KR101022396B1 - 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더 - Google Patents

조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강-콘크리트 합성거더에 관한 것으로, 거더의 웨브 상부 및 하부 단부에 연결브라켓을 일체로 형성하여 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더 단위체 간의 연결작업을 간편하고 용이하게 하여 교량의 조립시공성을 높이는 것을 특징으로 한다.
더 나아 본 발명에 따른 연결브라켓의 상부 및 하부 프레임에 제1 또는 제2 보강부를 형성하고, 또 그 사이에 형성된 받침부에 콘크리트가 타설되고 양생되어 강-콘크리트 합성거더 단부에서의 강성을 보강할 수 있는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더를 제안하고자 한다.
본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더는 상부 및 하부 단부에 결합부가 형성된 웨브(web)와, 상기 웨브에 일체로 연결된 전단연결부를 포함하여 이루어진 거더; 및 상기 웨브의 결합부 상부 및 하부에 일체로 연결되는 프레임과, 그리고 상기 하부 프레임 양측을 상방향으로 절곡하여 형성된 제1 보강부로 이루어진 연결브라켓;을 포함하여 이루어진다.
교각, 교대, 거더(girder), 웨브(web), 전단연결부, 파형부, 연결브라켓, 고장력볼트, 강선부재, 지지브라켓, 고장력볼트, 정착부

Description

조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더{COMPOSITE GIRDER USED STEEL-CONCRETE}
본 발명은 강-콘크리트 합성거더에 관한 것으로, 거더의 웨브 상부 및 하부 단부에 연결브라켓을 일체로 형성하여 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더 단위체 간의 연결작업을 간편하고 용이하게 하여 교량의 조립시공성을 높이는 것을 특징으로 한다.
더 나아가 본 발명에 따른 연결브라켓의 상부 및 하부 프레임에 제1 또는 제2 보강부를 형성하고, 또 그 사이에 형성된 받침부에 콘크리트가 타설되고 양생되어 강-콘크리트 합성거더 단부에서의 강성을 보강할 수 있는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더를 제안하고자 한다.
본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더는 상부 및 하부 단부에 결합부가 형성된 웨브(web)와, 상기 웨브에 일체로 연결되고, 관통철근을 배근하기 위한 관통홀이 형성된 전단연결부를 포함하여 이루어진 거더; 및 상기 웨브의 결합부 상부 및 하부에 일체로 연결되는 프레임과, 그리고 상기 하부 프레임 양측을 상방향으로 절곡하여 형성된 제1 보강부로 이루어진 연결브라켓;을 포함하여 이루어진다.
일반적인 종래의 거더는 중력방향에 대하여 수평하게 형성된 웨브와, 상기 웨브의 상부 및 하부에 플랜지가 형성된 'I' 또는'H'형강 거더이며, 상기 거더의 상부 및 하부 플랜지에 콘크리트를 타설하고 양생함으로써 상기 플랜지와 콘크리트의 합성단면을 증가시켜 외부에서 가해지는 작용하중에 저항하여 합성거더의 강성을 증대시키게 된다.
이 경우 종래의 'I' 또는'H'형강 거더와 콘크리트로 이루어진 합성구조 또는 복합구조에서 콘크리트가 대부분의 휨압축을 분담하며 합성단면의 중립축은 보통 강재 거더의 상부 및 하부 플랜지 가까이에 위치하므로 상부 및 하부 플랜지에는 비교적 적은 응력이 인가되고, 따라서 거더의 상부 및 하부 플랜지를 생략하여 형성하는 것이 합성거더의 자체 중량을 줄여 교량의 경량화할 수 있고, 동시에 사하중(고정하중)에 의한 영향을 줄일 수 있으며,
더 나아가 거더의 경량화로 그 시공 및 시공을 위한 거더의 운반 등의 작업이 간편하고 용이해질 수 있고, 무엇보다도 원자재의 소비를 줄여 재료의 절감을 통한 경제적인 효과를 높일 수 있다는 장점이 있게 된다.
아울러 상부 및 하부 플랜지가 생략된 강재 거더에서 웨브의 상부 및 하부에 일체로 형성되는 전단연결부를 도입하여 콘크리트에 직접 매입함으로써, 단면 활용을 최대화할 수 있으며,
그리고 종래의 거더와 콘크리트 사이에 용접 접합되는 전단연결재에 발생하는 상대변위로 인한 용접부의 피로문제 발생을 막을 수 있고, 또 용접에 의한 접합공정을 생략할 수 있어 시공상의 편의성을 확보할 수 있게 된다.
