KR101244219B1 - Prestressed concrete beam, steel confined prestressed concrete girder using the same and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피에스씨 빔(이하 ‘PSC 빔’이라 한다), 이를 이용한 에스씨피 거더(이하 ‘SCP 거더’라 한다) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인장응력에 의해 발생되는 콘크리트의 파단을 효율적으로 방지할 수 있는 PSC 빔과 상기 PSC 빔이 내장된 SCP 거더 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a PS beam (hereinafter referred to as 'PSC beam'), SPC girder (hereinafter referred to as 'SCP girder') using the same and a method of manufacturing the same, and more particularly to the concrete generated by the tensile stress The present invention relates to a PSC beam and an SCP girder in which the PSC beam is embedded, and a method of manufacturing the same.
콘크리트(Concrete)는 압축강도에 비해 인장강도가 상대적으로 떨어지는 단점이 있다. 따라서 인장영역에서 발생하는 인장응력을 상쇄시키기 위하여 콘크리트 빔(Beam)이나 거더(Girder)를 제조할 때 인장재를 콘크리트에 배근하여 인장응력에 저항할 수 있도록 한다.Concrete has a disadvantage in that tensile strength is relatively lower than compressive strength. Therefore, in order to offset the tensile stress generated in the tensile region, when the concrete beam (Beam) or girder (Girder) is manufactured to the tensile material to the concrete to be able to resist the tensile stress.
도 1은 종래의 PSC 빔의 투시사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 PSC 빔은 콘크리트 빔(1)의 길이방향으로 인장재(2)를 고정하고, 인장재(2)를 인장시킴으로써 콘크리트 빔(1)에 압축응력을 도입하여 인장응력에 저항할 수 있도록 한다. 그러나 상기 종래의 PSC 빔은 콘크리트 빔(1)의 양단부에서 인장재(2)를 인장시켜 콘크리트 빔(1) 전체에 걸쳐 인장응력을 도입하기 때문에, 인장응력이 약하게 발생하는 콘크리트 빔(1)의 양단에 과도한 압축응력이 가해지고, 인장응력이 강하게 발생하는 콘크리트 빔(1)의 중앙영역에는 필요한 만큼의 압축응력을 가할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 인장재(2)가 적어도 콘크리트 빔(1)의 길이만큼 필요하므로 인장재(2)의 소모량이 많다는 문제점이 있다.
1 is a perspective view of a conventional PSC beam. As shown in FIG. 1, the conventional PSC beam fixes the
이에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다. This will be described in more detail.
먼저, PSC 빔의 프리스트레스 도입 원리에 대하여 간단하게 설명한다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이 콘크리트 빔(1)에 일정한 분포하중이 걸린다고 가정하였을 때, 콘크리트 빔(1)의 길이방향을 따라 작용하는 모멘트는 도 2(b)와 같이 콘크리트 빔(1)의 중앙영역에서 가장 크게 발생된다. First, the principle of prestress introduction of a PSC beam will be briefly described. Assuming that a certain distributed load is applied to the
콘크리트 빔(1)의 어느 단면에 순수한 모멘트만이 작용한다고 가정하였을 때, 콘크리트 빔(1)의 중립축(Neutral Axis) 상부에는 압축응력이 발생되고, 중립축 하부에는 인장응력이 발생되며, 그 크기는 과 같다 (여기서, M은 모멘트, y는 중립축에서부터 높이, I는 빔의 단면 2차 모멘트이다). 따라서 인장응력의 최대치는 콘크리트 빔(1)의 하단에서 발생되며, 이러한 인장응력은 모멘트에 비례하기 때문에 콘크리트 빔(1)의 길이방향을 따라 발생되는 인장응력(σ)은 도 3과 같다.Assuming that only a pure moment acts on a cross section of the
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 콘크리트 빔(1)의 길이방향을 따라 인장재(2)를 매설한 후 이를 콘크리트 빔(1)의 양단에서 긴장시키게 되면, 콘크리트 빔(1)에 가해지는 압축력은 콘크리트 빔(1)의 길이방향 전체에 걸쳐 균일한 수준으로 발생하기 때문에 콘크리트 빔(1)의 중앙영역에서 인장력은 줄일 수 있지만 반대로 콘크리트 빔(1)의 양단에서 압축력을 키우는 결과를 초래한다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, when the
이는 응력손실을 감안하지 아니한 것으로, 인장재(2)의 중간으로 갈수록 커지는 응력손실까지 감안한다면, 인장재(2)의 길이가 길수록 콘크리트 빔(1)의 길이방향 중앙영역에 발생되는 인장력을 상쇄시키기 위해서 콘크리트 빔(1)의 양단에서 인장재(2)의 긴장 강도를 더욱 높여야 하는데, 이는 콘크리트 빔(1)의 길이방향 중앙영역에 발생되는 인장력을 상쇄시키기 위해서 콘크리트 빔(1) 전체적으로 압축강도를 높여야 하므로 매우 비효율적이다. 즉, 콘크리트 빔(1)의 길이방향 전체에 걸쳐 인장재(2)를 매설하여 긴장시키는 종래의 PSC 빔은 콘크리트 빔(1)의 길이방향 중앙영역에 발생되는 인장력을 상쇄시키기 위해 콘크리트 빔(1) 전체에 상대적으로 많은 프리스트레스를 도입해야 하며, 이는 콘크리트 빔(1)의 양단에 극한 하중을 일으키게 되는 문제점이 있다.
