KR20170005392A - 개선된 강도를 가지는 모놀리스형 보를 사용하는 구조적 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

예시적인 실시예들은 표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 포함한다. 표준 보는 단위 길이당 중량, 하중 방향으로의 깊이, 특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향에 실질적으로 수직한 횡 방향의 폭을 가진다. 구조적 시스템은 특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향으로의 깊이를 가지는 모놀리식 보를 포함한다. 모놀리식 보는 단위 길이당 중량을 또한 가질 수 있다. 모놀리식 보는 횡단 섹션에 의해 연결되는 제 1 및 제 2 플랜지들을 포함한다. 제 1 및 제 2 플랜지들은 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로 각각 제 1 및 제 2 두께들을 가진다. 플랜지들은 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않다. 하나 이상의 플랜지들은 횡 방향의 폭을 가진다. 두께들은 상이하다. 플랜지들 및 횡단 섹션은 모놀리식 보를 형성하는 일체형 구조물이다.

Description

개선된 강도를 가지는 모놀리식 보를 사용하는 구조적 시스템 및 방법 {STRUCTURAL SYSTEM AND METHOD USING MONOLITHIC BEAMS HAVING IMPROVED STRENGTH}
본 출원은 2015년 7월 5일에 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 62/188,726에 대한 우선권을 주장하고, 본원에서 인용에 의해 포함된다. 본 발명은 개선된 강도를 가지는 모놀리식 보를 사용하는 구조적 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최신 건물들은 보들, 통상적으로 강 보(steel beam)들, 및 콘크리트(concrete)를 사용하여 건설된다. 강 보(steel beam), 콘크리트 및 임의의 전단 스터드(shear stud)들의 이 조합은 합성 보를 형성한다. 표준 강 보들은 특징적인 횡단면 형상, 깊이, 폭 및 단위 길이당 중량을 가진다. 이러한 표준 보들은 이들의 특징적인 횡단면 형상을 기초로 하여 지정된다. 예를 들어, 공통의 표준 강 보들은 다른 보들뿐만 아니라 I-보들, 채널(channel) 보들, 앵글(angle) 보들을 포함한다. I-보는 "I" 형의 특징적인 횡단면 형상을 가진다. 다시 말해, 이러한 보는 "I" 형의 수직 섹션에 상응하는 횡단(transverse) 섹션, 또는 웨브(web)에 의해 플랜지들의 중심들에 가깝게 연결되는 "I" 형의 상부 및 저부에 상응하는 두 개의 플랜지들을 가진다. 깊이는 상부 플랜지의 상부/외부 표면으로부터 저부 플랜지의 저부/외부 표면까지의 거리이다. 이러한 보의 폭은 플랜지의 폭이 더 넓다. 통상적으로, 하중 방향은 횡단 섹션을 따라 I-보의 플랜지들 사이에 있다. 표준 보 상의 콘크리트의 중량은 일반적으로 하중 방향에 있다. 플랜지들은 횡(cross) 방향으로 연장하며, 이는 하중 방향에 실질적으로 수직하다. 또한, "C"형 보로 불리는 채널 보는 횡단 섹션에 의해 플랜지들의 단부들에 연결되는 상부 및 저부 플랜지들을 포함한다. 채널 보들의 깊이 및 폭은 I-보와 유사한 방식으로 형성된다. 플랜지들의 폭들에 따라, "I"형 및 "C"형의 실제 형상은 상이할 수 있다.
표준 강 보들은 이들의 특징적인 횡단면 형상, 깊이 및 단위 길이당 중량을 기초로 하여 선택된다. 통상적으로, 구조 엔지니어(structural engineer)들은 이러한 특성들을 기초로 한 보들의 특징들을 나타내는 주지된 표들을 참고한다. 그러나, 깊이 및 단위 길이당 중량은 상이한 위치들에서 표준 보들에 대해 상이할 수 있음에 주목한다. 예를 들어, 미국에서, 깊이 및 단위 길이당 중량은 영국 단위(English system)(피트당 파운드 및 인치(inches and pounds per foot))에 기초한다. 유럽 연합에서, 깊이 및 단위 길이당 중량은 미터 단위(metric system)를 기초한다. 그러나, 특징적인 형상들은 동일할 수 있다.
비록 합성 보들, 및 따라서 표준 강 보들이 도시의 건축물에서 사실상 어디에나 있지만, 개선들이 요망된다. 예를 들어, 강도, 콘크리트를 지지하는 능력 및 다른 특징부들에 있어서의 개선들은 유익할 것이다. 따라서, 구조적 보들을 개선하기 위한 기구가 요망된다.
표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템이 설명된다. 표준 보는 단위 길이당 중량, 하중 방향으로의 깊이, 특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향에 실질적으로 수직한 횡 방향의 폭을 가진다. 구조적 시스템은 특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향으로의 깊이를 가지는 모놀리식 보를 포함한다. 일부 양태들에서, 모놀리식 보는 표준 보의 단위 길이당 중량을 또한 가진다. 모놀리식 보는 제 1 플랜지, 제 2 플랜지 및 횡단 섹션을 포함한다. 제 1 플랜지는 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 1 두께를 가진다. 제 1 플랜지는 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않다. 제 2 플랜지는 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 2 두께를 가진다. 제 2 플랜지는 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않다. 제 1 플랜지 및 제 2 플랜지 중 하나 이상의 플랜지는 횡 방향의 폭을 가진다. 제 2 두께는 제 1 두께와 상이하다. 횡단 섹션은 제 1 플랜지와 제 2 플랜지를 연결시킨다. 제 1 플랜지, 제 2 플랜지 및 횡단 섹션은 모놀리식 보를 형성하는 일체형 구조물이다.
본원에서 개시되는 방법 및 시스템에 따라, 예시적인 실시예들은 합성 보의 부분으로서 사용될 때 개선된 강도를 가질 수 있는 모놀리식 보를 포함하는 구조적 시스템을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 모놀리식 보 및 콘크리트 및/또는 스터드들과 같은 연관된 구조물들을 포함하는 합성 보는 모놀리식 시스템이 대체하는 표준 보 및 콘크리트 및/또는 스터드들과 같은 관련된 구조물들을 포함하는 종래의 합성 보보다 25 퍼센트 또는 그 초과의 더 큰 강도를 가질 수 있다.
도 1은 구조적 시스템 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보의 예시적인 실시예에 대한 도면이다.
도 2는 구조적 시스템 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보의 다른 예시적인 실시예에 대한 도면이다.
도 3은 구조적 시스템 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보의 다른 예시적인 실시예에 대한 도면이다.
도 4는 합성 보에 사용되는 바와 같은 구조적 시스템의 예시적인 실시예에 대한 도면이다.
도 5는 구조적 시스템의 다른 예시적인 실시예 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보에 대한 도면이다.
도 6은 구조적 시스템의 다른 예시적인 실시예 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보에 대한 도면이다.
도 7은 구조적 시스템 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보의 다른 예시적인 실시예에 대한 도면이다.
도 8은 구조적인 시스템을 제공하기 위한 방법에 대한 예시적인 실시예를 묘사하는 흐름도(flow chart)이다.
도 9는 구조적인 시스템을 위한 모놀리식 보를 제공하기 위한 방법에 대한 다른 예시적인 실시예를 묘사하는 흐름도(flow chart)이다.
도 10은 구조적인 시스템을 위한 모놀리식 보를 제공하기 위한 방법에 대한 다른 예시적인 실시예를 묘사하는 흐름도이다.
