KR20220031487A - 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강, 그 제조방법, 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체, 및 합성보를 포함하는 구조 시스템 - Google Patents

웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강, 그 제조방법, 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체, 및 합성보를 포함하는 구조 시스템 Download PDF

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KR20220031487A
KR20220031487A KR1020210067089A KR20210067089A KR20220031487A KR 20220031487 A KR20220031487 A KR 20220031487A KR 1020210067089 A KR1020210067089 A KR 1020210067089A KR 20210067089 A KR20210067089 A KR 20210067089A KR 20220031487 A KR20220031487 A KR 20220031487A
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강대언
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Abstract

본 발명은 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강, 그 제조방법, 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체 및 합성보를 포함하는 구조 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 상부 플랜지 및 상부 웨브로 이루어지되 상부 웨브 상에 다수의 상부홈이 형성된 상부체; 하부 플랜지 및 하부 웨브로 이루어지되 하부 웨브 상에 다수의 하부홈이 형성된 하부체; 및 상부 웨브와 하부 웨브가 용접결합되어 형성되는 결합 웨브 상에서 상부홈 및 하부홈 각각이 매칭되어 형성된 다수의 웨브홀을 포함하여 이루어지고, 상부 플랜지의 폭보다 하부 플랜지의 폭이 긴 것을 특징으로 하는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강이 제안된다. 또한, 그의 제조방법, 그를 포함하는 보 구조체 및 합성보를 포함하는 구조 시스템이 제안된다.

Description

웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강, 그 제조방법, 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체, 및 합성보를 포함하는 구조 시스템{ASYMMETRY BEAM HAVING WEB HOLES AND LENGTHENED WEB-HEIGHT, MENUFACTURING METHOD THEREOF, BEAM STRUCTURE INCLUDING ASYMMETRY BEAM, AND STRUCTURE SYSTEM INCLUDING COMPOSITE BEAM}
본 발명은 비대칭 형강, 그 제조방법, 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체 및 합성보를 포함하는 구조 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강, 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강의 제조방법, 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체 및 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 포함하는 합성보를 포함하는 구조 시스템에 관한 것이다.
보는 건축구조물이나 교량구조물 등의 구조물에 사용되는 주요한 구조부재이다. 철골보는 이러한 구조물에서 많이 사용되고 있다. 하지만, 철골보는 스팬이 길어질수록 휨에 의한 처짐 등의 문제가 야기될 수 있다. 이러한 문제를 해결하고자 철골보와 콘크리트가 단일부재로 거동하도록 구현하여 휨모멘트를 받을 때 압축응력의 대부분은 콘크리트가 부담하다고 하고 인장응력은 강재가 부담하도록 하는 합성보의 사용이 증대되고 있다.
합성보에 사용되거나 자체로 사용되는 철골보는 장스팬에 사용될 수 있도록 휨에 의한 처짐 등의 문제를 방지하기 위해 웨브높이를 높이게 된다. 하지만 기존의 압연형강의 경우 웨브높이가 이미 규격화되어 있어 시공 상황에 맞는 특히 장스팬 용으로 사용되는데는 한계를 가지거나 비용이 너무 고가에 이르게 된다. 기존의 압연형강의 경우에는 웨브높이가 규격화되어 있어 쉽게 늘리지 못한다.
한편, 철골보로 사용되는 기존 압연형강의 웨브는 통판으로 이루어 있는데, 구조 설계 시 전단내력에 있어 여유가 남아돌아, 웨브 높이가 높아질수록 구조 설계 상 낭비되는 요소가 되기도 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1547540호 (2015년 8월 20일 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1804557호 (2017년 11월 28일 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0851490호 (2008년 8월 4일 등록)
본 발명에서는 종래의 비대칭 형강보다 웨브높이를 높여 장스팬에도 쉽게 적용가능한 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 구현하고자 한다. 또한, 이러한 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체와 합성보를 포함하는 구조 시스템을 구현하고자 한다.
이를 위해, 기존의 플랜지길이가 다른 대칭형 형강을 절단하여 플랜지 길이가 다른 절단 형강끼리 용접시켜 웨브높이를 향상시킴과 동시에 웨브홀을 갖도록 하는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강, 그 제조방법, 합성보 구조체 및 합성보를 포함하는 구조시스템을 제안하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, 상부 플랜지 및 상부 웨브로 이루어지되 상부 웨브 상에 다수의 상부홈이 형성된 상부체; 하부 플랜지 및 하부 웨브로 이루어지되 하부 웨브 상에 다수의 하부홈이 형성된 하부체; 및 상부 웨브와 하부 웨브가 용접결합되어 형성되는 결합 웨브 상에서 상부홈 및 하부홈 각각이 매칭되어 형성된 다수의 웨브홀을 포함하여 이루어지고, 상부 플랜지의 폭보다 하부 플랜지의 폭이 긴 것을 특징으로 하는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강이 제안된다.
이때, 상부체는 제1 대칭형 압연형강이 절단된 상부 플랜지 및 상부 웨브로 이루어지고, 하부체는 제2 대칭형 압연형강이 절단된 하부 플랜지 및 하부 웨브로 이루어질 수 있다. 또한, 웨브홀의 형상은 사다리꼴, 직사각형, 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조, 또는 반원 내지 반타원형으로 이루어진 상부홈 및 하부홈의 형상들이 매칭된 육각형, 사각형, 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조의 매칭형상, 또는 원형 내지 타원형으로 이루어질 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 상부 웨브와 하부 웨브의 두께는 동일하고, 상부체 및 하부체 각각의 돌출 단부의 길이가 동일하게 매칭되어 상부홈 및 하부홈에 의한 웨브홀을 형성하고, 웨브홀의 상하부 높이차의 절반만큼 웨브 신장효과를 갖도록 상부체 및 하부체 각각은 압연형강의 웨브를 절단된 산과 골끼리 높이가 동일하게 연속 요철구조로 절단하여 획득될 수 있다.
다음으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 하나 또는 2이상의 압연형강의 웨브를 요철구조로 절단하여, 상부 플랜지 및 절단에 따라 형성된 다수의 상부홈이 구비된 상부 웨브로 이루어진 상부체와 상부 플랜지의 폭보다 긴 폭의 하부 플랜지 및 절단에 따라 형성된 다수의 하부홈이 구비된 하부 웨브로 이루어진 하부체 각각을 획득하는 단계; 및 상부체의 상부홈과 하부체의 하부홈이 각각 매칭되게 상부 웨브와 하부 웨브를 용접결합시켜 압연형강의 웨브 각각의 높이보다 긴 높이를 갖는 결합 웨브를 형성하되, 결합 웨브 상에 상부홈 및 하부홈 각각이 매칭되어 형성된 다수의 웨브홀을 포함하도록, 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 형성하는 단계를 포함하고, 상부체와 하부체 각각을 획득하는 단계에서, 하나의 비대칭 압연형강으로부터 상부체 및 하부체 각각을 획득하거나 또는 제1 대칭형 압연형강의 제1 웨브를 요철구조로 절단하여 상부체를 획득하고 제1 대칭형 압연형강의 플랜지 폭보다 긴 플랜지 폭을 갖는 제2 대칭형 압연형강의 제2 웨브를 요철구조로 절단하여 하부체를 획득하는 것을 특징으로 하는, 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법이 제안된다.
이때, 하나의 예에서, 상부체와 하부체 각각을 획득하는 단계에서 상부홈 및 하부홈 각각의 형상은 사다리꼴, 직사각형, 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조, 또는 반원 내지 반타원형으로 이루어지도록 절단하되 상부체 및 하부체 각각의 돌출 단부의 길이가 동일하게 매칭되게 절단하고, 비대칭 형강을 형성하는 단계에서 상부홈 및 하부홈의 형상들이 매칭된 육각형, 사각형, 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조의 매칭형상, 또는 원형 내지 타원형으로 이루어지는 웨브홀을 결합 웨브 상에 형성할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 서로 다른 대칭형 압연형강으로부터 상부체 및 하부체 각각을 획득하는 경우 제1 웨브와 제2 웨브의 두께는 동일하고, 비대칭 형강을 형성하는 단계에서 형성된 결합 웨브의 높이(H)는 하기의 식에 따라 얻어지고,
Figure pat00001
이때, h1과 h2 각각은 제1 웨브와 제2 웨브 각각의 높이이고,
Figure pat00002
과
Figure pat00003
각각은 상부홈과 하부홈 각각의 깊이일 수 있다.
게다가, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 합성보 구조에 사용되는 구조체에 있어서, 전술한 비대칭 형강의 예들 중 어느 하나에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강; 및 비대칭 형강의 상부 또는 하부 플랜지 및 결합 웨브와 함께 부분적으로 개방된 채움공간을 형성하되 구조체의 시공 시 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하는 공간커버 플레이트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체가 제안된다.
이때, 공간커버 플레이트는 각각의 일단이 하부 플랜지에 접합되고 상부 플랜지 방향으로 돌출된 후 상부 플랜지보다 낮은 높이에서 타단이 결합 웨브 측으로 이격되게 절곡된 구조일 수 있다.
