KR100763029B1 - 콘크리트 충전 강관 보 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량 등의 거더로서 사용 가능한 콘크리트가 충전된 프리스트레스 강관 보에 관한 것으로서, 구체적으로는 강관의 내부에 콘크리트를 충전하고 PS강재를 긴장 배치함으로써 보로서의 역학적 성능을 개선한 콘크리트 충전 강관 보에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는, 강관의 일측 끝단으로부터 소정의 깊이에 설치되어 강관을 폐쇄하는 제1막음판과, 제1막음판부터 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제2막음판과, 제2막음판부터 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제3막음판과, 제3막음판부터 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제4막음판과, 강관의 일측 끝단부터 제1막음판까지의 구간과, 제2막음판부터 제3막음판까지의 구간과, 제4막음판부터 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 각각 강관의 내부 하단에 긴장되어 설치되고, 제1막음판부터 제2막음판까지의 구간과, 제3막음판부터 제4막음판까지의 구간에서는 각각 강관의 내부 상단에 긴장되어 설치되는 PS강재와, 강관의 일측 끝단부터 제1막음판까지의 구간과, 제2막음판부터 제3막음판까지의 구간과, 제4막음판부터 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 PS강재가 묻힐 수 있는 소정의 두께로 타설되고, 제1막음판부터 제2막음판까지의 구간과, 제3막음판부터 제4막음판까지의 구간에서는 강관의 내부에 타설되는 충전콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

강관, 충전콘크리트, PS강재, 부착보강재

Description

콘크리트 충전 강관 보{Steel tube beam with concrete filled}

도 1는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보의 바람직한 제1실시예의 수직 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보에 있어서, 부착보강재의 바람직한 실시예를 도시한 사시도이다.

도 3는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보의 바람직한 제2실시예의 수직 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보의 바람직한 제3실시예의 수직 단면도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

강관 : 10 충전콘크리트 : 20

PS강재: 30

부착보강재 : 41 부착공 : 42

부착돌기 : 43 복부 : 44

제1막음판 : 51 제2막음판 : 52

제3막음판 : 53 제4막음판: 54

콘크리트 덮개 : 61 강재지지부 : 71

본 발명은 콘크리트가 충전된 강관 보에 관한 것으로서,구체적으로는 강관의 내부에 콘크리트를 충전하고 PS강재를 긴장 배치함으로써 보로서의 역학적 성능을 개선하여 교량의 거더 등으로서 사용 가능한 콘크리트 충전 강관 보에 관한 것이다.

콘크리트는 그 역학적 성능이 우수하고, 성형이 비교적 간단하여 구조물의 재료로서 널리 사용되고 있다, 그러나 콘크리트는 여러 가지 장점에도 불구하고, 압축강도에 비하여 인장강도가 작고, 취성파괴의 위험성을 가지는 단점을 가지고 있다.

이러한 콘크리트의 단점을 보완하기 위하여 인장을 받는 단면에 프리스트레스를 도입한 보가 널리 사용되고 있다. 즉, 콘크리트 단면 중 인장측 단면에 PS강재를 긴장하여 정착함으로써 PS강재의 압축응력에 의해 콘크리트에 발생하는 인장력을 상쇄시키고자 한 것이다.

그러나 휨모멘트를 받는 보의 경우, 보의 지점 부근에서는 부모멘트가 작용하게 되고, 지점과 지점 사이에서는 정모멘트가 작용하게 된다. 즉, 보의 단면 중 지점과 지점 사이에서는 단면의 하단이 인장측에 해당하지만, 지점 부근에서는 단면의 상단부가 인장측에 해당하게 되는 것이다.

종래 기술의 경우, 보의 단면 하단부에 PS강재를 일률적으로 배치하게 됨으 로써, 정모멘트가 아닌 부모멘트가 작용하는 구간에서는 사실상 PS강재는 역학적으로 성능을 발휘하지 못하게 되는 것인 한편, 단면의 상단부에서는 아무런 보강이 없는 것이 되는 불합리한 결과를 초래하게 된다.

이렇게 종래기술에 따른 PS강재의 배치는 보의 구조적인 성능의 저하를 가져오는 것은 물론, 불필요한 재료의 낭비를 가져오게 되므로 시공상의 경제성을 떨어뜨리는 문제점이 있는 것이다.

