KR20160063682A - 상부 중공형 단면을 가지는 강합성 프리스트레스트 콘크리트 거더 및 그 다경간 연속구조 - Google Patents

상부 중공형 단면을 가지는 강합성 프리스트레스트 콘크리트 거더 및 그 다경간 연속구조 Download PDF

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    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
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    • E01D21/00—Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges

Abstract

본 발명은 콘크리트부(1)와 강재부(2)로 이루어지며; 강재부(2)는, 한 쌍의 복부판(21)과 하부플랜지(22)를 포함하여 구성되고; 콘크리트부(1)에는 종방향으로 연장되어 있는 중공부(中空部)(10)가 형성되어 있는 종방향 단면을 가지고 있어서, 동일한 연직 높이를 가지고 있을 경우 단면 중심이 종래의 PSC 거더보다 더 높은 곳에 위치하게 되어 단면 중심으로부터 인장측에 배치된 긴장재 위치까지의 편심거리가 더 증가됨으로써, 프리스트레스 도입효과가 증가되어 강재가 부담하는 인장력을 크게 감소시켜 강재량을 절감하고, 저형고 장경간의 거더를 구축할 수 있게 되는 "강합성 PSC 거더와, 그 다경간 연속구조"에 관한 것이다.

Description

상부 중공형 단면을 가지는 강합성 프리스트레스트 콘크리트 거더 및 그 다경간 연속구조{Prestressed Steel-Concrete Composite Girder with Upper Hollow Portion, and Continuous Structure of such Prestressed Steel-Concrete Composite Girders}
본 발명은 콘크리트와 강재가 일체로 합성된 형태의 강합성 프리스트레스트 콘크리트 거더(Prestressed Steel-Concrete Composite Girder/ 이하, "강합성 PSC 거더"라고 약칭함)와, 이러한 강합성 PSC 거더의 다경간 연속구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 강재부(鋼材部)에 콘크리트부(concrete部)가 일체로 합성되어 있는 구성을 가지고 있되, 콘크리트부에서 강재부의 상단 위쪽의 위치에는 종방향으로 연장된 중공(中空)이 형성되어 있어서 강합성 PSC 거더 전체의 단면 중심을 위쪽으로 상향이동시켜서 인장측에 배치된 긴장재 위치까지의 편심거리가 더 증가되도록 함으로써, 프리스트레스 도입효과를 더욱 향상시켜서 강재부가 부담하는 인장력을 크게 감소시키고 그에 따라 강재량을 절감하며 저형고 장경간의 거더를 형성하게 되는 "상부 중공형 단면을 가지는 강합성 PSC 거더와, 그 다경간 연속구조"에 관한 것이다.
거더를 장경간으로 만들기 위한 노력의 일환으로서, 강재와 콘크리트를 일체로 합성한 강합성 PSC 거더라는 이름의 거더 형식이, 대한민국 등록특허 제10-0547619호 등에 의해서 알려져 있다.
그런데 종래기술에 의한 강합성 PSC 거더는 강재빔의 하부 즉, 강재빔의 하부플랜지에 콘크리트 부재를 합성한 형태를 가지고 있기 때문에 인장응력에 취약한 문제가 있으며, 단면 중심으로부터 긴장력 도입을 위한 긴장재까지의 거리 즉, 편심거리가 짧기 때문에 하부의 콘크리트 부재에 도입되어야 하는 긴장력 도입량이 커야 하고, 그에 따라 많은 량의 긴장재를 사용하거나 또는 큰 힘으로 긴장 작업을 수행하여야 하므로, 거더의 제작 효율이 낮으며 제작비용도 많이 소요되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0547619호(2006. 01. 31. 공고).
본 발명은 위와 같은 종래 기술이 가지는 단점과 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 강재와 콘크리트가 일체로 합성된 강합성 PSC 거더로서, 거더의 단면 중심에서부터 긴장재까지의 편심거리를 종래보다 더 증가시켜서 긴장재에 의한 압축 프리스트레스 도입 효과가 극대화될 수 있는 "강합성 PSC 거더"와, 이러한 강합성 PSC 거더가 다경간으로 연속되는 "다경간 연속구조"를 제공하여, 강합성 PSC 거더의 제작에 사용되는 긴장재의 사용량을 줄일 수 있음은 물론이고 강재가 부담하는 인장력을 감소시켜 강재량을 크게 절감함으로써, 강합성 PSC 거더의 제작 비용을 크게 절감할 수 있게 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 콘크리트부와 강재부로 이루어지며; 강재부는, 연직하게 세워져 있고 종방향으로 길게 연장되어 있으며 횡방향으로는 간격을 두고 서로 마주보는 한 쌍의 복부판과, 상기 복부판의 하단에 일체로 결합 구비되는 하부플랜지를 포함하여 구성되고; 콘크리트부는, 한 쌍의 복부판 상단 위쪽의 위치에서 다각형의 단면을 가지도록 형성된 제1콘크리트 부분과 한 쌍의 복부판 사이의 간격에 채워지는 제2콘크리트 부분이 일체를 이루고 있는 구성을 가지며; 한 쌍의 복부판의 하부에서 한 쌍의 복부판 사이에는 종방향으로 긴장재가 배치되고 긴장재의 단부가 복부판의 종방향 양단에 긴장 정착되어 종방향으로 긴장력이 도입되어 있고; 한 쌍의 복부판 상단 위쪽의 위치에서 콘크리트부의 제1콘크리트 부분내에는 종방향으로 연장되어 있는 중공부(中空部)가 형성되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 강합성 PSC 거더가 제공된다.
