KR101791062B1 - Method of manufacturing steel girder and steel girder manufactured using same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법에 관한 것으로, 강재 거더의 제작 방법으로서, 제1플랜지와 복부로 이루어진 'T'자형 단면을 포함하여 형성되고 강재로 형성된 제1거더를 준비하는 단계와; 상기 제1거더의 상기 복부에 대하여 제1위치에서 이동 변위는 구속하되 회전 변위는 허용되게 강재 플레이트를 상기 복부에 고정시키는 강재 플레이트 설치단계와; 상기 강재 플레이트를 매개로 유압잭에 의하여 상기 제1거더의 중앙부가 상기 제1플랜지의 위치의 반대쪽으로 볼록해지는 방향으로 휨 하중을 도입하는 휨하중 도입 단계와; 상기 제1거더에 휨 변형이 발생된 상태로 상기 제1거더의 복부에 제2플랜지를 결합하여 I자를 포함하는 단면의 강재 거더로 형성하는 제2플랜지 결합단계와; 상기 유압잭에 의하여 도입된 휨 하중을 제거하는 휨하중 제거단계와; 상기 강재 플레이트를 상기 복부로부터 제거하는 강재플레이트 제거단계를; 포함하여 구성되어, 제1거더의 복부에 강재 플레이트를 2군데 이상의 위치에서 힌지 결합하여 두고, 강재 플레이트를 매개로 하여 유압잭으로 휨 하중을 도입하므로, 제1거더에 휨 하중을 도입하는 데 필요한 반력을 강재 플레이트가 지지하게 함으로써 제1거더에 휨 하중을 도입하는 공정이 안정적으로 행해지면서 시공이 안전하고 간편해지면서 정확한 크기의 압축 프리스트레스를 도입하여 제작되는 프리스트레스트 강재 거더 및 이를 이용한 교량을 제공한다. The present invention relates to a method of manufacturing a prestressed steel girder, comprising the steps of: preparing a first girder formed of a steel material and including a "T" -shaped section of a first flange and a belly; A steel plate installing step of fixing the steel plate to the abdomen with the displacement displaced at the first position with respect to the abdomen of the first girder but with the rotational displacement allowed; A flexural load introducing step of introducing a flexural load in a direction in which a central portion of the first girder is convexed to the opposite side of the position of the first flange by a hydraulic jack via the steel plate; A second flange coupling step of coupling a second flange to the abdomen of the first girder in a state in which the first girder is bent and forming a steel girder having an I-shaped cross section; A bending load removing step of removing a bending load introduced by the hydraulic jack; A steel plate removing step of removing the steel plate from the abdomen; And the steel plate is hinged at two or more positions on the abdomen of the first girder and the flexural load is introduced into the hydraulic jack via the steel plate so that the reaction force necessary to introduce the flexural load into the first girder The present invention provides a prestressed steel girder and a bridge using the prestressed steel girder which are manufactured by introducing a precise compression prestress into a steel girder by supporting a steel plate and introducing a flexural load into the first girder stably.
Description
본 발명은 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 강재 거더의 하부 플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하여 보다 높은 내하 능력을 갖는 판형교를 시공할 수 있도록 하는 프리스트레스트 강재 거더에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a prestressed steel girder, and more particularly, to a prestressed steel girder which allows a pressurized prestress to be introduced into a lower flange of a steel girder so that a plate- will be.
일반적으로 콘크리트는 압축 응력에는 높은 저항 능력을 갖고 저렴한 장점이 있지만 인장 응력에 취약한 단점이 있으므로, 인장 응력에 높은 저항 능력을 갖는 강재 거더(10)를 이용하여 교량이 시공된다. In general, concrete has a high resistance to compressive stress and is inexpensive but has a disadvantage that it is vulnerable to tensile stress. Therefore, a bridge is constructed using a
그리고, 교량 바닥판의 하중을 지지하는 거더의 제작 과정에서 콘크리트의 양생 시간을 단축하기 위하여, I자 단면 형상의 강재 거더(10)만으로 교량 바닥판(20)을 지지하는 형식의 판형교는 시공이 간편하고 신속하므로 널리 적용되고 있다. In order to shorten the curing time of the concrete in the process of manufacturing the girder supporting the load of the bridge deck, the plate-type bridge supporting the
즉, 판형교(9)는, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 미리 공장에서 제작된 강재 거더(10)를 시공 현장으로 운반하고, 경간 길이가 운반 가능한 길이를 초과하는 대부분의 경우에 강재 거더(10)를 종방향으로 이은 후, 교각이나 교대 등의 하부 구조(51) 상에 강재 거더(10)를 거치시키고, 거치된 강재 거더(10)의 상측에 거푸집을 설치하여 바닥판 콘크리트를 강재 거더(10)에 합성시킨 후, 바닥판 콘크리트(20)의 상면에 포장면(30)과 난간(35)을 설치하는 것에 의하여 시공된다. In other words, the plate-
그러나, 판형교(9)는 교량 바닥판(20)에 작용하는 하중을 지지하기 위한 강재 거더(20)의 강재 사용량이 상대적으로 많아지므로, 강재 소비량에 따른 시공 비용이 증가하는 문제가 있었다. However, since the
이와 같은 문제를 극복하기 위하여, 교량 바닥판(20)을 지지하는 강재 거더(20)의 중립축 하연에 압축 응력을 도입하는 방안이 모색되었다. 그러나, 강재 거더(20)의 중립축 하연에 압축 응력을 도입하는 것은 대단히 복잡하고 까다로운 공정이 필요하고, 정확한 크기의 압축 응력의 도입이 어려워 현실적으로 제작되지 못하는 한계가 있었다. In order to overcome such a problem, a method of introducing compressive stress to the lower edge of the neutral axis of the
즉, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0075178호에 따르면, 프레스 장치에 하부 플랜지와, 복부판과, 상부 플랜지를 순차적으로 거치시킨 상태에서, 프레스 장치로 복부판을 휨 변형시킨 상태에서 상부 플랜지와 하부 플랜지를 결합하여, 복부판의 휨 변형이 복원되려는 힘을 이용하여 하부 플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하는 방안이 제시되었다.That is, according to Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0075178, in a state in which the lower flange, the upper plate, and the upper flange are sequentially placed on the press apparatus, It is proposed to combine flanges to introduce compressive prestress into the lower flange using the force to restore the flexural deformation of the baffle plate.
그러나, 복부판의 단면은 상대적으로 작으므로, 복부판의 휨 변형에 의하여 하부 플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하는 크기가 작아 그 효율이 매우 낮은 문제가 있었다. 무엇보다도, 복부판을 상하 방향으로 휨 변형을 발생시키는 과정에서 좌굴이 발생될 가능성이 매우 높으므로, 횡좌굴을 억제하기 위해서는 복부판의 양측에 횡지지대를 설치하여야 하는 공정이 매우 까다로운 한계가 있었다. 이 뿐만 아니라, 프레스 장치를 활용하더라도 복부판을 상하 방항으로 휘게 하는 힘을 도입하는 것 자체가 매우 어려우므로, 제작이 까다로운 것에 비하여 하부 플렌지에 도입되는 압축 프리스트레스가 작아 사실상 시공되지 못하는 문제가 있었다.However, since the cross section of the baffle plate is relatively small, there is a problem that the compression prestress is introduced into the lower flange by the bending deformation of the baffle plate, so that the efficiency is very low. Above all, it is very likely that buckling will occur in the process of generating bending deformation in the up and down direction of the biped plate. Therefore, there is a very strict limit to the process of installing the transverse bands on both sides of the biped plate in order to suppress lateral buckling. In addition, there is a problem in that it is difficult to introduce the force for bending the bend plate in the up and down direction even if the press apparatus is used, so that the compression prestress introduced into the lower flange is small.
이와 같이, 강재거더의 중립축 하연에 압축 프리스트레스를 도입하는 구조는 그동안 제안되어 왔지만, 강재 거더의 하부 플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하는 공정이 매우 까다로우며 복잡한 설비를 요구할 뿐만 아니라, 복부에 압축력이 작용하여 횡좌굴의 위험이 상존하므로 실용화되지 못하고 있었다. As described above, a structure for introducing the compression prestress into the lower edge of the neutral axis of the steel girder has been suggested in the past, but the process of introducing the compression prestress into the lower flange of the steel girder is very complicated and requires complicated equipment. So that there is a risk of lateral buckling.
이에 따라, 강재 거더의 중립축 하연에 압축 프리스트레스를 도입하는 공정을 보다 단순화하고 복부의 횡좌굴을 확실하게 억제하여, 복잡한 설비를 필요로 하지 않으면서 안전하게 프리스트레스트 강재 거더를 제작할 필요성이 크게 대두되고 있다.Thereby, there is a great need to simplify the process of introducing the compression prestress into the lower edge of the neutral axis of the steel girder and reliably suppress lateral buckling of the abdomen, and to securely manufacture the prestressed steel girder without complicated equipment .
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 복부에서의 횡좌굴을 확실하게 억제하여 안전성을 확보하면서 복잡한 설비없이도 간편하고 신속한 공정으로 하부 플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하여 높은 지지 능력을 갖는 강재 거더를 제작하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a steel girder having a high supporting ability by introducing a compressive prestress into a lower flange by a simple and quick process without any complicated equipment while reliably suppressing lateral buckling in the abdomen, And the like.
또한, 본 발명은, I형 단면의 강재 거더의 하부 플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하는 공정이 간편하고 안전하면서도, 정확한 크기의 압축 프리스트레스를 도입하게 하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to introduce a compressive prestress into a lower flange of an I-shaped cross-section of a steel girder in a simple and safe manner while introducing an accurate compression prestress.
그리고, 본 발명은, 강재 거더의 하부 플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하는 데 사용되는 설비를 재사용하여, 하나의 설비를 이용하여 추가 비용없이 프리스트레스트 강재 거더를 일괄 제작할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to reuse facilities used for introducing a compression prestress into a lower flange of a steel girder so that a prestressed steel girder can be manufactured in a batch without additional cost by using one facility.
또한, 본 발명은, 상기와 같이 제작된 강재 거더를 이용하여 보다 작은 단면으로도 높은 내하 능력을 갖는 판형교를 시공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to construct a plate-like bridge having a high load-bearing capacity even with a smaller cross section by using the steel girder fabricated as described above.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 강재 거더의 제작 방법으로서, 제1플랜지와 복부로 이루어진 'T'자형 단면을 포함하여 형성되고 강재로 형성된 제1거더를 준비하는 단계와; 상기 제1거더의 상기 복부에 대하여 제1위치에서 이동 변위는 구속하되 회전 변위는 허용되게 강재 플레이트를 상기 복부에 고정시키는 강재 플레이트 설치단계와; 상기 강재 플레이트를 매개로 유압잭에 의하여 상기 제1거더의 중앙부가 상기 제1플랜지의 위치의 반대쪽으로 볼록해지는 방향으로 휨 하중을 도입하는 휨하중 도입 단계와; 상기 제1거더에 휨 변형이 발생된 상태로 상기 제1거더의 복부에 제2플랜지를 결합하여 I자를 포함하는 단면의 강재 거더로 형성하는 제2플랜지 결합단계와; 상기 유압잭에 의하여 도입된 휨 하중을 제거하는 휨하중 제거단계와; 상기 강재 플레이트를 상기 복부로부터 제거하는 강재플레이트 제거단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법을 제공한다.According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a steel girder, comprising the steps of: preparing a first girder formed of a steel material and including a T-shaped cross section of a first flange and a waist; A steel plate installing step of fixing the steel plate to the abdomen with the displacement displaced at the first position with respect to the abdomen of the first girder but with the rotational displacement allowed; A flexural load introducing step of introducing a flexural load in a direction in which a central portion of the first girder is convexed to the opposite side of the position of the first flange by a hydraulic jack via the steel plate; A second flange coupling step of coupling a second flange to the abdomen of the first girder in a state in which the first girder is bent and forming a steel girder having an I-shaped cross section; A bending load removing step of removing a bending load introduced by the hydraulic jack; A steel plate removing step of removing the steel plate from the abdomen; The present invention also provides a method of manufacturing a prestressed steel girder.
