KR101272116B1

KR101272116B1 - 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조

Info

Publication number: KR101272116B1
Application number: KR1020110000256A
Authority: KR
Inventors: 권오근
Original assignee: 권오근
Priority date: 2011-01-03
Filing date: 2011-01-03
Publication date: 2013-06-07
Also published as: KR20120078945A

Abstract

본 발명은 복부를 파형강판으로 구성하고 상부 플랜지와 하부 플랜지를 콘크리트로 구성한 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파형강판 복부의 상하단부에 각각 콘크리트 상, 하부 플랜지와의 합성효과를 높이고 설치가 간편한 전단연결재를 설치하여 파형강판 복부와 콘크리트 상, 하부 플랜지를 일체로 합성한 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 파형강판 복부, 파형강판 복부의 상단부와 하단부에 각각 결합된 조립형 전단연결재, 조립형 전단연결재에 의해 파형강판 복부의 하부에 일체로 합성된 콘크리트 상부 플랜지 및 조립형 전단연결재에 의해 파형강판 복부의 상부에 일체로 합성되고 프리스트레스가 도입된 콘크리트 하부 플랜지로 구성되며, 상기 파형강판 복부의 상단부와 하단부에 결합된 조립형 전단연결재 중 어느 하나는 파형강판 복부의 길이방향으로 좌, 우 양측에 대면하도록 볼트를 통해 접합되는 한 쌍의 강판과 한 쌍의 강판의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 이들을 직각으로 관통하도록 결합된 다수 개의 봉상 연결재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조가 제공된다.

Description

파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조{Connection structure of prestressed concrete composite girder having corrugated steel plate web}

본 발명은 복부를 파형강판으로 구성하고 상부 플랜지와 하부 플랜지를 콘크리트로 구성한 파형강판 복부 피에스씨 합성거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파형강판 복부의 상하단부에 각각 콘크리트 상, 하부 플랜지와의 합성효과를 높이고 설치가 간편한 전단연결재를 설치하여 파형강판 복부와 콘크리트 상, 하부 플랜지를 일체로 합성한 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조에 관한 것이다.

I자형 또는 박스형 단면을 가지는 프리스트레스트 콘크리트 거더에 있어서 자중의 20~30%를 차지하는 복부를 경량의 파형강판으로 대체하여 자중을 대폭적으로 절감시킨 강콘크리트 합성구조의 일종으로서 파형강판 복부 피에스씨 합성거더가 알려져 있다.

파형강판 복부 피에스씨 합성거더에서는 이종재료인 파형강판 복부와 콘크리트 상, 하부 플랜지('슬래브' 또는 '데크'라고도 한다) 사이의 완전한 합성을 얻기 위한 접합부의 구조가 중요한 설계상 및 시공상의 요구조건이 된다.

도 1은 종래의 파형강판 복부 피에스씨 합성거더에서 콘크리트 상, 하부 플랜지와 완전한 합성을 이루기 위한 파형강판 복부의 상하단부 구조를 나타낸 사시도이고, 도 2는 파형강판 복부와 콘크리트 상, 하부 플랜지의 접합부 구조를 나타낸 단면도이다.

종래에는 도 1에 도시된 것처럼 파형강판 복부(21)의 전체 길이에 걸쳐 상, 하단부에 면에 수직하게 일정한 폭을 가지는 강판(22)을 용접하고 그 강판(22)의 상면에는 다수 개의 스터드 연결재(23)를 용접하며 도 2에서와 같이 다수 개의 스터드 연결재(23)가 부착된 강판(22)을 통해 파형강판 복부(21)와 콘크리트 상부 플랜지(24)가 일체로 합성된다.

이와 같이 종래에는 파형강판 복부의 상, 하단부에 강판을 파형의 요철부를 따라 연속하여 용접하기 때문에 제작상 번거로움이 있고 충분한 합성효과를 얻기 위해 스터드 연결재를 촘촘하게 설치할 필요가 있어 제작성이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 시간이 많이 소요되고 상, 하부 플랜지의 하부 주철근을 연속시키기 위해 상, 하부 플랜지에 매립되는 파형강판 복부에 하부 주철근 관통공을 천공하여 하부 주철근을 관통시켜야 하는 단점이 있다.