다음의 설명은 당업자가 본 발명을 만들고 사용하는 것을 가능하게 하도록 제시되고 특허 출원 및 이의 요구조건들의 맥락에서 제공된다. 본원에서 설명된 예시적인 실시예들 그리고 일반적인 원리들 및 특징들에 대한 다양한 수정예들이 쉽게 자명해질 것이다. 예시적인 실시예들은 특정한 구현예들에서 제공되는 특정한 방법들 및 시스템들에 대해 주로 설명된다. 그러나, 방법들 및 시스템들은 다른 구현예들에서도 효과적으로 작동할 것이다. "예시적인 실시예", "일 실시예" 및 "다른 실시예"와 같은 문구들은 다수의 실시예들 뿐만 아니라 동일한 또는 상이한 실시예들을 지칭할 수 있다. 실시예들은 특정한 구성요소들을 가지는 시스템들에 대해 설명될 것이다. 그러나, 시스템들은 도시되는 구성요소들보다 더 많거나 더 적은 구성요소들을 포함할 수 있으며, 구성요소들의 유형 및 배열의 변경예들은 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이 만들어질 수 있다. 예시적인 실시예들은 특정한 단계들을 가지는 특정한 방법들의 맥락에서 또한 설명될 것이다. 그러나, 이 방법 및 시스템은 상이한 및/또는 추가적인 단계들 및 예시적인 실시예들과 모순되지 않는 상이한 순서들의 단계들을 가지는 다른 방법들에 대해서도 효과적으로 작동한다. 따라서, 본 발명은 도시되는 실시예들에 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 본원에서 설명된 원리들 및 특징들과 일치하는 가장 넓은 범주에 따른다. 일반적인 발명의 개념의 실시예들에 대한 참조가 자세하게 이루어지며, 이 참조의 예들은 첨부 도면들에서 예시되며, 여기서 동일한 참조 번호들은 전체에 걸쳐 동일한 요소들을 지칭한다.
실시예들은 도면들을 지칭하는 동안 일반적인 본 발명의 개념을 설명하기 위해 아래에 설명된다. 본 발명을 설명하는 내용에서 (특히 다음의 특허청구범위의 내용에서) 용어들 "하나의"("a" and "an"), "그(the)" 및 유사한 지시어들의 사용은, 본원에서 내용에 의해 달리 나타내지 않거나 명확하게 반박하지 않는다면 단수 및 복수 양자 모두를 커버하는 것으로 해석될 수 있다. 용어들 "포함하는(comprising)", "가지는(having)", "포함하는(including)" 및 "포함하는(containing)"은, 달리 유의되지 않는다면 오픈-엔디드(open-ended)(즉, "포함하지만 제한되지 않는" 것을 의미하는) 용어들로서 해석될 수 있다. 달리 정의되지 않는다면, 본원에서 사용되는 모든 기술적인 그리고 과학적인 용어들은 이 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 같은 동일한 의미를 가진다. 본원에 제공되는 임의의 그리고 모든 예들의 사용, 또는 예시적인 용어들의 사용이 단지 본 발명을 더 양호하게 나타내기 위한 것이고 달리 특정하지 않는다면 본 발명의 범주에 대한 제한이 아닌 것이 주목된다.
도 1은 구조적 시스템(100) 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보(50)의 예시적인 실시예에 대한 도면이다. 예를 들어, 합성 보(composite beam)는 콘크리트(concrete), 및 구조적 시스템(100)(표준 보(50) 및 임의의 전단 스터드(shear stud)들을 대체함)을 포함할 수 있다. 단순함을 위해, 단지 구조적 시스템(100) 및 표준 보(50)의 일부분이 도 1에 도시된다. 명료성을 위해, 도 1은 축척대로 도시되지 않는다.
표준 보(50)는 표준 횡단 섹션뿐만 아니라 상부 및 저부 표준 플랜지들을 포함하는 I-보이다. 각각의 플랜지들은 폭(w) 및 두께(t)를 가진다. 따라서, 표준 보(50)의 플랜지들은 제조 허용 오차들 내에 있는 것과 동일하다. 표준 보(50)의 깊이(d)는 도 1에서 도시되는 바와 같이, 표준 상부 플랜지의 상부로부터 표준 저부 플랜지의 저부까지 측정된다. 표준 횡단 섹션, 또는 웨브(web)는 두께(a), 및 높이(b)를 가진다. 표준 보(50)의 높이(b)는 하중 방향에 있다. 따라서, "I"의 수직 부분은 하중 방향에 있다. 도시되는 실시예에서, 표준 횡단 섹션의 높이는 표준 횡단 섹션과 플랜지들 사이의 천이부(transition)에서 곡선형 영역(region)들을 포함한다. 그러나, 높이가 표준 횡단 섹션의 직선형 부분들을 따라 또한 측정될 수 있다. 표준 보(50)는 실질적으로 특징적인 "I" 횡단면 형상부에 대해 수직한, I 방향으로 연장한다. 표준 보(50)는 또한 이 방향의 단위 길이당 중량을 가진다. 표준 보(50)는 통상적으로 강으로 형성된다.
구조적 시스템(100)은 모놀리식 보(110) 및 도시되는 실시예에서 선택적 전단 스터드(150)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 다수의 전단 스터드들(150)은 단일 모놀리식 보과 함께 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전단 스터드(150)는 생략될 수 있다. 구조적 시스템은 모놀리식 보(110)와 관련되어 사용되는 콘크리트 및/또는 다른 재료들을 또한 포함할 수 있다. 도시되는 실시예에서, 예를 들어, 합성 보는 구조적 시스템(100)(모놀리식 보(110) 및 전단 스터드들(150)을 포함함) 및 콘크리트(도 1에 도시 생략)에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 모놀리식 보(110)는 합성 보 내에서의 표준 보(50)를 대체할 수 있다.
모놀리식 보(110)는 표준 보(50)의 횡단면 형상과 일치되는 특징적인 횡단면 형상을 가진다. 따라서, 모놀리식 보(110)는 I-보이다. 모놀리식 보는 제 1 플랜지(120), 제 2 플랜지(130) 및 횡단 섹션(140)을 포함한다. 도 1에 묘사되는 바와 같이, 하중 방향은 횡단 섹션(140)을 연장하는 방향을 따른다. 이 하중 방향은 도 1에서 깊이(d)를 따른다. 횡 방향은 플랜지들(120 및 130)이 연장하는 방향에 있다. 도시되는 실시예에서, 하중 방향 및 횡 방향은 실질적으로 수직이다. 하중 방향은 또한 모놀리식 보(110) 상의 하중이 일반적으로 위치되는 방향을 따른다. 사용 동안, 모놀리식 보(100), 및 따라서 구조적 시스템(100)은 다른 방향들로 실릴(load) 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 따라서, 하중 방향은 플랜지들(120 및 130) 사이의 방향에 그리고 횡단 섹션(140)이 연장하는 방향에 상응한다. 유사하게, 횡 방향은 플랜지들(120 및 130)이 연장하는 방향에 상응한다. 모놀리식 보(110)는 I 방향을 따라 또한 연장한다. 모놀리식 보(110)는 종래의 보(50)와 동일한 이 방향으로 단위 길이당 중량을 또한 가질 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 그러나, 모놀리식 보(110)는 상이한 단위 길이당 중량을 가질 수 있다. 모놀리식 보(110)는 또한 강으로 만들어질 수 있다. 그러나, 다른 재료들의 사용을 방해하는 것은 아무 것도 없다. 일반적으로, 표준 보(50)를 위해 사용되는 것과 동일한 재료(들)로 모놀리식 보(110)가 형성되는 것이 바람직하다.
제 1 플랜지(120)는 두께(t1) 및 도시되는 실시예에서 폭(w)을 가진다. 제 2 플랜지(130)는 두께(t2) 및 폭(w)을 가진다. 도시되는 실시예에서, 플랜지들(120 및 130)은 폭이 동일하지만 상이한 두께를 가진다. 다른 실시예들에서, 플랜지들(120 및 130)의 폭들은 상이할 수 있다. 그러나, 플랜지(120 또는 130) 모두는 w보다 더 넓지 않다. 횡단 섹션(140)은 높이(b1) 및 폭(a1)을 가진다. 도시되는 실시예에서, 횡단 섹션(140)의 높이는 횡단 섹션(140)과 플랜지들(120 및 130) 사이의 천이부에서 곡선형 영역들을 포함한다. 그러나, 높이가 횡단 섹션(140)의 직선형 부분들을 따라 또한 측정될 수 있다.