한편, 본 발명은 일반적인 콘크리트 보가 아니라 콘크리트가 충전된 강관을 보로서 활용한 것이다. 따라서 강재인 강관과 콘크리트의 합성적인 작용으로 인하여 외력에 보다 효과적으로 저항함으로써 강도의 증진, 취성파괴의 방지 등 역학적인 성능의 개선을 기대할 수 있다.

또한, 콘크리트와 강관의 부착력이 확보되지 않아 강관과 콘크리트가 일체로서 합성적으로 외력에 저항하는 것에 문제가 있는 것이었다.

종래의 콘크리트 보는 내부로의 수분이나 기타 화학물질 등의 침입으로 인하여 염해나 동결융해 등이 발생하여 구조물의 내구성이 저하되는 것은 물론, 구조물의 외관상으로도 좋지 못한 문제점이 있었다.

본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 강관과 콘크리트의 합성작용을 통하여 콘크리트의 보에 있어서의 휨모멘트에 대한 저항 능력을 증가시키는 것을 목적으로 한다.

더욱이, 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 강관의 내면에 부착보강재 를 사용함으로써, 콘크리트와 강관 사이에 부착력을 확보하여 두 재료가 일체로서 거동하여 강관과 콘크리트의 합성 작용을 극대화시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 강관에 의해 콘크리트를 보호함으로써 유해물질의 콘크리트로의 침입을 방지하여 구조물의 내구성을 증가시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 PS강재를 보의 정모멘트 구간과 부모멘트 구간에 따라 각각 위치를 달리하여 배치함으로써 보의 휨모멘트에 대한 역학적 성능을 개선하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 PS강재의 적절한 배치를 통해서 불필요한 재료의 낭비를 막아 구조물의 경제성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 거더는,

강관의 일측 끝단으로부터 소정의 깊이에 설치되어 강관을 폐쇄하는 제1막음판과, 상기 제1막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제2막음판과, 상기 제2막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제3막음판과, 상기 제3막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제4막음판과,

상기 강관의 일측 끝단부터 상기 제1막음판까지의 구간과, 상기 제2막음판부터 상기 제3막음판까지의 구간과, 상기 제4막음판부터 상기 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 각각 상기 강관의 내부 하단에 긴장되어 설치되고, 상기 제1막음판부터 상기 제2막음판까지의 구간과, 상기 제3막음판부터 상기 제4막음판까지의 구간에서는 각각 상기 강관의 내부 상단에 긴장되어 설치되는 PS강재와,

상기 강관의 일측 끝단부터 상기 제1막음판까지의 구간과, 상기 제2막음판부터 상기 제3막음판까지의 구간과, 상기 제4막음판부터 상기 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 상기 PS강재가 묻힐 수 있는 소정의 두께로 타설되고, 상기 제1막음판부터 상기 제2막음판까지의 구간과, 상기 제3막음판부터 상기 제4막음판까지의 구간에서는 상기 강관의 내부에 타설되는 충전콘크리트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 강관의 내부 하단에 설치되는 PS강재가 절곡되어 배치되는 것을 특징으로 하며, 이 경우 PS강재의 일방은 막음판을 직선적으로 관통하여 강관의 상단에 정착되게 할 수도 있다.

또한 본 발명은 강관과 충전콘크리트와의 부착강도를 높이기 위해 충전콘크리트와 접촉되는 강관의 내부에 부착보강재를 추가할 수 있는데, 상기 부착보강재는 복부와, 복부의 상부 끝단을 절단하고, 절단된 끝단을 방향을 번갈아가며 절곡하여 형성되는 부착돌기를 포함하는 것을 특징으로 하거나, 복부에 일정 간격으로 천공을 함으로써 형성되는 부착공을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 충전 강관 거더의 구성에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 동일한 부재에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 콘크리트가 충전되고, 프리스트레스가 도입된 강관 보에 관한 것으로서, 구체적으로는 강관 보가 정모멘트를 받는 구간에서는 강관(10)의 하단에 프리스트레스를 가하고, 강관 보가 부모멘트를 받는 구간에서는 강관(10)의 상단에 프리스트레스를 가함으로써 휨에 대한 구조적 내력을 증가시킴과 동시에 재료의 낭비를 줄여 경제성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 충전 강관 보에 관한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 강관 보가 4 개의 지점 위에 놓여 있다(도 1에서 왼쪽부터 제1, 2, 3, 4지점으로 정의하기로 한다). 이 경우 강관 보는 수직하중 등에 의해 휨모멘트를 받게 된다. 강관 보의 중심부에서는 정모멘트가 작용할 것이고, 지점 부근에는 부모멘트가 작용하게 된다. 본 발명에 따른 강관 보는 정모멘트 구간에서는 PS강재(30)를 강관(10)의 하단에 배치하고, 부모멘트 구간에서는 PS강재(30)를 강관(10)의 상단에 배치한 것을 특징으로 한다.

