KR102558674B1 - Prestressed composite steel girder for bridge and the construction method of bridge using the same - Google Patents

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KR102558674B1 KR1020220143552A KR20220143552A KR102558674B1 KR 102558674 B1 KR102558674 B1 KR 102558674B1 KR 1020220143552 A KR1020220143552 A KR 1020220143552A KR 20220143552 A KR20220143552 A KR 20220143552A KR 102558674 B1 KR102558674 B1 KR 102558674B1
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Abstract

본 발명은 강재재질의 거더에 프리스트레스가 도입되어 휨응력을 증대시킨 복합구조를 가진 교량용 강거더의 구조에 관한 것으로서, 이는 하부로 탄성 변형된 상태의 원형강관과, 상기 원형강관의 상면에 접합된 상부T형강과, 상기 원형강관의 하면에 접합된 하부T형강으로 이루어져, 상기 원형강관에 의해 상부T형강과 하부T형강에 프리스트레스가 도입되어 있고, 상기 원형강관의 내부에는 다수 개의 전단플레이트가 설치되되, 각 전단플레이트에는 설정된 방향으로 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a structure of a steel girder for bridges having a composite structure in which prestress is introduced into a girder made of steel material to increase bending stress, which consists of a circular steel pipe elastically deformed to the bottom, an upper T-beam joined to the upper surface of the circular steel pipe, and a lower T-beam joined to the lower surface of the circular steel pipe, wherein prestress is introduced into the upper T-beam and the lower T-beam by the round steel tube, and a plurality of shear plates are inside the circular steel pipe It is installed, characterized in that each shear plate is formed with a through hole in a set direction.

Description

교량용 프리스트레스 복합 강거더 및 이를 이용한 교량의 시공방법{PRESTRESSED COMPOSITE STEEL GIRDER FOR BRIDGE AND THE CONSTRUCTION METHOD OF BRIDGE USING THE SAME}Prestressed composite steel girder for bridges and construction method of bridges using the same

본 발명은 교량의 교대나 교각 사이의 경간에 설치되는 강거더부재의 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 강재재질의 거더에 프리스트레스가 도입되어 휨응력을 증대시킨 복합구조를 가진 교량용 강거더의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a steel girder member installed in an abutment of a bridge or a span between piers, and more specifically, to a structure of a steel girder for a bridge having a composite structure in which prestress is introduced into a girder made of steel to increase bending stress.

교량의 교대나 교각 사이에 설치되는 거더에는 차량 등의 상부하중 및 자중에 의해 휨응력이 발생하게 되는데, 거더의 중앙과 단부에는 서로 반대 방향의 휨응력이 발생하게 된다. 예컨대 단순보 구조인 경우에는 거더의 중앙에 최대 정모멘트가 발생하게 되고, 라멘구조와 같이 양 거더의 단부가 고정되는 구조인 경우에는 거더의 중앙에 최대 정모멘트와 함께 양 단부에도 최대 부모멘트가 발생하게 된다.Bending stress is generated in the girder installed between the abutments or piers of the bridge due to the weight and the upper load of the vehicle, etc., and the bending stress in the opposite direction occurs at the center and end of the girder. For example, in the case of a simple beam structure, the maximum positive moment occurs at the center of the girder, and in the case of a structure in which the ends of both girders are fixed, such as a ramen structure, the maximum positive moment occurs at the center of the girder and the maximum negative moment at both ends.

이에 거더에 발생하는 휨응력을 보강하기 위하여 미리 반대 방향의 응력을 도입시키는 프리스트레스를 도입시키는 공법이 많이 사용되고 있는 바, 이는 크게 하중의 재하 및 릴리스를 이용한 프리플렉스 공법과 PC강연선의 인장력을 이용하는 PC 프리스트레스트 공법으로 구분할 수 있으며, 전자는 강합성 구조의 거더에 주로 적용되고 있고, 후자는 철근콘크리트 구조의 거더에 주로 적용되고 있다.Therefore, in order to reinforce the bending stress generated in the girder, a method of introducing prestress that introduces stress in the opposite direction in advance is widely used. This method can be largely divided into a pre-flex method using load loading and release and a PC pre-stress method using the tensile force of PC steel wire. The former is mainly applied to girders of steel composite structure, and the latter is mainly applied to girders of reinforced concrete structure.

예컨대, 프리스플렉스 공법을 이용하여 미리 보강응력을 도입시킨 강합성구조는, 캠버가 형성되도록 H형강을 가공하는 단계, 캠버가 형성된 H형강에 하중을 재하하여 상기 캠버를 완화시킨 상태에서 하부플랜지에 콘크리트를 타설하여 하부케이싱을 형성시키는 단계, 콘크리트의 양생이 완료되면 하중을 제거하는 릴리스 단계가 순차로 이루어지는 방식에 의해 제작된다. 상기 강합성 구조의 거더는 릴리스 단계에 의해 콘크리트에 압축응력이 미리 도입됨으로써 휨강성이 증대된다.For example, a steel composite structure in which reinforcing stress is introduced in advance using the pre-sflex method is manufactured by a method in which a step of processing an H-beam to form a camber, a step of forming a lower casing by pouring concrete on the lower flange in a state in which a load is applied to the H-beam with the camber formed to relieve the camber, and a release step of removing the load when the curing of the concrete is completed are sequentially performed. The girder of the steel composite structure increases the bending stiffness by introducing compressive stress to the concrete in advance by the release step.

