KR20090109801A - 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보 - Google Patents

파형웨브가 구비된 비대칭 합성보 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 상부 플랜지, 하부 플랜지 및, 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브로 이루어진 철골보; 상기 하부 플랜지 상부에 놓이는 데크플레이트; 및, 상기 데크플레이트 상부에 타설되는 콘크리트; 로 이루어진 것으로, 상기 하부 플랜지는 하부 플랜지의 너비가 상부 플랜지의 너비 이상이되, 철골보의 길이 방향을 따라 하부 플랜지의 양단이 상향 절곡되어 형성되는 상향절곡부; 및, 상기 상향절곡부의 상단이 수평 절곡되어 형성되는 수평절곡부; 가 구비되고, 상기 웨브는 철골보의 길이 방향을 따라 웨브의 전면 및 후면을 향하여 절곡되는 파형돌출부; 가 구비되는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보에 대한 것이다.
본 발명을 이용하여 구조물을 시공하는 경우에는 좌굴 및 비틀림에 대한 저항 성능 향상과 구조물의 층고 절감이 가능하다.
아울러 본 발명에서는 상기 철골보는 상부 플랜지 또는 하부 플랜지에 결합되는 것으로, 텐던의 절곡점(drape point)을 형성하기 위한 보조철물; 및, 상기 보조철물에 안착되어 절곡점(drape point)이 형성되는 텐던; 이 포함되되, 상기 철골보의 양단에 위치하는 파형돌출부 또는 웨브의 전면이나 후면에 결합되는 외측 스티프너에 텐던의 양단을 정착하여 프리스트레스를 도입한다.
철골보, 비대칭, 프리스트레스, 파형웨브

Description

파형웨브가 구비된 비대칭 합성보{ASYMMETRIC COMPOSITE BEAM WITH CORRUGATED WEB}
본 발명은 상부 플랜지, 하부 플랜지 및, 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브로 이루어진 철골보; 상기 하부 플랜지 상부에 놓이는 데크플레이트; 및, 상기 데크플레이트 상부에 타설되는 콘크리트; 로 이루어진 것으로, 상기 하부 플랜지는 하부 플랜지의 너비가 상부 플랜지의 너비 이상이되, 철골보의 길이 방향을 따라 하부 플랜지의 양단이 상향 절곡되어 형성되는 상향절곡부; 및, 상기 상향절곡부의 상단이 수평 절곡되어 형성되는 수평절곡부; 가 구비되고, 상기 웨브는 철골보의 길이 방향을 따라 웨브의 전면 및 후면을 향하여 절곡되는 파형돌출부; 가 구비되는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보에 대한 것이다.
구조물의 대형화·고층화가 진행되어 감에 따라, 구조물의 층고 절감을 통하여 경제적인 시공을 도모하려는 노력이 다양하게 시도되고 있다.
종래 구조물의 층고를 절감시키기 위한 방안으로는 고강도 콘크리트나 고강 도 강재 등 고강도 구조 재료를 사용하는 방법이 있었다. 그러나 이와는 별도로 보와 슬래브의 춤을 합한 수평 부재의 춤은 전체 층고를 기준으로 상당 부분을 차지하기 때문에, 수평 부재 자체의 춤을 절감시킬 필요성이 대두되었다. 아울러 슬래브 하부에 별도로 소요되는 설비 공간 역시 구조물의 층고를 증가시키는 요인으로 작용하므로, 이에 대한 고려가 필요하다.
한편, 보는 길이 방향의 축에 대하여 횡방향에서 작용하는 하중을 지지하는 구조재로서, 철골구조 또는 철골철근콘크리트 구조에서는 상부 플랜지와 하부 플랜지 및 웨브로 이루어진 H형강이나 조립보가 주로 사용된다.
그러나 웨브는 상대적으로 부재의 단면이 얇기 때문에, 좌굴에 취약하다는 단점이 있다. 또한 테두리보나 보에 이웃하는 경간의 좌우 스팬 길이가 상이한 경우에는 비대칭 하중에 의하여 보 부재에 비틀림이 유발될 가능성이 크다. 이러한 좌굴이나 비틀림은 구조물의 사용성과 밀접한 관계가 있는바, 이를 최소화할 수 있는 방안이 필요하다.
