에 구비된 스터럽 철근(30a)의 연장철근부(33a)는 그 선단부가 절곡되어 노출 철근(70)의 외주면 일부를 감싸도록 구성된다.

이 경우, 노출 철근(70)을 연장철근부(33a)에 용접하거나 결속시킴에 있어서 보다 안정적인 결합력을 확보할 수 있다. 나아가, 경우에 따라서 전술한 보조 캡 바아(도 5의 80)를 구비하지 않아도 무방하다.

도 20을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보는 반분 형강(20)의 웹(23)으로부터 양측방향으로 연장 형성되는 이음철근(110)을 구비한다.

상기 이음철근(110)은 콘크리트 복합 형강보 위에 가설되는 슬래브(도 11의 100)와의 이음을 강화하고 보강하기 위한 것으로서, 바람직하게 반분 형강(20)의 웹(23)으로부터 슬래브와 평행하게 양측으로 연장되는 연장부(110a)와, 상기 웹(23)과 평행하게 하방으로 연장된 채로 상기 콘크리트 부재(40) 내부로 매립되는 고정부(110b)를 포함한다. 더욱 바람직하게, 상기 고정부(110b)는 상기 웹(23)에 용접 등의 방법으로 고정될 수 있다.

상기 이음철근(110)은 상기 스터럽 철근(30)의 사이에 설치되거나 또는 스터럽 철근(30)과 접촉하도록 설치될 수 있으며, 스터럽 철근(30)에 접촉하는 경우에는 용접 등에 의해 상호 체결될 수도 있다.

본 실시예와 같이 콘크리트 복합 형강보가 이음철근(110)을 구비하는 경우에 는 전술한 도 11에서 설명된 연결철근(102)이 없어도 무방하다.

아울러, 상기 이음철근(110)은 도 11에서 도시된 바와 같이 데크 플레이트(90)를 설치하고 슬래브(100)를 타설할 경우 슬래브 내로 매립되어 슬래브와의 결착을 더욱 견고하게 유지시킨다.

상기 이음철근은 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예에 한정되지 않으며 콘크리트 부재(40)와의 결착력을 높이기 위해 여러 가지 형태로 변형될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도 21은 콘크리트 부재(40)에 대한 결속력을 향상시키는 동시에 축방향 응력에 대해 효과적으로 저항할 수 있는 콘크리트 복합 형강보를 보여준다.

본 실시예에 따르면, 콘크리트 부재(40) 내에는 길이방향으로 한 쌍의 제1 및 제2 보조철근(121)(122)이 더 설치되는데, 제1 보조철근(121)은 스터럽 철근(30)의 중간철근부(32)에 내접하도록 설치되고, 제2 보조철근(122)은 반분 형강(20)의 웹(23)에 내접하도록 설치된다. 이 보조철근은 축방향 응력에 대해 효과적으로 저항하는 역할도 수행한다.

또한, 상기 보조철근(121)(122)들은 결속철근(120)에 의해 상호 연결되는데, 상기 결속철근(120)은 그 양단이 각각 상기 보조철근(121)(122)과 결속되거나 또는 용접되어 고정된 채로, 콘크리트 부재(40) 내에 매립되어 있다.

상기 결속철근(120)은 소정 간격으로 상기 스터럽 철근(30) 사이에 배치될 수 있으나, 바람직하게 상기 스터럽 철근(30)과 접촉하여 고정될 수도 있다. 이 경우, 상기 결속철근(120)은 스터럽 철근(30)과 함께 폐쇄 철근 형태를 이루어 축 방향으로 가해지는 응력에 보다 효과적으로 저항하는 역할을 하게 된다.

도 22는 앞서 도 20에 도시된 콘크리트 복합 형강보에 보조철근(121)(122)과 결속철근(120)이 구비된 예를 보여준다. 이 경우 제1 보조철근(121)은 스터럽 철근(30)의 중간철근부(32)에 내접하도록 설치되고, 제2 보조철근(122)은 이음철근(110)의 고정부(110b)에 내접하도록 설치된다.

