KR20220053330A - 합성보 - Google Patents

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KR20220053330A
KR20220053330A KR1020200137659A KR20200137659A KR20220053330A KR 20220053330 A KR20220053330 A KR 20220053330A KR 1020200137659 A KR1020200137659 A KR 1020200137659A KR 20200137659 A KR20200137659 A KR 20200137659A KR 20220053330 A KR20220053330 A KR 20220053330A
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Abstract

본 발명은 제1 접철강재; 상기 제1 접철강재와 결합되어 상부가 개방된 내부공간을 형성하는 제2 접철강재; 상기 제1 접철강재의 내면에 높이방향으로 접합되는 제1 수직스티프너; 상기 제2 접철강재의 내면에 높이방향으로 접합되는 제2 수직스티프너; 상기 제1 수직스티프너와 상기 제2 수직스티프너의 높이방향 중앙영역을 연결하는 수평타이; 및 상기 내부공간에 타설되는 콘크리트;를 포함하는 합성보를 제공한다.

Description

합성보{COMPOSITE BEAM}
본 발명은 경제성이 개선된 합성보에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
철근콘크리트구조는 전체 건축물시장의 2/3을 상회하고 있으며, 주거용 건물의 비율은 60%에 달하고 있다.
이에 따라, 벽식구조를 가진 주거용 건물의 경우 지하층의 기둥-보 구조와의 원활한 하중전달을 위해 전이층 구조를 사용해야 한다.
이에 따라, 건물 벽체로부터 발생된 하중을 불연속된 하부층 기둥으로 효과적으로 전달하는데 있어, 대형 전이보가 필요하게 되고, RC 구조를 적용했을시 공기지연 요소로 작용되어, 효과적인 공법이 필요하게 된다.
주거용 건물에 전이층이 철근콘크리트구조로 시공될 경우, 대형단면으로 구성이 되고, 재래식 거푸집 공사와 철근 배근 등의 작업으로 인하여 공기지연 요소로 작용되는 문제점이 있다.
대형단면의 전이보를 합성구조로 적용할 경우, 단면을 효과적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 거푸집 공사 및 복잡한 철근 배근 과정이 생략되어 공기단축 효과를 누릴 수 있다.
하지만, 전이보가 합성구조로 구성되더라도 보의 춤은 1m 이상의 대형단면으로 구성이 되기 때문에 웨브부재의 판폭두께비를 만족시키지 못해서 강도를 저감해서 사용해야 하는 문제점이 있다.
KR 10-2002-0021747 A
본 발명은 일 측면으로서, 공기단축과 시공물량의 절감이 가능한 합성보를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 제1 접철강재; 상기 제1 접철강재와 결합되어 상부가 개방된 내부공간을 형성하는 제2 접철강재; 상기 제1 접철강재의 내면에 높이방향으로 접합되는 제1 수직스티프너; 상기 제2 접철강재의 내면에 높이방향으로 접합되는 제2 수직스티프너; 상기 제1 수직스티프너와 상기 제2 수직스티프너의 높이방향 중앙영역을 연결하는 수평타이; 및 상기 내부공간에 타설되는 콘크리트;를 포함하는 합성보를 제공한다.