다른 한편으로 H형강은 상부플랜지와 하부플랜지가 휨응력을 부담하고 이들 사이의 웨브가 전단응력을 부담하도록 단면의 효율성을 극대화시키는 단면을 가진다. 그러나 이러한 단면의 형상으로 인하여 강축과 약축이 발생하게 되는 바, 수평하중과 비틀림 하중에 취약하게 된다.On the other hand, the H-beam has a section that maximizes the efficiency of the section so that the upper flange and the lower flange bear the bending stress and the web between them bears the shear stress. However, due to the shape of the cross section, a strong axis and a weak axis occur, making it vulnerable to horizontal load and torsional load.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 등록특허공보 등록번호 10-2341335호는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 플렌지와 하부 플렌지 및 웨브로 구성되는 I형강에 폐단면을 형성하도록 반원 형태의 강관인 반원부재 또는 사잇각이 90도 이하이며 'V'자 형 태로 절곡된 형상의 단면을 가지는 절곡부재의 앙단부를 각각 상부 플렌지와 하부 플렌지의 양쪽 단부에 결합한 교량용 거더를 제안하고 있다.In order to solve the above problem, Registration Patent Publication No. 10-2341335, as shown in FIG. 1, is a semicircular steel pipe in the form of a semicircle so as to form a closed section in an I-beam composed of an upper flange, a lower flange and a web, or a half-circular member having an angle of less than 90 degrees and a bent member having a cross section bent in a 'V' shape. We are proposing a double-use girder.

그런데 상기 등록번호 10-2341335호는 결국 단면이 원형 내지 타원형 또는 마름모형의 강관과 다를 바 없어, 약축에 대한 보강의 효과는 증가하나, 거더 전체 길이에 대하여 동일한 단면을 가지고 있어 변화하는 휨응력에 대한 단면의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.However, the Registration No. 10-2341335 has a cross section that is no different from a circular, elliptical or rhombic steel pipe, so the effect of reinforcement on the weak axis increases, but has the same cross section for the entire length of the girder, so there is a problem in that the efficiency of the cross section for changing bending stress is lowered.

KRKR 10-2341335 10-2341335 B1B1

본 발명은 교량의 상부구조를 구성하는 강거더의 구조로서 약축에 대한 강성을 증대시켜 비틀림 저항성을 증대시킴과 더불어 휨모멘트에 의한 응력의 변화에 대응하여 거더의 규격을 최적화시키고, 사후 보강이 용이하여 내구성을 증대시킬 수 있는 교량용 프리스트레스 복합 강거더 및 이를 이용한 교량의 시공방법을 제공하고자 한다.The present invention is a structure of a steel girder constituting the upper structure of a bridge, which increases torsional resistance by increasing rigidity to the weak axis, optimizes the standard of the girder in response to a change in stress due to a bending moment, and provides a prestressed composite steel girder for bridges that can increase durability through easy post-reinforcement and a method of constructing a bridge using the same.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 하부로 탄성 변형된 상태의 원형강관과, 상기 원형강관의 상면에 접합된 상부T형강과, 상기 원형강관의 하면에 접합된 하부T형강으로 이루어져, 상기 원형강관에 의해 상부T형강과 하부T형강에 프리스트레스가 도입되어 있고, 상기 원형강관의 내부에는 다수 개의 전단플레이트가 설치되되, 각 전단플레이트에는 설정된 방향으로 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 교량용 프리스트레스트 복합 강거더가 제공된다. 이때 상기 관통공은 아래로 볼록한 곡선 방향으로 설정되어 각 전단플레이트에 형성되게 할 수 있다.According to the most preferred embodiment of the present invention for solving the above problems, it consists of a circular steel pipe elastically deformed to the bottom, an upper T-beam joined to the upper surface of the circular steel pipe, and a lower T-beam joined to the lower surface of the circular steel pipe. A weight prestressed composite steel girder is provided. At this time, the through hole may be set in a downwardly convex curved direction to be formed in each shear plate.

이에 관한 제1실시예에서는 캠버가 형성되어 있는 원형강관에 하중을 재하하여 일직선으로 탄성 변형된 상태에서 상부T형강과 하부T형강이 접합되며, 이때 상부T형강과 하부T형강의 각 웨브 길이를 동일하게 구성시킬 수 있고, 이와 함께 또는 이와 별도로 상부T형강과 하부T형강의 각 웨브 길이를 중앙부보다 단부에서 더 크게 구성시킬 수 있다.In the first embodiment related to this, the upper T-beam and the lower T-beam are joined in a state of being elastically deformed in a straight line by applying a load to the circular steel pipe in which the camber is formed.

또 다른 제2실시예에서는 캠버가 형성되지 않은 일자 형상의 원형강관에 하중을 재하하여 일측으로 볼록하게 탄성 변형된 상태에서 상부T형강과 하부T형강이 접합되며, 이때 중앙부에서는 상부T형강의 웨브 길이를 하부T형강의 웨브 길이보다 더 크게 구성시킬 수 있고, 이와 함께 또는 이와 별도로 양 단부에서는 하부T형강의 웨브 길이를 상부T형강의 웨브 길이보다 더 크게 구성시킬 수 있다.In another second embodiment, the upper T-beam and the lower T-beam are joined in a state in which the straight circular steel pipe without a camber is elastically deformed convexly to one side by applying a load. At this time, the web length of the upper T-beam at the center can be made larger than the web length of the lower T-beam, and together with or separately from both ends, the web length of the lower T-beam can be made larger than the web length of the upper T-beam.

