KR100966541B1 - 콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖는 강합성 교량의프리스트레스트 주형간의 연속결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강재와 콘크리트의 합성구조로 구성된 강합성 교량의 주형을 서로 결합하는 연속결합구조에 관한 것으로서, 본 발명의 주형(200)은, 일정 두께를 갖는 상부 및 하부 플레이트(210, 230)와, 상하부 플레이트를 상하로 연결하는 연결부재(220)로 구성되며, 연결부재는 일정간격을 두고 연결되어 그 사이에 공간을 형성하는 1쌍의 박판(221, 222)과, 1쌍의 박판의 사이에 위치하도록 적어도 한쪽의 박판에 일정간격을 두고 고정된 정착단(226)에 양 단부가 고정되는 프리스트레싱 부재(223) 및, 1쌍의 박판의 사이에 형성된 공간에 충전되는 콘크리트(224)를 포함한다. 본 발명은 서로 접하는 주형의 프리스트레싱 부재를 커플러(240)로 서로 연결하고, 주형끼리 용접 접합한다. 본 발명은 강재와 콘크리트의 합성구조로 구성된 각각의 주형을 용접 및 그 내부에 설치되는 프리스트레싱 부재의 접속을 통해 연속화함으로써 동일한 조건의 단순보부재에 비하여 각 구간의 주형에서 저항하는 설계 최대 휨모멘트를 감소시킬 수 있으므로, 주형의 단면, 형고, 재료의 사용량 및 자중 등을 현저히 감소시키는 효과가 있다.

Description

콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖는 강합성 교량의 프리스트레스트 주형간의 연속결합구조{Continuous Construction of Prestressed Steel Bridge with Double Wed filled Concrete}

도 1은 통상적인 강합성 교량의 콘크리트 바닥판과 주형의 배치관계를 도시한 개략도이고,

도 2a 및 도 2b는 종래기술에 따른 프리스트레스를 도입한 강합성 교량의 주형을 각각 도시한 개략도이고,

도 2c는 도 2b에 도시된 강합성 교량의 주형에 콘크리트를 보강한 상태를 도시한 개략도이고,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 합성구조로 구성된 강합성 교량의 주형의 횡단면도 및 종단면도이며,

도 4는 도 3에 도시된 강합성 교량의 주형간의 결합관계를 도시한 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

200, 200a, 200b : 주형 210 : 상부 플레이트

220 : 연결부재 221, 222 : 박판

223, 233a, 233b : 프리스트레싱 부재 224 : 콘크리트

225 : 스터드 226, 226a : 정착단

230 : 하부 플레이트 240 : 커플러

본 발명은 강합성 교량의 주형에 관한 것이며, 특히, 강합성 교량의 구조적 안정성 확보를 위해 강재와 콘크리트의 합성구조로 구성된 강합성 교량의 주형을 연속화하기 위해 서로간에 결합하는 강합성 교량의 주형간의 연속결합구조에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 강합성 교량(100)은 콘크리트 바닥판(110)과, 이 콘크리트 바닥판(110)을 지지하는 강재로 구성된 주형(120)으로 구성된다. 상기 주형(120)은 일정 두께를 갖는 3개의 플레이트(121, 122, 123)를 I형강 형태로 용접하여 구성한 것이다.

상기와 같이 구성되는 강합성 교량(100)은 주형(120)을 보강하는 차원에서 주형에 프리스트레스를 도입하여 압축응력을 증가시켜 주형의 내하력을 증대시키도록 구성하고 있다.