도 23에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보는 폐쇄형 사각 스터럽 철근(130)을 포함한다. 상기 스터럽 철근(130)은 반분 형강(20)의 웹(23)의 하단부를 감싸는 동시에 그 양단이 웹(23)의 상단부 양측과 맞닿아 있다. 상기 양단은 별도의 고정없이 지지되거나 또는 용접처리될 수 있다.

또한, 상기 스터럽 철근(130)의 상부는 콘크리트 부재(40) 내에 매립되지 않고 노출되어 시공시 슬래브(도 11의 100) 내에 매립되어 콘크리트와의 상호 결착력을 높일 수 있다. 이 경우 전술한 바와 같은 별도의 이음철근을 구비할 필요가 없다.

본 실시예에 있어서, 노출 철근(70)이 설치되어야 할 필요가 있는 부분에는 도시된 바와 같이 노출 철근(70)이 용접되거나 결속되어 거치되는 연장부재(140)가 설치될 수 있다.

상기 연장부재(140)는 전술한 도 5에 도시된 실시예에서의 연장철근부(33)와 동일한 기능을 하는 것으로서, 실질적으로 'L'자 형태를 이룬다. 상기 연장부재(140)의 일단은 상기 스터럽 철근(130)의 상부 모서리에 용접에 의해 고정되며, 타단은 노출철근(70)이 고정될 수 있도록 양측방향 바깥쪽으로 연장되어 있다.

상기 연장부재(140)는 길이 방향을 따라 전체적으로 설치되거나 필요에 따라 노출철근(70)이 설치되는 영역에 선택적으로 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도 24을 참조하면, 콘크리트 부재(40) 상에는 데크 플레이트가 놓여져 지지되는 서포트가 구비된다. 상기 서포트는, 데크 플레이트를 지지하도록 콘크리트 부재(40)의 상면 모서리에 구비되는 브라켓(51)과, 상기 브라켓(51)을 상호 연결하여 지지하도록 콘크리트 부재(40) 내에 매립되는 연결로드(53)를 포함한다.

상기 연결로드(53)는 반분 형강(20)의 웹(23)에 형성된 관통공을 통과하여 그 일단은 좌측에 있는 브라켓(51)에 고정되고 그 타단은 우측에 있는 브라켓(51)에 고정된다.

더욱 바람직하게 상기 연결로드(53)는 스터럽 철근(30)과 접촉하거나 인접하여 설치될 수 있는데, 이 경우 연결로드(53)와 스터럽 철근(30)은 콘크리트와의 결착력을 더욱 향상시키고 보강력 및 콘크리트 구속력을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 25에 도시된 바와 같이, 콘크리트 복합 형강보는 콘크리트 부재(40)를 둘러싸서 보호하는 장방형의 커버부재(150)를 포함할 수 있다.

상기 커버부재(150)는 카본섬유 FRP 또는 유리섬유 FRP를 포함하는 합성수지로 제작되며, 상기 콘크리트 부재(40)의 측면과 하면을 둘러싸도록 설치된다.

바람직하게, 상기 커버부재(150)는 본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보를 제작할 때 거푸집 역할을 할 수 있는데, 예를 들어, 커버부재(150)에 반분 형 강(20)을 비롯한 매립 철근(60), 서포트(50), 이음철근(110) 등을 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생시키면 커버부재(150)가 일체로 피복된 콘크리트 복합 형강보를 얻을 수 있게 된다.

이 경우, 상기 커버부재(150)는 본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보가 운반 또는 시공 과정에서 긁히거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면 도 26에 도시된 바와 같이 상기 콘크리트 복합 형강보의 콘크리트 부재(40)의 하단 모서리 코너부에 길이 방향을 따라 절곡된 코너부재(150')가 설치될 수 있다.