또한 본 발명에서는 상기한 강합성 PSC 거더가 종방향으로 복수개 연속 배치되어 다경간으로 연속되어 있되, 2개의 이웃하는 강합성 PSC 거더의 양쪽에 걸쳐서 상부플랜지 내에 부모멘트 보강용 긴장재가 긴장 배치되어 있되, 부모멘트 보강용 긴장재의 단부가 각각 오목부 내에 긴장 정착되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 강합성 PSC 거더의 연속구조가 제공된다.
위와 같은 본 발명의 강합성 PSC 거더와 그 연속구조에 있어서, 중공부에는 경량 채움재가 채워져 있을 수 있다.
또한 본 발명의 강합성 PSC 거더와 그 연속구조에 있어서, 강합성 PSC 거더의 중앙부에는, 단면 형상이 일정하게 유지되는 제1동일단면 구간이 존재하고; 제1동일단면 구간의 종점부터 각각 양단 방향으로, 단면의 형상이 변화되어 가는 단면변화 구간이 존재하며; 단면변화 구간부터 종방향의 양단면까지 단면 형상이 일정하게 유지되는 제2동일단면 구간이 존재하는 구성을 가질 수 있다. 이 경우, 단면변화 구간에서는 종방향 양단 방향으로 가면서 한 쌍의 복부판 사이의 간격에서 콘크리트가 채워지는 깊이가 점점 증가하게 되어, 제2콘크리트 부분의 연직 크기가 아래쪽으로 점차 증가하며; 제2동일단면 구간에서는 한 쌍의 복부판 사이의 간격 전체가 콘크리트로 채워져서, 한 쌍의 복부판 사이의 간격 전체에 제2콘크리트 부분이 형성되어 있는 단면 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 강합성 PSC 거더와 그 연속구조에서, 제1동일단면 구간, 단면변화 구간 및 제2동일단면 구간을 가짐에 있어서, 단면변화 구간에서는 제2콘크리트 부분의 연직 크기가 아래쪽으로 점차 증가할 뿐만 아니라, 한 쌍의 복부판의 외부에서도 콘크리트부의 제1콘크리트 부분의 연직 크기도 아래쪽으로 증가하며; 제2동일단면 구간에서는 한 쌍의 복부판 전체가 콘크리트부를 이루는 콘크리트에 매립되어 있는 다각형 단면 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
본 발명의 강합성 PSC 거더는, 콘크리트부 내에 중공부가 형성되어 있는 단면을 가지게 되므로, 그에 따라 단면 중심이 상향이동하게 되고, 따라서 동일한 연직 높이를 가지는 종래의 강합성 PSC 거더에 비하여 단면 중심에서부터 긴장재까지의 편심거리가 증가하게 되므로, 긴장재에 의한 압축 프리스트레스 도입 효과가 극대화되어 강재부가 부담해야 할 인장력이 크게 감소된다. 따라서 강합성 PSC 거더를 제작할 때 도입되는 1차 긴장 작업만으로도 저형고의 장경간 거더를 형성할 수 있게 되어 작업 단축과 공기 단축의 효과를 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 강재부를 위한 강재 사용량을 줄일 수 있어 시공비용의 절감 효과를 기대할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 강합성 PSC 거더의 측면 미관을 미려하게 개선할 수 있게 되며, 종래의 강합성 PSC 거더의 또다른 문제점이었던 및 강합성 PSC 거더 측면의 좁은 공간에서의 2차 긴장 작업으로 인한 작업성 저하가 발생하지 않게 되는 장점이 있다.
본 발명의 강합성 PSC 거더는 종방향의 양단으로 가면서 점차 그 단면 형상이 변화될 수 있으며, 이 경우 부모멘트 작용 구간에서의 단면 크기 확대를 통해서 부모멘트에 대한 저항 능력을 크게 향상시킬 수 있게 되는 장점도 가지게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 선 A-A에 따른 본 발명의 강합성 PSC 거더에 대한 개략적인 종방향의 단면도이다.
도 3은 동일한 연직 높이를 가지는 2개의 강합성 PSC 거더에서의 편심거리 비교를 위한 개략적인 종방향 단면도이다.
도 4a는 종방향 양단으로 가면서 단면의 형상이 변화되는 구성을 가지는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 개략적인 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 5는 도 4b의 선 C-C에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 6은 도 4b의 화살표 D 방향에서 바라본 개략적인 종방향 측면도이다.
도 7은 본 발명의 강합성 PSC 거더 2개가 종방향으로 연속 배치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 7의 상태에 대한 횡방향 측면도이다.
