KR100541163B1 - Composite Beam Stiffened with Prestressed Concrete Panel Having Embedded and Mechanically Connected Lower Flange and Constructing Method thereof - Google Patents
Composite Beam Stiffened with Prestressed Concrete Panel Having Embedded and Mechanically Connected Lower Flange and Constructing Method thereof Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 프리캐스트 콘크리트 패널에 배치되는 긴장재를 단계적으로 긴장하므로써 구조적으로 유리하게 프리캐스트 콘크리트 패널에 긴장력이 도입되도록 하여 합성빔의 구조적인 잇점을 최대한 활용할 수 있으며, 강재 빔의 하부플랜지를 콘크리트 패널에 매립하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔의 합성도를 향상시킨 새로운 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔 및 그 시공방법에 관한 것이다. The present invention can make the most of the structural advantages of the composite beam by maximally tensioning the tension member disposed on the precast concrete panel to be structurally advantageously introduced into the precast concrete panel, the lower flange of the steel beam concrete panel The present invention relates to a precast concrete panel composite beam having a new structure, and a construction method thereof, which has improved the degree of synthesis between the precast concrete panel and the steel beam by embedding in the structure.
본 발명에서는 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 합성되어 이루어진 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔으로서, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 상부면에는 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)가 매립되어 위치하게 되는 오목부(27)가 형성되어 있고, 상기 오목부(27)에는 강재 판으로 이루어진 연결저판(50)이 일체로 구비되어 있으며; 상기 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)가 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 오목부(27)에 위치한 상태에서 상기 하부플랜지(13)와 상기 연결저판(50)이 체결부재(52)에 의하여 기계적으로 체결되므로써 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일차적으로 합성되며; 상기 오목부(27)에는 2차 콘크리트(26)가 타설되어 상기 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 합성이 완료되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 제공된다. In the present invention, the steel beam 10 and the precast concrete panel 20 is a composite of the precast concrete panel composite beam, the upper flange of the precast concrete panel 20, the lower flange 13 of the steel beam 10 A concave portion 27 is formed in which the recess is embedded, and the concave portion 27 is integrally provided with a connecting bottom plate 50 made of a steel plate; The lower flange 13 and the connection bottom plate 50 are fastening members 52 in a state where the lower flange 13 of the steel beam 10 is located in the recess 27 of the precast concrete panel 20. The steel beam 10 and the precast concrete panel 20 are primarily synthesized by being mechanically fastened by; Secondary concrete 26 is poured into the concave portion 27 so that the synthesis of the steel beam 10 and the precast concrete panel 20 is completed. A panel composite beam is provided.
합성빔, 긴장, 프리스트레스, 조립, 강재 빔, 연결 Composite beam, tension, prestress, assembly, steel beam, connection
Description
도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 일실시예에 대한 개략적인 절개 사시도이다. 1 is a schematic cutaway perspective view of an embodiment of a precast concrete panel composite beam according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 합성빔의 단면도로서 도 1의 선 A-A에서의 단면도이다.FIG. 2 is a cross sectional view taken along the line A-A of FIG. 1 as a cross sectional view of the composite beam shown in FIG.
도 3a는 도 1에 도시된 합성빔의 단면도로서 도 2의 선 B-B에서의 단면도이다.FIG. 3A is a cross sectional view taken along the line B-B of FIG. 2 as a cross sectional view of the composite beam shown in FIG.
도 3b는 도 3a의 단면도에서 도시된 결합상태를 이루기 전의 상태로서 강재빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 결합되기 전의 상태를 도시한 단면도이다. 3B is a cross-sectional view showing a state before the steel beam and the precast concrete panel are combined as a state before the bonding state shown in the cross-sectional view of FIG. 3A.
도 3c는 도 3a에서 선 C-C에 따른 강재 빔의 평면도이다. FIG. 3C is a plan view of the steel beam along the line C-C in FIG. 3A.
도 4a는 본 발명에 따른 합성빔의 변형실시예에 대하여 도 3a와 동일한 위치에서의 단면도이다.4A is a cross-sectional view at the same position as FIG. 3A for a modified embodiment of the composite beam according to the present invention.
도 4b는 도 4a에 도시된 합성빔에 있어서, 도 4a의 선 D-D에 따른 강재 빔 의 평면도이다. FIG. 4B is a plan view of the steel beam according to the line D-D of FIG. 4A in the composite beam shown in FIG. 4A.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 합성빔의 단순화된 단면을 시공단계에 따라 개략적으로 도시한 것이다. 5a to 5d schematically illustrate a simplified cross section of the composite beam according to an embodiment of the present invention according to the construction step.