이 경우 상기 코너부재(150')는 카본섬유 FRP 또는 유리섬유 FRP를 포함하는 합성수지로 제작되거나 스틸 소재로 제작될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 코너부재(150')와 콘크리트 부재(40)의 결착력을 높이기 위해 상기 코너부재(150')에 적어도 하나 이상의 스터드(미도시)가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 나타낸 도 27을 참조하면, 콘크리트 부재(40')의 단면은 그 상면이 하면보다 넓은 사다리꼴 형상을 이룬다. 이 경우 콘크리트 부재(40')의 상면이 하면보다 넓기 때문에 데크 플레이트(도 11의 90)가 거치될 수 있는 면적이 넓어지게 되는 장점이 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 도시한 도 28을 참조한다. 본 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보는 반분 형강(20)과, 상기 반분 형강(20)의 웹(23) 하단부를 감싸도록 소정 간격으로 설치된 스터럽 철근(30')과, 상기 반분 형강(20)의 적어도 일부를 매립하도록 타설된 사다리꼴 단면 모양의 콘크리트 부재(40')를 포함한다.

본 실시예에 따르면, 상기 스터럽 철근(30')은, 상기 콘크리트 부재(40') 내에 매립된 채로 상기 반분 형강(20)의 웹(23) 하부를 가로질러 연장되는 수평철근부(31')와, 상기 수평철근부(31')의 양단으로부터 상방향으로 그리고 바깥쪽으로 경사지도록 연장되며 그 상단부가 콘크리트 부재 밖으로 노출되어 있는 중간철근부(32')를 포함한다. 더욱 바람직하게, 상기 스터럽 철근(30')은 상기 중간철근부(32')의 상단부로부터 양측방향 바깥쪽으로 연장되는 연장철근부(33')를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 중간철근부(32')는 바람직하게, 사다리꼴 콘크리트 부재(40')의 측면과 나란하도록 경사지게 연장된다. 따라서, 노출 철근(70)이 연장철근부(33')의 외측에 설치되는 경우 뿐만 아니라, 노출 철근(70')이 코너부에 인접하여 설치되더라도 후술하는 바와 같이 형강보를 기둥에 연결할 때 노출 철근(70')이 기둥과 간섭되지 않게 된다.

바람직하게, 본 실시예의 콘크리트 부재(40')의 상면 모서리에도 데크 플레이트가 놓여져 지지되는 서포트(50")가 더 구비될 수 있다. 상기 서포트(50")는, 데크 플레이트를 지지하는 브라켓(51")과, 상기 브라켓(51")과 연결되며 콘크리트 부재(40)에 매립되는 매립부재(52")를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 브라켓(51")은 콘크리트 부재(40')의 상면 모서리 형상에 상응하는 형상, 예컨대 "L"자 형상의 단면을 가진 스트립 부재가 된다. 더욱 바람직하게, 상기 브라켓(51")은 미관을 위해 외부로 돌출되지 않고, 브라켓(51") 의 단면이 콘크리트 부재(40')의 상면 모서리 단면에 상응하도록 설치된다. 바람직하게, 브라켓(51")의 외측 표면은 콘크리트 부재(40')의 모서리 표면과 동일면 상에 놓이도록 설치된다.

본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도 29를 참조하면, 본 실시예의 콘크리트 복합 형강보는 반분 형강(20)과, 상기 반분 형강(20)의 하단부를 감싸도록 소정 간격으로 설치된 스터럽 철근(30")과, 상기 반분 형강(20)의 적어도 일부를 매립하도록 타설된 사다리꼴 단면 모양의 콘크리트 부재(40')를 포함한다.

