KR100462966B1 - 합성형 거더교의 단면형상을 개선한 ｐ.ｓ.ｃ ｕ-거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거더의 제작시공 및 그 가설 도중에 발생하는 비틀림에 대한 강성을 보강하고, 바닥판 및 거더의 견고한 일체화를 도모하며, 공정의 간소화 및 공사기간의 단축을 달성할 수 있는 합성형 거더교의 단면형상을 개선한 Ｐ.Ｓ.Ｃ Ｕ-거더에 관한 것이다.

본 발명은 교각의 상부면에 단순 거치된 프리스트레스 콘크리트 거더에 의해 바닥판이 지지되는 합성형 거더교에 있어서, 상부면을 밀폐하는 융기단이 상부로 돌출되어 형성되고, 융기단의 상부면에는 다수의 전단연결부재가 배치되며, 각 전단연결부재는 일측이 개방된 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

합성형 거더교의 단면형상을 개선한 Ｐ.Ｓ.Ｃ Ｕ-거더{Prestressed Concrete U-Girder of compositive girder bridge}

본 발명은 합성형 거더교에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비틀림에 대한 강성이 보강되고, 바닥판 및 거더의 견고한 일체화를 도모하며, 공정의 간소화 및 공사기간의 단축을 달성할 수 있는 합성형 거더교의 단면형상을 개선한 Ｐ.Ｓ.Ｃ Ｕ-거더에 관한 것이다.

일반적으로 교량이라 함은 하천ㆍ해협ㆍ만ㆍ운하ㆍ저지 또는 다른 교통로나 구축물 위를 건너갈 수 있도록 만든 고가구조물로서, 그 구조 형식에 따라 거더교ㆍ트러스트교ㆍ아치교ㆍ현수교ㆍ라멘교 등이 있다.

한편, 거더교는 거더를 주체로하는 교량을 말하며, 그 구조에 따라 상자형 거더교, 격자형 거더교, 합성형 거더교 등으로 분류된다.

이중에서 합성형 거더교는 도 1에 도시된 바와 같이, 교각(101)의 상부면에 단순 거치된 거더(103)에 의해 바닥판(102, 통상 "상판슬래브" 라고도 함)이 지지되는 구조로서, 교량 제작시 교각(101)과 교각(101) 사이를 다수의 거더(103)가 단순 거치된 후에, 거더(103) 상부면에 콘크리트가 타설됨으로써, 거더(103)의 상부면에 바닥판(102)이 일체화되어 형성된 구조이다.

이러한 합성형 거더교에 이용되는 거더는 인장응력이 생기는 부분에 미리 압축력을 가하여 인장력에 대한 저항력을 증대시켜 휨 저항을 증대시키기 위해 강선에 의한 프리스트레스를 도입한 프리스트레스 콘크리트형 거더(Prstressed Concrete Girder)로서, 이러한 프리스트레스 콘크리트 거더는 그 상부면상에서의 콘크리트 현장타설 작업을 용이하게 하기 위한 U자형 단면구조를 가진다(통상, "P.S.C U-거더"라 함).

이와 같은 종래의 거더(10)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 그 상부면이 개방된 U자형 단면구조를 가지고, 그 상부면 가장자리 부분에 다수의 폐합형 전단연결부재(11)가 길이방향으로 소정간격 이격되어 배치된다.

이러한 종래의 거더(10)는 교각의 상부면(coping)에 거치된 후에, 바닥판의 콘크리트 타설작업을 위해, 거더의 개방된 상부면을 덮도록 거푸집(12) 및 이 거푸집(12)을 지지하는 다수의 받침대(13)를 거더(10) 내부에 설치한 후에, 거더(10)의 상부 가장자리 부분에 구비된 전단연결부재(11)에 바닥판용 철근(14)을 조립한다(도 2b 참조).

그런 다음에, 바닥판(15)의 콘크리트 타설 및 양생작업을 수행하게 된다(도 2c 참조).