이는, 제1플랜지와 복부가 연결된 제1거더 상태에서 제1거더를 향하여 제1거더가 볼록해지는 휨 하중이 도입된 상태에서 제2플랜지가 제1거더의 복부에 결합되고, 제2플랜지가 복부에 결합된 상태에서 휨 하중이 제거되는 것에 의하여, 제1플랜지와 복부가 결합된 제1거더가 원래의 형태로 복원하려는 탄성 복원력이 결합된 제2플랜지에 작용하게 하여, 강재 거더의 제1플랜지와 제2플랜지 중 어느 하나에 압축 프리스트레스를 도입하기 위함이다.This is because the second flange is coupled to the abdomen of the first girder while the first flange is coupled to the abdomen of the abdomen in a state where the first girder is bent toward the first girder, The first flange and the abdomen coupled to each other are caused to act on the second flange coupled with the elastic restoring force to restore the original shape, To introduce a compression prestress into either the first flange or the second flange.
여기서, 제1거더가 강재 거더의 제2플랜지를 제외한 제1플랜지와 복부로 이루어진 제1거더 단면이 높은 휨 강성을 갖도록 크게 형성됨에 따라, 제1거더에 도입하는 휨 하중의 크기를 크게 도입하는 것이 가능해지므로, 제1플랜지와 제2플랜지에 압축 프리스트레스를 보다 더 크게 도입할 수 있다. Here, since the first girder is formed such that the first girder section including the first flange and the abdomen except for the second flange of the steel girder has a high flexural rigidity, the magnitude of the flexural load introduced into the first girder is largely introduced It is possible to introduce a compressive prestress into the first flange and the second flange even more.
무엇보다도, 본 발명은 제1거더의 복부에 하나의 강재 플레이트를 이동 변위는 구속하고 회전 변위는 허용하는 결합(즉, 힌지 결합)을 2군데 이상에서 한 상태에서, 강재 플레이트를 매개로 하여 유압잭으로 휨 하중을 도입하므로, 제1거더에 휨 하중을 도입하는 데 필요한 반력을 강재 플레이트가 지지하게 되어, 제1거더에 휨 하중을 도입하는 공정이 강재 플레이트를 매개로 안정적으로 행해질 수 있는 효과를 얻을 수 있다. In particular, the present invention is characterized in that a steel plate is fixed to the abdomen of the first girder at a position where the displacement is restricted and the rotational displacement is allowed (i.e., the hinge is engaged) at two or more positions, Since the steel plate supports the reaction force necessary for introducing the flexural load into the first girder so that the process of introducing the flexural load into the first girder can be performed stably through the steel plate Can be obtained.
또한, 강재 플레이트가 제1거더에 힌지 결합되어 있으므로, 제1거더가 강재 플레이트에 대하여 상하 좌우 방향으로의 변위가 구속되면서 회전 변위가 허용되는 상태이므로, 강재 플레이트를 매개로 하여 제1거더에 휨 하중을 도입하는 과정에서, 유압잭에 의해 도입되는 휨 하중이 손실없이 전부 제1거더의 휨 변형을 야기하는 하중으로 작용하므로, 휨 하중의 도입 효율이 향상되는 이점도 얻어진다. In addition, since the steel plate is hinged to the first girder, the first girder is in a state in which the displacement in the up-and-down and left-right directions is restricted with respect to the steel plate and the rotational displacement is allowed. In the process of introducing the load, the advantage that the bending load introduced by the hydraulic jack acts as a load that causes the bending deformation of the first girder all without loss, has an advantage that the introduction efficiency of the bending load is improved.
이 뿐만 아니라, 강재 플레이트가 제1거더의 복부에 결합되어 있으므로, 제1거더에 휨 하중을 도입하는 과정에서 압축 응력이 작용하는 복부에서 횡좌굴이 발생되는 위험이, 제1거더의 복부의 단면을 보완하는 강재 플레이트에 의하여 해소되므로, 제1거더의 복부의 횡변위를 억제하는 설비를 갖추지 않더라도, 안전한 휨 하중의 도입이 가능해지는 효과도 얻을 수 있다. In addition, since the steel plate is coupled to the abdomen of the first girder, there is a risk that lateral buckling occurs in the abdomen where compressive stress acts in the process of introducing a flexural load into the first girder, So that it is possible to obtain an advantageous effect that a safe flexural load can be introduced even without a facility for suppressing lateral displacement of the abdomen of the first girder.
즉, 본 발명은 강재 플레이트를 제1거더의 복부의 2군데 이상에서 힌지 결합되게 고정시킨 상태에서, 강재 플레이트를 매개로 유압잭에 의하여 제1거더에 휨 하중을 도입함으로써, 유압잭에 의한 휨 하중이 전부 제1거더의 휨 변형을 유도하는 데 사용되므로 하중 전달 효율이 우수해지며, 제1거더의 휨 변형이 발생되면서도 강재 플레이트에 의하여 복부 단면이 보강되면서 복부에서의 횡좌굴을 억제하여 횡지지대를 설치하는 번거로움이 없더라도 안전성이 확보되고, 정확한 하중을 제1거더에 도입하여 제1플랜지와 제2플랜지에 압축 프리스트레스가 도입되므로 도입된 압축 프리스트레스를 정확하게 보다 크게 도입하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. That is, according to the present invention, a flexural load is applied to the first girder by a hydraulic jack via a steel plate in a state where the steel plate is hingedly connected at two or more places of the abdomen of the first girder, Since all of the girders are used to induce the flexural deformation of the first girder, the load transfer efficiency is improved, and the flexural deformation of the first girder is generated, while the abdomen section is reinforced by the steel plate, It is possible to obtain an advantageous effect of accurately introducing the introduced compression prestress more accurately because the safety is ensured even when there is no installation inconvenience and the accurate load is introduced into the first girder and the compression prestress is introduced into the first flange and the second flange.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 제1플랜지는 하부 플랜지이고, 상기 제2플랜지는 상부 플랜지로 형성될 수 있다. 즉, 제1플랜지를 하부 플랜지로 형성하는 경우에는, 유압잭을 이용하여 제1거더에 도입한 휨 하중에 의하여 제1플랜지에 높은 압축 응력이 도입되고, 이 상태에서 제1거더의 복부 상단에 제2플랜지가 상부 플랜지로 결합됨에 따라, 상부 플랜지에 의하여 제1거더에 도입되었던 휨 변형이 원래의 형상으로 전부 복귀하지 못하고 일부만 복귀하므로, 복귀하지 못하는 양만큼 제1플랜지(하부 플랜지) 및 제1거더의 복부 하연에 압축 프리스트레스가 도입된다. Meanwhile, according to a preferred embodiment of the present invention, the first flange is a lower flange, and the second flange is formed as an upper flange. That is, when the first flange is formed as a lower flange, a high compressive stress is introduced into the first flange by the flexural load introduced into the first girder by using the hydraulic jack, and in this state, As the flange is coupled to the upper flange, the bending deformation introduced into the first girder by the upper flange can not be completely restored to the original shape, but only partially. Therefore, the first flange (lower flange) A compression prestress is introduced into the lower abdomen of the girder.
이를 통해, 제작이 완료된 프리스트레스트 강재 거더는 하부 플랜지 뿐만 아니라 중립축 하측의 복부에도 압축 프리스트레스가 도입되므로, 강재 거더에 도입되는 압축 프리스트레스의 크기를 극대화하여, 바닥판 및 활하중을 지지하는 내하 능력을 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다. As a result, the prestressed steel girder which has been manufactured is introduced not only with the lower flange but also with the compressive prestress in the lower part of the neutral axis, thereby maximizing the size of the compression prestress introduced into the steel girder. A height advantageous effect can be obtained.
이 때, 제2플랜지는 제1플랜지에 비하여 보다 큰 단면으로 형성되어, 제1거더가 원래의 형상으로 복귀하는 정도를 줄여줌으로써, 강재 거더의 하부 플랜지 및 중립축 아래의 복부에 도입되는 압축 프리스트레스의 크기를 보다 높일 수 있다.At this time, the second flange is formed in a larger cross-section than the first flange, thereby reducing the extent to which the first girder returns to its original shape, thereby reducing the compression of the compression flanges of the compressive prestress introduced into the lower flange of the steel girder, The size can be further increased.
여기서, 상기 휨 하중 도입단계는, 상기 제1거더가 'ㅗ'자형 단면의 자세에서 행해지고, 상기 제1거더는 상방을 향하여 볼록한 휨 변형이 도입되는 것에 의해 이루어진다. Here, the bending load introducing step is performed by the first girder being performed in a posture of a "ㅗ" -shaped section, and the first girder introducing a convex bending deformation toward the upward direction.
그리고, 상기 휨하중 도입단계 이전에, 상기 제1거더의 양단으로부터 이격된 위치에 내민보 형태로 지면에 지지시키는 거더 지지 단계를 더 포함하고, 상기 제2플랜지 결합단계는 상기 제1거더가 내민보 형태로 지지된 상태에서 행해짐으로써, 제1거더를 매달거나 복잡한 프레스 설비를 설치하지 않고서도 제작이 보다 용이해지고 안전성이 담보되는 이점을 얻을 수 있다.The method according to claim 1, further comprising: a girder supporting step of supporting, at a position spaced apart from both ends of the first girder, By doing so, it is possible to obtain an advantage that the manufacturing is facilitated and the safety is ensured without hanging the first girder or installing a complicated press facility.
이 때, 상기 제1거더를 내민보 형태로 지지하는 위치는 상기 강재 플래이트가 상기 제1거더의 복부에 힌지 결합되는 2개 위치로 정해지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유압잭으로 강재 플레이트에 대하여 제1거더를 힘을 도입함에 따라, 제1거더의 휨 변형이 발생될 때에 2개의 지지점을 중심으로 휨 변형이 발생되어 원활한 휨 변형을 유도할 수 있다. In this case, it is preferable that a position for supporting the first girder in the mining form is defined as two positions where the steel plate is hinged to the abdomen of the first girder. As a result, when a force is applied to the first girder with respect to the steel plate by the hydraulic jack, when the first girder is flexurally deformed, flexural deformation is generated around the two support points to induce smooth flexural deformation.
