KR200299990Y1 - 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보 - Google Patents

Abstract

하부 케이싱 콘크리트를 타설 및 양생된 단순보형 프리플렉스 합성보에 대하여 중앙에 가지지점을 설정하고, 이를 중심으로 보를 상승시킨 후에 상부 케이싱 콘크리트 및 복부 케이싱 콘크리트를 타설 및 양생한 후에 가지지점을 하강시켜서 단순보형 프리플렉스 합성보를 제작함으로써 하부 케이싱 콘크리트의 하단부에서의 인장응력을 감소시킬 수 있다.

Description

가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보{PREFLEX COMPOSITE BEAM OF A SINGLE BEAM TYPE USING A TEMPORARY SUPPORTING POINT}

본 고안은 단순보형 프리플렉스 합성보에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지간 중앙에 가지지점을 설치하여 상승 및 하강시켜 추가적인 압축응력을 도입하여 압축응력의 감소를 막을 수 있는 가지지점을 이용하여 제작되는 단순보형 프리플렉스 합성보에 관한 것이다.

기존의 단순보형 프리플렉스 합성보는 시공의 신속성, 형고감소, 재료 절감 및 피로파괴 강도의 향상 등의 장점이 있어서 널리 사용되고 있다. 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 단순보형 프리플렉스 합성보에 대하여 도 1 및 도 2 를 참조하여 살펴본다.

도 1a 에 도시된 것처럼, 종래의 단순보형 프리플렉스 합성보는 길이가 ℓ인 강재 I-형 보(10)를 중앙 부분이 합성보의 길이에 따라 소정의 높이로 상부로 휘어지도록 제작한다. 그 후에 프리플렉션(preflexion) 하중(P)을 재료의 탄성범위 내에서 합성보의 양단으로부터 소정 거리, 예를 들면 도 1b 에 도시된 것처럼 소정의 위치에서 하향으로 가한다.

이와 같이 그 양단으로부터의 소정의 위치에서의 프리플렉션 하중하에서 강재 I-형 보(10)의 하부 플랜지에 압축응력을 도입하기 위하여 하부에 케이싱 콘크리트(20)를 타설 및 양생한다(도 1c). 상기에서의 하중 재하 위치는 두 하중의 중심이 단순보 구조시스템에서 외측보에서 사하중에 의한 최대 휨모멘트가 작용되는 강재 I-형 보의 좌우 양측단으로부터 약 1/4ℓ 이 되도록 한다.

이후에 합성보에 대한 하중(P)을 제거하면 도 1d 에 도시된 것처럼 강재 I-형 보는 원래의 형태로 복원되고 하부 플랜지에 타설된 콘크리트에는 압축 응력이 도입된다. 도 1d 에서 도시된 것처럼 단순보형 프리플렉스 합성보를 형성함으로써 하부 케이싱 콘크리트에 압축응력을 도입하여 사하중 및 활하중에 의하여 발생하는 하부 플랜지 부분의 인장응력을 감소시키도록 제작할 수 있다.

그러나 상기와 같은 제작방법은 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 하부케이싱 콘크리트를 타설 및 양생하는 과정에서 1차적으로 크리프와 건조수축에 의해 압축응력이 감소하게 된다.

따라서 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 종래기술에서는 도 2 에 도시된 것처럼, 압축응력의 감소를 방지하기 위하여 하부 플랜지에 타설되는 콘크리트 속에서 자유롭게 활동할 있도록 배치한 고강도 강재를 콘크리트의 양단을 받침으로 하여 소정의 힘으로 인장한 채 외부에서 그 양단에 정착시키는 방식으로 긴장재(30)를 이용하여 추가적으로 압축응력을 도입하는 방법이 이용되고 있으나 제작상의 번거로움 뿐만 아니라 긴장재를 긴장하는 등의 추가적인 비용이 들게 되는 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로 크리프와 건조수축에 의한 압축응력의 감소를 막을 수 있는 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보를 제공하고자 하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 기존의 단순보형 프리플렉스 합성보에서 크리프와 건조수축에 의한 압축응력의 감소를 방지하기 위해 지간 중앙에 가지지점을 설치하여 상승 및 하강시켜 추가적인 압축응력을 도입함으로써 강재 및 콘크리트량을 대폭 감소시킬 수 있는 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보를 제공하고자 하는 것이다.

