KR20130100681A

KR20130100681A - 3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법

Info

Publication number: KR20130100681A
Application number: KR1020130009231A
Authority: KR
Inventors: 이창남
Original assignee: 이창남
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-09-11
Also published as: KR101404515B1; WO2013129745A1; KR20130100665A

Abstract

본 발명은 건물이나 교량 등에 쓰이는 합성보에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 보 높이를 일정 길이 이상으로 높일 수 있으면서도 하부플랜지를 구성하는 하부플랜지의 두께와 폭 및 강종을 용도에 따라 자유롭게 변경할 수 있는 단면 형상으로 구성되어, 조립성, 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법에 대한 것이다.
본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 내부에 콘크리트가 채워지는 합성보에 관한 것으로서, 상호 일정한 거리가 이격되도록 배치되는 것으로, 상단이 내측 또는 외측으로 수평 절곡된 상부플랜지와, 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈을 형성하는 하측 절곡부가 구비된 한 쌍의 웨브 플레이트; 및 상기 웨브 플레이트의 하부에 상기 한 쌍의 웨브 플레이트를 잇도록 결합되는 것으로, 상기 하측 절곡부의 하측과 용접에 의해 결합되는 하부플랜지; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 3조각 하이브리드 빔의 제작방법은 한 쌍의 웨브 플레이트와 상기 한 쌍의 웨브 플레이트 하단에 결합되는 하부플랜지로 구성되는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법에 있어서, (a) 상단이 내측 또는 외측으로 수평 절곡된 상부플랜지와, 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈을 형성하는 하측 절곡부가 구비된 한 쌍의 웨브 플레이트를 상호 일정한 거리가 이격되도록 대칭되게 배치하는 단계; 및 (b) 상기 한 쌍의 웨브 플레이트 하부에 하부플랜지를 용접하여 결합하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 보 높이를 일정 길이 이상으로 높일 수 있으면서도 하부플랜지를 구성하는 하부 플레이트의 두께와 폭 및 강종을 용도에 따라 자유롭게 변경할 수 있는 보 단면 형상을 통하여, 조립성, 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.

Description

3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법{Hybrid beam with separated double swellings and assembling method thereof}

본 발명은 건물이나 교량 등에 쓰이는 합성보에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 보 높이를 일정 길이 이상으로 높일 수 있으면서도 하부플랜지를 구성하는 하부 플레이트의 두께와 폭 및 강종을 용도에 따라 자유롭게 변경할 수 있는 단면 형상으로 구성되어, 조립성, 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법에 대한 것이다.

건물이나 교량 등에서 합성보(composite beam) 구조는 콘크리트 슬래브와 철골보를 전단연결재로 연결하여 외력에 대한 구조체의 거동을 일체화시킨 구조를 뜻한다.

종래 상기와 같은 기존의 철골 합성보와는 달리 상부가 개구된 강판 내부를 콘크리트로 채우고 슬래브와 일체화시켜, 인장력을 높임과 동시에 상대적으로 철골 물량을 절감할 수 있는 TSC 합성보가 개발되어 사용되고 있다.

도 1은 종래 TSC 합성보의 종류를 나타내는 단면도이다.

도 1의 (a)는 출원인이 1999년 개발하여 특허를 취득한 한국 최초의 양산 합성보인 특허등록 제10-0430317호(이하, TSC I)이고, 이후, 개선을 거듭하여 도 1의 (b)에서 볼 수 있는 특허등록 제10-0617878호(이하, TSC Ⅱ), 도 1의 (c)에서 볼 수 있는 특허등록 제10-0592398호(이하, TSC Ⅲ)를 거쳐, 도 1의 (d)에서 볼 수 있는 특허등록 제10-0872959호(이하, TSC Ⅳ)를 등록받아 실시 중에 있다.

TSC I 개발 당시에는 강판의 종류가 SS400 또는 SM400이었지만, TSC Ⅳ는 SM490을 주로 사용하며 중국 경쟁업체들에 대항하는 국내 제강회사들의 고부가가치 제품 개발 경쟁 덕분에 예상보다 빠른 시일 안에 SM570, SM800까지도 사용 가능하게 될 전망이다.

고강도강일수록 단가가 비싸긴 하나 전체 자재 사용량을 적절히 줄이면 공사원가 절감은 물론 자원 절약, 탄소배출량 감소 효과도 얻을 수 있다. 단, 고강도강 사용시 주의할 점은 강재의 강도와는 무관하게 변형에 영향을 주는 영계수(Young's Modulus)가 2.05×10⁵N/㎟로 동일하다는 점이다. 즉, 고강도강으로 갈수록 강재의 강도는 높아지나 강성까지 함께 높아지지는 않는다. 예컨대, 기존 일반 강재와 두께가 같은 고강도강의 강도가 일반 강재의 2배라고 가정할 때, 강도를 똑같이 맞출 수 있다 하여 두께를 절반으로 줄이면 강성이 절반으로 줄어들게 된다.

따라서 보 제작시 강도만을 고려하여 두께가 얇은 고강도강으로 대체하면, 강도 부족으로 부러지지는 않으나 강성 부족으로 구부러지고 처짐량이 커서 사용이 어려울 수 있다. 합성보의 경우 공사 완료시 보의 강성은 콘크리트가 주로 발휘하므로 이론상으로는 강재는 강도만 유지된다면 얼마든지 두께를 줄여도 되지만, 실제로는 두께를 줄인 만큼 강성이 감소된 합성보는 콘크리트가 양생되기 전까지의 시공중 처짐이 문제가 된다.

이러한 시공중 처짐의 가장 보편적인 해결책은 보 하부에 가설지주를 세우는 것인데 층고가 높아 가설지주의 길이가 길어지면 좌굴(buckling)을 방지하기 위하여 가설지주의 단면 크기를 늘려야 하고 이는 가설공사비의 상승 요인이 된다. 또 한 가지 방법은 시공중 처짐을 미리 고려하여 보 자체에 일정량의 치올림(camber)을 주는 것으로서 강재에 열을 가했다가 식는 과정에서 발생하는 수축현상을 활용하여 합성보 하부 강재를 가열하는 방법, 위층 보의 단부에서 아래층 보의 중앙부를 달대로 매달아 처짐을 제어하는 방법 등이 사용되고 있으며, 프리스트레스트(pre-stressed) 콘크리트 구조에서는 강선을 긴장하는 과정에서의 치올림 효과를 활용하기도 한다.

