KR102118119B1 - 강합성 거더 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 강합성 거더는 상부플랜지(110), 복부(120), 상기 복부(120)의 전방과 후방 가장자리 영역에 결합된 하부플랜지(130), 하부플랜지(130)가 설치되지 않은 복부(120)의 전방과 후방 가장자리 하면에 하측으로 만곡지도록 돌출된 한 쌍의 돌출부(140),를 구비한 강재거더(100); 강재거더(100)의 하측 영역에 설치되어 복부(120) 가장자리에서 양 단부가 각각 정착되는 강연선(200); 강연선(200)이 매립되도록 강재거더(100)의 하부에 타설되는 콘크리트 구속부재(300);를 포함하되, 강연선(200)은 돌출부(140)의 하면에 접촉되는 구조로 설치된다.
이 경우, 본원발명의 강재거더(100)는 도 4와 같이 복부(120) 하면에서 하측으로 돌출부(140)가 돌출형성된다. 강연선(200)은 도 8과 같이 돌출부(140)의 하면에 접촉하도록 설치되는데, 양 단부는 복부에서 정착된다. 따라서 강연선(200)에 긴장력이 도입될 경우, 돌출부 만큼의 편심이 증가되는 효과가 발생한다. 돌출부(140)는 판 구조로서, 강재거더(100) 제작시에 용접에 의해 복부(120)에 결합된다.

Description

강합성 거더 및 그 제작방법{STEEL-CONCRETE COMPOSITE GIRDER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 건설분야에 관한 것으로서, 상세하게는 강합성 거더 및 그 제작방법에 관한 것이다.

거더교의 경우, 강재거더를 사용하면 콘크리트거더를 사용하는 것보다 다리밑 공간확보을 더 확보할 수 있다. 이는 동일한 지간을 기준으로 강재거더의 형고(h)가 콘크리트거더의 형고(h) 보다 낮기 때문이다.

그러나 강재거더는 콘크리트거더 대비 공사비가 고가인 단점이 있다. 이를 극복하기 위해, 강재와 콘크리트가 결합된 강합성 거더가 개발되었다.

그러나 기존에 강합성 거더는 인장부재(강연선, 강봉 등)를 이용할 때 인장부재의 편심을 최대한 활용하지 못해 강재량이 증가하여 가격이 비싸지거나, 형고가 높아지는 문제가 발생하고 있다.

대한민국등록특허 10-1874755호 '프리스트레스트 강합성 거더 및 그 제작방법'은 강재와 프리스트레스트 콘크리트의 합성구조로 이루어지는 프리스트레스트 강합성 거더 및 그제작방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 강합성 거더의 주요 구성요소인 상부의 강재와 하부의 콘크리트의 효율적인 합성구조 구성방법과 하부콘크리트에 요구되는 압축 프리스트레스를 효율적으로 도입할 수 있는 프리스트레스트강합성 거더 및 그 제작방법에 관한 것이다.

대한민국등록특허 10-1913069호 '프리스트레스트 강합성 거더 세그먼트, 거더 및 그 제작방법'은 강재와 프리스트레스트 콘크리트의 합성구조로 이루어지는 프리스트레스트 강합성 거더 세그먼트, 거더 및 그 제작방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 강합성 거더의 주요 구성요소인 상부의 강재와 하부의 콘크리트의 효율적인 합성구조 구성방법과 하부콘크리트에 요구되는 압축 프리스트레스를 효율적으로 도입할 수 있는 프리스트레스트 강합성 거더 세그먼트, 거더 및 그 제작방법에 관한 것이다.