바람직하게, 상기 제1 접철강재는 'L자형' 단면부분을 포함하고, 상기 제2 접철강재는 'L자형' 단면부분을 포함하고, 상기 제1 접철강재와 결합되면서 상기 제1 접철강재와 함께 상부가 개방된 'U자형'의 내부공간을 형성할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1, 2 접철강재는, 하면을 형성하는 하면판; 상기 하면판의 일측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성되는 측면판; 및 상기 측면판의 상단과 교차되고, 폭방향으로 연장 형성되는 상면판;을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1, 2 접철강재는, 각각 상기 하면판의 타측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성되는 체결판;을 더 포함하고, 2개의 상기 체결판이 높이방향을 따라 서로 겹쳐진 상태에서 볼트체결 방식에 의해 체결될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1, 2 접철강재 중 어느 일측은, 상기 하면판의 타측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성되는 체결판; 및 상기 체결판의 외측면에 접합되고, 하측에 상기 제1, 2 접철강재 중 나머지 일측이 접하게 배치된 상태에서 용접 접합되는 수직백업판재;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1, 2 접철강재는, 상기 하면판이 폭방향으로 서로 맞대진 상태에서, 맞대진 2개의 상기 하면판의 상면을 덮도록 접합되는 수평백업판재;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 수평백업판재의 상면에 접합되고, 높이방향으로 연장되는 스터드부재;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1, 2 수직스티프너는, 하단이 상기 하면판과 용접 접합되고, 일측면이 상기 측면판과 용접 접합될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1, 2 수직스티프너는 상기 제1, 2 접철강재와의 접합부분의 주변에 콘크리트가 통과하는 유동홀이 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1, 2 수직스티프너는 수직하게 연장 형성되고, 'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성되고, 상기 수평타이는 수평하게 연장 형성되고,'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성되며, 상기 수평타이는 상기 제1, 2 수직스티프너에 볼트 접합 또는 용접 접합될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 접철강재와 상기 제2 접철강재의 상부를 연결하는 전단연결재;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 전단연결재는, 상부가 개방된 'U자형'의 단면을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 전단연결재는, 일측면이 개방된 'U자형'의 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 합성보의 단면성능을 향상시켜 국부변형을 방지하고, 시공물량을 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성보가 기둥에 설치된 상태의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성보를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 합성보의 Ⅰ-Ⅰ' 방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 합성보를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 합성보의 Ⅰ-Ⅰ' 방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 합성보를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 합성보의 Ⅰ-Ⅰ' 방향 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 합성보를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 합성보의 Ⅰ-Ⅰ' 방향 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 합성보를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10의 합성보의 Ⅰ-Ⅰ' 방향 단면도이다.
도 12 및 도 13은 도 2 및 도 3의 합성보가 실제로 제작된 시제품을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 합성보와의 비교를 위해 본 발명의 합성보에서 제1, 2 스티프너 및 수평타이가 없는 비교실시예를 도시한 도면이다.
도 15는 도 14의 비교실시예에 따른 합성보의 콘크리트 타설압 해석결과를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 합성보의 콘크리트 타설압 해석결과를 도시한 도면이다.
도 17은 도 14의 비교실시예에 따른 합성보의 구조성능 검증결과를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 합성보의 구조성능 검증결과를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 합성보와 비교실시예의 수직하중-수직처짐을 비교하여 양자의 휨성능을 비교한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 합성보(10)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성보(10) 제1 접철강재(100-1), 제2 접철강재(100-2), 제1 수직스티프너(200-1), 제2 수직스티프너(200-2), 수평타이(300) 및 콘크리트(C)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 접철강재(100-1)와 제2 접철강재(100-2)는 서로 결합되어 상부가 개방된 내부공간을 형성할 수 있다.
접철강재(100)는 제1 접철강재(100-1)와 제2 접철강재(100-2)를 포함할 수 있고, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 합성보(10)의 길이방향(D3)인 전후방향으로 연장 형성될 수 있다.
제1 접철강재(100-1)와 제2 접철강재(100-2)는 서로 결합되면서 하부와 양측면이 막히고 상부가 개방된 내부공간을 형성할 수 있고, 내부공간에는 콘크리트(C)가 타설될 수 있다.
제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 강재 등의 금속소재로 구성될 수 있다.
제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 강판 등을 롤포밍 방식에 의해 다단으로 절곡되면서 형성될 수 있다.
제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 결합된 상태에서 폭방향(D2)의 길이보다 높이방향(D1)이 길이가 길게 형성될 수 있다.
