KR20210017207A - 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보 및 이를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보 및 이를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법에 관한 것으로, 상하 플랜지를 연결하는 웨브를 갖는 H형강으로 춤이 깊은 데크를 지지하는 철골보로서, 철골보는, H형강의 웨브 양측면에 스티프너가 접하여 고정되게 구비되고, 이 스티프너 위에 수평 지지부가 올려져 지지된 상태로 웨브에 접하여 고정되게 구비되며, 수평 지지부는 H형강의 전 구간에 걸쳐 구비되어 그 위에 춤이 깊은 데크가 올려져 나사 체결되는 철골보 및 이를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법을 제공한다.

Description

절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보 및 이를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법{Steel beam having horizontal support offset type}

본 발명은 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 H형강의 웨브에 수평 지지부와 스티프너를 구비하여 강재량을 줄이면서 강성을 향상시키도록 한 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보 및 이를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건축이 발달함에 따라 기둥 내지 벽체에 의해서 지지되어온 구조물, 이를테면 주택의 차원을 넘어서 공연시설, 공회당, 자동화공장, 자동창고, 동식물원, 전시장, 격납고, 체육관, 레저시설 등의 기둥이 없는 초대형 건축물이 다양하게 건축되고 있으며, 최근들어서는 이러한 건축물의 필요성이 크게 대두되고 있다.

이에 따라 보다 나은 환경 공간을 창조하기 위해, 건축 및 토목 분야의 첨단공법 및 기술 개발은 물론 구조 기초 콘크리트 재료 등 다양한 분야에서 부단한 연구개발을 해오고 있다.

이러한 기둥없는 대공간의 장점은 공간활용 효율의 극대화를 가져오는데 있다. 공간의 중간 부분에 기둥이 있으면 기둥 사이의 간격에 따라서 공간의 활용도가 제한될 뿐 아니라 기둥 주변의 일부 공간은 활용하기에 곤란한 부분이 된다.

그러나, 기둥이 없는 공간은 건물 내부 전체를 유효 공간으로 사용할 수 있다. 또, 환경 변화에 대한 적응성이 우수하다. 즉, 향후 경영환경의 변화에 따라 내부 시설의 변경이 요구될 때 기존 공간에 기둥이 있다면 칸막이 등 벽체의 배치에 상당한 제약을 받게 된다. 그런데, 기둥이 없으면 벽체의 배치를 자유로이 할 수 있어 어떠한 용도 변경에도 적응이 가능하다.

따라서, 일반 건축물의 건축주들에게는 건축물의 기둥과 기둥 사이의 거리가 넓은 장경간의 건축물을 요구하고 있다. 그러나, 이러한 장경간의 건축물들은 경간의 길이가 길어질수록 건축물의 골조를 구성하는 지지빔의 두께가 두껍게 되어 천장의 높이를 차지하는 부분이 커지게 되므로 건축물의 층고가 높아지게 되어 건축물의 건축 비용이 기하급수적으로 늘어나게 되는 단점이 있으며, 건축물의 높이 제한이 있는 지역에서는 건축물의 원하는 층수를 채울 수 없게 되어 임대 수입이 격감하게 되면서도 이와는 반대로 건축물의 건축 비용은 높아지게 되는 불합리한 문제가 있었다.

이에, 종래에는 국내 등록특허 제10-1676841호(이하 '선행기술문헌1'이라 한다)와, 국내 공개특허 제10-2012-0084394호(이하 '선행기술문헌2'라 한다)에서 건축물에 설치되는 철골보가 개시된 바 있다.

선행기술문헌1에 개시된 철골보는, 춤이 깊은 데크를 지지하기 위해, H형강을 수평으로 절단한 후, 플랜지의 폭보다 양방향으로 각각 50~100㎜ 넓은 폭의 수평플레이트를 용접하여 비대칭 H형강을 제작하고, 중앙부에 비해 모멘트가 큰 양측 단부에는 수평플레이트의 저면에 T형강을 역방향으로 용접하여 보강한 것이다.