제1막음판(51)은 강관(10)의 일측 끝단으로부터 소정의 깊이에 설치되어 강관(10)을 폐쇄한다. 제2막음판(52)은 제1막음판(51)부터 강관(10)의 타측 끝단 방 향으로 소정의 길이만큼 더 들여져서 설치되어 강관(10)을 폐쇄한다. 제3막음판(53)은 다시 제2막음판(52)부터 강관(10)의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관(10)을 폐쇄한다. 제4막음판(54)은 제3막음판(53)부터 또다시 강관(10)의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관(10)을 폐쇄한다.

제1막음판(51), 제2막음판(52), 제3막음판(53), 제4막음판(54)은 강관(10) 내부에 충전콘크리트(20)가 채워지는 경우 거푸집의 역할을 함과 동시에, 강관(10) 내부에 설치되는 PS강재(30)를 정착시키기 위한 정착단의 역할도 하게 된다.

PS강재(30)의 설치 위치를 설명하면 다음과 같다. PS강재(30)는 강관(10)의 일측 끝단부터 제1막음판(51)까지의 구간과, 제2막음판(52)부터 제3막음판(53)까지의 구간과, 제4막음판(54)부터 강관(10)의 타측 끝단까지의 구간에서는 각각 강관(10)의 내부 하단에 긴장되어 설치된다. 한편, 제1막음판(51)부터 제2막음판(52)까지의 구간과, 제3막음판(53)부터 제4막음판(54)까지의 구간에서는 각각 강관(10)의 내부 상단에 긴장되어 설치된다.

결국, PS강재(30)는 강관 보가 정모멘트를 받는 경우에는 강관(10)의 하단에 설치되고, 강관 보가 부모멘트를 받는 경우에는 강관(10)의 상단에 설치되는 것이다.

PS강재(30)는 긴장되어 양 끝단을 정착함으로써 강관(10)에 프리스트레스를 도입하는 작용을 한다. PS강재(30)의 긴장 및 정착 방법은 통상의 프리스트레스 공법에 의한다.

PS강재(30)는 강선, 강연선 및 강봉 중 어느 것을 사용하여도 무방할 것이며, 도 1에서는 PS강재(30)의 개수를 3개인 것으로 도시하였으나, 이는 본 발명의 일실시예에 불과한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 강관 보에 있어서, 제1막음판(51), 제2막음판(52), 제3막음판(53), 제4막음판(54)은 강관 보가 지점에 놓이게 되는 상황에 따라 정모멘트 구간 및 부모멘트 구간이 달라질 것이므로, 강관 보의 시공 환경에 따라 적절한 위치에 설치될 것이다.

충전콘크리트(20)는 강관(10)의 일측 끝단부터 제1막음판(51)까지의 구간과, 제2막음판(52)부터 제3막음판(53)까지의 구간과, 제4막음판(54)부터 강관(10)의 타측 끝단까지의 구간에서는 PS강재(30)가 묻힐 수 있는 소정의 두께로 타설되고, 제1막음판(51)부터 제2막음판(52)까지의 구간과, 제3막음판(53)부터 제4막음판(54)까지의 구간에서는 강관(10)의 내부에 타설되어 강관(10)의 내부를 완전히 채우게 된다.

