KR100811203B1 - Prestressed composite beam - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 종래 프리스트레스트 강합성빔의 예들을 도시한 것이다.1A, 1B, 1C and 1D illustrate examples of conventional prestressed rigid composite beams.
도 2a는 본 발명의 실시예1에 따른 강재, U형 프리스트레스트 강합성빔을 구성하는 강재를 도시한 것이고,Figure 2a shows the steel constituting the steel, U-shaped prestressed steel composite beam according to
도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 U형 프리스트레스트 강합성빔 및 그 단면도들을 도시한 것이고,2B illustrates another U-shaped prestressed rigid composite beam and cross-sectional views thereof according to
도 2c는 본 발명의 실시예 1의 변형예들이다.2C is a variation of
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d는 본 발명의 실시예 2에 따른 강재, 매립보강재의 설치형태, I형 프리스트레스트 강합성빔을 도시한 것이다.3A, 3B, 3C, and 3D illustrate a steel material, an installation form of a buried reinforcement material, and an I-type prestressed steel composite beam according to Embodiment 2 of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100:강재 200:매립보강재100: steel 200: buried reinforcement
300:콘크리트 400:긴장재300: concrete 400: tension material
500:응력전달 가이드블록 600:슬래브500: stress transfer guide block 600: slab
본 발명은 프리스트레스트 강합성빔에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 강재와 콘크리트를 합성시키되 상기 콘크리트에 긴장재가 긴장 후 정착되어 압축프리스트레스가 도입되도록 한 교량용 프리스트레스트 강합성빔(거더)에 관한 것이다.The present invention relates to a prestressed rigid composite beam. More specifically, the present invention relates to a prestressed steel composite beam (girder) for bridges in which steel and concrete are synthesized, but a tension material is settled after tension in the concrete so that compression prestress is introduced.
종래 교량용 거더로서 하부 일정단면의 콘크리트에 배치된 긴장재에 의하여 압축프리스트레스가 도입되도록 제작된 프리스트레스트 강합성빔이 다수 소개된 바 있다.(예컨대 RPF 강합성빔, MSP 강합성빔 , 프리콤 강합성빔 등)Conventional bridge girders have been introduced a number of pre-stressed composite beams made to introduce the compression prestress by the tension material disposed in the concrete of the lower cross-section (eg RPF composite beams, MSP composite beams, precom steel Composite beams, etc.)
이러한 강합성빔에 사용되는 강재(10)는 통상 도 1a와 같이 I형 단면으로서 상부플랜지(11), 복부(12) 및 하부플랜지(13)로 구성된 것을 이용하고, The
콘크리트(20)는 상기 하부플랜지(13)를 감싸도록 형성(하부플랜지콘크리트)시켜 상기 강재(10)와 콘크리트(20)가 서로 합성되도록 하되, 상기 하부플랜지콘크리트에는 PC 강연선과 같은 긴장재(30)를 매립시켜 긴장, 정착시킴으로서 압축프리스트레스가 미리 도입되도록 한다.The
이때 강재의 복부(12)와 상부플랜지(11)는 별도의 콘크리트를 형성시키지 않을 경우 외부에 노출되기 때문에 유지관리상 강재의 복부 및 상부플랜지에도 콘크리트가 도포되도록 제작하게 되며, 상부플랜지(11)는 슬래브(40,바닥판)에 매립되도록 형성된다.At this time, the abdomen 12 and the
하지만 강재의 복부 및 상부플랜지에 형성시킨 콘크리트(20)는 구조적으로 하중분담을 거의 하지 않기 때문에 사실상 강합성빔의 자중을 증가시키고 균열발생을 유발하여 그 기능상의 문제점이 지적되었다.However, since the
또한 상기 긴장재(30)의 경우 형성높이가 일정한 하부플랜지 콘크리트(20) 내부에 매립되도록 설치하기 때문에, 별수 없이 직선배치 형태를 따를 수밖에 없는데, In addition, in the case of the
이럴 경우 하부플랜지콘크리트의 양 단부에는 과다 긴장력 도입으로 자칫 압축균열 등이 발생할 수 있다는 문제점이 지적되었다.In this case, it was pointed out that both ends of the lower flange concrete may cause compression cracking due to excessive tension.
