KR100427405B1 - 피에스에스씨 합성거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피에스에스씨 합성거더에 관한 것으로, 하나 이상의 형강(100)으로 형성되는 형강 구조체(102)에 긴장재(210)의 양단부를 정착시키고 긴장시키기 위한 긴장수단(200)이 결합되고, 콘크리트(300)가 타설되어 거더 몸체가 형성되며, 상기 긴장수단(200)에 의해 캠버링되도록 긴장되어 구성된다. 이러한 본 발명의 피에스에스씨(PSSC:prestresed steel and concrete) 합성거더는 PSC 거더와 강철재 거더의 장점을 모두 갖는 것으로, 신설 교량 및 기존 교량에 적용하여 거더의 캠버를 시공 전,후에 조절할 수 있으므로 슬래브의 처짐량을 간편 용이하게 감소시킬 수 있고, 휨 변형에 의한 균열이 발생하지 않는 이점이 있다. 또, 형강에 좌굴 및 압축을 지지해주는 보강판이 결합됨과 아울러 전단방지재와 철근이 결합되고 콘크리트가 타설되어 형강과 콘크리트가 일체화 되어 있으므로 강성 및 내하력이 증대되고, 재긴장이 가능하여 유지관리가 매우 용이하게 되며, 경간을 대폭 증대시킬 수 있는 이점이 있다. 그리고, 형강에 콘크리트를 타설하여 단면2차모멘트가 증가하므로 구조물의 진동폭이 대폭 감소되는 이점이 있다.

Description

피에스에스씨 합성거더{PSSC COMPLEX GIRDER}

본 발명은 피에스에스씨 합성거더에 관한 것으로, 특히 하나 이상의 I형강 또는 H형강과 같은 형강을 수직, 수평으로 결합하여 형강 구조체를 형성하고, 이 형강 구조체에 긴장력을 가하여 처짐을 보정하기 위한 긴장재를 결합하며, 형강 구조체의 내측 공간부에 콘크리트를 소정 형태로 타설하여 PSC 거더와 강철재 거더의 장점을 모두 갖도록 한 피에스에스씨 합성거더에 관한 것이다.

일반적으로 PSC빔(prestresed concrete beam; 프리스트레스트 콘크리트 빔)은 철근콘크리트 보의 내부에 긴장재를 매입하고 긴장재의 양단부를 보의 양단부 외측으로 돌출시킨 후, 이 긴장재를 유압장치를 이용하여 긴장시킴에 의해 보의 양 끝에서 대칭축을 따라 편심거리를 가지는 압축력을 작용시킴으로써 철근콘크리트 보에 일어나는 인장응력을 상쇄시키도록 한 것이며, 긴장방식은 긴장재의 정착 방법에 따라 프리텐션 방식과 포스트텐션 방식이 있다.

이러한 PSC빔은 긴장재의 작용으로 인하여 보의 하면에는 인장응력이 일어나지 않거나 또는 매우 작게 일어나므로 보에 균열이 발생하지 않으며, 보의 하면에 인장응력이 일어나더라도, 그 인장응력이 휨인장강도를 넘지않으면 균열은 발생하지 않는다. 따라서, 이와 같은 PSC빔은 교량을 포함한 토목의 각분야에 RC보다 더 다양하게 응용되고 있으며, 예를 들어 보통지간의 교량은 대부분 PSC빔으로 가설되고 강재에 의존해 왔던 장대교량이 PSC빔으로도 가능하게 되었으며, 건물은 조립식구조를 비롯하여 넓은공간을 요구하는 쉘 등에 PSC빔이 이용되고 있다.

그러나, 종래의 PSC빔은 그동안 주로 정착장치, 유압장치에 변화가 있고, 기본구조에는 거의 변화가 없이 이용되고 있어 결국 장경간화 및 내구성에 따르는 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다.

