KR100398021B1 - 형강이 매설된 프리스트레스트 콘크리트슬래브 및 이를이용한 단. 다경간 교량가설공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브 및 이를 이용한 단·다경간 교량가설공법에 관한 것이다. 즉, 교량 상부구조로 사용하는 철근콘크리트 슬래브에 관한 것으로서, 콘크리트슬래브에 I형강 또는 다른 형상의 형강 및 커버플레이트를매설, 합성시킨 후, 콘크리트슬래브 하부에 미리 배치한 인장재를 긴장, 정착하여 합성시킨 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브 및 이를 이용한 단·다경간 교량가설공법에 관한 것이다. 종래 철근콘크리트로 만으로 이루어진 슬래브교는 그 특성상 단경간의 경우 경간길이를 장대화할 수 없고, 다경간의 경우에는 연속지점부 상부에서의 휨균열이 발생하며, 중공슬래브교의 경우에는 중공관의 부상에 따른 중공관 매설위치에서의 슬래브 종방향 균열이 문제로 되고 있다. 이에 콘크리트슬래브 내부에 I형강 또는 다른 형상의 형강 및 커버플레이트를 매설하여 강성을 증가시키고, 슬래브콘크리트를 타설 양생시킨 후, 미리 내부에 배치시켜 놓은 인장재를 정착시킴으로서 긴 경간의 슬래브교량 가설이 가능해 지고, 다경간 연속교에서 발생하는 지점부 부모멘트 구간의 콘크리트 균열 문제도 형강을 지점부에서 연결시키고, 경우에 따라서는 지점부 형강 상부플랜지에 지점부 보강용 커버플레이트를 부착하는 방식 등으로 단면의 강성을 증대시켜 기존 연속슬래브교의 구조적인 문제점을 해결할 수 있다.

Description

형강이 매설된 프리스트레스트 콘크리트슬래브 및 이를 이용한 단.다경간 교량가설공법{Prestressed concrete slab reinforced by various section girder and construction method of simple and continuous supported slab bridge using the same}

본 발명은 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브 및 이를 이용한 단·다경간 교량가설공법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 교량 상부구조로 이용되는 콘크리트 슬래브에 다양한 형상의 형강(I형강, H형강 등) 및 커버플레이트를 매설하여 단면강성을 현저하게 증대시키고, 콘크리트슬래브의 내부에 인장재인 강연선 등을 설치한 뒤, 상기 콘크리트슬래브가 경화되면 긴장장치로 상기 인장재에 긴장력을 가하여 정착시킴으로서 압축력을 도입하여 PS 콘크리트슬래브 하부에 발생하는 인장응력을 상쇄시키는 형강이 매설된 단경간용 PS 콘크리트슬래브와 다경간의 교량에 설치되어 결합하기 위하여 콘크리트슬래브의 단부로부터 돌출된 형강이 매설된 다경간용 PS 콘크리트슬래브 및 이를 이용한 단·다경간 교량가설공법에 관한 것이다.

종래의 콘크리트슬래브를 이용한 교량은 단면구조가 간단하고, 시공이 용이하고, 형고가 낮아 형고제약을 받는 곳에 유리하고, 슬래브콘크리트 타설 시 시공이음을 두지 않아도 되는 장점을 지니고 있지만, 단경간의 경우에는 경간의 길이를 장대화할 수 없고, 다경간의 경우에는 교량의 지점부의 내부철근을 조밀하게 배치하는 것으로 상기 지점부에 발생하는 부모멘트에 의한 콘크리트슬래브의 휨균열의 발생을 억제할 수 있었으나 이에는 한계가 있어 주로 콘크리트슬래브 교량은 단경간의 교량가설공법에 이용되고 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 콘크리트슬래브 교량의 장점을 살리면서, 단경간의 콘크리트슬래브의 경우 경간의 길이에 영향을 덜 받고, 다경간의 경우에도 휨균열의 발생억제효과가 현저한 형강을 매설한 PS 콘트리트슬래브 및 이를 이용한 단·다경간 교량가설공법을 개발하게 되었다.

