KR101518854B1 - 보강판-트러스부재로 이루어진 보강재와 콘크리트 빔의 합성에 의한 저형고 및 프리스트레스 보강 구성의 합성거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 빔(1)과 보강재(2)로 구성되며, 보강재(2)는, 종방향으로 길게 연장된 강재판으로 이루어진 보강판(21), 종방향으로 길게 연장된 부재로 구성되며 연직방향으로 보강판(21)과 간격을 두고 배치되는 하부보강부재(22), 및 보강판(21)과 하부보강부재(22) 사이의 연직한 간격 사이에 배치되는 트러스부재(23)를 포함하여 구성되며; 트러스부재(23)의 하부 부분 및 하부보강부재(22)가 콘크리트 빔(1) 내에 매립되어 위치하고; 보강판(21)은 콘크리트 빔(1)의 위쪽으로 콘크리트 빔(1)의 상면으로부터 연직방향 간격을 두고 위치하는 강콘크리트 합성거더가 제공된다. 본 발명의 강콘크리트 합성거더는 낮은 형고를 갖게 되며, 강재의 발열에 의해 합성거더의 상부에 시공되는 상부 슬래브에 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있고, 더 나아가 동절기에는 상부 슬래브의 온도를 상승시켜서 결빙, 적설 등을 제거하는 제빙기능을 가짐으로써 결빙 등에 의한 피해를 예방할 수 있게 된다.

Description

보강판-트러스부재로 이루어진 보강재와 콘크리트 빔의 합성에 의한 저형고 및 프리스트레스 보강 구성의 합성거더{Composite Girder with Heating-Reinforcing Steel-Truss Member and Concrete Member}

본 발명은 보강판-트러스부재로 이루어진 보강재와 콘크리트 빔(concrete beam)의 합성으로 이루어진 "강콘크리트 합성거더(steel-concrete composite girder)"에 대한 것으로서, 구체적으로는 보강판과 트러스부재로 이루어진 보강재가, 보강판은 콘크리트 빔의 상면으로부터 간격을 두고 배치되고 트러스부재는 콘크리트 빔의 내부에 매립되는 형태로 콘크리트 빔과 일체로 합성되어 있는 구성을 가짐으로써 구조적으로 높은 강성을 발휘하면서도 낮은 형고를 갖게 되며, 필요에 따라서는 열선에 의한 보강판의 가열 후 냉각 수축을 이용하여, 합성거더의 상부에 일체 시공되는 상부 슬래브에 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있고, 더 나아가 동절기에는 상부 슬래브의 온도를 상승시켜서 결빙, 적설 등을 제거하는 제빙기능을 가짐으로써 결빙 등에 의한 피해를 예방할 수 있는 "보강판-트러스부재로 이루어진 보강재와 콘크리트 빔의 합성에 의한 저형고 및 프리스트레스 보강 구성의 합성거더"에 관한 것이다.

교량의 하부에서 충분한 형하공간을 확보하고 교량의 지간을 장대화함에 따라, 교량을 구성하는 거더(또는 빔)의 형고를 줄이려는 시도가 이루어지고 있다. 참고로 본 명세서에서 거더의 "형고"는 거더의 상부에 슬래브가 시공되었을 때, 슬래브의 하면으로부터 거더의 하면까지의 연직높이를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

저형고의 거더를 위해서는 콘크리트 빔과 강재가 일체로 합성된 강콘크리트 합성거더가 유리한데, 종래 기술에 의한 강콘크리트 합성거더는, 대한민국 등록특허 제10-1125917호 등에서 개시되어 있는 것처럼, I빔 등과 같은 강재 빔을 주(主) 부재로 삼고 콘크리트를 부수적인 부재로서 강재 빔에 덧붙이는 형태를 가지고 있다. 그러나 이러한 종래 기술의 경우는 고가의 강재 빔을 주된 부재로 삼고 있으므로 제작 단가가 비싸서 시공경제성이 낮다는 단점이 있다.

