KR100962671B1 - Composite beam making method by support movement - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강재와 강재의 하부에 양생된 콘크리트 및 상기 콘크리트에 배치된 긴장재에 의하여 제작되는 강합성 빔에 관한 것으로서, 특히 강재의 하부에 작은 높이로 형성되는 콘크리트에 긴장력 도입 시 허용압축응력이 초과되지 않도록 함으로서 보다 효율적이고 경제적으로 강합성 빔을 제작할 수 있도록 한 지점부 이동에 의한 강합성 빔 제작방법에 관한 것이다.
강합성 빔, 긴장재, 포물선, 직선
The present invention relates to a steel composite beam, which is produced by a concrete material cured in a lower part of a steel material and a steel material and a tension material disposed in the concrete material. In particular, when a tensile force is introduced into a concrete, So that a steel composite beam can be manufactured more efficiently and economically.
Steel composite beam, tension material, parabola, straight line
Description
본 발명은 강합성 거더 제작방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 강재와 콘크리트를 합성시켜 제작되도록 하되, 상기 콘크리트에 압축 프리스트레스가 도입되도록 한 교량용 합성거더, 나아가 건축구조물용 합성 빔에 확장 적용할 수 있는 강합성 빔 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a steel composite girder. More specifically, the present invention relates to a composite girder for a bridge in which a compression prestress is introduced into the concrete by being made of a composite material of steel and concrete, and further, a method for manufacturing a composite beam capable of being applied to a composite beam for a building structure.
종래의 초기 프리스트레스트 콘크리트 빔(PSC 빔)은 통상 I형 단면의 콘크리트빔(11)과 콘크리트빔 내부 전장에 걸쳐 배치되며, 빔의 양 단부에 긴장 후 정착되는 PS강선(통상 PS 강연선)을 포함하는 긴장재(20)로 구성되어 있다.Conventionally, an initial prestressed concrete beam (PSC beam) usually includes a PS steel wire (usually a PS strand) which is placed across the
이러한 긴장재(20)는 포물선으로 배치하여 콘크리트빔의 하연에 압축응력을 미리 도입하여 시공단계별 설계하중에 의해 발생하는 인장응력에 대응하도록 하고 있다.These
즉, 도 1a와 같이, PSC 빔(10)에는 설계하중(단순교 기준)에 의해 외력모멘트가 발생하고, 이에 대응하기 위해 미리 콘크리트 빔의 하연에 압축응력을 긴장재(20)에 의한 프리스트레스로서 프리텐션 또는 포스트텐션에 의하여 도입되도록 한 것이다.That is, as shown in Fig. 1A, an external force moment is generated in the
이에 긴장재에 의해 콘크리트빔에 도입되는 응력 메카니즘에 대하여 살펴보면,The stress mechanism introduced into the concrete beam by the tensile member will now be described.
먼저, 프리스트레스 도입 직후 콘크리트빔 하연에 발생하는 응력은 PSC 빔 자중에 의해 발생하는 응력에 더하여 긴장재의 긴장 후 프리스트레스에 의해 콘크리트빔 하연에 도입되는 응력의 합으로 결정된다. First, the stress occurring in the lower part of the concrete beam immediately after the introduction of prestress is determined by the sum of the stress generated by the self weight of the PSC beam and the stress introduced into the lower part of the concrete beam by the prestress after the tension of the tension member.
여기서, PSC 빔 자중에 의해 발생하는 응력과 긴장재에 의해 도입되는 응력은 통상 반대의 힘을 가진다.Here, the stress caused by the self weight of the PSC beam and the stress introduced by the tension member usually have opposite forces.
즉, PSC 빔 자중에 의한 응력(휨 모멘트에 의한 응력)은 긴장재에 의해 도입된 프리스트레스에 의하여 상쇄되고, 최종적으로 남은 나머지 응력만 콘크리트빔에 존재하게 된다. That is, the stress due to the self weight of the PSC beam (stress due to bending moment) is canceled by the prestress introduced by the tension member, and only the remaining residual stress is present in the concrete beam.
