KR101808782B1 - 합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체 - Google Patents

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Abstract

합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체가 개시된다. 본 발명은, 쉬스관이 삽입 설치되는 삽입홀이 구비된 전면 패널부, 전면 패널부의 좌,우측면에 각각 형성된 측면 패널부, 및 전면 패널부의 상측면에 형성된 상면 패널부를 구비한다. 본 발명에 따르면, 합성 거더 제작 과정에서의 사전 긴장에 따른 압축력을 합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체를 이용하여 콘크리트에 간접적으로 전달함으로써, 콘크리트에 국부적이고, 과도한 압축력이 가해지는 것을 방지할 수 있게 된다. 아울러, 본 발명에 따르면, 지압 패널 구조체에서의 전면 패널부의 휨 강성이 증대됨으로써, 전면 패널부의 휨 변형으로 인해 전면 패널부 내측의 콘크리트가 압축 파괴되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체{Supporting Panel Structure Installed in End Unit of Composite Girder}
본 발명은 합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합성 거더 제작 과정에서의 사전 긴장에 따른 압축력을 합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체를 이용하여 콘크리트에 간접적으로 전달함으로써, 콘크리트에 국부적이고, 과도한 압축력이 가해지는 것을 방지할 수 있게 될 뿐만 아니라, 지압 패널 구조체에서의 전면 패널부의 휨 강성이 증대됨으로써, 전면 패널부의 휨 변형으로 인해 전면 패널부 내측의 콘크리트가 압축 파괴되는 것을 방지할 수 있도록 하는 합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체에 관한 것이다.
특허 등록 제10-0596072호에서와 같이 종래 기술에 따라 강선의 사전 긴장을 통해 합성 거더를 제작함에 있어서는, 사전 긴장에 의해 강선에 도입된 압축력이 콘크리트에 직접 전달됨으로써, 콘크리트에 국부적이며 과도한 압축력이 가해짐에 따라 제작된 합성 거더의 안전성이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에서의 콘크리트에 국부적이며 과도한 압축력이 가해지는 문제점을 해결하기 위해 보강 철근 등을 설치하게 됨으로써 합성 거더의 제작 과정이 더욱 복잡해지며, 설치된 보강 철근으로 인해 콘크리트의 타설이 곤란하게 된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 합성 거더 제작 과정에서의 사전 긴장에 따른 압축력을 합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체를 이용하여 콘크리트에 간접적으로 전달함으로써, 콘크리트에 국부적이고, 과도한 압축력이 가해지는 것을 방지할 수 있게 될 뿐만 아니라, 지압 패널 구조체에서의 전면 패널부의 휨 강성이 증대됨으로써, 전면 패널부의 휨 변형으로 인해 전면 패널부 내측의 콘크리트가 압축 파괴되는 것을 방지할 수 있도록 하는 합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체는, 쉬스관(10)이 삽입 설치되는 삽입홀(115)이 구비된 전면 패널부(110); 및 상기 전면 패널부(110)의 좌,우측면에 각각 형성된 측면 패널부(130);를 포함한다.
바람직하게는, 상기 전면 패널부(110)의 상측면에 형성된 상면 패널부(170)를 더 포함한다.
또한, 상기 상면 패널부(170)에는 통기홀(175)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상면 패널부(170)의 적어도 일부는 경사면을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전면 패널부(110)는 복수의 절곡면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전면 패널부(110)의 좌,우측면에 각각 형성된 측면 패널부(130)를 상호 연결하는 보강재(190)가 상기 지압 패널 구조체의 상부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 합성 거더 제작 과정에서의 사전 긴장에 따른 압축력을 합성 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체를 이용하여 콘크리트에 간접적으로 전달함으로써, 콘크리트에 국부적이고, 과도한 압축력이 가해지는 것을 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 지압 패널 구조체에서의 전면 패널부의 휨 강성이 증대됨으로써, 전면 패널부의 휨 변형으로 인해 전면 패널부 내측의 콘크리트가 압축 파괴되는 것을 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 지압 패널 구조체의 상면 패널부에 형성된 통기홀을 통해 콘크리트 타설시의 내부 공기의 원활한 배출이 가능하게 됨으로써, 지압 패널 구조체의 내부에 공실이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 긴장 장치의 상호 간섭이 최대한 배제됨에 따라, 긴장 장치의 상호 간섭을 배제하시 위해서 합성 거더의 크기를 불필요하게 증가시킬 필요가 없게 된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 지압 패널 구조체 내부의 콘크리트의 3축 압축 상태가 형성됨으로써, 합성 거더는 본래의 허용강도보다 더 큰 하중에 견딜수 있는 효율적인 구조를 구비하게 된다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 지압 패널 구조체를 이용한 합성 거더의 제작의 주요 공정을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 지압 패널 구조체의 기본 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 지압 패널 구조체를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지압 패널 구조체를 나타낸 도면,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 지압 패널 구조체를 나타낸 도면,
도 10 내지 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 지압 패널 구조체를 나타낸 도면,
도 12 내지 도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 지압 패널 구조체를 나타낸 도면, 및
도 14 내지 도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 지압 패널 구조체를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 지압 패널 구조체(100)를 이용한 합성 거더의 제작의 주요 공정을 설명하는 도면이다. 합성 거더를 제작함에 있어서, 도 1에서와 같이 지압 패널 구조체(100)를 합성 거더의 단부에 설치된 다음 철근 및 쉬스관(10)을 조립한다.