강콘크리트 합성거더의 또다른 종래 기술로는, 대한민국 등록특허 제10-0536489호에 개시되어 있는 것처럼, I형 강재빔의 하부플랜지에 콘크리트로 제작된 패널을 합성하는 형태가 있다. 그런데 이와 같은 종래 기술 역시 강재 빔을 주 부재로 삼고 있으므로 고가이며, 더 나아가 복부에서 강재 빔이 그대로 외부에 노출되어 있고 슬래브 부재가 상면에 결합되는 I형 강재빔의 상부플랜지 역시 그대로 외부에 노출되어 있으므로 부식 등에 매우 취약하다는 단점도 가지고 있다.

한편, 강콘크리트 합성거더의 상부에 슬래브를 일체로 시공하여 교량을 시공함에 있어서, 교량 지간 중간의 연속지점부에서는 부모멘트에 의한 인장응력이 슬래브에 발생하기 때문에, 이에 대한 보강으로서 슬래브의 연속지점부에는 압축 프리스트레스를 도입하는 것이 바람직하다. 종래 기술에 의하면, 슬래브 내에 압축 프리스트레스를 도입하기 위해서는 슬래브 내에 텐던(긴장재)을 배치하여 프리스트레스를 도입할 수밖에 없는데, 텐던에 의한 프리스트레스의 도입하는데는 많은 비용이 소요되고, 슬래브의 두께에 따라서는 충분한 량의 텐던을 배치하기 어려운 경우도 있어서, 텐던을 이용하여 연속지점부에서 슬래브 내에 압축 프리스트레스를 도입하는 데에는 한계가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1125917호(2012. 03. 21. 공고). 대한민국 등록특허공보 제10-0536489호(2005. 12. 14. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래의 강콘크리트 합성거더가 가지는 단점과 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 강재와 콘크리트 빔을 일체로 합성함으로써 저형고의 빔을 형성하되, 콘크리트 빔을 주부재로 삼고 강재가 보강부재로서 기능하도록 함으로써 낮은 제작단가 및 향상된 시공경제성을 가지게 하며, 슬래브와의 결합시에는 보강강재가 전부 콘크리트 내에 매립되어 외부로 노출되지 않도록 함으로써 부식 등의 손상을 원천적으로 방지함과 동시에 유지관리의 편의성이 증대된 강콘크리트 합성거더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 강콘크리트 합성거더의 상부에 일체 시공되는 슬래브가 동절기에 제빙(除氷)기능을 발휘하게 함으로써 결빙, 적설 등으로 인한 불편함을 최소화시킬 수 있도록 하며, 더 나아가 슬래브의 연속지점부에서 인장력에 대한 보강이 필요한 경우에는, 보강부재를 이루는 보강판을 가열시킨 상태로 슬래브가 시공된 후 보강판이 냉각되면서 슬래브에 압축 프리스트레스가 도입되도록 함으로써, 연속지점부에서의 인장력에 대한 보강을 위하여 슬래브에 텐던을 배치하고 이를 이용하여 압축 프리스트레스를 도입하는데 수반되는 여러 가지 불편함과 한계를 극복할 수 있게 하는 강콘크리트 합성거더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 콘크리트 빔과 보강재의 일체 합성 구성을 가지고 있는데, 보강재는, 종방향으로 길게 연장된 강재판으로 이루어진 보강판, 종방향으로 길게 연장된 부재로 구성되며 연직방향으로 보강판과 간격을 두고 배치되는 하부보강부재, 및 보강판과 하부보강부재 사이의 연직한 간격 사이에 지그재그로 배치되는 트러스부재를 포함하여 구성되며; 트러스부재의 하부 부분 및 하부보강부재가 콘크리트 빔 내에 매립되어 위치하고; 보강판은 콘크리트 빔의 위쪽으로 콘크리트 빔의 상면으로부터 연직방향 간격을 두고 위치하며; 콘크리트 빔의 상부에 슬래브가 시공되면 보강재 중에서 콘크리트 빔의 상부에 노출되어 있는 보강판과 트러스부재의 상부 부분은 슬래브의 콘크리트에 매립되어 슬래브와 일체화되는 것을 특징으로 하는 강콘크리트 합성거더가 제공된다.

