KR20130078928A - 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상부플렌지와 하부플랜지 그리고 이를 연결하는 일정한 간격으로 슬릿이 구성된 슬릿형 웨브로 이루어져, 콘크리트와의 합성시에 슬릿을 통한 부재간의 일체성을 확보하고, 견고한 구조체를 시공할 수 있는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보에 관한 것이다.

Description

슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보{Composite Beam With Slit-typed Web}

본 발명은 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상부플렌지와 하부플랜지 그리고 이를 연결하는 일정한 간격으로 슬릿이 구성된 슬릿형 웨브로 이루어져, 콘크리트와의 합성시에 슬릿을 통한 부재간의 일체성을 확보하고, 견고한 구조체를 시공할 수 있는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보에 관한 것이다.

보는 휨과 전단에 의해 하중을 지지하는 구조부재로서 주로 휨모멘트가 구조적 거동을 지배하기 때문에 휨재라고도 한다. 보는 휨과 전단에 의한 응력과 변형이 주로 발생하나 작용하중이 단면의 전단중심과 일치하지 않으면 비틀림이 수반되기도 한다. 따라서 보는 충분한 휨강도와 전단강도(또는 비틀림강도)를 보유하여야 하고, 수평부재로 이용되므로 처짐에 대한 사용성이 확보되어야 한다.

보 부재 특히, 강재 보 부재의 단면형으로는 H형 단면이 주로 쓰이며, 박스형, I형, ㄷ형 단면이 쓰이기도 한다. 보 부재는 주로 압연강재가 이용되지만, 강판을 접합하여 제작된 조립보(built-up beam)가 사용되기도 한다. 비틀림을 받거나 좌굴길이가 대단히 길면 상자형 단면(box section)을 사용하기도 한다. 장스팬 보나 하중이 커서 휨강성이 크게 요구되는 경우 기성 압연부재로는 단면내력이나 강성이 부족할 수 있다. 이에 대한 대안으로 커버플레이트 보, 플레이트 거더, 하니컴 보 및 트러스 보 등이 사용된다.

보의 다른 형태로 강재와 철근콘크리트 부재 각각의 단점을 보완하여 장점을 극대화하기 위하여 강재와 철근콘크리트가 일체로 합성된 합성보가 있다. 합성보의 종류로는 노출된 강재보가 상부의 철근콘크리트 슬래브와 전단연결재로 합성된 노출형 합성보와 강재보가 콘크리트에 완전히 매입된 매입형 합성보가 있다. 매입형 합성보는 별도의 보 거푸집이 필요하며 콘크리트의 충전에 어려움이 있으나 완벽한 내화성능과 휨압축재의 역할이 필요한 경우나 강구조와 철근콘크리트구조가 만나서겹치는 경계 부근에 사용되기도 한다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1014195호(특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 골이 면에 수직한 방향으로 길이방향을 따라 연속적으로 반복되도록 얇은 강판을 절곡하여 성형한 웨브판을 서로 이격하여 배치하고 웨브판의 하면에 하부 플랜지 역할을 하는 하부 플랜지판을 용접하여 조립한 철골보와, 철골보 내부에 타설되는 콘크리트와, 콘크리트에 미리 압축력을 도입하기 위해 철골보 내부에 설치되는 복수의 긴장재와, 철골보의 양단부에 결합되어 소요 긴장력으로 긴장된 긴장재의 양단부를 정작하는 정착장치와, 긴장재가 절곡되어 배치되도록 절곡하기 위해 철골보 내부에 설치되는 절곡장치와, 철골보 내부에 타설되는 콘크리트에 의한 측압에 의해 웨브판이 벌어지는 것을 방지하기 위해 철골보의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되는 복수의 간격유지재를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 조립보를 제안하여, 기존의 철골보에 비해 좌굴 및 비틀림에 대한 저항력을 향상시켰다. 또한 철골보 내부에 채워지는 콘크리트에 미리 압축력을 줌으로써 철골보의 춤을 키우지 않으면서도 장스팬 및 고하중용으로 사용될 수 있도록 하였다.

