KR102471342B1 - 강합성 거더 및 이를 이용한 연속교량 시공방법 - Google Patents

강합성 거더 및 이를 이용한 연속교량 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 강합성 거더는 종방향을 기준으로 폐합단면을 갖는 강재거더(100); 강재거더(100)의 내측공간(S)에 기립구조로 설치되는 보강부재(200);를 포함하되, 보강부재(200)는 강재거더(100)의 상부플랜지(110)에 결합되는 상측보강부(210); 강재거더(100)의 하부플랜지(130)에 결합되는 하측보강부(220); 상측보강부(210)와 하측보강부(220)에 종방향을 따라 지그재그 구조로 형강(231)이 복수로 결합되어 형성된 트러스보강부(230);를 구비한 것이 특징이다. 도 6과 같이 본원발명은 상측보강부재(210)와 하측보강부(220)에 지그재그 구조로 형강(231)이 결합되어 트러스보강부(230)를 형성한다. 상기와 같은 보강부재(200)는 도 1과 같이 강재거더(100)의 내측 공간에 측방향을 따라 상호 간격을 두고 복수로 설치된다.

Description

강합성 거더 및 이를 이용한 연속교량 시공방법{STEEL-CONCRETE GIRDER AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 건설분야에 관한 기술로서, 상세하게는 강합성 거더 및 이를 이용한 연속교량 시공방법에 관한 것이다.
교량은 지간장에 따라 단순교와 연속교로 시공된다. 단순교의 경우는 50m 이내의 교량에 적용되고, 연속교는 50m 이상의 교량에 적용된다. 이는 유지관리의 용이성과 경제성을 기준으로 구분되는데, 연속교의 경우에는 지간장이 길면서 신축이음장치가 없기 때문에 유지관리의 편의성이 높은 장점이 있다.
그러나 교량이 연속화 되면, 차량하중과 자중에 대하여 정모멘트와 부모멘트를 받는 영역이 각가 발생하여 구조물의 인장보강위치를 다르게 적용해야 한다. 정모멘트부는 구조물의 하측 영역에 인장응력이 발생하는 구간이고, 부모멘트부는 상측에 인장응력이 발생하는 영역으로서, 인장응력이 발생하는 영역에 인장철근과 보강부재를 설치하여 구조적 안전성을 확보해야 한다.
종래에는 교량 구조물의 인장부에 선행하중을 도입하기 위해 거더에 직접적으로 인장부재를 설치하여 구조적 안전성을 확보하였다.
그러나 교량이 장대화 될 경우, 구조물의 강성확보가 어려워 과다한 철근과 인장부재가 배근되어 구조물의 자중이 커지고, 비합리적인 단면을 갖게된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 연속교량의 정모멘트 구간과 부모멘트 구간에 강합성 거더를 배치하여 단면효율을 극대화 하면서 구조적 안전성이 높은 강합성 거더 및 이를 이용한 연속교량 시공방법을 제시한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명에 따른 강합성 거더는 종방향을 기준으로 폐합단면을 갖는 강재거더(100); 상기 강재거더(100)의 내측공간(S)에 기립구조로 설치되는 보강부재(200);를 포함하되, 상기 보강부재(200)는 상기 강재거더(100)의 상부플랜지(110)에 결합되는 상측보강부(210); 상기 강재거더(100)의 하부플랜지(130)에 결합되는 하측보강부(220); 상기 상측보강부(210)와 상기 하측보강부(220)에 종방향을 따라 지그재그 구조로 형강(231)이 복수로 결합되어 형성된 트러스보강부(230);를 구비한 것이 특징이다.