도 9는 3개의 본 발명에 따른 강합성 PSC 거더가 연속된 3경간 연속상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 개략적인 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 강합성 PSC 거더의 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 12는 도 11의 선 P-P에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 13은 도 11의 선 Q-Q에 따른 개략적인 종방향 단면도이다.
도 14는 도 11의 화살표 R 방향으로 바라본 개략적인 종방향 측면도이다.
도 15는 도 10에 도시된 강합성 PSC 거더 2개가 종방향으로 연속 배치되어 있는 2경간 연속구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 16은 도 15의 2경간 연속구조에 대한 개략적인 측면도이다.
도 17은 도 10 내지 도 14에 도시된 실시예의 강합성 PSC 거더 3개가 연속된 3경간 연속상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 1에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 강합성 PSC 거더(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 선 A-A에 따른 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)에 대한 개략적인 종방향의 단면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 예시된 것처럼, 본 발명에 따른 강합성 PSC 거더(100)는, 콘크리트부(1)와 강재부(2)가 일체로 합성된 구성을 가진다. 강재부(2)는 연직하게 세워져 있고 종방향으로 길게 연장되어 있으며 횡방향으로는 간격을 두고 서로 마주보는 한 쌍의 복부판(21)과, 상기 복부판(21)의 하단에 일체로 결합 구비되는 하부플랜지(22)를 포함하는 구성을 가진다. 이와 같이, 본 발명에 따른 강합성 PSC 거더(100)에서는 복부판(21)이 횡방향으로 간격을 두고 한 쌍으로 구비되어 있으므로, 교량에 사용될 때 교량의 곡선구간에서도 박스형상을 이루게 되고, 그에 따라 충분히 큰 비틀림 강성을 발휘할 수 있게 된다. 따라서 이와 같이 한 쌍의 복부판(21)을 구비한 본 발명의 강합성 PSC 거더는 교량의 직선구간 뿐만 아니라 곡선구간에서도 최적의 상태로 이용할 수 있게 되는 장점이 있다.
특히, 복부판(21)이 횡방향으로 간격을 두고 한 쌍으로 구비되는 구성에서는, 복부판(21)의 횡방향 외측으로 하부플랜지(22)가 돌출되는 길이가 작아지게 된다. 관련 시방규정에 의하면, 좌굴방지를 위하여 거더의 복부 외측으로 돌출되는 부분은 상당한 두께를 가져야만 하는데, 위와 같이 본 발명의 강합성 PSC 거더에서는 복부판(21)의 횡방향 외측으로 하부플랜지(22)가 돌출되는 길이를 최소화할 수 있으므로, 관련 시방규정에 맞추어서 돌출된 부분의 두께를 증가시키더라도 그에 따른 비용 증가 등을 최소화할 수 있게 되는 장점이 있다.
콘크리트부(1)는 강재부(2)와 일체화된 것으로서, 구체적으로 콘크리트부(1)는 한 쌍의 복부판(21) 상단 위쪽의 위치에서 다각형의 단면을 가지도록 형성된 제1콘크리트 부분(101)과 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에 채워지는 제2콘크리트 부분(102)으로 구성된다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 경우, 한 쌍의 복부판(21) 상단에는 앵커부재(23)가 구비되어 있고, 다각형 단면을 가지는 제1콘크리트 부분(101)이 앵커부재(23)와 일체로 결합되어 있는 구성을 가지고 있다. 즉, 앵커부재(23) 위쪽으로 콘크리트가 타설되어, 다각형의 종방향 단면을 가지는 제1콘크리트 부분(101)이 형성되어 있는 것이다. 도 1 및 도 2의 실시예에서, 앵커부재(23)는, 상면에 스터드와 같은 전단연결재(231)가 일체로 돌출 결합되어 수평판으로 구성되어 있다. 그러나 앵커부재(23)의 구성은 상기한 예에 한정되지는 않는다.
한편, 한 쌍의 복부판(21) 상단에 콘크리트가 타설되어 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)이 형성됨에 있어서, 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에도 소정 깊이로 콘크리트가 채워져서 제2콘크리트 부분(102)이 형성된다. 한 쌍의 복부판(21) 사이에는 콘크리트부(1)의 제2콘크리트 부분(102)을 형성하는 콘크리트가 채워지는 깊이를 제한하기 위하여 수평연결판(24)이 존재한다. 따라서 수평연결판(24) 위쪽으로 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격 및 한 쌍의 복부판(21) 위쪽의 공간에 콘크리트가 타설되어 한 쌍의 복부판(21) 사이의 제2콘크리트 부분(102)을 형성함과 동시에 이와 일체화된 상태로 한 쌍의 복부판(21) 위쪽에 위치하게 되는 제1콘크리트 부분(101)이 형성됨으로써, 제1콘크리트 부분(101)과 제2콘크리트 부분(102)에 의해 콘크리트부(1)가 만들어지는 것이다. 필요에 따라서는 도면에 도시된 것처럼, 수평연결판(24)의 설치 위치 위쪽으로 한 쌍의 복부판(21)이 서로 마주보는 공간에는 복부판(21) 내면에도 콘크리트에 매립되는 스터드 등의 전단연결재(231)가 일체로 돌출 구비될 수 있다.
