KR20030037259A

KR20030037259A - 파형강판을 이용한 프리스트레스트 박스 거더교

Info

Publication number: KR20030037259A
Application number: KR1020030026173A
Authority: KR
Inventors: 박대열
Original assignee: 박대열
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2003-05-12

Abstract

본 발명은 파형강판을 이용하여 박스 거더를 구성하고 편향부(Deviator)(16)를 이용하여 프리스트레스(prestress)를 도입한 교량 거더에 관한 것이다. 본 발명은 박스 거더의 웨브(복부판;web)(13)와 상·하부 플랜지(11,12)를 파형 강판부재를 이용하여 구성함으로서 기존의 일반 강판 부재를 이용할 때보다 무게와 거더의 형고를 낮추고 장경간화 할 수 있는 파형강판을 이용한 강합성 프리스트레스트 박스 거더교(Prestressed wave form box girder)이다.

본 발명의 내부에는 하부파형부재(12) 위에 하부슬래브(14)를 타설하여 그 강성으로 격벽의 기능을 대체하여 복잡한 내부 격벽을 제거함으로서 외부 긴장재(18)의 배치가 용이하도록 하였고, 하부슬래브(14)의 콘크리트 블록을 이용하여 내부 긴장재(17)를 수용함으로서 프리스트레스의 도입을 가능하게 하였다.

박스 거더의 상부파형부재(11)는 상부슬래브(15)의 타설시 별도의 거푸집이 필요 없이 거푸집 대용으로 사용 가능한 기능이 있는 파형강판을 이용한 프리스트레스트 박스 거더교이다.

Description

파형강판을 이용한 프리스트레스트 박스 거더교{Prestressed wave form box girder}

본 발명은 중 ·장경간 도로교나 보도육교 등의 교량용 빔(beam)으로 적합한 합성박스 거더교에 관한 것으로서, 특히 파형강판을 사용하여 기존 부재보다 단면의 크기나 무게를 줄이고 축방향력에 대한 저항을 높인 효율성으로 인하여 장경간화 및 슬림화가 가능한 프리스트레스를 도입한 파형강판 박스 거더교에 관한 것이다.

기존 박스 거더는 콘크리트로만 이루어진 경우와 강박스 위에 콘크리트 슬래브를 합성한 경우의 두가지로 나눌수 있다. 본 발명과 비교하여 콘크리트 박스 거더의 경우에는 콘크리트 재료의 특성상 부재 단면이 크고 중량이 많이 나가며, 강박스 거더의 경우에는 내부에 많은 리브와 격벽이 들어가서 시공이 복잡하고 외부 긴장재(External tendon)나 내부 긴장재의 도입으로 효율성을 높이기 힘든 구조이다.

기존의 박스 거더에 비하여 본 발명의 경우 강 박스에 도입하기 힘든 프리스트레스를 도입하였으며, 콘크리트 박스 거더에 비하여는 웨브 부분이 강재로 되어있어 부재의 무게를 감소시켜 장경간화를 위한 효율을 증대시킨 기술이다.

기존의 박스형 거더의 기술은 장경간화를 실현하기 위해 재료 자체의 두께나 높이를 증가시키거나 강박스의 경우 보강리브의 수를 늘려 용접하는 방법을 도입하여 왔는데, 이 방법에 의하면 재료비가 증가할 뿐 아니라 부게와 부피의 증가에 의하여 운반 및 시공도 복잡해지는 문제가 발생하였다. 또한 재료 자체의 두께나 높이를 증가시키거나 보강리브를 용접하여 높일 수 있는 강도에는 한계가 있으므로, 큰 하중을 감당하거나 장경간화 될 경우에 교각의 수를 늘리거나 별도의 구조물을 추가 시공하여 빔의 길이를 짧게 하여야 했다.

본 발명의 목적은 축방향 강성이 무게에 비하여 강한 파형 강판을 사용하여 웨브(13)의 무게를 줄이고 하부부재(12) 또한 파형 부재를 사용하여 웨브(13)와의접합을 용접에 의해 용이하게 하면서 내부 긴장재(17)의 도입 시 파형 웨이브(wave)의 골을 이용하여 내부에 타설하는 하부슬래브(14)의 면적을 줄임으로서 무게를 줄이고 상부의 파형부재(11)는 상부슬래브(15) 작업 시 거푸집으로도 활용할 수 있게 하는데 있다. 또 하부 슬래브(14)의 강성에 의해 기존 박스 거더에 많이 들어가던 격벽의 기능을 대신함으로서 내부의 복잡한 형상을 간소화하여 외부 긴장재(18)의 배치를 용이하게 하고 시공성을 확보하는데 목적이 있다.

상기 상부파형부재(11)의 경우 상부 바닥판 콘크리트(15) 타설시 거푸집을 도입할 필요가 없을 뿐 아니라 축방향 강성이 크므로 상부에 활하중 등의 기타 하중이 작용할 때 거더 상부에 발생하는 압축력을 콘크리트(15)와 함께 효과적으로 받을 수 있는 구조를 보이고 있다. 따라서 상부파형부재(11)의 도입에 의해 상부바닥판(슬래브;slab)의 두께를 감소시킴으로서 무게를 줄이는 효과가 발생하여 장경간화에 유리하게 된다.