그러나 상기 배경기술의 프리스트레스트 합성보는 단면의 축강성이 큰 일반적인 I형 철골보에 프리스트레스트를 도입하여 프리스트레스트의 도입효율이 다소 떨어지며, 작은 힘으로도 웨브에 큰 변형이 일어나도록 유도할 수 없어 상하부 플랜지의 프리스트레스 도입효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

특허등록 제1014195호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 휨강성과 우수한 비틀림강도를 보유하고 콘크리트와의 합성효과가 뛰어난 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 콘크리트와의 합성시에 슬릿을 통한 부재간의 일체성을 확보하고, 견고한 구조체를 시공할 수 있는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예는 상부 플랜지 부재; 하부 플랜지 부재; 상부 플랜지 부재와 하부 플랜지 부재의 전체 길이에 걸쳐 연결하며, 일정한 간격으로 상하로 긴 장공형상으로 통공되는 슬릿이 구성되며, 상기 슬릿 중 양단부에서 중앙부까지 소정의 거리에 있는 슬릿은 상부가 양단부측으로 기울어진 형상의 사선슬릿으로 구성되는 슬릿형 철골 웨브; 슬릿형 철골 웨브만 또는 상하부 플랜지 부재와 슬릿형 철골 웨브 모두가 매입되는 콘크리트;로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보를 제공하고자 한다.

또한, 콘크리트에 길이방향으로 슬릿형 철골 웨브의 양쪽에 각각 매입되고 긴장·정착되어 프리스트레스를 도입하는 긴장재가 추가로 구성되며, 상기 긴장재는 복수개가 구성되며 길이방향의 중앙에서 서로 교차되도록 매입되거나, 직선과 포물선의 혼합배치의 형태로 매입되도록 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 실시예는 상부 플랜지 부재; 하부 플랜지 부재; 상부 플랜지 부재와 하부 플랜지 부재의 전체 길이에 걸쳐 일정한 간격을 두고 상부 플랜지 부재와 하부 플랜지 부재의 폭방향 중심선 상에서 서로 연결하는 복수의 제1 웨브 부재와, 상부 플랜지 부재와 하부 플랜지 부재의 폭방향 중심선 상에서 양쪽 끝단으로 각각 일정 거리로 이격되어 상부 플랜지 부재와 하부 플랜지 부재를 서로 연결하면서 제1 웨브 부재와 교대로 설치되는 복수의 한 쌍의 제2 웨브 부재 구성되고, 제1 웨브 부재와 제2 웨브 부재에는 일정한 간격으로 통공되어 슬릿이 각각 형성되는 슬릿형 불연속 웨브; 슬릿형 불연속 웨브만 또는 상하부 플랜지 부재와 슬릿형 불연속 웨브 모두가 매입되는 콘크리트; 콘크리트에 길이방향으로 제1 웨브 부재의 양쪽에 각각 매입되고 긴장·정착되어 프리스트레스를 도입하는 긴장재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보를 제공하고자 한다.

또한, 상기 슬릿은 장공, 사각형 및 원형의 다양한 형상으로 통공되며, 상기 긴장재는 복수개가 구성되며 길이방향의 중앙에서 서로 교차되도록 매입되거나, 직선과 포물선의 혼합배치의 형태로 매입되도록 하는 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보를 제공하고자 한다.

본 발명의 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보는, 슬릿을 통하여 콘크리트와 보를 일체화시킬 수 있으며, 프리스트레스트의 도입 시에 웨브의 축강성을 낮추고 이로 인한 아코디언 효과가 극대화 되도록 하여, 슬릿에 의해서 작은 힘으로도 웨브에 큰 변형이 일어나게 되므로 상하부 플랜지의 프리스트레스 도입효율을 증진되며, 이로 인해 휨 부재의 처짐 제어 효율을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있으며, 일반 철골보와 동일한 시공법을 사용할 수 있기 때문에 경제성 및 적용성이 우수하고, 프리스트레스가 도입되면 부재의 강성을 효율적으로 높일 수 있으므로 처짐제어 성능이 우수하여 부재의 강성 및 강도가 우수하기 때문에 층고절감 및 장스팬에 유리한 효과가 있다.