본 발명은 교량용 강거더부재(복합 강거더)에 프리스트레스를 도입함에 있어 케이싱이 필요하지 않아 콘크리트 타설과 같은 습식작업 없어 제작성이 향상되고, 교량의 구조형식과 휨모멘트에 의한 응력의 방향 내지 크기에 따라 강거더부재의 단면형상을 변화시킬 수 있고, 강거더부재의 상하단의 각각에 압축응력과 인장응력을 동시에 도입시켜 프리스트레스 도입의 효율화를 도모할 수 있어, 단면의 최적화를 통한 강재사용량을 절감시킬 수 있고, 강거더부재에 대한 사용 과정 중 추가 프리스트레스의 도입이 가능하여 내구성이 증대되며 유지관리비용이 절감되는 경제적인 교량을 구축할 수 있게 한다.In the present invention, in introducing prestress to a steel girder member (composite steel girder) for a bridge, a casing is not required, so that manufacturability is improved without wet work such as concrete pouring, and the cross-sectional shape of the steel girder member can be changed according to the direction or magnitude of stress due to the structural form and bending moment of the bridge. It is possible to reduce the amount of steel used through optimization, and it is possible to introduce additional prestress during the process of using steel girder members, thereby increasing durability and constructing an economical bridge that reduces maintenance costs.

도 1은 종래기술에 의한 교량용 거더의 분해사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 복합 강거더의 사시도이다.
도 3는 도 2의 종단면도이다.
도 4는 제1실시예의 복합 강거더를 제작하는 과정의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 복합 강거더의 사시도이다.
도 6은 상기 제2실시예 중 원형강관의 위치에 관한 일 실시예의 단면도이다.
도 7은 상기 제2실시예 중 원형강관의 위치에 관한 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 8은 상기 제2실시예의 복합 강거더를 제작하는 과정의 설명도이다.1 is an exploded perspective view and cross-sectional view of a bridge girder according to the prior art.
2 is a perspective view of a composite steel girder according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view of Figure 2;
4 is an explanatory diagram of a process of manufacturing a composite steel girder of the first embodiment.
5 is a perspective view of a composite steel girder according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of one embodiment related to the position of the circular steel pipe among the second embodiment.
7 is a cross-sectional view of another embodiment of the position of the circular steel pipe in the second embodiment.
8 is an explanatory diagram of a process of manufacturing a composite steel girder of the second embodiment.

이하에서는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 기준으로 하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the description of the present invention, when the technical idea of the present invention is blurred or unclear due to the detailed description of the known configuration, the description of the configuration of the above known will be omitted.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 복합 강거더의 외관을 전체적으로 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 종단면을 도시한 것이며, 도 4는 제1실시예의 복합 강거더를 제작하는 과정을 각 단계에 따라 도시한 것이다.2 shows the overall appearance of the composite steel girder according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3 shows the longitudinal section of FIG. 2, and FIG. 4 shows the process of manufacturing the composite steel girder of the first embodiment according to each step.

본 발명의 복합 강거더는 1개의 원형강관(10)과 2개의 T형강(20,30)으로 구성되어 교대 또는 교각의 사이에 단순거치 형식으로, 또는 라멘구조 형식으로 설치되는 교량용 강거더로 사용되는 것으로서, 상기 원형강관(10)을 통해 각 T형강(20,30)에 프리스트레스가 도입된 구조를 가지는 것이다.The composite steel girder of the present invention is composed of one circular steel pipe 10 and two T-beams 20 and 30, and is used as a steel girder for bridges installed in a simple mounting type between abutments or piers, or in a ramen structure type.

이를 위해 원형강관(10)은 하부로 탄성 변형된 상태에서 그의 상하면에 상부T형강(20)과 하부T형강(30)이 각각 접합되는 구조를 가진다.To this end, the circular steel pipe 10 has a structure in which the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 are joined to the upper and lower surfaces of the circular steel pipe 10 in a state of elastic deformation downward.

보다 구체적으로 원형강관(10)이 탄성 변형되도록 하중을 재하한 상태에서 원형강관(10)의 상면에 상부T형강(20)의 웨브(21)를 용접으로 접합시켜 일체화시키고 원형강관(10)의 하면에 하부T형강(30)의 웨브(31)를 용접으로 접합시켜 일체화시킨 다음, 원형강관(10)에 재하하고 있던 하중을 제거함으로써, 상부T형강(20)에는 인장응력이 도입되고 하부T형강(30)에는 압축응력이 도입되도록 한다.More specifically, in a state in which a load is loaded so that the circular steel pipe 10 is elastically deformed, the web 21 of the upper T-beam 20 is joined to the upper surface of the circular steel pipe 10 by welding to integrate it, and the web 31 of the lower T-beam 30 is joined to the lower surface of the circular steel pipe 10 by welding to integrate it, and then the load applied to the circular steel pipe 10 is removed, thereby introducing tensile stress into the upper T-beam 20. and compressive stress is introduced into the lower T-beam 30.