본 발명의 강합성 PSC 거더(100)는, 위와 같은 구성에 더하여, 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)에 중공부(中空部)(10)가 형성되어 있는 구성을 가진다. 중공부(10)는 종방향으로 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101) 내에 길게 형성되어 있는데, 강합성 PSC 거더(100)의 종방향 양단에서는 중공부(10)가 단부면에 노출되어 있지 아니한 것이 바람직하다. 중공부(10)는 비어 있는 공간으로 존재할 수도 있지만, 강합성 PSC 거더(100)에서 발생하는 진동, 소음 등을 효율적으로 흡수할 수 있도록 중공부(10)는 압축 스티로폼, 발포체 등과 같은 경량 채움재(11)에 의해 채워지는 것이 바람직하다.
한편, 강합성 PSC 거더(100)의 단면에서 연직방향 하부에는, 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에 긴장재(3)가 종방향으로 길게 연장되어 배치된다. 긴장재(3)의 종방향 양단은 각각 복부판(21)의 종방향 단부에서 정착된다. 도면에서 도면부호 35의 부재는 긴장재(3)가 정착되는 정착장치(35)이다. 그리고 도 2에 도시된 도면부호 26의 부재는, 필요에 따라 긴장재(3)를 위치를 고정하기 위하여 긴장재(3)가 관통하도록 하부플랜지(22)에 결합되어 한 쌍의 복부판(21) 사이에 설치되는 긴장재 고정 플레이트(26)이다.
위와 같이 중공부(10)가 형성된 콘크리트부(1)를 가지는 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)는 긴장재(3)까지의 긴 편심거리를 가지게 된다. 즉, 강합성 PSC 거더의 단면 중심에서부터 한 쌍의 복부판(21) 사이에 설치된 긴장재(3)의 중심까지 긴 거리를 가지게 되는 것이다. 도 3에는 동일한 연직 높이를 가지는 2개의 거더에서의 편심거리 비교를 위한 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있는데, 도 3의 (a)는 본 발명의 강합성 PSC 거더에 대한 종방향의 단면도이고 도 3의 (b)는 종래의 PSC 거더에 대한 종방향의 단면도이다.
위와 같이 콘크리트부(1)와 강재부(2)가 일체로 합성되어 있고 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101) 내에 중공부(10)가 형성되어 있는 구성을 가지는 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)에서는, 콘크리트부(1) 내에 중공부(10)가 형성되어 있기 때문에, 자중 증가를 최소화한 상태로 콘크리트부(1)의 단면 크기를 증가시킬 수 있게 되고, 콘크리트부(1)의 단면 크기가 증가된 만큼 단면 중심이 종래의 PSC 거더보다 더 위쪽에 존재하게 된다. 즉, 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)는 상기한 바와 같이 콘크리트부(1) 내에 중공부(10)가 형성되어 있는 단면을 가지게 되므로, 콘크리트부(1)의 크기를 증가시켜도 그로 인한 자중의 증가를 최소화할 수 있게 되고, 콘크리트부(1)의 크기가 증가됨에 따라 단면 중심이 상향이동하게 되는 것이다.
따라서 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 강합성 PSC 거더(100)의 편심거리(ep1)는 종래 기술에 의한 PSC 거더의 편심거리(ep2) 보다 더 크며, 그에 따라 긴장재(3)에 의한 압축 프리스트레스 도입 효과가 매우 우수하게 되며, 그만큼 긴장재(3)의 사용량을 줄이거나 긴장재(3)의 긴장력 도입량을 줄일 수 있게 된다. 즉, 강합성 PSC 거더를 제작할 때 도입되는 1차 긴장 작업만으로도 저형고의 장경간 거더를 형성할 수 있게 되는 것이다. 그러므로 본 발명에 의하면, 강합성 PSC 거더 제작을 위한 작업 단축과 공기 단축의 효과를 기대할 수 있게 된다. 더 나아가, 본 발명에서는 위와 같이 단면중심의 이동 및 그에 따른 긴장재(3)의 우수한 압축 프리스트레스 도입 효과에 의해, 강재부가 부담하는 인장력이 크게 줄어들게 되며, 그에 따라 감소시켜 강재량을 크게 절감할 수 있게 되고, 그만큼 거더의 제작비용을 크게 줄일 수 있게 되는 장점을 가진다.
또한 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)에서는 단면 중심이, 큰 압축강성을 가지는 콘크리트부(1)에 위치하게 되므로, 강재부가 부담하여야 할 압축력이 크지 않으며, 그만큼 경제적인 단면을 구성할 수 있게 되는 장점이 있다.
강합성 PSC 거더(100)의 종방향 양단이 교각 등의 지점에 놓일 경우, 강합성 PSC 거더(100)의 종방향 양단에서의 전단응력과 부모멘트로 인한 작용응력이 커지게 된다. 본 발명에 따른 강합성 PSC 거더(100)는, 이와 같은 상황에 맞추어서 종방향으로 가면서 그 단면의 형상이 변화될 수 있다.
