KR102384306B1 - 하부보강 합성거더 및 이를 이용한 교량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강재에 의해 형성된 상부 플랜지(501); 상기 상부 플랜지(501)의 양단에서 하측으로 연장형성되고, 하단에 전단연결부(b)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 하부보강 복부판(502); 상기 한 쌍의 하부보강 복부판(502)의 하부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 보강부(500`);를 포함하고, 상기 콘크리트 보강부(500`)는, 상기 하부보강 복부판(502)의 하부에 형성되고, 상기 하부보강 복부판(502)의 전단연결부(b)가 상부에 매설된 기립구조의 한 쌍의 복부 지지부(510); 상기 한 쌍의 복부 지지부(510)의 하단의 내부영역을 폐쇄하도록 일체로 형성된 바닥부(520);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부보강 합성거더(500)를 제시함으로써, 연속교의 부모멘트 구간에 대한 적용 시, 강재 하부플랜지와 복부판 하부 일부를 압축성능이 우수한 철근콘크리트로 대체함에 따라 고가의 강재의 사용량을 줄이도록 하여, 효율적이고 비용을 절감할 수 있도록 한다.

Description

하부보강 합성거더 및 이를 이용한 교량{COMPOSITE GIRDIR AND BRIDGE USING THE SAME}
본 발명은 건설 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 하부보강 합성거더 및 이를 이용한 교량에 관한 것이다.
연속교는 정모멘트 구간(P)과 부모멘트 구간(N)이 반복하여 형성되는데, 교각(1)의 상부에 부모멘트 구간(N)이 형성되고, 그 이외의 구간에 정모멘트 구간(P)이 형성된다.(도 1)
일반적인 강거더-상부 슬래브 형식의 합성거더에 적용되는 강재 박스거더(10)는 기본적으로 하부 플랜지(11), 한 쌍의 복부판(12) 및 상부 플랜지(13)에 의해 형성되고, 그 상부는 트임부가 형성된 개구형 구조를 취하기도 하나, 시공 후 완성계에서는 콘크리트 바닥판(2) 등에 의해 폐쇄된 구조를 취하게 된다.(도 2)
부모멘트 구간(N)에서는 인장응력을 받는 강재 박스거더의 상부 플랜지를 트임부 없이 전폭으로 설치하는 폐쇄형 구조를 취하기도 한다.(도 3)
일반적인 강박스거더-상부 슬래브 형식의 연속형 합성거더에서, 정모멘트 구간(P)에서는 강재 박스거더(10)는 주로 인장강도를, 상부 콘크리트 바닥판은 압축강도를 제공하는 합리적인 구성을 가지나, 부모멘트 구간(N)에서는 강재 박스거더의 하부 플랜지(11)에 매우 큰 압축응력이 발생하여, 강재 바닥판 단면(두께)이 두꺼워져야 되는 비경제적인 문제점이 지적되어 왔다.
이를 보완하기 위하여, 강박스거더의 조립을 완성한 이후에, 부모멘트부(N) 하부 플랜지(11)의 상면(박스 내부)에 콘크리트 바닥판(20)이 합성되도록 타설하여, 하부 플랜지(11)에 발생하는 압축성능을 분산시켜, 강재 바닥판(하부 플랜지(11))의 단면(두께)을 감소시키는 방법이 적용되고 있다.(도 3)
그런데 이러한 종래의 합성거더는, 하부 콘크리트 바닥판(30)이 하부 플랜지(11)와 합성되기 전에 작용하는 하중에는 강재 바닥판 단독으로 압축성능을 지지하여야 하므로, 적절한 두께의 하부 플랜지(11)와 교축방향 바닥판 보강재(31)가 필요하다는 점, 하부 콘크리트 바닥판(30)이 하부 플랜지(11)와 합성 거동하도록 하기 위해서는 적절한 합성용 전단연결재(32)가 설치되어야 한다는 점 등에서 문제로 지적되어 왔다.(도 3)
즉, 종래의 합성거더는 위와 같은 이유로 부모멘트 구간(N)의 전구간에 걸쳐 하부 플랜지(11)가 형성된 강재 박스거더(10)를 사용하는데, 시공 후 사용하중이 재하된 상태를 기준으로 볼 때, 부모멘트 구간(N)의 하부 플랜지(11)에는 압축응력이 크게 발생하지만 인장응력이 크게 발생하는 영역이 아니므로, 고가의 강재 하부 플랜지(11)를 전구간에 걸쳐 사용하는 것은 비효율적이고 비용의 낭비라는 점에서 문제로 지적되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 연속교의 부모멘트 구간에 대한 적용 시, 강재 하부플랜지와 복부판 하부 일부를 압축성능이 우수한 철근콘크리트로 대체함에 따라 고가의 강재의 사용량을 줄이도록 하여, 효율적이고 비용을 절감할 수 있도록 하는 하부보강 합성거더 및 이를 이용한 교량을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 강재에 의해 형성된 상부 플랜지(501); 상기 상부 플랜지(501)의 양단에서 하측으로 연장형성되고, 하단에 전단연결부(b)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 하부보강 복부판(502); 상기 한 쌍의 하부보강 복부판(502)의 하부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 보강부(500`);를 포함하고, 상기 콘크리트 보강부(500`)는, 상기 하부보강 복부판(502)의 하부에 형성되고, 상기 하부보강 복부판(502)의 전단연결부(b)가 상부에 매설된 기립구조의 한 쌍의 복부 지지부(510); 상기 한 쌍의 복부 지지부(510)의 하단의 내부영역을 폐쇄하도록, 일체로 형성된 바닥부(520);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부보강 합성거더(500)를 제시한다.
