KR100983085B1 - Composite member with tensile flange of closed and prestressed pipe type and the structure construction method - Google Patents

Composite member with tensile flange of closed and prestressed pipe type and the structure construction method Download PDF

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KR100983085B1 KR1020100003143A KR20100003143A KR100983085B1 KR 100983085 B1 KR100983085 B1 KR 100983085B1 KR 1020100003143 A KR1020100003143 A KR 1020100003143A KR 20100003143 A KR20100003143 A KR 20100003143A KR 100983085 B1 KR100983085 B1 KR 100983085B1
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Abstract

PURPOSE: A composite member with a tensile flange, a prestressed closed tubular member, and a structure construction method using the same are provided to more effectively resist a load to a structure and facilitate transport and installation of composite members used for construction. CONSTITUTION: A composite member comprises a tensile flange(110), a web(120), a compression flange(130), and a concrete member(140). The tensile flange is a closed tubular member. The web is formed as a truss member on the top of the tensile flange. The compression flange with an I-shaped cross section is formed on the top of the web. The concrete member is formed around the compression flange to embed the compression flange.

Description

프리스트레스가 도입되는 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재 및 이를 이용한 구조물 시공방법{COMPOSITE MEMBER WITH TENSILE FLANGE OF CLOSED AND PRESTRESSED PIPE TYPE AND THE STRUCTURE CONSTRUCTION METHOD}COMPOSITE MEMBER WITH TENSILE FLANGE OF CLOSED AND PRESTRESSED PIPE TYPE AND THE STRUCTURE CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 프리스트레스가 도입되는 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재 및 이를 이용한 구조물 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 작용하는 하중에 대하여 보다 효과적으로 저항할 수 있으면서 자중이 크지 않아 운반 및 시공에 유리하도록 프리스트레스가 도입되는 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재를 이용한 구조물 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite member having a tension flange, which is a closed tube member into which prestress is introduced, and a structure construction method using the same. More specifically, the present invention relates to a method for constructing a structure using a composite member having a tension flange, which is a closed pipe member into which prestress is introduced to be more effective while resisting a load that is more effective, and thus advantageous in transportation and construction.

도 1a는 종래 휨 부재용 강재빔(10)이 소개되어 있다.1A illustrates a conventional steel beam 10 for a bending member.

이러한 강재빔에 긴장재 및 정착장치에 의하여 그 인장플랜지(12,하부플랜지)에 압축 프리스트레스가 도입되도록 할 때, 압축플랜지(11,상부플랜지)에 압축응력이 누적되어 이러한 압축응력에 저항하기 위하여 긴축강재(30)를 이용하여 상기 압축응력에 저항하기 위한 인장응력이 압축플랜지(11)에 도입되도록 한 것이다.When compressive prestress is introduced into the tension flange 12 (lower flange) by the tension member and the fixing device in the steel beam, the compressive stress is accumulated in the compression flange 11 (upper flange) to constrict the compressive stress. Tensile stress for resisting the compressive stress is introduced to the compression flange 11 by using the steel material (30).

이때 상기 긴축강재(30)는 재하하중으로 압축응력이 발생하는 강재빔의 압축플랜지(11) 상면 또는 복부(13)를 포함한 지지부에 외측단부(31)를 구속시킨 상태에서 내측연결부(32)가 서로 이격되도록 긴축강재(30)를 설치하고,At this time, the constriction steel 30 is the inner connecting portion 32 in the state in which the outer end 31 is restrained to the support including the upper surface or the abdomen 13 of the compression flange 11 of the steel beam in which the compressive stress is generated by the load Install the tightening steel 30 so as to be spaced apart from each other,

상기 내측연결부(32)의 이격거리가 증가되도록 서로 이격된 긴축강재인 PC 강재의 내측연결부(32) 외주면에 나사산을 형성시키고, 상기 나사산이 형성된 내측연결부(32) 사이에 설치된 턴버클을 포함하는 긴축수단(40)을 설치한 후 회전시켜 긴축강재(30)를 긴축시키는 방식으로 설치하여 소요의 인장응력이 압축플랜지에 도입되도록 하게 된다. 이에 보다 효율적인 강재빔의 단면 설계가 가능하도록 한 것이다.Tightening means including a turnbuckle formed on the outer circumferential surface of the inner connecting portion 32 of the PC steel, which is spaced apart from each other so as to increase the separation distance of the inner connecting portion 32, the threaded inner connecting portion 32 is formed After the 40 is installed, it is rotated so that the elongated steel 30 is tightened so that the required tensile stress is introduced into the compression flange. This is to enable more efficient cross-sectional design of steel beams.

하지만, 이러한 강재빔에 단면효율을 증진시키는 방법으로는 경제성 있는 휨 부재를 제작하기에는 적합하지만 강재빔 자체가 다소 고가이고, 연장길이가 커질 수록 도입되어야 하는 압축 프리스트레스가 커짐에 따라 강재빔의 좌굴 및 비틀림에 취약해질 수밖에 없었다.However, as a method of increasing the cross-section efficiency in such steel beams, it is suitable to manufacture economically flexible bending members, but the steel beam itself is rather expensive, and as the extension length increases, the compression prestress to be introduced increases and the buckling of the steel beam increases. There was no choice but to be vulnerable to torsion.

도 1b는 종래 지하차도와 같은 구조물을 파형강판(50)을 이용하여 시공한 상태를 도시한 것인데, 기초부(60)를 서로 이격시켜 설치하고, 파형강판(50)을 횡방향으로 서로 고정 연결하여 아치형태의 천정부를 형성시키고 있음을 알 수 있다.1B illustrates a state in which a structure such as a conventional underground vehicle is constructed using a corrugated steel sheet 50, and the base parts 60 are spaced apart from each other, and the corrugated steel sheets 50 are fixedly connected to each other in a horizontal direction. It can be seen that the arched ceiling is formed.

