KR20180058971A - 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 및 그 시공방법 - Google Patents

아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복부판 내측으로 아치 웨브 2중판을 설치하여 콘크리트를 충진 합성함으로써 좌굴저항성 증대에 의한 구조성능의 개선과 경제성, 시공성 등을 향상시킬 수 있는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 및 그 시공방법을 제공한다.
이를 위하여 본 발명은 하부 플랜지, 하부 플랜지에 대응하여 상방향으로 이격 설치된 상부 플랜지, 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 외벽체를 구성하는 복부판으로 이루어진 중공의 강박스; 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 내벽체를 구성하고 복부판을 향하여 만곡된 아치 웨브; 아치 웨브와 복부판에 의해 구획된 벽체 공간에 콘크리트를 충진할 수 있도록 상부 플랜지에 천공된 충진구; 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근; 아치 웨브와 복부판의 대향면에 일정 간격으로 설치된 스터드 및; 벽체 공간에 충진되어 일체로 합성되는 충진콘크리트부가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 및 그 시공방법{Concrete steel box girder with arch web double plate and its construction method}
본 발명은 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복부판 내측으로 아치 웨브 2중판을 설치하여 콘크리트를 충진 합성함으로써 좌굴저항성 증대에 의한 구조성능의 개선과 경제성, 시공성 등을 향상시킬 수 있는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 및 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 거더는 상부슬래브에 가해지는 하중을 버티기 위한 교량 구조물로, 보통 I형이나 상자형 단면으로 제작된다.
근래 들어 경제적으로 저렴하면서도 구조적으로 강성이 우수한 강박스 거더를 개발하기 위해 강재를 절감할 수 있는 콘크리트 충진 합성거더의 개발이 진행되고 있다.
등록특허공보 제10-1182682호(2012. 9. 18. 공고)는 '이중 복부판형 충진 합성거더 및 이를 이용한 거더교와 그 제작 및 가설방법'에 관한 것으로, 여기에는 단일의 강재의 하부 플랜지, 하부 플랜지 상면에 수직방향으로 결합되며 좌측 및 우측 각각에 한 쌍씩 구비되는 강재의 복부판, 좌측 및 우측 각각에 구비된 복부판 사이에 콘크리트를 충진하여 형성되는 콘크리트 충진부 및, 좌측 및 우측 각각에 구비되어 복부판 및 콘크리트 충진부를 덮는 강재의 상부 플랜지를 포함하여 상부가 개방되는 박스 형태로 구성되며, 하부 플랜지의 상면에는 T자 형태로 형성되어 결합되는 강재의 인장보강재를 포함하는 구성이 기재되어 있다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 종래의 콘크리트 충진 합성거더는 상부가 개방되는 박스 형태로 구성되어 비교적 단가가 높은 강재의 사용 비율을 줄일 수 있다는 점에서 경제적인 면에서는 우수하다 할 것이나 지장간 거리가 길어지고 큰 강박스 거더 개발에 요구되는 좌굴저항성 증대에 관한 구조성능의 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 개선 사항을 감안하여 안출된 것으로, 복부판 내측으로 아치 웨브 2중판을 설치하여 콘크리트를 충진 합성함으로써 좌굴저항성 증대에 의한 구조성능의 개선 및 구조성능의 개선에도 경제성, 시공성 등을 향상시킬 수 있는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기의 과제를 달성하기 위하여, 하부 플랜지, 하부 플랜지에 대응하여 상방향으로 이격 설치된 상부 플랜지, 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 외벽체를 구성하는 복부판으로 이루어진 중공의 강박스; 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 내벽체를 구성하고 복부판을 향하여 만곡된 아치 웨브; 아치 웨브와 복부판에 의해 구획된 벽체 공간에 콘크리트를 충진할 수 있도록 상부 플랜지에 천공된 충진구; 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근; 아치 웨브와 복부판의 대향면에 일정 간격으로 설치된 스터드 및; 벽체 공간에 충진되어 일체로 합성되는 충진콘크리트부가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기의 충진구는 부모멘트구간을 회피하여 상부 플랜지에 천공하되, 정모멘트구간에서는 콘크리트의 충진이 용이하도록 장홀형태로 천공된 것을 특징으로 한다.
