KR100650158B1 - Prefabricated steel girder with void web, lower member of a box type and opened upper member and the construction method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a는 시공단계에 따른 휨 모멘트도가 도시된 종래의 플레이트거더를 슬래브와 함께 횡단면도로 도시한 것이다.Figure 1a is a cross-sectional view showing a conventional plate girder with a slab bending moment diagram according to the construction step.
도 1b는 종래의 비대칭 플레이트거더를 도시한 것이다.Figure 1b shows a conventional asymmetric plate girder.
도 1c는 종래의 지점부에 위치한 강재박스거더 하부에 콘크리트를 소정의 높이로 형성시킨 예를 도시한 것이다.1c illustrates an example in which concrete is formed at a predetermined height under a steel box girder located in a conventional point portion.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 조립강재거더 및 그 설치상태도를 단면도로 도시한 것이다.Figure 2a and 2b is a sectional view showing the assembled steel girder and its installation state of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 조립강재거더 110:복부부재100: assembled steel girder 110: abdominal member
111:관통홀 120:이중저판부재111: Through hole 120: Double bottom plate member
121:상부 이중저판부재 122:하부 이중저판부재121: upper double bottom plate member 122: lower double bottom plate member
130:상부 플랜지부재 140:슬래브콘크리트130: upper flange member 140: slab concrete
150:접철부재 160:복부경사보강부재150: foldable member 160: abdominal slope reinforcement member
170:슬래브거푸집판 180:전단연결재170: slab formwork plate 180: shear connector
190:하부보강부재 200:슬래브190: lower reinforcing member 200: slab
300:체결구 400:교량하부구조물300: fastener 400: bridge undercarriage
본 발명은 중공 복부, 축소상자형상의 하현재 및 개방된 상부플랜지로 이루어지는 조립강재거더 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 강재인 교량용 거더를 슬래브콘크리트와 합성시켜 제작하되 보다 효율적인 단면구성이 가능한 교량용 합성거더에 관한 것이다.The present invention relates to an assembled steel girder consisting of a hollow abdomen, a lower chord and an open upper flange of a reduced box shape, and a bridge construction method using the same. More specifically, the present invention relates to a composite girder for bridges, which is manufactured by synthesizing a steel girder with slab concrete, but having a more efficient cross-sectional configuration.
도 1a는 종래의 플레이트거더(10)를 슬래브(20)와 함께 횡단면도로 도시하고, 시공단계에 따른 거더자중, 거더와 슬래브와 합성, 활하중 재하시의 각 휨모멘트도를 함께 도시한 것이다.FIG. 1a shows a
먼저, 교량하부구조물인 교각, 교대 등에 설치되기 이전에 거더 자중에 의한 휨 모멘트도(BMD1)의 경우, 중립축(CL)을 기준으로 거더의 상연(상부플랜지부) 및 하연(하부플랜지부)에는 동일한 크기의 압축응력(+a1), 압축응력(-a1)이 발생됨을 알 수 있으며,First, in the case of the bending moment diagram (BMD1) due to the weight of the girder before being installed on the bridge substructures, bridges, and the like, the upper edge (upper flange) and the lower edge (lower flange) of the girder based on the neutral axis CL It can be seen that compressive stress (+ a1) and compressive stress (-a1) of the same magnitude are generated.
교량하부구조물에 설치 이후, 거더와 슬래브가 합성된 상태의 휨 모멘트도(BMD2)의 경우, 중립축(CL)이 슬래브 형성에 의하여 상향이동되어, 상연에는 압축응력(+a2), 하연에는 압축응력(-(a2+△a2))이 발생됨을 알 수 있으며,After installation on the bridge undercarriage, in the case of the bending moment diagram (BMD2) in the state where the girder and the slab are combined, the neutral axis CL is moved upward by slab formation, and the compressive stress (+ a2) at the upper edge and the compressive stress at the lower edge It can be seen that (-(a2 + Δa2)) is generated,
교량 완성 이후, 슬래브에 활하중이 재하되는 경우, 중립축에는 변동이 없으나, 상연에는 압축응력(+a3), 하연에는 압축응력(-(a3+△a3))가 더 발생됨을 알 수 있다.After the completion of the bridge, when the live load is loaded on the slab, there is no change in the neutral shaft, but it can be seen that the compressive stress (+ a3) at the upper edge and the compressive stress (-(a3 + Δa3)) at the upper edge.
즉, 거더의 상연에는 압축응력 A1(+(a1+a2+a3))가 누적되어 발생하고, 하연에는 인장응력 A2(-(a1+a2+a3)-(△a2+△a3))가 누적 발생함을 알 수 있다.(이때 a1,a2,a3의 절대값은 같다)That is, compressive stress A1 (+ (a1 + a2 + a3)) accumulates at the upper edge of the girder, and tensile stress A2 (-(a1 + a2 + a3)-(Δa2 + Δa3)) accumulates at the lower edge. (The absolute values of a1, a2, and a3 are the same).