또한, 구조체는 시공 시 공간커버 플레이트가 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지할 수 있도록 시공 시 콘크리트로 채워질 채움공간 내부에서 공간커버 플레이트를 지지하는 플레이트 지지대를 더 포함할 수 있다. 다른 하나의 예에서, 구조체는, 시공 시 공간커버 플레이트가 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지할 수 있도록 채움공간에 미리 채워진 콘크리트 내지 스치로폼 충전재, 및 공간커버 플레이트에 의한 충전재의 구속이 가능하도록 공간커버 플레이트를 지지하는 구속 지지대를 더 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 공간커버 플레이트는 각각의 일단이 결합 웨브에 접합되고 결합 웨브에서 측방향으로 상부 플랜지보다 돌출된 후 상부 플랜지의 양단 바깥쪽 상측으로 절곡되어 채움공간을 형성하고, 구조체는 공간커버 플레이트에 의해 채움공간에 미리 채워지거나 시공 시 채워질 콘크리트의 구속이 가능하도록 공간커버 플레이트와 상부 플랜지를 연결 지지하는 구속 지지대를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 합성보를 포함하는 구조 시스템에 있어서, 기둥 또는 보 지지체 사이에 다수 설치되며 합성보의 일부를 형성하는 전술한 비대칭 형강의 예들 중 어느 하나에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강; 슬래브 콘크리트 타설을 위해 비대칭 형강 사이에서 나란하게 연결되되 양단 각각의 하단부가 비대칭 형강에 직접 또는 지지 매개체를 통해 지지되는 다수의 슬래브 데크 내지 PC 슬래브; 및 비대칭 형강과 슬래브 데크 내지 PC 슬래브의 상부에 타설된 철근 콘크리트를 포함하고, 철근 콘크리트의 일부 콘크리트가 비대칭 형강의 결합 웨브와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브의 말단 사이의 공간에 일체로 채워지거나 비대칭 형강의 일부 주위가 프리캐스트 콘크리트처리되어 비대칭 형강과 함께 합성보의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템이 제안된다.
이때, 슬래브 데크 내지 PC 슬래브는 비대칭 형강의 하부 플랜지 상에 직접 또는 지지 매개체를 통해 지지되고, 지지 매개체는 각각의 일단이 하부 플랜지에 접합되어 하부 플랜지 및 비대칭 형강의 결합 웨브와 함께 부분적으로 개방된 채움공간을 형성하고 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하는 공간커버 플레이트를 포함하고, 공간커버 플레이트는 비대칭 형강의 상부 플랜지 방향으로 돌출된 후 상부 플랜지보다 낮은 높이에서 결합 웨브 측으로 이격되게 절곡된 구조이고, 철근 콘크리트의 일부 콘크리트는 채움공간과 결합 웨브와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브의 말단 사이의 공간에 함께 채워지거나 채움공간에 미리 채워진 충전재 상부와 결합 웨브와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브의 말단 사이의 공간에 채워져 비대칭 형강과 함께 합성보의 일부를 형성할 수 있다.
이때, 또 하나의 예에서, 지지 매개체는 채움공간 내에서 공간커버 플레이트를 직접 지지하거나 공간커버 플레이트가 충전재를 구속시키도록 지지하여, 공간커버 플레이트가 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하도록 하는 지지대를 더 포함하고, 충전재는 콘크리트 내지 스치로폼 충전재일 수 있다.
또한 하나의 예에서, 슬래브 데크의 다수 연결구조는 상부 평탄면을 갖는 다수의 돌출부와 상부 평탄면 폭보다 좁은 바닥 평탄면을 갖는 다수의 요홈부가 번갈아 연속되되, 이웃하는 슬래브 데크끼리 돌출부에서, 요홈부에서, 또는 돌출부와 요홈부의 벽면들 간에 일부가 포개지며 나란히 연결되고, 슬래브 데크 각각의 플레이트 단면은 적어도 하나 이상의 요홈부 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크와 일부 포개지며 돌출부를 형성하는 돌출부위를 포함하거나, 적어도 하나 이상의 돌출부 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크와 일부 포개지며 요홈부를 형성하는 홈부위를 포함하거나, 적어도 하나 이상의 돌출부, 적어도 하나 이상의 요홈부 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크와 돌출부와 요홈부의 벽면들 간에 일부 포개지는 벽면부위를 포함하는 구조이고, 슬래브 데크는 요홈부를 따라 수직하게 설치된 수직 철근배근을 포함하고, 요홈부에 타설된 철근 콘크리트는 비대칭 형강 사이의 슬래브 구조에 대하여 비대칭 형강에 수직인 보조 보 역할을 수행할 수 있다.
이때, 또 하나의 예에서, 슬래브 데크의 플레이트는 절곡되어 플레이트 단면의 상부를 형성하고 철근 콘크리트와 접하며 슬래브 구조체의 일부를 형성하는 데크 상판, 데크 상판을 관통하며 철근 콘크리트를 노출시키는 다수의 노출홀 및 노출홀을 막도록 데크 상판 하부에 결합되며 콘크리트의 타설 내지 양생 후 제거되는 가설부재를 포함하고, 가설부재는 플라스틱, 필름 또는 종이 재질이거나 자성재를 포함하는 재질일 수 있다.
또 하나의 예에서, 지지 매개체는, 각각의 일단이 비대칭 형강의 결합 웨브에 접합되어 결합 웨브에서 측방향으로 비대칭 형강의 상부 플랜지보다 돌출된 후 상부 플랜지의 양단 바깥쪽 상측으로 절곡되어 채움공간을 형성하고 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하는 공간커버 플레이트 및 공간커버 플레이트에 의해 채움공간에 미리 채워지거나 시공 시 채워질 콘크리트의 구속이 가능하도록 상부 플랜지와 공간커버 플레이트를 연결 지지하는 지지대를 포함하고, 철근 콘크리트의 일부 콘크리트가 시공 시 채움공간에 채워지거나 채움공간에 미리 채워진 프리캐스트 콘크리트 상부와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브 사이의 상부 플랜지 상부에 채워져 비대칭 형강과 함께 합성보의 일부를 형성할 수 있다.
이때, 또 하나의 예에서, 공간커버 플레이트의 타단측은 지지대에 연결되며 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하기 위한 데크 지지부를 구비하고, 데크 지지부는 상부 플랜지의 양단 바깥쪽에서 외측으로 재절곡되어 시공 시 철근 콘크리트의 일부 콘크리트가 채움공간으로 채워지도록 하거나, 상부 플랜지의 양단 바깥쪽에서 내측으로 이격되게 재절곡되어 프리캐스트 콘크리트를 구속할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 지지 매개체는 결합 웨브의 양측의 하부 플랜지 상에 결합 웨브 양측과 밀착되게 설치되는 가설 지지체로 콘크리트 양생 후 제거될 수 있다.
게다가 하나의 예에서. 슬래브 데크는 가시설물로 콘크리트 양생 후 제거될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따라, 비용을 절감하면서도 기존의 대칭형 형강을 이용하여 비대칭 형강을 웨브높이를 대폭 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 장스팬에서도 용이하게 적용할 수 있는 철골보를 얻을 수 있다.
본 발명의 하나의 예에 따라, 장스팬 구조에 쉽게 적용가능하도록 웨브높이를 대폭 향상시킬 수 있고, 기존 기성품 대비 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 다양한 웨브높이 사이즈의 비대칭 형강을 손쉽게 제작할 수 있다.
예컨대 장스팬 등의 보에 비대칭 형강을 사용하는 경우 길이가 길어질수록 웨브높이가 높아져야 하는데 기존의 압연형강의 경우에는 웨브높이가 규격화되어 있어 쉽게 늘리지 못하는 반면, 본 발명의 하나의 예에 따른 비대칭 형강은 웨브 높이를 대폭 신장시킬 수 있다. 또한, 기존 압연형강의 웨브는 전단내력 여유가 충분하므로, 본 발명의 하나의 예에서와 같이, 부분적으로 홀을 구비하더라도 전단내력에 문제가 없고 오히려 무게를 줄이거나 슬래브 배근 시 철근을 웨브에 형성된 홀을 통해 통과시키거나 웨브에 형성된 홀을 통해 양쪽의 콘크리트가 일체로 형성될 수 있는 이점을 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a 및 2b 각각은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강의 제조를 위한 대칭형 형강의 절단모습을 개략적으로 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체의 단면과 시공모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 합성보를 포함하는 구조 시스템의 일부 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7a 및 7b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 합성보를 포함하는 구조 시스템에 사용되는 슬래브 데크를 개략적으로 나타낸 도면이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 '제1' 내지 '제2' 등의 표현은 그들 각각이 지칭하는 구성이 다른 구성과 달리 표현하기 위해 붙여진 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 참조되는 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 예시로서, 모양, 크기, 두께 등은 각 구성들의 기술적 특징의 효과적인 설명을 위해 과장되거나 축소되게 표현된 것일 수 있다.
[웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강]
먼저, 본 발명의 하나의 모습에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다. 또한, 본 발명의 하나의 예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 이해함에 있어 후술되는 설명뿐만 아니라 후술되는 발명의 하나의 예에 따른 비대칭 형강 제조방법의 실시예들 및 도 2a 및 2b에 대한 설명들이 참조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 하나의 예에 따른 비대칭 형강(10)은 웨브홀(15)과 신장된 웨브높이를 갖는다. 예컨대 장스팬 등의 보에 비대칭 형강(10)을 사용하는 경우 길이가 길어질수록 웨브높이가 높아져야 하는데 기존의 압연형강의 경우에는 웨브높이가 규격화되어 있어 쉽게 늘리지 못한다. 또한, 기존 압연형강의 웨브는 전단내력 여유가 충분하므로 부분적으로 홀을 구비하더라도 전단내력에 문제가 없고 오히려 무게를 줄이거나 슬래브 배근 시 철근을 웨브에 형성된 홀을 통해 통과시키거나 웨브에 형성된 홀을 통해 양쪽의 콘크리트가 일체로 형성될 수 있는 이점을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 웨브홀(15) 및 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강(10)을 제안한다. 이러한 본 발명의 실시예에 따라 웨브 높이가 신장됨으로써, 장스팬 구조에 쉽게 적용하고, 나아가 기존 기성품 대비 비용을 대폭 절감할 수 있으며 다양한 웨브높이 사이즈의 비대칭 형강을 손쉽게 얻을 수 있다. 게다가, 후술되는 바와 같이 웨브홀(15)의 형상을 다양하게 제작할 수 있어 디자인적 관점에서도 이점을 가질 수 있다.
