WO2010047461A1

WO2010047461A1 - 철골 콘크리트 복합보 및 이를 이용한 건축 시공 방법

Info

Publication number: WO2010047461A1
Application number: PCT/KR2009/003728
Authority: WO
Inventors: 김점한; 조영상; 정은호; 이경훈
Original assignee: (주)크로스구조연구소기술사사무소
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2010-04-29
Also published as: US20110225927A1; KR100888941B1

Abstract

본 발명은 길다란 장방형의 철골; 상기 철골의 중앙부를 제외한 양단부에만 설치되는 콘크리트 부재; 상기 콘크리트 부재에 일부가 매립되도록 길이 방향으로 배열된 긴장 철근; 및 상기 철골의 하부 플렌지를 감싸도록 상기 콘크리트 부재에 소정 간격으로 배열된 스터럽 철근;을 포함하는 철골 콘크리트 복합보와 그 건축 시공 방법에 관한 것이다.

Description

철골 콘크리트 복합보 및 이를 이용한 건축 시공 방법

본 발명은 철골 콘크리트 복합보 및 이를 이용한 건축 시공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보의 중앙부를 제외한 양단부에만 콘크리트 부재를 구비함으로써 자중을 줄이는 동시에, 슬래브 시공시 데크플레이트가 거치될 수 있는 서포트 부재를 철골에 구비함으로써 설치와 시공이 편리하도록 한 철골 콘크리트 복합보 및 이를 이용한 건축 시공 방법에 관한 것이다.

대한민국 특허 등록 제0761786호 '콘크리트 복합 형강보'에는 단면이 H형상인 철골과 콘크리트 부재를 일체로 형성함으로써 층고를 줄일 수 있도록 하는 콘크리트 복합 형강보가 개시되어 있다.

이러한 콘크리트 복합 형강보는 공장에서 프리캐스트되어 차량에 의해 시공 현장으로 운반된 뒤에 조립 시공된다.

그런데, 상기 특허에 기재된 콘크리트 복합 형강보는 보의 전체 길이에 걸쳐서 H형강과 콘크리트 부재가 구비되므로 재료비가 고가이고 중량이 무거워 취급과 시공이 곤란하다는 문제가 있다.

또 다른 특허 등록 제0808057호 '합성부재 및 이를 이용한 구조물 시공방법'은 자중을 줄이고 공사비를 절감하기 위해서 콘크리트 부재의 양단부에만 강재가 설치된 합성부재를 제안하고 있다.

그러나, 상기와 같은 구조의 합성부재는 중앙부에 철골이 구비되어 있지 않아서 상대적으로 강도가 약할 뿐만 아니라, 특히 보의 길이가 길어질 경우에는 수직 방향으로 미치는 응력 모멘트를 지탱하기 어려워 동바리나 지지대 등의 하부 구조물을 별도로 설치하여야 하는 불편이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시공시 휨 모멘트에 충분히 저항할 수 있도록 함과 동시에 전체 중량을 최소화함으로써 취급과 시공이 용이한 철골 콘크리트 복합보를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 슬래브 시공시 데크플레이트의 거치가 용이하도록 구성이 개선된 철골 콘크리트 복합보를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 구성의 철골 콘크리트 복합보를 사용하여 건축물을 시공하는 건축 시공 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보는 길다란 장방형의 철골; 상기 철골의 중앙부를 제외한 양단부에만 설치되는 콘크리트 부재; 상기 콘크리트 부재에 일부가 매립되도록 길이 방향으로 배열된 긴장 철근; 및 상기 철골의 하부 플렌지를 감싸도록 상기 콘크리트 부재에 소정 간격으로 배열된 스터럽 철근;을 포함한다.