이때, 최종적으로 남은 프리스트레스에 의한 응력은 일반적으로 콘크리트 허용응력까지 도입하게 되는데,At this time, the final residual stress due to the prestress generally introduces the allowable stress of concrete,
설계기준에서는 프리스트레스 도입 시의 콘크리빔 허용압축응력(설계기준: 0.55fci(포스트텐션방식), 0.6fci(프리텐션방식), fci는 콘크리트 설계강도)을 초과하지 않도록 규정하고 있다. The design criteria concrete beam allowed compressive stress during the prestress introduced: it is defined so as not to exceed (design basis 0.55f ci (post-tensioning system), 0.6f ci (pretension system), f ci is concrete design strength).
그러므로 이런 규정을 만족하기 위해서는 도 1a와 같이 PSC 빔의 양 단부로 갈수록 PSC 빔 자중에 의한 모멘트(M)가 줄어들기 때문에 이를 고려하여 긴장재를 전체적으로 포물선 형태로 배치하여 빔의 양 단부에 발생하는 프리스트레스에 도입에 의한 응력이 설계기준을 벗어나지 않도록 설계하고 있다. Therefore, in order to satisfy such a requirement, as shown in FIG. 1A, the moment M due to the self weight of the PSC beam is reduced toward both ends of the PSC beam. Therefore, by arranging the tensile material as a whole in a parabolic shape, The stress caused by the introduction is designed not to deviate from the design standard.
즉, 긴장재를 포물선 형태로 배치하면 콘크리트에 도입되는 응력은 직선 형태로 배치하는 것보다 그 손실이 많아 비효율적임에도 불구하고, PSC 빔의 콘크리트에 발생하는 자중에 의한 응력 형태에 따라 맞추어 긴장재를 배치하고 있는 것이다.In other words, if the tensions are arranged in a parabolic shape, the stress applied to the concrete is more inefficient than that of the linear arrangement, but the tensions are arranged according to the shape of the stress due to the self weight generated in the concrete of the PSC beam It is.
그러나, 기존의 PSC 빔은 소요 응력에 대한 빔의 높이가 비교적 크고 이에 따른 거치중량(자중)이 커질 수밖에 없다는 단점 때문에, 이에 설치할 수 있는 경간장(지간)이 매우 짧아질 수밖에 없어, 다양한 형태의 교량에 적용하는 것이 어렵다는 단점을 갖고 있었다.However, in the conventional PSC beam, the height of the beam with respect to the required stress is relatively large, and accordingly, the mounting weight (self weight) is required to be increased. Therefore, the span of the span that can be installed is very short, It is difficult to apply the present invention to such a case.
이런 단점을 개선하기 위해 고안된 강합성빔(30)은 도 1b와 같이, I형 강재(31,32,33)와 강합성빔 하연에 위치하는 단면이 작은 케이싱콘크리트(40) 로 구성된 프리플렉스 빔(PF 빔)이 개발되었다. As shown in Fig. 1B, the
그 원리는 도 1b와 같이 I형 강재에 미리 프리플렉션 하중(Pf)을 재하하여 I형 강재 하부에 케이싱콘크리트(40)를 타설 양생하고, 프리플렉션 하중을 제거함으로써, 하부케이싱 콘크리트에 압축 프리스트레스(응력)가 도입되도록 한 것이다.The principle is as shown in Fig. 1B, in which a preflection load (Pf) is preliminarily loaded on an I-shaped steel material, the casing concrete (40) is placed on the bottom of the I- Stress) is introduced.
이러한 프리플렉스 빔 제작 방법은 도 1b와 같이 L/4와 3L/4(L:프리플렉스 빔의 전체 길이) 지점에 도입된 프리플렉션 하중을 제거할 때, 케이싱콘크리트(40)에 작용하는 프리플렉션에 의한 휨 모멘트(Mp)가 프리플렉스빔의 중앙부에 서는 설계기준에서 정한 허용응력 내에서 케이싱콘크리트(40)에 도입된다. Such a preflex beam fabrication method is advantageous in that when removing the prestressing loads introduced at points L / 4 and 3L / 4 (L: full length of the preflex beam) as shown in FIG. 1B, is introduced to the bending moment (M p) is free of concrete casing (40) within the allowable stress, determined by the design based on standing at the center of flex beam by.