본 발명의 목적은 다양한 형강을 내부에 매설하고, 상기 형강의 상부 및 하부플랜지의 상부표면에 커버플레이트(덧댐판)을 부착하여 콘크리트슬래브의 휨강성을 현저하게 증대시켜 설치할 수 있는 교량 경간의 길이를 증대시키고, 이와 더불어 인장재인 강연선 등을 함께 배치하여 경간이 길어짐에 따라 발생하는 휨균열의 발생을 현저하게 억제할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다경간의 교량에 서로 결합되어 설치될 수 있도록 양 단부 또는 한 쪽 단부로부터 돌출되도록 형강을 매설하고, 상기 결합부위에 형성된 돌출된 형강의 상부플랜지에는 결합부위의 강성을 높이기 위해 커버플레이트를 부착하거나, 상기 커버플레이트를 이용하지 않는 경우에는 돌출된 형강이 매설된 양 콘크리트슬래브의 양쪽 단부에 긴장재고정장치 및 긴장재를 설치하여 압축력을 도입함으로서 연결부위의 콘크리트의 자체하중 및 교통하중에 의해 발생하는 부모멘트에 의한 휨균열 발생을 현저하게 억제할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 매설된 형강 및 상기 형강의 상부 및 하부플랜지의 상부표면에 커버플레이트를 부착하고 나아가 인장재를 함께 이용함으로서 교량의 형고의 제약을 극복하기 위해 사용되는 프리플렉스빔을 이용한 교량과 같이 인장응력을 상쇄시키기 위한 압축력을 도입하기 위해 초기 프리플렉스하중과 같은 큰 재하하중을 가하지 않고도 필요한 콘크리트슬래브의 강성을 확보할 수 있으므로, 상기 프리플렉스빔을 이용한 교량에 비해 복부두께를 얇게 하고, 플랜지두께를 적절히 둠으로서 상대적으로 적은량의 형강을 사용할 수 있어 공사비를 줄일수 있으며 교량의 형고를 낮출 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

제1a도 및 제1b도는 본 발명의 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(단경간용)의 사시도 및 중앙단면도이다.

도2a 및 도2b는 본 발명의 커버플레이트가 보강된 형강이 매설된 PS 콘크슬래브(단경간용)의 사시도 및 중앙단면도이다.

제3도는 본 발명의 형강이 돌출된 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(다경간용)의 사시도이다.

제4도는 본 발명의 돌출된 형강에 커버플레이트(덧댐판)를 부착한 돌출된 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브가 결합된 다경간교량의 측면도이다.

제5a도, 제5b 및 제5c도는 본 발명의 긴장재 및 긴장재정착장치가 설치된 돌출된 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(다경간용)의 결합개념도이다.

<도면의 주요 부호의 설명>

10:형강 11:상부플랜지

12:하부플랜지 13:커버플레이트(덧댐판)

14:용접(부) 20:인장재

30:슬래브콘크리트

40:형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브

50:돌출된 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브

100:교각 101:교대

102:긴장재고정장치 103:긴장재

104:연결재료

본 발명을 도면에 의해 설명한다.

도1a 및 도1b는 본 발명의 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(40)의 사시도 및 중앙단면도로서 다수개의 형강(10), 인장재(20) 및 슬래브콘크리트(30)로 구성되며, 교량의 교각(100) 및 교대(101) 상부에 거치된다.

상기 형강(10)은 도1a에서는 I형강이 PS 콘크리트슬래브에 매설되어 있으나 H형강, ㄱ형강, L형강, ㄷ형강 또는 T형강 중 어느 하나로 대체될 수 있으며 휨강성에 가장 유리한 단면인 I형강이 통상적으로 이용된다. 상기 형강(10)은 PS 콘크리트슬래브의 강성을 증대시키는 역할을 한다. 또한 도2a 및 도2b와 같이, 형강(10)에 의한 PS 콘크리트슬래브의 강성을 증대시키기 위해 형강(10) 상부표면을 따라 커버플레이트(13,덧댐판)을 추가로 부착할 수 있다.

상기 인장재(20)는 도1a 및 도1b에서는 하부플랜지의 상단에만 설치되어 있으나 형강(10)의 하부플랜지 상·하단에, 일정간격으로 다수개가 PS 콘크리트슬래브의 양 단부 사이에 직선 또는 원호형상으로 연결된다. 통상 PS 강연선이 사용되며 긴장장치에 의해 긴장력이 도입된 후 PS 콘크리트슬래브의 양 단부에 정착됨으로서 압축력을 PS 콘크리트슬래브에 도입시키는 역할을 한다.