강관(10)의 일측 끝단부터 제1막음판(51)까지의 구간과, 제2막음판(52)부터 제3막음판(53)까지의 구간과, 제4막음판(54)부터 강관(10)의 타측 끝단까지의 구간에서는 PS강재(30)와의 충분한 부착력이 확보될 수 있는 범위에서 충전콘크리트(20)를 타설하면 되는 것이지만, 강도의 증대가 요구되는 경우에는 그 이상의 양을 타설할 수도 있을 것이다.

반대로, 제1막음판(51)부터 제2막음판(52)까지의 구간과, 제3막음판(53)부터 제4막음판(54)까지의 구간에서는 소요강도가 크지 않은 경우에는 PS강재(30)와의 부착력을 확보할 수 있는 정도의 두께로만 충전콘크리트(20)를 타설할 수도 있을 것이다.

콘크리트 덮개(61)는 강관(10)의 좌우측 끝단에 설치되어 강관(10)을 폐쇄하는 구성이다. 콘크리트 덮개(61)는 강관(10)의 좌우측 끝단에 설치되어 강관(10)의 내부로 이물질이 침입하는 것을 방지함과 동시에 PS강재(30)의 정착단으로 습기나 기타 유해물질이 침입하여 부식 등의 문제가 발생하지 아니하도록 하는 작용을 한다.

한편, 도 1에서 직접적으로 도시하지는 않았지만 본 발명에 의한 강관 보는 사각형, 사다리꼴 등의 각형 강관에도 얼마든지 적용될 수 있는 것이다.

부착보강재(41)는 강관(10)의 내면에 설치되어 충전콘크리트(20)와 강관(10) 사이에 부착력을 확보하는 작용을 한다. 부착보강재(41)의 구체적인 형상에 대해서는 도 2를 참조하여 이하 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보에 있어서, 부착보강재(41)의 바람직한 실시예를 도시한 사시도이다.

부착보강재(41)는 도 2에 도시된 바와 같이 부착공(42), 부착돌기(43), 복부(44)로 구성되어 있다. 강관(10)의 내부에 타설되는 충전콘크리트(20)가 경화하여 강도를 발휘하게 되면 부착보강재(41)는 충전콘크리트(20)와 맞물리게 되고 이로써 충전콘크리트(20)와 강관(10)이 기계적으로 결합하여 서로 미끄러짐 없이 일체로서 하중에 저항하게 된다.

즉, 부착보강재(41)는 콘크리트와 강관(10) 사이에 부착력을 확보하여 두 재 료가 일체로서 거동하게 함으로써 강관(10)과 콘크리트의 합성 작용을 극대화시켜 보의 외력에 대한 저항능력을 현저하게 중기시키는 작용을 한다.

부착보강재(41)의 개수는 본 발명의 작용, 효과를 발휘할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 조정가능한 것이며, 구조적인 측면과 경제성을 모두 고려할 때 3 ~ 5 개의 부착보강재(41)를 형성하는 것이 바람직하다.

복부(44)는 강관(10)의 길이방향을 따라 직선적으로 뻗어 있으며, 그 끝단에는 부착돌기(43)와 연결된다. 복부(44)는 충전콘크리트(20)와 강관(10)과의 부착력을 강화시키는 것은 물론, 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보가 휨모멘트를 받게 되는 경우 철근 등과 함께 휨인장력에 저항함으로써 보의 연성변형를 유도하는 작용도 하게 된다.

부착공(42)은 복부(44)를 따라 일렬로서 10 ~ 20 cm 간격으로 형성되어 있으며 원형의 형상을 갖는다. 충전콘크리트(20)의 타설시 강관(10)에 타설되는 미경화 충전콘크리트(20)가 부착공(42)을 관통하여 채워지게 될 것이고 충전콘크리트(20)의 양생이 완료되면 복부(44)는 충전콘크리트(20)와 맞물리게 된다.

부착공(42)의 수는 도 2에 도시한 것과 얼마든지 달리 구성할 수도 있는 것이고 또한 그 형상도 도 2에 도시된 원형 이외에 사각형, 삼각형, 타원형, 슬롯형 등 여러 형태로 변형이 가능할 것이며 이러한 변형예들은 모두 본 발명에 의한 부착공(42)과 그 목적 및 작용, 효과가 실질적으로 동일하고 본 발명에 의한 부착공(42)으로부터 당업자가 용이하게 예측할 수 있는 것이므로 본 발명의 범주에 속한다고 볼 것이다.

