KR100870070B1 - 층고절감형 강-콘크리트 합성보-슬래브용 성형강판 조립 보 - Google Patents

층고절감형 강-콘크리트 합성보-슬래브용 성형강판 조립 보 Download PDF

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Abstract

본 발명은 층고절감형 강-콘크리트 합성보-슬래브 시스템에 적용되는 성형강판 조립 보에 관한 것이다.
본 발명에 따른 성형강판 조립 보는, 복수의 성형강판을 접합하여 구성되는 보에 있어서, 복부강판과, 상기 복부강판의 하부 일측에 접합되며 하면부와 상기 하면부의 일측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 측면수직부와 상기 측면수직부의 상단에서 외측으로 수평하게 절곡된 받침부와 상기 하면부의 타측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 제 1 중앙수직부를 갖도록 성형된 제 1 하부성형강판과, 상기 제 1 하부성형강판과 대칭 또는 비대칭되는 단면형상을 갖고 상기 복부강판을 기준으로 대칭되게 상기 복부강판의 하부 타측에 접합되는 제 2 하부성형강판과, 상기 복부강판의 상부 일측에 접합되며 상면부와 상기 상면부의 일측단으로부터 수직하게 하향 절곡된 제 2 중앙수직부를 갖도록 성형된 제 1 상부성형강판과, 상기 제 1 상부성형강판과 대칭 또는 비대칭되는 단면형상을 갖고 상기 복부강판을 기준으로 대칭되게 상기 복부강판의 상부 타측에 접합되는 제 2 상부성형강판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
성형강판보, 조립 보, 합성보, 슬림플로어

Description

층고절감형 강-콘크리트 합성보-슬래브용 성형강판 조립 보{Formed steel beam for steel-concrete composite beam and slab}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성형강판 조립 보를 이용하여 구성된 합성보-슬래브의 단면도이다.
도 4, 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 단면도이다.
도 7a 내지 7c는 본 발명에 따른 성형강판 조립 보의 변형예들을 보여주는 단면도이다.
도 8은 기존 슬림플로어시스템을 보여주는 사시도이다.
도 9는 기존 슬림플로어시스템을 보여주는 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 복부강판 112 : 개구부 114 : 홈부
120 : 제 1 하부성형강판 121 : 하면부
122 : 측면수직부 123 : 받침부
124 : 제 1 중앙수직부 125 : 절곡복부
130 : 제 2 하부성형강판 140 : 제 1 상부성형강판
141 : 상면부 142 : 제 2 중앙수직부
150 : 제 2 상부성형강판 200 : 데크 플레이트
300 : 슬래브 콘크리트
본 발명은 층고절감형 강-콘크리트 합성보-슬래브 시스템에 적용되는 성형강판 조립 보에 관한 것이다.
철골조 건물은 철근콘크리트조 건물에 비해 공간의 가변성과 구조의 안전성 및 내구성이 뛰어난 장점이 있는 반면 강재 보의 상부에 슬래브를 얹기 때문에 전체적인 층고가 증가하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 슬래브를 강재 보의 춤 내에서 시공가능하도록 하는 슬림플로어(Slim Floor)공법이 다양하게 개발되어 사용되고 있다.
슬림플로어공법이란, 도 8, 9에 도시된 바와 같이, 슬래브를 춤이 깊은 데크플레이트(20) 혹은 속 빈 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 사용하고 이를 지지할 수 있도록 강재 보(10)의 하부 플랜지(11) 폭이 확대된 비대칭 강재 보로 구성된다.
이는 데크플레이트와 콘크리트 슬래브로 이루어진 합성슬래브 구조와 비슷하지만 일반적인 합성슬래브와는 달리 H형강이나 각형강관의 하부 플랜지(11)에 플레이트(12)를 추가로 용접하여 데크플레이트를 보 부재의 하부 플랜지에 용접된 플레 이트 위에 오도록 하여 층고를 줄이는 방식이다.