이때, 슬래브와 거더가 합성되어 중립축이 상향이동 됨에 따라, A1 보다는 A2가 정량적으로 큰 상태가 되므로 거더단면을 설계할 때, 거더의 상연이 아닌 하연이 설계하중에 저항할 수 있는 단면적을 확보할 수 있도록 기준을 정하게 된다.At this time, as the slab and the girder are synthesized and the neutral axis is moved upward, A2 becomes quantitatively larger than A1, so when designing the girder section, it is necessary to secure a cross-sectional area where the lower edge, not the upper edge of the girder, can resist the design load. The criteria will be set to help.
통상 플레이트거더 또는 강박스거더의 상연 및 하연의 단면적이 동일한 거더가 제작되어 판매되므로, 하연의 단면적을 기준으로 상연도 동일한 단면적을 가진 거더를 기준으로 거더단면을 설계하게 되는데, 이는 불필요한 거더단면의 과다설계로 이어져 매우 비효율적이고, 비경제적이라는 문제점이 있었다.Since the girder having the same cross sectional area as the upper and lower edges of plate girder or steel box girder is manufactured and sold, the girder section is designed based on the girder having the same cross sectional area as the upper edge based on the cross sectional area of the lower girder. Overdesign has led to the problem of being very inefficient and inefficient.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상연보다는 하연의 두께 또는/및 폭이 큰 개량 비대칭 플레이트거더(대한민국 특허 10-2004-26408호,30)가 도 1b와 같이 소개된 바 있다. 하지만 이러한 거더는 제작이 어려워 실제 이용은 한정적일 수 밖에 없다는 문제점이 지적되었다.In order to solve this problem, an improved asymmetric plate girder (Korean Patent No. 10-2004-26408, 30) having a lower thickness and / or width than the upper edge has been introduced as shown in FIG. 1B. However, it was pointed out that such girders are difficult to manufacture, and their practical use is limited.
또한 상부면이 개방되어 하연이 상대적으로 단면적이 크게 형성되는 사다리꼴 단면 형태의 강재박스거더도 소개된 바 있으나, 이러한 방법도 그 효과에 있어 큰 기대를 할 수 없다는 구조적이 문제점이 지적되었다.In addition, steel box girders of trapezoidal cross-sectional shape in which the upper surface is opened and the lower edge is formed with a relatively large cross-sectional area have been introduced. However, the structural problem was pointed out that this method could not be expected in terms of the effect.
즉, 거더의 상연은 제작단계, 슬래브와 합성단계, 활하중 재하단계까지 압축응력의 변화가 크지 않은 반면, 하연의 경우에는 인장응력의 변화가 매우 클 수 밖에 없어, 거더 하연의 인장응력 변화를 줄이기 위해서는 중립축의 상향이동을 최소화하는 것이 바람직하나, 종래의 개선방법들은 이러한 방법을 채택하지 않고, 단순히 거더 하연의 단면적을 크게 확보할 수 있는 방법만을 채택하고 있어 거더의 하연 응력을 어떻게든 줄일 수 있는 기술개발의 필요성이 대두되었다.In other words, in the upper stage of girder, the change of compressive stress is not large until fabrication stage, slab and compounding stage, live load loading stage, whereas in the case of lower edge, the change of tensile stress is very large. In order to minimize the upward movement of the neutral axis, it is desirable to improve the cross-sectional area of the girder by simply adopting a method that can secure a large cross-sectional area of the lower edge of the girder. The need for technology development has emerged.
이에 강재박스거더에 있어 특히 지점부에 위치한 강재박스거더 하부에 콘크리트(40)를 소정의 높이로 형성시키는 방법(대한민국 특허 제 328318호)도 도 1c와 같이 소개된 바 있어 거더 하연의 강성을 증대시키는 효과를 가질 수 있다고 볼 수도 있으나, 지점부의 경우 거더의 하부는 압축부에 해당되기 때문에 지점부에 콘크리트를 충전시킨 거더의 경우에는 거더 하연의 인장응력에 효과적으로 저항하기 위한 기술적효과를 기대하지 못할 뿐더러, 무엇보다도 역시 중립축의 상향이동을 근본적으로 낮출 수 없다는 한계가 있었으며, 상기 콘크리트 충전에 있어 시공성을 확보하기가 쉽지 않다는 문제점이 있었다.Therefore, in the steel box girder, in particular, the method of forming the
이에 본 발명은 보다 효율적인 합성거더의 단면설계가 가능하도록 하기 위한 수단을 제공하기 위한 것으로서,Therefore, the present invention is to provide a means for enabling a more efficient cross-sectional design of the composite girder,
본 발명의 목적은 슬래브와 합성되는 거더의 제작단계, 거더와 슬래브의 합성단계 및 활하중이 작용하는 단계에 있어서 교량용 거더의 중립축을 하향시킴으로서 거더에 발생하는 설계지배응력크기를 감소시킴으로써 보다 경제적이고 효율적인 단면설계가 가능한 교량용 거더를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to reduce the size of the design dominant stress generated in the girder by lowering the neutral axis of the girder for the bridge in the manufacturing step of the girder to be synthesized with the slab, the synthesis step of the girder and the slab and the action of the live load is more economical It is to provide bridge girders that can efficiently design cross sections.
