WO2021157944A1 - 아치형보강재를 포함하는 강합성 psc 거더 - Google Patents

아치형보강재를 포함하는 강합성 psc 거더 Download PDF

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WO2021157944A1
WO2021157944A1 PCT/KR2021/001081 KR2021001081W WO2021157944A1 WO 2021157944 A1 WO2021157944 A1 WO 2021157944A1 KR 2021001081 W KR2021001081 W KR 2021001081W WO 2021157944 A1 WO2021157944 A1 WO 2021157944A1
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girder
arcuate
plate
reinforcing material
psc girder
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PCT/KR2021/001081
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송병표
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(주)리빌텍이엔씨
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2/00—Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D4/00—Arch-type bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01D2101/00—Material constitution of bridges
    • E01D2101/20—Concrete, stone or stone-like material
    • E01D2101/24—Concrete
    • E01D2101/26—Concrete reinforced
    • E01D2101/28—Concrete reinforced prestressed

Definitions

  • the present invention relates to a steel composite PSC girder including an arcuate reinforcing material, and more particularly, by using an effective increase in sectional rigidity including an upwardly convex arcuate reinforcing material inside a girder body, reduction of deflection and stress and vibration reduction effect during load action It relates to a steel composite PSC girder comprising an arcuate stiffener having a.
  • Bridge structures that cross rivers or roads have been developed in a wide variety of shapes and materials.
  • prefabricated girder is installed on the lower structure and the concrete floor plate is poured on the upper part of the girder on site to construct the structure.
  • the type is classified according to the shape and material of the girder, and the type is determined by the length and construction cost of the bridge structure suitable for the topographical conditions. Therefore, the performance of the girder, which is composited with cast-in-place floor plate concrete, becomes a very important structural matter.
  • a girder-applied bridge is planned with a steel girder to lower the height of the structure, or a PSC girder with a relatively simple material composition to satisfy economic feasibility.
  • PSC steel composite pre-stressed concrete
  • Patent Document 1 proposes a girder that can withstand a high load while minimizing the size of the cross-section by forming the cross-section of the girder differently depending on the location, but the shape of the cross-section is complicated, so the manufacture The process was cumbersome, and there was a problem in that shear failure occurred due to the rapid cross-sectional change of the girder body.
  • the present invention provides a steel composite PSC girder including an arcuate stiffener, comprising: a girder body having a long shape in the throttle direction; a sole plate that can be disposed at the lower ends of both ends of the girder body; an arcuate reinforcing material formed of a vertically disposed plate-shaped member of a steel material, both ends supported by the sole plate, and disposed inside the girder body in the form of an upwardly convex arc between both ends; a horizontal steel plate disposed by being joined to a portion of the upper end of the arcuate stiffener, a portion of which may be exposed to the outside through the upper surface of the girder body, and having a plate shape extending in length in the throttle direction; and a jack-up reinforcing plate partially joined to each of the sole plate and the arcuate reinforcing material, and distributing the load applied to the sole plate; Including, the sole plate, the arcuate reinforcing material,
  • both ends of the girder body are formed with end enlarged blocks protruding in a direction perpendicular to the throttle axis
  • the sole plate is arranged to extend to the end enlarged block
  • the jack-up reinforcing plate extends to the end enlarged block to be disposed perpendicular to the sole plate and may be disposed inside the end expansion block.
  • the rigid composite PSC girder is disposed on the side surface of the end enlarged block, is provided with a crossbeam connecting reinforcing bar that can couple the end crossbeam, and the normal direction of the side surface may be a direction perpendicular to the bridge axis.
  • the jack-up reinforcing plate may be formed with a strand through-hole through which the strand of the PSC girder can be disposed.
  • the rigid composite PSC girder further includes a central crossbeam bracket that can be combined with a central crossbeam disposed between the girder and the girder and fixed, and the cross-section of one end of the central crossbeam bracket is a throttle of the arcuate stiffener. It may be coupled to the side surface in a right angle direction in the form of pre-bonding.
  • the central cross beam bracket, the central cross beam coupling portion coupled to the central cross beam; and an arcuate reinforcing member that is vertically disposed and coupled to the arcuate reinforcing material and the horizontal steel plate; may include.
  • the steel composite PSC girder may further include an arcuate reinforcing material attached to both sides of the arched reinforcing material in a direction perpendicular to the bridge axis to increase the rigidity of the arched reinforcing material.
  • a plurality of shear connectors for coupling with the girder body may be provided on both sides of the arcuate reinforcing material in the direction perpendicular to the throttle, the upper surface of the sole plate, and both sides of the jack-up reinforcing plate in the throttle direction.
  • the upper surface of the horizontal steel plate may be provided with a plurality of shear connectors for coupling with the bottom plate slab.
  • the steel composite PSC girder is coupled to the lower surface of the sole plate, and is formed of a plurality of plate-shaped members made of a steel material, the lower surface of which can be coupled to the bridge substructure; further comprising, wherein the arcuate stiffener further extends from both ends of the girder body to the lower side of the sole plate by the height of the support connection part, and the support connection part is coupled to a portion of the extended arcuate stiffener in a pre-bonding form.
  • the sole plate, the arcuate reinforcing material and the jack-up reinforcing plate are vertically coupled to each other at the end of the girder to exhibit the effect of exhibiting high strength.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the structure of a bridge using a steel composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the appearance of a rigid composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view schematically showing the internal structure of a rigid composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a steel structure of a steel composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view schematically showing an end structure of a rigid composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view schematically showing the structure of the central portion of the steel composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a structure in which an arcuate reinforcing material is applied to an arched reinforcing material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the structure of a central cross-beam bracket according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view schematically showing a steel structure of a steel composite PSC girder provided with a support connection according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view schematically illustrating a construction process of a steel composite PSC Ramen bridge provided with a support connection according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view schematically showing the appearance of various types of arch-shaped reinforcement according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the structure of a bridge using a steel composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • the bridge is constructed using a rigid composite PSC girder 10 according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of the steel composite PSC girders 10 are arranged side by side on the lower structure 50 of the bridge, such as a pier, and the plurality of the steel composite PSC girders 10 are at the end crossbeam 20 and the central crossbeam 30. fastened to each other by means of
  • the slab 40 is disposed on the upper portion of the rigid PSC girder 10 to serve as a bridge.
  • Figure 2 is a view schematically showing the appearance of a steel composite PSC girder according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a view schematically showing the internal structure of the steel composite PSC girder according to an embodiment of the present invention .
  • the rigid composite PSC girder 10 is a girder body 210 having a long shape in the throttle direction and is disposed inside the girder body 210 and tensioned by the girder body. It may include a strand 310 for applying a compressive force to the 210 . Such a strand 310 may be fixed by anchors 320 provided at both ends of the girder body 210 . With such a structure, in an embodiment of the present invention, a girder having an increased ability to respond to an external force can be configured by applying a stress through the strand 310 to the girder body 210 made of concrete.
  • both ends of the girder body 210 of the rigid composite PSC girder 10 may be formed with end enlargement blocks 220 protruding in a direction perpendicular to the bridge axis.
  • the end expansion block 220 is formed integrally with the girder body 210 to provide a space for installation of the hydraulic jack when the upper structure is raised for replacement of the bridge support during the period of use after completion of the bridge.