대한민국등록특허 10-1824963호 '하이브리드 강합성거더 및 그 시공방법'은

강재와 콘크리트의 장점을 살려 강재빔과 콘크리트빔을 서로 길이방향으로 합성 연결시킨 강합성거더로서 강재빔과 콘크리트빔 연결은 하우징연결부에 의한 하강 삽입 방식으로 간단하게 이루어지도록 한 강재빔과 하이브리드 강합성거더 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 상기 하이브리드 강합성거더는 길이방향으로 하우징삽입부가 단부에 형성된 강재빔; 상기 하우징삽입부의 제1하우징삽입부가 고정되도록 수용되는 내측공간(S1)이 형성된 U형 단면의 콘크리트빔; 상기 내측공간(S1)과 연통되며 콘크리트 빔보다 횡방향으로 확폭되어 상기 하우징삽입부의 제2하우징삽입부가 수용되는 내측공간(S2)이 형성된 U형 단면으로 콘크리트빔 단부에 일체로 형성된 하우징연결부; 및 상기 하우징삽입부가 하우징연결부의 내측공간(S2)에서 매립되도록 합성콘크리트가 타설되어 형성된 합성콘크리트부;를 포함한다.

대한민국등록특허 10-1874755호 대한민국등록특허 10-1913069호 대한민국등록특허 10-1824963호

본 발명은 강재거더의 하면에 강연선을 설치하되 강연선을 거더 하면으로 부터 하측으로 이격이켜 강연선의 긴장력이 최대 편심위치에서 발생하도록 유도하여 강합성 거더의 형고를 최소화 하면서, 강재 사용량을 줄일 수 있는 강합성 거더 및 그 제작방법을 제시한다.

상기 과제의 해결을 위해, 본 발명의 강합성 거더는 상부플랜지(110), 복부(120), 상기 복부(120)의 전방과 후방 가장자리 영역에 결합된 하부플랜지(130), 상기 하부플랜지(130)가 설치되지 않은 상기 복부(120)의 전방과 후방 가장자리 하면에 하측으로 만곡지도록 돌출된 한 쌍의 돌출부(140),를 구비한 강재거더(100); 상기 강재거더(100)의 하측 영역에 설치되어 상기 복부(120) 가장자리에서 양 단부가 각각 정착되는 강연선(200); 상기 강연선(200)이 매립되도록 상기 강재거더(100)의 하부에 타설되는 콘크리트 구속부재(300);를 포함하되, 상기 강연선(200)은 상기 돌출부(140)의 하면에 접촉되는 구조로 설치된다.

상기 강연선(200)은 비부착 강연선으로서, 상기 한 쌍의 돌출부(140) 사이 구간에서 직선으로 설치되고, 상기 한 쌍의 돌출부(140) 외측에서는 외측방향을 따라 상향으로 경사지도록 설치되는 것이 바람직하다.

전후방향을 따라 상기 강재거더(100)의 중앙부 상기 복부(120)에는 연직방향으로 보강부재(150)가 결합되되, 상기 보강부재(150)는 상기 복부(120)의 하측으로 돌출되어 하면이 상기 강연선(200)에 접촉되도록 설치된 것이 바람직하다.

상기 돌출부(140)의 가장자리에는 상기 돌출부(140)의 만곡진 형상을 따라 돌출부보강부재(400)가 결합된 것이 바람직하다.

상기 돌출부보강부재(400)의 양 단부는 상기 복부(120)까지 이어지도록 결합되고, 상기 복부(120)에 결합되는 상기 돌출부보강부재(400)의 단부는 직선구간으로 결합되는 것이 바람직하다.

상기 돌출부(140)의 하단부터 상기 복부(120)의 상측 영역까지 수직보강부재(500)가 연직구조로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 강연선(200)의 설치위치를 고정하기 위해, 상기 보강부재(150)의 하면에는 강연선 고정장치(600)가 설치된 것이 바람직하다.

상기 강연선 고정장치(600)는 강 재질의 중공구조인 것이 바람직하다.

