KR100460456B1 - 아이 형강 합성중공바닥판 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 I형강 합성중공바닥판에 관한 것으로서, 구체적으로는 주철근을 대신하여 설치된 I형강의 복부에 관통공을 형성하고, 상기 I형강과 교차되도록 관통공에 중공관을 설치하여 콘크리트 내부에 중공부를 형성하므로써 I형강의 중량뿐만 아니라 I형강과 합성되는 콘크리트의 중량을 감소시켜 바닥판의 경량화를 이루는 새로운 구조의 I형강 합성중공바닥판 및 그 시공방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 강재판으로 이루어진 저판(1)과; 주철근을 대신하여 상기 저판(1) 위에 소정 간격을 두고 나란하게 배치되는 다수개의 I형강(10)과; 상기 I형강(10)이 내부에 위치하도록 상기 저판(1) 위에 소정 두께로 타설되어 상기 I형강(10)과 합성되는 콘크리트(40)로 이루어진 바닥판으로서, 상기 I형강(10)의 복부에는 소정 간격으로 관통공(12)이 형성되어 있으며; 상기 관통공(12)에는 내부가 비어 있는 중공관(20)이 상기 I형강(10)과 교차하도록 관통하여 배치되며; 상기 관통공(12)에는 하부 배력철근(21)이 배근되고 상기 I형상(10)의 상부 플랜지 위로는 상부 배력철근(22)이 배근되는 구성을 가지고 있어, 상기 I형강(10) 복부의 관통공(12)과 그에 배치되는 중공관(20)에 의하여 바닥판 콘크리트의 내부에 중공부를 형성하여 바닥판을 경량화시키는 것을 특징으로 하는 I형강 합성중공바닥판 및 그 시공방법이 제공된다.

본 발명의 I형강 합성중공바닥판에 의하면, 주철근을 대신하여 I형강을 사용하므로 I형강으로 인한 바닥판의 보강효과는 그대로 유지하면서도, 속이 비어 있는 중공관이 I형강을 교차하여 바닥판의 복부에 설치되어 있으므로, 중공관의 내부 부피만큼 콘크리트 사용량이 줄어들어 바닥판의 자중을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 중공관의 교차 설치를 위하여 I형강의 복부에 관통공을 형성하게 되는데, 관통공의 형성을 위하여 I형강의 복부 부분을 제거하여야 하므로 그에 따라 I형강 자체의 자중도 줄어들어 그에 따른 바닥판 자중 감소효과가 현저하다.

Description

아이 형강 합성중공바닥판 및 그 시공방법{Hollow Type I Beam Composite Deck and Constructing Method thereof}

본 발명은, 주철근 대신에 I빔, 즉 I형강을 배치하여 콘크리트와 일체로 합성한 구조의 I형강 합성바닥판 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 향상된 피로강도를 유지하면서도 바닥판 자체의 중량을 현저하게 줄여 경량화시킨 I형강 합성중공바닥판 및 그 시공방법에 관한 것이다.

구조물의 일예로서, 교량의 경우 최근 차량 무게의 증가, 교통량의 증가 등으로 인하여 교량의 바닥판은 가혹한 하중을 받게 되고, 그에 따라 펀칭 등의 파괴 발생빈도가 잦아지며 보수나 교체의 필요가 증가하게 되어 교량 사용상에 중대한 영향을 미치고 있는 실정이다. 특히, 교량의 경우 차량이 빈번하게 통행하여 그에 따른 피로하중을 가하기 때문에, 교량의 바닥판은 결국 피로강도가 구조물의 성능을 지배하게 된다.

이와 같이 교량 등의 구조물에 사용되는 바닥판의 강도, 구체적으로는 피로강도를 향상시키기 위한 노력의 결과로 주철근 대신에 I빔, 즉 I형강을 배치하여 콘크리트와 일체로 합성한 구조의 I형강 합성바닥판이 개발되어 있다.

