KR20040057060A - Steel plate for shear reinforcement of steel bridges - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강합성 교량의 전단연결부인 강주형에 관한 것이며, 특히, 강합성 교량의 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 결합력을 보강할 수 있도록 구성한 강주형의 상부강판에 관한 것이다.The present invention relates to a steel casting mold which is a shear connection of a steel composite bridge, and more particularly, to a steel cast upper steel sheet configured to reinforce the bonding force between the concrete bottom plate and the steel casting mold of the steel composite bridge.
강합성 교량은 콘크리트 바닥판과 전단연결부인 강주형을 결합하여 구성하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같은 결합관계를 갖도록 구성된다. 도 1은 통상의 강합성 교량에서 콘크리트 바닥판과 강주형의 결합관계를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래기술에 따른 강주형의 형상을 도시한 사시도이다.The steel composite bridge is configured by combining a concrete slab and a steel mold which is a shear connection part, and is configured to have a coupling relationship as shown in FIG. 1. 1 is a cross-sectional view showing a coupling relationship between a concrete slab and a steel casting mold in a conventional steel composite bridge, Figure 2 is a perspective view showing the shape of the steel casting mold according to the prior art.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 강주형(100)은 H형강의 형상을 갖는 것으로서, 소정의 두께를 갖는 3개의 강판(110, 120, 130)을 H형강의 형상으로 서로 용접하여 구성한 것이다. 이러한 강주형(100)의 구성요소 중에서 상부강판(110)은 콘크리트 바닥판(140)과 접촉하는 부분이다. 이 상부강판(110)은 그 표면이 매끄러운 평탄으로 구성된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the steel casting mold 100 has a shape of H-shaped steel, and is formed by welding three steel sheets 110, 120, and 130 having a predetermined thickness to each other in the shape of H-steel. . Among the components of the steel mold 100, the upper steel plate 110 is a part in contact with the concrete bottom plate 140. The upper steel plate 110 is composed of a smooth flat surface.
이러한 상부강판(110)과 콘크리트 바닥판(140)의 사이에는 수평전단력이 작용한다. 따라서, 통상의 강합성 교량에는 상기 상부강판(110)에 일정 간격을 두고 다수의 전단연결재(150)를 각각 용접한 후 그 상부에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 바닥판(140)을 구성하고 있다. 이렇듯, 통상의 강합성 교량에서는 상부강판(110)과 콘크리트 바닥판(140)의 사이에서 발생하는 수평전단력을 전단연결재(150)에서 분담하도록 구성하고 있다.A horizontal shear force acts between the upper steel plate 110 and the concrete bottom plate 140. Therefore, in the conventional steel composite bridge, a plurality of shear connecting members 150 are welded at regular intervals to the upper steel plate 110, and then concrete is poured on the upper portion to form a concrete bottom plate 140. As described above, in the conventional steel composite bridge, the shear shearing material 150 shares the horizontal shear force generated between the upper steel plate 110 and the concrete bottom plate 140.
상기와 같은 전단연결재(150)는 강합성 교량에서 수평전단력을 분담하는 중요한 역할을 하기 때문에, 전단연결재(150)에 대한 연구가 꾸준히 진행되어 왔다.Since the shear connector 150 plays an important role in sharing the horizontal shear force in the steel composite bridge, the research on the shear connector 150 has been steadily progressed.
그러나, 본 발명자들이 연구한 바에 따르면, 강합성 교량의 사용하중 상태에서의 수평전단력은 콘크리트 바닥판(140)과 강주형(100) 사이의 부착력보다 작아서 내구수명이 다하기 전에는 전단연결재(150)가 힘을 받는 부분은 극히 미미하다는 것을 확인하였다. 또한, 콘크리트 바닥판(140)이 강주형(100)에서 부착이 떨어진 이후에도 콘크리트 바닥판(140)과 강주형(100) 사이의 마찰력에 의해 상당부분 저항한다는 것을 확인하였다.However, according to the researches by the present inventors, the horizontal shear force in the working load state of the steel composite bridge is smaller than the adhesion between the concrete base plate 140 and the steel casting mold 100, so that the shear connector 150 before the end of the service life It was confirmed that the area under stress was extremely minimal. In addition, it was confirmed that the concrete bottom plate 140 is substantially resisted by the frictional force between the concrete bottom plate 140 and the steel mold 100 even after attachment from the steel mold 100.