하지만, 상기 아치형태의 천정부는 지하차도의 횡방향 폭이 커지게 되면 파형강판(50)의 연결부를 힌지 또는 고정 상태로 형성시킬 경우 파형강판에 작용하는 휨 모멘트의 방향이 반대로 교번 작용함에 따라 단순 파형강판(50)을 적용하는 것은 부재의 효율적인 단면설계를 위해 바람직하지 않다는 문제점이 있었다.However, the arch-shaped ceiling is simple as the direction of the bending moment acting on the corrugated steel sheet alternately when the connecting portion of the corrugated steel sheet 50 is hinged or fixed when the transverse width of the underground driveway is increased. Applying the corrugated steel sheet 50 has a problem that it is not desirable for the efficient cross-sectional design of the member.

즉, 도 1c에 의하면 지하터널과 같은 구조물에 있어 2개의 원호형 천정부재(60)를 천정부에서 힌지 연결시키는 경우 뒷채움되는 토사 등에 의하여 천정부재(60)의 상부에는 인장응력이 하부에는 압축응력이 발생하게 되는 휨 모멘트(M1)가 발생되는 반면,That is, according to Figure 1c in the structure, such as underground tunnel, when the two arc-shaped ceiling member 60 hinged in the ceiling part, the tensile stress on the upper part of the ceiling member 60 due to the backfilled soil, etc. While the bending moment M1 is generated,

도 1d에 의하면 지하터널과 같은 구조물이라도 그 횡방향 폭이 넓어질 경우 양 측에 위치한 원호형 천정부재(60)에는 도 1c와 같이 천정부재(60)의 상부에는 인장응력이 하부에는 압축응력이 발생하게 되는 반면, 중간 수평 천정부재(70)의 상부에는 압축응력이 하부에는 인장응력이 발생하여 결국 휨 모멘트가 서로 방향을 달리하여 교번(M1,M2)됨을 알 수 있다.According to Figure 1d, even if the structure such as the underground tunnel is widened in the horizontal width of the arc-shaped ceiling member 60 located on both sides, as shown in Figure 1c the tensile stress in the upper portion of the ceiling member 60, the compressive stress in the lower portion On the other hand, it can be seen that the compressive stress is generated in the upper portion of the intermediate horizontal ceiling member 70, and the tensile stress is generated in the lower portion, and thus the bending moments alternate with each other in directions M1 and M2.

이에 상기 천정부재(60,70)가 휨 부재로서 작용하는 인장 및 압축응력에 따른 보다 효율적인 단면구성이 가능하도록 할 경우 부재의 효율적인 단면설계 및 활용이 가능하게 된다.Accordingly, when the ceiling members 60 and 70 enable more efficient cross-sectional configuration according to tensile and compressive stresses acting as the bending members, efficient cross-sectional design and utilization of the members are possible.

이에 본 발명은 예컨대 강재와 콘크리트를 함께 사용하는 복합부재를 휨 부재로 이용하되 상기 복합부재를 구성하는 각 구성부재의 단면형태 및 배치를 효율적으로 구성시킴에 따라 효율적이고 경제적인 복합 부재 및 이를 이용한 구조물 시공방법을 제공하고자 한다.Therefore, the present invention, for example, using a composite member using a steel and concrete as a bending member, but efficiently and economically composite member and using the same as the cross-sectional shape and arrangement of each component constituting the composite member efficiently To provide a method for constructing structures.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 The present invention to achieve the above object

폐쇄된 관부재인 인장플랜지(110); 상기 인장플랜지 상부에 형성된 트러스부재와 같은 복부(120); 상기 복부 상부에 형성된 I형 단면의 압축플랜지(130); 및 상기 압축플랜지가 매립되도록 압축플랜지 주위에 형성된 콘크리트 부재(140);를 포함하는 휨 부재로써, 상기 인장플랜지 내부에 삽입된 긴장재의 양 단부를 인장플랜지 양 단부에 설치된 정착장치(170)에 의하여 긴장후 정착하여 상기 인장플랜지에 압축 프리스트레스가 도입되도록 하되,A tension flange 110 that is a closed tube member; An abdomen 120 such as a truss member formed on the tension flange; Compression flange 130 of the I-shaped cross-section formed on the upper abdomen; And a concrete member 140 formed around the compression flange so that the compression flange is embedded, and both ends of the tension member inserted into the tension flange are provided by fixing devices 170 installed at both ends of the tension flange. After the tension is settled so that the compression prestress is introduced into the tension flange,

상기 인장플랜지의 내부에는 긴장재의 위치를 세팅시켜 주기 위한 긴장재 관통용 홀이 형성된 격판이 이격되어 다수가 설치되도록 하고,Inside the tension flange, a plurality of diaphragm holes are formed to be spaced apart so as to set the position of the tension member so as to be installed.

상기 긴장재(160)는 인장플랜지에 작용하는 휨 모멘트의 크기에 따라 긴장재를 다수 겹쳐서 설치되도록 하고, 상기 겹쳐진 긴장재 중 일부의 양 단부는 인장플랜지의 외측면에 인출되도록 하여 인장플랜지의 외부에서 정착되도록 한 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재가 제공하도록 하였다.The tension member 160 is installed to overlap a plurality of tension members according to the size of the bending moment acting on the tension flange, both ends of some of the overlapping tension member to be drawn to the outer surface of the tension flange to be settled outside the tension flange. A composite member having a tension flange, which is a closed tube member, is provided.