본 실시예에 따르면, 상기 스터럽 철근(30")은, 상기 콘크리트 부재(40') 내에 매립된 채로 상기 반분 형강(20)의 하부 플렌지(22) 하부를 가로질러 연장되는 수평철근부(31")와, 상기 수평철근부(31")의 양단으로부터 상방향으로 그리고 바깥쪽으로 경사지도록 연장되며 그 상단부가 콘크리트 부재 밖으로 노출되어 있는 중간철근부(32")를 포함한다. 더욱 바람직하게, 상기 스터럽 철근(30")은 상기 중간철근부(32")의 상단부로부터 안쪽으로 연장 형성된 연장철근부(33")를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 중간철근부(32")는 바람직하게, 사다리꼴 콘크리트 부재(40')의 측면과 나란하도록 연장 형성된다. 따라서, 노출 철근(70")이 연장철근부(33")의 코너부에 인접하여 설치되더라도 형강보를 기둥에 연결할 때 노출 철근(70")이 기둥과 간섭되지 않게 된다. 그에 따라, 연장철근부(33")를 굳이 바깥쪽으로 연장 형성할 필요가 없다.

앞서 도 13 내지 도 26에 도시된 실시예들은 비록 콘크리트 부재의 단면이 사각형인 콘크리트 복합 형강보에 대한 것이었으나, 이들은 콘크리트 부재의 단면이 사다리꼴을 이루는 콘크리트 복합 형강보에도 모두 동일하게 적용될 수 있음을 이해하여야 하며, 도면으로 예시되지 않더라도 그 구성이 충분히 이해될 수 있을 것이다.

도 30 및 도 31에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보들이 도시되어 있다. 본 실시예에서는 콘크리트 부재(40a)(40'a)의 중앙부에 길이 방향으로, 바람직하게 그 단면이 사각형인 공동부(40b)(40'b)가 형성되어 있다. 이러한 공동부(40b)(40'b)는 콘크리트 부재(40a)(40'a)의 공동부가 형성될 영역에 메탈래스(metal lath)(142)를 설치하고 콘크리트를 타설함으로써 형성될 수 있다. 상기 공동부(40b)(40'b)는 콘크리트 부재(40a)(40'a)의 적어도 일부에는 콘크리트를 채우지 않음으로써 콘크리트 복합 형강보의 전체 무게를 줄여주는 효과를 가져온다. 따라서, 본 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보의 운반 및 시공을 용이하게 한다.

상기 공동부(40b)(40'b)의 형상과 크기는 콘크리트 복합 형강보의 크기와 무게 등에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이러한 공동부(40b)(40'b)는 상기 콘크리트 부재(40a)(40'a)의 길이 방향으로 적어도 일부에 형성되거나, 바람직하게는 전체적으로 형성된다.

바람직하게, 상기 공동부(40b)(40'b)가 있는 영역의 콘크리트 부재(40a)(40'a)에는 적어도 하나 이상의 스터드 철근(135)(136)이 더 설치될 수 있다. 상기 스터드 철근(135)(136)은 슬래브 타설을 위해 공동부(40b)(40'b)에 콘크 리트를 주입할 경우 콘크리트와의 결착력을 높이기 위한 것이다. 더욱 바람직하게, 상기 스터드 철근(135)(136)의 일단은 스터럽 철근(130)(30')에 고정되고, 그 타단은 공동부(40b)(40'b)로 연장된다.

또 다른 대안으로서, 도 32에 도시된 바와 같이 상기 스터드 철근 대신에 상기 공동부에 있는 콘크리트 측면에 전단굴곡부(Shear key)(41)를 형성하여 콘크리트와의 결착력을 높이는 것도 가능하다.

또한, 상기 콘크리트 복합 형강보의 무게를 최대한으로 줄이기 위해 도 33 및 도 34에 도시된 바와 같이, 콘크리트 부재(40c)(40'c)의 중앙부에는 상부로 갈수록 개구폭이 점점 더 커지도록 공동부(40d)(40'd)가 형성될 수 있다.

즉, 상기 공동부(40d)(40'd)는 반분 형강(20)의 웹(23)이 매립되는 부분에서는 그 개구폭이 작지만, 그로부터 상부로 갈수록 개구폭이 점점 더 커지도록 형성됨으로써 콘크리트 부재(40c)(40'c)의 무게를 최대한 줄일 수 있다. 바람직하게, 상기 공동부(40d)(40'd)는 그 단면이 사다리꼴 형태를 이루도록 형성된다.