상기한 바와 같이 처짐량 과다로 인한 부작용은 고강도강을 사용하는 장스팬 보에 항상 수반되는 문제이다. TSC 합성보는 U형 강판재 내부에 콘크리트를 채우는 합성보이므로, 콘크리트가 양생된 후에는 처짐량 및 진동 문제가 크게 개선되는 장점이 있다.

한편, 철골보에 필수인 내화피복의 경우 TSC 합성보는 일반 H형강에 비하여 1/2 두께의 내화피복으로도 탁월한 내화성이 있으며(건설기술연구원 내화구조 인증: BS09-0928-1a), H형강보다 표면적이 적으므로 전반적으로 내화피복 공사비가 H형강의 1/3으로 절감되는 장점이 있다.

TSC합성보가 H형강에 비하여 경제적이라는 것은 개발 당시부터 지속적인 실물대 실험과 200여 동 이상의 대형건물 공사 적용 실적으로 증명되며, 도 1의 (a) 내지 (d)에 도시된 TSC I 내지 TSC Ⅳ의 특성은 다음과 같다.

도 1의 (a)에 도시된 TSC I(10)은 냉간 성형이 불가능한 대형 보(일반적으로 길이 15m 이상)에 적용되는 것으로, 두꺼운 강판으로 용접 제작하는 플레이트 거더(대형 H형강)를 대체한다.

도 1의 (b)에 도시된 TSC Ⅱ(20)는 상부플랜지(1)가 바깥쪽을 향하는 것을 특징으로 한다. TSC Ⅱ(20)는 바깥쪽으로 절곡된 상부플랜지(1)에 데크를 걸치기 쉽고 상부철근 배근이 용이하다는 장점이 있는 반면, 몇 가지 제약사항이 있다.

첫째, 국내 냉간 성형설비의 제작능력 한계 때문에 TSC Ⅱ(20) 제작에 사용될 수 있는 코일의 두께는 6~10㎜, 보의 최대 높이는 500㎜로 제한된다. 상기 제약조건으로 인하여 TSC Ⅱ(20)의 최대 스팬은 약 15m(고하중시 12m 이하) 정도이다.

둘째, TSC Ⅱ(20)의 상부플랜지(1)가 바깥을 향하는 형상 때문에 H-300 SRC 기둥 웨브 내법치수에 맞추어 하부플랜지(2)를 270㎜ 폭으로 제작한 TSC Ⅱ(20)는 상부플랜지(1)를 포함하는 총 너비가 450㎜에 달하므로, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, SRC 기둥(50)의 폭이 최소 800㎜ 이상이어야만 기둥에서 반대편 보와 연속시킬 수 있고 후속 철근콘크리트 공사가 가능하다.

상기 두 가지 제약사항 때문에 TSC Ⅱ(20)는 여러 장점들에도 불구하고 주로 아파트형 공장, 물류센터, 민자역사 등 고하중의 대형 건물에 적용되었고, 소규모 경량하중 건물에는 가격경쟁력을 갖지 못하였다.

한편, TSC Ⅱ(20)의 제약조건을 개선하여, 보의 총 너비를 줄여 폭이 좁은 기둥에도 접합이 용이하도록 개발한 기술이 도 1의 (c)에 도시된 TSC Ⅲ(30)이다. 그러나 TSC Ⅲ(30)은 단면 형태가 복잡하여 생산설비에 무리가 가고 제품의 품질이 떨어지는 문제가 있었으며, 공사현장에서는 보를 다리 삼아 이동하는 작업자들이 TSC Ⅲ(30)을 딛고 다니기가 불편하고 위험하다는 불만을 제기하였다.

이에 본 출원인은 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이, TSC Ⅲ(30)에서 항아리형 상부 목 부분을 제거한 TSC Ⅳ(40)로 변경하였다. TSC Ⅳ(40)를 이용하는 경우, 보의 전체 폭이 270㎜로 좁아져 SRC 기둥(50) 단면의 크기가 자유롭기 때문에, 어떤 종류의 건물에도 적용할 수 있다. 그러나 상부플랜지(1)가 웨브(3) 상단에서 안으로 절곡된 형상이기 때문에, TSC Ⅳ(40) 상부에 데크를 깔고 콘크리트를 타설할 때 시멘트 페이스트가 흘러서 웨브(3)를 오염시키는 현상을 방지하기 위하여, 도 3에서와 같이 전용 테이프(8)를 상부플랜지(1) 외측 단부에 별도로 부착하는 공정을 추가하여야 했다.

TSC Ⅳ(40)는 그 재료인 코일의 두께가 4.5~10㎜이며, 높이 600㎜까지 생산 가능하다. TSC Ⅱ(20)보다 높이를 100㎜ 늘릴 수 있어, 최대 스팬은 TSC Ⅱ(20)의 12~15m에서 20m로 늘어났다.

한편, 강구조에서 가장 많이 사용하는 H형강을 예로 들면 주로 기둥재로 사용하는 300 계열 H형강의 크기는 294㎜×302㎜에서 310㎜×310㎜까지 다양하다. 이로 인하여 기둥 상호 간의 이음은 물론 보와의 접합부에서도 부위마다 각각 다른 상세처리를 해야 하는 어려움이 있었다. 이 같은 불편함을 개선하기 위하여, 한때 일본에서는 시리즈마다 H형강의 외곽 크기를 통일하고 두께를 달리하는 H형강을 개발하였으나 생산성이 떨어져 사라지고 말았다.

이에 본 출원인은 도 4에 도시된 것처럼 최근 TSC 합성보와 최적의 상성(常性)을 가진 철근선조립기둥(PRC 기둥)(60)과 철골철근선조립기둥(PSRC 기둥)(70)을 개발하여 성공리에 현장 적용중이다. TSC 합성보를 PRC 기둥(60) 또는 PSRC 기둥(70)과 조합하면 TSC 합성보의 폭을 SRC 기둥(50)의 300계열 H형강에 맞추어 270㎜로 고정할 필요가 없어지게 되었다.

