KR100787133B1

KR100787133B1 - 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보 및 이의 설치구조

Info

Publication number: KR100787133B1
Application number: KR1020070016085A
Authority: KR
Inventors: 염경수; 윤여상
Original assignee: 주식회사 하모니구조엔지니어링; 염경수
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2007-12-21
Anticipated expiration: 2027-02-15

Abstract

본 발명은 내부에 콘크리트가 충전되어 콘크리트와 합성 거동하는 조립식 박스형 철골보와 이의 설치구조에 관한 것으로, 상·하부플랜지 및 양 측면판을 각기 다른 두께로 제작할 수 있어 설치장소의 요구성능에 맞게 다양한 규격으로 제작 완성할 수 있으며 나아가 상·하부플랜지를 가지고 있어 종래의 간단한 철골접합방식을 용이하게 적용할 수 있는 조립식 박스형 철골보와 이의 다양한 설치구조에 관한 것이다.

본 발명은 상부플랜지, 하부플랜지 및 한쌍의 측면판을 각 구분되는 자재로 준비한 후 상호 접합하여 박스형태로 완성한다는데 특징이 있다. 이러한 특징에 따라 본 발명은 상· 하부플랜지 상호 간은 물론 한쌍의 측면판과도 그 규격(폭, 길이, 두께 등)과 접합위치를 각기 다르게 구성할 수 있게 되며, 그 규격과 접합위치를 조절하면 설치장소의 요구성능에 맞게 다양한 규격으로 제작 완성할 수 있으며, 그 결과 자재 사용의 최적화를 통한 효율성이 기대된다.

합성보, 콘크리트 충전, 조립, 철골, CFT

Description

콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보 및 이의 설치구조{Built up box beam for filling concrete and connection structure thereof}

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 기본형을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 변형예를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 설치상태로서 슬래브와의 접합을 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 설치상태로서 보-보 접합을 보여주는 도면이다.

도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 설치상태로서 다양한 기둥-보 접합을 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보

110: 상부플랜지 111,112: 콘크리트 충전용 개구부

113: 타이바 120: 하부플랜지

130: 측면판 131: 단부절곡부

200: H형강기둥 250: 강관기둥

310: 바닥수평판 320: 보강리브

330: 제1관통플레이트 340: 제2관통플레이트

350: 수직플레이트 360: 엔드플레이트

400: 슬래브

본 발명은 내부에 콘크리트가 충전되어 콘크리트와 합성 거동하는 조립식 박스형 철골보와 이의 설치구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상·하부플랜지와 양 측면판을 각기 다른 두께로 제작할 수 있어 설치장소의 요구성능에 맞게 다양한 규격으로 제작 완성할 수 있으며 나아가 상·하부플랜지를 가지고 있어 종래의 간단한 철골접합방식을 용이하게 적용할 수 있는 조립식 박스형 철골보와 이의 다양한 설치구조에 관한 것이다.

철근콘크리트 구조는 현장에서 콘크리트 타설을 위한 거푸집 작업과 철근배근 작업이 이루어지기 때문에 현장시공이 복잡하고 작업량이 많은 불편이 있다. 또한, 별도의 양생기간을 거친 후 거푸집 해체 등의 추가작업이 이루어지기 때문에 공사기간이 길어지는 단점이 있다. 아울러, 거푸집 폐기물 처리 등에서 환경문제를 수반하며, 시공 완료 후에도 외부로 노출된 콘크리트 표면에의 균열발생으로 지속적인 보수보강이 요구되는 단점이 있다.

이와 같은 종래의 철근콘크리트 구조를 개선하는 방법으로 영구거푸집을 이용한 합성구조가 있으며, 그 중 가장 대표적인 예로는 TSC보(T-type Steel Composite beam)가 있다. TSC보는 강판을 상부 개방형으로 성형 및 용접하여 제작한 후 내부에 콘크리트를 충전한 합성보로서, 이러한 TSC보는 보 단면 최외단에 강재를 배치해 단면 이용의 효율성을 극대화함으로써 층고 감소 및 경제성을 확보할 수 있다는 점에서 유리한 효과가 있다. 하지만, TSC보는 상부 개방형 부재이면서 측면 상부에 외향 날개(데크플레이트 거치용 거치대)가 마련되기 때문에 철골기둥 또는 이웃하는 보와 간단하게 모멘트 접합하기 곤란할 뿐만 아니라 바닥에 중앙 웨브에 해당하는 돌기가 마련되기 때문에 양 측면을 통한 2번의 전단 접합이 이루어져야 하는 불편이 있다.

