KR200307519Y1 - 콘크리트 균열방지를 위한 빔의 소울 플레이트 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 빔의 가설이 완료된 후 빔 단부에 부착된 소울 플레이트(sole plate)와 받침장치의 상부 플레이트를 일체로 부착하기 위하여 용접하는 과정에서 발생하는 빔의 콘크리트 균열을 방지할 수 있는 소울 플레이트 설치구조에 관한 것이다.

본 고안에서는, 빔의 단부 하면에서의 소울 플레이트 설치구조로서, 합성 빔의 단부 하면에 설치되는 소울 플레이트(20)의 주변에는, 빔의 하부 플랜지 콘크리트(11)와 상기 소울 플레이트(20)의 주변이 서로 직접 접촉하지 않도록 하여 소울 플레이트(20)와 받참장치의 상부 플레이트를 용접하는 과정에서 소울 플레이트(20)의 열팽창으로 인한 응력이 하부 플랜지 콘크리트(11)에 가해지는 것을 방지하기 위한 소정 폭의 완충 홈(23)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 합성 빔의 소울 플레이트 설치구조가 제공된다.

이와 같은 본 고안에 따른 소울 플레이트의 설치구조에서는, 빔(10)을 교각 또는 교대에 거치하여 상기 소울 플레이트(20)를 받침장치의 상부 플레이트(21)와 용접하여 연결할 때, 용접 열에 의하여 소울 플레이트(20)가 그 주위로 자유롭게 팽창할 수 있도록 하므로써, 소울 플레이트(20) 주위의 하부 플랜지 콘크리트(11)에 팽창으로 인한 응력을 가하게 되지 않게 되며, 그에 따라 종래 기술에서와 같은 소울 플레이트(20) 주변의 하부 플랜지 콘크리트(11)에 균열이 발생하는 것이 방지된다.

Description

콘크리트 균열방지를 위한 빔의 소울 플레이트 설치구조{Sole Plate Structure in Composite Beam for Protecting Concrete Crack }

본 고안은 콘크리트 균열방지를 위한 빔의 소울 플레이트(sole plate) 설치구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 프리플렉스 합성 거더와 같은 강재 빔과 콘크리트가 합성되어 이루어진 합성 빔 또는 일반 프리스트레스트 콘크리트 빔 등의 빔 구조물을 가설할 때, 빔 단부에 설치된 소울 플레이트와 받침장치의 상부 플레이트를 일체로 부착하기 위하여 용접하는 과정에서 소울 플레이트의 열 팽창으로 인하여 발생하는 빔의 콘크리트 균열을 방지할 수 있는 소울 플레이트 설치구조에 관한 것이다.

빔을 이용하여 교량을 가설하는 경우, 현장 또는 공장에서 빔을 제작한 후, 교량의 가설현장으로 이송하여 교대 또는 교각 위에 있는 받침장치(shoe) 위에 설치하므로써 빔을 가설하게 된다.

도 1a에는 종래의 기술에 의하여 빔(10)을 양측의 교대(100) 사이에 가설한 상태의 측면도가 도시되어 있으며, 도 1b에는 도 1a에서의 A부분에 대한 상세도가 도시되어 있다. 도면에서 빔(10)의 일예로서, 강재와 콘크리트가 합성된 합성 빔을 예시하였다.

도면에 도시된 바와 같이, 빔(10)을 교대 또는 교각 위에 설치된 받침장치 위에 설치할 때, 합성 빔(10)과 받침장치가 일체로 거동할 수 있도록, 빔(10)의 양 단부 하면에는 소울 플레이트(20)를 구비하여 상기 받침장치의 상부 플레이트(21)와 용접하게 된다.

그런데, 빔(10)의 양 단부 하면, 더 구체적으로는 빔(10)의 양 단부의 하부 플랜지 콘크리트(11) 하면에 구비되는 소울 플레이트(20)는, 강재 판으로 이루어져 있기 때문에, 상기 상부 플레이트(21)와의 용접 과정에서 용접열에 의하여 팽창을 하게 된다.