This does not take into account the stress loss, and considering the stress loss that increases toward the middle of the
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 응력손실을 최소화하면서 콘크리트 빔의 중앙영역에 효과적으로 프리스트레스가 도입되도록 한 PSC 빔, 이를 이용한 SCP 거더 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the problem to be solved in the present invention, PSC beam, SCP girder using the same and a method for manufacturing the prestress effectively introduced into the central area of the concrete beam while minimizing the stress loss To provide.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 인장재의 사용을 줄이는 것이다.
In addition, another problem to be solved in the present invention is to reduce the use of the tension material.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 PSC 빔은 빔 본체; 상기 빔 본체의 일단에 설치되는 제1 고정구; 상기 빔 본체의 타단에 설치되는 제2 고정구; 상기 빔 본체의 중립축 하부에 매설되어 상기 빔 본체의 길이방향 중앙과 상기 제2 고정구 사이에 위치하는 제1 지압판; 상기 빔 본체의 중립축 하부에 매설되어 상기 빔 본체의 길이방향 중앙과 상기 제1 고정구 사이에 위치하는 제2 지압판; 상기 제1 고정구 및 상기 제1 지압판 사이에 연결되는 제1 인장재; 및 상기 제2 고정구 및 상기 제2 지압판 사이에 연결되는 제2 인장재를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.PSC beam according to the present invention for solving the above problems is the beam body; A first fixture installed at one end of the beam body; A second fixture installed at the other end of the beam body; A first acupressure plate buried under the neutral axis of the beam main body and positioned between the longitudinal center of the beam main body and the second fastener; A second acupressure plate buried under the neutral axis of the beam main body and positioned between the longitudinal center of the beam main body and the first fastener; A first tension member connected between the first fixture and the first pressure plate; And a second tension member connected between the second fixture and the second pressure plate.
또한, 본 발명에 따른 SCP 거더는 상기 본 발명에 따른 PSC 빔; 및 상기 PSC 빔을 내부에 수용하는 강재 거더를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, SCP girder according to the present invention is a PSC beam according to the present invention; And a steel girder accommodating the PSC beam therein.
또한, 본 발명에 따른 PSC 빔의 제조방법은 제1 고정구 및 제1 지압판을 제1 인장재로 연결하는 단계; 빔 본체의 일단에 상기 제1 고정구를 배치하고, 상기 빔 본체의 길이방향 중앙과 상기 빔 본체의 타단 사이에 상기 제1 지압판을 배치하는 단계; 제2 고정구 및 제2 지압판을 제2 인장재로 연결하는 단계; 상기 빔 본체의 타단에 상기 제2 고정구를 배치하고, 상기 빔 본체의 길이방향 중앙과 상기 제1 고정구 사이에 상기 제2 지압판을 배치하는 단계; 및 상기 제1, 2 고정구에서 각각 상기 제1, 2 인장재를 긴장시켜 상기 빔 본체의 상기 제1 지압판 및 상기 제2 지압판 사이 영역에 압축응력을 도입시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, the manufacturing method of the PSC beam according to the present invention comprises the steps of connecting the first fixture and the first pressure plate with a first tension member; Disposing the first fixture at one end of the beam body and disposing the first pressure plate between the longitudinal center of the beam body and the other end of the beam body; Connecting the second fixture and the second pressure plate with a second tension member; Disposing the second fixture at the other end of the beam body, and disposing the second pressure plate between the longitudinal center of the beam body and the first fixture; And tensioning the first and second tension members in the first and second fasteners, respectively, to introduce a compressive stress to a region between the first pressure plate and the second pressure plate of the beam body. .
또한, 본 발명에 따른 SCP 거더의 제조방법은 판상의 강재를 절곡하여 강재 거더를 제작하는 강재 거더 제작 단계; 상기 제작된 강재 거더의 내부에 제1 지압판 및 제2 지압판이 결합된 쉬스관을 설치하되, 상기 제1 지압판은 강재 거더의 길이방향 중앙과 강재 거더의 일단 사이에 배치되고, 상기 제2 지압판은 강재 거더의 길이방향 중앙과 강재 거더의 타단 사이에 배치되는 쉬스관 설치 단계; 상기 강재 거더의 내부에 콘크리트를 타설 및 양생하는 거더 콘크리트 충진 단계 및 쉬스관에 강연선을 삽입 설치 후 긴장시켜 콘크리트에 압축력을 가하는 강연선 설치 및 긴장 단계를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
In addition, the manufacturing method of the SCP girder according to the present invention is a steel girder manufacturing step of producing a steel girder by bending the steel plate; A sheath pipe having a first acupressure plate and a second acupressure plate is installed inside the manufactured steel girder, wherein the first acupressure plate is disposed between the longitudinal center of the steel girder and one end of the steel girder, and the second acupressure plate is Sheath pipe installation step disposed between the longitudinal center of the steel girder and the other end of the steel girder; The girder concrete filling step for placing and curing concrete in the steel girder and the installation and tension step to install a tension wire to apply a compressive force to the concrete by tension after inserting the strand into the sheath pipe.