특히 상부 및 하부 플랜지가 생략된 본 발명에 따른 거더의 경우에는 공장 등에서 분절 제작되는 강-콘크리트 합성거더 단위체를 연결하기 위해 각 단위체의 연결 지점에서 특별한 연결구조를 갖도록 할 필요가 있으며,
아울러 연결 지점에서의 연결구조는 조립이 용이하고 간편할 필요가 있으며, 이에 교량의 조립시공성을 보장할 수 있는 구조로 형성될 것이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
거더의 웨브 상부 및 하부 단부에 연결브라켓을 일체로 형성하여 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더 단위체 간의 연결작업을 간편하고 용이하게 하여 교량의 조립시공성을 높이고,
더 나아 본 발명에 따른 연결브라켓의 상부 및 하부 프레임에 제1 또는 제2 보강부를 형성하고, 또 그 사이에 형성된 받침부에 콘크리트가 타설되고 양생되어 강-콘크리트 합성거더 단부에서의 강성을 보강할 수 있는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 강재 거더의 웨브 상부 및 하부에 물결모양의 파형부가 반복적으로 형성된 전단연결부가 일체로 형성되어 거더와 콘크리트 간의 합성작용을 증진시켜 완전 일체화된 거동으로 유도함과 동시에 전단강도를 증대시키고,
특히 본 발명에 따른 강재 거더와 일체로 형성된 전단연결부가 콘크리트에 직접 매입됨으로써, 단면 활용을 최대화할 수 있고,
또 종래의 거더와 콘크리트 사이에 용접 접합되는 전단연결재에서 발생되는 상대변위로 인한 용접부의 피로문제 발생을 막고, 또 용접에 의한 접합공정을 생략할 수 있어 시공상의 편의성을 확보할 수 있는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더를 제공하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
또 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 자체 중량의 감소로 교량의 경량화가 가능하고, 또 이를 통하여 거더 자체 또는 분절 제작되는 강-콘크리트 합성거더의 운반 및 교량의 시공 작업이 보다 간편하고 용이해 질 수 있으며,
또 원자재의 소비를 줄여 경제적인 절감효과를 제고할 수 있는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더를 제공하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더는
교각 또는 교대 상부에 설치되는 강재 거더(girder)와, 상기 거더의 상부 및 하부에 콘크리트를 타설하고 양생하여 형성되는 강-콘크리트 합성거더에 있어서, 상부 및 하부 단부에 결합부가 형성된 웨브(web)와, 상기 웨브에 일체로 연결되고, 관통철근을 배근하기 위한 관통홀이 형성된 전단연결부를 포함하여 이루어진 거더; 및 상기 웨브의 결합부 상부 및 하부에 일체로 연결되는 프레임과, 그리고 상기 하부 프레임 양측을 상방향으로 절곡하여 형성된 제1 보강부로 이루어진 연결브라켓;을 포함하여 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 상기 웨브에 연결되고, 상기 상부 및 하부 프레임 사이에 받침부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하며,
바람직하게는 상기 상부 프레임 양측을 하방으로 절곡하여 형성된 제2 보강부가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명에 따른 상기 전단연결부는 상기 웨브의 길이방향을 따라 물결모양의 파형부가 형성되고, 상기 관통홀은 상기 파형부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하며,
바람직하게는 상기 전단연결부의 파형부는 좌우로 절곡되어 형성되는 경사부 와, 그리고 상기 경사부를 사이에 두고 직립하여 형성된 수직부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 상기 전단연결부는 상기 웨브의 상부와 하부를 절취하여 형성되되, 상기 웨브의 길이방향을 따라 좌우로 절곡된 경사부와, 그리고 상기 경사부를 사이에 두고 형성된 수직부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며,
바람직하게는 상기 관통홀은 상기 각 경사부와 경사부 사이, 그리고 상기 경사부와 수직부 사이의 하단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
더 나아가 본 발명에 따른 상기 거더에서 상기 웨브 양단 하부에는 지지브라켓이 형성되고, 상기 지지브라켓 양단은 절곡된 정착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하며,
바람직하게는 상기 지지브라켓의 정착부에 삽입연결되어, 콘크리트를 타설하고 양생함과 동시에 긴장시켜 콘크리트에 프리스트레스(prestress)로 작용하는 강선부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더에 의하여
거더의 웨브 상부 및 하부 단부에 연결브라켓을 일체로 형성하여 분절 제작 된 강-콘크리트 합성거더 간의 연결작업을 간편하고 용이하게 하여 교량의 조립시공성을 높이는 것을 특징으로 한다.