그러나, 종래에는 강합성 교량의 설계시에 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 부착력과 마찰력은 전혀 고려하지 않았었다. 즉, 종래에는 콘크리트 바닥판과 접촉하는 강주형의 상부강판을 도 2와 같이 그 표면이 평탄한 일반 강판을 사용하였다. 그로 인해, 종래의 강합성 교량은 하중저항 메카니즘의 변화에 대해 경제적이지 못하였다.However, in the prior art, in the design of a steel composite bridge, the adhesive force and friction force between the concrete deck and the steel mold were not considered at all. That is, conventional steel sheet having a flat surface is used for the steel casting upper steel sheet in contact with the concrete floor plate as shown in FIG. As a result, the conventional rigid composite bridges were not economical against changes in the load resistance mechanism.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 콘크리트 바닥판에 접촉하는 강주형의 표면적을 증대시켜 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 결합력을 증대시켜 하중저항 메카니즘의 변화와 그 저항성의 증가를 통해 강합성 교량의 경제성을 향상시키는 강주형의 상부강판을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, by increasing the surface area of the steel mold in contact with the concrete slab to increase the bonding force between the concrete slab and the steel mold to change the load resistance mechanism and The purpose of the present invention is to provide a steel cast upper plate that increases the economic efficiency of the steel composite bridge by increasing its resistance.
도 1은 통상의 강합성 교량에서 콘크리트 바닥판과 강주형의 결합관계를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a coupling relationship between the concrete slab and the cast steel in a conventional steel composite bridge,
도 2는 종래기술에 따른 강주형의 형상을 도시한 사시도이고,Figure 2 is a perspective view showing the shape of the cast steel according to the prior art,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 강합성 교량의 결합력을 보강하는 강주형의 형상을 도시한 사시도이고,3a to 3c is a perspective view showing the shape of the cast steel to reinforce the binding force of the steel composite bridge according to the present invention,
도 4는 통상의 강합성 교량에 가해지는 반복하중에 따른 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 상대변위를 측정하는 실험장면을 촬영한 사진이며,Figure 4 is a photograph of the experimental scene to measure the relative displacement between the concrete deck and the steel mold according to the cyclic load applied to the conventional composite bridge,
도 5는 도 4의 실험을 통해 얻어진 반복하중에 따른 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 상대변위를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the relative displacement between the concrete slab and the steel mold according to the cyclic load obtained through the experiment of FIG.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠
200 : 강주형 210 : 상부강판200: cast steel 210: upper steel sheet
211 : 돌기 212 : 홈211: projection 212: groove
213 : 스크래치 220, 230 : 강판213: scratch 220, 230: steel sheet
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강주형의 상부강판은, 강합성 교량을구성하는 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 결합력을 보강할 수 있도록 구성한 것으로서, 상기 콘크리트 바닥판과 접촉하는 상기 상부강판의 표면에는 그 표면적을 증대시키는 표면적 증대수단이 형성되는 것을 특징으로 한다.The upper steel sheet of the steel casting mold of the present invention for achieving the above object is configured to reinforce the bonding force between the concrete bottom plate and the steel casting mold constituting the steel composite bridge, the surface of the upper steel sheet in contact with the concrete bottom plate A surface area increasing means for increasing the surface area is formed.
본 발명은 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 부착력 및 마찰력을 강합성 교량의 설계시에 고려하기 위해 강주형의 상부강판의 표면적을 증대시킨 것이다.The present invention is to increase the surface area of the upper steel sheet of the steel mold in order to consider the adhesion and friction between the concrete slab and the steel mold in the design of the composite bridge.
아래에서, 본 발명에 따른 강합성 교량의 결합력을 보강하는 강주형의 상부강판의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.In the following, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the upper steel plate of the steel casting mold for reinforcing the binding force of the steel composite bridge according to the present invention will be described in detail.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 강합성 교량의 결합력을 보강하는 강주형의 형상을 도시한 사시도이다.3A and 3B are perspective views illustrating the shape of a steel mold for reinforcing the bonding force of the steel composite bridge according to the present invention.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 강주형(200)은 H형강의 형상을 갖는 것으로서, 소정의 두께를 갖는 3개의 강판(210, 220, 230)을 H형강의 형상으로 서로 용접하여 구성한 것이다. 이러한 강주형(200)의 구성요소 중에서 상부강판(210)은 도 1에 도시된 콘크리트 바닥판(140)과 접촉하는 부분이다.As shown in Figures 3a and 3b, the steel casting mold 200 used in the present invention has the shape of the H-shaped steel, three steel sheets (210, 220, 230) having a predetermined thickness in the shape of the H-shaped steel It is constructed by welding each other. Among the components of the cast steel 200, the upper steel plate 210 is a part in contact with the concrete bottom plate 140 shown in FIG.