부착돌기(43)는 복부(44)의 상부를 절단하고 절단된 복부(44)의 상편을 좌우로 꺽음으로써 복부(44)의 좌우측 방향으로 번갈아 형성되도록 하는데, 복부(44)의 끝단에서 복부(44)를 절곡하여 형성되는 한편 사각형의 형상을 가진다. 즉 부착돌기(43)는 도 2에 도시된 바와 같이 복부(44)를 양쪽으로 절곡하여 형성되는 것이다.

부착돌기(43)는 복부(44)와 함께 충전콘크리트(20)와의 마찰 및 기계적 작용으로 인하여 강관(10)과 충전콘크리트(20)와의 합성작용을 극대화시켜 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보의 휨 강도를 증진시킨다.

도 2에서는 부착돌기(43)의 형상을 직사각형만으로 도시하였으나 그 형상은 반원형, 사다리꼴, 삼각형 등의 다양한 형상으로 형성할 수 있음은 당업자에게 자명한 것이다.

한편, 도 2에는 부착돌기(43)가 서로 번갈아 가며 복부(44)의 좌우측으로 수평하게 구성된 것만을 도시하였으나, 소정의 부착강도를 확보할 수 있는 범위 내에서라면 부착돌기(43)와 복부(44)와의 각도는 예각 또는 둔각으로 구성할 수도 있을 것이다.

도 3는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보의 바람직한 제2실시예의 수직 단면도이

본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보의 제2실시예는, 강관(10)의 하단에 배치되는 PS강재(30)가 절곡 배치되는 것을 특징으로 한다.

이를 구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 강관(10)의 일측 끝단 부터 제1막음판(51)까지의 구간과, 제2막음판(52)부터 제3막음판(53)까지의 구간과, 제4막음판(54)부터 강관(10)의 타측 끝단까지의 구간에서 각각 PS강재(30)가 강관(10)의 내부 하단에 긴장되어 절곡 배치되는 것이다.

절곡되어 배치된 PS강재(30)는 보에 작용하는 휨응력에 보다 효과적으로 대응한다. 도 3에서는 PS강재(30)가 사다리꼴의 형상으로 두 번 절곡되어 배치된 것만을 도시하였지만, 이는 본 발명의 일실시예에 지나지 아니하는 것이고, PS강재(30)는 그 중심부에서 한 번 절곡되게 할 수도 있는 것은 물론이거니와 곡선으로 배치하는 것도 얼마든지 가능하다. 이러한 변형예는 본 발명의 단순한 설계변경에 지나지 아니하는 것으로서, 본 발명의 기술적 범주에 속한다 할 것이다.

강재지지부(71)는 PS강재(30)의 절곡 상태를 유지시키기 위한 구성이다. PS강재(30)를 절곡 배치함에 있어서, 포스트 텐션 공법에 의하는 경우에는 덕트를 절곡된 PS강재(30)의 형상에 맞추어 형성시키면 될 것이다. 그러나, 프리텐션 공법에 의하는 경우에는 PS강재(30)를 미리 긴장하고 충전콘크리트(20)를 타설하게 된다. 따라서 이 경우에는 PS강재(30)를 절곡 배치하기 위하여 그 절곡부에서 절곡 상태를 유지시켜 주기 위하여 강재지지부(71)를 필요로 한다. 강재지지부(71)는 PS강재(30)의 절곡부에 대응되는 강관(10)의 내부에 설치되어 PS강재(30)의 절곡 상태를 유지시키는 작용을 하는 것이다.

한편, PS강재(30)가 절곡 배치되는 강관(10)의 일측 끝단부터 제1막음판(51)까지의 구간과, 제2막음판(52)부터 제3막음판(53)까지의 구간과, 제4막음판(54)부터 강관(10)의 타측 끝단까지의 구간에서는, 절곡 배치된 상기 PS강재(30)가 묻힐 수 있는 소정의 두께로 충전콘크리트(20)가 타설된다.

도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보의 바람직한 제3실시예의 수직 단면도이다.