이때, 도 1을 참조하면, 하나의 예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강(10)은 상부체(11), 하부체(12) 및 다수의 웨브홀(15)을 포함하고 있다. 상부체(11)는 상부 플랜지(11a) 및 상부 웨브(13a)로 이루어진다. 예컨대, 상부체(11)는 기존의 대칭형 형강, 예컨대 대칭형 압연형강(10a, 10b)을 절단하여 얻을 수 있다. 대칭형 압연형강(10a, 10b)을 절단하여 상부체(11)를 얻을 수 있고, 이외에 비대칭 형강을 절단하여 상부체(11)와 하부체(12)를 동시에 얻을 수도 있다.
예컨대 도 2a를 참조하면 기존의 대칭형 압연형강(10a)을 웨브 상에 요철구조를 갖도록 절단하여 상부 플랜지(11a) 및 상부 웨브(13a)를 갖는 상부체(11)를 얻을 수 있다. 후술되는 하부체(12)도 마찬가지이다. 상부체(11)의 상부 웨브(13a) 상에는 다수의 상부홈(15a)이 형성된다. 이때, 상부홈(15a) 각각은 후술되는 하부체(12)의 하부 웨브(13b) 상에 형성된 하부홈(15b) 각각과 매칭되며 결합 웨브(13) 상에서 웨브홀(15)을 이루게 된다.
예컨대, 상부체(11)는 제1 대칭형 압연형강(10a)이 절단된 상부 플랜지(11a) 및 상부 웨브(13a)로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 대칭형 압연형강(10a)의 플랜지 폭은 후술되는 제2 대칭형 압연형강(10b)의 플랜지 폭보다 작다.
도 1을 참조하면, 하부체(12)는 하부 플랜지(12b) 및 하부 웨브(13b)로 이루어진다. 예컨대 상부체(11) 제작방식과 마찬가지로 예컨대 대칭형 압연형강(10b)을 절단(a')하여 하부체(12)를 얻을 수 있고, 도 2b는 그 하나의 예를 나타내고 있다. 도시되지 않았으나, 비대칭 형강을 절단하여 상부체(11)와 함께 하부체(12)를 얻을 수도 있다. 하부체(12)의 하부 웨브(13b) 상에 다수의 하부홈(15b)이 형성된다. 하부홈(15b)은 상부홈(15a)과 마찬가지로 예컨대 대칭형 압연형강(10b)의 웨브를 요철구조로 절단(a')하여 형성시킬 수 있다. 이때, 상부체(11)의 상부 플랜지(11a)의 폭보다 하부체(12)의 하부 플랜지(12b)의 폭이 길게 형성되어 비대칭 형강(10)을 이룬다.
예컨대, 하부체(12)는 제2 대칭형 압연형강(10b)이 절단된 하부 플랜지(12b) 및 하부 웨브(13b)로 이루어질 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하면, 다수의 웨브홀(15)은 상부체(11)의 상부 웨브(13a)와 하부체(12)의 하부 웨브(13b)가 용접결합(a)되어 형성되는 결합 웨브(13) 상에서 상부홈(15a) 및 하부홈(15b) 각각이 매칭되어 형성된다. 도 1에서 도면부호 'a'는 용접면을 나타내고 있는데, 상부체(11)의 상부 웨브(13a)와 하부체(12)의 하부 웨브(13b)를 요철구조의 산(돌출 단부)끼리 용접결합시켜 상부 웨브(13a)와 하부 웨브(13b)가 결합된 결합 웨브(13)가 형성되고 이때 상부 웨브(13a)와 하부 웨브(13b)의 요철구조의 골(홈부)끼리 만나며 웨브홀(15)이 형성된다. 예컨대, 웨브홀(15)의 상하부의 평탄부위 길이와 용접결합되는 웨브홀(15) 사이의 길이는 동일할 수 있다.
예컨대, 상부체(11) 및 하부체(12) 각각의 돌출 단부의 길이가 동일하게 매칭되어 상부홈(15a) 및 하부홈(15b)에 의한 웨브홀(15)을 형성할 수 있다.
예컨대, 도 1, 2a 및 2b를 참조하면, 웨브홀(15)의 형상은 사다리꼴, 직사각형, 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조, 또는 반원 내지 반타원형으로 이루어진 상부체(11)의 상부홈(15a) 및 하부체(12)의 하부홈(15b)의 형상들이 매칭된 육각형, 사각형, 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조의 매칭형상, 또는 원형 내지 타원형으로 이루어질 수 있다. 도 1 및 2a에서는 상부체(11)의 상부홈(15a) 및 하부체(12)의 하부홈(15b)이 육각형의 웨브홀(15)을 형성하도록 하는 것을 나타내고, 도 2b에서는 하부체(12)의 하부홈(15b)만을 도시하고 있으나 동일 형상의 상부홈(15a)을 갖는 상부체(11)와 결합하여 직사각형 형상의 웨브홀(15)을 형성시킬 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 도 1, 2a 및/또는 2b에서 상부홈(15a) 및 하부홈(15b) 각각의 홈바닥 평탄부위와 측면 그리고 돌출 단부 평탄부위가 만나는 모서리를 동일규격으로 모따기한 구조로 대칭형 형강을 절단하여 웨브홀(15)을 형성할 수 있다. 이때, 모따기 방식은 사선이나 곡선형으로 모따기가 진행된 것처럼 대칭형 형강의 절단을 수행하여 용접결합을 통해 결합 웨브(13) 상에 웨브홀(15)을 형성시킬 수 있다. 위에 언급된 웨브홀(15)의 형상 외에 다른 형상의 웨브홀(15)도 가능하다.
예컨대, 하나의 예에서, 상부체(11)의 상부 웨브(13a)와 하부체(12)의 하부 웨브(13b)의 두께는 동일할 수 있다. 실제 제조 시, 상부 웨브(13a)와 하부웨브의 두께가 미세한 차이가 있을 수 있고, 구조계산에 따라 상부 웨브(13a)의 두께가 하부 웨브(13b)의 두께보다 미세하게 작아도 무방할 수 있다.
하나의 예에서, 웨브홀(15)의 상하부 높이차의 절반만큼 웨브 신장효과를 갖도록 상부체(11) 및 하부체(12) 각각은 압연형강의 웨브를 절단된 산과 골끼리 높이가 동일하게 연속 요철구조로 절단하여 획득될 수 있다.
[웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법]
다음으로, 본 발명의 하나의 모습에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법을 도면을 참조하여 살펴본다. 이때, 전술한 발명의 예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강의 실시예들 및 도 1이 참조될 수 있고, 이때 중복되는 설명들은 생략될 수 있다.
도 2a 및 2b 각각은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강의 제조를 위한 대칭형 형강의 절단모습을 개략적으로 도면이다. 또한, 도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법에 따라 제조된 비대칭 형강을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1, 2a 및 2b를 참조하면, 하나의 예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법은 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하는 과정과 상부체(11) 및 하부체(12)를 용접결합시켜 비대칭 형강(10)을 형성하는 과정을 포함한다. 도 2a 및 2b는 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하는 모습을 나타내고 있는데, 이때 도 2a에 도시된 요철구조 절단면(도면부호 a')과 도 2b에 도시된 요철구조 절단면(도면부호 a')이 서로 다른 모양의 요철구조로 절단할 수 있음을 나타내고 도 2a에서 얻어지는 상부 플랜지(11a)와 상부 웨브(13a)를 갖는 상부체(11)와 도 2b에서 얻어지는 하부 플랜지(12b)와 하부 웨브(13b)를 갖는 하부체(12)가 서로 용접되는 것이 아니다. 도 1에 도시된 비대칭 형강(10)은 하나의 비대칭 형강으로부터 웨브를 요철구조로 절단하여 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득한 후 상부체(11)의 상부 웨브(13a)와 하부체(12)의 하부 웨브(13b)를 용접시켜 얻어진 모습을 나타낸 것으로 이해될 수도 있다.
먼저, 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하는 단계를 살펴본다. 이때, 하나 또는 2이상의 압연형강의 웨브를 요철구조로 절단하여, 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득한다. 웨브를 따라 요철구조로 절단하여, 상부 플랜지(11a) 및 절단에 따라 형성된 다수의 상부홈(15a)이 구비된 상부 웨브(13a)로 이루어진 상부체(11)가 획득된다. 또한, 웨브를 따라 요철구조로 절단하여, 하부 플랜지(12b) 및 절단에 따라 형성된 다수의 하부홈(15b)이 구비된 하부 웨브(13b)로 이루어진 하부체(12)가 획득된다. 이때, 하부체(12)의 하부 플랜지(12b)의 폭은 상부체(11)의 상부 플랜지(11a)의 폭보다 길다.
이때, 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하는 단계에서, 하나의 비대칭 압연형강으로부터 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하거나 또는 제1 대칭형 압연형강(10a)의 제1 웨브를 요철구조로 절단하여 상부체(11)를 획득하고 제1 대칭형 압연형강(10a)의 플랜지 폭보다 긴 플랜지 폭을 갖는 제2 대칭형 압연형강(10b)의 제2 웨브를 요철구조로 절단하여 하부체(12)를 획득한다. 예컨대, 하나의 비대칭 압연형강으로부터 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하는 과정은 직접 도시되지 않았으나, 도 1에 도시된 상부체(11) 및 하부체(12)가 하나의 비대칭 압연형강의 웨브를 따라 요철구조로 절단하여 얻어진 후 절단된 웨브의 돌출부끼리 용접시켜 비대칭 형강(10)을 형성시키는 것으로 이해될 수도 있다. 또는, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 제1 대칭형 압연형강(10a)의 제1 웨브를 요철구조로 절단하여 상부체(11)를 획득하고 제2 대칭형 압연형강(10b)의 제2 웨브를 요철구조로 절단하여 하부체(12)를 각각 획득하되 매칭되는 상부홈(13a)와 하부홈(13b) 각각을 구비한 상부체(11)와 하부체(12)를 용접시켜 도 1에서와 같은 비대칭 형강(10)을 형성시킬 수도 있다.
예컨대, 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하는 단계에서 하나의 비대칭 압연형강으로부터 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하거나 또는 서로 다른 대칭형 압연형강으로부터 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하여 상부체(11) 및 하부체(12)를 돌출부위끼리 용접하여 비대칭 형강(10)을 형성함으로써 제작과정에서 웨브 조각이 버려지거나 낭비되는 것을 최소화할 수 있다.