이와 같은 본 발명의 강콘크리트 합성거더에 있어서, 보강판에는, 전기공급에 의해 발열되는 기본 열선이 설치될 수 있으며, 이 경우 보강판이 슬래브의 콘크리트에 매립되도록 슬래브가 시공되었을 때, 기본 열선이 가열되어 슬래브의 온도를 상승시킴으로써 제빙이 가능하게 되는 구성을 가질 수 있다.

또한 상기한 본 발명의 강콘크리트 합성거더에 있어서, 종방향으로 이웃하는 강콘크리트 합성거더와 연속화되는 연속단부에서 보강판에는 전기공급에 의해 발열되는 연속단부 가열 열선이 배치될 수 있는데, 이 경우 강콘크리트 합성거더가 연속화될 때, 연속단부 가열 열선의 발열에 의해 보강판의 연속단부가 가열되어 열팽창된 상태에서 보강판이 매립되도록 콘크리트가 콘크리트 빔 위에 타설되어 슬래브가 시공된 후, 연속단부 가열 열선의 발열이 중지되어 보강판이 냉각 수축됨으로써 슬래브에 압축 프리스트레스가 도입되는 구성을 가질 수 있다.

본 발명의 강콘크리트 합성거더는, 콘크리트 빔에 더하여 보강판이 추가로 더 구비되어 있으므로, 콘크리트 빔에 의한 단면력에 더하여 보강판의 단면력을 추가로 갖게 되며, 따라서 전체 강콘크리트 합성거더에 의해 발휘되는 단면력이 단순히 콘크리트 빔만으로 이루어진 거더에 비하여 월등히 크게 되며, 그에 따라 매우 낮은 형고를 가지게 되는 효과를 발휘한다.

본 발명의 강콘크리트 합성거더에는, 보강판에 기본 가열선이 배치되어 슬래브를 가열할 수 있으므로, 동절기에 슬래브의 온도를 상승시켜 제빙효과를 발휘할 수 있게 된다.

더 나아가, 본 발명의 강콘크리트 합성거더를 연속화시킨 경우, 연속지점부에서 보강판에는 연속단부 가열 열선이 더 구비될 수 있는데, 연속단부 가열 열선에 의해 보강판이 가열팽창된 상태에서 슬래브가 시공되고, 슬래브의 시공 완료 후 보강판이 냉각 수축하면서 슬래브에 압축 프리스트레스가 도입되므로, 연속지점부에서 발생하게 되는 부모멘트에 의한 인장력에 효과적으로 대응할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 강콘크리트 합성거더의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 강콘크리트 합성거더에 이용되는 보강재의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 강콘크리트 합성거더에 이용되는 보강재의 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 4는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 강콘크리트 합성거더의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 선 B-B에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 강콘크리트 합성거더의 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 7의 선 C-C에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 9는 도 1에 도시된 강콘크리트 합성거더의 상부에 슬래브가 시공된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 선 D-D에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 11은 도 1에 도시된 제1실시예의 구성에 더하여 보강판에 기본 열선이 추가 설치되어 있는 본 발명의 제4실시예에 따른 강콘크리트 합성거더의 개략적인 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 제4실시예의 강콘크리트 합성거더 상부에 슬래브가 시공된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 강콘크리트 합성거더가 종방향으로 복수개로 연속 배치되어 연속화된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도이다.
도 15는 연속화된 강콘크리트 합성거더 위에 슬래브가 일체로 시공된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 16은 이웃하는 강콘크리트 합성거더와 연속화되는 연속지점부에서 가열보강 강재의 횡방향 폭이 확대되어 있는 구성을 가지는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 13에 대응되는 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따른 강콘크리트 합성거더(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 2 및 도 3에는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 강콘크리트 합성거더(100)에 이용되는 보강판-트러스부재로 구성된 보강재(2)의 개략적인 사시도 및 횡방향 측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 강콘크리트 합성거더(100)는, 콘크리트 빔(1)과, 보강판-트러스부재로 이루어진 보강재(2)가 일체로 결합되어 합성되어 있는 구성을 가진다.

