KR100489382B1 - 폐합단면형 데크플레이트와 아이형 빔의 복합형 합성바닥판 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데크플레이트에 I형강을 설치하여 콘크리트에 매립하고 데크플레이트에 폐합단면 보강부를 설치하므로써 구조적인 성능이 더욱 향상되어 교량 등의 토목구조물에도 사용할 수 있는 새로운 구조의 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 표면에는 횡방향으로 길게 형성된 폐합단면 보강부가 소정 간격으로 일체로 형성되어 있으며, 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 데크플레이트와; 상기 데크플레이트의 폐합단면 보강부 사이에 형성되는 오목부에서 상기 데크플레이트와 일체로 결합되어 설치되며 그 외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 I형 빔과; 상기 데크플레이트의 상부에서 상기 I형 빔이 내부에 매립되도록 소정 높이로 타설되어 상기 데크플레이트 및 I형 빔과 일체로 결합되는 콘크리트로 이루어지는 구성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법이 제공된다.

본 발명의 복합형 합성 바닥판에 있어서는, 데크플레이트, I형 빔의 하부 플랜지 및 하부 웨브가 바닥판에 작용하는 인장력을 지탱하게 되므로 상당히 큰 하중을 지지할 수 있으며, 그에 따라 교량과 같은 토목구조물에 사용하기에 적합하게 된다.

Description

폐합단면형 데크플레이트와 아이형 빔의 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법{Hybrid Type Composite Deck having Closed Sectional Deck Plate and I Beam, and Constructing Method thereof}

본 발명은, 토목구조용 합성 바닥판 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 폐합단면 보강부를 가진 데크플레이트(deck plate)을 콘크리트와 일체로 합성하여 형성한 토목구조용 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법에 관한 것이다.

합성 슬래브라고도 불리는 합성 바닥판은 강재판 등으로 이루어진 플레이트를 콘크리트와 합성하여 형성된 바닥판이다. 이러한 종래의 합성 바닥판으로서 널리 알려진 것으로는 데크플레이트형 합성 바닥판이다. 도 4에는 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판(10)의 형상이 사시도로 도시되어 있는데, 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판(10)은 요철이 형성된 강재판으로 이루어진 데크플레이트(11) 위에 콘크리트(12)를 타설하여 일체화시켜 형성된다.

이러한 데크플레이트형 합성 바닥판(10)의 경우, 바닥판에 작용하는 인장력은 데크플레이트(11)가 부담하게 되며, 압축력은 콘크리트(12)에 의하여 부담하게 된다. 그런데, 통상 콘크리트의 압축강도를 보강하기 위하여 콘크리트 내에는 압축철근(13)을 배근하여 압축철근(13)이 압축력을 분담하도록 한다.

이와 같이, 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판(10)에서는, 압축측의 보강을 위하여 압축철근(13)을 배근하게 되므로 그에 따라 작업량과 소요 자재가 늘어나게 되어 공사비 등이 많이 소요되며, 만일 압축철근(13)을 배근하지 아니하는 경우에는 콘크리트(12)의 압축강도를 보강하기 위하여 콘크리트(12)의 단면을 증가시켜야 되므로, 그에 따라 공사비의 증가, 자중의 증가 등의 단점들이 발생하게 된다.

따라서, 위와 같은 단점으로 인하여 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판(10)의 경우, 실제로 건축물의 바닥판 등과 같은 소규모 건축 구조물에 사용되어 왔다.

본 발명은 위와 같은 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판이 가지고 있던 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 데크플레이트에 폐합단면 보강부를 설치하므로써, 구조적인 성능이 더욱 향상되어 교량 등의 토목구조물에도 사용할 수 있는 새로운 구조의 복합형 합성 바닥판 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 튜브형상을 가지며 횡방향으로 길게 형성된 폐합단면 보강부가 표면에 소정 간격으로 일체로 형성되어 있으며, 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 데크플레이트와; 상기 데크플레이트의 상부에서 소정 높이로 타설되어 상기 데크플레이트와 일체로 결합되는 콘크리트 슬래브로 이루어지는 구성을 가진 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판이 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 복합형 합성 바닥판의 또다른 실시예로서, 상기 데크플레이트의 폐합단면 보강부 사이에 형성되는 오목부에는, 외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 I형 빔이 상기 데크플레이트와 일체로 결합되어 설치되며; 상기 I형 빔은 상기 콘크리트 슬래브의 내부에 일체로 매립되어 상기 데크플레이트, I형 빔 및 콘크리트 슬래브가 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판이 제공된다.