그리고, 제1거더를 지지하는 지지점 중 어느 하나 이상은 제1거더의 길이 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 제1거더에 휨 변형이 발생되어 강재 플레이트와 연결된 2개의 힌지 사이의 수평 간격이 변동하더라도, 제1거더를 안정적으로 거치할 수 있다. It is preferable that at least one of the supporting points for supporting the first girder is provided so as to be movable in the longitudinal direction of the first girder. Thus, the first girder can be stably mounted even if the first girder is deformed in the horizontal direction to change the horizontal distance between the two hinges connected to the steel plate.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 제1플랜지는 상부 플랜지이고, 상기 제2플랜지는 하부 플랜지로 형성될 수 있다. 즉, 제1플랜지를 상부 플랜지로 형성하는 경우에는, 유압잭으로 제1거더에 휨 변형시킨 상태에서, 복부의 하연에 인장 응력이 도입되는 데, 이 상태에서 제1거더의 복부 하단에 제2플랜지가 하부 플랜지로 결합됨에 따라, 상부 플랜지와 복부가 결합된 제1거더가 원래의 형태로 복원하려는 탄성 복원력에 의하여 하부 플랜지(제2플랜지)에 압축 프리스트레스를 도입할 수 있게 된다. According to another embodiment of the present invention, the first flange is an upper flange, and the second flange is a lower flange. That is, when the first flange is formed as the upper flange, tensile stress is introduced into the lower edge of the abdomen in a state in which the first jacket is bent by the hydraulic jack. In this state, The first girder combined with the upper flange and the abdomen can introduce the compressive prestress into the lower flange (second flange) by the elastic restoring force to restore the original shape.
이와 같이 강재 거더를 제작하는 경우에는, 복부의 중립축 하측에는 인장 프리스트레스가 도입되지만, 강재는 인장력에 대하여 높은 저항 능력을 가지므로 바닥판이나 활하중에 의해 파손되는 정도를 넘어서지 않으며, 공용 중 거더의 중앙부 하연에 작용하는 인장 응력을 상기와 같이 하부 플랜지에 도입된 압축 프리스트레스로 상쇄시킬 수 있게 된다. When a steel girder is manufactured as described above, a tensile prestress is introduced to the lower side of the neutral axis of the abdomen. However, since the steel has a high resistance against the tensile force, the girder does not exceed the degree of breakage caused by the bottom plate or live load, The tensile stress acting on the lower edge can be canceled by the compression prestress introduced into the lower flange as described above.
상기 휨 하중 도입단계는, 상기 제1거더가 'ㅜ'자형 단면의 자세에서 행해지고, 상기 제1거더는 하방을 향하여 볼록한 휨 변형이 도입될 수 있다.In the flexural load introduction step, the first girder is performed in a posture having a tapered shape, and the first girder can be introduced with a convex bending deformation toward the downward direction.
이를 위하여, 상기 휨하중 도입단계 이전에, 상기 제1거더를 공중에 매다는 거더 매달기 단계를 더 포함하고, 상기 제2플랜지 결합단계는 상기 제1거더가 공중에 매달린 상태에서 행해질 수 있다. To this end, the apparatus may further include a girder suspending step for suspending the first girder in the air prior to the flexural load introduction step, and the second flange joining step may be performed while the first girder is suspended in the air.
이를 통해, 유압잭으로 제1거더에 휨 하중을 도입하는 것에 의하여 제1거더의 중앙부가 하방으로 볼록해지는 방향으로의 휨 변형이 발생되는 것이 지면과의 간섭 없이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이와 동시에 제2플랜지를 제1거더의 복부에 결합하는 공정이 원활하게 이루어질 수 있게 되어, 프리스트레스트 강재 거더의 제작 과정이 훨씬 수월해지고 정확한 프리스트레스의 도입이 보장될 수 있게 된다. Accordingly, by introducing a flexural load into the first girder by the hydraulic jack, it is possible to smoothly perform the bending deformation in the direction in which the central portion of the first girder is convex downward without interference with the ground. At the same time, The process of joining the flange to the abdomen of the first girder can be performed smoothly, so that the manufacturing process of the prestressed steel girder becomes much easier and the introduction of the precastress can be guaranteed.
한편, 하부 플랜지를 형성하는 상기 제2플랜지는 상기 제1플랜지에 비하여 단면이 보다 더 크게 형성되어, 교량에서 높은 인장 응력이 작용하는 위치에서의 저항 능력을 향상시킬 수 있으며, 제1거더에 도입하는 휨 하중을 크게 도입하더라도 큰 단면의 하부 플랜지에서 압축 프리스트레스로 수용하여 그 만큼 저항 능력을 높일 수 있게 된다.On the other hand, the second flange forming the lower flange is formed to have a larger cross-section than the first flange, so that the resistance capability at a position where a high tensile stress acts on the bridge can be improved, It is possible to accommodate the lower flange of the large cross section in the compressive prestress, thereby increasing the resistance capability.
그리고, 제1거더의 복부는 휨 변형이 발생되지 않은 상태에서 상방으로 볼록한 아치 형태로 형성되어, 최종적으로 제작이 완료된 강재 거더의 복부도 상방으로 약간 볼록한 아치 형태로 유지되게 한다. 이에 의하여, 강재 거더의 상면에 합성되는 바닥판 콘크리트의 하중에 의하여 하방으로의 하중이 작용하면서 수평선에 근접한 일직선 형태로 된다. In addition, the abdomen of the first girder is formed in a convex arch shape upward in a state in which no flexural deformation is generated, so that the abdomen of the final fabricated girder is also held upward in a slightly convex arch shape. As a result, a downward load is applied by the load of the bottom plate concrete synthesized on the upper surface of the steel girder, resulting in a straight line shape close to the horizontal line.
한편, 상기 제1위치는 상기 제1거더의 양단으로부터 이격된 2개 이상의 위치로 정해질 수 있다. 이에 의하여, 강재 플레이트를 매개로 제1거더를 유압잭으로 밀어내는 힘을 가하는 동안에, 강재 플레이트가 제1거더에 대하여 제 위치를 유지하면서 제1거더에 휨 하중이 도입될 수 있다. On the other hand, the first position may be defined as two or more positions spaced from both ends of the first girder. Thereby, while exerting a force to push the first girder to the hydraulic jack via the steel plate, the flexural load can be introduced into the first girder while the steel plate maintains its position with respect to the first girder.
그리고, 상기 제1위치는 상기 제1거더의 양단으로부터 상기 제1거더의 길이(L)의 L/5 내지 3L/5 만큼 이격된 위치로 정해질 수 있다. 이는, 제1거더에 휨 하중이 도입되어 휨 변형이 발생되면, 양단으로부터 L/4만큼 이격된 위치를 기준으로 상방 변위와 하방 변위가 발생되므로, 상방 변위와 하방 변위가 발생되는 경계 지점에서 강재 플레이트를 고정시키는 것이 적은 휨 하중에 의해 휨 변위를 최대로 발생시킬 수 있기 때문이다. 다만, 양단으로부터 L/4만큼 이격된 위치에 국한되지 않으며, 대략 L/4만큼 이격된 위치에서 유사한 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 대략 L/4는 거더 길이(L)의 1/20~3/20정도 편차를 두고 위치하는 L/5 내지 3L/5 만큼 이격된 위치가 될 수 있다. The first position may be defined as a distance L / 5 to 3L / 5 of the length L of the first girder from both ends of the first girder. This is because, when a flexural load is introduced into the first girder and a bending deformation occurs, an upward displacement and a downward displacement are generated based on a position spaced by L / 4 from both ends, This is because it is possible to maximize the deflection displacement due to the small flexural load. However, the present invention is not limited to the positions separated by L / 4 from both ends, and a similar effect can be obtained at positions separated by approximately L / 4. Here, approximately L / 4 may be a position spaced apart by L / 5 to 3L / 5, which is located with a deviation of approximately 1/20 to 3/20 of the girder length L. [
이와 같이, 강재 플레이트가 제1거더의 복부에 양단으로부터 대략 L/4만큼 이격된 위치에서 이동 변위는 구속되고 회전 변위는 허용되는 힌지 형태로 결합됨에 따라, 유압잭에 의해 도입되는 힘의 크기를 가능한 낮추면서도 제1거더의 휨 변형량을 보다 크게 유도하여, 제1거더의 복부에 결합된 제2플랜지에 제1거더의 휨 변형이 복원되는 탄성 복원력에 의해 높은 압축 프리스트레스를 도입할 수 있게 된다. Thus, as the steel plate is constrained to the abutment of the first girder at a distance of approximately L / 4 from both ends and the rotational displacement is combined in an allowable hinge configuration, the magnitude of the force introduced by the hydraulic jack is made possible It is possible to introduce a high compressive prestress by an elastic restoring force that restrains the flexure deformation of the first girder on the second flange coupled to the abdomen of the first girder.
그리고, 상기 강재 플레이트는 상기 제1거더에 비하여 휨 강성이 더 큰 단면으로 형성되어, 강재 플레이트를 매개로 유압잭에 의하여 제1거더를 밀어내는 휨 하중을 인가할 때에, 강재 플레이트의 휨 변형량이 제1거더의 휨 변형량에 비하여 작게 되어, 유압잭에 의해 도입되는 휨 하중의 대부분이 제1거더의 휨 변형으로 작용하여 휨 변형량을 극대화할 수 있다. 또한, 제1거더를 밀어내는 휨 하중의 반력에 의하여 강재 플레이트가 원래의 형태를 거의 그대로 유지함에 따라, 제1거더를 안정적으로 밀어내는 것이 가능해진다. The steel plate is formed to have a larger flexural rigidity than the first girder so that when a flexural load is applied to push the first girder through the steel plate by the hydraulic jack, 1, and most of the flexural load introduced by the hydraulic jack acts as a flexural deformation of the first girder, so that the amount of flexural deformation can be maximized. Further, it is possible to stably push the first girder as the steel plate keeps the original shape almost by the reaction force of the flexural load pushing the first girder.
여기서, 본 발명은 강재 플레이트가 상기 복부의 일측면에만 설치될 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 강재 플레이트는 상기 복부의 양측면에 설치될 수 있다. 이와 같이, 강재 플레이트가 복부의 양측면에 설치됨에 따라, 복부에 작용하는 압축 응력에 의한 횡좌굴을 높은 횡 강성을 갖는 강재 플레이트에 의하여 완전히 억제되어 안전성이 확보될 수 있다. 경우에 따라서는, 유압잭에 의하여 제1거더를 밀어내는 힘을 복부의 양측면에서 도입함에 따라, 복부의 양측면에서 대칭으로 휨 하중이 도입되어 거더 복부가 횡 방향으로 틀어지는 것을 억제할 수 있다.Here, the steel plate may be installed only on one side of the abdomen, but according to a preferred embodiment of the present invention, the steel plate may be installed on both sides of the abdomen. Thus, since the steel plate is provided on both side surfaces of the abdomen, the lateral buckling caused by the compressive stress acting on the abdomen can be completely suppressed by the steel plate having high lateral stiffness, and safety can be ensured. In some cases, as the force for pushing the first girder by the hydraulic jack is introduced from both sides of the abdomen, a flexural load is introduced symmetrically on both sides of the abdomen, so that the girder can be prevented from turning in the lateral direction.