더 나아 본 발명에 따른 연결브라켓의 상부 및 하부 프레임에 제1 또는 제2 보강부를 형성하고, 또 그 사이에 형성된 받침부에 콘크리트가 타설되고 양생되어 강-콘크리트 합성거더 단부에서의 강성을 보강할 수 있게 된다.
아울러 강재 거더의 웨브 상부 및 하부에 물결모양의 파형부가 반복적으로 형성된 전단연결부가 일체로 형성되어 거더와 콘크리트 간의 합성작용을 증진시켜 완전 일체화된 거동으로 유도함과 동시에 전단강도를 증대시키고,
특히 본 발명에 따른 강재 거더와 일체로 형성된 전단연결부가 콘크리트에 직접 매입됨으로써, 단면 활용을 최대화할 수 있고,
또 종래의 거더와 콘크리트 사이에 용접 접합되는 전단연결재에서 발생되는 상대변위로 인한 용접부의 피로문제 발생을 막고, 또 용접에 의한 접합공정을 생략할 수 있어 시공상의 편의성을 확보할 수 있게 된다.
또 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 자체 중량의 감소로 교량의 경량화가 가능하고, 또 이를 통하여 거더 자체 또는 분절 제작되는 강-콘크리트 합성거더의 운반 및 교량의 시공 작업이 보다 간편하고 용이해 질 수 있으며, 또 원자재의 소비를 줄여 경제적인 절감효과를 제고할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면,
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 전단연결부와 연결브라켓을 나타내는 사시도,
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 전단연결부와 연결브라켓의 변형례를 나타내는 사시도,
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 연결브라켓의 또 다른 변형례를 나타내는 사시도,
도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 연결브라켓의 또 다른 변형례를 나타내는 사시도,
도 17 내지 도 19는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 지지브라켓과 강선부재를 나타내는 사시도.
그리고 첨부된 도면에서 '단위체(U)'는 하나의 거더에 콘크리트(C)가 타설 및 양생되어 분절 제작되는 강-콘크리트 합성거더를 의미하며,
또 '합성거더 결합체(G)'는 상기 단위체(U)와 단위체(U)가 2 이상 연결되어 형성된 강-콘크리트 합성거더를 의미하는 것으로 정의하기로 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더는
교각 또는 교대 상부에 설치되는 강재 거더(girder)(10)와, 상기 거더(10)의 상부 및 하부에 콘크리트(C)를 타설하고 양생하여 형성되는 강-콘크리트 합성거더에 있어서, 상부 및 하부 단부에 결합부(12a)가 형성된 웨브(web)(12)와, 상기 웨브(12)에 일체로 연결되고, 관통철근을 배근하기 위한 관통홀(16)이 형성된 전단연결부(14)를 포함하여 이루어진 거더(10); 및 상기 웨브(12)의 결합부(12a) 상부 및 하부에 일체로 연결되는 프레임(18a)과, 상기 하부 프레임(18a) 양측을 상방향으로 절곡하여 형성된 제1 보강부(18b)로 이루어진 연결브라켓(18);을 포함하여 이루어진다.
먼저 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더는 교량의 교각 또는 교대 상부에 설치되는 강재 거더(10)와, 상기 거더(10) 상부와 하부에 콘크리트(C)를 타설 및 양생하여 강-콘크리트 합성구조 또는 복합구조로 이루어진다.
즉 상기와 같은 합성구조 또는 복합구조에서 강재와 콘크리트를 결합하는 형태를 취하는 이유는 두 재료의 성질이 매우 이질적임에도 불구하고 상호보완적인 특성으로 인해 많은 장점을 가지고 있기 때문이다.
이는 압축에 강하고 인장에는 매우 취약한 콘크리트는 강재의 부식을 막는 역할과 강재부분에 열을 차단하는 역할을 하고 구조적으로 얇은 단면을 사용하는 강재 단면의 국부좌굴 및 횡비틀림 좌굴을 구속해 준다.