따라서, 본 발명에서는 상부강판(210)의 표면적을 증대시켜 콘크리트 바닥판과 강주형 사이에 결합력을 증대시키는 것이다. 여기서, 결합력이란 콘크리트 바닥판과 강주형 사이에서의 부착력과 마찰력을 의미한다.Therefore, in the present invention, the surface area of the upper steel plate 210 is increased to increase the bonding force between the concrete bottom plate and the steel mold. Here, the bonding force means the adhesion force and the friction force between the concrete deck and the steel mold.
즉, 본 발명의 상부강판(210)은 그 표면적을 증대시키기 위해 표면적 증대수단을 형성한 것으로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 표면에 다수의 돌기(211)를 형성하거나, 도 3b에 도시된 바와 같이 표면에 다수의 홈(212)을 형성하거나, 도 3c에 도시된 바와 같이 표면에 스크래치(213)를 형성한 것이다. 이러한 돌기(211),홈(212) 및 스크래치(213)는 일정 배열성 또는 방향성을 가질 수도 있으나, 불규칙적으로 형성되어 있어도 무방하다. 단지, 돌기(211), 홈(212) 및 스크래치(213)는 그 표면적을 증대시킬 수 있으면, 어떤 형태여도 무방하다.That is, the upper steel plate 210 of the present invention is to form a surface area increasing means to increase the surface area, as shown in Figure 3a to form a plurality of projections 211, or as shown in Figure 3b As shown in FIG. 3C, a plurality of grooves 212 are formed on the surface, or a scratch 213 is formed on the surface. The protrusions 211, the grooves 212, and the scratches 213 may have a predetermined arrangement or orientation, but may be irregularly formed. However, the protrusions 211, the grooves 212, and the scratches 213 may be in any form as long as the surface area thereof can be increased.
상기와 같은 돌기(211), 홈(212) 및 스크래치(213) 이외에도 표면적을 증대시킬 수 있는 여러 가지 방법이 있을 수도 있으나, 상기 방법 이외의 것을 적용할 경우에는 강판을 제작하는 데 어려움이 있다. 그러나, 상기의 방법 중에서 돌기(211)는 평탄한 강판의 표면에 쇳물을 불규칙적으로 떨어뜨려 형성하면 되고, 홈(212)은 강판의 제작시에 홈을 갖도록 형성하면 되고, 스크래치(213)는 강판의 표면을 날카로운 줄로 가공하면 되기 때문에, 그 제작이 매우 용이하다.In addition to the protrusions 211, the grooves 212, and the scratches 213 as described above, there may be various methods for increasing the surface area. However, when applying a method other than the above method, it is difficult to manufacture the steel sheet. However, in the above method, the projections 211 may be formed by irregularly dropping water on the surface of the flat steel sheet, the grooves 212 may be formed to have grooves in the production of the steel sheet, and the scratch 213 may be formed of the steel sheet. Since the surface can be processed with a sharp file, the production is very easy.
상기와 같은 돌기(211), 홈(212) 및 스크래치(213)가 그 표면에 각각 형성된 상부강판(210)으로 강주형의 상부강판을 구성할 경우에는, 종래와 같이 그 표면이 평탄한 일반강판으로 강주형의 상부강판을 구성할 경우에 비해 콘크리트 바닥판과의 부착력 및 마찰력이 증대된다.When the projections 211, the grooves 212 and the scratches 213 are formed by the upper steel plate 210 formed on the surface, respectively, to form the upper steel sheet of the steel casting type, the steel casting type as a conventional steel sheet flat surface as in the conventional Compared with the case of constructing the upper steel plate, the adhesion and frictional force with the concrete bottom plate is increased.
아래에서는, 본 발명의 발명자들이 연구 실험한 결과를 그래프로 도시한 도 4 및 도 5를 참조하여 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 부착력과 마찰력 및, 전단력의 관계에 대해 상세히 설명하겠다.In the following, the relationship between the adhesion force and the frictional force and the shear force between the concrete deck and the steel casting mold will be described in detail with reference to FIGS.