상기 보강부재(150), 돌출부보강부재(400), 수직보강부재(600)는 "ㄱ"형강, "ㄷ"형강 "ㅁ"형강 중 어느 하나 이고, 용접 또는 볼트에 의해 결합된 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성 거더 제작방법은 상기 돌출부(140)가 형성되도록 상기 강재거더(100)를 제작하는 강재거더 제작단계; 상기 돌출부(140)의 하면에 상기 강연선(200)이 접촉되고, 상기 돌출부(140)의 만곡진 하면을 따라 구부러져 단부가 상기 복부(120)에서 정착되도록 상기 강연선(200)을 설치하는 강연선설치단계; 상기 강연선(200)을 긴장하는 강연선긴장단계; 상기 강재거더(100)의 하측에 쉬스관(S)을 설치하고, 상기 콘크리트를 타설하여 상기 구속부재(300)를 형성하는 구속부재 형성단계; 상기 쉬스관(S)에 인장부재(700)를 설치하고 긴장하는 인장부재 긴장단계;를 포함한다.

상기 인장부재 긴장단계 이후, 상기 강연선(200)을 제차 긴장하는 2차 강연선 긴장단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 강연선이 강재거더 하면으로 부터 하측으로 이격되어 설치되기 때문에 강연선에 의한 긴장력이 효율적으로 강재거더에 도입된다.

이를 통해 강연선에 동일한 긴장력이 도입되더라도, 기존 강합성 거더 대비 강재거더에 도입되는 상향력이 향상되어 거더의 형고를 줄일 수 있고, 강재량을 최소화 하여 제작단가를 절감할 수 있다.

도 1은 대한민국등록특허 10-1874755호의 대표도
도 2는 대한민국등록특허 10-1913069호의 대표도
도 3은 대한민국등록특허 10-1824963호의 대표도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더 단부, 중앙부, 돌출부 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더에 구속부재가 타설된 것을 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부에서 강연선이 절곡되는 것을 나타내는 도면
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더의 하측에 강연선이 설치된 것을 나타내는 도면
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보강부재가 복부에 볼트결합된 것을 나타내는 단면도
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부보강부재, 수직보강부재가 돌출부에 볼트 결합된 것을 나타내는 결합상세도
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 "ㄱ"형강인 돌출부보강부재와 수직보강부재가 결합된 것을 나타내는 부분사시도
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 강연선 고정장치가 보강부재 하면에 결합된 것을 나타내는 도면
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부 하면에 보강부재와 강연선 고정장치가 결합된 것을 나타내는 단면도
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부보강부재와 보강부재 하면에 강연선 고정장치가 설치되고, 강연선이 설치된 것을 나타내는 도면
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더 제작단계 공정도
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강연선 고정장치 결합 상세도
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강연선긴장단계 공정도
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구속부재 형성단계 공정도
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인장부재 긴장단계 공정도

본 발명에 의한 강합성 거더 및 그 제작방법의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

이하, 첨부표 및 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성 거더 및 그 제작방법에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 강합성 거더는 상부플랜지(110), 복부(120), 상기 복부(120)의 전방과 후방 가장자리 영역에 결합된 하부플랜지(130), 하부플랜지(130)가 설치되지 않은 복부(120)의 전방과 후방 가장자리 하면에 하측으로 만곡지도록 돌출된 한 쌍의 돌출부(140),를 구비한 강재거더(100); 강재거더(100)의 하측 영역에 설치되어 복부(120) 가장자리에서 양 단부가 각각 정착되는 강연선(200); 강연선(200)이 매립되도록 강재거더(100)의 하부에 타설되는 콘크리트 구속부재(300);를 포함하되, 강연선(200)은 돌출부(140)의 하면에 접촉되는 구조로 설치된다.

이 경우, 본원발명의 강재거더(100)는 도 4와 같이 복부(120) 하면에서 하측으로 돌출부(140)가 돌출형성된다.

강연선(200)은 도 8과 같이 돌출부(140)의 하면에 접촉하도록 설치되는데, 양 단부는 복부에서 정착된다. 따라서 강연선(200)에 긴장력이 도입될 경우, 돌출부 만큼의 편심이 증가되는 효과가 발생한다.