일례로, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 2개의 측면판(130)의 외면 사이의 거리를 합성보(10)의 폭이라고 정의하고, 제1,2 접철강재(100)의 측면판(130)의 높이를 합성보(10)의 높이라고 정의할 때, 본 발명의 합성보(10)의 폭은 합성보(10)의 높이의 4배 이상일 수 있다.
일례로, 본 발명의 합성보(10)의 폭은 400mm이고, 높이는 1700mm 일 수 있다.
이 경우, 제1 접철강판 및 제2 접철강판의 폭은 200mm이고, 높이는 1700mm 일 수 있고, 제1 접철강판과 제2 접철강판이 결합되면서 합성보(10)의 폭은 400mm이고, 높이는 1700mm 를 만족할 수 있다.
통상적으로, 철강재 제조사에서 제조되는 열연강판의 폭이 2000mm(2m)정도이다. 물론, 그 이상의 폭을 가지는 열연강판을 제조할 수 있음은 물론이다.
제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 측면판(130)의 높이는 1700mm, 하면판(110)은 폭은 200mm, 상면판(150) 100mm로 통상적으로 제조되는 폭 2000mm(2m)의 열연강판을 활용하여 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)를 제작할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 수직스티프너(200-1)는 제1 접철강재(100-1)의 내면에 높이방향(D1)으로 접합되고, 제2 수직스티프너(200-2)는 상기 제2 접철강재(100-2)의 내면에 높이방향(D1)으로 접합될 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 수직하게 연장 형성되고, 'L자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성될 수 있다.
일례로, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 높이방향(D1)을 따라 'L자형'의 균일한 단면을 가질 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 강재 등의 금속소재로 구성될 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 합성보(10)의 길이방향(D3)으로 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 수평타이(300)는 제1 수직스티프너(200-1)와 상기 제2 수직스티프너(200-2)의 높이방향(D1) 중앙영역을 연결할 수 있다.
수평타이(300)는 폭방향(D2) 일측 단부영역은 제1 수직스티프너(200-1)의 높이방향(D1) 중앙영역과 접합되고, 폭방향(D2) 타측 단부영역은 제2 수직스티프너(200-2)의 높이방향(D1) 중앙영역과 접합될 수 있다.
수평타이(300)는 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)에 각각 설치된 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)의 높이방향(D1) 중앙영역을 연결하여 간격을 고정함으로써, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 내부공간으로 타설되는 콘크리트(C)의 타설압력 등에 의해 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 합성보(10)와 달리, 수평타이(300)가 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)의 높이방향(D1) 하부영역을 연결하는 것도 고려할 수 있으나, 이 경우, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 없다.
일례로, 수평타이(300)는 수평하게 연장 형성되고, 'ㅡ자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성될 수 있다.
다른 일례로, 수평타이(300)는 수평하게 연장 형성되고, 'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성될 수 있다.
수평타이(300)는 강재 등의 금속소재로 구성될 수 있다.
수평타이(300)는 합성보(10)의 길이방향(D3)으로 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다.
제1 수직스티프너(200-1), 제2 수직스티프너(200-2), 수평타이(300)는 합성보(10)의 길이방향(D3)을 따라 소정의 간격으로 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 콘크리트(C)는 제1, 2 접합강재가 결합되면서 형성된 내부공간에 타설될 수 있다.
콘크리트(C)에 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2), 수평타이(300) 등의 구성요소가 매립될 수 있고, 타설된 콘크리트(C)가 경화되면서 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2), 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2), 수평타이(300)가 일체화될 수 있다.
본 발명의 합성보(10)는 하중전이보를 구성할 수 있다.
본 발명의 합성보(10)는 합성보(10)의 상부에 설치되는 복수 개의 기둥 중 적어도 일부가 하부의 기둥과 연결되지 않는 하중전이보를 구성할 수 있다.
이에 따라, 하중전이보를 구성하는 본 발명의 합성보(10)는 상부에 설치된 복수 개의 기둥 중 하부의 기둥과 연결되지 않는 기둥의 하중을 합성보(10)가 받아서 합성보(10)의 하부로 연결되는 기둥으로 전달할 수 있다.