이러한 프리스트레스 도입방식은 형강부재의 전단면에 하중을 재하하고 그의 하부플랜지에 콘크리트 케이싱을 구축하는 전형적인 프리플렉스 방식에 비하여, 단면의 중앙에 위치한 원형강관(10)에만 하중을 재하하기 때문에 재하량을 크게 할 필요가 없을 뿐더러 거더부재의 상부쪽에도 압축응력을 도입시킬 수 있고, 콘크리트 타설이라는 습식작업의 번거로움을 제거할 수 있으며, 아울러 원형강관(10)에 의해 약축에 대한 보강이 이루어져 비틀림에 대한 저항성이 향상된다는 점에서 작용효과상에 큰 차이가 있다.Compared to the typical pre-flex method in which a load is loaded on the shear surface of a section steel member and a concrete casing is built on its lower flange, this prestress introduction method does not require a large amount of load because the load is loaded only on the circular steel pipe 10 located at the center of the cross section. Also, compressive stress can be introduced to the upper side of the girder member, and the hassle of wet work of concrete casting can be eliminated, and reinforcement for the weak axis is made by the circular steel pipe 10. There is a big difference in the action effect in that the resistance to torsion is improved.

상기의 원형강관(10)은 미리 캠버가 형성되도록 제작된 것일 수도 있고, 캠버가 형성되지 아니한 일자 형상의 것일 수도 있다. 본 발명의 제1실시예에 의한 복합 강거더에서는 전자의 캠버가 형성되어 제작된 원형강관(10)이 적용되며, 후자의 일자 형상의 원형강관(10)은 후술하게 되는 본 발명의 제2실시예에 의한 복합 강거더에 적용된다.The circular steel pipe 10 may be manufactured to have a camber in advance, or may be a straight pipe without a camber. In the composite steel girder according to the first embodiment of the present invention, the circular steel pipe 10 manufactured by forming the former camber is applied, and the latter straight circular steel pipe 10 is applied to the composite steel pipe 10 according to the second embodiment of the present invention, which will be described later.

아울러 상기 원형강관(10)의 내부에는 다수 개의 전단플레이트(11)가 설치된다. 상기 전단플레이트(11)는 원형강관(10)의 전체 길이에 대하여 일정한 간격으로 배치될 수도 있고, 전단응력이 크게 발생하는 양 단부쪽을 중심으로 중앙부보다 촘촘하게 배치될 수도 있다.In addition, a plurality of shear plates 11 are installed inside the circular steel pipe 10. The shear plates 11 may be arranged at regular intervals with respect to the entire length of the circular steel pipe 10, or may be arranged more densely than the central portion around both ends where a large shear stress occurs.

상기 원형강관(10)의 내부에는 사후 긴장용 강연선이 설치되거나, 강연선 설치를 위한 쉬스관이 설치될 수 있다. 이를 위해 상기 전단플레이트(11)에는 설정된 방향으로 관통공(12)이 형성된다.Inside the circular steel pipe 10, a post tension strand may be installed, or a sheath pipe for installing the strand may be installed. To this end, through holes 12 are formed in the shear plate 11 in a set direction.

여기에서 설정된 방향이라 함은 강연선이 배치되어야 하는 방향을 의미하는 것으로서, 아래로 볼록한 곡선의 방향일 수도 있고, 일직선의 방향일 수도 있다.Here, the set direction means a direction in which the strands are to be arranged, and may be a direction of a downward convex curve or a straight line.

원형강관(10)의 양 단부면에는 정착고정판(13)이 설치되어, 강연선을 긴장한 후 강연선의 양 단부가 정착 고정될 수 있게 된다.Fixing fixing plates 13 are installed on both end surfaces of the circular steel pipe 10, so that both ends of the strand can be fixed and fixed after tensioning the strand.

도 4를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 의한 복합 강거더의 제작과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, the manufacturing process of the composite steel girder according to the first embodiment of the present invention will be described.

먼저 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부로 볼록하게 변형시켜 하부에 캠버가 형성된 원형강관(10)과, 상호 대칭구조를 가지는 상부T형강(20)과 하부T형강(30)을 준비한다.First, as shown in (a) of FIG. 4, a round steel pipe 10 having a camber at the bottom by being deformed convexly upward, an upper T-beam 20 and a lower T-beam 30 having a mutually symmetrical structure are prepared.

원형강관(10)의 캠버형성은 고주파를 이용하여 쉽게 실시할 수 있다. 아울러 원형강관(10)의 내부에는 상술한 바와 같이 관통공(12)이 형성된 전단플레이트(11)가 미리 설치된다.Camber formation of the circular steel pipe 10 can be easily performed using high frequency. In addition, a shear plate 11 having a through hole 12 formed therein is pre-installed inside the circular steel pipe 10 as described above.

상부T형강(20)가 하부T형강(30)은 각기 별도로 제작될 수도 있으나, H형강의 웨브를 절단하는 방식으로도 제작이 가능하다.The upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 may be manufactured separately, but may also be manufactured by cutting the web of the H-beam.