콘크리트 빔(1)은 교축방향 즉, 종방향으로 길게 연장된 부재로서, 도면에서는 상부플랜지와 복부, 그리고 하부플랜지를 가지는 I형 단면을 가지는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명에서 콘크리트 빔(1)의 종방향 단면 형상은 이에 한정되지 아니하며, 단순한 사각형, T형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.

보강재(2)는, 종방향으로 길게 연장된 강재판으로 이루어진 보강판(21), 종방향으로 길게 연장된 부재로 구성되며 연직방향으로 보강판(21)과 간격을 두고 배치되는 하부보강부재(22), 및 보강판(21)과 하부보강부재(22) 사이의 연직한 간격 사이에 지그재그로 배치되는 트러스부재(23)를 포함하여 구성된다. 보강재(2)는 콘크리트 빔(1)과 일체로 합성되는데, 구체적으로 트러스부재(23)의 하부 부분 및 하부보강부재(22)는 콘크리트 빔(1)에 매립되며, 보강판(21)은 콘크리트 빔(1)의 위쪽으로 콘크리트 빔(1)의 상면으로부터 연직방향 간격을 두고 위치한다. 보강판(21)의 상면과 하면 모두 또는 2곳 중 어느 한곳에는 스터드 등으로 이루어진 매립전단연결재(211)가 일체로 구비될 수 있다. 하부보강부재(22)는 강재판으로 이루어질 수도 있지만, 막대부재 또는 봉부재로 구성되어도 무방하다.

종방향의 단면형상을 도시한 도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 강콘크리트 합성거더(100)는, 콘크리트 빔(1)과 보강재(2)가 일체화되어 있으므로, 콘크리트 빔(1)에 의한 단면력에 더하여 보강재(2)의 단면력을 갖게 되며, 따라서 전체 강콘크리트 합성거더(100)에 의해 발휘되는 단면력이 단순히 콘크리트 빔만으로 이루어진 거더에 비하여 월등히 크게 되며, 강콘크리트 합성거더(100)의 형고는 크게 줄어들게 된다. 즉, 본 발명에 의하면, 콘크리트 빔(1)과 보강재(2)의 일체 합성에 의해 매우 낮은 형고를 가지는 저형고의 강콘크리트 합성거더(100)를 형성할 수 있게 되는 것이다. 특히, 도 1 내지 도 4에 도시된 제1실시예의 경우, 콘크리트 빔(1)은 상부 플랜지와 복부, 그리고 하부 플랜지를 가지는 단면 형상의 부재로 이루어져 있고, 하부보강부재(22)가 콘크리트 빔(1)의 하부 플랜지에 위치하고 있는데, 이와 같이 하부보강부재(22)가 콘크리트 빔(1)의 하부에 위치하게 되면 하부보강부재(22)의 보강에 의한 거더의 인장강성 향상도 도모할 수 있게 된다.

도 5에는 본 발명의 제2실시예에 따른 강콘크리트 합성거더(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 선 B-B에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6의 제2실시예처럼, 본 발명에서는 트러스부재(23)의 연직방향 길이가 제1실시예보다 작아서 하부보강부재(22)가 콘크리트 빔(1)의 상부플랜지 내에 위치할 수도 있다. 이와 같이 본 발명에서 하부보강부재(22)가 반드시 콘크리트 빔(1)의 하부플랜지에 위치하여야만 하는 것은 아니며, 콘크리트 빔(1)의 복부 또는 상부플랜지에 위치할 수도 있는 것이다. 한편, 도 7에는 본 발명의 제3실시예에 따른 강콘크리트 합성거더(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 7의 선 C-C에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있는데, 제3실시예처럼 본 발명에서는 트러스부재(23)가 횡방향으로 복수개의 간격을 두고 구비될 수도 있다.