상기 콘크리트 보강부(500`)는 "凹"자형 단면구조로 형성된 것이 바람직하다.
상기 전단연결부(b)는, 상기 하부보강 복부판(502)의 하단에서 양측으로 경사지게 형성됨과 아울러, 교호적으로 서로 다른 방향을 향하도록 형성된 다수의 경사판(b1,b2); 상기 다수의 경사판(b1,b2)의 사이에 형성된 철근 삽입홈(b3);을 포함하고, 상기 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)이 상기 철근 삽입홈(b3)에 삽입되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 전단연결부(b)는, 상기 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)이 인입되도록, 상기 하부보강 복부판(502)의 하단에 상하방향을 따라 형성된 인입공(b6); 상기 철근(511)이 심부에 위치하도록 상기 하부보강 복부판(502)의 인입공(b6) 상부에 형성된 삽입공(b7);을 포함하고, 상기 인입공(b6)의 하단의 폭(L1)에 비해 상기 삽입공(b7)의 심부의 폭(L2)이 크게 형성된 것이 바람직하다.
인접하여 설치되는 타 합성거더(500a)의 후단과 결합하도록 전단에 합성거더 연결부(530)를 구비하고, 상기 합성거더 연결부(530)는, 상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 타 합성거더(500a)의 복부판 연장부(531)와 결합하도록, 상기 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장되고, 하단에 상기 전단연결부(b)가 형성된 한 쌍의 복부판 연장부(531);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 합성거더 연결부(530)는, 상기 복부 지지부(510)의 단부에 연결되도록, 상기 복부판 연장부(531)의 하부에서 내측으로 연장형성된 한 쌍의 내측 상부 연결판(532); 상기 복부 지지부(510)의 단부에 연결되도록, 상기 내측 폐쇄판(532)의 단부에서 하측으로 연장형성된 한 쌍의 내측 측부 폐쇄판(533); 상기 한 쌍의 내측 측부 폐쇄판(533)의 하단 사이에 형성된 내측 하부 폐쇄판(534);을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 하부보강 합성거더(500)를 이용한 교량으로서, 부모멘트 구간(N)에 상기 하부보강 합성거더(500)가 배치되고, 정모멘트 구간(P)에 강재거더(200)가 배치되고, 상기 강재거더(200)는, 강재거더 하부 플랜지(201); 상기 강재거더 하부 플랜지(201)의 양단에서 상측으로 연장형성된 한 쌍의 강재거더 복부판(202); 상면이 상기 상부 플랜지(501)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 상기 한 쌍의 강재거더 복부판(202)의 상부에 형성된 강재거더 상부 플랜지(203);를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량을 제시한다.
상기 강재거더(200)와 결합하기 위한 상기 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550)는, 상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 강재거더 복부판(202)과 결합하도록, 상기 강재거더 복부판(202)과 동일한 높이를 가지며, 상기 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장형성된 하부보강 복부판 연장부(551); 상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 강재거더 하부 플랜지(201)와 결합하도록, 상기 하부보강 복부판 연장부(551)의 하부에 형성된 결합부 하부 플랜지(552);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하부보강 복부판 연장부(551) 중 상기 복부 지지부(510)에 인접한 영역에 결합공(553)이 형성되고, 상기 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)은 상기 결합공(553)을 관통하도록 배치되고, 상기 복부 지지부(510)는 상기 결합공(553) 및 철근(511)이 매설되도록 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 하부보강 합성거더(500)를 이용한 교량으로서, 부모멘트 구간(N)에 상기 하부보강 합성거더(500)가 배치되고, 정모멘트 구간(P)에 상부보강 합성거더(100)가 배치되고, 상기 상부보강 합성거더(100)는, 강재에 의해 형성된 하부 플랜지(101); 상기 하부 플랜지(101)의 양단에서 상측으로 연장형성되고, 상단에 전단연결부(a)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 상부보강 복부판(102); 상기 한 쌍의 상부보강 복부판(102)의 상부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 덮개부(100`);를 포함하고, 상기 콘크리트 덮개부(100`)는, 단면의 중심이 상기 상부보강 복부판(102)의 단면의 중심과 일치하도록, 상기 상부보강 복부판(102)의 상부에 형성되고, 상기 상부보강 복부판(102)의 전단연결부(a)가 하부에 매설되며, 양측에 각각 외측 지지부(112) 및 내측 지지부(113)가 돌출형성된 T형 단면 구조의 한 쌍의 복부 받침부(110); 상기 한 쌍의 복부 받침부(110)의 내측 지지부(113)의 상부에 일체로 형성된 덮개 슬래브(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량을 제시한다.