모놀리식 보(110)는 "모놀리식"으로 불리는데, 이는 이의 구성요소들(120, 130 및 140)이 함께 통합되기 때문이다. 다르게 말하면, 제작될 때, 모놀리식 보(110)는 아래에 설명되는 바와 같은 형상 및 구성요소들(120, 130 및 140)을 가질 수 있다. 예를 들어, 모놀리식 보(110)는 재료의 단일 피스로 구성될 수 있다. 일부 이러한 실시예들에서, 압연된 강 모놀리식 보(110)는 강의 단일 피스로 압연되고 및/또는 형성되는 바와 같은 플랜지들(120 및 130) 및 횡단 섹션(140)을 가질 것이다. 유사하게, 압출된 강 보는 강의 단일 피스로 형성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 이는 용접들이 없는 모놀리식 보(110)에 상응한다. 대안적으로, 모놀리식 보(110)는 보의 제작 동안 이루어졌던 용접들을 포함할 수 있다. 이러한 모놀리식 보는 보의 피스들이 제작 동안 함께 용접된다면 형성될 수 있다. 예를 들어, 플랜지들(120 및 130)은 웨브(140)에 용접될 수 있다. 일부 이러한 실시예들에서, 플랜지들(120 및 130) 및 웨브(140)는 재료(예를 들어, 강)의 단일 피스로 각각 형성된다. 그러나, 제작-후/애프터 마켓(post-manufacturing/post-market) 용접들은 건설 현장에서의(in construction) 사용 전에 모놀리식 보 내에서 존재하지 않을 것이다. 예를 들어, 플랜지들(120 또는 130) 중 하나에 용접되는 제작-후 추가적인 판을 가지는 보는 모놀리식 보를 구성하지 않을 것이다. 그러나, 모놀리식 보(110)는, 모놀리식 보(110)가 건축물을 건설하는데 사용될 때 다른 보에 용접될 수 있다. 따라서, 모놀리식 보(100)와 같은 모놀리식 보는 현장에서의 사용 전에 제작-후 용접들이 없는 일체형 구조물이고, 현장에서의 사용 전에 전체적으로 용접들이 없을 수 있다.
모놀리식 보(110)는 표준 보(50)와 동일한 깊이(d), 및 폭(w)을 가진다. 모놀리식 보(110)의 외부 치수들은 따라서 표준 보(50)와 동일하다. 게다가, 모놀리식 보(110)의 I 방향으로의 단위 길이당 중량은 표준 보(50)와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 모놀리식 보는 대부분의 사용들에서 표준 보(50)를 바로 대체할 수 있어야 한다. 다르게 말하면, 미국 철강 건설 협회(American Institute of Steel Construction, Inc.)에 의해 발행된 강 구조물의 메뉴얼(manual)에서 알려진 바와 같은 특정한 표로부터 또는 다양한 참조 가이드들 중 임의의 것으로부터의 표준 강 보(50)를, 선택한 사용자는 표준 보(50)를 모놀리식 보(110)의 단위 길이당 중량뿐만 아니라 외부 치수들(폭(w), 및 깊이(d))이 표준 보(50)의 외부 치수들과 일치하는 것이 알려진 모놀리식 보(110)로 대체할 수 있다.
그러나, 모놀리식 보(110)의 플랜지들(120 및 130)의 크기들은 표준 보(50)의 크기들과 상이하다. 콘크리트를 지지하거나 이와는 달리 모놀리식 보(110)에 의해 지지되는 하중을 직접적으로 지탱하는데 사용되는 플랜지(120)의 두께는 하중으로부터 멀리 있는 제 2 플랜지(130)의 두께보다 더 작다. 다시 말해, t1은 t2보다 더 작다(t1 < t2). 플랜지(120)의 최소 두께는 모놀리식 보(110)에 의해 지탱될 하중에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, t1은 두께가 ½ 인치 이상이다. 다른 실시예들에서, t1은 두께가 16분에 3 이상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 플랜지(120)의 두께의 감소는 제 2 플랜지(130)의 두께의 증가에 의해 오프셋(offset)된다(t1 + t2 = 2t). 그러나, 다른 실시예들에서, 이는 상기 경우가 아니다(t1 + t2 ≠ 2t). 횡단 섹션(140)의 폭은 표준 보(50)의 폭과 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 횡단 섹션(140)의 폭은 모놀리식 보(110)의 단위 길이당 중량이 표준 보(50)의 단위 길이당 중량과 일치하는 것을 보장하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 플랜지(120)의 두께의 감소가 제 2 플랜지(130)의 두께의 증가에 의해 오프셋되지 않는다면(t1 + t2 ≠ 2t), 횡단 섹션(140)의 폭은 표준 보(50)의 폭과 상이할 수 있다(a1 ≠ a).
구조적 시스템(100)은 다수의 장점들을 가질 수 있다. 모놀리식 보(110)는, 합성 보에서 사용될 때 개선된 강도(strength) 및/또는 강성(stiffness)을 가질 수 있다. 이 구조적 시스템은, 합성 보가 표준 보(50)를 포함하는 경우보다 모놀리식 보(110)을 포함하는 합성 보가 더 큰 하중을 지지하는 것을 허용할 수 있다. 다르게 말하면, 단순히 표준 보(50)를 모놀리식 보(110)로 교체하는 것은 개선된 강도 및/또는 강성을 가지는 합성 보를 발생시킬 수 있다. 모놀리식 보(110)가 위에서 논의된 동일한 중요 치수들뿐만 아니라 동일한 단위 길이당 중량을 가진다면, 이 개선은 간단하고 약간의 추가 비용만을 가질 수 있다. 예를 들어, 표준 보가 W18x35의 강 보인 것으로 가정한다. 이러한 보를 위해, w = 6 인치, a = 0.425 인치, b = 16.85 인치 그리고 d =17.7 인치이다. 모놀리식 보(110)는 W18x35 강 보에 상응하지만, 상이한 두께들의 플랜지들을 가진다. t1 + t2 = 2t와 같이 t1 = 0.2125 그리고 t2 = 0.6375로 가정한다. 모놀리식 보(110)의 다른 치수들은 표준 보(50)의 것과 일치한다. 이러한 경우에, 모놀리식 보(110)를 포함하는 합성 보는 표준 보(50)를 포함하는 합성 보 상의 강도가 25 내지 50 퍼센트 개선을 가질 수 있다.
구조적 시스템(100)이 동일한 외부 치수들(깊이(d) 및 폭(w)) 및 동일한 단위 길이당 중량을 갖기 때문에, 구조적 시스템은 표준 보(50)를 바로 대체할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 위에서 논의된 주지된 표들을 간단히 참고할 수 있다면 이어서 동일한 치수들 및 단위 길이당 중량의 표준 보(50) 대신에 모놀리식 보(110) 또는 구조적 시스템(100)을 주문하고 사용한다. 구조적 시스템(100)의 사용은 따라서 편리할 수 있다. 구조적 시스템(100)의 이익들은 다른 방법들보다 더 싸게 달성될 수 있다. 추가적인 플랜지는 현장에서(즉, 표준 보(50)가 건물을 건설하는데 사용될 때) 표준 보(50) 상에 용접될 수 있다. 이 추가적인 플랜지는 표준 보(50)의 강도를 개선할 수 있다. 현장에서 이루어지는 변화들은 상당하게 더 고비용일 수 있는데, 이는 숙련공들이 표준 보(50) 상에 플랜지를 용접시키는데 고용되기 때문이다. 그에 반해서, 모놀리식 보(110)는 제작될 때(as-manufactured) 개선된 강도를 가질 수 있는데, 이는 플랜지들(120 및 130) 및 횡단 섹션(140)의 구성 때문이다. 따라서, 구조적 시스템(100)은 더 낮은 비용으로 더 높은 강도를 가질 수 있다. 구조적 시스템(100)은 친환경적인 방식(environmentally friendly manner)으로 이 장점들을 구현할 수 있다. 개선된 강도는, 위에서 설명된 추가적인 플랜지와 같은 추가적인 재료들을 사용함 없이 제공된다. 이는 건설된 구조물 내에 더 적은 재료가 사용되는 것으로 해석된다. 따라서, 자원들이 보존될 수 있다.
도 2는 구조적 시스템(100’) 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보(50)의 다른 예시적인 실시예의 도면이다. 단순함을 위해, 단지 일부 구성요소들이 도시된다. 게다가, 추가적인 및/또는 상이한 구성요소들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 묘사되는 전단 스터드(150)와 유사한 전단 스터드가 구조적 시스템(100’)과 연결되어 사용될 수 있다. 명료성을 위해, 도 2는 축적대로 도시되지 않는다. 구조적 시스템(100’)은 구조적 시스템(100)과 유사하다. 도 2의 유사한 구성요소들은 따라서 도 1의 것들과 유사하게 라벨링된다. 예를 들어, 도 2의 표준 보(50)는 도 1에서 묘사된 표준 보와 유사한 I-보이다.
