KR102473696B1 - 합성거더와 강재거더가 조합된 교량 및 그 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합성거더(100)가 정모멘트 구간(P)에 배치되고, 강재거더(200)가 부모멘트 구간(N)에 배치된 교량에 관한 것으로서, 상기 합성거더(100)는, 강재에 의해 형성된 합성거더 하부 플랜지(101); 상기 합성거더 하부 플랜지(101)의 양단에서 상측으로 연장형성되고, 상단에 전단연결부(a)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 합성거더 복부판(102); 상기 한 쌍의 합성거더 복부판(102)의 상부에 프리캐스트 콘크리트에 의해 일체로 형성된 콘크리트 덮개부(100`);를 포함하고, 상기 콘크리트 덮개부(100`)는, 단면의 중심이 상기 합성거더 복부판(102)의 단면의 중심과 일치하도록, 상기 합성거더 복부판(102)의 상부에 형성되고, 상기 합성거더 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 포함하고, 상기 강재거더(200)는, 강재거더 하부 플랜지(201); 상기 강재거더 하부 플랜지(201)의 양단에서 상측으로 연장형성된 한 쌍의 강재거더 복부판(202); 상면이 상기 복부 받침부(110)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 상기 한 쌍의 강재거더 복부판(202)의 상부에 형성된 상부 플랜지(210);를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량을 제시함으로써, 상부 슬래브의 타설을 위한 별도의 거푸집 작업을 생략하거나 줄일 수 있고, 콘크리트 타설을 위한 작업량을 최소화하며, 합성거더(100)의 운반, 보관, 시공단계에서의 안정성을 확보하도록 함으로써, 우수한 시공성 및 경제성을 얻도록 한다.
Description
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량 및 그 시공방법에 관한 것이다.
연속교에는 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)
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, 강박스거더-상부 콘크리트슬래브 합성단면의 압축영역과 인장영역을 결정하는 중립축이 강거더 복부판(12)의 중간부에 위치하게 되어, 강거더 복부판(12)의 상부영역의 상당부분은 압축응력을 받게 되고, 복부판의 높이가 높아짐에 따라 전단좌굴에 대한 강성도 저하되므로, 복부판용 강판의 두께가 증가되고, 압축좌굴에 대응하는 수평보강재 및 전단좌굴에 대응하는 수직보강재를 설치하게 된다.
결과적으로 사용되는 강재의 양이 증가하고, 각종 보강재 부착을 위한 용접량도 늘어나는 문제점이 있다.
또한 종래기술에서는 강재 박스거더의 복부판과 상부 콘크리트 바닥판을 합성시키기 위한 전단연결재(14)를 설치하기 위해 강재 상부플랜지(13)를 강재 복부판(12)의 상단에 용접 접합을 시행하여야 하므로, 이에 따른 강재의 양과 용접량의 증가가 발생하는 문제점이 있다.
위 종래기술의 도면부호는 당해 종래기술의 설명에 대하여만 한정되는 것으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 합성단면의 중립축 상단에 위치하는 압축영역을 강재에서 콘크리트부(복부 받침부(110))로 대체하여, 강재 복부판의 강재량을 절감하고, 강재 복부판의 상단에 콘크리트부와의 합성을 위한 별도의 전단연결재를 설치하는 대신에, 강재 복부판의 상단에 직접 강판 전단연결부(a)를 형성하여 콘크리트부(복부 받침부(110))와 합성하므로써, 기존의 강재 상부플랜지(13)와 전단연결재(14)의 설치를 생략하여, 강재 사용량과 용접량을 절감할 수 있으며, 개구형 단면이 가지는 불안정성을 해소하기 위해 강박스 상단의 바닥판(덮개 슬래브(120))을 선 시공하여, 현장에서의 합성거더 시공성을 향상시키고, 현장작업량을 감소시킴으로써, 우수한 시공성과 경제성을 얻도록 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 합성거더(100)가 정모멘트 구간(P)에 배치되고, 강재거더(200)가 부모멘트 구간(N)에 배치된 교량으로서, 상기 합성거더(100)는, 강재에 의해 형성된 합성거더 하부 플랜지(101); 상기 합성거더 하부 플랜지(101)의 양단에서 상측으로 연장형성되고, 상단에 전단연결부(a)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 합성거더 복부판(102); 상기 한 쌍의 합성거더 복부판(102)의 상부에 프리캐스트 콘크리트에 의해 일체로 형성된 콘크리트 덮개부(100`);를 포함하고, 상기 콘크리트 덮개부(100`)는, 단면의 중심이 상기 합성거더 복부판(102)의 단면의 중심과 일치하도록, 상기 합성거더 복부판(102)의 상부에 형성되고, 상기 합성거더 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 포함하고, 상기 강재거더(200)는, 강재거더 하부 플랜지(201); 상기 강재거더 하부 플랜지(201)의 양단에서 상측으로 연장형성된 한 쌍의 강재거더 복부판(202); 상면이 상기 복부 받침부(110)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 상기 한 쌍의 강재거더 복부판(202)의 상부에 형성된 상부 플랜지(210);를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량을 제시한다.