강관(10)의 하단에 배치된 PS강재(30)가 절곡 배치된다는 점에서는 앞에서 설명한 본 발명의 제2실시에와 동일하다. 그러나, 본 발명에 다른 콘크리트 충전 강관 보는 PS강재(30)의 일방이 제1막음판(51), 제2막음판(52), 제3막음판(53) 및 제4막음판(54)을 직선적으로 관통하여 강관(10)의 상단에 정착된다는 점에서 차이가 있다.

앞에서 설명한 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예는 강관(10)의 상단과 하단에 각각 PS강재(30)를 별도로 설치하는 것이었지만, 본 발명의 제3실시예는 도 4에 도시된 바와 같이 강관(10) 하단의 PS강재(30)를 그대로 연장하여 강관(10)의 상단에 정착시키는 것이다.

본 발명에 따른 제3실시예도 포스트 텐션 공법과 프리텐션 공법을 모두 적용할 수 있는 것이고, 프리텐션 공법에 의하는 경우에는 앞에서 설명한 제2실시예와 마찬가지로 PS강재(30)의 절곡 상태를 유지시키기 위하여 강재지지부(71)를 필요로 한다.

본 발명의 제3실시예 따른 PS강재(30)의 배치 형상에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

강관(10)의 일측 끝단부터 제1막음판(51)까지의 구간에서는 강관(10)의 내부 하단에 본 발명의 제2실시예와 마찬가지로 긴장되어 절곡 배치되고, 이때 PS강 재(30)의 일방은 강관(10)의 일측 끝단에 정착되며 타방은 제1막음판(51)을 직선적으로 관통하여 강관(10)의 상단에 정착된다.

한편, PS강재(30)는 제2막음판(52)부터 제3막음판(53)까지의 구간에서는 강관(10)의 내부 하단에 본 발명의 제2실시예와 마찬가지로 긴장되어 절곡 배치된다. 이 경우 PS강재(30)의 일방은 제2막음판(52)을 직선적으로 관통하여 강관(10)의 상단에 정착되고, 타방은 제3막음판(53)을 직선적으로 관통하여 강관(10)의 상단에 정착된다.

또한, PS강재(30)는 제4막음판(54)부터 강관(10)의 타측 끝단에 이르기까지 강관(10)의 내부 하단에 본 발명의 제2실시예와 마찬가지로 긴장되어 절곡 배치된다. 이 경우 PS강재(30)의 일방은 강관(10)의 타측 끝단에 정착되며 타방은 제4막음판(54)을 직선적으로 관통하여 강관(10)의 상단에 정착된다.

충전콘크리트(20)는 강관(10)의 일측 끝단부터 제1막음판(51)까지의 구간과, 제2막음판(52)부터 제3막음판(53)까지의 구간과, 제4막음판(54)부터 강관(10)의 타측 끝단까지의 구간에서는 절곡 배치된 PS강재(30)가 묻힐 수 있는 소정의 두께로 타설된다. 한편, 충전콘크리트(20)는 제1막음판(51)부터 제2막음판(52)까지의 구간과, 제3막음판(53)부터 제4막음판(54)까지의 구간에서는 강관(10)의 내부에 타설되어 강관(10)을 충전하게 된다.

본 발명에 따른 강관 보는 PS강재(30)의 배치에 기술적 특징이 있는 것으로서, 그 작용을 설명하면 다음과 같다. 휨 모멘트를 받는 보는 일반적으로 지점과 지점 사이에서는 정모멘트가 작용하게 되고, 지점 부근에서는 부모멘트가 작용하게 된다. 즉, 휨모멘트을 받는 일반적인 보에서는 정모멘트와 부모멘트가 번갈아가며 작용하게 되는 것이다.

본 발명은 보의 이러한 거동에 착안한 것으로서, 정모멘트를 받는 지점과 점 사이에서는 PS강재(30)를 보의 하단부에 배치하고, 부모멘트를 받는 지점 부근에서는 PS강재(30)를 보의 상단에 배치한 것이다. 즉, PS강재(30)의 위치를 일률적으로 보의 어느 특정 위치에 국한시키지 아니하고, 정모멘트 구간과 부모멘트 구간에 따라 각각의 위치를 달리하여 PS강재(30)를 배치한 것에 그 특징이 있는 것이다.