  • the rigid composite PSC girder 10 is disposed on the side surface of the end enlarged block 220, and is provided with a crossbeam connecting reinforcing bar 225 capable of coupling the end crossbeam 20.
  • the normal direction of the side surface is a direction perpendicular to the bridge axis.
  • the rigid composite PSC girder 10 may further include a central crossbeam bracket 150 that can be combined with a central crossbeam 30 disposed and fixed between the girder and the girder. .
  • the rigid PSC girder 10 includes a sole plate 130 disposed at the lower ends of both ends of the girder body 210 ; It is formed of a vertically disposed steel plate, both ends are supported by the sole plate 130, and a portion between both ends is arranged in the girder body 210 in the form of an upward convex arcuate reinforcing material 110; a horizontal steel plate 120 that is joined to a portion of the upper end of the arcuate reinforcing material 110 and partially exposed through the upper surface of the girder body 210; and a jack-up reinforcing plate 140 disposed vertically on each of the sole plate 130 and the arcuate reinforcing material 110 , some of which are joined, and distributing the load applied to the sole plate 130 ; may include.
  • a portion of the arcuate reinforcing material 110 joined to the horizontal steel plate 120 may have the same height as the upper surface of the girder body 210 and be formed in a straight line.
  • the horizontal steel plate 120 has a plate shape extending in length in the throttle direction, and is joined to a part of the upper end of the arcuate stiffener 110, thereby preventing the arcuate stiffener from being lateral buckling in a direction perpendicular to the throttle axis. can be performed.
  • the sole plate 130 is disposed at the lower ends of both ends of the girder body 210 and is coupled to the arcuate reinforcement 110 . Such a sole plate 130 serves to distribute and transmit the load when the rigid PSC girder 10 is coupled to the lower structure 50 of the bridge.
  • the sole plate 130 receives a concentrated load from the joint with the arcuate reinforcing material 110, it is vertically joined to the sole plate 130 and the arcuate reinforcing material 110 to distribute the load. 140) may be provided.
  • the sole plate 130 may be arranged to extend to the end enlarged block 220 , and the jack-up reinforcing plate 140 is extended to the end enlarged block 220 . It may be disposed perpendicular to the sole plate 130 and disposed inside the end enlargement block 220 . As such, the sole plate 130 and the jack-up reinforcing plate 140 are integrally configured up to the inside of the end enlarged block 220 so that the end enlarged block 220 can withstand the load by dispersing the load.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a steel structure of a steel composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • the arcuate reinforcing material 110 is vertically coupled to the sole plate 130 , and the jack-up reinforcing plate 140 is perpendicular to the sole plate 130 and the arcuate reinforcing material 110 . It can be seen that they are connected.
  • the sole plate 130 , the arcuate reinforcing material 110 and the jack-up reinforcing plate 140 are vertically coupled to each other at the end of the girder 10 , thereby exhibiting an effect of high strength.
  • a horizontal steel plate 120 is coupled to the upper central portion of the arcuate reinforcing material 110 .
  • the steel materials such as the arcuate reinforcing material 110, the horizontal steel plate 120, the sole plate 130 and the jack-up reinforcing plate 140 as shown in FIG. and structural stability can be ensured by such a configuration.
  • FIG. 5 is a view schematically showing the structure of a rigid composite PSC girder according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 (a) is a side view of the internal structure of the rigid composite PSC girder 10 in accordance with an embodiment of the present invention viewed in a direction perpendicular to the bridge axis
  • Figure 5 (b) is a plan view viewed from above.
  • the arcuate reinforcement 110 according to an embodiment of the present invention has a central upper end formed in a straight line, and the horizontal steel plate 120 is coupled thereto.
  • the arcuate reinforcing material 110 has an arcuate shape in which the central portion is convex upwards.
  • the arch shape In order to distribute a high load through the arch shape, the arch shape must have a high curvature. However, when the curvature of the arch shape is increased, the height of the arcuate reinforcing material 110 is also increased, so that the height of the girder body 210 is also increased.
  • the upper end of the central portion of the arcuate reinforcing material 110 is formed in a straight line in order to lower the height of the arcuate reinforcing material 110 while having a high curvature.
  • the upper end of the central part is formed in a straight line as described above, there is a problem that the width of the arch shape is reduced in the central part. do.
  • the upper end of the central portion of the arcuate reinforcing material 110 is formed in a straight line and the horizontal steel plate 120 is combined, high structural stability can be secured while reducing the amount of steel used, and a vibration reduction effect can be exhibited.
  • the rigidity and eccentricity effect are increased by the horizontal steel plate 120, thereby exhibiting the effect of reducing the mold height.
  • both sides of the arch-shaped reinforcement 110 in the direction perpendicular to the bridge axis, the upper surface of the sole plate 130, and the jack-up reinforcement plate A plurality of shear connecting materials 115 for coupling with the girder body 210 are provided on both sides in the throttle direction at a predetermined interval on both sides of the throttle 140, and on the upper surface of the horizontal steel plate 120, a bottom plate slab ( 40) may be provided with a plurality of shear connectors 125 for coupling with a predetermined interval.
  • the steel material can exhibit the effect of securing the integrity with the girder body 210 and the upper floor plate slab 40 .
  • the bridge support 60 is positioned at the lower end of the end of the rigid composite PSC girder 10 to be combined with the lower structure 50 of the bridge.
  • the bridge bearing 60 is positioned between the upper structure and the lower structure of the bridge to resist the upper self-weight and to receive horizontal force and movement amount at all times or during earthquakes.
  • the rigid composite PSC girder 10 can secure a space in which the hydraulic jack 70 can be installed, including the end expansion block 220 as described above.
  • the hydraulic jack 70 may be installed at the lower end of the end expansion block 220, and at this time, the The sole plate 120 is provided at the lower end of the end enlarged block 220, and the jack-up reinforcing plate 140 is provided inside the end enlarged block 220, which is applied to the rigid PSC girder 10.
  • the load can be effectively distributed.
  • the rigid composite PSC girder 10 can exhibit the effect of raising and lowering the upper structure by easily mounting the hydraulic jack 70 when replacing the bridge bearing.
  • one bridge bearing 60 as shown in FIG. 6 is not disposed at the lower end of the end of the rigid PSC girder 10, but a plurality of bridge bearings 60 may be provided. there is.
  • the rigid composite PSC girder 10 according to an embodiment of the present invention can secure a space in which a plurality of bridge bearings 60 can be disposed by having the end enlargement block 220, whereby the girder (10) can exert the effect of preventing overturning or tilting during or after construction.
  • Fig. 7 (a) is a front view of the end of the rigid composite PSC girder viewed from the throttle direction
  • Fig. 7 (b) is a plan view of the end of the rigid composite PSC girder viewed from the upper direction.
  • the end of the girder body 210 is provided with an end enlarged block 220 as described above, and the end of the girder body 210 and the end enlarged block 220 of the
  • the sole plate 130 is located at the bottom to distribute the load applied by being connected to the bridge support 60 or the hydraulic jack 70, and by the jack-up reinforcement plate 140 disposed perpendicular to the sole plate 130. It distributes the load more effectively.
  • the jack-up reinforcing plate 140 may have a strand through-hole 145 through which the strand 310 of the PSC girder 10 can be disposed. 7, since the jack-up reinforcing plate 140 is disposed in a direction perpendicular to the sole plate 130 and the arcuate reinforcing material 110, when the girder body 210 is compressed in the axial direction, the strand ( 310) needs to be provided with a through hole for installing it.