선행기술문헌2에 개시된 철골보는, 중앙부에 작용하는 모멘트를 저항할 수 있는 H형강을 구비하고, 모멘트가 큰 단부에는 T형강을 용접 보강함으로써, 철골보의 강재량을 절감한 것이다.

하지만, 선행기술문헌1,2에 개시된 종래의 철골보는, 전단면이 동일 단면으로 형성되지 않고 양측 단부에만 부분적으로 T형강이 더 구비되어 용접 보강되기 때문에, 철골보의 비틀림 성능 및 처짐 성능이 중앙부와 양측부가 서로 달라 불균일하므로 성능 저하의 단점이 있다.

그리고, 선행기술문헌1에서는 춤이 깊은 데크를 지지하기 위한 수평플레이트가 상부 플랜지의 폭보다 양측으로 50~100㎜ 이상 더 넓게 확보되어야 하므로 많은 강재량이 소비될 뿐 아니라 수평플레이트의 설치로 인해 여러 공정이 늘어나게 되므로 작업성 및 생산성이 저하되는 단점이 있다.

또, 선행기술문헌2에서는 춤이 깊은 데크를 설치할 경우 합성효과를 위해서는 쉬어스터드의 높이가 춤이 깊은 데크 플레이트의 높이 이상으로 증가되어야 하므로, 구조적으로 합성효과를 기대하기 어렵다는 단점이 있다.

국내 등록특허 제10-1676841호 국내 공개특허 제10-2012-0084394호

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, H형강의 웨브 전 구간에 일정 간격마다 스티프너를 용접 고정하여 구비하고, 이 스티프너 위에 절곡형 수평 지지부를 올려 스티프너를 감싸 가고정된 상태에서 H형강의 웨브에 용접 고정하여 구비함으로써 수평 지지부와 스티프너가 H형강의 전단면에 동일 단면으로 형성되어 비틀림 및 처짐 성능을 향상시킬 수 있고, 수평 지지부를 얇은 두께로 구비할 수 있어 춤이 깊은 데크와 수평 지지부를 나사 체결하여 구비할 수 있도록 한 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보 및 이를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보는, 상하 플랜지를 연결하는 웨브를 갖는 H형강으로 춤이 깊은 데크를 지지하는 철골보로서, 철골보는, H형강의 웨브 양측면에 스티프너가 접하여 고정되게 구비되고, 이 스티프너 위에 수평 지지부가 올려져 지지된 상태로 웨브에 접하여 고정되게 구비되며, 수평 지지부는 H형강의 전 구간에 걸쳐 구비되어 그 위에 춤이 깊은 데크가 올려져 나사 체결되어 구비되는 것을 포함할 수 있다.

그리고, 수평 지지부의 양측 단부에는 스티프너의 상부 양측면을 감싸 지지하는 절곡부가 형성될 수 있다.

또, 데크는 그 내측 상부에 상부 철근이, 내측 하부에는 하부 철근과 보강 철근이 데크의 길이 방향으로 구비되되, 하부 철근과 보강 철근은 그 단부가 상부로 절곡 형성되어, 전단력을 보강할 수 있다.

또, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법은, 상기한 철골보를 이용하여 기둥 사이에 춤이 깊은 데크를 설치하기 위한 시공방법으로서, 기둥과 기둥 사이의 단변 방향으로 작은 보를 설치하고, 기둥과 기둥 사이의 장변 방향으로 철골보를 설치하며, 철골보의 수평 지지부 위에 춤이 깊은 데크를 올려 수평 지지부에 나사 체결하고, 춤이 깊은 데크에 철근을 배근하여 설치하며, 춤이 깊은 데크 위에 콘크리트를 타설하여 콘크리트를 형성하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보 및 이를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법에 따르면, H형강의 웨브 전 구간에 일정 간격마다 스티프너가 용접 고정되고, 이 스티프너 위에 절곡형 수평 지지부가 올려져 스티프너의 상부를 감싸 가고정된 상태에서 H형강의 웨브에 용접 고정되어 구비됨으로써 수평 지지부와 스티프너가 H형강의 전단면에 동일 단면으로 형성됨과 더불어 수평 지지부가 스티프너에 의해 지지되게 구비되므로 비틀림 및 처짐 성능이 향상되고, 수평 지지부를 얇은 두께로 구비할 수 있어 춤이 깊은 데크와 수평 지지부를 나사 체결하여 구비할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 철골보의 평면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 철골보의 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 철골보와 춤이 깊은 데크 간의 설치구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 철골보와 춤이 깊은 데크 간의 설치상태를 나타낸 단면 구성도이다.
도 5는 도 4에서 철골보의 상세도이다.
도 6은 본 발명에 따른 철골부의 설치과정을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 철골보를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법을 차례로 도시한 시공 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 절곡형 수평 지지부를 갖는 철골보 및 이를 이용한 춤이 깊은 데크의 시공방법을 도시한 도면들이다.

