KR20100065697A - 웨이브형상의 전단연결재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전단연결재에 관한 것으로, 특히 강-콘크리트 합성거더에서 거더에 연결되어 거더와 콘크리트 간의 하중전달과 일체화된 거동을 유도하고 전단강도 및 연성작용을 개선하기 위해, 거더 상부에 판형상의 리브부를 연결하고, 리브부의 상부 일정부분이 웨이브형상으로 절개되어 파형부가 형성되고, 파형부에는 관통홀이 형성되며, 관통홀에 관통철근이 배근됨으로써 전단강도를 증대시키고, 거더와 콘크리트간의 합성작용에 의한 일체화된 거동을 위한 연성작용을 증진시킬 수 있으며, 또한 관통홀에 콘크리트가 흘러들어가 다웰(dowel)을 형성하여 전단저항과 콘크리트와의 재료분리에 저항할 수 있도록 하며, 더 나아가 파형부는 거더의 폭방향으로 번갈아 형성되는 절곡부와 절곡부를 사이에 두고 형성되는 직립부에 의하여 각 절곡부와 직립부 사이에 채워지는 콘크리트의 선단부에 의하여 작용되는 지압저항 영역을 확대시켜 전단저항 성능을 더욱 증대시킬 수 있는 웨이브형상의 전단연결재에 관한 것이다.
거더, 콘크리트, 강-콘크리트 합성거더, 리브(rib)부, 파형부, 절곡부, 직부, 관통홀, 관통철근, 전단강도, 다웰(dowel)효과, 연성효과

Description

웨이브형상의 전단연결재{SHEAR CONNECTOR OF WAVE SHAPE}
본 발명은 전단연결재에 관한 것으로, 특히 강-콘크리트 합성거더에서 거더에 연결되어 거더와 콘크리트 간의 하중전달과 일체화된 거동을 유도하고 전단강도 및 연성작용을 개선하기 위해,
거더 상부에 판형상의 리브부를 연결하고, 리브부의 상부 일정부분이 웨이브형상으로 절개되어 파형부가 형성되고, 파형부에는 관통홀이 형성되며, 관통홀에 관통철근이 배근됨으로써 전단강도를 증대시키고, 거더와 콘크리트간의 합성작용에 의한 일체화된 거동을 위한 연성작용을 증진시킬 수 있으며,
또한 관통홀에 콘크리트가 흘러들어가 다웰(dowel)을 형성하여 전단저항과 콘크리트와의 재료분리에 저항할 수 있도록 하며,
더 나아가 파형부는 거더의 폭방향으로 번갈아 형성되는 절곡부와 절곡부를 사이에 두고 형성되는 직립부에 의하여 각 절곡부와 직립부 사이에 채워지는 콘크리트의 선단부에 의하여 작용되는 지압저항 영역을 확대시켜 전단저항 성능을 더욱 증대시킬 수 있는 웨이브형상의 전단연결재에 관한 것이다.
일반적으로 건축, 토목분야에서 강재와 콘크리트 사이의 합성효과를 기대할 목적으로 스터드 커넥터를 전단연결재로 사용하여 이종재료인 H-형강 보와 콘크리트 슬래브 간의 면내 전단력을 전달하도록 하고 있다.
따라서 스터드 커넥터는 헤드와 몸체가 일체로 되 구성으로서 현장이나 고장에서 강재에 반자동 용접 또는 수작업에 의한 용접 방식으로 용이하게 부착할 수 있으므로 가장 광범위하게 사용되고 있는 전단연결재이다.
그러나 사용되는 강재의 종류나 직경에 대한 제한(최대 22mm)이 따르므로 콘크리트 속에 매입되었을 경우 단면의 저항 능력이 적으며 수평력에 대한 저항 강성도 적다는 문제점이 있다.
또한 헤드가 작아 상방향 인발력에 대해 재료 분리 방지 및 정착 효과 등의 측면에서 충분한 합성효과를 발휘하지 못하기 때문에 많은 양을 매우 조밀하게 설치하여야 하는 문제점이 있다.