아울러 보의 허용 내력을 증가시키는 방법으로는 크게 보 재질의 강성을 높이는 방법과 보의 높이를 키우는 방법이 있는데, 강성을 높이는 것은 기술적으로 쉬운 문제가 아니기 때문에 TSC 합성보를 비롯한 합성보들이 개발되기 전까지는 자중 증가와 층고의 손해를 무릅쓰고 대부분 보의 높이를 키워 필요한 내력을 확보해 왔다. 보의 휨 저항 내력은 대략 높이의 제곱에 비례한다.

건물들이 점점 대형화하고 공간구획이 자유로운 무주(無柱) 대공간이 선호되면서 고하중, 장스팬에 대응하는 합성보의 개발이 시급하다. 기존의 TSC Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ는 이미 국내 강재 시장에서 구할 수 있는 최선의 강재와 냉간 성형설비의 능력 한계를 모두 활용하고 있어, 새로운 고안 없이는 더 이상의 성능 향상이 어려운 상황이다. 현행의 냉간 성형 TSC 제품들이 직면한 한계를 열거하면 다음과 같다.

첫째, 현재까지의 TSC 합성보는 코일로 좌판과 우판을 냉간 성형한 뒤 두 개의 판 하단을 용접 접합하여 완성하므로, 웨브(3)와 상하부플랜지(1, 2)의 두께를 달리할 수 없다. 그러므로 구조계산 결과 웨브(3)와 상부플랜지(1)의 단면 두께는 충분하고 하부플랜지(2)의 단면 두께만 부족한 경우, 하부플랜지(2)에 별도의 강판이나 철근을 추가하는 번거로운 공정을 추가하거나 아예 두꺼운 코일을 사용하여 웨브(3)와 상부플랜지(1) 두께까지 함께 늘려버리는 낭비를 감수할 수밖에 없다.

둘째, 국내 제강사들은 중국산의 저가공세에 대항하여 고강도 강재의 공급을 늘리고 있으나 아직 두께 10㎜ 이하의 SM570 코일의 수급이 원활하지 못하고, SM800은 두께 20㎜ 이상의 판재로만 생산되어 냉간 성형이 불가능하다. 고강도강 코일의 수급이 원활해진다고 해도 국내에서 운용중인 냉간 성형 설비의 성능 한계상, 두꺼운 코일로 높은 보를 성형하는 것은 어려운 일이다. 전술한 바와 같이 최고 높이가 TSC Ⅱ(20)는 500㎜, TSC Ⅳ(40)는 600㎜인 것은 냉간 성형 설비의 생산능력에 의해 제약된 것이다.

셋째, 보의 폭과 높이의 비는 1:2가 적합하므로 보의 높이가 600㎜를 넘으면 폭 270㎜로는 충분하지 않으며, 상부플랜지(1)가 안으로 꺾인 형태인 TSC Ⅳ(40)는 상부플랜지(1) 개구부 폭이 120㎜로 좁아 보 높이가 600㎜ 이하로 제한되어 있음에도 불구하고 내부 볼트 채우기 등 작업에 어려움이 있다. 상기한 바와 같은 제약 때문에 현재까지는 높이가 600㎜를 초과할 경우 강판을 절단하여 용접 제작하는 TSC I(10)에 의존하고 있으나 생산성과 가격경쟁력에 개선의 여지가 있다.

넷째, 고하중, 장경간의 보를 시공할 때 시공중 처짐을 막기 위하여 다량의 가설지주를 설치하는데 층고가 높아질수록 비용과 위험성이 커진다. 보에 의도적으로 치올림(camber)을 조성함으로써 더 긴 경간을 가능하게 하면서도 가설지주를 줄이고 시공중 처짐을 상쇄하는 방법들이 여러 가지로 시도되고 있으나, 모두 기존의 보 형상을 그대로 두고 강선 긴장 등의 조치를 덧붙이는 방식에서 벗어나지 못하고 있어 효과와 가격 경쟁력이 떨어지는 상황이다.

따라서 종래의 TSC 합성보는 다음과 같은 과제를 해결할 필요가 있다.

먼저, 현행의 냉간 성형 설비를 활용하여 보 높이를 일정 높이, 예를 들어 800㎜까지 높이면서 하부 플랜지(2)를 구성하는 하부 플레이트의 두께와 폭 및 강종을 용도에 따라 자유롭게 변경할 수 있는 방법이 필요하다.

국내에 운용중인 냉간 성형 설비는 성형하려는 형상의 복잡한 정도에 따라 사용 가능한 코일의 두께와 강도에 제약이 있으며, TSC Ⅱ(20)와 TSC Ⅳ(40)의 경우 최대 10㎜의 SM490 코일이 한계이다. 향후 냉간 성형 설비의 용량과 성능이 발전하더라도 그러한 발전의 효과를 SM570, SM800 등 고강도강을 사용하는데 활용하려면, 보의 단면 형상 자체는 냉간 성형 설비에 가능한 한 부담을 덜 주는 형태로 개선되어야 한다.

구조재로 사용하는 대부분의 철골보는 폭이 200㎜이거나 300㎜이므로 하부 플랜지(2)의 폭은 구조전문가들에게 익숙한 300㎜ 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하며, 이는 기성 강판 원자재의 절단손실을 최소화하는 데에도 유효하다.

또한, 보의 폭은 1열로 강선 보강이나 볼트를 체결할 수 있는 최대 개수를 결정한다. 종래의 TSC 합성보는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 2개의 반제품을 돌기끼리 서로 맞대고 용접하여 하부플랜지(2)의 내부가 돌기로 양분되는 형태이다. 따라서 통상적인 TSC 합성보의 하부플랜지(2) 내부에 강선보강용 강관토막(6)이나 볼트(B)를 부착할 경우, 반드시 좌우대칭을 이루도록 2개 또는 4개씩을 부착하여야 한다. 이는 구조계산상 최적의 강선 또는 체결볼트 수가 1개이거나 3개일 경우에도 2개, 4개를 사용하여야 하는 비효율을 초래한다. 따라서 보의 하부플랜지(2) 폭을 300㎜로 유지하면서 하부플랜지(2) 폭이 허용하는 한 강선이나 볼트체결 수에 제한이 없도록 개선할 필요가 있다.