도 6은 종래의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 단면형상을 보여주는 개략적인 단면도이다. 6 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional shape of a conventional precast concrete panel composite beam.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 강재 빔 20 : 프리캐스트 콘크리트 패널10: steel beam 20: precast concrete panel
23, 23' : 1차 및 2차 긴장재23, 23 ': primary and secondary tension
26 : 2차 콘크리트 27 : 오목부26: secondary concrete 27: recess
본 발명은 하부플랜지 매립 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 프리캐스트 콘크리트 패널에 배치되는 긴장재를 단계적으로 긴장하므로써 구조적으로 유리하게 프리캐스트 콘크리트 패널에 긴장력이 도입되도록 하여 합성빔의 구조적인 잇점을 최대한 활용할 수 있으며, 강재 빔의 하부플랜지를 콘크리트 패널에 매립하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔의 합성도를 향상시킨 새로운 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔 및 그 시공방법에 관한 것이다. The present invention relates to a precast concrete panel composite beam having a lower flange buried structure and a construction method thereof. Specifically, a tension force is structurally advantageously introduced into the precast concrete panel by stepping the tension member disposed in the precast concrete panel. The structural advantages of the composite beam can be utilized to the maximum, and the precast concrete panel composite beam with new structure and its construction is improved by embedding the lower flange of the steel beam in the concrete panel. It is about a method.
프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔은, 강선의 긴장에 의해 프리스트레스가 도입된 프리캐스트 콘크리트 패널과 I형 강재 빔이 조립된 구조로 이루어진다. The precast concrete panel composite beam has a structure in which a precast concrete panel in which prestress is introduced by steel wire tension and a type I steel beam are assembled.
도 6에는 종래의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 단면형상이 개략적으로 도시되어 있는데, 하부에 스터드(22)가 구비된 연결 플레이트(21)를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 상면에 설치하고, I형 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)와 상기 플레이트(21)를 용접하는 방법으로 I형 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 연결하고 있다. 도 5에서 부재번호 24는 종방향 철근(24)이고, 부재번호 25는 스터럽(25)이다. FIG. 6 schematically shows a cross-sectional shape of a conventional precast concrete panel composite beam. A connecting
상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 하부, 즉 인장측에는 프리스트레스를 도입하기 위한 다수 개의 긴장재(23)가 배치된다. 프리텐션 방식으로 제작하는 경우에는 미리 긴장재(23)를 긴장시킨 상태에서 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작한 후, 긴장재(23)의 단부를 놓아 긴장재(23)의 긴장력에 의하여 프리스트레스가 가해지도록 한다. A plurality of
이에 비하여 포스트텐션 방식으로 제작하는 경우에는, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 제작시에 쉬스관(28)을 매립하여 두고, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 I형 강재 빔(10)을 연결한 후 또는 연결하기 전에 쉬스관(28)에 긴장재(23)를 배치하여 긴장시켜 단부에 정착하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 프리스트레스가 가해지도록 한다. On the other hand, in the case of manufacturing by the post-tension method, the
위와 같은 결합구조를 가진 종래의 합성빔의 경우, I형 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 단순히 하부플랜지(13)와 연결 플레이트(21)의 용접에 의해서만 연결되므로 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 합성 정도가 충분하지 아니하여 장기적인 하중에 의한 피로 파괴에 취약하게 된다. 특히 연결 플레이트(21)와 I형 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)를 용접할 때, 강재로 이루어진 플레이트(21)가 용접열에 의하여 팽창하므로써 플레이트(21) 주위의 콘크리트에 균열이 발생할 가능성이 매우 높다. 연결 플레이트(21) 주위의 콘크리트에 균열이 발생한다는 것은 연결 플레이트(21)와 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일체로 거동하지 못하게 되는 결과를 초래하고, 결국 I형 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 구조적으로 일체화되지 못한 합성빔이 만들어진다는 심각한 문제점을 야기하게 된다. In the conventional composite beam having a coupling structure as described above, since the I-
또한, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 긴장력을 도입함에 있어서, 긴장재를 일괄적으로 긴장하기 때문에 합성빔의 설치에 따른 긴장력의 손실에 대응하여 추가적인 프리스트레스의 도입이 가능하지 않다는 한계가 있다. In addition, when introducing a tension force to the
본 발명은 위와 같은 종래 기술이 가지고 있는 단점과 한계점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명에서는 용접으로 인한 프리캐스트 콘크리트 패널의 손상을 방지하면서도 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔이 더욱 견고하게 연결되어 구조적으로 완전히 일체로 거동하게 되며 피로강도가 더욱 향상된 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to overcome the disadvantages and limitations of the prior art as described above, in the present invention, while preventing damage to the precast concrete panel due to welding, the precast concrete panel and the steel beam is more firmly connected to the structural The present invention aims to provide a precast concrete panel composite beam and a construction method thereof, which are completely integrated and have improved fatigue strength.
