KR100244084B1 - Construction method of re-prestressed steel-concrete composite beam - Google Patents
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Abstract
본 발명은 낮은 형고로 더욱 안정적인 교량을 건설할 수 있도록 하는 리프리스트레스(Re-Prestress)강합성빔 제작방법에 관한 것으로, 종래의 프리스트레스 강합성빔은 하부플랜지콘크리트에 미리 도입시키는 프리스트레스 압축응력의 크기를 낮은 형고 유지라는 공법 자체의 근본적인 장점을 유지하기 위하여 제한된 I자 형강(I형 Girder)의 형고 높이와 그에 따라 제한된 처짐 및 복귀변형의 크기에 의하므로 하부플랜지콘크리트에 아주 큰 크기의 인장응력 발생과 그에 따른 인장균열, 급격한 피로강도 저하, 과도한 처짐등을 유발하는 부분프리스트레싱(Partial Prestressing)에 의해 설계될 수밖에 없었다.The present invention relates to a method for manufacturing a re-prestress steel composite beam that enables the construction of a more stable bridge at a lower mold height, and the size of the prestressed compressive stress of the conventional prestressed steel composite beam is introduced into the lower flange concrete in advance. In order to maintain the fundamental advantages of the process itself, it is possible to generate a very large tensile stress in the lower flange concrete due to the limited height of the I-shaped girder and the limited deflection and return deformation. And it was forced to be designed by Partial Prestressing which causes tensile cracking, rapid fatigue strength drop and excessive deflection.
본 발명의 리프리스트레스 강합성빔은 이와 같은 종래의 프리스트레스 강합성빔의 하부플랜지콘크리트에 균열발생 모멘트의 크기에 대체할 수 있는 적정량의 스트랜드를 미리 배치하여 하부플랜지콘크리트(13)를 타설 양생하고, 미리 제하하였던 하중(Pf하중) 제거에 따른 하부플랜지콘크리트(13)에 1차 압축 프리스트레스 응력이 도입된 후(Release후) 하부플랜지콘크리트(13)속에 미리 배치된 스트랜드(14)를 인장 정착하여 하부플랜지콘크리트(13)에 2차 압축 프리스트레스 응력을 추가로 도입하는 리프리스트레스(Re-Prestress)를 가함으로써 이에 의한 부재 자체의 저항모멘트를 증가시켜 종래의 프리스트레스 강합성빔의 형고 및 단면을 그대로 유지하거나 오히려 더 낮추면서도 하부플랜지콘크리트(13)에 인장응력을 전혀 유발시키지 않는 완전프리스트레싱(Full Prestressing)에 의하여 설계가 이루어질 수 있도록 함으로써 하부플랜지콘크리트(13)의 인장균열 및 그에 따른 과도한 처짐과 급격한 피로강도저하등과 같은 종래 프리스트레스 강합성빔의 근본적인 설계 구조상의 문제점을 일소하여 더욱 안전하고 경계적인 교량건설에 이바지할수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.The leafless steel composite beam of the present invention places and cures the lower flange concrete 13 by arranging an appropriate amount of strands that can be substituted for the size of the crack generation moment in the lower flange concrete of the conventional prestressed steel composite beam. After the first compression prestress stress is introduced (after release) to the lower flange concrete 13 according to the removal of the previously unloaded load (Pf load), the strand 14 pre-arranged in the lower flange concrete 13 is tension-set and lowered. Re-prestress is applied to the flange concrete 13 to further introduce secondary compressive prestress stress, thereby increasing the resistance moment of the member itself, thereby maintaining the shape and cross section of the conventional prestressed rigid composite beam. Rather, it is a complete prestress that lowers but does not cause any tensile stress in the lower flange concrete (13). The design can be made by Full Prestressing, which eliminates the fundamental design structure problems of the conventional prestressed rigid composite beams such as tensile cracking of the lower flange concrete 13 and consequently excessive sagging and rapid fatigue strength reduction. It is possible to achieve the effect of contributing to the construction of bridges and borders.
Description
제1도는 본 발명의 한 실시예의 종단면도.1 is a longitudinal cross-sectional view of one embodiment of the present invention.
제2도는 동실시예의 요부 측면도.2 is a side view of main parts of the embodiment.