상기 상부보강 합성거더(100)와 결합하기 위한 상기 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550)는, 상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 하부보강 합성거더(500)의 상부 플랜지(501)와 상기 상부보강 합성거더(100)의 하부 플랜지(101) 사이의 높이와 동일한 높이를 가지며, 상기 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장형성된 하부보강 복부판 연장부(551); 상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 상부보강 합성거더(100)의 하부 플랜지(101)와 결합하도록, 상기 하부보강 복부판 연장부(551)의 하부에 형성된 결합부 하부 플랜지(552);를 포함하고, 상기 하부보강 합성거더(500)와 결합하기 위한 상기 상부보강 합성거더(100)의 결합부(150)는, 상기 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 하부보강 복부판 연장부(551)와 결합하도록, 상기 하부보강 복부판 연장부(551)와 동일한 높이를 가지며, 상기 상부보강 복부판(102)의 단부에서 연장형성된 상부보강 복부판 연장부(151); 상기 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 하부보강 합성거더(500)의 상부 플랜지(501)와 결합하도록, 상기 상부보강 복부판 연장부(151)의 상부에 형성된 결합부 상부 플랜지(152);를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 연속교의 부모멘트 구간에 대한 적용 시, 강재 하부플랜지와 복부판 하부 일부를 압축성능이 우수한 철근콘크리트로 대체함에 따라 고가의 강재의 사용량을 줄이도록 하여, 효율적이고 비용을 절감할 수 있도록 하는 하부보강 합성거더 및 이를 이용한 교량을 제시한다.
도 1은 종래의 연속교의 구성도.
도 2는 정모멘트 구간의 단면도.
도 3은 부모멘트 구간의 단면도.
도 4 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 4는 하부보강 합성거더의 단면도.
도 5는 전단연결부의 제1 실시예의 측면도.
도 6은 전단연결부의 제1 실시예의 사시도.
도 7은 전단연결부의 제2 실시예의 사시도.
도 8은 전단연결부의 제2 실시예의 정면도.
도 9는 하부보강 합성거더의 결합구조의 제1 실시예의 측면도.
도 10은 하부보강 합성거더의 결합구조의 제1 실시예의 단면도.
도 11은 하부보강 합성거더의 결합구조의 제2 실시예의 측면도.
도 12는 하부보강 합성거더의 결합구조의 제2 실시예의 단면도.
도 13은 하부보강 합성거더의 결합구조의 제3 실시예의 단면도.
도 14는 하부보강 합성거더의 결합구조의 제3 실시예의 측면도.
도 15는 강재거더의 단면도.
도 16,17은 하부보강 합성거더와 강재거더의 결합구조의 측면도.
도 18은 상부보강 합성거더의 단면도.
도 19는 상부보강 합성거더에 의한 교량의 단면도.
도 20은 하부보강 합성거더와 상부보강 합성거더의 결합구조의 측면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 4 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)는 기본적으로, 강재에 의해 형성된 상부 플랜지(501); 상부 플랜지(501)의 양단에서 하측으로 연장형성되고, 하단에 전단연결부(b)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 하부보강 복부판(502); 한 쌍의 하부보강 복부판(502)의 하부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 보강부(500`);를 포함하여 구성된다.
콘크리트 보강부(500`)는, 하부보강 복부판(502)의 하부에 형성되고, 하부보강 복부판(502)의 전단연결부(b)가 상부에 매설된 기립구조의 한 쌍의 복부 지지부(510); 한 쌍의 복부 지지부(510)의 하단의 내부영역을 폐쇄하도록, 일체로 형성된 바닥부(520);를 포함하여 구성된다.
위 콘크리트 보강부(500`)는 "凹"자형 단면구조로 형성됨으로써, 하부보강 합성거더(500)가 전체적으로 박스구조를 취하도록 하는 것이 바람직하다.
이는 종래의 강합성 박스거더에 비해, 강재 하부 플랜지 및 강재 복부판의 일부가 콘크리트로 대체된 구조를 취한다.
따라서, 연속교의 부모멘트 구간에 대한 적용 시, 강재 하부플랜지와 복부판 하부 일부를 압축성능이 우수한 철근콘크리트로 대체함에 따라 고가의 강재의 사용량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
전단연결부(b)는 하부보강 복부판(502)의 하단에 형성되어 복부 지지부(510)의 상부에 매설되는데, 이는 하부보강 복부판(502) 및 상부 플랜지(501)에 의한 강재부와 콘크리트 보강부(500`)의 안정적인 합성구조를 이루는데 결정적 역할을 한다.
종래의 일반적인 전단연결재(스터드 등)를 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)에 적용하는 경우, 전단연결재의 설치를 위한 강플랜지의 배치로 인하여 복부 지지부(510)의 콘크리트의 상면을 폐쇄하는 구조로 설치되어야 하는데, 이는 콘크리트의 타설이 어렵다는 점, 콘크리트를 타설하더라도 다짐이나 기포 제거작업이 어렵다는 점 등의 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해 합성거더를 뒤집어서(상하반전) 제작하고, 다시 뒤집어서 사용하는 방식을 적용할 수 있지만, 이는 거푸집 설치 및 탈형이 번거롭다는 점, 사용단계의 바닥면 콘크리트의 품질 확보가 어렵다는 점 등의 문제가 있다.
후술하는 2종류의 전단연결부(b)는 하부보강 복부판(502)의 하단에 하측으로 연장형성되어 복부 지지부(510)의 상단에 매설됨과 아울러, 복부 지지부(510)의 상단을 폐쇄하지 않는 구조(콘크리트의 상면이 노출되는 구조)를 취하므로, 상술한 문제를 해소할 수 있다.
이하, 전단연결부(b)에 관한 2가지 실시예에 대하여 설명한다.
첫째, 전단연결부(b)는, 하부보강 복부판(502)의 하단에서 양측으로 경사지게 형성됨과 아울러, 교호적으로 서로 다른 방향을 향하도록 형성된 다수의 경사판(b1,b2); 다수의 경사판(b1,b2)의 사이에 형성된 철근 삽입홈(b3);을 포함하여 구성될 수 있다.(도 5,6)
여기서, 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)(스터럽 등)이 철근 삽입홈(b3)에 삽입되도록 설치되는 경우, 전단저항 뿐만 아니라 서로 다른 방향을 향하도록 설치된 다수의 경사판(b1,b2)과의 합성에 의해 인발저항 성능도 기대할 수 있다는 효과가 있다.