상기와 같은 공동부에는 콘크리트 타설시에 콘크리트가 채워지면서 슬래브와 보가 일체로 시공되게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도 35를 참조하면, 콘크리트 부재(40c)의 공동부(도 33의 40d 참조)에는 충진부재(150)가 구비될 수 있다. 상기 충진부재(150)는 공동부를 메우는 역할을 하는 것으로서 슬래브 축조를 위해 콘크리트 타설시 콘크리트를 공동부 내에 침투시키지 않아도 되므로 시공이 훨씬 간편하다. 상기 충진부재(150)는 스티로폼이 바람직하지만 이것에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보의 단부에는 거푸집이 추가로 결합될 수 있는데 이러한 예는 도 36에 도시되어 있다. 이러한 거푸집은 콘크리트 복합 형강보를 기둥에 연결할 때 연결부의 거푸집 설치 작업을 생략하는 동시에 콘크리트 타설을 용이하게 하기 위함이다.

상기 거푸집(101)은, 콘크리트 부재(40)의 단부 하면에 결합되는 장방형의 바닥(101a)과, 상기 바닥(101a) 양측에 나란하게 형성되어 상기 콘크리트 부재(40)의 단부 양측면에 결합되는 측벽(101b)으로 구성되며, 그 상면은 개방되어 콘크리트 주입이 이루어지도록 구성된다.

상기 거푸집(101)은 그 내부에 유리 섬유, 카본 섬유, 케블라 또는 이들의 혼합 섬유 또는 FRP 섬유가 와인딩 또는 압출되어 형성되며, 복수개의 층으로 형성될 수도 있다.

상기 거푸집의 측벽(101b) 상단부 에지에는 데크 플레이트 서포트(140)가 설치될 수 있다. 바람직하게, 이러한 데크 플레이트 서포트(140)에는 결합부가 구비되어 측벽(101b)을 관통하는 체결볼트(144)에 의해 고정될 수 있다. 이때, 체결볼트(144)는 콘크리트 양생 후에 거푸집을 떼어내기 위해 매립용 너트(145)에 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 거푸집(101)의 상호 대향하는 측벽(101b)에는 관통공이 형성되고, 여기에 철근과 같은 소재의 횡보강부재가 더 설치될 수 있다. 상기 횡보강부재의 양단은 너트(151)에 의해 나사고정된다. 바람직하게, 상기 횡보강부재의 단부가 측벽을 더욱 안정적으로 견고하게 지지할 수 있도록 측벽과 너트(151) 사이에 보강부재(152)를 더 개재할 수 있다. 이러한 횡보강부재는 후술하는 바와 같이 콘크리트 타설을 할 때, 콘크리트의 하중으로 인해 거푸집의 측벽이 바깥으로 벌어지거나 붕괴되는 것을 방지한다.

이러한 거푸집(101)의 구성은 본 출원인의 대한민국 특허 제0761785호에 상세히 개시되어 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 하며, 상기 문헌에 기재되어 있는 모든 기술적 사상들은 본 발명에 통합되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명되지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 슬래브 구조체를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 4의 V-V선에 따른 단면도이다.

도 6은 도 4의 콘크리트 복합 형강보의 측단면도이다.

도 7은 도 5에 따른 콘크리트 복합 형강보의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 기둥과 연결시키는 상태를 보여주는 측단면도이다.

도 9은 도 8에 대한 평단면도이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 기둥과 연결시키는 상태를 보여주는 측단면도이다.

도 11은 본 발명에 따른 콘크리트 복합 형강보를 이용하여 구축한 슬래브 구조체를 나타낸 단면도이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구축한 슬래브 구조체를 나타낸 단면도이다.

도 13은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 사시도이다.

도 14는 도 11의 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 15는 서포트의 또 다른 예를 보여주기 위한 단면도이다.

도 16은 연결브라켓의 또 다른 예를 보여주기 위한 사시도이다.

도 17은 본 발명의 콘크리트 복합 형강보를 서로 연결하는 상태를 보여주는 평단면도이다.