제3도는 본 발명과 종래의 강합성빔의 제작 및 활하중작용시 각 단계의 응력발생상태비교도.Figure 3 is a comparison of the stress generation state of each step in the fabrication and live load action of the conventional composite beam and the present invention.
제4도는 본 발명과 종래의 강합성빔 제작 및 활하중작용시 각 단계의 휨모멘트 거동특성 비교응력도로써, a도는 종래의 강합성빔의 경우, b도는 본 발명의 경우를 각각 나타낸다.4 is a comparative stress diagram of the bending moment behavior characteristic of each stage during the fabrication and active load action of the present invention and the conventional composite beam, and a is a case of the conventional rigid composite beam, and b is a case of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 리프리스트레스 강합성빔 11 : I자 형강10: leafless steel composite beam 11: I-shaped steel
12 : 상부슬래브 13 : 하부플랜지콘크리트12: upper slab 13: lower flange concrete
14 : 스트랜드 15 : 정착장치14: strand 15: fixing device
본 발명은 낮은 형고로 더욱 안정적인 교량을 건설할 수 있도록 하는 리프리스트레스 강합성빔 제작방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 형강과 콘트리트를 합성하여 제작하는 프리스트레스 강합성빔의 하부플랜지콘크리트에 비접착 스트랜드를 적정량 배치, 인장, 정착하는 것에 의해 2차 압축 프리스트레스(Re-Prestress)를 도입시켜 강성이 증대된 교량을 건설할 수 있도록 개선한 것에 관한 것이다.The present invention relates to a method for fabricating a leafless steel composite beam that enables the construction of a more stable bridge at a lower mold height, and more particularly, a non-bonded strand is attached to the lower flange concrete of the prestressed steel composite beam manufactured by synthesizing the steel and the concrete. The present invention relates to a secondary compression prestress (Re-Prestress) by the appropriate amount of placement, tension, and fixation to improve the construction of a bridge with increased rigidity.
본 발명이 관계하는 프리스트레스(Prestress)강합성빔은 1950년대 초반에 벨기에에서 개발된 교량용 빔으로써, 고장력 강판등으로 제작한 I자 형장(I형 Girder)에 일정한 하중(Pf하중)을 재하하여 미리 설계최대휨모멘트(Pf Moment)를 발생시킴으로써 처짐변형을 수반하여 하부플랜지에 일정단면의 콘크리트를 타설 양생한 후 미리 재하한 하중(Pf하중)을 제거함으로써 수반된 처짐변형을 복귀시키는 과정(release)에서 하부 콘크리트에 압축 프리스트레스를 도입시킨 것이다.Prestress steel composite beam related to the present invention is a bridge beam developed in Belgium in the early 1950s, and loads a constant load (Pf load) on an I-shape made of high tensile steel sheet. Process of restoring the accompanying deflection deformation by removing the preloaded load (Pf load) after curing concrete of a certain section on the lower flange with deflection deformation by generating the design maximum bending moment in advance. ), Compression prestress is introduced into the lower concrete.
이러한 프리스트레스 강합성빔은 일정한 지간 및 설계하중조건에서 PC빔(Pre stress Concret Beam)교등 다른 어떤 교량가설공법보다 단면이 작고, 특히 형고가 상당히 낮아 형하 공간의 효율적인 활용을 도모할 수 있게 되는 등의 잇점이 있다.This prestressed composite beam has a smaller cross section than other bridge construction methods such as PC beam (Pre stress concret beam) bridges at certain intervals and design load conditions. There is an advantage.
일반적으로 교량의 빔(Beam)이나 거더(Girder)등 어떤 부재에 하중이 작용하면 상단은 압축응력이, 하단은 인장응력이 발생된다.In general, when a load is applied to a member such as a beam or a girder of a bridge, a compressive stress is generated at the upper end and a tensile stress at the lower end.
이때 콘크리트는 압축응력에의 저항성은 크나 인장응력에의 저항성은 거의 없으므로 활하중작용시 발생되는 부재 하단의 인장응력에 저항시키기 위하여 설계 제작시 콘크리트부재 하단에 미리 일정량의 압축프리스트레스 응력을 도입시킨 것이 PC(Prestressed Concrete)구조물이다.At this time, concrete has high resistance to compressive stress, but almost no resistance to tensile stress, so that a certain amount of compressive prestress stress is introduced into the bottom of concrete member during design and manufacture to resist tensile stress at the bottom of member generated during live load. (Prestressed Concrete) structure.
