KR101137473B1 - Steel-concrete composite girder and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강합성 거더 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강재로 형성된 상부 플랜지(120), 강재로 형성된 하부 플랜지(140), 및 콘크리트로 형성된 복부(160)를 포함하는 강합성 거더가 제공된다.The present invention relates to a steel composite girder and a method for manufacturing the same, and more particularly, a steel composite girder including an upper flange 120 formed of steel, a lower flange 140 formed of steel, and an abdomen 160 formed of concrete. Is provided.
본 발명에 따르면, 상부 플랜지와 하부 플랜지는 강재로 구성하여 압축 하중에 잘 견딜 수 있고 복부는 콘크리트로 구성하여 강성을 증가시킬 수 있으며, 전체적으로 부피가 작고 가벼우며 슬림한 거더를 구현할 수 있다. According to the present invention, the upper flange and the lower flange may be made of steel to withstand the compressive load well, and the abdomen may be made of concrete to increase the rigidity, and the overall volume may be small, light and slim.
또한, 복부를 프리스트레싱한 후에 상부 플랜지를 부착하기 때문에, 압축 하중에 지지해야 하는 상부 플랜지에 불필요한 압축력이 작용하여 구조물의 내하력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the upper flange is attached after prestressing the abdomen, unnecessary compressive force acts on the upper flange to be supported by the compressive load, thereby preventing the load capacity of the structure from being lowered.
강합성 거더, 상부 플랜지, 하부 플랜지, 복부 Composite girder, upper flange, lower flange, abdomen
Description
본 발명은 강합성 거더 및 그 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel composite girder and a manufacturing method thereof.
교량은 하천, 호소(湖沼), 해협, 만(灣), 운하, 저지 또는 다른 교통로나 구축물 위를 건너갈 수 있도록 만든 고가 구조물이다.A bridge is an expensive structure that allows you to cross rivers, lakes, straits, bays, canals, lowlands, or other traffic routes or structures.
도 1은 통상적인 교량의 구조를 도시한 것으로, 도 1을 참조하면 교량은 교각(10), 거더(20), 및 슬래브(30)로 이루어져 있음을 알 수 있다.FIG. 1 illustrates a structure of a conventional bridge. Referring to FIG. 1, it can be seen that the bridge includes a
교각(10) 위에는 교량 설치 방향을 따라 길게 배치되는 복수의 거더(20)가 일정한 간격을 가지고 나란하게 설치된다. 거더(20)는 교각(10) 위에 놓여져 교각(10)에 의해 다점 지지되는 요소로서, 거더(20)는 슬래브(30)를 폭 방향으로 지지하기 위해 복수개가 마련되어 옆으로 일정한 간격을 유지하면서 서로 같은 방향을 향하도록 나란하게 배치된다. 거더(20)의 상부에는 도로의 바닥면을 이루는 슬래브(30)가 얹히는데, 슬래브(30)는 거더(20)에 의해 지지되어 슬래브(30)에 가해지는 하중이 거더(20)를 통해 교각(10)으로 분산된다.On the
거더는 재료에 따라 강 거더, 콘크리트 거더, 및 이들을 혼합한 강합성 거더 로 분류된다. 공개특허 2008-0103678호는 I형 강재의 하부에 하부 플랜지 콘크리트를 결합시킨 강합성 거더를 개시하고 있는데, 이와 같이 플랜지를 콘크리트로 구성한 경우 부피가 커지고 높이가 높아지는 문제가 있다. 또한, 강합성 거더에 프리스트레싱을 주는 경우 상부 플랜지는 압축력을 지지해야하는 부재임에도 프리스트레싱에 의해 불필요한 압축력이 작용하여 구조물의 내하력이 저하되는 문제가 있다.The girders are classified as steel girders, concrete girders, and composite girder mixed with them depending on the material. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0103678 discloses a steel composite girder in which a lower flange concrete is coupled to a lower portion of an I-type steel, and thus, when the flange is made of concrete, there is a problem that the volume is increased and the height is increased. In addition, when prestressing the rigid girder, even if the upper flange is a member that must support the compressive force, there is a problem in that the load capacity of the structure is lowered by the unnecessary compressive force acts by the prestressing.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 부피가 작고 강성이 크며, 압축 하중에 지지해야 하는 상부 플랜지에 불필요한 압축력이 작용하지 않는 강합성 거더 및 강합성 거더의 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is designed to solve the problems of the prior art, to provide a method of manufacturing a rigid girder and a composite girder, which is small in volume, large in rigidity, and does not apply unnecessary compressive force to the upper flange to be supported by the compressive load. The purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 강재로 형성된 상부 플랜지, 강재로 형성된 하부 플랜지, 및 콘크리트로 형성된 복부를 포함하는 강합성 거더가 제공된다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a rigid composite girders including an upper flange formed of steel, a lower flange formed of steel, and an abdomen formed of concrete.