도 2a 및 도 2b는 종래기술에 따른 프리스트레스를 도입한 강합성 교량의 주형을 각각 도시한 개략도이고, 도 2c는 도 2b에 도시된 강합성 교량의 주형에 콘크리트를 보강한 상태를 도시한 개략도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 종래에는 주형(120)을 보강하기 위해 강봉, 텐던 과 같은 프리스트레싱 부재(130)를 사용하였다. 즉, 주형(120)의 하부쪽에 프리스트레싱 부재(130)를 장착한 것이다. 그 결합관계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 주형(120)의 하부를 구성하는 하부 플레이트(123)의 하면에는 그 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 2개의 정착단(140)이 각각 설치되어 있다. 상기 정착단(140)은 프리스트레싱 부재(130)의 양 단부부위를 고정하는 것으로서, 프리스트레싱 부재(130)를 유압잭 등으로 긴장시키면 그 상태로 고정하도록 구성된다. 또한, 프리스트레싱 부재(130)는 길이방향을 따라 소정간격으로 설치되는 다수의 지지단(150)에 의해 하부 플레이트(123)에 지지된다. 따라서, 정착단(140)의 일측 또는 양측에서 프리스트레싱 부재(130)를 긴장시키면, 주형(120)의 압축응력이 증가하여 주형의 내하력이 증대된다.

또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 종래에는 주형(120)의 하부를 구성하는 하부 플레이트(123)의 상면에 하부 플레이트(123)의 하면에 설치되는 것과 동일한 방법으로 프리스트레싱 부재(130)를 설치하여 주형(120)의 압축응력을 증가시켜 주형의 내하력을 증대하고 있다. 또한, 종래에는 상하부 플레이트(121, 123)를 상하로 연결하는 연결플레이트(122)의 측면에 상기와 동일한 방법으로 프리스트레싱 부재(130)를 설치하였다.

또한, 도 2c에 도시된 바와 같이, 종래에는 도 2b와 같이 하부 플레이트(123)의 상면 또는 연결 플레이트(123)의 측면에 고정된 프리스트레싱 부재(130)를 콘크리트(160)로 매설하여 주형(120)을 보강하였다. 즉, 종래에는 프리 스트레싱 부재(130)의 압축응력으로 인한 주형(120)의 좌굴방지를 위해 콘크리트(160)로 보강한 것이다.

상기와 같이 주형(120)이 보강되면, 이러한 주형(120)을 교대나 교각, 또는 교각들의 사이에 각각 배치한다. 이 때, 주형(120)은 받침대에 의해 교대나 교각에 위치한다. 이렇게 배치되는 주형(120)은 그 양 단부에 신축이음재가 각각 설치되는데, 그로 인해 교대나 교각과 주형, 주형간에 어느 정도 신축력을 갖게 된다.

상기와 같이 종래에는 주형을 보강하기 위해 프리스트레싱 부재 및 콘크리트를 주형의 외관에 배치해야 함으로 교량이 미관상 보기 좋지 않고, 또한 압축응력으로 인한 주형의 좌굴방지를 위해 콘크리트를 타설하여야 하는데 그 작업이 매우 어려워 프리스트레싱 부재에 의한 필요 이상의 프리스트레스를 주형에 도입할 수 없어 교량의 구조적 안정성을 확보할 수 없다는 단점이 있다.

또한, 종래의 주형은 서로간에 결합되는 구성형태를 갖지 않고, 각각의 주형의 양 단부에 신축이음재를 설치해야 함으로 많은 개수의 신축이음재가 필요하고 그 작업이 복잡하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 강재와 콘크리트의 합성구조로 구성된 각각의 주형을 용접 및 그 내부에 설치되는 프리스트레싱 부재의 접속을 통해 연속화함으로써 강합성 교량의 구조적 안정성을 확보하는 콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖는 강합성 교량의 프리스트레스트 주형간의 연속결합구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 일정 두께를 갖는 상부 및 하부 플레이트와, 상기 상하부 플레이트를 상하로 연결하는 연결부재로 구성된 강합성 교량의 주형을 서로 결합하는 결합구조에 있어서, 상기 연결부재는 일정간격을 두고 연결되어 그 사이에 공간을 형성하는 1쌍의 박판과, 상기 1쌍의 박판의 사이에 위치하도록 적어도 한쪽의 상기 박판에 일정간격을 두고 고정된 정착단에 양 단부가 고정되는 프리스트레싱 부재 및, 상기 1쌍의 박판의 사이에 형성된 공간에 충전되는 콘크리트를 포함하며, 서로 접하는 상기 주형의 상기 프리스트레싱 부재를 커플러로 서로 연결하고, 상기 주형끼리 용접 접합하는 것을 특징으로 하는 콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖는 강합성 교량의 프리스트레스트 주형간의 연속결합구조가 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖는 강합성 교량의 프리스트레스트 주형간의 연속결합구조의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 합성구조로 구성된 강합성 교량의 주형의 횡단면도 및 종단면도이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강합성 교량의 주형(200)은 일정 두께를 갖는 상부 및 하부 플레이트(210, 230)와, 상하부 플레이트(210, 230)를 상하로 연결하는 연결부재(220)로 구성된다.