그러나 도 1b와 같이 L/4 및 3L/4 지점에서는 자중에 의한 모멘트(Md)가 중앙부에 비해 개략 75% 정도가 발생하기 때문에 허용치보다 약 25% 큰 압축응력이 L/4 및 3L/4 지점의 케이싱콘크리트에 초과 도입되는 결과를 초래하였다. However, as shown in FIG. 1B, since the moment (M d ) due to its own weight occurs at about L / 4 and 3L / 4 at about 75% of the central portion, a compressive stress of about 25% Resulting in excessive introduction of concrete into the casing of the point.
이런 설계 및 시공방법은 구조적인 안전성 및 내구성 저하의 원인이 되고 있으며, 지금까지도 프리플렉스 빔을 이용한 교량에서 발생하는 균열이 제대로 제어되지 못하는 이유라 할 수 있다.This design and construction method has caused structural safety and durability deterioration, and it can be said that the cracks generated in the bridge using the preflex beam can not be properly controlled until now.
또한, 최근에 제작비용이 매우 고가이기 때문에 현재 프리플렉스 빔을 대체하기 위해서 신공법이 많이 개발된 바 있다.Also, since the fabrication cost is very high recently, many new methods have been developed to replace the preflex beam.
이러한 신공법들의 상당수가 강재와 강재의 하연에 위치한 케이싱콘크리트, PS강선을 포함한 긴장재로 구성된 복합 구조체의 강합성 빔(RPF 빔, 프리콤)으로서 개발되었다.Many of these new methods have been developed as steel composite beams (RPF beams, Pricom) of composite structures consisting of casing concrete and tension members including PS steel wire located at the bottom of steel and steel.
그런데 이들 신공법들도 프리플렉스 빔의 케이싱콘크리트 단면과 유사한 직사각형의 높이가 낮은 단면(일반적으로 100cm×40cm:가로×세로)을 적용하고 있으며, 그 케이싱콘크리트 단면에 프리스트레스 도입을 위하여 긴장재를 직선으로 배치하는 동일한 특징을 갖고 있다. However, these new methods also apply a rectangular cross-section (generally 100 cm × 40 cm: width × length) similar to the cross section of the casing concrete of the preflex beam. In order to introduce the prestress into the casing concrete section, .
즉, 케이싱콘크리트의 높이가 작아 긴장재를 포물선 형태로 배치하기가 어렵기도 하고, 케이싱콘크리트의 자중을 감소시켜 지간을 길게 하고, 간편한 제작과 공사비를 절감하기 위하여 위에서 살펴본 것과 같이 긴장재를 직선으로 배치하 였던 것이다.That is, it is difficult to arrange the tensioning material in a parabolic shape because the height of the casing concrete is small. In order to reduce the self weight of the casing concrete to lengthen the span, and to reduce the manufacturing cost and the simple construction, .
그러므로, 이들 신공법들은 프리플렉스 공법과 마찬가지로 치명적인 오류와 단점들을 포함하게 되었다.Therefore, these new methods, like the pre-flex method, contain fatal errors and shortcomings.
즉, 위에서 살펴본 것처럼, 일반적으로 PSC빔은 긴장재를 포물선 형태로 배치하여, 지점부로 갈수록 줄어드는 자중에 의한 모멘트에 대응하도록 설계를 하고 있으나, In other words, as described above, PSC beams are generally designed in a parabolic shape so that they correspond to moments due to self-weight decreasing toward the focal point. However,
이들 신공법들은 이런 긴장재를 모두 직선으로 배치하기 때문에, 빔 단부 쪽에서는 긴장재에 의한 프리스트레스 도입 시에 프리플렉스빔과 같이 설계기준의 콘크리트 허용압축응력을 초과하는 설계 및 제작이 이루어질 수 밖에 없었다.These new methods have been designed and manufactured to exceed the allowable compressive stress of concrete in design standard like preflex beam at the end of beam at the introduction of prestress by the tension member.