즉, 도 1b의 (가)와 같이 하부플랜지콘크리트 및 강재로 이루어진 강합성빔에는 긴장재가 상기 하부플랜지콘크리트에 직선 형태로 배치되도록 함으로서,That is, in the steel composite beam made of the lower flange concrete and the steel as shown in (a) of Figure 1b by placing a tension member in a straight form on the lower flange concrete,
도 1b의 (나)와 같이, 긴장재에 의하여 소정의 압축응력(+)이 강합성빔에 도입되게 되는데,As shown in (b) of FIG. 1B, a predetermined compressive stress (+) is introduced into the rigid composite beam by the tension member.
이때, 상기 강합성빔에 도입되는 압축응력(+)을 개략 수식화하여 표시하면,At this time, if the compressive stress (+) introduced into the rigid composite beam is roughly formulated and displayed,
(P/A + (Pe)y/I) 가 된다.(P / A + (Pe) y / I)
여기서, A:강합성빔의 단면적Where A is the cross-sectional area of the composite beam
P:긴장재에 의한 긴장력(프리스트레스력)P: Tension (prestressing force) by tensioning material
e:강합성빔의 중립축으로부터 긴장재 도심까지의 거리(편심)e: Distance from the neutral axis of the steel composite beam to the tension material center (eccentricity)
y:강합성빔의 중립축으로부터 연단까지의 거리y: distance from the neutral axis of the steel composite beam to the podium
I:강합성빔의 단면2차모멘트I: Cross section secondary moment of steel composite beam
이다.to be.
또한 강합성빔에는 강재의 자중, 하부플랜지콘크리트의 자중에 의한 인장응력(-)이 발생하게 되는데, 이러한 인장응력(-)을 수식화하여 살펴보면, 도 1b의 (다)와 같이In addition, a tensile stress (-) is generated in the steel composite beam due to the self-weight of the steel and the self-weight of the lower flange concrete. When the tensile stress (-) is formulated and examined, as shown in FIG.
- Mdy/I 가 된다.-Mdy / I
여기서, Md: 강재 및 하부플랜지콘크리트의 자중에 의한 휨 모멘트Here, Md: bending moment due to the weight of steel and lower flange concrete
I: 강합성빔의 단면2차모멘트I: Cross section secondary moment of steel composite beam
y:강합성빔의 중립축으로부터 연단까지의 거리 이다.y: distance from the neutral axis of the composite beam to the podium.
이에 최종 강합성빔에 작용하는 응력을 도시한 도 1b의 (라)에 의하면 강합성빔의 중앙부와는 달리 강합성빔의 양 단부에는 상당한 크기의 압축응력이 도입됨에도 불구하고,According to FIG. 1B (d), which shows the stress acting on the final composite beam, despite the fact that a significant magnitude of compressive stress is introduced at both ends of the composite beam, unlike the central portion of the composite composite beam,
통상 상기 압축응력을 설계에 고려하지 않아 자칫 강합성빔의 하부플랜지콘크리트의 양 단부에는 허용응력을 초과하는 과다 응력이 발생할 문제점이 있었다.In general, the compressive stress is not considered in the design, so that both ends of the lower flange concrete of the rigid composite beam may have excessive stresses exceeding the allowable stress.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 강합성빔 제작에 있어 긴장재(30) 일부를 하부플랜지콘크리트 양 단부로부터 이격되어 하부플랜지콘크리트 상면에 인출되도록 함으로서 강합성빔 양 단부에 과다한 압축응력이 분산되도록 하는 방법을 사용하기도 하며,In order to solve this problem, a part of the
긴장재를 하부플랜지콘크리트에 직선 형태로 배치하되, 도 1c와 같이 작용하중에 의한 인장응력이 크게 발생하는 강합성빔의 중앙부에만 긴장재를 추가적으로 배치하는 방법 즉, 4가닥의 긴장재(30) 중 2개(31)는 단부정착, 2개(32)는 내부앵커(50)에 정착시키는 방법도 소개되었으나,Arrange the tension member in a straight shape on the lower flange concrete, but as shown in Figure 1c, the tension member is placed only in the center of the rigid composite beam where the tensile stress due to the action load is large, that is, two of the four strands of tension material (30) 31 is end fixed, and two 32 have been introduced to fix the
이러한 방법은 기본적으로 긴장재에 의한 프리스트레싱 작업(PT WORK)이 복잡할 뿐만 아니라 This method is basically not only complicated for prestressing work by tension material,
긴장재의 배치가 서로 분리되어 시차를 달리하여 긴장, 정착됨으로서 강재의 캠버관리가 용이하지 않고, As the arrangement of the tension material is separated from each other and the tension is settled by changing the time difference, it is not easy to manage the camber of the steel,
긴장재의 정착 위치가 다름에 따라 압축프리스트레스의 응력왜곡이 발생할 수 있으며, 이에 따라 구조물 설계 및 시공관리에 어려운 점이 많으며, As the anchoring position of the tension member is different, stress distortion of the compressive prestress may occur, which makes it difficult to design and construct the structure.