본 발명에 따른 PSC 빔은 제1 지압판 및 제2 지압판 사이에 집중적으로 압축응력을 가하여 빔의 인장응력을 상쇄시킴으로써 빔의 중앙영역에서 발생되는 파단 현상을 효율적으로 방지할 수 있다. 이로 인해 PSC 빔의 상태를 장기간 견고하고 안정적으로 유지할 수 있다. The PSC beam according to the present invention can effectively prevent the breaking phenomenon generated in the central region of the beam by intensively applying a compressive stress between the first pressure plate and the second pressure plate to cancel the tensile stress of the beam. This allows the state of the PSC beam to remain robust and stable for a long time.
그리고 인장재의 길이를 줄여 인장재를 적게 사용하면서도 응력손실을 최소화할 수 있다.In addition, it is possible to minimize the stress loss while using less tensile material by reducing the length of the tensile material.
또한, 본 발명에 따른 SCP 거더는 본 발명에 따른 PSC 빔의 효과를 유지하면서, 강재 거더가 내부의 콘크리트를 구속시켜 극한 하중이 발생되는 경우에도 쉽게 파괴되지 않는다.
In addition, SCP girder according to the present invention, while maintaining the effect of the PSC beam according to the present invention, the steel girders are not easily destroyed even when the ultimate load is generated by restraining the concrete inside.
도 1은 종래의 PSC 빔의 투시사시도
도 2는 균일하중 하의 빔에 발생하는 모멘트를 나타낸 도면
도 3은 빔의 하단에 발생하는 인장응력을 빔의 길이방향을 따라 나타낸 도면
도 4는 종래 PSC 빔에서 프리스트레스의 도입에 의해 인장응력이 제거된 상태를 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 PSC 빔의 투시사시도
도 6은 본 발명에 따른 PSC 빔의 구조를 개략적으로 도시한 평면도
도 7은 본 발명에 따른 PSC 빔의 구조를 개략적으로 도시한 측면도
도 8은 제1, 2 인장재 구조를 도시한 단면도
도 9는 본 발명에 따른 PSC 빔의 프리스트레스 도입에 의해 인장응력이 제거된 상태를 종래의 PSC 빔과 비교한 그래프
도 10은 본 발명에 따른 SCP 거더의 사시도
도 11은 본 발명에 따른 SCP 거더의 분해사시도
도 12는 본 발명에 따른 PSC 빔의 제조방법을 도시한 흐름도
도 13은 본 발명에 따른 SCP 거더의 제조방법을 도시한 흐름도1 is a perspective view of a conventional PSC beam
2 is a view showing the moment generated in the beam under uniform load
3 is a view showing the tensile stress occurring at the bottom of the beam along the longitudinal direction of the beam;
4 is a view showing a state in which the tensile stress is removed by the introduction of pre-stress in the conventional PSC beam
5 is a perspective view of a PSC beam according to the present invention;
6 is a plan view schematically showing the structure of a PSC beam according to the present invention;
7 is a side view schematically showing the structure of a PSC beam according to the present invention;
8 is a cross-sectional view showing the first and second tension member structure
9 is a graph comparing a state in which tensile stress is removed by prestressing a PSC beam according to the present invention with a conventional PSC beam.
10 is a perspective view of an SCP girder according to the present invention;
11 is an exploded perspective view of the SCP girder according to the present invention
12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a PSC beam according to the present invention.
13 is a flow chart illustrating a method of manufacturing an SCP girder according to the present invention.
아래에서는 본 발명에 따른 PSC빔, 이를 이용한 SCP 거더 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
Hereinafter, a PSC beam according to the present invention, an SCP girder using the same, and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 PSC 빔의 투시사시도, 도 6은 본 발명에 따른 PSC 빔의 구조를 개략적으로 도시한 평면도, 도 7은 본 발명에 따른 PSC 빔의 구조를 개략적으로 도시한 측면도이다.
5 is a perspective view of the PSC beam according to the present invention, FIG. 6 is a plan view schematically showing the structure of the PSC beam according to the present invention, and FIG. 7 is a side view schematically showing the structure of the PSC beam according to the present invention.