상기 강재거더(200)는, 상기 합성거더(100)와의 결합부위에 설치됨과 아울러, 상기 상부 플랜지(210)의 후방이 변단면 구조인 변이영역 강재거더(200A); 상기 변이영역 강재거더(200A)의 전방에 설치됨과 아울러, 상기 상부 플랜지(210)가 폐쇄형 구조인 부모멘트영역 강재거더(200B);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 변이영역 강재거더(200A)는, 평면도를 기준으로, 상기 합성거더(100)와의 결합부위를 향하여 오목하게 만곡진 함몰부(211a)가 형성된 변단면 상부 플랜지(211);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 합성거더(100)는, 상기 강재거더(200)와의 결합부위에 설치됨과 아울러, 전방에 변이영역 결합부(150)가 형성된 변이영역 합성거더(100A); 상기 변이영역 합성거더(100A)의 후방에 설치된 정모멘트영역 합성거더(100B);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 변이영역 결합부(150)는, 상기 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 변이영역 강재거더(200A)의 강재거더 복부판(202)과 결합하도록, 상기 강재거더(200)의 강재거더 복부판(202)과 동일한 높이를 가지며, 상기 합성거더 복부판(102)의 단부에서 연장형성된 합성거더 복부판 연장부(151); 상기 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 변이영역 강재거더(200A)의 변단면 상부 플랜지(211)와 결합하도록, 상기 합성거더 복부판 연장부(151)의 상부에 형성된 결합부 상부 플랜지(152);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 합성거더 복부판 연장부(151) 중 상기 복부 받침부(110)에 인접한 영역에 결합공(153)이 형성되고, 상기 복부 받침부(110) 내부에 배근되는 복부 받침부 철근(154)은 상기 결합공(153)을 관통하도록 배치되고, 상기 복부 받침부(110)는 상기 결합공(153) 및 복부 받침부 철근(154)이 매설되도록 형성된 것이 바람직하다.
프리캐스트 방식에 의해 제조됨과 아울러, 상기 정모멘트 구간(P)에서는 양측의 상기 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치되고, 상기 부모멘트 구간(N)에서는 양측의 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 의해 양단이 지지되도록 설치된 다수의 중간 슬래브(300); 상기 덮개 슬래브(120)와 상기 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 폭방향 결합영역에 대한 콘크리트의 타설에 의해 형성된 폭방향 결합부(310);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 합성거더(100)의 덮개 슬래브(120), 중간 슬래브(300) 및 폭방향 결합부(310)의 상면과 동일한 평면을 형성하도록, 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 중앙부에 대한 콘크리트의 타설 또는 프리캐스트 부재(410)의 설치에 의해 형성된 강재거더 슬래브(400);를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 교량의 시공방법으로서, 교각의 상부의 부모멘트 구간(N)에 대하여 폭방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 다수의 상기 강재거더(200)를 설치함과 아울러, 길이방향을 따라 배치된 다수의 상기 강재거더(200)를 상호 결합하는 단계; 상기 강재거더(200) 중 변이영역 강재거더(200A)의 단부에 상기 합성거더(100) 중 변이영역 합성거더(100A)를 결합하는 단계; 상기 변이영역 합성거더(100A)의 단부에 상기 정모멘트영역 합성거더(100B);를 결합하는 단계; 상기 다수의 중간 슬래브(300)를 설치하되, 상기 정모멘트 구간(P)에서는 양측의 상기 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치하고, 상기 부모멘트 구간(N)에서는 양측의 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 의해 양단이 지지되도록 설치하는 단계; 상기 덮개 슬래브(120)와 상기 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 상기 폭방향 결합영역 및 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 중앙부에 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 시공방법을 제시한다.