본 발명의 합성보(10)는 하중전이보를 구성할 수 있고, 이때, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 높이가 1m 이상일 수 있다.
일례로, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 높이는 1 ~ 2.5m로 구성될 수 있다. 이 경우, 폭 2 ~ 3m의 열연강판을 활용하여 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)를 제작할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 본 발명의 합성보(10)는 다이아프램을 매개로 기둥에 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 접철강재(100-1)는 'L자형' 단면부분을 포함하고, 상기 제2 접철강재(100-2)는 'L자형' 단면부분을 포함하고, 상기 제1 접철강재(100-1)와 결합되면서 상기 제1 접철강재(100-1)와 함께 상부가 개방된 'U자형'의 내부공간을 형성할 수 있다.
제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 'L자형' 단면부분을 포함하고, 'L자형' 단면부분 이외에 추가적인 단면부분을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 하면판(110), 측면판(130) 및 상면판(150)을 포함할 수 있다.
하면판(110)은 하면을 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 하면을 형성할 수 있다.
하면판(110)은 수평하게 연장 형성되어, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 하면을 형성할 수 있다.
측면판(130)은 상기 하면판(110)의 일측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성될 수 있다.
측면판(130)은 하면판(110)의 일측면에서 수직하게 상향 절곡될 수 있고, 상면판(150)은 측면판(130)의 상단에서 수평하게 절곡될 수 있다.
상면판(150)은 상기 측면판(130)의 상단과 교차되고, 폭방향(D2)으로 연장 형성될 수 있다.
상면판(150)은 측면판(130)의 상단에서 절곡되어 수평하게 연장 형성될 수 있다.
도 1 내지 8을 참조하면, 상면판(150)은 측면판(130)의 상단에서 외측으로 절곡되는 방향으로 연장 형성될 수 있다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 상면판(150)은 측면판(130)의 상단에서 내측으로 절곡되는 방향으로 연장 형성될 수 있다.
도 6, 도 7, 도 10 및 도 11을 참조하면, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는, 각각 상기 하면판(110)의 타측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성되는 체결판(170)을 더 포함하고, 2개의 상기 체결판(170)이 높이방향(D1)을 따라 서로 겹쳐진 상태에서 볼트체결 방식에 의해 체결될 수 있다.
일례로, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 내부공간에서 작업자가 직접 볼트부재(T)를 체결을 할 수 있다.
다른 일례로, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 2개의 측면판(130)의 사이의 간격이 좁아서 내부공간에서의 볼트체결 작업이 어려울 경우, 합성보(10)의 상부에서 작업자가 볼트부재(T)의 체결작업을 할 수 있다.
구체적으로, 일측의 체결판(170)에 너트부재가 일체로 용접 접합되어 있고, 2개의 체결판(170)이 겹쳐진 상태에서 합성보(10)의 상부에서 작업자가 볼트부재(T)를 체결할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2) 중 어느 일측은, 상기 하면판(110)의 타측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성되는 체결판(170) 및 상기 체결판(170)의 외측면에 접합되고, 하측에 상기 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2) 중 나머지 일측이 접하게 배치된 상태에서 용접 접합되는 수직백업판재(180)를 더 포함할 수 있다.
일례로, 도 3을 참조하면, 제2 접철강재(100-2)는 체결판(170) 및 수직백업판재(180)를 더 포함할 수 있다.
수직백업판재(180)는 높이방향(D1)으로 연장 형성되고, 체결판(170)과 높이방향(D1)을 따라 겹쳐진 상태에서 용접 접합될 수 있다.
제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 하측에서 용접 접합될 수 있다.
제1 접철강재(100-1)가 수직백업판재(180)의 하측에 접하게 배치된 상태에서 용접 접합될 수 있다. 이때, 수직백업판재(180)는 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)를 용접시 백바의 역할을 할 수 있다.