반면에 인장영역에서의 강도와 소성변형성능에 우수한 강재는 인장에 약한 콘크리트를 보강해 주거나 구속효과를 줌으로써 압축에 대한 내하력을 높이는 역할을 하게 된다.
따라서 강재와 콘크리트의 합성구조 또는 복합구조는 두 재료를 상호 연결함으로써 서로의 취약한 부분을 보완하고 장점을 최대한 활용한다는 측면을 지니고 있다.
따라서 상기한 바와 같은 강-콘크리트 합성거더에 의한 종래의 거더는 중력방향에 대하여 수평하게 형성된 웨브와, 상기 웨브의 상부 및 하부에 플랜지가 형성된 'I' 또는 'H'형강 거더가 대부분이며, 상기 거더의 상부 및 하부 플랜지에 콘크리트를 타설하고 양생함으로써 상기 플랜지와 콘크리트의 합성단면을 증가시켜 외부에서 가해지는 작용하중에 저항하여 합성거더의 강성을 증대시키게 된다.
이 경우 종래의 'I' 또는 'H'형강 거더와 콘크리트로 이루어진 합성구조 또는 복합구조에서 콘크리트 부분이 대부분의 휨압축을 분담하며 합성단면의 중립축은 보통 강재 거더의 상부 및 하부 플랜지 가까이에 위치하므로 상부 및 하부 플랜지에는 비교적 적은 응력이 인가되며, 따라서 상부 및 하부 플랜지를 배제하여 거더 자체와 동시에 강-콘크리트 합성거더의 자체 중량을 줄이므로써 교량의 경량화를 통하여 사하중(고정하중)에 의한 영향을 줄일 수 있게 된다.
더 나아가 거더(10) 자체 내지 강-콘크리트 합성거더를 경량화함으로써 단위체((U)와 단위체(U)의 조립을 위한 거더(10)의 운반 작업 내지 강-콘크리트 합성거더의 운반 작업 및 교량의 시공 작업이 간편하고 용이해질 수 있고, 무엇보다도 원자재의 소비를 줄여 재료의 절감을 통한 경제적인 효과를 높일 수 있다는 장점이 있게 된다.
아울러 상부 및 하부 플랜지가 생략된 강재 거더(10)에서 웨브(12)의 상부 및 하부에 일체로 형성되는 전단연결부(14)를 도입하여 콘크리트(C)에 직접 매입함으로써, 단면 활용을 최대화할 수 있으며,
그리고 종래의 거더와 콘크리트 사이에 용접 접합되는 전단연결재에 발생하는 상대변위로 인한 용접부의 피로문제가 발생되지 않고, 또 용접에 의한 접합공정을 생략할 수 있어 시공상의 편의성을 확보할 수 있게 된다.
이하에서는 상기한 바와 같이 거더(10)와 전단연결부(14)가 일체로 형성된 본 발명에 따른 거더(10)의 구성을 살펴보고, 또한 그 변형례를 살펴보기로 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더에서, 상기 거더(10)는
웨브(12)와, 상기 웨브(12)의 상부 및 하부에는 결합부(12a)가 형성되고,
상기 웨브(12)에 일체로 연결되고, 관통철근을 배근하기 위한 관통홀(16)이 형성된 전단연결부(14)를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 전단연결부(14)는 상기 웨브(12)의 길이방향을 따라 물결모양의 파형부(15)가 형성되고, 상기 관통홀(16)은 상기 파형부(15)에 형성되며,
상기 전단연결부(14)의 파형부(15)는 좌우로 절곡되어 형성되는 경사부(15a)와, 그리고 상기 경사부(15a)룰 사이에 두고 직립하여 형성된 수직부(15b)를 포함하여 이루어진다.
또 상기 파형부(15)는 상기 거더(10) 상부 및 하부에 타설하여 양생되는 콘크리트(C) 내측에 매입되어 상기 거더(10)와 콘크리트(C)의 합성작용을 증진시켜 강-콘크리트 합성거더의 일체화된 거동을 보장하고, 전단저항 성능과 극한 거동시 연성작용을 충분히 확보할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 상기 관통홀(16)은 상기 전단연결부(14)의 파형부(15)를 천공하여 형성되는데,
상기 관통홀(16)은 거더(10)와 콘크리트 간의 합성작용을 증진시켜 거더(10)와 콘크리트의 일체화된 거동을 유도하여 연속성을 확보할 수 있게 하고, 동시에 상기 관통홀(16)로 콘크리트(C)가 흘러들어가 다웰(dowel)을 형성함으로써 수평 방향의 전단력에 저항하고, 수직 방향으로의 콘크리트(C)와 분리되는 재료분리현상을 막을 수 있게 된다.
