KR101064606B1 - 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철근콘크리트 부재로 제작된 트러스 구조물에 관한 것으로서 인장응력에 취약한 부위에 압축 프리스트레스가 도입되도록 한 프리캐스트 제품을 제작되도록 하고, 단위 세그먼트 트러스로 제작하여 서로 연결시켜 최종 트러스를 완성시킬 수 있도록 하여, 부식에 강하고 품질관리 및 유지관리에 유리한 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스에 관한 것이다.

트러스, 강재

Description

프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스{TRUSS BY USING PRESTRESSED CONCRETE MEMBER}

본 발명은 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 철근콘크리트부재에 압축 프리스트레스가 도입되도록 한 단위 트러스 부재를 제작하고, 상기 단위 트러스 부재를 구조물용 부재로 이용할 수 있도록 연결시켜 제작한 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스에 관한 것이다.

통상 구조물용 부재로 사용되는 트러스(TRUSS)는 강재로 제작된다.

도 1에 의한 강재 트러스는 구조적으로 크게 상현재(10) 및 하현재(20)로 구분된다.

또한 상기 상현재(10)과 하현재(20) 사이에 (경)사재(30)가 힌지형태로 연결되도록 하여 통상 강재 트러스가 제작된다.

하지만 이러한 강재 트러스는 부식에 취약하므로 주기적인 도색 등 지속적인 유지관리가 필요하고 그에 따른 비용이 발생할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

나아가 강재 트러스의 자중 및 트러스에 하중이 작용하는 경우 상현재(10)에 는 압축응력, 하현재(20)에는 인장응력이 발생하게 되고, (경)사재(30) 일부에는 압축 또는 인장응력이 발생하게 되는데,

이러한 응력들은 강재의 강성에 의하여 저항되도록 그 단면설계가 이루어지게 된다. 하지만 최근 강재 가격이 크게 올라 강재 트러스의 사용성이 제한 될 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

또한 그 제작에 있어 강재를 다루다보니 아무래도 공장제작에 있어 제작비용이 인건비 증가에 따라 증가될 수 밖에 없었다.

나아가 이러한 강재 트러스의 경우 통상 구조용 빔으로 사용이 가능한데, 이러한 강재 트러스는 구조적으로 인장응력에 대하여 저항성능이 크기 때문에 굳이 PS강연선 등과 같은 긴장재를 이용하는 것은 극히 제한적인 용도에 사용되고 있는 실정이었다.

나아가 이러한 강재 트러스의 경우 세그먼트 별로 강재 트러스를 제작하여 운반 및 시공에 있어 연결시공하는 예는 많지만, 트러스 구조물로서 기능하는 독립적인 1 세그먼트(단위 세그먼트 트러스)로 제작되어 현장에서 조립하여 시공하는 예는 없었고, 운반 및 시공에 따라 용도별 및 기능별로 세그먼트화되어 제작되는 것이 일반적이었다.

즉 통상적인 운반 가능한 길이만큼 세그먼트화하여 제작하고 이를 현장에 반입하여 조립하여 완성하는 형태로 강재 트러스의 세그먼트화가 이루어지고 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래 트러스를 강재로 제작함에 따른 여러가지 문제점을 해결할 수 있도록 하여 보다 효율적이며 경제적인 트러스 구조물을 제공할 수 있도록 함을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

구체적으로 강재로 트러스를 제작함에 따른 고비용, 유지관리의 어려움을 해결할 수 있도록 하고,

단위 세그먼트별로 트러스를 제작하여 기본적으로 공장제작에 의한 장점과 시공상의 편의성을 확보하고자 하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 트러스를 강재가 아닌 프리캐스트 철근콘크리트로 제작하도록 하였다.

즉, 공장에서는 품질관리가 용이한 점을 고려하여 철근콘크리트로써 트러스를 제작할 수 있도록 한 것이다.

나아가, 상기 철근콘크리트로 제작된 트러스는 기본적으로 상,하현재 및 (경)사재로 구성되므로 특히 인장응력에 취약한 철근콘크리트에 대해서는 압축 프리스트레스가 도입될 수 있도록 하여 트러스가 제작될 수 있도록 하였다.

나아가, 철근콘크리트로 제작된 트러스는 단위 세그먼트화시켜 제작될 수 있도록 하였다.

이러한 단위 세그먼트화의 의미는 최소한의 트러스 구조물로 기능할 수 있는 상,하현재 및 (가)사재로 트러스를 세그먼트화 시킨다는 의미이다.

이를 위해 상기 단위 세그먼트는 도 2와 같이 상현재(110), 하현재(120) 및 (경)사재(130)으로 구성될 수 있도록 하되, 상기 하현재(120)에 압축 프리스트레스(P)가 도입되도록 하고, 상기 수직부재 형태의 (경)사재(130)에 역시 압축 프리스트레스가 도입되도록 하여, 이러한 단위 세그먼트에 의한 트러스 부재를 서로 연결시켜 최종 원하는 형태 및 길이의 트러스가 제작되도록 하였다.