본 발명은 상기 교량의 시공방법으로서, 교각의 상부의 부모멘트 구간(N)에 대하여 폭방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 다수의 상기 강재거더(200)를 설치함과 아울러, 길이방향을 따라 배치된 다수의 상기 강재거더(200)를 상호 결합하는 단계; 상기 강재거더(200) 중 변이영역 강재거더(200A)의 단부에 상기 합성거더(100) 중 변이영역 합성거더(100A)를 결합하는 단계; 상기 변이영역 합성거더(100A)의 단부에 상기 정모멘트영역 합성거더(100B);를 결합하는 단계; 상기 다수의 중간 슬래브(300)를 설치하되, 상기 정모멘트 구간(P)에서는 양측의 상기 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치하고, 상기 부모멘트 구간(N)에서는 양측의 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 의해 양단이 지지되도록 설치하는 단계; 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면에 상기 프리캐스트 부재(410)를 설치하는 단계; 상기 덮개 슬래브(120)와 상기 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 상기 폭방향 결합영역 및 상기 프리캐스트 부재(410)와 상기 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 잔여영역에 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 시공방법을 제시한다.
본 발명은 강재 복부판의 강재량을 절감하고, 상단 강재 플랜지와 전단연결재를 생략하고, 현장에서의 상부 바닥판 콘크리트 타설 작업을 생략 내지 단순화함으로써, 우수한 시공성 및 경제성을 얻도록 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량 및 그 시공방법을 제시한다.
도 1은 종래의 연속교의 구성도.
도 2는 부모멘트 구간의 단면도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 교량의 제1 실시예의 평면도.
도 4는 합성거더의 제1 실시예의 단면도.
도 5는 전단연결부의 측면도.
도 6은 전단연결부의 사시도.
도 7은 영구거푸집 형성부의 측면도.
도 8은 영구거푸집 형성부의 단면도.
도 9는 변이영역 강재거더의 평면도.
도 10은 변이영역 강재거더의 정면도.
도 11은 변이영역 강재거더의 배면도.
도 12는 변이영역 결합부의 시공과정의 측면도.
도 13은 변이영역 결합부의 분해도.
도 14는 변이영역 결합부의 시공완료 후 측면도.
도 2는 부모멘트 구간의 단면도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 교량의 제1 실시예의 평면도.
도 4는 합성거더의 제1 실시예의 단면도.
도 5는 전단연결부의 측면도.
도 6은 전단연결부의 사시도.
도 7은 영구거푸집 형성부의 측면도.
도 8은 영구거푸집 형성부의 단면도.
도 9는 변이영역 강재거더의 평면도.
도 10은 변이영역 강재거더의 정면도.
도 11은 변이영역 강재거더의 배면도.
도 12는 변이영역 결합부의 시공과정의 측면도.
도 13은 변이영역 결합부의 분해도.
도 14는 변이영역 결합부의 시공완료 후 측면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본적으로 합성거더(100)가 정모멘트 구간(P)에 배치되고, 강재거더(200)가 부모멘트 구간(N)에 배치된 교량에 관한 것이다.
합성거더(100)는, 강재에 의해 형성된 합성거더 하부 플랜지(101); 합성거더 하부 플랜지(101)의 양단에서 상측으로 연장형성되고, 상단에 전단연결부(a)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 합성거더 복부판(102); 한 쌍의 합성거더 복부판(102)의 상부에 프리캐스트 콘크리트에 의해 일체로 형성된 콘크리트 덮개부(100`);를 포함하여 구성된다.(도 4)
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, 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, 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.
강재거더(200)는, 강재거더 하부 플랜지(201); 강재거더 하부 플랜지(201)의 양단에서 상측으로 연장형성된 한 쌍의 강재거더 복부판(202); 상면이 복부 받침부(110)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 한 쌍의 강재거더 복부판(202)의 상부에 형성된 상부 플랜지(210);를 포함하여 구성된다.(도 9 내지 11)
프리캐스트 방식에 의해 제조된 다수의 중간 슬래브(300)가 설치되는데, 정모멘트 구간(P)에서는 양측의 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치되고, 부모멘트 구간(N)에서는 양측의 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 의해 양단이 지지되도록 설치된다.