구조적 시스템(100’)은 모놀리식 보(110’)를 포함한다. 모놀리식 보(110’)는 위에 설명된 바와 같이 모놀리식이다. 다르게 말하면, 모놀리식 보(110’)의 구성요소들은 제작될 때 함께 그리고 적어도 일부 실시예들에서 용접들 없이 통합된다. 따라서, 모놀리식 보(110’)는 묘사되는 바와 같이 강의 단일 피스로 압연되고 형성될 수 있다. 모놀리식 보(110’)는 표준 보(50)의 것과 일치하는 특징적인 횡단면 형상을 가진다. 따라서, 모놀리식 보(110’)는 I-보이다. 모놀리식 보는, 제 1 플랜지(120), 제 2 플랜지(130) 및 횡단 섹션(140)과 유사한 제 1 플랜지(120’), 제 2 플랜지(130’) 및 횡단 섹션(140’)을 포함한다. 모놀리식 보(110’)는 또한 I 방향을 따라 연장하고 표준 보(50)와 실질적으로 동일한 이 방향으로의 단위 길이당 중량을 가질 수 있다. 모놀리식 보(110’)는 강으로 만들어질 수 있고 표준 보(50)와 동일한 재료(들)로 일반적으로 형성된다. 모놀리식 보(110’)는 따라서 합성 보 내에서 (도시되지 않은) 표준 보(50)를 대체할 수 있다.
제 1 플랜지(120’)는 두께(t1’), 및 도시된 실시예에서 폭(w)을 가진다. 제 2 플랜지(130’)는 두께(t2), 및 폭(w)을 가진다. 도시된 실시예에서, 플랜지들(120’ 및 130’)은 동일한 폭을 갖지만 상이한 두께를 가진다. 게다가, 플랜지(120’)의 두께의 감소는 플랜지(130’)의 두께의 증가에 의해 오프셋된다. 다르게 말하면, 2t = t1’ + t2이다. 횡단 섹션(140’)은 높이(b) 및 폭(a)을 가진다. 따라서, 횡단 섹션(140’)의 길이 및 폭은 표준 보(50)에 대한 표준 횡단 섹션의 길이 및 폭과 일치한다. 모놀리식 보(110’)는 표준 보(50)와 동일한 깊이(d), 및 폭(w)을 가진다. 모놀리식 보(110’)의 외부 치수들은 따라서 표준 보(50)와 동일하다. 플랜지들(120’ 및 130’) 내부 표면들은 또한 표준 보(50)에 대해서와 같이 동일한 거리(b)만큼 분리된다. 이러한 이유들로 인해, 모놀리식 보(110’)는 I 방향의 동일한 단위 길이당 중량을 또한 가진다. 따라서, 모놀리식 보(110’)는 대부분 사용들에서 표준 보(50)를 바로 대체가능할 수 있어야 한다.
구조적 시스템(100’)은 구조적 시스템(100)의 이익들을 공유할 수 있다. 모놀리식 보(110’)는 개선된 강도 및/또는 강성을 가지는 합성 보를 발생할 수 있다. 이 구조적 시스템은, 모놀리식 보(110’)를 포함하는 합성 보가, 표준 보(50)가 포함되는 경우보다 더 높은 하중을 지지하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 모놀리식 보(110’)를 포함하는 합성 보는 표준 보(50)를 사용하는 합성 보의 강도에 대해 25 내지 50 퍼센트의 강도 개선을 가질 수 있다. 구조적 시스템(100’)은 사용하는데 또한 편리하고 덜 비싸고 더 친환경적일 수 있다.
도 3은 구조적 시스템(100’) 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보(50’)의 다른 예시적인 실시예의 도면이다. 단순함을 위해, 단지 일부 구성요소들이 도시된다. 게다가, 추가적인 및/또는 상이한 구성요소들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 묘사되는 전단 스터드(150)와 유사한 전단 스터드가 구조적 시스템(100’’)과 연결되어 사용될 수 있다. 명료성을 위해, 도 3은 축적대로 도시되지 않는다. 구조적 시스템(100’’)은 구조적 시스템들(100 및/또는 100’)과 유사하다. 도 3의 유사한 구성요소들은 따라서 도 1 및 도 2의 구성요소들과 유사하게 라벨링된다. 예를 들어, 도 3의 표준 보(50)는 도 1에서 묘사된 표준 보와 유사한 I-보이다. 그러나, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 보(50’)의 상부 플랜지는 저부 플랜지 만큼 넓지는 않다. 대신에, 상부 플랜지는 폭(w1)을 가진다.
구조적 시스템(100’’)은 모놀리식 보(110’’)를 포함한다. 모놀리식 보(110’’)는 위에 설명된 바와 같이 모놀리식이다. 모놀리식 보(110’’)는, 제 1 플랜지(120/120’), 제 2 플랜지(130/130’) 및 횡단 섹션(140/140’)과 유사한 제 1 플랜지(120’’), 제 2 플랜지(130’’) 및 횡단 섹션(140’’)을 포함한다. 모놀리식 보(110’’)는 표준 보(50’)의 횡단면 형상과 일치하는 특징적인 횡단면 형상을 가진다. 따라서, 모놀리식 보(110’’)는 폭(w1)을 가지는 하나의 플랜지(120’’) 및 폭(w)을 가지는 다른 플랜지(130’)를 갖는 I-보이다. 모놀리식 보(110’’)는 또한 I 방향을 따라 연장하고 표준 보(50’)와 실질적으로 동일한 이 방향으로의 단위 길이당 중량을 가질 수 있다. 모놀리식 보(110’’)는 강으로 만들어질 수 있고 일반적으로 표준 보(50’)와 동일한 재료(들)로 형성된다.
제 1 플랜지(120’’)는 두께(t1’’), 및 도시된 실시예에서 폭(w1)을 가진다. 제 2 플랜지(130’’)는 두께(t2’), 및 폭(w)을 가진다. 도시된 실시예에서, 플랜지(120’’)의 두께의 감소는 플랜지(130’’)의 두께의 증가에 의해 오프셋된다. 다르게 말하면, 2t = t1’’ + t2’이다. 다른 실시예들에서, 플랜지들(120’’ 및 130’’)의 두께들은 오프셋되어, 플랜지들(120’’ 및 130’’)의 중량의 합이 보(50’)의 플랜지들의 중량의 합과 동등하다. 횡단 섹션(140’)은 높이(b) 및 폭(a)을 가진다. 따라서, 횡단 섹션(140’)의 길이 및 폭은 표준 보(50)에 대한 표준 횡단 섹션의 길이 및 폭과 일치한다. 다른 실시예들에서, 횡단 섹션(140’’)의 폭은 모놀리식 보(110’’)의 단위 길이당 중량이 표준 보(50’)의 것과 동일한 것을 보장하도록 또한 사용될 수 있다. 모놀리식 보(110’’)는 표준 보(50’)와 동일한 깊이(d), 및 폭(w)을 가진다. 모놀리식 보(110’’)의 외부 치수들은 따라서 표준 보(50’)와 동일하다. 플랜지들(120’’ 및 130’’) 내부 표면들은 표준 보(50’)에 대해서와 같이 동일한 거리(b)만큼 분리될 수 있다. 이러한 이유들로 인해, 모놀리식 보(110’’)는 I 방향으로 동일한 단위 길이당 중량을 또한 가질 수 있다. 따라서, 모놀리식 보(110’’)는 대부분의 사용들에서 표준 보(50’)를 바로 대체가능할 수 있어야 한다.
구조적 시스템(100’’)은 다수의 장점들을 가질 수 있다. 모놀리식 보(110’’)를 포함하는 합성 보는 개선된 강도 및/또는 강성을 가질 수 있으며, 이는, 합성 보가 표준 보(50’)가 사용되는 경우보다 더 큰 하중을 지지하는 것을 허용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모놀리식 보(110’’)를 사용하는 합성 보는 표준 보(50)의 강도의 25 내지 50 퍼센트의 개선을 가질 수 있다. 구조적 시스템(100’’)은 또한 사용하는데 편리하고, 덜 비싸고 더 친환경적일 수 있다.