원형강관(10)과 상부T형강(20) 및 하부T형강(30)은 재료강도를 서로 달리한 것을 사용함으로써, 상부T형강(20)과 하부T형강(30)에 대한 프리스트레스의 도입이 보다 효율적으로 이루어지게 할 수 있다. 예컨대 상부T형강(20)과 하부T형강(30)을 SS275의 것을 사용하면서 원형강관(10)에 대하여는 SS420의 것을 사용함으로써 원형강관(10)에 의한 구속 내지 변형이 상부T형강(20)과 하부T형강(30)에 효율적으로 이루어지게 할 수 있다. 물론 상부T형강(20)과 하부T형강(30)의 재료강도 역시 서로 다르게 구성시킬 수 있다.The introduction of prestress into the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 can be made more efficiently by using different material strengths for the circular steel pipe 10, the upper T-beam 20, and the lower T-beam 30. For example, by using SS275 for the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 and using SS420 for the round steel pipe 10, the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 can be efficiently restrained or deformed by the round steel pipe 10. Of course, the material strength of the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 can also be configured differently.

도 4의 (b)는 원형강관(10)에 하중을 재하하여 일자 형상으로 탄성 변형시킨 상태를 도시한 것이다.4 (b) shows a state in which a load is applied to the circular steel pipe 10 and elastically deformed into a straight line shape.

원형강관(10)에 대한 하중 재하는 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예컨대 도시하지는 아니하였으나 원형강관(10)의 양 측면에 재하용 브라켓을 각 설치하고, 여기에 유압잭을 설치함으로써, 후속하는 단계에서의 상하면에 대한 상부T형강(20)과 하부T형강(30)을 접합하는 작업에 간섭이 발생하지 않게 할 수 있다.A load applied to the circular steel pipe 10 can be achieved in a variety of ways. For example, although not shown, loading brackets are installed on both sides of the round steel pipe 10, and a hydraulic jack is installed therein, so that the upper T-beam 20 and the lower T-beam 20 and the lower T-beam 30 for the upper and lower surfaces in the subsequent step are installed without interference in the joining operation.

도 4의 (c)는 원형강관(10)을 상술한 바와 같이 일직선으로 탄성 변형시킨 상태에서 상부T형강(20)과 하부T형강(30)을 접합시킨 상태를 도시한 것이다. 원형강관(10)에 상부T형강(20)과 하부T형강(30)을 접합시키는 과정 중에는 하중의 재하상태는 그대로 유지되어야 한다.4(c) shows a state in which the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 are joined in a state in which the circular steel pipe 10 is elastically deformed in a straight line as described above. During the process of joining the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 to the circular steel pipe 10, the loading state of the load must be maintained as it is.

이때 상부T형강(20)과 하부T형강(30)의 각 웨브(21,31) 길이는 복합 강거더의 전체 길이에 대하여 동일하게 구성할 수도 있으나, 적용되는 교량의 구조형식에 따라 상부T형강(20)과 하부T형강(30)의 웨브(21,31) 길이를 중앙부보다 단부에서 더 크게 구성시킬 수 있다. 이러한 후자의 단면구조 형식은 교대나 교각에 라멘구로로 강접합되는 경우 복합 강거더 단부에 발생하는 부모멘트와 큰 전단응력에 대한 보강효과를 가지게 한다.At this time, the webs 21 and 31 of the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 may have the same length for the entire length of the composite steel girder, but depending on the structure of the bridge to be applied, the length of the webs 21 and 31 of the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 can be made larger at the end than at the center. This latter cross-sectional structure form has a reinforcing effect for the moment and large shear stress generated at the end of the composite steel girder when it is rigidly connected to the abutment or pier with a ramen groove.

상부T형강(20)과 하부T형강(30)의 접합으로 이들과 원형강관(10)이 일체화되면 재하하였던 하중을 제거한다. 이에 따라 원형강관(10)의 변형 일부가 복원되면서 상부T형강(20)과 하부T형강(30)에 인장응력과 압축응력이 각각 도입된다. 아울러 본 단계의 과정에 의해 제작이 완료된 복합 강거더의 중앙부에는 상향력이 발생하게 되며, 이러한 점은 후술하는 제2실시예에서도 같다. 도 4의 (d)는 하중을 제거한 상태의 복합 강거더를 도시한 것이다.When the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 are joined together and the circular steel pipe 10 is integrated with them, the loaded load is removed. As a result, a portion of the deformation of the circular steel pipe 10 is restored, and tensile stress and compressive stress are introduced into the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30, respectively. In addition, upward force is generated in the center of the composite steel girder, which has been manufactured by the process of this step, and this point is the same in the second embodiment to be described later. Figure 4 (d) shows a composite steel girder in a state where the load is removed.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 복합 강거더의 외관을 전체적으로 도시한 것이고, 도 6, 7은 도 5 원형강관(10) 위치에 따른 각 실시예의 종단면 및 각 지점에서의 횡단면을 각각 도시한 것이며, 도 8 제2실시예의 복합 강거더를 제작하는 과정을 각 단계에 따라 도시한 것이다.5 shows the appearance of the composite steel girder according to the second embodiment of the present invention as a whole, and FIGS. 6 and 7 show the longitudinal section of each embodiment according to the position of the circular steel pipe 10 in FIG. 5 and the cross section at each point, respectively, and FIG.