덮개 슬래브(120)와 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 폭방향 결합영역에 대한 콘크리트의 타설에 의해 폭방향 결합부(310)가 형성된다.
합성거더(100)는 상부가 콘크리트, 하부가 강재에 의해 구성되므로, 상부에 압축응력, 하부에 인장응력이 발생하는 교량의 정모멘트 구간(P)에 적합하다.
이에 비해, 부모멘트 구간(N)은 상부에 인장응력, 하부에 압축응력이 발생하는 구간이므로, 상부에 강재에 의한 상부 플랜지(210)가 형성된 강재거더(200)를 배치하여 구조적 안정성 및 효율성을 도모한 것이다.
또한 이는 프리캐스트 방식에 의해 제조된 합성거더(100) 및 강재거더(200)를 현장에서 열지어 설치하고, 양측의 합성거더(100)의 외측 지지부(112) 및 양측의 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 중간 슬래브(300)를 설치한 후, 폭방향 결합영역에 콘크리트를 타설함으로써 간편하게 시공을 완료할 수 있다.
이는 종래의 공법과 달리 상부 슬래브의 타설을 위한 별도의 거푸집 작업을 사실상 생략할 수 있고, 콘크리트 타설을 위한 작업량을 최소화하므로, 우수한 시공성 및 경제성을 얻도록 한다.
이하, 합성거더(100)의 구체적 구조에 관한 실시예에 대하여 설명한다.
복부 받침부(110)에는 길이방향을 따라 열지어 복부 받침부 스터럽(111)이 배근되는데, 그 일부가 상면으로 노출되어 복부 받침부 노출철근부(111a)를 형성하도록 하는 경우, 이는 덮개 슬래브(120)와 중간 슬래브(300) 사이의 폭방향 결합영역에 위치하게 되므로, 그 폭방향 결합영역에 타설되는 콘크리트와 일체화하여 견고한 결합을 가능하게 한다.(도 4)
전단연결부(a)는 복부판(102)의 상부에 형성되어 복부 받침부(110)의 하부에 매설되는데, 이는 복부판(102) 및 하부 플랜지(101)에 의한 강재부와 콘크리트 덮개부(100`)의 안정적인 합성구조를 이루는데 결정적 역할을 한다.
이 전단연결부(a)는, 복부판(102)의 상단에서 양측으로 경사지게 형성됨과 아울러, 교호적으로 서로 다른 방향을 향하도록 형성된 다수의 경사판(a1,a2); 다수의 경사판(a1,a2)의 사이에 형성된 철근 삽입홈(a3);을 포함하여 구성될 수 있다.(도 5,6)
여기서, 복부 받침부 스터럽(111)의 하단철근부(111b)가 철근 삽입홈(a3)에 삽입되도록 설치되는 경우, 전단저항 뿐만 아니라 서로 다른 방향을 향하도록 설치된 다수의 경사판(a1,a2)과의 합성에 의해 인발저항 성능도 기대할 수 있다는 효과가 있다.
이는 구체적으로 다음과 같은 장점이 있다.
1) 전단연결부(a)의 다수의 경사판(a1,a2) 사이에 형성된 철근 삽입홈(a3)에 대하여, 하단철근부(111b)를 끼우기만 하면 되므로, 시공이 편리하다.
2) 하단철근부(111b)가 매설된 콘크리트 부위(경사판(a1,a2)의 외측 영역)의 외측 이탈이 경사판(a1)과 경사판(a2) 사이의 콘크리트에 의해 방지되며, 종래의 관통공 방식의 전단연결판에 비해 전단저항성능이 감소되지 않도록, 경사판(a1,a2)의 폭에 의해 조정될 수 있다.
3) 경사판(a1,a2)과 하단철근부(111b)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).
합성거더(100)와 인접하여 설치되는 타 합성거더(100a)의 결합은 기본적으로 양 거더의 복부판(102) 사이의 이음판-볼트결합, 용접결합 등에 의해 이루어질 수 있다.
그러나, 양 거더의 콘크리트 덮개부(100`) 및 슬래브와의 더욱 안정적인 결합을 위해서는, 콘크리트 타설에 의한 일체화가 이루어지도록, 합성거더(100)의 단부에 별도의 영구거푸집 형성부(130)가 구비되는 것이 바람직하다.