도 4는 통상의 강합성 교량에 가해지는 반복하중에 따른 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 상대변위를 측정하는 실험장면을 촬영한 사진이고, 도 5는 도 4의 실험을 통해 얻어진 반복하중에 따른 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 상대변위를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a photograph of the experimental scene to measure the relative displacement between the concrete deck and steel cast according to the cyclic load applied to the conventional composite bridge, Figure 5 is a concrete according to the cyclic load obtained through the experiment of Figure 4 It is a graph showing the relative displacement between the bottom plate and the cast steel.
도 5에 도시된 그래프는 하중을 달리하는 1단계, 2단계 및 3단계의 과정을 통해 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 상대변위를 알아본 것으로서, 1단계에는 240kN, 2단계에서는 350kN, 3단계에서는 390kN의 하중을 각각 가하되 다수회의 반복하중을 가해 얻어진 결과를 나타낸 것이다.5 shows the relative displacement between the concrete slab and the steel mold through the process of step 1, step 2 and step 3 varying the load, in step 1 240kN, step 2 350kN, step 3 The results obtained by applying a 390 kN load each time and applying a plurality of repeated loads are shown.
도 5의 왼쪽편의 값은 교량의 설계시에 적용하는 사용하중(240kN)을 10만회 작용하고 또한 2단계의 하중(350kN)을 1000회까지 작용시켰을 때의 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 상대변위(슬립)를 나타낸 것으로서, 상대변위가 발생하지 않는다는 것을 알 수 있다. 이렇게 사용하중이 반복적으로 가해짐에도 불구하고 상대변위가 발생하지 않는 것은, 반복적인 사용하중을 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 부착력이 저항한다는 것을 의미한다. 이렇듯, 반복적인 사용하중을 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 부착력이 저항함에도 불구하고, 종래에는 이러한 부착력을 강합성 교량의 설계시에 전혀 고려하지 않았었다.The value on the left side of FIG. 5 shows the relative displacement between the concrete slab and the steel casting mold when the working load (240 kN) applied 100,000 times and the two-stage load (350 kN) were applied up to 1000 times. Slip), it can be seen that relative displacement does not occur. The fact that the relative displacement does not occur in spite of the repetitive application of the working load means that the adhesive force between the concrete deck and the steel mold resists the repeated working load. As such, although the adhesion between the concrete deck and the steel mold resists repeated use loads, such adhesion has not been considered in the design of the steel composite bridge.
상기와 같은 1단계, 2단계 및 3단계를 순차적 진행함에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이 2단계의 1000회 반복하중시에 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 부착력이 깨지고, 그 이후의 2단계의 10만회 반복하중, 3단계의 1회, 1000회 및 30만회 반복하중시에는 콘크리트 바닥판과 강주형 사이에 설치되는 전단연결재가 전단력에 저항하게 된다.As the above steps 1, 2 and 3 are sequentially performed, as shown in FIG. 5, the adhesive force between the concrete base plate and the steel mold is broken during the 1000 repeated loads in the second step, and the subsequent two steps are performed. At 100,000 repeated loads, three stages of 1, 1000 and 300,000 repeated loads, the shear connector installed between the concrete deck and the steel mold resists the shear force.
상기와 같은 실험결과, 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 부착력을 증가시킬 수 있도록 강합성 교량을 설계하면 매우 합리적인 강합성 교량을 건설할 수 있을 것이다.As a result of the above experiment, if the composite bridge is designed to increase the adhesion between the concrete deck and the steel mold, it will be possible to construct a very reasonable bridge.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 강주형의 상부강판의 표면적을 증대시켜 콘크리트 바닥판과 강주형 사이의 부착력 및 마찰력의 효과를 증대시켜 전단 내구성을 향상시킴과 더불어 강합성 교량의 경제성을 확보하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention increases the surface area of the upper steel plate of the steel casting mold to increase the effect of adhesion and friction between the concrete slab and the steel casting mold, thereby improving shear durability and securing economic efficiency of the steel composite bridge. .
이상에서 본 발명의 강합성 교량의 결합력을 보강하는 강주형의 상부강판에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.The technical details of the upper steel plate of the steel mold for reinforcing the binding force of the steel composite bridge of the present invention has been described above with the accompanying drawings, but the exemplary embodiments of the present invention have been described by way of example and are not intended to limit the present invention.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations within the scope of the appended claims without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
Claims (4)
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2002
- 2002-12-24 KR KR1020020083507A patent/KR20040057060A/en not_active Application Discontinuation
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