바람직하게, 상기 콘크리트 부재는 상기 철골의 하부 플렌지 및 웨브의 하단 일부를 매립하도록 형성되어, 상기 철골의 상부 플렌지는 상기 콘크리트 부재의 상면보다 높은 지점에 위치하고, 상기 콘크리트 부재가 형성되지 않은 철골의 중앙부에서 측방향으로 연장되도록 형성된 서포트 부재를 더 포함하고, 상기 서포트 부재의 상면은 상기 콘크리트 부재의 상면과 높이가 같도록 구성된다.

더욱 바람직하게, 상기 서포트 부재는, 상기 철골의 웨브에 고정되는 고정변; 및 상기 철골의 측방향으로 상부 플렌지와 나란하게 연장되는 거치변;을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 콘크리트 부재는 상기 철골의 상부 플렌지까지 매립하도록 형성되어, 상기 철골의 상부 플렌지의 상면과 상기 콘크리트 부재의 상면이 동일한 높이에 위치하게 된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기둥 부재를 설치하는 단계; 및 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 구성의 철골 콘크리트 복합보를 상기 기둥 부재에 연결하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 철골 콘크리트 복합보는, 콘크리트 부재의 중앙부를 제외한 양단부 일부에만 콘크리트 부재가 형성되므로 중량이 가벼워 운반 및 취급이 용이하다.

그럼에도 불구하고, 본 발명의 철골 콘크리트 복합보는 전체 길이에 걸쳐 철골을 구비하고 있으므로 중앙부에 집중되는 휨 모멘트에 효과적으로 저항하고 설계강도를 충분히 충족할 수 있는 장점이 있다.

나아가, 본 발명의 철골 콘크리트 복합보에 따르면, 슬래브 시공시 데크플레이트를 서포트 부재에 거치하거나 또는 철골의 상부 플렌지에 직접 거치할 수 있으므로 시공이 매우 편리하며, 건물의 층고를 줄이는데에도 효과적이다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명되지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 개략적인 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 개략적인 구성을 나타낸 정면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 개략적인 구성을 나타낸 평면도이다.

도 4는 도 1에서 A-A'선에 따른 단면도이다.

도 5는 도 1에서 B-B'선에 따른 단면도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 개략적인 구성을 보여주는 사시도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 개략적인 구성을 보여주는 정면도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 개략적인 구성을 보여주는 평면도이다.

도 9는 도 6에서 C-C'선에 따른 단면도이다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보를 기둥 부재에 연결하는 예를 보여주는 일부 사시도이다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보를 사용하여 슬래브를 시공하는 모습을 보여주는 도면이다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 구성을 보여주는 정면도이다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 도 1은 본 발명의 철골 콘크리트 복합보의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 정면도, 도 3은 평면도, 그리고 도 4 및 도 5는 도 1에서 A-A'선 및 B'B'선에 따른 단면을 각각 보여준다.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 철골 콘크리트 복합보는 길다란 장방형의 철골(10)과, 상기 철골(10)의 중앙부를 제외한 양단부에 설치된 콘크리트 부재(12)를 포함한다.

상기 철골(10)은 시공하는 건물의 기둥 사이에 걸쳐지는 정도의 길이를 가지며, 필요에 따라 다양한 길이로 형성될 수 있다.

또한, 상기 철골(10)은 도 4 및 도 5의 단면도에 나타나 있는 바와 같이, 단면이 I 또는 H형상인 형강으로서, 나란하게 형성된 한 쌍의 상부 및 하부 플렌지(14)(16)와, 상기 상부 및 하부 플렌지(14)(16)사이에 연결되어 있는 웨브(18)로 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 콘크리트 부재(12)는 육면체 형상 또는 그 이외의 다면체 형상을 가지며 상기 철골(10)의 중앙부를 제외한 양단부에만 설치된다. 본 실시예에서 콘크리트 부재(12)는 상기 철골(10)의 하부 플렌지(16) 및 웨브(18)의 하단 일부를 매립하도록 형성되어 있으며, 따라서 철골(10)의 상부 플렌지(14)는 콘크리트 부재(12)의 상면보다 높은 지점에 위치한다.

