KR101914438B1 - 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더 - Google Patents

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KR101914438B1
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이성철
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동국대학교 산학협력단
대림씨엔에스(주)
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Abstract

본 발명은 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더에 관한 것으로, 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더는 하부플랜지와, 이 하부플랜지의 양측에 상부로 각각 결합되는 웨브, 및 웨브의 상부에 결합되는 상부플랜지로 구성되는데, 하부플랜지는 단면상 웨브 측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡되도록 적어도 둘 이상의 절곡부가 형성되어 중앙에 평탄부가 형성되고, 평탄부의 양측에 각각 단면상 직선으로 경사진 적어도 하나 이상의 경사부가 형성되며, 최외곽 경사부의 외측 단부는 웨브의 하단과 결합되는 좌우 대칭의 U자형상의 절곡 강판으로 이루어진다.
특히, 본 발명은 절곡형 하부플랜지와 웨브로 한정된 내부공간 하부에 콘트리트를 타설하는 강박스 거더를 제공한다.

Description

절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더 {Steel box girder having bended type lower flange}
본 발명은 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더에 관한 것으로, 하부플랜지의 절곡과 함께 강박스 거더의 내측 하부에 콘트리트를 타설하여 국부좌굴강도를 증가시킬 수 있는 강박스 거더이다.
강박스 거더는 하부플랜지, 웨브(또는 복부), 상부플랜지 등으로 구성되는 박스형상의 부재로 상부플랜지 상면에 슬래브 콘크리트 등을 타설하여 교량 등의 구조물 시공에 이용된다.
교량 등에 사용되는 강박스 거더는 연속 지점부의 하부에 압축력이 발생하는데, 압축력 또는 휨이나 전단력에 의해 면내 압축력을 받는 부분에서 폭이 넓고 두께가 얇은 강판은 국부좌굴(local buckling)을 일으킬 위험이 있다.
국부좌굴이 발생할 경우 부재는 소성강도에 도달하지 못하고 강도가 감소하여 구조물의 성능 저하로 연결될 수 있다.
따라서, 국내 도로교설계기준(2012)과 미국 도로교설계기준인 AASHTO(2010) 등에서는 강판이 소성상태에 이르기 전까지 국부좌굴이 생기지 않도록 판 폭(b)과 판 두께(t)의 비인 판폭두께비(b/t)에 제한을 두고 있다. 만일 이 제한을 만족하지 못하면 강판의 좌굴강도는 항복강도보다 낮은 값을 갖게 된다.
이러한 문제점을 극복하기 위해, 종래에는 강박스 거더에서 압축플랜지의 국부좌굴강도를 증가시키기 위하여 도 3e에 도시된 바와 같이 일정 거리마다 종방향 리브(230)와 횡방향 리브(240)를 결합함으로써 단면 계수를 증가시키거나 판폭두께비를 감소시키는 개념으로 보강하였다.
그러나 이러한 리브(230,240)는 일일이 작업자가 예컨대 용접방식으로 하부플랜지에 설치해야 함으로써 작업성과 시공성이 현저하게 저하될 수밖에 없다.
또는, 강박스 거더는 표면 부식 등을 방지하기 위하여 색채도장을 실시하는데 이러한 리브들의 존재에 의하여 도장면적이 넓어져 도장비용도 증가하는 문제점을 갖는다.
대한민국 등록특허 제10-1013021호
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 국부좌굴강도를 증가시킬 수 있도록 절곡 강판의 하부플랜지를 채용하는 동시에 하부플랜지의 내측에 콘크리트를 타설하는 강박스 거더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더는 하부플랜지와, 이 하부플랜지의 양측에 상부로 각각 결합되는 웨브, 및 웨브의 상부에 결합되는 상부플랜지로 구성되는데,
하부플랜지는 단면상 웨브 측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡되도록 적어도 둘 이상의 절곡부가 형성되어 중앙에 평탄부가 형성되고, 평탄부의 양측에 각각 단면상 직선으로 경사진 적어도 하나 이상의 경사부가 형성되며, 최외곽 경사부의 외측 단부는 웨브의 하단과 결합되는 좌우 대칭의 U자형상의 절곡 강판으로 이루어진다.
여기서, 강박스 거더는 절곡형 하부플랜지와 웨브로 한정된 내부공간 하부에 콘트리트를 타설하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서, 콘트리트는 교량의 부모멘트 구간에서만 강박스 거더의 내부공간 하부에 타설될 수 있다.