본 발명의 제2실시예에 의한 복합 강거더는 원형강관(10)에 캠버를 형성시키지 않은 일자 형상의 것에 탄성 변형을 가하여 상부T형강(20)에 인장응력이 도입될 수 있게 하고 하부T형강(30)에 압축응력이 도입될 수 있도록 한다.In the composite steel girder according to the second embodiment of the present invention, tensile stress can be introduced into the upper T-beam 20 and compressive stress can be introduced into the lower T-beam 30 by applying elastic deformation to the straight-shaped steel pipe 10 without camber.

이러한 제2실시예의 복합 강거더는 길이방향으로 변하는 휨모멘트의 크기에 대응하여 원형강관(10)의 위치를 변화시킴으로써 휨하중에 효율적으로 저항할 수 있도록 한다.The composite steel girder of the second embodiment can efficiently resist the bending load by changing the position of the circular steel pipe 10 in response to the magnitude of the bending moment changing in the longitudinal direction.

보다 구체적으로 복합 강거더의 전체 길이에 대하여 중앙부에서는 원형강관(10)이 하부쪽에 위치하여 중앙부에서 발생하는 정모멘트에 의한 응력에 충분히 저항할 수 있도록 하고 단부에서는 원형강관(10)이 상부쪽에 위치하여 단부에서 발생하는 부모멘트에 의한 응력에 충분히 저항할 수 있도록 함으로써 효율적인 저항능력을 가지게 할 수 있다.More specifically, with respect to the entire length of the composite steel girder, the circular steel pipe 10 is located in the lower part at the center so that it can sufficiently resist the stress caused by the positive moment generated at the central part, and the circular steel pipe 10 is located at the upper part at the end so that it can sufficiently resist the stress caused by the negative moment generated at the end so that it can have efficient resistance capability.

물론 원형강관(10)의 내부에 설치되는 관통공(12)이 형성된 다수 개의 전단플레이트(11), 강연선이 삽입되는 상기 관통공(12)의 배치방향, 및 양 단부면에는 설치되는 정착고정판(13)의 각 구성에 대하여는 제1실시예와 다르지 않다.Of course, the plurality of shear plates 11 having through-holes 12 installed inside the circular steel pipe 10, the arrangement direction of the through-holes 12 into which the strands are inserted, and the anchoring plate installed on both end surfaces. Each configuration of the 13 is no different from that of the first embodiment.

이러한 제2실시예의 복합 강거더를 제작하는 과정에 관하여 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The process of manufacturing the composite steel girder of the second embodiment will be described with reference to FIG. 8.

제2실시예에서는 상술한 바와 같이 원형강관(10)에 캠버를 형성시키지 않고, 일자 형상을 가진 원형강관(10)에 하중을 재하하여 일측으로 볼록하게 탄성 변형시키고, 이러한 변형의 복원력이 상부T형강(20)과 하부T형강(30)에 프리스트레스의 도입력으로 작용하게 한다.In the second embodiment, as described above, without forming a camber in the circular steel pipe 10, a load is applied to the circular steel pipe 10 having a straight shape to elastically deform it convexly to one side, and the restoring force of this deformation acts as a force for introducing prestress into the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30.

따라서 먼저 도 8 (a)에 도시된 바와 같이, 캠버가 형성되지 아니한 일자 형상의 것으로서 내부에 다수 개의 전단플레이트(11)가 설치된 원형강관(10)을 준비한다.Therefore, first, as shown in FIG. 8 (a), a circular steel pipe 10 having a straight line shape without a camber and having a plurality of shear plates 11 installed therein is prepared.

이와 함께 웨브(21,31)의 길이를 서로 달리하는 상부T형강(20)과 하부T형강(30)을 각각 준비한다. 구체적으로 상부T형강(20)과 하부T형강(30)의 각 웨브(21,31)의 단부는 길이방향으로 곡선을 가지는 변단면 형상을 가지며, 이들 곡선의 각 곡률은 원형강관(10)이 탄성 변형할 때 그의 상하면이 이루는 곡선의 각 곡률과 일치해야 한다.Along with this, an upper T-beam 20 and a lower T-beam 30 having different lengths of the webs 21 and 31 are prepared, respectively. Specifically, the ends of each of the webs 21 and 31 of the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 have a cross-sectional shape having a curve in the longitudinal direction, and each curvature of these curves is elastically deformed when the circular steel pipe 10 is elastically deformed.

이러한 형상을 가지는 상부T형강(20)과 하부T형강(30)은 원형강관(10)에 하중을 재하하여 탄성 변형시킨 후 이에 맞추어 제작할 수도 있고, 구조계획에 의해 계산된 원형강관(10)의 탄성 변형의 정도를 고려하여 미리 제작할 수도 있다.The upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 having these shapes may be manufactured according to the elastic deformation after applying a load to the circular steel pipe 10, or may be manufactured in advance by considering the degree of elastic deformation of the circular steel pipe 10 calculated by the structural plan.

원형강관(10)과 상부T형강(20) 및 하부T형강(30)에 대하여 재료강도를 달리 할 수 있음은 제1실시예의 것과 다르지 않다.It is not different from that in the first embodiment that the material strength can be varied for the circular steel pipe 10, the upper T-beam 20, and the lower T-beam 30.