비탄성재인 콘크리트와 탄성재의 강재의 응력분포가 불확실해 질 수 밖에 없어 강합성빔의 효율적인 품질관리에 한계가 있을 수밖에 없었다.The stress distribution of the inelastic concrete and the steel of the elastic material is inevitably uncertain, and there is a limit to the efficient quality control of the steel composite beam.
또한 도 1d와 같이 강합성빔에 있어 강재의 복부(60)를 트러스 형태로 제작된 것을 이용하되 별도로 복부 및 상부플랜지에 콘크리트를 형성시키지 않도록 하거나,In addition, as shown in Figure 1d in the steel composite beam using the
파형강판으로 강재의 복부가 형성된 것을 이용하기도 하여 강합성빔의 자중을 줄이는 방식을 이용하기도 하지만, Although the abdomen of steel is used as the corrugated steel sheet, the method may reduce the self-weight of the steel composite beam.
이러한 강합성빔은 제작이 복잡하고 비용이 고가일 수밖에 없다는 문제점이 있었다.Such a composite beam has a problem in that manufacturing is complicated and expensive.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 효율적인 프리스트레싱 작업에 의하여 강합성빔에 소요의 압축프리스트레스가 도입되도록 하되, 강재를 제작함에 있어 부자재를 최소화함으로서 경제적인 강합성빔 제작이 가능하도록 하고, 긴장재에 의하여 도입되는 프리스트레스가 강합성빔을 구성하는 강재에 효과적으로 배분됨으로서 품질관리가 용이한 프리스트레스 강합성빔을 제공하는 것이라 할 수 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a compression prestress required to the steel composite beam by a more efficient prestressing operation, economical by minimizing the subsidiary materials in the production of steel It can be said to provide a prestressed steel composite beam that is easy to control the quality of the composite beam by enabling the production of the composite beam, and by effectively distributing the prestress introduced by the tension material to the steel constituting the steel composite beam.
상기 기술적과제를 달성하기 위하여 본 발명은 The present invention to achieve the above technical problem
강재(100)와 콘크리트(300)가 합성되어 제작되는 프리스트레스트 강합성빔에 있어서,In the prestressed steel composite beam produced by combining the
상기 강재(100) 상부에 추후 형성되는 슬래브(600)에 매립되도록 상방 돌출된 매립보강재(200)를 더 형성시키되, 상기 매립보강재(200)는 강재 양 단부를 제외한 중앙부에 형성되는 것과 같이 발생응력에 따라 변단면으로 형성되도록 하고,The buried
상기 콘크리트(300)는 강합성빔의 중앙부에서는 강재의 하부를 감싸도록 형성시키고, 양 단부로 갈수록 강재의 하부 및 복부를 감싸도록 형성높이가 커지는 변단면 형태로 형성되도록 하고,The
상기 강합성빔에 도입되는 프리스트레스는 강합성빔의 양단부로부터 중앙부를 경유하면서 포물선 형태로 콘크리트 내부에 형성되는 긴장재(400)에 의하여 도입되도록 하였다.The prestress introduced to the rigid composite beam is introduced by the
본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS To describe the present invention more clearly and easily, the following describes the best embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings, and embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and thus the scope of the present invention. Is not limited to the embodiment described below.