비록 도면에는 상세히 도시되지 않았으나, 상기 콘크리트 부재(12) 내에 매립되는 웨브(18)의 측면에는 복수개의 스터드 부재가 형성되어 콘크리트 부재(12)와의 결합력을 향상시키도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 철골(10)의 선단부는 콘크리트 부재(12) 내에 매립되지 않고 밖으로 돌출되어 후술하는 바와 같이 기둥 부재에 연결되도록 구성된다. 이를 위해, 상기 철골(10)의 선단부에는 복수의 체결공(20)이 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 콘크리트 부재(12)가 설치되지 않는 철골(10)의 중앙부의 길이는 보의 길이와 중량 등을 감안하여 적절하게 설정될 수 있으며, 바람직하게 상기 중앙부의 길이는 철골(10)의 양단부에 설치되는 콘크리트 부재(12)의 길이 총합보다 더 큰 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 중앙부의 길이는 철골 콘크리트 복합보 전체 길이의 0.5 ~ 0.8 정도의 비율을 가질 수 있지만 반드시 이러한 수치로 한정되는 것은 아니다.

바람직하게, 본 발명의 철골 콘크리트 복합보는 길이 방향으로 배열되는 적어도 하나 이상의 긴장 철근(22)을 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 콘크리트 부재(12)에 매립되는 긴장 철근(22)의 부분은 프리텐셔닝 방식에 의해 긴장된 상태로 매립될 수 있다. 이 경우 콘크리트 부재(12)의 단면력을 증대시키는 효과를 얻을 수 있어서 하중에 따른 인장응력에 효과적으로 저항할 수 있다.

또 다른 대안으로서, 도 13에 나타나 있는 바와 같이 상기 콘크리트 부재(12)를 제외한 중앙부에는 긴장 철근이 구비되지 않을 수도 있다.

또한, 상기 긴장 철근은 도 13에서 점선으로 도시된 바와 같이 콘크리트 부재(12) 내에서 상부로 굴곡된 채로 매립되어 있을 수도 있다.

또한, 상기 콘크리트 부재(12)에는 소정 간격으로 배열된 스터럽 철근(24)이 설치되는데, 상기 스터럽 철근(24)은 철골(10)의 하부 플렌지(16)를 감싸도록 콘크리트 부재(12) 내에 매립되어 있으며 그 양단은 콘크리트 부재(12)의 상면으로 노출되어 있다.

바람직하게 상기 스터럽 철근(24)은 상기 긴장 철근(22)과 접촉하도록 배열되는데, 더욱 바람직하게는, 철골(10)의 하부 플렌지(16)와 상기 긴장 철근(22)를 감싸도록 배열된다.

본 발명에 따른 철골 콘크리트 복합보는 슬래브 시공시 데크플레이트를 거치할 수 있도록 서포트 부재(26)를 구비한다.

구체적으로, 상기 서포트 부재(26)는 콘크리트 부재(12)가 형성되지 않는 철골(10)의 중앙부에서 측방향으로 연장되도록 형성된다. 더욱 구체적으로, 상기 서포트 부재(26)는 도 5에 도시된 바와 같이 L자형 앵글로서, 철골(10)의 웨브(18)에 고정되는 고정변(26a)과, 철골(10)의 측방향으로 상부 플렌지(14)와 나란하게 연장되는 거치변(26b)으로 구성된다.

이때, 상기 서포트 부재(26)의 상면, 즉 거치변(26b)의 상면은 상기 콘크리트 부재(12)의 상면과 동일한 높이로 형성된다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 데크플레이트는 상기 서포트 부재(26)의 상면과 콘크리트 부재(12)의 상면에 동시에 거치될 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 개략적인 구성이 도 6 내지 도 9에 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.

본 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보 역시 철골(10)의 중앙부를 제외한 양단부에만 콘크리트 부재(12')가 형성된다.