따라서 상기한 바와 같은 종래의 전단연결재인 스터드 커넥터의 문제점을 감안하여 강판에 다수개의 구멍을 천공한 유공강판(perforated plate)이 강재와 콘크리트 간의 전단연결재로 사용되기도 한다.
즉 유공강판 연결재는 콘크리트가 강판에 형성된 구멍을 따라 흘러들어가 다웰(dowel)을 형성함으로써 수평 방향의 전단에 저항하고 수직 방향의 분리를 방지 하게 되고, 상기 스터드 연결재에 비하여 우수한 전단강도를 얻을 수 있다.
그러나 최대 내력시 발생하는 변위가 상대적으로 미소하여 합성구조체의 파괴거동시 취성적인 거동특성을 나타내며, 유공강판의 단부 수직면과 인접한 콘크리트에는 매우 높은 국부 지압응력이 발생하게 된다.
이로 인하여 유공강판과 나란하게 콘크리트에는 종방향으로 균열이 발생하게 되며, 최종 파괴는 유공강판에 의한 콘크리트의 국부 지압성 파괴가 된다.
즉 유공강판 연결재는 유공강판 사이의 콘크리트에 주 균열이 발생되고 유공강판에 접한 콘크리트가 사전 징조 없이 지압 파괴되는 문제점이 있으며,
또한 상기한 스터드 연결재와 같은 연성효과가 떨어져 강재와 콘크리트 간의 일체화된 거동을 완벽하게 구현할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 등록특허 제10-0691872호(2007.02.28. 등록) "원호 모양의 리브 전단연결재 및 이를 이용한 강합성교량의 결합구조"는
강합성 교량을 구성하는 강주형과 콘크리트 바닥판의 사이에 작용하는 수평전단력을 분담하도록 강주형의 상부면에 접합되는 원호 모양의 리브 전단연결재로서, 강주형의 교축방향 상부면에 접합될 연속적인 하부면을 가지며, 상부에 원호형 돌기와 원호형 홈이 교번으로 길이방향을 따라 연속적으로 다수개 형성되어,
상부 다수개의 원호형 돌기와 홈을 교번으로 연속적으로 형성한 원호 모양을 갖도록 하우 충분한 강도와 극한 거동시 연성을 충분히 확보할 수 있고, 또한 주형에 접합될 하부면을 연속화하여 용접성을 개선하는 효과를 얻을 수 있을 것으로 개시되어 있다.
그러나 상기 등록특허의 경우에는 재료의 분리를 방지하기 위해 형성되는 관통홀이 원호형 돌기에 형성되어 있지 않아 재료의 분리, 즉 콘크리트가 전단연결재에서 분리되는 현상을 막을 수 없다는 문제점과,
또한 상기 등록특허에 첨부된 도면4에 개시된 바와 같이 철근을 원호형 홈에 배근하는 경우 상기와 같은 재료분리에 저항하는 성능이 떨어지고, 따라서 상대적으로 연성효과가 떨어진다는 치명적인 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
특히 강-콘크리트 합성거더에서 거더에 연결되어 거더와 콘크리트 간의 하중전달과 일체화된 거동을 유도하고 전단강도 및 연성작용을 개선하기 위해,
거더 상부에 판형상의 리브부를 연결하고, 리브부의 상부 일정부분이 웨이브형상으로 절개되어 파형부가 형성되고, 파형부에는 관통홀이 형성되며, 관통홀에 관통철근이 배근됨으로써 전단강도를 증대시키고, 거더와 콘크리트간의 합성작용에 의한 일체화된 거동을 위한 연성작용을 증진시킬 수 있으며,
또한 관통홀에 콘크리트가 흘러들어가 다웰(dowel)을 형성하여 전단저항과 콘크리트와의 재료분리에 저항할 수 있도록 하며,
더 나아가 파형부는 거더의 폭방향으로 번갈아 형성되는 절곡부와 절곡부를 사이에 두고 형성되는 직립부에 의하여 각 절곡부와 직립부 사이에 채워지는 콘크리트의 선단부에 의하여 작용되는 지압저항 영역을 확대시켜 전단저항 성능을 더욱 증대시킬 수 있는 웨이브형상의 전단연결재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재는
강재와 콘크리트의 합성구조로 이루어진 강-콘큰리트 합성거더에서 강재와 콘크리트 간의 일체화된 거동을 위하여 합성작용을 발휘하게 하는 전단연결재에 있 어서, 상기 거더 상부에 길이방향을 따라 연결되는 판형상의 리브(rib)부와, 상기 거더의 길이방향을 따라 상기 리브부 상부에 웨이브형상으로 형성된 파형부와, 그리고 상기 파형부를 천공하여 형성된 관통홀을 포함하여 이루어진다.