  • FIG. 8 is a view schematically showing the structure of the central part of a steel composite PSC girder according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 schematically shows a structure in which an arcuate reinforcement is applied to an arched reinforcement according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 (a), (b) and (c) show a central section of the rigid PSC girder 10 according to different embodiments.
  • the cross-section of FIG. 8 may be a cross-section A-A' shown in FIG. 5(a).
  • FIG 8 (a) shows a cross-section of the embodiment in which the arcuate reinforcing material 160 is not included.
  • the arcuate reinforcing material 110 is provided with a shear connecting material 115 for easy coupling with the girder body 210, and the horizontal steel plate 120 is coupled to the upper end of the arcuate reinforcing material 110.
  • the horizontal steel plate 120 is provided with a shear connector 125 for easy coupling with the bottom plate slab 40 .
  • Figure 8 (b) shows a cross-section of the embodiment in which the arcuate reinforcing material (160a) is included.
  • the arcuate reinforcing material 160a may have an arcuate reinforcing material reinforcing material 160a of increased thickness on both sides of the arcuate reinforcing material 110 in a direction perpendicular to the bridge axis.
  • the arcuate reinforcing material reinforcing material 160a of the same arch form as the arcuate reinforcing material 110 is coupled to both sides of the arcuate reinforcing material 110 to increase the rigidity of the arched reinforcing material 110 .
  • the arcuate reinforcing material 160a may be welded to and coupled to the arcuate reinforcing material 110 .
  • FIG. 8(c) shows a cross-section of an embodiment in which the arcuate reinforcing material 160b is included.
  • the arcuate reinforcing material reinforcing material 160b is horizontally reinforcing rib-shaped arcuate reinforcing material reinforcing material 160b on both sides of the arcuate reinforcing material 110 in a direction perpendicular to the bridge axis.
  • the rib-shaped arcuate reinforcing material reinforcing material 160b of a curve following the arch form of the arcuate reinforcing material 110 is coupled to both sides of the arcuate reinforcing material 110 to increase the rigidity of the arched reinforcing material 110 .
  • the arcuate reinforcing material 160b may be welded to and coupled to the arcuate reinforcing material 110 .
  • FIG. 8 A perspective view of a steel structure in an embodiment such as (a), (b) and (c) of FIG. 8 is shown in (a), (b) and (c) of FIG. 9, respectively.
  • Fig. 9 (a) shows the embodiment in which the arch-shaped reinforcing material reinforcing material 160 as described above is not included
  • Fig. 9 (b) is an embodiment in which the thickness-increasing arc reinforcing material reinforcing material 160a is included.
  • An example is shown
  • FIG. 9( c ) shows an embodiment in which the horizontal reinforcing rib-type arcuate reinforcing material reinforcing material 160b is included.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the structure of a central cross-beam bracket according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 10 (a) is a front view of the central cross-beam bracket 150 coupled to the rigid composite PSC girder 10, viewed from the throttle direction, and Fig. 10 (b) is a plan view seen from the upper side, 10(c) is a perspective view.
  • a cross-section of one end side of the central cross-beam bracket 150 may be coupled to the side surface of the arcuate reinforcing member 110 in a direction perpendicular to the bridge axis in a pre-joint form.
  • the arcuate reinforcing member 153 is formed of a steel plate, and is vertically disposed and coupled to the arcuate reinforcing member 110 and the horizontal steel plate 120 .
  • the arcuate reinforcing member coupling part 153 may be welded to the arcuate reinforcing member 110 and the horizontal steel plate 120 .
  • the central crossbeam coupling part 151 may be disposed to protrude from the girder body 210 in a direction perpendicular to the bridge axis and be coupled to the central crossbeam 30 disposed between the girder and the girder.
  • a central crossbeam 30 may be made of steel, and the central crossbeam coupling part 151 has a coupling hole to be easily coupled to the central crossbeam 30 .
  • FIGS. 2 and 3 show an embodiment in which a pair of central crossbeam coupling parts 151 are provided on both sides in the vertical direction in the throttle axis in the central portion of the girder body 210 in the throttle direction, but the present invention is not limited thereto.
  • the central cross-beam coupling part 151 may be provided in the , or a plurality of central cross-beam coupling parts 151 may be provided.
  • the steel composite PSC girder 10 is coupled to the lower surface of the sole plate 130 and is formed of a plurality of plate-shaped members of steel material, the lower surface of which can be coupled to the bridge substructure.
  • connection unit 170 may further include.
  • the rigid composite PSC girder 10 may be integrally coupled with the lower structure 50 of the bridge by the support connection 170 such as this, and thus may be constructed in the same form as the compassion Bridge.
  • the arcuate stiffener 110 further extends from both ends of the girder body to the lower side of the sole plate 130 by the height of the support connection part 170, and the support connection part 170 is extended It may be combined with a portion of the arcuate reinforcing material 110 in a pre-bonding form.
  • the support connecting portion 170 includes a lower connecting portion plate 171 disposed to be spaced apart from the sole plate 130 by a predetermined distance; and a connection part vertical plate 172 interposed between the connection part lower plate 171 and the sole plate 130 and coupled thereto; may include.
  • the arcuate reinforcing material 110 may extend downwardly to the sole plate 130 by the length of the connecting part vertical plate 172 . That is, the connecting portion vertical plate 172 and the arcuate reinforcing material 110 are vertically coupled to the connecting portion lower plate 171 , and the sole plate 130 includes the arcuate reinforcing material 110 and the connecting portion vertical plate 172 . is vertically coupled with
  • the support connecting portion 170 is integrally coupled to the extension portion of the arch-shaped reinforcement 110, so that it can easily form the same shape as the sturdy Bridge and secure structural stability.
  • connection load lower plate 171 may be provided with an anchor bolt hole 173 through which the anchor bolt for fixing can pass.
  • FIG. 12 is a view schematically illustrating a construction process of a steel composite PSC Ramen bridge provided with a support connection according to an embodiment of the present invention.
  • the rigid PSC girder 10 is disposed on the lower structure 50 of the bridge, and an anchor bolt passing through the anchor bolt hole 173 of the support connection part 170 . It is fixed to the substructure (50) by means of (81).
  • wall reinforcement 82 may be installed on the end side of the rigid composite PSC girder 10 .
  • an integral slab is formed by pouring concrete 90 in a space including the support connection part 170, the wall reinforcement 82, and the end of the rigid PSC girder 10 thereafter. can be formed
  • the integral slab is formed as described above, the lower structure 50 of the bridge, the rigid PSC girder 10 and the slab are all integrally configured to form a Ramen bridge.
  • the rigid composite PSC girder 10 is provided with a support connection part 170 to secure unity by combining with the bridge substructure 50 to configure a Ramen bridge type bridge. there is.
  • FIG. 13 is a view schematically showing the appearance of various types of arch-shaped reinforcement according to an embodiment of the present invention.
  • the arcuate reinforcement 110 has a constant curvature of the upper line within a predetermined distance from the lower line and the end, and the upper portion of the center is formed in a straight line, so that the horizontal steel plate 120 is coupled. .
  • the arcuate reinforcing material 110 has a constant curvature of the upper and lower lines within a predetermined distance from the end, and the upper and lower lines are formed in a straight line in the central portion, so that the horizontal steel plate 120 is formed in the upper portion of the central portion.
