KR101464645B1 - 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더 - Google Patents

곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 웹(101)과, 상기 콘크리트 웹(101)의 하부에 형성된 하부 콘크리트 플랜지(102)를 구비한 콘크리트 부재(100); 하부가 상기 콘크리트 웹(101)에 매설된 강재 웹(201)과, 상기 강재 웹(201)의 상부에 형성된 상부 강재 플랜지(202)를 구비한 강재(200); 상기 콘크리트 웹(101) 및 하부 콘크리트 플랜지(102)에 곡선형으로 매설된 곡선형 긴장재(300);를 포함하고, 상기 곡선형 긴장재(300)의 중앙부는 상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 배치되고, 상기 곡선형 긴장재(300)의 양단부는 상기 콘크리트 웹(101)에 배치되며, 상기 콘크리트 웹(101)에 매설된 상기 강재 웹(201)과 상기 곡선형 긴장재(300)의 상호 간섭을 피하도록, 상기 강재 웹(201)의 중앙부의 깊이에 비해, 상기 강재 웹(201)의 양단부의 깊이가 얕게 형성된 것을 특징으로 하는 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제시함으로써, 소요되는 강재량을 절감하여 경제성이 우수할 뿐만 아니라, 합성 거더에서 긴장재를 곡선형으로 배치할 수 있도록 하여 역학적으로 유리한 구조를 얻도록 하고, 별도의 프리플랙션 공정이나 단계별 긴장작업을 생략할 수 있어 시공성이 우수하고 공기를 단축할 수 있도록 한다.

Description

곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더{COMPOSITE GIRDER WITH CURVED TENDON}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더에 관한 것이다.
도 1은 종래의 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 거더는 콘크리트 부재(10), I형 강재(20), 직선형 긴장재(30)로 구성된다.
콘크리트 부재(10)는 콘크리트 웹(11)과, 콘크리트 웹(11)의 하부에 형성된 하부 콘크리트 플랜지(12)에 의해 구성되고, 강재(20)는 하부가 콘크리트 웹(11)에 매설된 강재 웹(21)과, 하부가 하부 콘크리트 플랜지(12)에 매설된 하부 강재 플랜지(22)와, 강재 웹(21)의 상부에 형성된 상부 강재 플랜지(23)에 의해 구성된다.
도 1의 단면은 거더 전 영역에 걸쳐 일정하게 형성되고, 콘크리트 웹(11)에는 강재 웹(21)이 위치하므로, 긴장재(30)는 콘크리트 웹(11)에 배치될 수 없어, 하부 콘크리트 플랜지(12)에 직선형으로 배치된다.
이러한 종래의 거더는 다음과 같은 문제가 있었다.
첫째, 긴장재가 곡선형으로 배치되지 못하고 직선형으로 배치되므로, 역학적으로 불리하고, 단부에 과도한 모멘트가 발생한다.
둘째, 상술한 역학적 불리함을 해소하기 위하여, 별도의 프리플랙션 하중을 인가하거나, 수차례에 걸친 단계별 긴장작업을 수행하는데, 이에 따라 공정이 복잡해지고, 공기가 연장되며, 단부 과모멘트의 해소를 위하여 많은 양의 강재가 단부에 배치되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 소요되는 강재량을 절감하여 경제성이 우수할 뿐만 아니라, 합성 거더에서 긴장재를 곡선형으로 배치할 수 있도록 하여 역학적으로 유리한 구조를 얻도록 하고, 별도의 프리플랙션 공정이나 단계별 긴장작업을 생략할 수 있어 시공성이 우수하고 공기를 단축할 수 있도록 하는 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 콘크리트 웹(101)과, 상기 콘크리트 웹(101)의 하부에 형성된 하부 콘크리트 플랜지(102)를 구비한 콘크리트 부재(100); 하부가 상기 콘크리트 웹(101)에 매설된 강재 웹(201)과, 상기 강재 웹(201)의 상부에 형성된 상부 강재 플랜지(202)를 구비한 강재(200); 상기 콘크리트 웹(101) 및 하부 콘크리트 플랜지(102)에 곡선형으로 매설된 곡선형 긴장재(300);를 포함하고, 상기 곡선형 긴장재(300)의 중앙부는 상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 배치되고, 상기 곡선형 긴장재(300)의 양단부는 상기 콘크리트 웹(101)에 배치되며, 상기 콘크리트 웹(101)에 매설된 상기 강재 웹(201)과 상기 곡선형 긴장재(300)의 상호 간섭을 피하도록, 상기 강재 웹(201)의 중앙부의 깊이에 비해, 상기 강재 웹(201)의 양단부의 깊이가 얕게 형성된 것을 특징으로 하는 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제시한다.