더 나아가 본 발명에 따른 상기 파형부는 상기 거더의 폭방향의 좌우로 번갈아 절곡형성된 절곡부와, 그리고 상기 절곡부를 사이에 두고 형성된 직립부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명에 따른 상기 파형부에 형성된 관통홀에는 관통철근이 배근되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재에 의하여
특히 강-콘크리트 합성거더에서 거더에 연결되어 거더와 콘크리트 간의 하중전달과 일체화된 거동을 유도하고 전단강도 및 연성작용을 개선하기 위해,
거더 상부에 판형상의 리브부를 연결하고, 리브부의 상부 일정부분이 웨이브형상으로 절개되어 파형부가 형성되고, 파형부에는 관통홀이 형성되며, 관통홀에 관통철근이 배근됨으로써 전단강도를 증대시키고, 거더와 콘크리트간의 합성작용에 의한 일체화된 거동을 위한 연성작용을 증진시킬 수 있으며,
또한 관통홀에 콘크리트가 흘러들어가 다웰(dowel)을 형성하여 전단저항과 콘크리트와의 재료분리에 저항할 수 있도록 하며,
더 나아가 파형부는 거더의 폭방향으로 번갈아 형성되는 절곡부와 절곡부를 사이에 두고 형성되는 직립부에 의하여 각 절곡부와 직립부 사이에 채워지는 콘크리트의 선단부에 의하여 작용되는 지압저항 영역을 확대시켜 전단저항 성능을 더욱 증대시킬 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면,
도 1은 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재를 포함하는 합성거더를 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 파형부가 절곡부와 직립부로 이루어진 전단연결재를 나타내는 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 파형부가 절곡부와 직립부로 이루어진 전단연결재를 포함하는 합성거더를 나타내는 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 전단연결재에 인가되는 작용력을 나타내는 사시도, 도 6은 본 발명의 전단연결재의 실험을 위한 실험체를 나타내는 대략 사시도, 도 7은 도 6의 실험체의 극한하중을 나타내는 그래프, 도 8은 도 6의 실험체의 하중-상대변위를 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재는
강재(10)와 콘크리트(C)의 합성구조로 이루어진 강-콘큰리트 합성거더에서 강재(10)와 콘크리트(C) 간의 일체화된 거동을 위하여 합성작용을 발휘하게 하는 전단연결재(PC)에 있어서, 상기 거더(10) 상부에 길이방향을 따라 연결되는 판형상의 리브(rib)부(20)와, 상기 거더(10)의 길이방향을 따라 상기 리브부(20) 상부에 웨이브형상으로 형성된 파형부(30)와, 그리고 상기 파형부(30)를 천공하여 형성된 관통홀(36)을 포함하여 이루어진다.
우선 강재(10)와 콘크리트(C)의 합성구조 또는 복합구조로 이루어진 강-콘크리트 합성거더에서 이종의 재료인 강재(10)와 콘크리트(C) 간의 완전한 일체화된 거동을 위한 합성작용을 발휘할 수 있도록 상기 거더(10)에 전단연결재(PC)가 연결된다.
