KR100999021B1 - 변 단면 합성 플레이트 거더 및 이를 이용한 교량시공방법 - Google Patents

변 단면 합성 플레이트 거더 및 이를 이용한 교량시공방법 Download PDF

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KR100999021B1
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이상호
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김선기
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Abstract

변단면 합성 플레이트 거더 및 그 시공방법에 대한 것으로써,
상기 거더는 하부플랜지 전체 연장길이(L)에 걸쳐 복부의 높이(H)에 차이가 형성되도록 하여 상기 플레이더 거더를 변단면 형태로 형성되도록 하되, 작용하중 또는 지점부에 위치하여 단면력이 크게 발생하는 휨 부모멘트 형성구간(L3)에 대하여는 상기 복부의 높이가 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3) 이외의 일반 구간(L1)에 대비하여 더 커지도록 하여 복부 높이 증가에 의한 확대단면구간이 형성되도록 하고, 상기 일반 구간(L1)에 대하여는 거더의 상부플랜지 상면에 합성콘크리트가 수용되도록 측판부재를 상부플랜지 양 측면에 서로 마주보도록 설치하여 상기 측판부재 사이에 수용된 합성콘크리트 상면이 상기 최대단면력 형성구간(L3)의 상부플랜지 상면의 높이와 일치되도록 하여 합성단면구간이 형성되도록 제작된다.

Description

변 단면 합성 플레이트 거더 및 이를 이용한 교량시공방법{COMPOSITE PLATE GIRDER WITH VARIED SECTION AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD THEREWITH}
본 발명은 변 단면 합성 플레이트 거더 및 이를 이용한 교량시공방법에 대한 것이다. 더욱 구체적으로 변단면 합성 플레이트 거더 적용에 있어서 교각과 같은 지점부에 위치하는 부위와 그 이외의 부위에 있어 거더의 단면강성을 보다 경제적이고 효율적으로 확보할 수 있도록 제작된 합성 플레이트 거더 및 이를 이용한 교량시공방법에 대한 것이다.
도 1a는 강재 플레이트 거더(10)가 슬래브(20)에 설치된 상태를 단면도로 도시한 것이다.
이러한 강재 플레이트 거더(1)는 전체적으로 I형 단면으로 형성된 형강 또는 빌트-업 제품을 이용하게 되며, 강재로 제작된 판재 형태의 상부플랜지(11)와 하부플랜지(13) 사이에 수직 판재 형태의 복부(12)로 형성되어 있다.
이러한 상부플랜지 상부면에는 통상 콘크리트로 형성되어 형성되는 슬래브(20)가 설치되도록 하게 된다.
도 1b는 이러한 강재 플레이트 거더(10)의 상부플랜지(11) 또는 하부플랜지(13)에 있어 상부 또는 플랜지 상면과 저면에 상부플랜지의 폭 등 단면이 큰 보강판(14)을 추가 형성시켜 결국 상부 또는 하부플랜지의 폭과 두께를 증가시키는 방식으로 거더의 중앙부의 단면 강성이 증가되도록 하는 예가 소개된 바 있다.
통상 강재 플레이트 거더를 이용한 교량의 설계는 거더와 슬래브(콘크리트 바닥판)의 합성전 단면과 합성 후 단면으로 구분하여 각 단면에 대한 모멘트에 대하여 설계한다.
이때 정 모멘트가 발생하는 교량 구간의 경우 강재거더+콘크리트 바닥판(철근콘크리트)에 의한 단면강성을 고려하여 강재거더의 단면을 검토하는 반면,
지점부의 경우 휨 부모멘트가 발생되므로 거더 상부의 콘크리트 바닥판은 인장응력에 저항하지 못하는 것으로 전제하여, 강재거더 +콘크리트 바닥판 철근에 의한 단면강성만을 고려하여 설계하게 된다.
따라서 휨 부모멘트의 경우 휨 정모멘트에 비해 단면의 강성이 더욱 크게 설계하여야 하는데 도 1c는 바로 이러한 휨 부모멘트에 대한 단면강성 확보를 위하여 강재 플레이트 거더를 다 경간 방식으로 시공하는 예를 도시한 것이다.
