KR100328318B1 - 강상자형교에서콘크리트충진에의한내측지점부부근의강성향상공법 - Google Patents

Abstract

강상자형교의 시공에 있어 내측지점의 좌우로 각각 한 경간 길이의 10%에 해당하는 상자형 단면 내부의 하부에 전단연결재를 설치하는 단계; 상기의 구간에 콘크리트를 충진하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강상자형교에서 콘크리트 충진에 의한 내측지점부 부근의 강성향상 공법

Description

강상자형교에서 콘크리트 충진에 의한 내측지점부 부근의 강성향상공법 {Stiffness improvement of inner support section area by filling concrete in steel box girder bridge.}

기존의 강상자형(Steel box girder) 연속교는 시공이 타공법보다 비교적 빠르기 때문에 국내외를 막론하고 널리 시공되어지고 있는 실정이다. 또한 강상자형교는 비틀림 강성이 크기 때문에 곡선교에서는 매우 장점이 큰 교량형식이나 단면이커서 투박하게 보이는 단점이 있다.

모든 연속형교량에서와 마찬가지로 강상자형교에서도 구조역학상 최대 정모멘트와 최대 부모멘트의 크기가 상이하기 때문에 교량 전 길이를 통해 단면크기 선정에 비경제성이 내포되고 있다.

도 1에서 예시한 연속형교의 경우 부모멘트의 크기는 정모멘트 크기의 절대값으로 약 2배에 달하고 있다. 이러한 이유로 단면설계에서는 가장 큰 모멘트를 기준으로 단면을 결정하여 전 교량길이 구간을 등단면으로 또는 정모멘트구간과 부모멘트구간을 구분하여 각각의 모멘트 크기에 맞도록 설계하는 두 경우가 현재 설계시공되고 있는 방법들이다. 가장 큰 모멘트 즉, 부모멘트를 기준으로 하여 교량 전 길이를 등단면으로 설계하는 경우 시공성은 양호하나 정모멘트구간에서는 정모멘트의 크기에 비해 단면이 지나치게 커짐으로 비경제성을 감수하여야한다.(도 2a 참조) 한편, 정모멘트 구간과 부모멘트 구간의 최대모멘트에 맞추어 각각 설계를 하는 경우 즉, 변단면으로 설계를 하는 경우 설계의 복잡성과 비등단면에서의 곡선처리에 따르는 제작상의 번거로움이 따르게 된다.(도 2b 참조) 또한, 기존의 강상자형 연속교의 주형은 모두 강(steel)으로만 이루어진 속이 텅빈 상자형이므로 상부 차륜하중의 통과시 소음 및 진동이 대단히 크다는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 단점을 해결하고자 하는 목적으로 안출되었으며, 이러한 목적달성을 위하여 강상자형 연속교의 시공에 있어 내측지점의 좌우로 각각 한 경간 길이의 10%에 해당하는 구간의 상자형 단면의 내부 하부에 콘크리트를 충진하여 내측지점부 부근의 단면 강성을 향상시키는 공법이다.

도 1은 등분포하중에 의한 2경간 연속보 구조시스템 및 이에 의한 모멘트도를 나타낸 것이다.