한편, 본 발명에서는, 횡방향으로 길게 연장된 폐합단면 보강부가 표면에 소정 간격으로 일체로 형성되도록 그리고 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되도록 데크플레이트를 제작하는 단계; 외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재가 구비되어 있는 I형 빔을 상기 데크플레이트의 상기 폐합단면 보강부 사이에 형성된 오목부에 설치하여 상기 데크플레이트와 일체로 결합하는 단계; 상기 I형 빔이 내부에 매립되도록 상기 데크플레이트의 상부에 콘크리트를 소정 높이로 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판의 시공방법이 제공된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용효과에 대하여 설명한다.

도 1a는 주형(2) 위에 설치되어 있는 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판(1)의 개략적인 사시도로서, 일부분이 내부 구조가 보이도록 도시되어 있다. 도 1b는 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판(1)의 구조를 도시하기 위한 상기 도 1a의 선A-A에 따른 단면도이다.

도 1a 및 도 1b에 도시되어 있듯이, 주형(2) 위에 설치되어 교량을 이루게 되는 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판(1)은 횡방향(예를 들면 교축직각방향)으로 길게 폐합단면 보강부(25)가 형성되어 있는 데크플레이트(20)를 구비하고 있다. 상기 폐합단면 보강부(25)는 횡방향으로 길게 연장된 튜브형상을 가지고 있으며 데크플레이트(20)의 상면에서 소정 간격을 두고 데크플레이트(20)와 일체로 결합되어 형성된다.

상기 폐합단면 보강부(25)는 절곡된 판재를 상기 데크플레이트(20)의 상면에 일체로 부착하므로써 형성할 수도 있으며, 또는 데크플레이트(20)에 볼록부를 형성하고, 그 볼록부 하부를 판재로 폐합시켜 형성할 수도 있다. 본 발명에서는, 상기한 방법 이외에 어떠한 방법으로 상기 폐합단면 보강부(25)를 형성하여도 무방하다.

상기 폐합단면 보강부(25)가 설치된 상기 데크플레이트(20) 위로 콘크리트를 타설하여 콘크리트 슬래브(30)를 형성하므로서 합성 바닥판(1)을 형성한다. 상기 콘크리트 슬래브(30)로는 일반적인 포트랜드 시멘트를 이용한 콘크리트를 사용하나, 고강도 콘크리트, 섬유보강 콘크리트 등 다양한 종류의 공지된 콘크리트를 사용하여도 무방하다.

상기 콘크리트 슬래브(30)와 데크플레이트(20)의 전단합성을 위하여 상기 폐합단면 보강부(25)의 상면에는 스터드와 같은 전단연결재(23)가 설치된다. 상기 전단연결재(23)는 도면에 도시된 스터드에 한정되지 아니하며, 예를 들어 표면 돌기, 거친 표면 등 콘크리트 슬래브(30)와 전단합성 작용을 할 수 있는 공지의 수단으로 상기 전단연결재(23)를 대신한 수 있다.

한편, 스터드를 이용하여 전단연결재(23)를 설치하는 경우, 그 설치 위치는 도면에 도시된 것처럼 상기 데크플레이트(20)의 폐합단면 보강부(25) 상면에 한정되는 것이 아니라 자유로이 선택하여 설치할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 데크플레이트(20)는 다수개의 유닛이 연결되어 하나의 전체적인 데크플레이트(20)를 형성하도록 구성될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에는 특별히 FRP로 이루어진 데크플레이트 유닛이 서로 연결되어 전체적인 데크플레이트(20)를 형성하는 경우가 도시되어 있는데, 양측 데크플레이트 유닛의 페합단면 보강부(25)가 형성되어 있지 아니한 부분을 에폭시, 접착제 등을 이용하여 겹치게 놓아 접합하여 양측 유닛을 하나로 연결하여 전체 데크플레이트(20)를 형성할 수 있다. 만일 상기 데크플레이트(20)가 강재 등으로 구성되는 경우, 고장력 볼트, 리벳 등을 이용하여 유닛의 겹쳐진 부분을 연결할 수 있다.