각 부재의 준비가 완료되면 도 8 (b)에 도시된 바와 같이, 일자 형상의 원형강관(10)에 하중을 재하하여 일측으로 볼록하게 탄성 변형시킨다. 이러한 하중 재하의 방법 역시 제1실시예와 마찬가지로 양 측면에 재하용 브라켓을 설치하고 여기에 유압잭을 설치하여, 다음 단계에서의 원형강관(10)에 대한 상부T형강(20)과 하부T형강(30)의 접합 작업에 간섭이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.When the preparation of each member is completed, as shown in FIG. 8 (b), a load is applied to the straight circular steel pipe 10 so that it is elastically deformed convexly to one side. In this load loading method, as in the first embodiment, loading brackets are installed on both sides and a hydraulic jack is installed thereto, so that the upper T-beam 20 and the lower T-beam 20 to the round steel pipe 10 in the next step. It is preferable not to interfere with the joining work of 30.

도 8 (c)는 하중 재하에 의해 일측으로 볼록하게 탄성 변형된 원형강관(10)의 상면과 하면에 상부T형강(20)과 하부T형강(30)을 각각 접합하여 이들을 일체화시킨 상태를 도시한 것이다.8(c) shows a state in which the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 are joined to the upper and lower surfaces of the circular steel pipe 10 elastically deformed convexly to one side by a load, and integrated.

하중이 재하된 상태에서의 원형강관(10)은 상술한 바와 같이 곡선형상을 가지게 되는 바, 이에 접합되는 상부T형강(20)과 하부T형강(30)의 웨브(21,31) 역시 곡선의 단부를 형성하여 일자 형상의 복합 강거더가 형성되게 한다.The circular steel pipe 10 in a loaded state has a curved shape as described above, and the webs 21 and 31 of the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 joined thereto also form curved ends to form a straight composite steel girder.

이에 따라 중앙부에서는 상부T형강(20)의 웨브(21) 길이가 하부T형강(30)의 웨브(31) 길이보다 더 크게 구성되며, 이에 의해 원형강관(10)은 복합 강거더 단면의 하부쪽에 위치하여 정모멘트에 의해 발생되는 인장응력을 분담하여 휨강성을 증대시키게 된다.Accordingly, in the central part, the length of the web 21 of the upper T-beam 20 is larger than the length of the web 31 of the lower T-beam 30, whereby the circular steel pipe 10 is located on the lower side of the cross section of the composite steel girder. It shares the tensile stress generated by the positive moment to increase the bending stiffness.

또한 교량의 구조형식에 따라 상부T형강(20)과 하부T형강(30)의 웨브(21,31) 길이를 달리 할 수 있다. 예컨대 복합 강거더를 교대나 교각의 상면에 단순 거치시키는 구조인 경우에는 도 6 도시된 바와 같이, 양 단부에서의 상부T형강(20)의 웨브(21) 길이와 하부T형강(30)의 웨브(31) 길이를 동일하게 하여 원형강관(10)이 복합 강거더 단면의 중앙에 위치하게 할 수도 있고, 복합 강거더를 교대나 교각과 일체화시키는 강결합구조를 가지게 할 경우에는 도 7 도시된 바와 같이, 양 단부에서 하부T형강(30)의 웨브(31) 길이가 상부T형강(20)의 웨브(21) 길이보다 더 크게 구성시킴으로써 원형강관(10)이 복합 강거더 단면의 상부쪽에 위치하여 부모멘트에 의해 발생되는 인장응력을 분담하게 할 수도 있다.In addition, the webs 21 and 31 of the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 may have different lengths depending on the structural form of the bridge. For example, in the case of a structure in which the composite steel girder is simply mounted on the upper surface of the abutment or pier, as shown in FIG. 6, the length of the web 21 of the upper T-beam 20 and the length of the web 31 of the lower T-beam 30 at both ends may be made the same, so that the circular steel pipe 10 may be located in the center of the cross section of the composite steel girder, and in the case of having a rigid coupling structure that integrates the composite steel girder with the abutment or pier, as shown in FIG. Similarly, by configuring the length of the web 31 of the lower T-beam 30 to be greater than the length of the web 21 of the upper T-beam 20 at both ends, the circular steel pipe 10 is located on the upper side of the cross section of the composite steel girder. It is also possible to share the tensile stress generated by the moment.

도 8 (d)는 원형강관(10)에 재하하고 있던 하중을 제거한 상태를 도시한 것이다. 이에 따라 원형강관(10)의 탄성 복원력의 일부가 상부T형강(20)과 하부T형강(30)에 프리스트레스를 도입시키게 되며, 이로써 본 발명의 제2실시예에 의한 복합 강거더의 제작이 완료된다.8(d) shows a state in which the load applied to the circular steel pipe 10 is removed. Accordingly, part of the elastic restoring force of the circular steel pipe 10 introduces prestress to the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30, thereby completing the manufacture of the composite steel girder according to the second embodiment of the present invention.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, but since the above embodiments are merely examples to make the present invention easier to understand, those skilled in the art are within the scope of the technical idea of the present invention It is obvious that it will be possible to make various modifications and practice. Therefore, it will be said that such modifications fall within the scope of the present invention as described in the claims.