예를 들어, 상기 휨하중 도입단계는, 상기 제1거더의 양단부의 위치에서 상기 유압잭이 상기 강재 플레이트와 상기 제1플랜지 중 어느 하나에 설치되어, 상기 유압잭으로 상기 강재 플레이트에 대하여 상기 제1플랜지를 상측으로 밀어내는 것에 의하여 행해질 수 있다. 이와 같이, 제1거더의 양단부에 유압잭을 배치함으로써 유압잭에 의해 도입되는 힘에 의해 제1거더의 휨 변형량을 극대화할 수 있으며, 복부에 대하여 횡방향으로 돌출된 제1플랜지를 밀어내는 것에 의하여 제1거더에 수직 방향의 휨 하중을 원활히 도입할 수 있다. For example, in the bending load introducing step, the hydraulic jack is installed on either the steel plate or the first flange at the positions of the both ends of the first girder, and the hydraulic jack causes the first flange To the upper side. By arranging the hydraulic jacks at both ends of the first girder in this way, the amount of bending deformation of the first girder can be maximized by the force introduced by the hydraulic jack, and by pushing the first flange protruding laterally with respect to the abdomen, 1 It is possible to smoothly introduce the vertical bending load into the girder.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 유압잭이 거더의 중앙부에서 제1플랜지와 강재 플레이트에 모두 결합되게 설치되고, 유압잭이 제1플랜지를 잡아당기는 것에 의해서도 동일한 작용을 구현할 수 있다.On the other hand, in another embodiment of the present invention, the hydraulic jack is installed to be coupled to both the first flange and the steel plate at the center portion of the girder, and the same action can be realized by pulling the first flange.
한편, 본 발명은 상기와 같이 제작되어 상기 하부 플랜지에 압축 프리스트레스가 도입된 강재 거더를 제공한다.In the meantime, the present invention provides a steel girder which is manufactured as described above and in which a compression prestress is introduced into the lower flange.
그리고, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 상기에 상기 강재 거더를 포함하여 교량 하부 구조에 거치되는 교량용 거더와; 상기 강재 거더의 상측에 합성된 바닥판 콘크리트를; 포함하여 구성된 교량을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a bridge structure comprising: a bridge girder including the steel girder and resting on the bridge foundation; A bottom plate concrete synthesized on the upper side of the steel girder; To provide the bridge constructed.
여기서, 상기 교량용 거더는 다수의 세그먼트 거더가 종방향으로 연결되어 구성되고, 상기 강재 거더는 상기 교량용 거더의 정모멘트가 작용하는 구간의 중앙부에만 배치될 수 있다. 이와 같이, 하부 플랜지에 압축 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 강재 거더가 정모멘트가 작용하는 구간에만 배치되고, 모멘트가 거의 작용하지 않는 구간에는 압축 프리스트레스가 도입되지 않은 강재 거더로 배치되어, 판형교를 제작하는 데 소요되는 비용을 줄일 수도 있다.Here, the bridge girder is constituted by connecting a plurality of segment girders in the longitudinal direction, and the steel girder may be disposed only in a central portion of a section where the moment of the bridge of the bridge girder acts. As described above, the prestressed steel girder in which the compressive prestress is introduced into the lower flange is disposed only in the section where the moment is exerted. In the section where the moment hardly acts, the prestressed steel girder is disposed as a steel girder It can also reduce the cost of doing so.
그리고, 상기 바닥판 콘크리트는 상기 교량용 거더의 상기 상부 플랜지의 상측에 헌치부를 포함하여 형성되어, 상기 교량용 거더와 상기 바닥판 콘크리트의 합성 단면의 중립축이 상기 프리스트레스트 강재 거더의 상측(예를 들어, 상부 플랜지 또는 그 근방)에 위치함으로써, 교량에 작용하는 인장 응력이 모두 강재 거더에만 작용하도록 함으로써, 교량에서 인장 응력을 지지하는 효율을 높일 수 있다.The bottom plate concrete is formed on the upper side of the upper flange of the bridge girder so that the neutral axis of the composite section of the bridge girder and the bottom plate concrete is located on the upper side of the prestressed steel girder The upper flange or the vicinity thereof), tensile stress acting on the bridge acts on only the steel girder, thereby enhancing the efficiency of supporting the tensile stress in the bridge.
본 발명에 따른 강합성 거더는 교량 이외의 토목 구조물에 널리 적용될 수 있다.The steel composite girder according to the present invention can be widely applied to civil engineering structures other than bridges.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 제1플랜지와 복부를 포함하여 미리 제작된 제1거더에 휨 하중이 도입된 상태에서 제2플랜지가 결합되고, 제2플랜지가 복부에 결합된 상태에서 휨 하중이 제거되는 것에 의하여, 제1플랜지와 제2플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스트 강재 거더를 안전하고 효율적으로 제작하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. As described above, according to the present invention, a second flange is engaged in a state in which a flexure load is introduced into a first girder previously formed including a first flange and a belly portion, and a flexure load An advantageous effect of safely and efficiently manufacturing the prestressed steel girder by introducing the compression prestress into the first flange and the second flange can be obtained.
특히, 본 발명은, 제1플랜지를 하부 플랜지로 형성하고 제2플랜지를 상부 플랜지로 형성하는 경우에는, 강재 거더의 하부 플랜지에도 압축 프리스트레스를 도입할 수 있을 뿐만 아니라, 강재 거더의 중립축 하측의 복부에도 압축 프리스트레스가 도입되므로, 보다 높은 내하 능력을 갖는 프리스트레스트 강재 거더를 제작하는 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Particularly, in the present invention, when the first flange is formed as a lower flange and the second flange is formed as an upper flange, not only a compression prestress can be introduced into the lower flange of the steel girder but also, A compressive prestress is introduced into the prestressed steel girder having a higher load carrying capacity.
이와 동시에, 본 발명은, 제1플랜지를 하부 플랜지로 형성하고 제2플랜지를 상부 플랜지로 형성하면, 제1플랜지와 복부를 결합시킨 제1거더를 매달지 않고서도 간단한 공정에 의해 프리스트레스트 강재 거더를 제작하는 효과를 얻을 수 있다. At the same time, according to the present invention, when the first flange is formed as a lower flange and the second flange is formed as an upper flange, the first flange and the abdomen are joined together to form a prestressed steel girder Can be obtained.
이 뿐만 아니라, 본 발명은, 제1플랜지를 상부 플랜지로 형성하고 제2플랜지를 하부 플랜지로 형성하더라도, 제1플랜지와 복부가 결합된 제1거더의 탄성 복원력을 이용하여 하부 플랜지를 형성하는 제2플랜지에 압축 프리스트레스를 도입하므로, 내하 능력이 향상된 프리스트레스트 강재 거더를 제작할 수 있다.In addition, in the present invention, even if the first flange is formed as the upper flange and the second flange is formed as the lower flange, the first flange and the abdomen are combined to form the lower flange using the elastic restoring force of the first girder. 2 Since the compression prestress is introduced into the flange, a prestressed steel girder with improved load carrying capability can be manufactured.
그리고, 본 발명은, 제1거더의 복부에 강재 플레이트를 2군데 이상의 위치에서 힌지 결합하여 두고, 강재 플레이트를 매개로 하여 유압잭으로 휨 하중을 도입하므로, 제1거더에 휨 하중을 도입하는 데 필요한 반력을 강재 플레이트가 지지하게 함으로써 제1거더에 휨 하중을 도입하는 공정이 안정적으로 행해질 수 있는 효과를 얻을 수 있다. In the present invention, the steel plate is hinged at two or more positions on the abdomen of the first girder and the flexural load is introduced into the hydraulic jack via the steel plate, so that it is necessary to introduce a flexural load into the first girder It is possible to stably perform the process of introducing the flexural load into the first girder by supporting the reaction force on the steel plate.
또한, 본 발명은, 강재 플레이트가 제1거더에 힌지 결합되어 있으므로, 제1거더가 강재 플레이트에 대하여 상하 좌우 방향으로의 변위가 구속되면서 회전 변위가 허용되는 상태이므로, 강재 플레이트를 매개로 하여 제1거더에 휨 하중을 도입하는 과정에서, 유압잭에 의해 도입되는 휨 하중이 손실없이 전부 제1거더의 휨 변형을 야기하는 하중으로 작용하므로, 휨 하중의 도입 효율이 향상되는 이점도 얻어진다. In the present invention, since the steel plate is hinged to the first girder, the first girder is in a state in which the displacement in the up-and-down and left-right directions is restrained with respect to the steel plate and the rotational displacement is allowed. In the process of introducing the bending load into the first girder, the advantage that the bending load introduced by the hydraulic jack acts as a load causing all the bending deformation of the first girder without loss is obtained, and the introduction efficiency of the bending load is also improved.
무엇보다도, 본 발명은, 상대적으로 큰 단면의 강재 플레이트가 제1거더의 복부에 힌지 결합되어 있으므로, 제1거더에 휨 하중을 도입하는 과정에서 복부에 압축응력이 작용하면서 발생될 수 있는 횡 좌굴의 위험을, 강재 플레이트가 제1거더의 복부의 단면을 보강하면서 자연스럽게 해소되므로, 제1거더의 복부의 횡변위를 억제하는 설비를 갖추지 않더라도, 안전한 휨 하중의 도입이 가능해지는 유리한 효과를 얻을 수 있다. First of all, according to the present invention, since the steel plate having a relatively large cross section is hinged to the abdomen of the first girder, the lateral buckling which can be generated while compressive stress acts on the abdomen in the process of introducing the flexural load into the first girder The steel plate is naturally relieved while reinforcing the end face of the abdomen of the first girder so that it is possible to obtain a favorable effect of enabling the safe introduction of the flexural load even without equipments for restraining the lateral displacement of the abdomen of the first girder .
그리고, 본 발명은, 강재 플레이트의 두께를 복부에 비하여 더 크게 형성하는 것에 의하여, 제1거더에 도입하는 휨 하중을 강재 플레이트에 의하여 보다 확실하게 지지하므로, 제1거더에 도입하는 휨 하중의 크기를 높일 수 있게 되어 복부에 결합되는 하부 플랜지에 보다 큰 압축 프리스트레스를 도입할 수 있으며, 유압잭에 의하여 도입되는 휨 하중이 정확히 제1거더에 전달되므로 도입되는 압축 프리스트레스의 크기를 정확하게 제어할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, since the thickness of the steel plate is made larger than that of the abdomen, the flexural load introduced into the first girder is more reliably supported by the steel plate, so that the magnitude of the flexural load introduced into the first girder It is possible to introduce a larger compression prestress into the lower flange coupled to the abdomen, and since the flexural load introduced by the hydraulic jack is accurately transmitted to the first girder, the advantage of being able to accurately control the size of the compression prestress to be introduced Can be obtained.