이러한 슬림플로어 합성보-슬래브 시스템의 경우 층고절감 효과는 매우 우수하나 적용 가능한 슬래브 시스템의 한계로 합성보-슬래브의 춤이 제한적이기 때문에 시공 가능한 스팬에 한계를 나타내었다.
한편, 층고절감을 위하여 개발된 국내의 합성보-슬래브 시스템의 경우에도 층고절감 효과가 적거나 비대칭 강재 보의 제작 및 시공시의 적용 효율성이 크지 않는 등의 불편한 점들이 발견되곤 하였다.
더욱이 최근의 강재 가격 상승으로 순수 철골조에 의한 합성슬래브 시스템을 적용하기 보다는 비교적 비용이 저렴한 콘크리트를 충분히 활용할 수 있는 합성보-슬래브 시스템에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.
본 발명은 합성슬래브의 생산 제원 및 보의 스팬 등에 관계없이 자유로이 층고를 절감할 수 있으면서도 건축물의 고층화에 대응하고 바닥거푸집 및 철근 배근의 생략을 통한 시공성과 경제성이 개선된 성형강판 조립 보를 제공하는 데 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 성형강판 조립 보는 복부강판의 상하 양측에 4개의 성형강판을 접합하여 구성된다. 따라서 성형 가능한 강판 폭의 제한을 만족하면서 춤이 큰 성형강판 조립 보를 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 성형강판 조립 보는 크게, 복부강판(110)과, 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)과, 제 1, 2 상부성형강판(140)(150)으로 구성되며, 이들 성형강판들은 구부림 가공 또는 롤 성형으로 제작되고, 성형강판의 형상 및 조립방법에 따라 다양한 실시예로 구분할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성형강판 조립 보를 이용하여 구성된 합성보의 단면도이다.
본 실시예에 따른 성형강판 조립 보는 복부강판(110)의 상하 양측에 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)과 제 1, 2 상부성형강판(140)(150)을 접합하여 구성된다.
상기 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)은 서로 동일한 단면형상을 가지며, 구체적으로는, 하면부(121)와, 상기 하면부(121)의 일측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 측면수직부(122)와, 상기 측면수직부(122)의 상단에서 수평하게 절곡된 받침부(123)와, 상기 하면부(121)의 타측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 제 1 중앙수직부(124)를 갖도록 하나의 강판을 성형하여 제작된다.
이때, 받침부(123)는 상기 측면수직부(122)의 상단에서 내측 또는 외측으로 수평하게 절곡할 수 있다. 내측으로 절곡할 경우, 슬래브가 철골단면의 내측으로 진입하면서 처짐발생시 더욱 안정적인 거동을 할 수 있고 콘크리트가 철골단면에 의하여 완전히 감싸진 형태를 갖기 때문에 부착면적이 증대되어 더 우수한 합성작용을 할 수 있다. 그러나 내측으로 절곡된 받침부는 콘크리트 타설시 철골단면 내부에 콘크리트의 충전이 불편하며 밀실성의 확보도 곤란해지고 현장시공시 하부 인 장보강철근의 작업조건이 불편해진다. 또한 측면수직부의 높이가 매우 커질 경우 중앙수직부로의 접근성이 떨어져 기둥-보 접합의 시공성이 저하될 가능성이 있다. 따라서 현장의 시공성을 향상시키기 위해서는 받침부를 외측으로 절곡하는 것이 바람직하다.
상기 제 1, 2 상부성형강판(140)(150)은 서로 동일한 단면형상을 가지며, 구체적으로는, 상면부(141)와, 상기 상면부(141)의 일측단으로부터 수직하게 하향 절곡된 제 2 중앙수직부(142)를 갖도록 하나의 강판을 성형하여 제작된다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에 따른 절곡성형 조립 보는, 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)의 하면부(121)가 하부 플랜지를 이루며, 복부강판(110)과 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)의 제 1 중앙수직부(124) 및 제 1, 2 상부성형강판(140)(150)의 제 2 중앙수직부(142)가 내측 웨브를 이루며, 제 1, 2 상부성형강판(140)(150)의 상면부(141)가 상부 플랜지를 이룬다. 그리고 측면수직부(122)는 콘크리트 타설시 거푸집 역할과 동시에 외측 웨브를 이루며 받침부(123)는 슬래브 시스템을 지지하게 된다.