도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따른 강합성빔에 이용되는 U형 단면의 강재를 도시한 것이며,Figure 2a shows the steel of the U-shaped cross-section used for the steel composite beam according to
도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 도 2a의 U형 단면의 강재를 이용하여 제작된 강합성빔의 사시도, A-A, B-B 단면도를 도시한 것이며,Figure 2b is a perspective view, A-A, B-B cross-sectional view of a steel composite beam fabricated using the U-shaped cross-section steel of Figure 2a according to the first embodiment of the present invention,
도 2c는 상기 실시예 1의 변형례이며,2C is a modification of the first embodiment,
도 3a는 실시예 2에 따른 강합성빔에 이용되는 I형 단면의 강재를 도시한 것이며FIG. 3A illustrates a steel having an I-shaped cross section used for the steel composite beam according to Example 2; FIG.
도 3b는 상기 실시예 2에 있어 슬래브에 매립되는 매립보강재의 예들에 따른 강합성빔의 단면도를 도시한 것이며,FIG. 3B shows a cross-sectional view of a steel composite beam according to examples of buried reinforcement embedded in slab in Example 2,
도 3c는 본 발명의 실시예 1에 따른 도 3a의 I형 단면의 강재를 이용하여 제작된 강합성빔의 측면도 및 정면도를 도시한 것이며,FIG. 3C illustrates a side view and a front view of a steel composite beam fabricated using the steel of section I cross-section of FIG. 3A according to
도 3d는 본 발명의 실시예 2에 따른 강합성빔의 사사도 및 A-A, B-B단면도이다.3D is a perspective view and A-A and B-B cross-sectional views of the steel composite beam according to the second embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 강합성빔은 전체적으로 U형 단면으로 제작되는 U형 강합성빔(실시예1) 및 I형 단면으로 제작되는 I형 강합성빔(실시예 2)로 구분될 수 있다.First, the steel composite beam of the present invention may be divided into a U-shaped steel composite beam (Example 1) and a I-shaped steel composite beam (Example 2) manufactured with a U-shaped cross section as a whole.
< 실시예 1><Example 1>
상기 실시예 1에 의한 U형 강합성빔(실시예 1)은 그 형태가 U형 단면으로 제작된다는 것에 그 기술적 특징이 있으며, 도 2a 및 도 2b를 기준으로 살펴본다.The U-type rigid composite beam (Embodiment 1) according to the first embodiment has a technical feature that its shape is made of a U-shaped cross section, and will be described with reference to FIGS. 2A and 2B.
상기 실시예 2에 의한 U형 강합성빔은 크게 U형단면으로 강합성빔이 형성되도록 배치된 강재(100), 매립보강재(200), 콘크리트(300), 긴장재(400), 응력전달 가이드블록(500)으로 구성된다.The U-shaped steel composite beam according to the second embodiment is largely arranged to form a steel composite beam in a U-shaped cross-section, the reinforcing
상기 실시예 1과 같은 강합성빔은 도 2a와 같이 전체적으로 U형 단면으로 제작될 수 있도록 2개의 강재(100)가 서로 마주보도록 이격되어 배치되도록 한다.The steel composite beam as in Example 1 is arranged so that the two
이때 상기 각각의 강재(100)는 I형 단면으로 상부플랜지(110), 복부(120) 및 하부플랜지(130)로 구성되며, 강판을 가공하여 용접시켜 제작된 것을 이용한다.At this time, each of the
이때, 상기 상부플랜지(110) 상부, 정확하게는 상부면에 도 2a 및 도 2b와 같이 매립보강재(200)가 상방으로 돌출되어 슬래브(600)에 매립되도록 고정, 설치된다.At this time, the buried reinforcing
상기 매립보강재(200)는 도 3b와 같이 I형 단면 강재, T형 단면의 강재, H 형강빔이 이용될 수 있으며, 강재(100)의 상부플랜지(110)가 슬래브(600)에 매립되도록 하되 슬래브(600) 저면에 L형강을 볼팅 또는 용접부착 할 수 있다. 이때는 강재의 상기 L형강이 상부플랜지 역할을 하고, 강재의 상부플랜지가 매립보강재(200)의 역할을 한다고 볼 수 있을 것이다.The buried
단순교용 거더로 이용되는 경우 에는 매립보강재(200)는 도 2a, 도 2b와 같이 강재(100)의 전장에 걸쳐 중앙부에서 큰 단면으로 배치하고 단부로 갈수록 단면을 작게하는 변단면 형태로 형성시킬 수 있고, 경우에 따라서는 단부 쪽을 없앨 수도 있다. 이는 작용하중에 의한 휨 응력이 강합성빔 중앙부에서 가장 크기 때문이라 할 것이다.When used as a simple school girders, the
또한, 연속교용 거더로 이용되는 경우에는 빔 중앙부와 지점부에 위치되는 일측 단부만 단면을 크게 할 수 있는데 이는 중앙부와 일측 단부에서 휨 응력이 가장 크기 때문이다. 이때 상기 일측 단부는 연결되는 빔의 다른 매립보강재와 서로 연결되도록 한다.In addition, when used as a continuous bridge girders, only one end portion located in the beam center portion and the branch portion can enlarge the cross section because the bending stress is the greatest at the center portion and one end portion. At this time, the one end portion is to be connected to each other and the other buried reinforcement of the beam to be connected.