상기의 벽체 공간에는 부모멘트구간에서 상부에 인장보강철근이 더 배근되고, 정모멘트구간에서는 하부에 인장보강철근이 더 배근되는 것을 특징으로 한다.
상기의 스터드는 아치 웨브와 복부판의 대향면에 지그재그로 배치된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 교각과 교대 사이에 교량하부구조를 설치하고, 하부 플랜지, 하부 플랜지에 대응하여 상방향으로 이격 설치된 상부 플랜지, 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 외벽체를 구성하는 복부판으로 이루어진 중공의 강박스로써, 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 내벽체를 구성하고 복부판을 향하여 만곡된 아치 웨브; 아치 웨브와 복부판에 의해 구획된 벽체 공간에 콘크리트를 충진할 수 있도록 상부 플랜지에 천공된 충진구; 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근; 아치 웨브와 복부판의 대향면에 일정 간격으로 스터드가 설치된 강박스 거더를 제작하여 교량하부구조에 안착 설치하되, 충진구를 통해 벽체 공간에 콘크리트를 충진하여 충진콘크리트부를 일체로 합성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 강박스 거더 제작 과정에서, 벽체 공간에는 부모멘트구간에서 상부에 인장보강철근을 더 배근하고, 정모멘트구간에서는 하부에 인장보강철근을 더 배근하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복부판 내측으로 아치 웨브 2중판 및 스터드, 인장보강철근 등을 설치하여 콘크리트를 충진 합성함으로써 좌굴저항성 증대에 의한 구조성능의 개선과 경제성, 시공성 등을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 설치 예를 보인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 구조를 설명하기 위한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 단면 구조를 보인 도,
도 4는 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 정모멘트 구간에서의 단면 구조를 보인 도,
도 5는 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 부모멘트 구간에서의 단면 구조를 보인 도,
도 6은 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 인장철근의 배근 예를 보인 측단면도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 및 그 시공방법의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 설치 예를 보인 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 구조를 설명하기 위한 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 단면 구조를 보인 도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더는 하부 플랜지(10), 하부 플랜지(10)에 대응하여 상방향으로 이격 설치된 상부 플랜지(20), 상부 플랜지(20)와 하부 플랜지(10) 간에 외벽체를 구성하는 복부판(30)으로 이루어진 중공의 강박스; 상부 플랜지(20)와 하부 플랜지(10) 간에 내벽체를 구성하고 복부판(30)을 향하여 만곡된 아치 웨브(40); 아치 웨브(40)와 복부판(30)에 의해 구획된 벽체 공간에 콘크리트를 충진할 수 있도록 상부 플랜지(20)에 천공된 충진구(50); 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근(60); 아치 웨브(40)와 복부판(30)의 대향면에 일정 간격으로 설치된 스터드(70) 및; 벽체 공간에 충진되어 일체로 합성되는 충진콘크리트부(80)로 이루어진다.
상기의 기술적 구성에서, 강박스는 강판으로 제작된 하부 플랜지(10), 상부 플랜지(20), 복부판(30)이 중공의 박스 형태로 용접되어 하나의 구조물을 이루게 되는데, 강박스 내부에 내벽체를 구성하는 아치 웨브(40)가 용접되어 강박스의 양측에 2중판의 벽체 구조를 갖게 된다.
아치 웨브(40)는 상부와 하부가 곡면가공되어 복부판(30)을 향하여 만곡되는데, 복부판(30)과 나란하게 배치된 상태에서 중간부분은 폭이 좁고 상부와 하부는 보다 폭이 넓은 구조를 갖게 된다.
즉, 아치 웨브(40)는 좌굴저항성 증대를 위해 콘크리트가 충진되는 복부판(30) 측으로 미리 곡면 가공해 둠으로써 압축 하중이 발생하더라도 충진콘크리트 측으로 작용함으로써 좌굴에 대응할 수 있게 된다.
스터드(70)는 볼트 형상의 전단연결재로 콘크리트와의 부착력을 극대화 할 수 있도록 외측으로 돌설된 돌기가 배치될 수 있다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 강박스의 양측에 콘크리트를 충진하기 위한 벽체 공간이 마련되고, 충진구(50)를 통해 콘크리트가 충진되는 경우 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근(60), 아치 웨브(40)와 복부판(30)의 대향면에 일정 간격으로 설치된 스터드(70)가 콘크리트에 매립되어 일체로 합성되게 된다.