상기 슬래브콘크리트(30)는 형강(10) 및 인장재(20)가 기설치된 슬래브거푸집 내부에 타설된 후 양생되어 슬래브거푸집의 형상에 따라 일정한 형상으로 형성된다.

상기 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(40)는 단경간의 교량에 이용되는 PS 콘크리트슬래브로 이용되고, 다경간의 교량에는 도3에서와 같이, 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(40)의 양 단부 또는 한 쪽 단부로부터 형강(10)이 외부로 돌출되어 형성된 돌출된 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)가 이용된다.

상기 돌출된 형강(10)은 다른 돌출된 형강(10)이 매설된 PS콘크리트슬래브(50)와의 연결부 역할을 하며, 도4 및 도5에서와 같이 용접(14) 또는 볼트접합에 의해 서로 연결된다.

본 발명의 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)를 이용한 교량가설공법은 단경간 및 다경간방식으로 구분된다.

상기 단경간방식에 의한 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(40)를 이용한 교량가설공법은,

다수개의 교각(100) 또는 교대(101)를 설치하는 단계;

상기 다수개의 교각(100)과 교각(100) 또는 교각(100)과 교대(101) 사이에, 상기 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(40)를 거치하는 단계; 및,

상기 거치된 다수개의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(40) 상부표면에 아스팔트 콘크리트 또는 콘크리트를 포설한 후 마감하는 단계로 이루어진다.

단경간방식에 의한 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(40)를 이용한 교량가설공법은 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(40)를 서로 연결할 필요가 없으므로 다경간방식과는 달리 돌출된 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)를 이용하지 않는다.

상기 다경간방식에 의한 교량가설공법은 단경간방식과는 달리 PS 콘크리트슬래브를 서로 연결할 필요가 있으므로, 돌출된 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)를 이용하며, 교량의 지점부(A)에 PS 콘크리트슬래브의 하중 및 교통하중에 의해 발생하는 부모멘트에 의한 휨균열에 대항하는 휨강성의 확보를 위해 도4에서와 같이 돌출된 형강(10)에 커버플레이트(13)를 부착한 PS 콘크리트슬래브(50)를 이용하거나, 도5a에서와 같이 커버플레이트(13)를 이용하지 않고, 긴장재(103) 및긴장재정착장치(102)가 설치된 돌출된 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)를 이용한다.

다경간방식에 의한 이용한 교량가설공법은 단경간방식에 의한 교량가설공법과 동일한 단계로 이루어지며, 돌출된 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)를 연결하는 단계가 추가될 뿐 이므로 돌출된 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)의 2개의 연결방식을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 돌출된 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)를 연결하는 방식 중 커버플레이트(13)를 이용하는 연결방식은, 도4에서와 같이 연결부위에 형성된 돌출된 형강의 상부표면에 상기 커버플레이트(13)를 부착함으로서 상기 연결부위에 발생하는 부모멘트에 의한 휨균열에 저항하는 휨강성을 높이는 방식이다.

이러한 커버플레이트(13)을 이용하는 연결방식은 휨강성 증대에 한계가 있다. 따라서 보다 큰 부모멘트에 의한 인장응력에 저항하기 위해 긴장재(103)가 설치된 긴장재고정장치(102)를 이용하며 돌출된 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)에 도5a와 같이 긴장재정착장치(102)가 부착된 돌출된 형강이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)을 이용한다.

상기 긴장재정착장치(102)는 도5a에 도시된 바와 같이 돌출된 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)의 상부에 일정간격을 두고 서로 마주보도록 설치되며, 정착장치로 통상 사용되는 정착판이 고정될 수 있는 철물 등을 이용한다. 상기 긴장재정착장치(102) 사이에 긴강재(103,PS 강봉 등)를 설치한 뒤, 긴장장치로 긴장하면 도5b의 화살표방향으로 인장력이 도입되고, 연결재료(104)를 타설, 양생시킨후, 긴장재정착장치(102)에 쐐기등에 의해 정착하면 상기 연결부위에 도5c와 같이 압축력이 도입되므로 돌출된 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트슬래브(50)를 연속화시켜 발생되는 부모멘트에 의한 인장응력이 크더라도 충분히 상쇄시킬 수 있다. 상기 긴장재(103) 및 긴장재정착장치(102)는 압축력이 도입된 후 제거하거나, 긴장재(103)만 제거하고 긴장재정착장치(102)는 남겨두어 후에 다시 압축력을 도입할 필요가 있는 경우에 다시 이용한다.

