KR20040001280A - Prestress composite beam and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method for a prestress steel composite beam is provided to save steel materials for manufacturing a beam and to restrain tensile force and a crack in concrete. CONSTITUTION: The manufacturing method for a prestress steel composite beam comprises the steps of manufacturing a beam(B) whose center is bent upward by welding a curved web(2) and upper, lower flanges(4,6), then fixing a strand composed of a steel wire or a wire on the lower part of a lower flange(6) of the beam(B) using a fixing member, adding load on both side of the curved beam(B), then removing the added load after the appointed hours to remove residual stress of the beam(B) and to apply compressive stress by pulling the strand, placing concrete(12) on the lower flange(6), the strand and the fixing member, curing the concrete(12) surface for the appointed hours, then removing the load added on the beam(B), and installing a shear resistance member(14) on both ends of the concrete(12).

Description

프리스트레스 강합성 빔 및 그 제작방법 {PRESTRESS COMPOSITE BEAM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Prestressed steel composite beam and its manufacturing method {PRESTRESS COMPOSITE BEAM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 프리스트레스 강합성 빔 및 그 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일한 철재의 단면으로도 더 넓은 지간을 지지할 수 있어 빔을 제작하기 위한 강재를 절감할 수 있고, 콘크리트의 양단부에 전단저항부재를 설치하여 빔에 하중재하시 콘크리트에 작용하는 인장력과 이로 인한 균열현상을 억제할 수 있도록 이루어진 프리스트레스 강합성 빔 및 그 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a prestressed steel composite beam and a method of manufacturing the same, and more particularly, it is possible to support a wider space even in the cross section of the same steel to reduce the steel for manufacturing the beam, shear on both ends of the concrete The present invention relates to a prestressed steel composite beam and a method of manufacturing the same, which are configured to suppress tensile forces acting on concrete and cracks caused by loading a resistance member under load.
일반적으로 프리스트레스(prestress) 강합성 빔은, 강재의 특성과 콘크리트의 장점을 혼용하여 제작된 빔으로서, 강재로 이루어진 빔에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서 빔의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 다음, 빔에 가해진 하중을 제거하는 방식으로 제작한 것으로서, 교량과 건물과 같은 구조물의 축조시 보의 역할을 하도록 설치되는 것으로서, 특히 스팬(span)이 비교적 긴 곳에 많이 사용되고 있다.In general, the prestress steel composite beam is a beam made by mixing the characteristics of the steel and the advantages of the concrete. The prestress steel composite beam is cured by placing concrete on the lower flange of the beam while applying stress to the beam made of steel. Next, it is manufactured in such a way as to remove the load applied to the beam, which is installed to serve as a beam when constructing a structure such as a bridge and a building, and a span is particularly used in a relatively long place.
이러한 프리스트레스 강합성 빔을 제작하기 위한 통상적인 방법은, 구조계산에 의해 만곡 형태의 웨브(web)와 상,하 플랜지를 용접하여 전체적으로 중앙부가 솟아있는 만곡형의 빔(거더)을 제작하여 이를 제작틀에 설치한 후, 2개소 이상의 가력점을 선정하여 가력하여 일정시간이 경과하면 가력을 제거하는 과정을 2회 이상 실시하여 용접으로 인한 잔류응력(변형)을 제거하고, 다시 거더를 가력하여 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지에 고강도 콘크리트를 타설하여 양생시키는 방법으로 제작하게 된다.Conventional methods for manufacturing such prestressed rigid composite beams are manufactured by fabricating curved beams (girders) having a central portion as a whole by welding curved webs and upper and lower flanges by structural calculation. After installation in the frame, select two or more force points and apply them two or more times to remove the force after a certain period of time to remove residual stress (deformation) due to welding In this state, a high-strength concrete is poured into the lower flange to produce a curing method.
프리스트레스 강합성 빔을 제작하기 위한 또 다른 방법으로서, 상기 방법을 개량하여 하부 플랜지에 강선이나 와이어 등과 같은 스트랜드(strand)를 배치하고, 이 스트랜드를 유압자키를 이용하여 소정의 힘으로 당긴 다음, 여기에 콘크리트를 타설하여 일정기간 동안 콘크리트를 양생한 후, 스트랜드에 가해진 긴장력을 해제하고 스트랜드의 단부를 정착구로 고정하여 타설된 콘크리트의 압축력을 더욱 강화하는 방법을 사용하고 있다.As another method for manufacturing a prestressed rigid composite beam, the method is modified to place a strand such as steel wire or wire on the lower flange, and the strand is pulled with a predetermined force using a hydraulic jockey, and then After the concrete is cured for a certain period of time by pouring concrete into the concrete, the tension applied to the strand is released, and the end of the strand is fixed to the anchorage to further strengthen the compressive force of the poured concrete.