이때 상기 인장플랜지, 복부 및 인장플랜지는 강재를 이용하고, 압축플랜지를 감싸는 부재는 철근콘크리트 부재를 이용한 복합부재로서 부재의 효율적인 이용이 가능하도록 한 것이다.At this time, the tension flange, the abdomen and the tension flange is made of steel, the member surrounding the compression flange is to enable the efficient use of the member as a composite member using a reinforced concrete member.

이에 본 발명에 의한 지하터널 또는 지하차도와 같은 구조물에 있어, In the structure, such as underground tunnel or underground road according to the present invention,

구조물을 프리캐스트 부재인 복합부재를 서로 힌지 또는 고정 연결시켜 시공함에 따라 각각의 복합부재에 작용하는 인장응력과 압축응력에 저항하기 위하여 상기 복합부재는 In order to resist the tensile and compressive stress acting on each composite member by constructing the structure by hinge or fixed connection of the composite members, which are precast members,

폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 인장측에 위치시키고,Place the tension flange, which is a closed tube member, on the tension side,

I형 강재와 같은 압축플랜지를 압축측에 위치시키고,Compression flange, such as I type steel, is placed on the compression side,

상기 인장플랜지와 압축플랜지 사이에 트러스부재와 같은 복부를 연결시키고,Connect the abdomen such as a truss member between the tension flange and the compression flange,

전체적으로 역 ㄷ자 형태의 부재로서 상기 인장플랜지의 양 단부가 매립되는 양단 연결부; 및 상기 복부에 연결된 압축플랜지가 내부에 매립되는 굴곡된 몸통부;를 포함하여 구성되는 콘크리트 부재;를 포함하여 구성된 것을 이용하고,A connecting member having both ends of the tension flange as a member having an inverted U shape; And a curved body portion in which a compression flange connected to the abdomen is embedded therein; and a concrete member configured to include;

상기 인장플랜지에는 인장플랜지 내부에 삽입된 긴장재 및 양 단부에 설치된 정착장치에 의하여 복합부재의 인장플랜지에 압축 프리스트레스가 도입되도록 하였다.In the tension flange, compression prestress is introduced into the tension flange of the composite member by a tension member inserted into the tension flange and fixing devices installed at both ends.

본 발명은 결국 압축응력의 저항에 유리한 부재는 철근콘크리트 부재를 사용하도록 하고, 인장응력의 저항 및 좌굴, 비틀림에 유리한 부재는 강재를 이용하고, 하중의 저항에 큰 역할을 하지 않는 부재는 트러스 부재 또는 판형 부재(복부)로 전체 자중을 감소시킬 수 있도록 하여 보다 효율적인 단면 설계가 가능하여 경제적인 구조물 시공이 가능하게 된다.According to the present invention, the member that is advantageous for the resistance of the compressive stress is to use a reinforced concrete member, the member that is advantageous for the tensile stress, the buckling and the torsion is made of steel, and the member that does not play a significant role in the resistance of the load is a truss member. Or it is possible to reduce the total weight by the plate-shaped member (abdomen) to enable a more efficient cross-sectional design and economical construction of the structure is possible.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

도 1a 및 도 1b는 종래의 긴축부재가 구비된 휨 부재의 정면도 및 종래 지하차도의 사시도이다.
도 1c 및 도 1d는 종래 지하차도의 시공예들에 대한 사시도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 복합부재의 전체, 일부 사시도 및 단며도이다.
도 3은 본 발명에 의한 복합부재를 이용한 지하차도의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 복합부재를 이용한 다른 지하차도의 사시도이다.1A and 1B are a front view and a perspective view of a conventional underground vehicle diagram of a bending member provided with a conventional tightening member.
1C and 1D are perspective views of the construction examples of the conventional underground roadway.
Figures 2a, 2b and 2c is a whole, part perspective and cut-away view of the composite member according to the present invention.
3 is a perspective view of an underground roadway using the composite member according to the present invention.
4 is a perspective view of another underground driveway using the composite member according to the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

<본 발명에 의한 복합부재><Composite member according to the present invention>

상기 복합부재(100)의 예를 도시한 것이 도 2이다. 2 illustrates an example of the composite member 100.

상기 도 2에 의하면 본 발명의 복합부재(100)는 휨 부재로서 크게 인장플랜지(110), 복부(120) 및 압축플랜지(130)와 철근콘크리트 부재(140)로 형성되며, 상기 압축플랜지에는 누적된 압축응력을 상쇄시킬 수 있도록 긴축부재(150)가 더 설치될 수 있으며, 또한 상기 압축플랜지는 철근콘크리트 부재(140)에 매립되도록 배치시킬 수 있게 된다.According to FIG. 2, the composite member 100 of the present invention is formed of a tension flange 110, an abdomen 120, a compression flange 130, and a reinforced concrete member 140 as a bending member, and accumulates in the compression flange. The contraction member 150 may be further installed to offset the compressive stress, and the compression flange may be disposed to be embedded in the reinforced concrete member 140.

먼저, 상기 인장플랜지(110)는 폐쇄된 관부재로 형성되며 전체적으로 아치형태등과 같이 굴곡된 형태로 형성된다.First, the tension flange 110 is formed of a closed tube member and is formed in a curved shape as a whole, such as an arch shape.

상기 폐쇄된 관부재를 사용하는 이유는 인장플랜지의 경우 작용하는 휨 모멘트에 의하여 인장응력이 작용하여 부재이기 때문에 이러한 인장응력이 작용함에 따른 뒤틀림 및 좌굴에 유리하기 때문이다.The reason why the closed tube member is used is that the tensile stress acts by the bending moment acting in the case of the tensile flange, which is advantageous in the warpage and buckling due to the tensile stress.