한편, 상기한 바와 같은 PSC빔을 주형으로 이용하여 시공된 기존 교량의 내하력이 저하되는 경우에는 PSC빔의 양단부에 브래키트를 고정하고, 긴장재의 양단부를 상기 브래키트에 정착구를 이용하여 고정한 후, 유압장치를 이용하여 긴장시킴으로써 보강하는 보수 보강공법이 이용되고 있으나, 이러한 공법은 예를 들어 이미 설치된 기존 교량의 내하력이 떨어지는 단계에서 보강하는 것으로서 관리에 많은 어려움이 따르는 문제점이 있는 것이었다.

또한 기존의 공법은 부분 프리스트레싱으로 인하여 하부 플랜지에 콘크리트의 인장 균열이 발생하므로 하면에 부식이 발생하고, 지간 길이가 짧은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 하나 이상의 I형강 또는 H형강과 같은 형강을 수직, 수평으로 결합하여 형강 구조체를 형성하고, 이 형강 구조체에 긴장력을 가하여 처짐을 보정하기 위한 긴장재를 결합하며, 형강 구조체의 내측 공간부에 콘크리트를 소정 형태로 타설함으로써 PSC빔에 비하여 장경간화가 가능하고 내구력이 증가될 수 있게 되는 피에스에스씨 합성거더를 제공하고자 함에 목적이 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 합성거더를 보인 것으로,

도 1은 합성거더의 분해사시도.

도 2는 합성거더의 부분 평면도.

도 3은 합성거더의 부분 절결 측면도.

도 4는 합성거더의 부분 정면도.

도 5는 합성거더에 프리스트레스를 가하여 캠버를 갖도록 변화된 형태를 보인 부분 절결 사시도.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 합성거더를 보인 것으로,

도 6은 합성거더의 분해사시도.

도 7은 합성거더의 부분 평면도.

도 8은 합성거더의 부분 절결 측면도.

도 9는 합성거더가 프리스트레스에 의해 캠버링된 형태를 보인 부분 절결 사시도.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 합성거더의 분해사시도, 부분 절결 측면도 및 캠버링된 형태를 각각 보인 부분 절결 사시도.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 합성거더의 분해사시도 및 부분 절결 측면도 및 캠버링된 형태를 각각 보인 부분 절결 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 형강 101 : 형강 조립체

102 : 형강 구조체 110 : 양측부재

111 : 웨브 112,113 : 상,하부 플랜지

200 : 긴장수단 210 : 긴장재

221,222 : 정착 고정판 223 : 보강판

300 : 콘크리트 310 : 철근

330 : 전단방지재 410 : 보강판

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 피에스에스씨 합성거더는 하나 이상의 형강이 결합되어 형강 구조체가 형성되고, 이 형강 구조체에는 그 형강 구조체를 긴장재로 소정의 솟음량을 갖도록 긴장시키기 위한 긴장수단이 결합됨과 아울러, 상기 형강 구조체의 내측 공간부에 콘크리트가 타설되어 구성된다.

상기 형강 구조체에는 하나의 형강, 또는 하나의 형강을 상하로 겹치고 용접한 양측부재를 좌우로 겹치고 용접하여 박스형으로 형성한 형강 조립체가 이용될 수 있으며, 이외에도 여러 가지의 형태로 조합하여 이용할 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시 형태들에서 상기 형강 구조체에는 하나의 형강이 양쪽으로 서로 용접되거나, 복수개의 형강이 볼트 채움 등으로 접합된 양측부재가 양쪽으로 서로 용접되어 형성된 박스형 형강 조립체가 이용된다.

상기 형강 조립체의 양단부에는 정착 고정판이 보강판을 개재하여 고정되며, 상기 긴장재의 양단부는 양쪽 정착 고정판에 적어도 일열 이상으로 각각 형성된 구멍에 외측으로 돌출되게 끼워져 정착구에 의해 정착 고정되며, 양쪽 각 형강의 내면에는 웨브와 상,하부 플랜지 사이에 좌굴방지를 위한 보강판이 각각 결합되고, 각 웨브의 내면에는 복수개의 전단방지재가 결합되며, 양쪽 형강의 내측 공간부에 철근이 배근되고 상기 콘크리트가 타설되어 구성된다.