즉, 바닥판의 주철근을 I형강으로 대체하여, 기존의 주철근 배근 위치에 I형강을 위치시킨 후 콘크리트를 타설하여 I형강과 콘크리트를 합성하는 것이다. 이러한 I형강 합성바닥판은 주로 프리캐스트 방식으로 제작된다.

그런데, 단순히 주철근을 I형강으로 대체한 종래의 I형강 합성바닥판의 경우, 철근보다 상대적으로 무거운 I형강을 사용함으로 인하여 바닥판 전체의 자중이증가하게 된다. 교량 등과 같은 구조물에 있어서는 바닥판의 자중이 전체 구조물의 중량에서 차지하는 비율이 크기 때문에, 바닥판의 자중이 증가한다는 것은 구조물의 자중 증가의 직접적인 원인이 되며, 이는 단순히 바닥판 자체의 경제성뿐만 아니라, 바닥판을 지지하는 주변 구조물, 예를 들어 현수교, 사장교 등의 교량에서는 케이블, 주탑, 앵커 등의 주변 구조물이 거대화되는 결과를 초래하게 될 뿐만 아니라 시공비도 증가하게 되어 경제성을 악화시키는 원인이 된다. 또한, 구조물의 거대화는 더 넓은 시공공간의 확보를 필요로 하게 된다.

따라서, I형강 합성바닥판의 우수한 구조적인 성능, 즉 향상된 피로내구성, 시공편리성 등은 그대로 유지하면서도 전체 구조물의 경량화와 시공 간소화 등을 위하여 바닥판의 자중을 감소시킬 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 위와 같은 종래의 I형강 합성바닥판이 가지고 있던 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 주철근을 대신하여 설치된 I형강의 복부에 관통공을 형성하고, 상기 I형강과 교차되도록 관통공에 중공관을 설치하여 콘크리트 내부에 중공부를 형성하므로써 I형강의 중량뿐만 아니라 I형강과 합성되는 콘크리트의 중량을 감소시켜 바닥판의 경량화를 이루는 새로운 구조의 I형강 합성중공바닥판 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 합성바닥판의 일예로서, 교량의 바닥판으로 사용되는 I형강 합성중공바닥판의 개략적인 사시도이다.

도 2a는 도 1의 선 A-A에 따른 단면도이다.

도 2b는 도 2a의 C부분의 확대 상세도이다.

도 2c는 본 발명에서 I형강을 설치할 때 I형강이 들려지는 것을 방지하기 위하여 채용된 구조를 설명하기 위한 저판과 I형강의 결합구조에 대한 개략도이다.

도 3은 도 1의 선 B-B에 따른 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 저판 10 I형강

11 하부 플랜지 12 관통공

15 절취공 20 중공관

21 하부 배력철근 22 상부 배력철근

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 강재판으로 이루어진 저판과; 주철근을 대신하여 상기 저판 위에 소정 간격을 두고 나란하게 배치되는 다수개의 I형강과; 상기 I형강이 내부에 위치하도록 상기 저판 위에 소정 두께로 타설되어 상기 I형강과 합성되는 콘크리트로 이루어진 바닥판으로서; 상기 I형강의 복부에는 소정 간격으로 관통공이 형성되어 있으며, 상기 관통공에는 내부가 비어 있는 중공관이 상기 I형강과 교차하도록 관통하여 배치되며, 상기 관통공에는 하부 배력철근이 배근되고 상기 I형상의 상부 플랜지 위로는 상부 배력철근이 배근되는 구성을 가지고 있어, 상기 I형강 복부의 관통공과 그에 배치되는 중공관에 의하여 바닥판 콘크리트의 내부에 중공부를 형성하여 바닥판을 경량화시키는 것을 특징으로 하는 I형강 합성중공바닥판이 제공된다.