또한, 재질적인 측면에서도 인장응력에 유리한 강재로 제작된 폐쇄된 관부재를 이용하게 되는데 이에 따라 자중이 크지 않고 취급이 용이하고 미관에서 유리하기 때문이다.In addition, in terms of material, the closed tube member made of steel, which is advantageous for tensile stress, is used. Therefore, the self-weight is not large and the handling is easy and it is advantageous in the aesthetics.

이러한 인장응력이 발생하는 인장플랜지에는 통상 압축응력이 미리 도입되도록 함으로서 단면강성을 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.In the tensile flange in which such tensile stress is generated, compression stress is usually introduced in advance to ensure sufficient cross-sectional rigidity.

이를 위해 상기 폐쇄된 관부재 내부에는 긴장재(160)가 삽입되어 그 양 단부가 관부재 양 단부에 장착된 정착장치(170)에 의하여 긴장 후 정착되게 된다.To this end, the tension member 160 is inserted into the closed tube member so that both ends thereof are fixed after tension by the fixing device 170 mounted at both ends of the tube member.

이때, 상기 폐쇄된 관부재는 굴곡되어 있으므로 상기 긴장재(160)를 폐쇄된 관부재 내부에 설치함에 따라 긴장재(160)가 폐쇄된 관부재 내측면에 접촉하는 현상이 발생할 수 있다.At this time, since the closed tube member is curved, the tension member 160 may contact the inner surface of the closed tube member as the tension member 160 is installed inside the closed tube member.

본 발명은 이러한 현상을 방지하기 위하여 긴장재용 관통홀(181)이 형성된 격판부재(180)를 이용하게 된다.The present invention uses the plate member 180 is formed with a through-hole 181 for tension material to prevent this phenomenon.

즉, 긴장재(160)의 배치 형태에 따라 미리 그 형태를 폐쇄된 관부재 내부에서 유지할 수 있도록 관통홀의 위치가 결정된 격판부재(180)를 긴장재(160)에 삽입시켜 놓고 이러한 긴장재를 폐쇄된 관부재 내부로 삽입시키게 된다.That is, according to the arrangement of the tension member 160, the diaphragm member 180 having a position of the through hole is inserted into the tension member 160 so as to maintain the form in the closed tube member in advance, and the tension member is closed. It will be inserted inside.

이에 상기 격판부재(180)의 크기 및 단면형태는 폐쇄된 관부재의 크기 및 단면형태에 맞추어 결정하면 된다.The size and cross-sectional shape of the plate member 180 may be determined according to the size and cross-sectional shape of the closed tube member.

도 2에서는 원형 격판부재가 도시되어 있으나 사각 격판부재 등이 이용될 수 있을 것이다.In FIG. 2, a circular diaphragm member is illustrated, but a rectangular diaphragm member may be used.

이러한 긴장재(160)의 삽입 설치가 완료되면 그 양 단부를 긴장후 상기 정착장치(170)에 정착시켜 압축 프리스트레스가 도입되도록 하게 된다.When the installation of the tension member 160 is completed, both ends of the tension member 160 are fixed to the fixing device 170 so as to allow compression prestress to be introduced.

이때, 인장플랜지의 경우 그 중앙부에서 가장 큰 휨 모멘트(복합부재의 자중 및 작용하중)가 발생하게 되므로 도입되는 압축플랜지의 양도 더 커져야 한다.In this case, in the case of the tensile flange, the largest bending moment (self-weight and working load of the composite member) is generated in the center portion thereof, so the amount of the compression flange introduced must be larger.

이에 긴장재를 전체 길이에 걸쳐 배치하게 되지만 중앙부에서는 추가로 긴장재를 배치하여 긴장재가 겹쳐지도록 설치하게 된다.The tension member is arranged over the entire length, but the tension member is disposed in the center to install the tension member so that the tension member overlaps.

하지만 도 2b와 같이 상기 인장플랜지는 폐쇄된 관부재이므로 중앙부에서 겹쳐진 긴장재의 양 단부를 달리 정착시킬 수 없기 때문에 겹쳐져 설치된 긴장재의 양 단부가 관부재 중앙부 외부로 인출되도록 하고, 인출된 긴장재의 양 단부를 폐쇄된 관부재의 표면에 설치한 외부정착구(190) 및 이에 장착된 정착장치를 이용하여 긴장 후 정착시게 된다.However, as shown in FIG. 2B, since the tension flange is a closed pipe member, both ends of the tension members overlapped at the center cannot be fixed differently, so that both ends of the overlapped tension members are drawn out to the outside of the center of the pipe member, and both ends of the drawn tension members. It is to be fixed after the tension by using an external fixing device 190 and the fixing device mounted thereon installed on the surface of the closed tube member.

또한 중앙부 뿐만 아니라 양 단부 이외의 구간에서도 겹쳐진 긴장재의 양 단부를 외부정착구 및 이에 장착된 정착장치를 이용하여 긴장 후 정착시킬 수 있을 것이다.In addition, both ends of the tension member overlapped not only at the center but also at both ends may be fixed after tension using an external fixing hole and a fixing device mounted thereto.

상기 복부(120)는 본 발명에 있어 예컨대 트러스 부재 또는 판형부재로 형성된다. 특히 트러스 부재를 사용하는 이유는 휨 부재에 있어 복부에 위치한 부재의 경우 전단응력에 저항할 뿐, 압축 또는 인장응력 크게 작용하는 부위가 아니다.The abdomen 120 is formed of, for example, a truss member or a plate member in the present invention. In particular, the reason for using the truss member is that the member located in the abdomen in the flexural member resists shear stress and is not a site that greatly acts on compressive or tensile stress.