본 발명에 따른 PSC빔은 빔 본체(10); 빔 본체(10)의 일단에 설치되는 제1 고정구(20); 빔 본체(10)의 타단에 설치되는 제2 고정구(30); 빔 본체(10)에 매설되는 제1 지압판(40); 빔 본체(10)에 매설되는 제2 지압판(50); 제1 고정구(20) 및 제1 지압판(40) 사이에 연결되는 제1 인장재(60); 및 제2 고정구(30) 및 제2 지압판(50) 사이에 연결되는 제2 인장재(70)를 포함하여 구성된다.
The PSC beam according to the present invention includes a
빔 본체(10)는 수직재의 기둥 상부에 수평으로 배치되어 하중을 지탱하는 역할을 한다. 이러한 빔 본체(10)는 콘크리트 재질로 이루어지며, 통상 교량용으로 사용되는 빔 본체(10)의 경우 I-형, 역T-형, 박스형의 단면 형상으로 약 45~70m 정도의 길이로 제작되나, 빔 본체(10)의 형상 및 길이 등은 그 용도에 따라 다양하게 변경할 수 있다.The
제1 고정구(20) 및 제2 고정구(30)는 빔 본체(10)의 길이방향 양단에 설치된다. 즉, 제1 고정구(20)는 빔 본체(10)의 길이방향 일측 단부에 연결 설치되고, 제2 고정구(30)는 빔 본체(10)의 길이방향 타측 단부에 연결 설치된다.The
이러한 제1 고정구(20) 및 제2 고정구(30)는 빔 본체(10)의 중립축과 인접하게 배치되어 제1, 2 인장재(60, 70)의 긴장상태를 견고하고 안정적으로 유지하기 위한 것이다. 한편, 제1 고정구(20) 및 제2 고정구(30)로는 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.
The
제1 지압판(40)은 빔 본체(10)를 길이방향으로 압축하기 위한 것으로, 빔 본체(10)의 빔 본체(10)의 길이방향 중앙과 제2 고정구(30) 사이에 매설되고, 제2 지압판(50)은 제1 지압판(40)과 마찬가지로 빔 본체(10)를 길이방향으로 압축하기 위한 것으로, 빔 본체(10)의 길이방향 중앙과 제1 고정구(20) 사이에 매설된다. 이 때, 제1, 2 지압판(40, 50)은 빔 본체(10)의 인장력이 발생되는 부분에 압축력을 작용할 수 있도록 설치되어야 하는데, 가로로 높이게 되는 빔의 경우 빔 본체(10)의 중립축 하부 영역에서 인장력이 양의 값을 가지게 되므로, 제1, 2 지압판(40, 50)은 중립축 하부에 매설된다.The
제1 고정구(20) 및 제1 지압판(40) 사이의 거리는 빔 본체(10) 길이의 0.65∼0.85배가 되도록 하고, 제2 고정구(30) 및 제2 지압판(50) 사이의 거리 또한 빔 본체(10) 길이의 0.65∼0.85배가 되도록 하는 것이 바람직하나, 이는 본 발명에 따른 PSC 빔의 용도 및 사용 환경에 따라 적절히 변경될 수 있다. 즉, 설계된 PSC 빔의 사용 환경을 고려하여 길이방향을 따라 발생되는 모멘트를 예측한 후 모멘트의 최대치와 그 분포에 따라 발생되는 PSC 빔 하단의 인장응력을 적절히 보상할 수 있는 위치에 제1 지압판(40) 및 제2 지압판(50)을 설치함으로써 빔의 길이방향에 대해 균일하게 인장재를 배치하는 종래의 PSC 빔보다 효율적인 프리스트레스 도입이 가능하게 된다.The distance between the
또한, 제1, 2 지압판(40, 50)은 빔 본체(10)의 내부에 매설되므로 단면 전단력에 대한 강성을 저해할 염려가 있으므로, 제1, 2 지압판(40, 50)의 단면은 압축력이 빔 본체(10)의 어느 한 곳에 집중되지 않도록 적절한 형상으로 형성하여 단면손실을 보강하는 것이 바람직하다.In addition, since the first and
또한, 도면에는 제1 인장재(60)와 제2 인장재(70)가 각각 1 개씩만 도시되었으나, 인장재의 한계 인장 강도 및 PSC 빔에 도입되어야 할 프리스트레스량을 고려하여 제1, 2 인장재(60, 70)는 복수 개가 포함될 수 있다.In addition, although only one
본 발명에 따른 PSC 빔은 이와 같이 제1 지압판(40), 제2 지압판(50), 제1 인장재(60) 및 제2 인장재(70)을 통해 빔 본체(10)에 충분한 압축응력을 제공하여 중앙영역의 인장응력을 상쇄함으로써 파단을 효율적으로 방지할 수 있다.