또한, 휨강성이 높고 횡비틀림좌굴을 방지할 수 있으며 작용하중이 단면의 전단중심과 일치하지 않을 경우에도 비틀림에 효과적으로 저항할 수 있고 웨브의 국부좌굴에 대해서도 효과적으로 저항할 수 있으며, 한 콘크리트와의 합성효과가 뛰어나고 합성보에 도입되는 유효 긴장력을 보다 증가시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보의 일 실시예의 일부절개 사시도,
도 2는 상기 도 1의 철골보(10)의 사시도,
도 3은 상기 도 2의 다른 실시예를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보의 다른 실시예의 일부 절개 사시도,
도 5는 상기 도 4의 철골보(10a)의 사시도,
도 6은 상기 도 4의 평면도,
도 7은 상기 도 5의 A-A와 B-B선을 따른 단면도.
도 8은 본 발명의 긴장재의 다양한 배치를 도시한 배치도,
도 9는 종래의 기술에 따른 합성보를 나타낸 사시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보(1)는 상부 플랜지 부재(100)와 하부 플랜지 부재(200) 및 상부 플랜지 부재(100)와 하부 플랜지 부재(200)를 서로 연결하도록 길이방향으로 구성되는 슬릿형 철골아치작용에 의하여 전단전달이 이루어 웨브(300)로 이루어지는 철골보(10)를 슬릿형 철골 웨브(300)만 또는 상하부 플랜지 부재(100)(200)와 슬릿형 철골 웨브(300) 모두가 매입되도록 콘크리트(400)를 구성하여 합성보의 형태를 형성한다.

도 2를 참조하여 철골보(10)를 설명하면, 상부 플랜지 부재(100)와 하부 플랜지 부재(200)는 전체 길이에 걸쳐 동일한 폭과 두께를 가진 강판으로 구성된다.

슬릿형 철골 웨브(300)는 상부 플랜지 부재와 하부 플랜지 부재의 전체 길이에 걸쳐 폭방향 중심선 상에 배치되어 연결하도록 구성되며, 상기와 같이 구성되면 단면이 기존의 H형강과 동일한 형상이며, 기존의 H형강의 웨브에 슬릿(310)을 통공하여 구성하면 되기 때문에 부재가공이 용이하다.

슬릿형 철골 웨브(300)는 상하로 긴 장공형상으로 슬릿(310)이 통공되어 구성되는데, 길이방향을 따라 일정한 간격을 갖고 배치된다. 슬릿(310)은 상하로 긴 장공형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 장공으로 형성된 슬릿(310)에 의하여 아코디언효과를 극대화시켜 신축변형이 원활하게 가능토록하고, 프리스트레스 도입에 따른 콘크리트의 탄성변형과 크리프 또는 건조수축변형에 자재(自在)로 따를 수 있도록 하는 것이다.

기존의 프리스트레스트 합성보는 단면의 축강성이 큰 일반적인 I형 철골보에 프리스트레스트를 도입하여 프리스트레스트의 도입효율이 매우 떨어질 수 밖에 없으나, 본 발명은 슬릿형 철골 웨브(300)를 적용하여 프리스트레스트의 도입 시에 슬릿형 철골 웨브(300)의 축강성을 낮추고 이로 인한 아코디언 효과가 유발하도록 하였다. 슬릿형 철골 웨브(300)의 축강성이 낮을수록 아코디언 효과가 극대화된다. 즉, 슬릿형 철골 웨브(300)에 축하중을 도입하면 슬릿형 철골 웨브(300)에 있는 슬릿(310)에 의해서 작은 힘으로도 슬릿형 철골 웨브(300)에 큰 변형이 일어나게 되므로 상부 플랜지 부재(100)와 하부 플랜지 부재(200)의 프리스트레스 도입효율을 증진시키게 되며, 이로 인해 휨 부재의 처짐 제어 효율을 극대화시킬 수 있다.