또한, 본 발명에서는 프리스트레스의 손실량을 감안하여 추가적인 프리스트 레스를 도입할 수 있는 구조를 가진 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔 및 그 시공방법이 제공된다.
In addition, the present invention provides a precast concrete panel composite beam having a structure capable of introducing additional prestress in consideration of the loss amount of the prestress and a construction method thereof.
본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 합성되어 이루어진 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔으로서, 프리캐스트 콘크리트 패널의 상부면에는 강재 빔의 하부플랜지가 매립되어 위치하게 되는 오목부가 형성되어 있고, 상기 오목부에는 강재 판으로 이루어진 연결저판이 일체로 구비되어 있으며; 상기 강재 빔의 하부플랜지가 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 오목부에 위치한 상태에서 상기 하부플랜지와 상기 연결저판이 체결부재에 의하여 기계적으로 체결되므로써 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 일차적으로 합성되며; 상기 오목부에는 2차 콘크리트가 타설되어 상기 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널의 합성이 완료되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 제공된다. In the present invention, in order to achieve the above object, the steel beam and the precast concrete panel is a composite beam made of a precast concrete panel is synthesized, the lower flange of the steel beam is located in the upper surface of the precast concrete panel is embedded A recess is formed, and the recess is integrally provided with a connecting bottom plate made of a steel plate; A steel beam and a precast concrete panel are primarily synthesized by mechanically fastening the lower flange and the connecting bottom plate by a fastening member while the lower flange of the steel beam is located in a recess of the precast concrete panel; The concave portion is provided with a precast concrete panel composite beam having a lower flange buried structure, characterized in that the secondary concrete is poured to have a structure in which the synthesis of the steel beam and the precast concrete panel is completed.
본 발명에서는 위와 같은 합성빔의 구체적인 실시예로서, 상기한 구성에 더하여, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널에는 1차 긴장재 및 2차 긴장재가 배치되어 있으며, 상기 1차 긴장재는 상기 강재 빔의 하부플랜지가 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 오목부에 위치하기 전에 긴장되고 정착되어 1차 프리스트레스가 도입되며; 상기 2차 긴장재는 상기 하부플랜지와 상기 연결저판의 결합에 의하여 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널의 일차적인 합성이 완료된 후에 긴장되고 정착되어 2 차 프리스트레스가 도입되며; 상기 2차 콘크리트는 2차 프리스트레스의 도입이 완료된 후 오목부에 타설되어 형성되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 제공된다. In the present invention, as a specific embodiment of the composite beam as described above, in addition to the above-described configuration, the primary tension member and the secondary tension member is disposed in the precast concrete panel, the primary tension member is the lower flange of the steel beam is the Prior to being located in the recess of the precast concrete panel, it is tensioned and settled so that primary prestress is introduced; The secondary tension member is tensioned and settled by introducing the secondary prestress after the primary synthesis of the steel beam and the precast concrete panel is completed by the coupling of the lower flange and the connecting bottom plate; The secondary concrete is provided with a precast concrete panel composite beam having a lower flange buried structure, which has a structure that is formed by pouring the secondary prestress after the introduction of the secondary prestress is completed.
또한, 본 발명에서는 상기한 합성빔의 더욱 구체적인 실시예로서, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널에는, 그 단부가 오목부로 노출되어 있어 2차 콘크리트가 타설되면 상기 단부가 2차 콘크리트 내에 매립되므로써 2차 콘크리트와 프리캐스트 콘크리트 패널간을 서로 연결시키는 연결철근이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 제공된다. In addition, in the present invention, as a more specific embodiment of the above-described composite beam, the precast concrete panel has its end exposed as a concave portion, and when the secondary concrete is poured, the end is embedded in the secondary concrete, There is provided a precast concrete panel composite beam having a lower flange embedded structure, which is further provided with connecting reinforcing bars connecting the precast concrete panels to each other.
또한, 본 발명에서는 변형실시예로서, 상기 하부플랜지의 하면에는, 상기 하부플랜지의 폭보다 더 큰 폭을 가진 강재판으로 이루어지며 하부플랜지의 폭보다 더 돌출된 부분에는 체결공이 형성되어 있는 보조연결판이 일체로 부착되어 있으며, 상기 보조연결판의 체결공에 상기 연결저판의 체결부재가 체결되어 결합하므로써 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널의 일차적인 합성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔이 제공된다. In addition, in the present invention as a modified embodiment, the lower flange of the lower flange, made of a steel plate having a width larger than the width of the lower flange and the secondary connection is formed in the fastening hole formed in the portion protruding more than the width of the lower flange The plate is integrally attached, and the preliminary structure of the lower flange buried structure is formed by first combining the steel beam and the precast concrete panel by fastening and coupling the fastening member of the connection bottom plate to the fastening hole of the auxiliary connecting plate. A concrete panel composite beam is provided.