한편, CFT구조는 폐쇄형의 강관기둥 내부에 콘크리트를 충전한 구조로서, 강성, 내력, 변형 등 구조적으로 안정하고, 철골조에 비해 내화성능이 우수하며 철근콘크리트구조에 비해 시공성이 우수한 장점을 갖는 구조이다. 이와 같은 CFT구조는 그 소재인 강관이 특별한 제작설비를 갖춘 대형 공장에서 특별한 용접 과정을 통하여 생산되어야 하기 때문에 제작비용이 과다하다는 단점이 있으며, 이러한 경제적인 문제는 CFT구조의 적용성을 제한한다. 실제 CFT구조는 구조적인 안정성, 시공성 등의 이점에도 아직까지 제한적으로 적용되고 있는 실정이며, 적용하는 경우에도 기둥에만 제한적으로 적용되어 왔다.

이와 같은 문제를 해결하고자 본 발명자는 영구거푸집을 FRP폼으로 구성한 합성보를 개발하여 CFT보로 제안하였으며, 이는 특허 제646103호로 등록받은 바 있다. 하지만, FRP폼을 이용한 합성보 또한 경제적인 면에서 자유롭지 못하고 접합상세가 간단하지 못하다는 단점을 내재한다.

이에, 본 발명자는 합성보의 하나로서 경제적으로 CFT구조로 완성할 수 있으며 아울러 철골부재와의 간단한 모멘트 접합이 가능한 것은 물론 접합상세를 간단하게 구성할 수 있는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보와 이의 설치구조를 개발하게 되었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 상·하부플랜지와 양 측면판을 각기 다른 두께로 제작할 수 있어 설치장소의 요구성능에 맞게 다양한 규격으로 제작 완성할 수 있으며 나아가 상·하부플랜지를 가지고 있어 종래의 간단한 철골접합방식을 용이하게 적용할 수 있는 조립식 박스형 철골보와 이의 다양한 설치구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 측면에 데크플레이트를 거치하기 위한 거치대의 형성이 용이하여 간단하게 슬림플로어로의 시공을 가능케 한 조립식 박스형 철골보와 이러한 박스형 철골보를 이용함으로 관통다이어프램의 설치가 간편해진 박스형 철골보의 설치구조를 제공하는 것이다.

상기한 목적달성을 위해, 본 발명은 내부에 콘크리트가 충전되는 박스형 철골보로서, 상부플랜지; 상기 상부플랜지 아래에 위치하는 하부플랜지; 및, 상부플랜지와 하부플랜지를 연결하는 한쌍의 측면판; 를 포함하되,

상기 상부플랜지는 하부플랜지와 동일한 길이를 가지면서 면내에 콘크리트 충전용 개구부가 형성된 것이거나 하부플랜지보다 짧은 길이를 가져 철골보 상부의 일부 구간을 노출형 콘크리트 충전용 개구부로 형성시키는 것이며,