상기 긴장재에는 예를 들어 강연선(steel strand)이 쉬즈관(sheath pipe)에 끼워진 통상의 형태가 이용되고, 긴장장치에는 통상의 유압잭 등이 이용될 수 있다. 그리고, 상기 형강 구조체의 내측 공간부에는 콘크리트가 전체적으로 타설되거나, 부분적으로 타설될 수 있다.

이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 합성거더를 보인 것으로, 도 1는 합성거더의 분해사시도, 도 2는 합성거더의 부분 평면도를 각각 보인 것이고, 도 3은 합성거더의 부분 절결 측면도, 도 4는 합성거더의 부분 정면도를 각각 보인 것이며, 도 5a, 5b는 합성거더에 프리스트레스를 가하여 서로 다른 방향으로 캠버를 갖도록 변화된 형태를 보인 부분 절결 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 피에스에스씨 합성거더는 I형강 또는 H형강과 같은 형강(100)으로 이루어진 형강 구조체(102)에 긴장재(210)의 양단부를 정착시키고 긴장시키기 위한 긴장수단(200)이 결합되고, 형강 구조체(102)의 내측 공간부에 콘크리트(300)가 타설되어 거더몸체가 형성되어, 긴장수단(200)에 의해 캠버링을 위해 긴장될 수 있도록 구성된다.

상기 형강 구조체(102)에는 예를 들어 하나의 형강(100)이 양쪽으로 서로 용접되어 이루어진 형강 조립체(101)가 이용된다.

그리고, 상기 긴장순(200)은 상기 형강 구조체(102)를 이루는 각 형강(100)의 내면 양단부에는 정착 고정판(221)이 각각 고정되고, 상기 긴장재(210)의 양단부가 양쪽 정착 고정판(221)에 각각 일열로 형성된 구멍에 외측으로 돌출되게 끼워져 정착구(220)에 의해 정착됨으로써 형강 조립체(101)의 양단부에 긴장재(210)가 2열로 정착 고정되어 구성된다. 또한, 양쪽 형강(100)의 내면에는 웨브(111)와 상,하부 플랜지(112),(113) 사이에 좌굴방지를 위한 보강수단(400)이 각각 결합되고, 각 웨브(111)의 내면에는 복수개의 전단방지재(330)가 결합되며, 양쪽 형강(100)의 내측 공간부에 철근(310)이 배근되고 상기 콘크리트(300)가 타설되어 구성된다.

상기 보강수단(400)은 복수개의 보강판(410)이 각 형강(100) 내면의 웨브(111)와 상,하부 플랜지(112),(113) 사이에 일정한 간격을 두고 용접되고, 철근(310)은 각 보강판(410)에 형성된 복수개의 구멍에 끼워져 배근된다. 그리고, 전단방지재(330)는 각 형강(100)의 웨브(111)의 상단부에 관통공을 형성하고, 외측에 너트(331)를 각각 용접한 후, ㄴ자형으로 절곡된 앵커볼트(332)를 나사 체결하여 고정한다.

또, 양쪽 형강(100)의 양단부에 고정되는 정착 고정판(221)의 내측에는 보강판(223)이 고정되어 보강되고, 양쪽 형강(100)의 웨브(111)의 양단부에는 필요에 따라 유압잭과 같은 인장장치를 쉽게 설치할 수 있도록 요홈(114)이 형성된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 피에스에스씨 합성거더를 제조함에 있어서는 일정길이로 절단된 I형강 또는 H형강과 같은 형강(100)의 웨브(111) 내면에 복수개의 보강판(410)을 용접하고, 웨브(111)의 중간부에는 복수매(예를들어 3매)의 보강판(410)을 용접함과 아울러, 웨브(111)의 상단부에 형성된 다수개의 구멍 외측에 너트(331)를 각각 용접하고, 각 너트(331)에 앵커볼트(332)를 체결하며, 또, 각 보강판(410)에 형성된 복수개의 구멍을 통하여 철근(310)을 각각 삽입하여 결합한다.

그리고 웨브(111)의 양단부에 정착 고정판(221)과 보강판(223)을 용접하고, 긴장재(210)의 양단부를 양쪽 정착 고정판(221)에 형성된 구멍을 통하여 외측으로돌출시키고 긴장재(210)의 돌출단부에 정착구(220)를 결합한다.