이때, 콘크리트의 양생시 수축현상이 발생하더라도 곡면 가공된 아치 웨브(40)가 복부판(30) 측으로 변위되어 벽체 공간에서의 갭 발생을 억제함으로써 복부판(30)과 아치 웨브(40), 충진콘크리트가 일체로 벽체를 구성하게 되고, 좌굴저항성을 보다 증대할 수 있게 된다.
미설명부호 100는 다이어프램으로 그 중심부분에 작업자의 이동이 가능하도록 통로가 천공되고, 미설명부호 110은 하부 플랜지 상면에 강관 형태로 용접 설치되는 인장보강재이다.
다음, 상기의 충진구(50)는 부모멘트구간을 회피하여 상부 플랜지(20)에 천공하되, 정모멘트구간에서는 콘크리트의 충진이 용이하도록 장홀형태로 천공된다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 교각(1)과 교대(2) 사이에 강박스 거더가 안착 설치되는 경우 교대(2)에 의해 지지되는 강박스 거더 하부에는 압축응력이 작용하고, 상부에는 인장응력이 작용하게 되어 상부 플랜지(20)에 변형을 가하지 않음으로써 인장응력에 충분히 대응할 수 있게 된다.
반대로 정모멘트구간에서는 강박스 거더 하부에 인장응력이 작용하고, 상부에는 압축응력이 작용하므로 콘크리트를 충진하기 위한 충진구(50)를 장홀형태로 천공하여 보다 콘크리트의 충진이 용이하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 정모멘트 구간에서의 단면 구조를 보인 도, 도 5는 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 부모멘트 구간에서의 단면 구조를 보인 도, 도 6은 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더의 인장철근의 배근 예를 보인 측단면도이다.
도 4 내지 6를 참조하면, 상기의 벽체 공간에는 부모멘트구간에서 상부에 인장보강철근(90)이 더 배근되고, 정모멘트구간에서는 하부에 인장보강철근(90)이 더 배근된다.
이는 전술한 바와 같이 교각(1)과 교대(2) 사이에 강박스 거더가 안착 설치되는 경우 인장응력이 작용하는 부분에 인장철근을 더 배근함으로써 충진콘크리트부(80)의 파괴를 방지하고 버팀력을 증대시킴으로써 구조성능을 개선할 수 있게 된다.
즉, 교각(1)과 교대(2) 사이의 정모멘트구간에서는 벽체 공간의 하부에 인장보강철근(90)을 더 배근하고, 교대(2)에 의해 지지되는 부모멘트구간에서는 벽체 공간의 상부에 인장보강철근(90)을 더 배근함으로써 강박스 거더의 구조성능을 개선할 수 있게 된다.
그리고 상기의 스터드(70)는 아치 웨브(40)와 복부판(30)의 대향면에 지그재그로 배치된다.
스터드(70)는 전술한 바와 같이 볼트 형상의 전단연결재로, 아치 웨브(40)와 복부판(30)의 대향면에 지그재그로 배치하여 충진콘크리트부(80)의 부착력을 극대화함으로써 적정 간격의 유지로 국부좌굴시 뽑힘이나 크랙발생을 방지할 수 있게 된다.
다음은 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 시공방법에 대하여 설명한다.
전술한 기술구성 및 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 시공방법은, 교각(1)과 교대(2) 사이에 교량하부구조(3)를 설치하고, 하부 플랜지(10), 하부 플랜지(10)에 대응하여 상방향으로 이격 설치된 상부 플랜지(20), 상부 플랜지(20)와 하부 플랜지(10) 간에 외벽체를 구성하는 복부판(30)으로 이루어진 중공의 강박스로써, 상부 플랜지(20)와 하부 플랜지(10) 간에 내벽체를 구성하고 복부판(30)을 향하여 만곡된 아치 웨브(40); 아치 웨브(40)와 복부판(30)에 의해 구획된 벽체 공간에 콘크리트를 충진할 수 있도록 상부 플랜지(20)에 천공된 충진구(50); 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근(60); 아치 웨브(40)와 복부판(30)의 대향면에 일정 간격으로 스터드(70)가 설치된 강박스 거더를 제작하여 교량하부구조(3)에 안착 설치하되, 충진구(50)를 통해 벽체 공간에 콘크리트를 충진하여 충진콘크리트부(80)를 일체로 합성 시공한다.