구체적으로, 작업자는 쉬스관(10)을 지압 패널 구조체(100)의 전면(前面)에 형성된 삽입홀(115)에 삽입 설치하며, 도 2에서와 같이 거푸집을 조립한 다음 콘크리트를 타설한다.
작업자는 콘크리트 타설후 증기 양생을 완료한 다음 도 3에서와 같이 지압 패널 구조체(100)의 전면(前面)에 긴장 장치(20)를 설치하여 1차 사전 긴장(Pre-stressing)을 실행한다.
그 다음, 작업자는 거더를 설치한 후 무수축 콘크리트를 타설한 다음, 2차 사전 긴장을 실행하고 단부 마감처리를 함으로써 합성 거더의 제작을 완료하게 된다.
한편, 또 다른 제작방법으로는 거더를 지압패널 설치와 함께 설치한 후 콘크리트를 타설하여 합성거더를 제작할 수도 있을 것이다(즉, 강재 거더와 패널을 동시 설치하여 무수축 타설 공정을 배제함).
도 4는 본 발명에 따른 지압 패널 구조체(100)의 기본 구조를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 지압 패널 구조체(100)는 전면(前面) 패널부(110), 측면 패널부(130), 및 하면 패널부(150)를 포함한다.
전면 패널부(110)에는 쉬스관(10)이 삽입 설치되는 복수개의 삽입홀(115)이 형성되어 있으며, 측면 패널부(130)는 전면 패널부(110)의 좌,우측면에 각각 형성되어 있고, 하면 패널부(150)는 지압 패널 구조체(100)의 바닥면을 형성한다.
한편, 전면 패널부(110)의 외부면에 설치되는 긴장 장치(20)에 의해 가해지는 외력에 의해 전면 패널부(110)는 내측으로의 휨 변형이 발생하기 쉬우며, 그에 따라 전면 패널부(110)의 내부면에 인접한 콘크리트의 압축 파괴 또는 균열이 발생되는 문제점이 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명자는 도 5에서의 본 발명의 제1 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)를 제안하였다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)에는 도 4에서의 전면 패널부(110), 측면 패널부(130), 및 하면 패널부(150) 이외에도 상면 패널부(170)를 더 포함한다.
상면 패널부(170)는 전면 패널부(110)의 상부 측면으로부터 연장 형성되어 있으며, 상면 패널부(170), 측면 패널부(130), 및 하면 패널부(150)에 의해 정면 패널부의 4개 측면(하측면, 상측면, 좌측면, 우측면)이 모두 에워싸이는 4변 지지구조가 형성됨으로써, 전면 패널부(110)의 내측으로의 휨 변형에 저항하는 휨 강성을 확보할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)의 상면 패널부(170)에는 정면 패널부와의 연결 부위인 상부 모서리 부근에 복수개의 통기홀(175)이 형성되어 있다.
이와 같이 상면 패널부(170)에 형성된 통기홀(175)은 도 2에서의 콘크리트 타설시 내부 공기의 원활한 배출을 가능하게 함으로써 보다 용이한 콘크리트 타설을 통해, 지압 패널 구조체(100)의 내부에 콘크리트가 채워지지 않는 공간인 공실이 발생하는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)를 나타낸 도면이다. 도 7 내지 도 9에서와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)의 상면 패널부(170)는 경사면을 형성하고 있다.
구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)의 상면 패널부(170)는 도 7에서와 같이 통기홀(175)이 형성되어 있는 중앙부를 중심으로 좌우측으로 전개되는 하향 경사면을 형성하고 있거나, 도 8에서와 같이 전방에서 후방으로 전개되는 하향 경사면을 형성하거나, 도 9에서와 같이 상면 패널부(170)의 중앙 전단부로부터 전개되는 4개 방향의 하향 경사면(좌측 방향, 우측 방향, 좌측 후방 방향, 우측 후방 방향)을 형성한다.