The PSC beam according to the present invention provides a sufficient compressive stress to the
제1 인장재(60) 및 제2 인장재(70)는 긴장에 의해 이와 연결되어 있는 제1 지압판(40) 및 제2 지압판(50)을 잡아당겨 제1, 2 지압판(40, 50)의 사이 영역, 즉 빔 본체(10)의 하부 중앙영역에 압축응력을 제공하는 역할을 수행한다. 이와 같이 제1, 2 인장재(60, 70)를 빔 본체(10)의 하부 중앙영역에만 중복되도록 배치함으로 인해, 빔 본체(10)의 중앙영역에는 양단에 비해 압축응력이 크게 작용하여 모멘트에 의한 인장응력이 크게 발생되는 빔 본체(10) 하부에 대해 적절한 보상을 하게 되고, 빔 본체(10)의 양측에는 압축응력이 상대적으로 작게 작용하여 인장응력이 과대 보상되는 것을 방지할 수 있다. 제1 인장재(60)는 제2 지압판(50)을 관통하여 설치되고, 제2 인장재(70)는 제1 지압판(40)을 관통하여 설치된다.The
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 제1, 2 지압판(40, 50)을 관통한 제1, 2 인장재(60, 70)의 끝단에는 제1, 2 인장재(60, 70)를 제1, 2 지압판(40, 50)에 결합하기 위한 고정구가 설치될 수도 있다.
Although not shown in the drawings, the first and
도 8은 제1, 2 인장재의 단면도로, 제1, 2 인장재(60, 70)는 쉬스관(62, 72) 및 쉬스관(62, 72)의 내부에 배치되는 강연선(64, 74)으로 이루어진다. 이때 제1, 2 인장재(60, 70)는 쉬스관(62, 72) 내에서 강연선(64, 74)을 자유롭게 긴장시킬 수 있도록 쉬스관(62, 72)에 그라우팅 작업을 하지 않는 것이 바람직하다. FIG. 8 is a cross-sectional view of the first and second tension members, and the first and
제1 인장재(60) 및 제2 인장재(70)는 빔 본체(10)의 길이방향으로 나란하게 배치되며, 그 간격은 필요에 따라 적절하게 변경 가능하다.The
또한, 제1 인장재(60) 및 제2 인장재(70)의 프로파일은 측면에서 보았을 때 포물선 형태를 가지며, 이는 분포하중에 의해 발생되는 모멘트가 빔 본체(10)의 길이방향을 따라 포물선 형태인 것에 기인한다. 즉, 모멘트가 크게 발생되는 빔 본체(10)의 중앙영역에는 프리스트레스가 집중적으로 걸리게 하고, 모멘트가 작게 발생되는 양단 부근에서는 빔 본체(10)의 단면에 전체적으로 골고루 프리스트레스가 걸리게 하는 것이다.
In addition, the profile of the
도 9는 본 발명에 따른 PSC 빔의 프리스트레스 도입에 의해 인장응력이 제거된 상태를 종래의 PSC 빔과 비교한 그래프이다. 도 9(a)는 빔 하부의 인장응력(A), 프리스트레스(B) 및 최종 결과(A+B)를 나타낸 것으로서, 빔의 양단에 고정구를 고정하고 그 사이에 인장재를 구비한 종래의 구조에서는 응력손실 때문에 프리스트레스로 인한 인장응력이 빔의 중앙영역으로 갈수록 점점 줄어들게 되고, 프리스트레스가 가장 많이 요구되는 빔의 중앙영역에서 오히려 프리스트레스가 최소가 된다. 따라서 인장재를 긴장시켰을 때 프리스트레스로 인한 빔 하단 응력의 최종결과는 빔의 중간에서 최소화될 수 있지만 빔의 양단에서 많은 압축응력이 작용하여 빔에 무리를 주게 됨으로써 결국 빔의 수명이 단축되는 결과를 초래한다.
9 is a graph comparing a state in which tensile stress is removed by the prestress introduction of a PSC beam according to the present invention with a conventional PSC beam. Figure 9 (a) shows the tensile stress (A), prestress (B) and the final result (A + B) at the bottom of the beam, in the conventional structure in which the fasteners are fixed to both ends of the beam with a tension member therebetween Due to the stress loss, the tensile stress due to prestress decreases gradually toward the center of the beam, and the prestress is minimal in the center of the beam where prestress is most demanded. Therefore, the final result of the lower beam stress due to prestress when tensioning the tension member can be minimized in the middle of the beam. do.