예컨대, 상부체(11)를 획득하는 과정과 하부체(12)를 획득하는 과정을 각각 도 2a와 2b를 참조하여 나누어 살펴본다. 도 2a를 참조하면, 상부체(11)를 획득하는 과정에서는 제1 대칭형 압연형강(10a)의 제1 웨브를 요철구조로 절단하여, 상부 플랜지(11a) 및 절단에 따라 형성된 다수의 상부홈(15a)이 구비된 상부 웨브(13a)로 이루어진 상부체(11)가 획득된다. 이때, 하나의 제1 대칭형 압연형강(10a)을 요철구조로 절단하여 동일 모양의 상부체(11) 2개가 얻어진다. 도 2a에서 요철 절단구조는 도 1에서와 같은 육각형의 웨브홀(15)을 형성하기 위한 절단구조를 나타내고 있다. 도 2a는 상부체(11)를 획득하기 위해 제1 대칭형 압연형강(10a)의 제1 웨브를 요철구조로 절단하는 것을 도시하고 있으나, 상부체(11)와 용접결합하기 위한 하부체(12)도 동일한 방식으로 제2 대칭형 압연형강(10b)을 절단하여 얻을 수 있다. 도 2b를 참조하면, 하부체(12)를 획득하는 과정에서는, 제1 대칭형 압연형강(10a)의 플랜지 폭보다 긴 플랜지 폭을 갖는 제2 대칭형 압연형강(10b)의 제2 웨브를 요철구조로 절단하여, 하부 플랜지(12b) 및 절단에 따라 형성된 다수의 하부홈(15b)이 구비된 하부 웨브(13b)로 이루어진 하부체(12)가 획득된다. 도 2b에서 제2 대칭형 압연형강(10b)을 요철구조로 절단하여 동일 모양의 하부체(12) 2개를 획득할 수 있다. 도 2b에 도시된 요철구조 절단방식과 동일하게 제1 비대칭 형강(10)을 절단한 상부체(11)를 도 2b에 따라 획득되는 하부체(12)와 용접결합시켜 직사각형 형상의 웨브홀(15)을 갖는 비대칭 형강(10)을 제조할 수 있다.
계속하여, 도 1을 참조하면, 웨브홀(15)과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강(10)을 형성하는 단계에서는, 상부체(11)의 상부홈(15a)과 하부체(12)의 하부홈(15b)이 각각 매칭되게 상부 웨브(13a)와 하부 웨브(13b)를 용접결합(a)시켜 제1 및 제2 웨브 각각의 높이보다 긴 높이를 갖는 결합 웨브(13)가 형성된다. 이때, 결합 웨브(13) 상에 상부홈(15a) 및 하부홈(15b) 각각이 매칭되어 형성된 다수의 웨브홀(15)이 포함되도록 비대칭 형강(10)이 형성되고, 형성된 비대칭 형강(10)은 웨브홀(15)과 신장된 웨브높이를 갖는다.
전술한 설명에서와 같이, 도 1, 2a 및/또는 2b를 참조하면, 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하는 단계에서 상부홈(15a) 및 하부홈(15b) 각각의 형상은 사다리꼴, 직사각형, 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조, 또는 반원 내지 반타원형으로 이루어지도록 절단하되 상부체(11) 및 하부체(12) 각각의 돌출 단부의 길이가 동일하게 매칭되게 절단할 수 있다. 도 2a에서는 동일 모양의 상부홈(15a)이 사다리꼴 형상을 갖도록 절단하고 있다. 도 2b에서는 동일 모양의 하부홈(15b)이 직사각형 형상을 갖도록 절단하고 있다. 도 2a 및 2b 각각은 동일 모양의 상부체(11) 및 하부체(12) 각각 2개를 획득하는 것으로 요철구조로 절단되는 웨브 상에 형성되는 홈은 모두 도 2a에서 상부홈(15a)이 되고 도 2b에서는 하부홈(15b)이 되는 것으로 이해될 수 있다. 예컨대, 상부홈(15a) 및 하부홈(15b) 각각의 형상이 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조를 갖도록 절단하는 경우 1회 연속된 절단으로 홈을 형성하는 부위의 사다리꼴 내지 직사각형 예상형상의 모서리 형성부위가 직선이나 곡선형태로 모따기되도록 절단할 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 직사각형의 모따기 구조를 통해 얻어진 상부홈(15a)과 하부홈(15b)을 매칭시켜 팔각형의 웨브홀(15)을 형성시킬 수도 있다. 예컨대, 상부홈(15a) 및 하부홈(15b) 각각의 형상이 반원 내지 반타원형으로 이루어지도록 절단하는 경우 예컨대 직사각형 형상의 기본형 요철구조 절단 후 홈을 형성하는 부분에 대한 추가 절단을 통해 반원 내지 반타원형 구조를 형성하거나 또는 순서를 반대로 하여 첫번째 절단 시 홈부위를 형성하는 부분을 반원 내지 반타원형 구조로 절단 후 추후 용접될 돌출부위의 용접면이 평편하도록 추가 절단을 수행할 수도 있고, 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 비대칭 형강(10)을 형성하는 단계에서 상부홈(15a) 및 하부홈(15b)의 형상들이 매칭된 육각형, 사각형, 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조의 매칭형상, 또는 원형 내지 타원형으로 이루어지는 웨브홀(15)을 결합 웨브(13) 상에 형성할 수 있다. 도 1 및 2a를 참조하면, 육각형의 웨브홀(15)을 형성하기 위한 것으로 나타내고, 도 2b에서는 직사각형의 웨브홀(15)을 형성하기 위한 것을 나타내고 있다. 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기 및 모따기 구조의 매칭형상에 대해서는 전술한 비대칭 형강의 실시예에서의 설명을 참조하도록 한다.
예컨대, 상부체(11) 및 하부체(12)를 획득하는 과정에서 서로 다른 대칭형 압연형강의 웨브를 절단하여 상부체(11) 및 하부체(12) 각각을 획득하는 경우, 제1 대칭형 압연형강(10a)의 제1 웨브와 제2 대칭형 압연형강(10b)의 제2 웨브의 두께는 동일할 수 있다.
예컨대, 웨브홀(15)의 상하부 높이차의 절반만큼 웨브 신장효과를 갖도록 상부체(11) 및 하부체(12) 각각은 압연형강의 웨브를 절단되는 산과 골끼리 높이가 동일하게 연속 요철구조로 절단하여 획득될 수 있다. 즉, 상부체(11)를 획득하는 단계에서 제1 대칭형 압연형강(10a)의 절단된 양측의 산과 골의 높이가 동일하도록 절단하고, 하부체(12)를 획득하는 단계에서 제2 대칭형 압연형강(10b)의 절단된 양측의 산과 골의 높이가 동일하도록 절단할 수 있다. 이때, 상부체(11)의 산과 골의 높이차와 하부체(12)의 산과 골의 높이차는 동일해도 되고 서로 달라도 된다. 다만, 용접결합되는 상부체(11)의 산(돌출 단부)의 평탄부위와 하부체(12)의 산(돌출단부)의 평탄부위의 길이가 서로 실질적으로 같도록 하면 충분하다.
예컨대, 비대칭 형강(10)을 형성하는 단계에서 형성된 결합 웨브(13)의 높이(H)는 하기의 식에 따라 얻어질 수 있다.
Figure pat00004
이때, h1과 h2 각각은 제1 웨브와 제2 웨브 각각의 높이이고,
Figure pat00005
과
Figure pat00006
각각은 상부홈(15a)과 하부홈(15b) 각각의 깊이일 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따라 웨브 높이가 신장된 비대칭 형강을 쉽게 얻게 됨으로써, 장스팬 구조에 쉽게 적용할 수 있는 비대칭 형강을 얻을 수 있고, 나아가 기존 기성품 대비 비용을 대폭 절감할 수 있으며 다양한 웨브높이 사이즈의 비대칭 형강을 손쉽게 얻을 수 있다. 게다가, 전술된 바와 같이 웨브홀(15)의 형상을 다양하게 제작할 수 있어 비대칭 형강이 노출되는 시설의 디자인적 관점에서도 이점을 가질 수 있다.
[비대칭 형강을 포함하는 보 구조체]
다음으로, 본 발명의 하나의 모습에 따른 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체를 도면을 참조하여 살펴본다. 이때, 전술한 발명의 예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강의 실시예들 및 도 1a 내지 2b가 참조될 수 있고, 이때 중복되는 설명들은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체의 단면과 시공모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1, 3, 4, 5a 및/또는 5b를 참조하면, 하나의 예에서, 합성보 구조에 사용되는 구조체는 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1a, 1b, 1c, 1d)이다. 이때, 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1a, 1b, 1c, 1d)는 비대칭 형강(10) 및 공간커버 플레이트(21a, 21b)를 포함한다. 비대칭 형강(10)은 전술한 비대칭 형강의 예들 중 어느 하나에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강(10)이다. 이때, 전술한 발명의 예를 참조하여 이해하기로 한다. 이때, 도 3 및 4에서는 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13) 중간에 웨브홀(15)이 함께 절단된 단면을 나타내고, 도 5a 및 5b에서는 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13) 중 상부 웨브(13a)와 하부 웨브(13b)의 돌출 부위가 용접결합된 부분의 단면을 나타내고 있다. 한편, 도 6에서는 도 3과 같은 구조가 시공 후 콘크리트 타설에 따라 결합 웨브(13) 상의 웨브홀(15)이 콘크리트(50)로 채워진 것을 나타내고 있다.