도 1a 내지 1d 는 종래의 단순보형 프리플렉스 합성보의 제작과정을 도시하는 도.

도 2 는 종래의 긴장재를 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보의 일예를 도시한 도.

도 3a 내지 도 3c 는 본 고안에 따른 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보의 제작과정을 도시한 도.

도 4a 는 본 고안에 의한 가지지점을 이용한 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 하부케이싱 콘크리트를 타설 및 양생한 후의 단면값을 도시한 도이고, 도 4b 는 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보에서의 최종단면에 대한 단면값을 도시한 도.

도 5a 는 본 고안에 의한 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보의 30m 지간에 대한 단면도 및 최종 응력도이고, 도 5b 는 기존의 단순보형 프리플렉스 합성보의 30m 지간에 대한 단면도 및 응력도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 ... 강재 I-형 보 20 ... 하부 케이싱 콘크리트

30 ... 긴장재 40 ... 상부 케이싱 콘크리트

50 ... 복부 케이싱 콘크리트

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보는

소정 형상의 강재 ;

상기 강재의 양 끝단으로부터 소정의 위치에 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 상기 강재의 하부에 타설 및 양상되는 하부 케이싱 콘크리트;

상기 양생된 강재에 대하여 소정 위치에 가지지점을 설정하고 이를 중심으로 상기 강재를 상승시킨 상태에서 타설 및 양생되는 상부 케이싱 콘크리트 및 복부 케이싱 콘크리트를 포함하며,

상기 상부 및 복부 케이싱 콘크리트가 양생된 후에 압축응력을 도입하기 위하여 상기 가지지점이 하강되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 고안에 따른 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보에 대한 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3c 는 본 고안에 따른 단순보형 프리플렉스 합성보의 제작순서를 도시한 도로서, 도 3a 에 도시된 것처럼 종래의 단순보형 프리플렉스 합성보와 마찬가지로 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 하부 케이싱 콘크리트를 타설하여 양생한다. 이후에는 교대사이에 거치하여 지간 중앙에 가지지점을 설치한다. 이때 가지지점은 프리플렉스 합성보의 길이의 반이 되는 지점(ℓ/2)에 가지지점을 설정하고, 이러한 가지지점을 중심으로 하여 프리플렉스 합성보를 상방향으로 상승시킨 상태에서 상부 케이싱 콘크리트(40)와 복부 케이싱 콘크리트(50)를 타설 및 양생한다(도 3b).

상부 케이싱 콘크리트(40)가 양생된 후 가지지점을 하방향으로 하강시켜서 하부 케이싱 콘크리트(20)에 추가적인 압축응력을 도입한다(도 3c). 기존의 단순보형 프리플렉션 합성보는 프리프렉션 하중을 재하한 상태에서 하부케이싱 콘크리트가 양생되면서 크리프와 건조 수축에 의해 콘크리트에 발생하는 인장응력이 프리플렉션 하중에 의해 하부케이싱 콘크리트(20)에 도입되는 압축응력을 감소시키는 단점이 있으나 상기와 같은 제작공정에 의하여 지간 중앙의 가지지점을 상승 및 하강시킴으로써 크리프와 건조수축에 의한 압축응력의 감소를 보충할 수 있다.

상기에서와 같은 방법으로 제작된 단순보형 프리플렉스 합성보에서의 콘크리트를 타설한 경우의 단면값은 도 4a 및 도 4b 에 예시된 형태를 가진다. 먼저, 도 4a 는 본 고안에 의한 가지지점을 이용한 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 하부케이싱 콘크리트를 타설 및 양생한 후의 단면값을 도시한 도이고, 도 4b 는 가지지 점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보에서의 최종단면에 대한 단면값을 도시한 도이다.

상기와 같은 형태로 얻어진 본 고안에 따른 단순보형 프리플렉스 합성보와 종래기술에 의하여 얻어지는 단순보형 프리플렉스 합성보간의 차이점을 도 5a 및 도 5b 를 참조하여 살펴본다.