상기 PC구조물에서 미리도입시키는 압축프리스트레스 응력의 크기는 활하중작용시 발생되는 인장응력의 크기와 같거나 조금 크게 하여 활하중작용시에도 부재 하단 콘크리트에는 인장응력 및 그에 따른 균열이 전혀 발생되지 않도록 하는 것이 완전프리스트레싱(Full Prestressing)이며, 미리 도입시키는 압축프리스트레스 응력의 크기를 활하중작용시 발생되는 인장응력의 크기보다 작게 하여 활하중작용시 부재 하단의 콘크리트에도 일정 크기의 인장응력 및 그에 따른 균열발생을 감안하여 설계 제작하는 것이 부분프리스트레싱(Partial Prestressing)이다.The compressive prestress stress pre-introduced in the PC structure is equal to or slightly larger than the tensile stress generated during the live load action, so that the tensile stress and the resulting cracks do not occur at all in the bottom concrete even during the live load action. It is full prestressing, and the pre-induced compressive prestress stress is smaller than the tensile stress generated during the live load action. Part of the production is called Partial Prestressing.
통상적인 경우 PC빔교등 PC구조물의 설계 제작은 인장균열과 과도한 처짐등에 따른 부재의 강성저하와 그로 인한 수명단축등을 고려하여 완전프리스트레싱에 의하는 것이 보통이다.In general, the design and fabrication of PC structures, such as PC beam bridges, is usually made by full prestressing, taking into account the rigidity of the members due to tensile cracking and excessive deflection, and the shortening of the service life.
그러나 종래의 프리스트레스 강합성빔은 하부플랜지콘크리트에 미리 도입시키는 프리스트레스 압축응력의 크기를 낮은 형고유지라는 근본적인 장점을 고수하기 위하여 제한된 강형(I형 Girder)의 형고높이와 그에 따라 제한된 처짐 및 복귀변형량의 크기에 의하므로 하부플랜지콘크리트에 아주 큰 크기의 인장응력(부득이한 경우의 부분프리스트레싱에 의한 설계시에도 고려될 수 없을 정도의 큰 인장응력)발생과 그에 따른 과도한 처짐값을 유발하는 부분프리스트레싱에 의해 설계 제작될 수 밖에 없었다.However, the conventional prestressed rigid composite beams have a limited height and a limited deflection and return deflection in order to adhere to the fundamental advantage of low shape retention of the prestressed compressive stress introduced into the lower flange concrete. Designed by partial prestressing, which results in the generation of a very large tensile stress on the lower flange concrete (a large tensile stress that cannot be considered even when designing by partial prestressing inevitable) and excessive deflection. There was no choice but to produce.
특히 PC빔교등 다른 PC구조물들은 현재 설계시공방법과 인장재와 그 정착장치 및 고강도 콘크리트등의 기술발전으로 설계단면을 더욱 작게 하거나 작용하중, 지간길이등을 더욱 크게 하면서도 부재내 콘크리트에 전혀 인장응력을 유발시키지 않는 완전프리스트레싱(Full Prestressing)으로 설계하고 있는 실정이다.In particular, other PC structures, such as PC beam bridges, have no tensile stress on the concrete in the member, with smaller design sections, larger working loads, longer spans, etc., due to the current design and construction methods and the development of tensile materials, their fixing devices, and high-strength concrete. It is designed as full prestressing that does not cause.
이에 반하여 종래의 프리스트레스 강합성빔은 완전프리스트레싱으로 설계할 경우에 일정한 지간 및 하중조건에서 단면이 더욱 더 커지고 형고가 높아지게 되어 프리스트레스 강합성빔의 근본적인 장점을 모두 잃게 되므로 제한된 조건으로서 부분프리스트레싱(Partial Prestressing)으로 설계 및 시공할 수 밖에 없었다.In contrast, conventional prestressed rigid composite beams are designed to be fully prestressed, so that the cross-section becomes larger and higher in height at constant intervals and load conditions, thereby losing all of the fundamental advantages of prestressed rigid composite beams. ) Was forced to design and construct.