본 발명은 종래 파형강판 복부 피에스씨 거더에 있어서 파형강판 복부와 콘크리트 상, 하부 플랜지를 일체로 합성시키기 위해 강판을 용접하고 그 강판에 다수 개의 스터드 연결재를 용접함에 따라 발생하는 제작상의 번거로움이 해소된 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 설치가 간편하면서도 합성효과를 크게 향상시킬 수 있는 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 파형강판 복부와 콘크리트 상, 하부 플랜지를 일체로 합성시키는 전단연결재의 일부로써 기능하는 봉상 연결재를 절곡 연장하여 하부 주철근과 연결하여 주철근 배근작업을 용이하게 할 수 있는 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 파형강판 복부, 파형강판 복부의 상단부와 하단부에 각각 결합된 조립형 전단연결재, 조립형 전단연결재에 의해 파형강판 복부의 상부에 일체로 합성된 콘크리트 상부 플랜지 및 조립형 전단연결재에 의해 파형강판 복부의 하부에 일체로 합성되고 프리스트레스가 도입된 콘크리트 하부 플랜지로 구성되며, 상기 파형강판 복부의 상단부와 하단부에 결합된 조립형 전단연결재 중 어느 하나는 파형강판 복부의 길이방향으로 좌, 우 양측에 대면하도록 볼트를 통해 접합되는 한 쌍의 강판과 한 쌍의 강판의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 이들을 직각으로 관통하도록 결합된 다수 개의 봉상 연결재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조가 제공된다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 한 쌍의 강판은 띠형, ㄷ 자형 또는 L자형이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시형태에 따르면, 파형강판 복부의 좌, 우 양측에 배근된 주철근에 봉상 연결재를 연장, 연결하여 주철근이 파형강판 복부를 관통하지 않고 연속될 수 있다.

본 발명에 따르면 파형강판 복부와 콘크리트 상하부 플랜지를 일체로 합성시키는 조립형 전단연결재가 볼트를 통해 파형강판 복부에 결합되므로 작업이 간편하다.

또한 콘크리트 상부 플랜지와 하부 플랜지 속에 조립형 전단연결재 및 파형강판 복부의 일부가 일체형으로 결합되어 매립되므로 종래의 방법에 비해 파형강판 복부와 콘크리트 상, 하부 플랜지 사이의 합성효과를 한층 더 증가시킬 수 있다.

또한 봉상 연결재를 연장하여 파형강판 복부의 좌, 우 양측에 배근된 주철근에 연결함으로써 주철근이 파형강판 복부를 관통하지 않고도 연속될 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 파형강판 복부 피에스씨 합성거더에서 콘크리트 상, 하부 플랜지와 완전한 합성을 이루기 위한 파형강판 복부의 상하단부 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 파형강판 복부와 콘크리트 상, 하부 플랜지의 접합부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파형강판 복부 피에스씨 거더를 나타낸 일부 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파형강판 복부 피에스씨 거더를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파형강판 복부 피에스씨 거더를 나타낸 단면도이다.
도 6a, 6b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 파형강판 복부 피에스씨 거더를 나타낸 일부 절개 사시도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파형강판 복부 피에스씨 거더를 나타낸 일부 절개 사시도이고, 도 4는 단면도이다.

도 3, 4에서와 같이 본 발명에 따른 파형강판 복부 피에스씨 거더는 파형강판 복부(11), 파형강판 복부(11)의 상하단부에 결합된 조립형 전단연결재(12) 그리고 조립형 전단연결재(12)에 의해 파형강판 복부(11)와 일체로 합성되는 콘크리트 상부 플랜지(13) 및 콘크리트 하부 플랜지(14)로 구성되며 콘크리트 하부 플랜지(14)에는 긴장재를 통해 미리 압축응력(Prestress)이 도입된다.

작용하중에 의해 발생하는 전단력에 저항하는 복부(Web)를 이루는 파형강판은 일정한 두께를 가지는 강판을 프레스 가공하여 골과 마루가 연속적으로 형성되도록 한 것으로서 골과 마루의 형상은 사다리꼴 형상 또는 사인곡선(Sine curve) 및 코사인곡선(Cosine curve)과 같이 삼각함수 곡선으로 이루어진 파형 형상을 가질 수 있다.