이러한 프리스트레스 합성빔은 소정의 길이를 갖도록 제작되는데, 길이가 긴 교량이나 구조물일 경우, 하나의 단일부재로 빔을 제작하면 설치장소로 운송하는 것이 어렵고 또 운송비용도 많이 소요되므로, 이를 여러 토막으로 나누어서 제작하는 분절제작공법을 이용하여 제작할 수도 있다.The prestressed composite beam is manufactured to have a predetermined length. In the case of a long bridge or structure, if the beam is made of one single member, it is difficult to transport to the installation site and the transportation cost is high. It can also be produced by using the segment manufacturing method.
이렇게 제작된 프리스트레스 강합성 빔은, 운송수단을 이용하여 설치장소로 운송하여 가설한 다음, 그 상부에 슬래브를 타설하여 일정구간의 교량이나 건축물을 축조하게 된다.The prestressed rigid composite beam thus manufactured is transported to the installation site by means of transportation, and then installed, and then a slab is placed on the upper portion to construct a bridge or a building of a certain section.
그러나, 이와 같은 종래의 프리스트레스 강합성 빔은, 하부 플랜지에 소정의 압축 스트레스를 도입하기 위하여 빔(거더)의 곡면부위와 용접부위에 과도한 응력이 집중되고, 프리스트레스 하중이 많이 소요되며 이에 따라 고강도의 철판 사용이 필수적이기 때문에 빔을 제작하기 위한 비용이 많이 소요된다.However, such a conventional prestressed rigid composite beam, excessive stress is concentrated on the curved portion and the welded portion of the beam (girder) in order to introduce a predetermined compressive stress to the lower flange, a high prestress load is required, accordingly high strength steel sheet Since use is essential, it is costly to manufacture the beam.
또한, 하부 플랜지에 스트랜드를 설치하여 추가적인 압축력을 도입할 때, 스트랜드는 별도로 준비한 유압자키 등을 이용하여 인장을 가하게 되므로, 이에 따른 공정이 추가되어 빔 제작시 그만큼 시간이 더 소요되는 단점이 있다.In addition, when a strand is installed on the lower flange to introduce an additional compressive force, the strand is tensioned by using a hydraulic jockey prepared separately, and thus, the process is added, and thus, it takes a longer time when the beam is manufactured.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 만곡형의 빔을 제작할 때 하부 플랜지에 스트랜더를 고정하여, 거더의 만곡도를 줄이면서 하부 플랜지에 작용되는 인장 스트레스를 분담할 수 있어 빔을 제작하기 위한 강재를 절감할 수 있고, 콘크리트의 양단부에 전단저항부재를 설치하여 빔에 하중재하시 콘크리트에 작용하는 인장력과 이로 인한 균열현상을 억제할 수 있도록 이루어진 프리스트레스 강합성 빔 및 그 제작방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to fix the strands to the lower flange when manufacturing the curved beam, which is applied to the lower flange while reducing the curvature of the girder It is possible to share the tensile stress, thereby reducing the steel materials for manufacturing the beam, and by installing shear resistance members at both ends of the concrete, it is possible to suppress the tensile force acting on the concrete and the resulting cracking effect when the beam is loaded. The present invention provides a prestressed composite beam and a method of manufacturing the same.
도 1은 본 발명에 따른 프리스트레스 강합성 빔의 제작공정도.1 is a manufacturing process of the prestressed steel composite beam according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따라 제작된 프리스트레스 강합성 빔의 사시도.Figure 2 is a perspective view of a prestressed rigid composite beam made in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따라 제작된 프리스트레스 강합성 빔의 주요부분 확대 저면사시도.Figure 3 is an enlarged bottom perspective view of the main part of the prestressed rigid composite beam produced in accordance with the present invention.