위 영구거푸집 형성부(130)는, 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 타 합성거더(100a)의 복부판(102)과 결합하도록, 복부판(102)의 단부에서 연장형성된 복부판 연장부(131); 복부 받침부(110)의 단부에 연결되도록, 복부판 연장부(131)의 상단에 결합한 하부 폐쇄판(132); 복부 받침부(110)의 단부에 연결되도록, 하부 폐쇄판(132)의 양단에서 상측으로 연장형성된 양측 폐쇄판(133); 하부 폐쇄판(132) 및 양측 폐쇄판(133)의 내부영역에 형성된 콘크리트 충전부(134);를 포함하여 구성된다.(도 7,8)
영구거푸집 형성부(130)는 복부 받침부(110)의 단면형상에 따라 제작되는 것이 결합구조의 안정성을 위하여 바람직하므로, 양측 폐쇄판(133)은 복부 받침부(110)의 단면형상과 같이 절곡구조를 취할 수 있다.(도 8)
양 거더는 각각의 복부판 연장부(131)가 결합하고, 상술한 각각의 영구거푸집 형성부(130)의 결합에 의해 내측영역에 공통의 콘크리트 충전부(134)가 형성되는데, 복부판 연장부(131)의 상부에도 상술한 전단연결부(a)가 형성되므로, 콘크리트 충전부(134)에 타설된 콘크리트에 의해 안정적인 일체화 구조를 이룰 수 있다.
이하, 합성거더(100)와 강재거더(200)의 구체적 결합구조에 관한 실시예에 대하여 설명한다.
합성거더(100) 상호간의 결합은 상술한 구조를 취하면 되고, 강재거더(200) 상호간의 결합은 이음판-볼트결합, 용접결합 등에 의하면 되므로 별 문제가 없지만, 합성거더(100)와 강재거더(200)는 기본구조가 상이하므로, 후술하는 바와 같은 특수한 결합구조가 필요하다.
강재거더(200)는 변이영역 강재거더(200A)와, 부모멘트영역 강재거더(200B)를 포함하여 구성된다.(도 3)
변이영역 강재거더(200A)는 합성거더(100)와의 결합부위에 설치됨과 아울러, 상부 플랜지(210)의 후방이 변단면 구조를 취한다.
부모멘트영역 강재거더(200B)는 위 변이영역 강재거더(200A)의 전방에 설치됨과 아울러, 상부 플랜지(210)가 폐쇄형 구조를 취한다.
변이영역 강재거더(200A)는, 평면도를 기준으로, 합성거더(100)와의 결합부위를 향하여 오목하게 만곡진 함몰부(211a)가 형성된 변단면 상부 플랜지(211);를 포함하여 구성된다.(도 9)
정모멘트 구간(P)과 부모멘트 구간(N) 사이의 변이영역(모멘트의 정과 부가 바뀌는 영역)은 유해응력이 크게 발생하지 않는 영역이므로, 위와 같이 함몰부(211a)가 형성된 변단면 상부 플랜지(211)를 적용하는 것이 강재의 절약을 위하여 바람직하다.
합성거더(100)는, 강재거더(200)와의 결합부위에 설치됨과 아울러, 전방에 변이영역 결합부(150)가 형성된 변이영역 합성거더(100A); 변이영역 합성거더(100A)의 후방에 설치된 정모멘트영역 합성거더(100B);를 포함하여 구성된다.(도 3)
위 변이영역 결합부(150)는, 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 변이영역 강재거더(200A)의 강재거더 복부판(202)과 결합하도록, 강재거더(200)의 강재거더 복부판(202)과 동일한 높이를 가지며, 합성거더 복부판(102)의 단부에서 연장형성된 합성거더 복부판 연장부(151); 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 변이영역 강재거더(200A)의 변단면 상부 플랜지(211)와 결합하도록, 합성거더 복부판 연장부(151)의 상부에 형성된 결합부 상부 플랜지(152);를 포함하여 구성된다.(도 12,13)
즉, 합성거더(100)의 단부에 강재거더(200)와의 결합을 위한 변이영역 결합부(150)를 형성하되, 합성거더 복부판 연장부(151) 및 상부 플랜지(152)에 의한 T자형 단면구조를 취하도록 함으로써, 합성거더(100)의 단부의 단면구조가 변이영역 강재거더(200A)의 합성거더(100)측 단부의 단면구조와 동일하도록 한 것이다.