이에 상기 교량 시공 방법을 살펴보면, 먼저 양 교대(30) 사이에 적어도 1개 이상의 교각(40)을 설치하고 있음을 알 수 있으며,
상기 교각(40)과 같은 지점부에는 부 모멘트용 강재 플레이트 거더(50)의 중앙부가 교량 받침(70)에 지지되도록 설치하고,
교대(30)와 상기 부 모멘트용 강재 플레이트 거더(50) 사이에는 정 모멘트용 강재 플레이트 거더(60)를 설치하고 있음을 알 수 있다.
이때, 역시 상기 부 및 정 모멘트용 강재 플레이트 거더(50,60)의 상부플랜지, 하부플랜지에는 단면 강성을 증가시키기 위한 추가적인 보강판(14)을 설치하고 있음을 알 수 있으며,
특히 상기 지점부에서는 휨 부 모멘트에 효과적으로 저항하기 위하여 부 모멘트용 강재 플레이트 거더(50)와 교량받침(70) 사이에 강판으로 형성된 지점부 보강판(80)이 부 모멘트용 강재 플레이트 거더(50)의 저면 하방으로 돌출되는 방식으로 시공하고 있음을 알 수 있다.
이에 지점부에 설치된 부 모멘트부 강재 플레이트 거더(50)는 양 단부로부터 중앙부로 갈수록 단면높이가 하방으로 커지는 형태(화살표 참조)로 설치되고 있음을 알 수 있다.
결국, 지점부에 있어, 거더의 상부 플랜지 높이를 맞추고 하부 플랜지의 높이를 조정하여 변단면으로 부 모멘트용 강재 플레이트 거더(50)를 제작 설치하고 있음을 알 수 있다.
하지만, 이러한 방식으로 강재 플레이트 거더의 지점부를 보강하는 방법은 결국 지점부에 있어 단면강성을 증가시키는 효과는 있지만, 지점부 보강판(80)을 기준으로 거더 전체의 설치 위치가 상방으로 배치될 수밖에 없어 교량의 형고 관리가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.
또한, 강재 플레이트 거더의 중량 및 단면높이를 크게 하는 경우 단면강성 증가 측면에서는 유리하지만 차량에 의한 진동 상용성 및 소음은 콘크리트 교량에 비해 상대적으로 취약할 수밖에 없다.
이에 본 발명은 교량의 형고 관리에 용이하면서도 지점부에 있어 거더의 단면강성을 충분히 확보할 수 있도록 하고, 재료적 특성을 살려 효율적이고 경제적인 합성 강재 플레이트 거더 및 그 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
이에 본 발명은
첫째, 판형 강재 형태의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 포함하는 I형 단면의 교량용 플레이트 거더에 있어서, 상기 하부플랜지 전체 연장길이(L)에 걸쳐 복부의 높이(H)에 차이가 형성되도록 하여 상기 플레이더 거더를 변단면 형태로 형성되도록 하되,
지점부에 위치하여 단면력이 크게 발생하는 거더의 휨 부모멘트 형성구간(L3)에 대하여는 상기 복부의 높이가 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3) 이외의 일반 구간(L1)에 대비하여 더 커지도록 하여 복부 높이 증가에 의한 확대단면구간이 형성되도록 하고,
상기 일반 구간(L1)에 대하여는 거더의 상부플랜지 상면에 합성콘크리트가 수용되도록 측판부재를 상부플랜지 양 측면에 서로 마주보도록 설치하고 상기 측판부재 사이에 수용된 합성콘크리트 상면이 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3)의 상부플랜지 상면의 높이와 일치되도록 하여 합성단면구간이 형성되도록 하였다.
즉, 플레이트 거더에 발생되는 휨 모멘트의 분포 특성을 고려하여 휨 부모멘트가 최대로 발생되는 구간에서 복부의 단면높이를 최적화하고 그 이외의 구간은 거더의 단면높이를 작게 제작하는 방법을 적용하면서, 거더의 단면높이가 작게 형성되는 구간에서는 강재 플레이트 거더와 콘크리트를 합성시켜 전체 거더의 높이는 휨 부모멘트 최대부와 동일한 형고를 갖게 하는 합성 거더가 제공되도록 한 것이다.