다음으로, 도 3, 4, 5a 및/또는 5b를 참조하면, 공간커버 플레이트(21a, 21b)는 비대칭 형강(10)의 상부 또는 하부 플랜지(11a, 2b) 및 결합 웨브(13)와 함께 부분적으로 개방된 채움공간(S)을 형성한다. 또한, 공간커버 플레이트(21a, 21b)는 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1a, 1b, 1c, 1d)의 시공 시 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지한다. 도 3 및 4에서, 공간커버 플레이트(21a)는 비대칭 형강(10)의 하부 플랜지(12b) 및 결합 웨브(13)와 함께 채움공간(S)을 형성하는 것을 도시하고, 도 5a 및 5b에서는 공간커버 플레이트(21b)가 비대칭 형강(10)의 상부 플랜지(11a) 및 결합 웨브(13)와 함께 채움공간(S)을 형성하는 것을 도시하고 있다. 또한, 도 3 및 4에서는 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1a, 1b)의 공간커버 플레이트(21a) 상에 점선으로 표시되는 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)가 지지되는 것을 나타내고, 도 5a 및 5b에서는 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1c, 1d)의 공간커버 플레이트(21b) 상에 점선으로 표시되는 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)가 지지되고 점선으로 표시되는 철근 콘크리트(50)가 시공된 것을 나타내고 있다.
예컨대, 도 3 및/또는 4를 참조하면, 공간커버 플레이트(21a)는 각각의 일단이 비대칭 형강(10)의 하부 플랜지(12b)에 접합되고 비대칭 형강(10)의 상부 플랜지(11a) 방향으로 돌출된 후 상부 플랜지(11a)보다 낮은 높이에서 타단이 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13) 측으로 이격되게 절곡된 구조일 수 있다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 공간커버 플레이트(21a) 각각은 하부 플랜지(12b)의 양쪽(웨브를 중심으로) 말단부위에 각각 접합될 수 있다.
이때, 도 3을 참조하면, 하나의 예에서, 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1a)는 플레이트 지지대(21a)를 더 포함할 수 있다. 플레이트 지지대(21a)는 시공 시 공간커버 플레이트(21a)가 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지할 수 있도록 시공 시 콘크리트(50)로 채워질 채움공간(S) 내부에서 공간커버 플레이트(21a)를 지지한다. 예컨대, 플레이트 편을 일정간격 내지 드믐드믐 공간커버 플레이트(21a)의 결합 웨브(13) 측 절곡부위 하부와 하부 플랜지(12b) 사이에 배치시켜 공간커버 플레이트(21a)를 지지하도록 할 수 있다. 또는 도시되지 않았으나, 도 4의 구속 지지대(23b)와 유사한 예컨대 막대형의 플레이트 지지대의 양단을 공간커버 플레이트(21a)의 결합 웨브(13) 측 절곡부위와 결합 웨브(13) 상에 결합시켜 공간커버 플레이트(21a)를 지지하도록 할 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
다른 하나의 예로, 도 4를 참조하면, 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1b)는 채움공간(S)에 미리 채워진 충전재(25) 및 구속 지지대(23b)를 더 포함할 수 있다. 충전재(25)는 시공 시 공간커버 플레이트(21a)가 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지할 수 있도록 채움공간(S)에 미리 채워진다. 예컨대, 충전재(25)는 콘크리트 내지 스치로폼 충전재(25)일 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 구속 지지대(23b)는 공간커버 플레이트(21a)에 의한 시공 전 미리 채워지는 충전재(25)의 구속이 가능하도록 공간커버 플레이트(21a)를 지지한다.
도 5a 및/또는 5b를 참조하여 다른 예를 살펴보면, 공간커버 플레이트(21b)는 각각의 일단이 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13)에 접합되고 결합 웨브(13)에서 측방향으로 비대칭 형강(10)의 상부 플랜지(11a)보다 돌출된 후 상부 플랜지(11a)의 양단 바깥쪽 상측으로 절곡되어 채움공간(S)을 형성할 수 있다. 이때, 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1c, 1d)는 구속 지지대(23b)를 더 포함할 수 있다. 구속 지지대(23b)는 공간커버 플레이트(21b)에 의해 채움공간(S)에 미리 채워지거나 시공 시 채워질 콘크리트(50)의 구속이 가능하도록 공간커버 플레이트(21b)와 상부 플랜지(11a)를 연결 지지한다. 예컨대, 구속 지지대(23b)는 막대형이나 판형일 수 있다.
도 5a에서는 채움공간(S)이 시공 시 콘크리트(50)로 채워지는 것을 나타내고 있고, 도 5b는 채움공간(S)이 미리 채워진 프리캐스트 콘크리트(25)를 나타내고 있다. 또한, 도 5a에서 공간커버 플레이트(21b)의 말단은 상부 플랜지(11a)의 양단 바깥쪽 상측에서 외측으로 재절곡되어 시공 시 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지하는 것을 나타내고, 도 5b에서는 공간커버 플레이트(21b)의 말단이 상부 플랜지(11a)의 양단 바깥쪽 상측에서 내측으로 재절곡되어 프리캐스트 콘트리트(25a)를 구속시키며 시공 시 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지하는 것을 나타내고 있다.
예컨대, 도 5b에서는 공간커버 플레이트(21b)의 결합 웨브(13)에 접합되어 양측으로 돌출되는 부분이 통판으로 구성되고 공간커버 플레이트(21b)의 상측 절곡부위와 상부 플랜지(11a) 사이에 개방된 것을 나타내고 있으나, 이와 달리, 공간커버 플레이트(21b)가 결합 웨브(13)에 접합되어 양측으로 돌출된 부분에 뒤집은 상태에서 프리캐스트 콘크리트 타설용 개구가 형성되도록 하고, 상부 플랜지(11a) 양단 바깥쪽 상측으로 절곡된 플레이트가 상부 플랜지(11a)에 접합되게 내측으로 재절곡된 구조로 구현될 수도 있다. 이때, 구속 지지대(23b)는 공간커버 플레이트(21b)의 재절곡되어 상부 플랜지(11a)와 접합되는 부분일 수 있다. 또는 이와 달리, 공간커버 플레이트(21b)가 결합 웨브(13)에 접합되어 양측으로 돌출된 부분에 뒤집은 상태에서 프리캐스트 콘크리트 타설용 개구가 형성되도록 하고, 구속 지지대(23b)는 도 5b에 도시된 바와 유사하게 막대형 또는 판 조각형으로 형성하여 이후 시공 시 철근 콘크리트(50) 타설부위와 프리캐스트 콘크리트(25a) 부분이 접합되도록 할 수도 있다. 이 경우 뒤집은 상태에서 프리캐스트 콘크리트 타설을 위해 구속 지지대(23b)가 연결되는 상부 플랜지(11a)와 공간커버 플레이트(21b) 사이의 공간은 임시로 막을 수도 있다.
[합성보를 포함하는 구조 시스템]
다음으로, 본 발명의 하나의 모습에 따른 합성보를 포함하는 구조 시스템을 도면을 참조하여 살펴본다. 이때, 전술한 발명의 예에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강의 실시예들, 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체의 실시예들 및 도 1 내지 5b가 참조될 수 있고, 이때 중복되는 설명들은 생략될 수 있다. 또한, 후술되는 설명에서 전술한 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강에 대한 도면에 도시된 도면번호들을 참조하여 설명된다.
도 6은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 합성보를 포함하는 구조 시스템의 일부 단면을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7a 및 7b는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 합성보를 포함하는 구조 시스템에 사용되는 슬래브 데크를 개략적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 5a 및 5b는 합성보를 포함하는 구조 시스템의 일부 단면을 점선을 표시된 슬래브 데크 내지 PC 슬래브와 철근 콘크리트를 포함하여 나타내고 있다. 게다가, 도 3 및 4에 도시되지 않았으나, 도 5a 및/또는 5b에서와 마찬가지로 점선으로 표시된 철근 콘크리트(50)가 추가되어 합성보를 포함하는 구조 시스템의 일부 단면을 나타낼 수 있다.
도 5a, 5b 및/또는 6을 참조하면, 하나의 예에 따른 합성보를 포함하는 구조 시스템은 비대칭 형강(10), 다수의 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30) 및 철근 콘크리트(50)를 포함한다. 비대칭 형강(10)은 기둥 또는 보 지지체 사이에 다수 설치되며 합성보의 일부를 형성한다. 이때, 비대칭 형강(10)은 전술한 비대칭 형강의 실시예들 중 어느 하나에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강(10)일 수 있다. 비대칭 형강(10)에 대한 구체적인 설명은 전술한 바를 참조하기로 한다.
다수의 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)는 슬래브 콘크리트 타설을 위해 비대칭 형강(10) 사이에서 나란하게 연결된다. 즉, 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)는 슬래브 콘크리트 타설을 위한 슬래브 베이스가 될 수 있다. 이때, 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30) 양단 각각의 하단부가 비대칭 형강(10)에 직접 또는 지지 매개체(20)를 통해 지지된다. 또한, 철근 콘크리트(50)는 비대칭 형강(10)과 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)의 상부에 타설된다. 이때, 철근 콘크리트(50)의 일부 콘크리트가 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13)와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)의 말단 사이의 공간(S')에 일체로 채워지거나 비대칭 형강(10)의 일부 주위가 프리캐스트 콘크리트처리되어 비대칭 형강(10)과 함께 합성보의 일부를 형성한다.
이때, 비대칭 형강(10) 상에 직접 또는 지지 매개체(20)를 통해 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)가 지지되는데, 비대칭 형강(10)에 지지 매개체(20)를 통해 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)가 지지되는 경우 비대칭 형강(10)과 지지 매개체(20)는 전술한 바와 같이 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1a, 1b, 1c, 1d)를 형성한다. 이에 따라, 전술한 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체의 실시예들에서 설명된 부분과 중복되는 부분들은 생략될 수도 있고 전술한 바를 참조하기로 한다.