또한 매립보강재(200)는 슬래브(600)에 매립되도록 배치함으로서 강재(100)와 매립보강재(200)를 합친 높이(형고)를 가지도록 하는 것과 비교하여 형고 증가 없이 매립보강재 설치에 의하여 실제로는 강재의 강성이 증가되도록 하는 장점을 가질 수 있게 되며,In addition, the
나아가, 슬래브(600)에 매립되는 매립보강재(200)와 강재 내측에 형성되는 콘크리트(300)에 의해 위치가 구속되는 강재(100)는 단부로 갈수록 복부를 감싸는 콘크리트 높이가 커져 압축 좌굴이 큰 단부 쪽 강재 복부 높이가 크게 줄어들어 상기 좌굴에 충분히 저항할 수 있게 됨으로서 통상 U형 단면의 강재 복부에 설치되는 스티프너(상부플랜지와 하부플랜지 사이에 설치되는 수직 수평보강재)의 설치량을 최소할 수 있어 강재 제작 시 부자재 설치로 인한 인력 및 비용을 크게 줄일 수 있게 된다는 장점이 발휘된다.In addition, the
또한 강재(100)의 단부 내측 복부(120)에는 긴장재(400)의 배치형태에 따른 응력전달 가이드 블록(500)이 다수 설치된다.In addition, a plurality of stress
상기 응력전달 가이드 블록(500)은 강재 복부(120)에 용접되어 설치되도록 하는데 제작의 편의성을 위해 몸체부는 일측면에 홈이 형성되도록 하여 상기 홈에 긴장재(400)가 삽입되어 세팅될 수 있도록 할 수 있으며, 도 2a와 같이 블록형태의 몸체부에 관통공이 형성되도록 하여 상기 관통공에 긴장재(400)가 관통되도록 할 수도 있고, 제작비용 및 시공성에 따라 그 형태 및 모양을 변경시킬 수 있을 것이다.The stress
이때 응력전달 가이드 블록(500)의 배치는 긴장재(400)가 전체적으로 포물선 형태로 배치되도록 강재 단부 복부(120)에 경사지게 설치하여 긴장재(400)가 자연스럽게 가이드 응력블록(500)의 배치형태에 따라 포물선 형태로 설치되도록 함으로서 긴장재(400)의 세팅노력을 덜도록 함과 더불어,At this time, the arrangement of the stress
긴장재(400)가 긴장 후, 정착될 경우 그 긴장력이 응력전달가이드 블록(500)에 의하여 콘크리트(300)와 강재복부(120)에 분산 전달되도록 함으로서 소요의 압축프리스트레스(프리스트레스력)의 도입에 의하더라도 강합성빔의 국부적인 응력집중을 효과적으로 회피할 수 있게 된다.When the
이에 본 발명의 응력전달가이드 블록(500)은 긴장재의 배치형태를 용이하게 세팅할 수 있도록 하는 기능과 강합성빔의 양 단부에 프리스트레스력이 강재 복부에 원활히 전달되도록 하여 효과적으로 분산되도록 하는 기능을 가지게 된다.Accordingly, the stress transmission guide block 500 of the present invention has a function of easily setting the arrangement of the tension member and a function of effectively dispersing the prestressing force at both ends of the steel composite beam so as to be effectively transmitted to the steel abdomen. do.