본 발명의 다른 목적은 교량용 거더의 제작, 시공에 있어 보다 경제적으로 거더를 제작, 설치할 수 있는 교량용 거더를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a bridge girders that can be manufactured and installed more economically in the manufacture and construction of bridge girders.
본 발명의 또 다른 목적은 교량용 거더의 제작에 있어서 자중을 감소시킬 수 있도록 하여 효율적인 단면설계가 가능하며, 거더의 상부플랜지부를 형성하는 부재를 최소화시킴으로서 거더 단면의 최적화 설계를 가능하도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to enable efficient cross-sectional design by reducing the weight of the girder for the manufacture of bridge girders, and to optimize the design of the girder cross section by minimizing the member forming the upper flange portion of the girder. .
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 교량용 거더를 조립방식으로 제작할 수 있는 강재를 이용하여 제작하되,In order to achieve the above technical problem, the present invention is manufactured by using a steel material that can be manufactured by the assembly method for bridge girders,
첫째, 이러한 조립강재거더를 그 제작단계에서부터 그 하단에 상하로 이격된 이중저판부재를 전체 길이방향으로 형성시켜 거더 전체형상과 같은 축소된 상자형상을 구비함으로서 기존의 하부플랜지와는 다른 거동특성을 나타내도록 축응력 지배 특성을 나타내도록 하현재를 구성함으로서 국부적인 강성을 증대시키는 것과 함께 조립강재거더의 중립축이 하향되도록 하였으다.First, the assembled steel girder is formed at the bottom of the double bottom member spaced up and down in its entire longitudinal direction, and has a reduced box shape such as the overall shape of the girder, and thus has different behavior characteristics from the existing lower flange. By constructing the chord to represent the axial stress governing characteristics, the neutral axis of the assembled steel girder is lowered while increasing the local stiffness.
둘째, 조립강재거더(100)를 전체적인 형상이 ㅂ 형태로 제작함으로서 제작이 간편하면서도 박스형태이기 때문에 뒤틀림, 처짐, 좌굴, 활하중 재하에 따른 진동 등에 충분한 저항성능을 가질 수 있도록 하였으며, L 형강과 같은 형강부재를 이용하여 조립강재거더를 제작함으로서 보다 경제적이고 제작이 용이하도록 하였으며, 조립강재거더(100)의 상단은 양 측면으로 설치된 상부플랜지부재(130)를 제외하고는 다른 부재를 설치하지 않도록 하여 슬래브콘크리트(140)와 복부부재(110) 합성 시 중립축 상향이동이 최소화되도록 하였다.Second, since the overall shape of the assembled
셋째, 조립강재거더의 중립축이 이미 이중저판부재(120)에 의하여 제작단계에서 하향되어 낮추어져 있기 때문에 조립강재거더 하단의 설계지배응력에 대한 부담이 크게 줄어들어 동일한 휨응력에 대하여 형고가 낮아지도록 하는 효과가 있으며, 조립강재거더의 상단이 담당하는 압축응력이 시공단계별로 큰 차이가 없다는 점을 고려하여 복부의 상부를 슬래브 하부면에 설치하지 않고, 슬래브 내부로 매입되어 합성되도록 하여 거더의 형고를 더더욱 안정적으로 낮출 수 있도록 하였다.Third, since the neutral axis of the assembled steel girder is already lowered and lowered at the manufacturing stage by the