이는 구체적으로 다음과 같은 장점이 있다.
1) 전단연결부(b)의 다수의 경사판(b1,b2) 사이에 형성된 철근 삽입홈(b3)에 대하여, 철근(511)을 끼우기만 하면 되므로, 시공이 편리하다.
2) 철근(511)이 매설된 콘크리트 부위(경사판(b1,b2)의 외측 영역)의 외측 이탈이 경사판(b1)과 경사판(b2) 사이의 콘크리트에 의해 방지되며, 종래의 관통공 방식의 전단연결판에 비해 전단저항성능이 감소되지 않도록, 경사판(b1,b2)의 폭에 의해 조정될 수 있다.
3) 경사판(b1,b2)과 철근(511)의 강성이 서로 적절한 균형을 가지므로, 철근의 파단 등에 의한 급격한 파괴(취성 파괴)가 발생하지 않게 되고, 구조물의 파괴 이전 충분한 사전 징후가 나타남에 따라 피해를 줄일 수 있다(연성 파괴).
둘째, 전단연결부(b)는, 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)이 인입되도록, 하부보강 복부판(502)의 하단에 상하방향을 따라 형성된 인입공(b6); 철근(511)이 심부에 위치하도록 하부보강 복부판(502)의 인입공(b6) 상부에 형성된 삽입공(b7);을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 인입공(b6)의 하단의 폭(L1)에 비해 삽입공(b7)의 심부의 폭(L2)이 크게 형성된다.
즉, 전단연결부(b)로서 설치되는 하부보강 복부판(502)의 심부에 철근의 삽입을 위한 삽입공(b7)을 형성하되, 철근(511)이 아래에서 위로 끼워지도록 인입공(b6)을 형성하고, 인입공(b6)의 상단의 폭(L1)에 비해 삽입공(b7)의 심부의 폭(L2)이 크게 형성되도록 한 것이다.
인입공(b6)의 하단과 삽입공(b7)의 상단이 접하는 부위에 인발방지턱(b8)이 형성된다.
이는 다음과 같은 효과가 있다.
1) 하부보강 복부판(502)의 삽입공(b7)에 철근(511)이 삽입되도록 하기 위하여, 인입공(b6)을 통해 철근(511)을 아래에서 위로 끼우기만 하면 되므로, 시공이 편리하다.
2) 하부보강 복부판(502)의 인입공(b6)의 상단의 폭(L1)에 비해 삽입공(b7)의 심부의 폭(L2)이 크게 형성됨에 따라, 삽입공(b7)에 위치한 철근(511)과 콘크리트의 결합체의 상향 인발이 방지되며, 철근(511)의 강성과 삽입공(b7) 간의 강판의 폭을 조절함에 따라 요구되는 전단저항성능을 확보할 수 있다.
3) 하부보강 복부판(502)의 삽입공(b7) 주위의 강판과 철근(511)의 강성이 서로 적절한 균형을 가짐에 따라, 철근의 파단 등에 의한 급격한 파괴(취성 파괴)가 발생하지 않으므로, 구조물이 파괴 이전 충분한 사전 징후가 나타남에 따라 피해를 줄일 수 있다(연성 파괴).
4) 하부보강 복부판(502)에 대하여 인입공(b6), 삽입공(b7)을 형성하기만 하면 되고, 절곡작업 등이 필요없으므로, 제조를 위하여 과도한 수고와 비용이 소요되지 않는다.
이하, 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)와 길이방향을 따라 인접하여 설치되는 동일한 구조의 타 합성거더(500a)와의 결합을 위한 합성거더 연결부(530)의 실시예에 관하여 설명한다.(도 9 내지 14)
하부보강 합성거더(500)의 전단에 합성거더 연결부(530)가 형성되고, 이에 결합하는 타 합성거더(500a)의 후단에도 동일한 구조의 합성거더 연결부(530)가 형성된다.
첫째, 합성거더 연결부(530)는 한 쌍의 복부판 연장부(531)에 의해 구성될 수 있다.(도 9,10)
복부판 연장부(531)는 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 타 합성거더(500a)의 복부판 연장부(531)와 결합하도록, 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장되고, 하단에 전단연결부(b)가 형성된다.
즉, 하부보강 합성거더(500)의 중앙부는 하부보강 복부판(502) 및 상부 플랜지(501)에 의한 강재부와 콘크리트 보강부(500`)의 합성구조로 형성됨에 비해, 하부보강 합성거더(500)의 단부에 위치한 합성거더 연결부(530)는 콘크리트 보강부(500`)가 생략되고, 위 강재부만이 돌출된 구조이다.
따라서, 강재 구조로 형성된 합성거더(500)의 합성거더 연결부(530)와 역시 강재 구조로 형성된 타 합성거더(500a)의 합성거더 연결부(530)가 서로 접하게 되므로, 이음판-볼트결합, 용접결합 등에 의해 상호 결합할 수 있다.
합성거더 연결부(530)를 형성하는 복부판 연장부(531)의 하부(양측 합성거더의 콘크리트 보강부(500`)의 사이영역)에는 빈 공간이 형성되므로, 현장에서 거푸집(50)을 설치하고 콘크리트를 타설하여 일체화된 연결구조를 형성할 수 있다.