도 4는 구조적 시스템(100’’’)의 다른 예시적인 실시예에 대한 도면이다. 단순함을 위해, 단지 일부 구성요소들이 도시된다. 게다가, 추가적인 및/또는 상이한 구성요소들이 사용될 수 있다. 구조적 시스템(100’’’)은 모놀리식 보(110) 및 전단 스터드(150)를 포함한다. 이들은 도 1에서 묘사된 시스템(100)의 구성요소들이다. 또한, 구조적 시스템(100’’’)은 제 1 플랜지(120)를 싣고 있는 콘크리트(160)를 포함한다. 따라서, 도 4에 묘사된 시스템은 모놀리식 보(110), 전단 스터드(150) 및 콘크리트(160)를 사용하는 합성 보이도록 고려될 수 있다. 따라서, 콘크리트(160)가 더 얇은 플랜지(120) 상에 하중을 부과하도록 모놀리식 보(110)는 구성된다. 따라서, 추가 없이(without more), 콘크리트(160)로부터의 하중은 모놀리식 보(110)를 휘는 경향이 있음으로써, 상부 플랜지(120)의 상부 표면이 압축 응력을 겪는 동안, 저부 플랜지(130)의 저부 표면은 인장 응력 하에 있다(예를 들어, 아래로 굽어진다(bowed)).
구조적 시스템/합성 보(100’’’)는 구조적 시스템들(100, 100’ 및/또는 100’’)의 이익들을 공유할 수 있다. 모놀리식 보(110)를 사용하는 합성 보(100’’’)는 개선된 강도 및/또는 강성을 가질 수 있으며, 이는 합성 보(100’’’)가 더 큰 하중을 지지하는 것을 허용할 수 있다. 따라서, 지지되는 콘크리트(160)의 하중은 증가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 합성 보는 25 내지 50 퍼센트의 강도 개선을 가질 수 있다. 구조적 시스템(100’’’)은 또한 사용하는데 편리하고, 덜 비싸고 더 친환경적일 수 있다.
도 5는 구조적 시스템(200) 및 구조적 시스템(200)에 의해 대체가능한 표준 보(60)의 다른 예시적인 실시예의 도면이다. 단순함을 위해, 단지 일부 구성요소들이 도시된다. 게다가, 추가적인 및/또는 상이한 구성요소들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 묘사되는 전단 스터드(150)와 유사한 전단 스터드가 구조적 시스템(200)과 연결되어 사용될 수 있다. 명료성을 위해, 도 5는 축적대로 도시되지 않는다. 구조적 시스템(200)은 구조적 시스템들(100, 100’, 100’’ 및/또는 100’’’)과 유사하다. 도 5의 유사한 구성요소들은 따라서 도 1 내지 도 4의 구성요소들과 유사하게 라벨링된다. 예를 들어, 도 5의 표준 보(60)는 I-보들(50 및/또는 50’)과 유사한 채널 보(channel beam)(또는 c-보)이다. 그러나, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 보(60)의 횡단 섹션은 플랜지들의 중심 영역들을 연결시키지 않는다. 대신에, 횡단 섹션은 플랜지들을 이들의 단부에서 연결시킨다. 표준 보(60)의 플랜지들은 동일한 폭(w)을 가진다. 그러나, 플랜지들은 상이한 폭들을 가질 수 있다.
구조적 시스템(200)은 모놀리식 보(210)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 구조적 시스템(200)은 또한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조적 시스템은 도 1에 묘사되는 전단 스터드(150)와 유사한 전단 스터드(들)를 포함할 수 있다. 특징적인 횡단면 형상을 제외하면, 모놀리식 보(210)는 모놀리식 보들(110, 110’ 및 110’’)과 유사하다. 모놀리식 보(210)는 위에 설명된 바와 같은 모놀리식이다. 모놀리식 보(210)는, 제 1 플랜지(120/120’/120’’), 제 2 플랜지(130/130’/130’’) 및 횡단 섹션(140/140’/140’’)과 유사한 제 1 플랜지(220), 제 2 플랜지(230) 및 횡단 섹션(240)을 포함한다. 그러나, 횡단 섹션(240)은 플랜지들(220 및 230)을 이들의 단부들에서 연결시킨다. 모놀리식 보(210)는 표준 보(60)의 횡단면 형상과 일치되는 특징적인 횡단면 형상을 가진다. 따라서, 모놀리식 보(210)는 c-보이다. 모놀리식 보(210)는 또한 I 방향을 따라 연장하고 표준 보(60)와 실질적으로 동일한 이 방향으로의 단위 길이당 중량을 가질 수 있다. 모놀리식 보(210)는 강으로 만들어질 수 있고 일반적으로 표준 보(60)와 동일한 재료(들)로 형성된다.
제 1 플랜지(220)는 두께(t1) 및 도시되는 실시예에서 폭(w)을 가진다. 제 2 플랜지(230)는 두께(t2) 및 폭(w)을 가진다. 다른 실시예들에서, 플랜지들(220 및 230)의 폭(들)은 상이할 수 있다. 예를 들어, 플랜지들(220 및 230)은 표준 보(60)의 상응하는 플랜지들의 폭들과 일치하는 폭들을 가질 수 있다.
도시된 실시예에서, 플랜지(220)의 두께의 감소는 플랜지(230)의 두께의 증가에 의해 오프셋된다. 다르게 말하면, 2t = t1 + t2이거나 표준 보(60)의 플랜지들의 중량의 합은 플랜지들(220 및 230)의 중량들의 합과 동등하다. 횡단 섹션(240)은 높이(b1) 및 폭(a1)을 가진다. 일부 실시예들에서, b1 = b 및/또는 a1 = a 이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 이들은 상이할 수 있다. 따라서, 횡단 섹션(240)의 길이 및 폭은 표준 보(60)에 대한 표준 횡단 섹션의 단위 길이당 중량과 일치한다. 다른 실시예들에서, 횡단 섹션(240)의 폭은 모놀리식 보(210)의 단위 길이당 중량이 표준 보(60)의 길이 및 폭과 동일한 것을 보장하도록 또한 사용될 수 있다. 모놀리식 보(210)는 표준 보(60)와 같은 깊이(d), 및 폭(w)을 가진다. 모놀리식 보(210)의 외부 치수들은 따라서 표준 보(60)와 동일하다. 플랜지들(220 및 230)의 내부 표면들은 표준 보(60)에 대해서와 같이 동일한 거리(b)만큼 분리될 수 있다. 이러한 이유들로 인해, 모놀리식 보(210)는 I 방향으로의 동일한 단위 길이당 중량을 또한 가질 수 있다. 따라서, 모놀리식 보(210)는 대부분의 사용들에서 표준 보(60)를 바로 대체가능할 수 있어야 한다.
구조적 시스템(200)은 다수의 장점들을 가질 수 있다. 모놀리식 보(210)를 사용하는 합성 보는 개선된 강도 및/또는 강성을 가질 수 있다. 이는, 표준 보(60)가 사용되는 경우보다 모놀리식 보(210)를 포함하는 합성 보가 상부 플랜지(220) 상에서 더 높은 하중을 지지하는 것을 허용할 수 있다. 게다가, 구조적 시스템(200)의 모놀리식 보(210)는 모놀리식 보들(110, 110’, 및 110’’)과 상이한 횡단면을 가진다. 구조적 시스템(200)은 또한 사용하는데 편리하고, 덜 비싸고 더 친환경적일 수 있다.
도 6은 구조적 시스템(200’) 및 구조적 시스템(200’)에 의해 대체가능한 표준 보(60’)의 다른 예시적인 실시예의 도면이다. 단순함을 위해, 단지 일부 구성요소들이 도시된다. 게다가, 추가적인 및/또는 상이한 구성요소들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 묘사되는 전단 스터드(150)과 유사한 전단 스터드가 구조적 시스템(200’)과 연결되어 사용될 수 있다. 명료성을 위해, 도 6은 축적대로 도시되지 않는다. 구조적 시스템(200’)은 구조적 시스템들(100, 100’, 100’’, 100’’’ 및/또는 200)과 유사하다. 도 6의 유사한 구성요소들은 따라서 도 1 내지 도 5의 것들과 유사하게 표기된다. 예를 들어, 도 5의 표준 보(60’)는 보들(50, 50’ 및/또는 60)과 유사한 중심 채널을 가지는 직사각형 보이다. 그러나, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 보(60’)의 횡단 섹션은 플랜지들의 중심 영역들을 연결시키지 않는다. 대신에, 횡단 섹션은 플랜지들을 이들의 단부에서 연결시킨다. 표준 보(60’)의 플랜지들은 동일한 폭(w), 및 동일한 폭(t)을 가진다.