이와 같이 형강(100)을 주재로 한 철골 구조가 제작되고 긴장수단(200)이 설치된 후, 양쪽 형강(100)을 형합하여 접합부를 V커트 용접등을 행하여 일체화한다.

이후, 상기 정착구(220)에 유압잭과 같은 인장장치를 이용하여 긴장재(210)를 필요한 만큼 일차로 긴장시켜 프리스트레스력을 가한다.

그리고, 양쪽 형강(100)의 상부 플랜지(112)에 형성된 주입공(103)으로 콘크리트(300)를 타설하여 양생시킨다.

이후, 콘크리트(300)가 양생되면 상기 긴장재(210)를 필요한 만큼 이차로 긴장시켜 프리스트레스력을 가한다.

위와 같은 과정으로 도 5a, 5b와 같이 소정의 캠버량(솟음량)을 갖도록 휘어진 형태의 피에스에스씨 합성거더를 얻게 되며, 상기 긴장재(210)를 긴장시키는 긴장과정은 필요한 단계에서 필요한 량 만큼 임의로 조절하여 행할 수 있으며, 피에스에스씨 합성거더의 제조가 완료된 후, 예를 들어 교량을 시공하는 단계 및 보수하는 단계에서도 필요에 따라 임의로 조절할 수 있다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 합성거더를 보인 것으로, 도 6은 합성거더의 분해사시도를 보인 것이고, 도 7은 합성거더의 부분 평면도, 도 8은 합성거더의 부분 절결 측면도를 각각 보인 것이며, 도 9a, 9b는 합성거더가 프리스트레스에 의해 서로 다른 방향으로 캠버링된 형태를 보인 부분 절결 사시도이다.

이에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 의한 피에스에스씨 합성거더는 상기 형강 조립체(101)의 양단부에 하나의 정착 고정판(222)이 각각 고정되고, 긴장재(210)의 양단부는 양쪽 정착 고정판(222)의 중간부에 일열로 형성된 구멍에 외측으로 돌출되게 끼워져 정착구(220)에 의해 정착됨으로써, 형강 조립체(101)의 양단부에 긴장재(210)가 각각 일열로 정착 고정되며, 양쪽 형강(100)의 내면에는 웨브(111)와 상,하부 플랜지(112),(113) 사이에 좌굴방지를 위한 보강수단(400)이 각각 결합되고, 각 웨브(111)의 내면에는 복수개의 전단방지재(330)가 결합되며, 양쪽 형강(100)의 내측 공간부에 철근(310)이 배근되고 상기 콘크리트(300)가 타설된 구성으로 되어 있으며, 그외 다른 내용은 상기한 일 실시예와 같다.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 합성거더의 분해사시도, 부분 절결 측면도 및 캠버링된 형태를 각각 보인 부분 절결 사시도로서, 이에 도시한 다른 실시예의 피에스에스씨 합성거더는 형강(100)을 상하로 겹쳐 다수개의 고장력 볼트와 너트를 이용한 볼트채움(120)으로 결합하고, 이와 같이 결합된 양측부재(110)를 도 1 내지 도 5의 실시예와 같이 형강 조립체(101)의 양단부에 긴장재(210) 및 정착구(200)를 2열로 정착 고정하는 구조로 긴장수단(200)을 적용하고, 보강수단(400) 및 콘크리트(300)와 결합시킨 구성으로 되어 있다.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 합성거더의 분해사시도 및 부분 절결 측면도 및 캠버링된 형태를 각각 보인 부분 절결 사시도로서, 이에 도시한 다른 실시예의 피에스에스씨 합성거더는 형강(100)을 상하로 겹쳐 볼트채움(120) 등으로 접합하고, 이와 같이 접합된 양측부재(110)를 도 6내지 도 9의 실시예와 같이. 형강 조립체(101)의 양단부에 긴장재(210) 및 정착구(200)를 2열로 정착 고정하는 구조로 긴장수단(200)을 적용하고, 보강수단(400) 및 콘크리트(300)와 결합시킨 구성으로 되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 피에스에스씨 합성거더는 예를 들어 신설 교량을 시공할 때에 이용하고, 또 기존 교량을 보수 보강할 때에 이용할 수 있으며, 형강 구조체(102)의 양단부에서 긴장재(210)를 긴장시킴에 의해 캠버(솟음)를 갖게 되므로 상부에 슬래브를 타설할 때에 처짐량을 감소시킬 수 있으며, 인장력을 하부 플랜지가 받아 균열이 발생하지 않는다. 또, 형강(100)에 좌굴 및 압축을 지지해주는 보강판(410)이 결합됨과 아울러 전단방지재(330)와 철근(310)이 결합되고 콘크리트(300)가 타설되어 형강(100)과 콘크리트(300)가 일체화 되므로 강성 및 내하력이 증대되고, 재긴장이 가능하여 유지관리가 매우 용이하게 되며, 경간을 대폭 증대시킬 수 있다. 그리고, 형강(100)에 콘크리트(300)를 타설하여 단면2차모멘트가 증가하므로 구조물의 진동폭이 대폭 감소된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 피에스에스씨 합성거더를 실시함에 있어서, 길이, 폭, 높이 등의 치수 및 형태, 그리고 긴장수단의 수 및 배치 형태 등은 필요에 따라 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다.

