KR20130031044A - 콘크리트 합성 강관거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관거더의 상부플랜지에 합성되는 콘크리트의 사용량을 최적화하여 강관거더의 효율을 최대로 증대시키고, 강관거더에 프리스트레스 도입 시 강관거더의 도심을 최대한 편기시켜 PS강재의 효율을 극대화하여 강관거더의 강재 사용량을 최적으로 줄여 경제성을 재고할 뿐만 아니라 강관거더에 발생되는 모멘트도에 따라 정모멘트가 큰 부분의 일정구간에 강관거더의 상부플랜지에 합성되는 콘크리트의 양을 변화시켜 효율성을 증대시키도록 한 콘크리트 합성 강관거더을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더는 강관의 상단부 양편에 상부플랜지가 부착되고, 상기 강관의 내부와 상부플랜지에 콘크리트가 충전된 강관거더에 있어서,
상기 강관거더의 상단부 양측면에 용접 부착되는 상부플랜지의 접합면을 기준으로 모멘트가 큰 중앙부 부분의 일정구간을 볼록한 형상의 강관거더의 상단부를 수평하게 형성하거나 하향으로 오목하게 형성하여, 상기 강관거더의 상단부를 변형하여 그 상면의 콘크리트를 타설하여 상부플랜지에 합성되는 콘크리트가 압축력이 큰 부분에 더 두껍게 형성됨을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 합성 강관거더{Concrete composite steel pipe girder}

본 발명은 콘크리트 합성 강관거더에 관한 것으로, 특히 강관거더의 상부플랜지에 합성되는 콘크리트의 사용량을 최적화하여 강관거더의 효율을 최대로 증대시키고, 강관거더에 프리스트레스 도입 시 강관거더의 도심을 최대한 편기시켜 PS강재의 효율을 극대화하여 강관거더의 강재 사용량을 최적으로 줄여 경제성을 재고할 뿐만 아니라 강관거더에 발생되는 모멘트도에 따라 정모멘트가 큰 부분의 일정구간에 강관거더의 상부플랜지에 합성되는 콘크리트의 양을 변화시켜 효율성을 증대시키도록 한 콘크리트 합성 강관거더에 관한 것이다.

기존의 강관거더는 첫째, 강관 자체를 거더로 그대로 사용하거나, 둘째, 강관의 외측 상면에 콘크리트를 합성하거나, 셋째, 강관의 내부에 경량 콘크리트를 충전하여 사용하며, 또한 상기한 강관거더들에 PS강재로 프리스트레스를 추가로 도입하여 사용 및 시공하고 있는 실정이다.

여기서, 상기한 첫 번째 강관거더 시공방법은 강관 자체를 강관거더로 사용할 경우에는 강관이 작용하는 모든 하중을 부담하므로 강관 소모량이 많아지는 문제점이 있다.

또한, 상기한 두 번째 강관거더 시공방법은 강관의 외측 상면에 콘크리트를 합성하여 시공함으로 강관거더 상연의 압축구역에서는 하중부담의 효과가 있으나, 강관거더의 전 구간이 동일 단면으로 합성되므로 강관거더의 자중이 증가하여 합성효과가 반감되는 문제점이 있다.

셋째, 상기한 세 번째 강관거더의 내부에 경량 콘크리트의 충전하여 시공하는 방법은 강관의 내부에 충전되는 콘크리트가 비록 경량이라지만 콘크리트의 특성상 자중의 증가가 커서 비효율적인 문제점이 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 1 내지 3의 강관거더 시공방법은 강관거더의 비효율성으로 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.

