KR200395542Y1 - 중공슬래브 전단키 - Google Patents

Abstract

본 고안은 중공슬래브 전단키에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 거더와 슬래브를 일체로 시공할 수 있는 횡방향으로 조립되는 중공슬래브 세그먼트가 외부하중에 대하여 전단강도가 최대로 발휘되어 중공슬래브 상부에 가해지는 하중에 효율적으로 저항할 수 있도록 한 중공슬래브 전단키에 대한 것으로써, 상기 중공슬래브의 하부플랜지의 하단부는 돌출부가 형성되어 다른 중공슬래브의 하부플랜지의 돌출보와 맞닿거나 일정간격을 유지하여 설치되어 연결부 콘크리트가 충진될 수 있는 연결부공간이 형성되고, 전단키는 세그먼트 양측면 중앙에 위치시키고, 전단키의 높이(h)가 깊이(d)보다 크도록 형성시킨 것을 특징으로 하는 중공슬래브 전단키에 관한 것이다.

Description

중공슬래브 전단키{Shear Key For Precast Concrete Hollow Slab}

본 고안은 중공슬래브 전단키에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 거더와 슬래브를 일체로 시공할 수 있는 중공슬래브 세그먼트가 외부하중에 대하여 전단강도가 최대로 발휘되어 중공슬래브 상부에 가해지는 하중에 효율적으로 저항할 수 있도록 한 중공슬래브 전단키에 대한 것이다.

도 1a는 중공슬래브 교량의 개략적인 단면도를 도시한 것이다. 중공슬래브(Hollow Slab,10)교량은 교각(20)에 종방향으로 소정의 길이 및 단면크기를 가지는 중공슬래브 세그먼트(11)를 횡방향(A)으로 다수 병렬 설치하는 방식으로 교량상판을 형성시킴으로서, 슬래브콘크리트를 별도로 타설 하지 않아 프리캐스트 세그먼트를 효율적으로 이용할 수 있는 교량시공방법 중의 하나이다.

이때, 중공슬래브 세그먼트(11)와 세그먼트(11)는 횡방향으로 PS강재(30)를 이용하여 구속시켜 줌으로써 중공슬래브 세그먼트들이 횡방향으로 보다 견고하게 구속될 수 있도록 함으로써 횡방향으로 연결되는 중공슬래브가 보다 효율적으로 일체성을 가지고 하중에 대하여 거동할 수 있도록 하고, 특히 세그먼트와 세그먼트 연결부에는 연결부 콘크리트(40)가 충진될 수 있도록 하여 추가적인 연결구성이 형성되도록 하고 있다.

이때 상기 연결부에 있어서, 중공슬래브 외부 양 측면부에는 전단키(50)를 형성시켜 연결부 콘크리트의 하중에 대한 전단강도를 증진시키도록 할 필요가 있는데 종래의 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 측면부에 형성되는 전단키(50)에 대한 형태가 특허고안 제 201537호(프리캐스트 콘크리트 세그먼트 전단키)에 소개되어 있다.

상기 종래의 전단키(50)는 도 1b는 사다리꼴 형상으로 일측면에 돌출되도록 형성되고 본체에 형성되는 저변부(h)와, 상기 저변부에서 소정의 기울기로 경사각(a)을 가지면서 돌출되는 돌출높이(d)로 구성되며, 상기 저변부(h)에 대한 돌출높이(d)의 비(d/h)는 6/12-8/12이고, 경사각(a)은 50˚ 내지 70˚로 형성되도록 하고 있다. 이로서, 높은 전단키의 전단저항 능력 및 거동양상이 가능하도록 하는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

