U-SHAPED PC GIRDER HAVING BROAD STEM PORTION

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더는 일반적인 U형 단면을 갖는 거더의 길이방향의 양단부에 거더의 높이보다 낮고 거더의 폭보다 넓은 크기의 확폭된 스템부를 돌출하도록 구성한 형상으로 프리캐스트 콘크리트로 제작하여 전도 방지, 형고 축소 및 전단 문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더의 제1 실시예의 사시도이다.

도 1에서와 같이, U형 본체(10)는 직사각형, 사다리꼴, 정사각형 등 사각형 단면으로 일정 길이를 갖도록 형성되며, 길이방향의 중앙부는 상부가 개방된 U형 단면을 갖도록 공간부(11)가 형성된다. 즉, U형 본체(10)의 길이방향 중앙부는 상부가 개구된 형태로 형성되고, 길이방향 양단부는 솔리드한 단면으로 형성된다.

이와 같이 형성되는 U형 본체(10)의 폭방향 양측면에는 도 4에서와 같이, 날개 슬래브(30)가 형성된다. 날개 슬래브(30)는 U형 본체(10)의 폭방향 양측면 상단부에서 폭방향 수평 외측으로 전길이에 걸쳐 연장되도록 형성된다.

U형 본체(10)의 길이방향 양단부에는 U형 본체(10)의 상단부에서부터 U형 본체(10)의 하단부에서 일정거리 상부로 이격된 지점까지 U형 본체(10)의 폭보다 넓은 폭으로 외측으로 돌출하여 형성되도록 U형 본체(10)와 일체로 형성되는데, 이와 같은 스템부(40)는 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더(1)의 전도를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 형고를 축소할 수 있고, U형 본체(10)보다 확폭된 스템부(40)를 형성하여 U형 본체(10)와 지지반력점인 스템부(40) 사이에 발생하는 전단균열이나 경사균열 등의 문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.

스템부(40)는 U형 본체(10)의 보다 확폭된 폭으로 형성되지만, 날개 슬래브(30)의 외측단부보다 폭방향의 외측으로 더 돌출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, U형 본체(10)의 단부와 인접한 스템부(40)의 내측면과 U형 본체(10)의 일정 위치를 연결하도록 연결부(20)가 구성되도록 하여, U형 본체(10)와 스템부(40)의 단면의 급격한 변화를 줄이도록 하여, U형 본체(10)와 스템부(40)의 급격한 단면 변화에 따라 U형 본체(10)와 스템부(40) 사이 부분에 전단 파괴(C)가 일어나지 않도록 할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더의 사시도이고, 도 3은 상기 도 2의 A-A선을 따른 단면도이며, 도 4a는 상기 도 2의 B-B선을 따른 단면도이고, 도 4b는 상기 도 2의 정면도이다.

도 2에서와 같이, U형 본체(10)는 직사각형, 사다리꼴, 정사각형 등 사각형 단면으로 일정 길이를 갖도록 형성되며, 길이방향의 중앙부는 상부가 개방된 U형 단면을 갖도록 공간부(11)가 형성된다. 즉, U형 본체(10)의 길이방향 중앙부는 상부가 개구된 형태로 형성되고, 길이방향 양단부는 솔리드한 단면으로 형성된다.

이때, U형 본체(10)는 길이방향 양단부의 상부에 정착홈(12)이 각각 형성되고, 길이방향 일측의 정착홈(12)에서 길이방향 타측의 정착홈(12)까지 쉬스관(121)이 U형 본체(10)를 관통하여 매입되도록 할 수도 있다.

도 3에서와 같이, U형 본체(10)의 내부에 매입되어 구성되는 쉬스관(121)은 내부에 PC 강선을 설치하고 긴장한 후 U형 본체(10)의 길이방향 양단부의 정착홈(12)에서 정착하도록 하며, 쉬스관(121)이 U형 본체(10)의 길이방향으로 볼때 포물선 형태로 매입되도록 하여 PC 강선(5)이 포물선 형태로 구성되도록 함으로써 U형 본체(10)의 길이방향 중앙부 하부에 과도한 압축응력이 작용하지 않도록 할 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3에서와 같이, U형 본체(10)의 공간부(11)의 내부에는 1개 이상의 격벽(50)이 형성되도록 할 수 있다. 도 2과 도 3에 도시된 실시예에서는 격벽(50)은 U형 본체(10)의 길이방향의 중앙부에 형성되었지만, 길이방향의 일정 간격마다 1개 이상이 형성되도록 할 수 있다.