본 발명에 따른 철골보는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상하 플랜지(110)(120)를 연결하는 웨브(130)를 가지며 이들이 길이 방향으로 길게 연장 형성되는 H형강(100)과, H형강(100)의 웨브(130) 양측면에 고정되어 상하 플랜지(110)(120)와 직교되게 구비되는 스티프너(150)와, 스티프너(150) 위에 올려져 지지된 상태로 웨브(130)에 고정되게 구비되는 수평 지지부(140)와, 수평 지지부(140) 위에 용접 고정되어 설치되는 춤이 깊은 데크(200)와, 데크(200)와 수평 지지부(140) 위에 채워지는 콘크리트(300)를 포함한다.

여기서, H형강(100)은 기둥(400)과 기둥(400) 사이를 연결하도록 설치되는 형강인데, 보는 방향에 따라서는 "I"자 형강으로 보이기도 하나, 이는 보는 방향에 따라 달리 보일 뿐 동일한 부품이므로, 이하에서는 H형강으로 통칭한다.

이러한 H형강(100)은 그 상부와 하부에 서로 평행한 플랜지(110)(120)가 구비되고, 양 플랜지(110)(120) 사이에는 양 플랜지(110)(120)를 연결하는 수직한 웨브(130)가 형성된다.

그리고, 스티프너(150)는 웨브(130)의 양측면에서 상하 플랜지(110)(120)에 직교되도록 수직하게 세워져 구비되고, 이 스티프너(150)는 그 일측면이 웨브(130)에 접한 상태로 용접 고정되어 구비된다.

이와 같은 스티프너(150)는 H형강(100)의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 설치되어 구비된다.

따라서, 상기와 같이 구비되는 스티프너(150)는 수평 전단력을 보강하는 한편 스티프너(150)가 후술될 수평 지지부(140)를 받쳐 지지함으로써 수평 지지부(140)를 얇은 두께(3.2∼4.5t)의 강판으로 구비하여 휨모멘트 및 처짐에 저항할 수 있는 강성을 갖게 된다.

또한, 수평 지지부(140)는 절곡형 평판으로서, 양 스티프너(150) 위에 각각 올려져 거치된 상태에서 그 일측면이 웨브(130)에 용접 고정되어 상하 플랜지(110)(120)와 평행한 상태로 외측으로 돌출되게 구비된다.

이와 같은 수평 지지부(140)는 그 위에 설치되는 데크(200)를 지지하는 부분으로서, 켄틸레버(외팔보) 거동으로 춤이 깊은 데크(200)를 지지하게 된다.

특히, 수평 지지부(140)는 그 양측 단부에 스티프너(150)의 상부 양측면을 감싸도록 절곡된 절곡부(141)가 형성되고, 이 절곡부(141)에 의해 수평 지지부(140)가 스티프너(150)의 상부면을 감싼 상태로 지지됨으로써 수평 지지부(140)와 스티프너(150)의 합성효과가 증가되어 수평 지지부(140)를 얇은 두께(3.2∼4.5t)의 강판으로 구비하여도 휨모멘트 및 처짐에 저항할 수 있게 된다.

이로써, 수평 지지부(140)가 수평 스티프너의 역할을 함으로써, H형강(100)의 웨브(130) 두께를 최소화(판폭 두께비 감소)할 수 있으며, 춤이 깊은 데크(200)를 수평 지지부(140)에 파스너 즉 볼트나 스크류 등과 같은 나사로 직결 체결할 수 있어, 현장에서의 용접 작업을 배제할 수 있는 작업의 편리성이 있다.