아울러 상기 관통홀(16)을 통하여 관통철근(20)이 중력방향에 대하여 수직하게 배근되는데,
즉 상기 관통홀(16)에 관통철근(20)을 삽입하고, 상기 관통철근(20)의 양단을 절곡하여 'ㄷ'형상으로 형성한 후, 상기 관통철근(20)의 절곡된 양단부에 'ㄷ'형상의 또 다른 철근(22)을 묶음부재(미도시)인 가는 철사 등을 이용하여 장방형의 'ㅁ'형상의 고리모양을 형성하고,
상기 관통철근(20)과 또 다른 철근(22)이 형성하는 장방형의 'ㅁ'형상의 철근고리를 또 다른 철근(22)을 이용하여 상기 웨브(12)의 길이방향을 따라 배열하여 묶음부재(미도시)인 가는 철사 등을 이용하여 체결함으로서 콘크리트와의 합성작용을 증진시키고, 콘크리트의 분리현상에 보다 효율적으로 대처할 수 있게 된다.
또한 상기 관통철근(20)에 의하여 콘크리트(C)의 다웰 성능을 증진시키고 항복하중을 넘어서면서부터 나타나는 강성변화에 직접적인 영향을 주며, 또 상기 관통철근(20)량에 따른 전단마찰에 의하여 전단저항 능력과 연성작용을 증진시킬 수 있게 된다.
그리고 상기 파형부(15)에서 상기 경사부(15a)는 상기 거더(10)의 폭방향으로 절곡되어 좌우로 번갈아 형성되고, 이 경우 상기 경사부(15a)는 대칭적으로 형성되거나, 또는 비대칭적으로 형성될 수 있으나, 상기 경사부(15a) 사이에 채워지는 콘크리트 선단 부분에서의 지압저항에 대한 지압영역을 극대화하기 위해 비대칭 적으로 형성하여 지압저항 효과를 높일 수 있게 하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 수직부(15b)는 상기 경사부(15a)를 사이에 두고 형성되는데,
상기 경사부(15a)와 상기 수직부(15b)는 연속적으로 상기 웨브(12) 상부 및 하부에 형성되며, 이렇게 형성된 경사부(15a)와 수직부(15b)에 의하여 콘크리트(C) 선단 부분에서의 지압저항에 대한 지압영역을 상호보완적으로 증대하여 지압저항 효과를 극대화할 수 있게 된다.
이는 상기 경사부(15a)를 비대칭적으로 형성하고, 상기 경사부(15a)를 사이에 두고 형성되는 수직부(15b)가 하나의 주기를 형성하고, 상기 거더(10)의 길이방향을 따라 수개의 주기를 형성하는 상기 경사부(15a)와 수직부(15b)에 사이에 형성된 콘크리트는 압축에 저항하는 성능이 크므로, 압축에 저항할 수 있는 성능이 증가되며, 이에 의하여 상기 경사부(15a)와 수직부(15b)에 사이에서 콘크리트(C)가 구속되는 효과로 전단저항 성능 또한 크게 증가하게 된다.
아울러 상기 경사부(15a)가 비대칭적으로 형성되고, 또한 상기 수직부(15b)에 형성된 각각 형성된 관통홀(16)에 상기 관통철근(20)이 배근되는 경우, 상기 관통철근(20)의 높이가 각각 달리 형성되며,
이 경우 각각 다른 높이로 형성되는 관통철근(20)에 의하여 전단저항을 고루 분포시킬 수 있어 보다 효율적으로 전단강도를 증진시킬 수 있게 된다.
한편 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전단연결부의 변형례를 나타내는 것으로
상기 전단연결부(14)는 상기 웨브(12)이 상부와 하부를 절취하여 형성되되,
상기 웨브(12)의 길이방향을 따라 좌우로 절곡된 경사부(15a)와, 그리고 상기 경사부(15a)를 사이에 두고 형성된 수직부(15b)를 포함하여 이루어진다.