이에 콘크리트, 강재 및 긴장재를 포함하는 종래의 강합성 빔에 있어 설계상의 오류와 시공은 프리프렉스빔과 동일한 구조적인 안전성 및 내구성 저하의 원인을 가질 수밖에 없었고, 향후 시간이 지남에 따라 보수 및 보강이 필요할 것으로 예상된다.In the conventional steel composite beam including concrete, steel, and tension, design errors and construction have caused the same structural safety and durability degradation as the pre-plex beam. In the future, maintenance and reinforcement It is expected to be necessary.
이에 본 발명은 상기 콘크리트, 강재 및 긴장재를 포함하는 강합성 빔에 의한 종래 기술의 근본적인 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 설계기준에서 정하고 있는 허용압축 및 허용인장응력 내에서 긴장재를 직선배치 할 수 있는 방법과 강합성빔의 구조적인 안전성 확보와 균열발생을 억제할 수 있는 방법을 제공함과 동시에, 소요 강선량을 최소화하여 경제성을 향상시킬 수 있는 강합성 빔을 제공하는 것이라 할 수 있다.Therefore, the present invention aims at solving the fundamental problem of the prior art by the steel composite beam including the concrete, the steel material and the tensile material. It is an object of the present invention to provide a method of designing a tensile- It is possible to provide a steel composite beam capable of providing a structural safety of a steel composite beam and a method of suppressing the occurrence of cracks and at the same time minimizing a required steel amount and improving the economical efficiency .
상기 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 In order to solve the technical problems of the present invention,
강재와 강재 하부에 케이싱 콘크리트가 합성되고 PS 강선을 포함하는 긴장재에 의하여 강재하부의 케이싱콘크리트에 압축프리스트레스가 도입되도록 제작되는 강합성 빔에 있어서,In a steel composite beam which is produced such that a casing concrete is synthesized under a steel material and a steel material and a compression prestress is introduced into a casing concrete under a steel material by a tensile material including a PS steel,
상기 강재와 케이싱콘크리트가 합성된 후 프리스트레스를 도입시키기 이전에는 강합성 빔을 양 단부로부터 내측 하부에 위치한 가지점부에 지지되도록 하여 강합성 빔 자중에 의한 휨 모멘트만 발생되도록 하고,After the steel and casing concrete are combined and before the prestress is introduced, the steel composite beam is supported on the points of the branches located at the inner lower portion from both ends so that only the bending moment due to the self-
상기 강합성 빔의 양 단부에 지점부를 형성시킴과 더불어 강합성 빔 자중에 의한 휨 모멘트와 반대방향의 휨 모멘트를 발생시키는 프리스트레스를 도입시켜, 강합성 빔이 상향으로 솟으면서 상기 가지점부로부터의 지지가 해제되도록 함으로서, 강합성 빔의 지점부가 가지점부에서 지점부로 이동되도록 하여,And a prestress which generates a bending moment in a direction opposite to a bending moment due to the self weight of the steel composite beam is introduced so that the steel composite beam rises upwards and is supported from the branch point portion So that the point of the steel composite beam is moved from the point of the branch to the point of the spot,
긴장재를 직선으로 배치하여 긴장력을 도입하여도, 강합성빔 전체에 걸쳐 케이싱콘크리트에서 발생하는 응력이 그 허용압축응력 내에서 존재하도록 양단부쪽의 압축응력 크기를 감소하였다.The compressive stresses at both ends are reduced so that the stresses generated in the casing concrete over the steel composite beams are within the allowable compressive stresses even when the tensile force is introduced by placing the tension members in a straight line.
국내의 강합성 빔을 이용한 교량공법들 중에서 PS강선(긴장재)를 직선으로 배치하여 프리스트레스를 도입하는 공법 중에서 거의 모든 공법이 허용압축응력을 초과하여, 설계기준에서 제시하는 프리스트레스 도입 시의 콘크리트 허용압축응력을 지키지 않고 있다는 문제점이 있어, 이를 해결하는 경우 강합성빔의 구조적 안전성 확보와 내구성 측면에 매우 중요한 의미를 가지게 된다.Among the bridging methods using steel composite beams in Korea, almost all the methods of introducing the prestress by arranging the PS steel wire (tension material) in a straight line exceed the allowable compressive stress, and the allowable concrete compression It is very important for securing the structural safety and durability of the steel composite beam when the problem is solved.