즉, 종래의 프리스트레스 강합성빔을 완전프리스트레싱으로 설계할 경우에는 PC빔교등 여타의 PC구조물에 비해 경제성이 크게 불리해지게 되며, 동일조건에서 단면, 지간, 자중, 형고 등이 오히려 더욱 커지게된다.In other words, when the conventional prestressed rigid composite beam is designed to be fully prestressed, the economical efficiency is greatly disadvantageous compared to other PC structures such as PC beam bridges, and the cross section, span, self weight, and mold height become larger under the same conditions. .
상기와 같이 부분프리스트레싱을 도입하여 균열발생모멘트(Mcr)를 활하중에의 저항모멘트로 인정하여 설계 제작한 종래의 프리스트레스 강합성빔에 있어서 교통개방후 차량통과시마다 하부플랜지콘크리트에 인장균열과 그에 따른 과도한 처짐의 발생은 필연적이다.In the conventional prestressed rigid composite beam designed by adopting partial prestressing and acknowledging the crack generation moment (Mcr) as the resistance moment to live load, the tensile cracks on the lower flange concrete every time the vehicle passes after opening the traffic The occurrence of sag is inevitable.
참고적으로 대한토목학회가 발행한 프리스트레스 강합성빔의 설계, 제작, 시공, 기술지도서에서도 프리스트레스 강합성빔은 부분프리스트레싱(Partial Prestressing) 으로 설계하도록 하고 있으며, 이에 따른 인장균열발생은 PC빔교등 여타 PC구조물만큼 부식의 영향을 고려할 필요가 없다고 간과하고 있을 뿐 아니라 활하중작용시 하부플랜지콘크리트는 인장영역에서 균열발생후 활하중이 제거됨으로써 다시 압축영역으로 전환되어 균열의 폭이 좁아지고 장기지속하중인 사하중작용시는 항상 압축영역에 있으므로 문제가 없다고 간과하고 있다.For reference, the design, manufacture, construction, and technical guidebook of the prestressed steel composite beam published by the Korean Society of Civil Engineers requires the prestressed steel composite beam to be designed by partial prestressing. Not only does it neglect to consider the effects of corrosion as much as PC structures. In addition, the lower flange concrete during the live load action is converted to the compressed zone by eliminating the live load after the occurrence of cracks in the tensile zone, resulting in a narrower width of the cracks and a long-term sustained load. It is overlooked that there is no problem because it is always in the compressed area during operation.
그러나 모든 콘크리트 구조물에서는 어떠한 형태의 균열도 그 구조물 자체의 안정성을 크게 해칠 수 있으며, 특히 반복되는 인장균열의 경우는 중립축의 이동으로 더욱더 심각한 응력감소를 초래할 수 있고, 이러한 인장균열은 구조물 자체의 수명에도 치명적인 악영향을 미치게 된다.However, in all concrete structures, any form of cracking can greatly deteriorate the stability of the structure itself, especially in the case of repeated tensile cracking, which can lead to even more severe stress reduction due to the movement of the neutral axis, which causes the structure's life. Edo will have a fatal adverse effect.
따라서 상기 대한토목학회의 프리스트레스 강합성빔 시공지침은 날로 증가하는 현재의 도로교통사정을 감안하지 않은 것으로, 실제 고속도로 및 일반국도상의 교량에서 차량의 대형화 및 중량화, 그리고 장시간의 차량정체 등으로 인하여 교량상의 전차선에 차량이 만재하여 설계시 가정한 설계하중보다 더 큰 실제의 활하중이 장기지속하중으로 작용하며, 차량의 정차 및 출발에 의한 충격하중의 반복횟수 또한 크게 증가하고 있음을 간과한 것이다.Therefore, the prestressed composite beam construction guideline of the Korean Society of Civil Engineers does not take into account the current road traffic conditions, which are increasing day by day. It is overlooked that the actual live load, which is larger than the design load assumed in the design due to the vehicle loading on the bridge lane, acts as a long-term sustained load, and the number of repetition of the impact load due to the stopping and starting of the vehicle is also greatly increased.