도 3 내지 7b를 참조하여, 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)에 관한 내용을 살펴본다. 예컨대, 도 3, 4, 5a, 5b 및/또는 6을 참조하면, 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)는 비대칭 형강(10) 상에 직접 또는 지지 매개체(20)를 통해 지지된다. 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)가 비대칭 형강(10) 상에 직접 지지되는 모습은 도시되지 않았으나, 도 3, 4 및/또는 6에서 비대칭 형강(10)의 하부 플랜지(12b) 상에 지지 매개체(20)를 통해 지지되는 실시예와 도 5a 및/또는 5b에서 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13)에 지지되는 지지 매개체(20)를 통해 지지되는 실시예가 도시되고 있다. 예컨대, 도 3, 4 및/또는 6에서 공간커버 플레이트(21a)가 생략된 채로 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)가 하부 플랜지(12b) 상에 직접 지지될 수 있다.
하나의 예에서, 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)는 비대칭 형강(10)의 하부 플랜지(12b) 상에 직접 또는 지지 매개체(20)를 통해 지지될 수 있다.
예컨대 하나의 예에서. 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)는 타설되는 콘크리트(50)와 같이 일체의 구조물을 형성할 수도 있고, 다른 예에서 슬래브 데크(30)는 가시설물로 콘크리트 양생 후 제거될 수 있다.
예컨대 도시되지 않았으나, 하나의 예에서, 지지 매개체(20)는 결합 웨브(13)의 양측의 하부 플랜지(12b) 상에 결합 웨브(13) 양측과 밀착되게 설치되는 가설 지지체로 콘크리트 양생 후 제거될 수 있다. 이때, 지지 매개체(20)는 예컨대 스치로폼 재질일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
슬래브 데크(30)의 보다 구체적인 실시예는 후술되어 도 7a 및/또는 7b를 참조하여 설명되고, 이에 앞서 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지하는 지지 매개체(20)를 먼저 살펴본다.
이때, 도 3, 4, 5a, 5b 및/또는 6을 참조하면, 지지 매개체(20)는 전술한 바와 같이 비대칭 형강(10)과 함께 전술한 비대칭 형강(10)을 포함하는 보 구조체(1a, 1b, 1c, 1d)를 형성한다. 예컨대, 도 3, 4, 5a, 5b 및/또는 6을 참조하면, 지지 매개체(20)는 예컨대 비대칭 형강(10)의 하부 플랜지(12b) 상에 접합되어 형성되거나 또는 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13) 상에 결합되어 형성될 수 있다. 예컨대, 지지 매개체(20)는 공간커버 플레이트(21a, 21b)를 포함하며 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지할 수 있다. 예컨대, 도 3, 4 및/또는 6을 참조하면 비대칭 형강(10)의 하부 플랜지(12b) 상에 접합된 지지 매개체(20) 상에 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)가 지지되고, 도 5a 및/또는 5b을 참조하면 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13) 상에 결합되어 형성된 지지 매개체(20) 상에 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)가 지지될 수 있다.
도 3, 4, 5a, 5b 및/또는 6을 참조하여 지지 매개체(20)를 살펴본다. 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지하는 지지 매개체(20)는 공간커버 플레이트(21a, 21b)를 포함할 수 있다. 예컨대, 지지 매개체(20)는 공간커버 플레이트(21a, 21b) 외에 지지대(23a, 23b)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 지지대(23a, 23b)가 공간커버 플레이트(21a, 21b)에 결합된 일체로서 지지 매개체(20)가 되어 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지할 수 있다.
먼저 도 3, 4 및/또는 6을 참조하면, 지지 매개체(20)는 일단이 하부 플랜지(12b)에 접합되는 공간커버 플레이트(21a)를 포함한다. 공간커버 플레이트(21a)는 각각의 일단이 하부 플랜지(12b)에 접합되어 하부 플랜지(12b) 및 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13)와 함께 부분적으로 개방된 채움공간(S)을 형성한다. 공간커버 플레이트(21a)는 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지한다. 예컨대, 공간커버 플레이트(21a)는 비대칭 형강(10)의 상부 플랜지(11a) 방향으로 돌출된 후 상부 플랜지(11a)보다 낮은 높이에서 결합 웨브(13) 측으로 이격되게 절곡된 구조일 수 있다.
이때, 철근 콘크리트(50)의 일부 콘크리트는 채움공간(S)과 결합 웨브(13)와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)의 말단 사이의 공간(S')에 함께 채워지거나 채움공간(S)에 미리 채워진 충전재(25) 상부와 결합 웨브(13)와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)의 말단 사이의 공간(S')에 채워져 비대칭 형강(10)과 함께 합성보의 일부를 형성할 수 있다. 도 6은 철근 콘크리트(50)의 일부 콘크리트는 채움공간(S)과 결합 웨브(13)와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)의 말단 사이의 공간(S')에 함께 채워져 비대칭 형강(10)과 함께 합성보의 일부를 형성하는 것을 나타낸다. 도 4에서는 철근 콘크리트(50)가 도시되지 않았으나 도 5b 및 6을 참조하여 유추해보면, 철근 콘크리트(50)의 일부 콘크리트가 채움공간(S)에 미리 채워진 충전재(25) 상부와 결합 웨브(13)와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)의 말단 사이의 공간(S')에 채워져 비대칭 형강(10)과 함께 합성보의 일부를 형성할 수 있다. 이때, 충전재(25)는 콘크리트 내지 스치로폼 충전재(25)일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
도 4 및/또는 6을 참조하면 또 하나의 예에서, 지지 매개체(20)는 공간커버 플레이트(21a) 외에 지지대(23a, 23b)를 더 포함할 수 있다. 지지대(23a, 23b)는 채움공간(S) 내에서 공간커버 플레이트(21a)를 직접 지지하거나 공간커버 플레이트(21a)가 충전재(25)를 구속시키도록 지지하여, 공간커버 플레이트(21a)가 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지하도록 한다. 충전재(25)는 콘크리트 내지 스치로폼 충전재일 수 있다. 도 6에서, 지지대(23a)는 채움공간(S) 내에서 공간커버 플레이트(21a)를 직접 지지하여 공간커버 플레이트(21a)가 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지하도록 한다. 도 4를 참조하면, 지지대(23b)는 공간커버 플레이트(21a)가 충전재(25)를 구속시키도록 지지하여 공간커버 플레이트(21a)가 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지하도록 한다. 이때, 도 6에서와 같은 지지대(23a)는 전술한 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체(1a)의 실시예들에서 플레이트 지지대(21a)에 해당되고, 도 4에서와 같은 지지대(23b)는 전술한 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체(1b)의 실시예들에서 구속 지지대(23b)에 해당된다.
또한, 도 5a 및/또는 5b를 참조하여 지지 매개체(20)를 살펴본다. 이때 하나의 예에서, 지지 매개체(20)는 공간커버 플레이트(21b) 및 지지대(23b)를 포함할 수 있다. 공간커버 플레이트(21b)는 각각의 일단이 비대칭 형강(10)의 결합 웨브(13)에 접합되어 결합 웨브(13)에서 측방향으로 비대칭 형강(10)의 상부 플랜지(11a)보다 돌출된 후 상부 플랜지(11a)의 양단 바깥쪽 상측으로 절곡되어 채움공간(S)을 형성하고 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지한다. 공간커버 플레이트(21b)에 대한 보다 구체적인 설명은 전술한 내용을 참조할 수 있다.
도 5a 및/또는 5b를 참조하면, 지지대(23b)는 공간커버 플레이트(21b)에 의해 채움공간(S)에 미리 채워지거나 시공 시 채워질 콘크리트(50)의 구속이 가능하도록 상부 플랜지(11a)와 공간커버 플레이트(21b)를 연결 지지한다. 이때, 지지대(23b)는 전술한 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체(1c, 1d)의 실시예들에서 구속 지지대(23b)에 해당된다.
도 5a 및/또는 5b를 참조하면, 철근 콘크리트(50)의 일부 콘크리트가 시공 시 채움공간(S)에 채워지거나 채움공간(S)에 미리 채워진 프리캐스트 콘크리트(25a) 상부와 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30) 사이의 상부 플랜지(11a) 상부에 채워져 비대칭 형강(10)과 함께 합성보의 일부를 형성할 수 있다.
예컨대, 도 5a 및/또는 5b를 참조하여 하나의 예를 살펴보면, 공간커버 플레이트(21b)의 타단측은 지지대(23b)에 연결되며 슬래브 데크 내지 PC 슬래브(30)를 지지하기 위한 데크 지지부(211c)를 구비할 수 있다. 이때, 데크 지지부(211c)는 예컨대 도 5a에 도시된 바와 같이 상부 플랜지(11a)의 양단 바깥쪽에서 외측으로 재절곡되어 시공 시 철근 콘크리트(50)의 일부 콘크리트가 채움공간(S)으로 채워지도록 하거나, 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 상부 플랜지(11a)의 양단 바깥쪽에서 내측으로 이격되게 재절곡되어 프리캐스트 콘크리트(25a)를 구속할 수 있다.
도 7a 및/또는 7b를 참조하여, 슬래브 데크(30)의 구체적인 예를 더 살펴본다. 예컨대 도 7a 및/또는 7b를 참조하면, 슬래브 데크(30)의 다수 연결구조는 상부 평탄면(311a)을 갖는 다수의 돌출부(31a)와 상부 평탄면(311a) 폭보다 좁은 바닥 평탄면(311b)을 갖는 다수의 요홈부(31b)가 번갈아 연속될 수 있다. 이때, 이웃하는 슬래브 데크(30)끼리 돌출부(31a)에서, 요홈부(31b)에서, 또는 돌출부(31a)와 요홈부(31b)의 벽면들 간에 일부가 포개지며 나란히 연결될 수 있다. 예컨대, 도 7a는 이웃하는 슬래브 데크(30)끼리 요홈부(31b)에서 일부 포개지며 나란히 연결될 수 있는 슬래브 데크(30)를 도시하고, 도 7b는 이웃하는 슬래브 데크(30)끼리 돌출부(31a)에서 일부 포개지며 나란히 연결되는 것을 나타내고 있다. 도시되지 않았으나, 이웃하는 슬래브 데크(30)끼리 돌출부(31a)와 요홈부(31b)의 벽면들 간에 일부가 포개지며 나란히 연결되는 구조도 마찬가지로 구현될 수 있다.