아울러 강접보의 단부에 U자 형상의 혼치부(400)를 부착하면 구조 내력상 유리하나, 도 7의 <A-A'> 단면에 도시된 바와 같이, 하부플랜지(2)가 웨브(3)와 일체화된 TSC Ⅱ(20)나 TSC Ⅳ(40)는 하부플랜지(2)에 구멍을 뚫지 않고서는 혼치 내에 콘크리트가 채워지지 않는 문제가 있었다. 따라서 콘크리트 채움 문제를 해결하고 혼치를 부착할 수 있는 새로운 개념의 보가 필요하다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 현행 냉간 성형 설비를 활용하여 보 높이를 일정 높이까지 높일 수 있으면서, 하부플랜지를 구성하는 하부 플레이트의 두께와 폭 및 강종을 용도에 따라 자유롭게 변경할 수 있는 3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 종래 국내에 운용중인 냉간 성형 설비를 이용하는 경우, 성형하려는 형상의 복잡한 정도에 따라 사용 가능한 코일의 두께와 강도에 제약이 따르지 않도록, 냉간 성형 설비에 가능한 부담을 덜 주는 형태로 단면 형상이 개선된 3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 종래 TSC 합성보 시리즈와 달리 강선이나 볼트를 필요한 개수만큼 자유롭게 배열할 수 있는 3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 3조각 하이브리드 빔의 길이 방향 양단부에 U 형상의 혼치부를 구비할 경우, 혼치부 내에 콘크리트가 채워지지 않는 문제를 해결할 수 있는 3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 내부에 콘크리트가 채워지는 합성보에 관한 것으로서, 상호 일정한 거리가 이격되도록 배치되는 것으로, 상단이 내측 또는 외측으로 수평 절곡된 상부플랜지와, 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈을 형성하는 하측 절곡부가 구비된 한 쌍의 웨브 플레이트; 및 상기 웨브 플레이트의 하부에 상기 한 쌍의 웨브 플레이트를 잇도록 결합되는 것으로, 상기 하측 절곡부의 하측과 용접에 의해 결합되는 하부플랜지; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 하부플랜지의 양 단부는 상기 웨브 플레이트의 외면보다 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 웨브 플레이트는 냉간 성형한 일반 강재이고, 상기 하부플랜지는 고강도 강인 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 강연선 양 단부는 상기 하측홈 내부에 고정된 정착부에 정착되되, 상기 정착부는 상기 하측홈 내부에 고정되는 단강관; 및 상기 단강관 외측단에 일단이 밀착되는 것으로 타단에 상기 강연선의 단부를 고정하는 강선콘이 삽입되는 고정관; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 하부플랜지는 상기 빔의 길이 방향 양 단부에서 일정 길이 절취되고, 상기 절취부의 웨브 플레이트 하부에는 혼치부가 결합된 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 혼치부는 U자 형상으로 구성되어 상부 양단이 한 쌍의 웨브 플레이트 하부에 각각 결합된 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 U자 형상 혼치부는 상기 빔 단부에서 상기 하부플랜지로 갈수록 높이가 감소하거나 일정한 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 혼치부는 H형강으로 구성되어 상기 H형강의 상부플랜지가 상기 웨브 플레이트의 하부에 결합되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 하부플랜지는 빔 길이 방향 중앙부의 두께가 양 단부의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔을 제공한다.

또한, 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 한 쌍의 웨브 플레이트와 상기 한 쌍의 웨브 플레이트 하단에 결합되는 하부플랜지로 구성되는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법에 있어서, (a) 상단이 내측 또는 외측으로 수평 절곡된 상부플랜지와, 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈을 형성하는 하측 절곡부가 구비된 한 쌍의 웨브 플레이트를 상호 일정한 거리가 이격되도록 대칭되게 배치하는 단계; 및 (b) 상기 한 쌍의 웨브 플레이트 하부에 하부플랜지를 용접하여 결합하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 (b) 단계는 한 쌍의 웨브 플레이트를 횡방향 변위는 구속하고 상하 방향 변위는 자유롭게 지그로 고정한 후, 상기 하부플랜지를 상기 한 쌍의 웨브 플레이트와 동시에 용접함으로써 상기 웨브 플레이트와 하부플랜지의 접합부 용접열 냉각 시 빔의 길이방향 중앙부에 치올림이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에 상기 하측홈 내부에 강연선을 배치하고 상기 강연선을 긴장하여 상기 웨브 플레이트의 길이방향 중앙부에 치올림을 형성하는 (a-1) 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법을 제공한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면 본 발명은 상기 (b) 단계 후 상기 하측홈 내부에 강연선을 배치하고 상기 강연선을 긴장하여 빔의 길이방향 중앙부에 치올림을 형성하는 (c) 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 단면이 한 쌍의 웨브 플레이트와 하부플랜지를 구성하는 하부 플레이트의 3조각으로 구비되어 있으므로, 냉간 성형으로도 보의 외곽 폭을 원하는 폭으로 제작할 수 있다.

둘째, 3조각이기 때문에 하부플랜지의 폭 만큼이 코일의 표준 폭과 냉간 성형 설비에 투입 가능한 코일의 최대폭 제한에서 제외되므로, 보의 높이를 일정 높이 이상, 예를 들어 800㎜ 이상으로 제작 가능하고, 종래에 강판을 용접하여 제작해야 했던 고하중, 장스팬의 보까지 냉간 성형으로 제작할 수 있다.

셋째, 웨브 플레이트와는 별도로 하부플랜지를 구성하는 하부 플레이트의 강종과 두께를 자유롭게 정할 수 있으며, 부분적으로 달리할 수도 있다.

넷째, 종래 TSC 합성보 시리즈와 달리 하부플랜지가 돌기에 의하여 양분되지 않으므로, 하부플랜지 중앙에 강선이나 볼트를 필요한 만큼 자유롭게 배열할 수 있다. 따라서 종래에는 불가능했던 1개 또는 3개 등 홀수 개의 강선 보강이나 볼트 체결이 가능하다.

다섯째, 본 발명 3조각 하이브리드 빔의 길이 방향 양단부에 U 형상의 혼치부를 구비할 경우, 하부플랜지를 빔의 길이 방향 양단부에서 일정 길이 절취함으로써, 혼치부 내에 콘크리트가 채워지지 않는 문제를 해결할 수 있다.

여섯째, 프리스트레스의 도입, 웨브 플레이트의 높이 조절, 용접열 수축 효과 등을 이용하여 보에 치올림(camber)을 사전 부여함으로써, 가설지주를 생략할 수 있다.