이렇게 거더(10)의 상부면에서 바닥판(15)의 시공이 완료된 후에는, 거푸집(12) 및 받침대(13)를 철거하게 된다(도 2d 참조).

그러나, 이와 같은 종래의 거더(10)는 그 운반 및 거치시에 비틀림에 대한 변형이나 균열 발생의 우려가 높고, 또한 이러한 거더(10)를 이용한 시공방법은 거푸집(12) 및 받침대(13) 등과 같은 타설 보조설비가 많이 소요됨에 따라 그 설치 및 철거 작업이 매우 복잡하게 이루어져 전체 공정이 번거럽게 되고, 전체 공사기간이 길어지며, 공사비가 증대되는 단점이 있었다.

이에 따라, 상술한 단점을 극복하기 위하여, 거더의 상부면에 판형상의 프리캐스트 패널(precast panel)을 이용한 거더가 제안되었다.

이러한 프리캐스트 패널을 이용한 거더는 도 3에 도시된 바와 같이, 거더(20)의 상부 가장자리를 가로질러 판형상의 프리캐스트 패널(21)이 체결구, 용접 등과 같은 결합수단에 의해 결합되고, 거더(20)의 상부 가장자리에 다수의 T자형 전단연결부재(22)가 길이방향으로 이격되어 배치된다.

이러한 구성에 의해, 교각의 상부면에 거치된 거더(20)의 T자형 전단연결부재(22)에 바닥판용 철근 콘크리트(미도시)가 조립된 후에, 프리캐스트 패널(21)의 상부면에 콘크리트 타설 및 양생작업이 이루져 바닥판(23)이 형성된다.

이러한 프리캐스트 패널을 이용한 거더는 종래의 거더에 비해 비틀림에 대한 강성이 보강되고, 공정이 보다 간소화된 효과는 있지만, 프리캐스트 패널(21)과 거더(20) 사이의 결합부 상에 별도의 실링처리를 하여야 하고, 프리캐스트 패널(21)을 영구적으로 사용함에 따라 그 고정하중이 증가하게 되며, 프리캐스트 패널(21)과 거더(20) 사이의 결합강성이 취약하여 프리캐스트 패널(21)이 쉽게 파손될 수 있고, 거더(20)와 바닥판(23) 사이의 일체화가 취약하여 교량 전체의 내구성이 저하되는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 비틀림에 대한 강성을 강화시킴과 동시에 고정하중의 감소를 도모하고, 바닥판 및 거더의 합성거동 구조를 보다 견고하게 하며, 공정의 단순화 및 공사기간의 단축을 달성할 수 있는 합성형 거더교의 단면형상을 개선한 Ｐ.Ｓ.Ｃ Ｕ-거더를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 합성형 거더교를 예시적으로 도시한 도면.

도 2는 종래의 거더를 도시한 도면.

도 3은 종래의 또 다른 거더를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 합성형 거더교의 거더를 도시한 사시도.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 본 발명의 거더를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 거더가 시공된 상태를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

30 : 거더 31 : 융기단

32 : 전단연결부재 33 : 연결부

35 : 중간격벽

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 교각의 상부면에 단순 거치된 프리스트레스 콘크리트 거더에 의해 바닥판이 지지되는 합성형 거더교에 있어서,상부면을 밀폐하는 융기단이 상부로 돌출되어 형성되고, 융기단의 상부면에는 다수의 전단연결부재가 배치되며, 각 전단연결부재는 일측이 개방된 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 융기단에는 다수의 매립형 주철근 및 배력철근이 매립되고, 상기 매립형 주철근은 융기단의 측면으로 일부 돌출되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 융기단의 측벽은 수직방향으로 직립된 형태로 이루어진다.

바람직하게는, 융기단과 거더 사이의 연결부는 융기단의 두께보다 두껍게 형성된다.