도 4a에는 본 발명의 또다른 실시예로서 종방향으로 가면서 단면의 형상이 변화되는 구성을 가지는 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 4b에는 도 4a에 도시된 실시예에 따른 강합성 PSC 거더(100)의 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 것처럼, 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)는 종방향의 양단으로 가면서 점차 그 단면 형상이 변화될 수 있다. 단면 형상의 변화는 강합성 PSC 거더(100)의 종방향 중앙에서부터 시작할 수도 있지만, 도 4a 및 도 4b에 예시된 것처럼, 강합성 PSC 거더(100)의 중앙부에는 단면의 형상이 일정하게 유지되는 제1동일단면 구간(S1)이 존재하고, 제1동일단면 구간(S)의 종점부터 각각 양단 방향으로 소정 길이의 구간에 걸쳐서, 단면의 형상이 변화되어 가는 단면변화 구간(T)이 존재하게 되며, 단면변화 구간(T)부터 종방향의 양단면까지 또다시 단면 형상이 일정하게 유지되는 제2동일단면 구간(S2)이 존재할 수도 있다. 이와 같이, PSC 거더(100)의 단면 형상이 종방향 양단으로 가면서 변화되는 경우, 단면변화 구간(T)과 제2동일단면 구간(S2)에서 상부플랜지(1)에는 중공부(10)가 존재하지 않고, 제1동일단면 구간(S1)에서만 상부플랜지(1)에 중공부(10)가 형성되어 존재할 수 있다. 즉, 단면변화 구간(T)과 제2동일단면 구간(S2)은 충실 단면으로 이루어지고, 제1동일단면 구간(S1)만이 상부플랜지(1)에 중공부(10)가 형성된 단면을 가질 수 있는 것이다.
도 5에는 도 4b에 도시된 강합성 PSC 거더(100)의 단면변화 구간(T)에 대한 개략적인 종방향 단면도(도 4b의 선 C-C에 따른 개략적인 종방향 단면도)가 도시되어 있고, 도 6에는 도 4b에 도시된 PSC 거더(100)의 종방향 양단부측에서의 측면도 즉, 도 4b의 화살표 D 방향으로 바라본 개략적인 종방향 측면도가 도시되어 있다. 제1동일단면 구간(S1)의 단면 구성은 앞서 설명한 도 2의 실시예와 동일하다. 즉, 도 4b의 선 B-B에 따른 제1동일단면 구간(S1)의 종방향 단면은 도 2와 동일하므로 도 5에 도시된 실시예에 대한 제1동일단면 구간(S1)의 종방향 단면 형상을 반복하여 도시하는 것은 생략하였다.
본 발명의 강합성 PSC 거더(100)에서는 도 2에 도시된 것처럼 중공부(10)가 콘크리트부(1)에 형성되어 있는 단면 형상으로 제1동일단면 구간(S1)이 형성된 후에, 종방향 양단 방향으로 단면의 형상이 변화되어 가는 단면변화 구간(T)이 존재할 수 있는데, 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 단면변화 구간(T)에서는 종방향 양단 방향으로 가면서 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에서 콘크리트가 채워지는 깊이가 점점 증가한다. 즉, 단면변화 구간(T)에서는 종방향 양단 방향으로 가면서, 한 쌍의 복부판(21) 사이에서 콘크리트부(1)의 콘크리트가 채워지는 깊이를 제한하기 위하여 한 쌍의 복부판(21) 사이에 설치되는 수평연결판(24)의 높이가 점차로 아래로 내려가게 되고, 그에 따라 제2콘크리트 부분(102)의 크기가 아래쪽으로 점차 증가하는 것이다. 종방향 양단 방향으로 가면서 콘크리트부(1)의 제2콘크리트 부분(102)의 크기가 점차로 증가하게 되고, 그에 따라 종국적으로 강합성 PSC 거더(100)의 양단부 즉, 단면변화 구간(T)과 이어지는 제2동일단면 구간(S2)에서는 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격 전체가 콘크리트로 채워져서, 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격 전체에 제2콘크리트 부분(102)이 형성되어 있는 단면 형상을 가질 수 있다.
위와 같이 강합성 PSC 거더(100)의 단면변화 구간(T)과 양단부에서는 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에 채워지는 콘크리트부(1)의 단면 크기가 확대되어 있으므로, 부모멘트에 대한 저항 능력이 크게 향상되는 효과가 발휘된다.
본 발명에 따른 PSC 거더(100)는 단독으로 사용되어 단경간 교량 등에 이용될 수도 있지만, 복수개의 PSC 거더(100)가 종방향으로 연속배치된 다경간 구조로 사용될 수 있다. 도 7에는 본 발명의 강합성 PSC 거더(100) 2개가 종방향으로 연속 배치되어 있는 상태 즉, 본 발명에 따른 PSC 거더의 연속구조를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 상태에 대한 횡방향 측면도가 도시되어 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 것처럼, 복수개의 강합성 PSC 거더(100)를 종방향으로 연속시켜 다경간으로 사용할 경우, 연속되는 지점부에서 발생되는 부모멘트에 대응한 보강을 위하여, 부모멘트 보강용 긴장재(4)가 강합성 PSC 거더(100) 내에 더 배치될 수 있다. 즉, 2개의 이웃하는 강합성 PSC 거더(100) 양쪽에 걸쳐서 콘크리트부(1)에 부모멘트 보강용 긴장재(4)가 긴장 배치될 수 있는 것이다. 이를 위하여, 강합성 PSC 거더(100)의 연속 단부에서 콘크리트부(1)의 상면에는 오목부(13)를 형성하고, 2개의 이웃하는 강합성 PSC 거더(100) 양쪽에 걸쳐서 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101) 내에 배치되는 부모멘트 보강용 긴장재(4)의 단부가 각각 오목부(13) 내에 긴장 정착되도록 할 수 있다.