동시에, 상기 콘크리트 부재(12')는 철골(10)의 상부 플렌지(14)까지 매립하도록 구성되며, 이때 상기 철골(10)의 상부 플렌지(14)의 상면과 상기 콘크리트 부재(12')의 상면은 동일한 높이에 위치한다.

본 실시예에서는 상기 철골(10)의 상부 플렌지(14)가 콘크리트 부재(12')와 동일한 높이에 형성되어 있으므로 슬래브 시공시 데크플레이트를 그 상면에 거치할 수 있다. 따라서, 철골(10)의 상부 플렌지(14)가 전술한 실시예의 서포트 부재(26)와 동일한 역할을 하게 되므로 본 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보에는 별도의 서포트 부재가 필요치 않다.

그러므로, 본 실시예의 철골 콘크리트 복합보는 그 구성이 매우 간단할 뿐만 아니라 중량 또한 작아지는 특징을 가진다.

그러면, 상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보를 사용하여 건축물을 시공하는 건축 시공 방법에 대해서 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 철골 콘크리트 복합보는 공장에서 미리 프리캐스트되어 제작된다. 상기 철골(10)과 긴장 철근(22) 및 스터럽 철근(24) 등을 배근한 후 콘크리트 부재(12)를 양단부에만 타설함으로써 보를 형성할 수 있다. 이때, 긴장 철근(22)은 프리텐셔닝 방식에 의해 매립될 수 있다.

이렇게 제작된 철골 콘크리트 복합보는 차량 등으로 시공 현장으로 운반되어 설치된다.

먼저, 철골 콘크리트 복합보를 설치하기에 앞서, 건물의 기둥이 될 위치에 기둥 부재를 설치한다. 상기 기둥 부재는 통상적인 H형강을 사용하거나 또는 프리캐스트된 콘크리트 기둥을 사용하여 시공될 수 있다. 이하 상세한 설명과 특허청구범위에서 기둥 부재는 H형강을 비롯하여 임의의 다양한 기둥을 모두 포괄하는 것으로 정의한다.

도 10에는 H형강을 사용한 기둥 부재(100)가 설치된 모습을 보여준다. 기둥 부재(100)의 설치가 끝나면, 이어서 본 발명에 따른 철골 콘크리트 복합보를 상기 기둥 부재(100)에 연결한다.

이를 위해 상기 기둥 부재(100)에는 복수의 체결공(110)이 형성된 연결 브라켓(112)이 미리 설치된다. 따라서, 도시된 바와 같이 상기 연결 브라켓(112)에 본 발명에 따른 철골 콘크리트 복합보의 철골(10) 선단부를 정렬시킨 후, 체결공(110)(20)으로 체결볼트(114)를 삽입하여 너트(116)로 고정시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 철골 콘크리트 복합보는 용접에 의해 상기 기둥 부재(100)에 직접 고정될 수 있다. 즉, 상기 철골(10)의 선단부를 기둥 부재(100)에 용접하거나 또 다른 대안으로서 매개부재 또는 보조부재를 개재시킨 채로 기둥 부재에 용접할 수도 있다.

이상과 같은 기둥 부재에 대한 철골 콘크리트 복합보의 연결은 다양한 방식으로 변형되어 적용될 수 있으며, 본 발명의 실시예로만 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 기둥 부재(100)에 대한 철골 콘크리트 복합보의 연결이 완료되면, 다음으로 도 11에 도시된 바와 같이 상기 복합보 위에 데크플레이트(130)를 거치하고 슬래브 철근(132)을 배근한다. 상기 데크플레이트(130)는 슬래브의 거푸집 역할을 하는 것으로서 그 구성은 이미 당업계에 널리 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따르면, 상기 데크플레이트(130)는 철골 콘크리트 복합보의 콘크리트 부재(12)의 상면 에지에 걸쳐지도록 거치된다. 동시에, 보의 중앙부에서는 상기 데크플레이크(130)가 서포트 부재(26)의 상면, 더욱 상세하게는 거치변(26b) 위에 걸쳐지도록 거치된다. 도 11은 서포트 부재(26)의 상면에 거치된 데크플레이트(130)의 구성을 보여주는 것이다.