구조적 시스템(200’)은 모놀리식 보(210’)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 구조적 시스템(200’)은 또한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조적 시스템은 도 1에 묘사되는 전단 스터드(150)와 유사한 전단 스터드(들)를 포함할 수 있다. 특징적인 횡단면 형상을 제외하면, 모놀리식 보(210)는 모놀리식 보들(110, 110’, 110’’ 및 210)과 유사하다. 모놀리식 보(210’)는 위에 설명된 바와 같이 모놀리식이다. 모놀리식 보(210’)는, 제 1 플랜지(120/120’/120’’/220), 제 2 플랜지(130/130’/130’’/230) 및 횡단 섹션(140/140’/140’’/240)과 유사한 제 1 플랜지(220’), 제 2 플랜지(230’) 및 횡단 섹션(240’)을 포함한다. 횡단 섹션(240’)은 플랜지들(220’ 및 230’)을 이들의 단부들에서 연결시킨다. 또한, 모놀리식 보(210’)는 플랜지들(220’ 및 230’)을 이들의 대향하는 단부들에서 연결시키는 추가적인 횡단 섹션(245)을 포함한다. 모놀리식 보(210’)는 표준 보(60’)의 형상과 일치하는 특징적인 횡단면 형상을 가진다. 모놀리식 보(210’)는 또한 I 방향을 따라 연장하고 표준 보(60’)와 실질적으로 동일한 이 방향으로의 단위 길이당 중량을 가질 수 있다. 모놀리식 보(210’)는 강으로 만들어질 수 있고 표준 보(60’)와 동일한 재료(들)로 일반적으로 형성된다. 그러나, 모놀리식 보(210)는 압연되지 않을 것이다. 강의 단일 시이트(다양한 두께를 가짐)는 제작 동안 굽혀지고 용접될 수 있다. 대안적으로, 모놀리식 보(210’)는 압출될 수 있다. 다른 실시예들에서, 강의 네 개의 피스들(두 개의 플랜지들 및 두 개의 횡단 섹션들)은 제작 동안 함께 용접될 수 있다.
제 1 플랜지(220’)는 두께(t1) 및 도시되는 실시예에서 폭(w)을 가진다. 제 2 플랜지(230’)는 두께(t2), 및 폭(w)을 가진다. 다른 실시예들에서, 플랜지들(220’ 및 230’)의 폭(들)은 상이할 수 있다. 예를 들어, 플랜지들(220’ 및 230’)은 표준 보(60’)의 상응하는 플랜지들의 폭들과 일치하는 폭들을 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 플랜지(220’)의 두께의 감소는 플랜지(230’)의 두께의 증가에 의해 오프셋된다. 다르게 말하면, 2t = t1 + t2이거나 표준 보(60’)의 플랜지들의 중량들의 합은 플랜지들(220’ 및 230’)의 중량들의 합과 동등하다. 다른 실시예들에서, 두께 변화들은 오프셋될 수 없고 및/또는 표준 보(60’)의 플랜지들의 중량들의 합은 플랜지들(220’ 및 230’)의 중량들의 합과 동일할 수 없다. 횡단 섹션들(240’ 및 245)은 각각 높이(b1) 및 폭(a1)을 가진다. 일부 실시예들에서, b1 = b 및/또는 a1 = a이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 이들은 상이할 수 있다. 따라서, 횡단 섹션들(240’ 및 245)의 길이 및 폭은 표준 보(60’)에 대한 상응하는 표준 횡단 섹션들의 길이 및 폭과 일치한다. 다른 실시예들에서, 횡단 섹션(240’ 및/또는 245)의 폭은 모놀리식 보(210’)의 단위 길이당 중량이 표준 보(60’)의 단위 길이당 중량과 동일한 것을 보장하도록 또한 사용될 수 있다. 모놀리식 보(210’)는 표준 보(60’)와 동일한 깊이(d), 및 폭(w)을 가진다. 모놀리식 보(210’)의 외부 치수들은 따라서 표준 보(60’)와 동일하다. 플랜지들(220’ 및 230’)의 내부 표면들은 표준 보(60’)에 대해서와 같이 동일한 거리(b)만큼 분리될 수 있다. 이러한 이유들로 인해, 모놀리식 보(210’)는 I 방향으로의 동일한 단위 길이당 중량을 또한 가질 수 있다. 따라서, 모놀리식 보(210)는 대부분의 사용들에서 표준 보(60’)를 바로 대체가능할 수 있어야 한다.
구조적 시스템(200’)은 구조적 시스템들(100, 100’, 100’’, 100’’’ 및/또는 200)의 장점들을 공유할 수 있다. 모놀리식 보(210’)를 포함하는 합성 보는 개선된 강도 및/또는 강성을 가질 수 있다. 이 구조적 시스템은, 합성 보가 표준 보(60’)를 포함하는 경우보다 모놀리식 보(210’)을 사용하는 합성 보가 더 큰 하중을 지지하는 것을 허용할 수 있다. 구조적 시스템(200’)은 또한 사용하는데 편리하고, 덜 비싸고 더 친환경적일 수 있다.
도 7은 구조적 시스템(300) 및 구조적 시스템에 의해 대체가능한 표준 보(50)의 다른 예시적인 실시예의 도면이다. 단순함을 위해, 단지 일부 구성요소들이 도시된다. 게다가, 추가적인 및/또는 상이한 구성요소들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 묘사되는 전단 스터드(150)와 유사한 전단 스터드(350)가 구조적 시스템(300)과 연결되어 사용될 수 있다. 명료성을 위해, 도 7은 축적대로 도시되지 않는다. 구조적 시스템(300)은 구조적 시스템(들)(100, 100’, 100’’, 200 및 200’)과 유사하다. 도 7의 유사한 구성요소들은 따라서 도 1의 구성요소들과 유사하게 라벨링된다. 예를 들어, 도 7의 표준 보(50)는 도 1에서 묘사된 표준 보와 유사한 I-보이다.
구조적 시스템(300)은 플랜지들(320 및 330) 및 횡단 섹션(340)을 가지는 모놀리식 보(310)를 포함한다. 모놀리식 보(310)는 위에 설명된 바와 같이 모놀리식이다. 다르게 말하면, 모놀리식 보(310’)의 구성요소들은 제작될 때 함께 통합된다. 모놀리식 보(310)는 표준 보(50)의 형상과 일치하는 특징적인 횡단면 형상을 가진다. 따라서, 모놀리식 보(310)는 I-보이다. 제 1 플랜지(120), 제 2 플랜지(130) 및 횡단 섹션(140)과 유사한 모놀리식 보와 유사한 제 1 플랜지(320), 제 2 플랜지(330) 및 횡단 섹션(340)을 포함한다. 모놀리식 보(310)는 또한 I 방향을 따라 연장하고 표준 보(50)와 실질적으로 동일한 이 방향으로의 단위 길이당 중량을 가질 수 있다. 모놀리식 보(310)는 강으로 만들어질 수 있고 일반적으로 표준 보(50)와 동일한 재료(들)로 형성된다. 모놀리식 보(310)는 따라서 합성 보 내에서 표준 보(150)를 대체할 수 있다(도시 생략).
제 1 플랜지(320)는 두께(t1’) 및 도시되는 실시예에서 폭(w)을 가진다. 제 2 플랜지(330)는 두께(t2) 및 폭(w)을 가진다. 도시되는 실시예에서, 플랜지들(320 및 330)은 폭이 동일하지만 상이한 두께를 가진다. 게다가, 플랜지(320)의 두께의 감소는 플랜지(330)의 두께의 증가에 의해 오프셋된다. 다르게 말하면, 2t = t1’ + t2이다. 횡단 섹션(340)은 높이(b) 및 폭(a)을 가진다. 따라서, 횡단 섹션(340)의 길이 및 폭은 표준 보(50)에 대한 표준 횡단 섹션의 길이 및 폭과 일치한다. 모놀리식 보(310)는 표준 보(50)와 같은 깊이(d), 및 폭(w)을 가진다. 모놀리식 보(310)의 외부 치수들은 따라서 표준 보(50)와 동일하다. 플랜지들(320 및 330)의 내부 표면들은 또한 표준 보(50)에 대해서와 같이 동일한 거리(b)만큼 분리된다. 이러한 이유들로 인해, 모놀리식 보(310)는 I 방향으로의 동일한 단위 길이당 중량을 또한 가진다. 따라서, 모놀리식 보(310)는 대부분의 사용들에서 표준 보(50)를 바로 대체가능할 수 있어야 한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 모놀리식 보(310)는 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 모놀리식 보(들)(301)는 [(110’, 110’’, 210 (상이한 횡단면 형상에 대한) 또는 (다시, 상이한 횡단면에 대한) 210’]로서 구성될 수 있다.