위와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 I형강 합성중공바닥판에서는, 주철근을 대신하여 I형강을 사용하므로 I형강으로 인한 바닥판의 보강효과는 그대로 유지하면서도, 속이 비어 있는 중공관이 I형강을 교차하여 바닥판의 복부에 설치되어 있으므로, 중공관의 내부 부피만큼 콘크리트 사용량이 줄어들어 바닥판의 자중을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 중공관의 교차 설치를 위하여 I형강의 복부에 관통공을 형성하게 되는데, 관통공의 형성을 위하여 I형강의 복부 부분을 제거하여야 하므로 그에 따라 I형강 자체의 자중도 줄어들어 그에 따른 바닥판 자중 감소효과가 현저하다.

본 발명에서는 상기한 구성에 더하여 상기 I형강의 경량화를 위하여 I형강의 복부에 다수개의 절취공이 소정 간격으로 더 형성되어 있는 구조를 가진 I형강 합성중공바닥판이 제공된다.

위와 같은 구성에 의하면, I형강의 복부에 다수개의 절취공을 형성하여 구조적인 중요도가 낮은 I형강의 복부 일부를 제거하므로써 I형강의 자중을 더욱 경감하게 되고 그에 따라 바닥판의 자중을 더욱더 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 I형강 합성중공바닥판의 시공방법이 제공되는데, 본 발명에 따른 시공방법은, 바닥거푸집으로서 기능하도록 강재판으로 이루어진 저판을 설치하는 단계; 복부에는 소정 간격으로 관통공이 형성되어 있는 다수개의 I형강을 상기 저판 위에 주철근을 대신하여 소정 간격을 두고 나란하게 배치하는 단계; 내부가 비어 있는 중공관이 상기 I형강과 교차하도록 상기 관통공을 관통하여 배치하는 단계; 상기 관통공에 하부 배력철근을 배근하고, 상기 I형강의 상부 플랜지 위에 상부 배력철근을 배근하는 단계; 상기 저판 위에 배치된 상기 I형강, 중공관 및 상하부 배력철근 위로 소정 두께의 콘크리트를 타설하므로써 상기 I형강 복부의 관통공과 그에 배치되는 중공관에 의하여 바닥판 콘크리트의 내부에 중공부가 형성되도록 하여 경량의 바닥판을 시공하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용효과에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 합성바닥판의 일예로서, 교량의 바닥판으로 사용되는 I형강 합성중공바닥판의 개략적인 사시도이다. 설명을 위하여 도 1에서 콘크리트 부분은 점선으로 도시하였다. 도 2a는 도 1의 선 A-A에 따른 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 C부분의 확대 상세도이며, 도 2c는 본 발명에서 I형강을 설치할 때 I형강이 들려지는 것을 방지하기 위하여 채용된 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도3은 도 1의 선 B-B에 따른 단면도이다.

도면에 도시된 것처럼, 아연강판과 같은 판재로 이루어진 저판(1) 위에는 바닥판의 주철근을 대신하여 다수개의 I빔, 즉 I형강(10)이 소정 간격을 두고 교축직각 방향으로 나란하게 배치된다.

상기 I형강(10)이 저판(1) 위에 직접 놓여질 때, I형강(10)이 들려지는 것을 방지하기 위하여 못과 같은 별도의 수단을 이용하여 상기 I형강(10)의 하부 플랜지(11)를 눌러 주도록 한다. 즉, 예를 들면 도 2c에 도시된 것처럼, I형강(10) 주위에 못(31)을 고정시켜 못 머리가 하부 플랜지(11)를 누르도록 하여 I형강(10)이 들려지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 I형강(10)의 복부에는 소정 간격으로 관통공(12)이 형성되어 있다. 도면에서는 관통공(12)이 반원형으로 형성되어 있으나, 본 발명에 있어서 상기 관통공(12)의 형상은 이에 한정되지 아니하며 임의로 변형할 수 있다. 참고로 도 2b에서는 관통공(12) 내에 콘크리트가 채워져 있는 상태가 도시되어 있다.