즉 상기와 같은 합성구조 또는 복합구조에서 강재(10)와 콘크리트(C)를 결합하는 형태를 취하는 이유는 두 재료의 성질이 매우 이질적임에도 불구하고 상호보완적인 특성으로 인해 많은 장점을 가지고 있기 때문이다.
이는 압축에 강하고 인장에는 매우 취약한 콘크리트(C)는 강재(10)의 부식을 막는 역활과 강재(10)부분에 열을 차단하는 역학을 하고 구조적으로 얇은 단면을 사용하는 강재(10) 단면의 국부좌굴 및 횡 비틀림 좌굴을 구속해 준다.
반면에 인장영역에서의 강도와 소성변형성능에 우수한 강재(10)는 인장에 약한 콘크리트(C)를 보강해 주거나 구속효과를 줌으로써 압축에 대한 내하력을 높이는 역할을 하게 된다.
따라서 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재는
강재(10)와 콘크리트(C)의 합성구조 또는 복합구조는 두 재료를 상호 연결함으로써 서로의 취약한 부분을 보완하고 장점을 최대한 활용한다는 측면을 지니고 있는데 이를 위해서는 두 재료의 경계면에서의 힘의 전달이 서로 다른 부재에 효과적으로 전달되는 합성작용이 이루어질 수 있도록 하고, 종래의 전단연결재에 비하여 우수한 전단강도를 얻을 수 있게 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재는
상기 거더(10) 상부에 길이방향을 따라 연결되는 판형상의 리브(rib)부(20)와,
상기 거더(10)의 길이방향을 따라 상기 리브부(20) 상부에 웨이브형상으로 형성된 파형부(30)와, 그리고
상기 파형부(30)를 천공하여 형성된 관통홀(36)을 포함하여 이루어진다.
즉 상기 거더(10)는 상부 및 하부 플랜지(10a)(10b)와, 상기 각 플랜 지(10a)(10b)를 잇고 중력방향에 대하여 평행하게 형성되는 웨브(10c)로 구성되어 있으며,
상기 리브부(22)는 상기 거더(10)의 상부 플랜지(10a) 위에 길이방향을 따라 용접 등에 의한 결합방식에 의하여 고정 연결된다.
그리고 상기 리브부(20) 상부의 일정부분을 차지하고, 상기 거더(10)의 길이방향을 따라 웨이브형상의 파형부(30)가 형성되어 전단저항 성능과 극한 거동시 연성작용을 충분히 확보할 수 있게 된다.
더 나아가 상기 관통홀(36)은 상기 파형부(30)를 천공하여 형성되는데,
상기 관통홀(36)은 상기 거더(10)와 콘크리트(C) 간의 합성작용을 증진시켜 일체화된 거동을 유도하여 연속성을 확보할 수 있게 되고, 동시에 상기 관통홀(36)에 콘크리트(C)가 흘러들어가 다웰을 형성함으로써 수평방향의 전단력에 저항하고, 수직 방향으로의 콘크리트(C)와 분리, 즉 재료 분리에 저항하여 재료 분리현상을 막을 수 있게 된다.
아울러 상기 관통홀(36)을 통하여 관통철근(40)이 중력방향에 대하여 수직하게 철근이 배근되는데,
이는 상기 관통철근(40)에 의하여 콘크리트(C)의 다웰 성능을 증진시키고 항복하중을 넘어서면서부터 나타나는 강성변화에 직접적인 영향을 주며, 또 상기 관 통철근(40)량에 따른 전단마찰에 의하여 전단저항 능력과 연성작용을 증진시킬 수 있게 된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 파형부(30)는
상기 거더(10)의 폭방향의 좌우로 번갈아 절곡 형성된 절곡부(32)와, 그리고
상기 절곡부(32)를 사이에 두고 형성된 직립부(34)를 포함하여 이루어진다.