이로서, 본 발명에 의한 강합성 빔은 특히 긴장재를 이용한 강합성 빔에 있어 긴장재를 직선 형태로 배치하여도 빔 양 단부의 케이싱콘크리트에 도입되는 압축응력을 효과적으로 제어할 수 있어 보다 경제적이고, 구조적으로 안전한 강합성 빔의 제공이 가능하게 된다.Thus, the steel composite beam according to the present invention can effectively control the compressive stress introduced into the casing concrete at both ends of the beam even when the tensile material is arranged in a straight line in the steel composite beam using the tensile material, It becomes possible to provide a safe steel composite beam.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리보호범위는 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.An embodiment of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters set forth in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications are within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위하여, 이하 본 발명에 관한 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 THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: Is not limited to the embodiment described below.
먼저 본 발명은 도 2와 같이 강합성 빔(100)으로서 크게 강재(110), 케이싱콘크리트(120) 및 상기 케이싱콘크리트에 매립되어 배치되는 PS강선을 포함하는 긴장재(130)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
이러한 강재(110)는 예컨대, I형 단면의 강재로 제작된 것을 이용할 수 있으며, 형강제품을 배제하는 것은 아니다. 또한, U형 단면의 강재와 사각박스형 강재를 이용할 수 있으며, 그 단면의 실시예를 도3에 각각 나타내었다.For example, such a
본 발명에서는 도 2의 I형 단면의 강재(110)를 기준으로 설명한다.In the present invention, the
이에 상기 강재(110)는 크게 상부플랜지(111), 복부(112) 및 하부플랜지(113)로 구성된다.The
이러한 강재(110)에는 추후 하부플랜지 주위에 형성될 케이싱콘크리트(120)로서 케이싱콘크리트가 형성되며, 케이싱콘크리트와 강재의 합성을 증진시키기 위한 스터드와 같은 전단연결재가 사용될 수 있다.In this
또한, 케이싱콘크리트(120)는 철근콘크리트로 제작되므로 미리 강재 하부플랜지 주위에 배력철근, 스트럽과 같은 철근구조체를 설치할 수도 있다. Also, since the
또한, 케이싱콘크리트에 압축응력(프리스트레스) 도입을 위한 긴장재(130)가 미리 강합성빔의 케이싱콘크리트 내부에 매립되도록 철근구조체와 함께 배치되 도록 하며, 이는 쉬스관과 PS강선을 이용할 수 있다.Also, a sheath tube and a PS steel wire can be used, so that a
또한, PS강선이 매립되는 케이싱콘크리트를 형성시키기 위하여 철근구조체 및 긴장재가 그 내측에 위치하도록 강재거푸집을 강재의 하부플랜지 주위에 미리 설치하게 된다.Also, in order to form the casing concrete in which the PS steel wire is embedded, the steel formwork is installed in advance around the lower flange of the steel so that the reinforcing steel structure and the tensile material are located inside.
이때, 본 발명에 있어 강재(110)를 지반에 지지되도록 설치하게 되는데, 특히 본 발명은 강재 양 단부 저면 사이에 가지점부(예: H철골 이용)를 2개 위치시키며, 편의상 빔의 전체 길이 L을 기준으로 각각 L/4,3L/4에 각각 상기 가지점부가 위치되도록 한다.(물론 이러한 가지점부 배치는 L/3, L/5 등이 될 수 있으며, 1점 또는 3점 이상이 될 수도 있다.)In the present invention, the
소요의 긴장재, 거푸집 및 철근의 세팅이 완료되면, 콘크리트를 거푸집 내측에 타설하여 빔의 자중(강재 + 콘크리트의 자중, 여기서 거푸집에 의한 자중도 발생하나 이는 별도로 산정한다.)에 의한 모멘트가 발생되도록 한다.When the required tension, form and rebar are set, the concrete is poured on the inner side of the formwork so that the weight of the beam (the weight of the steel material and the concrete, where the weight due to the form is generated but is calculated separately) do.