또한, 본 발명에서는 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 합성되어 이루어진 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법으로서, 상부면에는 강재 빔의 하부플랜지가 매립되어 위치하게 되는 오목부가 형성되도록 하고 1차 긴장재 및 2차 긴장재를 배치할 쉬스관을 배열하고, 상기 오목부의 상면에는 강재 판으로 이루어져 있으며 체결부재의 단부가 외면으로 돌출되도록 구비된 연결저판이 설치된 상 태에서 1차 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작하는 단계; 상기 쉬스관의 일부에 상기 1차 긴장재를 배치하고 1차 긴장재를 긴장한 후 정착하여 1차 프리스트레스를 도입하는 단계; 1차 프리스트레스의 도입이 완료되면 상기 프리캐스트 콘크리트 패널의 오목부에 상기 강재 빔의 하부플랜지를 위치시키고 상기 오목부에 설치된 연결저판의 체결부재와 하부플랜지를 체결하여 상기 연결저판과 하부플랜지를 일체화하므로써 상기 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널을 일차적으로 합성하는 단계; 상기 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널의 합성이 완료된 합성빔을 가지점에 적치한 후 나머지 쉬스관에 상기 2차 긴장재를 배치하고 긴장한 후 정착하여 2차 프리스트레스를 도입하는 단계; 상기 오목부에 2차 콘크리트를 타설하여 상기 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널을 완전히 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법이 제공된다. In addition, in the present invention, as a method of constructing a precast concrete panel composite beam composed of a steel beam and a precast concrete panel, a concave portion is formed on the upper surface of which a lower flange of the steel beam is embedded, and the primary tension member and Precast concrete panels are arranged by arranging sheath pipes for arranging secondary tension members, and having a connecting base plate provided with a steel plate on the upper surface of the concave portion and provided with an end portion of the fastening member protruding to the outer surface. Producing a; Arranging the primary tension member in a portion of the sheath tube and tensioning the primary tension member to settle and introduce primary prestress; When the introduction of the primary prestress is completed, the lower flange of the steel beam is positioned in the recess of the precast concrete panel, and the coupling member and the lower flange of the connecting bottom plate installed in the recess are integrated to integrate the connecting bottom plate and the lower flange. Thereby primarily synthesizing the steel beam and the precast concrete panel; Introducing a secondary prestress by placing the secondary tension member in the rest of the sheath pipe, placing the secondary tension material in the rest of the sheath pipe, and placing the secondary beam on the branch after the synthesis of the steel beam and the precast concrete panel is completed; A method of constructing a precast concrete panel composite beam having a lower flange embedded structure is provided, including the step of pouring the secondary concrete into the recess to completely synthesize the steel beam and the precast concrete panel.
다음에서는 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예를 살펴보므로써 본 발명의 구성에 대하여 설명한다. Next, the configuration of the present invention will be described by referring to specific embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 일실시예에 대한 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 합성빔의 단면도로서 도 1의 선 A-A에서의 단면도이다. 도 3a는 도 1에 도시된 합성빔의 단면도로서 도 2의 선 B-B에서의 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 단면도에서 도시된 결합상태를 이루기 전의 상태로서 강재빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 결합되기 전의 상태를 도시한 단면도 이며, 도 3c는 도 3a에서 선 C-C에 따른 강재 빔의 평면도이다. 1 is a schematic perspective view of one embodiment of a precast concrete panel composite beam according to the present invention. FIG. 2 is a cross sectional view taken along the line A-A of FIG. 1 as a cross sectional view of the composite beam shown in FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view of the composite beam shown in FIG. 1 and is a cross-sectional view at the line BB of FIG. 2, and FIG. 3B is a state before the steel beam and the precast concrete panel are combined as a state before forming the combined state shown in the cross-sectional view of FIG. 3A. 3 is a plan view of the steel beam along the line CC in FIG. 3A.