넷째, 하중전달경로에 있어서 종래의 교량용 거더들의 경우 슬래브 및 거더가 서로 합성된다 할지라도 일체로 거동하기 위한 연결구성이 필요하게 되지만 본 발명의 경우에는 복부의 상부가 슬래브콘크리트 내부로 매입되어 슬래브와 조립강재거더의 완전한 일체거동이 가능하도록 하였다. 다섯째, 나아가 조립강재거더의 상부가 개방되도록 하되, 슬래브 콘크리트(140)는 슬래브 거푸집박판만을 사용하여 타설되도록 함으로서 상부플랜지부재(130)의 설치에 의한 중립축 상향이 최소화되도록 하였다.Fourth, in the case of the conventional bridge girders in the load transfer path, although the slab and the girder are combined with each other, a connection configuration for integrally behaving is required, but in the present invention, the upper part of the abdomen is embedded into the slab concrete and the slab is embedded. And fully integrated behavior of the assembled steel girder is enabled. Fifth, the upper portion of the assembled steel girder is further opened, the
이하, 본 발명에 따른 중공복부, 축소상자형 하현재 및 개방된 상부플랜지로 구성된 조립강재거더(100)를 도면에 도시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the
도 2a는 본 발명의 조립강재거더를 도시한 것으로서, 상기 조립강재거더(100)는,Figure 2a shows the assembled steel girder of the present invention, the assembled
횡방향으로 서로 마주보도록 설치되며 종방향으로 다수가 이격되어 설치되고 상단부에 관통공이 형성된 수직재를 포함하는 복부부재(110);An
상기 복부부재(110) 하단 내측 사이에 연결되어 종방향으로 연장 설치되어, 상하로 이격된 공간이 중공부(S)로 형성되도록 설치된 수평판재를 포함하는 이중저판부재(120); A double
상기 복부부재(110) 상단 양 내/외측에 체결되어 종방향으로 연장설치된 L 형강을 포함하는 상부플랜지부재(130); 및 An
상기 복부부재(110)의 상단부가 매입되도록 형성된 슬래브콘크리트(140);를 포함하여 구성된다.It is configured to include;
상기 복부부재(110)는 L 형강을 이용하여 교량용 거더(GIERDER)를 구성하는 복부(WEB)의 기능을 가지도록 하게 되며, 서로 횡방향으로 마주보도록 L 형강을 수직빔 형태로 설치하고, 각 L 형강은 종방향으로 다수 이격되어 조립강재거더(교량용거더)가 종방향으로 소정의 길이를 가지되 불연속적으로 설치될 수 있도록 한다.The
통상 거더의 상/하연의 플랜지 단면 설계에 있어서 휨강성역할에서 복부의 기능은 미미한 수준이며, 오히려 자중증가로 인한 설계응력 증대의 원인이 되고 있기에 지점부를 제외한 일반위치에서의 복부는 L 형강과 같이 얇은 부재를 사용해도 상관은 없으며, L 형강을 사용하지 않고 단순한 사각봉과 같은 각재 형태의 빔을 이용해도 상관은 없다.In the design of the flange section of the upper and lower edges of the girder, the abdominal function is insignificant in the flexural stiffness role, but rather the abdominal part in the general position except for the point is thin like L-shaped steel because it causes the design stress to increase due to the increase in self-weight. It can be used as a member, and it is also possible to use a beam having a shape of a square such as a simple square bar without using L-shaped steel.
이때 복부부재(110)의 상단부에는 후술되는 바와 같이 슬래브 콘크리트(140) 내부에 복부부재 상단부가 매입되어 슬래브 콘크리트(140)와의 합성성능을 증진시키기 위한 콘크리트 연통용 관통홀(111)이 적어도 1개가 형성될 수 있도록 한다.At this time, the upper end of the
상기 이중저판부재(120)는 복부부재(110)의 하단 내측 사이에 연결되어 종방향으로 분할조립 또는 일체로 연장되어 설치되는 것으로서 전체적인 조립강재거더형태에서 축소된 상자형상의 하현재의 기능을 담당하게 된다.The double
이러한 이중저판부재(120)는 상부 이중저판부재(121) 및 하부 이중저판부재(122)로 구분될 수 있으며, 하부 이중저판부재(122) 위에 설치되는 상부 이중저판부재(121)는 그 설치 위치를 조정함에 따라 중공부(S)의 형성높이를 조절할 수 있는 역할을 하게 된다.The double
이때, 상기 상부 이중저판부재(121)를 L 형강인 복부부재(110)에 연결 설치하기 위하여 본 발명에서는 L 형강인 접철부재(150)를 이용하게 된다.At this time, in order to connect and install the upper
즉, 상부 이중저판부재(121)가 설치될 위치에 L 형강인 접철부재(150)를 체결구(300)로 먼저 설치하고, 상부 이중저판부재(121)의 측면부를 접철부재(150)의 내측면부와 역시 볼트 및 너트를 포함하는 체결구(300)로 체결시킴으로서 용이한 상부 이중저판부재(121)의 설치가 용이하도록 한다.That is, first install the