돌출부(140)는 판 구조로서, 강재거더(100) 제작시에 용접에 의해 복부(120)에 결합된다.

강연선(200)은 비부착 강연선으로서, 한 쌍의 돌출부(140) 사이 구간에서 직선으로 설치되고, 한 쌍의 돌출부(140) 외측에서는 외측방향을 따라 상향으로 경사지도록 설치되는 것이 바람직하다.

강연선(200)은 도 7과 같이 돌출부(140) 하면의 라운드 구조를 따라 가장자리부가 절곡되어 배치된다.

아울러, 본원발명에서 사용하는 강연선(200)은 비부착 강연선으로서, 콘크리트로 타설형성되는 구속부재(300) 결합 이후에 재차 긴장될 수 있다.

전후방향을 따라 강재거더(100)의 중앙부 복부(120)에는 연직방향으로 보강부재(150)가 결합되되, 보강부재(150)는 복부(120)의 하측으로 돌출되어 하면이 강연선(200)에 접촉되도록 설치된 것이 바람직하다.

전후방향을 기준으로, 본원발명의 강재거더(100) 중앙부에는 연직방향을 따라 기립구조로 보강부재(150)가 결합된다.

결합부재(150)는 강재거더(100)의 좌굴을 방지함은 물론, 강연선(200)의 중앙부를 구속하여 안정적인 긴장력 도입을 가능하게 한다.

돌출부(140)의 가장자리에는 돌출부(140)의 만곡진 형상을 따라 돌출부보강부재(400)가 결합되는데, 돌출부보강부재(400)의 양 단부는 복부(120)까지 이어지도록 결합되고, 복부(120)에 결합되는 돌출부보강부재(400)의 단부는 직선구간으로 결합되는 것이 바람직하다.

이 경우, 돌출부보강부재(400)는 도 10과 같은 구조로 강재거더(100)의 복부(120)에 결합된다. 돌출부보강부재(400)는 강연선(200)에 의해 집중응력이 발생하는 돌출부(140)를 보강시키면서, 강연선(200)이 돌출부(140) 하면에 안정적으로 위치되도록 유도한다.

도 10과 같이, 돌출부(140)의 하단부터 복부(120)의 상측 영역까지 수직보강부재(500)가 연직구조로 설치된다.

또한 강연선(200)의 설치위치를 안정적으로 고정하기 위해, 보강부재(150)의 하면에는 강연선 고정장치(600)가 설치된 것이 바람직하다.

강연선 고정장치(600)는 강 재질의 중공구조로서, 강 파이프가 사용될 수 도 있다. 강연선 고정장치(600)는 도 12와 같이 돌출부보강부재(400)의 하면에 결합되는데, 강연선(200)이 절곡되는 영역에만 설치되어 강연선(200)의 설치 위치를 한정한다.

보강부재(150), 돌출부보강부재(400), 수직보강부재(600)는 "ㄱ"형강, "ㄷ"형강 "ㅁ"형강 중 어느 하나 이고, 용접 또는 볼트에 의해 결합된 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성 거더 제작방법은 돌출부(140)가 형성되도록 강재거더(100)를 제작하는 강재거더 제작단계; 돌출부(140)의 하면에 강연선(200)이 접촉되고, 돌출부(140)의 만곡진 하면을 따라 구부러져 단부가 복부(120)에서 정착되도록 강연선(200)을 설치하는 강연선설치단계; 강연선(200)을 긴장하는 강연선긴장단계; 강재거더(100)의 하측에 쉬스관(S)을 설치하고, 콘크리트를 타설하여 구속부재(300)를 형성하는 구속부재 형성단계; 쉬스관(S)에 인장부재(700)를 설치하고 긴장하는 인장부재 긴장단계;를 포함한다.