도 9는 도 1에 도시된 강콘크리트 합성거더(100)의 상부에 현장 타설 콘크리트에 의한 슬래브(4)가 일체로 시공된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 10에는 도 9의 선 D-D에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 것처럼, 본 발명의 강콘크리트 합성거더(100)의 콘크리트 빔(1) 상부에 현장 타설 콘크리트에 의한 슬래브(4)가 일체로 시공되어 교량 구조물을 이루게 되는데, 이 경우 보강재(2)에서 콘크리트 빔(1)의 외부에 노출되어 있는 부분 즉, 트러스부재(23) 중 콘크리트 빔(1)에 매립되어 있지 아니한 상부 부분과 보강판(21)은 슬래브(4) 내에 완전히 매립된다. 슬래브(4)의 시공을 위하여 타설되는 콘크리트가 보강판(21)의 하면과 콘크리트 빔(1)의 상면 사이의 간격에도 충실하게 채워질 수 있도록, 보강판(21)에는 상하로 연통되는 관통공(211)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 관통공(211)이 형성되어 있으면, 슬래브(4)의 시공을 위하여 콘크리트가 타설되었을 때, 콘크리트가 관통공(211)을 통과하여 보강판(21)의 하면과 콘크리트 빔(1)의 상면 사이의 간격에 더욱 용이하게 그리고 더욱 충실하게 채워지게 된다.

한편, 본 발명의 강콘크리트 합성거더(100)에서는, 상기한 구성에 더하여, 전기에 의해 발열되는 기본 열선(3)이 보강판(21)에 더 설치될 수 있다. 도 11에는 도 1에 도시된 제1실시예의 구성에 더하여 보강판(21)에 기본 열선(3)이 추가 설치되어 있는 본 발명의 제4실시예에 따른 강콘크리트 합성거더(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 12에는 도 11에 도시된 제4실시예의 강콘크리트 합성거더(100) 상부에 현장 타설 콘크리트에 의한 슬래브(4)가 일체로 시공된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

기본 열선(heating coil)(3)은 전기에 의해 발열되어 보강판(21)을 가열하는 구성요소로서, 종방향으로 보강판(21)의 길이 전체에 포설되어 보강판(21)의 표면에 밀착 배치되는 것이 바람직하다. 특히 기본 열선(3)의 발열에 의해 제빙기능이 더욱 강화되도록 하기 위해서는, 도면에 도시된 것처럼 보강판(21)의 상면에 설치되는 것이 더욱 바람직하다. 그러나 기본 열선(3)이 보강재(2)의 하면에 밀착 설치되어도 무방하다. 또한 기본 열선(3)에 의한 효과를 더욱 배가하기 위해서는 도면에 예시된 것처럼, 기본 열선(3)을 횡방향으로 번갈아서 지그재그로 가로지르도록 배치하는 것이 바람직하다.