이에 콘크리트가 양생되면 강재와 콘크리트가 합성되어 케이싱콘크리트가 형성(강합성빔)되면서, 강재(110)에는 강합성 빔의 자중에 의한 휨 모멘트(M1)가 발생하게 되는데, 이를 도시한 것이 도 2의 BMD 1이다.(콘크리트 타설되는 거푸집을 강재에 매달리도록 설치)When the concrete is cured, the steel material and the concrete are combined to form a casing concrete (steel composite beam), and a bending moment M1 due to the weight of the steel composite beam is generated in the
다음으로는 가지점부에 의한 지점부를 강합성 빔의 양 단부측으로 이동시켜 강합성빔의 양단 지지상태로 형성시키게 된다.(양 단부측이 새로운 지점부가 된다.)Next, the fulcrums by the branch points are moved to both ends of the steel composite beam to form both ends of the steel composite beam.
이러한 지점부 이동은 가지점부(예: H철골)를 실제 강합성 빔의 양 단부로 이동시키는 것이 아니라, 제작된 강합성빔의 양단부에 지점부를 형성시키고,Such a fulcrum movement does not move the branch points (e.g., H steel frame) to both ends of the actual steel composite beam but forms fringes at both ends of the manufactured steel composite beam,
미리 케이싱콘크리트에 배치된 긴장재를 긴장, 정착시켜 강합성 빔에 상향의 솟음(CAMBER)이 발생되도록 하여, 가지점부로부터 강합성 빔의 저면이 서로 이격되면서 자연스럽게 강합성 빔의 양 단부가 단순지지 형태의 구조계로 변하게 된다.The upper ends of the steel composite beams are naturally spaced apart from each other while the lower ends of the steel composite beams are spaced apart from the branch points to form a simple support structure .
즉, 본 발명에 의한 지점이동은 강합성 빔의 양 단부에 지지대를 설치하고, 긴장재에 의하여 프리스트레스를 도입하게 되면 프리스트레스의 영향으로 강합성 빔이 상향으로 솟게 되고, 자연스럽게 지점이 이동하는 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.That is, in the point movement according to the present invention, when a support is provided at both ends of the steel composite beam and a prestress is introduced by the tension member, the steel composite beam rises upward due to the influence of the prestress, .
따라서 양 단부의 지지대(예: H철골)는 초기에는 강합성 빔 자중을 받지 않고 가지점부에서 모든 강합성 빔 자중을 받다가, 프리스트레스가 도입됨과 동시에 강합성 빔의 상향 솟음으로 가지점부에서 받고 있던 강합성 빔 자중에 대한 반력이 양 단부의 지지대로 이동하도록 하는 것이다.Therefore, the supports at both ends (for example, H steel frame) are not subjected to the self weight of the steel composite beam at the initial stage but are subjected to the weight of all the steel composite beams at the branch points. Then, the prestress is introduced, and at the same time, So that the reaction force against the self-weight of the composite beam is moved to the supports at both ends.
특히 본 발명의 경우 이러한 지점부 이동은 반듯이 프리스트레스를 도입하여 강합성 빔이 상향으로 솟는 효과를 이용하여야 함을 밝혀둔다. 그 이유는 지점을 이동한 후에 프리스트레스를 도입하게 되면, 케이싱콘크리트 하연에 인장력이 발생하여 균열이 발생할 수 있기 때문이다.Particularly in the case of the present invention, it is found out that such a fulcrum movement should utilize the effect of introducing a prestress to cause the steel composite beam to rise upward. The reason for this is that when a prestress is introduced after moving the point, a tensile force is generated on the bottom of casing concrete and cracks may occur.