일곱째, 하부플랜지를 구성하는 하부 플레이트와 웨브 플레이트를 용접하는 과정에서 좌우의 용접열 조절을 통해 보의 비틀림 하자를 바로잡을 수 있다.

여덟째, 상기 장점들로 인하여 높은 내력, 우월한 시공성 및 원가 경쟁력이 구비된 3조각 하이브리드 빔 및 그 제작방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 TSC 합성보의 종류를 나타내는 단면도이다.
도 2는 SRC 기둥과 종래 TSC Ⅱ의 접합부 상세를 도시하는 평면도이다.
도 3은 상부플랜지 외측 단부에 전용 테이프가 부착된 종래 TSC Ⅳ를 도시하는 단면도이다.
도 4는 종래 TSC 합성보와 접합되는 SRC, PRC, PSRC 기둥을 나타내는 평면도이다.
도 5는 종래 TSC 합성보에 강연선 보강을 할 경우 강연선의 조합 방법을 나타내는 단면도이다.
도 6은 종래 TSC 합성보에 볼트를 체결할 경우 볼트의 조합 방법을 나타내는 단면도이다.
도 7은 종래 단부에 혼치부가 추가된 TSC Ⅱ를 나타내는 측면도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔의 다양한 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 3조각 하이브리드 빔 상부에 데크 플레이트가 배치된 경우를 도시하는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔에 강연선이 배치된 경우를 도시하는 단면도 및 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔에 프리스트레스를 도입할 경우, 강연선의 정착부 상세를 도시하는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 3조각 하이브리드 빔에 볼트를 체결하여 기둥에 결합시킨 보-기둥 접합부의 상세도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 3조각 하이브리드 빔의 단부에 혼치부가 추가된 실시예를 도시하는 측면도 및 단면도이다.
도 16은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔과 거더의 접합 상세를 도시하는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔의 하부플랜지의 두께 변화를 나타내는 측면도 및 단면도이다.
도 18은 치올림이 도입된 본 발명 3조각 하이브리드 빔의 측면도이다.
도 19 내지 도 20은 강연선을 이용하여 본 발명 3조각 하이브리드 빔에 치올림을 도입하는 공정을 도시하는 사시도이다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔의 다양한 실시예를 도시하는 단면도이고, 도 9는 본 발명의 3조각 하이브리드 빔 상부에 데크 플레이트가 배치된 경우를 도시하는 단면도이다.

본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 내부에 콘크리트가 채워지는 합성보에 관한 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상호 일정한 거리가 이격되도록 배치되는 것으로, 상단이 내측 또는 외측으로 수평 절곡된 상부플랜지(110)와, 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈(120a)을 형성하는 하측 절곡부(120)가 구비된 한 쌍의 웨브 플레이트(100); 및 상기 웨브 플레이트(100)의 하부에 상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100)를 잇도록 결합되는 것으로, 상기 하측 절곡부(120)의 하측과 용접에 의해 결합되는 하부플랜지(200); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 한 쌍의 웨브 플레이트(100)를 하부플랜지(200) 좌우 끝부분 2개소에 각각 용접한 것으로서, 후술하는 것처럼 프리스트레스를 줄 수 있으므로 PTH(Prestressed Three-piece Hybrid beam with separated double swellings)로 명명하기로 한다.

상기 3조각 하이브리드 빔은 코일로 냉간 성형한 웨브 플레이트(100)를 평판으로 된 하부플랜지(200)의 양단과 용접(W)하여 일체화하여 생산할 수 있다. 도 8의 (c)와 (d)에는 용접부를 미도시하였으나, 하부플랜지(200)가 웨브 플레이트(100)의 하측 절곡부(120) 하측과 용접되는 것은 도 8의 (a) 또는 (b)에서와 같다.

상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100)는 각각 상부플랜지(110)와 하측 절곡부(120)를 구비하며, 합성보의 측판이 되도록 서로 일정간격 이격되도록 배치된다.

상기 상부플랜지(110)는 필요에 따라 도 8의 (b) 또는 (c)에 도시된 것처럼 상단이 외측으로 수평 절곡되거나, 도 8의 (a) 또는 (d)에 도시된 것처럼 상단이 내측으로 수평 절곡될 수 있다. 상기 상부플랜지(110)를 밖으로 꺾은 형태의 3조각 하이브리드 빔은 TSC Ⅱ(20)를 대체할 수 있고, 안으로 꺾은 형태의 3조각 하이브리드 빔은 TSC Ⅳ(40)를 대체할 수 있다.

종래 TSC 합성보에서 웨브(3)의 외측 또는 내측으로 절곡된 상부플랜지(1)의 폭은 TSC Ⅱ(20)가 90㎜, TSC Ⅳ(40)가 75㎜로, 너무 넓거나 좁게 제작할 수 밖에 없었다(도 1 참조). 본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 그간의 적용 경험과 현장의 반응을 집계한 결과 최적의 수치로 입증된 약 80㎜ 정도로 상부플랜지(110)의 길이를 조정할 수 있다. 즉, 상기 상부플랜지(110)의 내법치수는 80㎜로서 TSC Ⅱ(20)의 내법치수 90㎜보다 10㎜만큼 좁게 제작할 수 있다. 이는 정해진 폭의 코일로 웨브 플레이트(100)의 높이를 최대화하면서도, 도 9에 도시된 것처럼 상부플랜지(110) 상부에 데크 플레이트(DP)를 얹고 보 단부를 기둥 또는 다른 보와 원활하게 접합하는데 필요한 최소의 상부플랜지(110) 치수를 다년간의 경험을 토대로 산출한 것이다.

상기 하측 절곡부(120)는 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈(120a)을 형성한다.

상기 하측 절곡부(120)는 냉간 성형시, 용접 전 운반시 그리고 용접시 직진도를 확보하고, 하부플랜지(200)와 용접시 간접적인 개선(開先) 효과가 있으며 콘크리트와의 부착내력을 증진시킨다. 하측 절곡부(120)는 하부플랜지(200)의 단면적에 가산되는 효과가 있음은 물론, 이미 TSC Ⅱ(20) 및 TSC Ⅳ(40)의 실물대 실험 및 수많은 현장 적용에서 콘크리트와의 부착내력에 도움이 되는 것을 확인하였다.