이에 상기 복부는 효과적인 하중전달부재로서 자중감소 및 미관에 유리하도록 트러스 부재를 이용하는 것이 바람직하다.Accordingly, the abdomen preferably uses a truss member to be effective in reducing weight and aesthetics as an effective load transfer member.

이때 트러스 부재는 다양한 종류의 통상적인 트러스 부재를 사용하면 되는데, 채널부재 또는 강관부재를 수직 및 경사부재로서 설치하여 형성시킬 수 있을 것이다.In this case, the truss member may use various kinds of conventional truss members, and may be formed by installing channel members or steel pipe members as vertical and inclined members.

이러한 복부(120)는 폐쇄된 관부재인 인장플랜지 상면에 용접 등의 방법으로 간단하게 설치될 수 있을 것이다.The abdomen 120 may be simply installed on the upper surface of the tension flange which is a closed tube member by welding or the like.

상기 압축플랜지(130)는 본 발명에 있어 I형 단면의 강재를 사용하도록 하게 된다. 이러한 압축플랜지(130)는 작용하는 휨 모멘트에 의하여 압축응력이 발생하게 되는데 이러한 압축응력에 효과적으로 저항하면서 자중이 크지 않은 I형 단면의 강재를 이용하게 된다.The compression flange 130 is to use the steel of the I-type cross section in the present invention. The compression flange 130 is a compressive stress is generated by the acting bending moment to effectively resist the compressive stress while using the steel of the I-type cross-section is not large self-weight.

이에 복부 상부에 그 저면이 용접 등의 방법으로 고정되도록 하게 된다.The bottom surface of the abdomen is to be fixed by welding or the like.

이러한 압축플랜지는 복합부재의 자중 및 도입되는 인장플랜지의 압축 프리스트레스에 의하여 압축응력이 누적되어 구조적으로 불리할 경우가 있다.Such a compression flange may be structurally disadvantageous due to the accumulation of compressive stress due to the self weight of the composite member and the compression prestress of the tension flange to be introduced.

이에 본 발명에서는 긴축부재(150)를 사용하여 상기 압축응력에 저항하도록 할 수 있다.Thus, in the present invention, the contraction member 150 may be used to resist the compressive stress.

이러한 긴축부재(150)는 This tightening member 150 is

압축플랜지 또는 복부와 같은 지지부에 외측단부를 구속시킨 상태에서 내측연결부가 서로 이격되도록 설치된 긴축강재(151);와 상기 내측연결부의 이격거리가 증가되도록 서로 이격된 긴축강재의 내측연결부 외주면에 나사산을 형성시키고, 상기 나사산이 형성된 내측연결부 사이에 설치되어 회전되어 긴축강재를 긴축시키는 턴버클과 같은 긴축수단(152);을 포함하게 된다. 이는 도 1a에서 살펴본 바와 같으므로 추가적인 설명은 생략하기로 한다.A constriction steel 151 installed so that the inner connection parts are spaced apart from each other in a state in which the outer end part is constrained to a support such as a compression flange or the abdomen; And a tightening means 152, such as a turnbuckle, installed between the threaded inner connection parts and rotating to tighten the shrinking steel material. This is as described with reference to FIG. 1A, and thus, further description thereof will be omitted.

상기 철근콘크리트 부재(140)는 도 2c와 같이 압축플랜지(130)를 감싸도록 설치되는데 이는 압축플랜지를 구속시키는 작용을 하여 전체적으로 복합부재의 좌굴 및 뒤틀림에 유리하도록 하게 된다.The reinforced concrete member 140 is installed to surround the compression flange 130 as shown in Figure 2c, which serves to restrain the compression flange to be advantageous to the buckling and twisting of the composite member as a whole.

이러한 철근콘크리트 부재(140)는 별도로 압축플랜지(130)에 형성시켜도 상관없지만, 본 발명의 복합부재를 교량용 거더로 사용한다면 슬래브에 의한 철근콘크리트 부재(140)로 형성시킬 수도 있을 것이다.The reinforced concrete member 140 may be separately formed on the compression flange 130, but if the composite member of the present invention is used as a bridge girder, it may be formed of the reinforced concrete member 140 by slab.

이에 본 발명의 복합부재는 휨 부재로써 작용하는 휨 모멘트에 대하여 효과적으로 저항할 수 있도록Therefore, the composite member of the present invention can effectively resist the bending moment acting as the bending member

즉, 인장응력이 작용하는 인장플랜지의 경우 강관으로 형성된 폐쇄된 관부재가 이용되고,That is, in the case of the tensile flange acting tensile stress closed tube member formed of steel pipe is used,

압축응력이 작용하는 압축플랜지의 경우 I형 강재가 이용되고,In the case of a compression flange acting on compressive stress, type I steel is used.

상기 인장플랜지와 압축플랜지 사이에는 강재로 형성된 트러스 부재와 같은 복부가 이용되며, 상기 압축플랜지는 철근콘크리트 부재로 감싸도록 하여 복합부재에 도입되는 압축, 인장응력에 따른 좌굴 및 비틀림에 유리하도록 형성되고 있음을 알 수 있다.An abdomen such as a truss member formed of steel is used between the tension flange and the compression flange, and the compression flange is formed to be favored by buckling and torsion according to compression and tensile stress introduced into the composite member by being wrapped with a reinforced concrete member. It can be seen that.

<프리스트레스가 도입되는 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재를 이용한 구조물 시공방법><Method for constructing structure using composite member with tension flange, which is a closed pipe member into which prestress is introduced>

상기 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재(100)를 이용한 구조물은 지하터널을 기준으로 설명하기로 한다.The structure using the composite member 100 having the tension flange as the closed tube member will be described based on the underground tunnel.