한편, 본 발명의 복합 합성 바닥판(1)은 프리캐스트 형식으로 사전 제작된 바닥판 유닛을 조립하는 방식으로도 구성될 수 있는데, 도 1c에는 프리캐스트 형식으로 조립된 복합 합성 바닥판(1)의 단면도가 도시되어 있다. 도 1c에 도시되어 있듯이, 상기한 데크플레이트 유닛의 상부에 콘크리트 슬래브를 사전에 타설하여 데크플레이트(20)와 콘크리트 슬래브(30)가 일체를 이룬 바닥판 유닛의 데크플레이트를 위와 같은 방법으로 연결한 후, 그 연결부위에 무수축 콘크리트와 같은 채움재(31)를 채우므로써 전체 복합 합성 바닥판(1)을 구성하게 되는 것이다.

다음으로는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 또다른 실시예에 대하여 설명한다.

도 2a 및 도 2b에는 데크플레이트(20)의 페합단면 보강부(25) 사이의 오목부(24)에 I형 빔(21)이 위치하여 상기 데크플레이트(20)와 일체로 결합되어 있는 실시예의 사시도와 단면도가 각각 도시되어 있다.

상기 I형 빔(21)은 오목부(24)에 위치하여 데크플레이트(20)와 일체로 결합되는데, 만일 데크플레이트(20)와 I형 빔(21) 모두가 강재로 이루어진 경우 용접에 의하여 상기 I형 빔(21)을 데크플레이트(20)의 오목부(24)에 일체로 부착할 수 있다. 그 외에 상기 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)이 강재로 이루어지지 아니한 경우에는 접착제 등을 이용하여 서로 일체화시킬 수 있으며, 또다른 방법으로는 볼트, 리벳 등의 체결수단이 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)의 하부 플랜지를 관통하도록 설치하여 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)을 일체화시킬 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)은 각각 강재판과 강재빔으로 이루어지는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 아니하며, FRP 등의 재질로도 이루어질 수 있다.

이와 같이, 데크플레이트(20)의 오목부(24)에 I형 빔(21)을 일체로 설치한 후, 상기 데크플레이트(20) 위로 콘크리트 슬래브(30)를 타설하여 합성 바닥판(1)을 형성한다. 이때, 합성 바닥판(1)의 표면 평탄성을 위해서 콘크리트 슬래브(30)의 타설 높이는 상기 I형 빔(21)의 상부 플랜지 상면과 일치시키는 것이 바람직하다.

I형 빔(21)에는 콘크리트 슬래브(30)와의 전단합성을 위하여 스터드와 같은 전단연결재(22)가 설치되어 있다. 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)에 각각 전단연결재(22, 23)가 설치되고 이 전단연결재(22, 23)가 콘크리트 슬래브(30)에 매립되므로써, 전단연결재(22, 23)와 콘크리트의 기계적인 전단합성 작용, 그리고 데크플레이트(20)의 표면과 콘크리트 슬래브(30)의 기계적인 전단합성 작용에 의하여 상기 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)이 콘크리트 슬래브(30)와 일체로 합성된다.

상기 콘크리트 슬래브(30)로는 일반적인 포트랜드 시멘트를 이용한 콘크리트를 사용하나, 고강도 콘크리트, 섬유보강 콘크리트 등 다양한 종류의 공지된 콘크리트를 사용하여도 무방하다.