또한, 상기의 강박스 거더 제작 과정에서, 벽체 공간에는 부모멘트구간에서 상부에 인장보강철근(90)을 더 배근하고, 정모멘트구간에서는 하부에 인장보강철근(90)을 더 배근하여 시공한다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 강박스의 양측에 콘크리트를 충진하기 위한 벽체 공간을 마련하고, 충진구(50)를 통해 콘크리트를 충진하여 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근(60), 아치 웨브(40)와 복부판(30)의 대향면에 일정 간격으로 설치된 스터드(70)를 일체로 합성하게 된다.
따라서 콘크리트의 양생시 수축현상이 발생하더라도 곡면 가공된 아치 웨브(40)가 복부판 측으로 변위되어 벽체 공간에서의 갭 발생을 억제함으로써 복부판(30)과 아치 웨브(40), 충진콘크리트가 일체로 벽체를 구성하게 되어 좌굴저항성을 보다 증대할 수 있게 된다.
또한 인장응력이 작용하는 강박스 거더에 인장보강철근(90)이 더 배근 시공됨으로써 충진콘크리트부(80)의 파괴를 방지하고 버팀력을 증대시켜 구조성능을 개선할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시 예로서, 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 사항의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
1 : 교각
2 : 교대
3 : 교량하부구조
10: 하부 플랜지
20: 상부 플랜지
30: 복부판
40: 아치 웨브
50: 충진구
60: 인장철근
70: 스터드
80: 충진콘크리트부
90: 인장보강철근
100: 다이아프램
110: 인장보강재

Claims (6)

  1. 하부 플랜지,
    상기 하부 플랜지에 대응하여 상방향으로 이격 설치된 상부 플랜지,
    상기 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 외벽체를 구성하는 복부판으로 이루어진 중공의 강박스;
    상기 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 내벽체를 구성하고 상기 복부판을 향하여 만곡된 아치 웨브;
    상기 아치 웨브와 상기 복부판에 의해 구획된 벽체 공간에 콘크리트를 충진할 수 있도록 상기 상부 플랜지에 천공된 충진구;
    상기 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근;
    상기 아치 웨브와 상기 복부판의 대향면에 일정 간격으로 설치된 스터드 및;
    상기 벽체 공간에 충진되어 일체로 합성되는 충진콘크리트부가 구비된 것을 특징으로 하는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 충진구는 부모멘트구간을 회피하여 상기 상부 플랜지에 천공하되, 정모멘트구간에서는 콘크리트의 충진이 용이하도록 장홀형태로 천공된 것을 특징으로 하는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 벽체 공간에는 부모멘트구간에서 상부에 인장보강철근이 더 배근되고, 정모멘트구간에서는 하부에 인장보강철근이 더 배근되는 것을 특징으로 하는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스터드는 상기 아치 웨브와 상기 복부판의 대향면에 지그재그로 배치된 것을 특징으로 하는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더.
  5. 교각과 교대 사이에 교량하부구조를 설치하고,
    하부 플랜지, 상기 하부 플랜지에 대응하여 상방향으로 이격 설치된 상부 플랜지, 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 외벽체를 구성하는 복부판으로 이루어진 중공의 강박스로써, 상기 상부 플랜지와 하부 플랜지 간에 내벽체를 구성하고 상기 복부판을 향하여 만곡된 아치 웨브; 상기 아치 웨브와 상기 복부판에 의해 구획된 벽체 공간에 콘크리트를 충진할 수 있도록 상기 상부 플랜지에 천공된 충진구; 상기 벽체 공간에 길이방향으로 배근된 인장철근; 상기 아치 웨브와 상기 복부판의 대향면에 일정 간격으로 스터드가 설치된 강박스 거더를 제작하여 상기 교량하부구조에 안착 설치하되, 상기 충진구를 통해 상기 벽체 공간에 콘크리트를 충진하여 충진콘크리트부를 일체로 합성하는 것을 특징으로 하는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 시공방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 강박스 거더 제작 과정에서, 상기 벽체 공간에는 부모멘트구간에서 상부에 인장보강철근을 더 배근하고, 정모멘트구간에서는 하부에 인장보강철근을 더 배근하는 것을 특징으로 하는 아치 웨브 2중판을 갖는 충진콘크리트 강박스 거더 시공방법.

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