상기 복부는 프리캐스트된 복수의 분절 복부가 연결되어 이루어질 수 있다.The abdomen may be formed by connecting a plurality of precast segmental abdomen.
상기 복수의 분절 복부의 내부에는 각각 쉬스관이 설치되고, 상기 쉬스관에 강연선을 삽입하여 상기 복수의 분절 복부를 연결할 수 있다.Sheath pipes are installed in the plurality of segmented abdomens, respectively, and a plurality of segmented abdomen may be connected by inserting a strand into the sheath tube.
상기 강연선으로 복수의 분절 복부를 연결하는 동시에 프리스트레싱할 수 있다.The strand can connect a plurality of segmented abdomen and simultaneously prestress.
상기 상부 플랜지에는 상부 전단 연결재가 설치되고, 상기 하부 플랜지에는 하부 전단 연결재가 설치되며, 상기 복부의 상부에는 상기 상부 전단 연결재가 삽입될 수 있는 상부 전단 포켓이 형성되고, 상기 복부의 하부에는 상기 하부 전단 연결재가 삽입될 수 있는 하부 전단 포켓이 형성될 수 있다.An upper shear connector is installed on the upper flange, a lower shear connector is installed on the lower flange, an upper shear pocket is formed on the upper part of the abdomen, and the lower shear connector is inserted on the upper part of the abdomen. A lower shear pocket can be formed into which the shear connector can be inserted.
상기 상부 전단 포켓과 상기 하부 전단 포켓의 근방에는 각각 상부 그라우트 주입용 구멍과 하부 그라우트 주입용 구멍이 형성될 수 있다.An upper grout injection hole and a lower grout injection hole may be formed in the vicinity of the upper shear pocket and the lower shear pocket, respectively.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 강재로 형성된 하부 플랜지에 프리캐스트 콘크리트로 형성된 복부를 연결하는 단계, 상기 복부를 프리스트레싱하는 단계, 및 상기 복부에 강재로 형성된 상부 플랜지를 연결하는 단계를 포함하는 강합성 거더의 제작 방법이 제공된다.According to a second aspect of the invention, there is provided a steel comprising: connecting an abdomen formed of precast concrete to a lower flange formed of steel, prestressing the abdomen, and connecting an upper flange formed of steel to the abdomen A method of making a composite girder is provided.
상기 복부는 복수의 분절 복부를 연결하여 이루어지고, 상기 복부를 프리스트레싱하는 단계에서, 상기 복수의 분절 복부를 연결하는 동시에 프리스트레싱할 수 있다.The abdomen is formed by connecting a plurality of segmented abdomen, and in the step of prestressing the abdomen, the plurality of segmented abdomen may be simultaneously connected and prestressed.
상기 복수의 분절 복부의 내부에는 각각 쉬스관이 설치되고, 상기 쉬스관에 강연선을 삽입하여 상기 복수의 분절 복부를 연결하고 프리스트레싱할 수 있다.Sheath pipes are installed inside the plurality of segmented abdomens, respectively, and a plurality of segmented abdomens may be connected and prestressed by inserting a strand into the sheath tube.
본 발명에 따르면, 상부 플랜지와 하부 플랜지는 강재로 구성하여 압축 하중에 잘 견딜 수 있고 복부는 콘크리트로 구성하여 강성을 증가시킬 수 있으며, 전체적으로 부피가 작고 가벼우며 슬림한 거더를 구현할 수 있다. According to the present invention, the upper flange and the lower flange may be made of steel to withstand the compressive load well, and the abdomen may be made of concrete to increase the rigidity, and the overall volume may be small, light and slim.