또한, 응력전달가이드 블록(500)의 기능을 보다 효과적으로 확보하기 위해서는 강재의 복부면에 직각으로 설치함으로서 압축프리스트레스의 효과적인 분산저항능력을 가지도록 함이 바람직하나 달리 배치각도는 한정되지 않는다.In addition, in order to more effectively secure the function of the stress
이때, 강재의 하부플랜지 상면 및/또는 저면에는 스터드(131)를 더 형성되도록 함으로서 후술되는 콘크리트(300)과의 부착력을 증진시키도록 함과 더불어 상기 스터드에 의하여 하부플랜지 콘크리트에 강선에 의해 프리스트레스력을 강재(100)에 원활히 전달되도록 한다.At this time, by further forming a
콘크리트(300)는 강재(100) 내측의 중앙부에 있어서는 소정의 높이를 가진 직육면체 형태의 블록체로 형성되도록 하되, 강재의 양 단부로 갈수록 형성높이가 증가되는 변단면 형태로 형성시키게 된다.The concrete 300 is to be formed in a block of the rectangular parallelepiped shape having a predetermined height in the central portion of the
이러한 변단면 형태로 형성시키는 이유는 소요의 압축프리스트레스를 도입시키기 위한 긴장재(400)를 정착하기 위하여 중앙부와 동일단면으로 형성되는 단부에 정착판을 설치할 경우 단부 응력 집중으로 정착부 단면적이 부족한 경우가 많은데,The reason for the formation of such a cross section is that when the fixing plate is installed at the end formed in the same cross section with the central portion in order to fix the
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 긴장재의 정착부위에 해당하는 콘크리트(300)는 단면적이 증가되도록 하여 긴장재 긴장, 정착작업을 보다 용이하도록 하되, 강재의 중앙부에는 최소한의 단면적을 가지도록 함으로서 불필요한 강합성빔의 자중이 증가되지 않도록 하는 것이다In order to solve this problem, the concrete (300) corresponding to the fixing portion of the tension material to increase the cross-sectional area to facilitate tension tension, fixing work more easily, but to have a minimum cross-sectional area in the center of the steel unnecessary steel To prevent the self-weight of the composite beam from increasing
이에 상기 콘크리트의 변단면 형성에 의하여 긴장재(400) 모두가 전체적으로 포물선 형태로 배치될 수 있기 때문에 편심에 의한 보다 효과적인 압축프리스트레스 도입이 가능하게 되고, Accordingly, since all the
긴장재를 별도로 위치를 달리하여 긴장, 정착시키지 않기 때문에 압축프리스트레스의 도입이 강합성빔 전체에 걸쳐 일률적으로 도입되기 때문에 보다 정밀하고 품질관리가 용이한 프리스트레스력 도입이 가능하게 된다.Since the tension material is not tensioned or settled by changing the position separately, the introduction of the compression prestress is introduced uniformly throughout the steel composite beam, thereby allowing the introduction of the prestressing force that is more precise and easier to control the quality.
구체적으로 살펴보면 제작방법으로서는 양 강재(100)를 소정의 거리로 이격시켜 배치하되 내측으로 경사지도록 하고, 상기 양 강재(100) 하부 내측에 콘크리트(300)를 타설하여 U형 강합성빔을 제작하게 된다.In detail, as a manufacturing method, the two
이때, 양 강재(100)는 서로 이격되어 분리되어 있으므로 콘크리트(300)를 타설할 때, 강재(100) 하부플랜지 사이에 미도시된 저판부 거푸집을 이용하여 콘크리트가 양 강재(100) 사이 공간으로 유출되지 않도록 한다.At this time, since the two
이로서, 실시예 1에 의한 강합성빔은 상기 양 강재(100)가 일종의 거푸집의 역할을 하게 된다는 장점이 발휘되어 U형 단면의 교량용 거더로서 그 제작비용을 크게 줄일 수 있다는 장점도 발휘되어 고가의 시스템거푸집을 굳이 이용하지 않아도 되기 때문에 강합성빔 제작비용을 크게 줄일 수 있게 된다.Thus, the steel composite beam according to the first embodiment has the advantage that the both
또한 상기 콘크리트(300)로 인해 종래 강박스 거더와 같은 경우 내측에 많은 다이아프램과 같은 부자재인 보강재를 설치하게 되는데, 이러한 부자재의 역할은 결국 박스형태의 구조물에 있어 뒤틀림이나 좌굴을 방지하기 위함인데, 이러한 기능을 상기 변단면 형태의 콘크리트가 대신함으로서 (부자재(수직,수평 보강재)를 현저히 감소시켜) 보다 경제적이고 효율적인 단면설계가 가능하게 된다.In addition, due to the concrete 300, in the case of a conventional steel box girders, a reinforcement which is a subsidiary material such as many diaphragms is installed on the inner side, and the role of the subsidiary material is to prevent twisting or buckling in the box-shaped structure. This function is replaced by the concrete in the form of the cross section (remarkably reducing the subsidiary materials (vertical and horizontal reinforcement)) to enable more economical and efficient cross-sectional design.