본 발명은 하부플랜지의 상면에 횡방향 보강리브를 추가로 배치할 수 있다.
선택가능하기로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강박스 거더는 횡방향 보강리브를 콘크리트로 매립되게 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 절곡부는 하부플랜지 중앙 양측의 각각 1개소에 형성되고, 절곡부의 절곡 각도(θ)는 아래 [수학식 1]에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더를 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112016106933463-pat00001
여기서, θ : 하부플랜지의 절곡 각도(°), b : 하부플랜지의 전체 폭(mm), t : 하부플랜지의 두께(mm), Fy : 하부플랜지의 항복강도(MPa)이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 절곡부는 하부플랜지 중앙 양측의 각각 2개소에 형성되고, 절곡부의 절곡 각도(θ)는 아래 [수학식 2]에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더를 제공한다.
[수학식 2]
Figure 112016106933463-pat00002
여기서, θ : 하부플랜지의 절곡 각도(°), b : 하부플랜지의 전체 폭(mm), t : 하부플랜지의 두께(mm), Fy : 하부플랜지의 항복강도(MPa)이다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명의 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더는 하부 압축플랜지의 절곡을 통하여 국부좌굴강도를 증가시켜 별도의 보강재를 결합할 필요가 없다. 따라서, 보강재의 용접 공정으로 인한 품질저하의 우려가 없고, 강재 물량 절감 및 시공성 향상으로 경제성을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 강박스 거더의 내부공간 하부, 즉 절곡형 하부플랜지의 상면 상에 콘크리트를 타설하여 부모멘트에 대해 저항할 수 있는 내하력 증가를 통해 강박스 거더의 내구성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 부모멘트의 영향을 받는 압축 구간에 압축에 대한 저항성이 큰 콘크리트를 타설하는 이중합성 구조를 갖춰 강박스 거더의 경량화를 추구할 수 있다.
도 1은 교량에 작용되는 모멘트 분포를 도해한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강박스 거더를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 다양한 실례의 하부플랜지를 도시한 단면도이다.
도 4는 평탄부 양측에 각각 1개의 절곡부를 배치한 경우에 하부플랜지의 판폭두께별 절곡 각도에 따른 국부좌굴강도를 나타내는 그래프도이다.
도 5는 평탄부 양측에 각각 2개의 절곡부를 배치한 경우에 하부플랜지의 판폭두께별 절곡 각도에 따른 국부좌굴강도를 나타내는 그래프도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강박스 거더를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강박스 거더를 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 첨부 도면에 있어서, 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 교량에 작용되는 모멘트 분포를 설명하는 도면으로, 도시된 바와 같이 교량(A)의 길이방향으로 정(+)모멘트 영역과 부(-)모멘트 영역이 교차 배열된다. 널리 알려져 있듯이, 교량(A)은 교각(B)으로 지지되는 부분과 이의 인접 부분에 부모멘트의 영향으로 하부플랜지에 압축응력이 작용하는 한편, 교각(B)과 교각(B) 사이의 지간(또는 경간)에 대응되는 부분에는 정모멘트의 영향으로 하부플랜지에 인장응력이 작용하게 된다.
부모멘트 영역은 휨, 전단력, 비틀림 등에 대응하기 위해 교량의 내부 보강을 필요로 하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강박스 거더를 개략적으로 도시한 사시도로서, 절곡형 하부플랜지(11;lower flange)와, 이 하부플랜지(11)의 양측 상부에 결합되어 종방향으로 설치된 웨브(12;web), 및 하부플랜지(11)에 대향되게 배치되고 웨브(12)의 상부에 결합되는 상부플랜지(13;upper flange)로 이루어져 있다.
하부플랜지(11)는 단면상 내부중심에서 양측부로 갈수록 상향 경사지게 절곡되도록 2개 이상의 절곡부(111)를 구비하는바, 중앙에 배치된 평탄부(112)와 함께 이 평탄부(112)의 양측에서 단면상 각 웨브를 향해 직선으로 소정의 각도(θ)를 갖고 경사져 있는 적어도 하나의 패널형상의 경사부(113)를 구비한다. 도시된 바와 같이, 하부플랜지(11)는 최외곽에 배치된 경사부(113)의 외측 단부를 웨브(12)의 하단부와 결합되어 좌우 대칭의 U자형상의 절곡 강판인 것을 특징으로 한다.