모놀리식 보(310)는 도 7의 파선들과 같이 도시되는 용접부들(360 및 362)을 또한 포함한다. 비록 용접부들로서 설명되지만, 다른 기구가 섹션들(320, 330 및 340)을 함께 부착하는데 사용될 수 있다. 따라서, 모놀리식 보(300)는 용접부들이 존재한다. 대신에, 보(310)는 플랜지들(320 및 330)을 횡단 섹션(340)에 용접함으로써 제작된다. 그러나, 모놀리식 보(310)는 모놀리식 보이도록 여전히 고려되는데, 이는 애프터-마켓 용접부들이 존재하지 않기 때문이다. 다르게 말하면, 단지 모놀리식 보(310) 내의 용접부들은 보의 조립 동안 이루어진다. 따라서, 제작되는 바와 같은 플랜지(330)는 플랜지(320)보다 더 두껍다.
구조적 시스템(300)은 구조적 시스템(들)(100, 100’, 100’’, 100’’’, 200 및/또는 200’)의 이점들을 공유할 수 있다. 모놀리식 보(310)는 개선된 강도 및/또는 강성을 가지는 합성 보를 발생할 수 있다. 이는, 표준 보(50)가 포함되는 경우보다 모놀리식 보(310)를 포함하는 합성 보가 더 높은 하중을 지지하는 것을 허용할 수 있다. 일부 예들에서, 모놀리식 보(310)는 또한 제작하는데 더 저렴할 수 있으며, 예를 들어, 그 분야에서는 노동(예를 들어, 용접)은 비싸지 않다. 구조적 시스템(300)은 또한 사용하는데 편리하고, 덜 비싸고 더 친환경적일 수 있다.
도 8은 구조적 시스템(100, 100’, 100’’, 100’’’, 200 , 200’ 및/또는 300)과 같은 구조적 시스템을 제작하기 위한 방법(400)의 예시적인 실시예를 묘사하는 흐름도이다. 단순함을 위해, 일부 단계들은 생략되거나 조합될 수 있다. 이 방법(400)은 구조적 시스템(100)의 맥락에서 설명된다. 그러나, 이 방법(400)은 다른 구조적 시스템들을 위해 사용될 수 있다.
모놀리식 보(110)는 단계(402)를 통해 제공된다. 단계(402)는 횡단 섹션(140)뿐만 아니라 플랜지들(120 및 130)을 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계(402)는 횡단 섹션(245)을 제공하는 단계를 또한 포함한다. 단계(402)는 예를 들어 보(110)를 압연시킴으로써 모놀리식 보를 제공한다. 다른 실시예들에서, 보(210’)와 같은 모놀리식 보는 압출될 수 있다. 따라서, 보(110)는 제작되는 바와 같이 모놀리식이고 용접부들이 없을 수 있다. 다른 실시예들에서, 모놀리식 보(110)는 제작으로부터의 용접부들을 포함할 수 있지만, 제작-후 용접들이 없을 수 있다. 예를 들어, 단계(402)는 강의 시이트를 굽히는 단계 및 모놀리식 보(210)를 형성하기 위해 에지들을 용접시키는 단계 또는 모놀리식 보(310)를 형성하기 위해 플랜지들을 횡단 섹션에 용접시키는 단계를 포함할 수 있다.
전단 스터드(150)(들)는 단계(404)를 통해 선택적으로 제공될 수 있다. 단계(404)는 모놀리식 보(110)의 제작 후에 현장에서 실시될 수 있다. 예를 들어, 전단 스터드(들)는 모놀리식 보(110)에 용접될 수 있다. 다른 실시예들에서, 단계(404)가 다른 방식으로 및/또는 다른 시간에 실시될 수 있다.
콘크리트는 단계(406)를 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 모놀리식 보(110)가 사용될 때, 도 4에 묘사되는 콘크리트(160)는 현장에서 제공될 수 있다. 따라서, 단계들(402, 404 및 406)은 단계(402)에 제공되는 모놀리식 보를 포함하는 합성 보를 제공하도록 함께 고려될 수 있다.
방법(400)을 사용하여, 구조적 시스템(100, 100’, 100’’, 100’’, 200, 200’ 및/또는 300) 또는 유사한 구조적 시스템이 제공될 수 있다. 따라서, 본원에서 설명된 하나 또는 그 초과의 이익들이 달성될 수 있다.
도 9는 모놀리식 보(110, 110’, 110’’, 210, 210’ 및/또는 310)와 같은 모놀리식 보를 제공하기 위한 방법(410)의 예시적인 실시예를 묘사하는 흐름도이다. 단순함을 위해, 일부 단계들은 생략되거나 조합될 수 있다. 이 방법(410)은 모놀리식 보(110) 및 구조적 시스템(100)의 맥락에서 설명된다. 그러나, 이 방법(410)은 다른 모놀리식 보들 및/또는 다른 구조적 시스템들을 위해 사용될 수 있다.
플랜지들(120 및 130)이 단계들(412 및 414)을 통해 구성된다. 일부 실시예들에서, 플랜지들(120 및 130)이 실질적으로 동시에 형성될 수 있기 때문에, 단계들(412 및 414)은 함께 실시될 수 있다. 횡단 섹션(140)은 단계(416)를 통해 또한 제공된다. 일부 실시예들에서, 플랜지들(120 및 130)을 형성하는 단계/제공하는 단계는 또한 횡단 섹션(140)을 형성한다. 따라서, 단계들(412, 414 및 416)은 아래에 설명되는 방법(450)과 유사한 방식으로 함께 실시될 수 있다. 예를 들어, 모놀리식 보(110)가 압연될 때, 플랜지들(120 및 130) 및 횡단 섹션(140)은 형성될 수 있다. 대안적으로, 모놀리식 보가 압출될 수 있다. 따라서, 보(보(210’) 또는 보(110 또는 100’)와 같음)가 압출기를 나올 때, 플랜지들 및 횡단 섹션(들)이 함께 형성된다. 다른 실시예들에서, 이 특징부들은 별도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플랜지들 및 횡단 섹션(들)은 각각의 섹션에 대한 상이한 두께를 가지도록 강의 시이트를 압연시킴으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 플랜지들을 위한 피스들 및 웨브가 절단될 수 있다. 이 섹션들은 그 후에 단계(418)를 통해 함께 부착된다. 단계(418)는, 단계들(412 내지 416)이 보를 형성하지 않는다면 실시된다. 예를 들어, 단계(418)는 보(210’)를 형성하기 위해 에지들을 함께 용접시키는 단계 및 다양한 두께들을 가지는 강의 시이트를 굽히는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 모놀리식 보(310)에 대해서와 같이, 단계(418)는 플랜지들을 횡단 섹션에 용접시키는 단계를 포함할 수 있다.
방법(410)을 사용하여, 모놀리식 보(110, 110’, 110’’, 210, 210’, 310’) 및/또는 유사한 모놀리식 보가 제공될 수 있다. 따라서, 본원에서 설명된 이익들이 달성될 수 있다.
도 10은 모놀리식 보(110, 110’, 110’’, 210 및/또는 210')와 같은, 제작-후 또는 제작 동안의 용접들이 없을 수 있는 모놀리식 보를 제공하기 위한 방법(450)의 예시적인 실시예를 묘사하는 흐름도이다. 단순함을 위해, 일부 단계들은 생략되거나 조합될 수 있다. 이 방법(450)은 모놀리식 보(110) 및 구조적 시스템(100)의 맥락에서 설명된다. 그러나, 이 방법(450)은 다른 모놀리식 보들 및/또는 다른 구조적 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 이 방법(450)을 사용하여 제공되는 모놀리식 보(110)는 압연된 보이다.
횡단 섹션뿐만 아니라 플랜지들(120 및 130)을 형성하기 위한 롤러들은 단계(452)를 통해 설정된다. 모놀리식 보(110)은 그 후에 단계(454)를 통해 이 설정들을 사용하여 압연된다. 따라서, 플랜지들(120 및 130) 및 횡단 섹션(140)은 압연함으로써 형성된다. 이에 따라, 용접부들이 없는 모놀리식 보(110)는 제작될 수 있다.