또한 대한토목학회의 상기 시공지도서에서 언급되었듯이 활하중작용시 균열모멘트발생시 시작되는 점(Mco)에서부터 균열발생에 따른 중립축 이동과 콘크리트가 부담하여야할 응력이 강재(I자 형강)로 전이되므로 그로 인한 처짐이 급속도로 증가되고, 전체 강성이 급격히 저하되며, 균열모멘트점(Mco+Mcr)을 넘으면 부재의 강성은 더욱 저하되고 처짐은 더욱 급속하게 진전되는 것으로 기술되어 있는바, 실제 활하중 작용시마다 되풀이되는 이려한 응력경로의 반복은 부재의 피로강도를 급격하게 저하시켜서 구조물자체의 수명을 크게 단축시키게 된다.In addition, as mentioned in the construction manual of the Korean Society of Civil Engineers, the neutral axis movement and the stress that concrete must bear due to the crack transfer from the point (Mco) that starts when the crack moment occurs during the live load action are transferred to the steel (I-shaped steel). It is described that the deflection increases rapidly, the overall stiffness drops sharply, and when the crack moment point (Mco + Mcr) is exceeded, the stiffness of the member is further lowered and the deflection progresses more rapidly. This repetition of the stress path drastically lowers the fatigue strength of the member and greatly shortens the life of the structure itself.
더우기 대한토목학회의 시공지도서의 철도교에의 응용편을 참조하면 도로교에서는 교량전장에 걸쳐 큰 자동차가 만재하는 경우는 극히 드물지만 철도교에서는 단선교량에 한 대의 열차가 주행하는 경우에도 만재에 가까운 조건이 되고, 도시근교에서 열차운행빈도 역시 많은 횟수에 달하므로 특히 완전프리스트레싱(Full prestressing)으로 설계하여 인장균열의 소지를 없애고 이에 따른 피로강도의 저하를 방지해야한다고 기술하고 있다.Furthermore, if you refer to the application to the railroad bridge in the construction manual of the Korean Society of Civil Engineers, it is extremely rare for a road to be loaded with a large car across the bridge, but a railroad bridge is a near full load even when a train runs on a single-line bridge. Since the frequency of train operation in the suburbs is also high, especially, it is designed to be full prestressing to eliminate the tendency of tensile cracking and to prevent the decrease in fatigue strength.
그러나 종래의 프리스트레스 강합성빔으로는 상기 문제를 해소하기 어려운 실정이며, 이로 인해 특히 철도교에는 널리 적용되지 못하고 있다.However, it is difficult to solve the above problems with the conventional prestressed steel composite beam, and thus it is not widely applied to railway bridges.
또한 이러한 문제는 비단 철도교뿐 아니라 날로 심해지는 교통량 증가와 차량정체로 교량전장에 걸쳐 큰 자동차가 만재하는 경우가 비일비재한 도로교에도 나타나고 있다.In addition, these problems are occurring not only in railway bridges but also in road bridges where large cars are loaded throughout the bridge battlefield due to increased traffic volume and traffic congestion.
본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적은 종래의 프리스트레스 강합성빔의 장점인 낮은 형고를 그대로 유지하거나 그보다 더 낮출 수 있도록 하여 경제성을 그대로 유지하면서 완전프리스트레싱(Fyll Prestressing)으로 설계 제작하여 하부플랜지콘크리트의 인장균열과 그로 인한 과도한 처짐 및 급격한 피로강도의 저하를 방지할 수 있도록 하는 리프리스트레스 강합성빔 제작방법을 제공하는 데에 있는 것이다.The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and its object is to maintain the economical efficiency as it is or to lower the low profile, which is an advantage of the conventional prestressed steel composite beam, and to achieve full prestressing (Fyll Prestressing). The present invention is to provide a method for fabricating a leafless steel composite beam which can prevent the tensile cracking of the lower flange concrete, thereby causing excessive sagging and a sudden decrease in fatigue strength.