다수개의 상기 I형강(10)은 상기 관통공(12)이 동일한 위치에 있도록 배치되는데, 내부가 비어 있는 중공관(20)이 상기 관통공(12)을 관통하여 상기 I형강(10)을 교차하도록 배치된다. 상기 중공관(20)은 강관으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 바닥판에서 주철근과 수직하게 배치되는 배력철근은 다음과 같이 배치된다. 도면에 도시되어 있는 것처럼, 하부 배력철근(21)은 상기 중공관(20)과 함께 상기 관통공(12)을 관통하여 상기 I형강(10)을 교차하도록 배치된다. 도 2b에 도시된 실시예에서는, 상기 하부 배력철근(21)이 반원형의 관통공(12) 모서리에 배치되어 있다. 상부 배력철근(22)은 상기 I형강(10)의 상부에서 I형강(10)과 교차하도록 놓여진다.

위와 같이, 저판(1) 위에 I형강(10), 중공관(20) 및 상하부 배력철근(21, 22)을 배치한 후에 콘크리트를 소정 두께로 타설하여 양생시키므로써, 상기한 I형강(10), 중공관(20), 상하부 배력철근(21, 22)이 콘크리트(40) 내부에서 콘크리트와 합성되도록 하여 바닥판을 형성하게 된다.

위와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 I형강 합성중공바닥판에서는, 주철근을 대신하여 I형강(10)을 사용하므로 I형강(10)으로 인한 바닥판의 보강효과는 그대로 유지하면서도, 속이 비어 있는 중공의 중공관(20)이 I형강(10)을 교차하여 바닥판의 복부에 설치되어 있으므로, 중공관(20)의 내부 부피만큼 콘크리트 사용량이 줄어들어 바닥판의 자중을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 중공관(20)의 교차 설치를 위하여 I형강(10)의 복부에 관통공(12)을 형성하게 되는데, 관통공(12)의 형성을 위하여 I형강(10)의 복부 부분을 제거하여야 하므로 그에 따라 I형강(10) 자체의 자중도 줄어들어 그에 따른 바닥판 자중 감소효과가 현저하다.

한편, 본 발명에 따른 I형강 합성중공바닥판에서는 바닥판의 경량화를 위하여 I형강(10)의 복부에 다수개의 절취공(15)을 더 구비할 수 있다. 주철근을 대신한 I형강(10)에서 외력에 의한 지지력은 실질적으로 I형강(10)의 상부 플랜지(14)와 하부 플랜지(11)가 부담하게 된다. 따라서, 상대적으로 구조적인 보강기능이 적은 I형강(10)의 복부에 다수개의 절취공(15)을 형성하여 복부 부분을 제거하여도 I형강(10)이 가지는 구조적인 성능은 유지된다.

이와 같이, 본 발명에서는 I형강(10)의 복부에 다수개의 절취공(15)을 형성하여 구조적인 중요도가 낮은 I형강(10)의 복부 일부를 제거하므로써 I형강(10)의 자중을 줄이게 된다. 이러한 구조로 인하여 결국 I형강(10)을 구비한 본 발명의 중공형 I형강 합성바닥판의 자중을 더욱더 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 I형강 합성중공바닥판은 현장에서 위와 같은 배치순서에 따라 각 부재들을 설치한 후 콘크리트(40)를 타설하여 시공할 수도 있으나, 공장에서 프리캐스트 방식으로 사전 제작한 후 공장으로 이송하여 사용할 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 중공형 I형강 합성바닥판에 있어서는, 주철근을 대신하여 I형강을 사용하므로 I형강으로 인한 바닥판의 보강효과는 그대로 유지하면서도, 속이 비어 있는 중공의 중공관이 I형강을 교차하여 설치되어 있으므로, 중공관의 내부 부피만큼 콘크리트 사용량이 줄어들어 바닥판의 자중을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 중공관의 교차 설치를 위하여 I형강의 복부에 관통공을 형성하게 되는데, 관통공의 형성을 위하여 I형강의 복부 부분을 제거하여야 하므로 그에 따라 I형강 자체의 자중도 줄어들어 그에 따른 바닥판 자중 감소효과가 현저하다. 따라서, 본 발명에 따른 I형강 합성중공바닥판은, 바닥판의 자중에 의한 영향이 큰 장대교량 또는 바닥판의 자중 감소가 절실히 요구되는 바닥판의 개, 보수에 효과적으로 적용될 수 있다.