도1은 일반적인 판형교의 구성을 도시한 정면도,
도2는 도1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 횡단면도,
도3 내지 도8e는 본 발명의 제1실시예에 따른 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법에 관한 것으로,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 강재 거더를 제작하기 위하여 미리 제작되는 제1거더를 도시한 사시도,
도4a는 제1거더에 강재 플레이트를 결합하는 구성을 도시한 분해 사시도,
도4b는 제1거더에 강재 플레이트를 결합하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 도시한 분해 사시도,
도5는 제1거더에 휨 하중을 도입하기 위한 유압잭이 설치된 구성을 도시한 정면도,
도6은 도5의 'A'부분의 확대도,
도7은 도6의 절단선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도,
도8a 내지 도8e는 도5의 제1거더에 유압잭을 설치하여 휨 하중을 도입하고 하부 플랜지를 결합하여 프리스트레스트 강재 거더를 제작하는 구성을 순차적으로 도시한 도면,
도9a 내지 도12는 본 발명의 제2실시예에 따른 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법에 관한 것으로,
도9a 및 도9b는 본 발명의 제2실시예에 따른 프리스트레스트 강재 거더를 제작하기 위하여 미리 제작되는 제1거더를 도시한 사시도,
도10a는 제1거더에 휨 하중을 도입하기 위한 유압잭이 설치된 구성을 도시한 정면도,
도10b는 캠버가 형성된 제1거더에 휨 하중을 도입하기 위한 유압잭이 설치된 구성을 도시한 정면도,
도11a 내지 도11e는 도10a의 제1거더에 휨 하중을 도입하고 하부 플랜지를 결합하여 프리스트레스트 강재 거더를 제작하는 구성을 순차적으로 도시한 도면,
도12는 캠버가 형성된 도10b의 제1거더에 휨 하중을 도입하고 하부 플랜지를 결합하여 제작된 프리스트레스트 강재 거더를 도시한 도면,
도13a는 도12의 프리스트레스트 강재거더를 연결하여 제작된 교량용 거더를 도시한 정면도,
도13b는 제작된 교량용 거더를 하부 구조 상에 거치시키는 구성을 도시한 도면,
도13c는 교량용 거더의 상측에 바닥판 콘크리트를 합성한 상태를 도시한 도면,
도13d는 도13c의 절단선 X-X에 따른 횡단면도이다.1 is a front view showing a configuration of a general plate-type bridge,
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in Fig. 1,
3 to 8E relate to a method of manufacturing a prestressed steel girder according to a first embodiment of the present invention,
3 is a perspective view showing a first girder manufactured in advance to manufacture a prestressed steel girder according to an embodiment of the present invention,
Fig. 4A is an exploded perspective view showing a structure for coupling a steel plate to a first girder, Fig.
4B is an exploded perspective view showing a structure according to another embodiment of the present invention for joining a steel plate to a first girder,
5 is a front view showing a configuration in which a hydraulic jack for introducing a flexural load is installed in the first girder,
FIG. 6 is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 5,
7 is a cross-sectional view taken along the section line VII-VII in FIG. 6,
FIGS. 8A to 8E sequentially illustrate the construction of a prestressed steel girder by installing a hydraulic jack on the first girder of FIG. 5, introducing a flexural load,
9A to 12 relate to a method of manufacturing a prestressed steel girder according to a second embodiment of the present invention,
9A and 9B are perspective views showing a first girder manufactured in advance to fabricate a prestressed steel girder according to a second embodiment of the present invention,
Fig. 10A is a front view showing a configuration in which a hydraulic jack for introducing a flexural load is installed in the first girder; Fig.
Fig. 10B is a front view showing a configuration in which a hydraulic jack for introducing a flexural load is installed in a first girder in which a camber is formed; Fig.
Figs. 11A to 11E sequentially illustrate the construction of a prestressed steel girder by introducing a flexural load into the first girder of Fig. 10A and coupling the lower flanges,
FIG. 12 is a view showing a prestressed steel girder manufactured by introducing a flexural load into the first girder of FIG. 10B in which a camber is formed and coupling a lower flange;
FIG. 13A is a front view showing a girder for a bridge manufactured by connecting the prestressed steel girder of FIG. 12;
Fig. 13B is a view showing a structure for mounting the manufactured bridge girder on a lower structure, Fig.
13C is a view showing a state in which a bottom plate concrete is synthesized on the upper side of a bridge girder,
Fig. 13D is a cross-sectional view taken along line XX in Fig. 13C.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention.
도8e에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 프리스트레스트 강재 거더(100)는 하부 플랜지를 형성하는 제1플랜지(111)와, 상부 플랜지를 형성하는 제2플랜지(140)와, 이들(111, 140)을 잇는 복부(112)로 이루어진 I자형 단면의 강재로 형성되고, 교량 등에 설치된 상태에서 강재 거더(100)에 작용하는 인장 응력을 상쇄시키는 제1플랜지(140)와 거더 중립축 하측의 복부(112)에 압축 프리스트레스가 도입된다. 8E, the
프리스트레스트 강재 거더(100)는 제1플랜지(111)에 비하여 제2플랜지(140)의 단면이 더 크게 형성될 수 있으며, 이에 의하여 제1거더(110)에 도입된 휨 변형이 복원되는 양을 최소화하여, 하부 플랜지(111)에 보다 높은 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다. The
도5에 도시된 바와 같이, 하부 플랜지에 압축 프리스트레스가 도입되지 않은 상태에서 복부(112)가 수평으로 일직선 형태로 형성될 수 있으며, 본 발명의 다른 실시 형태에서는, 복부(112)의 중앙부가 미리 상방으로 볼록한 아치 형태로 형성될 수도 있다. 이에 의해, 최종적으로 제작된 강재 거더의 상방으로 솟은 캠버의 양을 조절하여, 강재 거더의 상측에 바닥판 콘크리트(20)가 합성된 상태에서, 바닥판 콘크리트(20)의 자중에 의하여 하방으로 처짐이 생긴 상태에서 수평으로 일직선 형태로 되게 구성될 수 있다. 5, the abdomen 112 may be formed as a straight line in a state in which a compressed prestress is not introduced into the lower flange. In another embodiment of the present invention, It may be formed in an upward convex arch shape. Thus, the amount of the camber that rises above the final fabricated girder is adjusted so that the
이하, 상기와 같이 중립축 하측의 복부(112)와 제2플랜지(140)에 압축 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 강재 거더(100)의 제작 방법을 상술한다. Hereinafter, a method of manufacturing the
단계 1: 먼저, 도3에 도시된 바와 같이, 제1플랜지(111)와 복부(112)를 결합하여 단면이 'T'자(또는 'ㅗ'자 형태)인 제1거더(110)를 제작한다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1거더(110)는 전체 단면이 'T'자 형태로 형성되며, 필요에 따라 유압잭(130)에 의하여 가압하는 부분을 제외한 영역 중 일부에서는 제1플랜지(111)가 형성되지 않거나 변단면으로 형성될 수도 있다. Step 1 : First, as shown in FIG. 3, the
그리고, 제1거더(110)의 양단으로부터 제1거더(110) 길이(L)의 대략 L/4만큼 이격된 제1위치의 복부(112)에 관통공(112a)을 형성한다. 여기서, 관통공(112a)의 위치는 양단으로부터 L/4만큼 이격된 것이 가장 바람직하지만, L/5 내지 2L/5정도의 범위에 위치하여도 무방하다. 관통공(112a)의 높이(H)는 제1거더(110)의 중립축 상에 위치하는 것이 바람직하다. A through
단계 2: 그리고 나서, 도4a에 도시된 바와 같이, 제1거더(110)의 복부(112)에 2군데의 제1위치에서 강재 플레이트(120)를 고정시킨다. 이를 위하여, 복부(112)의 관통공(112a)과 강재 플레이트(120)의 관통공(120a)을 힌지 볼트(88)로 관통시키고, 너트(89)로 힌지 볼트(88)의 끝단을 체결한다. Step 2 : Then, as shown in Fig. 4A, the
이에 의하여, 강재 플레이트(120)와 복부(112)는 정렬된 관통공(112a, 120a)을 관통하는 힌지 볼트(88)를 매개로 연결되어, 강재 플레이트(120)는 복부(112)에 대하여 상하 및 좌우 방향으로의 이동 변위가 구속되지만, 복부(112)에 대하여 회전 변위는 허용되는 힌지 결합이 2군데에서 이루어진다. The
강재 플레이트(120)는 그 단면이 제1거더(110)의 단면 계수에 비하여 더 크게 형성된 것이 바람직하다. 예를 들어, 강재 플레이트(120)의 두께(t2)는 제1거더(110)의 복부 두께(t1)에 비하여 보다 더 큰 두께로 형성될 수도 있고, 도4a에 도시된 바와 같이, 강재 플레이트(120)는 제1거더(110)의 복부(112)의 양측면에 각각 결합되어 제1거더(110)에 비하여 보다 큰 휨 강성을 갖도록 구성할 수도 있다. It is preferable that the
이를 통해, 강재 플레이트(120)를 매개로 유압잭(130)으로 제1거더(110)를 밀어내는 휨 하중(P)을 도입할 때에, 강재 플레이트(120)의 휨 변형에 비하여 제1거더(110)의 휨 변형량이 더 커지므로, 제1거더(110)의 정해진 휨 변형을 유도하는 데 필요한 유압잭의 스트로크를 크게 하지 않아 유압잭의 용량을 작게 유지하면서, 휨 하중을 도입하는 동안에 유압잭(130)의 스트로크가 길어짐에 따른 불안정성의 발생을 최소화하여 안정적으로 제1거더(110)의 휨 변형을 유도할 수 있다. When the flexure load P is applied to push the
도면에 도시된 바와 같이, 강재 플레이트(120)와 복부(112)를 힌지 볼트(88)에 의하여 고정하는 제1위치는 2군데로 정해지는 것이 가장 바람직하지만, 상호 간의 변형에 따른 위치 불안정성을 감수하면서 1개만 설치될 수도 있고, 필요에 따라 3군데 이상 설치될 수도 있다. 다만, 후술하는 바와 같이 강재 플레이트(120)에 대하여 제1거더(110)에 휨 변형이 허용될 수 있는 범위 내에서 그 개수가 정해진다. As shown in the figure, it is most preferable that the first position where the
그리고, 도4a에 도시된 바와 같이, 강재 플레이트(120)가 복부(112)의 양측면에 고정되면, 제1거더(110)에 휨 하중(P)이 도입되면서 제1거더(110)의 휨 변형이 유도될 때에, 제1거더(110)의 복부(112)에 작용하는 압축응력에 의하여 복부(112)의 횡 좌굴을 양면에서 구속하므로, 제1거더(110)의 횡좌굴을 완전하게 억제할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 4A, when the
한편, 도4b에 도시된 바와 같이 강재 플레이트(120)가 복부(112)의 일측면에만 고정되는 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우에도 복부(112)의 강성이 두꺼운 단면의 강재 플레이트(120)에 의하여 보강되므로, 제1거더(110)에 휨 하중(P)이 도입될 때에 복부(112)에 작용하는 압축 응력에 의한 횡좌굴의 발생을 거의 완전히 억제할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 4B, the
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 강재 플레이트(120)의 휨 강성이 제1거더(110)의 휨 강성과 동일하거나 더 작게 형성할 수도 있으며, 이 경우에 유압잭(130)에 의하여 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 도입하는 데 필요한 유압잭(130)의 스트로크를 보다 더 큰 사양을 선택하고, 유압잭(130)으로 밀어내는 변위에 비하여 제1거더(110)의 휨 변형량이 작은 것을 감수하는 형태로 실시할 수도 있다. According to another embodiment of the present invention, the flexural rigidity of the