도1은 본 발명을 적용하여 프리스트레스를 도입한 파형강판 박스거더교를 보인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 구조재 본체(박스 거더) 11 : 상부파형부재(파형강판부재)

12 : 하부파형부재(파형강판부재) 13 : 파형웨브(web)

14 : 하부슬래브(콘크리트부재) 15 : 상부슬래브(콘크리트부재)

16 : 격벽, 편향부 17 : 내부 긴장재(Internal tendon)

18 : 외부 긴장재(External tendon)

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파형강판을 이용하여 바닥부재(12)와 상부부재(11)는 파형(wave)의 방향이 거더 진행방향에 직각방향으로 놓이고 복부판(web)(13)은 파형이 거더 진행방향과 같도록 박스형태의 거더를 구성하여 축방향 강성이 강하면서도 가벼운 부재로 외부를 구성하고 내부 바닥에 콘크리트 슬래브(14)를 도입하여 슬래브의 강성으로 격벽의 기능을 대신하고 이 슬래브 내에 내부 긴장재(17)를 도입하고 격벽의 제거로 인하여 외부 긴장재(18)의 배치를 용이하게 하며 상부파형부재(11) 위에 콘크리트를 타설하여 바닥판으로 활용한 프리스트레스를 도입한 파형강판 박스 거더교를 구성하였다.

파형 강판을 이용한 박스 제작시에 웨브(13)와 상하부 파형부재(11,12)는 용접에 의해 일체화시키게 되며 하부의 슬래브와 강재 박스와의 일체화를 위하여는 하부파형부재(12)에 전단연결재를 부착하여 하부 슬래브 타설을 실시한다.

상기의 하부슬래브(14) 타설전에 포스트텐션(콘크리트 부재가 굳은 후 긴장력 도입하는 공법)을 도입할 경우에는 내부긴장재(17)를 배치하기 위한 쉬스(긴장재 통로)를 배치하거나 프리텐션(긴장력 도입한 상태에서 콘크리트를 타설 및 양생하는 공법)을 도입할 경우에는 긴장재를 긴장시킨 상태에서 타설을 실시하게 된다. 이러한 내부 긴장재(17)의 긴장량은 파형강재박스의 무게와 하부슬래브(14)의 무게 그리고 교각 거치후 상부슬래브(15)의 타설 하중을 견딜 수 있을 정도로 결정을 한다.

거더의 거치 후 상부슬래브(15)는 전체 교량에 걸쳐서 타설하게 되는데 상부슬래브(15) 콘크리트의 양생이 계산한 강도 이상으로 완료되면 나머지 보도하중이나 차량하중에 의한 활하중을 받을 수 있도록 외부긴장재(18)에 긴장력을 도입하여 교량의 시공을 마무리하게 된다.

상기의 외부 긴장재(18) 긴장시에 절곡점에서의 격벽은 편향부의 효과를 도입하게 된다. 따라서 상부 사용하중 하에서 교량에 처짐이 발생하더라도 외부 긴장재에는 편심량이 감소로 인한 프리스트레스 효과의 감소가 없으며 오히려 긴장재에 늘음이 발생하려는 성질로 인하여 프리스트레스 효과가 증가하는 효과를 가져오게 된다.

앞서 설명된 바와 같이 본 발명에 의하면 파형강판을 이용하여 박스를 구성하고 하부의 슬래브와 상부의 바닥판 그리고 내부 ·외부 긴장재를 이용하여 기존에 쓰이고 있는 교량빔과 비교하여 무게를 줄이고 시공성을 향상시키며 장경간화를 통한 비용 절감과 미적 효과를 가져올 수 있는 구조물을 제공할 수 있게 된다.

Claims

파형강판을 이용하여 박스단면을 구성하고 하부강판 위에 내부 플랜지 콘크리트를 타설하고 상부 파형강판부재 상부에는 슬래브를 타설하는 거더로서 합성 구조이기 때문에 강성이 강하면서도 가벼운 부재로 구성이 되고 내부 바닥에 타설된 콘크리트(14)를 활용하여 내부 긴장재(17)를 배치하고 상부파형부재(11) 위에 콘크리트를 타설하여 바닥판으로 활용함으로서 장경간화와 슬림화를 특징으로 하는 파형강판을 이용한 프리스트레스트 박스 거더교
제 1항에 있어서, 파형강판으로 이루어진 바닥부재(12)와 상부부재(11)는 파형(wave)이 거더 진행방향에 직각방향으로 놓이고 복부판(web)(13)은 파형이 거더 진행방향과 같도록 배치하여 축방향 강성이 강하면서 복부판은 전단에 효과적으로 대응하여 거더의 자중을 줄임으로서 슬림화와 장경간화를 가능하게 한 박스 거더교
제 1항에 있어서, 하부파형부재(12) 위의 하부슬래브(14)의 강성으로 격벽의 기능을 대체하여 외부 긴장재(external tendon)(18)의 배치가 용이하도록 한 파형강판을 이용한 프리스트레스트 박스 거더교
제 1항에 있어서, 하부 슬래브(14)의 강성에 의해 격벽(다이아프레임)의 개수를 줄임으로서 자중을 줄이고 시공성을 향상 시킬 수 있는 것을 특징으로 하는합성 박스 거더교
제 1항에 있어서, 거더 내부의 하부슬래브(14) 콘크리트 블록을 이용하여 내부 긴장재(internal tendon)(17)를 수용하여 도입할 수 있도록 한 파형강판을 이용한 프리스트레스트 박스 거더교
상기의 상부파형부재(11)를 이용하여 상부슬래브(15)의 타설 시 별도의 거푸집이 필요없이 거푸집 대용으로 사용할 수 있는 기능이 있는 파형강판을 이용한 프리스트레스트 박스 거더교