위의 설명에서는 2개의 강합성 PSC 거더(100)가 연속화되는 2경간 상태만 설명하였으나, 본 발명에서는 3경간 이상의 연속화 형태로 강합성 PSC 거더(100)가 배치될 수도 있다. 도 9에는 3개의 강합성 PSC 거더(100)가 연속된 3경간 연속상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 강합성 PSC 거더(100)는 2개뿐만 아니라, 도 9에 도시된 것처럼 3개, 또는 그 이상의 개수로 연속 배치되어 연속화될 수 있다. 이와 같은 복수개의 강합성 PSC 거더(100)의 연속화하는 구조는 앞서 설명한 내용과 동일하므로 반복 설명은 생략한다.
도 10에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 강합성 PSC 거더(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 11에는 도 10에 도시된 강합성 PSC 거더(100)의 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 12에는 도 11의 선 P-P에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 11의 선 Q-Q에 따른 개략적인 종방향 단면도가 도시되어 있으며, 도 14에는 도 10 및 도 11에 도시된 PSC 거더(100)의 종방향 양단부측에서의 측면도 즉, 도 11의 화살표 R 방향으로 바라본 개략적인 종방향 측면도가 도시되어 있다.
도 10 내지 도 14에 예시된 실시예에 따른 강합성 PSC 거더(100) 역시, 앞서 설명한 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)와 마찬가지로, 콘크리트부(1)와 강재부(2)가 일체로 합성된 구성을 가지고 있고, 강재부(2)는, 연직하게 세워져 있고 종방향으로 길게 연장되어 있으며 횡방향으로는 간격을 두고 서로 마주보는 한 쌍의 복부판(21)과, 상기 복부판(21)의 하단에 일체로 결합 구비되는 하부플랜지(22)를 포함하는 구성을 가진다. 그리고 도 4a 내지 도 6에 도시된 실시예와 마찬가지로 도 10 내지 도 14에 도시된 본 발명의 강합성 PSC 거더(100) 역시 종방향의 양단으로 가면서 점차 그 단면 형상이 변화될 수 있으며, 이 경우 강합성 PSC 거더(100)의 중앙부에는 단면의 형상이 일정하게 유지되는 제1동일단면 구간(S1)이 존재하고, 제1동일단면 구간(S)의 종점부터 각각 양단 방향으로 소정 길이의 구간에 걸쳐서, 단면의 형상이 변화되어 가는 단면변화 구간(T)이 존재하게 되며, 단면변화 구간(T)부터 종방향의 양단면까지 또다시 단면 형상이 일정하게 유지되는 제2동일단면 구간(S2)이 존재하게 된다. 이와 같이, PSC 거더(100)의 단면 형상이 종방향 양단으로 가면서 변화되는 경우, 단면변화 구간(T)과 제2동일단면 구간(S2)에서 상부플랜지(1)에는 중공부(10)가 존재하지 않고, 제1동일단면 구간(S1)에서만 상부플랜지(1)에 중공부(10)가 형성되어 존재할 수 있다. 즉, 단면변화 구간(T)과 제2동일단면 구간(S2)은 충실 단면으로 이루어지고, 제1동일단면 구간(S1)만이 상부플랜지(1)에 중공부(10)가 형성된 단면을 가질 수 있는 것이다.
우선 제1동일단면 구간(S1)에서의 구성을 살펴보면, 도 2를 참조하여 설명한 것과 마찬가지로, 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)은 강재부(2)의 복부판(21) 위쪽에 일체화된 상태로 존재하며, 콘크리트가 수평연결판(24) 위쪽으로 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격 및 한 쌍의 복부판(21) 위쪽의 공간에 타설되어 제2콘크리트 부분(102)과 제1콘크리트 부분(101)을 형성함으로써, 일체로 이루고 있는 제1콘크리트 부분(101)과 제2콘크리트 부분(102)에 의해 콘크리트부(1)를 형성하게 된다. 앵커부재(23), 전단연결재(231), 수평연결판(24), 중공부(10) 및 경량 채움재(11)의 구성은 앞서 살펴본 도 2의 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.
또한 도 4a 내지 도 6에 도시된 실시예와 마찬가지로 도 10 내지 도 14에 도시된 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)에서도 단면의 연직방향 하부에는, 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에, 긴장재(3)가 종방향으로 길게 연장되어 배치된다. 긴장재(3)의 종방향 양단은 각각 복부판(21)의 종방향 단부에서 정착된다. 도 11에서 점선으로 표현된 것은 종방향으로 배치된 긴장재(3)이며, 도면에서 도면부호 35는 긴장재(3)가 정착되는 정착장치(35)이다.