따라서, H형강(100)의 웨브(130) 두께를 최소화할 수 있으므로 강재량을 줄일 수 있고, 비틀림 강성 및 뒤틀림 강성을 향상시킬 수 있으며, 경제성이 좋다.

게다가, 수평 지지부(140)는 H형강(100)의 길이 방향을 따라 전 구간에 걸쳐 형성됨으로써 H형강(100)의 전단면이 동일 단면으로 형성되어 비틀림 및 처짐 성능이 향상되고, 이에 따라 동일한 장경간 철골보의 휨모멘트 저항력이 증가되는 장점이 있다.

한편, 상기와 같이 구비되는 철골보는 그 길이가 8∼10m의 길이로 형성되어 큰 힘을 받는 구조물에 설치되는 것으로, 철골보의 제작시는 H형강(100)의 웨브(130)의 양측면에 스티프너(150)를 먼저 용접하여 고정시키고, 이 스티프너(150) 위에 수평 지지부(140)를 올려 수평 지지부(140)의 양 절곡부(141)가 스티프너(150)의 상부 양측면을 감싼 상태로 거치시켜 수평 지지부(140)를 웨브(130)의 양측면에 각각 용접 고정하여 제작한다.

그리고, 데크(200)는 춤이 깊은 데크로서 공장에서 제작하고 현장에서 철골보에 조립하여 구비한다. 즉, 도 3 및 도 4에서와 같이, 공장에서 제작된 데크(200)를 철골보의 양 수평 지지부(140) 위에 올린 상태에서 도 6에서와 같이 수평 지지부(140)에 나사로 직결 체결하여 설치한다.

이는, 전술한 바와 같이 스티프너(150) 위에 수평 지지부(140)가 거치된 상태로 구비됨으로써 수평 지지부(140)의 두께를 얇은 강판으로 구비할 수 있어 가능한 것이다.

이러한 춤이 깊은 데크(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 콘크리트 타설 시 처짐 현상과 휨 현상을 방지하기 위해 하방으로 절곡하여 강도를 보강한 절곡부(211)를 갖는 수평 데크부(210)와, 수평 데크부(210)에서 일정 간격마다 하방으로 굴곡되게 연장 형성되어 벤딩 모멘트에 의한 하중을 지탱하는 보 역할을 하는 한편 콘크리트 타설 시 처짐 현상과 휨 현상을 방지하기 위해 상방으로 절곡하여 강도를 보강한 절곡부(221)를 갖는 보 데크부(220)와, 콘크리트 타설 후 콘크리트(300)의 인장 응력의 약점을 철근으로 보완하기 위한 철근을 포함한다.

수평 데크부(210)와 보 데크부(220)는 아연도 강판으로 제작되는 것이 바람직하며, 그 두께는 0.8mm 내외인 것이 바람직하다.

그리고, 데크(200)에 구비되는 철근은, 수평 데크부(210)의 상부에서 수평으로 격자 형태로 설치되어 보의 비틀림 및 휨을 보강하는 상부 철근(230)과, 보 데크부(220)의 하부에 설치되어 보를 보강하는 한편 그 단부가 상부 철근(230)을 향해 절곡되어 보의 전단력을 보강하는 하부 및 보강 철근(240)(250)을 포함한다.

이러한 철근들(230)(240)(250)은 철골보의 상부 플랜지(110) 및 웨브(130)의 상부(수평 지지부(140)의 윗 부분)와 마찬가지로 콘크리트(300)에 매립됨으로써 콘크리트(300)와 데크(200)를 보강할 뿐 아니라 H형강(100)과 같이 콘크리트(300)와 철골보, 데크(200)의 일체화 거동이 가능하도록 한다.

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 철골보를 이용한 시공방법을 차례로 도시한 시공 순서도로서, 전술한 절곡형 수평 지지부(140)를 갖는 H형강(100)의 철골보를 이용하여 기둥(400) 사이에 춤이 깊은 데크(200)를 설치하기 위한 시공방법이다.