상기 연결부재(220)는 일정간격을 두고 연결되어 그 사이에 공간을 형성하는 1쌍의 박판(221, 222)과, 이들 박판(221, 222)의 사이에 설치되는 프리스트레싱 부재(223) 및, 이들 박판(221, 222)의 사이에 형성된 공간에 충전되는 콘크리트(224)로 구성된다. 즉, 본 발명의 연결부재(220)는 1쌍의 박판(221, 222)을 통해 이중복부판을 구성하고, 그 내부에 콘크리트(224)를 충전함으로써, 콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖게 된다. 또한, 상기 연결부재(220)는 콘크리트(224)와 박판(221, 222)의 부착성능을 향상시키기 위해 박판(221, 222)의 사이에 형성된 공간에 스터드(225) 등을 설치하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 프리스트레싱 부재(223)는 1쌍의 박판(221, 222)의 사이에 설치되는 것으로서, 한쪽의 박판(221)의 일측 단부부위에 정착단(226)을 1개 형성하고 다른쪽의 박판(222)의 타측 단부부위에 다른 정착단을 1개 형성하여, 1쌍의 박판(221, 222)의 사이를 지그재그 형태로 고정 배열되어 양 단부가 정착단에 각각 고정되도록 구성된다.

또한, 프리스트레싱 부재(223)는 적어도 한쪽의 박판(221 또는 222)에 2개의 정착단을 각각 형성하고, 이들 사이에 배치하되 양 단부가 각각의 정착단에 고정된다. 이 때, 프리스트레싱 부재(223)는 박판(221, 222)의 양 측부로 일정부분 돌출되게 정착단에 고정된다. 이렇게 배치되는 프리스트레싱 부재(223)는 유압잭 등에 의해 긴장되어 정착단에 긴장상태를 유지한 채로 고정된다. 본 발명은 상기와 같은 방법으로 프리스트레싱 부재(223)를 1쌍의 박판(221, 222)의 사이에 여러 개 설치할 수도 있다.

그리고, 스터드(225)는 박판(221, 222)의 내측면에 불연속적으로 돌출 고정 되어, 콘크리트(224)와 박판(221, 222)의 부착성능을 향상시키는 역할을 한다.

상기와 같이 1쌍의 박판(221, 222)의 사이에 프리스트레싱 부재(223)와 스터드(225)가 설치되면, 박판(221, 222)의 상하부에 상하부 플레이트(210, 230)를 용접 접합한다. 그로 인해 "I"자형 주형 형태를 갖게 된다.

아래에서는, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 주형(200)을 서로 연결하여 연속화하는 과정에 대해 상세히 설명하겠다.

일반적으로 주형은 교대나 교각간의 사이 중앙에서는 정모멘트가 작용하고, 교대나 교각에 접하는 지점부에서는 부모멘트가 작용한다. 따라서, 주형(200)을 연속화하여 교대 및 교각에 설치할 경우, 각 지점에서 작용하는 정모멘트 및 부모멘트에 저항하는 압축응력을 가져야 한다. 그러나, 본 발명의 주형(200)은 상기에서 설명한 바와 같이 박판(221, 222)과 콘크리트(224)의 합성구조로 구성하되 콘크리트(224) 내에 프리스트레싱 부재(223)를 매설하여 프리스트레스를 가하기 때문에 정모멘트 및 부모멘트에 저항하는 압축응력을 갖도록 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 주형(200)을 연속화하기 위해 서로 접하는 부분에 대해 정모멘트 및 부모멘트에 저항하는 압축응력을 갖도록 구성한 것이다.