즉 상기 파형부(30)에서 상기 절곡부(32)는 상기 거더(10)의 폭방향으로 절곡되어 좌우로 번갈아 형성되는데,
이 경우 상기 절곡부(32)는 대칭적으로 형성되거나, 또는 비대칭적으로 형성될 수 있으나, 상기 절곡부(32) 사이에 형성되는 콘크리트(C) 선단 부분에서의 지압저항에 대한 지압영역을 극대화하기 위해 비대칭적으로 형성하여 지압저항 효과를 얻을 수 있게 하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 직립부(34)는 상기 절곡부(32)를 사이에 두고 형성되는데,
즉 상기 절곡부(32)와 상기 직립부(34)는 연속적으로 상기 리브부(20) 상부에 형성되며, 이렇게 형성된 절곡부(32)와 직립부(34)에 의하여 콘크리트(C) 선단 부분에서의 지압저항에 대한 영역을 상호보완적으로 증대하여 지압저항 효과를 극대화할 수 있게 된다.
이는 상기 절곡부(32)를 비대칭적으로 형성하고, 상기 절곡부(32)를 사이에 두고 형성되는 직립부(34)가 하나의 주기를 형성하고, 상기 거더(10)의 길이방향을 따라 수개의 주기를 형성하는 상기 절곡부(32)와 직립부(34)에 사이에 형성된 콘크리트(C)는 압축에 저항하는 성능이 크므로, 압축에 저항할 수 있는 성능이 증가되며, 이에 의하여 상기 절곡부(32)와 직립부(34)에 사이에서 콘크리트(C)가 구속되는 효과로 전단저항 성능 또한 크게 증가하게 된다.
아울러 상기 절곡부(32)가 비대칭적으로 형성되고, 또한 상기 직립부(34)에 형성된 각각 형성된 관통홀(36)에 상기 관통철근(40)이 배근되는 경우, 상기 관통철근(40)의 높이가 각각 달리 형성되며,
이 경우 각각 다른 높이로 형성되는 관통철근(40)에 의하여 전단저항을 고루 분포시킬 수 있어 보다 효율적으로 전단강도를 증진시킬 수 있게 된다.
우선 도 5에 도시된 바와 같인 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재에서 작용하중에 대한 각 구성에 의한 저항력을 나타내는 대략 사시도로 이를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
즉 콘크리트(C) 선단 부분에서 작용하는 지압저항(①), 콘크리트(C)의 다웰 작용(②) 및 상기 관통홀(36)에 배근된 관통철근(40)의 전단저항(③)을 나타내고 있으며, 이하에서는 본 발명에 따른 각 구성에 의하여 유도되는 상기와 같은 저항 력의 효과 및 성능을 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
상기한 바와 같이 상기 파형부(30)를 상기 거더(10)의 폭방향의 좌우로 비대칭적으로 절곡 형성된 절곡부(32)와 직립부(34)에 의하여 지압영역을 확장하여 전단강도를 증대시킬 수 있고,
또 상기 관통홀(36)에 의하여 콘크리트(C)의 다웰 작용에 의하여 재료 분리현상을 막고, 그리고 상기 관통홀(36)에 배근된 관통철근(40)에 의하여 전단강도와 연성작용을 증대시켜 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재(PC)의 전단강도, 연성작용 및 콘크리트(C)의 다웰 작용이 종래의 전단연결재(PC)와 비교하여 월등히 개선되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이하에서는 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전단연결재의 파형부(30)가 웨이브형상으로 형성된 기본형(Ⅱ)과, 상기 파형부(30)가 거더(10)의 폭방향으로 번갈아 절곡 형성된 절곡부(32)와, 상기 절곡부(32) 사이에 형성된 직립부(34)로 이루어진 변형형(Ⅲ)과, 그리고 상기 파형부(30)가 형성되지 않고 직판형상으로 이루어진 종래형(Ⅰ) 전단연결재에 대한 전단강도의 실험 결과를 비교하여 고찰하기로 한다.