또한, 상기 하측홈(120a)은 필요에 따라 도 8의 (a) 또는 (b)에 도시된 것처럼 후술할 단강관(310)이 삽입되도록 단강관(310)의 외주면에 대응되는 형상인 곡면으로 형성되거나, 도 8의 (c) 또는 (d)에 도시된 것처럼 예각을 이루는 V자 형상의 홈으로 구성할 수 있다. 그리고 하측홈(120a)의 내경은 하측홈(120a) 내측에 강선보강용 단강관(310)을 끼워 넣고 용접 고정하기에 용이하도록 일정 범위 내에서 변경할 수 있다. 예컨대, 직경 15.2㎜인 7연 강연선(긴장력 15톤)(320)의 정착단인 단강관(310)의 외형 치수는 45㎜이므로, 이 단강관(310)을 사용할 경우 하측홈(120a)의 내경은 45㎜로 한다.

아울러 본 발명에서 상기 하부플랜지(200)는 도 8의 (a) 내지 (d)에서와 같이 양 단부가 웨브 플레이트(100)의 외면보다 각각 일정 범위에서 더 돌출되도록 구성할 수 있다.

위와 같이 구성함으로써, 웨브 플레이트(100)와 하부플랜지(200)의 경계면에 "턱"이 없어 내화피복이 탈락할 가능성이 있다는 일부 견해를 해소할 수 있으며, 용접작업이 보다 용이해지는 부가적인 장점도 얻을 수 있다.

하부플랜지(200)의 폭과 관련된 일실시예로 웨브 플레이트(100)는 바깥 폭이 290㎜이고, 하부플랜지(200)는 양단이 웨브 플레이트(100)의 외측면보다 각각 5㎜씩 돌출되어 총 300㎜의 폭이 되도록 제작할 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 웨브 플레이트(100)는 냉간 성형한 일반 형강이고, 하부플랜지(200)는 고강도 강으로 제작할 수 있다.

즉, 큰 내력을 요하는 하부플랜지(200)는 냉간 성형 설비에는 투입할 수 없는 고강도 판재를 활용하여 내력을 충분히 확보하되, 웨브 플레이트(100)는 강종을 저렴한 일반 형강으로 하거나 두께를 줄임으로써 자재 물량을 절감하고 코일 규격 허용치가 비교적 떨어지는 기존의 냉간 성형 설비들을 계속적으로 활용할 수 있다.

본 발명의 일실시예로 웨브 플레이트(100)의 두께는 4.5~10㎜이고, 하부플랜지(200)의 두께는 4.5㎜ 이상이 되도록 제작할 수 있다. 또한, 웨브 플레이트(100)의 높이가 300~600㎜일 때 하부플랜지(200)의 폭은 280~300㎜이고, 웨브 플레이트(100)의 높이가 600~1300㎜일 때 하부플랜지(200)의 폭은 290~700㎜로 할 수 있다.

다음으로, 도 10은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔에 강연선(320)이 배치된 경우를 도시하는 단면도 및 측단면도이고, 도 11은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔에 프리스트레스를 도입할 경우, 강연선(320)의 정착부 상세를 도시하는 사시도이며, 도 12는 본 발명의 3조각 하이브리드 빔에 볼트를 체결하여 기둥에 결합시킨 보-기둥 접합부의 상세도이다.

도 10 내지 도 11에서와 같이, 본 발명의 3조각 하이브리드 빔에서 상기 하측홈(120a) 내부에는 프리스트레스를 도입할 수 있도록 강연선(320)이 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 강연선(320) 양 단부는 상기 하측홈(120a) 내부에 고정된 정착부에 정착되되, 상기 정착부는 상기 하측홈(120a) 내부에 고정되는 단강관(310); 및 상기 단강관(310) 외측단에 일단이 밀착되는 것으로 타단에 상기 강연선(320)의 단부를 고정하는 강선콘(330)이 삽입되는 고정관(340); 으로 구성 가능하며, 상기 고정관(340)은 지압응력에 대비하여 고강도 강으로 구성할 수 있다.

종래 TSC Ⅱ(20)에서는 보가 횡좌굴을 일으킬 경우 이를 바로잡는 작업이 어려웠으나, 3조각 하이브리드 빔은 도 10의 (b)에 도시된 것처럼 강연선(320)을 보의 좌우 끝에 최대한 가깝게 배치할 수 있으므로, 좌우 강연선(320)의 긴장량을 조절하여 직진도를 맞추기 용이하다. 그리고 도 10의 (c)에 도시된 것처럼 추가적인 보강이 더 필요할 경우, 3조각 하이브리드 빔은 하부플랜지(200) 중간부에도 강연선(320)을 추가할 수 있다.

또한, 본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 하부플랜지(200)가 하측 절곡부(120)로 인하여 양분되지 않고 단일 강판으로 이루어지므로, 도 10의 (a) 내지 (c)에와 같이 강연선(320) 보강 위치를 1개부터 3개 이상까지 자유롭게 할 수 있고, 도 12의 (a)에서와 같이 볼트(B) 체결 위치 역시 1개부터 3개 이상까지 자유롭게 할 수 있다.

도 12의 (b)는 보-기둥 접합부를 아래에서 올려다본 저면사시도이고, 도 12의 (c)는 보-기둥 접합부를 위에서 내려다본 사시도이다. 도 12에서는 보와 기둥을 플레이트에 의하여 볼트 결합하였다.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 3조각 하이브리드 빔의 단부에 혼치부(400)가 추가된 실시예를 도시하는 측면도 및 단면도이다.

도 13 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 길이 방향 양단부에 혼치(haunch)를 형성하기 위하여 하부플랜지(200) 대신 단면의 높이가 단부로 갈수록 증가하는 U자 형상의 혼치부(400)를 더 포함할 수 있다.

이를 위하여, 상기 하부플랜지(200)는 상기 빔의 길이 방향 양 단부에서 일정 길이 절취되고, 상기 절취부의 웨브 플레이트(100) 하부에는 혼치부(400)가 결합되도록 구성 가능하다.