위 현장타설에 의해 형성되는 콘크리트 연결부(C)도 "凹"자형 단면구조를 취하는 것이 바람직하므로, 위 거푸집(50)은 "凹"자형 단면구조의 내부 거푸집(51) 및 외부 거푸집(52)에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
내부 거푸집(51)은 콘크리트의 용이한 타설을 위하여 바닥부의 심부에 개방부(51d)가 형성되는 것이 바람직하다.(도 11)
다만, 내부 거푸집(51)의 바닥부가 모두 생략되면 타설된 콘크리트(C)의 압력에 의해 콘크리트가 솟아 오를 수 있으므로, 바닥부의 양측에 가장자리부(51b)가 형성되는 것이 바람직하다.
양측에 위치한 격벽(51a) 및 가장자리부(51b)를 상호 연결하기 위하여, 연결부(51c)가 전후단 또는 심부에 형성될 수 있다.
현장타설 콘크리트와의 일체화를 위하여, 복부판 연장부(531)의 하단에는 전단연결부(b)가 형성되고, 콘크리트 보강부(500`)의 단부에는 그 내부에 배근된 철근이 노출되도록 한다.
둘째, 합성거더 연결부(530)는, 위 한 쌍의 복부판 연장부(531)에 추가로, 한 쌍의 내측 상부 연결판(532), 한 쌍의 내측 측부 폐쇄판(533), 내측 하부 폐쇄판(534)에 의해 구성되는 내부 영구거푸집에 의해 구현될 수 있다.(도 12,13)
내측 상부 연결판(532)은 복부 지지부(510)의 단부에 연결되도록, 복부판 연장부(531)의 하부에서 내측으로 연장형성된다.
내측 측부 폐쇄판(533)은 복부 지지부(510)의 단부에 연결되도록, 내측 폐쇄판(532)의 단부에서 하측으로 연장형성된다.
내측 하부 폐쇄판(534)은 한 쌍의 내측 측부 폐쇄판(533)의 하단 사이에 수평구조로 형성된다.
한 쌍의 내측 상부 연결판(532), 한 쌍의 내측 측부 폐쇄판(533), 내측 하부 폐쇄판(534)은 "凹"자형 단면구조로서 위 실시예의 내부 거푸집(51)과 동일한 역할을 하는 내부 영구거푸집이라 할 수 있다.
내측 하부 폐쇄판(534)의 경우에도, 콘크리트의 용이한 타설을 위하여 그 심부에 개방부(534c)가 형성되는 것이 바람직하다.(도 14)
다만, 내측 하부 폐쇄판(534)이 모두 생략되면 타설된 콘크리트(C)의 압력에 의해 콘크리트가 솟아 오를 수 있으므로, 내측 하부 폐쇄판(534)의 양측에 가장자리부(534a)가 형성되는 것이 바람직하다.
양측에 가장자리부(534a)를 상호 연결하기 위하여, 연결부(534b)가 전후단 또는 심부에 형성될 수 있다.
강재 구조로 형성된 합성거더(500)의 상기 내부 영구거푸집과 역시 강재 구조로 형성된 타 합성거더(500a)의 상기 내부 영구거푸집이 서로 접한 상태에서, 이음판-볼트결합, 용접결합 등에 상호 결합하고, 그 외측에 외부 거푸집(52)을 설치한 후, 콘크리트의 타설에 의해 콘크리트 연결부(C)를 형성할 수 있으므로, 현장에서 내부 거푸집(51)의 설치작업을 생략할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 교량의 부모멘트 구간(N)에 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)가 배치되고, 정모멘트 구간(P)에 강재거더(200)가 배치된 실시예에 대하여 설명한다.(도 15 내지 17)
여기서 강재거더(200)는, 강재거더 하부 플랜지(201); 강재거더 하부 플랜지(201)의 양단에서 상측으로 연장형성된 한 쌍의 강재거더 복부판(202); 상면이 하부보강 합성거더(500)의 상부 플랜지(501)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 한 쌍의 강재거더 복부판(202)의 상부에 형성된 강재거더 상부 플랜지(203);를 포함하여 구성된다.(도 15,16)
강재거더(200)는 일반적인 강박스거더의 구조를 취하는 것으로서, 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)에 비해 하부의 인장강도가 우수하다.
따라서 거더 하부의 높은 압축강도가 요구되는 교량의 부모멘트 구간(N)에는 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)를 배치하고, 거더 하부의 높은 인장강도가 요구되는 정모멘트 구간(P)에는 위 강재거더(200)를 배치함으로써, 고가의 강재의 사용량을 줄이면서도, 효율적으로 구조적 안전성을 도모할 수 있다.
합성거더(500)와 강재거더(200)는 기본구조가 상이하므로, 후술하는 바와 같은 특수한 결합구조가 필요하다.
즉, 강재거더(200)와 결합하기 위한 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550)는, 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 강재거더 복부판(202)과 결합하도록, 강재거더 복부판(202)과 동일한 높이를 가지며, 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장형성된 하부보강 복부판 연장부(551); 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 강재거더 하부 플랜지(201)와 결합하도록, 하부보강 복부판 연장부(551)의 하부에 형성된 결합부 하부 플랜지(552);를 포함하여 구성된다.(도 16)
이러한 구조를 취하는 경우, 합성거더(500)의 단부에 강재거더(200)와 동일한 단면의 강구조(상부 플랜지(501), 복부판 연장부(551), 결합부 하부 플랜지(552)에 의한 강박스구조)가 형성되므로, 이음판-볼트결합, 용접결합 등에 상호 결합할 수 있다.