한편, 장스팬에 사용되는 보 부재는 경우에 따라 프리스트레스를 도입하여야 할 필요가 있는데, 프리스트레스의 도입시 텐던의 정착 및 캠버(camber)의 도입은 중요한 문제이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 좌굴 및 비틀림 저항 성능이 향상된 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 구조물의 층고를 절감할 수 있는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보를 제공하는 것을 본 발명의 다른 목적으로 한다.
셋째, 하중 및 처짐 형상에 따라 철골보의 절곡점(drape point)의 위치 및 개소의 조절이 가능한 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보를 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 상부 플랜지, 하부 플랜지 및, 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지를 연결하는 웨브로 이루어진 철골보; 상기 하부 플랜지 상부에 놓이는 데크플레이트; 및, 상기 데크플레이트 상부에 타설되는 콘크리트; 로 이루어진 것으로, 상기 하부 플랜지는 하부 플랜지의 너비가 상부 플랜지의 너비 이상이되, 철골보의 길이 방향을 따라 하부 플랜지의 양단이 상향 절곡되어 형성되는 상향절곡부; 및, 상기 상향절곡부의 상단이 수평 절곡되어 형성되는 수평절곡부; 가 구비되고, 상기 웨브는 철골보의 길이 방향을 따라 웨브의 전면 및 후면을 향하여 절곡되는 파형돌출부; 가 구비되는 것을 특징으로 하는 파형웨브 가 구비된 비대칭 합성보를 제공한다.
아울러 본 발명은 상기 철골보는 상부 플랜지 또는 하부 플랜지에 결합되는 것으로, 텐던의 절곡점(drape point)을 형성하기 위한 보조철물; 및, 상기 보조철물에 안착되어 절곡점(drape point)이 형성되는 텐던; 이 포함되되, 상기 철골보의 양단에 위치하는 파형돌출부 또는 웨브의 전면이나 후면에 결합되는 외측 스티프너에 텐던의 양단이 정착되어 정착구를 형성하는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.
첫째, 본 발명을 이용하여 구조물을 시공하는 경우에는 파형웨브로 인하여 웨브의 좌굴 및 비틀림에 대한 저항 성능이 향상될 것으로 기대된다.
둘째, 본 발명을 이용하는 경우에는 천공부가 설비덕트를 위한 공간으로 활용되고 수평부재의 춤을 조절할 수 있으므로, 구조물의 층고를 절감할 수 있다.
셋째, 본 발명을 이용하는 경우에는 하중 및 처짐 형상에 따라 철골보의 절곡점(drape point)의 위치 및 개소를 조절하여 프리스트레스를 도입할 수 있다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명하다.
도1은 본 발명의 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보의 실시예를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보는 상부 플랜지(10), 하부 플랜지(20) 및, 상기 상부 플랜지(10)와 하부 플랜지(20)를 연결하는 웨브(30)로 이루어진 철골보, 상기 하부 플랜지(20) 상부에 놓이는 데크플레이트 및, 상기 데크플레이트 상부에 타설되는 콘크리트로 이루어진다.
철골보는 H형강 또는 I형강의 형상으로 용접 결합된 조립보를 이용할 수 있다.
여기에서 철골보의 하부 플랜지(20)는 하부 플랜지(20)의 너비가 상부 플랜지(10)의 너비 이상인 것을 특징으로 하며, 철골보의 길이 방향을 따라 하부 플랜지(20)의 양단이 상향 절곡되어 형성되는 상향절곡부(22) 및, 상기 상향절곡부(22)의 상단이 수평 절곡되어 형성되는 수평절곡부(24)가 구비된다.
여기에서 상향절곡부(22)는 하부 플랜지(20)의 양단을 도1과 같이 연직 상방으로 절곡하거나, 도3과 같이 하부 플랜지(20)와 일정한 경사각을 유지하도록 상향 절곡하여 형성한다. 도3에 도시된 철골보를 이용하는 경우에는 웨브(30)와 상향절곡부(22) 사이에 일정한 간격이 형성되므로, 하부 플랜지(20)와 웨브(30)를 용접하는 작업이 용이하다.
이때 수평절곡부(24)는 철골보 상부에 데크플레이트 등 강판의 설치를 용이하게 해 준다. 그리고 수평절곡부(24) 상부에 강판을 설치한 다음에는 강판 상부에 콘크리트를 타설하여 합성보를 제작한다. 여기에서는 콘크리트는 철골보의 상부 플 랜지(10) 상부로 슬래브의 두께에 해당되는 높이까지 타설한다.