상기 상측보강부(210) 및 상기 하측보강부(220)는 중공 구조의 원형강관으로 형성된 본체부(211, 221); 상기 본체부(211, 221)의 상면과 하면에서 상측과 하측으로 각각 돌출되도록 형성된 상측 연결부(212, 222) 및 하측 연결부(213, 223);를 포함하고, 상기 상측보강부(210)의 상기 상측 연결부(212)는 상기 상부플랜지(110)에 결합되고, 상기 하측보강부(220)의 상기 하측연결부(223)는 상기 하부플랜지(130)에 결합되며, 상기 상측보강부(210)의 하측 연결부(213)와 상기 하측보강부(220)의 상기 상측 연결부(222)에 상기 형강(231)이 지그재그 구조로 결합되어 상기 트러스보강부(230)를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 상측보강부(210)의 상기 본체부(211) 내측에는 강연선 또는 강봉이 설치되어 프리스트레스가 도입되는 것이 바람직하다.
상기 하측보강부(220)의 상기 본체부(221) 내측에는 본체부 충전용 콘크리트(C1)가 충전되는 것이 바람직하다.
상기 강재거더(100)의 상기 내측공간(S) 하측 영역에는 단면 보강용 콘크리트(300)가 충전되어 상기 강재거더(100)와 합성되는 것이 바람직하다.
상기 강재거더(100)의 상기 상부플랜지(110)의 상면에는 상측으로 돌출된 전단연결재(400)가 결합되되, 상기 전단연결재(400)는 강판으로 형성된 플레이트이고, 횡방향을 따라 설치되며, 종방향을 따라 철근이 끼움결합되도록 복수의 철근관통공(h)이 형성된 것이 바람직하다.
상기 강재거더(100)는 한 쌍의 I형 강재거더가 결합되어 폐합단면을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 하측보강부(220)의 상기 하측 연결부(223)는 상기 단면 보강용 콘크리트(300)에 내측에 매립되고, 상기 하측 연결부(223)에는 상기 단면 보강용 콘크리트(300)와의 결합력을 향상시키기 위한 하측 연결부 전단연결재(223a)가 형성된 것이 바람직하다.
상기 강재거더(100)의 상기 상부플랜지(110) 및 상기 하부플랜지(130)의 내측면에는 돌부(A)와 홈부(B)가 형성되도록 형성된 판 구조의 상측 보강판(140) 및 하측보강판(150)이 형성되고, 상기 보강부재(200)는 상기 상측보강판(140)과 상기 하측보강판(150)의 상기 돌부(A)에 결합된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성 거더(10)를 이용한 연속교량 시공방법은 복수의 교대 및 교각을 설치하는 교대 및 교각 시공단계; 상기 연속교량을 시공하되, 정모멘트부에는 일반 거더(20)를 설치하고, 부모멘트 영역에는 상기 강합성 거더(10)를 설치하는 연속교 설치단계; 상기 일반거더(20)와 상기 강합성 거더(10)가 연속화된 거더 상면에 바닥판을 타설하는 바닥판 타설단계; 상기 바닥판 타설단계 이후, 부대시설 및 포장을 실시하는 단계;를 포함한다.
상기 강합성 거더(10)의 상기 상측 보강부(210)에 설치된 상기 강연선 또는 또는 강봉은 상기 연속교 설치단계 이후에 긴장되는 것이 바람직하다.
상기 상측 보강부(210)에 설치된 상기 강연선 또는 강봉이 긴장된 이후에 상기 단면 보강용 콘크리트(300)가 충전되는 것이 바람직하다.