강박스 거더(1)는 하부플랜지(11)와 상부플랜지(13) 및 한쌍의 웨브(12)로 한정된 내부공간을 제공할 수 있는 박스형으로 구성된다.
강박스 거더(1)는 교량의 길이에 따라 단경간 또는 다경간으로 설치가능하다.
본 발명에 따른 강박스 거더(1)는 하부플랜지(11)의 양측부에서 수직방향으로 결합되어 길이연장된 한쌍의 웨브(12)를 구비하는데, 상부플랜지(13)는 대향위치된 한쌍의 웨브(12) 상에 안착 고정된다. 덧붙여서, 상부플랜지(12)는 웨브(12)와의 용접 결합을 위해 웨브(12)의 외측으로 일정 길이 돌출되게 형성할 수 있다.
기술된 바와 같이, 본 발명은 중앙에 평탄부(112)에 대해 좌우 대칭으로 양측부 측으로 갈수록 상향 경사지게 배치된 경사부(113)를 갖춰 U자형상의 절곡 강판으로 형성된 하부플랜지(11)를 구비하는데, 하부플랜지(11)는 평탄부(112)와 경사부(113) 사이에 개재된 절곡부(111)를 매개로 하여 경사부(113)를 평탄부(112)로부터 소정의 각도로 상향 경사지게 배치할 수 있다.
하부플랜지(11)는 부재에 편심이 발생하지 않도록 좌우 대칭으로 구성될 수 있다.
하부플랜지(11)는 복수의 플레이트를 절곡부(111)에서 경사지게 용접결합하여 빌트업으로 형성할 수도 있으며, 이에 국한되지 않고 하나의 플레이트를 절곡하여 제작할 수 있다. 하나의 플레이트로 절곡 제작된 하부플랜지는 용접결합방식으로 제작된 하부플랜지에 비해 경제성, 제작성 등의 측면에서 바람직할 수도 있다.
나아가 하나의 플레이트를 절곡하여, 절곡부(111)가 구비된 하부플랜지(11)는 물론 한쌍의 웨브(12)까지 연장되도록 일체로 절곡 제작하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강박스 거더(1)는 하부플랜지(11)의 절곡된 형상에 따라 하부플랜지(11)의 전체적인 국부좌굴강도가 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 이에 대해서는 도 4 내지 도 5의 그래프도를 통해 아래에서 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강박스 거더(1)에서, 교량의 길이방향으로 길이연장된 하부플랜지(11)는 교각(B)으로 지지되는 부분과 이에 인접하는 부분에서 부모멘트의 영향으로 압축 구간을 형성하게 되는데, 부모멘트에 대해 저항할 수 있도록 내하력을 증가시키기 위해 U자형상의 강판의 내측 상면, 구체적으로, 하부플랜지(11)와 웨브(12)로 한정된 내부공간 하부에 콘크리트(C)를 타설하는 것을 특징으로 한다.
종래기술에 따른 강박스 거더는 교량에 작용하는 하중에 의한 응력을 감당하기 위해 앞서 기술한 바와 같이 종방향 리브 및/또는 횡방향 리브를 강박스 거더의 내부, 특히 하부플랜지의 상면에 용접설치하였다. 하지만, 당해분야의 숙련자들에게 이미 알려져 있듯이, 종래기술에 따른 강박스 거더는 부모멘트부의 하부플랜지가 큰 압축응력을 받게 되어 하부플랜지 두께가 두꺼워지기 때문에 공사비 증가의 요인이 되는바, 이에 본 발명은 큰 압축응력이 작용하는 절곡형 하부플랜지(11)의 상면에 압축력에 대한 저항능력이 큰 콘크리트(C)를 타설하도록 설계된다.
전술된 바와 같이, 강박스 거더는 정모멘트의 영향으로 하부플랜지에 인장응력이 작용하는 인장 구간과 부모멘트의 영향으로 하부플랜지에 압축응력이 작용하는 압축 구간을 서로 번갈아 배열하게 되는데, 인장 구간에서는 하부플랜지(11)에 국부좌굴이 발생하지 않으며 압축 구간에서는 압축력과 비틀림에 대응할 수 있도록 내부 보강을 추가로 실시해야만 한다. 이에 본 발명은 인장 구간과 압축 구간별로 콘크리트의 타설 유무에 따른 상이한 내부 보강을 실시하여 강박스 거더의 단면 강성에 차등을 두는 이중합성 구조로 되어 있다.