즉, 본 실시예에 따른 성형강판 조립 보는 상부 압축측은 플랜지의 폭이 좁고 하부 인장측은 플랜지의 폭이 넓은 비대칭구조이고 다양한 슬래브를 조립 보의 춤 내에서 시공가능 하도록 측면수직부의 높이조절이 자유롭게 성형한 형상이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 받침부 위에 춤이 깊은 데크 플레이트(200)의 단부를 걸치고 슬래브 철근을 배근한 후 콘크리트(300)를 타설하면 합성보-슬래브를 구성할 수 있다.
본 실시예에 따른 성형강판 조립 보를 이용한 합성보-슬래브는 콘크리트와 강재의 장점을 최대한 활용한 것으로서 상부 압축측의 경우 상부의 강재량을 최소화하고 콘크리트에 매입함으로써 부착성능 및 내화성능이 우수하게 하였으며 부모멘트의 휨저항 성능에 기여할 수 있는 강판 플레이트의 보강시공이 용이하다. 하부 인장플랜지 양단의 측면수직부는 높이조절이 자유롭기 때문에 적용 가능한 슬래브 시스템에 제한이 없고 다양한 스팬과 춤에 적용 가능하다. 특히 하부플랜지 양단의 측면수직부는 콘크리트 타설시의 거푸집으로서 역할하고 적용되는 슬래브 시스템에 따라 대응 가능하도록 높이를 자유로이 조절할 수 있으며 시공시 및 합성시 비틀림 및 전단성능의 향상에 기여할 수 있다.
도 4, 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 단면도이다.
본 실시예서는 상기 제 1 , 2 상부성형강판(140)(150)을 상기 복부강판(110)의 상단의 일부가 돌출되도록 상기 복부강판(110)의 양측에 접합하였다. 그리고 상기 제 1 , 2 상부성형강판(140)(150)의 상면부 위로 돌출된 상기 복부강판(110)의 상면에는 복수의 홈부(114)를 형성하고, 상기 복부강판(110)에는 복수의 개구부(112)를 형성하였다. 이 개구부(112)는 다웰 작용(Dowel action)을 통해 콘크리트와의 일체성을 향상시키고, 슬래브 하단근을 손쉽게 관통시킬 수 있어 수평 전단내력 향상을 도모할 수 있으며, 인접하는 슬래브 사이의 연속성을 강화하고 전기/배관용 설비공간으로도 활용가능하다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 성형강판 조립 보의 단면도이다.
본 실시예서는 상기 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)의 제 1 중앙수직 부(124)의 상단에서 외측으로 수평하게 절곡된 절곡복부(125)를 더 형성하였다. 이와 같이 형성된 절곡복부(125)는 중앙수직부와 측면수직부에 의해 형성된 공간부에 채워지는 콘크리트 구속효과를 향상시킬 수 있다.
한편 상기한 실시예들에서는 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)과 제 1, 2 상부성형강판(140)(150)이 좌우 대칭인 경우에 대해 설명하였지만, 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)과 제 1, 2 상부성형강판(140)(150)은 서로 비대칭인 단면형상을 가질 수도 있다.
즉, 도 7a에 도시된 바와 같이, 측면수직부의 길이를 서로 다르게 함으로써 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)의 받침부에 서로 다른 슬래브 시스템, 예컨데 측면수직부의 길이가 짧은 제 2 하부성형강판(130)의 받침부 상에는 춤이 깊은 데크플레이트(200, 일명 'Deep deck'이라 함)을 얹고 길이가 긴 제 1 하부성형강판(120)의 받침부 상에는 춤이 얕은 데크플레이트(210, 강판 위에 트러스 철근을 접합한 데크플레이트로 일명 '트러스데크'라 함)를 얹혀 시공할 수 있다. 그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)의 하면부(121)의 폭을 서로 다르게 할 수도 있다.