슬릿(310)은 중앙부는 상하로 긴 장공 형상의 직선슬릿(311)이 형성되고, 직선슬릿(311)을 제외한 양측의 슬릿(310)은 상부가 양단부측으로 기울어진 형상의 사선슬릿(312)으로 구성된다. 즉, 슬릿형 철골 웨브(300)의 양단부에서 중앙부까지 소정의 거리에 있는 슬릿(310)은 상부가 양단부측으로 기울어진 형상의 사선슬릿(312)으로 구성한다. 이와 같이 사선슬릿(312)을 구성한 것은 일반적으로 휨모멘트를 플랜지가 저항하고 전단력은 웨브에서 저항하도록 설계되며, 보가 단순지지된 경우에 보의 지지점에 가까운 영역에서는 아치작용에 의하여 전단전달이 이루어지게 되는 것이다. 즉, 약 45도 정도로 기울어진 방향으로 주압축대가 형성되며, 직각방향으로는 주인장응력의 작용에 의하여 콘크리트부재의 경우 사인장 균열이 발생하게 되는 것이다. 따라서 본 발명은 합성보 이므로 압축대는 콘크리트의 저항으로 분담하고 인장응력에 대해서는 슬릿형 철골 웨브(300)가 분담할 수 있도록 하면 가장 효율적이기 때문에, 아치작용에 의하여 전단전달이 이루어지도록 장공을 약 45도 정도로 기울인 형태의 사선슬릿(312)을 구성함으로써 주인장 응력에 슬릿형 철골 웨브(300)가 저항할 수 있도록 한다.

또한, 슬릿형 철골 웨브(300)만 또는 상하부 플랜지 부재(100)(200)와 슬릿형 철골 웨브(300) 모두가 매입되도록 콘크리트(400)를 구성하여 합성보의 형태를 형성하며, 이때 슬릿(311)을 통하여 콘크리트(400)가 슬릿형 철골 웨브(300) 일체화되기 때문에, 상부 플랜지 부재(100), 하부 플랜지 부재(200) 및 슬릿형 철골 웨브(300)와 콘크리트(400)와의 합성효과가 향상되는 역할을 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기의 합성보에 콘크리트(400)에 길이방향으로 슬릿형 철골 웨브(300)의 양쪽에 각각 긴장재(500)를 매입되고 긴장·정착되어 프리스트레스를 도입하도록 하는데, 일반적인 H형강에 프리스트레스를 도입하게 되면, 형강의 큰 축강성에 의해서 프리스트레스 도입효율이 매우 낮지만, 본 발명의 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보에 프리스트레스를 도입하게되면 아코디언효과로 인하여 주요 휨저항요소인 상부 플랜지 부재(100)와 하부 플랜지 부재(200)에 프리스트레스 도입효율을 높일 수 있는 이점이 있다. 상부 플랜지 부재(100)와 하부 플랜지 부재(200)와 같은 수평부재에 프리스트레스가 도입되면 부재의 강성을 효율적으로 높일 수 있으므로 처짐제어 성능이 우수하게 되고, 강도 보강에도 상당히 효과적이다. 따라서, 긴장재(500)를 긴장하여 프리스트레스가 도입되면 장경간을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 층고절감이 가능하며, 철근콘크리트와 강구조를 단순히 결합한 수동적인 합성구조에 비해 처짐제어와 강도, 강성 증진에 더욱 능동적으로 사용성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

도 8a는 긴장재의 배치를 개략적으로 도시한 도로써, 긴장재(500)의 수는 필요한 보강의 정도에 따라 구조계산에 의해 결정되며, 포물선형 배치(a), 직선형 배치(b), 직선형과 포물선형의 혼합배치(c) 등으로 배치되어 매입될 수 있으며, 긴장재(500)는 보의 길이방향으로 제1 웨브 부재(310)와 제2웨브 부재(310) 사이에 서로 교차되도록 매입되고 긴장·정착된다. 즉, 제1 웨브 부재(310)과 한 쌍의 제2 웨브 부재(310) 중 어느 하나의 제2 웨브 부재(310) 사이에 설치된 하나의 긴장재는 보의 일단에서 타단의 하부 플랜지 부재(200)를 향해 아래로 경사지게 배치되고 다른 하나의 긴장재는 보의 일단에서 타단의 상부 플랜지 부재(100a)를 향해 위로 경사지게 배치되어 보의 중앙에서 서로 교차되도록 배치되는 엑스자형배치(d) 형태로 매입될 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보는, 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a) 및 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)를 서로 연결하며 서로 교대로 설치된 제1 웨브 부재(310a)와 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)로 구성되는 슬릿형 불연속 웨브(300a)로 이루어지는 철골보(10a)에서, 콘크리트(400a)를 슬릿형 불연속 웨브(300a)만 또는 상하부 플랜지 부재(100a)(200a)와 슬릿형 불연속 웨브(300a) 모두가 매입되도록 하여 합성보의 형태를 완성한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)는 전체 길이에 걸쳐 동일한 폭과 두께를 가진 강판으로 구성된다. 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)는 도시된 바와 같이 서로 동일한 폭을 갖는 대칭 단면으로 구성할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 슬릿형 불연속 웨브(300a)는 복수의 제1 웨브 부재(310a)와 복수의 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)로 구성된다.