이와 같이 형성되는 U형 본체(10)의 폭방향 양측면에는 도 4에서와 같이, 날개 슬래브(30)가 형성된다. 날개 슬래브(30)는 U형 본체(10)의 폭방향 양측면 상단부에서 폭방향 수평 외측으로 전길이에 걸쳐 연장되도록 형성된다.

또한, 도 4a에 도시된 바와 같이, U형 본체(10)의 상단부와 날개 슬래브(30)가 만나는 상부의 모서리는 단턱(31)이 형성되도록 하여, 공간부(11)의 상부에 거푸집판 등을 덮도록 구성할 때에, 거푸집 판의 안착이 용이하도록 할 수 있다. 이와 같은 단턱(31)은 공간부(11)가 형성되는 부분의 U형 본체(10)의 상단부와 날개 슬래브(30)가 만나는 상부의 모서리에만 형성된다.

도 5는 상기 도 2의 시공 상태를 도시한 사시도이고, 도 6는 상기 도 5의 단면도이다.

U형 본체(10)의 길이방향 양단부에는 스템부(40)가 돌출하여 U형 본체(10)와 일체로 형성되는데, 이와 같은 스템부(40)는 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더(1)의 전도를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 형고를 축소할 수 있고, U형 본체(10)보다 확폭된 스템부(40)를 형성하여 U형 본체(10)와 지지반력점인 스템부(40) 사이에 발생하는 전단균열이나 경사균열 등의 문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.

스템부(40)는 U형 본체(10)의 보다 확폭된 폭으로 형성되지만, 날개 슬래브(30)의 외측단부보다 폭방향의 외측으로 더 돌출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

다시 말하면, 도 5와 도 6에서와 같이, U형 본체(10)의 길이방향 양단부에 U형 본체(10)의 높이보다 낮은 높이의 스템부(40)를 형성하도록 하여, 교각(2)의 코핑부(3)에 U형 본체(10)의 높이 보다 낮은 스템부(40)를 거치하도록 하여, U형 본체(10)와 스템부(40)의 높이 차이 만큼의 형고를 축소할 수 있도록 하며, U형 본체(10)의 양단부에 U형 본체(10)보다 확폭된 형상의 스템부(40)를 형성하도록 하여 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더(1)의 전도를 방지할 수 있도록 하는 것이다.

스템부(40)는 중앙 거치부(41)와 중앙 거치부(41)의 양측면에서 양측으로 돌출하여 연장되는 측면 거치부(42)로 형성된다.

중앙 거치부(41)는 도시된 바와 같이, U형 본체(10)의 폭보다 작은 폭으로 U형 본체(10)의 중앙부에 위치하여 형성되며, 중앙 거치부(41)의 높이는 U형 본체(10)의 상단부에서 일정거리 하부로 이격된 지점까지 돌출되어 형성되도록 하여, U형 본체(10)의 높이보다 축소된 높이로 형성된다.

측면 거치부(42)는 중앙 거치부(41)의 양측면에서 U형 본체(10)의 단부에서 중앙 거치부(41)의 돌출된 길이보다 작은 길이로 중앙 거치부(41)의 양측면의 외측으로 돌출하여 U형 본체(10)의 폭보다 일정길이 확폭되도록 형성된다.

즉, 중앙 거치부(41)와 측면 거치부(42)는 단차가 형성되도록 하여, 교각의 코핑부에 거치시에 U형 PC 거더(1)가 비스듬하게 거치되더라도 폭이 넓은 스템부(40)의 측면 거치부(42)에 의하여 거치되는 각도가 제한되지 않도록 할 수 있다.

이와 같이 형성되는 스템부(40)의 측면 거치부(42)에는 도 3에서와 같이, U형 본체(10)의 길이방향 일측 단부에서 U형 본체(10)의 내부를 관통하여 U형 본체(10)의 길이방향 타측 단부까지 쉬스관(421)이 매입되어 형성되도록 하여, 내부에 PC 강선(5)을 설치하고 긴장한 후 U형 본체(10)의 길이방향 양단부의 측면 거치부(42)의 양단부에서 정착하도록 하여, U형 본체(10)의 길이방향 중앙부 하부에 과도한 압축응력이 작용하지 않도록 할 수 있다. 또한, 측면 거치부(42)의 외측면에는 별도의 정착홈을 형성하도록 하여, PC강선의 정착을 용이하게 하도록 할 수 있다.