상기 강재(200)는, 중앙부를 향하여 하부가 하향경사지게 변화하고, 하부가 상기 콘크리트 웹(101) 및 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 변단면부(220); 상기 변단면부(220)의 내측인 중앙부에 형성됨과 아울러, 일정 깊이를 갖도록 형성된 하부가 상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 대단면부(230);를 포함하는 것이 바람직하다.
강재 웹(201)의 하부인 상기 변단면부(220)의 하부에는 요철구조가 형성된 것이 바람직하다.
상기 강재(200)는, 상기 변단면부(220)의 외측으로서 단부에 형성됨과 아울러, 일정 깊이를 갖도록 형성된 하부가 상기 콘크리트 웹(101)의 상부에 매설된 소단면부(210);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
강재 웹(201)의 하부인 상기 소단면부(210)의 하부에는 요철구조가 형성된 것이 바람직하다.
상기 강재 웹(201)의 하부로서, 상기 대단면부(230)의 하부에 형성된 하부 강재 플랜지(203);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 강재 웹(201)의 하부로서, 상기 소단면부(210), 변단면부(220) 및 대단면부(230)의 하부에 형성된 하부 강재 플랜지(203);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 변단면부(220)는, 상기 콘크리트 웹(101)에 매설된 웹 변단면부(221); 상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 플랜지 변단면부(222);를 포함하고, 상기 플랜지 변단면부(222)는 상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 배근된 철근과의 저촉을 피하도록, 상기 웹 변단면부(221)의 하부의 경사도에 비해 하부의 경사도가 더 크게 형성된 것이 바람직하다.
상기 대단면부(230)와, 상기 대단면부(230)의 양측에 위치하는 상기 소단면부(210a,210b) 및 변단면부(220a,220b)는 상호 분해 및 조립이 가능하도록 3개의 부재로 형성된 것이 바람직하다.
상기 상부 강재 플랜지(202)는 일정한 높이에 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 소요되는 강재량을 절감하여 경제성이 우수할 뿐만 아니라, 합성 거더에서 긴장재를 곡선형으로 배치할 수 있도록 하여 역학적으로 유리한 구조를 얻도록 하고, 별도의 프리플랙션 공정이나 단계별 긴장작업을 생략할 수 있어 시공성이 우수하고 공기를 단축할 수 있도록 하는 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제시한다.
도 1은 종래의 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더의 단면도.
도 2 이하는 본 발명에 의한 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더의 실시예를 도시한 것으로서,
도 2는 제1 실시예의 측단면도.
도 3은 도 2의 A-A 단면도.
도 4는 도 2의 B-B 단면도.
도 5는 도 2의 C-C 단면도.
도 6은 도 2의 D-D 단면도.
도 7은 도 2의 E-E 단면도.
도 8은 제2 실시예의 측면도.
도 9는 제3 실시예의 측면도.
도 10은 제4 실시예의 측면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더는 기본적으로, 콘크리트 웹(101)과, 콘크리트 웹(101)의 하부에 형성된 하부 콘크리트 플랜지(102)를 구비한 콘크리트 부재(100); 하부가 콘크리트 웹(101)에 매설된 강재 웹(201)과, 강재 웹(201)의 상부에 형성된 상부 강재 플랜지(202)를 구비한 강재(200); 콘크리트 웹(101) 및 하부 콘크리트 플랜지(102)에 곡선형으로 매설된 곡선형 긴장재(300);를 포함하여 구성된다.
곡선형 긴장재(300)의 중앙부는 하부 콘크리트 플랜지(102)에 배치되고, 곡선형 긴장재(300)의 양단부는 콘크리트 웹(101)에 배치됨으로써, 역학적으로 유리한 긴장재의 곡선형 배치구조를 이루게 된다.
콘크리트 웹(101)에 매설된 상기 강재 웹(201)과 곡선형 긴장재(300)의 상호 간섭을 피하도록, 강재 웹(201)의 중앙부의 깊이에 비해, 강재 웹(201)의 양단부의 깊이가 얕게 형성된다.