다만, 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550)는 타 부위에 비해 구조적 취약부가 될 수 있다.
이를 보강하기 위해서는, 하부보강 복부판 연장부(551) 중 복부 지지부(510)에 인접한 영역에 결합공(553)이 형성되고, 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)은 결합공(553)을 관통하도록 배치되고, 복부 지지부(510)는 결합공(553) 및 철근(511)이 매설되도록 형성된 구조를 취하는 것이 바람직하다.(도 17)
결합부 하부 플랜지(552)에서 내측으로 연장형성된 연장 하부 플랜지(552a)와, 연장 하부 플랜지(552a)의 상면에 형성된 전단연결재(552b)를 추가로 구비하는 경우, 바닥부(520)의 콘크리트와 연장 하부 플랜지(552a)와의 더욱 견고한 결합이 가능하다는 효과가 추가된다.(도 16,17)
이하, 교량의 부모멘트 구간(N)에 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)가 배치되고, 정모멘트 구간(P)에는 상부가 콘크리트에 의해 보강된 구조인 상부보강 합성거더(100)가 배치된 실시예에 대하여 설명한다.(도 18 내지 20)
위 상부보강 합성거더(100)는 기본적으로, 강재에 의해 형성된 하부 플랜지(101); 하부 플랜지(101)의 양단에서 상측으로 연장형성되고, 상단에 전단연결부(a)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 복부판(102); 한 쌍의 복부판(102)의 상부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 덮개부(100`);를 포함하여 구성된다.(도 18)
콘크리트 덮개부(100`)는, 한 쌍의 복부 받침부(110)와 덮개 슬래브(120);를 포함하여 구성된다.
복부 받침부(110)는 단면의 중심이 복부판(102)의 단면의 중심과 일치하도록, 복부판(102)의 상부에 형성되고, 복부판(102)의 전단연결부(a)가 하부에 매설되며, 양측에 각각 외측 지지부(112) 및 내측 지지부(113)가 돌출형성된 T형 단면 구조로 형성된다.
덮개 슬래브(120)는 한 쌍의 복부 받침부(110)의 내측 지지부(113)의 상부에 일체로 형성된다.
복부 받침부(110)는 T형 단면 구조의 좌우대칭구조이고, 그 한 쌍의 내측 지지부(113)에 덮개 슬래브(120)가 일체로 형성되므로, 상부보강 합성거더(100)는 운반, 보관, 시공 전후에 걸쳐 안정적인 구조를 유지할 수 있다.
또한, 강재 복부판(102)의 상단에 직접 형성된 강판 전단연결부(a)와 복부 받침부(110)가 합성되므로, 상부보강 합성거더(100)의 압축영역에 콘크리트 보강복부가 형성된 효율적인 구조를 얻을 수 있다는 점, 기존의 강재 상부플랜지(13)와 전단연결재(14)의 설치를 생략할 수 있으므로 강재 사용량과 용접량을 절감할 수 있다는 점 등의 효과가 있다.
이러한 상부보강 합성거더(100)를 이용한 교량은, 교각의 상부에 폭방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 설치됨과 아울러, 길이방향을 따라 상호 결합한 다수의 상부보강 합성거더(100); 프리캐스트 방식에 의해 제조됨과 아울러, 양측의 상부보강 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치된 다수의 중간 슬래브(300); 덮개 슬래브(120)와 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 폭방향 결합영역에 대한 콘크리트의 타설에 의해 형성된 폭방향 결합부(310);를 포함하여 구성된다.(도 19)
위 상부보강 합성거더(100)는 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)와 반대로, 압축강도가 강한 콘크리트가 상부에 배치되고, 인장강도가 강한 강재가 하부에 배치된 구조를 취한다.
따라서 거더 하부의 높은 압축강도가 요구되는 교량의 부모멘트 구간(N)에는 본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)를 배치하고, 거더 하부의 높은 인장강도(상부의 높은 압축강도)가 요구되는 정모멘트 구간(P)에는 위 상부보강 합성거더(100)를 배치함으로써, 고가의 강재의 사용량을 대폭 줄이면서도, 효율적으로 구조적 안전성을 도모할 수 있다.
본 발명에 의한 하부보강 합성거더(500)와 위 상부보강 합성거더(100)의 결합을 위한 결합부(550)의 경우에도, 상술한 실시예(강재거더(200)와 결합하기 위한 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550))와 같은 구조를 적용할 수 있다.
즉, 하부보강 합성거더(500) 및 상부보강 합성거더(100)의 단부에 강박스구조와 동일한 단면구조가 형성되도록 하고, 이들이 이음판-볼트결합, 용접결합 등에 상호 결합하도록 할 수 있다.(도 20)
구체적으로, 상부보강 합성거더(100)와 결합하기 위한 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550)는, 하부보강 복부판 연장부(551), 결합부 하부 플랜지(552)에 의해 구성된다.
하부보강 복부판 연장부(551)는 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 하부보강 합성거더(500)의 상부 플랜지(501)와 상부보강 합성거더(100)의 하부 플랜지(101) 사이의 높이와 동일한 높이를 가지며, 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장형성된다.
결합부 하부 플랜지(552)는 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상부보강 합성거더(100)의 하부 플랜지(101)와 결합하도록, 하부보강 복부판 연장부(551)의 하부에 형성된다.