상기와 같은 스템부(40)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 스템부(40)는 중앙 거치부(41)의 하부면이 측면 거치부(42) 보다 하부로 돌출하도록 구성되어, 중앙 거치부(41)의 하부면이 교각의 코핑부의 상부면에 거치되도록 하여 중앙 거치부(41)의 양측 측면 거치부(42)가 코핑부의 상부면에서 일정 간격 이격되도록 구성하여, 스템부(40)의 중앙부의 전단저항면적을 증가 시키고 진행방향과 직교방향으로 횡구배시레벨조정이 용이하도록 할 수 있는 것이다.

또한, 스템부(40)의 측면 거치부(42)는 외측단부의 하부에서 길이방향 외측으로 더 돌출하여 거치판(44)이 형성되도록 할 수도 있다.

U형 본체(10)의 길이방향 단부에서 돌출되는 길이가 중앙 거치부(41)에 비하여 측면 거치부(42)가 더 짧게 형성되기 때문에, 중앙 거치부(41)와 돌출되는 길이가 동일하도록 측면 거치부(42)의 하단부에서 일정 두께의 거치판(44)을 형성하여 교대 또는 교각의 상부에 안정적으로 거치할 수 있도록 한다.

측면 거치부(42)는 측면에서 볼때 외측 단부가 수직면을 갖도록 형성되도록 할 수도 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 측면 거치부(42)는 외측단부의 상부에서 하부로 하향경사지도록 절삭되어 경사면(423)을 형성하도록 할 수 있다. 이는 쉬스관(421)이 대략 포물선 형태로 U형 본체(10)의 길이방향으로 매입되는데, 측면 거치부(42)에 경사면(423)을 형성하여 쉬스관(421)이 시작하는 지점과 직각을 이루도록 하는 것이다.

이와 같이 형성되는 스템부(40)는 측면 거치부(42)의 폭방향 외측단부가 날개 슬래브(30)의 폭방향 외측단부보다 더 돌출하지 않도록 한다.

도 7은 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더의 제3 실시예의 사시도이다.

도 7에서와 같이, 본 발명의 U형 PC 거더(1)는 쉬스관(421)이 형성되지 않은 측면 거치부(42)의 외측 측면이 일정 부분 블록 아웃되어 형성되도록 할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더의 제4 실시예의 사시도이고, 도 9는 상기 도 8의 시공 상태를 도시한 사시도이다.

또한, 도 8에서와 같이, 측면 거치부(42)의 쉬스관(421)의 외측에는 별도로 측면 거치부(42)를 길이방향으로 관통하는 쉬스관(425)이 매입되도록 하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 교각(2)의 상부에서 인접하는 U형 PC 거더(1)와 U형 PC 거더(1)를 PC 강선(5)으로 연결하여 긴장한 후 정착하도록 하여 연속화하도록 할 수 있도록 한다.

도 10a는 본 발명과 종래 거더와의 정면에서의 비교 예시도이고, 도 10b는 도 10a의 종래 거더의 전단 파괴 예시도이다.

도 10a에서와 같이, 종래의 거더는 콘크리트 부재의 바닥면과 단차가 형성되도록 콘크리트 본체와 동일한 폭을 갖는 스템부를 콘크리트 부재(100)의 길이방향 양단부에서 돌출하여 형성하기 때문에, 도 10b에서와 같이, 콘크리트 부재(100)와의 급격한 단면 변화에 따라 콘크리트 부재(100)와 단차면(110)이 형성된 부분의 사이에 전단 파괴(C)가 일어나기 때문에 전단 문제를 해결할 수 없었다.

이에 반하여 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더(1)는 도 10a에서와 같이, U형 본체(10)의 길이방향 양단부에 U형 본체(10)의 폭보다 확폭된 스템부(40)를 돌출하도록 형성하여 전도를 방지하고 형고를 축소할 수 있을 뿐만 아니라 특히 스템부(40)를 U형 본체(10)의 폭보다 넓게 형성하도록 하여 U형 본체(10)와 지지반력점인 스템부(40) 사이에 발생하는 전단의 문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 확폭 스템부를 갖는 U형 PC 거더는 양단부에 거더의 높이보다 낮은 크기의 스템부(단차, 댑엔드)를 돌출하도록 형성하여 교각, 교대에 거치 시 전도를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 교각 또는 교대의 상부면에 매입되도록 하여 거더 형고를 낮추어 계획고를 줄여 교량구조물의 높이를 최소로 구성할 수 있으며, 특히 스템부를 거더의 폭보다 넓게 형성하도록 하여 거더 본체와 지지반력점인 스템부 사이에 발생하는 전단의 문제(전단균열, 경사균열)를 해결할 수 있으며, 스템부에 미리 쉬스관을 매입하여 교각부에서의 거더와 거더를 연속화할 수 있도록 할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.