즉, 종래의 합성 거더에서 가장자리부의 강재의 하부를 절개한 구조이다.
이는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 긴장재가 곡선형으로 배치되므로, 역학적으로 유리하고, 특정 부위에 유해응력이 발생하지 않는다.
둘째, 종래와 같이 별도의 프리플랙션 하중을 인가하거나, 수차례에 걸친 단계별 긴장작업을 수행할 필요가 없으므로, 시공성이 우수하고 공기를 단축할 수 있으며, 단부에 과모멘트가 발생하지 않으므로 단부에 많은 양의 강재가 배치될 필요가 없다.
셋째, 가장자리부의 강재의 하부를 절개한 구조이므로 강재량을 절감할 수 있어 경제성이 우수하다.
도 3 내지 7에 도시된 바와 같이, 곡선형 긴장재(300)는 단면의 위치에 따라 높이가 다르게 형성되는데, 필요에 따라 직선형 긴장재(310)를 함께 설치할 수 있다.
강재(200)는 구체적으로, 중앙부를 향하여 하부가 하향경사지게 변화하고, 하부가 콘크리트 웹(101) 및 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 변단면부(220); 변단면부(220)의 내측인 중앙부에 형성됨과 아울러, 일정 깊이를 갖도록 형성된 하부가 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 대단면부(230);를 포함하는 구성을 취하는 경우, 취약부인 거더의 중앙부 하부를 강재(200) 및 긴장재(300)에 의해 집중적으로 보강하면서도, 그 이외의 영역의 강재 단면을 휨모멘트의 변화에 따라 서서히 줄여나가게 되므로 효율적인 구조를 얻을 수 있다.
변단면부(220)는 거더의 양단 영역까지 형성되도록 할 수도 있으나, 변단면부(220)의 외측으로서 단부에 형성됨과 아울러, 일정 깊이를 갖도록 형성된 하부가 콘크리트 웹(101)의 상부에 매설된 소단면부(210)를 포함하는 구성을 취하는 경우, 휨모멘트의 발생이 작은 부위의 강재를 생략하면서도, 전단철근의 배치에 의해 안정적인 전단강도를 얻을 수 있고, 시공성이 우수하다는 장점이 있다.
강재 웹(201)의 하부인 변단면부(220)의 하부에는 하부 강재 플랜지(203)를 설치할 수도 있고 생략할 수도 있는데, 후자의 경우 그 변단면부(220)의 하부에 요철구조를 형성함으로써, 콘크리트 웹(101)과의 안정적인 부착력을 얻을 수 있다(도 8).
강재 웹(201)의 하부인 소단면부(210)의 하부의 경우에도, 위와 같이 하부 강재 플랜지(203)를 설치할 수도 있고 생략할 수도 있으며, 후자의 경우 그 변단면부(220)의 하부에 요철구조를 형성함으로써, 콘크리트 웹(101)과의 안정적인 부착력을 얻을 수 있다.
강재 웹(201)의 하부로서, 대단면부(230)의 하부는 거더의 중앙부로서 휨모멘트에 대한 취약부이므로, 하부 강재 플랜지(203)를 형성함으로써 저항력을 크게 하는 것이 바람직하다.
변단면부(220)의 하부의 경사도가 일정하게 형성되는 경우, 하부 콘크리트 플랜지(102)에 배근된 철근(스터럽)과의 저촉이 발생하여, 일정 간격의 철근 배치에 방해가 될 수 있다.
따라서 변단면부(220)는, 콘크리트 웹(101)에 매설된 웹 변단면부(221); 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 플랜지 변단면부(222);를 포함하고, 플랜지 변단면부(222)는 하부 콘크리트 플랜지(102)에 배근된 철근과의 저촉을 피하도록, 웹 변단면부(221)의 하부의 경사도에 비해 하부의 경사도가 더 크게 형성된 구성을 취하는 것이 바람직하다(도 9).
대단면부(230)와, 대단면부(230)의 양측에 위치하는 소단면부(210a,210b) 및 변단면부(220a,220b)가 상호 분해 및 조립이 가능하도록 3개의 부재로 형성된 구성을 취하는 경우, 운반, 보관 및 조립이 간편하면서도, 연결부재(240)에 의한 조립 시 휨모멘트에 대한 취약부인 중앙부에 연결부위가 형성되지 않으므로, 안정적인 구조를 얻을 수 있다는 장점이 있다(도 10).