본 발명은 교량구조물의 정모멘트 구간, 부모멘트 구간에 효율적으로 적용할 수 있는 보강부재가 결합된 강합성 거더로서, 연속교의 정모멘트 구간과 부모멘트 구간에 본 발명에 따른 강합성 거더를 배치하면 효율적인 단면을 형성함은 물론 구조적으로 안정적인 거더 구조물을 시공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성 거더 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상측보강부 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상측보강부 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하측보강부 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하측보강부 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상측보강부와 하측보강부에 복수의 형강이 결합되어 트러스보강부를 형성한 것을 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더 단면
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더의 내측에 본체부 충전용 콘크리트가 충전된 것을 나타내는 단면도
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한 쌍의 I형 강재거더가 결합되어 본원발명의 폐합형 강재거더를 형성하는 도면
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성 거더 사시도
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상측보강판과 하측보강판이 결합된 강재거더 단면도
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상측보강판과 하측보강판이 결합된 강재거더에 보강부재가 결합된 것을 나타내는 도면
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 일 실시 예에 따른 상부플랜지와 하부플랜지에 보강부재가 결합된 강재거더 사시도
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상측보강부와 하측보강부에 트러스보강부가 결합된 것을 나타내는 측면도
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더와 일반거더가 결합된 교량 구조물 측면도
본 발명에 따른 강합성 거더 및 이를 이용한 연속교량 시공방법의 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대해 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, 첨부도면을 참조하여 강합성 거더 및 이를 이용한 연속교량 시공방법에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 강합성 거더는 종방향을 기준으로 폐합단면을 갖는 강재거더(100); 강재거더(100)의 내측공간(S)에 기립구조로 설치되는 보강부재(200);를 포함하되, 보강부재(200)는 강재거더(100)의 상부플랜지(110)에 결합되는 상측보강부(210); 강재거더(100)의 하부플랜지(130)에 결합되는 하측보강부(220); 상측보강부(210)와 하측보강부(220)에 종방향을 따라 지그재그 구조로 형강(231)이 복수로 결합되어 형성된 트러스보강부(230);를 구비한 것이 특징이다.
도 6과 같이 본원발명은 상측보강부재(210)와 하측보강부(220)에 지그재그 구조로 형강(231)이 결합되어 트러스보강부(230)를 형성한다.
상기와 같은 보강부재(200)는 도 1과 같이 강재거더(100)의 내측 공간에 측방향을 따라 상호 간격을 두고 복수로 설치된다.
상측보강부(210) 및 하측보강부(220)는 중공 구조의 원형강관으로 형성된 본체부(211, 221); 본체부(211, 221)의 상면과 하면에서 상측과 하측으로 각각 돌출되도록 형성된 상측 연결부(212, 222) 및 하측 연결부(213, 223);를 포함하고, 상측보강부(210)의 상측 연결부(212)는 상부플랜지(110)에 결합되고, 하측보강부(220)의 하측연결부(223)는 하부플랜지(130)에 결합되며, 상측보강부(210)의 하측 연결부(213)와 하측보강부(220)의 상측 연결부(222)에 형강(231)이 지그재그 구조로 결합되어 상기 트러스보강부(230)를 형성하는 것이 바람직하다.
도 1과 도 6을 참고하여 상측보강부(210)의 상측 연결부(212)는 상부플랜지(110) 내측면에 결합되고, 하측보강부(220)의 하측연결부(223)는 하부플랜지(130) 내측면에 결합된다. 지그재그 구조로 결합되는 형강(231)은 상측보강부(210)의 하측 연결부(213)와 하측보강부(220)의 상측 연결부(222)에 형강(231)의 가장자리가 각각 결합된다.
상측보강부(210)의 본체부(211) 내측에는 강연선 또는 강봉이 설치되어 프리스트레스가 도입되는 것이 바람직하다.
하측보강부(220)의 본체부(221) 내측에는 본체부 충전용 콘크리트(C1)가 충전되는 것이 바람직하다.
도 1과 같이 상측보강부(210)의 본체부(211) 내측에는 강연선 또는 강봉이 설치되는데, 강연선 또는 강봉 설치 이후 본체부(211)의 내측 영역에 몰탈을 충전할 수도 있다.
강재거더(100)의 내측공간(S) 영역에는 단면 보강용 콘크리트(300)가 충전되어 강재거더(100)와 합성되는 것이 바람직하다.
이 경우, 도 8과 같은 위치에 단면 보강용 콘크리트(300)가 충전될 수 있다. 아울러, 충전된 콘크리트(300) 내측 영역에 강봉 또는 강연선이 추가로 설치되어 선행하중을 도입할 수도 있다.
강재거더(100)의 상부플랜지(110)의 상면에는 상측으로 돌출된 전단연결재(400)가 결합되되, 전단연결재(400)는 강판으로 형성된 플레이트이고, 횡방향을 따라 설치되며, 종방향을 따라 철근이 끼움결합되도록 복수의 철근관통공(h)이 형성된 것이 바람직하다.