역시 상기 하부 이중저판부재(122)의 경우에도 마찬가지로 L 형강인 접철부재(150) 및 체결구(300)을 이용하여 설치하고, 하부 이중저판부재(122)의 측면부를 접철부재(150)의 내측면부와 역시 볼트 및 너트를 포함하는 체결구(300)로 체결시킨다.Also in the case of the lower double
나아가, 이중저판부재(120)의 양 측면에 종방향으로 다수의 하부보강부재(190)를 이격시켜 볼트 및 너트를 포함하는 체결구를 이용하여 더 설치함으로서 중공부(S)의 휨 강성등을 증진시킬 수 있으며, 그 설치에 있어 이중저판부재(120)의 양 측면에 돌출되도록 체결구를 이용하여 설치함으로서 그 설치 및 해체가 용이하게 된다.Furthermore, the plurality of lower reinforcing
위와 같이 중공부(S)가 형성되도록 상부 및 하부 이중저판부재(121,122)가 설치됨으로서 본 발명의 조립강재거더(100)는 전체적으로 ㅂ 자 형태로서 복부공간 및 하단이 빈 공간으로 형성된 이중 박스형태로 제작될 수 있게 되며, 볼트와 너트와 같은 간단한 체결구(300)에 의하여 제작될 수 있어 그 제작, 운반이 매우 용이하고, 중량이 가벼우며, 박스형태로 인한 비틀림, 좌굴, 진동에 있어 매우 효율적인 단면으로 제작될 수 있게 된다.Since the upper and lower
나아가, 조립강재거더에 있어 종방향으로의 길이가 길어질 수 있으므로 종방향으로 복부부재와 복부부재 사이에는 대각선으로 복부경사보강부재(160)가 용접 또는 체결구(볼트 및 너트)에 의하여 설치될수 있도록 하여 복부부재(110)의 간의 종방향 보강도 가능하도록 한다. 이때 상기 복부경사보강부재는 트러스 형태로서 핀연결시키는 것이 바람직하다.In addition, the length of the longitudinal direction in the assembled steel girder may be long, so that the abdominal
위와 같이 제작된 조립강재거더(100)는 전체적으로 ㅂ형상의 적용으로 인해 복부부재(110)의 하단에 설치된 상/하부 이중저판부재(120,121)의 구성으로 축소된 상자형 하현재가 형성되어 있음을 알 수 있다.The assembled
즉, 축소된 상자형 하현재로 인해 기존의 하부플랜지와 비교해서 국부적으로 휨강성이 증대된 하현재로 인해 전체적인 거더의 강성이 증가하는 것과, 거동특성도 휨변형이 아닌 축변형이 발생하여 휨변형으로 인한 에너지를 분산시킨 거동을 유발하는 것과, 중립축의 하향이동을 도모하여 추후 복부부재(110) 상부에 슬래브 (200)가 형성된다 할지라도 중립축 상방이동을 충분히 억제할 수 있어 결과적으로 거더의 하연에 작용하는 설계지배응력크기를 효과적으로 제어할 수 있게 된다.In other words, due to the reduced box bottom chord, the girder's stiffness increases due to the local chord stiffness increased locally compared to the existing lower flange, and the behavior characteristic also causes the axial deformation instead of the bending deformation. Induces the behavior of dispersing the energy due to the movement of the neutral shaft, and even if the
이때, 거더의 상연을 구성하는 조립강재거더의 상단은 복부부재(110) 상단 양 내/외측에 체결되어 종방향으로 연장설치된 L 형강을 포함하는 상부플랜지부재(130)가 설치되도록 한다.At this time, the upper end of the assembled steel girder constituting the upper edge of the girder is fastened to the inside / outside of the upper end of the
상기 상부플랜지부재(130)는 볼트(310) 및 너트(320)를 포함하는 체결구(300)에 의하여 역시 복부부재(110) 상단 양 내/외측에 체결됨으로서 간단하게 조립강재거더의 상부플랜지가 형성되도록 한다.The
즉, 교량용 거더에 있어 시공단계에 따라 하연보다 응력부담이 적은 거더 상연에 불필요한 과다설계가 이루어지지 않도록 거더 상연(조립강재거더의 상단)의 역할을 최소화 할 수 있도록 하였다.That is, the role of the girder top (the top of the assembled steel girder) can be minimized so that unnecessary overdesign is not performed at the top of the girder which has less stress burden than the lower edge depending on the construction stage in the bridge girder.