한편, 상기한 강관거더에 PS강재에 의한 프리스트레스를 도입할 경우에는 프리스트레스의 도입효과보다 강관거더의 내부에 충전되는 콘크리트에 따른 자중 증가요인이 커서 PS강재에 의한 프리스트레스 효과를 반감시키는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 강관거더의 상부플랜지에 합성되는 콘크리트의 사용량을 최적화하여 강관거더의 효율을 최대로 증대시키고, 강관거더에 프리스트레스 도입 시 강관거더의 도심을 최대한 편기시켜 PS강재의 효율을 극대화하여 강관거더의 강재 사용량을 최적으로 줄여 경제성을 재고할 뿐만 아니라 강관거더에 발생되는 모멘트도에 따라 정모멘트가 큰 부분의 일정구간에 강관거더의 상부플랜지에 합성되는 콘크리트의 양을 변화시켜 효율성을 증대시키도록 한 콘크리트 합성 강관거더를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더는 강관의 상단부 양편에 상부플랜지가 부착되고, 상기 강관의 내부와 상부플랜지에 콘크리트가 충전된 강관거더에 있어서,

상기 강관거더의 상단부 양측면에 용접 부착되는 상부플랜지의 접합면을 기준으로 모멘트가 큰 중앙부 부분의 일정구간을 볼록한 형상의 강관거더의 상단부를 수평하게 형성하거나 하향으로 오목하게 형성하여, 상기 강관거더의 상단부를 변형하여 그 상면의 콘크리트를 타설하여 상부플랜지에 합성되는 콘크리트가 압축력이 큰 부분에 더 두껍게 형성됨을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 강관거더의 상부플랜지에 합성되는 콘크리트의 사용량을 최적화하여 강관거더의 효율을 최대로 증대시키고, 프리스트레스를 도입 시 도심을 최대한 편기시켜 PS강재의 효율을 극대화하여 강관거더의 강재 사용량을 최적으로 줄여 경제성이 향상되는 이점이 있다.

둘째, 본 발명은 강관거더에 발생되는 모멘트도에 따라 정모멘트가 큰 부분의 일정구간에 강관거더의 상부플랜지에 합성되는 콘크리트의 양을 변화시키므로 효율성이 증대되는 이점이 있다.

셋째, 본 발명은 강관거더의 상단부 단면을 콘크리트의 합성형태와 연계하여 강관거더의 상단부 양측면에 용접 부착되는 상부플랜지의 접합면을 기준으로 모멘트가 큰 중앙부 부분의 일정구간을 볼록한 형태의 강관 상단부를 수평하게 하거나 하향으로 오목하게 하는 방법으로 강관거더의 상단부를 변형하여, 그 상면의 콘크리트를 타설하면 상부플랜지에 합성되는 콘크리트가 압축력이 큰 부분에 더 두껍게 형성되므로 강관거더의 효율을 보다 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

넷째, 본 발명은 강관거더를 단순교에 적용시에는 강관거더의 중앙부 상단부 일정구간을 강관거더의 볼록한 상단부를 수평 또는 오목한 형태로 조정하고, 연속교에 적용시에는 내측 경간 거더는 단순교와 같은 방법으로 구성하고, 외측 경관거더는 강관거더의 중앙부 외측부분 일정구간을 볼록한 원형 형태에서 수평 또는 오목한 형태로 구성하여 콘크리트를 타설 합성하면 다른 구간보다 압축응력을 많이 받는 구간에 두껍게 타설 합성된 콘크리트가 압축응력을 분담하므로 강관거더의 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

다섯째, 본 발명은 강관거더에 PS강재에 의한 프리스트레스 도입으로 공용중 PS강재의 교체 시공이 가능하도록 외부 텐던(External tendon) 형식으로 하면 유지관리의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