둘째, 특히 연속교에 있어 교각과 같은 지점부에 있어서는 복부 높이 증가에 의한 확대단면구간이 배치되도록 하고, 지점부 부위 이외의 구간에서는 합성단면구간이 배치되도록 하여 교량을 시공하는 경우 매우 효율적이고 경제적인 연속교 시공이 가능하게 된다.
본 발명에 의하면 복부 높이가 상대적으로 작은 일반구간(L1)의 경우 합성콘크리트를 형성시켜, 상기 합성콘크리트 두께 만큼 콘크리트 바닥판 타설을 배제시킴에 따라 콘크리트 바닥판 두께 증가로 인한 고정하중 모멘트가 급속하게 증가하는 현상을 방지할 수 있고, 강재 플레이트 거더의 강재량을 감소시킬 수 있고, 상기 합성 콘크리트 단면에 의한 강성 증가 및 콘크리트 적용으로 인한 감쇠능력 향상, 진동 사용성 및 소음을 감소시킬 수 있게 된다.
즉, 모멘트 분포 특성을 고려할 때 휨 정모멘트 부분은 거더 상부 압축력 하부 인장력을 받는 구조이므로 이때 콘크리트와 강재의 합성단면을 고려함으로써 상부는 콘크리트가 하부는 강재가 받는 구조로 단면의 효율성을 증대 시킬 수 있으며, 고가의 강재량을 감소시켜 경제성을 향상 시킬 수 있게 된다. 그리고 휨 정모멘트 부의 합성단면 거더를 휨 부모멘트부의 거더와 높이를 동일하게 할 수 있고, 합성단면의 적용으로 단면의 강성이 증대되어 단면을 효율적으로 적용할 수 있게 된다.
또한, 휨 부모멘트 형성구간(L3)과 같이 휨 모멘트가 크게 발생하는 구간의 경우에는 강재로 형성되는 복부 높이 증가에 의한 거더의 휨 부 모멘트에 저항성능을 용이하게 확보할 수 있게 된다.
결국 본 발명에 의한 합성 플레이트 거더는 강재와 콘크리트의 합성에 의한 재료적 특성을 살리도록 하여 보다 효율적인 단면 구성이 가능하여 효율적이고 경제적인 합성 강재 플레이트 거더 제공이 가능하게 된다.
나아가, 상기 거더 양 측면부의 콘크리트는 상부플랜지에 형강부재를 이용하여 형성되도록 하여 그 설치에 있어 어려움이 없어 제작 및 시공이 용이한 합성 거더 제작이 가능하게 된다.
또한, 연속교에 있어 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3)은 단면강성이 크게 요구되는 부위에 배치되도록 하고, 일반구간(L1)은 단면강성이 상대적으로 작게 요구되는 부위에 배치함으로써, 보다 효율적이고 경제적인 교량시공이 가능하도록 하게 된다.
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.
도 1a는 종래 강재 플레이트 거더교의 시공단면도,
도 1b는 종래 중앙부가 보강된 강재 플레이트 거더의 사시도,
도 1c는 종래 지점부에 강재 플레이트 거더를 설치한 거더교 정면도,
도 2는 본 발명에 의한 합성 강재 플레이트 거더의 사시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 합성 강재 플레이트 거더의 배치도 및 단면도들이다.
도 4는 본 발명에 의한 합성 강재 플레이트를 이용한 단순교의 시동도,
도 5는 본 발명에 의한 합성 강재 플레이트를 이용한 연속교의 시공순서도,
도 6은 본 발명에 의한 합성 강재 플레이트가 유니트화된 상태사시도이다.
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.
<변단면 합성 플레이트 합성 거더(A)>
변단면 합성 플레이트 합성 거더(A)는 도 2와 같이 크게 강재로 제작되는 강재 플레이트 거더(100)와 강재 플레이트 거더(100)의 양 측면부 상면에 형성되는 합성콘크리트(200)로 구성된다.