바람직하게는, 전단연결부재는 그 상단부에 바닥용 철근의 외주면이 용이하게 안착될 수 있는 안착부를 구비한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ｐ.Ｓ.Ｃ Ｕ-거더를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 거더(30)는 그 상부면에 융기단(31)이 상부로 돌출되어 형성되고, 융기단(31)의 상부면에는 다수의 전단연결부재(32)가 배치되며, 각 전단연결부재(32)는 일측이 개방된 형태로 이루어진다.

먼저, 본 발명에 적용되는 거더(30)는 인장응력이 생기는 부분에 미리 압축력을 가하여 인장력에 대한 저항력을 증대시켜 휨 저항을 증대시키기 위해 강선에 의한 프리스트레스를 도입한 프리스트레스 콘크리트형 거더(Prstressed ConcreteGirder)로서, 기본적으로 U자형 단면구조를 가진다.

융기단(31)은 U자형 단면을 가진 거더(30)의 개방된 상부면을 폐쇄하도록 콘크리트 타설공정에 의해 일체로 형성된다. 또한, 이 융기단(31)은 거더(30)의 상부 가장자리로부터 상방으로 융기된 상태로 길이방향으로 연장된다.

바람직하게는, 융기단(31)의 측벽은 도 5에 도시된 바와 같이, 수직방향으로 직립된 형태로 이루어질 수도 있고, 상향 또는 하향 경사진 형태로 이루어질 수도 있을 것이다.

또한, 융기단(31)과 거더(30) 사이의 연결부(33)는 융기단(31)의 두께보다 두껍게 형성되어 융기단(31)의 상부면에 형성되는 바닥판(40)을 보다 견고하게 지지할 수 있도록 구성됨이 바람직할 것이다.

융기단(31)의 상부면에는 다수의 전단연결부재(32)가 소정간격으로 이격되어 배치되고, 전단연결부재(32)는 일측이 개방된 형태로 이루어지고, 그 상단부는 철근(41)의 외주면이 용이하게 안착될 수 있는 갈고리 형상의 안착부(32a)를 구비한다.

이러한 전단연결부재(32)의 구성에 의해, 본 발명의 거더(30)가 교각 상부면에 거치된 후에, 바닥판(40)의 골격을 구성하는 다수의 상면 배력철근(41)이 전단연결부재(32)의 개방된 일측으로 삽입되어 전단연결부재(32)의 안착부(32a) 상에 직접 안착되어 조립되고, 다수의 상면 주철근(42)이 상면 배력철근(41)에 대해 직각방향으로 조립됨으로써, 바닥판(40)의 콘크리트 타설공정이 매우 간편하고 신속하게 한다.

또한, 융기단(31)는 그 내부에 길이방향으로 배치된 다수의 매립형 배력철근(36) 및 매립형 배력철근(36)에 대해 직각으로 배치된 다수의 매립형 주철근(37)이 융기단(31)의 측면으로 일부 돌출된 형태로 매립됨에 따라, 다수의 매립형 주철근 및 배력철근(37, 36)이 융기단(31)에 일체로 형성된다.

이러한 융기단(31)의 매립형 철근(36, 37) 구성에 의해, 본 발명의 거더(30)가 교각 상부면에 거치된 후에, 바닥판을 구성하는 다수의 하면 주철근(43)이 각 매립형 주철근(37)의 돌출된 부분에 조립되고, 하면 주철근(43)에 대해 직각방향으로 다수의 하면 배력철근(44)이 각각 조립됨으로써, 바닥판(40)의 콘크리트 타설작업이 매우 신속하게 이루어질 뿐만 아니라 융기단(31)과 바닥판(40)의 합성을 보다 견고하게 할 수 있는 특징이 있다.