본 발명에서와 같은 PS강재(30)의 배치로 인하여 보의 역학적 성능이 현저하게 개선되는 것은 물론이거니와 불필요한 재료의 낭비를 막을 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 강관과 콘크리트의 합성작용을 통하여 콘크리트의 보에 있어서의 휨모멘트에 대한 저항 능력을 증가시켜 구조물의 소요 강도를 증가시킴과 동시에, 강관에 의해 콘크리트를 보호함으로써 유해물질의 콘크리트로의 침입을 방지하여 구조물의 내구성을 증가시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 부착보강재를 사용함으로써 강관과 콘크리트 간의 부착력을 확보하여 강관과 콘크리트의 합성작용을 극대화시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 PS강재를 보의 정모멘트 구간과 부모멘트 구간에 따라 각각 위치를 달리하여 배치함으로써 보의 휨모멘트에 대한 역학적 성능을 현저하게 개선하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 콘크리트 충전 강관 보는 PS강재의 적절한 배치를 통해서 불필요한 재료의 낭비를 막아 구조물의 경제성을 향상시키는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 일실시예를 설명한 것에 지나지 아니하므로 본 발명의 요지를 벗어나지 아니하는 범위에서 다양한 수정과 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 발명의 진정한 범위 내에 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.

Claims (14)

1. 강관의 내부에 콘크리트를 충전하고 프리스트레스를 도입하는 콘크리트 충전 강관 보에 있어서,

   강관의 일측 끝단으로부터 소정의 깊이에 설치되어 강관을 폐쇄하는 제1막음판;

   상기 제1막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제2막음판;

   상기 제2막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제3막음판;

   상기 제3막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제4막음판;

   상기 강관의 일측 끝단부터 상기 제1막음판까지의 구간과, 상기 제2막음판부터 상기 제3막음판까지의 구간과, 상기 제4막음판부터 상기 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 각각 상기 강관의 내부 하단에 긴장되어 설치되고, 상기 제1막음판부터 상기 제2막음판까지의 구간과, 상기 제3막음판부터 상기 제4막음판까지의 구간에서는 각각 상기 강관의 내부 상단에 긴장되어 설치되는 PS강재; 및

   상기 강관의 일측 끝단부터 상기 제1막음판까지의 구간과, 상기 제2막음판부터 상기 제3막음판까지의 구간과, 상기 제4막음판부터 상기 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 상기 PS강재가 묻힐 수 있는 소정의 두께로 타설되고, 상기 제1막음 판부터 상기 제2막음판까지의 구간과, 상기 제3막음판부터 상기 제4막음판까지의 구간에서는 상기 강관의 내부에 타설되는 충전콘크리트를 포함하는 콘크리트 충전 강관 보.
2. 제1항에 있어서,

   상기 강관과 상기 충전콘크리트와의 부착력을 높이기 위하여 상기 강관의 내부에 부착보강재가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 보.
3. 제2항에 있어서, 상기 부착보강재는,

   복부; 및

   상기 복부의 상부 끝단을 절단하고, 절단된 끝단을 방향을 번갈아가며 절곡하여 형성되는 부착돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 보.
4. 제3항에 있어서,

   상기 PS강재는 강선, 강연선, 강봉 중 선택되어 지는 어느 하나인 것을 특징을 하는 콘크리트 충전 강관 보.
5. 강관의 내부에 콘크리트를 충전하고 프리스트레스를 도입하는 콘크리트 충전 강관 보에 있어서,

   강관의 일측 끝단으로부터 소정의 깊이에 설치되어 강관을 폐쇄하는 제1막음 판;

   상기 제1막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제2막음판;

   상기 제2막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제3막음판;

   상기 제3막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제4막음판;

   상기 강관의 일측 끝단부터 상기 제1막음판까지의 구간과, 상기 제2막음판부터 상기 제3막음판까지의 구간과, 상기 제4막음판부터 상기 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 각각 상기 강관의 내부 하단에 긴장되어 절곡 배치되고, 상기 제1막음판부터 상기 제2막음판까지의 구간과, 상기 제3막음판부터 상기 제4막음판까지의 구간에서는 각각 상기 강관의 내부 상단에 긴장되어 설치되는 PS강재; 및