  • the inner and outer sides of the arcuate stiffener 110 in contact with the sole plate 130 disposed at the lower ends of both ends of the arcuate stiffener 110 are formed at different heights, and the central part is formed by the upper and lower lines It is formed in a straight line and the horizontal steel plate 120 is coupled to the upper part of the central part.
  • the arcuate reinforcing material 110 may have various shapes and be disposed in the girder body 120 to distribute the load.
  • the sole plate, the arcuate reinforcing material and the jack-up reinforcing plate are vertically coupled to each other at the end of the girder to exhibit the effect of exhibiting high strength.

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Abstract

본 발명은 아치형보강재를 포함하는 강합성 PSC 거더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거더 바디 내부에 상측으로 볼록한 아치형보강재를 포함한 효율적인 단면강성 증대를 이용하여 하중 작용 시 처짐 및 응력의 감소와 진동저감 효과를 갖는 아치형보강재를 포함하는 강합성 PSC 거더에 관한 것이다.

Description

아치형보강재를 포함하는 강합성 PSC 거더
본 발명은 아치형보강재를 포함하는 강합성 PSC 거더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거더 바디 내부에 상측으로 볼록한 아치형보강재를 포함한 효율적인 단면강성 증대를 이용하여 하중 작용 시 처짐 및 응력의 감소와 진동저감 효과를 갖는 아치형보강재를 포함하는 강합성 PSC 거더에 관한 것이다.
하천 또는 도로를 횡단하는 교량구조물은 매우 다양한 형태 및 재료로 개발되어 왔다. 특히, 미리 제작되는 거더를 하부구조물에 설치하고 거더 상부에 바닥판 콘크리트를 현장에서 타설 하여 구조물을 구성하는 형태가 주를 이루고 있다. 이때 거더의 형태 및 재료에 따라 형식이 구분되며, 지형조건에 맞는 교량 구조물의 길이 및 공사비 등으로 그 형식을 결정하게 된다. 따라서, 현장타설 바닥 판 콘크리트와 합성이 되는 거더성능이 매우 중요한 구조적 사항이 된다.
일반적으로 거더적용 교량은 구조물의 높이를 낮추기 위하여 강재거더를 적용하거나, 경제성을 충족하기 위해 재료구성이 비교적 단순한 PSC 거더로 계획된다. 일부의 선행기술의 경우 강재와 콘크리트를 합성하는 방법들을 제시하여 강재합성 프리스트레스트 콘크리트(Pre-Stressed Concrete, PSC) 거더의 기술을 선보이고 있다.
콘크리트 내부에 배치되는 강재의 경우 종래에는 I형으로 배치되거나, 혹은 거더의 상부에 배치되거나, 이를 복합한 형태로 배치되고 프리플렉션, 포스트텐션 및 프리텐션 등으로 프리스트레스를 도입하고 있다.
이와 같은 PSC 거더의 경우 내부에 배치된 강연선 등을 인장하여 거더의 중앙부에 집중되는 하중을 강연선으로 분배되도록 한다. 다만 긴장력을 과다하게 재하하는 경우 거더 상면에 인장응력과 하면의 압축응력이 허용치를 초과하게 되어 긴장력을 제한 해야 하기 때문에, 거더의 교축방향 중앙부에 응력이 집중될 수 밖에 없는 문제가 있었다.
이에 특허문헌 1(KR 10-1345197 B1)에서는 거더의 단면을 그 위치에 따라 다르게 형성함으로써 단면의 크기를 최소화 하면서 높은 하중을 버틸 수 있는 거더에 대해 제안하고 있으나, 단면의 형상이 복잡하여 그 제조 과정이 번거롭고, 거더 본체의 급격한 단면 변화에 따라 전단 파괴가 일어나는 문제점이 있었다.
본 발명은 거더 바디 내부에 상측으로 볼록한 아치형보강재를 포함한 효율적인 단면강성 증대를 이용하여 하중 작용 시 처짐 및 응력의 감소와 진동저감 효과를 갖는 아치형보강재를 포함하는 강합성 PSC 거더를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 아치형보강재를 포함하는 강합성 PSC 거더로서, 교축 방향으로 긴 형상을 갖는 거더 바디; 거더 바디의 양 단부 하단에 배치될 수 있는 솔플레이트; 수직으로 배치된 강 재질의 판형 부재로 형성되며 상기 솔플레이트에 의해 양 단부가 지지되고, 양 단부 사이의 일부분이 상측으로 볼록한 아치 형태로 상기 거더 바디 내부에 배치될 수 있는 아치형보강재; 상기 아치형보강재의 상단의 일부에 접합되어 배치되고, 상기 거더 바디의 상면을 통해 일부가 외부로 노출될 수 있으며, 교축 방향으로 길이가 연장되는 판 형태를 갖는 수평강판; 및 상기 솔플레이트 및 상기 아치형보강재 각각에 일부가 접합되고, 상기 솔플레이트에 가해지는 하중을 분산시키는 잭업보강플레이트; 를 포함하고, 상기 솔플레이트, 상기 아치형보강재, 상기 잭업보강플레이트는 상기 거더 바디 내부에 배치되고, 상기 아치형보강재의 상기 수평강판과 접합되는 일부분은 직선으로 형성되어 있는, 강합성 PSC 거더를 제공한다.
본 발명에서는, 상기 거더 바디의 양 단부에는 교축 직각 방향으로 돌출된 단부확대블록이 형성되어 있고, 상기 솔플레이트는 상기 단부확대블록까지 연장되어 배치되고, 상기 잭업보강플레이트는 상기 단부확대블록까지 연장되어 상기 솔플레이트에 수직으로 배치되고 상기 단부확대블록의 내부에 배치될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 강합성 PSC 거더는, 상기 단부확대블록의 옆면에 배치되고, 단부가로보를 결합할 수 있는 가로보연결철근이 구비되고, 상기 옆면의 법선 방향은 교축 직각 방향일 수 있다.