콘크리트(C)는 일반적으로 인장력이 작용하게 되면 균열이 발생되는 취약성을 갖추고 있기 때문에, 본 발명은 압축 구간에 해당하는 부모멘트 구간의 강박스 거더의 내부 중 절곡형 하부플랜지(11)의 상면에만 콘크리트(C)를 타설하여 양생하도록 한다. 전반적으로, 부모멘트부 강박스 거더의 상부에는 인장력이 작용하는 것으로 알려져 있다.
당해분야의 숙련자들에게 이미 널리 알려져 있듯이, 본 발명은 콘크리트(C)와 하부플랜지(11)를 상호 합성능력을 증진시키기 위해서 전단 연결재(스터드;미도시)를 하부플랜지 상면에서 일정 높이로 형성될 수도 있다.
도 3은 다양한 실례의 하부플랜지를 도시한 단면도이다.
도 3의 (a)는 절곡부를 형성하지 않은, 즉 종래기술에 따른 편평한 플레이트 형상을 갖는 하부플랜지를 도시한 것이고, (b)는 2개의 절곡부(111)를 구비한 절곡형 하부플랜지(11)를 도시하였으며, (c)는 4개의 절곡부(111)를 구비한 절곡형 하부플레이트를 도시한 것이다.
하부플랜지(11)의 판 폭이 b일 경우, 도 3의 (b)와 (c)에서는 절곡부(111)를 기준으로 나누어진 각각의 부 길이가 동일하도록 하부플랜지(11)를 절곡하였으나, 실시예에 따라서는 동일하지는 않지만 비슷한 크기의 길이로 제작할 수도 있다.
따라서, 도 3의 (b)와 (c)에서는 각각 하부플랜지(11)의 b/3 지점과 b/5 지점을 절곡하여 U자형상으로 절곡된 하부플랜지(11)를 형성하였으며, 도시된 바와 같이 각각의 하부플랜지(11)의 중앙을 기준으로 양측 1개소와 양측 2개소에 절곡부(111)를 형성하고 중앙에 소정의 길이의 평탄부(112)를 형성한다.
이와 같이, 하부플랜지(11)의 중앙에 평탄부(112)가 형성되면, 강박스 거더(1)의 운반 또는 적재에 편리하고 교량 받침의 설치가 용이하다.
절곡부(111)는 평탄부(112) 양측부에 각각 3개소 이상 형성하는 것도 고려할 수 있으나, 경제성 등의 측면에서 1개소 또는 2개소 형성하는 것이 바람직할 것이다.
도 4는 평탄부 양측에 각각 1개의 절곡부를 형성한 하부플랜지의 판폭두께별 절곡 각도에 따른 국부좌굴강도를 나타내는 그래프도이다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 절곡부(111)는 중앙에 배치된 하부플랜지(11)의 양측에 각각 1개소 형성되고, θ는 하부플랜지(11)의 절곡 각도이다.
특별하기로, 본 발명은 하부플랜지의 절곡 각도(θ)를 아래의 [수학식 1]에 의해 결정되도록 구성할 수 있다.
Figure 112016106933463-pat00003
여기서, θ : 하부플랜지의 절곡 각도(°), b : 하부플랜지의 전체 폭(mm), t : 하부플랜지의 두께(mm), Fy : 하부플랜지의 항복강도(MPa)이다.
유한요소해석(FEM)에 의해 하부플랜지(11)의 절곡부의 절곡 각도에 따른 좌굴강도를 분석해 보면, 도 4와 같이 절곡 각도가 증가할수록 좌굴강도가 커지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 좌굴강도는 판폭두께비(b/t)가 작아질수록 증가한다.
그러나 절곡 각도가 일정 각도 이상이 되면 좌굴강도는 최대값에 도달한 후 증가하지 않고 일정한 값을 나타내게 된다.
이러한 사실을 기초로 하여, 평탄부 양측에 각각 1개의 절곡부(111)를 배치한 경우, 판폭두께비(b/t) 별 최대 좌굴강도를 나타내는 절곡 각도는 [수학식 1]과 같으며, 절곡 각도가 [수학식 1]의 각도를 넘는 경우 최대 좌굴강도를 유지할 수 있다.
따라서, 이는 종래기술에 따른 편평한 플레이트형상의 하부플랜지(11;절곡 각도가 0인 경우)에 비해서 소정의 각도로 경사지게 배열된 경사부(113;도 2 참조)를 갖는 것이 좌굴강도 향상에 도움을 주는 것을 알 수 있다.