하지만 상기 전단키(50)의 형태에 대한 한정사항은 도 1a와 같이 연결부 콘크리트에 의하여 중공슬래브 서로가 서로 일체화되는 방식에 이용되는 것이 아니라 슬래브 등 자체의 측면에 전단홈과 전단키가 서로 결합되도록 하는 것일 뿐 만아니라 사다리꼴 형상의 전단홈에 돌출된 전단키가 끼워지는 형태에 있어 최적의 전단저항 능력을 높일 수 있는 구성에 해당하기 때문에, 본 고안과 같이 연결부 콘크리트가 형성되는 경우에 있어서 그 고안의 효과가 그대로 발현되지 않을 수 있다는 문제점이 지적되었다. 왜냐하면 도 1b에서 도시하고 있는 상기 종래의 전단키(50)의 파괴거동은 전단키 또는 전단홈을 이루고 있는 세그먼트 주부재 자체의 파괴 양상을 보이기 때문에 전단키의 형태에 대한 한정사항은 곧 세그먼트 주부재를 이루고 있는 콘크리트 강도의 영향에 받게 될 수밖에 없지만, 본 고안과 같이 연결부 콘크리트가 형성되는 경우에는 전단키 내에 충진되는 콘크리트의 강도 및 세그먼트 주부재의 콘크리트 강도가 함께 최종적인 전단키의 전단강도에 영향을 미치기 때문에 양자의 파괴거동은 달라질 수 있기 때문이다.

즉, 종래의 전단키는 전단키의 돌출부 또는 전단홈의 균열(C1)이 발생하게 되지만 본 고안과 같이 연결부 콘크리트가 형성되는 전단키의 경우에는 전단키의 형태 및 위치에 대한 검토가 반드시 필요하다는 문제점이 지적되었다.

본 고안의 목적은 중공슬래브 세그먼트의 횡방향 연결에 있어서 연결부 콘크리트 내부에 형성되는 전단키의 형태 및 위치를 최적화시켜 최대한의 전단강도가 확보된 프리케스트 콘크리트 중공슬래브 교량을 시공할 수 있도록 하는 것이다.

본 고안은 상기 기술적과제를 달성하기 위하여

첫째, 중공슬래브(100) 하부플랜지의 하단부 양 측면에 돌출부(110)를 형성시킴으로서 중공슬래브를 횡방향으로 연속 설치할 때, 자연스럽게 연결부 콘크리트를 주입할 수 있는 공간(S)이 형성되도록 함과 더불어 전단키(120)의 전단강도를 보다 효율적으로 확보하기 위해서 필요한 연결부의 횡폭(W)을 충분히 확보할 수 있도록 하였다.

도 2는 본 고안의 상기 돌출부 및 전단키기 형성된 중공슬래브를 단면도로 도시한 것이다.

먼저 상기 돌출부의 기능은 종래와 같이 단순히 하부플랜지의 폭을 상부플랜지의 폭보다 크게 형성시킴으로서 전도방지 및 운반의 편의성이 고려되어 설치된 것에 나아가, 본 고안에서는 소정의 길이로 돌출되어 마주 보도록 설치된 다른 돌출부와 함께 연결부 콘크리트가 충진되는 공간(S)이 자연스럽게 형성되도록 하면서, 미리 정해진 돌출부의 폭을 가지도록 하여 전단키의 전단강도를 최대화 할 수 있도록 하는 기능을 가진다.

상기 연결부(200)의 폭(W)은 본 고안에서 전단강도를 최대한으로 발할 수 있는 전단키가 형성될 수 있도록 한다.

이에 본 고안에서는 중공슬래브 하부플랜지의 하단부의 돌출 폭을 미리 중공슬래브 제작 시 정하여 놓은 상태에서 현장에서는 단지 중공슬래브 세그먼트를 연속적으로 설치하는 것만으로 연결부의 폭을 최대로 확보할 수 있도록 한다.

이로서 돌출부가 서로 접하여 설치되면 자연스럽게 연결부 콘크리트가 충진될 수 있는 공간(S)이 형성되며, 종래의 연결부의 경우 연결부콘크리트 면적이 매우 제한적이어서 연결부콘크리트를 충진시키는 작업자체의 시공성이 매우 떨어졌으나 본 고안에서는 연결부의 폭이 최대로 형성될 수 있어 이러한 문제점도 해결할 수 있게 된다.

둘째, 전단키의 위치를 중공슬래브의 중간부분에 위치하도록 한다. 전단키의 전단강도는 아래 표 1과 같이 중공슬래브 측면의 상부, 중앙 및 하부에 각각 위치시켰을 때 발현되는 전단키의 역할을 전단력에 의한 상대처짐 값으로 비교해 보면 전단키는 중공슬래브 높이의 중간부위에 위치하는 것이 가장 최적이라는 결론을 도출할 수 있었기 때문이다.