본 발명에서는, 상기 잭업보강플레이트에는 PSC 거더의 강연선이 관통하여 배치될 수 있는 강연선관통홀이 형성될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 강합성 PSC 거더는, 거더와 거더 사이에 배치되어 고정되는 중앙가로보와 결합할 수 있는 중앙가로보브라켓을 더 포함하고, 상기 중앙가로보브라켓의 일 단부측 단면이 상기 아치형보강재의 교축 직각 방향의 옆면에 선접합 형태로 결합될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 중앙가로보브라켓은, 상기 중앙가로보와 결합되는 중앙가로보결합부; 및 상기 아치형보강재 및 상기 수평강판과 수직으로 배치되어 결합되는 아치형보강재결합부; 를 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 강합성 PSC 거더는, 상기 아치형보강재의 교축 직각 방향 양측 면에 부착되어 상기 아치형보강재의 강성을 증가시키는 아치형보강재강화재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 아치형보강재의 교축 직각 방향 양측 면, 상기 솔플레이트의 상면 및 상기 잭업보강플레이트의 교축 방향 양측 면에는, 상기 거더 바디와 결합하기 위한 복수의 전단연결재가 구비되어 있을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 수평강판의 상면에는, 바닥판 슬래브와 결합하기 위한 복수의 전단연결재가 구비되어 있을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 강합성 PSC 거더는, 상기 솔플레이트의 하면에 결합되고, 복수의 강 재질의 판형 부재로 형성되어, 하면이 교량 하부구조에 결합될 수 있는 받침연결부; 를 더 포함하고, 상기 아치형보강재는 상기 거더 바디의 양 단에서 상기 솔플레이트 하측으로 상기 받침연결부의 높이만큼 더 연장되고, 상기 받침연결부는, 연장된 상기 아치형보강재의 일부와 선접합 형태로 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 거더 내에 배치된 아치형보강재에 의해 처짐과 응력을 감소시켜 좌굴에 대한 저항성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 아치형 보강재에 의해 활하중에 대한 진동저감 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 강연선에 의한 긴장력 도입 시 수평강판에 의해 강성 및 편심효과를 증대시켜 형고를 저감할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 단부확대블록을 포함하여 교량받침 교체 시 유압잭을 용이하게 거치하여 상부구조를 인상 및 인하하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 중앙가로보브라켓을 아치형보강재에 결합하여 용이하게 중앙가로보를 결합할 수 있는 연결부재를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다,
본 발명의 일 실시예에 따르면 솔플레이트, 아치형보강재 및 잭업보강플레이트가 거더의 단부에서 서로 수직으로 결합되어 높은 강도를 나타내는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 받침연결부를 구비하여 교량 하부구조와 결합함으로써 일체성을 확보하여 라멘교 형식의 교량을 구성하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 강재에 전단연결재를 부착하여 강재가 거더 바디 및 상부 슬래브와 일체성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더를 이용한 교량의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 모습을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 강재 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 공용기간 중 단부확대블럭에서 유압잭에 의해 인상되는 것을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 단부 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 중앙부 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 아치형보강재에 아치형보강재강화재가 적용된 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙가로보브라켓의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 받침연결부가 구비된 강합성 PSC 거더의 강재 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 받침연결부가 구비된 강합성 PSC 라멘교의 시공 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 아치형보강재의 모습을 개략적으로 도시하는 도면이다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더를 이용한 교량의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더(10)를 이용하여 구성된 교량의 모습을 확인할 수 있다.
교각 등과 같은 교량의 하부구조(50) 위에 복수의 상기 강합성 PSC 거더(10)가 나란히 배치되고, 복수의 상기 강합성 PSC 거더(10)는 단부가로보(20) 및 중앙가로보(30)에 의해 서로 체결되어 고정된다. 또한 상기 강합성 PSC 거더(10)의 상부에는 슬래브(40)가 배치되어 교량의 역할을 수행하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 모습을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)는 교축 방향으로 긴 형상을 갖는 거더 바디(210)와 상기 거더 바디(210)의 내부에 배치되어 인장됨으로써 거더 바디(210)에 압축력을 가하는 강연선(310)을 포함할 수 있다. 이와 같은 강연선(310)은 상기 거더 바디(210)의 양 단부에 구비된 정착구(320)에 의해 고정될 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 본 발명의 일 실시예에서는 콘크리트로 구성되는 거더 바디(210)에 강연선(310)을 통한 스트레스를 가함으로써 외력에 대한 대응력이 증가된 거더를 구성할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에서 상기 강합성 PSC 거더(10)의 상기 거더 바디(210)의 양 단부에는 교축 직각 방향으로 돌출된 단부확대블록(220)이 형성되어 있을 수 있다. 이와 같은 단부확대블록(220)은 상기 거더 바디(210)와 일체로 형성되어 교량의 완성 후 사용기간 중 교량받침교체 등을 위한 상부구조 인상시 유압잭의 설치를 위한 공간을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 강합성 PSC 거더(10)는, 상기 단부확대블록(220)의 옆면에 배치되고, 단부가로보(20)를 결합할 수 있는 가로보연결철근(225)이 구비되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 옆면의 법선 방향은 교축 직각 방향이다. 이와 같은 가로보연결철근(225)를 이용하여 철근 콘크리트 단부가로보(20)를 시공함으로써 상기 강합성 PSC 거더(10)와 일체화 된 단부가로보(20)를 설치하여 교량을 건설할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 강합성 PSC 거더(10)는, 거더와 거더 사이에 배치되어 고정되는 중앙가로보(30)와 결합할 수 있는 중앙가로보브라켓(150)을 더 포함할 수 있다.
이 때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)는 거더 바디(210)의 양 단부 하단에 배치되는 솔플레이트(130); 수직으로 배치된 강판으로 형성되며 상기 솔플레이트(130)에 의해 양 단부가 지지되고, 양 단부 사이의 일부분이 상측으로 볼록한 아치 형태로 상기 거더 바디(210) 내부에 배치되는 아치형보강재(110); 상기 아치형보강재(110)의 상단의 일부에 접합되어 배치되고, 상기 거더 바디(210)의 상면을 통해 일부가 외부로 노출될 수 있는 수평강판(120); 및 상기 솔플레이트(130) 및 상기 아치형보강재(110) 각각에 수직으로 배치되어 일부가 접합되고, 상기 솔플레이트(130)에 가해지는 하중을 분산시키는 잭업보강플레이트(140); 를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 아치형보강재(110)의 상기 수평강판(120)과 접합되는 일부분은 상기 거더 바디(210)의 상면과 같은 높이를 갖고, 직선으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 아치형보강재(110)는 중앙부가 상측으로 볼록한 아치 형태를 가지고 상기 거더 바디(210)의 내부에 배치된다. 이와 같은 아치 형태는 상기 거더(10)에 가해지는 하중을 효율적으로 분배함으로써 응력을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 거더(10) 내에 배치된 아치형보강재(110)에 의해 처짐과 응력을 감소시켜 좌굴에 대한 저항성을 높이는 효과를 발휘할 수 있고, 활하중에 대한 진동저감 효과를 발휘할 수 있다.
상기 수평강판(120)은 상기 아치형보강재(110)의 중앙부 상단에 배치되어 결합되어 있다. 이와 같은 수평강판(120)은 상기 아치형보강재(110)에 가해지는 하중을 분산시키고, 상기 강합성 PSC 거더(10)의 상측에 형성되는 바닥판 슬래브(40)와 상기 강합성 PSC 거더(10)를 접합시키는 역할을 수행하게 된다.
바람직하게는 상기 수평강판(120)은 교축 방향으로 길이가 연장되는 판 형태를 가지고, 상기 아치형보강재(110)의 상단의 일부에 접합됨으로써 상기 아치형보강재가 교축 직각 방향으로 횡좌굴 되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 솔플레이트(130)는 상기 거더 바디(210)의 양 단부 하단에 배치되어 상기 아치형보강재(110)와 결합된다. 이와 같은 솔플레이트(130)는 상기 강합성 PSC 거더(10)가 교량의 하부구조(50)에 결합될 때 하중을 분산하여 전달하는 역할을 수행하게 된다.