이때, 슬래브 데크(30) 각각의 플레이트 단면은 적어도 하나 이상의 요홈부(31b) 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크(30)와 일부 포개지며 돌출부(31a)를 형성하는 돌출부위(31a')를 포함하거나, 적어도 하나 이상의 돌출부(31a) 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크와 일부 포개지며 요홈부(31b)를 형성하는 홈부위(31b')를 포함하거나, 적어도 하나 이상의 돌출부(31a), 적어도 하나 이상의 요홈부(31b) 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크(30)와 돌출부(31a)와 요홈부(31b)의 벽면들 간에 일부 포개지는 벽면부위를 포함하는 구조일 수 있다. 예컨대, 도 7a는 이웃하는 슬래브 데크(30)끼리 요홈부(31b)에서 포개지며 연결되는 구조로, 적어도 하나 이상의 돌출부(31a) 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크(30)와 일부 포개지며 요홈부(31b)를 형성하는 홈부위(31b')를 포함하는 슬래브 데크(30)를 도시하고, 도 7b는 이웃하는 슬래브 데크(30)끼리 돌출부(31a)에서 포개지며 나란히 연결되는 구조로, 적어도 하나 이상의 요홈부(31b) 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크(30)와 일부 포개지며 돌출부(31a)를 형성하는 돌출부위(31a')를 포함하는 슬래브 데크(30)를 나타내고 있다. 도시되지 않았으나, 도 7a 및 7b에서 각 슬래브 데크(30)에 돌출부(31a) 또는/및 요홈부(31b)는 2이상 일 수 있고, 돌출부(31a) 또는/및 요홈부(31b)는 2이상인 경우 돌출부(31a) 2개 사이에는 하나의 요홈부(31b)가, 요홈부(31b) 2개 사이에는 하나의 돌출부(31a)가 구비될 수 있다. 이때, 2이상의 돌출부(31a) 사이에 구비되는 요홈부(31b) 또는 2이상의 요홈부(31b) 사이에 구비되는 돌출부(31a) 각각은 요홈부(31b) 연결부위 또는 돌출부(31a) 연결부위의 구조와 동일 내지 유사 구조를 가지거나 다른 구조를 가질 수 있다. 즉, 2개의 돌출부(31a) 또는 요홈부(31b) 사이에 낀 요홈부(31b) 또는 돌출부(31a)는 이웃 슬래브 데크(30)끼리 요홈부(31b) 또는 돌출부(31a)에서 일부 포개진 연결구조에 의해 얻어진 타설 콘크리트 구조와 동일 내지 유사한 구조를 가지거나 또는 경우에 따라 다른 구조를 가질 수 있도록 형성될 수 있다.
예컨대, 도 7b를 참조하면, 슬래브 데크(30)는 요홈부(31b)를 따라 수직하게 설치된 수직 철근배근(37)을 포함할 수 있다. 이때, 요홈부(31b)에 타설된 철근 콘크리트(50)는 비대칭 형강(10) 사이의 슬래브 구조에 대하여 비대칭 형강(10)에 수직인 보조 보 역할을 수행할 수 있다. 도 7a에 도시되지 않았으나, 도 7b와 마찬가지로 도 7a의 이웃 슬래브 데크(30)끼리 포개지며 요홈부(31b)를 형성하는 홈부위(31b') 일측 또는 양측에 수직하게 설치된 수직 철근배근(37)을 포함할 수 있다.
예컨대 도 7a 및/또는 7b를 참조하면, 하나의 예에서, 슬래브 데크(30)의 플레이트는 데크 상판(31), 다수의 노출홀(35) 및 가설부재(33)를 포함할 수 있다. 이때, 데크 상판(31)은 절곡되어 슬래브 데크(30)의 플레이트 단면의 상부를 형성하고 철근 콘크리트(50)와 접하며 슬래브 구조체의 일부를 형성한다. 다수의 노출홀(35)은 데크 상판(31)을 관통하며 철근 콘크리트(50)를 노출시킨다. 이때, 노출홀(35)이 구비됨으로써, 데크 상판(31)에 타설되는 콘크리트의 균열을 방지할 수 있고, 콘크리트와 슬래브 데크(30) 간에 결합력을 높일 수 있고, 슬래브 누수 지점 내지 지역을 확인하거나 확인하여 용이하게 보수할 수 있는 이점이 있다. 게다가, 가설부재(33)는 노출홀(35)을 막도록 데크 상판(31) 하부에 결합되며 콘크리트의 타설 내지 양생 후 제거된다. 이때, 가설부재(33)는 플라스틱, 필름 또는 종이 재질이거나 자성재를 포함하는 재질일 수 있다. 예컨대, 가설부재(33)는 데크 상판(31)의 다수 노출홀(35)의 전부를 일체로 막거나 구역별로 막거나 개별로 막을 수 있다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.
1a, 1b, 1c, 1d: 보 구조체 10: 비대칭 형강
10a: 제1 대칭형 압연형강 10b: 제2 대칭형 압연형강
11: 상부체 11a: 상부 플랜지
12: 하부체 12b: 하부 플랜지
13: 결합 웨브 13a: 상부 웨브
13b: 하부 웨브 15: 웨브홀
15a: 상부홈 15b: 하부홈
20: 지지 매개체 21a, 21b: 공간커버 플레이트
211c: 데크 지지부 23a; 지지대 또는 플레이트 지지대
23b: 지지대 또는 구속 지지대 25: 충전재
30: 슬래브 데크 내지 PC 슬래브 31: 데크 상판
31a: 돌출부 31a': 돌출부위
31b: 요홈부 31b': 홈부위
311a: 상부 평탄면 311b: 바닥 평탄면
313a, 313b: 홈구조 내지 돌기구조
33: 가설부재 35: 노출홀
37: 수직 철근배근 50: 콘크리트 내지 철근 콘크리트

Claims (19)

  1. 상부 플랜지 및 상부 웨브로 이루어지되 상기 상부 웨브 상에 다수의 상부홈이 형성된 상부체;
    하부 플랜지 및 하부 웨브로 이루어지되 상기 하부 웨브 상에 다수의 하부홈이 형성된 하부체; 및
    상기 상부 웨브와 상기 하부 웨브가 용접결합되어 형성되는 결합 웨브 상에서 상기 상부홈 및 하부홈 각각이 매칭되어 형성된 다수의 웨브홀을 포함하여 이루어지고,
    상기 상부 플랜지의 폭보다 상기 하부 플랜지의 폭이 긴 것을 특징으로 하는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강.
  2. 청구항 1에서,
    상기 상부체는 제1 대칭형 압연형강이 절단된 상기 상부 플랜지 및 상부 웨브로 이루어지고,
    상기 하부체는 제2 대칭형 압연형강이 절단된 상기 하부 플랜지 및 하부 웨브로 이루어지고,
    상기 웨브홀의 형상은 사다리꼴, 직사각형, 상기 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조, 또는 반원 내지 반타원형으로 이루어진 상기 상부홈 및 하부홈의 형상들이 매칭된 육각형, 사각형, 상기 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조의 매칭형상, 또는 원형 내지 타원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강.
  3. 청구항 1에서,
    상기 상부 웨브와 상기 하부 웨브의 두께는 동일하고,
    상기 상부체 및 하부체 각각의 돌출 단부의 길이가 동일하게 매칭되어 상기 상부홈 및 하부홈에 의한 상기 웨브홀을 형성하고,
    상기 웨브홀의 상하부 높이차의 절반만큼 웨브 신장효과를 갖도록 상기 상부체 및 하부체 각각은 압연형강의 웨브를 절단된 산과 골끼리 높이가 동일하게 연속 요철구조로 절단하여 획득된 것을 특징으로 하는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강.
  4. 하나 또는 2이상의 압연형강의 웨브를 요철구조로 절단하여, 상부 플랜지 및 절단에 따라 형성된 다수의 상부홈이 구비된 상부 웨브로 이루어진 상부체와 상기 상부 플랜지의 폭보다 긴 폭의 하부 플랜지 및 절단에 따라 형성된 다수의 하부홈이 구비된 하부 웨브로 이루어진 하부체 각각을 획득하는 단계; 및
    상기 상부체의 상기 상부홈과 상기 하부체의 상기 하부홈이 각각 매칭되게 상기 상부 웨브와 상기 하부 웨브를 용접결합시켜 상기 압연형강의 웨브 각각의 높이보다 긴 높이를 갖는 결합 웨브를 형성하되, 상기 결합 웨브 상에 상기 상부홈 및 하부홈 각각이 매칭되어 형성된 다수의 웨브홀을 포함하도록, 상기 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 상부체와 하부체 각각을 획득하는 단계에서, 하나의 비대칭 압연형강으로부터 상기 상부체 및 상기 하부체 각각을 획득하거나 또는 제1 대칭형 압연형강의 제1 웨브를 요철구조로 절단하여 상기 상부체를 획득하고 상기 제1 대칭형 압연형강의 플랜지 폭보다 긴 플랜지 폭을 갖는 제2 대칭형 압연형강의 제2 웨브를 요철구조로 절단하여 상기 하부체를 획득하는 것을 특징으로 하는, 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법.
  5. 청구항 4에서,
    상기 상부체와 하부체 각각을 획득하는 단계에서 상기 상부홈 및 하부홈 각각의 형상은 사다리꼴, 직사각형, 상기 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조, 또는 반원 내지 반타원형으로 이루어지도록 절단하되 상기 상부체 및 하부체 각각의 돌출 단부의 길이가 동일하게 매칭되게 절단하고,
    상기 비대칭 형강을 형성하는 단계에서 상기 상부홈 및 하부홈의 형상들이 매칭된 육각형, 사각형, 상기 사다리꼴 내지 직사각형의 모따기된 구조의 매칭형상, 또는 원형 내지 타원형으로 이루어지는 상기 웨브홀을 상기 결합 웨브 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법.