경우에 따라, 인장부재 긴장단계 이후 강연선(200)을 제차 긴장하는 2차 강연선 긴장단계;를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 돌출부(140)의 높이 만큼 강연선(200)의 편심을 극대화 시킬 수 있다. 또한, 인장부재(700)의 긴장 이후, 강연선(200)을 재긴장하여 추가적인 긴장력을 용이하게 도입할 수 있다.

100 : 강재거더 110 : 상부플랜지
120 : 복부 130 : 하부플랜지
140 : 돌출부 150 : 보강부재
200 : 강연선 300 : 구속부재
400 : 돌출부보강재 500 : 수직보강재
600 : 고정장치

Claims (11)

1. 상부플랜지(110),
   복부(120),
   상기 복부(120)의 전방과 후방 가장자리 영역에 결합된 하부플랜지(130),
   상기 하부플랜지(130)가 설치되지 않은 상기 복부(120)의 전방과 후방 가장자리 하면에 하측으로 만곡지도록 돌출된 한 쌍의 돌출부(140),를 구비한 강재거더(100);
   상기 강재거더(100)의 하측 영역에 설치되어 상기 복부(120) 가장자리에서 양 단부가 각각 정착되는 강연선(200);
   상기 강연선(200)이 매립되도록 상기 강재거더(100)의 하부에 타설되는 콘크리트 구속부재(300);를 포함하되,
   상기 강연선(200)은 상기 돌출부(140)의 하면에 접촉되는 구조로 설치되고,
   상기 강연선(200)은 비부착 강연선으로서,
   상기 한 쌍의 돌출부(140) 사이 구간에서 직선으로 설치되고, 상기 한 쌍의 돌출부(140) 외측에서는 외측방향을 따라 상향으로 경사지도록 설치되며,
   전후방향을 따라 상기 강재거더(100)의 중앙부 상기 복부(120)에는 연직방향으로 보강부재(150)가 결합되되,
   상기 보강부재(150)는 상기 복부(120)의 하측으로 돌출되어 하면이 상기 강연선(200)에 접촉되도록 설치되고,
   상기 돌출부(140)의 가장자리에는
   상기 돌출부(140)의 만곡진 형상을 따라 돌출부보강부재(400)가 결합되며,
   상기 돌출부보강부재(400)의 양 단부는
   상기 복부(120)까지 이어지도록 결합됨과 아울러, 상기 복부(120)에 결합되는 상기 돌출부보강부재(400)의 단부는 직선구간으로 결합되고,
   상기 돌출부(140)의 하단부터 상기 복부(120)의 상측 영역까지 수직보강부재(500)가 연직구조로 설치되며,
   상기 강연선(200)의 설치 위치를 고정하기 위해, 상기 보강부재(150)의 하면에는 강연선 고정장치(600)가 설치되고,
   상기 강연선 고정장치(600)는 강 재질의 중공구조 이며,
   상기 보강부재(150), 돌출부보강부재(400), 수직보강부재(600)는 "ㄱ"형강, "ㄷ"형강 "ㅁ"형강 중 어느 하나 이고, 용접 또는 볼트에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항의 강합성 거더 제작방법으로서,
    상기 돌출부(140)가 형성되도록 상기 강재거더(100)를 제작하는 강재거더 제작단계;
    상기 돌출부(140)의 하면에 상기 강연선(200)이 접촉되고, 상기 돌출부(140)의 만곡진 하면을 따라 구부러져 단부가 상기 복부(120)에서 정착되도록 상기 강연선(200)을 설치하는 강연선설치단계;
    상기 강연선(200)을 긴장하는 강연선긴장단계;
    상기 강재거더(100)의 하측에 쉬스관(S)을 설치하고, 상기 콘크리트를 타설하여 상기 구속부재(300)를 형성하는 구속부재 형성단계;
    상기 쉬스관(S)에 인장부재(700)를 설치하고 긴장하는 인장부재 긴장단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성 거더제작방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 인장부재 긴장단계 이후, 상기 강연선(200)을 제차 긴장하는 2차 강연선 긴장단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성 거더제작방법.

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