이와 같이, 상기 데크플레이트(20)와 I형 빔(21)이 콘크리트 슬래브(30)와 일체로 합성된 본 발명의 복합형 합성 바닥판(1)에 있어서는, 데크플레이트(20)와, I형 빔(21)의 하부 플랜지 및 하부 웨브가 바닥판에 작용하는 인장력을 지탱하게 된다. 따라서, 상당히 큰 하중을 지지할 수 있으며, 그에 따라 교량과 같은 토목구조물에 사용하기에 적합하게 된다.

한편, 합성 바닥판(1)에 작용하게 되는 압축력은 콘크리트 슬래브(30)와, I형 빔(21)의 상부 플랜지 및 상부 웨브가 지탱하게 된다. 따라서, 합성 바닥판(1)에 작용하는 부(-)모멘트에 효율적으로 대응할 수 있게 된다. 특히, 종래의 일반적인 바닥판(1)에서는 압축력의 나누어 부담하기 위한 압축철근의 배근이 필요하였으나, 본 발명의 합성 바닥판(1)에서는 콘크리트 슬래브(30) 뿐만 아니라 I형 빔(21)의 상부 플랜지 및 상부 웨브가 압축력을 나누어 부담하기 때문에, 반드시 압축철근을 배근하여야 할 필요가 없어지거나 그 필요성이 최소화된다.

특히, 본 발명에서는 데크플레이트(20)에 폐합단면 보강부(25)가 형성되어 있어, 폐합단면 보강부(25)에 의하여 단면이차모멘트가 증가하여 전체 합성 바닥판의 강성이 증가하게 된다.

한편, 위의 실시예에 따른 복합형 합성 바닥판(1) 역시 현장 타설 콘크리트에 의해서만 제작되는 것이 아니라, 프리캐스트 방식으로 제조될 수 있다. 즉, 데크플레이트(20), I형 빔(21) 및 콘크리트 슬래브(30)로 이루어진 합성 바닥판 모듈을 공장에서 제작한 후 이를 현장으로 이송하여 앞서 도 1c에서 설명한 방법과 같이 연결하므로써 전체 교량의 바닥판을 형성할 수 있는 것이다.

상기 도 1a 내지 도 2b에 도시된 실시예에 있어서, 상기 데크플레이트(20)의 오목부(24) 및 폐합단면 보강부(25)의 형상이 구형(口形)으로 이루어져 있으나, 상기 오목부(24) 및 폐합단면 보강부(25)의 형상은 반드시 이에 한정되지 아니하며 다양하게 변화될 수 있다. 구체적으로 도 3a 내지 도 3c에는 상기 폐합단면 보강부(25)의 다양한 변형 형상들이 도시되어 있는데, 도 3a의 실시예는 상기 오목부(24)와 폐합단면 보강부(25)가 사다리꼴 형상으로 이루어진 것이며, 도 3b의 실시예에서는 상기 폐합단면 보강부(25)가 반원 내지 타원형으로 이루어진 것이다. 그 뿐만 아니라, 상기 폐합단면 보강부(25)의 형상은 도 3c의 실시예에 도시된 것처럼 삼각형 형상으로 이루어질 수도 있다.

한편, 본 발명의 합성 바닥판(1)이 설치되는 주형은 강주형에 한정되지 아니하며, 강박스 주형, 콘크리트 주형 등 다양한 형식의 주형이어도 무방하다.

또한, 본 발명의 합성 바닥판(1)에 긴장재를 배치하여 프리스트레싱을 도입할 수도 있으며, 필요에 따라서는 프리플렉스를 도입할 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 복합형 합성 바닥판에 있어서는, 데크플레이트에 폐합단면 보강부가 형성되어 있어 단면강성을 증가시키게 된다.

또한, 본 발명의 복합형 합성 바닥판에서는, 데크플레이트, I형 빔의 하부 플랜지 및 하부 웨브가 바닥판에 작용하는 인장력을 지탱하게 되므로 상당히 큰 하중을 지지할 수 있으며, 특히, 데크플레이트에 폐합단면 보강부가 설치되어 단면강성이 증가된다. 따라서 교량과 같은 토목구조물에 사용하기에 적합하게 된다.