아울러 본 발명에서는 상향절곡부(22)의 춤을 조절하여 구조물의 수평 부재의 춤을 조절할 수 있으므로, 구조물의 층고 절감이 가능하다.
한편, 수평절곡부(24)는 도1과 같이 철골보의 외측을 향하여 절곡되는 형태뿐만 아니라, 철골보의 웨브(30)를 향하여 절곡되는 형태도 가능하다.
또한 철골보의 웨브(30) 부분은 철골보의 길이 방향을 따라 웨브(30)의 전면 및 후면을 향하여 절곡되는 파형돌출부(32)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기에서 파형돌출부(32)를 형성하기 위하여 냉간성형 강판을 이용할 수 있다. 그리고 파형돌출부(32)는 웨브(30)의 전면 및 후면을 향하여 절곡된 형태로 좌굴이나 비틀림에 대한 저항에 유리하다.
아울러 본 발명은 도2와 같이, 상기 파형돌출부(32)를 천공하여 형성되는 천공부(34)가 구비되는 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 천공부(34)에는 천공부(34)를 관통하는 설비덕트가 포함되어 구성될 수 있다.
즉, 웨브(30)에는 파형돌출부(32)의 일부가 천공된 형상의 천공부(34)가 포함되는데, 천공부(34)를 설비덕트의 설치를 위한 설비공간으로 활용함으로써 구조물의 층고 절감이 가능하다. 그리고 천공부(34)는 경우에 따라 슬래브 철근이 천공부(34)를 관통하여 연속성을 유지하도록 한다. 이때 천공부(34)는 상부 플랜지(10)와 하부 플랜지(20)의 중심선을 연결하는 웨브(30) 부분을 제외한 파형돌출부(32) 부분에 천공될 수 있다.
다음으로 도3은 한 쌍의 웨브(30)가 형성된 철골보를 이용하여 구성된 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보를 도시하는 사시도이다.
도3에서는 파형돌출부(32)가 상호 대칭을 이루도록 한 쌍의 웨브(30)가 철골보의 길이 방향을 따라 대면하도록 위치한다. 따라서 철골보에는 대면하는 파형돌출부(32)에 의하여 둘러싸인 일정한 공간부(36)가 형성된다.
보 부재에는 집중하중이나 지점 반력에 의하여 국부적인 면내 압축하중이 발생한다. 이러한 면내 압축하중이 큰 경우에는 하중 재하 지점에서 일어나는 지압하중으로 인하여 크리플링(crippling)이 일어난다. 그러나 도3과 같은 형태의 철골보를 이용하여 합성보를 제작하는 경우에는 이러한 단점을 보완할 수 있고, 철골보의 전단내력이 향상된다. 아울러 전단 중심과 단면 중심이 일치하기 때문에, 철골보의 비틀림을 방지할 수 있다.
또한 도4는 천공부(34)를 관통하여 수평절곡부(24) 상부에 설치되는 보강철근(40)이 포함되는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보의 종단면도를 도시한다.
보강철근(40)은 웨브(30)를 기준으로 좌우에 위치하는 수평절곡부(24)를 연결하여 하부 플랜지(20)의 변형을 방지한다. 여기에서 보강철근(40)은 웨브(30)의 천공부(34)를 관통하여 수평절곡부(24) 상부에 결합된다.
도5는 프리스트레스가 도입된 철골보를 이용하여 제작된 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 도5의 (a)는 프리스트레스가 도입된 철골보를 이용한 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보의 실시예를 나타내는 사시도이고, 도5의 (b)와 (c)는 이에 대한 평면도이다.
본 발명은 프리스트레스를 도입하기 위하여, 철골보의 상부 플랜지(10) 또는 하부 플랜지(20)에 텐던(60)의 절곡점(drape point)을 형성하기 위한 보조철물(50) 결합되며, 텐던(60)은 상기 보조철물(50)에 안착되어 절곡점(drape point)을 형성한다.
도5의 (a)에서 보조철물(50)은 ㄷ자형 철물을 이용하였고, ㄷ자형 철물 내부를 통과하는 텐던(60)은 보조철물(50)과 긴결되는 볼트 등의 연결철물을 통하여 프리스트레스력이 도입된다. 도5의 (a)의 확대도에서는 보조철물(50)에 의하여 프리스트레스가 도입된 텐던(60)의 실시예를 나타낸다.