10; 원형강관 11; 전단플레이트
12; 관통공 13; 정착고정판(13)
20; 상부T형강 21, 31; 웨브
30: 하부T형강10; circular steel pipe 11; shear plate
12; through hole 13; Fixing plate (13)
20; Upper T-beams 21, 31; web
30: lower T-beam

Claims (9)

교량용 강구조의 거더에 있어서,
하부로 탄성 변형된 상태의 원형강관(10)과, 상기 원형강관(10)의 상면에 접합된 상부T형강(20)과, 상기 원형강관(10)의 하면에 접합된 하부T형강(30)으로 이루어져, 상기 원형강관(10)에 의해 상부T형강(20)과 하부T형강(30)에 프리스트레스가 도입되어 있고, 상기 원형강관(10)의 내부에는 다수 개의 전단플레이트(11)가 설치되되, 각 전단플레이트(11)에는 설정된 방향으로 관통공(12)이 형성되어 있는 것으로서,
거더의 중앙부에서는 상부T형강(20)의 웨브(21) 길이가 하부T형강(30)의 웨브(31) 길이보다 더 크게 구성되어 원형강관(10)이 거더 단면의 하부쪽에 위치하고, 양단부에서는 상부T형강(20)의 웨브(21) 길이와 하부T형강(30)의 웨브(31) 길이가 동일하게 구성되어 원형강관(10)이 거더 단면의 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 교량용 프리스트레스트 복합 강거더.In the girder of the steel structure for bridges,
It consists of a circular steel pipe 10 elastically deformed to the bottom, an upper T-beam 20 joined to the upper surface of the circular steel pipe 10, and a lower T-beam 30 joined to the lower surface of the circular steel pipe 10. However, each shear plate 11 has a through hole 12 formed in a set direction,
In the center of the girder, the length of the web 21 of the upper T-beam 20 is larger than the length of the web 31 of the lower T-beam 30, so that the circular steel pipe 10 is located at the lower part of the girder cross section, and at both ends, the length of the web 21 of the upper T-beam 20 and the web 31 of the lower T-beam 30 are the same, so that the round steel pipe 10 is located at the center of the girder cross section Prestressed composite steel girders for bridges. 제1항에 있어서,
상기 원형강관(10)은 캠버가 형성되어 있는 것에 하중을 재하하여 일직선으로 탄성 변형된 상태에서 상부T형강(20)과 하부T형강(30)이 접합된 것을 특징으로 하는 교량용 프리스트레스트 복합 강거더.According to claim 1,
The circular steel pipe 10 is a prestressed composite steel girder for bridges, characterized in that the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 are joined in a state where the camber is formed and elastically deformed in a straight line by applying a load. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 원형강관(10)은 캠버가 형성되지 않은 일자 형상의 것에 하중을 재하하여 일측으로 볼록하게 탄성 변형된 상태에서 상부T형강(20)과 하부T형강(30)이 접합된 것을 특징으로 하는 교량용 프리스트레스트 복합 강거더.According to claim 1,
The circular steel pipe 10 is a bridge, characterized in that the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 are joined in a convex elastically deformed state to one side by applying a load to a straight-shaped one without a camber. Prestressed composite steel girder. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 관통공(12)은 아래로 볼록한 곡선 방향으로 설정되어 각 전단플레이트(11)에 형성된 것임을 특징으로 하는 교량용 프리스트레스트 복합 강거더.According to claim 1,
The prestressed composite steel girder for bridges, characterized in that the through hole 12 is formed in each shear plate 11 in a downward convex curved direction. 복합 강거더를 제작하는 단계, 상기 복합 강거더를 교대나 교각의 상면에 거치시키는 단계가 포함되어 이루어지는 것으로서,
상기 복합 강거더는,
하부로 탄성 변형된 상태의 원형강관(10)의 상면에 상부T형강(20)이 접합되고 하면에 하부T형강(30)이 접합되어, 상기 원형강관(10)에 의해 상부T형강(20)과 하부T형강(30)에 프리스트레스가 도입되어 있으며, 중앙부에서는 상부T형강(20)의 웨브(21) 길이가 하부T형강(30)의 웨브(31) 길이보다 더 크게 구성되어 원형강관(10)이 거더 단면의 하부쪽에 위치하고, 양단부에서는 상부T형강(20)의 웨브(21) 길이와 하부T형강(30)의 웨브(31) 길이가 동일하게 구성되어 원형강관(10)이 거더 단면의 중앙에 위치하도록 이루어진 것이 사용되는 것임을 특징으로 하는 교량의 시공방법.Manufacturing a composite steel girder, including the step of mounting the composite steel girder on the upper surface of an abutment or pier,
The composite steel girder,
The upper T-beam 20 is joined to the upper surface of the circular steel pipe 10 in an elastically deformed state, and the lower T-beam 30 is joined to the lower surface, so that prestress is introduced to the upper T-beam 20 and the lower T-beam 30 by the circular steel pipe 10, and the length of the web 21 of the upper T-beam 20 is longer than the length of the web 31 of the lower T-beam 30 at the center of the circular steel tube. (10) is located on the lower side of the girder cross section, and at both ends, the length of the web 21 of the upper T-beam 20 and the web 31 of the lower T-beam 30 are configured to be the same, so that the circular steel pipe 10 is located in the center of the girder cross section. Construction method of a bridge, characterized in that it is used.
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