이하 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다. 즉, 본 발명은 종래의 프리스트레스 강합성빔의 단면에서 하부플랜지콘크리트에 균열발생 모멘트의 크기에 대체할 수 있도록 적정량의 비접착 스트랜드를 배치하여 제작과정에서 콘크리트가 양생 종료된 후 프리스트레스 강합성빔을 제작하기 위해 미리 재하하였던 일정 하중(Pf하중) 제거에 따른 하부플랜지콘크리트(13)에 1차 압축 프리스트레스가 도입된 후(Release후) 콘크리트속에 미리 배치된 스트랜드(14)를 인장하고, 그 정착장치(15)로서 정착하여 하부플랜지콘크리트( 13)에 2차 압축 프리스트레스를 추가로 도입하기 위한 리프리스트레스(Re-Prestress)를 가함으로써 이에 의한 부재 내부의 저항모멘트 증가분을 실제 활하중작용시의 균열발생모멘트로 대체하여 기존의 프리스트레스 강합성빔의 형고를 그대로 유지하거나 더욱 작게 하면서도 하부플랜지콘크리트(13)에 인장응력이 전혀 발생하지 않는 완전프리스트레싱(Full Prestressing)으로 설계가 이루어질 수 있도록 한 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the specific content of the present invention for achieving the above object in more detail. That is, the present invention by placing the appropriate amount of non-bonded strand in the cross-section of the conventional prestressed rigid composite beam to replace the size of the crack generation moment on the lower flange concrete after the curing of the concrete in the manufacturing process, the prestressed rigid composite beam After the first compression prestress is introduced (after release) to the lower flange concrete 13 according to the removal of the constant load (Pf load) previously loaded for fabrication, the strand 14 pre-arranged in the concrete is tensioned, and the fixing device (15) is applied to the lower flange concrete (13) by applying a re-prestress (re-prestress) for the additional introduction of the secondary compression prestress, thereby increasing the moment of resistance in the member cracking moment during the actual live load action To maintain the shape of the existing prestressed rigid composite beam or to make it smaller If the concrete (13) Full peuriseuteuresing (Full Prestressing) tensile stress does not cause you to be so designed that can be made.
제1도에는 본 발명의 한 실시예의 종단면도가 도시되어 있다.1 is a longitudinal cross-sectional view of one embodiment of the present invention.
본 발명의 리프리스트레스 강합성빔(10)은 I자 형강(11)의 상부와 하부에 상부슬래브(12)와 하부플랜지콘크리트(13)가 마련된 것에 있어서, 하부플랜지콘크리트(1 3)의 내부에 다수의 비접착 스트랜드(14)를 배치한 것이다. 그리고 본 발명의 리프리스트레스 강합성빔(10)의 제작방법은 다음과 같다.The leafless steel composite beam 10 of the present invention is provided with the upper slab 12 and the lower flange concrete 13 on the upper and lower portions of the I-shaped steel 11, the interior of the lower flange concrete (13) Many non-bonded strands 14 are arranged. And the manufacturing method of the leafless steel composite beam 10 of the present invention is as follows.
1) 설계1) Design
2) I자 형강(I형 Girder)의 제작2) Fabrication of I-Shaped Steel (I-shaped Girder)
3) I자 형강의 조립(검사)3) Assembly (inspection) of I-shaped steel
4) 설계 최대 휨모멘트를 발생시키기 위한 하중(Pf하중) 도입4) Introduce load (Pf load) to generate design maximum bending moment
5) 철근조립 및 스트랜드 배치5) Rebar assembly and strand placement
6) 거푸집조립 및 콘크리트 타설 양생6) Formwork and concrete pouring curing
7) 도입하중(Pf하중) 제거(Release)-하부플랜지콘크리트에 1차 압축 프리스스트레스 응력 도입7) Introduction load (Pf load) Release-Introduce primary compression prestress stress to lower flange concrete
8) 스트랜드 인장 및 정착-하부플랜지콘크리트에 2차 압축 프리스트레스 응력 도입8) Strand Tension and Settlement-Introduction of Secondary Compression Prestress Stress to Lower Flange Concrete