강콘크리트 합성거더(100)의 상부에 콘크리트가 타설되어 보강판(21)이 슬래브(4)에 매립되면 기본 열선(3) 역시 슬래브(4)의 콘크리트 내에 매립된다. 이 때, 기본 열선(3)의 단부는 슬래브(4)의 외부로 인출되어 존재하며 전원에 연결된다. 기본 열선(3)이 슬래브(4)에 매립된 상태에서 동절기에 기본 열선(3)에 전기가 공급되면, 전기저항을 가지고 있는 기본 열선(3)은 발열하게 되고, 발열된 열은 슬래브(4)에 전달되어 슬래브(4)의 온도가 상승하게 되므로, 슬래브(4)의 상면에서 결빙현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되는 제빙효과가 발휘된다. 특히, 위에서 살펴본 것처럼, 기본 열선(3)이 보강판(21)의 종방향 길이에 걸쳐서 보강판(21)에 밀착되어 배치된 경우, 기본 열선(3)이 발열하면서 보강판(21)의 온도 역시 함께 상승하게 되어, 기본 열선(3)에 의해 발생된 열이 보강재(2)를 통해서 슬래브(4)에 넓은 범위로 전달되고, 그에 따라 슬래브(4)에서 제빙효과가 넓은 범위에서 발휘되는 장점이 있다.

도 13에는 본 발명의 제1실시예에 따른 강콘크리트 합성거더(100)가 종방향으로 복수개로 연속 배치되어 연속화된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 14에는 도 13에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 강콘크리트 합성거더(100)는 종방향으로 복수개가 연속 배치되어 연속화될 수 있으며, 이렇게 강콘크리트 합성거더(100)가 종방향으로 연속화된 상태에서 그 위에 슬래브(4)가 일체로 시공될 수 있다. 도 15에는 연속화된 강콘크리트 합성거더(100) 위에 슬래브(4)가 일체로 시공된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

강콘크리트 합성거더(100)가 연속화되는 연속지점부에서는, 부모멘트가 발생하여 슬래브(4)에 인장력이 작용할 수 있다. 본 발명의 경우, 슬래브(4)에 부모멘트가 발생하게 되는 연속지점부의 부모멘트 발생구간을 이루게 되는 강콘크리트 합성거더(100)의 연속단부에는, 연속단부 가열 열선(30)이 보강판(21)에 더 구비될 수 있다. 연속단부 가열 열선(30)도 기본 열선(3)과 마찬가지로 전기에 의해 발열되는 부재로 이루어지는데, 종방향으로 서로 연속화되어 부모멘트 발생구간에 해당하게 될 강콘크리트 합성거더(100)의 연속단부에서 보강판(21)에 밀착되어 배치된다.

이와 같이 강콘크리트 합성거더(100)가 연속화되는 연속지점부의 부모멘트 발생구간에서 보강판(21)에 연속단부 가열 열선(30)이 구비된 상태에서, 강콘크리트 합성거더의 연속화를 위하여 종방향의 이웃하는 강콘크리트 합성거더의 보강판(21)이 서로 연결되고, 후속하여 강콘크리트 합성거더(100)의 상부에 슬래브(4)가 일체로 시공된다. 이 때, 슬래브(4)의 시공을 위한 콘크리트의 타설이 이루어지기 전에, 전원을 통하여 연속단부 가열 열선(30)에 전기를 공급하여 발열하게 만든다. 전기 저항으로 이루어진 연속단부 가열 열선(30)에 전기가 공급되어 연속단부 가열 열선(30)이 발열하게 되면, 밀착되어 있던 보강판(21)이 가열되어 온도가 상승하면서 종방향으로 열팽창하게 된다. 도 13에서 화살표 M은 보강판(21)이 팽창하는 방향을 보여주는 것이다.

연속지점부에서 보강판(21)이 종방향으로 연결되어 있고 연속단부 가열 열선(30)의 발열에 의해 보강판(21)의 연속단부가 가열되어 열팽창된 상태에서, 보강판(21)과 트러스부재(23)가매립되도록 콘크리트가 콘크리트 빔(1) 위에 타설되어 슬래브(4)가 시공된다. 콘크리트가 타설되어 양생되는 동안에도 보강판(21)은 열팽창 상태를 유지한다. 이를 위하여 슬래브(4)의 콘크리트 양생 동안에도 연속단부 가열 열선(30)에는 지속적으로 전기가 공급되어 발열되는 것이 바람직하며, 전원과의 연결상태 유지를 위하여 연속단부 가열 열선(30)의 단부는 기본 열선(3)과 마찬가지로 슬래브(4)의 외부로 인출되어 존재하여 한다.