그리고 본 실험에 사용된 전단연결재는 SS400 강종을 실험체로 사용하였으며, 하중 재하는 3000kN 만능실험기(UTM)를 사용하였고, push-out 실험체의 양쪽 측면에 4개의 변위계(LVDT)를 설치하여 콘크리트 슬래브(C)와 강재(10)의 상대변위를 확인할 수 있도록 하였다.
우선 도 6에 도시된 바와 같이 지면의 좌측에서부터 종래형(Ⅰ)과, 기본형(Ⅱ) 및 변형형(Ⅲ) 전단연결재를 각각 나타내고 있으며,
특히 상기 변형형(Ⅲ) 전단연결재의 경우에는 절곡부(32)가 양방향으로 30도 각도로 절곡된 실험체를 사용하기로 한다.
그리고 도 7은 본 실험을 통하여 얻은 각 실험체의 전단강도를 막대그래프로 나타낸 것이며, 도 8은 본 실험을 통하여 얻은 각 실험체의 하중-상대변위를 나타내는 그래프이다.
도 6 및 도 7에 나타난 그래프를 참고하여 본 실험의 결과치를 비교하여 고찰하여 보면,
우선 도 7에 도시된 바와 같이 종래형(Ⅰ) 전단연결재의 경우의 극한하중은 63.21 톤(ton)이고, 기본형(Ⅱ) 전단연결재의 극한하중은 93.5 톤이며, 변형형(Ⅲ) 전단연결재의 극한하중은 96.3 톤으로 나타나 있다.
상기한 결과치를 참고하여 상기 각 전단연결재의 전단강도를 살펴보면,
상기 기본형(Ⅱ) 전단연결재의 전단강도는 종래형(Ⅰ) 전단연결재보다 48% 정도 증가하는 것을 알 수 있으며,
또 상기 변형형(Ⅲ) 전단연결재의 전단강도는 종래형(Ⅰ) 전단연결재보다 52% 정도 증가하는 것을 알 수 있다.
이는 본 발명에 따른 기본형(Ⅱ) 및 변형형(Ⅲ) 전단연결재에 형성된 리브부(20)의 파형 사이에 채워진 콘크리트(C)가 수평지압 저항과 수직지압 저항을 하여 전단저항 능력이 상승하는 것을 확인할 수 있고,
따라서 본 발명에 따른 기본형(Ⅱ) 및 변형형(Ⅲ) 전단연결재는 상당히 높은 수준의 전단저항 능력을 가지는 것을 알 수 있게 된다.
또 종래형(Ⅰ) 전단연결재보다 전단강도가 증가하는 것은 리브부(20)에 파형부(30)가 형성됨으로써 전단 파괴면이 증가하고, 파형부(20) 사이에 채워진 콘크리트의 지압력에 대한 지압저항 영역이 증가되기 때문인 것으로 확인할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 기본형(Ⅱ)과 변형형(Ⅲ) 전단연결재의 전단강도가 3% 정도 차이가 나는 것은 변형형(Ⅲ) 전단연결재에서 파형부(30)가 절곡부(32)와 직립부(34)가 형성됨으로써,
콘크리트의 지압력에 대한 지압저항 영역이 확대되어 변형형(Ⅲ) 전단연결재가 기본형(Ⅱ) 전단연결재보다 전단강도가 증가하는 것으로 판단된다.