상기 혼치부(400)는 U자 형상으로 구성되어, U형상의 혼치부(400) 상부 양단이 한 쌍의 웨브 플레이트(100) 하부에 용접에 의하여 각각 결합될 수 있다. 여기에서 상기 U자 형상 혼치부(400)는 상기 빔 단부에서 상기 하부플랜지(200)로 갈수록 높이가 감소하거나(도 13) 일정하도록(도 14) 할 수 있다.

이로써, 3조각으로 제작한 본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 냉간 성형 과정에서 하부플랜지(200)가 웨브 플레이트(100)와 일체되지 않으므로, 혼치부(400) 내부에 콘크리트를 쉽게 채울 수 있다.

아울러 본 발명에서는 도 15에서와 같이, 상기 혼치부(400)를 H형강으로 구성할 수 있으며, 이때, 상기 H형강의 상부플랜지는 상기 웨브 플레이트(100)의 하부에 결합한다.

도 16은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔과 거더의 접합 상세를 도시하는 단면도이다.

본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 앞서 설명한 바와 같이, 보의 높이가 일정 길이를 초과하여 상부플랜지(110) 내부로 손을 넣어 볼트(B) 체결이나 강연선(320) 보강 작업을 수행하기에 불편할 경우, 하부플랜지(200)의 폭을 조절하여 증가시킬 수 있다. 이로써 정밀을 요하는 강구조공사에서 좌우 웨브 플레이트(100)에 직각으로 접합하는 빔-거더 접합부의 일관성 있는 상세 처리가 가능하다.

또한, 도 17은 본 발명의 3조각 하이브리드 빔의 하부플랜지(200)의 두께 변화를 나타내는 측면도 및 단면도이다.

본 발명에서 상기 하부플랜지(200)는 휨모멘트의 크기에 따라 모멘트가 집중되는 빔 길이 방향 중앙부의 두께가 양 단부의 두께보다 두껍도록 구성 가능하다. 이로써, 자중 경감을 통한 경제적인 설계를 할 수 있다.

아울러 본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 예상되는 보의 처짐을 고려하여 길이 방향 중앙부가 상향으로 활처럼 구부러지는 치올림(camber)을 도입할 수 있다.

상기 치올림은 아래 3가지 방법 중 적어도 어느 하나에 의해 구현할 수 있다.

첫째, 강연선 보강에 의해 치올림을 주는 방법으로, 치올림을 위해 3조각 하이브리드 빔은 하측홈(120a)의 길이 방향 양단부 내측에 복수의 단강관(310)을 고정하고, 단강관(310)을 관통하는 강연선(320)을 구비하며, 상기 단강관(310) 외측단에 일단이 밀착되는 것으로 타단에 강연선(320)의 단부를 고정하는 강선콘(330)이 삽입되는 고정관(340)을 구비한다. 유압잭으로 강연선(320)을 긴장하여 강선콘(330)에 의하여 강연선(320)을 정착되면 치올림이 형성된다.

만일 강연선(320)을 긴장하기 전, 하부플랜지(200)와 웨브 플레이트(100)의 용접 과정에서 보의 비틀림이 발생한 경우에는 상기 강연선(320) 긴장 공정에서 좌우 강연선(320)의 긴장력을 조절하여 보정한다. 강연선(320) 보강을 통한 치올림 효과를 극대화하기 위하여 웨브 플레이트(100)를 하부플랜지(200)에 용접하기 전에 강연선(320) 보강을 시행할 수도 있다.

둘째, 3조각 하이브리드 빔의 길이 방향 양단부로부터 중앙부로 갈수록 웨브 플레이트(100)의 높이가 더 작아지도록 하측 절곡부(120)의 길이를 점차 증가시켜, 치올림을 형성할 수 있다.

셋째, 하부플랜지(200)와 하측 절곡부(120)의 외측을 용접 결합할 때, 용접열의 수축 효과를 조절함으로써 치올림을 형성할 수 있다.

본 발명은 응력이 크게 작용하는 웨브 플레이트(100)와 하부플랜지(200)의 접합부를 용접에 의하여 결합하기 때문에, 하부플랜지(2)를 용접하는 종래 TSC 합성보 시리즈에 비하여 용접량이 증가한다. 따라서 증가한 용접량으로 인한 용접열 수축을 이용하여 치올림 효과를 크게 증가시킬 수 있다. 이때, 좌우 용접열 조절을 통해 보의 비틀림 하자도 바로잡을 수 있다.

한편, 본 발명은 한 쌍의 웨브 플레이트(100)와 상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100) 하단에 결합되는 하부플랜지(200)로 구성되는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법을 포함한다. 상기 3조각 하이브리드 빔의 제작방법은 (a) 상단이 내측 또는 외측으로 수평 절곡된 상부플랜지(110)와, 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈(120a)을 형성하는 하측 절곡부(120)가 구비된 한 쌍의 웨브 플레이트(100)를 상호 일정한 거리가 이격되도록 대칭되게 배치하는 단계; 및 (b) 상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100) 하부에 하부플랜지(200)를 용접하여 결합하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (a) 단계에서 상호 일정 거리 이격 배치되는 한 쌍의 웨브 플레이트(100)는 합성보의 측판이 되고, (b) 단계에서 결합하는 하부 플랜지는 합성보의 바닥판이 된다.

도 18은 치올림이 도입된 본 발명 3조각 하이브리드 빔의 측면도이고, 도 19 내지 도 20은 강연선(320)을 이용하여 본 발명 3조각 하이브리드 빔에 치올림을 도입하는 단계를 도시하는 사시도이다.

본 발명의 3조각 하이브리드 빔 제작방법에서는 보에 치올림(C)을 도입하기 위하여, 상기 (b) 단계는 한 쌍의 웨브 플레이트(100)를 횡방향 변위는 구속하고 상하 방향 변위는 자유롭게 지그로 고정한 후, 상기 하부플랜지(200)를 상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100)와 동시에 용접함으로써 상기 웨브 플레이트(100)와 하부플랜지(200)의 접합부 용접열 냉각 시 빔의 길이방향 중앙부에 치올림(C)이 형성되도록 구성할 수 있다.

또는, 도 19에서와 같이, 상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에 상기 하측홈(120a) 내부에 강연선(320)을 배치하고 상기 강연선(320)을 긴장하여(도 19의 (b)), 상기 웨브 플레이트(100)의 길이방향 중앙부에 치올림(C)을 형성하는 (a-1) 단계가 추가되도록 구성할 수 있다.