본 발명에 의한 트러스는 공장제작되므로 치수와 재료강도 등 품질관리가 용이하게 되며,

단위 세그먼트로 분절 제작이 가능함으로 운반이 간편하게 되며,

단위 세그먼트가 서로 조립되어 완성되므로 가설에 필요한 공정을 단축시킬 수 있으며,

철근 콘크리트로 구성됨으로써 부식에 의한 해가 강재 트러스에 비하여 적게 됨을 알 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명에 의한 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스를 도시한 것이다.

먼저, 상기 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스는 단위 세그먼트 트러스(100)가 다수 연결되어 완성되도록 한다.

상기 단위 세그먼트 트러스(100)의 가장 대표적인 형태는 발췌사시도와 같이 상현재(110), 하현재(120) 및 (경)사부재(130)으로 크게 구분된다.

본 발명에서는 상기 상,하현재 및 (경)사부재를 철근콘크리트 세그먼트 트러스 부재라 지칭하기로 한다.

이러한 단위 세그먼트 트러스(100)는 공장에서 엄격한 품질관리를 거쳐 제작되는데, 거푸집을 이용하여 일체로 제작할 수 있을 것이며, 그 단면형태, 크기 등은 적의 조정이 가능할 것이다.

이러한 단위 세그먼트 트러스(100)는 그 자중 및 작용하중에 의하여 상현재(110)에는 압축응력, 하현재(120)는 인장응력 및 수직부재 형태의 (경)사부재(130)는 역시 인장응력이 발생하게 된다.

본 발명에 의한 단위 세그먼트 트러스(100)는 철근콘크리트 부재로써 인장응 력에 취약하게 된다.

이에 상기 단위 세그먼트 트러스(100)는 미리 압축 프리스트레스가 도입되도록 제작된다.

이러한 압축 프리스트레스는 통상의 정착구, 긴장재(PS 강연선)를 포함하는 긴장재(200)가 이용될 수 있으며, 그 도입량을 단면설계에 따라 정해질 수 있을 것이다.

도 2에 의하면 압축프리스트레스가 도입되는 대상은 하현재(120)과 수직부재 형태의 (경)사부재(120)가 됨을 알 수 있으며 이를 통해 최종 단위 세그먼트 트러스(100)가 완성될 수 있음을 알 수 있다.

다음으로는 이러한 단위 세그먼트 트러스(100)를 서로 연결시키는 공종이 필요하게 된다.

이러한 연결방법은 다양한 방법이 될 수도 있게으나 본 발명에서는 철근콘크리트로써 제작되는 단위 세그먼트 트러스(100)의 경우 암수형태의 결합구(400,도 6 참조)에 의한 연결을 제시한다.

즉, 미도시된 단위 세그먼트 트러스(100)의 측면에 삽입홈을 형성시키게 연결되어야 할 단위 세그먼트 트러스(100)에는 직육면체 형태의 삽입구를 형성시켜 단위 세그먼트 트러스(100)가 서로 기계적으로 서로 암수 결합될 수 있도록 한다.

이러한 결합에 의해서는 최종 트러스가 일체로 하중에 대한 거동현상을 확보할 수 없을 수도 있으므로 도 2와 같이 최종 트러스의 하현재(120) 전체를 경유하여 설치되는 긴장재를 이용 서로를 압착시켜 그 일체성을 확보할 수 있도록 할 수 도 있다.

또한 미도시하였지만 브래킷 및 앵커볼트를 이용하여 단위 세그먼트 트러스(100)를 서로 기계적으로 체결시키는 방법도 생각해볼 수 있을 것이다.

도 3은 최종 완성된 트러스를 도시한 것인데, 전체적으로 단위 세그먼트 트러스(100) 8개가 중앙 단위 세그먼트 트러스(100)를 기준으로 양 측으로 각각 4개가 서로 연결되도록 하고 있음을 알 수 있으며, 이때 (경)사재가 서로 좌,우대칭되도록 배치되도록 하고 있음을 알 수 있다.

또한, 양 단부의 단위 세그먼트 트러스(100)는 삼각형태로 제작되어 연결되고 있음을 알 수 있다.

이와 같이 완성된 트러스는 각종 구조물로 이용될 수 있는데, 도 4는 특히 가설벤트와 같은 임시가설구조물에 이용되는 경우가 도시되어 있다.

즉, 상기 가설벤트로서 도 2에 있어 양 단부의 삼각 형태의 단위 세그먼트 트러스를 제외한 단위 세그먼트 트러스(100)를 상하로 배치하고, 이러한 단위 세그먼트 트러스(100)는 박스체 형태로 4개가 서로 연결될 수 있도록 함으로서 직육면체 형태의 가설벤트가 제공될 수 있도록 하게 된다.

이러한 가설벤트로 제작되는 단위 세그먼트 트러스(100)는 상하방향, 수평방향 및 경사방향으로 각각 인장응력이 발생하는 대상에 소정의 압축프리스트레스가 도입되도록 하게 된다.