그런데, 소울 플레이트(20)는 하부 플랜지 콘크리트(11)에 매립되어 설치되므로, 소울 플레이트(20)를 둘러싸고 있는 하부 플랜지 콘크리트(11)가 소울 플레이트(20)의 팽창을 억제하게 되고, 그 과정에서 소울 플레이트(20)의 팽창으로 인한 응력에 의하여 하부 플랜지 콘크리트(11)에 균열이 발생하게 된다.

도 1c에는 소울 플레이트(20)와 받침장치의 상부 플레이트(21)가 용접에 의하여 결합된 형태와 열팽창에 의한 응력의 발생방향을 보여주는 빔(10) 단부의 저면도가 도시되어 있으며, 도 1d에는 빔(10)의 하부 플랜지 콘크리트(11) 하면에 설치된 소울 플레이트(20)의 팽창에 의하여 하부 플랜지 콘크리트(11)에 균열이 발생한 형상을 보여주는 빔(10) 단부의 저면도가 도시되어 있다. 도 1c에 도시된 것처럼 특히 소울 플레이트(20)와 상부 플레이트(21)가 용접선(25)을 따라 용접되어 접합될 때, 용접열에 의하여 소울 플레이트(20)가 화살표 방향으로 팽창하게 되고, 그에 따라 도 1d에 도시된 바와 같이, 특히 소울 플레이트(20)의 주변에서 콘크리트의 균열(26)이 주로 발생하게 된다.

이러한 하부 플랜지 콘크리트(11)에 발생된 균열을 통하여 누수 등이 콘크리트 내부로 유입되어 하부 플랜지 콘크리트(11) 내부에 있는 철근, 긴장재 등의 강재가 부식하게 되고, 그로 인하여 장기적으로는 빔(10)의 강성이 저하되는 결과를 초래하게 된다.

본 고안은 위와 같이 종래의 합성 빔에서의 소울 플레이트 설치 구조가 가지는 문제점을 개선하기 위하여 개발된 것으로서, 궁극적으로는 하부 플랜지 콘크리트에 소울 플레이트를 설치함에 있어서 받침장치와의 용접 과정에서 발생하는 소울 플레이트의 열적 팽창으로 인한 하부 플랜지 콘크리트의 균열 발생을 방지할 수 있는 새로운 소울 플레이트 설치구조를 제공하기 위하여 개발된 것이다.

도 1a는 종래의 기술에 의하여 합성 빔을 양측의 교대 사이에 가설한 상태를 보여주는 개략적인 측면도이고,

도 1b는 도 1a에서의 A부분에 대한 상세도이며,

도 1c는 소울 플레이트와 받침장치의 상부 플레이트가 용접에 의하여 결합된 형태와 열팽창에 의한 응력의 발생방향을 보여주는 합성 빔 단부의 저면도이고,

도 1d는 합성 빔의 하부 플랜지 콘크리트 하면에 설치된 소울 플레이트의 팽창에 의하여 하부 플랜지 콘크리트에 균열이 발생한 형상을 보여주는 합성 빔 단부의 개략적인 저면도이다.

도 2a는 본 고안에 따라 소울 플레이트가 설치된 합성 빔의 단부 측면도이고,

도 2b는 도 2a의 선B-B에 따라 자른 단면도이며,

도 2c는 또다른 실시예로서, 본 고안에 따라 소울 플레이트가 설치된 프리스트레스트 콘크리트 빔의 단부 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 소울 플레이트의 설치구조를 상세히 보여주기 위하여 합성 빔의 하부 플랜지 콘크리트 하면이 위로 오도록 뒤집어서 도시한 합성 빔 단부의 개략적인 사시도이다.