상기 강재 플레이트 거더(100)는 전체적인 단면 형태가 I형 단면 형태로 제작되는 강재 빔인데, 하부 플랜지(110), 복부(120) 및 상부플랜지(130)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 하부 플랜지(110)는 판형 강재로써 수평부재 형태로 형성되며 거더의 전체 길이에 따라 그 두께, 폭 및 연장길이가 정해지게 된다.
상기 복부(120)는 하부 플랜지(110)의 개략 중앙 상면에 형성되는 판형 강재로써 수직부재 형태로써 형성되며, 역시 하부플랜지의 전체 길이에 따라 그 두께, 높이 및 연장길이가 정해지게 된다.
상기 상부플랜지(130)는 복부(120) 상면에 형성되는 판형 강재로써 역시 수평부재 형태로 형성되며 거더의 전체 길이에 따라 그 두께, 폭 및 연장길이가 정해지게 된다.
이때, 상기 하부플랜지 전체 연장길이에 걸쳐 복부의 높이(H)에 차이가 형성되도록 하여 상기 강재 플레이더 거더(100)를 변단면 형태로 형성되도록 함을 알 수 있다.
이때, 복부의 단면 높이는 양 측면으로 부터 중앙부 쪽으로 연장되는 일반구간(L1)까지는 단면 높이에 변화가 없다가,
거더 중앙구간인 휨 부모멘트 형성구간(L3)쪽에 접근하면서 높이 변경구간(L2)에서는 점증적으로 단면 높이가 상방으로 증가하면서,
휨 부모멘트 형성구간(L3)에서는 양 측면의 단면 높이보다 큰 단면 높이를 일정하게 유지하다가,
다시 거더 측면 쪽에 접근하면서 높이 변경구간(L2)에서 점증적으로 단면 높이가 하방으로 감소하다가,
일반구간(L1)에서 다시 단면 높이에 변화가 없는 단면 높이 변경 상태를 확인할 수 있다.
이에 상기 일반구간(L1)에서는 복부의 높이가 서로 동일하게 형성되고, 높이 변경구간(L2)에서는 복부의 높이가 휨 부모멘트 형성구간(L3) 쪽으로 점증적으로 증가하고, 휨 부모멘트 형성구간(L3)에서는 최대 단면 높이로 형성되도록 함을 알 수 있다.
이때 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3)은 연속교를 기준으로 할 경우에는 합성 플레이트 거더(A)에 있어 휨 부모멘트가 크게 발생되는 부위라 할 수 있다.
따라서, 이러한 구간에 있어서는 복부의 높이를 최적화시켜 강재 플레이트 거더(100)의 단면강성을 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.
이에 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3)은 합성 플레이트 거더(A)에 있어 하부플랜지를 기준으로 복부 높이 증가에 의한 확대단면구간으로 형성됨을 알 수 있다.
나아가 상기 일반구간(L1)은 연속교에서 휨 정모멘트를 받는 구간에 설치될 수 있으며, 이때 포물선 형태의 휨 정모멘트에 의해 거더 상하부의 응력이 각각 압축과 인장을 받는 상태이다. 이에 상기 일반구간(L1)은 고가의 강재를 사용하여 필요한 단면을 확보 할 수도 있지만, 합성 플레이트 거더(A)에서와 같은 단면을 적용함으로써 압축에 해당되는 부분은 콘크리트를 적용하고 인장을 받는 부분은 강재 거더를 적용하여 각각의 힘을 받도록 함으로써 각각의 재료적 특징을 살려 거더를 제공할 수 있다.
이에 일반구간(L1)의 복부 강재 거더의 높이는 작용하는 휨 정모멘트를 고려하여 휨 부모멘트 형성구간(L3)의 복부 높이 보다 작은 높이를 가지도록 하게 된다.
하지만, 높이 차이에 의한 공간은 추후 교량 시공시 바닥판 콘크리트가 메워지도록 할 수 이지만, 이럴 경우 바닥판 콘크리트 증가에 의한 자중과 바닥판하중을 합성전 단면(순강재 거더 높이)에 의해 지지되어야 하기 때문에 단면의 효율성이 떨어지고, 또한 고정하중에 의한 모멘트는 급속하게 증가하게 된다.