상기 측면판은 상하단이 절곡되어 단부절곡부가 형성되도록 플레이트를 절곡 성형한 것이며,

상기 상·하부플랜지 사이에 측면판을 배치하여 상·하부플랜지와 측면판을 용접접합함으로 제작되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기한 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보를 철골기둥에 접합함에, 철골기둥; 상기 철골기둥의 기둥면에 수평으로 용접접합되는 바닥수평판; 상기 바닥수평판 위에 용접접합되면서 상기 철골기둥의 기둥면에 용접접합되는 수직플레이트; 및, 상기 수직플레이트를 내부에 수용하면서 상기 바닥수평판에 하부플랜지가 거치되도록 설치되는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보;를 포함하여 구성되되, 상기 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보는 하부플랜지에 상기 수직플레이트가 끼워지는 슬릿홈이 형성된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 설치구조를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기한 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보를 철골박스기둥에 +자로 접합함에, 철골기둥; 상기 철골기둥의 일방향을 관통하면서 돌출하도록 설치되는 제1관통플레이트; 상기 제1관통플레이트 아래에 접하면서 +자로 교차하도록 상기 철골기둥의 타방향을 관통하면서 돌출하게 설치되는 제2관통플레이트; 및, 상부플랜지를 상기 제1,2관통플레이트에 맞닿게 하면서 하부플랜지를 강관기둥에 맞닿게 하여 4방향으로 접합 설치되는 4개의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보;를 포함하되, 상기 4방향으로 철골기둥에 설치된 4개의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보는 그 설치상태에서 외부돌기 또는 단턱 또는 거치용 앵글이 모두 동일 레벨에 위치하도록 마련된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 설치구조를 제공한다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 다양한 실시예를 보여주는 도면으로, 도시하고 있는 바와 같이 본 발명은 상부플랜지(110), 하부플랜지(120) 및 한쌍의 측면판(130)을 각 구분되는 자재로 준비한 후 상호 접합하여 박스형태로 완성한다는데 특징이 있다. 이러한 특징에 따라 본 발명은 상· 하부플랜지(110, 120) 상호 간은 물론 한쌍의 측면판(130)과도 그 규격(폭, 길이, 두께 등)과 접합위치를 각기 다르게 구성할 수 있게 되며, 그 규격과 접합위치를 조절하면 설치장소의 요구성능에 맞게 다양한 규격으로 제작 완성할 수 있게 된다. 그 결과 자재 사용의 최적화를 통한 효율성이 기대된다. 도 1(a) 내지 도 1(c)는 측면판(130)의 접합위치에 따라 보폭을 다르게 구성한 다양한 예를 보여주며, 도 2(a) 내지 도 2(c)는 상부플랜지(110)의 길이에 따라 다양하게 구성한 예를 보여주며, 도 3(a) 내지 도 3(e)는 측면판(130)의 형성방법과 하부플랜지(120)의 형태에 따라 다양하게 구성한 예를 보여준다.

본 발명의 박스형 철골보(100)는 그 내부에 콘크리트가 충전되는데, 이때 박스형 철골보의 상부플랜지(110)는 콘크리트와 합성작용하면 인장철근(부모멘트 작용시) 또는 압축철근(정모멘트 작용) 역할을 하게 되며, 하부플랜지(120)는 주로 인장철근 역할을 하게 된다. 도시하고 있는 바와 같이 하부플랜지(120)에는 스터드(125) 등의 전단키가 접합되어 박스형 철골보(100) 내부에 충전되는 콘크리트와의 일체화에 기여할 수 있다.

특히, 본 발명의 박스형 철골보(100)는 그 내부에 콘크리트가 충전되므로 철골보의 상부에 콘크리트 충전용 개구부(111)가 필수적으로 마련되는데, 도 2는 박스형 철골보를 콘크리트 충전용 개구부(111, 112)의 마련방법에 따라 구분하고 있다. 도 2(a)는 하부플랜지(120)와 동일한 길이를 가지는 상부플랜지(110)를 준비하여 그 면내에 콘크리트 충전용 개구부(111)가 형성시킨 예이고, 도 2(b) 및 도 2(c)는 하부플랜지(120)보다 짧은 길이를 가지는 상부플랜지(110)를 준비하여 철골보 상부의 일부 구간을 개방시켜 노출형 콘크리트 충전용 개구부(112)로 형성시킨 예이다.