지하터널은 도 1b와 같이 파형강판(50)에 의하여 연결된 반원형의 천정부가 기초부(60)에 의하여 지지되도록 하는 방식으로 시공될 수 있다.The underground tunnel may be constructed in such a way that the semi-circular ceiling connected by the corrugated steel sheet 50 is supported by the foundation 60 as shown in FIG. 1B.

이러한 천정부를 본 발명의 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재를 이용하게 된다.This ceiling is to use a composite member having a tension flange which is a closed pipe member of the present invention.

도 3은 특히 상기 복합부재가 천정부 상단에서 힌지 연결되는 방식으로 시공되는 경우라 할 수 있으며 이에 따라 복합부재의 상부는 인장응력이 발생되고 하부는 압축응력이 발생하게 된다.3 is particularly the case where the composite member is constructed in a hinged manner at the top of the ceiling, so that the upper portion of the composite member is a tensile stress and the lower portion is a compressive stress.

이에 상기 인장응력이 발생되는 인장측인 상부에는 본 발명에 의한 인장플랜지(110)를 형성시키게 되고, 상기 인장플랜지에 하부에는 트러스 부재와 같은 복부(120)를 형성시키고, 상기 압축응력이 발생되는 압축측인 복부 하부에는 압축플랜지(130)를 형성시키게 된다.Accordingly, the tensile flange 110 according to the present invention is formed on the tensile side where the tensile stress is generated, and the abdomen 120 such as a truss member is formed on the lower portion of the tensile flange, and the compressive stress is generated. Compression flange 130 is formed on the lower abdomen on the compression side.

이러한 압축플랜지(130), 복부(120) 및 인장플랜지(110)는 지하터널의 천정부의 형태에 따른 굴곡된 형태로 형성되게 된다.The compression flange 130, the abdomen 120 and the tension flange 110 is formed in a curved form according to the shape of the ceiling portion of the underground tunnel.

이에 대응하여 상기 인장플랜지(110)의 양 단부가 매립되며 인접한 복합부재와 힌지 연결되도록 형성되는 양단 연결부(141)와 상기 복부에 연결된 압축플랜지가 내부에 매립되는 굴곡된 몸통부(142);를 포함하여 전체적으로 역 ㄷ자 단면 형태로 콘크리트 부재(140);를 형성시키게 된다.Correspondingly, both ends of the tension flange 110 are embedded, and both ends of the connecting portion 141 is formed to be hinged to the adjacent composite member and the curved body portion 142 is embedded in the compression flange connected to the abdomen; Including the concrete member 140 in the inverted U-shaped cross-section as a whole.

이러한 복합부재(140)는 상기 천정부 상단을 기준으로 2개가 서로 연결되어 전체적으로 반원형으로 형성될 수 있도록 하게 되며 종방향으로는 몸통부 내측면에 연결강봉 및 체결너트와 같은 체결구(A)로 서로 연결될 수 있도록 한다.The composite member 140 is connected to each other based on the top of the ceiling so that they can be formed in a semi-circular shape as a whole and in the longitudinal direction to each other by a fastener (A), such as connecting rods and fastening nuts on the inner surface of the body portion To be connected.

도 4는 특히 상기 복합부재가 횡방향 폭이 넓은 지하차도 있어서 적용되는 예로써, 양 측부와 중앙부에서 원호형 복합부재(200)와 평판형 복합부재(300)가 이용되며, 각 복합부재는 고정 연결방식으로 시공되는 경우라 할 수 있다.4 is an example in which the composite member is particularly applied in an underground vehicle having a wide width in the lateral direction. An arc-shaped composite member 200 and a flat-shaped composite member 300 are used at both sides and the central portion, and each composite member is fixed. It can be said that it is constructed by the connection method.

이에 따라 양 원호형 복합부재(200)의 경우 도 3과 같이 상부는 인장응력이 발생되고 하부는 압축응력이 발생하게 되는 반면,Accordingly, in the case of both the arc-shaped composite member 200, the upper portion is tensile stress and the lower portion is compressive stress, as shown in FIG.

평판형 복합부재(300)의 경우 상부는 압축응력이 발생되고 하부는 인장응력이 발생하게 됨을 알 수 있다.In the case of the flat composite member 300 it can be seen that the upper part is a compressive stress is generated and the lower part is a tensile stress.

말하자면, 지하터널의 복합부재의 경우 원호형 부재(200)와 평판형 복합부재(300)에 작용하는 휨 모멘트의 방향이 서로 달라 교번하고 있음을 알 수 있다.In other words, in the case of the composite member of the underground tunnel, it can be seen that the bending moments acting on the arc-shaped member 200 and the flat composite member 300 are alternately different from each other.

이에 원호형 복합부재와 평판형 복합부재는 상하가 뒤집어진 상태로 서로 연결시키게 된다.The arc-shaped composite member and the plate-shaped composite member is connected to each other in an upside down state.

즉, 원호형 복합부재(200)는 인장플랜지가 상부에 위치하도록 하고, 평판형 복합부재(300)는 인장플랜지가 하부에 위치하도록 한 것이다.That is, the arc-shaped composite member 200 is a tension flange is located at the top, the flat composite member 300 is a tension flange is located at the bottom.

이러한 복합부재는 횡방향 및 종방향 연결부에 있어 연결강봉과 너트에 의한 체결구(A)가 이용되어 고정연결 방식이 이용된다.This composite member has a fastening (A) by the connecting steel bar and the nut in the lateral and longitudinal connection portion is used a fixed connection method.