그리고, 강재 플레이트(120)의 길이는 제1거더(110)의 길이(L)에 비하여 더 길게 형성될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 강재 플레이트(120)의 양단부를 지면에 대하여 구속하는 구속 부재(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이에 의하여 유압잭(130)의 스트로크 전부가 제1거더(110)의 휨 변형을 유도하여, 제1거더(110)의 휨 변형을 안정적으로 행하면서 유압잭(130)의 스트로크를 최소화할 수 있다. The length of the
여기서, 제1거더(110)는 제1플랜지(111)가 하부 플랜지를 형성하므로, 도5에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 지지점에 의하여 지면에서 지지되게 설치될 수 있다. 제1거더(110)는 강재 플레이트(120)가 힌지 볼트(88)에 의해 힌지 고정되는 제1위치의 하측에서 지지점이 배치되어 내민보 형태로 지지되는 것이 바람직하다. 여기서, 지지점은 제1위치의 하측으로부터 L/10의 편차 범위 내에서 정해질 수 있다. 이에 의하여, 제1거더(110)가 강재 플레이트(120)에 대하여 중앙부가 상방으로 볼록한 휨 변형이 생기는 동안에도, 제1거더(110)의 상하 변동량이 가장 작은 위치에서 지지점이 안정적으로 지지할 수 있고, 유압잭(130)으로 제1거더(110)의 제1플랜지(111)를 밀어내는 변위와 지지점의 간섭도 회피할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.Here, the
단계 3: 단계 2에서 강재 플레이트(120)가 제1거더(110)의 복부에 고정되면, 그 다음에 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 도입하는 유압잭(130)을 설치한다. 유압잭(130)은 제1거더(110)에 지지되게 설치될 수도 있고, 강재 플레이트(120)에 지지되게 설치될 수도 있다. Step 3 : When the
도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 강재 플레이트(120)에 지지되는 형태로 유압잭(130)이 설치되는 경우에는, 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 도입하기 위하여 제1거더(110)에 결합되는 구성들이 모두 강재 플레이트(120)에 일체로 구비된 상태에서 제1거더(110)에 결합될 수 있으므로, 단계 2의 강재 플레이트(120)의 고정 공정과 동시에 행해져 공정을 단순화할 수 있다. 6 and 7, in order to introduce a flexural load P into the
여기서, 유압잭(130)은, 유압 챔버가 형성된 실린더(131)와, 유압 챔버의 압력에 따라 휨 하중(P)으로 작용하는 힘으로 실린더(131)로부터 인출되는 플런저(132)로 이루어진다. 그리고, 유압잭(130)에 의하여 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 도입하기 위하여, 강재 플레이트(120)에는 지지 플레이트(112x)가 결합되어 유압잭(130)의 저면이 밀착되어, 유압잭(130)에 의하여 제1거더(110)를 하측으로 밀어내는 휨 하중(P)의 반력이 강재 플레이트(120)에 의하여 지지되도록 한다. 이에 따라, 강재 플레이트(120)를 매개로 하여 유압잭(130)에 의하여 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 안정되게 인가하는 것이 가능해진다.The
유압잭(130)의 외주면을 고정하는 고정 브라켓(138)이 고정 볼트(138a)에 의하여 강재 플레이트(120)에 고정되어, 강재 플레이트(120)가 휨 하중(P)을 작용하는 동안에 유압잭(130)의 자세를 안정되게 고정시킨다. The fixing
유압잭(130)의 플런저(132)의 끝단에는 탄성 변형이 가능한 지지 부재(135)가 제1플랜지(111)와의 사이에 개재되어, 유압잭(130)으로부터 휨 하중(P)이 제1플랜지(111)에 인가되면서 제1거더(110)의 휨 변형이 발생되더라도, 지지 부재(135)의 탄성 변형에 의하여 유압잭(130)으로부터의 휨 하중(P)이 제1플랜지(111)에 수직 방향으로 전달되는 상태를 유지한다. A
도면에는 유압잭(130)이 제1거더(110)의 양단부에서 강재 플레이트(12)에 고정되어 제1플랜지(111)를 하방으로 밀어내는 구성이 예시되어 있지만, 유압잭(130)이 제1거더(110)의 양단부에서 제1플랜지(111)에 고정되어 강재 플레이트(12)를 하방으로 밀어내도록 구성될 수 있으며, 유압잭(130)이 제1거더(110)의 중앙부에서 강재 플레이트(120)와 제1플랜지(111)에 각각 실린더(131)와 플런저(132)가 고정되어 유압잭(130)이 잡아당기도록 구성될 수도 있다.The
그리고 나서, 도8a에 도시된 바와 같이, 제1거더(110)의 양단부에 설치된 유압잭(130)으로부터 휨 하중(P)을 제1거더(110)의 제1플랜지(111)를 향하여 인가한다. 이 때, 강재 플레이트(120)는 제1거더(110)의 제1위치에 회전 변위는 가능하면서 이동 변위는 구속된 상태로 제1거더(110)에 고정되어 있으므로, 유압잭(130)에 의하여 제1거더(110)의 양단부가 하방으로 눌려 내려가면서, 제1거더(110)에는 중앙부가 상방으로 볼록해지는 방향으로 휨 하중(P)이 작용하며, 휨 하중(P)에 의하여 제1거더(110)는 중앙부가 상방으로 볼록한 휨 변위가 발생된다. 8A, a flexural load P is applied from the
이에 따라, 제1거더(110)는 중립축을 기준으로 복부(112)의 하측과 제1플랜지(111)에는 압축 응력이 작용한 상태가 된다. 특히, 제1거더(110)는 제1플랜지(111)와 결합되어 있는 상태로 휨 변형이 발생되므로, 유압잭(130)에 의하여 큰 휨 하중(P)을 도입하여 휨 변형량을 크게 할 수 있으므로, 제1거더(110)의 제1플랜지(111) 및 중립축 하측에는 높은 압축 응력이 도입될 수 있다.Accordingly, the
참고로, 도8a 내지 도8e는 이해를 돕기 위하여 도5에 도시된 수평으로 일직선 형태의 복부로 형성된 제1거더(110)에 대하여 휨 하중(P)이 도입되어, 거더 중앙부가 상방으로 볼록한 휨 변위가 발생되는 상태로 도시되어 있다. 8A to 8E, in order to facilitate understanding, a flexural load P is introduced into the
단계 4: 그리고 나서, 도8a에 도시된 바와 같이, 유압잭(130)에 의하여 제1거더(110)에 휨 하중(P)이 도입되면서 정해진 곡률로 제1거더(110)에 휨 변형이 발생되면, 도8b에 도시된 바와 같이 정해진 곡률로 미리 제작된 제2플랜지(140)를 제1거더(110)의 복부 상단에 결합한다. 즉, 제2플랜지(140)는 프리스트레스트 강재 거더의 상부 플랜지를 형성한다. Step 4 : Then, as shown in FIG. 8A, when the flexure load P is introduced into the
여기서, 제2플랜지(140)의 곡률은 제1거더(110)의 복부(112) 상단의 곡률과 일치시키는 것이 제2플랜지(140)를 제1거더(110)의 복부에 견고하게 결합하는 측면에서 바람직하다. 또한, 제2플랜지(140)는 상방으로 볼록하게 굽어있는 상태로 제1거더(110)의 복부 상단과 결합되면, 제1거더(110)는 제2플랜지(140)에 의하여 원래의 형태로 탄성 복원되는 양을 줄이므로, 최종적으로 제작되는 강재 거더(100)의 하부플랜지인 제1플랜지(111)와 중립축 아래의 복부에 도입되는 압축 프리스트레스의 크기를 높일 수 있다.The curvature of the
그리고, 제2플랜지(140)의 단면을 제1플랜지(111)에 비하여 크게 형성하는 것에 의하여, 단계 5에서 제1거더(110)의 휨 변형량이 복원되는 크기를 줄일 수 있게 되어, 제1거더(110)의 제1플랜지(111)에 도입되는 압축 프리스트레스를 증대시킬 수 있다. In addition, since the cross section of the
한편, 제1거더(110)는 지지점에 의하여 지면에 거치된 상태이므로, 제1거더(110)의 복부(112)의 상측이 빈 공간이므로, 제2플랜지(140)를 상측에서 결합하는 작업 공간이 자연스럽게 마련된다. Since the upper portion of the
제2플랜지(140)를 제1거더(110)와 결합하는 공정은 브라켓을 이용한 볼트 체결에 의해 행해질 수도 있지만, 용접에 의해 행해지는 것이 가장 효과적이다. 이를 위하여, 제2플랜지(140)를 제1거더(110)의 복부(112)를 접촉시킨 상태로 이들(112, 140)의 접촉부 다수의 위치에 스폿 용접으로 1차 접합을 시킨 이후에, 제2플랜지(140)와 제1거더(110)의 복부(112)가 1차 접합된 상태에서 용접 장치의 용접봉이 이들(112, 140)을 따라 이동하면서 필렛 용접 등의 방식으로 상호 견고하게 2차 접합시킨다. 이를 통해, 도11c에 도시된 바와 같이, 제1거더(110)에 제2플랜지(140)가 상부 플랜지로 결합되어 I자형 단면의 강재 거더가 된다. The process of joining the
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1거더(110)에 제2플랜지(140)를 접합하는 것은 복부(112)와 제2플랜지(140)의 접촉부위를 곧바로 필렛 용접 등으로 행해질 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the joining of the
제1거더(110)에 제2플랜지(140)가 결합되는 동안에도 유압잭(130)으로부터 휨 하중(P)이 작용하고 있는 상태가 유지된다.The state in which the flexure load P is applied from the
단계 5: 그리고 나서, 도8d에 도시된 바와 같이, 유압잭(130)에 의하여 인가하고 있던 휨 하중(P)을 더이상 인가하지 않도록 하여, 제1거더(110)에 인가하고 있었던 휨 하중(P)이 제거된다. Step 5 : Thereafter, as shown in Fig. 8D, the bending load P applied by the
이에 따라, 제1플랜지(111)와 복부(112)로 이루어진 제1거더(110)는 중앙부가 하방으로 볼록해지는 방향(110r)으로 탄성 복원력이 작용하며, 제1거더(110)의 복부 상단에 결합된 제2플랜지(140)에 의하여 제1거더(110)의 탄성 복원량은 일부에 국한된다. 따라서, 단계 3에서 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 인가하면서 제1플랜지(111)와 복부(112)의 하측에 도입된 압축 응력의 일부는 제거되지만, 제2플랜지(112)의 간섭에 의하여 복원되지 않은 휨 변형량만큼 제1플랜지(111)와 복부(112)의 하측에 압축 프리스트레스가 도입된다. The
그 다음, 도8e에 도시된 바와 같이, 제1거더(110)의 복부(112)에 힌지 결합되어 있던 강재 플레이트(120)와 유압잭(130)을 제거하여, 제1플랜지(111)와 제2플랜지(140)와 이들(111, 140)을 잇는 복부(112)로 형성된 프리스트레스트 강재거더(100)의 제작이 완료된다. 강재 거더(100)의 제작에 사용된 강재 플레이트(120)와 유압잭(130)은 또 다른 프리스트레스트 강재 거더(100)를 제작하는 데 재사용된다. 8E, the
상기와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 방법에 의하여 제작된 강재 거더(100)는, 제1거더(110)의 복부(112)에 강재 플레이트(120)를 2군데의 제1위치에서 힌지 결합하여 두고, 강재 플레이트(120)를 매개로 하여 유압잭으로 휨 하중을 도입하므로, 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 도입하는 데 필요한 반력이 강재 플레이트(120)에 의해 지지되므로 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 도입하는 공정이 안정적이면서 정확한 크기로 도입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the
무엇보다도, 제1거더(110)의 제1플랜지(111)를 하부 플랜지로 형성하고 제2플랜지(112)를 상부 플랜지로 형성하여, 단순히 내민보 형태로 거치시킨 상태로 간편하게 프리스트레스트 강재 거더를 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 하부 플랜지인 제1플랜지(111) 뿐만 아니라 복부(112)의 하측에도 압축 프리스트레스가 도입되므로, 보다 높은 내하 능력을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The
이와 같이, 본 발명은 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 정확하게 도입하면서, 제1거더(110)의 휨 변형에 영향을 최소화하는 2군데의 제1위치에서 강재 플레이트(120)가 이동 변위는 구속되면서 회전 변위가 허용되는 힌지 결합되어 있고, 강재 플레이트(120)의 휨 강성이 제1거더(110)의 휨 강성에 비하여 더 크게 형성되어 있거나 강재 플레이트(120)의 양단부가 구속되어 휨 변위가 억제된 상태로 유지되어, 유압잭(130)으로 인가하는 휨 하중(P)으로 제1거더(110)의 휨 변형량을 극대화할 수 있으므로, 제1거더(110)에 인가되는 휨 하중(P) 및 휨 변형량을 정확하게 제어0하여 예정된 압축 프리스트레스를 정확히 도입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. The
이 뿐만 아니라, 본 발명은, 제1거더(110)에 휨 하중(P)을 정확하게 인가하기 위하여 설치되는 강재 플레이트(120)에 의하여, 제1거더(110)의 휨 변형에 따른 압축력이 복부(112)에 작용하여 발생될 수 있는 횡좌굴이 근본적으로 억제됨으로써, 프리스트레스트 강재 거더를 안전하게 제작하는 효과도 얻을 수 있다.In addition, the present invention is characterized in that a compressive force resulting from the flexural deformation of the
이하, 도9a 내지 도12를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 제2실시예를 설명함에 있어서, 전술한 제1실시예에서 설명한 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 제2실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 9A to 12. However, in describing the second embodiment of the present invention, the detailed description of the functions or configurations described in the first embodiment will be omitted for the sake of clarity of the second embodiment.