또한, 상기한 실시예들에서는 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)의 하면부(121)와 제 1, 2 상부성형강판(140)(150)의 상면부(141)의 폭이 서로 다른 경우에 대해서만 설명하였지만, 도 7c에 도시된 바와 같이 하면부(121)와 상면부(141)의 폭을 서로 같게 하는 것도 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 성형강판 조립 보는 복수의 성형 강판을 서로 접합하여 제작함으로써 기존의 층고절감 방식과는 달리 높이조절이 가능하고 다양한 슬래브 시스템을 적용할 수 있으며 단면형상이 기존의 H형강 합성보와 호환이 가능하기 때문에 기존 H형강을 조립 보로 사용한 기둥-보 접합방식을 별도의 변경 없이 그대로 사용할 수 있다. 또한 공장에서 성형으로 생산되기 때문에 제작시의 생산성 및 경제성이 우수하고 현장 시공시 거푸집 작업의 생략이 가능하고 접합이 비교적 간편하기 때문에 공기가 단축된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 성형강판 조립 보의 양단 측면수직부의 높이 조절이 가능하고, 성형강판을 공장에서 성형 생산하기 때문에 생산성 또한 우수하다.
또한, 이를 이용한 합성보는 충전된 콘크리트가 내측 웨브를 구성하는 중앙수직부 강판을 감싸는 형식이기 때문에 자체의 단면형상으로도 상당한 부착성능을 발휘하며 필요시 하부에 인장철근을 배치할 경우 저렴한 비용으로 매우 우수한 단면성능을 나타낼 수 있다. 이 밖에도 콘크리트에 의한 열성능의 증가로 내화피복 비용이 크게 감소한다.
또한, 기둥과의 접합형식에 있어서도 기존의 H형강 합성보의 접합방식을 그대로 사용할 수 있기 때문에 별도의 추가 시공이나 비용부담 없이 비교적 간편하게 시공이 가능하고 매우 우수한 접합부 강성을 확보할 수 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 성형강판을 접합하여 구성되는 보에 있어서,
    복부강판(110)과,
    상기 복부강판(110)의 하부 일측에 접합되며, 하면부(121)와, 상기 하면부(121)의 일측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 측면수직부(122)와, 상기 측면수직부(122)의 상단에서 수평하게 절곡된 받침부(123)와, 상기 하면부(121)의 타측단으로부터 수직하게 상향 절곡된 제 1 중앙수직부(124)를 갖도록 성형된 제 1 하부성형강판(120)과,
    상기 제 1 하부성형강판(120)과 대칭 또는 비대칭되는 단면형상을 갖고 상기 복부강판(110)을 기준으로 대칭되게 상기 복부강판(110)의 하부 타측에 접합되는 제 2 하부성형강판(130)과,
    상기 복부강판(110)의 상부 일측에 접합되며, 상면부(141)와, 상기 상면부(141)의 일측단으로부터 수직하게 하향 절곡된 제 2 중앙수직부(142)를 갖도록 성형된 제 1 상부성형강판(140)과,
    상기 제 1 상부성형강판(140)과 대칭 또는 비대칭되는 단면형상을 갖고 상기 복부강판(110)을 기준으로 대칭되게 상기 복부강판(110)의 상부 타측에 접합되는 제 2 상부성형강판(150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복부강판(110)에는 복수의 개구부(112)가 형성된 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 하부성형강판(120)(130)의 제 1 중앙수직부(124)의 상단에서 외측으로 수평하게 절곡된 절곡복부(125)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 , 2 상부성형강판(140)(150)은 상기 복부강판(110)의 상단의 일부가 돌출되도록 상기 복부강판(110)의 양측에 접합되는 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 , 2 상부성형강판(140)(150)의 상면부 위로 돌출된 상기 복부강판(110)의 상면에는 복수의 홈부(114)가 형성된 것을 특징으로 하는 성형강판 조립 보.
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