도 2(b)와 도 2(c)와 같이 노출형 콘크리트 충전용 개구부(111, 112)를 형성시키는 경우에는 모멘트분포를 고려하여 상부플랜지(110)의 배치를 결정하는 것이 바람직한데, 부모멘트 구간에는 도 2(b)와 같이 상부플랜지(110)를 양단부로 배치하도록 하고, 정모멘트 구간에는 도 2(c)와 같이 상부플랜지(110)를 중앙에 배치하도록 한다. 이와 같은 형태의 박스형 철골보(100)는 강재량을 절감하는데 유리한 효과가 있다. 다만, 그 내부에 콘크리트가 충전될 때 측면판(130)이 벌어질 우려가 있으므로, 노출형 콘크리트 충전용 개구부(112)가 형성된 부분에는 한쌍의 측면판을 상호 연결하는 타이바(113)를 더 접합하도록 하는 것이 바람직하다. 도면에서는 타이바(113)를 측면판 상단의 단부절곡부 위에서 용접접합하고 있으나, 측면판 중간에서 접합(용접접합 또는 볼트접합)하는 것도 가능하다.

또한, 상부플랜지(110)에는 도 2에서와 같이 면내에 통공(115)이 더 형성될 수 있는데, 상기 통공(115)은 박스형 철골보(100) 내부에 콘크리트를 충전할 때에 발생하는 공기압을 밖으로 배출시키는 역할을 하게 되며, 아울러 향후 콘크리트 충전이 완료될 때에는 박스형 철골보(100)와 슬래브(400)의 일체화를 위한 전단키(shear hole)로서 역할하게 된다.

본 발명의 박스형 철골보(100)에서 측면판(130)은 상·하부플랜지(110, 120)를 상호 연결하도록 설치되며, 콘크리트와 합성작용하면 전단철근 역할을 하게 된 다. 본 발명에서는 측면판(130)으로 상하단이 절곡되어 단부절곡부(131)가 형성되도록 플레이트를 절곡 성형한 것을 채택하고, 이를 상기 상·하부플랜지(110, 120) 사이에 배치하여 상·하부플랜지(110, 120)와 측면판(130)의 단부절곡부(131)를 용접접합하는 방법으로 조립식 박스형 철골보(100)를 제작 완성하고 있다. 이때, 측면판(130)에서 단부절곡부(131)로 절곡되는 절곡모서리는 플레이트의 절곡 성형 과정에서 자연스럽게 라운드형으로 처리되기 마련인데, 이러한 측면판(130)의 절곡모서리는 측면판(130)과 상·하부플랜지(110, 120)를 접합할 때 용접살을 채우면서 용접접합하기 위한 공간으로 활용될 수 있다. 이와 같은 절곡모서리의 활용은 용접살에 의한 돌출부를 형성하지 않게 하므로, 본 발명의 박스형 철골보(100)는 도 1(a)에서와 같이 상·하부플랜지(110, 120)에서 측면판(130)으로 매끈하게 일직선으로 이어지는 사각형의 외곽테두리를 가지도록 완성할 수 있게 된다. 또한, 측면판(130)의 단부절곡부(131)는 박스형 철골보(100)에서 측면판(130)의 좌굴 내력을 확보케 하는 역할을 하기도 한다. 상기와 같은 측면판(130)의 역할과 성형상태를 감안하면 측면판(130)은 상·하부플랜지(110, 120)보다 얇은 두께의 철판을 채택할 수 있게 되며, 이로써 본 발명은 경제성 확보가 가능해진다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)의 변형 실시예를 보여준다.

도 3(a)는 측면판(130)을 구성하는 플레이트를 중간에서 박스형 철골보(100)의 내부를 향하게 절곡함으로써 측면판(130)에 내부돌기(132a)를 형성시킨 예이다. 상기 내부돌기(132a)는 측면판(130)의 좌굴 내력을 향상시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 향후 박스형 철골보(100) 내부에 콘크리트가 충전되면 콘크리트의 구속력을 향상시켜 완성된 철골-콘크리트 합성보의 구조내력을 극대화시키는데 기여한다.