본 발명이 제안하는 프리스트레스 강합성 빔은, 빔의 하부 플랜지에 스트랜드를 배치하고, 이 스트랜드를 인장하여 하부플랜지와 스트랜드에 콘크리트를 타설하여 양생한 프리스트레스 강합성 빔에 있어서,The prestress rigid composite beam proposed by the present invention is a prestress rigid composite beam in which a strand is disposed on a lower flange of the beam, the strand is stretched, and concrete is cast on the lower flange and the strand.
상기 빔에 하중재하시 콘크리트에 작용하는 인장력과 이로 인한 콘크리트의 균열현상을 억제하고 전단저항을 더욱 높일 수 있도록, 콘크리트의 양단부에는 전단저항부재가 제공된 프리스트레스 강합성 빔을 제공한다In order to further suppress the tensile force acting on the concrete during load loading on the beam and to thereby suppress the cracking of the concrete and to further increase the shear resistance, a prestress rigid composite beam is provided at both ends of the concrete provided with a shear resistance member.
상기 전단 저항부재는 보강재를 통하여 하부 플랜지에 고정 설치된 것을 특징으로 한다.The shear resistance member is fixed to the lower flange through a reinforcement.
또한, 본 발명이 제안하는 프리스트레스 강합성 빔 제작방법은, 만곡된 빔에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서 빔의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설하여 양생한 후, 빔에 가해진 하중을 제거하여 프리스트레스 강합성 빔의 제작방법에 있어서,In addition, according to the present invention, the method for manufacturing a prestressed rigid composite beam is made by placing concrete on the lower flange of the beam under stress by applying a load to a curved beam, and then curing the prestressed composite by removing the load applied to the beam. In the manufacturing method of the beam,
만곡된 빔의 하부 플랜지 저면에 소정의 거리를 띄운 상태로 스트랜드를 미리 고정 설치하고, 만곡된 빔을 가력하여 대략 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지 및 스트랜드에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후, 가해진 하중을 제거하여 프리스트레스를 도입시키는 프리스트레스 강합성 빔 제작방법을 제공한다.After the strand is fixed to the bottom surface of the lower flange of the curved beam at a predetermined distance, the concrete is placed on the lower flange and the strand while being cured to be approximately horizontal by applying the curved beam, and then the applied load is applied. It provides a prestressed rigid composite beam manufacturing method to remove the prestress to remove.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 프리스트레스 강합성 빔의 제작공정도로서, 본 발명의 프리스트레스 강합성 빔 제작방법의 일실시예는, 먼저 도 1a에서와 같이 구조계산에 의해 만곡 형태의 웨브(web)(2)와 상,하 플랜지(4)(6)를 용접하여 전체적으로중앙부가 상측으로 휘어진 빔(B)을 제작하고, 이 빔(B)의 하부 플랜지(6) 저면에 강선이나 와이어 등으로 이루어진 스트랜드(strand)(8)를 고정부재(10)를 이용하여 고정 설치한다(도 1b 참조).1 is a manufacturing process diagram of a prestressed rigid composite beam according to the present invention, an embodiment of the prestressed rigid composite beam manufacturing method of the present invention, first, as shown in FIG. ) And the upper and lower flanges (4) and (6) are welded to form a beam (B) having a centrally curved upper portion, and a strand made of steel wire or wire on the bottom of the lower flange (6) of the beam (B). strand) 8 is fixedly installed using the fixing member 10 (see FIG. 1B).
스트랜드(8)의 고정은 빔(B)의 하부 플랜지(6) 양쪽에 견고하게 설치된 고정부재(10)에 스트랜드(8)의 양단부를 스트랜드용 정착구 등을 이용하여 고정할 수 있으며, 스트랜드(8)는 빔(B)의 길이 및 설계하중에 따라서 하나 또는 두 개 이상이 제공될 수 있다.The fixing of the strands 8 may fix both ends of the strands 8 to the fixing member 10 firmly installed on both sides of the lower flange 6 of the beam B by using a fixing anchor for the strands, and the strands 8 One or two may be provided depending on the length of the beam B and the design load.
이렇게 빔(B)에 고정된 스트랜드(8)가 고정 설치되면, 이 스트랜드(8)로 는 하부 플랜지(6)보다 중심축으로부터 멀리 떨어져 있으므로 단면 성능(I계수)이 월등히 향상되고, 이로 인하여 후속공정에서 가해지는 빔(B)의 구부림 모멘트에 대항하는 기능이 더욱 높아진다.When the strands 8 fixed to the beam B are fixedly installed, the strands 8 are farther from the central axis than the lower flange 6, so that the cross-sectional performance (I coefficient) is significantly improved. The function against the bending moment of the beam B applied in the process is further enhanced.