반면, 도 9(b)는 빔 하부의 인장응력(A), 제1 인장재의 프리스트레스(C1), 제2 인장재의 프리스트레스(C2), 프리스트레스의 합력(C = C1 + C2) 및 최종 결과(A+C)를 나타낸 것으로서, 본 발명에 따른 PSC 빔 구조에서는 두 인장재의 응력손실 최대 위치가 빔의 중앙영역이 아닌 곳에 위치하게 되므로 응력손실을 적절히 분산시켜 모멘트가 최대가 되는 빔의 중앙영역을 적절히 보강할 수 있게 된다. 더욱이 빔의 중앙영역에 프리스트레스가 집중적으로 적용되므로 도 9(b)에 도시된 바와 같이 빔의 길이방향에 따라 분포된 빔 하단의 인장응력을 적절히 재보상하여 프리스트레스로 인해 원치 않는 부위에 압축응력이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
On the other hand, Figure 9 (b) shows the tensile stress (A) at the bottom of the beam, the prestress (C1) of the first tension member, the prestress (C2) of the second tension member, the sum of the prestresses (C = C1 + C2) and the final result (A). + C), in the PSC beam structure according to the present invention, since the maximum position of the stress loss of the two tension members is located at a position other than the center region of the beam, the stress loss is properly distributed so that the center region of the beam having the maximum moment is appropriately distributed. It can be reinforced. In addition, since prestress is intensively applied to the central region of the beam, as shown in FIG. Can be prevented from occurring.
도 10은 본 발명에 따른 SCP 거더의 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 SCP 거더의 분해사시도이다. 10 is a perspective view of the SCP girder according to the present invention, Figure 11 is an exploded perspective view of the SCP girder according to the present invention.
본 발명에 따른 SCP 거더는 본 발명에 따른 PSC 빔(100) 및 상기 PSC 빔(100)을 내부에 수용하는 강재 거더(200)를 포함하여 구성된다. SCP girder according to the present invention comprises a
강재 거더(200)는 본 발명에 따른 PSC 빔(100)을 내부에 수용할 수 있도록 내부에 중공부가 형성되어 있으며, 단면은 I-형, 역T-형, 박스형 등 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 PSC 빔(100)의 제1 지압판(40) 및 제2 지압판(50)은 강재 거더(200)의 내부면에 용접 등의 방법으로 결합될 수 있다.
At this time, the
이하에서는 본 발명에 따른 PSC빔 및 이를 이용한 SCP 거더의 제조방법을 설명하기로 한다.
Hereinafter will be described a PSC beam and a method of manufacturing the SCP girder using the same according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 PSC 빔의 제조방법을 도시한 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a PSC beam according to the present invention.
① 제1 단계(S10): 제1 고정구(20) 및 제1 지압판(40) 연결 단계① first step (S10): connecting step of the
이때, 제1 고정구(20) 및 제1 지압판(40)은 제1 인장재(60)를 통해 서로 연결된다. 즉, 제1 인장재(60)의 일단은 제1 고정구(20)에 고정되고, 타단은 제2 지압판(50)을 관통하여 제1 지압판(40)에 연결된다.
At this time, the
② 제2 단계(S20): 제1 고정구(20) 및 제1 지압판(40) 배치 단계② second step (S20): the
이때, 제1 고정구(20)는 빔 본체(10)의 일측 단부에 배치시키고, 제1 지압판(40)은 빔 본체(10)의 길이방향 중앙과 제2 고정구(30) 사이 영역에 안정적으로 배치시킨다.
In this case, the
③ 제3 단계(S30): 제2 고정구(30) 및 제2 지압판(50) 연결 단계③ 3rd step (S30): the step of connecting the
이때, 제2 고정구(30) 및 제2 지압판(50)은 제1 인장재(60)를 통해 서로 연결된다. 즉, 제2 인장재(70)의 일단은 제2 고정구(30)에 고정되고, 타단은 제1 지압판(40)을 관통하여 제2 지압판(50)에 연결된다.
At this time, the
④ 제4 단계(S40): 제2 고정구(30) 및 제2 지압판(50) 배치 단계④ fourth step (S40):
이때, 제2 고정구(30)는 빔 본체(10)의 타측 단부에 배치시키고, 제2 지압판(50)은 빔 본체(10)의 길이방향 중앙과 제1 고정구(20) 사이 영역에 안정적으로 배치시킨다.
At this time, the
⑤ 제5 단계(S50): 제1, 2 인장재(60, 70) 긴장 단계⑤ fifth step (S50): the first, second tension member (60, 70) tension step
이때, 제1, 2 고정구(20, 30)에서 제1, 2 인장재(60, 70)를 긴장시켜 빔 본체(10)의 제1 지압판(40) 및 제2 지압판(50) 사이 영역에 압축응력을 도입시킨다. 그리고 제1, 2 인장재(60, 70)로는 강연선(64, 74)이 내장된 쉬스관(62, 72)이 사용된다. In this case, the first and
이상에서 설명한 총 5단계를 거침으로써 PSC빔의 제조과정이 모두 완료된다.By going through the five steps described above, the manufacturing process of the PSC beam is completed.
한편, 제1 단계(S10) 내지 제4 단계(S40)는 제조상 편의에 따라 적절히 순서를 변경할 수 있다.
On the other hand, the first step (S10) to the fourth step (S40) can be appropriately changed in order according to the manufacturing convenience.
도 13은 본 발명에 따른 SCP 거더의 제조방법을 도시한 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an SCP girder according to the present invention.