도 4는 도 3에 도시된 강합성 교량의 주형간의 결합관계를 도시한 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주형을 연속화하기 위해서는, 정모멘트 및 지점부의 부모멘트에 저항할 수 있는 형태의 프리스트레스를 갖는 주형[지간중앙부에 위치할 주형(200a)과 지점부에 위치할 주형(200b)]을 분리 제작한다. 그런 다음, 현장에서 각 주형(200a, 200b)의 프리스트레싱 부재(223a, 223b)를 커플러(240)로 서로 연결한다. 즉, 커플러(240)로 프리스트레싱 부재(223a, 223b)의 일측 단부를 각각 조여 서로 연결한다. 이 때, 주형(200a, 200b)에 각각 설치되는 프리스트레싱 부재(223a, 223b)가 서로간에 동일선상에 위치하지 않도록 하여 프리스트레싱 부재(223a, 223b)가 커플러(240)에 의해 대각선 방향으로 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

그런 다음, 주형(200a, 200b)끼리 용접 접합하고, 박판(221, 222)의 일부분을 절개하여 그 절개부를 통해 박판(221, 222)의 사이에 형성된 공간에 콘크리트를 충전하여 양생시켜 일체화한다.

그리고, 연속화된 주형의 양 끝단에 위치한 정착단(226a)에서 프리스트레싱 부재(223a, 223b)를 긴장시켜, 각각의 주형(200a, 200b)에 정모멘트 및 부모멘트에 저항하는 압축응력을 가함과 동시에, 주형(200a, 200b)이 서로 결합된 부분에 압축응력을 가한다.

상기와 같이 연속화된 주형이 교대나 교각에 설치되면, 주형의 상부에 콘크리트 바닥판을 형성하고, 이러한 바닥판을 형성한 후에는 프리스트레싱 부재를 2차로 긴장시켜 강합성 교량을 최종 완성한다.

상기와 같이 본 발명에서 적절한 프리스트레스를 도입하기 위해서는 구조물의 정확한 구조검토를 수행하여 프리스트레스 양을 결정하고, 또한 커플러의 응력전달 성능을 확인해야 한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 강재와 콘크리트의 합성구조로 구 성된 각각의 주형을 용접 및 그 내부에 설치되는 프리스트레싱 부재의 접속을 통해 연속화함으로써 동일한 조건의 단순보부재에 비하여 각 구간의 주형에서 저항하는 설계 최대 휨모멘트를 감소시킬 수 있으므로, 주형의 단면, 형고, 재료의 사용량 및 자중 등을 현저히 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 주형을 연속화함에 따라 주형들의 사이에 신축이음재가 불필요하고 단지 주형의 시작점과 끝점 2곳에만 신축이음재를 설치하면 됨으로 교량의 설계, 제작 및 가설에 소요되는 인력소모와 작업비용 등을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 교량의 안전성을 증대시킬 수 있고, 또한 공기단축을 도모하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖는 강합성 교량의 프리스트레스트 주형간의 연속결합구조에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 일정 두께를 갖는 상부 및 하부 플레이트와, 상기 상하부 플레이트를 상하로 연결하는 연결부재로 구성된 강합성 교량의 주형을 서로 결합하는 결합구조에 있어서,

   상기 연결부재는 일정간격을 두고 연결되어 그 사이에 공간을 형성하는 1쌍의 박판과, 상기 1쌍의 박판의 사이에 위치하도록 적어도 한쪽의 상기 박판에 일정간격을 두고 고정된 정착단에 양 단부가 고정되는 프리스트레싱 부재 및, 상기 1쌍의 박판의 사이에 형성된 공간에 충전되는 콘크리트를 포함하며,

   서로 접하는 상기 주형에 각각 설치되는 상기 프리스트레싱 부재를 대각선 방향으로 커플러로 서로 연결하고, 상기 주형끼리 용접 접합하는 것을 특징으로 하는 콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖는 강합성 교량의 프리스트레스트 주형간의 연속결합구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 연결부재는 상기 박판의 내측면에 고정되는 스터드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트가 충전된 이중복부판 구조를 갖는 강합성 교량의 프리스트레스트 주형간의 연속결합구조.
3. 삭제

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