또한, 복부를 프리스트레싱한 후에 상부 플랜지를 부착하기 때문에, 압축 하중에 지지해야 하는 상부 플랜지에 불필요한 압축력이 작용하여 구조물의 내하력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the upper flange is attached after prestressing the abdomen, unnecessary compressive force acts on the upper flange to be supported by the compressive load, thereby preventing the load capacity of the structure from being lowered.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더의 정면도이다.2 is an exploded perspective view of the composite girder according to the embodiment of the present invention, Figure 3 is a front view of the composite girder according to the embodiment of the present invention.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 강합성 거더(100)는 강재로 형성된 상부 플랜지(120), 강재로 형성된 하부 플랜지(140), 및 프리캐스트 콘크리트로 형성된 복부(160)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
상부 플랜지(120), 하부 플랜지(140), 및 복부(160)는 공장에서 제작되어 현장으로 운반될 수 있도록 소정의 길이로 형성되며, 현장에서 이들 구성을 결합하여 사용한다. The
상부 플랜지(120)와 하부 플랜지(140)는 소정의 길이로 형성된 복수의 상부 플랜지와 하부 플랜지를 현장에서 각각 용접 또는 볼팅의 방법으로 결합하여 형성할 수 있다. 상부 플랜지(120)와 하부 플랜지(140)는 하중에 강한 강재로 형성되어 있기 때문에 상부로부터 가해지는 압축력에 잘 견딜 수 있다.The
상부 플랜지(120)에는 상부 전단 연결재(122)가 설치되어 복부(160)와 결합시 복부(160)의 상부에 마련된 상부 전단 포켓(162)에 삽입될 수 있다. 하부 플랜지(140)에도 마찬가지로 하부 전단 연결재(142)가 설치되어 복부(160)와 결합시 복부(160)의 하부에 마련된 하부 전단 포켓(164)에 삽입될 수 있다.An
복부(160)는 콘크리트로 형성되기 때문에, 두께를 두껍게 하여 강성을 높일 수 있다. 따라서, 복부를 강재로 형성한 경우보다 휨 저항을 높일 수 있고, 형고도 낮출 수 있다.Since the
복부(160)도 상부 플랜지(120) 및 하부 플랜지(140)와 마찬가지로 소정의 길이로 프리캐스트된 복수의 분절 복부를 현장에서 연결하여 사용한다.Similarly to the
복부(160)의 상부에는 상부 전단 연결재(122)가 삽입될 수 있는 상부 전단 포켓(162)이 형성되고, 복부(160)의 하부에는 하부 전단 연결재(142)가 삽입될 수 있는 하부 전단 포켓(164)이 형성된다. 또한, 상부 전단 포켓(162)과 하부 전단 포켓(164) 근방에는 각각 상부 그라우트 주입용 구멍(163)과 하부 그라우트 주입용 구멍(165)이 형성된다. 따라서, 상부 전단 포켓(162)과 하부 전단 포켓(164)에 각각 상부 전단 연결재(122)와 하부 전단 연결재(142)를 삽입한 다음, 상부 그라우트 주입용 구멍(163)과 하부 그라우트 주입용 구멍(165)에 주입재를 주입하여, 상부 플랜지(120)와 하부 플랜지(140)를 복부(160)에 결합시킬 수 있다.An
한편, 콘크리트는 인장력에 약하기 때문에 내부에 강연선을 배치하여 압축력을 부여하는 프리스트레스트 콘크리트를 사용하는 것이 바람직하다. 프리스트레스트 콘크리트는 강연선에 인장력을 준 상태에서 콘크리트를 타설하여 경화한 후 콘크리트에 압축력으로서 부담을 주는 프리텐셔닝 방법을 사용할 수 있고, 또는 콘크리트가 경화한 후 사전에 만들어 둔 부재 속의 쉬스관에 강연선을 넣어 잡아당겨 양단을 콘크리트 부재 단부에 고정하는 포스트텐셔닝 방법을 사용할 수도 있다.On the other hand, because the concrete is weak in tensile force, it is preferable to use prestressed concrete that provides a compressive force by arranging a strand of steel therein. Prestressed concrete can use pretensioning method that puts the pressure as a compressive force on concrete after pouring concrete while giving tensile strength to the strand, or strands on sheath pipes made in advance after the concrete has hardened. It is also possible to use a post-tensioning method of fixing the both ends to the end of the concrete member by pulling it.