도 3(b) 내지 도 3(e)는 슬래브(400) 시공을 위해 데크플레이트를 설치하기 위한 거치대가 마련된 예로서, 도 3(b) 내지 도 3(d)는 측면판(130)에 거치대를 마련한 예이고, 도 3(e)는 하부플랜지(120)의 변형을 통해 거치대를 마련한 예이다. 구체적으로, 도 3(b)는 측면판(130) 외측에 수평의 거치용 앵글(132b)을 더 접합한 경우이고, 도 3(c)는 측면판(130)을 구성하는 플레이트를 중간에서 박스형 철골보(100)의 내부를 향하게 절곡함으로써 단턱(132c)을 형성시킨 경우이며, 도 3(d)는 측면판(130)을 구성하는 플레이트를 중간에서 박스형 철골보(100)의 외부를 향하게 절곡함으로써 외부돌기(132d)를 더 형성시킨 경우이다. 또한, 도 3(e)는 하부플랜지(120)로 U자형 단면을 갖는 부재를 채택하여 단부를 외부를 향하게 절곡함으로써 외부날개(122)를 더 형성시킨 경우이다. 이로써 거치용 앵글(132b), 단턱(132c), 외부돌기(132d), 외부날개(122)에 데크플레이트를 거치하는 것으로 슬래브 시공을 간편하게 시작할 수 있다.

특히, 도 3(f)에서와 같이 거치대로 이용되는 외부돌기(132d) 또는 단턱(132c) 또는 거치용 앵글(132b) 또는 외부날개(122) 위쪽으로 측면판(130) 면내에 통공(135)이 형성되도록 측면판(130)을 구성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 통공(135)을 통해 슬래브철근의 관통 배근이 가능해지고, 동시에 보 및 슬래브 콘크리트가 타설되면 통공(135)이 전단키(shear hole)로서 역할하게 되어 박스형 철 골보(100)와 슬래브(400)의 일체성을 강화시킬 수 있게 되기 때문이다. 나아가, 측면판(130)에 형성되는 통공(135)은 박스형 철골보(100) 내부에 콘크리트를 충전할 때 발생하는 공기압을 밖으로 배출시키는 역할도 하여 콘크리트의 밀실한 충전에 도움을 주기도 한다.

한편, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 거치대로 이용되는 외부돌기(132d) 또는 단턱(132c) 또는 거치용 앵글(132b) 또는 외부날개(122)는 박스형 철골보(100)의 시공위치에 따라 한쪽에만 마련되도록 제작될 수 있다. 건축물의 외곽 테두리에 시공되는 보의 경우에는 보의 안쪽으로만 슬래브가 시공될 것이기 때문이다.

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)의 설치상태로서 슬래브(400)와의 접합을 보여주는 도면이다.

도 4(a)는 도 1(a)의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)를 이용하여 상부플랜지(110) 위로 슬래브를 시공한 예이다. 도 4(b) 및 도 4(c)는 도 3(b)의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)를 이용하여 거치용 앵글(132b) 위로 슬래브(400)를 시공한 예로서, 이와 같은 슬래브(400) 시공은 보춤을 줄여 슬림플로어로 완성할 있게 한다. 물론, 박스형 철골보(100)로 도 3(c) 내지 도 3(e)의 것을 채택하여도 슬림플로어로 완성할 수 있음은 마찬가지이다.

도 5는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)의 설치 상태로서 보-보 접합을 보여주는 도면이다.

본 발명의 박스형 철골보(100)는 상·하부플랜지(110, 120)를 포함하여 구성되므로, 보-보의 접합은 상·하부플랜지(110, 120)를 상호 맞대어 용접접합하는 모멘트 접합이 가능해진다. 다만, 이와 같은 보-보 접합은 큰보로 도 1(a)에서와 같이 사각형의 외곽테두리를 가지도록 제작된 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)를 채택해야 상·하부플랜지를 통한 모멘트접합이 이루어지게 될 것이다. 한편, 큰보의 측면판 외측면에 미리 전단키(엔드플레이트(360), 수직플레이트(350), 수평플레이트(310) 등)를 접합하고 상기 전단키가 작은 보 내부에 수용되도록 하면, 향후 콘크리트 충전 후 접합부의 강성확보에 유리해진다.