우선, 본 발명에서 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 결합구조를 살펴보면, 본 발명에 있어서 강재 빔(10)은 그 하부플랜지(13)가 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 매립되는 형태로 위치하게 된다. 이를 위하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)가 위치하게 되는 오목부(27)가 형성되어 있다. 즉, 공장 또는 교량 시공현장의 인접 부지에서 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 사전 제작함에 있어서, 소정 폭과 깊이의 오목부(27)를 미리 형성한 상태로 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작하는 것이다. First, in the present invention, when looking at the coupling structure of the
도 3a 및 도 3b에서 부재번호 25는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 단면 형상에 맞추어 배근된 횡방향 철근, 즉 스터럽(25)이며, 부재번호 24는 종방향 철근(24)이다. In FIGS. 3A and 3B,
프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 인장측에는 다수 개의 긴장재(23, 23')가 배치되는데, 상기 긴장재는 1차 긴장재(23)와 2차 긴장재(23')로 구분된다. 상기 긴장재의 구체적인 배치구조에 대해서는 후술한다. 부재번호 28은 상기 긴장재(23, 23')를 배치하기 위한 쉬스관(28)이다. A plurality of
도 3a에 도시되어 있듯이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 오목부(27) 상면에는 후술하는 바와 같이 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)와 체결되는 연결저판(50)이 설치된다. 구체적으로 연결저판(50)은 소정 길이와 폭을 가진 강재 판으로 이루어지며 하부면에는 다수 개의 스터드(51)가 구비되어 있다. 프리캐 스트 콘크리트 패널(20)의 제작시에 상기 연결저판(50)은 상기 스터드(51)가 콘크리트에 매립된 상태로 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 오목부(27) 상면에 일체로 결합되어 구비된다. 한편, 상기 연결저판(50)에는 다수 개의 통공이 형성되어 있고, 상기 통공에는 볼트와 같은 체결부재(52)가 결합되어 있는데, 상기 체결부재(52)의 단부는 후술하는 바와 같이 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)를 관통하도록 연결저판(50)의 상면으로 돌출되어 있다. 한편, 상기 체결부재(52)는 반드시 연결저판(50)을 관통하도록 설치될 필요는 없으며, 그 단부가 연결저판(50)의 상면으로 돌출되도록 연결저판(50)의 임의의 부분에 설치되어 있으면 된다. As shown in FIG. 3A, a
상기 연결저판(50)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 결합을 더욱 견고하게 하기 위하여 도 3a에 도시된 것처럼, 루프철근(53)의 일측을 연결저판(50)의 하부면에 용접 등의 방법을 통하여 부착하고 루프철근(53)의 타측을 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 매립하여 스터럽(25)과 결속시키는 구성을 더 구비할 수도 있다. 상기 루프철근(53)은 연결저판(50)의 설치구간에서 후술하는 연결철근(29)과 교대로 배근될 수도 있다. In order to further solidify the coupling of the
상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 오목부(27)에 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)가 위치하게 되면, 상기 하부플랜지(13)와 상기 연결저판(50)이 체결되므로써 상기 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일차적으로 합성된다. 구체적으로 도 3c에 도시된 바와 같이, 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)에는 상기 연결저판(50)에 장착된 체결부재(52)에 대응하는 위치에 상기 체결부재(52)의 단부가 관통하게 되는 체결공(17)이 형성되어 있다. When the
따라서, 상기 하부플랜지(13)가 오목부(27)에서 상기 연결저판(50) 위에 놓여지게 되면, 상기 연결저판(50)에 장착된 체결부재(52)의 단부가 상기 하부플랜지(13)의 체결공(17)을 관통하여 돌출하게 되고, 그 관통된 단부에 너트와 같은 고정부재(55)를 체결하여 상기 하부플랜지(13)와 연결저판(50)을 견고하게 체결하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)의 일차적인 합성이 이루어진다. 여기서 상기 체결공(17)은 도면에 도시된 것과 같이 소정 길이의 장공 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 시공상의 오차를 감안한 것으로서 장공 형태로 체결공(17)을 형성하게 되면 체결공(17)과 체결부재(52)간의 위치에 다소 오차가 있더라도 상호간의 체결이 용이하게 된다. Accordingly, when the
한편, 연결저판(50)과 체결되지 아니하는 하부플랜지(13) 하면에는 스터드(51)가 구비되어 있으므로 도 2에 도시된 바와 같이 연결저판(50)이 설치되는 오목부(27)의 바닥부는 다른 부위에 비하여 소정 높이만큼 더 돋아있도록 하는 것이 바람직하다. On the other hand, the bottom of the