복부를 경량의 파형강판으로 구성함으로써 자중을 현저히 감소시키면서 별도의 보강재 부착없이 전단좌굴 내력을 확보할 수 있고 자체의 형상에 기인하는 아코디언 효과로서 보다 큰 프리스트레스를 도입할 수 있게 된다.

파형강판 복부(11)의 상하단부에는 조립형 전단연결재(12)가 전체 길이에 걸쳐 설치된다.

본 실시예에서 조립형 전단연결재(12)는 파형강판 복부(11)의 길이방향으로 좌, 우 양측에 대면하도록 볼트를 통해 접합되는 한 쌍의 띠형 강판(121)과 한 쌍의 띠형 강판(121)의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 이들을 수직으로 관통하도록 결합된 다수 개의 봉상 연결재(122)로 구성된다.

한 쌍의 띠형 강판(121)은 일정한 두께를 가지는 판재로서 전체 길이는 파형강판 복부(11)와 동일하며 높이는 콘크리트 상, 하부 플랜지(13,14)의 두께에 의해 적절히 결정될 수 있으며 파형강판 복부(11)의 상단 또는 하단에서 일정한 높이로 더 돌출되게 파형강판 복부(11)의 상단부 및 하단부에 결합된다. 한 쌍의 띠형 강판(121)은 서로 마주보도록 파형강판 복부(11)의 상, 하단부의 좌, 우 양측에 각각 볼트를 이용해 결합되며 대응되는 위치에는 각각 봉상 연결재(122)를 관통시키기 위한 체결공(121a)이 일정한 간격을 두고 천공되어 있다.

봉상 연결재(122)는 파형강판 복부(11)의 상단 또는 하단에서 일정한 높이로 더 돌출된 한 쌍의 띠형 강판(121) 부분을 관통하고 한 쌍의 띠형 강판(121)이 마주보는 면의 반대쪽으로 일정한 길이가 돌출되도록 결합된다. 봉상 연결재(122)로는 원형철근 또는 이형철근이 사용될 수 있다.

본 실시예에서 한 쌍의 띠형 강판(121)은 각각 파형강판 복부(11)의 굴곡면을 따라 일정한 간격으로 접하게 되며 한 쌍의 띠형 강판(121)과 파형강판 복부(11)가 접하는 각 면에는 볼트를 관통시키고 너트를 체결함으로써 서로 확실하게 결합될 수 있다.

작용하중에 의해 발생하는 휨모멘트에 저항하는 상부 플랜지(Upper flange, 13)와 하부 플랜지(Lower flange, 14)는 각각 파형강판 복부(11)의 상단부와 하단부에 미리 결정된 형상으로 거푸집을 짜대고 소요 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설, 경화시켜 형성되며, 하부 플랜지(14)에는 긴장재(미도시)에 의해 미리 압축응력이 도입될 수 있다.

위에서 설명한 조립형 전단연결재(12)는 콘크리트 상부 플랜지(13)와 콘크리트 하부 플랜지(14)에 각각 매립되어 이들이 파형강판 복부(11)와 일체로 합성되도록 한다.

이상에서와 같이 본 실시예에 따르면 조립형 전단연결재(12)를 이루는 한 쌍의 띠형 강판(121)이 볼트를 통해 파형강판 복부(11)에 결합되므로 종래의 용접에 의해 강판의 결합에 비해 작업이 간편하고 콘크리트 상부 플랜지(13)와 하부 플랜지(14) 속에 조립형 전단연결재(12) 및 파형강판 복부(11)의 일부가 일체형으로 결합되어 매립되므로 종래의 방법에 비해 파형강판 복부(11)와 콘크리트 상, 하부 플랜지(13,14) 사이의 합성효과가 한층 더 증가될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파형강판 복부 피에스씨 거더를 나타낸 단면도이다.

도 3, 4에 제시된 실시예 및 종래기술에 따르면 콘크리트 상부 플랜지(13)와 하부 플랜지(14)에 배근되는 하부 주철근을 연속시키기 위해서는 콘크리트 상, 하부 플랜지(13,14)에 매립되는 파형강판 복부(11)의 상, 하단부에 하부 주철근(131)을 관통시키기 위해 별도로 관통공을 천공하여야 하므로 시공성이 현저히 떨어지는 단점이 있다.