특히, 구조적인 성능이 우수한 I형강을 사용하게 되므로 주철근을 사용하는 일반적인 철근 콘크리트 바닥판에 비하여 바닥판의 두께를 감소시킬 수 있게 되어, 좀더 슬림화된 구조물을 시공할 수 있게 된다.

또한, I형강의 설치를 위하여 저판을 이용하므로, 저판 자체가 콘크리트 거푸집 역할을 하게 되므로 콘크리트 타설을 위한 형틀, 동바리 등이 필요하지 않게 되어 가설공사를 생략할 수 있다. 이러한 콘크리트 타설을 위한 가설공사를 생략함으로 인하여 시공비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 정밀도로 시공할 수 있으므로 구조물의 품질이 향상된다. 더 나아가 가설공사에 소요되는 시간을 단축할 수 있으므로 전체 공기를 현저하게 단축할 수 있게 된다.

그 이외에도 본 발명에 따른 I형강 합성중공바닥판은 프리캐스트 방식에 의한 공장제작이 가능하므로, 설계 활하중에 따라 교량 바닥판의 구조를 규격화할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상 및 특허청구범위 내에서 자유로운 변형과 개선이 이루어질 수 있다.

Claims (3)

1. 강재판으로 이루어진 저판(1)과;

   주철근을 대신하여 상기 저판(1) 위에 소정 간격을 두고 나란하게 배치되는 다수개의 I형강(10)과;

   상기 I형강(10)이 내부에 위치하도록 상기 저판(1) 위에 소정 두께로 타설되어 상기 I형강(10)과 합성되는 콘크리트(40)로 이루어진 바닥판으로서,

   상기 I형강(10)의 복부에는 소정 간격으로 관통공(12)이 형성되어 있으며;

   상기 관통공(12)에는 내부가 비어 있는 중공관(20)이 상기 I형강(10)과 교차하도록 관통하여 배치되며;

   상기 관통공(12)에는 하부 배력철근(21)이 배근되고 상기 I형상(10)의 상부 플랜지 위로는 상부 배력철근(22)이 배근되는 구성을 가지고 있어,

   상기 I형강(10) 복부의 관통공(12)과 그에 배치되는 중공관(20)에 의하여 바닥판 콘크리트의 내부에 중공부를 형성하여 바닥판을 경량화시키는 것을 특징으로 하는 I형강 합성중공바닥판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 I형강(10)의 경량화를 위하여 I형강(10)의 복부에 다수개의 절취공(15)이 소정 간격으로 더 형성되어 있는 특징으로 하는 I형강 합성중공바닥판.
3. 바닥거푸집으로서 기능하도록 강재판으로 이루어진 저판(1)을 설치하는 단계;

   복부에는 소정 간격으로 관통공(12)이 형성되어 있는 다수개의 I형강(10)을 상기 저판(1) 위에 주철근을 대신하여 소정 간격을 두고 나란하게 배치하는 단계;

   내부가 비어 있는 중공관(20)이 상기 I형강(10)과 교차하도록 상기 관통공(12)을 관통하여 배치하는 단계;

   상기 관통공(12)에 하부 배력철근(21)을 배근하고, 상기 I형강(10)의 상부 플랜지 위에 상부 배력철근(22)을 배근하는 단계;

   상기 저판(1) 위에 배치된 상기 I형강(10), 중공관(20) 및 상하부 배력철근(21, 22) 위로 소정 두께의 콘크리트(40)를 타설하므로써 상기 I형강(10) 복부의 관통공(12)과 그에 배치되는 중공관(20)에 의하여 바닥판 콘크리트의 내부에 중공부가 형성되도록 하여 경량의 바닥판을 시공하는 것을 특징으로 하는 I형강 합성중공바닥판 시공방법.