도 5는 평탄부 양측에 각각 2개의 절곡부를 형성한 하부플랜지의 판폭두께별 절곡 각도에 따른 국부좌굴강도를 나타내는 그래프도이다.
도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 절곡부(111)는 중앙에 배치된 하부플랜지(11)의 양측에 각각 2개소 형성되고, θ는 하부플랜지(11)의 절곡 각도이다.
특별하기로, 본 발명은 하부플랜지의 절곡 각도(θ)를 아래의 [수학식 2]에 의해 결정되도록 구성할 수 있다.
Figure 112016106933463-pat00004
여기서, θ : 하부플랜지의 절곡 각도(°), b : 하부플랜지의 전체 폭(mm), t : 하부플랜지의 두께(mm), Fy : 하부플랜지의 항복강도(MPa)이다.
유한요소해석(FEM)에 의해 하부플랜지(11)의 절곡부의 절곡 각도에 따른 좌굴강도를 분석해 보면, 도 5와 같이 절곡 각도가 증가할수록 좌굴강도가 커지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 좌굴강도는 판폭두께비(b/t)가 작아질수록 증가한다.
그러나 절곡 각도가 일정 각도 이상이 되면 좌굴강도는 최대값에 도달한 후 증가하지 않고 일정한 값을 나타내게 된다.
이러한 사실을 기초로 하여, 평탄부 양측에 각각 2개의 절곡부(111)를 배치한 경우, 판폭두께비(b/t) 별 최대 좌굴강도를 나타내는 절곡 각도는 [수학식 2]와 같으며, 절곡 각도가 [수학식 2]의 각도를 넘는 경우 최대 좌굴강도를 유지할 수 있다.
따라서, 절곡 각도를 [수학식 2]와 같이 하여 좌굴강도를 최대로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강박스 거더를 개략적으로 도시한 사시도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 강박스 거더는 도 2에 도시된 강박스 거더(1)의 변형예로서, 보강리브를 제외하고는 매우 유사한 구조로 이루어져 있기 때문에, 본 발명의 명료한 이해를 돕기 위해서 유사하거나 동일한 구성에 대한 설명은 여기서 배제할 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 강박스 거더는 콘크리트(C)와 하부플랜지(11) 간의 부착능력을 증진시킬 수 있는 횡방향 보강리브(115)를 절곡형 하부플랜지(11)의 상면에 배치한다. 이와 더불어서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강박스 거더는 전단 연결재(미도시)를 하부플랜지의 상면에 추가로 배치할 수도 있다.
도시된 바와 같이, 횡방향 보강리브(115)는 하부플랜지(11)의 횡방향으로 길이연장되되, 교량의 길이방향과 직교되게 설치된다.
전술된 바와 같이, 보강리브(115)는 콘크리트(C)와 하부플랜지(11) 간에 부착능력을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 부모멘트에 의한 좌굴 등의 현상에 저항하기 위해 단면 강성을 향상시킬 수도 있을 것이다.
횡방향 보강리브는 패널 형상에 국한되지 않고, 스터드 등과 같이 다양한 유형으로 채용될 수도 있다.
선택가능하기로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강박스 거더(1)는 도시된 바와 같이 내부공간의 하부를 콘크리트(C)로 타설하는데, 횡방향 보강리브(115)를 콘크리트(C)로 매립되도록 한다. 이로써, 횡방향 보강리브(115)는 외부와의 노출을 최소화하여 도장 박리로 인한 부식현상을 미연에 방지할 수 있으며 압축 구간에 작용하는 외력에 의해 불필요한 횡방향 보강리브(115)의 외형 변형을 최소화시킬 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강박스 거더를 개략적으로 도시한 것으로, 도 2에 도시된 상부플랜지(13)와 같이 폐합되지 않은 개구형 강박스 거더(1')를 도시한 것이다.
본 발명의 개구형 강박스 거더(1')는 절곡형 하부플랜지(11)와, 이 하부플랜지(11)의 양측부에 종방향으로 설치된 한쌍의 웨브(12), 한쌍의 웨브(12) 상단부에 개별적으로 결합된 한쌍의 상부플레이트(13'), 나란하게 배치된 한쌍의 상부플레이트(13') 사이에 배치된 수평브레이싱(14), 및 절곡형 하부플랜지(11)의 상면에 타설된 콘크리트(C)로 이루어질 수 있다.