이 방법(450)을 사용하여, 모놀리식 보(110, 110’, 110’’, 210) 및/또는 유사한 모놀리식 보가 제공될 수 있다. 따라서, 본원에서 설명된 이익들이 달성될 수 있다.
구조적 시스템을 위한 방법 및 시스템이 개시되었다. 본 발명은 도시된 실시예들에 따라 설명되었으며, 실시예들에 대한 변형예들이 존재할 수 있으며, 임의의 변형예들은 본 발명의 사상 및 범주 내에 있을 것이다. 따라서, 많은 수정예들이 첨부된 특허청구범위들의 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 당업자에 의해 만들어질 수 있다.

Claims (19)

  1. 단위 길이당 중량, 하중 방향으로의 깊이, 특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향에 실질적으로 수직한 횡 방향의 폭을 가지는 표준 보(beam)를 대체하기 위한 구조적 시스템으로서,
    상기 구조적 시스템은 특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향으로의 깊이를 가지는 모놀리식 보(monolithic beam)를 포함하며,
    상기 모놀리식 보는,
    횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 1 두께를 가지는, 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않는 제 1 플랜지;
    횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 2 두께를 가지는, 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않은 제 2 플랜지 ― 상기 제 1 플랜지 및 제 2 플랜지 중 하나 이상의 플랜지는 횡 방향의 폭을 가지며, 제 2 두께는 제 1 두께와 상이함 ―; 및
    제 1 플랜지 및 제 2 플랜지를 연결하는 횡단 섹션 ― 제 1 플랜지, 제 2 플랜지 및 횡단 섹션은 모놀리식 보를 형성하는 일체형 구조물임 ― 을 포함하는,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보는 단위 길이당 중량을 가지는,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표준 보는 제 1 표준 플랜지, 제 2 표준 플랜지 및 제 1 표준 플랜지와 제 2 표준 플랜지를 연결시키는 표준 횡단 섹션을 가지며, 상기 제 1 표준 플랜지는 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 1 표준 두께를 가지며, 상기 제 1 표준 플랜지는 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않으며, 상기 제 2 표준 플랜지는 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 2 표준 두께를 가지며, 상기 제 2 표준 플랜지는 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않으며, 제 1 표준 플랜지 및 제 2 표준 플랜지 중 하나 이상의 플랜지는 횡 방향의 폭을 가지며, 제 2 두께는 제 1 두께와 상이하며, 제 1 두께와 제 2 두께를 더한 것은 제 1 표준 두께와 제 2 표준 두께를 더한 것과 동일한,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 표준 두께는 제 2 표준 두께와 동일하며, 상기 제 1 두께와 제 1 표준 두께 사이의 제 1 차이는 제 2 표준 두께와 제 2 두께 사이의 제 2 차이와 동일한,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 특징적인 횡단면 형상은 I 형인,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보는 하중 방향으로 연장하고 제 1 플랜지와 제 2 플랜지를 연결시키는 추가적인 횡단 섹션을 더 포함하며, 상기 추가적인 횡단 섹션, 제 1 플랜지, 제 2 플랜지 및 횡단 섹션은 모놀리식 보를 형성하는 일체형 구조물인,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보의 제 1 플랜지와 커플링되는 하나 이상의 전단 스터드(shear stud)를 더 포함하며, 제 1 두께는 제 2 두께 미만인,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보는 용접부가 없는(weld-free),
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플랜지, 제 2 플랜지 및 횡단 섹션은 제작될 때 모놀리식 보를 형성하는 일체형 구조물인,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  10. 단위 길이당 중량, 하중 방향으로의 깊이, 및 하중 방향에 실질적으로 수직한 횡 방향의 폭을 가지는 표준 I-보를 대체하기 위한 구조적 시스템으로써,
    상기 표준 I-보는 횡 방향으로 연장하는 표준 상부 플랜지, 횡 방향으로 연장하는 표준 저부 플랜지 및 하중 방향으로 연장하는 횡단 섹션을 포함하며, 상기 표준 횡단 섹션은 표준 상부 플랜지의 제 1 표준 중심 부분과 표준 저부 플랜지의 저부 표준 중심 부분을 연결시키며, 상기 표준 상부 플랜지 및 표준 저부 플랜지 각각은 표준 두께를 가지며,
    상기 구조적 시스템은 특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향으로의 깊이를 가지는 모놀리식 I-보 및 상부 플랜지와 커플링되는 하나 이상의 전단 스터드를 포함하며,
    상기 모놀리식 보는,
    횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 상부 두께를 가지는, 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않은 상부 플랜지;
    횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 저부 두께를 가지는, 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않은 저부 플랜지 ― 상부 플랜지 및 저부 플랜지 중 하나 이상의 플랜지는 횡 방향의 폭을 가지며, 저부 두께는 상부 두께와 상이하며, 상부 두께와 저부 두께를 더한 것은 표준 두께의 두 배와 동일함 ―; 및
    상부 플랜지의 상부 중심 부분과 저부 플랜지의 저부 중심 부분을 연결시키는 횡단 섹션을 포함하며,
    상부 플랜지, 저부 플랜지 및 횡단 섹션은 모놀리식 I-보를 형성하는 일체형 구조물인,
    표준 I-보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보는 단위 길이당 중량을 가지는,
    표준 I-보를 대체하기 위한 구조적 시스템.
  12. 단위 길이당 중량, 하중 방향으로의 깊이, 특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향에 실질적으로 수직한 횡 방향의 폭을 가지는 표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    특징적인 횡단면 형상 및 하중 방향으로의 깊이를 가지는 모놀리식 보를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 모놀리식 보를 제공하는 단계는,
    제 1 플랜지, 제 2 플랜지 및 횡단 섹션을 형성하는 단계를 포함하는 ― 상기 제 1 플랜지는 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 1 두께를 가지며, 제 1 플랜지는 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않으며, 제 2 플랜지는 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 2 두께를 가지며, 제 2 플랜지는 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않으며, 제 1 플랜지 및 제 2 플랜지 중 하나 이상의 플랜지는 횡 방향의 폭을 가지며, 제 2 두께는 제 1 두께와 상이하며, 횡단 섹션은 제 1 플랜지와 제 2 플랜지를 연결시키며, 제 1 플랜지, 제 2 플랜지 및 횡단 섹션은 모놀리식 보를 형성하는 일체형 구조물임 ―,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보는 단위 길이당 중량을 가지는,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보를 제공하는 단계는, 제 1 플랜지, 제 2 플랜지 및 횡단 섹션을 형성하도록 모놀리식 보를 압연시키는 단계를 더 포함하는,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보를 압연시키는 단계는 특징적인 횡단면 형상이 I 형이도록 복수의 롤러(roller)들을 설정하는 단계를 더 포함하는,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 표준 보는 제 1 표준 플랜지, 제 2 표준 플랜지, 및 제 1 표준 플랜지와 제 2 표준 플랜지를 연결시키는 표준 횡단 섹션을 가지며, 제 1 표준 플랜지는 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 1 표준 두께를 가지며, 제 1 표준 플랜지는 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않으며, 제 2 표준 플랜지는 횡 방향으로 연장하고 하중 방향으로의 제 2 표준 두께를 가지며, 제 2 표준 플랜지는 횡 방향의 폭보다 더 넓지 않으며, 제 1 표준 플랜지 및 제 2 표준 플랜지 중 하나 이상의 플랜지는 횡 방향의 폭을 가지며, 제 2 두께는 제 1 두께와 상이하며, 제 1 두께에 제 2 두께를 더한 것은 제 1 표준 두께와 제 2 표준 두께를 더한 것과 동일한,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 표준 두께는 제 2 표준 두께와 동일하며, 상기 제 1 두께와 제 1 표준 두께 사이의 제 1 차이는 제 2 표준 두께와 제 2 두께 사이의 제 2 차이와 동일한,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보를 제공하는 단계는, 하중 방향으로 연장하고 제 1 플랜지와 제 2 플랜지를 연결시키는 추가적인 횡단 섹션을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 추가적인 횡단 섹션, 제 1 플랜지, 제 2 플랜지, 및 횡단 섹션은 모놀리식 보를 형성하는 일체형 구조물인,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 모놀리식 보를 제공하는 단계는 제 1 플랜지, 제 2 플랜지, 및 횡단 섹션을 제공함으로써, 모놀리식 보는 제작될 때 용접부들이 없는,
    표준 보를 대체하기 위한 구조적 시스템을 제공하기 위한 방법.
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