여기서, 긴장재를 직선으로 배치할 수 있도록 하는 지점부 이동에 의한 모멘트변화를 살펴보면, 도 2의 BMD 1에 도시된 가지점부 상태에서 발생한 강합성 빔 자중에 의한 휨모멘트(M1)는 지점부가 단부로 이동하는 구조계의 변화에 따라 그 역방향으로 휨모멘트(M1)가 발생하게 되는데, 그 이유는 가지점부 상태에서 강합성 빔 자중에 의해 발생한 휨 모멘트(M1)가 강재(110)에 내재되어 있다가, 강재(110)가 케이싱 콘크리트와 합성되어 구조계가 가지점에서 양단부로 이동하면 강재에 내재된 모멘트가 그 역방향의 휨 모멘트(M1)로 바뀌게 된다. The bending moment M1 due to the self weight of the steel composite beam generated in the branch point state shown in
그리고, 그 역방향의 휨모멘트(M1)는 지점이동 후, 양단 지지상태에서 발생하는 강합성빔 자중에 의한 모멘트(M2)와 합쳐지게 된다. 이 합쳐진 모멘트(M1+M2)는 BMD 3가 되어 사다리꼴 모양의 하면이 직선인 모멘트가 발생하기 때문에 이 모멘트에 대응되도록, 긴장재를 직선으로 배치하더라도 긴장 시에 케이싱콘크리트에 발생하는 초과 압축응력이 상쇄될 수 있어,Then, the bending moment M1 in the reverse direction is combined with the moment M2 due to the self-weight of the steel composite beam generated in the both end supporting state after the point shift. Since the combined moment (M1 + M2) becomes
케이싱콘크리트의 좁은 공간에 긴장재를 직선형태로 배치할 수 있고, 케이싱콘크리트의 허용응력을 초과하지 않도록 할 수 있게 된다.It is possible to arrange the tension member in a linear shape in a narrow space of the casing concrete and to prevent the allowable stress of the casing concrete from being exceeded.
즉, 지점부이동에 의한 구조계의 변화에 따라 강합성 빔 자중에 의해 강재에 내재된 휨 모멘트를 이용하여, 좁은 케이싱콘크리트 내에서 긴장재의 배치형상에 제약이 없도록 하였다.In other words, using the bending moments inherent in the steel due to the self weight of the steel composite beam according to the change of the structure due to the focal point movement, there is no restriction on the arrangement form of the tension material in the narrow casing concrete.
다음으로, 도 4와 같이 긴장재를 직선으로 배치하는 방법에 대해 설명하면, 프리스트레스 도입시 케이싱콘크리트의 허용압축응력을 넘지 않기 위해서 긴장재(130;131,132) 전체를 L/4 ~ 3L/4 사이에 배치하고, 이 외의 0 ~ L/4과 3L/4 ~ L 구간에는 소정의 긴장재(131)만을 배치하여 케이싱콘크리트에 긴장력을 도입하면, 설계기준을 만족하는 프리스트레스트 도입이 가능하게 된다.Next, as shown in FIG. 4, a method of linearly arranging the tension members will be described. In order to prevent the stresses from exceeding the allowable compressive stress of the casing concrete during the introduction of the prestress, the
나아가, 0 ~ L/4과 3L/4 ~ L 구간에 발생하는 모멘트에 대응하기 위하여 L/4 ~ 3L/4에 배치한 긴장재를 케이싱콘크리트 상면으로 절곡 연장하여 배치할 수도 있다.Further, in order to correspond to the moments occurring in the interval of 0 to L / 4 and 3L / 4 to L, a tension material arranged at L / 4 to 3L / 4 may be bent and extended to the upper surface of the casing concrete.
나아가, 위에서 설명한 바와 같이 강합성 빔자중과 지점이동에 의한 구조역학적인 메카니즘을 이용하면, 강합성 빔 지간 중앙부의 설계모멘트가 크게 작용하는 구간에는 강합성 빔 단면부재가 저항하고, 빔 단부의 설계모멘트가 작게 작용하는 구간에는 강재단면이 저항하도록 하여, 경제성을 향상시킬 수 도 있다.Furthermore, as described above, by using the self-weight of the steel composite beam and the structural dynamics mechanism by the point movement, in the section where the design moment of the steel composite beam center portion largely acts, the steel composite beam section member resists, In a section where the moment acts, resistance of the section of the steel material is improved, thereby improving the economical efficiency.