도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)의 설치상태로서 다양한 기둥-보 접합을 보여주고 있다. 물론, 도시하고 있지는 않지만, 본 발명의 박스형 철골보(100)는 상·하부플랜지(110, 120)를 포함하여 구성되기 때문에 기둥-보 접합은 모멘트 접합(박스형 철골보의 상·하부플랜지(110, 120)를 철골기둥(200)에 직접 용접접합함)이 가능한 것은 당연하다.

도 6 내지 도 8은 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)와 일반 H형강기둥(200)의 접합예이다. 도시하고 있는 바와 같이 기둥-보 접합부의 보강을 위해 공통적으로 H형강 기둥(200)에 박스형 철골보의 상·하부플랜지(110, 120)와 동일선상에 수평스티프너(210)를 접합하고 있다.

도 6은 일반적인 철골보의 현장접합방법과 동일한 방법을 적용한 전단접합의 예이다. 즉, 박스형 철골보(100)를 접합 단부에만 중앙웨브(150)가 마련되도록 구성하고 H형강기둥(200)의 기둥면 중앙에 수직플레이트(350)를 접합한 후 철골기둥의 수직플레이트(350)와 박스형 철골보의 중앙웨브(150)를 볼트접합한 것이다. 이 경우 박스형 철골보(100)는 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이 상·하부플랜지(110, 120)를 측면판(130)보다 더 길게 연장되도록 구성하면서 측면판(130)을 연결하여 단면을 폐쇄하도록 구성해야 할 것이다. 그래야만 박스형 철골보(100)를 옆에서 밀면서 철골기둥(200) 사이에 설치할 때 측면판(130)이 수직플레이트(350)에 걸리지 않게 하여 수직플레이트(350)와 중앙웨브(150)를 맞닿게 설치할 수 있으며, 아울러 박스형 철골보(100) 내부에 콘크리트를 충전하는 것이 가능하게 된다. 다만, 박스형 철골보(100)에 마련된 중앙웨브(150)는 박스형 철골보의 폐쇄단면을 통과하여 내부에까지 더 길게 연장되도록 한 후 콘크리트에 매입되도록 해야 전단키로서 역할하게 된다.

도 7은 철골기둥(200)의 기둥면에 수평으로 바닥수평판(310)을 용접접합하고 상기 바닥수평판(310)에 하부플랜지(120)가 거치되도록 박스형 철골보(100)를 설치한 예이다. 바닥수평판(310) 아래로는 보강리브(320)를 더 접합하여 박스형 철골보(100)의 지지력을 향상시키는 것이 바람직하다.

도 8은 철골기둥(200)의 기둥면에 수평으로 바닥수평판(310)을 용접접합하고 상기 바닥수평판(310) 위와 기둥면에 수직플레이트(350) 용접접합한 후 상기 수직플레이트를 박스형 철골보(100) 내부에 수용시키면서 상기 바닥수평판(310)에 하부 플랜지(120)가 거치되도록 박스형 철골보(100)를 설치한 예이다. 이 경우 박스형 철골보(100)는 도 8에서 도시하고 있는 바와 같이 하부플랜지(120)에 슬릿홈(121)이 형성되도록 구성해야 할 것이다. 그래야만 박스형 철골보(100)를 위에서 내리면서 철골기둥(200) 사이에 설치할 때, 하부플랜지의 슬릿홈(121)에 수직플레이트(350)를 끼우고 최종적으로 하부플랜지(120)를 바닥수평판(310)에 거치하는 것이 가능하게 된다. 수직플레이트(350)는 향후 박스형 철골보(100) 내에 충전되는 콘크리트에 매입되어 전단키로서 역할하게 되므로, 이를 감안하면 수직플레이트(350) 면내에 통공을 형성시켜 전단키로서의 역할증대를 꾀하는 것이 바람직하다. 이와 같은 형태의 접합은 본 발명의 박스형 철골보(100)가 중앙 웨브와 같은 구성이 없기 때문에 가능한 것으로 그 시공에서 상당히 간단하며, 특히 하부플랜지(120)가 수직플레이트(350)에 걸려 있기 때문에 하부플랜지(120)의 뒤틀림 억제에 유리할 것으로 기대된다.