도 4a는 본 고안에 따른 설치구조에 의하여 설치된 소울 플레이트와 받침장치의 상부 플레이트가 용접에 의하여 결합된 형태와 열팽창에 의한 응력의 발생방향을 보여주는 합성 빔 단부의 저면도이고,

도 4b는 도 4a에서 용접열에 의하여 소울 플레이트가 팽창된 상태에서의 합성 빔 단부의 저면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 빔 11 : 하부 플랜지 콘크리트

12 : 강재 빔 13 : 하부 플랜지

20 : 소울 플레이트 21 : 받침장치의 상부 플레이트

22 : 연결부재 23 : 완충 홈

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는, 빔의 단부 하면에서의 소울 플레이트 설치구조로서, 빔의 단부 하면에 설치되는 소울 플레이트의 주변에는, 빔의 하부 플랜지 콘크리트와 상기 소울 플레이트의 주변이 직접 접촉하지 않도록 하여 소울 플레이트와 받침장치의 상부 플레이트와의 용접과정에서 발생하는 소울 플레이트의 열팽창으로 인한 응력이 하부 플랜지 콘크리트에 가해지는 것을 방지하기 위한 소정 폭의 완충 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 합성 빔의 소울 플레이트 설치구조가 제공된다.

본 고안에 있어서, 선택적으로 상기한 소울 플레이트 설치구조의 상기 완충 홈에는 신축성 채움재를 채울 수도 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 고안에 따른 소울 플레이트 설치구조에 대하여 상세히 설명한다. 첨부 도면에서는 강재와 콘크리트가 결합되어 이루어진 합성 빔을, 소울 플레이트가 설치되는 빔의 일예로 예시하였으나, 본 고안은 이러한 합성 빔에 한정되지 아니하며, 프리스트레스트 콘크리트 빔 등의 다양한 콘크리트 빔에도 적용될 수 있다.

도 2a는 본 고안에 따라 소울 플레이트가 설치된 합성 빔의 단부 측면도이고, 도 2b는 도 2a의 선B-B에 따라 자른 단면도이다. 도 2c는 본 고안에 따른 소울 플레이트 설치구조가 적용된 프리스트레스트 콘크리트 빔의 단부 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 소울 플레이트의 설치구조를 상세히 보여주기 위하여 합성 빔의 하부 플랜지 콘크리트 하면이 위로 오도록 뒤집어서 도시한 합성 빔 단부의 개략적인 사시도이다.

합성 빔을 제작할 때, 빔의 하부 플랜지 콘크리트(11)를 타설하기에 앞서서, 소정 두께의 강재 판으로 이루어진 소울 플레이트(20)가 강재로 이루어진 연결부재(22)에 의하여 강재 빔(12)의 하부 플랜지(13) 하면에 용접 등의 방법에 의하여 강재 빔(12)의 하부 플랜지(13)와 간격을 두고 일체로 부착된다. 따라서, 하부 플랜지 콘크리트(11)가 타설되었을 때, 상기 소울 플레이트(20)의 외면은 하부 플랜지 콘크리트(11)의 외면과 거의 동등한 표면에 위치하게 된다. 도면에 도시된 실시예에서 상기 연결부재(22)는 +자형 강재로 이루어져 있으나, 그 형상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 고안에 따른 소울 플레이트의 설치구조가 적용되는 대상은 위에서 예시한 합성 빔에만 한정되는 것이 아니며, 앞서 도 2c와 관련하여 언급한 바와 같이, 프리스트레스트 콘크리트 빔에도 본 고안에 따른 소울 플레이트의 설치구조가 적용될 수 있다.

본 고안에서는 위와 같이 소울 플레이트(20)를 설치함에 있어서, 도 2a 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 소울 플레이트(20)의 주위에는 하부 플랜지 콘크리트(11)와의 사이에 소정 폭의 완충 홈(23)이 형성되어 있다. 상기 완충 홈(23)은, 소정 두께의 스트립 부재를 소울 플레이트(20)의 주위에 두른 후 하부 플랜지 콘크리트(11)를 타설하고, 추후 스트립 부재를 제거함으로써 형성할 수 있다. 상기 완충 홈(23)의 깊이는 상기 소울 플레이트(20)를 이루는 강재 판의 두께이상이 되는 것이 바람직하다.