① 제a 단계(S110): 강재 거더 제작 단계① Step a (S110): steel girder manufacturing step
판상의 강재를 절곡하여 내부에 인장재 및 콘크리트를 충진할 수 있도록 중공부가 형성된 SCP 거더용 강재 거더(200)를 제작한다. 이때, 강재 거더(200)의 단면은 I-형, 역T-형, 박스형 중 어느 하나일 수 있으며, 그 밖의 형상도 SCP 거더가 설치될 사용 환경에 따라 적절히 선택될 수 있다.
② 제b 단계(S120): 쉬스관 설치 단계② step b (S120): sheath pipe installation step
강재 거더(200)의 내부 중공부에는 일단에 제1 지압판(40) 및 제2 지압판(50)이 결합된 쉬스관(62, 72)이 설치된다. 이때, 제1 지압판(40)은 강재 거더(200)의 길이방향 중앙과 강재 거더(200)의 일단 사이에 배치되고, 제2 지압판(50)은 강재 거더(200)의 길이방향 중앙과 강재 거더(200)의 타단 사이에 배치된다. 제b 단계(S120)는 추후 강연선(64, 74) 긴장작업 시 안전을 확보하기 위하여 제1 지압판(40) 및 제2 지압판(50)을 강재 거더(200)의 내부면에 용접 등의 방법으로 결합하는 지압판 결합 단계(S122)를 포함할 수 있다.
③ 제c 단계(S130): 거더 콘크리트 충진 단계③ c step (S130): girder concrete filling step
쉬스관(62, 72)이 설치된 강재 거더(200)의 내부에 콘크리트를 타설 및 양생한다. 본 발명에 따른 SCP 거더의 제조방법에 의하면 제a 단계(S110) 및 제b 단계(S120) 에서 상대적으로 무게가 가벼운 강재 거더(200), 쉬스관(62, 72), 제1, 2지압판(40, 50)만 제작하여 현장작업장으로 이송하고, 제c 단계(S130)는 현장작업장에서 실시할 수 있기 때문에, 작업 및 이송의 편리성이 크게 증대된다.
Concrete is poured and cured inside the
④ 제d 단계(S140): 강연선 설치 및 긴장 단계④ third step (S140): strand installation and tension step
제c 단계(S130)를 통해 강재 거더(200) 내부에 콘크리트가 충진되면 쉬스관(62, 72)에 강연선(64, 74)을 삽입 설치 후 긴장시켜 콘크리트에 압축력이 가해지도록 한다.
When the concrete is filled in the
⑤ 제e 단계(S150): 쉬스관 그라우팅 단계⑤ step e (S150): sheath pipe grouting step
제e 단계는 필수적인 단계는 아니나 강연선(64, 74)에 의해 콘크리트에 충분한 압축력이 가해진 것으로 판단되고 추후 강연선(64, 74)의 인장력을 조정할 필요가 없는 등 특수한 경우에는 강연선(64, 74)의 고정을 위해 쉬스관(62, 72)에 그라우팅 작업을 할 수도 있다.
Step e is not an essential step, but it is determined that sufficient compressive force is applied to the concrete by the
10: 빔 본체 20: 제1 고정구
30: 제2 고정구 40: 제1 지압판
50: 제2 지압판 60: 제1 인장재
62, 72: 쉬스관 64, 74: 강연선
70: 제2 인장재 100: 본 발명에 따른 PSC 빔
200: 강재 거더10: beam main body 20: first fixture
30: second fixture 40: first pressure plate
50: second pressure plate 60: first tension member
62, 72:
70
200: steel girder
Claims (14)
상기 빔 본체(10)의 일단에 설치되는 제1 고정구(20);
상기 빔 본체(10)의 타단에 설치되는 제2 고정구(30);
상기 빔 본체(10)의 중립축 하부에 매설되어 상기 빔 본체(10)의 길이방향 중앙과 상기 제2 고정구(30) 사이에 위치하는 제1 지압판(40);
상기 빔 본체(10)의 중립축 하부에 매설되어 상기 빔 본체(10)의 길이방향 중앙과 상기 제1 고정구(20) 사이에 위치하는 제2 지압판(50);
상기 제1 고정구(20) 및 상기 제1 지압판(40) 사이에 연결되는 제1 인장재(60) 및
상기 제2 고정구(30) 및 상기 제2 지압판(50) 사이에 연결되는 제2 인장재(70)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PSC 빔.
Beam body 10;
A first fixture 20 installed at one end of the beam body 10;
A second fixture 30 installed at the other end of the beam body 10;
A first acupressure plate 40 embedded in a lower portion of the neutral shaft of the beam main body 10 and positioned between the longitudinal center of the beam main body 10 and the second fixture 30;
A second acupressure plate (50) embedded in a lower portion of the neutral shaft of the beam body (10) and positioned between the longitudinal center of the beam body (10) and the first fixture (20);
A first tension member 60 connected between the first fixture 20 and the first pressure plate 40;
PSC beam, characterized in that it comprises a second tension member (70) connected between the second fixture (30) and the second pressure plate (50).