위와 같이 제작된 조립강재거더(100)는 교각을 포함하는 교량하부구조물(400)에 설치되며, 그 상부에는 슬래브(200)가 형성되게 되는데, 이러한 슬래브 콘크리트(140)를 타설하기 위해서는 조립강재거더(100)과 슬래브(200) 사이에 슬래브 거푸집이 필요하게 된다.The fabricated
이에 본 발명의 조립강재거더(100)는 슬래브 콘크리트(140) 타설을 위한 슬래브 거푸집 역할을 할 수 있도록 슬래브거푸집판(170)을 접철부재(150)에 얹어져 설치될 수 있도록 한다.Thus, the assembled
상기 접철부재(150)는 슬래브거푸집판(170)를 지지하기 위한 것으로서 복부부재(110) 내측 상단으로부터 다소 아래로 이격된 위치에 설치되며, 복부부재(110) 의 하단에 설치되는 상부 이중저판부재(120)를 설치하기 위한 L형강인 접철부재(150)와 동일하게 설치될 수 있다.The folding
즉, 상기 슬래브거푸집판(170)은 L 형강을 포함하는 복부부재(110) 상단 내측 사이에, 복부부재(110)에 측면이 접하여 종방향으로 연장 설치된 L형강을 포함하는 접철부재(150)에 측단부가 얹어지거나 볼트 및 너트를 포함하는 체결구(300)에 의하여 체결되도록 설치되며, 얇은 목재판 등을 이용하여 설치하면 되고 달리 재료적 제한은 없으며 거푸집기능을 가질 수 있는 것이라면 된다.That is, the
이로서 슬래브거푸집판(170)은 종방향으로 연속하여 설치되되, 이때 슬래브거푸집은 종방향으로 길이가 길어질 경우 분할되어 설치될 수 있다. 이로서 슬래브거푸집판은 슬래브 콘크리트의 저판거푸집 역할을 하게 되며 추후 제거될 수도 있다.As a result, the
이로서 접철부재(150)외 얇은 목재판으로 제작되는 슬래브거푸집판(170)만을 설치함으로서 교량용 거더에 있어 시공단계에 따라 별다른 응력부담이 없는 조립강재거더 상연에 불필요한 과다설계가 이루어지지 않도록 함으로서 그 역할을 최적화 할 수 있으며, 슬래브 형성에 의한 조립강재거더의 중립축 상향이동을 최소화 할 수 있게 된다.Thus, by installing only the
이로서 본 발명의 조립강재거더(100)의 상단은 슬래브거푸집판(170)을 제외하고는 개방된 구조로 형성됨으로서 조립강재거더의 자중을 저하시키고, 중립축 상향이동을 최소함으로서 조립강재거더의 하단에 작용하는 인장응력의 크기를 줄일 수 있게 된다.As such, the upper end of the assembled
또한, 횡방향으로 다수의 조립강재거더(100)의 상부플랜지부재(130) 사이에 슬래브(200) 형성을 위한 추가 슬래브거푸집판(170)을 설치한 후, 슬래브콘크리트(140)를 타설하게 된다.In addition, after installing the additional
이때, 복부부재(110)의 상단부가 슬래브콘크리트(140)에 매설되도록 하고, 복부부재(110)의 관통공(111)에 슬래브콘크리트(140)가 연통되도록 한다. 이로서, 도 2b와 같이 종래 복부부재 상부면에 접하여 슬래브(200)가 형성되는 것과 비교하여, 슬래브(200)의 형성높이가 훨씬 낮아지면서, 조립강재거더의 상단이 슬래브(200)와 합성되는 효과가 발생하게 된다.At this time, the upper end of the
즉, 슬래브 형성에 의하여 조립강재거더 단면의 중립축은 중립축이 다소 위로 이동하게 되는데 이는 조립강재거더 하연에 발생하는 인장응력의 크기가 증가할 수 있는 요인이 된다.That is, due to the slab formation, the neutral axis of the cross section of the assembled steel girder moves the neutral axis somewhat upward, which is a factor that may increase the magnitude of tensile stress generated at the lower edge of the assembled steel girder.
하지만 이미 조립강재거더 상연은 슬래브와 이미 합성된 단면으로 작용하기 때문에 시공단계에 따른 활하중에 저항할 수 있는 휨 강성이 커져있기도 하기 때문에, 거더 단면의 형고를 줄여도 거더 하연에 발생하는 증가된 인장응력에 충분히 저항할 수 있게 되지만,However, because the pre-assembled steel girders act as cross-sections already synthesized with the slab, the flexural stiffness that can withstand the live loads in the construction stage is increased, so the increased tensile stress that occurs at the lower edge of the girder even if the girder cross section is reduced. Will be able to resist enough
본 발명에서는 더 나아가 조립강재거더에 의한 거더 형고를 줄이는 방식을 채택하게 되었고, 이러한 거더의 형고는 슬래브를 형성시킴에 있어서, 거더의 복부 상부면이 아닌 거더의 복부가 슬래브 내측으로 매설되도록 함으로서 이를 달성할 수 있도록 하였다.In the present invention, it has been further adopted to reduce the height of the girder by the assembly steel girder, the height of the girder in forming the slab, so that the abdomen of the girder, rather than the upper surface of the girder is buried inside the slab To achieve.