이와 같은 솔플레이트(130)는 상기 아치형보강재(110)와의 접합부로부터 집중 하중을 전달받게 되므로, 상기 솔플레이트(130) 및 상기 아치형보강재(110)와 수직으로 접합되어 하중을 분산시키는 잭업보강플레이트(140)를 구비할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에서 상기 솔플레이트(130)는 상기 단부확대블록(220)까지 연장되어 배치될 수 있고, 상기 잭업보강플레이트(140)는 상기 단부확대블록(220)까지 연장되어 상기 솔플레이트(130)에 수직으로 배치되고 상기 단부확대블록(220)의 내부에 배치될 수 있다. 이와 같이 상기 솔플레이트(130) 및 상기 잭업보강플레이트(140)가 상기 단부확대블록(220)의 내부까지 일체형으로 구성되어 상기 단부확대블록(220)이 하중을 분산하여 버틸 수 있도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 강재 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면 상기 솔플레이트(130)에 대해 수직으로 상기 아치형보강재(110)가 결합되어 있고, 상기 솔플레이트(130) 및 상기 아치형보강재(110)에 대해 수직으로 상기 잭업보강플레이트(140)가 결합되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 상기 솔플레이트(130), 아치형보강재(110) 및 잭업보강플레이트(140)가 거더(10)의 단부에서 서로 수직으로 결합되어 높은 강도를 나타내는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기 아치형보강재(110)의 중앙부 상측에는 수평강판(120)이 결합되어 있다. 이 때 본 발명의 일 실시예에서 도 4에 도시된 것과 같은 상기 아치형보강재(110), 수평강판(120), 솔플레이트(130) 및 잭업보강플레이트(140)와 같은 강재들은 모두 용접 접합되어 일체화 될 수 있고, 이와 같은 구성에 의해 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더(10)의 내부 구조를 교축 직각 방향에서 본 측면도이고, 도 5의 (b)는 위에서 본 평면도이다.
도 5의 (a)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 아치형보강재(110)는 중앙부 상단이 직선으로 형성되어 있고, 상기 수평강판(120)이 결합된다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 아치형보강재(110)는 중앙부가 상측으로 볼록한 아치형태로 되어 있다. 이와 같은 아치 형태를 통해 높은 하중을 분산시키기 위해서는 상기 아치 형태의 곡률이 높아야 한다. 다만, 상기 아치 형태의 곡률이 높아지게 되면 상기 아치형보강재(110)의 높이 또한 높아지게 되어 상기 거더 바디(210)의 높이 또한 높아지게 된다.
따라서 본 발명에서는 상기 아치형보강재(110)가 높은 곡률을 가지면서도 그 높이를 낮추기 위하여 상기 아치형보강재(110)의 중앙부 상단을 직선으로 형성한다. 다만 이와 같이 중앙부 상단이 직선으로 형성되는 경우, 중앙부에서 아치 형태의 폭이 줄어들게 되는 문제가 있어, 본 발명에서는 상기 수평강판(120)을 상기 아치형보강재(110)의 중앙부 상단에 결합하여 보강을 하게 된다. 이와 같이 상기 아치형보강재(110)의 중앙부 상단을 직선으로 형성하고 수평강판(120)을 결합하는 경우 사용되는 강재량을 줄이면서도 높은 구조적 안정성을 확보할 수 있고, 진동 저감효과를 발휘할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 강연선(310)에 의한 긴장력 도입 시 수평강판(120)에 의해 강성 및 편심효과를 증대시켜 형고를 저감할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 상기 아치형보강재(110)의 교축 직각 방향 양측 면, 상기 솔플레이트(130)의 상면 및 상기 잭업보강플레이트(140)의 교축 방향 양측 면에는, 상기 거더 바디(210)와 결합하기 위한 복수의 전단연결재(115)가 기설정된 간격으로 구비되어 있고, 상기 수평강판(120)의 상면에는, 바닥판 슬래브(40)와 결합하기 위한 복수의 전단연결재(125)가 기설정된 간격으로 구비되어 있을 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예서는 강재에 전단연결재를 부착하여 강재가 거더 바디(210) 및 상부 바닥판 슬래브(40)와 일체성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 공용기간 중 단부확대블럭에서 유압잭에 의해 인상되는 것을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 강합성 PSC 거더(10)의 단부 하단에는 교량 받침(60)이 위치하여 교량의 하부구조(50)와 결합하게 된다. 이와 같은 교량 받침(60)은 교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 위치하여 상부 자중에 저항하고 상시 또는 지진 시 수평력과 이동량을 수용하는 역할을 수행하게 된다.
이와 같은 교량 받침(60)을 보수 혹은 교체하기 위해서는 상기 강합성 PSC 거더(10)를 포함하는 상부 구조물을 유압잭(70) 등을 이용하여 들어올릴 필요가 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)는 전술한 바와 같이 단부확대블록(220)을 포함하여 상기 유압잭(70)이 설치될 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)를 이용한 교량에서는 상기 단부확대블록(220)의 하단에 상기 유압잭(70)을 설치할 수 있고, 이 때 상기 단부확대블록(220)의 하단에는 상기 솔플레이트(120)가 구비되고, 상기 단부확대블록(220)의 내부에는 상기 잭업보강플레이트(140)가 구비되어 상기 강합성 PSC 거더(10)에 가해지는 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)는 교량받침 교체 시 유압잭(70)을 용이하게 거치하여 상부구조를 인상 및 인하하는 효과를 발휘할 수 있다.
혹은 본 발명의 일 실시예에서는 상기 강합성 PSC 거더(10)의 단부 하단에 도 6에 도시된 것과 같은 하나의 교량받침(60)이 배치되지 않고, 복수의 교량받침(60)이 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)는 상기 단부확대블록(220)을 구비함으로써 복수의 교량받침(60)이 배치될 수 있는 공간을 확보할 수 있고, 이로 인해 상기 거더(10)가 시공 시, 혹은 시공 후에 전도되거나 기울어지는 것을 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.
혹은 시공 시 유압잭(70)을 도 6에 도시된 바와 같이 고정 설치함으로써 상기 유압잭(70)을 통해 전도 방지 효과를 발휘하고 기울어짐 등에 대한 유지관리를 수행할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 단부 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7의 (a)는 상기 강합성 PSC 거더의 단부를 교축 방향에서 본 정면도이고, 도 7의 (b)는 상기 강합성 PSC 거더의 단부를 상측 방향에서 본 평면도이다.
도 7의 (a)를 참조하면 전술한 바와 같이 상기 거더 바디(210)의 단부에는 단부확대블록(220)이 구비되어 있고, 상기 거더 바디(210)의 단부 및 상기 단부확대블록(220)의 하단에는 솔플레이트(130)가 위치하여 교량받침(60) 또는 유압잭(70)과 연결되어 가해지는 하중을 분산시키고, 상기 솔플레이트(130)와 수직으로 배치되는 상기 잭업보강플레이트(140)에 의해 하중을 더욱 효과적으로 분산시키게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 잭업보강플레이트(140)에는 PSC 거더(10)의 강연선(310)이 관통하여 배치될 수 있는 강연선관통홀(145)이 형성되어 있을 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 상기 잭업보강플레이트(140)가 상기 솔플레이트(130) 및 상기 아치형보강재(110)와 수직인 방향으로 배치되기 때문에 상기 거더 바디(210)의 교축방향 압축시 상기 강연선(310)을 설치하기 위한 관통홀을 구비 할 필요가 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 PSC 거더의 중앙부 구조를 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 아치형보강재에 아치형보강재강화재가 적용된 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 아치형보강재(110)는 상기 거더 바디(210)의 내부에 위치하여 하중을 분산시키는 역할을 수행하게 된다. 이와 같은 하중의 분산을 보조하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서 상기 강합성 PSC 거더(10)는, 상기 아치형보강재(110)의 교축 직각 방향 양측 면에 부착되어 상기 아치형보강재(110)의 강성을 증가시키는 아치형보강재강화재(160)를 더 포함할 수 있다.