복부의 내부에는 프리스트레싱용 강연선과는 별도로 강연선(168)이 삽입될 수 있는 쉬스관을 설치한다. 복수의 분절 복부의 내부에 각각 쉬스관을 설치하고, 복수의 분절 복부를 연결할 때에 이들 쉬스관에 강연선(168)을 삽입하여 연결할 수 있다. Inside the abdomen, apart from the prestressing strand, a
도 4a 및 도 4b는 강합성 거더의 측단면도를 도시한 것이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 강연선(168)은 하나 또는 복수개 설치할 수 있는데, 복 부(160)가 프리스트레스트 콘크리트인 경우에는 강연선(168)을 조금 설치하고, 복부(160)가 프리스트레스트 콘크리트가 아닌 경우에는 강연선(168)을 많이 설치하는 것이 바람직하다.4A and 4B show side cross-sectional views of the composite girder. As shown in FIGS. 4A and 4B, one or
도 4a는 복부(160)가 프리스트레스트 콘크리트인 경우 강연선(168)을 배치한 상태를 도시한 것이다. 복부(160)가 프리스트레스트 콘크리트인 경우에는 복부(160)에 이미 압축력이 부여된 상태이므로 강연선(168)으로는 복수의 분절 복부를 연결하는 용도로만 사용하며, 많은 강연선(168)을 배선할 필요가 없다.4A illustrates a state in which the
도 4b는 복부(160)가 프리스트레스트 콘크리트가 아닌 경우 강연선(168)을 배치한 상태를 도시한 것이다. 복부(160)가 프리스트레스트 콘크리트가 아닌 경우에는 복부(160)에 압축력을 부여해야 하기 때문에, 강연선(168)으로 복수의 분절 복부를 연결하는 동시에 압축력도 부여해야 한다. 따라서, 프리스트레스트 콘크리트인 경우보다 많은 수의 강연선(168)을 배치하여 연결 및 프리스트레싱(포스트텐셔닝)의 역할을 동시에 하게 한다.4B illustrates a state in which the
한편, 분절 복부의 양측에는 전단키(169)가 형성되어 이웃하는 분절 복부와 확실하게 결합될 수 있다.On the other hand, the shear key (169) is formed on both sides of the segment abdomen can be surely combined with the neighboring segment abdomen.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더(100)의 제작 방법에 대해서 설명한다.Next, the manufacturing method of the
먼저, 복수의 상부 플랜지(120)와 하부 플랜지(140)를 각각 지간 길이 만큼 길이 방향으로 연결한다. 플랜지의 연결은 용접 또는 볼팅으로 할 수 있다.First, the plurality of
그 다음, 하부 플랜지(140)와 복수의 분절 복부를 연결한다. 하부 플랜지(140)의 하부 전단 연결재(142)를 분절 복부의 하부 전단 포켓(164)에 삽입하고, 하부 그라우트 주입용 구멍(165)에 주입재를 주입함으로써, 하부 플랜지(140)와 분절 복부를 연결할 수 있다.The
하부 플랜지(140)와 분절 복부를 연결한 후, 복수의 분절 복부를 연결한다. 분절 복부를 연결할 때에는 분절 복부의 쉬스관에 강연선(168)을 삽입하여 연결한다. 이때, 강연선(168)은 분절 복부를 연결하는 기능 뿐 아니라 복부(160)를 프리스트레싱하는 기능도 할 수 있다.After connecting the
분절 복부를 연결한 다음, 상부 플랜지(120)와 복부(160)를 연결한다. 상부 플랜지(120)의 상부 전단 연결재(122)를 복부(160)의 상부 전단 포켓(162)에 삽입하고, 상부 그라우트 주입용 구멍(163)에 주입재를 주입함으로써, 상부 플랜지(120)와 복부(160)를 연결할 수 있다.After connecting the segmented abdomen, the
이와 같이 제작된 강합성 거더(100)는 복부(160)를 프리스트레싱한 후에 상부 플랜지(120)를 부착하기 때문에, 압축 하중에 지지해야 하는 상부 플랜지(120)에 불필요한 압축력이 작용하여 구조물의 내하력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Since the
도 1은 통상적인 교량의 구조를 도시한 것이다.1 shows the structure of a conventional bridge.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of the composite girder according to the embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더의 정면도이다.3 is a front view of the composite girder according to the embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더의 측단면도로서, 복부가 프리스트레스트 콘크리트인 경우 강연선을 배치한 상태를 도시한 것이다. Figure 4a is a side cross-sectional view of the composite girder according to an embodiment of the present invention, showing a state in which the strand is arranged when the abdomen is prestressed concrete.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더의 측단면도로서, 복부가 프리스트레스트 콘크리트가 아닌 경우 강연선을 배치한 상태를 도시한 것이다.Figure 4b is a side cross-sectional view of the composite girder according to an embodiment of the present invention, showing a state in which the strand is arranged when the abdomen is not prestressed concrete.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 강합성 거더 120 상부 플랜지100
122 상부 전단 연결재 140 하부 플랜지122
142 하부 전단 연결재 160 복부142
162 상부 전단 포켓 163 상부 그라우트 주입용 구멍162
164 하부 전단 포켓 165 하부 그라우트 주입용 구멍164
168 강연선 169 전단키168
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