전단연결재(400)는 도 8과 같이 측방향을 따라 설치된다. 전단연결재는 플레이트 구조의 강판으로서, 전후방향(종방향)을 따라 철근이 관통되도록 복수의 철근관통공(h)이 형성된다.
강재거더(100)는 한 쌍의 I형 강재거더가 결합되어 폐합단면을 형성하는 것이 바람직하다.
도 9와 같이 본원발명에 강재거더(100)는 한 쌍의 I형 강재거더가 결합되어 형성될 수 있다.
하측보강부(220)의 하측 연결부(223)는 단면 보강용 콘크리트(300)에 내측에 매립되고, 하측 연결부(223)에는 단면 보강용 콘크리트(300)와의 결합력을 향상시키기 위한 하측 연결부 전단연결재(223a)가 형성된 것이 바람직하다.
강재거더(100)의 상부플랜지(110) 및 하부플랜지(130)의 내측면에는 돌부(A)와 홈부(B)가 형성되도록 형성된 판 구조의 상측 보강판(140) 및 하측보강판(150)이 형성되고, 보강부재(200)는 상측보강판(140)과 하측보강판(150)의 돌부(A)에 결합된 것이 바람직하다.
강재거더(100)의 길이가 길어질 경우, 도 11과 같이 강재거더(100)의 내측에 상측보강판(140)과 하측보강판(150)이 결합될 수 있다. 이 경우, 본원발명의 보강부재(200)는 상측보강판(140)과 하측보강판(150)의 돌부(A)에 상측보강부(210)의 상측연결부(212)와 하측보강부(220)의 하측연결부(223)가 각각 결합된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성 거더(10)를 이용한 연속교량 시공방법은 복수의 교대 및 교각을 설치하는 교대 및 교각 시공단계; 연속교량을 시공하되, 정모멘트부에는 일반 거더(20)를 설치하고, 부모멘트 영역에는 강합성 거더(10)를 설치하는 연속교 설치단계; 일반거더(20)와 강합성 거더(10)가 연속화된 거더 상면에 바닥판을 타설하는 바닥판 타설단계; 바닥판 타설단계 이후, 부대시설 및 포장을 실시하는 단계;를 포함한다.
연속교의 경우, 교각에 설치되는 거더영역은 부모멘트가 작용하고, 다른 영역에는 정모멘트가 작용한다. 본 발명은 연속교 거더의 정모멘트구간과 부모멘트 구간에 적용할 수 있는 강합성 거더(10)로서, 도 15와 같이 일반거더(20)와 결합되어 시공될 수 있다.
정모멘트 구간에 적용할 경우, 거더를 뒤집어서 사용하면 효율적이다.
강합성 거더(10)의 상측 보강부(210)에 설치된 강연선 또는 또는 강봉은 연속교 설치단계 이후에 긴장되는 것이 바람직하고, 상측 보강부(210)에 설치된 강연선 또는 강봉이 긴장된 이후에 단면 보강용 콘크리트(300)가 충전되는 것이 바람직하다.