따라서, 일반구간(L1)의 상부플랜지 부위에서는 압축응력이 발생하므로 본 발명은 일반구간(L1)의 상부플랜지 상부에는 강재와 콘크리트를 합성시킨 합성단면구간이 형성되도록 하게 된다.
이러한 합성단면구간은 결국 일반구간(L1)과 휨 부모멘트 형성구간(L3)의 높이를 서로 일치되도록 하는 역할을 하여,
바닥판 콘크리트에 의한 고정하중 모멘트의 발생을 억제하면서, 압축응력에 대하여 효과적이면서 경제적으로 저항할 수 있는 수단이 됨을 알 수 있으며,
통상 강재 플레이트 거더에 비해 본 발명인 변단면 합성플레이트 거더는 합성단면구간으로 인하여 교량의 진동 및 지진 등에 대한 에너지 감쇠능력 향상, 및 소음에 효율적으로 대처할 수 있게 된다.
나아가 상기 높이 변경구간(L2)은 단면강성의 차이가 큰 일반구간(L1)과 휨 부모멘트 형성구간(L3) 사이에 형성되어 있으므로 단면강성이 급격하게 변하게 되므로 이를 방지하기 위하여 양 구간의 단면강성이 점증적으로 변할 수 있도록 경사지게 형성시키게 되는데, 휨 부모멘트 형성구간(L3)을 기준으로 하면 일반구간(L1)으로 갈수록 높이가 점증적으로 낮아지는 형태로 형성되도록 함을 알 수 있다.
이때, 상기 높이 변경구간(L2)도 추후 교량 시공시 바닥판 콘크리트가 메워지도록 하게 되는데, 이도 역시 바닥판 콘크리트에 의한 자중이 증가하기 때문에 고정하중 모멘트가 급속하게 증가하는 현상이 발생하게 된다.
이에 상기 일반구간(L1)으로부터 높이 변경구간(L2)으로 합성콘크리트가 더 연장되도록 형성시켜, 높이 변경구간(L2)에 의하여 바닥판 콘크리트가 메워지는 현상을 방지할 수 있도록 함이 바람직하다.
또한, 일반구간(L1)의 단부에서는 도 2와 같이 포물선의 휨 정모멘트 분포에서 감소하는 부분으로 거더 거치시 합성단면이 아니어도 단면의 강성확보가 가능하기 때문에 거치후 바닥판 타설과 동시에 합성되도록 하는 것 역시 가능하다.
이와 같은 합성플레이트 거더는 거더 가설시 콘크리트와 강재가 합성단면으로 거동하기 때문에 바닥판 타설 과정부터 합성단면(도3b, A-A)으로 거동하여 강교만 거치후 바닥판과 함께 합성시키는 단면에 비해 재료의 특성에 따른 단면의 효율성을 극대화 할 수 있다.
이러한 합성단면구간은 다음과 같이 형성시킬 수 있다.
즉, 일반구간(L1)의 상부플랜지 상면에는 상부플랜지 양 측면에 ㄷ 형강과 같은 측판부재(140)가 서로 마주보도록 설치한다.
이러한 측판부재(140)는 기본적으로 후술되는 합성 콘크리트(200)가 타설되는 거푸집 역할을 하면서, 상기 합성 콘크리트(200)를 강재 플레이트 거더(100)와 합성되도록 하는 매개부재 역할을 한다.
형강 제품을 사용하는 이유는 구입이 용이하고 다양한 규격을 가지고 있어 거더에 적용하기가 용이하기 때문이며, 경우에 따라서는 얇은 플레이트 판으로 대체할 수 있다.
이러한 측판부재(140)는 거더의 양 단부면으로부터 일반구간(L1) 전체 구간 또는 일부가 될 수 있을 것이며, 특히 모멘트가 작은 일반구간 단부의 일부구간은 바닥판과 함께 타설도 가능할 것이며, 도 2의 경우에는 거더의 양 단부면으로부터 단부구간 절반을 넘는 정도로 형성되는 경우가 도시되어 있음을 알 수 있다. 이때 측판 부재는 변단면구간(L2) 모두에 이미 제작시 부착되어 있어 바닥판 타설시 추가로 거푸집을 설치하는 수고로움을 해결할 수 있다.