따라서 현장에서 변이영역 합성거더(100A)와 변이영역 강재거더(200A)의 결합작업을 강재거더(200) 상호간의 결합작업과 동일한 방식(이음판-볼트결합, 용접결합 등)에 의해 수행할 수 있으므로, 시공성 및 구조적 안정성이 우수하다는 장점이 있다.
합성거더(100)의 단부에 형성된 변이영역 결합부(150) 및 그 인접부위는 합성거더(100)의 타 부위에 비해 구조적 취약부가 될 수 있다.
이를 보강하기 위해서는, 합성거더 복부판 연장부(151) 중 복부 받침부(110)에 인접한 영역에 결합공(153)이 형성되고, 복부 받침부(110) 내부에 배근되는 복부 받침부 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 12,13)
강재거더(200)의 상부 플랜지(210)는 그 상면이 복부 받침부(110)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록 형성되므로, 그 상면에 콘크리트 타설 등에 의해 슬래브를 형성함으로써 합성거더(100)의 덮개 슬래브(120)와 동일 평면을 이루도록 하여야 한다.
이를 위하여, 합성거더(100)의 덮개 슬래브(120), 중간 슬래브(300) 및 폭방향 결합부(310)의 상면과 동일한 평면을 형성하도록, 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 중앙부에 대한 콘크리트(C)의 타설 또는 프리캐스트 부재(410)의 설치에 의해 강재거더 슬래브(400)가 형성된다.(도 14)
본 발명에 의한 교량의 시공방법은 다음 공정에 의해 이루어진다.
교각의 상부의 부모멘트 구간(N)에 대하여 폭방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 다수의 상기 강재거더(200)를 설치함과 아울러, 길이방향을 따라 배치된 다수의 강재거더(200)를 상호 결합한다.
강재거더(200) 중 변이영역 강재거더(200A)의 단부에 합성거더(100) 중 변이영역 합성거더(100A)를 결합한다.
변이영역 합성거더(100A)의 단부에 정모멘트영역 합성거더(100B)를 결합한다.
다수의 중간 슬래브(300)를 설치하되, 정모멘트 구간(P)에서는 양측의 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치하고, 부모멘트 구간(N)에서는 양측의 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 의해 양단이 지지되도록 설치한다.
덮개 슬래브(120)와 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 상기 폭방향 결합영역 및 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 중앙부에 콘크리트를 타설하여, 강재거더 슬래브(400)가 일체로 형성되도록 한다.
또는 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면에 프리캐스트 부재(410)를 설치하고, 덮개 슬래브(120)와 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 폭방향 결합영역 및 프리캐스트 부재(410)와 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 잔여영역에 콘크리트를 타설하는 방식을 취함으로써, 현장 콘크리트 타설 작업량을 줄일 수 있다.(도 14)
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.
a : 전단연결부 100,100a : 합성거더
100A : 변이영역 합성거더 100B : 정모멘트영역 합성거더
101 : 합성거더 하부 플랜지 102 : 합성거더 복부판
100` : 콘크리트 덮개부 110 : 복부 받침부
112 : 외측 지지부 113 : 내측 지지부
120 : 덮개 슬래브 150 : 변이영역 결합부
151 : 복부판 연장부 152 : 결합부 상부 플랜지
153 : 결합공 154 : 복부 받침부 철근
200 : 강재거더 200A : 변이영역 강재거더
200B : 부모멘트영역 강재거더 201 : 강재거더 하부 플랜지
202 : 강재거더 복부판 210 : 상부 플랜지
211 : 상부 플랜지 211a : 함몰부
300 : 중간 슬래브 310 : 폭방향 결합부
400 : 강재거더 슬래브 410 : 프리캐스트 부재
C : 콘크리트
100A : 변이영역 합성거더 100B : 정모멘트영역 합성거더
101 : 합성거더 하부 플랜지 102 : 합성거더 복부판
100` : 콘크리트 덮개부 110 : 복부 받침부
112 : 외측 지지부 113 : 내측 지지부
120 : 덮개 슬래브 150 : 변이영역 결합부
151 : 복부판 연장부 152 : 결합부 상부 플랜지
153 : 결합공 154 : 복부 받침부 철근
200 : 강재거더 200A : 변이영역 강재거더
200B : 부모멘트영역 강재거더 201 : 강재거더 하부 플랜지
202 : 강재거더 복부판 210 : 상부 플랜지
211 : 상부 플랜지 211a : 함몰부