도 2는 기존히 강상자형 연속교의 구조시스템 및 단면을 나타낸 것으로서, 도 2a는 등단면 강상자형 연속교의 구조시스템 및 단면도를, 도 2b는 변단면 강상자형 연속교의 구조시스템 및 단면도를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 강상자형교에서 콘크리트 충진에 의한 내측지점부 부근의 강성향상공법의 구조시스템 및 단면도를 나타낸 것으로서, 도 3a는 콘크리트 충진구간을 구체적으로 나타낸 것으며, 도 3b는 등단면 강상자형 합성형교에서 정모멘트구간의 단면도 및 그와 동일한 크기의 단면하부에 전단연결재가 설치된 상태에서 콘크리트가 충진된 부모멘트구간의 단면도를, 도 3c는 변단면 강상자형 합성형교에서 정모멘트구간의 단면도 및 이보다 형고가 높고 단면하부에 전단연결재가 설치된 상태에서 콘크리트가 충진된 부모멘트구간의 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명에서는 상기한 기존 강상자형 교량의 설계 및 시공상의 문제점을 개선하기 위한 것으로서 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 보인바와 같이 부모멘트 구간의 큰 모멘트에 대응되도록 하기 위해서는 그 구간의 단면강성을 키워야 한다. 이에, 본 발명에서는 강성의 향상을 도모키 위해 기존의 방법과는 달리 재료값이 저렴하고 압축강도에 유리한 콘크리트재를 사용한다. 구조역학적으로 연속형교에서 내측지점부 즉, 부모멘트구간 단면의 하부에는 항상 압축력을 받게 된다. 따라서 본 발명에서는 부모멘트가 크게 작용되는 즉, 최대 정모멘트보다 절대값으로 큰 부모멘트 발생 구간 즉, 내측지점의 좌우로 각각 한 경간 길이의 10%에 해당하는 상자형 단면하부에 콘크리트를 충전하여 강성을 높일 수 있으므로 최대 정모멘트에 해당되는 외형적 단면 크기로 전 교량길이를 등단면으로 설계할 수 있을 뿐만 아니라, 상자형 단면내에 충진된 콘크리트로 인하여 전체 합성형교의 소음 및 진동을 줄일 수 있다. 여기서 상기 콘크리트 충진 구간인 내측지점의 좌우로 각각 한 경간 길이의 10% 구간은 전형적인 2경간 연속보 시스템에서 최대 정모멘트보다 절대값으로 큰 부모멘트 발생 구간(도 3a 참조)으로다음에서 설명할 강상자형과 콘크리트와의 합성작용을 확실하게 도모시킬 수 있는 구간이다. 또한, 상기의 콘크리트 충진 구간은 다양한 매개변수해석에 의해 산출한 결과이며 이는 곧 충진 콘크리트의 자중으로 인하여 전체 합성형에 불리한 영향이 가해지지 않는 구간이다. 만약 충진 콘크리트의 타설 구간을 상기의 구간 이상으로 하게 되면 전체 합성형에 정모멘트를 발생시켜 정모멘트 구간의 주 거더인 강상자형에 추가적인 부담을 일으킬 수 있어 본 발명의 목적인 강재량의 감소효과를 정모멘트구간에서는 얻을 수 없게 된다.

도 3b는 등단면 강상자형 합성형교에서 정모멘트구간의 단면도 및 그와 동일한 크기의 단면하부에 전단연결재가 설치된 상태에서 콘크리트가 충진된 부모멘트 구간의 단면도를 나타내고 있으며, 도 3c는 변단면 강상자형 합성형교에서 정모멘트 구간의 단면도 및 이보다 형고를 높이고 단면하부에 전단연결재가 설치된 상태에서 콘크리트가 충진된 부모멘트구간의 단면도를 나타내고 있다. 여기서 충진 콘크리트 구간에서의 강재와 충진 콘크리트와의 합성 작용은 전단연결재만으로도 충분하며 이는 이미 약 20∼30년 전부터 설계되어 온 바와 같이 바닥판 콘크리트에 항상 압축력이 작용하는 정모멘트구간의 강상자형과 바닥판 콘크리트와의 합성 설계 개념을 그대로 적용한다면 전혀 문제가 되지 않는다.

시공순서는 기존의 방법과 동일하게 강상자형을 교대 및 교각상에 연결 거치한 후 바닥판 콘크리트의 타설과 동시에 충진 콘크리트를 타설시킨다.

본 발명에 의한 강상자형교에서 콘크리트 충진에 의한 내측지점부 부근의 강성향상 공법은 기존 강상자형의 보 높이를 약 20%정도 낮출 수 있고 이에 따라 재료 절감 효과와 콘크리트 재료의 특성에 따른 진동 및 소음 흡수 효과, 그리고 콘크리트가 충진된 위치의 강재의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 강상자형교의 시공에 있어 내측지점의 좌우로 각각 한 경간 길이의 10%에 해당하는 상자형 단면 내부의 하부에 전단연결재를 설치하는 단계;

   상기의 구간에 콘크리트를 충진하는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강상자형교에서 콘크리트 충진에 의한 내측지점부 부근의 강성향상 공법
2. 제 1 항에 있어서,

   강상자형교의 단면을 등단면 또는 변단면으로 하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 강상자형교에서 콘크리트 충진에 의한 내측지점부 부근의 강성향상 공법