구체적으로 살펴보면 원호형 복합부재(200)의 경우Looking specifically, in the case of an arc-shaped composite member 200

인장응력이 발생되는 인장측인 상부에는 인장플랜지(210)를 형성시키게 되고, 상기 인장플랜지에 하부에는 트러스 부재와 같은 복부(220)를 형성시키고, 상기 압축응력이 발생되는 압축측인 복부 하부에는 압축플랜지(230)를 형성시키게 된다.A tensile flange 210 is formed at an upper side of the tensile side where tensile stress is generated, and an abdomen 220 such as a truss member is formed at a lower side of the tensile flange, and a lower side of the abdomen which is a compression side where the compressive stress is generated. The compression flange 230 is formed.

또한 상기 인장플랜지(210)의 양 단부가 매립되며 인접한 복합부재와 힌지 연결되도록 형성되는 양단 연결부(241)와 상기 복부에 연결된 압축플랜지가 내부에 매립되는 굴곡된 몸통부(242);를 포함하여 전체적으로 역 ㄷ자 단면 형태로 콘크리트 부재(240);를 형성시키게 된다.In addition, both ends of the tension flange 210 is buried and both ends connecting portion 241 is formed to be hinged to the adjacent composite member and a curved body portion 242 is embedded in the compression flange connected to the abdomen; The concrete member 240 in the inverted U-shaped cross-sectional shape as a whole.

구체적으로 살펴보면 평판형 복합부재(300)의 경우Specifically, in the case of the flat composite member 300

인장응력이 발생되는 인장측인 하부에는 인장플랜지(310)를 형성시키게 되고, 상기 인장플랜지에 상부에는 트러스 부재와 같은 복부(320)를 형성시키고, 상기 압축응력이 발생되는 압축측인 복부 상부에는 압축플랜지(330)를 형성시키게 된다.A tensile flange 310 is formed at the lower side of the tensile side where tensile stress is generated, and an abdomen 320 such as a truss member is formed at the upper side of the tensile flange, and an upper side of the abdomen which is a compression side at which the compressive stress is generated. The compression flange 330 is formed.

이에 대응하여 상기 인장플랜지의 양 단부가 매립되며 인접한 복합부재와 고정 연결되도록 형성되는 양단 연결부(341)와 상기 복부에 연결된 압축플랜지가 내부에 매립되는 굴곡된 몸통부(342);를 포함하여 전체적으로 역 ㄷ자 단면 형태로 콘크리트 부재(340);를 형성시키게 된다.Correspondingly, both ends of the tension flange is buried and the both ends connecting portion 341 is formed to be fixedly connected to the adjacent composite member and the curved body portion 342 is embedded in the compression flange connected to the abdomen; Concrete member 340 in an inverted U-shaped cross-section form.

결국, 본 발명의 복합부재(100,200,300)는 휨 부재로써 작용하는 휨 모멘트에 대하여 인접한 복합부재를 서로 힌지연결 방식으로 연결시키거나, 교번 작용하는 휨 모멘트에 의하여 인접한 복합부재가 서로 상하 뒤집혀 서로 고정연결 방식으로 연결시킴으로서 종전과 달리 작용하는 하중에 보다 효과적으로 그 구성부재를 배치함으로서 효율적인 단면 설계가 가능하게 됨을 알 수 있다.As a result, the composite members 100, 200, and 300 of the present invention connect the adjacent composite members in a hinged manner to each other with respect to the bending moment acting as the bending member, or the adjacent composite members are fixedly connected to each other by upside down with each other by the alternating bending moment. It can be seen that by connecting in such a way, the effective cross-sectional design is possible by arranging the constituent members more effectively to the load acting differently than before.

이로서 횡방향 폭이 큰 대형 지하차도 또는 지하터널을 시공함에 있어서 보다 경제적이고 효율적인 단면을 가진 부재를 이용하여 지하차도 등을 시공할 수 있게 된다.As a result, when constructing a large underground roadway or underground tunnel having a large width in the lateral direction, it is possible to construct an underground roadway using a member having a more economical and efficient cross section.

100,200,300:복합부재
110,210,310:인장플랜지
120,220,320:복부
130,230,240:압축플랜지
140,240,340:철근 콘크리트부재
150:긴축부재
160:긴장재
170:정착장치
180:격판부재
190:외부정착구100,200,300: Composite member
110,210,310: Tension Flange
120,220,320: abdomen
130,230,240: Compression Flange
140,240,340: reinforced concrete members
150: tightening member
160: tension material
170: fixing device
180: plate member
190: External fixation door

Claims (5)