대안적으로, 본 발명의 거더(30)는 그 내부면 상에 중간격벽(35)이 거더(30)의 길이방향으로 소정간격 이격되어 배치되고, 이 중간격벽(35)은 그 동심부 상에 중공부(35a)를 가진다. 이러한 중간격벽(35)은 거더(30) 상에 발생하는 비틀림에 대한 강성을 보강하기 위한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 거더(30)를 교각의 상부면에 거치시킨 후에, 융기단(31)의 전단연결부재(32) 및 매립형 철근(37)에 바닥용 골격철근(41, 42, 43, 44)을 신속하고 간편하게 조립한 후에, 콘크리트 타설 및 양생작업에 의해 바닥판(40)을 형성함에 따라, 거더(30)의 융기단(31)이 바닥판(40)의 하부에 견고하게 매립되어 거더(30) 및 바닥판(40)의 일체화가 견고하게 이루어진다.

이와 같이, 본 발명은 거더(30)의 융기단(31)이 바닥판(40)의 하부에 매립됨에 의해 형성된 거더(30) 및 바닥판(40)의 견고한 일체화 구조로 인해, 거더(30) 및 바닥판(40)의 합성거동을 확실하게 함으로써 구조적 신뢰성이 매우 향상되는 특징이 있다.

또한, 본 발명의 거더(30)는 그 단면강성을 증대시킴에 따라 비틀림에 대한 강성을 증대시킨 특징이 있다.

또한, 본 발명의 거더(30)는 그 상부면을 밀폐하는 융기단(31)에 의해 종래의 거더와 달리, 교각의 상부면(coping)에 거치된 후에 별도의 슬래브 타설용 거푸집 및 받침대 등과 같은 타설 보조장치가 필요없으므로 그 시공작업이 매우 간편하게 이루어짐과 동시에 공사기간이 매우 단축되는 특징이 있다.

또한, 본 발명의 거더(30)는 종래의 프리캐스트 패널을 이용한 거더와 비교하여, 거더(30)의 상부면에 융기단(31)이 일체로 형성됨에 따라 고정하중이 상대적으로 감소되고, 거더(30)와 융기단(31) 사이의 연결부(33) 구조에 의해 연결강도가 보다 보강되는 특징이 있다.

상기와 같은 본 발명은, 거더의 제작시공 및 가설 도중에 발생할 수 있는 비틀림에 대한 강성을 강화시킴과 동시에 고정하중의 감소를 도모하고, 바닥판 및 거더의 합성거동 구조를 보다 견고하게 하며, 공정의 단순화 및 공사기간의 단축을 달성할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 교각의 상부면에 단순 거치된 프리스트레스 콘크리트 거더에 의해 바닥판이 지지되는 합성형 거더교에 있어서,

   거더(30)와 바닥판(40)의 일부가 되는 융기단(31)을 일체로 형성하되,

   위 융기단(31)은 그 상부면이 밀폐되어 있으며, 측벽이 수직방향으로 직립한 형태로 이루어지며, 상기 거더(30)의 상부로 돌출되도록 형성되고;

   상기 융기단(31)의 상부면에는 갈고리 형상으로 된 다수의 전단연결부재(32)가 배치되며, 이 전단연결부재(32)는 일측이 개방되고 그 상단부에 상면배력철근(41)의 외주면이 용이하게 안착될 수 있는 안착부(32a)가 형성되어 있고;

   상기 융기단(31)에는 다수의 매립형 주철근(37) 및 배력철근(36)이 상호 직각되게 매립되고, 위 매립형 주철근(37)은 융기단(31)의 측면으로 일부 돌출되도록 형성되고;

   상기 융기단(31)과 거더(30) 사이의 연결부(33)는 융기단(31)의 두께보다 두껍게 형성되고;

   상기 거더(30)의 내부면과 상기 융기단(31)의 하부면에는 동심부 상에 중공부(35a)가 마련된 중간격벽(35)이 거더(30)의 길이방향으로 소정간격 이격되어 배치되도록 형성;된 것을 특징으로 하는 합성형 거더교의 단면형상을 개선한 Ｐ.Ｓ.Ｃ Ｕ-거더.
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