도 18은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 19는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 20은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 21은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 22는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 23은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 24는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 25는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 26은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 27은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 28은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 29는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 30은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 31은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 32는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 33은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 34는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 35는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 나타낸 단면도이다.

도 36은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 콘크리트 복합 형강보를 기둥에 연결한 상태를 보여주는 측단면도이다.

Claims (31)

1. 상부 플렌지 및 상기 상부 플렌지와 직교하도록 형성된 웹을 가지는 반분 형강;

   상기 반분 형강의 웹의 하단부를 감싸도록 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 설치되는 복수의 스터럽 철근;

   상기 반분 형강의 웹과 상기 스터럽 철근의 일부를 매립하도록 상기 반분 형강과 일체로 형성되며 그 상면 양측 모서리에 데크 플레이트가 놓여지는 콘크리트 부재;

   상기 콘크리트 부재에 매립되도록 상기 반분 형강의 웹에 형성된 복수의 스터드; 및

   상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 장방향 철근;을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
2. 제1항에 있어서,

   상기 반분 형강의 웹에는 리세스부가 형성되고,

   상기 리세스부를 통해 상기 콘크리트 부재를 가로지르는 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
3. 제1항에 있어서,

   상기 반분 형강의 단부에는 상기 콘크리트 부재가 형성되지 않고 노출되어 있으며, 상기 노출된 반분 형강의 단부에는 결합공이 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
4. 제1항에 있어서,

   상기 콘크리트 부재의 상면에 설치되어 그 위에 놓이는 데크 플레이트를 지지하는 서포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
5. 제4항에 있어서,

   상기 서포트는,

   상기 콘크리트 부재의 상면 양측 모서리에 설치되어 상기 데크 플레이트를 지지하는 브라켓; 및

   상기 브라켓과 일체로 형성되며 상기 콘크리트 부재 내에 매립되는 매립부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
6. 제4항에 있어서,

   상기 서포트는,

   상기 콘크리트 부재의 상면 양측 모서리에 설치되는 평평한 스트립 플레이트 형태의 브라켓; 및

   상기 브라켓과 일체로 형성되며 상기 콘크리트 부재 내에 매립되는 매립부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
7. 제4항에 있어서,

   상기 서포트는,

   상기 콘크리트 부재의 상면 양측 모서리에 설치되어 상기 데크 플레이트를 지지하는 브라켓; 및

   상기 브라켓을 상호 연결하여 지지하도록 콘크리트 부재 내에 매립되는 연결로드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
8. 제1항에 있어서,

   상기 콘크리트 부재의 적어도 일부에는 길이 방향으로 공동부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
9. 제8항에 있어서,

   상기 공동부는 메탈래스에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
10. 제8항에 있어서,

    상기 공동부에 충진되는 충진부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
11. 제8항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재로부터 상기 공동부로 연장되어 있는 복수개의 스터드 철근을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
12. 제8항에 있어서,

    상기 공동부에 있는 콘크리브 부재의 측면에는 전단굴곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
13. 제1항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재의 측면에는 다른 복합 형강보가 연결되는 연결브라켓이 구비된 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
14. 제1항에 있어서,

    상기 스터럽 철근은,

    상기 콘크리트 부재 내에 매립된 채로 상기 반분 형강의 웹 하단부 밑에서 가로질러 연장되는 수평철근부; 및

    상기 수평철근부의 양단으로부터 상방으로 연장되며, 그 상단부가 콘크리트 부재 밖으로 노출되어 있는 중간철근부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
15. 제14항에 있어서,

    상기 스터럽 철근은 상기 중간철근부의 상단부로부터 양측 방향 바깥쪽으로 연장되는 연장철근부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
16. 제15항에 있어서,

    상기 연장철근부는 상기 반분 형강의 상부 플렌지보다 상대적으로 높은 위치 또는 낮은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
17. 제1항에 있어서,

    상기 장방향 철근은,

    상기 콘크리트 부재 내에 길이 방향으로 매립되는 하나 이상의 매립 철근을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
18. 제17항에 있어서,