제1 웨브 부재(310a)는 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)의 폭방향 중심선 상에 배치되어 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)를 서로 연결한다. 복수의 제1 웨브 부재(310a)는 상, 하부 플랜지 부재(100a)(200a)의 길이방향을 따라 서로 일정한 간격을 갖고 배치된다. 따라서 제1 웨브 부재(310a)가 설치된 부분의 단면은 H형 단면이 된다.

한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)는 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)의 폭방향 중심선에서 양쪽 끝단으로 각각 일정 거리가 떨어진 위치에 배치되어 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)를 서로 연결한다. 복수의 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)는 상, 하부 플랜지 부재(100a)(200a)의 길이방향을 따라 서로 일정한 간격을 갖고 제1 웨브 부재(310a)와 교대로 배치된다. 따라서 제1 웨브 부재(310a)와 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)는 보의 전 지간(span)에 걸쳐 연속적으로 반복되면서 상, 하부 플랜지 부재(100a)(200a)를 서로 연결시킨다. 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)를 상, 하부 플랜지 부재(100a)(200a)의 폭방향으로 끝단에 배치하고 상, 하부플랜지 부재(100a)(200a)가 서로 동일한 폭을 갖는 경우 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)가 설치된 부분의 단면은 상자형 단면이 된다. 그렇지 않고 폭방향으로 끝단에서 안쪽으로 배치할 경우 단면은 대략 ㅍ자형 단면이 된다. 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)는 제1 웨브 부재(310a)와 서로 교차되도록 교대로 배치되거나 교차되지 않도록 교대로 배치될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보는 H형 단면(a)과 상자형(ㅍ자형)(b) 단면이 연속적으로 반복되는 단면이 되고, 그에 따라 강재 조립보의 단부의 단면은 H형 단면 또는 상자형(ㅍ자형) 단면이 될 수 있다. 단부가 H형 단면이 되도록 제1 웨브 부재(310a)를 배치할 경우 강재 기둥과의 접합부를 기존의 H형강보와 동일하게 구성할 수 있는 장점이 있고, 상자형 단면이 되도록 제2 웨브 부재(310b)를 배치할 경우 집중하중에 의한 국부적인 압축응력에 효과적으로 대응할 수 있어 강도를 보강하기 위해 별도로 스티프너를 설치할 필요가 없는 장점이 있다. 또한 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)를 이용해 부분적으로 상자형 단면을 구성하고 있으므로 휭강성이 증가하고 횡비틀림좌굴을 방지할 수 있으며 작용하중이 단면의 전단중심과 일치하지 않을 경우에도 비틀림에 효과적으로 저항할 수 있고 웨브의 국부좌굴에 대해서도 효과적으로 저항할 수 있다.

제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)는 각각 일정한 간격으로 슬릿(311a)이 통공되어 형성된다. 슬릿(311a)은 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a) 사이에서 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)로 공간이 막혀 있지 않고, 슬릿(311a)에 의하여 연결되도록 하기 때문에. 콘크리트(400a)와의 합성효과가 향상되는 역할을 한다. 또한, 슬릿(311a)(311b)이 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)에 형성되어 아코디언효과를 극대화시켜 신축변형이 가능하고, 프리스트레스 도입에 따른 콘크리트의 탄성변형과 크리프 또는 건조수축변형에 자재(自在)로 따를 수 있도록 하는 것이다.