본 발명에 있어서 스트랜드(14)는 포스트 텐션닝(Post Tensioning)에 의하여 덕트(Sheath관)속에 인장재를 인장 정착한 후 그라우팅(Grouting)으로 충전시킬 수 있으나 이 경우 릴리스(Release)에 의하여 콘크리트에 압축 프리스트레스를 도입할 때 덕트 단면적 만큼의 콘크리트 단면 손실을 고려하여 그 단면을 종래의 프리스트레스 강합성빔의 콘크리트 단면보다 조금 크게 하거나 콘크리트 기준강도를 다소 높여야 한다. (현재 공용 프리스트레스 강합성빔은 ock = 400 kgf/cm2이나 본 발명의 리프리스트레스 강합성빔은 ock = 450 kgf/cm2으로 하는 것이 바람직하다.) 또한 덕트 사용으로 인한 콘크리트 단면적손실을 배제하기 위하여 덕트를 사용하지 않고 포스트 덴션닝에 의한 인장을 할 수 있도록 스트랜드 외부에 그리스 등의 윤활제가 충진된 비접착 스트랜드를 사용하거나 아스팔트(Asphelt)가 코팅된 스트랜드를 사용하는 것이 좋으며, 이 때에도 긴장력 및 신장력 산정시에 그에 알맞는 마찰손실을 적용해야 한다. 다음에 하기 조건의 스트랜드(14)를 하부플랜지콘크리트(13)에 배치 인장하여 그 정착장치(15)로써 정착한 본 발명의 리프리스트레스 강합성빔(10)과 종래의 프리스트레스 강합성빔의 하부플랜지콘크리트의 각 특성은 표 1과 같다.In the present invention, the strand 14 may be filled with grouting after tensioning the tension member in the duct (Sheath tube) by post tensioning, but in this case is compressed into concrete by the release (Release) When the prestress is introduced, the concrete cross section loss as much as the duct cross section should be taken into account to make the cross section slightly larger than the concrete cross section of the conventional prestressed steel composite beam or increase the concrete reference strength slightly. (Currently, the prestressed steel composite beam is preferably ock = 400 kgf / cm 2, but the leafless steel composite beam of the present invention is preferably ock = 450 kgf / cm 2. ) For this purpose, it is recommended to use non-bonded strands filled with grease such as grease or the like, or to use asphalt-coated strands so that tension by post-densation can be performed without using a duct. Appropriate friction losses should be applied when estimating elongation. Next, the lower flange of the releasant rigid composite beam 10 and the conventional prestressed rigid composite beam of the present invention, in which the strand 14 having the following conditions is disposed and tensioned on the lower flange concrete 13 and fixed with the fixing device 15. Each characteristic of concrete is shown in Table 1.
(스트랜드의 사용조건)(Strand conditions)
* 규 격 : K.S.D 7002의 스트랜드* Specification: K.S.D 7002 strand
S.W.P.C 7B 12.7m/mS.W.P.C 7B 12.7m / m
* 사용량 : 10EA* Usage: 10EA
* 인장강도 : Pu = 18.7 TON/본* Tensile strength: Pu = 18.7 TON / bone
* 항복강도 : Py = 15.9 TPN/본* Yield strength: Py = 15.9 TPN / bone
* 리프리스트레스 도입방법 : 쉬스관과 비접착 스트랜드 또는 아스팔트가 코팅된 스트랜드에 의한 포스트 텐션닝 작업* Reliefless introduction method: Post tensioning work by sheath pipe and non-bonded strand or asphalt coated strand
[표 1]TABLE 1
(하부플랜지콘크리트 각 특성 비교표)(Comparison Table of the Characteristics of Lower Flange Concrete)
그리고 강합성빔의 제작 및 활하중작용시 각 단계의 응력발생상태도는 제3도와 같은 바, 본 발명의 리프리스트레스 강합성빔(10)은 스트랜드(14)의 인장을 통해 종래의 프리스트레스 강합성빔 보다 큰 압축응력이 도입되어 활하중이 작용하는 경우 하부플랜지콘크리트에 인장응력이 발생하는 종래의 것과는 달리 다소의 여분 압축응력이 발생하게 되어 균열이나 처짐등을 방지할 수 있게 된다. 한편 이와 같은 본 발명과 종래와의 제작 및 활하중작용시 각 단계의 휨모멘트 거동특성을 비교하면 제4도와 같은 바, 인장재의 인장에 따른 추가적인 압축응력(BB'; Mrp)이 도입된 본 발명의 저항모멘트(Mr1) + (Mrp)는 종래의 것(Mr1)보다 훨씬 크게 된다.In addition, the stress generating state diagram of each step during the fabrication and active load action of the composite beam is as shown in FIG. 3. The leafless steel composite beam 10 of the present invention has a tensile strength of the strands 14 than the conventional prestressed steel composite beam. When a large compressive stress is introduced and a live load is applied, unlike the conventional one in which tensile stress is generated on the lower flange concrete, some extra compressive stress is generated to prevent cracking or sagging. On the other hand, when comparing the present invention and the conventional bending moment behavior characteristics of each step during the live load action as shown in Figure 4, the present invention introduced an additional compressive stress (BB '; M rp ) according to the tension of the tensile material The resistance moment of M r1 + (M rp ) is much larger than the conventional one (M r1 ).