즉, 본 발명의 복부부재(110)의 상단부는 슬래브 내측으로 돌출되도록 하고, 복부부재(110)의 관통공(111)에 슬래브 콘크리트(140)가 연통되도록 함으로서 전체적으로 거더의 형고를 낮추도록 한 것이다. 이로서 거더 단면의 형고가 줄어들어 보다 합리적인 거더 단면의 설계가 가능하게 된다.That is, the upper end portion of the
이때, 슬래브콘크리트(140)와의 부착성능을 증진시키기 위하여 접철부재(150) 또는 상부플랜지부재 상부면에 공간이 허락한다면 전단연결재(180)를 설치할 수 있다.At this time, in order to improve the adhesion performance with the
본 발명의 조립강재거더(100)를 이용한 교량시공방법은Bridge construction method using the assembled
교대 및 교각을 포함하는 교량하부구조물을 설치하고, 상기 교량하부구조물에 거더 및 슬래브를 설치하는 교량시공방법에 있어서,In the bridge construction method of installing a bridge undercarriage including a bridge and a bridge, and installing a girder and a slab on the bridge undercarriage,
횡방향으로 서로 마주보도록 설치되며 종방향으로 다수가 이격되어 설치되고 상단부에 관통공이 형성된 수직재를 포함하는 복부부재(110); 상기 복부부재(110) 하단 내측 사이에 연결되어 종방향으로 연장 설치되어, 상하로 이격된 공간이 중공부(S)로 형성되도록 설치된 수평판재를 포함하는 이중저판부재(120); 상기 복부부재(110) 상단 양 내,외측에 체결되어 종방향으로 연장설치된 L 형강을 포함하는 상부플랜지부재(130); 상기 복부부재 상부 내측에 설치된 L 형강을 포함하는 접철부재(150); 상기 접철부재 사이에 설치된 슬래브거푸집판(170); 상기 종방향으로 이격된 복부부재와 복부부재 사이에는 대각선 방향으로 복부경사보강부재(160); 및 상기 이중저판부재의 상부 이중저판부재와 하부이중저판부재 사이를 상하로 연결하도록 종방향으로 이격되어 다수가 설치된 하부보강부재(190);를 포함하는 조립강재거더(100)를 제작한 후, 교량하부구조물(400) 상부면에 종방향으로 다수 병렬로 설 치하고(s1),An
상기 조립강재거더(100)의 외측 상부플랜지부재(130) 사이에 슬래브거푸집판(170)을 추가로 설치하고(s2),Further installing the
상기 슬래브거푸집판 상부에 복부부재의 상부가 매입되도록 슬래브콘크리트(140)를 타설하여 슬래브(200)를 형성(s3)하는 것으로 구성된다.The
상기 s1단계는 본 발명의 조립강재거더(100)를 미리 공장에서 제작하여 현장에 운반하여 설치될 수 있도록 하는 단계라 할 수 있다. 이때 종방향 길이가 길 경우에는 세그먼트 조립식 강재로 제작하여 운반, 설치할 수 있다. 즉, 조립강재거더(100)의 종방향 길이는 운반에 있어 제한이 있을 수 있으므로 가능한 종방향 길이를 기준으로 다수의 조립강재거더(100)를 먼저 제작한 뒤, 현장에 운반하여 간단하게 볼트 및 너트를 포함하는 체결구에 의하여 소정의 길이로 재조립한 후, 교량하부구조물(400)에 설치할 수 있다.The step s1 may be referred to as a step to be installed in the factory by manufacturing the
이러한 조립강재거더(100)는 도 2b와 같이, 복부부재(110), 상부 및 하부이중저판부재(121,22)로 구성되며, 접철부재(150)에 의하여 복부부재 (110)하단에 설치된 이중저판부재(120), 상부플랜지부재(130), 접철부재(150, 이중저판부재 및 슬래브거푸집판용), 복부경사보강부재(160), 슬래브거푸집판(170), 하부보강부재(180)이 포함된 상태로 제작된다.The assembled
이에 이러한 조립강재거더(100) 다수를 통상의 방법으로 설치된 교각 또는 교대를 포함하는 교량하부구조물(400) 상부면에 병렬(횡방향)로 교량받침(미도시)을 이용하여 설치하게 된다.Therefore, a plurality of
s2단계는 횡방향으로 다수 병렬 설치된 조립강재거더(100)의 양 외측에 설치된 상부플랜지부재(130) 사이에 슬래브를 형성시키기 위한 추가적인 슬래브거푸집판(170)을 설치하는 단계이다. 이는 조립강재거더(100) 사이에 형성되는 슬래브를 형성시키기 위함이다.Step s2 is a step of installing additional
s3단계는 조립강재거더(100) 상부 및 조립강재거더 사이에 설치된 슬래브거푸집판(170) 위에 슬래브콘크리트(140)를 타설, 양생함으로서 슬래브(200)를 형성시키는 단계이다.Step s3 is a step of forming the
이때, 복부부재(110)의 상부에 형성된 관통홀(111)에 슬래브콘크리트(140)가 연통되어 형성될 수 있도록 한다. 이로서 슬래브(200) 내부에 조립강재거더(100)의 복부부재(110) 상부가 매설될 수 있게 된다.At this time, the
나아가 조립강재거더(100)의 양 외측 상단은 상부플랜지부재(130) 사이에 설치된 다른 슬래브거푸집판(170)에 의하여 슬래브 콘크리트가 횡방향으로도 연속 타설될 수 있게 된다.Further, both outer upper ends of the assembled
본 발명의 조립강재거더를 교량용 거더에 이용할 경우,When using the assembled steel girder of the present invention for bridge girders,
첫째, 조립강재거더의 하연의 휨 강성증대 및 상단의 슬래브합성으로 인하여 시공단계에 따른 중립축의 상승을 최대한 억제하여 조립강재거더 하연에 발생하는 인장응력의 크기를 감소시킬 수 있어 거더 단면의 효율적이고 경제적인 설계가 가능하게 되며, 조립강재거더의 자중을 감소시켜 이로 인한 경제적인 조립강재거더의 제작 및 설치가 가능하게 된다.First, due to the increase in flexural stiffness of the lower edge of the assembled steel girder and the slab synthesis at the top, the increase of the neutral axis according to the construction stage can be restrained to the maximum, thereby reducing the magnitude of the tensile stress generated at the lower edge of the assembled steel girder, thus making the girder cross section more efficient. Economical design is possible, and the self-weight of the assembled steel girder is reduced, thereby making it possible to manufacture and install the economical assembled steel girder.