이상과 같은 과정에 의해 데크플레이트(130)는 보와 보 사이를 커버하도록 설치된다. 본 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 경우에는 콘크리트 부재(12)의 상면 높이가 철골(10)의 상면보다 낮은 지점에 위치하므로 건물의 전체적인 층고 뿐만 아니라 보의 춤을 감소시키는 효과가 있다.

나아가 필요하다면, 기둥 부재(100)와 보의 연결 부위에도 적절한 거푸집을 설치할 수 있다.

이어서, 데크플레이트(130) 위에 콘크리트를 부어서 타설하고 양생하면 본 발명의 철골 콘크리트 복합보를 사용한 슬래브의 축조가 완료된다.

도 12는 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예의 철골 콘크리트 복합보를 사용하여 슬래브를 시공하는 과정을 보여주는 것이다.

본 실시예에 따른 철골 콘크리트 복합보의 경우에도 콘크리트 부재(12')의 상면 에지에 데크플레이트(130)가 거치된다.

또한, 본 실시예에서는 철골(10)의 상부 플렌지(14) 상면이 콘크리트 부재(12')의 상면과 동일한 높이에 위치하므로, 데크플레이트(130)는 상기 상부 플렌지(14) 상면에 직접 거치된다. 도 12는 이러한 모습을 보여주고 있다.

이후에, 콘크리트를 타설하고 양생하는 과정은 전술한 실시예에서와 동일하게 이루어진다.

Claims

길다란 장방형의 철골;

상기 철골의 중앙부를 제외한 양단부에만 설치되는 콘크리트 부재;

상기 콘크리트 부재에 매립되는 긴장 철근; 및

상기 철골의 하부 플렌지를 감싸도록 상기 콘크리트 부재에 소정 간격으로 배열된 스터럽 철근;을 포함하는 것을 특징으로 하는 철골 콘크리트 복합보.
제1항에 있어서,

상기 콘크리트 부재는 상기 철골의 하부 플렌지 및 웨브의 하단 일부를 매립하도록 형성되어, 상기 철골의 상부 플렌지는 상기 콘크리트 부재의 상면보다 높은 지점에 위치하고,

상기 콘크리트 부재가 형성되지 않은 철골의 중앙부에서 측방향으로 연장되도록 형성된 서포트 부재를 더 포함하고,

상기 서포트 부재의 상면은 상기 콘크리트 부재의 상면과 높이가 같은 것을 특징으로 하는 철골 콘크리트 복합보.
제2항에 있어서,

상기 서포트 부재는,

상기 철골의 웨브에 고정되는 고정변; 및

상기 철골의 측방향으로 상부 플렌지와 나란하게 연장되는 거치변;을 포함하는 것을 특징으로 하는 철골 콘크리트 복합보.
제1항에 있어서,

상기 콘크리트 부재는 상기 철골의 상부 플렌지까지 매립하도록 형성되어, 상기 철골의 상부 플렌지의 상면과 상기 콘크리트 부재의 상면이 동일한 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 철골 콘크리트 복합보.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 철골의 선단부는 상기 콘크리트 부재 내에 매립되지 않고 밖으로 돌출되며, 선단부에는 복수의 체결공이 형성된 것을 특징으로 하는 철골 콘크리트 복합보.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 콘크리트가 형성되지 않은 중앙부의 길이는 상기 콘크리트 부재의 길이 총합보다 더 큰 것을 특징으로 하는 철골 콘크리트 복합보.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 콘크리트 부재 내에 매립되는 철골의 웨브의 측면에는 복수개의 스터드 부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 철골 콘크리트 복합보.
기둥 부재를 설치하는 단계; 및

상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 구성의 철골 콘크리트 복합보를 상기 기둥 부재에 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 시공 방법.