또한 스트랜드(8)는 강선이나 고강도 와이어로 이루어져 높은 인장력을 부여할 수 있으므로, 웨브(2) 및 상,하 플랜지(4)(6)의 만곡도 및 단면을 기존에 비하여 줄이거나 얇게 제작할 수 있어 빔(B)을 제작하기 위한 강재를 그만큼 절감할 수 있다.In addition, since the strand 8 may be made of steel wire or high-strength wire to impart high tensile force, the curvature and cross section of the web 2 and the upper and lower flanges 4 and 6 can be reduced or made thinner than the conventional beam. The steel for producing (B) can be reduced by that much.
이렇게 스트랜드(8)가 설치된 빔(B)에 마련되면, 이 빔(B)을 고정한 상태에서 도 1c에서와 같이 만곡된 빔의 양측에 가력점을 선정하여 하중(P)을 가하고, 소정시간이 경과하면 가해진 하중(P)을 제거하는 공정을 2회 이상 실시한다.When the strand 8 is provided in the beam B provided in this way, as shown in FIG. 1C, when the beam B is fixed, a load point P is applied to both sides of the curved beam as shown in FIG. When it passes, the process of removing the applied load P is performed 2 or more times.
이러한 공정으로 인하여 빔(B)의 잔류응력(변형)이 제거되고, 스트랜드(8)의 인장으로 인한 압축응력이 도입된다.This process removes residual stress (deformation) of the beam B and introduces compressive stress due to tension in the strand 8.
이러한 공정이 완료되면 도 1d에 도시된 바와 같이, 빔(B)에 하중(P)을 가하여 빔(B)이 대략 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지(6)와 스트랜드(8) 및 이 스트랜드(8)를 고정하는 고정부재(10)에 콘크리트(12)를 타설한다.Upon completion of this process, as shown in FIG. 1D, the lower flange 6, the strand 8 and the strand (with the load P applied to the beam B so that the beam B is approximately horizontal) 8) The concrete 12 is poured into the fixing member 10 for fixing.
그리고 타설된 콘크리트(12)를 일정기간 동안 양생한 다음, 빔(B)에 가해진 하중(P)을 제거하고, 도 1e에서와 같이 콘크리트(12)의 양단부에 전단저항부재(14)를 각각 설치하면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 프리스트레스 강합성 빔의 제작이 완료된다.After curing the poured concrete 12 for a period of time, the load P applied to the beam B is removed, and shear resistance members 14 are respectively installed at both ends of the concrete 12 as shown in FIG. 2 and 3, the fabrication of the prestressed rigid beam of the present invention is completed.
상기 전단저항부재(14)는 소정의 강도와 두께를 갖는 철판으로 이루어질 수 있으며, 이러한 전단저항부재(14)에는 다수의 보강재(16)를 갖추고 하부 플랜지(6)를 사이에 두고서 그 양측으로 배치되는 고정부(18)와, 하부 플랜지(6) 하부쪽에 위치하는 강선 정착구(20)가 일체로 제공될 수 있다.The shear resistance member 14 may be made of an iron plate having a predetermined strength and thickness. The shear resistance member 14 includes a plurality of reinforcing members 16 and is disposed at both sides thereof with a lower flange 6 interposed therebetween. The fixing portion 18 and the steel wire anchorage 20 positioned below the lower flange 6 may be integrally provided.
상기 고정부(18)는 하부 플랜지에 형성된 구멍과 동일한 축방향으로 구멍이 뚫려져, 이들 구멍에 볼트와 너트와 같은 체결부재(22)를 체결하여 전단저항부재 (14)의 설치상태를 유지할 수 있도록 하여주며, 따라서 전단저항부재(14)는 콘크리트(12)의 양단부에 분리 가능하게 고정된다.The fixing part 18 is bored in the same axial direction as the hole formed in the lower flange, and can fasten the fastening member 22 such as bolts and nuts to these holes to maintain the installation state of the shear resistance member 14 Therefore, the shear resistance member 14 is separably fixed to both ends of the concrete 12.