위와 같은 단면 형상으로 제1동일단면 구간(S1)이 형성된 후에, 종방향 양단 방향으로 단면의 형상이 변화되어 가는 단면변화 구간(T)이 존재하게 되고, 단면변화 구간(T)에서는 종방향 양단 방향으로 가면서 전체 강합성 PSC 거더(100)의 형고는 일정하게 유지한 상태에서 콘크리트부(1)의 연직 크기가 점차로 증가하게 되는데, 도 10 내지 도 14의 실시예의 경우, 콘크리트부(1)의 연직 크기가 아래쪽으로 증가하면서 한 쌍의 복부판(21)은 상단이 콘크리트부(1)에 매립되는 깊이도 증가한다. 즉, 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에서 콘크리트가 채워지는 깊이가 아래로 증가하여 제2콘크리트 부분(102)의 크기가 아래쪽으로 점점 증가하게 된다. 이와 같이 콘크리트부(1)의 제2콘크리트 부분(102)의 연직 크기가 증가할 수 있도록 하기 위하여, 한 쌍의 복부판(21) 사이에서 콘크리트부(1)의 콘크리트가 채워지는 깊이를 제한하는 용도로 한 쌍의 복부판(21) 사이에 설치되는 수평연결판(24)의 높이도 점차로 내려가게 된다.
한편, 도 10 내지 도 14의 실시예의 경우, 도 4a 내지 도 6의 실시예와 달리, 단면변화 구간(T)에서는 제2콘크리트 부분(102)의 연직 크기 증가에 더하여 한 쌍의 복부판(21) 외부에서도 제1콘크리트 부분(101)의 연직 크기가 아래쪽으로 증가한다. 이를 위하여 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)과 강재부(2)의 일체화를 위하여 복부판(21)에 구비되는 앵커부재(23)의 위치 역시 도면에 도시된 것처럼 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)의 하면 높이가 내려감에 따라 점차 아래로 내려갈 수 있다.
이와 같이 도 10 내지 도 14의 실시예의 경우, 단면변화 구간(T)에서는 종방향 단부로 갈수록 복부판(21)의 상부 전체가 콘크리트부(1)에 더 깊게 매립되는 것이다. 복부판(21)에서 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)에 매립되는 부분에는 콘크리트부(1)와의 일체화를 위하여 도면에 도시된 것처럼 복부판(21)의 외면에는 스터드 등의 전단연결재(231)가 일체로 돌출 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이 종방향 양단 방향으로 가면서 콘크리트부(1)의 연직 크기가 점차로 증가하게 되면, 종국적으로 강합성 PSC 거더(100)의 양단부에서는 제2동일단면 구간(S2)이 존재하게 되는데, 단면변화 구간(T)과 이어지는 제2동일단면 구간(S2)에서는 도 14에 도시된 것처럼, 강재부(2)의 복부판(21) 전체가 콘크리트부(1)에 매립되어, 외부에서 볼 때는 콘크리트부(1)에 의한 사각형의 단면 형상을 가질 수 있다.
도 10 내지 도 14의 실시예에 따른 본 발명의 강합성 PSC 거더(100)의 효과 및 장점은 실질적으로 도 4a 내지 도 6의 실시예와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 10 내지 도 14의 실시예에 따른 본 발명의 강합성 PSC 거더(100) 역시 복수개가 종방향으로 연속배치되어 다경간의 형태로 사용될 수 있다. 즉, 도 10 내지 도 14의 본 발명에 따른 강합성 PSC 거더(100) 역시 단독으로 사용되어 단경간 교량 등에 이용될 수도 있지만, 2개 내지 3개 이상의 강합성 PSC 거더(100)가 종방향으로 연속배치된 다경간 구조로 사용될 수 있는 것이다. 도 15에는 도 10에 도시된 강합성 PSC 거더(100) 2개가 종방향으로 연속 배치되어 있는 2경간 연속구조를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 16에는 도 15의 2경간 연속구조에 대한 개략적인 측면도가 도시되어 있다.
또한 도 10 내지 도 14의 강합성 PSC 거더(100) 역시, 앞서 살펴본 다른 실시예와 마찬가지로, 3경간 이상의 연속화 형태로 배치될 수도 있다. 도 17에는 도 10 내지 도 14에 도시된 실시예의 강합성 PSC 거더(100) 3개가 연속된 3경간 연속상태에 대한 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 10에 도시된 강합성 PSC 거더(100)를 3개 이상 연속화하기 위하여 부모멘트 보강용 긴장재(4)가 PSC 거더(100) 내에 배치되는 구성 등은 앞서 살펴본 도 4a 내지 도 9의 실시예와 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
1: 콘크리트부
2: 강재부
10: 중공부
100: 강합성 PSC 거더

Claims (5)

  1. 콘크리트부(1)와 강재부(2)로 이루어지며;
    강재부(2)는, 연직하게 세워져 있고 종방향으로 길게 연장되어 있으며 횡방향으로는 간격을 두고 서로 마주보는 한 쌍의 복부판(21)과, 상기 복부판(21)의 하단에 일체로 결합 구비되는 하부플랜지(22)를 포함하여 구성되고;
    콘크리트부(1)는, 한 쌍의 복부판(21) 상단 위쪽의 위치에서 다각형의 단면을 가지도록 형성된 제1콘크리트 부분(101)과, 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에 채워지는 제2콘크리트 부분(102)이 일체를 이루고 있는 구성을 가지며;
    한 쌍의 복부판(21)의 하부에서 한 쌍의 복부판(21) 사이에는 종방향으로 긴장재(3)가 배치되고 긴장재(3)의 단부가 복부판(21)의 종방향 양단에 긴장 정착되어 종방향으로 긴장력이 도입되어 있고;
    한 쌍의 복부판(21) 상단 위쪽의 위치에서 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)내에는 종방향으로 연장되어 있는 중공부(中空部)(10)가 형성되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 강합성 PSC 거더.