콘크리트의 양생이 완료되어 슬래브(4)가 완성된 후, 연속단부 가열 열선(30)으로의 전기 공급을 중단하여 발열을 중지시키게 되면, 보강판(21)이 냉각되면서 보강판(21)에는 종방향으로의 수축 현상이 발생하게 되는데, 보강판(21)은 슬래브(4)와 일체화되어 있으므로 보강판(21)이 냉각되어 수축되면서 슬래브(4)에도 수축으로 인한 압축응력이 가해지게 된다. 즉, 슬래브(4)에 부모멘트가 발생하게 되는 연속지점부의 부모멘트 발생구간에서 연속단부 가열 열선(30)의 가열에 의해 온도팽창되어 있던 보강판(21)의 연속단부가 식으면서 보강판(21)이 온도수축하게 되고, 그에 따라 보강판(21)과 일체화되어 있던 슬래브(4)에도 수축시키려는 방향으로의 프리스트레스 즉, 압축 프리스트레스가 도입되는 것이다. 도 15에서 화살표 N은 슬래브(4)에 압축 프리스트레스가 도입되는 방향을 보여주는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면, 연속지점부에서 부모멘트로 인하여 슬래브(4)에 발생하는 인장응력에 대응하는 압축 프리스트레스의 도입을 위하여 필요한 텐던의 배치를 줄일 수 있으며, 그에 따라 텐던에 의한 프리스트레스의 도입하는데 소요되는 비용을 절감하여 시공경제성을 향상시킬 수 있게 되며, 슬래브의 두께가 작아서 충분한 량의 텐던을 배치하기 어려운 경우에도 부모멘트로 인한 인장응력 발생에 효과적으로 대응할 수 있게 된다.

한편, 위의 설명에서 참조한 도면에 예시된 실시예의 경우, 보강판(21)의 횡방향 폭이 전체 거더의 길이에 대해 일정한 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라서는 연속지점부에서 보강판(21)의 횡방향 폭은 다른 부분보다 더 확대될 수도 있다. 도 16에는 이웃하는 강콘크리트 합성거더와 연속화되는 연속지점부에서 보강판(21)의 횡방향 폭이 확대되어 있는 구성을 가지는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 13에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 16에 예시된 실시예처럼, 이웃하는 강콘크리트 합성거더가 서로 연결되어 연속화되는 연속지점부에서, 보강판(21)의 횡방향 폭은 다른 부분보다 더 크게 확대될 수도 있다. 이렇게 연속지점부에서 보강판(21)이 확대된 횡방향 폭을 갖게 되면, 부모멘트가 발생하는 연속지점부에서 인장력에 저항하는 강재량이 증가하게 되고, 연속단부 가열 열선(30)의 가열 후 냉각 수축에 의한 프리스트레스 도입량도 증가하게 되어, 부모멘트에 대한 인장강성이 커지게 되는 유리한 효과가 발휘된다.

도면에는 도시되지 아니하였지만, 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 제2실시예 및 도 7 및 도 8에 도시된 본 발명의 제3실시예에 따른 강콘크리트 합성거더(100)의 경우에도, 도 1의 제1실시예와 마찬가지로 보강판(21)과, 트러스부재(23) 중 콘크리트 빔(1)에 매립되어 있지 아니한 부분은 슬래브(4) 내에 완전히 매립되도록, 콘크리트 빔(1) 상부에 현장 타설 콘크리트에 의한 슬래브(4)가 일체로 시공되어 교량 구조물을 이루게 된다. 또한 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 제2실시예 및 도 7 및 도 8에 도시된 본 발명의 제3실시예에 따른 강콘크리트 합성거더(100)의 경우에도, 종방향으로 복수개로 연속 배치되어 연속화될 수 있으며, 보강판(21)에 기본 열선(3)과 연속단부 가열 열선(30)이 배치될 수 있다. 따라서 위에서는 제1실시예를 예시하여 본 발명의 구성과 특징, 그리고 발명 효과를 설명하였으나, 동일한 내용이 본 발명의 다른 실시예도 동일하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다.