또한, 용접작업이 이루어지는 용접지점의 후방을 체결판(170)과 수직백업판재(180)가 막도록 배치됨으로써, 용접시의 백바의 역할을 할 수 있고, 체결판(170)과 수직백업판재(180)에 의해 용접지점의 후면이 막힌 상태에서 용접될 수 있어 작업자가 보다 안정적으로 용접 작업을 실시할 수 있는 효과가 있습니다.
도 4, 도 5, 도 8 및 도 9를 참조하면, 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는, 하면판(110)이 폭방향(D2)으로 서로 맞대진 상태에서, 맞대진 2개의 하면판(110)의 연결부분의 상면을 덮도록 접합되는 수평백업판재(190)를 더 포함할 수 있다.
수평백업판재(190)는 제1,2 접철강재(100)의 연결부분을 따라 길이방향(D3)으로 연장 형성될 수 있다.
제1 접철강재(100-1)의 하면판(110)과, 제2 접철강재(100-2)의 하면판(110)이 폭방향(D2)으로 서로 맞대질 수 있고, 수평백업판재(190)가 제1 접철강재(100-1)의 하면판(110)과, 제2 접철강재(100-2)의 하면판(110)의 연결부분의 상면을 덮은 상태에서 용접 접합될 수 있다.
제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)는 맞대진 2개의 하면판(110)의 하측에서 용접 접합이 이루어짐으로써, 작업자가 외부공간에서 용접이 가능해지면서 작업자가 보다 쉽게 용접 작업을 실시할 수 있어 현장에서의 시공성이 향상될 수 있는 효과가 있습니다.
또한, 용접작업이 이루어지는 용접지점인 2개의 하면판(110)의 하측의 반대방향인 2개의 하면판(110)의 상측을 수평백업판재(190)가 막도록 배치됨으로써, 수평백업판재(190)가 용접시의 백바의 역할을 할 수 있고, 수평백업판재(190)에 의해 용접지점의 후면이 막힌 상태에서 용접될 수 있어 작업자가 보다 안정적으로 용접 작업을 실시할 수 있는 효과가 있습니다.
도 4, 도 5, 도 8 및 도 9를 참조하면, 수평백업판재(190)의 상면에 접합되고, 높이방향(D1)으로 연장되는 스터드부재(500)를 더 포함할 수 있다.
스터드부재(500)는 하단이 수평백업판재(190)의 상면에 접합되고, 높이방향(D1)으로 연장 형성될 수 있다.
스터드부재(500)는 합성보(10)의 길이방향(D3)인 전후방향을 따라 소정의 간격으로 이격하여 복수 개가 설치될 수 있다.
스터드부재(500)는 콘크리트(C)에 매립되어 콘크리트(C)와의 일체성을 향상시키는 앵커의 역할을 할 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는, 하단이 상기 하면판(110)과 용접 접합되고, 일측면이 상기 측면판(130)과 용접 접합될 수 있다.
일례로, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는, 일측면이 높이방향(D1) 전체에 걸쳐서 측면판(130)과 용접 접합될 수 있다.
물론, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)에 유동홀(210)이 형성되는 경우, 유동홀(210) 부분을 제외하고, 측면판(130)과 높이방향(D1) 전체에 걸쳐서 용접 접합될 수 있다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 상기 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)와의 접합부분의 주변에 콘크리트(C)가 통과하는 유동홀(210)이 형성될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 높이방향(D1) 하측 및 상측에 각각 유동홀(210)이 형성될 수 있다.
상측의 유동홀(210)은 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)의 높이방향(D1) 상측인 측면판(130)의 상단부분의 주변에 형성될 수 있고, 하측의 유동홀(210)은 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)의 높이방향(D1) 하측인 측면판(130)의 하단부분의 주변에 형성될 수 있다.