결과적으로 본 발명에 따른 기본형과 변형형 전단연결재는 종래형 전단연결재에 비하여 월등한 전단저항 능력을 갖게 되어, 교량의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 웨이브형상의 전단연결재를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 웨이브형상의 전단연결재를 포함하는 합성거더를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 파형부가 절곡부와 직립부로 이루어진 전단연결재를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 파형부가 절곡부와 직립부로 이루어진 전단연결재를 포함하는 합성거더를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 전단연결재에 인가되는 작용력을 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명의 전단연결재의 실험을 위한 실험체를 나타내는 대략 사시도,
도 7은 도 6의 실험체의 극한하중을 나타내는 그래프,
도 8은 도 6의 실험체의 하중-상대변위를 나타내는 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
10 : 거더, 강재 10a : 상부 플랜지
10b : 하부 플랜지 10c : 웨브
20 : 리브부
30 : 파형부 32 : 절곡부
34 : 직립부 36 : 관통홀
40 : 관통철근
C : 콘크리트 PC : 전단연결재

Claims (3)

  1. 강재와 콘크리트의 합성구조로 이루어진 강-콘큰리트 합성거더에서 강재와 콘크리트 간의 일체화된 거동을 위하여 합성작용을 발휘하게 하는 전단연결재에 있어서,
    상기 거더 상부에 길이방향을 따라 연결되는 판형상의 리브(rib)부와,
    상기 거더의 길이방향을 따라 상기 리브부 상부에 웨이브형상으로 형성된 파형부와, 그리고
    상기 파형부를 천공하여 형성된 관통홀을 포함하여 이루어진 웨이브형상의 전단연결재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파형부는
    상기 거더의 폭방향의 좌우로 번갈아 절곡형성된 절곡부와, 그리고
    상기 절곡부를 사이에 두고 형성된 직립부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이브형상의 전단연결재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파형부에 형성된 관통홀에는 관통철근이 배근되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이브형상의 전단연결재.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101228135B1 (ko) * 2010-12-02 2013-01-31 한국철도기술연구원 상단에 전단연결부가 형성된 합성용 강재를 이용한 강합성빔 및 이를 이용한 교량시공방법
EP2697445A1 (en) * 2011-04-12 2014-02-19 Svensk Cellarmering Fabrik AB Reinforcement for casting comprising essentially plane reinforcement elements formed with ring-shaped portions
CN106869026A (zh) * 2017-03-15 2017-06-20 华北水利水电大学 刚性连接件钢桥面铺装结构及铺装方法
KR20180032107A (ko) * 2016-09-21 2018-03-29 연세대학교 산학협력단 전단연결재 및 이를 이용한 강재 거더
KR102231751B1 (ko) * 2020-05-21 2021-03-25 김성 콘크리트가 합성되는 거더, 이를 포함하는 교량 및 그 제작방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103437428A (zh) * 2013-07-18 2013-12-11 杭州博数土木工程技术有限公司 浪边式开孔钢板组合结构连接键
CN105625161A (zh) * 2014-11-23 2016-06-01 郑州大学 一种钢—混凝土组合梁的剪力连接件

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61201402U (ko) 1985-06-05 1986-12-17
KR100639795B1 (ko) * 2004-11-10 2006-10-30 유성근 일측 개방 구멍을 형성시킨 반강절 전단 연결재
KR100694824B1 (ko) * 2004-12-13 2007-03-14 비비엠코리아(주) 철근콘크리트 구조물의 데크 플레이트 및 그에 따른구조물의 시공방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101228135B1 (ko) * 2010-12-02 2013-01-31 한국철도기술연구원 상단에 전단연결부가 형성된 합성용 강재를 이용한 강합성빔 및 이를 이용한 교량시공방법
EP2697445A1 (en) * 2011-04-12 2014-02-19 Svensk Cellarmering Fabrik AB Reinforcement for casting comprising essentially plane reinforcement elements formed with ring-shaped portions
EP2697445A4 (en) * 2011-04-12 2014-09-17 Svensk Cellarmering Fabrik Ab REINFORCEMENT FOR MOLDED PART COMPRISING REINFORCING ELEMENTS ESSENTIALLY PLANS FORMED WITH RING PARTS
KR20180032107A (ko) * 2016-09-21 2018-03-29 연세대학교 산학협력단 전단연결재 및 이를 이용한 강재 거더
CN106869026A (zh) * 2017-03-15 2017-06-20 华北水利水电大学 刚性连接件钢桥面铺装结构及铺装方法
KR102231751B1 (ko) * 2020-05-21 2021-03-25 김성 콘크리트가 합성되는 거더, 이를 포함하는 교량 및 그 제작방법

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