도 9는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)와 콘크리트 충전용 강관기둥(250)의 +자 접합부를 보여주는 도면으로, 원활한 응력전달을 위해 관통다이어프램(330, 340)을 설치하여 모멘트접합을 한 경우이다.

특히, 본 발명에서는 관통플레이트의 설치를 간편하게 하기 위해 강관기둥(250)의 일방향을 관통하면서 돌출하도록 설치되는 제1관통플레이트(330); 상기 제1관통플레이트(330) 아래에 접하면서 +자로 교차하도록 상기 강관기둥(250)의 타방향을 관통하면서 돌출하게 설치되는 제2관통플레이트(340);로 구분하고 있다. 이와 같은 제1,2관통플레이트(330, 340)에 4방향으로 본 발명에 따른 박스형 철골보(100)를 접합설치하게 되는데, 접합방법은 각각의 박스형 철골보의 상부플랜지(110)를 제1,2관통플레이트(330, 340)에 맞대어 용접접합하고 하부플랜지(120)를 강관기둥(250)에 용접접합하는 방법으로 이루어진다.

물론, 이 경우에 4방향으로 설치된 박스형 철골보의 상부플랜지(110)의 레벨은 일치하지 않게 될 것이어서 박스형 철골보의 상부플랜지(110) 위로 슬래브를 시공한다면 슬래브 저면의 레벨이 불일치하여 데크플레이트의 설치가 곤란해질 것이나, 본 발명에서는 슬래브 저면이 박스형 철골보의 상부플랜지(110) 아래에 위치하도록 하여 슬래브(400)를 도 4(b) 및 도 4(c)와 같은 슬림플로어로 시공함으로 위와 같은 곤란함을 제거하고 있다. 즉, 박스형 철골보(100)로 도 3(b) 내지 도 3(e)에서와 같은 거치대(외부돌기 또는 단턱 또는 거치용 앵글)가 마련된 박스형 철골보(100)로서 4개의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)가 강관기둥(250)에 설치된 상태에서 4방향의 거치대가 모두 동일 레벨에 위치하도록 구성된 것을 채택하고, 동일 레벨의 거치대 위로 데크플레이트를 설치하여 슬래브 저면의 형성위치를 동일하게 처리한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 박스형 철골보(100)는 거치대로 이용되는 외부돌기, 단턱, 거치용 앵글, 외부날개의 형성위치를 임의로 조정하면서 간편하게 제작할 수 있으므로, 본 발명의 박스헝 철골보는 상하이동을 자유롭게 하면서 시공하여도 박스형 철골보가 설치된 상태에서 거치대의 위치를 일정하게 확보하는 것이 가능해지며, 그 결과 거치대 위로 슬래브를 일정한 두께로 시공하는 것이 가능해지는 것이다.

이로써, 현장에서 관통플레이트를 용이하게 설치하여 강관기둥(250)과 박스형 철골보(100)의 접합을 구성하면서도 두께가 일정한 슬래브를 시공할 수 있게 된다. 다만, 이와 같은 제1,2관통플레이트(330, 340)를 이용하여 접합부를 구성하는 경우에는 도시하고 있는 바와 같이 강관기둥(250)에 엔드플레이트(360)를 접합하여 보강하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 본 발명은 상·하부플랜지 상호 간은 물론 양 측면판과도 각기 다른 규격으로 제작할 수 있어 설치장소의 요구성능에 맞게 다양한 규격으로 제작 완성할 수 있게 되며, 그 결과 자재 사용의 최적화를 통한 효율성이 기대된다.

둘째, 본 발명의 박스형 철골보는 상·하부플랜지를 가지고 있기 때문에 종래의 간단한 철골접합방식(모멘트 접합 및 전단 접합)을 용이하게 적용할 수 있다는 이점이 기대된다.