도 12 및 도 13은 도 2 및 도 3의 합성보가 실제로 제작된 시제품을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 유동홀(210)은 하면판(110)과 측면판(130)이 교차되는 영역의 주변에서 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 수직하게 연장 형성되고, 'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성되고, 상기 수평타이(300)는 수평하게 연장 형성되고, 'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성될 수 있고, 상기 수평타이(300)는 상기 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)에 용접 접합될 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)와 수평타이(300)가 각각 'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성되어 충분한 단면강성을 확보함으로써, 콘크리트(C)의 타설압력 등에 의해 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 사이가 벌어지는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'L자형'의 단면을 가질 수 있고, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)의 'L자형'의 단면은 교차하는 제1면과 제2 면을 포함할 수 있다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10을 참조하면, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'L자형'의 단면의 제1 면이 측면판(130)의 내면에 겹쳐진 상태로 접합될 수 있다.
이 때, 측면판(130)과 겹쳐진 제1 면이 측면판(130)의 두께를 보강하여 좌굴 등에 대한 강성을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'L자형'의 단면의 제2 면이 측면판(130)의 내면에서 멀어지는 방향으로 돌출될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'L자형'의 단면의 제1 면이 두께부분에서 측면판(130)의 내면에 접합될 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'L자형'의 단면의 제2 면이 측면판(130)과 평행하게 배치됨으로써, 제2 면이 콘크리트(C)에 매립된 상태에서 앵커체와 같은 역할을 하여 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'U자형'의 단면을 가질 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)의 'U자형'의 단면은 교차하는 제1면, 제2 면, 제3면을 포함할 수 있고, 제1 면은 제2 면과 교차하고, 제2 면은 제3 면과 교차할 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'U자형'의 단면의 1 면이 측면판(130)의 내면에 겹쳐진 상태로 접합될 수 있다.
이 때, 측면판(130)과 겹쳐진 제1 면이 측면판(130)의 두께를 보강하여 좌굴 등에 대한 강성을 보강하는 역할을 할 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'U자형'의 단면의 제2 면이 측면판(130)의 내면에서 멀어지는 방향으로 돌출될 수 있다.
제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)는 'U자형'의 단면의 제3 면이 측면판(130)과 평행하게 배치됨으로써, 제3 면이 콘크리트(C)에 매립된 상태에서 앵커체와 같은 역할을 하여 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 있다.
물론, 도시되지는 않았으나, 수평타이(300)는 상기 제1, 2 수직스티프너(200-1, 200-2)에 볼트 접합될 수 있다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 합성보(10)는 제1 접철강재(100-1)와 상기 제2 접철강재(100-2)의 상부를 연결하는 전단연결재(400)를 더 포함할 수 있다.
전단연결재(400)는 제1, 2 접철강재(100-1, 100-2)의 상부를 연결하도록 폭방향(D2)으로 연장 형성될 수 있다.
전단열결재는 'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강이 폭방향(D2)으로 수평하게 연장 형성될 수 있다.
전단열결재가 전단열결재는 'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가짐으로써, 합성보(10)의 상부에 설치된 슬래브 등의 바닥구조물과의 일체성이 향상될 수 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 전단연결재(400)는, 상부가 개방된 'U자형'의 단면을 가질 수 있다.
전단연결재(400)가 상부가 개방된 'U자형'의 단면을 가짐으로써, 합성보(10)의 상부에 설치된 슬래브 등과의 일체성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
전단연결재(400)는, 상부가 개방된 'U자형'의 단면을 가짐으로써, 단면상에서 하나의 횡방향판재와, 2개의 종방향판재로 구성되면서 전단연결재(400)가 매립된 슬래브와의 횡방향 슬립에 보다 안정적으로 저항할 수 있는 효과가 있다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 전단연결재(400)는, 일측면이 개방된 'U자형'의 단면을 가질 수 있다.