즉 상기 전단연결부(14)의 경사부(15a)와 수직부(15b)는 상기한 바와 동일한 작용효과를 갖게 되므로 그 설명은 본 발명을 명확하게 하기 위해 생략하기로 한다.
그리고 상기 경사부(15a)와 경사부(15a) 사이, 그리고 상기 경사부(15a)와 수직부(15b) 사이의 하단부에는 관통홀(16)이 형성되는데,
상기 관통홀(16)은 역시 상기한 바와 같이 콘크리트(C)의 다웰에 의하여 수평 전단력을 저항하고, 수직 방향으로의 재료 분리 현상을 막을 수 있게 된다.
아울러 상기 관통홀(16)에는 관통철근(20)이 배근되어 콘크리트(C)의 다웰 성능을 증진시키고 항복하중을 넘어서면서부터 나타나는 강성변화에 직접적인 영향을 주며, 또 상기 관통철근(20)량에 따른 전단마찰에 의하여 전단저항 능력과 연성작용을 증진시킬 수 있게 된다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더에서, 상기 연결브라켓(18)은
상기 웨브(12)의 결합부(12a) 상부 및 하부에 일체로 연결되는 프레임(18a)과, 상기 하부 프레임(18a) 양측에 상방향으로 절곡된 제1 보강부(18b)와, 그리고 상기 상부 및 하부 프레임(18a)에 연결된 고장력볼트(18e)를 포함하여 이루어진다.
이는 본 발명에 따른 상기 연결브라켓(18)의 프레임(18a)을 거더(10)에 일체로 연결하고, 상기 하부 프레임(18a)에 제1 보강부(18b)가 형성되어, 콘크리트(C)를 타설하여 양생하는 경우 상기 하부 프레임(18a)과 제1 보강부(18b)에 콘크리트(C)가 채워져 강-콘크리트 합성거더 단위체(U)가 분절 제작된다.
이 경우 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더의 하부 단면을 형성하는 콘크리트(C)를 강재인 상기 하부 프레임(18a)과 제1 보강부(18b)가 둘러싸며 지지하게 되어 하부 콘크리트(C)의 단면강성을 보강하는 역할을 하게 된다.
도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 연결브라켓(18)에서
상기 웨브(12)에 연결되고, 상기 상부 및 하부 프레임(18a) 사이에 받침부(18d)가 형성되는데,
상기 받침부(18d)는 상기 웨브(12)의 단부 양측 용접 등의 결합방식을 통하 여 일체로 연결되어 있으며,
또 상기 상부 및 하부 프레임(18a) 사이, 다시 말해서 상기 상부 프레임(18a) 쪽으로 치우쳐 형성된다.
따라서 상기 받침부(18d)는 분절 제작되는 강-콘크리트 합성거더의 제작단계에서 상부 프레임(18a)에 단면을 형성하는 콘크리트(C)의 타설 및 양생시 상부 프레임(18a)과 받침부(18d) 사이에 콘크리트(C)가 채워져 거더(10)의 상부 콘크리트 단면 형성을 용이하게 할 수 있게 된다.
도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 연결브라켓(18)에서,
상기 상부 프레임(18a) 양측에는 하방으로 절곡된 제2 보강부(18c)가 형성되는데,
상기 제2 보강부(18c)는 상기한 바와 같이 제1 보강부(18b)와 마찬가지로 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더의 상부 단면을 형성하는 콘크리트(C)의 단면강성을 보강하는 역할을 하게 된다.
아울러 첨부된 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 한 바와 같은 받침부 양측을 상방향으로 절곡하여 형성하고 상부 프레임의 생략할 수 있는, 또는 상부 프레임에 제2 보강부를 형성하는 대신에 상기 받침부 양측을 상방향으로 절곡하여 형성 하는 것도 가능하며, 또 다양한 형태로 변형 및 변경하여 제작하는 것이 가능하다.
그리고 상기 결합부(12a)와 이에 연결된 상기 연결브라켓(18)은 상기 웨브(12)의 각 단부에 모두 형성하는 것도 가능하나, 이 보다는 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더 단위체(U)를 각각 서로 맞대어 연결하는 합성거더 결합체(G)를 형성하는 경우 서로 맞대어지는 웨브(12)의 단부측에만 형성되는 것이 재료비 등의 절감을 위해 더욱 효율적이며 바람직하다.