상기 강선 정착구(20)는 본 발명의 강합성 빔을 다수개 연결하여 설치할 경우, 연결부위에 강선을 연결할 수 있도록 하기 위한 부재이다.The wire fixing unit 20 is a member for connecting the steel wire to the connection portion when installing a plurality of steel composite beam of the present invention.
이렇게 제작된 프리스트레스 강합성 빔은, 운송수단을 이용하여 설치장소로 운송하여 가설한 다음, 그 상부에 슬래브를 타설하여 일정구간의 교량이나 건축물을 축조하면 된다.The prestressed rigid composite beam thus manufactured may be constructed by transporting to the installation site by means of a transportation means, and then placing a slab on the upper portion thereof to construct a bridge or a structure of a certain section.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 프리스트레스 강합성 빔 및 그 제작방법은, 만곡형의 빔을 제작할 때 하부 플랜지에 스트랜더를 미리 고정하게되므로, 빔의 만곡도를 줄이면서 하부 플랜지에 작용되는 인장 스트레스를 분담할 수 있어 빔을 제작하기 위한 강재의 단면이 종래보다 얇아도 되므로 강재를 절감할 수 있다.As described above, the prestressed rigid beam and the method of manufacturing the same according to the present invention fix the pre-strender to the lower flange when the curved beam is manufactured, thereby reducing tensile stress applied to the lower flange while reducing the curvature of the beam. Since it can be shared, the steel cross section of the steel for producing the beam may be thinner than the conventional one, thereby reducing steel.
또한 스트랜더 및 하부 플랜지에 타설된 콘크리트의 양단부에는 전단저항부재가 제공되어 빔에 하중재하시 콘크리트에 작용하는 인장력과 이로 인한 균열현상을 방지할 수 있다.In addition, shear resistance members are provided at both ends of the concrete placed on the strander and the lower flange to prevent the tensile force acting on the concrete during load loading on the beam and the resulting cracking phenomenon.

Claims (4)

  1. 빔의 하부 플랜지에 스트랜드를 배치하고, 이 스트랜드를 인장하여 하부플랜지와 스트랜드에 콘크리트를 타설하여 양생한 프리스트레스 강합성 빔에 있어서,In a prestressed rigid composite beam in which a strand is disposed on a lower flange of the beam, the strand is tensioned, and concrete is cast on the lower flange and the strand.
    상기 빔에 하중재하시 콘크리트에 작용하는 인장력과 이로 인한 콘크리트의 균열현상을 억제하고 전단저항을 더욱 높일 수 있도록, 콘크리트의 양단부에는 전단저항부재가 제공된 것을 특징으로 하는 프리스트레스 강합성 빔.Prestressed rigid composite beam, characterized in that the shear resistance member is provided at both ends of the concrete so as to suppress the tensile force acting on the concrete under the load on the beam and thereby the crack phenomenon of the concrete and to further increase the shear resistance.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기한 상기 전단저항부재는 분리 가능하게 고정 설치된 것을 특징으로 하는 프리스트레스 강합성 빔.The prestressed composite beam according to claim 1, wherein the shear resistance member is detachably fixed.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 전단저항부재는 빔을 다수개 연결하여 설치할 경우, 연결부위에 강선을 연결할 수 있도록 강선 정착구가 제공된 것을 특징으로 하는 프리스트레스 강합성 빔.The prestressed composite beam according to claim 1, wherein the shear resistance member is provided with a steel wire anchorage to connect the steel wire to the connection portion when the shear resistance member is connected to the beam.
  4. 만곡된 빔에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서 빔의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설하여 양생한 후, 빔에 가해진 하중을 제거하여 프리스트레스 강합성 빔의 제작방법에 있어서,In the method of manufacturing a prestressed rigid composite beam by placing concrete on the lower flange of the beam and applying curing to the curved beam under stress to remove the load applied to the beam.
    만곡된 빔의 하부 플랜지 저면에 소정의 거리를 띄운 상태로 스트랜드를 미리 고정 설치하고, 만곡된 빔을 가력하여 대략 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지 및 스트랜드에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후, 가해진 하중을 제거하여 프리스트레스를 도입시키는 프리스트레스 강합성 빔 제작방법.After the strand is fixed to the bottom surface of the lower flange of the curved beam at a predetermined distance, the concrete is placed on the lower flange and the strand while being cured to be approximately horizontal by applying the curved beam, and then the applied load is applied. Method of manufacturing a prestressed composite beam to remove the prestress to remove.
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