상기 제1 인장재(60)는 상기 제2 지압판(50)을 관통하여 설치되고, 상기 제2 인장재(70)는 상기 제1 지압판(40)을 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 PSC 빔.
The method according to claim 1,
The first tension member (60) is installed through the second pressure plate (50), the second tension member (70) is installed through the first pressure plate (40), the PSC beam.
상기 제1 인장재(60) 및 상기 제2 인장재(70)는 각각 쉬스관(62, 72) 및 상기 쉬스관(62, 72)의 내부에 배치되는 강연선(64, 74)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PSC 빔.
The method according to claim 1,
The first tension member 60 and the second tension member 70 are formed of sheath pipes 62 and 72 and strand wires 64 and 74 disposed inside the sheath pipes 62 and 72, respectively. PSC beam.
상기 제1 인장재(60) 및 상기 제2 인장재(70)는 포물선 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 PSC 빔.
The method according to claim 1,
The first tension member (60) and the second tension member (70) is a PSC beam, characterized in that installed in a parabolic form.
상기 PSC 빔(100)을 내부에 수용하는 강재 거더(200)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 SCP 거더.
PSC beam 100 according to any one of claims 1 to 4 and
SCP girder, characterized in that it comprises a steel girder 200 for receiving the PSC beam 100 therein.
상기 강재 거더(200)는 중공부가 형성되어 있으며, 단면이 I-형, 역T-형, 박스형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 SCP 거더.
The method according to claim 5,
The steel girder 200 has a hollow portion, the cross section is an SCP girder, characterized in that any one of the I-type, inverted T-type, box type.
상기 PSC 빔(100)의 제1 지압판(40) 및 제2 지압판(50)은 상기 강재 거더(200)의 내부면과 결합되는 것을 특징으로 하는 SCP 거더.
The method according to claim 5,
SCP girder, characterized in that the first pressure plate (40) and the second pressure plate (50) of the PSC beam 100 is coupled to the inner surface of the steel girder (200).
빔 본체(10)의 일단에 상기 제1 고정구(20)를 배치하고, 상기 빔 본체(10)의 길이방향 중앙과 상기 빔 본체(10)의 타단 사이에 상기 제1 지압판(40)을 배치하는 단계(S20);
제2 고정구(30) 및 제2 지압판(50)을 제2 인장재(70)로 연결하는 단계(S30);
상기 빔 본체(10)의 타단에 상기 제2 고정구(30)를 배치하고, 상기 빔 본체(10)의 길이방향 중앙과 상기 제1 고정구(20) 사이에 상기 제2 지압판(50)을 배치하는 단계(S40) 및
상기 제1, 2 고정구(20, 30)에서 각각 상기 제1, 2 인장재(60, 70)를 긴장시켜 상기 빔 본체(10)의 상기 제1 지압판(40) 및 상기 제2 지압판(50) 사이 영역에 압축응력을 도입시키는 단계(S50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PSC 빔의 제조방법.
Connecting the first fixture 20 and the first pressure plate 40 to the first tension member 60 (S10);
The first fixture 20 is disposed at one end of the beam body 10, and the first pressure plate 40 is disposed between the longitudinal center of the beam body 10 and the other end of the beam body 10. Step S20;
Connecting the second fixture 30 and the second pressure plate 50 with a second tension member 70 (S30);
The second fixture 30 is disposed at the other end of the beam body 10, and the second pressure plate 50 is disposed between the longitudinal center of the beam body 10 and the first fixture 20. Step S40 and
The first and second tension members 60 and 70 are tensioned by the first and second fasteners 20 and 30, respectively, to between the first pressure plate 40 and the second pressure plate 50 of the beam body 10. And introducing a compressive stress into the region (S50).
상기 제1 인장재(60)는 상기 제2 지압판(50)을 관통하여 설치되고, 상기 제2 인장재(70)는 상기 제1 지압판(40)을 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 PSC 빔의 제조방법.
The method according to claim 8,
The first tension member 60 is installed to penetrate through the second pressure plate 50, and the second tension member 70 is installed to penetrate through the first pressure plate 40. .
상기 제1 인장재(60) 및 상기 제2 인장재(70)는 각각 쉬스관(62, 72) 및 상기 쉬스관(62, 72)의 내부에 배치되는 강연선(64, 74)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PSC 빔의 제조방법.
The method according to claim 8 or 9,
The first tension member 60 and the second tension member 70 are formed of sheath pipes 62 and 72 and strand wires 64 and 74 disposed inside the sheath pipes 62 and 72, respectively. Method of manufacturing PSC beams.
상기 제1 인장재(60) 및 상기 제2 인장재(70)는 포물선 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 PSC 빔의 제조방법.
The method according to claim 8,
The first tension member (60) and the second tension member (70) is a method of manufacturing a PSC beam, characterized in that installed in a parabolic form.
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