도 8의 (a), (b) 및 (c)는 서로 다른 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)의 중앙부 단면을 나타낸다. 이 때, 도 8의 단면은 도 5의 (a)에 표시된 A-A' 단면일 수 있다.
도 8의 (a)는 상기 아치형보강재강화재(160)가 포함되지 않은 실시예의 단면을 나타낸다. 이와 같은 단면에서 상기 아치형보강재(110)에는 상기 거더 바디(210)와 용이하게 결합하기 위한 전단연결재(115)가 구비되어 있고, 상기 아치형보강재(110)의 상단에는 수평강판(120)이 결합되어 있다. 상기 수평강판(120)에는 바닥판 슬래브(40)와 용이하게 결합하기 위한 전단연결재(125)가 구비되어 있다.
도 8의 (b)는 상기 아치형보강재강화재(160a)가 포함된 실시예의 단면을 나타낸다. 도 8의 (b)에 도시된 실시예에서 상기 아치형보강재강화재(160a)는 상기 아치형보강재(110)의 교축 직각 방향 양 측면에 두께 증대형의 아치형보강재강화재(160a)가 결합되어 있을 수 있다. 이와 같은 실시예에서는 상기 아치형보강재(110)의 양 측면에 상기 아치형보강재(110)와 같은 아치형의 아치형보강재강화재(160a)가 결합되어 상기 아치형보강재(110)의 강성을 증가시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 아치형보강재강화재(160a)는 상기 아치형보강재(110)에 용접되어 결합될 수 있다.
도 8의 (c)는 상기 아치형보강재강화재(160b)가 포함된 실시예의 단면을 나타낸다. 도 8의 (c)에 도시된 실시예에서 상기 아치형보강재강화재(160b)는 상기 아치형보강재(110)의 교축 직각 방향 양 측면에 수평 보강 리브형의 아치형보강재강화재(160b)가 결합되어 있을 수 있다. 이와 같은 실시예에서는 상기 아치형보강재(110)의 양 측면에 상기 아치형 보강재(110)의 아치형태를 따르는 곡선의 리브형의 아치형보강재강화재(160b)가 결합되어 상기 아치형보강재(110)의 강성을 증가시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 아치형보강재강화재(160b)는 상기 아치형보강재(110)에 용접되어 결합될 수 있다.
이와 같은 도 8의 (a), (b) 및 (c)와 같은 실시예에서의 강재 구조의 사시도가 도 9의 (a), (b) 및 (c)에 각각 도시되어 있다.
도 9의 (a)에는 전술한 바와 같은 아치형보강재강화재(160)가 포함되지 않은 실시예의 모습이 도시되어 있고, 도 9의 (b)에는 두께 증대형의 아치형보강재강화재(160a)가 포함된 실시예의 모습이 도시되어 있고, 도 9의 (c)에는 수평 보강 리브형의 아치형보강재강화재(160b)가 포함된 실시예의 모습이 도시되어 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙가로보브라켓의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10의 (a)는 상기 강합성 PSC 거더(10)에 결합된 중앙가로보브라켓(150)이 결합된 모습을 교축방향에서 본 정면도이고, 도 10의 (b)는 상측에서 본 평면도이고, 도 10의 (c)는 사시도이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)는 거더와 거더 사이에 배치되어 고정되는 중앙가로보(30)와 결합할 수 있는 중앙가로보브라켓(150)을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 중앙가로보브라켓(150)의 일 단부측 단면이 상기 아치형보강재(110)의 교축 직각 방향의 옆면에 선접합 형태로 결합될 수 있다.
도 10을 참조하여 더욱 상세히 살펴보면 상기 중앙가로보브라켓(150)은, 상기 중앙가로보(30)와 결합되는 중앙가로보결합부(151); 및 상기 아치형보강재(110) 및 상기 수평강판(120)과 수직으로 배치되어 결합되는 아치형보강재결합부(153); 를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 중앙가로보브라켓(150)은 상기 중앙가로보결합부(151) 및 상기 아치형보강재결합부(153)를 결합시키는 브라켓연결부(152); 를 더 포함할 수 있다.
도 10의 (a) 및 (b)를 참조하면 상기 아치형보강재결합부(153)는 강판으로 형성되고 상기 아치형보강재(110) 및 상기 수평강판(120)과 수직으로 배치되어 결합된다. 바람직하게는 상기 상기 아치형보강재결합부(153)는 상기 아치형보강재(110) 및 상기 수평강판(120)과 용접되어 결합될 수 있다. 이와 같이 수직으로 배치되어 결합됨으로써 상기 중앙가로보브라켓(150)을 상기 아치형보강재(110)에 안정적으로 고정시킬 수 있어 강합성 PSC 거더(10)의 시공이 용이하다는 장점이 있다.
한편, 상기 중앙가로보결합부(151)은 상기 거더바디(210)로부터 교축 직각 방향으로 돌출되어 배치되어 거더와 거더 사이에 배치되는 중앙가로보(30)와 결합될 수 있다. 이와 같은 중앙가로보(30)는 강재로 구성될 수 있고, 상기 중앙가로보결합부(151)는 결합홀을 구비하여 상기 중앙가로보(30)와 용이하게 결합될 수 있다.
도 2 및 도 3에서는 상기 거더 바디(210)의 교축 방향 중앙부에 교축 수직 방향 양측으로 한 쌍의 중앙가로보결합부(151)가 구비된 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다른 위치에 상기 중앙가로보결합부(151)가 구비될 수 있고, 혹은 복수의 중앙가로보결합부(151) 쌍이 구비될 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 중앙가로보브라켓(150)을 아치형보강재(110)에 결합함으로써 용이하게 중앙가로보(30)를 결합할 수 있는 연결부재를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 받침연결부가 구비된 강합성 PSC 거더의 강재 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 강합성 PSC 거더(10)는, 상기 솔플레이트(130)의 하면에 결합되고, 복수의 강재질의 판형 부재로 형성되어, 하면이 교량 하부구조에 결합될 수 있는 받침연결부(170); 를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 받침연결부(170)에 의해 상기 강합성 PSC 거더(10)는 교량의 하부구조(50)와 일체로 결합되어 라멘교(Rahmen Bridge)와 같은 형태로 건설될 수 있다.
도 11을 참조하면 상기 아치형보강재(110)는 상기 거더 바디의 양 단에서 상기 솔플레이트(130) 하측으로 상기 받침연결부(170)의 높이만큼 더 연장되고, 상기 받침연결부(170)는, 연장된 상기 아치형보강재(110)의 일부와 선접합 형태로 결합될 수 있다.
더욱 상세하게는 상기 받침연결부(170)는 상기 솔플레이트(130)와 기설정된 거리만큼 이격 되어 배치되는 연결부하부판(171); 및 상기 연결부하부판(171) 및 상기 솔플레이트(130)의 사이에 개제되어 결합시키는 연결부수직판(172); 을 포함할 수 있다. 이 때 상기 아치형보강재(110)는 상기 연결부수직판(172)의 길이만큼 상기 솔플레이트(130) 하측으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 연결부하부판(171)에는 상기 연결부수직판(172) 및 상기 아치형보강재(110)가 수직으로 결합되고, 상기 솔플레이트(130)는 상기 아치형보강재(110) 및 상기 연결부수직판(172)과 수직으로 결합된다.