이와 같이 상면 패널부(170)의 통기홀(175)이 형성되어 있는 중앙부를 중심으로 형성된 경사면으로 인해 상면 패널부(170) 하부 공간의 공기는 상면 패널부(170)의 하부 경사면을 따라 보다 원활하게 배출가능하게 된다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)를 나타낸 도면이다. 도 10 내지 도 11에서와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)의 전면 패널부(110)는 복수개의 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)으로 형성되어 있다.
구체적으로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)의 전면 패널부(110)는 쉬스관(10)이 삽입 설치되는 삽입홀(115)이 각각 형성되어 있는 복수의 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)이 전체적으로 볼록면을 형성하는 구조를 구비하고 있으며, 이에 따라 도 3에서와 같이 각각의 삽입홀(115)에 대응되어 설치되는 긴장 장치(20)들의 상호 간섭을 최대한 배제할 수 있게 된다.
즉, 도 5에서와 같이 평평한 면으로 이루어진 전면 패널부(110)의 경우에는 인접한 삽입홀(115)에 각각 설치되는 긴장 장치(20)의 상호 간섭을 배제하기 위해 삽입홀(115)의 간격을 더 길게 확보해야 함에 따라, 전면 패널부(110) 및 지압 패널 구조체(100), 및 합성 거더의 크기가 불필요하게 증가된다는 기술적 한계가 있다.
이에 반해, 본 발명의 제4 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)의 전면 패널부(110)는 복수의 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)으로 이루어진 볼록면을 형성함으로써, 각각의 삽입홀(115)에 대응되어 설치되는 긴장 장치(20)들이 일직선으로 평행하게 설치되지 않고 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)의 대향 각도에 따라 상호 비스듬히 설치됨으로써 긴장 장치(20)의 상호 간섭이 최대한 배제됨에 따라 전면 패널부(110) 및 지압 패널 구조체(100), 및 합성 거더의 크기를 불필요하게 증가시킬 필요가 없게 된다.
보다 구체적으로, 전면 패널부(110)는 복수의 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)으로 이루어진 볼록면을 형성함에 있어서, 도 10에서와 같이 수평 방향으로 상호 절곡되도록 볼록면을 형성하거나(좌우 절곡 형태), 도 11에서와 같이 수직 방향으로 상호 절곡되도록 볼록면을 형성할 수도 있을 것이다(상하 절곡 형태).
한편, 본 발명을 실시함에 있어서는, 전면 패널부(110)에 복수의 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)으로 이루어진 볼록면을 형성하지 않고 단일의 곡면으로 이루어진 볼록면을 형성하는 경우에도 동일한 효과를 달성할 수 있을 것이다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)를 나타낸 도면이다. 도 12 내지 도 13에서와 같이 본 발명의 제5 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)의 전면 패널부(110)는 복수의 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)으로 이루어진 볼록면을 형성하되, 외측 전면 패널부(110-a)와 내측 전면 패널부(110-b)를 포함한다.
구체적으로, 전면 패널부(110)의 두께가 일정 정도 이상인 경우에는 전면 패널부(110)에 복수의 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)을 형성하기 위해서 전면 패널을 절곡 가공하는 작업이 용이하지 않을 수 있으므로, 작업자는 외측 전면 패널부(110-a)를 먼저 절곡하여 복수의 절곡면(110-1,110-2,110-3,110-4)을 형성한 다음, 외측 전면 패널부(110-a)의 내측에 내측 전면 패널부(110-b)를 용접 설치함으로써 일정 두께 이상의 전면 패널부(110)를 구비하는 지압 패널 구조체(100)를 제조할 수 있을 것이다.
보다 구체적으로, 외측 전면 패널부(110-a)의 내측에 내측 전면 패널부(110-b)를 용접 설치함에 있어서, 내측 전면 패널부(110-b)를 구성하는 복수의 부분 패널들을 전면 패널부(110)의 내측에 용접부(117)가 형성되도록 연속적으로 용접 설치함이 바람직할 것이다.
이와 같이 전면 패널부(110)의 내측에 용접부(117)가 형성되도록 함으로써, 용접부(117)가 외부로 노출됨으로써 미관을 저해되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 긴장 장치(20)를 통한 긴장 작업시에 용접부(117)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)를 나타낸 도면이다. 도 14 내지 도 15에서와 같이 본 발명의 제6 실시예에 따른 지압 패널 구조체(100)는, 도 5에서의 전면 패널부(110), 측면 패널부(130), 하면 패널부(150), 및 상면 패널부(170) 이외에도, 보강재(190)를 더 포함한다.