도 5a 는 본 고안에 의한 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보의 30m 지간에 대한 단면도 및 최종 응력도이고, 도 5b 는 기존의 단순보형 프리플렉스 합성보의 30m 지간에 대한 단면도 및 응력도이다.

도 5a 에는 가지지점의 상승 및 하강에 의해 추가적인 압축응력을 도입할 수 있기 때문에 도 5b 보다 적은 단면으로 설계가 가능하며 상·하부 플랜지에 타설되는 콘크리트량을 감소시킬 수 있다. 즉, 본 고안에서의 하부 플랜지에 타설된 콘크리트의 두께가 30㎝ 정도인 반면에 기존의 합성보에서는 40㎝ 정도의 콘크리트량이 소요되며, 사용되는 강재의 양도 기존의 합성보와 비교하여 감소시킬 수 있다. 또한 최종적으로 하부 케이싱 콘크리트의 하단부에서의 인장응력이 기존의 단순보형 프리플렉스 합성보는 61.43 kg/㎠인 반면에 본 고안에 의한 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보는 20.97 kg/㎠으로 응력을 약 30%로 감소시킬 수 있다.

또한 도 5a 및 도 5b 의 강재량 및 콘크리트량을 비교하면 다음과 같다.도 5a 와 같이 본 고안에 의한 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보의 강재량은 586㎠이고 콘크리트량은9 300㎠이며 도 5b 와 같이 기존의 단순보형 프리프리스 합성보는 강재량은 806㎠이고 콘크리트량은 10100㎠로 강재량 및 콘크리트량을 대폭 감소시킬 수 있다.

본 고안에 따라 프리프렉션 하중을 재하하여 하부 케이싱 콘크리트를 타설 및 양생한 후 현장에서 교대사이에 거치한 후 지간 중앙에 가지지점을 설치하여 가지지점을 상승시켜 상부 케이싱 및 복부 콘크리트를 타설 및 양생한 후 가지지점을 하강시킴으로서 하부 케이싱 콘크리트에 압축응력을 추가적으로 도입할 수 있는 효과가 있다.

이와 같이 본 고안에 따른 프리플렉스 합성보는 기존의 단순보형 프리플렉스 합성보가 초기의 크리프와 건조수축에 의해 하부 케이싱 콘크리트에 도입된 압축응력이 감소되는 현상이 발생하기 때문에 추가적인 압축응력을 도입할 수 있고 기존의 단면보다 적은 단면으로 설계가 가능하다.

또한 본 고안은 기존의 단순보형 프리플렉스 합성보의 제작에서 크리프와 건조수축에 의한 압축응력의 감소를 지간 중앙에 설치된 가지지점을 상승 및 하강시킴으로써 추가적인 압축응력의 도입으로 사하중 및 활하중에 의해 발생하는 최종적인 인장응력을 감소시킬 수 있다.

더욱이 본 고안은 가지지점을 이용하여 하부 케이싱 콘크리트에 추가로 압축응력을 도입할 수 있기 때문에 최종적으로 사하중 및 활하중에 의해 발생하는 하부 케이싱 콘크리트의 하단부에서의 인장응력을 기존에 비해 30% 정도로 감소시킬 수있으며 사용물량에서 강재 및 콘크리트량을 대폭 감소시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 단순보형 프리플렉스 합성보에 있어서,

   소정 형상의 강재 ;

   상기 강재의 양 끝단으로부터 소정의 위치에 프리플렉션 하중을 재하한 상태에서 상기 강재의 하부에 타설 및 양상되는 하부 케이싱 콘크리트;

   상기 양생된 강재에 대하여 소정 위치에 가지지점을 설정하고 이를 중심으로 상기 강재를 상승시킨 상태에서 타설 및 양생되는 상부 케이싱 콘크리트 및 복부 케이싱 콘크리트를 포함하며,

   상기 상부 및 복부 케이싱 콘크리트가 양생된 후에 압축응력을 도입하기 위하여 상기 가지지점이 하강되는 것을 특징으로 하는 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가지지점은 상기 보의 중앙위치에 설정되는 것을 특징으로 하는 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 플리플렉션 하중이 재하되는 위치는 상기 강재의 양 끝단으로부터 강재의 길이의 1/4 위치인 것을 특징으로 하는 가지지점을 이용한 단순보형 프리플렉스 합성보.