  2. 제1항에 있어서,
    중공부(10)에는 경량 채움재(11)가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 강합성 PSC 거더.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    강합성 PSC 거더(100)의 중앙부에는, 단면 형상이 일정하게 유지되는 제1동일단면 구간(S1)이 존재하고;
    제1동일단면 구간(S)의 종점부터 각각 양단 방향으로, 단면의 형상이 변화되어 가는 단면변화 구간(T)이 존재하며;
    단면변화 구간(T)부터 종방향의 양단면까지 단면 형상이 일정하게 유지되는 제2동일단면 구간(S2)이 존재하는 구성을 가지고 있는데;
    단면변화 구간(T)에서는 종방향 양단 방향으로 가면서 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에서 콘크리트가 채워지는 깊이가 점점 증가하게 되어, 제2콘크리트 부분(102)의 연직 크기가 아래쪽으로 점차 증가하며;
    제2동일단면 구간(S2)에서는 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격 전체가 콘크리트로 채워져서, 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격 전체에 제2콘크리트 부분(102)이 형성되어 있는 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 강합성 PSC 거더.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    강합성 PSC 거더(100)의 중앙부에는, 단면 형상이 일정하게 유지되는 제1동일단면 구간(S1)이 존재하고;
    제1동일단면 구간(S)의 종점부터 각각 양단 방향으로, 단면의 형상이 변화되어 가는 단면변화 구간(T)이 존재하며;
    단면변화 구간(T)부터 종방향의 양단면까지 단면 형상이 일정하게 유지되는 제2동일단면 구간(S2)이 존재하는 구성을 가지고 있는데;
    단면변화 구간(T)에서는 종방향 양단 방향으로 가면서 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에서 콘크리트가 채워지는 깊이가 점점 증가하게 되어, 제2콘크리트 부분(102)의 연직 크기가 아래쪽으로 점차 증가할 뿐만 아니라, 한 쌍의 복부판(21)의 외부에서도 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)의 연직 크기가 아래쪽으로 증가하며;
    제2동일단면 구간(S2)에서는 한 쌍의 복부판(21) 전체가 콘크리트부(1)를 이루는 콘크리트에 매립되어 있는 다각형 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 강합성 PSC 거더.
  5. 강합성 PSC 거더(100)가 다경간으로 연속되어 있는 연속구조로서,
    강합성 PSC 거더(100)는, 콘크리트부(1)와 강재부(2)로 이루어지며;
    강합성 PSC 거더(100)의 강재부(2)는, 연직하게 세워져 있고 종방향으로 길게 연장되어 있으며 횡방향으로는 간격을 두고 서로 마주보는 한 쌍의 복부판(21)과, 상기 복부판(21)의 하단에 일체로 결합 구비되는 하부플랜지(22)를 포함하여 구성되고
    강합성 PSC 거더(100)의 콘크리트부(1)는, 한 쌍의 복부판(21) 상단 위쪽의 위치에서 다각형의 단면을 가지도록 형성된 제1콘크리트 부분(101)과 한 쌍의 복부판(21) 사이의 간격에 채워지는 제2콘크리트 부분(102)이 일체를 이루고 있는 구성을 가지며;
    강합성 PSC 거더(100)는, 한 쌍의 복부판(21)의 하부에서 한 쌍의 복부판(21) 사이에는 종방향으로 긴장재(3)가 배치되고 긴장재(3)의 단부가 복부판(21)의 종방향 양단에 긴장 정착되어 종방향으로 긴장력이 도입되어 있고, 한 쌍의 복부판(21) 상단 위쪽의 위치에서 콘크리트부(1)의 제1콘크리트 부분(101)내에는 종방향으로 연장되어 있는 중공부(中空部)(10)가 형성되어 있는 구성을 가지며;
    강합성 PSC 거더(100)가 종방향으로 복수개 연속 배치되어 있고;
    강합성 PSC 거더(100)의 연속 단부에서 콘크리트부(1)의 상면에는 오목부(13)가 형성되어 있으며;
    2개의 이웃하는 강합성 PSC 거더(100) 양쪽에 걸쳐서 콘크리트부(1)에 부모멘트 보강용 긴장재(4)가 긴장 배치되어 있되, 부모멘트 보강용 긴장재(4)의 단부가 각각 오목부(13) 내에 긴장 정착되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 PSC 거더의 연속구조.
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