또한 상기 측판부재(140)의 높이는 최대 단면력 형성구간에 형성된 상부플랜지의 높이에 맞추도록 하여 후술되는 합성콘크리트(200)의 형성 높이가 상기 상부플랜지의 높이에 일치하도록 하게 된다.
나아가, 상기 측판부재는 일반구간(L1)에서의 상부플랜지 높이가 휨 부모멘트 형성구간(L3)에 비교하여 낮게 형성되므로 일반구간에서의 단면 높이를 증가시키는 역할을 함으로써 전체 거더 단면강성 증가에 기여하게 됨을 알 수 있다.
상기 합성콘크리트(200)는 앞서 살펴본 측판부재(140) 내부에 타설되어 경화된 것으로써, 그 상면 높이는 측판부재(140)에 의하여 휨 부모멘트 형성구간(L3)에 형성된 상부플랜지의 높이에 맞춰지게 된다.
또한, 측판부재의 양 단부면은 미 도시된 마구리판을 이용하여 타설된 콘크리트가 측판부재 내부에 수용된 상태에서 경화 후 마구리판을 제거하여 측판부재 내부에 합성콘크리트(200)가 수용될 수 있도록 하게 된다.
이와 같은 합성콘크리트(200)는 일반구간(L1)에 작용하는 휨 모멘트가 거더 중앙부에 작용하는 휨 모멘트 보다 작게 형성된다는 점을 고려하여 고가의 후판 강재를 사용하는 강재 플레이트 거더의 재료적 비용을 절감하되, 압축력 저항에 효과적이면서도 경제적인 콘크리트 재료를 이용함으로써 본 발명의 합성거더 결국,
일반구간에 있어서 예컨대, 강재 플레이트 거더의 단부가 합성콘크리트(200)와 강재 플레이트 거더(100)에 의한 합성부재이고,
휨 부모멘트 형성구간(L3) 예컨대 거더 연속지점부가 강재 플레이트 거더(100)에 의한 강재 부재가 됨을 알 수 있으며,
나아가, 복부(120)의 측면에는 수직 스티프너 등과 같은 스티프너가 길이방향으로 다수가 이격되어 설치되도록 함을 알 수 있다.
<합성 플레이트 합성 거더(A)의 배치>
도 3a 및 도 3b에 의하면 특히 연속교에 있어 본 발명에 의한 합성 플레이트 거더(A)의 설치에 대한 모식도 및 바닥판 콘크리트(300)와의 합성 전후 단면도(A-A,B-B,C-C)를 도시한 것이다.
즉 도 3a를 기준으로 살펴보면,
본 발명에 의한 휨 부모멘트용 합성 플레이트 거더(A)는 연속교에 있어 휨 부모멘트가 발생하는 지점부(교각)를 기준으로 휨 부모멘트 형성구간(L3)에 해당하는 부위는 복부 높이 증가에 의한 단면확대구간이 위치하도록 하고, 일반구간(L1)에 해당하는 부위는 합성콘크리트(200)에 의한 합성단면구간이 위치하도록 하되, 높이변경구간(L2)의 경우 합성콘크리트(200)가 연장되어 메워지도록 함을 알 수 있다.
또한, 상기 휨 부모멘트용 합성 플레이트 거더(A) 양 측방인 휨 정모멘트 구간에는 합성 플레이트 거더의 합성단면이 연결되도록 하여, 상기 휨 정모멘트용 합성 플레이트 거더(A)의 연장된 거더로 제작되고,
일반구간(L1)에 해당하는 부위는 합성콘크리트(200)에 의한 합성단면구간이 위치하도록 하되, 역시 높이변경구간(L2)의 경우 합성콘크리트(200)가 연장되어 메워지도록 함을 알 수 있다.