  6. 청구항 4에서,
    서로 다른 대칭형 압연형강으로부터 상기 상부체 및 하부체 각각을 획득하는 경우 상기 제1 웨브와 상기 제2 웨브의 두께는 동일하고,
    상기 비대칭 형강을 형성하는 단계에서 형성된 상기 결합 웨브의 높이(H)는 하기의 식에 따라 얻어지고,
    Figure pat00007

    이때, h1과 h2 각각은 상기 제1 웨브와 제2 웨브 각각의 높이이고,
    Figure pat00008
    과
    Figure pat00009
    각각은 상기 상부홈과 하부홈 각각의 깊이인 것을 특징으로 하는 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법.

  7. 합성보 구조에 사용되는 구조체에 있어서,
    청구항 1 내지 3 중의 어느 하나에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강; 및
    상기 비대칭 형강의 상기 상부 또는 하부 플랜지 및 상기 결합 웨브와 함께 부분적으로 개방된 채움공간을 형성하되 상기 구조체의 시공 시 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하는 공간커버 플레이트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체.
  8. 청구항 7에서,
    상기 공간커버 플레이트는 각각의 일단이 상기 하부 플랜지에 접합되고 상기 상부 플랜지 방향으로 돌출된 후 상기 상부 플랜지보다 낮은 높이에서 타단이 상기 결합 웨브 측으로 이격되게 절곡된 구조이고,
    상기 구조체는 시공 시 상기 공간커버 플레이트가 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지할 수 있도록 상기 시공 시 콘크리트로 채워질 상기 채움공간 내부에서 상기 공간커버 플레이트를 지지하는 플레이트 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체.
  9. 청구항 7에서,
    상기 공간커버 플레이트는 각각의 일단이 상기 하부 플랜지에 접합되고 상기 상부 플랜지 방향으로 돌출된 후 상기 상부 플랜지보다 낮은 높이에서 타단이 상기 결합 웨브 측으로 이격되게 절곡된 구조이고,
    상기 구조체는, 시공 시 상기 공간커버 플레이트가 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지할 수 있도록 상기 채움공간에 미리 채워진 콘크리트 내지 스치로폼 충전재, 및 상기 공간커버 플레이트에 의한 상기 충전재의 구속이 가능하도록 상기 공간커버 플레이트를 지지하는 구속 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체.
  10. 청구항 7에서,
    상기 공간커버 플레이트는 각각의 일단이 상기 결합 웨브에 접합되고 상기 결합 웨브에서 측방향으로 상기 상부 플랜지보다 돌출된 후 상기 상부 플랜지의 양단 바깥쪽 상측으로 절곡되어 상기 채움공간을 형성하고,
    상기 구조체는 상기 공간커버 플레이트에 의해 상기 채움공간에 미리 채워지거나 시공 시 채워질 콘크리트의 구속이 가능하도록 상기 공간커버 플레이트와 상기 상부 플랜지를 연결 지지하는 구속 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체.
  11. 합성보를 포함하는 구조 시스템에 있어서,
    기둥 또는 보 지지체 사이에 다수 설치되며 상기 합성보의 일부를 형성하는 청구항 1 내지 3 중의 어느 하나에 따른 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강;
    슬래브 콘크리트 타설을 위해 상기 비대칭 형강 사이에서 나란하게 연결되되 양단 각각의 하단부가 상기 비대칭 형강에 직접 또는 지지 매개체를 통해 지지되는 다수의 슬래브 데크 내지 PC 슬래브; 및
    상기 비대칭 형강과 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브의 상부에 타설된 철근 콘크리트를 포함하고,
    상기 철근 콘크리트의 일부 콘크리트가 상기 비대칭 형강의 상기 결합 웨브와 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브의 말단 사이의 공간에 일체로 채워지거나 상기 비대칭 형강의 일부 주위가 프리캐스트 콘크리트처리되어 상기 비대칭 형강과 함께 상기 합성보의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
  12. 청구항 11에서,
    상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브는 상기 비대칭 형강의 상기 하부 플랜지 상에 직접 또는 상기 지지 매개체를 통해 지지되고,
    상기 지지 매개체는 각각의 일단이 상기 하부 플랜지에 접합되어 상기 하부 플랜지 및 상기 비대칭 형강의 상기 결합 웨브와 함께 부분적으로 개방된 채움공간을 형성하고 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하는 공간커버 플레이트를 포함하고,
    상기 공간커버 플레이트는 상기 비대칭 형강의 상기 상부 플랜지 방향으로 돌출된 후 상기 상부 플랜지보다 낮은 높이에서 상기 결합 웨브 측으로 이격되게 절곡된 구조이고,
    상기 철근 콘크리트의 일부 콘크리트는 상기 채움공간과 상기 결합 웨브와 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브의 말단 사이의 공간에 함께 채워지거나 상기 채움공간에 미리 채워진 충전재 상부와 상기 결합 웨브와 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브의 말단 사이의 공간에 채워져 상기 비대칭 형강과 함께 상기 합성보의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
  13. 청구항 12에서,
    상기 지지 매개체는 상기 채움공간 내에서 상기 공간커버 플레이트를 직접 지지하거나 상기 공간커버 플레이트가 상기 충전재를 구속시키도록 지지하여, 상기 공간커버 플레이트가 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하도록 하는 지지대를 더 포함하고,
    상기 충전재는 콘크리트 내지 스치로폼 충전재인 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
  14. 청구항 11에서,
    상기 슬래브 데크의 다수 연결구조는 상부 평탄면을 갖는 다수의 돌출부와 상기 상부 평탄면 폭보다 좁은 바닥 평탄면을 갖는 다수의 요홈부가 번갈아 연속되되, 이웃하는 상기 슬래브 데크끼리 상기 돌출부에서, 상기 요홈부에서, 또는 상기 돌출부와 상기 요홈부의 벽면들 간에 일부가 포개지며 나란히 연결되고,
    상기 슬래브 데크 각각의 플레이트 단면은 적어도 하나 이상의 상기 요홈부 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크와 일부 포개지며 상기 돌출부를 형성하는 돌출부위를 포함하거나, 적어도 하나 이상의 상기 돌출부 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크와 일부 포개지며 상기 요홈부를 형성하는 홈부위를 포함하거나, 적어도 하나 이상의 상기 돌출부, 적어도 하나 이상의 상기 요홈부 및 최외각 양측에 이웃 슬래브 데크와 상기 돌출부와 상기 요홈부의 벽면들 간에 일부 포개지는 벽면부위를 포함하는 구조이고,
    상기 슬래브 데크는 상기 요홈부를 따라 수직하게 설치된 수직 철근배근을 포함하고,
    상기 요홈부에 타설된 철근 콘크리트는 상기 비대칭 형강 사이의 슬래브 구조에 대하여 상기 비대칭 형강에 수직인 보조 보 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
  15. 청구항 14에서,
    상기 슬래브 데크의 플레이트는 절곡되어 상기 플레이트 단면의 상부를 형성하고 상기 철근 콘크리트와 접하며 슬래브 구조체의 일부를 형성하는 데크 상판, 상기 데크 상판을 관통하며 상기 철근 콘크리트를 노출시키는 다수의 노출홀 및 상기 노출홀을 막도록 상기 데크 상판 하부에 결합되며 상기 콘크리트의 타설 내지 양생 후 제거되는 가설부재를 포함하고,
    상기 가설부재는 플라스틱, 필름 또는 종이 재질이거나 자성재를 포함하는 재질인 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
  16. 청구항 11에서,
    상기 지지 매개체는, 각각의 일단이 상기 비대칭 형강의 상기 결합 웨브에 접합되어 상기 결합 웨브에서 측방향으로 상기 비대칭 형강의 상기 상부 플랜지보다 돌출된 후 상기 상부 플랜지의 양단 바깥쪽 상측으로 절곡되어 채움공간을 형성하고 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하는 공간커버 플레이트 및 상기 공간커버 플레이트에 의해 상기 채움공간에 미리 채워지거나 시공 시 채워질 콘크리트의 구속이 가능하도록 상기 상부 플랜지와 상기 공간커버 플레이트를 연결 지지하는 지지대를 포함하고,
    상기 철근 콘크리트의 일부 콘크리트가 시공 시 상기 채움공간에 채워지거나 상기 채움공간에 미리 채워진 프리캐스트 콘크리트 상부와 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브 사이의 상기 상부 플랜지 상부에 채워져 상기 비대칭 형강과 함께 상기 합성보의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
  17. 청구항 16에서,
    상기 공간커버 플레이트의 타단측은 상기 지지대에 연결되며 상기 슬래브 데크 내지 PC 슬래브를 지지하기 위한 데크 지지부를 구비하고,
    상기 데크 지지부는 상기 상부 플랜지의 양단 바깥쪽에서 외측으로 재절곡되어 시공 시 상기 철근 콘크리트의 일부 콘크리트가 상기 채움공간으로 채워지도록 하거나, 상기 상부 플랜지의 양단 바깥쪽에서 내측으로 이격되게 재절곡되어 상기 프리캐스트 콘크리트를 구속하는 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
  18. 청구항 11에서,
    상기 지지 매개체는 상기 결합 웨브의 양측의 상기 하부 플랜지 상에 상기 결합 웨브 양측과 밀착되게 설치되는 가설 지지체로 콘크리트 양생 후 제거되는 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
  19. 청구항 11에서,
    상기 슬래브 데크는 가시설물로 콘크리트 양생 후 제거되는 것을 특징으로 하는 합성보를 포함하는 구조 시스템.
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KR1020200113054A KR102330715B1 (ko) 2020-09-04 2020-09-04 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강 제조방법 및 합성보를 포함하는 구조 시스템
KR1020210067089A KR20220031487A (ko) 2020-09-04 2021-05-25 웨브홀과 신장된 웨브높이를 갖는 비대칭 형강, 그 제조방법, 비대칭 형강을 포함하는 보 구조체, 및 합성보를 포함하는 구조 시스템

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