이러한 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550)와 결합하기 위한 상부보강 합성거더(100)의 결합부(150)는, 상부보강 복부판 연장부(151), 결합부 상부 플랜지(152)에 의해 구성된다.
상부보강 복부판 연장부(151)는 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 하부보강 복부판 연장부(551)와 결합하도록, 하부보강 복부판 연장부(551)와 동일한 높이를 가지며, 상부보강 복부판(102)의 단부에서 연장형성된다.
결합부 상부 플랜지(152)는 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 하부보강 합성거더(500)의 상부 플랜지(501)와 결합하도록, 상부보강 복부판 연장부(151)의 상부에 형성된다.
상부보강 합성거더(100)의 결합부(150)의 경우에도, 구조적 취약부를 보강하기 위해서는, 합성거더 복부판 연장부(151) 중 복부 받침부(110)에 인접한 영역에 결합공(153)이 형성되고, 복부 받침부(110) 내부에 배근되는 철근(154)은 결합공(153)을 관통하도록 배치되고, 복부 받침부(110)는 결합공(153) 및 복부 받침부 철근(154)이 매설되도록 형성된 구조를 취하는 것이 바람직하다.(도 20)
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 상부보강 합성거더 101 : 하부 플랜지
102 : 상부보강 복부판 100` : 콘크리트 덮개부
110 : 복부 받침부 111 : 복부 받침부 스터럽
112 : 외측 지지부 113 : 내측 지지부
120 : 덮개 슬래브 150 : 결합부
151 : 상부보강 복부판 연장부 152 : 결합부 상부 플랜지
200 : 강재거더 201 : 하부 플랜지
202 : 강재거더 복부판 203 : 강재거더 상부 플랜지
500,500a : 하부보강 합성거더 501 : 상부 플랜지
502 : 하부보강 복부판 500` : 콘크리트 보강부
510 : 복부 지지부 511 : 철근
520 : 바닥부 530 : 합성거더 연결부
531 : 복부판 연장부 532 : 내측 상부 연결판
533 : 내측 측부 폐쇄판 534 : 내측 하부 폐쇄판
550 : 결합부 551 : 하부보강 복부판 연장부
552 : 결합부 하부 플랜지 553 : 결합공
a,b : 전단연결부 C : 콘크리트 연결부

Claims (11)

  1. 강재에 의해 형성된 상부 플랜지(501);
    상기 상부 플랜지(501)의 양단에서 하측으로 연장형성되고, 하단에 전단연결부(b)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 하부보강 복부판(502);
    상기 한 쌍의 하부보강 복부판(502)의 하부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 보강부(500`);를 포함하고,
    상기 콘크리트 보강부(500`)는,
    상기 하부보강 복부판(502)의 하부에 형성되고, 상기 하부보강 복부판(502)의 전단연결부(b)가 상부에 매설된 기립구조의 한 쌍의 복부 지지부(510);
    상기 한 쌍의 복부 지지부(510)의 하단의 내부영역을 폐쇄하도록, 일체로 형성된 바닥부(520);를 포함하고,
    인접하여 설치되는 타 합성거더(500a)의 후단과 결합하도록 전단에 합성거더 연결부(530)를 구비하고,
    상기 합성거더 연결부(530)는,
    상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 타 합성거더(500a)의 복부판 연장부(531)와 결합하도록, 상기 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장되고, 하단에 상기 전단연결부(b)가 형성된 한 쌍의 복부판 연장부(531);
    상기 복부 지지부(510)의 단부에 연결되도록, 상기 복부판 연장부(531)의 하부에서 내측으로 연장형성된 한 쌍의 내측 상부 연결판(532);
    상기 복부 지지부(510)의 단부에 연결되도록, 상기 내측 폐쇄판(532)의 단부에서 하측으로 연장형성된 한 쌍의 내측 측부 폐쇄판(533);
    상기 한 쌍의 내측 측부 폐쇄판(533)의 하단 사이에 형성된 내측 하부 폐쇄판(534);을
    포함하는 것을 특징으로 하는 하부보강 합성거더(500).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 보강부(500`)는 "凹"자형 단면구조로 형성된 것을 특징으로 하는 하부보강 합성거더(500).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전단연결부(b)는,
    상기 하부보강 복부판(502)의 하단에서 양측으로 경사지게 형성됨과 아울러, 교호적으로 서로 다른 방향을 향하도록 형성된 다수의 경사판(b1,b2);
    상기 다수의 경사판(b1,b2)의 사이에 형성된 철근 삽입홈(b3);을 포함하고,
    상기 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)이 상기 철근 삽입홈(b3)에 삽입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 하부보강 합성거더(500).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전단연결부(b)는,
    상기 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)이 인입되도록, 상기 하부보강 복부판(502)의 하단에 상하방향을 따라 형성된 인입공(b6);
    상기 철근(511)이 심부에 위치하도록 상기 하부보강 복부판(502)의 인입공(b6) 상부에 형성된 삽입공(b7);을 포함하고,
    상기 인입공(b6)의 하단의 폭(L1)에 비해 상기 삽입공(b7)의 심부의 폭(L2)이 크게 형성된 것을 특징으로 하는 하부보강 합성거더(500).