300 : 중간 슬래브 310 : 폭방향 결합부
400 : 강재거더 슬래브 410 : 프리캐스트 부재
C : 콘크리트
Claims (10)
- 합성거더(100)가 정모멘트 구간(P)에 배치되고, 강재거더(200)가 부모멘트 구간(N)에 배치된 교량으로서,
상기 합성거더(100)는,
강재에 의해 형성된 합성거더 하부 플랜지(101);
상기 합성거더 하부 플랜지(101)의 양단에서 상측으로 연장형성되고, 상단에 전단연결부(a)가 형성됨과 아울러, 강재에 의해 형성된 한 쌍의 합성거더 복부판(102);
상기 한 쌍의 합성거더 복부판(102)의 상부에 프리캐스트 콘크리트에 의해 일체로 형성된 콘크리트 덮개부(100`);를 포함하고,
상기 콘크리트 덮개부(100`)는,
단면의 중심이 상기 합성거더 복부판(102)의 단면의 중심과 일치하도록, 상기 합성거더 복부판(102)의 상부에 형성되고, 상기 합성거더 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 포함하고,
상기 강재거더(200)는,
강재거더 하부 플랜지(201);
상기 강재거더 하부 플랜지(201)의 양단에서 상측으로 연장형성된 한 쌍의 강재거더 복부판(202);
상면이 상기 복부 받침부(110)의 상면과 동일 평면상에 위치하도록, 상기 한 쌍의 강재거더 복부판(202)의 상부에 형성된 상부 플랜지(210);를 포함하고,
프리캐스트 방식에 의해 제조됨과 아울러, 상기 정모멘트 구간(P)에서는 양측의 상기 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치되고, 상기 부모멘트 구간(N)에서는 양측의 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 의해 양단이 지지되도록 설치된 다수의 중간 슬래브(300);
상기 덮개 슬래브(120)와 상기 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 폭방향 결합영역에 대한 콘크리트의 타설에 의해 형성된 폭방향 결합부(310);
상기 합성거더(100)의 덮개 슬래브(120), 중간 슬래브(300) 및 폭방향 결합부(310)의 상면과 동일한 평면을 형성하도록, 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 중앙부에 대한 콘크리트의 타설 또는 프리캐스트 부재(410)의 설치에 의해 형성된 강재거더 슬래브(400);를
포함하는 것을 특징으로 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량. - 제1항에 있어서,
상기 강재거더(200)는,
상기 합성거더(100)와의 결합부위에 설치됨과 아울러, 상기 상부 플랜지(210)의 후방이 변단면 구조인 변이영역 강재거더(200A);
상기 변이영역 강재거더(200A)의 전방에 설치됨과 아울러, 상기 상부 플랜지(210)가 폐쇄형 구조인 부모멘트영역 강재거더(200B);를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량. - 제2항에 있어서,
상기 변이영역 강재거더(200A)는,
평면도를 기준으로, 상기 합성거더(100)와의 결합부위를 향하여 오목하게 만곡진 함몰부(211a)가 형성된 변단면 상부 플랜지(211);를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량. - 제3항에 있어서,
상기 합성거더(100)는,
상기 강재거더(200)와의 결합부위에 설치됨과 아울러, 전방에 변이영역 결합부(150)가 형성된 변이영역 합성거더(100A);
상기 변이영역 합성거더(100A)의 후방에 설치된 정모멘트영역 합성거더(100B);를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량. - 제4항에 있어서,
상기 변이영역 결합부(150)는,
상기 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 변이영역 강재거더(200A)의 강재거더 복부판(202)과 결합하도록, 상기 강재거더(200)의 강재거더 복부판(202)과 동일한 높이를 가지며, 상기 합성거더 복부판(102)의 단부에서 연장형성된 합성거더 복부판 연장부(151);
상기 복부 받침부(110)의 단부에 돌출형성됨과 아울러, 상기 변이영역 강재거더(200A)의 변단면 상부 플랜지(211)와 결합하도록, 상기 합성거더 복부판 연장부(151)의 상부에 형성된 결합부 상부 플랜지(152);를
포함하는 것을 특징으로 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량. - 제5항에 있어서,
상기 합성거더 복부판 연장부(151) 중 상기 복부 받침부(110)에 인접한 영역에 결합공(153)이 형성되고,
상기 복부 받침부(110) 내부에 배근되는 복부 받침부 철근(154)은 상기 결합공(153)을 관통하도록 배치되고,
상기 복부 받침부(110)는 상기 결합공(153) 및 복부 받침부 철근(154)이 매설되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 합성거더와 강재거더가 조합된 교량. - 삭제