A : 돌부 B : 홈부
C1 : 본체부 충전용 콘크리트 h : 철근관통공
S : 내측공간 10 : 강합성 거더
20 : 일반거더 100 : 강재거더
110 : 상부플랜지 130 : 하부플랜지
140 : 상측보강판 150 : 하측보강판
200 : 보강부재 210 : 상측보강부
211 : 본체부 212 : 상측연결부
213 : 하측연결부 220 : 하측보강부
221 : 본체부 222 : 상측연결부
223 : 하측연결부 223a : 하측 연결부 전단연결재
230 : 트러스보강부 300 : 단면 보강용 콘크리트
400 : 전단연결재

Claims (12)

  1. 종방향을 기준으로 폐합단면을 갖는 강재거더(100);
    상기 강재거더(100)의 내측공간(S)에 기립구조로 설치되는 보강부재(200);를 포함하되,
    상기 보강부재(200)는
    상기 강재거더(100)의 상부플랜지(110)에 결합되는 상측보강부(210);
    상기 강재거더(100)의 하부플랜지(130)에 결합되는 하측보강부(220);
    상기 상측보강부(210)와 상기 하측보강부(220)에 종방향을 따라 지그재그 구조로 형강(231)이 복수로 결합되어 형성된 트러스보강부(230);를 구비함과 아울러,
    상기 상측보강부(210) 및 상기 하측보강부(220)는
    중공 구조의 원형강관으로 형성된 본체부(211, 221);
    상기 본체부(211, 221)의 상면과 하면에서 상측과 하측으로 각각 돌출되도록 형성된 상측 연결부(212, 222) 및 하측 연결부(213, 223);를 포함하고,
    상기 상측보강부(210)의 상기 상측 연결부(212)는 상기 상부플랜지(110)에 결합되고,
    상기 하측보강부(220)의 상기 하측연결부(223)는 상기 하부플랜지(130)에 결합되며,
    상기 상측보강부(210)의 하측 연결부(213)와 상기 하측보강부(220)의 상기 상측 연결부(222)에 상기 형강(231)이 지그재그 구조로 결합되어 상기 트러스보강부(230)를 형성하는 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상측보강부(210)의 상기 본체부(211) 내측에는 강연선 또는 강봉이 설치되어 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하측보강부(220)의 상기 본체부(221) 내측에는 본체부 충전용 콘크리트(C1)가 충전되는 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강재거더(100)의 상기 내측공간(S) 하측 영역에는 단면 보강용 콘크리트(300)가 충전되어 상기 강재거더(100)와 합성되는 것을 특징으로 강합성 거더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 강재거더(100)의 상기 상부플랜지(110)의 상면에는 상측으로 돌출된 전단연결재(400)가 결합되되,
    상기 전단연결재(400)는 강판으로 형성된 플레이트이고, 횡방향을 따라 설치되며, 종방향을 따라 철근이 끼움결합되도록 복수의 철근관통공(h)이 형성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 강재거더(100)는
    한 쌍의 I형 강재거더가 결합되어 폐합단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하측보강부(220)의 상기 하측 연결부(223)는 상기 단면 보강용 콘크리트(300)에 내측에 매립되고, 상기 하측 연결부(223)에는 상기 단면 보강용 콘크리트(300)와의 결합력을 향상시키기 위한 하측 연결부 전단연결재(223a)가 형성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 강재거더(100)의 상기 상부플랜지(110) 및 상기 하부플랜지(130)의 내측면에는 돌부(A)와 홈부(B)가 형성되도록 형성된 판 구조의 상측 보강판(140) 및 하측보강판(150)이 형성되고,
    상기 보강부재(200)는 상기 상측보강판(140)과 상기 하측보강판(150)의 상기 돌부(A)에 결합된 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  10. 제1항, 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 강합성 거더(10)를 이용한 연속교량 시공방법으로서,
    복수의 교대 및 교각을 설치하는 교대 및 교각 시공단계;
    상기 연속교량을 시공하되, 정모멘트부에는 일반 거더(20)를 설치하고, 부모멘트 영역에는 상기 강합성 거더(10)를 설치하는 연속교 설치단계;
    상기 일반거더(20)와 상기 강합성 거더(10)가 연속화된 거더 상면에 바닥판을 타설하는 바닥판 타설단계;
    상기 바닥판 타설단계 이후, 부대시설 및 포장을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속교량 시공방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 강합성 거더(10)의 상기 상측 보강부(210)에 설치된 상기 강연선 또는 또는 강봉은 상기 연속교 설치단계 이후에 긴장되는 것을 특징으로 하는 연속교량 시공방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상측 보강부(210)에 설치된 상기 강연선 또는 강봉이 긴장된 이후에 상기 단면 보강용 콘크리트(300)가 충전되는 것을 특징으로 하는 연속교량 시공방법.
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