전단연결재(400)는, 일측면이 개방된 'U자형'의 단면을 가짐으로써, 단면상에서 하나의 종방향판재와, 2개의 횡방향판재로 구성되면서 전단연결재(400)가 매립된 슬래브와의 종방향 뽑힘에 대해 보다 안정적으로 저항할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도 12 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 합성보(10)와 비교실시예(40)의 콘크리트(C) 타설시의 타설압에 의해 변형 및 성능검증 결과를 비교한다.
도 12 및 도 13은 도 2 및 도 3의 합성보가 실제로 제작된 시제품을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 합성보(10)와의 비교를 위해 본 발명의 합성보(10)에서 제1, 2 스티프너 및 수평타이(300)가 없는 비교실시예(40)를 도시한 도면이고, 도 15는 도 14의 비교실시예(40)에 따른 합성보(10)의 콘크리트(C) 타설압 해석결과를 도시한 도면이며, 도 16은 본 발명의 합성보(10)의 콘크리트(C) 타설압 해석결과를 도시한 도면이다.
콘크리트(C)와 강재의 합성부재는 강도뿐만 아니라 콘크리트(C) 타설시 타설압에 의해서 발생되는 강재의 변형량에 대한 제어가 중요하다.
특히, 하중전이보(트랜스퍼거더)와 같이 춤(높이)이 2,000mm에 달하는 대형 단면의 경우 콘크리트(C) 타설시 변형량이 크게 발생하기 때문에 이 부분을 효과적으로 제어해야할 필요가 있다.
그 이유는 콘크리트(C) 타설시 U자형 단면에 변형이 발생하게 되면, 이부분은 영구 변형이 되고, 영구 변형은 주요구조체에 손상이 미리 발생했다는 것으로 건물의 안전성에 크게 영향을 준다는 것을 의미하기 때문이다.
도 15를 참조하면, 수직스티프너(200)와 수평타이(300)가 없는 비교실시예(40)의 경우 최대 변형 8.6mm 수준(+8.647e+00)의 영구변형이 발생하는 것으로 평가되어 콘크리트(C) 타설후에 제1,2 접철강재(100-1, 100-2)의 측면판(130)에 심각한 변형이 발생하게 되어 구조적인 성능에 대한 신뢰성을 확보할 수 없는 것으로 평가되었다.
반면에, 도 16을 참조하면, 수직스티프너(200)와 수평타이(300)가 존재하는 본 발명의 합성보(10)의 경우는 최대변형 0.9mm 수준(+9.298e-01)의 변형량을 효과적으로 제어할 수 있고, 0.9mm의 변형만이 발생하여 시공 후에도 안정적인 성능을 발현할 수 있는 것으로 확인되었다.
도 17은 도 14의 비교실시예(40)에 따른 합성보(10)의 구조성능 검증결과를 도시한 도면이고, 도 18은 본 발명의 합성보(10)의 구조성능 검증결과를 도시한 도면이다.
도 17 및 도 18은 수직스티프너(200)와 수평타이(300) 유무에 따른 성능검증 결과를 나타낸 것이다.
도 17을 참조하면, 수직스티프너(200)와 수평타이(300)가 없는 비교실시예(40)의 상세의 경우는 제1,2 절철강재의 측면판(130)에서 국부좌굴이 발생하여 내력저하가 발생하였다.
도 18을 참조하면, 수직스티프너(200)와 수평타이(300)가 있는 본 발명의 합성보(10)의 경우 제1,2 절철강재의 측면판(130)에서 변형이 발생하지 않았고, 콘크리트(C) 슬래브의 압괴에 의해서 최종 파괴가 나타났다.