    상기 매립 철근은 상기 콘크리트 부재 내에 프리스트레싱 방식으로 매립된 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
19. 제1항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재에는 프리스트레싱 방식의 인장재가 더 채용된 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
20. 제14항에 있어서,

    상기 스터럽 철근의 중간철근부에 내접하도록 상기 콘크리트 부재 내에 매립되어 길이 방향으로 설치되는 제1 보조철근, 및 상기 반분 형강의 웹에 내접하도록 상기 콘크리트 부재 내에 매립되어 길이 방향으로 설치되는 제2 보조철근; 및

    상기 제1 및 제2 보조철근들을 상호 연결하도록 상기 콘크리트 부재 내에 매립되어 설치되는 결속철근;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
21. 제1항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재의 상부로부터 내부로 매립되어 있는 고정부와, 상기 고정부의 상단부로부터 상기 콘크리트 부재의 상면을 따라 측방향으로 노출되도록 연장되는 연장부를 구비하는 이음철근;을 더 포함하고,

    상기 이음철근의 고정부는, 상기 반분 형강의 웹과 나란하게 연장되어 웹에 고정된 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
22. 제1항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재는 상기 반분 형강의 중앙부 일부분에만 형성된 것을 특 징으로 하는 콘크리트 복합 형강보
23. 제1항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재의 측면과 하면을 둘러싸도록 길이 방향으로 설치되는 커버부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보
24. 제1항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재의 하단 코너부를 따라 길이방향으로 설치된 코너부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재는 그 상면이 하면보다 넓은 사다리꼴 횡단면을 가지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
26. 제1항에 있어서,

    상기 콘크리트 부재의 단부 하면에 탈형가능하게 결합되는 바닥과, 상기 바 닥 양측에 나란하게 형성되어 상기 콘크리트 부재의 단부 양측면에 탈형가능하게 결합되는 한 쌍의 측벽을 포함하는 거푸집을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 복합 형강보.
27. 상부 플렌지 및 상기 상부 플렌지와 직교하도록 형성된 웹을 가지는 반분 형강과, 상기 반분 형강의 웹의 하단부를 감싸도록 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 설치되는 복수의 스터럽 철근과, 상기 반분 형강의 웹과 상기 스터럽 철근의 일부를 매립하도록 상기 반분 형강과 일체로 형성되며 그 상면 양측 모서리에 데크 플레이트가 놓여지는 콘크리트 부재와, 상기 콘크리트 부재에 매립되도록 상기 반분 형강의 웹에 형성된 복수의 스터드와, 상기 반분 형강의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 장방향 철근을 포함하는 콘크리트 복합 형강보를 설치하는 단계;

    상기 콘크리트 부재의 상면에 데크 플레이트를 설치하는 단계;

    상기 반분 형강의 양측과 데크 플레이트 상면에 추가적인 철근을 배근하는 단계; 및

    상기 데크 플레이트 위에 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브 시공 방법.
28. 제27항에 있어서,

    상기 콘크리트 복합 형강보는 기둥과 기둥 사이에 설치되거나 또는 보와 보 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 슬래브 시공 방법.
29. 제27항에 있어서,

    상기 추가적인 철근을 배근하는 단계에서, 상기 반분 형강의 일측에 있는 철근의 압축력 또는 인장력을 그 반대측에 있는 철근에 전달하는 연결 철근을 배근하는 것을 특징으로 하는 슬래브 시공 방법.
30. 제27항에 있어서,

    상기 반분 형강의 웹에는 리세스부가 형성되고,

    상기 리세스부를 통해 상기 콘크리트 부재를 가로지르는 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 슬래브 시공 방법.
31. 제27항에 있어서,

    상기 반분 형강의 단부에는 상기 콘크리트 부재가 형성되지 않고 노출되어 있으며, 상기 노출된 반분 형강의 단부에는 결합공이 형성된 것을 특징으로 하는 슬래브 시공 방법.

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