이러한 가설벤트 상면에는 임시 강재빔 등이 지지되도록 설치될 것이다.

도 5는 특히 박스체 형태로 제작된 단위 세그먼트 트러스를 도시한 것이다.

이러한 박스체 단위 세그먼트 트러스(300)는 제작상 박스체 모서리부위에 배치된 골격부재(310)로 제작하되, 상면부,하면부,좌,우 각 측면부는 개방되도록 하되, 상기 개방된 부위에는 엑스자 형태의 (경)사부재로서 브레이싱재(320)가 골격부재(310) 각 내측 모서리부에 연결될 수 있도록 설치하게 된다. 즉 개방된 골격부재(310)의 각 외곽면을 따라 골격부재의 내측 모서리부에 엑스자 형태의 브레이싱재(320)가 연결 설치된다.

상기 골격부재(310)는 인장응력이 발생되는 곳을 대상으로 압축 프리스트레스가 도입되도록 하게 되며, 일부는 추후 압축 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있는 유지관리용 정착홀 등이 형성될 수 있도록 함이 바림직하며, 기본적으로 역시 철근콘크리트로써 공장에서 제작된다.

상기 브레이싱재(320)도 엑스 형태로 제작하여 필요한 압축 프리스트레가 도입되도록 한 철근콘크리트로 제작되며, 골격부재(310)에 무수축 몰탈과 같은 접착제 등으로 골격부재(310)에 장착될 수 있도록 한다.

이에 역시 상기 골격부재(310)과 브레이싱재(320)을 철근콘크리트 세그먼트 트러스 부재라 지칭하기로 한다.

이와 같은 박스체 단위 세그먼트 트러스(300)는 예컨대 도 6과 같이 상하로 적층되도록 서로 연결된다. 물론 이러한 연결작업은 현장에서 이루어지도록 한다.

이러한 적층결합은 앞에서 살펴본 것과 같이, 암수형태의 결합구(400)에 의하여 기계적인 결합에 의하여 이루어질 수 있으며,

적층된 상태의 박스체 단위 세그먼트 트러스(300)에 별도의 긴장재에 의한 압축 프리스트레스에 의한 압착에 의한 연결이 가능하도록 할 수 있을 것이다.

이와 같이 적층된 박스체 단위 세그먼트 트러스(300)는 가설벤트와 같은 가 설구조물에 사용이 가능할 것이다.

또한, 최종 사용된 단위 세그먼트 트러스(100,300)는 기본적으로 영국구조물로서 사용이 가능하지만, 가설구조물에 사용되는 경우에는 사용 후 서로를 분리하여 재사용이 가능하므로 보다 경제적인 활용이 가능함을 알 수 있다.

도 1은 종래 트러스를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 트러스를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 의하여 완성된 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스를 도시한 것이다.

도 4는 상기 본 발명에 의한 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스를 가설벤트로 이용한 예를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 박스체 형태의 단위 세그먼트 트러스를 도시한 것이다.

도 6은 본 발명의 상기 박스체 형태의 단위 세그먼트 트러스의 적층상태를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 단위 세그먼트 트러스 110:상현재

120: 하현재 130:(경)사부재

200: 긴장재

300: 박스체 단위 세그먼트 트러스

310: 골격부재 320:브레이싱재

400: 결합구

Claims (5)

1. 상현재, 하현재 및 (경)사재를 포함하여 일체로 구성된 철근콘크리트 세그먼트 트러스 부재 다수가 서로 연결된 것으써, 상기 상현재, 하현재 및 사재 중 적어도 하나에는 긴장재에 의한 프리스트레스가 도입되도록 하며,

   상기 철근콘크리트 세그먼트 트러스부재 각각은 직육면체 형태로서 상현재 및 하현재 양 단부에 형성된 수직부재와 상기 상현재와 하현재의 내측 대각선 방향으로 경사져 형성된 사재를 포함하여, 상기 수직부재와 하현재에 압축 프리스트레스가 도입되도록 한 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 철근콘크리트 세그먼트 트러스 부재는 서로 암수형태의 결합구에 의하여 서로 끼워져 연결되도록 하되, 상기 긴장재에 의한 프리스트레스에 의하여 압착되어 연결되도록 한 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스.
4. 내부가 개방된 박스체 형태의 골격부재; 및 상기 개방된 골격부재의 각 외곽면을 따라 골격부재의 내측 모서리부에 엑스자 형태의 연결 설치된 브레이싱재;를 포함하는 철근콘크리트 세그먼트 트러스 부재로 구성되도록 하되, 상기 철근콘크리트 세그먼트 트러스 부재는 철근콘크리트 부재로서 긴장재에 의한 프리스트레스가 도입되도록 한 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스.
5. 제 4항에 있어서, 상기 철근콘크리트 세그먼트 트러스 부재는 암수형태의 결합구에 의하여 서로 끼워져 연결되도록 하되, 상기 긴장재에 의한 프리스트레스에 의하여 압착되어 연결되도록 한 프리스트레스 철근콘크리트부재로 제작된 트러스.

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