KR20000011297U - 콘크리트 충진에 의한 내측지점부 부근의 강성이 향상된 강상자형 단면구조 공법 - Google Patents

Abstract

기존의 강상자형 단면교는 최대 정모멘트와 절대 최대 부모멘트의 크기가 크게 상이하여 큰 모멘트에 대응되도록 설계하게 되므로 교량 연장을 통해 등단면으로 설계하는 경우 정모멘트구간의 단면이 비경제적으로 크게 설계되고 또는 이를 개선키위해 변단면으로 설계하는 경우 설계상·시공상 어려움과 더불어 교고가 높아진다.

본 공법에서는 이러한 단점을 개선하기 위해 절대 최대 모멘트가 최대 정모멘트보다 월등히 큰 내측지점 좌우부에 압축에 유리한 콘크리트재를 단면 내부 하부에 충진시켜 합성시키므로 강성을 증대시킨다. 따라서 단면은 기존의 최대 정모멘트에 대응되도록 설계된 최소단면으로 전구간을 등단면화할 수 있다. 이로 인해, 기존의 강상자형 등단면 높이보다 약 20%정도의 높이를 감소시킬 수 있다.

Description

강상자형교에서 콘크리트 충진에 의한 내측지점부 부근의 강성 향상 공법{Stiffness improvement of inner support section area by filling concrete in steel box girder bridge.}

기존의 강상자형 (Steel box girder) 단면교는 시공이 타공법보다 비교적 빠르기 때문에 국내외를 막론하고 널리 시공되어지고 있는 실정이다. 또한 강상자형교는 비틀림 강성이 크기 때문에 곡선교에서는 매우 장점이 큰 교량형식이나 단면이 커서 투박하게 보이는 단점이 있다.

모든 연속형교량에서와 마찬가지로 강상자형교에서도 구조역학상 최대 정모멘트와 최대 부모멘트의 크기가 상이하기 때문에 교량 전 길이를 통해 단면크기 선정에 비경제성이 내포되고 있다.

제 1 도에서 예시한 연속형교의 경우 부모멘트의 크기는 정모멘트의 크기의 절대값으로 약 2배에 달하고 있다. 이러한 이유로 단면설계에서는 가장 큰 모멘트를 기준으로 단면을 결정하여 전교량길이 구간을 등단면으로 또는 정모멘트구간과 부모멘트구간을 구분하여 각각의 모멘트 크기에 맞도록 설계하는 두 경우가 현재 설계 시공되고 있는 방법들이다. 가장 큰 모멘트를 기준으로 하여 교량 전 길이를 등단면으로 설계하는 경우 시공성은 양호하나 정모멘트구간에서는 정모멘트의 크기에 비해 단면이 지나치게 커짐으로 비경제성을 감수하여야한다. (제2도 참조)

한편 정모멘트구간과 부모멘트구간의 최대모멘트에 맞추어 각각 설계를 하는 경우 설계의 복잡성과 비등단면에서의 곡선처리에 따르는 제작상의 번거로움이 따르게 된다. (제3도 참조)

본 고안에서는 상기한 기존 강상자형교량의 설계 및 시공상의 문제점을 개선하기 위한 것으로서 그림을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에서 보인바와 같이 부모멘트 구간의 큰 모멘트에 대응되도록 하기 위해서는 그 구간의 단면강성이 커져야하는데 본 고안에서는 강성의 향상을 도모키 위해 기존의 방법과는 달리 재료값이 저렴하고 압축강도에 유리한 콘크리트재를 사용한다. 구조역학적으로 연속형교에서 내측지점부 즉, 부모멘트구간 단면의 하부에는 항상 압축력을 받게 된다.

따라서 본 고안에서는 부모멘트가 크게 작용되는 즉, 최대 정모멘트보다 절대값으로 큰 부모멘트 발생구간의 상자형 단면하부에 콘크리트를 충진하여 강성을 높일 수 있으므로 최대 정모멘트에 해당되는 외형적 단면 크기로 전 교량길이를 등단면으로 설계할 수 있다.

제 4 도는 전형적인 3경간 연속형 교량의 구조시스템과 정모멘트구간의 단면도 및 그와 동일한 크기의 단면하부에 전단연결재가 설치된 상태에서 콘크리트가 충진된 상태를 나타내고 있다.

시공순서는 기존의 방법과 동일하게 강상자형을 교대 및 교각상에 연결 거치한후 바닥판 콘크리트를 순차적으로 타설하면서 상자형 단면하부에 기설치된 전단키가 매설되도록 강성 개선용 콘크리트를 충진시키면 본 발명의 목적이 달성된다.

본 고안에 의한 콘크리트재를 이용한 강성 향상 공법의 장점은 기존 강상자형의 보 높이를 약20%정도 낮출 수 있고 이에 따라 재료 절감 효과와 콘크리트의 큰 강성에 의한 진동 흡수 및 콘크리트가 충진된 위치의 강재 내구성을 향상 시킬수 있다.

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제 1 도 : 등분포하중하에서의 3경간 연속보 구조 시스템 및 모멘트도의 예

제 2 도 : 기존의 등단면 강상자형 단면교의 3경간 구조 시스템 및 단면도의 예

제 3 도 : 기존의 변단면 강상자형교의 3경간 구조 시스템 및 단면도의 예

제 4 도 : 본 고안에 의한 등단면 강상자형 단면교의 3경간 구조 시스템 및 단면도의 예

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Claims (1)

1. 강상자형교의 시공에 있어 내측지점부 부근의 강상자형 내부 바닥에 전단 연결재를 설치하고 콘크리트를 충진하여 강성을 향상시키므로 최대 정모멘트의 크기에 대응되도록 설계된 단면크기와 거의 동일한 등단면으로 교량 전 길이를 설계 및 시공이 가능토록 하는 공법.