한편, 합성 바닥판에 작용하게 되는 압축력은 콘크리트, I형 빔의 상부 플랜지 및 상부 웨브가 지탱하게 되므로, 합성 바닥판에 작용하는 부(-)모멘트에 효율적으로 대응할 수 있게 된다. 특히, 종래의 일반적인 바닥판에서는 압축력의 나누어 부담하기 위한 압축철근의 배근이 필요하였으나, 본 발명의 합성 바닥판에서는 반드시 압축철근을 배근하여야 할 필요가 없어지거나 그 필요성이 최소화된다.

따라서, 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판에 의하면, 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판과는 달리, 압축측의 보강을 위하여 압축철근을 배근할 필요가 없어짐에 따라 작업량과 소요 자재를 줄일 수 있어 경제적인 시공을 할 수 있다.

또한, 소규모 건축 구조물에만 사용되어 왔던 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판과는 달리, 교량의 바닥판 등 대규모의 토목 구조물에도 사용될 수 있어 그 활용범위가 넓어졌다는 장점이 있다.

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.

도 1a는 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판의 개략적인 사시도이다.

도 1b는 도 1a의 선A-A에 따른 단면도이다.

도 1c는 도 1b와 유사한 단면도로서, 프리캐스트 방식에 의하여 조립된 복합형 합성 바닥판의 단면도이다.

도 2a는 본 발명에 따른 복합형 합성 바닥판의 또다른 실시예의 개략적인 사시도이다.

도 2b는 도 2a의 선B-B에 따른 단면도이다.

도 3a 내지 도 3c에는 본 발명의 복합형 합성 바닥판에 구비된 데크플레이트의 폐합단면 보강부의 다양한 변형 형상을 보여주는 개략도로서, 도 3a는 폐합단면 보강부가 사다리꼴 형상으로 이루어진 것, 도 3b는 폐합단면 보강부가 반원 내지 타원형 형상으로 이루어진 것, 도 3c는 폐합단면 보강부가 삼각형 형상으로 이루어진 것을 도시한 것이다.

도 4는 종래의 데크플레이트형 합성 바닥판의 개략적인 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 복합형 합성 바닥판 2 주형

20 데크플레이트 21 I형 빔

24 오목부 25 폐합단면 보강부

30 콘크리트 100 바닥판 모듈

Claims (3)

1. 삭제
2. 표면에는 튜브형상을 가지며 횡방향으로 길게 형성된 폐합단면 보강부(25)가 소정 간격으로 일체로 형성되어 있으며, 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재(24)가 구비되어 있는 데크플레이트(20)와;

   상기 데크플레이트(20)의 상부에서 소정 높이로 타설되어 상기 데크플레이트(20)와 일체로 결합되는 콘크리트 슬래브(30)로 이루어지며;

   상기 데크플레이트(20)의 폐합단면 보강부(25) 사이에 형성되는 오목부(24)에는, 외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재(23)가 구비되어 있는 I형 빔(21)이 상기 데크플레이트(20)와 일체로 결합되어 설치되며;

   상기 I형 빔(21)은 상기 콘크리트 슬래브(30)의 내부에 일체로 매립되어 상기 데크플레이트(20), I형 빔(21) 및 콘크리트 슬래브(30)가 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판.
3. 횡방향으로 길게 연장된 튜브형상의 폐합단면 보강부(25)가 표면에 소정 간격으로 일체로 형성되도록 그리고 표면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재(24)가 구비되도록 데크플레이트(20)를 제작하는 단계;

   외면에는 콘크리트와의 전단합성을 위한 전단연결재(23)가 구비되어 있는 I형 빔(21)을 상기 데크플레이트(20)의 상기 폐합단면 보강부(25) 사이에 형성된 오목부(24)에 설치하여 상기 데크플레이트(20)와 일체로 결합하는 단계; 및

   상기 I형 빔(21)이 내부에 매립되도록 상기 데크플레이트(20)의 상부에 콘크리트 슬래브(30)를 소정 높이로 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 합성 바닥판의 시공방법.