기존의 프리스트레스트 합성보는 단면의 축강성이 큰 일반적인 I형 철골보에 프리스트레스트를 도입하여 프리스트레스트의 도입효율이 매우 떨어질 수 밖에 없으나, 본 발명은 슬릿(311a)(311b)이 형성된 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)를 적용하여 프리스트레스트의 도입 시에 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)의 축강성을 낮추고 이로 인한 아코디언 효과가 유발하도록 하였다. 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)의 축강성이 낮을수록 아코디언 효과가 극대화된다. 즉, 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)에 축하중을 도입하면 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)에 있는 슬릿(311a)(311b)에 의해서 작은 힘으로도 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)에 큰 변형이 일어나게 되므로 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)의 프리스트레스 도입효율을 증진시키게 되며, 이로 인해 휨 부재의 처짐 제어 효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명에서 제1 웨브 부재(310a)와 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)가 교대로 배치된 구조이므로 콘크리트(400a)와의 합성효과가 향상된다. 콘크리트(400a)는 슬릿형 불연속 웨브(300a)만 또는 상하부 플랜지 부재(100a)(200a)와 슬릿형 불연속 웨브(300a) 모두가 매입되도록 한다.

한편, 합성보가 장스팬용이나 고하중용으로 사용되어 휨강성이 크게 요구되는 경우나 처짐에 대해 보강을 필요로 하는 경우 긴장재(500a)를 설치하여 합성보에 프리스트레스를 도입할 수 있다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 긴장재(500a)는 합성보의 길이방향으로 설치되며 제1 웨브 부재(310a)를 사이에 두고 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)의 바깥쪽 또는 안쪽으로 설치될 수 있다. 이때, 제1 웨브 부재(310a)와 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b)가 교대로 배치된 구조이므로 합성보에 도입되는 유효 긴장력을 증가시킬 수 있다.

일반적인 H형강에 프리스트레스를 도입하게 되면, 형강의 큰 축강성에 의해서 프리스트레스 도입효율이 매우 낮지만, 본 발명의 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보에 프리스트레스를 도입하게되면 아코디언효과로 인하여 주요 휨저항요소인 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)에 프리스트레스 도입효율을 높일 수 있는 이점이 있다. 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)와 같은 수평부재에 프리스트레스가 도입되면 부재의 강성을 효율적으로 높일 수 있으므로 처짐제어 성능이 우수하게 되고, 강도 보강에도 상당히 효과적이다. 따라서, 긴장재(500a)를 긴장하여 프리스트레스가 도입되면 장경간을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 층고절감이 가능하며, 철근콘크리트와 강구조를 단순히 결합한 수동적인 합성구조에 비해 처짐제어와 강도, 강성 증진에 더욱 능동적으로 사용성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

슬릿(311a)(311b)은 일반적으로 신축변형이 원활하게 가능토록하기 위하여 상하로 긴 장공이 사용되는데, 사각형 원형 등의 다양한 형상으로 구성할 수 있다. 일반적으로 구조물의 골조 설계와 덕트 배관 등 설비 설계는 서로 간섭하는 경우가 종종 발생하여 어려움을 겪고 있으며, 수평부재를 피해 설비 설계를 하게 되면 층고가 높아지거나, 층고의 절감을 위해 골조 시공 후 보 부재에 개구부를 추가적으로 형성해야 하는 등의 문제점이 있었기 때문에, 본 발명에서와 같이 슬릿(311a)(311b)에 덕트 배관 등이 지나가는 통로로 사용될 수 있으며, 부재설계단계에서 부터 개구부 즉 슬릿(311a)(311b)의 형상을 고려하여 설비 설계와 구조설계의 간섭을 최소화 할 수 있습니다. 이와 같이, 다양한 형태의 슬릿(311a)(311b)의 형상을 도입할 수 있어 설비(덕트, 배관 등)설계에 따라 유동적으로 그 형태의 적용이 가능하다.