또한 도 3b와 같이,
바닥판 콘크리트(300)와 합성 전에는 일반구간(L1)에서 합성단면구간으로 세팅되고, 휨 부모멘트 형성구간(L3)에서는 복부 높이 증가에 의한 단면 확대 부재로 세팅됨을 알 수 있으며,
바닥판 콘크리트(300)와 합성 후에는 일반구간(L1)에서 합성단면구간으로 세팅된 상태에서 상부에 바닥판콘크리트(300)가 형성되고, 휨 부모멘트 형성구간(L3)에서는 복부 높이 증가에 의한 단면확대부재 상부에 역시 슬래브철근(310)이 배근된 바닥판콘크리트(300)가 형성되도록 함을 알 수 있다.
<합성 플레이트 거더(A)를 이용한 교량 시공방법>
본 발명에 의한 합성 플레이트 거더(A)는 단순교 또는 연속교 방식으로 시공되도록 할 수 있는데,
단순교 방식은 도 4와 같이 양 교대(400) 사이에 변단면 합성 플레이트 거더(A)를 단순 거치하고,
상기 변단면 합성 플레이트 거더(A) 상부에 바닥판 콘크리트(300)에 의한 슬래브를 형성시키는 방식으로 시공된다.
이럴 경우에는 연속교에서 시공되는 변단면 합성 플레이트 거더(A)를 단순교에 시공하는 경우라 할 수 있다.
즉, 휨 부모멘트 형성구간(L3)이 변단면 합성 플레이트 거더(A)의 중앙부위로 배치되도록 하고,
일반구간(L1)에 해당하는 부위는 합성콘크리트(200)에 의한 합성단면구간이 위치하도록 하되,
역시 높이변경구간(L2)의 경우 합성콘크리트(200)가 연장되어 메워지도록 함을 알 수 있으며, 물론 높이변경구간(L2)의 경우 바닥판 콘크리트를 (300)타설할 때 전부 또는 일부를 타설할 때, 함께 메워지도록 할 수 있다.
도 5는 연속교에 있어 본 발명의 변단면 합성 플레이트 거더의 시공예를 도시하고 있다.
먼저, 변단면 합성플레이트 거더(A1)를 교대(400) 및 좌측으로부터 첫번재 교각(500a)에 거치하되, 휨 부모멘트 형성구간(L3)이 상기 첫번째 교각(500a)에 배치되도록 하고,
상기 변단면 합성플레이트 거더(A1)를 연속적으로 연결시키면서 상기 변단면 합성플레이트 거더(A1)의 휨 부모멘트 형성구간(L3)이 두번째 및 세번째 교각(500b,500c)에 배치되도록 하고,
물론 횡방향으로 다수의 변단면 합성플레이트 거더들을 설치하여 가로빔을 이용하여 연결 설치하게 되고, 최종 거더들 상부에 바닥판 콘크리트(300)를 형성시키게 된다.
이에 상기 가로빔(700)을 이용하여 교량을 시공할 때, 변단면 합성 플레이트 거더(A)는 횡방향으로 1개씩 설치하는 경우가 통상적인데, 1개씩 강재 플레이트 합성 거더(A)를 설치하다 보면 다소 시공성이 떨어질 수 있다.
이에 도 6과 같이, 시공성 및 작업 안전성 향상을 위해 2개의 강재 플레이트 합성 거더(A)의 복부 사이에 미리 가로보(700)를 연결시킨 합성 플레이트 거더 유니트를 교대와 교대 또는 교대와 교각 사이에 지지되도록 설치하는 방법이 있다.
특히 연속교를 시공할 때, 변단면 합성 플레이트거더와 변단면 합성 플레이트거더의 연결은 다양한 방법이 있을 수 있으나 강재의 연결이므로 거더 복부에 통상적인 덧댐판과 연결볼트/너트를 이용하여 서로 연결시킬 수 있을 것이다.