도 14에서와 같이 보강재(190)는 전면 패널부(110)의 좌,우측면에 각각 구비된 측면 패널부(130)를 상호 연결하도록 설치된다. 보다 구체적으로, 보강재(190)는 지압 패널 구조체(100)의 상부에서 측면 패널부(130)를 상호 연결하며 설치되며, 압축력을 받는 콘크리트에 횡방향 변위가 발생되는 효과인 포아송 효과를 억제하는 기능을 수행한다.
즉, 전면 패널부(110)를 통한 압축력이 도입되는 경우에, 보강재(190)는 지압 패널 구조체(100) 내부의 콘크리트를 상부에서 압축함으로써, 콘크리트에 대한 3축 압축(측면 방향 압축, 하부면 방향 압축, 상부면 방향 압축) 상태가 형성되게 된다.
이와 같이, 보강재(190)에 의해 형성되는 콘크리트의 3축 압축 상태로 인해, 합성 거더는 본래의 허용강도보다 더 큰 하중에 견딜수 있는 효율적인 구조를 구비하게 된다.
한편, 본 발명을 실시함에 있어서는, 보강재(190)는 도 14에서와 같이 직사각형 단면을 갖는 긴 형상의 패널 부재로서, 복수개의 보강재(190)를 등간격으로 설치하되, 세로 방향으로의 직사각형 단면이 형성되도록 보강재(190)를 세워서 설치함이 바람직할 것이다.
이에 따라 보강재(190)의 단면 2차 모멘트가 증가됨으로써, 보강재(190)에 의한 상부면 방향으로의 압축력이 증가될 뿐만 아니라, 보강재(190)를 도 14에서와 같이 세워서 설치함으로써 보강재(190) 사이의 이격 공간을 보다 넓게 확보할 수 있게 됨에 따라, 도 2에서와 같이 콘크리트를 타설하는 경우에 보강재(190) 사이의 이격 공간을 통해 보다 용이한 콘크리트 타설이 가능하게 될 것이다.
한편, 본 발명을 실시함에 있어서는, 도 15에서와 같이 측면 패널부(130) 사이에 측면 패널부(130)와 평행한 방향으로 수직 패널부(195)를 설치하고, 좌측의 측면 패널부(130)와 수직 패널부(195) 사이에 보강재(190)를 설치하고, 우측의 측면 패널부(130)와 수직 패널부(195) 사이에 보강재(190)를 별도로 설치함으로써 보강재(190)에 의한 합성 거더의 강도 증대의 효과를 더욱 배가시킬 수도 있을 것이다.
아울러, 본 발명을 실시함에 있어서는, 본 발명에서의 지압 패널 구조체(100)에 구비된 하면 패널부(150)는 합성 거더를 이용한 교량 시공시의 단부 지지점(교량 받침)으로 기능할 수도 있을 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10: 쉬스관, 20: 긴장 장치,
100: 지압 패널 구조체, 110: 전면 패널부,
130: 측면 패널부, 150: 하면 패널부,
170: 상면 패널부, 190: 보강재.

Claims (5)

  1. 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체에 있어서,
    쉬스관(10)이 삽입 설치되는 삽입홀(115)이 구비된 전면 패널부(110);
    상기 전면 패널부(110)의 좌,우측면에 각각 형성된 측면 패널부(130); 및
    상기 전면 패널부(110)의 좌,우측면에 각각 형성된 상기 측면 패널부(130)의 사이에 설치되는 적어도 하나의 보강재(190)
    를 포함하며,
    상기 보강재(190)는 상기 지압 패널 구조체의 상부에 설치되고,
    상기 보강재(190)는 상기 지압 패널 구조체 내부의 콘크리트의 횡방향 변위의 발생을 억제하며,
    상기 보강재(190)는 세로 방향으로의 사각형 단면이 형성되도록 설치되고,
    상기 전면 패널부(110)를 통한 압축력이 도입되는 경우에 상기 보강재(190)는 상기 지압 패널 구조체 내부의 콘크리트를 상부에서 압축하는 것인 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전면 패널부(110)의 상측면에 형성된 상면 패널부(170)를 더 포함하는 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상면 패널부(170)에는 통기홀(175)이 형성되어 있는 것인 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상면 패널부(170)의 적어도 일부는 경사면을 형성하는 것인 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전면 패널부(110)는 복수의 절곡면으로 형성되어 있는 것인 거더의 단부에 설치되는 지압 패널 구조체.


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