도 5에 도시된 것처럼 본 실시예에서는 이러한 단점을 해소하기 위해 콘크리트 상부 플랜지(13)의 하부 주철근(131)을 파형강판 복부(11)를 관통시키지 않고 파형강판 복부(11)에 의해 단속되도록 배근하며 조립형 전단연결재(12)를 구성하는 봉상 연결재(122)를 설치되는 위치에 따라 돌출된 부분을 일정한 각도로 상향 또는 하향 절곡하거나 또는 일정한 각도로 상향 또는 하향 절곡하여 일정한 길이로 연장하고 다시 수평으로 절곡하여 파형강판 복부(11)의 양측에 배치된 하부 주철근(131)과 연결하여 하부 주철근(131)이 연속되도록 구성한 것이다.

따라서 본 실시예에 따르면 파형강판 복부(11)와 콘크리트 상, 하부 플랜지(13,14)를 일체로 합성시키는 봉상 연결재(122)를 이용하여 파형강판 복부(11)에 관통공을 천공하고 하부 주철근(131)을 관통 배근하는 번거로움이 없이 서로 연속시킬 수 있게 된다.

도 6a, 6b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 파형강판 복부 피에스씨 거더를 나타낸 일부 절개 사시도이다.

도 6a, 6b에 도시된 것처럼 도 3에 제시된 조립형 전단연결재(12)는 한 쌍의 띠형 강판(121)을 다양한 형상의 강판으로 대체함으로써 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이 띠형 강판(121)은 ㄷ자형 강판(또는 채널,123)로 대체되거나 도 6b에 도시된 바와 같이 L자형 강판(또는 앵글, 124)로 대체될 수 있고, ㄷ자형 또는 L자형의 수직한 부분을 파형강판 복부(11)에 접촉시켜 마주보도록 배치한 뒤 볼트를 체결함으로써 파형강판 복부(11)에 결합될 수 있다.

이때에도 봉상 연결재(122)는 도 5에 제시된 것처럼 연장되어 하부 주철근(131)을 연속시킬 수 있다.

한편 위에서는 단면이 I자형인 파형강판 복부 피에스씨 거더를 예로 들어 설명하였지만 본 발명은 단면이 박스형인 파형강판 복부 피에스씨 거더에도 그대로 적용될 수 있고 이때 조립형 전단연결재는 양쪽 측면을 이루는 파형강판 복부에 각각 설치되어 콘크리트 상, 하부 슬래브에 각각 매립된다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11: 파형강판 복부
12: 조립형 전단연결재
121: 띠형 강판
122: 봉상 연결재
123: ㄷ자형 강판
124: L자형 강판
13: 콘크리트 상부 플랜지
14: 콘크리트 하부 플랜지

Claims

파형강판 복부, 파형강판 복부의 상단부와 하단부에 각각 결합된 조립형 전단연결재, 조립형 전단연결재에 의해 파형강판 복부의 하부에 일체로 합성된 콘크리트 상부 플랜지 및 조립형 전단연결재에 의해 파형강판 복부의 상부에 일체로 합성되고 프리스트레스가 도입된 콘크리트 하부 플랜지로 구성되며,
상기 파형강판 복부의 상단부와 하단부에 결합된 조립형 전단연결재 중 어느 하나는 파형강판 복부의 길이방향으로 좌, 우 양측에 대면하도록 볼트를 통해 접합되는 한 쌍의 강판과 한 쌍의 강판의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 이들을 직각으로 관통하도록 결합된 다수 개의 봉상 연결재로 이루어지고,
파형강판 복부의 좌, 우 양측에 배근된 주철근에 봉상 연결재를 연장, 연결하여 주철근이 파형강판 복부를 관통하지 않고 연속된 것을 특징으로 하는 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조.
청구항 1에 있어서,
한 쌍의 강판은 띠형, ㄷ 자형 또는 L자형인 것을 특징으로 하는 파형강판 복부 피에스씨 거더의 파형강판 복부와 콘크리트의 결합구조.
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