도11e 및 도12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 프리스트레스트 강재 거더(200)는 상부 플랜지를 형성하는 제1플랜지(211)와, 하부 플랜지를 형성하는 제2플랜지(240)와, 이들(211, 240)을 잇는 복부(212)로 이루어진 I자형 단면의 강재로 형성되고, 교량 등에 설치된 상태에서 강재 거더(200)에 작용하는 인장 응력을 상쇄시키는 제2플랜지(240)에 압축 프리스트레스가 도입된다. 11E and 12, a
프리스트레스트 강재 거더(200)는 제1플랜지(211)에 비하여 제2플랜지(240)의 단면이 더 크게 형성될 수 있으며, 이에 의하여 제1거더(210)에 도입된 휨 변형량으로 하부 플랜지가 되는 제2플랜지(240)에 보다 높은 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다. The
도10a에 도시된 바와 같이, 제2플랜지(240)에 압축 프리스트레스가 도입되지 않은 상태에서 복부(212)가 수평으로 일직선 형태로 형성될 수도 있지만, 도10b에 도시된 바와 같이, 복부(212)의 중앙부가 상방으로 볼록한 아치 형태로 형성되어, 최종적으로 제작된 도12의 강재 거더(210')는 상방으로 솟은 캠버가 형성되게 제작될 수 있다. 이에 의하여, 강재 거더(210')의 상측에 바닥판 콘크리트(20)가 합성된 상태에서, 바닥판 콘크리트(20)의 자중에 의하여 하방으로 처짐이 생긴 상태에서 수평으로 일직선 형태로 되게 구성될 수 있다. 10A, the abdomen 212 may be formed as a straight line in a state in which the compression prestress is not introduced into the
이하, 상기와 같이 제2플랜지(240)에 압축 프리스트레스가 도입된 프리스트레스트 강재 거더(200, 200')의 제작 방법을 상술한다. Hereinafter, a method of manufacturing the
단계 1: 먼저, 상부 플랜지(211)와 복부(212)를 결합하여 단면이 'T'자 형태인 제1거더(210)를 제작한다. 제1거더(210)는 전체 단면이 'T'자 형태로 형성될 수도 있지만, 필요에 따라 유압잭(130)에 의하여 가압하는 부분을 제외한 영역 중 일부에서는 상부 플랜지(211)가 형성되지 않거나 변단면으로 형성될 수도 있다. Step 1 : First, the
그리고, 제1거더(210)의 양단으로부터 제1거더(210) 길이(L)의 대략 L/4만큼 이격된 거리(L1, L2)인 제1위치의 복부(212)에 관통공(212a)을 형성한다. 제1실시예와 마찬가지로, 관통공(212a)의 위치는 양단으로부터 L/4만큼 이격된 것이 가장 바람직하지만, L/5 내지 2L/5정도의 범위에 위치하여도 무방하다. 관통공(212a)의 높이(H)는 제1거더(210)의 중립축 상에 위치하는 것이 바람직하다. The through
단계 2: 그리고 나서, 도9a에 도시된 바와 같이, 제1거더(210)의 복부(212)에 2군데의 제1위치에서 강재 플레이트(120)를 고정시킨다. 이를 위하여, 복부(212)의 관통공(212a)과 강재 플레이트(120)의 관통공(120a)을 힌지 볼트(88)로 관통시키고, 너트(89)로 힌지 볼트(88)의 끝단을 체결한다. Step 2 : Then, as shown in FIG. 9A, the
이에 의하여, 강재 플레이트(120)와 복부(212)는 정렬된 관통공(212a, 120a)을 관통하는 힌지 볼트(88)를 매개로 연결되어, 강재 플레이트(120)는 복부(212)에 대하여 상하 및 좌우 방향으로의 이동 변위가 구속되지만, 복부(212)에 대하여 회전 변위는 허용되는 힌지 결합이 2군데에서 이루어진다. 여기서, 강재 플레이트(120)는 그 단면이 제1거더(210)의 단면 계수에 비하여 더 크게 형성된 것이 바람직하다. . The
그리고, 도9a에 도시된 바와 같이, 강재 플레이트(120)가 복부(212)의 양측면에 고정되면, 제1거더(210)에 휨 하중(P)이 도입되면서 제1거더(210)의 휨 변형이 유도될 때에, 제1거더(210)의 복부(212)에 작용하는 압축응력에 의하여 복부(212)의 횡 좌굴을 양면에서 구속하므로, 제1거더(210)의 횡좌굴을 완전하게 억제할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 9A, when the
한편, 도9b에 도시된 바와 같이 강재 플레이트(120)가 복부(212)의 일측면에만 고정되는 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우에도 복부(212)의 강성이 두꺼운 단면의 강재 플레이트(120)에 의하여 보강되므로, 제1거더(210)에 휨 하중(P)이 도입될 때에 복부(212)에 작용하는 압축 응력에 의한 횡좌굴의 발생을 줄일 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 9B, the
여기서, 강재 플레이트(120)의 길이는 제1거더(210)의 길이(L)에 비하여 더 길게 형성될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 강재 플레이트(120)의 양단부를 지면에 대하여 구속하는 구속 부재(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이에 의하여 유압잭(130)의 스트로크 전부가 제1거더(210)의 휨 변형을 유도하여, 제1거더(210)의 휨 변형을 안정적으로 행하면서 유압잭(130)의 스트로크를 최소화할 수 있다. Here, the length of the
여기서, 제1거더(210)는 'T'자형 단면을 이루고 있으므로, 제1거더(210)가 예정된 위치에 있도록 와이어(90)를 이용하여 매달아둔 상태로 거치시킨다. Here, since the
단계 3: 단계 2에서 강재 플레이트(120)가 제1거더(210)의 복부에 고정되면, 그 다음에 제1거더(210)에 휨 하중(P)을 도입하는 유압잭(130)을 도6 및 도7에 예시된 형태로 설치한다. 유압잭(130)은 제1거더(210)에 지지되게 설치될 수도 있고, 강재 플레이트(120)에 지지되게 설치될 수도 있다. Step 3 : When the
그리고 나서, 도11a에 도시된 바와 같이, 제1거더(210)의 양단부에 설치된 유압잭(130)으로부터 휨 하중(P)을 제1거더(210)의 제1플랜지(211)를 향하여 인가한다. 이 때, 강재 플레이트(120)는 제1거더(210)의 제1위치에 회전 변위는 가능하면서 이동 변위는 구속된 상태로 제1거더(210)에 고정되어 있으므로, 유압잭(130)에 의하여 제1거더(210)의 양단부가 상방으로 들어올려지면서, 제1거더(210)에는 중앙부가 하방으로 볼록해지는 방향으로 휨 하중(P)이 작용하며, 휨 하중(P)에 의하여 제1거더(210)는 하방으로 볼록한 휨 변위가 발생된다. 11A, a flexural load P is applied from the
참고로, 도11a 내지 도11d는 이해를 돕기 위하여 도9a에 도시된 수평으로 일직선 형태의 복부로 형성된 제1거더(210)에 대하여 휨 하중(P)이 도입되어, 거더 중앙부가 하방으로 볼록한 휨 변위가 발생되는 상태로 도시되어 있다. 마찬가지로, 도9b에 도시된 아치 형태의 복부에 대해서도 하방으로 볼록해지는 방향으로 휨 하중(P)이 도입될 수 있으며, 이 경우에는 휨 변형이 하방으로 볼록해는 정도에 이르지 않더라도 거더 중앙부가 하방으로 볼록해지는 방향으로 휨 하중(P)이 작용한 상태로 된다.11A to 11D, for the sake of understanding, a flexural load P is introduced to the
단계 4: 그리고 나서, 도11a에 도시된 바와 같이, 유압잭(130)에 의하여 제1거더(210)에 휨 하중(P)이 도입되면서 정해진 곡률로 제1거더(210)에 휨 변형이 발생되면, 도11b에 도시된 바와 같이 정해진 곡률로 미리 제작된 제2플랜지(240)를 제1거더(210)의 복부 하단에 결합한다. Step 4 : Then, as shown in FIG. 11A, when the flexure load P is introduced into the
제1거더(210)는 와이어(90)에 의하여 지면으로부터 인상(90d)된 상태이므로, 제2플랜지(240)를 제1거더(210)의 복부(212)에 결합하는 데 필요한 작업 공간은 제1거더(210)의 하측에 충분히 마련된다. 제2플랜지(240)를 제1거더(210)와 결합하는 공정은 브라켓을 이용한 볼트 체결에 의해 행해질 수도 있지만, 용접에 의해 행해지는 것이 효과적이다. 이를 통해, 도11c에 도시된 바와 같이, 제1거더(210)에 제2플랜지(240)가 결합되어 I자형 단면의 강재 거더가 된다. The work space necessary for coupling the
제1거더(210)에 제2플랜지(240)가 결합되는 동안에도 유압잭(130)으로부터 휨 하중(P)이 작용하고 있는 상태가 유지된다.The state in which the flexure load P is applied from the
단계 5: 그리고 나서, 도11d에 도시된 바와 같이, 제1거더(210)를 인상하고 있던 와이어(90)를 하방으로 이동(90d')시켜 거치대 상에 위치시키고, 유압잭(130)으로부터 휨 하중(P)을 더이상 인가하지 않도록 하여, 제1거더(210)에 인가하고 있었던 휨 하중(P)이 제거된다. Step 5 : Then, as shown in FIG. 11D, the
이에 따라, 상부 플랜지(211)와 복부(212)로 이루어진 제1거더(210)는 중앙부가 상방으로 볼록해지는 방향으로 탄성 복원력이 작용하면서, 복부(212)에 결합된 제2플랜지(240)에 압축 프리스트레스가 도입된다. The
그 다음, 제1거더(210)의 복부(212)에 힌지 결합되어 있던 강재 플레이트(120)와 유압잭(130)을 제거하여, 제1플랜지(211)와 제2플랜지(240)와 이들(211, 240)을 잇는 복부(212)로 형성된 프리스트레스트 강재거더(200)의 제작이 완료된다. The
한편, 도5b에 도시된 아치형 복부(212)의 제1거더(210')를 이용하여 프리스트레스트 강재 거더(200')를 제작한 경우에는, 도12에 도시된 바와 같이, 거더 중앙부는 상방으로 솟은 캠버가 형성된 상태로 강재 거더(200')의 제작이 완료된다. On the other hand, when the prestressed steel girder 200 'is manufactured using the first girder 210' of the
상기와 같이 제작된 본 발명에 따른 프리스트레스트 강재 거더(100, 200, 200')는 공장에서 제작되어 다양한 토목 구조물의 시공 현장으로 운반되어 시공에 적용될 수 있으며, 특히 판형교의 시공에 사용될 수 있다. The
즉, 시공 현장으로 운반된 프리스트레스트 강재 거더(100, 200, 200')는 종방향으로 서로 연결되어 교량의 시공에 필요한 길이의 교량용 거더(100x)로 연결 제작된다. 이 때, 프리스트레스트 강재거더(100, 200, 200')만으로 교량용 거더(100x)를 연결 제작할 수도 있지만, 도13a에 도시된 바와 같이, 교량의 공용 중에 가장 큰 인장 응력이 작용하는 경간 중앙부에만 프리스트레스트 강재 거더(100, 200, 200')가 사용되고 그 이외의 구간에는 프리스트레스가 도입되지 않은 강재 거더(10)로 사용되어 교량용 거더(100x)가 제작될 수 있다.That is, the
이와 같이 제작된 교량용 거더(100x)는, 도13b에 도시된 바와 같이, 기중기(80)에 의하여 인상되어 교각이나 교대 등의 하부 구조(51) 상에 거치되고, 교량용 거더(100x)의 상측에 바닥판 콘크리트(20)가 합성되어 교량 바닥판을 형성한다. 그 다음, 교량 바닥판의 상면에 포장면(30)이 시공되고 난간(35)이 설치되는 것에 의하여 판형교(101)의 시공이 완료된다.As shown in Fig. 13B, the
여기서, 프리스트레스트 강재 거더(100, 200, 200')가 경간 중앙부에 배치된 교량용 거더(100x)는 인장 응력과 압축 응력에 높은 저항 능력을 갖는데 반하여, 바닥판 콘크리트(20)는 인장 응력에 취약하므로, 도13d에 도시된 바와 같이, 바닥판 콘크리트(20)의 헌치부(20a)를 높게 형성하고 바닥판의 두께를 작게 시공할 수 있다. 이에 의하여, 교량의 중립축(NL)이 강재로 형성된 교량용 거더(100x)의 상부 플랜지 또는 그 근방의 상측에 위치하도록 함으로써, 교량에 작용하는 인장 응력을 모두 강재인 교량용 거더(100x)에 의하여 지지할 수 있다. Here, the
따라서, 종래에 과도하게 바닥판 콘크리트를 두껍게 형성하지 않아도 되므로, 전체적인 교량의 시공 효율이 향상되는 이점을 얻을 수 있다. Therefore, conventionally, it is not necessary to excessively form the bottom plate concrete to be thick, so that the construction efficiency of the entire bridge can be improved.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
101: 교량
100, 200, 200' 프리스트레스트 강재거더
100x: 교량용 거더 10: 강재 거더
110, 210: 제1거더 111, 211: 상부 플랜지