이와 같이 상기 받침연결부(170)가 상기 아치형보강재(110)의 연장부에 일체형으로 결합됨으로써 용이하게 라멘교(Rahmen Bridge)와 같은 형태를 이룰 수 있고 구조적인 안정성을 확보할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 연결부하부판(171)에는 고정용 앵커볼트가 관통할 수 있는 앵커볼트홀(173)이 구비될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 받침연결부가 구비된 강합성 PSC 라멘교의 시공 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12의 (a)를 참조하면 우선 상기 교량의 하부구조(50) 상에 상기 강합성 PSC 거더(10)가 배치되고, 상기 받침연결부(170)의 앵커볼트홀(173)을 관통하는 앵커볼트(81)에 의해 상기 하부구조(50)에 고정된다. 또한, 상기 강합성 PSC 거더(10)의 단부 측에 벽체철근(82)이 설치될 수 있다.
도 12의 (b)를 참조하면, 이후 상기 받침연결부(170), 상기 벽체철근(82) 및 상기 강합성 PSC 거더(10)의 단부를 포함하는 공간에 콘크리트(90)를 타설 하여 일체형 슬래브를 형성할 수 있다. 이와 같이 일체형 슬래브를 형성하는 경우 상기 교량의 하부구조(50), 상기 강합성 PSC 거더(10) 및 슬래브가 모두 일체형으로 구성되어 라멘교를 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 강합성 PSC 거더(10)는 받침연결부(170)를 구비하여 교량 하부구조(50)와 결합함으로써 일체성을 확보하여 라멘교 형식의 교량을 구성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 아치형보강재의 모습을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 13의 (a), (b) 및 (c)에는 본 발명의 여러 실시예에 따른 아치형보강재(110)의 모습이 도시되어 있다.
도 13의 (a)에 도시된 실시예에서 상기 아치형보강재(110)는 하선 및 단부로부터 기설정된 거리 이내의 상선의 곡률이 일정하고, 중앙부 상부가 직선으로 형성되어 수평강판(120)이 결합된다.
도 13의 (b)에 도시된 실시예에서 상기 아치형보강재(110)는 단부로부터 기설정된 거리 이내의 상하선의 곡률이 일정하고, 중앙부는 상하선이 직선으로 형성되어 중앙부 상부에 수평강판(120)이 결합된다.
도 13의 (c)에 도시된 실시예에서 상기 아치형보강재(110) 양단부 하단에 배치되는 솔플레이트(130)에 접하는 아치형보강재(110)의 내외측이 서로 다른높이로 형성되고, 중앙부는 상하선이 직선으로 형성되어 중앙부 상부에 수평강판(120)이 결합된다.
이와 같이 본 발명에 따른 상기 아치형보강재(110)는 다양한 형태를 가지고 상기 거더 바디(120) 내에 배치되어 하중을 분산시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 거더 내에 배치된 아치형보강재에 의해 처짐과 응력을 감소시켜 좌굴에 대한 저항성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 아치형 보강재에 의해 활하중에 대한 진동저감 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 강연선에 의한 긴장력 도입 시 수평강판에 의해 강성 및 편심효과를 증대시켜 형고를 저감할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 단부확대블록을 포함하여 교량받침 교체 시 유압잭을 용이하게 거치하여 상부구조를 인상 및 인하하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 중앙가로보브라켓을 아치형보강재에 결합하여 용이하게 중앙가로보를 결합할 수 있는 연결부재를 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다,
본 발명의 일 실시예에 따르면 솔플레이트, 아치형보강재 및 잭업보강플레이트가 거더의 단부에서 서로 수직으로 결합되어 높은 강도를 나타내는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 받침연결부를 구비하여 교량 하부구조와 결합함으로써 일체성을 확보하여 라멘교 형식의 교량을 구성하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 강재에 전단연결재를 부착하여 강재가 거더 바디 및 상부 슬래브와 일체성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 아치형보강재를 포함하는 강합성 PSC 거더로서,
    교축 방향으로 긴 형상을 갖는 거더 바디;
    거더 바디의 양 단부 하단에 배치될 수 있는 솔플레이트;
    수직으로 배치된 강 재질의 판형 부재로 형성되며 상기 솔플레이트에 의해 양 단부가 지지되고, 양 단부 사이의 일부분이 상측으로 볼록한 아치 형태로 상기 거더 바디 내부에 배치될 수 있는 아치형보강재;
    상기 아치형보강재의 상단의 일부에 접합되어 배치되고, 상기 거더 바디의 상면을 통해 일부가 외부로 노출될 수 있으며, 교축 방향으로 길이가 연장되는 판 형태를 갖는 수평강판; 및
    상기 솔플레이트 및 상기 아치형보강재 각각에 일부가 접합되고, 상기 솔플레이트에 가해지는 하중을 분산시키는 잭업보강플레이트; 를 포함하고,
    상기 솔플레이트, 상기 아치형보강재, 상기 잭업보강플레이트는 상기 거더 바디 내부에 배치되고,
    상기 아치형보강재의 상기 수평강판과 접합되는 일부분은 직선으로 형성되어 있는, 강합성 PSC 거더.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 거더 바디의 양 단부에는 교축 직각 방향으로 돌출된 단부확대블록이 형성되어 있고,
    상기 솔플레이트는 상기 단부확대블록까지 연장되어 배치되고,
    상기 잭업보강플레이트는 상기 단부확대블록까지 연장되어 상기 솔플레이트에 수직으로 배치되고 상기 단부확대블록의 내부에 배치되는, 강합성 PSC 거더.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 잭업보강플레이트에는 PSC 거더의 강연선이 관통하여 배치될 수 있는 강연선관통홀이 형성되는, 강합성 PSC 거더.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 강합성 PSC 거더는,
    거더와 거더 사이에 배치되어 고정되는 중앙가로보와 결합할 수 있는 중앙가로보브라켓을 더 포함하고,
    상기 중앙가로보브라켓의 일 단부측 단면이 상기 아치형보강재의 교축 직각 방향의 옆면에 선접합 형태로 결합되는, 강합성 PSC 거더.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 중앙가로보브라켓은,
    상기 중앙가로보와 결합되는 중앙가로보결합부; 및
    상기 아치형보강재 및 상기 수평강판과 수직으로 배치되어 결합되는 아치형보강재결합부; 를 포함하는, 강합성 PSC 거더.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 강합성 PSC 거더는,
    상기 아치형보강재의 교축 직각 방향 양측 면에 부착되어 상기 아치형보강재의 강성을 증가시키는 아치형보강재강화재를 더 포함하는, 강합성 PSC 거더.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 강합성 PSC 거더는,
    상기 아치형보강재의 단부를
    솔플레이트의 하면에 결합되고, 복수의 강 재질의 판형 부재로 형성되어, 하면이 교량 하부구조에 결합될 수 있는 받침연결부; 를 더 포함하고,
    상기 아치형보강재는 상기 거더 바디의 양 단에서 상기 솔플레이트 하측으로 상기 받침연결부의 높이만큼 더 연장되고,
    상기 받침연결부는, 연장된 상기 아치형보강재의 일부와 선접합 형태로 결합되는, 강합성 PSC 거더.
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