또한 강합성빔 단부쪽 강재의 복부와 합성되는 콘크리트가 빔 내부에 형성됨으로써 미관상 유리하고 경우에 따라서 내측에 외부강선배치가 추가 가능하므로 거더 자중을 크게 줄이고 유지관리용으로 사용할 수 있으며, 또한 연속교 처리시 매우 유리하다. 또한, 개구제형 형식의 거더교가 스틸박스보다 경제적인 합리화 교량형식(부자재등 공사비 20% 절감)으로 제시되고 있으나, 본 교량형식은 강합성빔의 저면부를 콘크리트로 대치함으로써 강재의 하부플랜지 및 부자재(보강재)등 소요 강재를 현저히 줄일 수 있어 스틸박스의 60%대의 공사비를 갖는 경제성을 가지며, 차후 스틸박스의 대안형식으로 장지간화에 유리하다.In addition, the concrete composited with the abdomen of the steel beam at the end of the steel composite beam is formed in the beam so that it is aesthetically pleasing and an external steel wire arrangement can be added to the inside in some cases, which greatly reduces the girder weight and can be used for maintenance. Very advantageous in processing. In addition, the opening type girder bridge is proposed as a more economical rationalized bridge type (20% reduction in construction cost, etc.) than steel box, but this bridge type replaces the bottom flange of steel composite beam with concrete to replace the lower flange and subsidiary materials of steel ( It can significantly reduce the required steel materials such as reinforcement materials, and it has economical efficiency with 60% of construction cost of steel box, and it is advantageous for long time as an alternative type of steel box.
도 2c에 있어서는 실시예 1의 변형예를 도시한 것인데, 상부에 도시된 것은 강합성빔의 단부측 단면도이고, 하부에 도시된 것은 강합성빔의 중앙부 단면도이다. 이러한 강합성빔은 강재의 하부플랜지(130)를 저면으로 하여 콘크리트(300)를 강재 내측 하부에 형성시키는 것이 아니라, U형 강합성빔의 하부플랜지를 콘크리트부(310)로 형성시키되, 상기 콘크리트부(310) 상면에 강재의 하부플랜지(130)가 매립되도록 하거나, 상면에 접하도록 설치할 수 있음을 확인할 수 있다. In FIG. 2C, a variation of
< 실시예 2><Example 2>
상기 실시예 2에 의한 I형 강합성빔은 크게 I형단면의 강재(100), 매립보강재(200), 콘크리트(300), 긴장재(400), 응력전달 가이드블록(500)으로 구성되며, 실시예 1과 다른 점은 강재의 단면형태라 할 수 있다. 즉, 실시예 2에 의한 강합성빔은 전체적으로 I형 단면 형태로 제작되는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.The I-type steel composite beam according to the second embodiment is composed of
이에 상기 강재(100)는 I형 단면으로서 도 3a와 같이 역시 상부플랜지(110), 복부(120) 및 하부플랜지(130)로 구성되며, 강판을 가공하여 용접시켜 제작된 것을 이용하며 역시 강재의 복부에 스터드를 더 형성시킬 수 있을 것이다.The
이때, 상기 상부플랜지 상부에 매립보강재(200)가 상방으로 돌출되도록 고정, 설치된다.At this time, the buried reinforcing
이러한 매립보강재(200)도, 도 3b의 좌측도면부터 I형 단면 강재(210), T형 단면의 강재(220), H 형강빔(230)이 이용될 수 있으며, 강재(100)의 상부플랜지(110)가 슬래브(600)에 매립되도록 하되 슬래브(600) 저면에 L형강(240)을 볼팅 또는 용접부착 할 수 있다. In this buried
또한, 상기 I형 강재의 복부에도 실시예 1과 같이 응력전달 가이드블록(500)이 경사지게 설치되어 긴장재(400)를 포물선 형태로 배치되도록 한다.In addition, the stress
콘크리트(300)는 도 3c 및 도 3d와 같이, 강합성빔의 양 단부로 갈수록 형성높이가 커지도록 하는 변단면 형태로 형성되어 강합성빔의 하부를 구성하게 되며, 이에 강재(100)의 복부 및 상부플랜지는 외부에 노출되도록 한다.3C and 3D, the concrete 300 is formed in the form of a cross-section so that the formation height increases toward both ends of the steel composite beam to form a lower portion of the steel composite beam, the abdomen of the