종래의 경우인 제4a도에서In Figure 4a, which is a conventional case,
OA는 Pf하중에 의한 것(Mpf)OA is due to Pf load (M pf )
AB는 릴리스에 의한 것(Mr1)AB is by release (M r1 )
BC는 강합성빔의 자중에 의한 것(Md1)BC due to self-weight of strongly synthetic beam (M d1 )
CD는 하부플랜지콘크리트의 건조 수축에 의한 것CD by dry shrinkage of lower flange concrete
DE는 슬래브 하중 등 합성전 사하중에 의한 것(Md2)DE is due to pre-synthetic dead load such as slab load (M d2 )
EF는 포장 연석 등 합성후 사하중에 의한 것(Md3)EF is due to dead weight after synthesis such as pavement curb (M d3 )
FG는 슬래브콘크리트의 크리프 건조 수축에 의한 것FG is due to creep dry shrinkage of slab concrete
GI는 활하중 휨모멘트(M1+i)균열발생 휨모멘트(Mcr)일 경우GI is the live load bending moment (M 1 + i ) In case of crack generation bending moment (M cr )
JK는 활하중 휨모멘트(M1+i)균열발생 휨모멘트(Mcr)일 경우JK is the live load bending moment (M 1 + i ) In case of crack generation bending moment (M cr )
Mco는 하부플랜지콘크리트 균열발생시작 휨모멘트M co is the lower flange concrete cracking start bending moment
(콘크리트 응력이 0일 때)(When the concrete stress is 0)
Mcr는 하부플랜지콘크리트 균열발생 휨모멘트M cr is the lower flange concrete cracking bending moment
(콘크리트 응력이 허용 인장응력치일때)(When the concrete stress is the allowable tensile stress value)
본 발명의 경우인 제4b도에서In Figure 4b which is the case of the present invention
BB'는 인장재에 의한 것(Mrp)BB 'is by tension member (M rp )
B'C는 강합성빔의 자중에 의한 것(Md1)B'C is due to the self-weight of the strongly synthetic beam (M d1 )
GI는 활하중에 의한 것(M1+i)GI due to live load (M 1 + i )
이상에서와 같이 본 발명은 종래의 프리스트레스 강합성빔 하부플랜지콘크리트의 설계기준강도를 400kgf/㎠에서 450kgf/㎠으로 증가시키고, 그에 적정량의 스트랜드 (14)를 배치 인장 정착하여 종래에 부분프리스트레싱(Partial Prestressing)으로 설계 제작되던 프리스트레스 강합성빔을 완전프리스트레싱(Full Prestressing)으로 설계 제작될 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 의하면 종래 프리스트레스 강합성빔의 낮은 형고를 그대로 유지하거나 오히려 더 낮출 수 있게 되어 경제성을 충분히 확보하면서도 하부플랜지콘크리트의 인장응력발생을 설계시부터 예방하여 그에 따른 하부플랜지콘크리트의 인장균열 및 과도한 처짐발생과 피로강도저하등이 발생되지 않도록 함으로써 더욱 안전한 교량건설에 이바지할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention increases the design reference strength of the conventional prestressed rigid composite beam lower flange concrete from 400 kgf / cm 2 to 450 kgf / cm 2, and by placing and tensioning the appropriate amount of strands 14 therein, the conventional partial prestressing (Partial The prestressing composite beam, which was designed and manufactured by prestressing, can be designed and manufactured by full prestressing. According to the present invention, it is possible to maintain or even lower the low profile of the conventional prestressing composite beam. While securing enough, it prevents the occurrence of tensile stress of the lower flange concrete from the design and prevents the occurrence of tensile crack, excessive deflection and fatigue strength of the lower flange concrete, thereby contributing to the safer bridge construction. You can get it.
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