   상기 강관의 일측 끝단부터 상기 제1막음판까지의 구간과, 상기 제2막음판부터 상기 제3막음판까지의 구간과, 상기 제4막음판부터 상기 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 절곡 배치된 상기 PS강재가 묻힐 수 있는 소정의 두께로 타설되고, 상기 제1막음판부터 상기 제2막음판까지의 구간과, 상기 제3막음판부터 상기 제4막음판까지의 구간에서는 상기 강관의 내부에 타설되는 충전콘크리트를 포함하는 콘크리트 충전 강관 보.
6. 제5항에 있어서,

   절곡 배치되는 상기 PS강재의 절곡된 지점에 설치되어 PS강재를 지지하는 강재지지부를 더 포함하는 콘크리트 충전 강관 보.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 강관과 상기 충전콘크리트와의 부착력을 높이기 위하여 상기 강관의 내부에 부착보강재가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 보.
8. 제7항에 있어서, 상기 부착보강재는,

   복부; 및

   상기 복부의 상부 끝단을 절단하고, 절단된 끝단을 방향을 번갈아가며 절곡하여 형성되는 부착돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 보.
9. 제8항에 있어서,

   상기 PS강재는 강선, 강연선, 강봉 중 선택되어 지는 어느 하나인 것을 특징을 하는 콘크리트 충전 강관 보.
10. 강관의 내부에 콘크리트를 충전하고 프리스트레스를 도입하는 콘크리트 충전 강관 보에 있어서,

    강관의 일측 끝단으로부터 소정의 깊이에 설치되어 강관을 폐쇄하는 제1막음판;

    상기 제1막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제2막음판;

    상기 제2막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제3막음판;

    상기 제3막음판부터 상기 강관의 타측 끝단 방향으로 소정의 길이만큼 들여져서 설치되어 강관을 폐쇄하는 제4막음판;

    상기 강관의 일측 끝단부터 상기 제1막음판까지의 구간에서는 상기 강관의 내부 하단에 긴장되어 절곡 배치되고, 일방은 상기 강관의 일측 끝단에 정착되며 타방은 상기 제1막음판을 직선적으로 관통하여 상기 강관의 상단에 정착되는 한편,

    상기 제2막음판부터 상기 제3막음판까지의 구간에서는 상기 강관의 내부 하단에 긴장되어 절곡 배치되고, 일방은 상기 제2막음판을 직선적으로 관통하여 상기 강관의 상단에 정착되고, 타방은 상기 제3막음판을 직선적으로 관통하여 상기 강관의 상단에 정착되며,

    상기 제4막음판부터 상기 강관의 타측 끝단에 이르기까지 상기 강관의 내부 하단에 긴장되어 절곡 배치되고, 일방은 상기 강관의 타측 끝단에 정착되며 타방은 상기 제4막음판을 직선적으로 관통하여 상기 강관의 상단에 정착되는 것을 특징으로 하는 PS강재;

    상기 강관의 일측 끝단부터 상기 제1막음판까지의 구간과, 상기 제2막음판부터 상기 제3막음판까지의 구간과, 상기 제4막음판부터 상기 강관의 타측 끝단까지의 구간에서는 절곡 배치된 상기 PS강재가 묻힐 수 있는 소정의 두께로 타설되고, 상기 제1막음판부터 상기 제2막음판까지의 구간과, 상기 제3막음판부터 상기 제4막음판까지의 구간에서는 상기 강관의 내부에 타설되는 충전콘크리트를 포함하는 콘크리트 충전 강관 보.
11. 제10항에 있어서,

    절곡 배치되는 상기 PS강재의 절곡된 지점에 설치되어 PS강재를 지지하는 강재지지부를 더 포함하는 콘크리트 충전 강관 보.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,

    상기 강관과 상기 충전콘크리트와의 부착력을 높이기 위하여 상기 강관의 내부에 부착보강재가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 보.
13. 제12항에 있어서, 상기 부착보강재는,

    복부; 및

    상기 복부의 상부 끝단을 절단하고, 절단된 끝단을 방향을 번갈아가며 절곡하여 형성되는 부착돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 충전 강관 보.
14. 제13항에 있어서,

    상기 PS강재는 강선, 강연선, 강봉 중 선택되어 지는 어느 하나인 것을 특징을 하는 콘크리트 충전 강관 보.

Images