긴장재(500a)의 수는 필요한 보강의 정도에 따라 구조계산에 의해 결정되며, 포물선형 배치, 직선형 배치, 직선형과 포물선형의 혼합배치 등으로 배치되어 매입될 수 있으며, 긴장재(500a)는 보의 길이방향으로 제1 웨브 부재(310a)와 제2웨브 부재(310b) 사이에 서로 교차되도록 매입되고 긴장·정착된다. 즉, 제1 웨브 부재(310a)과 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b) 중 어느 하나의 제2 웨브 부재(310b) 사이에 설치된 하나의 긴장재는 보의 일단에서 타단의 하부 플랜지 부재(200a)를 향해 아래로 경사지게 배치되고 다른 하나의 긴장재는 보의 일단에서 타단의 상부 플랜지 부재(100a)를 향해 위로 경사지게 배치되어 보의 중앙에서 서로 교차되도록 배치되는 엑스자형배치 형태로 매입될 수도 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

1, 1a : 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보
10, 10a : 철골보
100, 100a : 상부 플랜지 부재
200, 200a : 하부 플랜지 부재
300 : 슬릿형 철골 웨브
310 : 슬릿
300a : 슬릿형 불연속 웨브
310a : 제1 웨브 부재
310b : 제2 웨브 부재
311a, 311b : 슬릿
400, 400a : 콘크리트
500, 500a : 긴장재

Claims (6)

1. 상부 플랜지 부재(100);
   하부 플랜지 부재(200);
   상부 플랜지 부재와 하부 플랜지 부재의 전체 길이에 걸쳐 연결하며, 일정한 간격으로 상하로 긴 장공형상으로 통공되는 슬릿(310)이 구성되며, 상기 슬릿(310) 중 중앙부는 상하로 긴 장공 형상의 직선슬릿(311)이 형성되고, 직선슬릿(311)을 제외한 양측의 슬릿(310)은 상부가 양단부측으로 기울어진 형상의 사선슬릿(312)으로 구성되는 슬릿형 철골 웨브(300);
   슬릿형 철골 웨브(300)만 또는 상하부 플랜지 부재(100)(200)와 슬릿형 철골 웨브(300) 모두가 매입되는 콘크리트(400);로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보.
2. 제 1항에 있어서,
   콘크리트(400)에 길이방향으로 슬릿형 철골 웨브(300)의 양쪽에 각각 매입되고 긴장·정착되어 프리스트레스를 도입하는 긴장재(500)가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 긴장재(500)는 복수개가 구성되며 길이방향의 중앙에서 서로 교차되도록 매입되거나, 직선과 포물선의 혼합배치의 형태로 매입되도록 하는 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보.
4. 상부 플랜지 부재(100a);
   하부 플랜지 부재(200a);
   상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 간격을 두고 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)의 폭방향 중심선 상에서 서로 연결하는 복수의 제1 웨브 부재(310a)와, 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)의 폭방향 중심선 상에서 양쪽 끝단으로 각각 일정 거리로 이격되어 상부 플랜지 부재(100a)와 하부 플랜지 부재(200a)를 서로 연결하면서 제1 웨브 부재(310a)와 교대로 설치되는 복수의 한 쌍의 제2 웨브 부재(310b) 구성되고, 제1 웨브 부재(310a)와 제2 웨브 부재(310b)에는 일정한 간격으로 통공되어 슬릿(311a)(311b)이 각각 형성되는 슬릿형 불연속 웨브(300a);
   슬릿형 불연속 웨브(300a)만 또는 상하부 플랜지 부재(100a)(200a)와 슬릿형 불연속 웨브(300a) 모두가 매입되는 콘크리트(400a);
   콘크리트(400a)에 길이방향으로 제1 웨브 부재(310a)의 양쪽에 각각 매입되고 긴장·정착되어 프리스트레스를 도입하는 긴장재(500a);로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 슬릿(311a)(311b)은 장공, 사각형 및 원형의 다양한 형상으로 통공된 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 긴장재(500a)는 복수개가 구성되며 길이방향의 중앙에서 서로 교차되도록 매입되거나, 직선과 포물선의 혼합배치의 형태로 매입되도록 하는 것을 특징으로 하는 슬릿형 웨브를 갖는 프리스트레스 합성보.
   

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