그리고, 지금까지 본 발명의 한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러 가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 피에스에스씨 합성거더는 PSC 거더와 강철재 거더의 장점을 모두 갖는 것으로, 신설 교량 및 기존 교량에 적용하여 거더의 캠버를 시공 전,후에 조절할 수 있으므로 슬래브의 처짐량을 간편 용이하게 감소시킬 수 있고, 휨 변형에 의한 균열이 발생하지 않는 이점이 있다. 또, 형강에 좌굴 및 압축을 지지해주는 보강판이 결합됨과 아울러 전단방지재와 철근이 결합되고 콘크리트가 타설되어 형강과 콘크리트가 일체화 되어 있으므로 강성 및 내하력이 증대되고, 재긴장이 가능하여 유지관리가 매우 용이하게 되며, 경간을 대폭 증대시킬 수 있는 이점이 있다. 그리고, 형강에 콘크리트를 타설하여 단면2차모멘트가 증가하므로 구조물의 진동폭이 대폭 감소되는 이점이 있다.뿐만 아니라, 긴장재가 형강 구조체의 내부에 배치되어 외부로 노출되지 않으므로 미관이 우수하고, 형하공간을 길게 확보할 수 있으며, 긴장재가 콘크리트에 매입된 형태로 설치되므로 강선의 시간에 따른 손상을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 한 쌍의 I형강이 결합되어 형강 구조체가 형성되고, 이 형강 구조체에는 그 형강 구조체를 긴장재로 소정의 솟음량을 갖도록 긴장시키기 위한 긴장수단이 결합됨과 아울러, 상기 형강 구조체의 내측 공간부에 콘크리트가 타설되어 구성된 것을 특징으로 하는 피에스에스씨 합성거더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 형강 구조체는 하나의 형강 또는 복수개의 형강이 접합된 양측부재가 양쪽으로 서로 용접되어 형성된 박스형 형강 조립체이고, 상기 긴장수단은 상기 형강 조립체의 양쪽 단부에 정착 고정판이 보강판을 개재하여 고정되며, 상기 긴장재의 양단부가 상기 양쪽 정착 고정판에 적어도 일열 이상으로 각각 형성된 구멍에 외측으로 돌출되게 끼워져 정착구에 의해 정착 고정되어 구성되며, 상기 양쪽 각 형강의 내면에는 웨브와 상,하부 플랜지 사이에 좌굴 방지를 위한 보강판이 각각 결합되고, 각 웨브의 내면에는 복수개의 전단방지재가 결합되며, 양쪽 형강의 내측 공간부에 철근이 배근되고 그 내측 공간부에 상기 콘크리트가 타설되어 구성된 것을 특징으로 하는 피에스에스씨 합성거더.