이와 같이 연결저판(50)과 하부플랜지(13)가 체결되면, 후술하는 바와 같이, 상기 오목부(27)에는 2차 콘크리트(26)가 채워지게 되어 상기 하부플랜지(13)가 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 일체로 매립된다. 현장에서 타설되는 2차 콘크리트(26)와 프리캐스트 방식으로 사전 제작된 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과의 부착을 위하여 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 오목부(27) 노출면에는 요철을 형성하여 두는 것이 바람직하다. As such, when the
또한, 2차 콘크리트(26)와 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 부착력을 더욱 증진시키기 위하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 2차 콘크리트(26)에 걸쳐져 배근되어 상호 연결시켜 주는 연결철근(29)을 설치할 수 있는데, 구체적으로는 U자 형태의 연결철근(29)을 그 단부가 상기 오목부(27)에 노출된 상태가 되도록 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 사전에 매립시켜 놓는다. 상기 연결철근(29)의 매립된 부분은 스터럽(25)과 결속시켜 놓는 것이 바람직하다. 한편, 상기 연결철근(29)의 노출 단부에는 후크를 형성하여 후술하는 것과 같이 강재 빔(10)에 구비된 후크철근(14)과 결속시킬 수 있다. 본 발명에 있어서 상기 연결철근(29)은 반드시 위와 같은 구성에 한정되는 것은 아니며, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 2차 콘크리트(26)에 걸쳐서 배근되어 상호 연결시켜 주는 기능을 하는 구성이면 어떠한 구성이든 연결철근(29)으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 연결철근(29)은 연결저판(50)의 설치구간 이외의 구간에도 설치될 수 있다. In addition, the connecting reinforcement (29) to be reinforced and interconnected across the precast
한편, 도면에 도시된 것처럼, 강재 빔(10)의 복부(12)에는 2차 콘크리트(26)와의 결합을 더욱 견고히 하기 위하여 후크철근(14)이 구비될 수 있는데, 후크철근(14)의 단부를 복부(12)에 스폿 용접 또는 압접하므로써 간단히 설치할 수 있다. 상기 후크철근(14)을 설치하게 되면 앞서 살펴보았듯이 연결철근(29)의 단부와 체결하므로써 하부플랜지(13), 2차 콘크리트(26) 및 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 결합을 더욱 견고하게 할 수 있게 된다. 그러나 상기 후크철근(14)은 생략할 수도 있다. 도 3a에서 부재번호 32는 2차 콘크리트(26)에 배근된 종방향 철근(32)이다. On the other hand, as shown in the figure, the
한편, 경우에 따라서는, 강재 빔(10)의 하부플랜지(13) 두께가 상당하여 체 결공(17)을 직접 하부플랜지(13)에 형성하기 어려울 수가 있다. 이러한 경우에는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 변형실시예의 구조를 채택할 수 있는데, 하부플랜지(13)와 연결저판(50)을 직접 연결하는 것이 아니라, 강재판으로 이루어진 보조연결판(54)을 용접 등의 방법에 의하여 하부플랜지(13)의 하면에 일체로 부착한 후, 상기 보조연결판(54)을 상기 연결저판(50)과 체결하므로써 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 합성하는 것이다. On the other hand, in some cases, the thickness of the
구체적으로, 도 4b에 도시된 것과 같이, 보조연결판(54)을 하부플랜지(13)의 폭보다 더 넓은 폭을 가지도록 하고 하부플랜지(13) 밖으로 돌출되는 여분의 부분에 장공 형상의 체결공(17)을 형성하여, 상기 연결저판(50)에 구비된 체결부재(52)가 상기 체결공(17)을 관통하여 체결되도록 하는 것이다. Specifically, as shown in FIG. 4B, the
도 4a 및 도 4b에 도시된 변형실시예에서, 기타 구성은 앞서 도 3a 내지 도 3c에서 살펴본 실시예의 구성과 동일한 것인 바, 반복되는 설명은 생략한다. In the modified embodiment shown in FIGS. 4A and 4B, other configurations are the same as those of the embodiment described with reference to FIGS. 3A to 3C, and thus repeated descriptions thereof will be omitted.
다음에서는 위와 같은 합성구조를 가지는 본 발명의 합성빔에 있어서의 프리스트레스 도입 구조 및 합성빔의 시공단계에 대하여 설명한다. Next, the prestress introduction structure and the construction step of the synthesis beam in the synthesis beam of the present invention having the above-described composition will be described.
도 5a 내지 도 5d는 위에서 살펴본 본 발명의 일실시예에 따른 합성빔의 단순화된 단면을 시공단계에 따라 개략적으로 도시한 것으로서, 편의상 도면에서 종방향 철근, 루프철근, 연결철근, 후크철근 및 스터럽의 도시는 생략하였다. 5a to 5d schematically show a simplified cross section of the composite beam according to the construction step according to an embodiment of the present invention as described above according to the construction stage, longitudinal reinforcing bars, loop reinforcing bars, connecting bars, hook reinforcing bars and stirrups in the drawings for convenience. The illustration of is omitted.