한편 도 1 내지 도 16에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더에서, 상기 연결브라켓(18)에는
상기 상부 및 하부 프레임(18a)에 고장력볼트(18e)가 용접 등에 의한 접합방식에 의하여 일체 연결되는데,
상기 고장력볼트(18e)는 상기한 바와 같이 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더 단위체(U)를 각각 맞대어 연결하는 경우 단위체(U)의 연결 지점 상부 및 하부에 보강판(60)을 덧대어 내하력을 보강하게 된다.
이 경우 상기 보강판(60)에 형성된 다수의 결합공(60a)이 상기 고장력볼트(18e)에 삽입되고, 고장력볼트(18e)에 고정너트(18f)에 의하여 체결하여 보강판(60)을 고정하게 된다.
따라서 상기 보강판(60)에 의하여 교량 자체 중량에 의한 사하중(고정하중)과 외부에서 가해지는 하중인 활하중에 의해 발생되는 작용응력을 상쇄시켜 내하력을 보강하게 되며,
이 경우 보강판(60) 설치를 위해 웨브(12)의 상부 및 하부 단부에 연결브라켓(18)을 일체로 형성함으로써, 본 발명에 따라 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더 단위체(U)의 연결 지점(13)에서 보강판(60)의 설치를 보다 용이하고 간편하게 하여 합성거더 결합체(G)의 연결 지점(13)의 내하력 보강 및 강도를 높이기 위한 연결구조를 구현할 수 있게 된다.
그리고 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더에서 상기 거더(10)의 웨브(12) 단부의 측부에는 다수의 체결공(13a)이 형성되고, 본 발명에 따라 분절 제작된 강-콘크리트 합성거더 단위체(U)를 각각 맞대고 상기 체결공(13a)에 대응하는 대응체결공(50a)이 형성된 이음판(50)을 덧대고
상기 체결공(13a)과 대응체결공(50a)을 체결수단(52)인 체결볼트와 체결너트로 고정연결하여 합성거더 결합체(G)를 형성하게 된다.
이 경우 상기 체결수단(52)인 체결볼트와 체결너트는 일정한 강도와 사이즈로 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 프레임(18a) 내측에는 스터드볼트(18g)를 다수 형성하여, 콘크 리트(C)를 타설하여 양생하는 경우 상기 스터드볼트(18g)가 콘크리트(C)에 매입되어 고정됨으로써, 상기 연결브라켓(18)과 콘크리트(C)의 고정력을 증대시키고, 전단력에 저항할 수 있게 하며, 또 연결브라켓(18)과 콘크리트(C)의 합성작용을 증진시킬 수 있게 된다.
아울러 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이 이하에서 설명하게 될 강선부재(40)가 지지브라켓(30)의 정착부(32)에 연결되어 콘크리트(C)에 프리스트레스로 작용하게 되는 경우, 상기 제1 보강부(18b)(연결브라켓의 하부 프레임에 형성된 제1 보강부를 말함.)는 상기 강선부재(40) 단부에 인가되는 긴장력에 대하여 콘크리트(C)의 단면강성을 보강할 수 있게 된다.
이는 본 발명에 따른 상기 거더(10) 하부에 형성된 콘크리트(C)는 사하중 및 활하중에 의하여 인장응력이 발생하게 되며, 이 경우 상기 하부 콘크리트(C)에 프리스트레스로 작용하는 강선부재(40)를 형성하기 위해,
상기 거더(10)의 웨브(12) 양단 하부에는 지지브라켓(30)이 형성되고, 상기 지지브라켓(30) 양단은 절곡되어 정착부(32)가 형성되며, 또 상기 정착부(32)에는 다수의 관통공(34)이 천공되어 형성된다.
즉 상기 강선부재(40)는 상기 웨브(12) 양단에 형성된 상기 지지브라켓(30)의 정착부(32)에 형성된 관통공(34)에 삽입결합되며, 콘크리트(C)를 타설하고 양생 함과 동시에 긴장시켜 콘크리트(C)에 프리스트레스로 압축응력을 인가하게 된다.
이는 상기 하부 거더(10)에 콘크리트(C)를 타설하고 양생하여 형성되는 콘크리트(C)에는 사하중(고정하중) 및 활하중에 의하여 가해지는 작용하중에 대하여 인장응력을 받게 되며, 따라서 콘크리트(C)를 타설하여 양생하는 경우 상기 강선부재(40)를 긴장시켜 미리 압축응력을 인가함으로써 하부 콘크리트(C)에 프리스트레스로 작용하게 되어, 강-콘크리트 합성거더의 내하력이 보강된다.