도 4a에는 본 고안에 따른 설치구조에 의하여 설치된 소울 플레이트(20)와 받침장치의 상부 플레이트(21)가 용접에 의하여 결합된 형태와 열팽창에 의한 응력의 발생방향을 보여주는 빔(10) 단부의 저면도가 도시되어 있으며, 도 4b에는 용접열에 의하여 소울 플레이트(20)가 팽창된 상태에서의 빔(10) 단부의 저면도가 도시되어 있다. 도 4a에서 부재번호 25는 소울 플레이트(20)와 상부 플레이트(21)를 용접하여 접합한 용접선(25)을 나타내며, 도 4b에서 점선은 소울 플레이트(20)가 팽창된 상태의 소울 플레이트(20) 주변을 나타낸다.

도면에 도시된 것처럼, 본 고안에서는 소울 플레이트(20)의 주위에 완충 홈(23)이 형성되어 있으므로, 소울 플레이트(20)의 주위가 하부 플랜지 콘크리트(11)와 직접 접촉하지 않게 된다. 따라서, 앞서 살펴본 도 1b에서와 같이, 빔(10)을 교각 또는 교대에 거치하여 상기 소울 플레이트(20)를 받침장치의 상부 플레이트(21)와 용접하여 연결할 때, 용접열에 의하여 소울 플레이트(20)가 그 주위로 자유롭게 팽창할 수 있도록 하므로써, 주위에 하부 플랜지 콘크리트(11)에 팽창으로 인한 응력을 가하게 되지 않게 되며, 그에 따라 종래 기술에서와 같은 소울 플레이트(20) 주변의 하부 플랜지 콘크리트(11)에 균열이 발생하는 것이 방지된다.

한편, 상기 완충 홈(23)은 위에서 설명한 것과 같이 빈 공간으로 남겨둘 수도 있으나, 소울 플레이트(20)의 자유로운 열 팽창을 허용할 수 있는 스티로폼, 웨더 스트립(weather strip), 스펀지 등과 같이 신축성이 우수한 채움재를 충전할 수도 있다.

또한, 상기 완충 홈(23)을 형성할 때, 소울 플레이트(20)의 주위에 두른 스트립 부재로서 위와 같은 신축성 재료를 사용하는 경우, 하부 플랜지 콘크리트(11)를 타설한 후, 상기 스트립 부재를 계속 존치시키므로써 상기 완충 홈(23)에 채움재를 충전한 것과 같은 결과를 만들 수도 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 소울 플레이트의 설치구조에서는, 소울 플레이트 주위에 하부 플랜지 콘크리트가 직접 접해있던 종래 기술과는 달리, 소울 플레이트의 주위로는 소정 폭의 비어 있는 완충 홈 또는 채움재가 채워져 있는 완충 홈이 형성되어 있어 소울 플레이트의 주변과 하부 플랜지 콘크리트가 직접 접하지 않게 된다.

따라서, 받침장치의 상부 플레이트와 소울 플레이트의 용접과정에서 발생하는 용접열에 의한 소울 플레이트의 열팽창을 주변의 하부 플랜지 콘크리트에 의한 제약 없이 자유롭게 허용할 수 있으므로, 소울 플레이트의 열팽창으로 인하여 하부 플랜지 콘크리트에 응력이 가해지는 것을 방지할 수 있으며, 그에 따라 하부 플랜지 콘크리트에 균열이 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 빔의 단부 하면에서의 소울 플레이트 설치구조에 있어서,

   빔(10)의 단부 하면에 설치되는 소울 플레이트(20)의 주변에는, 빔(10)의 하부 플랜지 콘크리트(11)와 상기 소울 플레이트(20)의 주변이 직접 접촉하지 않도록 하여 소울 플레이트(20)의 열팽창으로 인한 응력이 하부 플랜지 콘크리트(11)에 가해지는 것을 방지하기 위한 소정 폭의 완충 홈(23)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 합성 빔의 소울 플레이트 설치구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 완충 홈(23)에는 신축성 채움재가 채워지는 것을 특징으로 하는 합성 빔의 소울 플레이트 설치구조.