개구형 강박스 거더를 이용한 교량은 시공중 하중의 영향으로 한쌍의 상부플레이트(13')가 양쪽으로 벌어지려는 경향을 갖는데, 대향되게 배치된 한쌍의 상부플레이트(13')에 적절한 간격으로 수평브레이싱(14)을 설치한다. 수평브레이싱(14)은 상부플레이트(13')의 벌어짐을 억제하는 동시에 비틀림 강성을 증가시킬 수도 있을 것이다.
이상 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1, 1' ----- 강박스 거더,
11 ----- 하부플랜지,
12 ----- 웨브,
13, 13' ----- 상부플랜지,
111 ---- 절곡부,
112 ---- 평탄부,
113 ----- 경사부,
115 ----- 보강리브,
A ----- 교량,
B ----- 교각,
C ----- 콘크리트.

Claims (8)

  1. 하부플랜지(11)와, 상기 하부플랜지(11)의 양측에 상부로 각각 결합되는 웨브(12), 및 상기 웨브(12)의 상부에 결합되는 상부플랜지(13)로 구성되는 강박스 거더에 있어서,
    상기 하부플랜지(11)는 단면상 상기 웨브(12) 측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡되도록 적어도 둘 이상의 절곡부(111)가 형성되어 중앙에 평탄부(112)가 형성되고, 상기 평탄부(112)의 양측에 각각 단면상 직선으로 경사진 적어도 하나 이상의 경사부(113)가 형성되며, 최외곽 경사부의 외측 단부는 상기 웨브(12)의 하단과 결합되는 좌우 대칭의 U자형상의 절곡 강판으로 이루어지고,
    상기 강박스 거더는 절곡형 상기 하부플랜지(11)와 상기 웨브(12)로 한정된 내부공간 하부에 콘트리트(C)를 타설하되, 상기 절곡부(111)는 상기 하부플랜지(11) 중앙 양측의 각각 1개소에 형성되고,
    상기 절곡부(111)의 절곡 각도(θ)는 아래 [수학식 1]에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더.
    [수학식 1]
    Figure 112018060330195-pat00014

    여기서,
    θ : 하부플랜지의 절곡 각도(°)
    b : 하부플랜지의 전체 폭(mm)
    t : 하부플랜지의 두께(mm)
    Fy : 하부플랜지의 항복강도(MPa)
  2. 하부플랜지(11)와, 상기 하부플랜지(11)의 양측에 상부로 각각 결합되는 웨브(12), 및 상기 웨브(12)의 상부에 결합되는 상부플랜지(13)로 구성되는 강박스 거더에 있어서,
    상기 하부플랜지(11)는 단면상 상기 웨브(12) 측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡되도록 적어도 둘 이상의 절곡부(111)가 형성되어 중앙에 평탄부(112)가 형성되고, 상기 평탄부(112)의 양측에 각각 단면상 직선으로 경사진 적어도 하나 이상의 경사부(113)가 형성되며, 최외곽 경사부의 외측 단부는 상기 웨브(12)의 하단과 결합되는 좌우 대칭의 U자형상의 절곡 강판으로 이루어지고,
    상기 강박스 거더는 절곡형 상기 하부플랜지(11)와 상기 웨브(12)로 한정된 내부공간 하부에 콘트리트(C)를 타설하되, 상기 절곡부(111)는 상기 하부플랜지(11) 중앙 양측의 각각 2개소에 형성되고,
    상기 절곡부(111)의 절곡 각도(θ)는 아래 [수학식 2]에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더.
    [수학식 2]
    Figure 112018060330195-pat00015

    여기서,
    θ : 하부플랜지의 절곡 각도(°)
    b : 하부플랜지의 전체 폭(mm)
    t : 하부플랜지의 두께(mm)
    Fy : 하부플랜지의 항복강도(MPa)
  3. 청구항 1항 내지 청구항 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘트리트(C)는 교량의 부모멘트 구간에서만 상기 강박스 거더의 내부공간 하부에 타설되는 것을 특징으로 하는 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더.
  4. 청구항 1항 내지 청구항 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부플랜지(11)는 상기 하부플랜지의 상면에 횡방향 보강리브(115)를 배치하는 것을 특징으로 하는 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더.
  5. 청구항 4항에 있어서,
    상기 횡방향 보강리브(115)는 상기 콘트리트(C)로 매립되는 것을 특징으로 하는 절곡형 하부플랜지를 갖춘 강박스 거더.

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