폐쇄된 관부재인 인장플랜지(110); 상기 인장플랜지 상부에 형성된 트러스부재와 같은 복부(120); 상기 복부 상부에 형성된 I형 단면의 압축플랜지(130); 및 상기 압축플랜지가 매립되도록 압축플랜지 주위에 형성된 콘크리트 부재(140);를 포함하는 휨 부재로써, 상기 인장플랜지 내부에 삽입된 긴장재의 양 단부를 인장플랜지 양 단부에 설치된 정착장치(170)에 의하여 긴장후 정착하여 상기 인장플랜지에 압축 프리스트레스가 도입되도록 하되,
상기 인장플랜지의 내부에는 긴장재의 위치를 세팅시켜 주기 위한 긴장재 관통용 홀이 형성된 격판부재(180)가 이격되어 다수가 설치되도록 하고,
상기 긴장재(160)는 인장플랜지에 작용하는 휨 모멘트의 크기에 따라 긴장재를 다수 겹쳐서 설치되도록 하고, 상기 겹쳐진 긴장재 중 일부의 양 단부는 인장플랜지의 외측면에 인출되도록 하여 인장플랜지의 외부에서 정착되도록 하며,
상기 인장플랜지(110)의 압축 프리스트레스에 의하여 압축응력이 누적된 압축플랜지에는 긴축부재(150)를 설치하되, 상기 긴축부재는 상기 압축플랜지 상면 또는 복부와 같은 지지부에 외측단부를 구속시킨 상태에서 내측연결부가 서로 이격되도록 설치된 긴축강재(151); 및 상기 내측연결부의 이격거리가 증가되도록 서로 이격된 긴축강재의 내측연결부 외주면에 나사산을 형성시키고, 상기 나사산이 형성된 내측연결부 사이에 설치되어 회전되어 긴축강재를 긴축시키는 턴버클과 같은 긴축수단(152);을 포함하여 구성되도록 한 프리스트레스가 도입되는 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재.A tension flange 110 that is a closed tube member; An abdomen 120 such as a truss member formed on the tension flange; Compression flange 130 of the I-shaped cross-section formed on the upper abdomen; And a concrete member 140 formed around the compression flange so that the compression flange is embedded, and both ends of the tension member inserted into the tension flange are provided by fixing devices 170 installed at both ends of the tension flange. After the tension is settled so that the compression prestress is introduced into the tension flange,
Inside the tension flange is provided with a plate member 180 is formed with a space for penetrating the tension member for setting the position of the tension member to be spaced apart,
The tension member 160 is installed to overlap a plurality of tension members according to the size of the bending moment acting on the tension flange, both ends of some of the overlapping tension member to be drawn to the outer surface of the tension flange to be settled outside the tension flange. ,
In the compression flange in which the compressive stress is accumulated by the compression prestress of the tension flange 110, the tightening member 150 is installed, but the tightening member is in the state in which the outer end is restrained on the support part such as the upper surface of the compression flange or the abdomen. Constriction steel 151 installed to be spaced apart from each other; And a tightening means (152) such as a turnbuckle which forms a screw thread on the outer circumferential surface of the inner connecting portion of the tightening steel spaced apart from each other so as to increase the separation distance of the inner connecting portion, and is installed between the inner connecting portions on which the screw thread is formed to rotate to tighten the tightening steel. A composite member having a tension flange which is a closed tube member to which the prestress is introduced to be configured to include. 삭제delete 구조물을 프리캐스트 부재인 복합부재를 서로 힌지 또는 고정 연결시켜 시공함에 따라 각각의 복합부재에 작용하는 인장응력과 압축응력에 저항하기 위하여 상기 복합부재는
폐쇄된 관부재인 인장플랜지(110)를 인장측에 위치시키고,
I형 강재와 같은 압축플랜지(120)를 압축측에 위치시키고,
상기 인장플랜지와 압축플랜지 사이에 트러스부재와 같은 복부(120)를 연결시키고,
전체적으로 역 ㄷ자 형태의 부재로서 상기 인장플랜지의 양 단부가 매립되는 양단 연결부(141); 및 상기 복부에 연결된 압축플랜지가 내부에 매립되는 굴곡된 몸통부(142);를 포함하여 구성되는 콘크리트 부재(140);를 포함하여 구성된 것을 이용하고,
상기 인장플랜지에는 인장플랜지 내부에 삽입된 긴장재(160) 및 양 단부에 설치된 정착장치(170)에 의하여 복합부재의 인장플랜지에 압축 프리스트레스가 도입되도록 하며,
인장플랜지에 도입되는 프리스트레스 및 부재의 자중에 의하여 상기 압축플랜지에 누적된 압축응력을 상쇄시켜 주기 위하여 압축플랜지에는 긴축부재(150)를 미리 설치하여 상기 긴축부재에 의한 인장응력에 의하여 상기 누적된 압축응력이 상쇄되도록 하되,
상기 긴축부재(150)는 상기 압축플랜지 상면 또는 복부와 같은 지지부에 외측단부를 구속시킨 상태에서 내측연결부가 서로 이격되도록 설치된 긴축강재(151); 및 상기 내측연결부의 이격거리가 증가되도록 서로 이격된 긴축강재의 내측연결부 외주면에 나사산을 형성시키고, 상기 나사산이 형성된 내측연결부 사이에 설치되어 회전되어 긴축강재를 긴축시키는 턴버클과 같은 긴축수단(152);을 포함하여 구성되도록 한 프리스트레스가 도입되는 폐쇄된 관부재인 인장플랜지를 구비한 복합부재를 이용한 구조물 시공방법.In order to resist the tensile and compressive stress acting on each composite member by constructing the structure by hinge or fixed connection of the composite members, which are precast members,
Position the tension flange 110, which is a closed tube member, on the tension side,
Position the compression flange 120, such as I-type steel on the compression side,
Connect the abdomen 120 such as a truss member between the tension flange and the compression flange,
A connecting portion 141 having both ends of the tension flange embedded in the inverted U-shaped member as a whole; And a curved body portion 142 in which a compression flange connected to the abdomen is embedded therein; a concrete member 140 including a;
The tension flange allows compression prestress to be introduced into the tension flange of the composite member by the tension member 160 inserted into the tension flange and the fixing device 170 installed at both ends.
In order to cancel the compressive stress accumulated in the compression flange by the self-weight of the prestress and the member introduced into the tension flange, the compression flange is installed in advance by the tightening member 150, the accumulated compression by the tensile stress by the tightening member Allow the stress to be offset,
The constriction member 150 may include a constriction steel member 151 installed so that inner connection parts are spaced apart from each other in a state in which an outer end part is constrained to a support such as the compression flange upper surface or the abdomen; And a tightening means (152) such as a turnbuckle which forms a screw thread on the outer circumferential surface of the inner connecting portion of the tightening steel spaced apart from each other so as to increase the separation distance of the inner connecting portion, and is installed between the inner connecting portions on which the screw thread is formed to rotate to tighten the tightening steel. Structure construction method using a composite member having a tension flange which is a closed pipe member is introduced to the pre-stress is configured to include. 삭제delete 삭제delete
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