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 하부보강 합성거더(500)를 이용한 교량으로서,
    상기 하부보강 합성거더(500)는,
    강재에 의해 형성된 상부 플랜지(501);
    상기 상부 플랜지(501)의 양단에서 하측으로 연장형성되고, 하단에 전단연결부(b)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 하부보강 복부판(502);
    상기 한 쌍의 하부보강 복부판(502)의 하부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 보강부(500`);를 포함하고,
    상기 콘크리트 보강부(500`)는,
    상기 하부보강 복부판(502)의 하부에 형성되고, 상기 하부보강 복부판(502)의 전단연결부(b)가 상부에 매설된 기립구조의 한 쌍의 복부 지지부(510);
    상기 한 쌍의 복부 지지부(510)의 하단의 내부영역을 폐쇄하도록, 일체로 형성된 바닥부(520);를 포함하고,
    상기 교량은,
    부모멘트 구간(N)에 상기 하부보강 합성거더(500)가 배치되고, 정모멘트 구간(P)에 강재거더(200)가 배치되고,
    상기 강재거더(200)는,
    강재거더 하부 플랜지(201);
    상기 강재거더 하부 플랜지(201)의 양단에서 상측으로 연장형성된 한 쌍의 강재거더 복부판(202);
    상면이 상기 상부 플랜지(501)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 상기 한 쌍의 강재거더 복부판(202)의 상부에 형성된 강재거더 상부 플랜지(203);를 포함하고,
    상기 강재거더(200)와 결합하기 위한 상기 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550)는,
    상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 강재거더 복부판(202)과 결합하도록, 상기 강재거더 복부판(202)과 동일한 높이를 가지며, 상기 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장형성된 하부보강 복부판 연장부(551);
    상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 강재거더 하부 플랜지(201)와 결합하도록, 상기 하부보강 복부판 연장부(551)의 하부에 형성된 결합부 하부 플랜지(552);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 교량.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부보강 복부판 연장부(551) 중 상기 복부 지지부(510)에 인접한 영역에 결합공(553)이 형성되고,
    상기 복부 지지부(510)에 배근되는 철근(511)은 상기 결합공(553)을 관통하도록 배치되고,
    상기 복부 지지부(510)는 상기 결합공(553) 및 철근(511)이 매설되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 교량.
  10. 하부보강 합성거더(500)를 이용한 교량으로서,
    상기 하부보강 합성거더(500)는,
    강재에 의해 형성된 상부 플랜지(501);
    상기 상부 플랜지(501)의 양단에서 하측으로 연장형성되고, 하단에 전단연결부(b)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 하부보강 복부판(502);
    상기 한 쌍의 하부보강 복부판(502)의 하부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 보강부(500`);를 포함하고,
    상기 콘크리트 보강부(500`)는,
    상기 하부보강 복부판(502)의 하부에 형성되고, 상기 하부보강 복부판(502)의 전단연결부(b)가 상부에 매설된 기립구조의 한 쌍의 복부 지지부(510);
    상기 한 쌍의 복부 지지부(510)의 하단의 내부영역을 폐쇄하도록, 일체로 형성된 바닥부(520);를 포함하고,
    상기 교량은,
    부모멘트 구간(N)에 상기 하부보강 합성거더(500)가 배치되고, 정모멘트 구간(P)에 상부보강 합성거더(100)가 배치되고,
    상기 상부보강 합성거더(100)는,
    강재에 의해 형성된 하부 플랜지(101);
    상기 하부 플랜지(101)의 양단에서 상측으로 연장형성되고, 상단에 전단연결부(a)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 상부보강 복부판(102);
    상기 한 쌍의 상부보강 복부판(102)의 상부에 프리캐스트 방식에 의해 일체로 형성된 콘크리트 덮개부(100`);를 포함하고,
    상기 콘크리트 덮개부(100`)는,
    단면의 중심이 상기 상부보강 복부판(102)의 단면의 중심과 일치하도록, 상기 상부보강 복부판(102)의 상부에 형성되고, 상기 상부보강 복부판(102)의 전단연결부(a)가 하부에 매설되며, 양측에 각각 외측 지지부(112) 및 내측 지지부(113)가 돌출형성된 T형 단면 구조의 한 쌍의 복부 받침부(110);
    상기 한 쌍의 복부 받침부(110)의 내측 지지부(113)의 상부에 일체로 형성된 덮개 슬래브(120);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 교량.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상부보강 합성거더(100)와 결합하기 위한 상기 하부보강 합성거더(500)의 결합부(550)는,
    상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 하부보강 합성거더(500)의 상부 플랜지(501)와 상기 상부보강 합성거더(100)의 하부 플랜지(101) 사이의 높이와 동일한 높이를 가지며, 상기 하부보강 복부판(502)의 단부에서 연장형성된 하부보강 복부판 연장부(551);
    상기 복부 지지부(510)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 상부보강 합성거더(100)의 하부 플랜지(101)와 결합하도록, 상기 하부보강 복부판 연장부(551)의 하부에 형성된 결합부 하부 플랜지(552);를 포함하고,
    상기 하부보강 합성거더(500)와 결합하기 위한 상기 상부보강 합성거더(100)의 결합부(150)는,
    상기 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 하부보강 복부판 연장부(551)와 결합하도록, 상기 하부보강 복부판 연장부(551)와 동일한 높이를 가지며, 상기 상부보강 복부판(102)의 단부에서 연장형성된 상부보강 복부판 연장부(151);
    상기 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 하부보강 합성거더(500)의 상부 플랜지(501)와 결합하도록, 상기 상부보강 복부판 연장부(151)의 상부에 형성된 결합부 상부 플랜지(152);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 교량.
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