112, 212: 복부 120: 강재 플레이트
130: 유압잭 140, 240: 하부 플랜지
88: 힌지 볼트 90: 와이어101: Bridge
100, 200, 200 'prestressed steel girders
100x: girder for bridge 10: steel girder
110, 210:
112, 212: abdomen 120: steel plate
130:
88: Hinge bolt 90: Wire
Claims (22)
하부 플랜지를 형성하는 제1플랜지와 복부로 이루어진 'ㅗ'자형 단면을 포함하여 강재로 형성된 제1거더를 준비하는 단계와;
상기 복부의 단부로부터 이격된 제1위치에서 강재 플레이트를 고정 설치하되, 상기 제1위치에 고정된 강재 플레이트는 상기 복부의 길이 방향으로의 중앙부를 통과하는 형태로 형성되어 상기 복부와 나란히 설치되고, 상기 제1거더의 휨 강성에 비하여 보다 높은 휨 강성을 갖게 형성되며, 상기 제1위치에서 상기 강재 플레이트는 상기 복부에 힌지 결합되는 강재 플레이트 설치단계와;
상기 제1플랜지가 상기 복부의 하측에 위치한 'ㅗ'자형 단면의 자세로 거치된 상태에서, 유압잭의 일부가 상기 강재 플레이트에 지지된 상태에서 상기 유압잭으로 상기 제1플랜지에 휨 하중을 도입하여, 상기 제1거더의 중앙부가 상방을 향해 볼록해지는 방향으로 휨 변형이 발생되게 하는 휨하중 도입 단계와;
상기 제1거더에 휨 변형이 발생된 상태로 상기 제1거더의 복부에 상부 플랜지를 형성하는 제2플랜지를 결합하여 I자를 포함하는 단면의 강재 거더로 형성하는 제2플랜지 결합단계와;
상기 유압잭에 의하여 도입된 휨 하중을 제거하는 휨하중 제거단계와;
상기 강재 플레이트를 상기 복부로부터 제거하는 강재플레이트 제거단계를;
포함하여 구성되어, 상기 제1플랜지와 상기 복부의 중립축 하부에 압축 프리스트레스가 도입되고 상기 제2플랜지에 상기 복부의 중립축 상부에 인장 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
A method of manufacturing a steel girder for a bridge,
Preparing a first girder formed of a steel material, the first girder including a " ull " -shaped section of a first flange and an abdomen forming a lower flange;
Wherein the steel plate is fixed at a first position spaced apart from an end of the abdomen, the steel plate fixed at the first position is formed to pass through a central portion in the longitudinal direction of the abdomen, A steel plate installation step in which the steel plate is hinged to the abdomen at the first position, the steel plate being formed to have higher flexural rigidity than the flexural rigidity of the first girder;
Wherein the first flange is inserted into the first flange in a state in which the first flange is held in a posture of a "ㅗ" -shaped section located below the abdomen, while a part of the hydraulic jack is supported by the steel plate, A bending load introducing step of causing a bending deformation in a direction in which a central portion of the first girder is convex upward;
A second flange joining step of joining a second flange forming an upper flange to the abdomen of the first girder in a state in which the first girder is bent, to form a steel girder having an I-shaped cross section;
A bending load removing step of removing a bending load introduced by the hydraulic jack;
A steel plate removing step of removing the steel plate from the abdomen;
Wherein a compressive prestress is introduced into the lower portion of the neutral axis of the first flange and the abdomen, and a tensile prestress is introduced into the second flange above the neutral axis of the abdomen.
상기 휨하중 도입단계 이전에, 상기 제1거더의 양단으로부터 이격된 위치에 내민보 형태로 지지시키는 거더 지지 단계를 더 포함하고,
상기 제2플랜지 결합단계는 상기 제1거더가 내민보 형태로 지지된 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising a girder supporting step of supporting the girder at a position spaced apart from both ends of the first girder before the bending load introduction step,
And the second flange coupling step is performed in a state where the first girder is supported in the form of an inner bolster.
상기 복부는 휨 변형이 발생되지 않은 상태에서 상방으로 볼록한 아치 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the abdomen is formed in an upwardly convex arch shape in a state in which no flexural deformation is generated.
상기 제1거더의 휨 강성에 비하여 보다 높은 휨 강성을 갖게 형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the bending stiffness of the first girder is higher than the bending stiffness of the first girder.
상기 강재 플레이트는 상기 복부의 양면에 설치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the steel plate is installed on both sides of the abdomen.
상기 제1거더의 양단부의 위치에 설치된 상기 유압잭이 상기 강재 플레이트와 상기 제1플랜지 중 어느 하나에 설치되어, 상기 유압잭으로 상기 강재 플레이트에 대하여 상기 제1플랜지를 밀어내는 것에 의하여 행해지는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
2. The method of claim 1,
The hydraulic jack installed at both ends of the first girder is installed in either the steel plate or the first flange and the hydraulic jack is pushed against the steel plate to push the first flange. A method of manufacturing a prestressed steel girder.
상기 제2플랜지는 상기 제1플랜지에 비하여 단면이 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second flange is larger in cross-section than the first flange.
상기 휨 하중 도입단계는 상기 강재 플레이트의 양단부의 변위를 구속한 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the bending load introducing step is performed while restricting displacement of both end portions of the steel plate.
상기 제1위치는 상기 복부의 양단으로부터 이격된 2군데인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the first position is at two locations spaced from both ends of the abdomen.
상기 제1위치는 상기 제1거더의 양단으로부터 상기 제1거더의 길이(L)의 L/5 내지 3L/5 만큼 이격된 위치인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the first position is a position spaced apart from both ends of the first girder by L / 5 to 3L / 5 of the length (L) of the first girder.
상기 제1위치는 상기 제1거더의 중립축의 높이인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the first position is a height of a neutral axis of the first girder.
상기 제2플랜지는 상기 제1거더에 결합되는 복부의 곡률로 굽어져 형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재 거더의 제작 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the second flange is formed by bending at a curvature of the abdomen coupled to the first girder.
A prestressed steel girder fabricated according to any one of claims 1 to 8.
상기 제1위치는 상기 복부의 양단으로부터 이격된 2군데로 설치되어 제작된 프리스트레스트 강재 거더.
14. The method of claim 13,
Wherein the first position is installed at two places spaced apart from both ends of the abdomen.
상기 강재 거더의 상측에 합성된 바닥판 콘크리트를;
포함하여 구성된 교량.
A girder for a bridge which is mounted on the bridge substructure including the steel girder according to claim 13;
A bottom plate concrete synthesized on the upper side of the steel girder;
Including the bridge.
상기 교량용 거더는 다수의 세그먼트 거더가 종방향으로 연결되어 구성되고, 상기 강재 거더는 상기 교량용 거더의 정모멘트가 작용하는 구간의 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 하는 교량.
16. The method of claim 15,
Wherein the bridge girder is constituted by connecting a plurality of segment girders in the longitudinal direction, and the steel girder is disposed at a central portion of a section of the girder of the bridge acting on the moment.
상기 바닥판 콘크리트는 상기 교량용 거더의 상기 상부 플랜지의 상측에 헌치부를 포함하여 형성되고, 상기 교량용 거더와 상기 바닥판 콘크리트의 합성 단면의 중립축이 상기 교량용 거더의 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 교량.
17. The method of claim 16,
The bottom plate concrete is formed to include a tapered portion above the upper flange of the bridge girder, and the neutral axis of the composite section of the bridge girder and the bottom plate concrete is located above the bridge girder Bridge.
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GRNT | Written decision to grant |