이 경우, 하부플랜지(200)를 용접하기 전에 좌우 웨브 플레이트(100)에만 강연선(320)을 긴장하기 때문에, 하부플랜지(200)가 프리스트레스 되지 않는 상태에서 웨브 플레이트(100)에만 압축력을 가하여 치올림(C)을 할 수 있으므로, 비교적 큰 크기의 치올림(C) 효과를 기대할 수 있다.

또는, 도 20에서와 같이, 상기 (b) 단계 후 상기 하측홈(120a) 내부에 강연선(320)을 배치하고 상기 강연선(320)을 긴장하여 빔의 길이방향 중앙부에 치올림(C)을 형성하는 (c) 단계(도 20의 (b))를 추가할 수 있다.

도 9 내지 도 20에서 본 발명의 3조각 하이브리드 빔은 상부플랜지(110)가 웨브 플레이트(100)의 상단에서 빔의 내측 또는 외측 중 일측으로 절곡되었으나, 타측으로 절곡된 실시예의 경우도 가능하다.

상기와 같이 본 발명이 제시하는 3조각 하이브리드 빔은 코일 소재의 특성을 살리면서 제조 공정상 불가피한 용접열에 의한 변형을 적극적으로 활용하며, 강연선(320) 긴장이 큰 효과를 발휘할 수 있도록 단면 형상과 제작 공정을 최적화한 새로운 형태의 합성보이다. 이로써 기존의 여타 합성보 제품에 의하여 불가능했던 고하중에 대응하는 장경간 시공이 가능하고, 시공시 가설지주를 생략함으로써 시공성 향상 및 공사비 절감의 효과를 얻을 수 있다.

1: 상부플랜지 2: 하부플랜지
3: 웨브 4: Y형 돌기
6: 강관토막 8: 전용 테이프
10: TSC I 20: TSC Ⅱ
30: TSC Ⅲ 40: TSC Ⅳ
50: SRC 기둥 60: PRC 기둥
70: PSRC 기둥 100: 웨브 플레이트
110: 상부플랜지 120: 하측 절곡부
120a: 하측홈 200: 하부플랜지
310: 단강관 320: 강연선
330: 강선콘 340: 고정관
400: 혼치부 W: 용접
B: 볼트 DP: 데크 플레이트
C: 치올림

Claims

내부에 콘크리트가 채워지는 합성보에 관한 것으로서,
상호 일정한 거리가 이격되도록 배치되는 것으로, 상단이 내측 또는 외측으로 수평 절곡된 상부플랜지(110)와, 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈(120a)을 형성하는 하측 절곡부(120)가 구비된 한 쌍의 웨브 플레이트(100); 및
상기 웨브 플레이트(100)의 하부에 상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100)를 잇도록 결합되는 것으로, 상기 하측 절곡부(120)의 하측과 용접에 의해 결합되는 하부플랜지(200); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제1항에 있어서,
상기 하부플랜지(200)의 양 단부는 상기 웨브 플레이트(100)의 외면보다 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제1항에 있어서,
상기 웨브 플레이트(100)는 냉간 성형한 일반 강재이고, 상기 하부플랜지(200)는 고강도 강인 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제1항에 있어서,
상기 하측홈(120a) 내부에는 강연선(320)이 배치되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제4항에 있어서,
상기 강연선(320) 양 단부는 상기 하측홈(120a) 내부에 고정된 정착부에 정착되되,
상기 정착부는 상기 하측홈(120a) 내부에 고정되는 단강관(310); 및 상기 단강관(310) 외측단에 일단이 밀착되는 것으로 타단에 상기 강연선(320)의 단부를 고정하는 강선콘(330)이 삽입되는 고정관(340); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제1항에 있어서,
상기 하부플랜지(200)는 상기 빔의 길이 방향 양 단부에서 일정 길이 절취되고, 상기 절취부의 웨브 플레이트(100) 하부에는 혼치부(400)가 결합된 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제6항에 있어서,
상기 혼치부(400)는 U자 형상으로 구성되어 상부 양단이 한 쌍의 웨브 플레이트(100) 하부에 각각 결합된 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제7항에 있어서,
상기 U자 형상 혼치부(400)는 상기 빔 단부에서 상기 하부플랜지(200)로 갈수록 높이가 감소하거나 일정한 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제6항에 있어서,
상기 혼치부(400)는 H형강으로 구성되어 상기 H형강의 상부플랜지가 상기 웨브 플레이트(100)의 하부에 결합되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
제1항에 있어서,
상기 하부플랜지(200)는 빔 길이 방향 중앙부의 두께가 양 단부의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔.
한 쌍의 웨브 플레이트(100)와 상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100) 하단에 결합되는 하부플랜지(200)로 구성되는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법에 있어서,
(a) 상단이 내측 또는 외측으로 수평 절곡된 상부플랜지(110)와, 하단이 내측 상방으로 라운드지게 절곡되어 하측홈(120a)을 형성하는 하측 절곡부(120)가 구비된 한 쌍의 웨브 플레이트(100)를 상호 일정한 거리가 이격되도록 대칭되게 배치하는 단계; 및
(b) 상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100) 하부에 하부플랜지(200)를 용접하여 결합하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법.
제11항에 있어서,
상기 (b) 단계는 한 쌍의 웨브 플레이트(100)를 횡방향 변위는 구속하고 상하 방향 변위는 자유롭게 지그로 고정한 후, 상기 하부플랜지(200)를 상기 한 쌍의 웨브 플레이트(100)와 동시에 용접함으로써 상기 웨브 플레이트(100)와 하부플랜지(200)의 접합부 용접열 냉각 시 빔의 길이방향 중앙부에 치올림(C)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법.
제11항에 있어서,
상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에 상기 하측홈(120a) 내부에 강연선(320)을 배치하고 상기 강연선(320)을 긴장하여 상기 웨브 플레이트(100)의 길이방향 중앙부에 치올림(C)을 형성하는 (a-1) 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법.
제11항에 있어서,
상기 (b) 단계 후 상기 하측홈(120a) 내부에 강연선(320)을 배치하고 상기 강연선(320)을 긴장하여 빔의 길이방향 중앙부에 치올림(C)을 형성하는 (c) 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 3조각 하이브리드 빔의 제작방법.