즉, 조립강재거더 제작단계에 있어서 중립축의 상승 억제에 의한 거더 하연의 인장응력의 크기를 감소시킬 수 있게 되고, 이는 거더 단면의 최적화 설계가 가능하게 된다.That is, in the fabrication step of the assembled steel girder, it is possible to reduce the magnitude of the tensile stress of the lower edge of the girder due to the suppression of the rise of the neutral shaft, which enables an optimized design of the girder cross section.
도 1a를 기준으로 하게 되면, 거더의 하연에 중립축 상승에 의한 -(△a2+△a3)의 크기를 상대적으로 작게 형성시킴으로서 거더 하연에 발생하는 인장응력의 크기를 줄일 수 있게 된다.Referring to Figure 1a, by forming a relatively small size of-(Δa2 + Δa3) due to the rise of the neutral axis in the lower edge of the girder can reduce the magnitude of the tensile stress generated in the lower edge of the girder.
둘째, 시공단계에 따른 조립강재거더의 상단 및 복부는 그 역할에 있어 불필요한 단면의 과다설계가 이루어질 필요가 없음을 고려하여, 기성제품의 이용이 가능하도록 하고, 운반 및 시공이 간편하면서도, 조립제작이 가능한 L형강으로 조립 설치할 수 있도록 하되, 복부부재가 슬래브 내측으로 매설되어 거더 상연이 슬래브와 이중으로 합성되도록 하여 거더의 전체 형고를 줄일 수 있도록 함으로서 더더욱 거더 단면의 효율적인 단면설계가 가능하게 된다.Second, considering that the upper part and the abdomen of the assembled steel girder according to the construction stage do not need excessive design of unnecessary cross section in its role, the ready-made product can be used, and the transportation and construction are easy, and the assembly fabrication The L-shaped steel can be assembled and installed, but the abdominal member is embedded inside the slab so that the upper edge of the girder can be combined with the slab to reduce the overall height of the girder, thereby enabling efficient sectional design of the girder cross section.
셋째, 조립강재거더는 ㅂ 자형태로서 박스형태의 구조를 이루게 함으로서, 뒤틀림 또는 좌굴과 같은 현상에 충분히 저항할 수 있도록 하여 종래의 I형 또는 H형 단면의 거더가 가지는 약점을 상쇄시키며, 특히, 종래와는 달리 휨 응력이 지배하는 거더 하연을 축력이 지배하는 구조인 트러스방식의 하현재로 구비함으로서 거동특성을 변환시켜 그 설계지배응력으로 인해 취약했던 하연에 발생하였던 응력이 감소되어 내구성을 향상시키는 효과를 나타내게 된다. 앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.Third, the assembled steel girder forms a box-shaped structure in a U-shape, so that it can sufficiently resist phenomena such as warping or buckling, and offsets the weakness of the girder of the conventional I-type or H-shaped cross section. Unlike the related art, the lower girder of the girder, which is governed by bending stress, is provided as a truss type bottom chord, which is a structure governed by axial force, thereby converting the behavior characteristics, thereby reducing the stress generated at the lower edge due to its design dominant stress, thereby improving durability. It will have an effect. An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention as long as it will be apparent to those skilled in the art.
Claims (10)
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KR1020060001259A KR100650158B1 (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Prefabricated steel girder with void web, lower member of a box type and opened upper member and the construction method using the same |
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- 2006-01-05 KR KR1020060001259A patent/KR100650158B1/en active IP Right Grant
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