공장 또는 교량 시공 현장과 인접한 장소에서 도 5a에 도시된 것처럼 상면에 오목부(27)가 형성되도록, 그리고 연결저판(50)이 설치된 프리캐스트 콘크리트 패 널(20)을 제작한다. 이때, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작함에 있어서, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에는 긴장재를 배치할 쉬스관(28)을 미리 설치한다. In the place adjacent to the factory or bridge construction site, as shown in Figure 5a to make a
다음 단계로는, 상기 쉬스관(28) 중의 일부에 1차 긴장재(23)를 배치한 후 구조계산 결과에 따라 1차 긴장재(23)를 긴장하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 1차 프리스트레스를 도입한다(도 3a). 1차 긴장재(23)를 긴장하여 정착한 후에는 상기 1차 쉬스관(28)에 모르타르 등의 그라우팅 재료를 이용하여 상기 1차 쉬스관(28)의 내부를 그라우팅한다. In the next step, the
본 발명에서는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에는 오목부(27)가 형성되어 있어 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 단면이 축소되어 있으므로, 필요한 압축력을 도입하기 위한 1차 프리스트레스량이 상대적으로 적다. 따라서, 1차 긴장재(23)의 배치량을 줄이거나 또는 적은 긴장력을 도입하여도 충분한 프리스트레스를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 도입할 수 있게 된다. 따라서, 경제적인 시공이 가능하게 된다. In the present invention, since the
위와 같이 1차 프리스트레스의 도입이 완료된 후에는, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 오목부(27)에 설치된 연결저판(50)과 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)를 체결하여 일체화하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 일차적으로 합성한다(도 5b). 도 5a 내지 도 5d에서 편의상 연결철근(29)과 후크철근(14)의 도시를 생략하였는데, 이 단계에서 연결철근(29)과 후크철근(14)의 결속이 이루어질 수 있다. After the introduction of the primary prestress is completed as described above, the
강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 위와 같이 일차적으로 합성 된 후, 합성빔을 가지점(40) 위에 적치한다(도 5c). After the
합성빔을 가지점(40) 위에 적치한 후, 나머지 쉬스관(28)에 2차 긴장재(23')를 배치하고 이를 긴장하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 2차 프리스트레스를 도입한다(도 5c). After placing the composite beam on the
프리캐스트 콘크리트 패널(20)은 콘크리트로 만들어지기 때문에 시간이 경과함에 따라 크리프(creep) 및 건조수축(shrinkage)이 발생하게 된다. 이러한 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 발생으로 인하여 1차 프리스트레스를 도입한 후에 시간이 경과함에 따라 프리스트레스에 손실이 발생하게 된다. 이러한 프리스트레스의 손실량은 공지의 방법에 의하여 콘크리트에 대한 시간의존적 해석을 통하여 비교적 정확하게 계산할 수 있다. Since the precast
따라서, 본 발명에서는 상기 2차 긴장재(23')에 의한 2차 프리스트레스 도입시에, 위와 같은 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 크리프, 건조수축 등에 의한 프리스트레스 손실량을 계산하여, 2차 긴장재(23')에 의한 2차 프리스트레스 도입시에 위와 같은 프리스트레스 손실량을 보전하도록 한다. 2차 프리스트레스 도입량에는 주하중의 일부를 저항하기 위한 값을 더 포함시킬 수도 있다. Therefore, in the present invention, when the secondary prestress is introduced by the secondary tension member 23 ', the prestress loss amount due to creep, dry shrinkage, etc. of the precast
2차 긴장재(23')를 긴장하여 2차 프리스트레스를 도입한 후 상기 쉬스관(28)을 그라우팅하여 마감한다. After tensioning the secondary tension member 23 'and introducing the secondary prestress, the
이와 같이 2차 긴장재(23')의 긴장에 의한 2차 프리스트레스의 도입이 완료된 후, 상기 오목부(27)에 2차 콘크리트(26)를 타설하여 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 완전하게 합성하게 된다(도 5d). After the introduction of the secondary prestress due to the tension of the secondary tension member 23 'is completed, the
위에서 설명한 바와 같이, 긴장재를 1차 및 2차로 구분하여 1차 긴장재(23)를 이용하여 1차 프리스트레스를 도입한 후에, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 합성하고 합성이 완료된 후 합성빔을 가지점(40)에 거치한 후, 2차 긴장재(23')를 긴장하여 2차 프리스트레스를 도입하므로써 합성빔의 사용상태에서도 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 전단면이 압축력을 받도록 하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트 전단면을 효율적으로 활용할 수 있게 된다. As described above, after the first pre-stress is introduced by using the
특히, 2차 프리스트레스 도입시에, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 발생하는 콘크리트의 크리프, 건조수축 등에 의한 압축 프리스트레스의 손실을 감안하여 2차 프리스트레스를 도입하게 되므로, 프리스트레스의 손실로 인한 구조적인 성능의 저하를 방지할 수 있게 된다. In particular, when the secondary prestress is introduced, the secondary prestress is introduced in consideration of the loss of the compression prestress caused by creep, dry shrinkage, or the like of the concrete generated in the precast
그 뿐만 아니라, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)이 합성된 후 2차 긴장재(23')를 긴장하게 되므로, 2차 긴장력 도입시에 합성단면의 중립축(N)으로부터 2차 긴장재(23')까지의 거리(e)가 충분히 길어 2차 프리스트레스에 의한 도입 모멘트를 크게 할 수 있으며, 동일한 도입 모멘트에 대해서는 2차 긴장재의 배치량을 줄이거나 긴장량을 줄일 수 있게 되어 경제적인 시공이 가능하게 된다. In addition, since the secondary tension member 23 'is tensioned after the precast
한편, 위의 실시예에서는 긴장재의 배치를 위하여 쉬스관을 설치하는 것으로 설명하였으나, 쉬스관을 설치하여 긴장재를 배치하는 대신에 일반적인 비부착식 스트랜드(unbonded PC strand)를 사용할 수도 있다. On the other hand, in the above embodiment has been described as installing the sheath tube for the placement of the tension member, instead of placing the tension member by the sheath tube can be used a general unbonded strand (unbonded PC strand).