- 삭제
- 제1항의 교량의 시공방법으로서,
교각의 상부의 부모멘트 구간(N)에 대하여 폭방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 다수의 상기 강재거더(200)를 설치함과 아울러, 길이방향을 따라 배치된 다수의 상기 강재거더(200)를 상호 결합하는 단계;
상기 강재거더(200) 중 변이영역 강재거더(200A)의 단부에 상기 합성거더(100) 중 변이영역 합성거더(100A)를 결합하는 단계;
상기 변이영역 합성거더(100A)의 단부에 정모멘트영역 합성거더(100B)를 결합하는 단계;
상기 다수의 중간 슬래브(300)를 설치하되, 상기 정모멘트 구간(P)에서는 양측의 상기 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치하고, 상기 부모멘트 구간(N)에서는 양측의 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 의해 양단이 지지되도록 설치하는 단계;
상기 덮개 슬래브(120)와 상기 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 상기 폭방향 결합영역 및 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 중앙부에 콘크리트를 타설하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 시공방법. - 제1항의 교량의 시공방법으로서,
교각의 상부의 부모멘트 구간(N)에 대하여 폭방향을 따라 상호 간격을 두고 열지어 다수의 상기 강재거더(200)를 설치함과 아울러, 길이방향을 따라 배치된 다수의 상기 강재거더(200)를 상호 결합하는 단계;
상기 강재거더(200) 중 변이영역 강재거더(200A)의 단부에 상기 합성거더(100) 중 변이영역 합성거더(100A)를 결합하는 단계;
상기 변이영역 합성거더(100A)의 단부에 정모멘트영역 합성거더(100B)를 결합하는 단계;
상기 다수의 중간 슬래브(300)를 설치하되, 상기 정모멘트 구간(P)에서는 양측의 상기 합성거더(100)의 외측 지지부(112)에 의해 양단이 지지되도록 설치하고, 상기 부모멘트 구간(N)에서는 양측의 상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면 가장자리에 의해 양단이 지지되도록 설치하는 단계;
상기 강재거더(200)의 상부 플랜지(210)의 상면에 상기 프리캐스트 부재(410)를 설치하는 단계;
상기 덮개 슬래브(120)와 상기 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 상기 폭방향 결합영역 및 상기 프리캐스트 부재(410)와 상기 중간 슬래브(300) 사이에 형성된 잔여영역에 콘크리트를 타설하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 교량의 시공방법.
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| KR1020210097994A KR102473696B1 (ko) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 합성거더와 강재거더가 조합된 교량 및 그 시공방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102473696B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100906400B1 (ko) * | 2008-12-02 | 2009-07-07 | 노윤근 | 강합성 스틸박스 거더교 및 이의 시공방법 |
| KR101093744B1 (ko) * | 2011-02-08 | 2011-12-19 | 산이건설 주식회사 | 하이브리드 거더를 이용한 연속교 |
| KR20120108073A (ko) * | 2011-03-23 | 2012-10-05 | (주)삼현피에프 | 상자형 강합성 거더의 제작 방법 및 이를 이용한 상자형 교량의 시공 방법 |
| KR101509505B1 (ko) * | 2014-11-21 | 2015-04-08 | 브릿지테크놀러지(주) | 슬래브거더교 시공방법 및 그 교량 |
-
2021
- 2021-07-26 KR KR1020210097994A patent/KR102473696B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100906400B1 (ko) * | 2008-12-02 | 2009-07-07 | 노윤근 | 강합성 스틸박스 거더교 및 이의 시공방법 |
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| KR101509505B1 (ko) * | 2014-11-21 | 2015-04-08 | 브릿지테크놀러지(주) | 슬래브거더교 시공방법 및 그 교량 |
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