여섯째, 본 발명은 정모멘트부 상부에 콘크리트가 두껍게 합성되어 도심이 상부로 편심되어 PS강재의 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더의 프리스트레스 미도입 단순교를 도시한 측면도,
도 2는 도 1의 A-A'선 단면도,
도 3은 도 1의 B-B'선 단면도,
도 4는 도 1의 C-C'선 단면도 1,
도 5는 도 1의 C-C'선 단면도 2,
도 6은 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더의 프리스트레스 도입 단순교를 도시한 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더의 프리스트레스 도입 연속교를 도시한 측면도,
도 8은 도 7의 A-A'선 단면도 및 상세도,
도 9는 도 7의 B-B'선 단면도 및 상세도,
도 10은 도 7의 C-C'선 단면도 및 상세도,
도 11은 도 7의 D-D'선 단면도 및 상세도.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더의 프리스트레스 미도입 단순교를 도시한 측면도, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도, 도 3은 도 1의 B-B'선 단면도, 도 4는 도 1의 C-C'선 단면도 1, 도 5는 도 1의 C-C'선 단면도 2, 도 6은 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더의 프리스트레스 도입 단순교를 도시한 측면도, 도 7은 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더의 프리스트레스 도입 연속교를 도시한 측면도, 도 8은 도 7의 A-A'선 단면도 및 상세도, 도 9는 도 7의 B-B'선 단면도 및 상세도, 도 10은 도 7의 C-C'선 단면도 및 상세도, 도 11은 도 7의 D-D'선 단면도 및 상세도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 합성 강관거더(G)는 강관(10)의 상단부 양편에 상부플랜지(20)가 부착되고, 상기 강관(10)의 내부와 상부플랜지(20)에 콘크리트(30)가 충전된 강관거더(100)에 있어서,

상기 강관거더(100)의 상단부 양측면에 용접 부착되는 상부플랜지(20)의 접합면을 기준으로 모멘트가 큰 중앙부 부분의 일정구간을 볼록한 형상의 강관거더(100)의 상단부를 수평하게 형성하거나 하향으로 오목하게 형성하여, 상기 강관거더(100)의 상단부를 변형하여 그 상면에 콘크리트(32)를 타설하여 상부플랜지(20)에 합성되는 콘크리트(32)가 압축력이 큰 부분에 더 두껍게 형성된다.

여기서, 상기 강관거더(100)를 단순교에 적용시에는 강관거더(100)의 중앙부 부분 상단부 일정구간을 상부플랜지(20)가 부착된 면을 따라 볼록한 원형형상으로 수평형상 또는 오목한 원형형상으로 형성되고, 그 상면에 콘크리트(32)가 타설 합성된다.

또한, 상기 강관거더(100)를 연속교에 적용시에는 내측경간 거더는 중앙부 부분 상단부 일정 구간을 상부플랜지(20)가 부착된 면을 따라 볼록한 원형형상에서 수평형상 또는 오목한 원형형상으로 형성되며, 외측경간 거더는 중앙부 외측부분 상단부 일정구간을 상부플랜지(20)가 부착된 면을 따라 원형형상으로 수평형상 또는 오목한 원형형상으로 형성되며, 그 상면에 콘크리트(32)가 타설 합성된다.

한편, 상기 강관거더(100)의 양단부에 콘크리트 PS강재정착부(40)가 형성되며, 상기 콘크리트 PS강재정착부(40)에 PS강재(50)가 삽입된다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 콘크리트 강관 합성거더는 강관거더(100)의 상부플랜지(20)에 합성되는 콘크리트(32)의 사용량을 최적화하여 강관거더(100)의 효율을 최대로 증대시키고, 프리스트레스 도입 시 도심을 최대한 편기시켜 PS강재(50)의 효율을 극대화하여 강관거더(100)의 강재 사용량을 최적으로 줄여 경제성을 재고하고자 함이다.

이에, 상기 강관거더(100)에 발생되는 모멘트도에 따라 정모멘트가 큰 부분의 일정구간에 강관거더(100)의 상부플랜지(20)에 합성되는 콘크리트(32)의 양을 변화시켜 효율성을 증대시키고자 함이다.