또한, 상기 1차 긴장재(23)를 통한 1차 프리스트레스 도입은 위에서 설명한 포스트 텐션 방식 뿐만 아니라 프리텐션 방식을 적용할 수도 있다. 즉, 1차 긴장재(23)의 경우는 쉬스관(28)을 설치하지 않고, 1차 긴장재(23)를 긴장한 상태로 설치한 후 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 형성한 후에 긴장된 상태의 1차 긴장재(23)를 정착하여 1차 프리스트레스를 도입하는 것이다. In addition, the introduction of the primary prestress through the
이와 같이 1차 긴장재(23)를 프리텐션 방식으로 설치하게 되면, 긴장재 이외에 쉬스관을 추가로 설치함에 따른 패널의 공간적인 제약을 해소할 수 있으며, 1차 프리스트레스 도입 후의 쉬스관 그라우팅 작업을 생략할 수 있게 된다. 또한, 단부 정착부위에서 앵커 헤드가 필요하지 않게 되므로, 그만큼 단부정착부에서의 공간활용이 자유롭게 되고, 결국 2차 긴장재(23')의 배치가 용이하게 될 수 있다. In this way, if the
그 뿐만 아니라, 교량에 사용되는 경우와 같이 지간이 길어지는 경우에, 일반적으로 정확한 긴장재의 배치에 어려움이 있으며, 이로 인하여 긴장재의 긴장시에 편향력에 의하여 패널이 뒤틀어질 위험성이 있으나, 1차 긴장재(23)를 프리텐션 방식으로 설치하게 되면, 1차 긴장재(23)를 정확한 위치에 배치할 수 있어 위와 같은 문제점을 사전에 예방할 수 있게 된다. In addition, when the span is long, such as used in bridges, it is generally difficult to accurately place the tension member, which may cause the panel to be distorted due to the biasing force when the tension member is tensioned. When the
위에서 설명한 바와 같이, 긴장재를 1차 및 2차로 구분하여 1차 긴장재(23)를 이용하여 1차 프리스트레스를 도입한 후에, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 합성하고, 합성빔을 가지점에 거치한 후에 2차 긴장재(23')를 긴장하여 프리스트레스를 도입하게 된다. 그러므로, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 발생하는 콘크리트의 크리프, 건조수축 등에 의한 압축 프리스트레스의 손실을 감안 한 프리스트레스의 도입이 가능하게 되며, 그에 따라 프리스트레스의 손실로 인한 구조적인 성능의 저하를 방지할 수 있게 되며, 합성빔의 사용상태에서도 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 전단면이 압축력을 받도록 하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트 전단면을 효율적으로 활용할 수 있게 된다. As described above, after the primary prestress is introduced using the
또한, 본 발명에 의하면, 강재 빔(10)의 하부플랜지(13)를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 오목부(27)에 설치된 연결저판(50)과 기계적으로 체결하고, 그에 더하여 오목부(27)에 콘크리트를 타설하여 상기 하부플랜지(13)가 콘크리트에 매립되도록 하여 합성하게 되므로, 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 합성정도가 우수하고 장기적인 하중에 대한 피로강도가 현저하게 향상된다. Further, according to the present invention, the
그 뿐만 아니라, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 형성된 오목부(27)는 1차 프리스트레스 도입시에 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 단면을 감소시키는 기능을 하기 때문에, 1차 프리스트레스 도입을 위한 긴장력을 상대적으로 줄일 수 있게 되는데, 그에 따라 1차 프리스트레스 도입을 위한 1차 긴장재의 사용량을 줄이거나 또는 긴장재의 긴장량을 줄일 수 있게 되어 경제적인 시공이 가능하게 된다. In addition, since the
또한, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 용접에 의하여 합성하는 것이 아니므로 용접으로 인한 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 손상을 방지하면서도 견고한 합성을 이룰 수 있게 된다. In addition, since the precast
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