표1

전단키의 위치	중공슬래브 조립 개수
	3	5	7
중공슬래브 중앙	1.00	1.00	1.00
중공슬래브 상단	1.15	1.14	1.14
중공슬래브 하단	1.27	1.26	1.26

셋째, 전단키가 중공슬래브의 높이(H)별로 최대의 효과를 발휘할 수 있도록 전단키의 높이(h)에 대한 깊이(d)의 비(d/h)를 결정하였다.

전단키의 깊이(d) 값을 변화시키는 것은 상술한 바와 같이 한계가 있으므로 상기 h(전단키의 높이)를 변화시킨다. 왜냐하면 전단키의 높이(h)가 중공슬래브의 높이(H)에 비해 너무 작게 혹은 너무 크게 형성되는 경우 중공슬래브가 결합된 후 전단키가 효과적으로 역할을 수행할 수 없기 때문에 중공슬래브의 높이에 따른 최적의 전단키가 형성되도록 하는 것이 공용상태에서 구조시스템 전체에 유리하기 때문이다. 이에 아래 표 2에서는 일정한 중공슬래브 높이(H)를 기준으로 전단키의 높이(h)에 대한 깊이(d) 비(d/h)를 달리하여 전단력에 의한 상대처짐값을 비교함으로써 전단키가 최적의 효과를 발휘할 수 있는 비를 표시한 것이다.

표2

d/h	중공슬래브 높이(H)
	50cm	60cm	70cm	80cm	90cm	100cm
1/2	1.11	1.11	1.15	1.14	1.21	1.21
1/10	1	1	1.10	1.09	1.15	1.14
1/20	1.08	1.08	1	1	1.10	1.10
1/25	1.12	1.12	1.08	1.10	1	1
1/30	1.16	1.17	1.13	1.14	1.09	1.10

상기 표 2와 같이 전단키가 d/h에 대한 비율이 1/2~1/30의 분포에 걸쳐있는 경우 전단키의 위치가 중공슬래브의 중간에 형성될 때의 처짐과 비교하여 상기 비율의 범위를 가지는 경우에 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.

상기 비율을 가지는 전단키에 대한 형상은 삼각 형상 또는 사다리꼴 형상을 가지는 경우에 있어 가장 시공성 및 제작이 용이하게 된다.

본 고안에 의하여 중공슬래브 세그먼트의 횡방향 연결에 있어서 연결부 콘크리트의 내부에 형성되는 전단키의 형태 및 위치를 최적화시켜 최대한의 전단강도가 확보된 중공슬래브 교량을 시공할 수 있다.

도 1a는 중공슬래브교를 도시한 것이며, 도 1b는 종래의 전단키의 형태 및 파괴거동을 도시한 것이다.

도 2는 본 고안의 중공슬래브 세그먼트 2개가 서로 연결된 상태를 부분도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:중공슬래브

110:중공슬래브 하부플랜지 하단부의 돌출부

200:연결부 콘크리트

d:전단키의 깊이

h:전단키의 높이

w:연결부의 폭

Claims (2)

1. 연속 설치되는 중공슬래브의 사이에 연결부콘크리트로 채워지는 연결부에 형성되고, 상기 중공슬래브 외부 각 측면에 블록아웃 되어 형성되는 형상의 전단키에 있어서,

   상기 중공슬래브의 하부플랜지의 하단부는 돌출부가 형성되어 다른 중공슬래브의 하부플랜지의 돌출부와 맞닿아 설치되거나 일정간격을 유지하여 연결부 콘크리트가 충진될 수 있는 연결부공간(S)이 형성되고, 상기 전단키는 중공슬래브의 측면 중앙에 위치시키고, 전단키의 높이(h)에 대한 깊이(d)의 비(d/h)를 1/2 ~ 1/30 으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 중공슬래브 전단키.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전단키의 형상은 사다리꼴 형상 또는 삼각형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중공슬래브 전단키.