셋째, 본 발명은 측면에 데크플레이트를 거치하기 위한 거치대의 형성이 용이한 것은 물론 그 형성위치를 간단하게 변경시킬 수 있어 슬림플로어를 간단하게 시공할 수 있게 된다. 나아가, 거치대 형성위치의 자유로운 변경은 현장에서 강관기둥에 관통다이어프램을 간편하게 설치할 수 있게 하므로, CFT구조의 시공성 개선에 기여한다.

Claims

내부에 콘크리트가 충전되는 박스형 철골보로서,

상부플랜지(110);

상기 상부플랜지(110) 아래에 위치하는 하부플랜지(120); 및,

상부플랜지(110)와 하부플랜지(120)를 연결하는 한쌍의 측면판(130);

를 포함하되,

상기 상부플랜지(110)는 하부플랜지와 동일한 길이를 가지면서 면내에 콘크리트 충전용 개구부(111)가 형성된 것이거나 하부플랜지보다 짧은 길이를 가져 철골보 상부의 일부 구간을 노출형 콘크리트 충전용 개구부(112)로 형성시키는 것이며,

상기 측면판(130)은 상하단이 절곡되어 단부절곡부(131)가 형성되도록 플레이트를 절곡 성형한 것이며,

상기 상·하부플랜지(110, 120) 사이에 측면판(130)을 배치하여 상·하부플랜지(110, 120)와 측면판(130)을 용접접합함으로 제작되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보.
제1항에서,

상기 측면판(130)은 플레이트 중간에서 박스형 철골보(100)의 내부를 향하여 절곡되어 내부돌기(132a) 또는 단턱(132c)이 더 형성되거나 외부를 향하여 절곡되 어 외부돌기(132d)가 더 형성된 것이거나,

상기 측면판(130)은 그 외측에 수평의 거치용 앵글(132b)이 더 접합되는 것임을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보.
제2항에서,

상기 측면판(130)은 외부돌기(132d) 또는 단턱(132c) 또는 거치용 앵글(132b) 위쪽으로 면내에 통공(135)이 형성된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보.
제1항에서,

상기 하부플랜지(120)는 U자형 단면으로 단부가 외부를 향하여 절곡되어 외부날개(122)가 더 형성된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,

상기 상부플랜지(110)는 면내에 통공(115)이 더 형성된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,

상기 노출형 콘크리트 충전용 개구부(112)가 형성된 부분에 한쌍의 측면판 을 상호 연결하는 타이바(113)가 더 접합되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)를 철골기둥(200)에 접합함에,

철골기둥(200);

상기 철골기둥(200)의 기둥면에 수평으로 용접접합되는 바닥수평판(310);

상기 바닥수평판(310) 위에 용접접합되면서 상기 철골기둥(200)의 기둥면에 용접접합되는 수직플레이트(350); 및,

상기 수직플레이트(350)를 내부에 수용하면서 상기 바닥수평판(310)에 하부플랜지(120)가 거치되도록 설치되는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100);

를 포함하여 구성되되,

상기 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)는 하부플랜지(120)에 상기 수직플레이트(350)가 끼워지는 슬릿홈(121)이 형성된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 설치구조.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)를 강관기둥(250)에 +자로 접합함에,

강관기둥(250);

상기 강관기둥(250)의 일방향을 관통하면서 돌출하도록 설치되는 제1관통플 레이트(330);

상기 제1관통플레이트(330) 아래에 접하면서 +자로 교차하도록 상기 강관기둥(250)의 타방향을 관통하면서 돌출하게 설치되는 제2관통플레이트(340); 및,

상부플랜지(110)를 상기 제1,2관통플레이트(330, 340)에 맞닿게 하면서 하부플랜지(120)를 강관기둥(250)에 맞닿게 하여 4방향으로 접합 설치되는 4개의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100);

를 포함하되,

상기 4방향으로 강관기둥(250)에 설치된 4개의 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보(100)는 그 설치상태에서 외부돌기(132d) 또는 단턱(132c) 또는 거치용 앵글(132b) 또는 외부날개(122)가 모두 동일 레벨에 위치하도록 마련된 것임을 특징으로 하는 콘크리트 충전용 조립식 박스형 철골보의 설치구조.