그리고 상기 지지브라켓(30)의 양단에 형성되는 정착부(32)는 아랫방향을 향해 멀어지는 방향으로 절곡되어 형성되는데,
이는 상기 강선부재(40)는 상기 정착부(32)에 형성된 관통공(34)에 삽입되어 연결되는 경우, 상기 강선부재(40)는 일정한 곡률을 형성하게 되는데, 이 경우 상기 정착부(32)에 연결되는 지점에서 상기 강선부재(40)의 접선방향에 대하여 상기 정착부(32)가 법선방향과 동일한 방향으로 형성되는 상기 강선부재(40)와 정착부(32)에 의한 분력에 대한 합력을 최소화할 수 있으므로 상기 정착부(32)를 포함하는 지지브라켓(30)의 내구성을 보장할 수 있게 되기 때문이다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 전단연결부와 연결브라켓을 나타내는 사시도,
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 전단연결부와 연결브라켓의 변형례를 나타내는 사시도,
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 연결브라켓의 또 다른 변형례를 나타내는 사시도,
도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 연결브라켓의 또 다른 변형례를 나타내는 사시도,
도 17 내지 도 19는 본 발명에 따른 강-콘크리트 합성거더의 지지브라켓과 강선부재를 나타내는 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
C : 콘크리트 U : 단위체
G : 합성거더 결합체
10 : 거더 12 : 웨브
12a : 결합부 13 : 연결 지점
13a : 체결공 14 : 전단연결부
15 : 파형부 15a : 경사부
15b : 수직부 16 : 관통홀
18 : 연결브라켓 18a : 프레임
18b : 제1 보강부 18c : 제2 보강부
18d : 받침부 18e : 고장력볼트
18f : 고정너트 18g : 스터드볼트
20 : 관통철근 22 : 철근
30 : 지지브라켓 32 : 정착부
34 : 관통공
40 : 강선부재
50 : 이음판 50a : 대응체결공
52 : 체결수단
60 : 보강판 60a : 결합공

Claims (9)

  1. 교각 또는 교대 상부에 설치되는 강재 거더(girder)와, 상기 거더의 상부 및 하부에 콘크리트를 타설하고 양생하여 형성되는 강-콘크리트 합성거더에 있어서,
    상부 및 하부 단부에 결합부가 형성된 웨브(web)와,
    상기 웨브에 일체로 연결되고, 관통철근을 배근하기 위한 관통홀이 형성된 전단연결부를 포함하여 이루어진 거더; 및
    상기 웨브의 결합부 상부 및 하부에 일체로 연결되는 프레임과, 그리고
    상기 하부 프레임 양측을 상방향으로 절곡하여 형성된 제1 보강부로 이루어진 연결브라켓;
    을 포함하여 이루어진 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨브에 연결되고, 상기 상부 및 하부 프레임 사이에 받침부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 프레임 양측을 하방으로 절곡하여 형성된 제2 보강부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전단연결부는
    상기 웨브의 길이방향을 따라 물결모양의 파형부가 형성되고,
    상기 관통홀은 상기 파형부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전단연결부의 파형부는
    좌우로 절곡되어 형성되는 경사부와, 그리고
    상기 경사부를 사이에 두고 직립하여 형성된 수직부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전단연결부는
    상기 웨브의 상부와 하부를 절취하여 형성되되,
    상기 웨브의 길이방향을 따라 좌우로 절곡된 경사부와, 그리고 상기 경사부를 사이에 두고 형성된 수직부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 관통홀은
    상기 각 경사부와 경사부 사이, 그리고 상기 경사부와 수직부 사이의 하단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거더에서
    상기 웨브 양단 하부에는 지지브라켓이 형성되고, 상기 지지브라켓 양단은 절곡된 정착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지브라켓의 정착부에 삽입연결되어, 콘크리트를 타설하고 양생함과 동시에 긴장시켜 콘크리트에 프리스트레스(prestress)로 작용하는 강선부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 인접한 거더의 연결부에서 조립용이성을 보장하기 위한 연결브라켓이 구비된 강-콘크리트 합성거더.
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