그리고 텐던(60)의 양단은 철골보의 양단에 위치하는 파형돌출부(32)(도5의 (b))나 웨브(30)의 전면 또는 후면에 결합되는 외측 스티프너(52)(도5의 (c))에 정착되어 철골보의 단부에 정착구를 형성한다. 이때 보조철물(50)과 외측 스티프너(52)는 각각 철골보에 용접 결합 가능하다.
본 발명에서 보조철물(50)은 하중 및 처짐 형상에 따라 철골보에 캠버(camber)를 도입하기 위한 절곡점(drape point)을 구성한다.
여기에서 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보에 프리스트레스를 도입하는 순서는 보조철물(50)과 결합되도록 철골보에 텐던(60)을 설치한 후, 텐던(60)의 양단을 긴장시켜 철골보에 프리스트레스를 도입하고, 콘크리트를 타설하는 방법으로 이루어진다. 따라서 장스팬에서도 보 부재가 충분한 강성을 발휘할 수 있다.
마지막으로 도6은 프리스트레스가 도입된 철골보를 이용하여 제작된 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도6에서는 정착구와 정착구에 인접하는 보조철물(50) 사이에 위치하는 텐던(60)이 철골보의 길이 방향과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
이는 텐던(60)에 긴장력을 가할 때, 볼트와 너트 등 통상의 연결철물을 이용하여 텐던(60)의 양단을 정착시킬때 발생하는 작업상의 어려움을 해소하기 위함이다.
이때 도6에서 정착구에 인접한 보조철물(60), 즉 상부플랜지에 결합된 보조철물(60)의 내부에 안착되는 텐던(60)은 볼트 하부에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
도1 내지 도6은 본 발명의 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보의 실시예를 나타내는 도면.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
10: 상부 플랜지
20: 하부 플랜지
22: 상향절곡부
24: 수평절곡부
30: 웨브
32: 파형돌출부
34: 천공부
36: 공간부
40: 보강철근
50: 보조철물
52: 외측 스티프너
60: 텐던

Claims (8)

  1. 상부 플랜지(10), 하부 플랜지(20) 및, 상기 상부 플랜지(10)와 하부 플랜지(20)를 연결하는 웨브(30)로 이루어진 철골보;
    상기 하부 플랜지(20) 상부에 놓이는 데크플레이트; 및,
    상기 데크플레이트 상부에 타설되는 콘크리트; 로 이루어진 것으로,
    상기 하부 플랜지(20)는 하부 플랜지(20)의 너비가 상부 플랜지(10)의 너비 이상이되,
    철골보의 길이 방향을 따라 하부 플랜지(20)의 양단이 상향 절곡되어 형성되는 상향절곡부(22); 및,
    상기 상향절곡부(22)의 상단이 수평 절곡되어 형성되는 수평절곡부(24); 가 구비되고,
    상기 웨브(30)는
    철골보의 길이 방향을 따라 웨브(30)의 전면 및 후면을 향하여 절곡되는 파형돌출부(32); 가 구비되는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보.
  2. 제1항에서,
    상기 파형돌출부(32)를 천공하여 형성되는 천공부(34); 가 포함되는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보.
  3. 제1항에서,
    상기 파형돌출부(32)가 상호 대칭을 이루도록 한 쌍의 웨브(30)가 대면하는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보.
  4. 제2항에서,
    상기 천공부(34)를 관통하여 수평절곡부(24) 상부에 설치되는 보강철근(40); 이 포함되는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보.
  5. 제2항에서,
    상기 천공부(34)를 관통하는 설비덕트; 가 포함되는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 철골보는 상부 플랜지(10) 또는 하부 플랜지(20)에 결합되는 것으로, 텐던(60)의 절곡점(drape point)을 형성하기 위한 보조철물(50); 및, 상기 보조철물(50)의 위치에 안착되어 절곡점(drape point)이 형성되는 텐던(60); 이 포함되되,
    상기 철골보의 양단에 위치하는 파형돌출부(32) 또는 웨브(30)의 전면이나 후면에 결합되는 외측 스티프너(52)에 텐던(60)의 양단이 정착되어 정착구를 형성 하는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보.
  7. 제6항에서,
    상기 정착구와 정착구에 인접하는 보조철물(50) 사이에 위치하는 텐던(60)은 철골보의 길이 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보.
  8. 제6항에서,
    상기 보조철물(50)은 철골보에 캠버(camber)를 도입하기 위하여 설치되는 것을 특징으로 하는 파형웨브가 구비된 비대칭 합성보.
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