100: 강재 플레이트 거더
110: 하부플랜지
120: 복부
130: 상부플랜지
140: 측판부재
200: 합성콘크리트
300: 바닥판 콘크리트
400: 교대
500: 교각
600: 교량받침
A: 변단면 합성 플레이트 거더

Claims (8)

  1. 판형 강재 형태의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 포함하는 I형 단면의 교량용 플레이트 거더에 있어서, 상기 하부플랜지 전체 연장길이(L)에 걸쳐 복부의 높이(H)에 차이가 형성되도록 하여 상기 플레이더 거더를 변단면 형태로 형성되도록 하되,
    거더의 휨 부모멘트 형성구간(L3)에 대하여는 상기 복부의 높이가 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3) 이외의 일반 구간(L1)에 대비하여 더 커지도록 하여 복부 높이 증가에 의한 확대단면구간이 형성되도록 하고,
    상기 일반 구간(L1)에 대하여는 거더의 상부플랜지 상면에 합성콘크리트가 수용되도록 측판부재를 상부플랜지 양 측면에 서로 마주보도록 설치하고, 상기 측판부재 사이에 수용된 합성콘크리트 상면이 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3)의 상부플랜지 상면의 높이와 일치되도록 하여 합성단면구간으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 변단면 합성 플레이트 거더.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 변단면 합성 플레이트 거더는 적어도 2개가 가로빔에 의하여 서로 구속되도록 형성시킨 것을 특징으로 하는 변단면 합성 플레이트 거더.
  5. 판형 강재 형태의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 포함하는 I형 단면의 교량용 플레이트 거더에 있어서, 상기 하부플랜지 전체 연장길이(L)에 걸쳐 복부의 높이(H)에 차이가 형성되도록 하여 상기 플레이더 거더를 변단면 형태로 형성시킨 교량용 플레이트 거더를 연속화시켜 다경간 교량을 시공하는 방법에 있어서,
    교대 사이에 연속 지점부인 교각을 설치하는 단계;
    지점부에 세팅되어 단면강성이 크게 발생하는 거더의 휨 부모멘트 형성구간(L3)에 대하여는 상기 복부의 높이가 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3) 이외의 일반 구간(L1)에 대비하여 더 커지도록 형성시키고, 상기 일반 구간(L1)에 대하여는 거더의 상부플랜지 상면에 콘크리트가 수용되도록 측판부재를 상부플랜지 양 측면에 서로 마주보도록 설치하고 상기 측판부재 사이에 수용된 콘크리트 상면이 상기 휨 부모멘트 형성구간(L3)의 상부플랜지 상면의 높이와 일치하도록 하여, 일반 구간(L1)으로부터 휨 부모멘트 형성구간(L3)에 걸쳐 복부 높이가 점증적으로 커지도록 형성시킨 변단면 합성 플레이트 거더를 교각과 교대 사이에 설치하되,
    상기 휨 부모멘트 형성구간(L3)이 교각 상부에 위치하도록 하는 단계; 및 교각과 교대 사이에 설치된 변단면 합성 플레이트 거더를 연속화시키는 단계를 포함하여
    상기 교각에 위치한 거더의 상부플랜지 높이가 판형 강재 형태의 하부플랜지를 기준으로 거더의 양 단부의 상부플랜지 높이보다 더 커지도록 하여 교각(지점부)에 발생하는 휨 부모멘트에 효과적으로 대응하도록 하는 것을 특징으로 하는 변단면 합성 플레이트 거더를 이용한 교량시공방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 설치된 거더를 전체 교량 길이에 걸쳐 다른 거더를 연결하여 교대 및 교각에 거더를 연속화시키는 단계; 및 상기 연속화된 거더들 상부에 슬래브를 형성시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변단면 합성 플레이트 거더를 이용한 교량시공방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 변단면 합성 플레이트 거더는
    상기 휨 부모멘트 형성구간(L3)과 일반 구간(L1)의 점증적인 높이변화부(L2)까지 상기 콘크리트가 수평 연장 형성될 수 있도록 측판부재를 상기 높이변화부(L2)까지 수평 연장되도록 한 것임을 특징으로 하는 변단면 합성 플레이트 거더를 이용한 교량시공방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 변단면 합성 플레이트 거더는 적어도 2개가 가로빔에 의하여 서로 구속되도록 형성시킨 것이 일체로 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 변단면 합성 플레이트 거더를 이용한 교량시공방법.
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