또한, 상기 강관거더(100)의 상단부 단면을 콘크리트(32)의 합성형상과 연계하여 강관거더(100)의 상단부 양측면에 용접 부착되는 상부플랜지(20)의 접합면을 기준으로 모멘트가 큰 중앙부 부분의 일정구간을 볼록한 형태의 강관거더(100) 상단부를 수평하게 하거나 하향으로 오목하게 하는 방법으로 강관거더(100)의 상단부를 변형하여 그 상면에 콘크리트(32)를 타설하면 상부플랜지(20)에 합성되는 콘크리트(32)가 압축력이 큰 부분에 더 두껍게 형성되므로 강관거더(100)의 효율을 보다 증대시킬 수 있다.

그리고, 상기 강관거더(100)에 콘크리트를 합성하는 방법은 단순교에 있어서는 강관거더(100)의 중앙부 상단부 일정구간을 강관거더(100)의 볼록한 상단부를 수평 또는 오목한 형태로 조정하고, 연속교에 있어서는, 내측 경간 거더는 단순교와 같은 방법으로 구성하고 외측 경관거더는 강관거더(100)의 중앙부 외측부분 일정구간을 볼록한 원형 형태에서 수평 또는 오목한 형태로 구성하여 콘크리트를 타설 합성하면 다른 구간보다 압축응력을 많이 받는 구간에 두껍게 타설 합성된 콘크리트(32)가 압축응력을 분담하므로 강관거더(100)의 효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 강관거더(100)에 PS강재(50)에 의한 프리스트레스 도입은 공용중 PS강재(50)의 교체 시공이 가능하도록 외부텐던(External tendon) 형식으로 하면 유지관리의 효율을 높일 수 있다.

그리고, 상기 강관거더(100)의 정모멘트부 상부에 콘크리트(32)가 두껍게 합성되어 도심이 상부로 편심되어 PS강재(50)의 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

10: 강관 20: 상부플랜지
30: 콘크리트 32: 콘크리트
40: 콘크리트 PS강재정착부 50: PS강재
100: 강관거더 G: 콘크리트 합성 강관거더

Claims (4)

1. 강관(10)의 상단부 양편에 상부플랜지(20)가 부착되고, 상기 강관(10)의 내부와 상부플랜지(20)에 콘크리트(30)가 충전된 강관거더(100)에 있어서,
   상기 강관거더(100)의 상단부 양측면에 용접 부착되는 상부플랜지(20)의 접합면을 기준으로 모멘트가 큰 중앙부 부분의 일정구간을 볼록한 형상의 강관거더(100)의 상단부를 수평하게 형성하거나 하향으로 오목하게 형성하여, 상기 강관거더(100)의 상단부를 변형하여 그 상면에 콘크리트(32)를 타설하여 상부플랜지(20)에 합성되는 콘크리트(32)가 압축력이 큰 부분에 더 두껍게 형성됨을 특징으로 하는 콘크리트 합성 강관거더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 강관거더(100)를 단순교에 적용시에는 강관거더(100)의 중앙부 부분 상단부 일정구간을 상부플랜지(20)가 부착된 면을 따라 볼록한 원형형상으로 수평형상 또는 오목한 원형형상으로 형성되고, 그 상면에 콘크리트(32)가 타설 합성됨을 특징으로 하는 콘크리트 합성 강관거더.
3. 제1항에 있어서,
   상기 강관거더(100)를 연속교에 적용시에는 내측경간 거더는 중앙부 부분 상단부 일정 구간을 상부플랜지(20)가 부착된 면을 따라 볼록한 원형형상에서 수평형상 또는 오목한 원형형상으로 형성되며,
   외측경간 거더는 중앙부 외측부분 상단부 일정구간을 상부플랜지(20)가 부착된 면을 따라 원형형상으로 수평형상 또는 오목한 원형형상으로 형성되며, 그 상면에 콘크리트(32)가 타설 합성됨을 특징으로 하는 콘크리트 합성 강관거더.
4. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강관거더(100)의 양단부에 콘크리트 PS강재정착부(40)가 형성되며, 상기 콘크리트 PS강재정착부(40)에 PS강재(50)가 삽입됨을 특징으로 하는 콘크리트 합성 강관거더.

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