1: 콘크리트 빔
2: 보강재
3: 기본 열선
4: 슬래브
21: 보강판
23: 트러스부재
30: 연속단부 가열 열선

Claims (4)

1. 콘크리트 빔(1)과 보강재(2)의 일체 합성 구성을 가지고 있는데;
   보강재(2)는, 종방향으로 길게 연장된 강재판으로 이루어진 보강판(21), 종방향으로 길게 연장된 부재로 구성되며 연직방향으로 보강판(21)과 간격을 두고 배치되는 하부보강부재(22), 및 보강판(21)과 하부보강부재(22) 사이의 연직한 간격 사이에 배치되는 트러스부재(23)를 포함하여 구성되며;
   트러스부재(23)의 하부 부분 및 하부보강부재(22)가 콘크리트 빔(1) 내에 매립되어 위치하고;
   보강판(21)은 콘크리트 빔(1)의 위쪽으로 콘크리트 빔(1)의 상면으로부터 연직방향 간격을 두고 위치하며;
   콘크리트 빔(1)의 상부에 슬래브(4)가 시공되면 보강재(2) 중에서 콘크리트 빔(1)의 상부에 노출되어 있는 보강판(21)과 트러스부재(23)의 상부 부분은 슬래브(4)의 콘크리트에 매립되어 슬래브(4)와 일체화되며;
   전기공급에 의해 발열되어 보강판(21)을 가열하는 기본 열선(3)이 종방향으로 보강판(21)의 길이 전체에 대해 보강판(21)의 하면에 밀착 배치되어 있어서, 보강판(21)이 슬래브(4)의 콘크리트에 매립되도록 슬래브(4)가 시공되었을 때, 기본 열선(3)이 가열되어 보강판(21)의 온도가 상승하게 됨으로써 기본 열선(3)에 의해 발생된 열이 보강판(21)을 통해서 슬래브(4)로 전달되어 슬래브(4)의 온도를 상승시킴으로써 제빙이 이루어지게 되며;
   종방향으로 이웃하는 강콘크리트 합성거더와 연속화되어 슬래브(4)에 부모멘트가 발생하게 되는 연속지점부의 부모멘트 발생구간에 해당되는 연속단부에서 보강판(21)의 횡방향 폭은 다른 부분보다 더 크게 확대되어 있고;
   상기 횡방향 폭이 확대되어 있는 연속단부에는, 전기공급에 의해 발열되는 연속단부 가열 열선(30)이 보강판(21)에 밀착되어 배치되어 있으며;
   강콘크리트 합성거더의 연속화를 위하여 종방향의 이웃하는 보강판(21)이 서로 연결되었을 때, 가열 열선(30)의 발열에 의해 보강판(21)의 연속단부에서 보강판(21)이 가열되어 열팽창된 상태에서 보강판(21)이 매립되도록 콘크리트가 타설되어 슬래브(4)가 시공된 후, 연속단부 가열 열선(30)의 발열이 중지되어 보강판(21)이 냉각 수축됨으로써 슬래브(4)의 부모멘트 구간에서 슬래브(4)에 압축 프리스트레스가 도입되도록 하며;
   보강판(21)이 슬래브(4) 내에 완전히 매립되었을 때 슬래브(4)의 콘크리트가 보강판(21)의 하면과 콘크리트 빔(1)의 상면 사이의 간격에도 충실하게 채워질 수 있도록, 보강판(21)에는 상하로 연통되는 관통공(211)이 형성되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 강콘크리트 합성거더.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   트러스부재(23)는 횡방향으로 복수개가 간격을 두고 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 강콘크리트 합성거더.

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