즉, 도 5와 같이 강합성 빔 전체에 걸쳐 케이싱 콘크리트를 타설하지 않고, 일부구간(양 단부 제외)만 케이싱콘크리트를 타설하게 되면, L/4 ~ 3L/4의 구간에는 직선으로 긴장력을 도입한 강합성빔 단면이 큰 모멘트에 대해 저항을 하고, 0 ~ L/4과 3L/4 ~ L 구간에는 작은 모멘트가 작용하기 때문에 강재단면이 저항하도록 설계할 수 있다.That is, as shown in FIG. 5, if casing concrete is not laid over the entire steel composite beam but only a section (except both ends) of the casing concrete is laid, a linear tension force is applied to the section of L / 4 to 3L / 4 It is possible to design the steel composite beam section to resist against large moments, and the steel section cross section to be resistant because a small moment acts on the 0 to L / 4 and 3L / 4 to L sections.
긴장재를 강합성 빔의 L/4 ~ 3L/4에 배치한 구간에 배치한 긴장재는 강합성빔 전체에 배치되는 일반적인 PSC빔이나 강합성빔에 비해 프리스트레스 도입 길이가 짧아지기 때문에 좌굴에 대해 안전성을 확보할 수가 있으며, 긴장재의 사용량도 크게 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다. The tension material placed in the section where the tension material is placed at L / 4 ~ 3L / 4 of the steel composite beam is less secure against buckling because the length of the prestress introduction is shorter than that of general PSC beam or steel composite beam placed in the entire steel composite beam And the amount of use of the tension member can be greatly reduced.
또한, 종래 PSC 거더의 큰 단점인 긴장재의 포물선 배치에 따른 마찰손실(곡률마찰+파상마찰)을 크게 줄여 효율성을 높일 수 있는 여러 가지 장점을 갖고 있다.In addition, it has various advantages that it can greatly reduce the friction loss (curvature friction + wave friction) due to the parabolic arrangement of the tension member, which is a big disadvantage of the conventional PSC girder.
또한, 강합성빔의 일부 내측 구간(L/4 ~ 3L/4)에만 긴장재를 직선형태로 배치할 경우 포물선 형태의 긴장재 배치와 비교하여 긴장재 설치량을 상대적으로 절감할 수 있고, 단부쪽에는 강재단면만으로 저항하기 때문에 자중이 크게 줄어드는 효과가 있다.In addition, when the tension members are arranged in a straight line only in the inner section (L / 4 ~ 3L / 4) of the part of the steel composite beam, the installation amount of the tension member can be relatively reduced as compared with the arrangement of the parabolic tension member. It is effective to greatly reduce self weight.
도 1a는 종래의 PSC 빔에 발생하는 휨 모멘트도를 도시한 것이며,FIG. 1A shows a bending moment diagram generated in a conventional PSC beam,
도 1b는 종래 PF 빔에 발생하는 휨 모멘트도를 도시한 것이며,FIG. 1B shows a bending moment diagram generated in the conventional PF beam,
도 2는 본 발명에 의한 강합성 빔에 발생하는 휨 모멘트도를 도시한 것이다.2 shows a bending moment diagram generated in a steel composite beam according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 강합성 빔에 적용할 수 있는 단면들을 도시한 것이다.FIG. 3 shows cross sections that can be applied to a steel composite beam according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 강합성 빔의 케이싱콘크리트에 긴장재를 직선배치하는 방법을 도시한 것이다.FIG. 4 illustrates a method of linearly arranging a tensile material in a casing concrete of a steel composite beam according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 강합성 빔의 긴장재를 일부구간에만 배치한 단면을 도시한 것이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of a tensile member of a composite beam according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
100: 강합성빔 110:I형 강재100: steel composite beam 110: I-form steel
120: 케이싱콘크리트 130:긴장재120: casing concrete 130: tension material
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|---|---|---|---|---|
| KR101291517B1 (en) * | 2013-05-03 | 2013-08-09 | (주)효명이씨에스 | Composite girder construction method using t shape steel plate |
| KR101527752B1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-06-12 | 구호원 | Construction method of prestressed composite girder bridge |
Citations (1)
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| KR100208396B1 (en) | 1997-05-12 | 1999-07-15 | 박창렬 | Method for executing the viaduct of rahmen box-girder which prestressed by temporary supports |
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2008
- 2008-01-25 KR KR1020080007992A patent/KR100962671B1/en active IP Right Grant
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