긴장재(400)는 콘크리트(300)에 포물선 형태로 배치되어 콘크리트(300)단부에 긴장 후, 정착되는데, 이러한 긴장재(400)는 강합성빔의 중앙부에 있어 강재의 하부플랜지 하부로 배치되도록 설치된다.The
본 발명에 의한 강합성빔은 강재에 콘크리트를 형성시킴에 있어서 강합성빔의 양 단부는 그 형성높이가 커지도록 하여 강재복부와 합성시키고 중앙부에서는 상대적으로 작아지도록 함으로서 전체적으로 콘크리트에 의한 강합성빔의 자중증가요인이 배제되도록 하였으며,In the composite steel beam according to the present invention, in forming concrete in steel, both ends of the steel composite beam are formed so that the height of the composite beam is increased to be combined with the steel abdomen, and relatively small at the center portion of the steel composite beam. Self-increasing factors were excluded.
양 단부는 복부강재와 합성되어 형성높이가 커진 콘크리트에 의하여 강합성빔의 양 단부에 있어 중립축이 하강하는 효과에 의하여 소요 편심에 의한 보다 효율적인 압축프리스트레스 도입이 가능할 뿐만 아니라, 상부 매립강재의 단면변화를 주어 발생 휨응력에 따라 단면2차모멘트 및 중립축의 위치를 조절하여 복부합성 콘크리트를 최소화하여 고정하중을 줄일 수 있으며,Both ends are composited with abdominal steel and the formation height is increased, so that the neutral axis is lowered at both ends of the steel composite beam. The fixed load can be reduced by minimizing the abdominal composite concrete by adjusting the position of the secondary moment and the neutral axis according to the flexural stress generated.
긴장재의 긴장, 정착작업에 있어 시공성이 뛰어나 보다 효율적으로 강합성빔을 제작할 수 있으며,Excellent workability in tensioning and fixing work of tension material, making it possible to produce steel composite beam more efficiently,
강재에 설치된 매립보강재를 슬래브에 매립되도록 함으로서 형고 증가 없이도 강재의 강성을 효과적으로 확보하고 바닥판과 강재의 합성작용을 원활히 하며,By embedding the reinforcement material installed in the steel into the slab, it effectively secures the rigidity of the steel without increasing the mold height and facilitates the composite action of the bottom plate and the steel,
긴장재를 효과적으로 포물선 형태로 배치할 수 있어 보다 효과적인 압축프리스트레스의 도입이 가능하게 되며,The tension material can be effectively placed in a parabolic form, allowing more effective compression prestressing,
특히 U형 단면형태로 강합성빔을 제작할 경우, 종래의 박스거더 등과 비교하여 부자재의 사용이 크게 감소되며 거푸집 설치비용도 낮출 수 있어 경제적이고 효율적인 박스형태의 강합성빔 제작이 가능하게 된다.In particular, when manufacturing the composite beam in the U-shaped cross-section, the use of subsidiary materials is greatly reduced compared to the conventional box girders, and the form installation cost can be lowered, so that it is possible to manufacture a steel composite beam in the form of an economical and efficient box.
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 기술 분야에서 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.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.
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