상부 강재 플랜지(202)는 상부 콘크리트 플랜지(미도시)에 의해 매설된 구조를 취할 수도 있고, 도 2 이하에 도시된 바와 같이 상부로 노출되어 추후 상판 작업 시 상판에 직접 매설되는 구조를 취할 수도 있다.
위 공정들의 시공성을 위해서는, 상부 강재 플랜지(202)는 일정한 높이에 형성되고, 상술한 바와 같이 강재 웹(201)의 하부의 깊이 변화에 의해 변단면이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 콘크리트 부재 101 : 콘크리트 웹
102 : 하부 콘크리트 플랜지 200 : 강재
201 : 강재 웹 202 : 상부 강재 플랜지
203 : 하부 강재 플랜지 210 : 소단면부
220 : 변단면부 221 : 웹 변단면부
222 : 플랜지 변단면부 230 : 대단면부
300 : 곡선형 긴장재

Claims (10)

  1. 콘크리트 웹(101)과, 상기 콘크리트 웹(101)의 하부에 형성된 하부 콘크리트 플랜지(102)를 구비한 콘크리트 부재(100);
    하부가 상기 콘크리트 웹(101)에 매설된 강재 웹(201)과, 상기 강재 웹(201)의 상부에 형성된 상부 강재 플랜지(202)를 구비한 강재(200);
    상기 콘크리트 웹(101) 및 하부 콘크리트 플랜지(102)에 곡선형으로 매설된 곡선형 긴장재(300);를 포함하고,
    상기 곡선형 긴장재(300)의 중앙부는 상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 배치되고, 상기 곡선형 긴장재(300)의 양단부는 상기 콘크리트 웹(101)에 배치되며,
    상기 콘크리트 웹(101)에 매설된 상기 강재 웹(201)과 상기 곡선형 긴장재(300)의 상호 간섭을 피하도록, 상기 강재 웹(201)의 중앙부의 깊이에 비해, 상기 강재 웹(201)의 양단부의 깊이가 얕게 형성되고,
    상기 강재(200)는,
    중앙부를 향하여 하부가 하향경사지게 변화하고, 하부가 상기 콘크리트 웹(101) 및 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 변단면부(220);
    상기 변단면부(220)의 내측인 중앙부에 형성됨과 아울러, 일정 깊이를 갖도록 형성된 하부가 상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 대단면부(230);
    상기 변단면부(220)의 외측으로서 단부에 형성됨과 아울러, 일정 깊이를 갖도록 형성된 하부가 상기 콘크리트 웹(101)의 상부에 매설된 소단면부(210);를 포함하며,
    상기 변단면부(220)는,
    상기 콘크리트 웹(101)에 매설된 웹 변단면부(221);
    상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 매설된 플랜지 변단면부(222);를 포함하고,
    상기 플랜지 변단면부(222)는 상기 하부 콘크리트 플랜지(102)에 배근된 철근과의 저촉을 피하도록, 상기 웹 변단면부(221)의 하부의 경사도에 비해 하부의 경사도가 더 크게 형성되며,
    상기 대단면부(230)와, 상기 대단면부(230)의 양측에 위치하는 상기 소단면부(210a,210b) 및 변단면부(220a,220b)는 상호 분해 및 조립이 가능하도록 3개의 부재로 형성됨과 아울러, 양측에 위치하는 상기 소단면부(210a,210b) 및 변단면부(220a,220b)는 상호 좌우대칭구조로 형성된 것을 특징으로 하는 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    강재 웹(201)의 하부인 상기 변단면부(220)의 하부에는 요철구조가 형성된 것을 특징으로 하는 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    강재 웹(201)의 하부인 상기 소단면부(210)의 하부에는 요철구조가 형성된 것을 특징으로 하는 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 강재 웹(201)의 하부로서, 상기 대단면부(230)의 하부에 형성된 하부 강재 플랜지(203);를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 강재 웹(201)의 하부로서, 상기 소단면부(210), 변단면부(220) 및 대단면부(230)의 하부에 형성된 하부 강재 플랜지(203);를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상부 강재 플랜지(202)는 일정한 높이에 형성된 것을 특징으로 하는 곡선형 긴장재가 적용된 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더.
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