이러한 시공방법은 도 7에서와 같이, 먼저 기둥(400)을 일정 간격마다 세워 설치하고, 기둥(400)과 기둥(400) 사이의 단변 방향 즉 짧은 간격 방향으로 작은 보를 설치한다. 즉, 도 7에서는 작은 보가 양 기둥(400) 사이의 가로 방향으로 설치되어 나란한 양 기둥(400)을 연결한다.

이후, 도 8에서와 같이, 기둥(400)과 기둥(400) 사이의 장변 방향 즉 긴 간격 방향으로 전술한 수평 지지부(140)를 갖는 H형강(100)의 철골보를 설치함으로써 전 기둥(400)을 철골보와 작은 보로서 모두 연결한다. 그리고, 기둥(400) 사이에 설치된 철골보의 수평 지지부(140) 위에 춤이 깊은 데크(200)의 일단부를 올린 상태에서 춤이 깊은 데크(200)를 수평 지지부(140)에 나사로서 직접 체결한다.

이는, 전술한 철골보의 설명에서 언급한 바와 같이, 수평 지지부(140)가 스티프너(150) 위에 올려져 지지되는 한편 수평 지지부(140) 양측의 절곡부(141)가 스티프너(150)의 상부면을 감싼 상태로 지지됨으로써 수평 지지부(140)와 스티프너(150)의 합성효과가 증가되어 수평 지지부(140)를 얇은 두께(3.2∼4.5t)의 강판으로 구비할 수 있기에 춤이 깊은 데크(200)를 수평 지지부(140)에 나사 체결하는 것이 가능하게 된다.

이때, 수평 지지부(140)에 나사 체결된 춤이 깊은 데크(200)에 철근들 즉 상부 철근(230)과 하부 철근(240) 및 보강 철근(250)을 배근하여 춤이 깊은 데크(200)의 강성을 보강한다.

이후, 도 9에서와 같이, 춤이 깊은 데크(200) 위에 콘크리트 몰탈을 타설하고 양생함으로써 일정 두께의 콘크리트층(300)을 형성한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : H형강 110 : 상부 플랜지
120 : 하부 플랜지 130 : 웨브
140 : 수평 지지부 141 : 절곡부
150 : 스티프너(stiffener) 200 : 춤이 깊은 데크
210 : 수평 데크부 211 : 절곡부
220 : 보 데크부 221 : 절곡부
230 : 상부 철근 240 : 하부 철근
250 : 보강 철근 300 : 콘크리트
400 : 기둥

Claims (4)

1. 상하 플랜지를 연결하는 웨브를 갖는 H형강으로 춤이 깊은 데크를 지지하는 철골보로서,
   철골보는, H형강의 웨브 양측면에 스티프너가 접하여 고정되게 구비되고, 이 스티프너 위에 수평 지지부가 올려져 지지된 상태로 웨브에 접하여 고정되게 구비되며, 수평 지지부는 H형강의 전 구간에 걸쳐 구비되어 그 위에 춤이 깊은 데크가 올려져 나사 체결되는 철골보.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   수평 지지부의 양측 단부에는 스티프너의 상부 양측면을 감싸 지지하는 절곡부가 형성되는 철골보.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   데크는 그 내측 상부에 상부 철근이, 내측 하부에는 하부 철근과 보강 철근이 데크의 길이 방향으로 구비되되, 하부 철근과 보강 철근은 그 단부가 상부로 절곡 형성되어, 전단력을 보강하는 철골보.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 철골보를 이용하여 기둥 사이에 춤이 깊은 데크를 설치하기 위한 시공방법으로서,
   기둥과 기둥 사이의 단변 방향으로 작은 보를 설치하고, 기둥과 기둥 사이의 장변 방향으로 철골보를 설치하며, 철골보의 수평 지지부 위에 춤이 깊은 데크를 올려 수평 지지부에 나사 체결하고, 춤이 깊은 데크에 철근을 배근하여 설치하며, 춤이 깊은 데크 위에 콘크리트를 타설하여 콘크리트를 형성하는 춤이 깊은 데크의 시공방법.

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