도 19는 본 발명의 합성보(10)와 비교실시예(40)의 수직하중-수직처짐을 비교하여 양자의 휨성능을 비교한 도면이고, 실선은 본 발명의 합성보(10)의 휨성능을 나타낸 것이고, 점선은 비교실시예(40)의 휨성능을 나타낸 것이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 합성보(10)는 수직스티프너(200)과 수평타이(300)가 접철강재(100)의 측판(130)의 국부좌굴을 지연시킴으로써 비교실험예(40)에 비해 최대하중은 10%, 실험체 강성은 20%이상 증가하는 것으로 평가되었다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 합성보 40: 비교실시예
100: 접철강재 100-1: 제1 접철강재
100-2: 제2 접철강재 110: 하면판
130: 측면판 150: 상면판
170: 체결판 180: 수직백업판재
190: 수평백업판재 200: 수직스티프너
200-1: 제1 수직스티프너 200-2: 제2 수직스티프너
210: 유동홀 300: 수평타이
400: 전단연결재 500: 스터드부재
C: 콘크리트 T: 볼트부재
D1: 높이방향 D2: 폭방향
D3: 길이방향

Claims (13)

  1. 제1 접철강재;
    상기 제1 접철강재와 결합되어 상부가 개방된 내부공간을 형성하는 제2 접철강재;
    상기 제1 접철강재의 내면에 높이방향으로 접합되는 제1 수직스티프너;
    상기 제2 접철강재의 내면에 높이방향으로 접합되는 제2 수직스티프너;
    상기 제1 수직스티프너와 상기 제2 수직스티프너의 높이방향 중앙영역을 연결하는 수평타이; 및
    상기 내부공간에 타설되는 콘크리트;를 포함하는 합성보.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접철강재는 'L자형' 단면부분을 포함하고,
    상기 제2 접철강재는 'L자형' 단면부분을 포함하고, 상기 제1 접철강재와 결합되면서 상기 제1 접철강재와 함께 상부가 개방된 'U자형'의 내부공간을 형성하는 합성보.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1, 2 접철강재는,
    하면을 형성하는 하면판;
    상기 하면판의 일측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성되는 측면판; 및
    상기 측면판의 상단과 교차되고, 폭방향으로 연장 형성되는 상면판;을 포함하는 합성보.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1, 2 접철강재는,
    각각 상기 하면판의 타측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성되는 체결판;을 더 포함하고,
    2개의 상기 체결판이 높이방향을 따라 서로 겹쳐진 상태에서 볼트체결 방식에 의해 체결되는 합성보.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1, 2 접철강재 중 어느 일측은,
    상기 하면판의 타측면과 교차되고, 상측으로 연장 형성되는 체결판; 및
    상기 체결판의 외측면에 접합되고, 하측에 상기 제1, 2 접철강재 중 나머지 일측이 접하게 배치된 상태에서 용접 접합되는 수직백업판재;를 더 포함하는 합성보.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1, 2 접철강재는,
    상기 하면판이 폭방향으로 서로 맞대진 상태에서, 맞대진 2개의 상기 하면판의 상면을 덮도록 접합되는 수평백업판재;를 더 포함하는 합성보.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수평백업판재의 상면에 접합되고, 높이방향으로 연장되는 스터드부재;를 더 포함하는 합성보.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제1, 2 수직스티프너는,
    하단이 상기 하면판과 용접 접합되고, 일측면이 상기 측면판과 용접 접합되는 합성보.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제1, 2 수직스티프너는 상기 제1, 2 접철강재와의 접합부분의 주변에 콘크리트가 통과하는 유동홀이 형성되는 합성보.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 수직스티프너는 수직하게 연장 형성되고, 'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성되고,
    상기 수평타이는 수평하게 연장 형성되고,'L자형'의 단면 또는 'U자형'의 단면을 가지는 형강으로 구성되며,
    상기 수평타이는 상기 제1, 2 수직스티프너에 볼트 접합 또는 용접 접합되는 합성보.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접철강재와 상기 제2 접철강재의 상부를 연결하는 전단연결재;를 더 포함하는 합성보.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전단연결재는,
    상부가 개방된 'U자형'의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 합성보.
  13. 제11항에 있어서, 상기 전단연결재는,
    일측면이 개방된 'U자형'의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 합성보.
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