본 발명은 콘크리트슬래브 내부에 강재로 만들어진 형강을 매입하여 강성을 증대시키고, 미리 배치한 인장재를 이용하여 슬래브 콘크리트에 압축력을 도입하므로서, 일반 콘크리트 슬래브교량 형식에 비해 장지간의 PS 강합성슬래브교 가설이 가능하고, 콘크리트슬래브를 연속화하는 경우 발생하는 지점부 상단 콘크리트의 인장균열을 방지하면서도, 형고를 낮출 수 있는 경제적이고 효과적인 교량형식이다.

Claims (8)

1. 일정간격을 두고 설치된 다수개의 형강(10);

   상기 다수개의 형강(10)의 하부플랜지(12) 주위에 일정간격으로 설치되고, 긴장장치에 의해 인장력이 도입된 후 슬래브 콘크리트(30) 양 단부에 정착된 다수개의 인장재(20); 및,

   상기 다수개의 형강(10), 인장재(20) 및 철근(인장 및 압축철근)이 내부에 매설되며, 일정한 형상과 길이로 형성된 거푸집 내에 타설된 후 양생된 슬래브콘크리트(30);

   상기 형강(10)의 상부플랜지(11)와 하부플랜지(12)의 상부표면 또는 상부플랜지(11)와 하부플랜지(12)의 어느 한 쪽 플랜지의 상부표면에, 상부 및 하부플랜지(11,12)가 형성된 방향으로 부착된 커버플레이트(13,덧댐판);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브.
2. 제1항에서, 상기 형강(10)은 I형강, H형강, ㄱ형강, L형강, ㄷ형강 또는 T형강 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브.
3. 삭제
4. 제1항에서, 상기 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(40)의 양쪽 단부 또는 한쪽 단부로부터, 다른 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(40)와의 연결을 위하여 상기 형강(10)이, 소정의 길이를 가지고 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 외부로 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브.
5. 다수개의 교각(100) 또는 교대(101)를 설치하는 단계;

   상기 다수개의 교각(100)과 교각(100) 또는 교각(100)과 교대(101) 사이에, 제1항의 형강(10)이 매설된 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(40)를 거치하는 단계; 및,

   상기 거치된 다수개의 형강(10)이 매설된 프리스트레스트 콘크리트 슬래브(40) 상부표면에 아스팔트 콘크리트 또는 콘크리트를 포설한 후 마감하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(40)를 이용한 단경간 교량 가설공법.
6. 다수개의 교각(100) 또는 교대(101)를 설치하는 단계;

   상기 다수개의 교각(100)과 교각(100) 또는 교각(100)과 교대(101) 사이에, 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)를 거치하는 단계;

   상기 교대 또는 교각에 거치된 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)를 다른 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)와 결합하는 단계; 및,

   상기 거치된 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)의 상부표면에 아스팔트 콘크리트 또는 콘크리트를 포설한 후 마감하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)를 이용한 다경간 교량 가설공법.
7. 제6항에서, 상기 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)를 결합하는 단계는,

   상기 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)의 한쪽 단부 또는 양쪽 단부로부터 돌출된 형강(10)을 연결하는 단계;

   상기 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)의 양쪽 단부의 상부표면에 다수개의 긴장재고정장치(102)를 일정간격을 두고 서로 마주보도록 설치하는 단계;

   상기 긴장재고정장치(102) 사이에, 다수개의 긴장재(103)를 연결하고 긴장장치에 의해 인장력을 가하여 유지시킨 상태에서, 상기 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)의 양쪽 단부 사이에 고강도 시멘트 모르타르 또는 콘크리트와 같은 연결재료(104)를 타설한 후 양생시키는 단계; 및,

   상기 긴장재고정장치(102) 사이에 연결되어 인장력이 유지된 다수개의 인장재(103)를 제거하여 상기 연결재료(104) 상단부에 압축력을 도입하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)를 이용한 다경간 교량 가설공법.
8. 제 6항에서, 상기 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)를 결합하는 단계는,

   상기 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)의 한쪽 단부 또는 양쪽 단부로부터 돌출되어 연결된 형강(10)의 상부표면에 커버플레이트(13,덧댐판)를 부착하는 단계; 및,

   상기 다수개의 제4항의 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)의 양쪽 단부 사이에 고강도 시멘트 모르타르 또는 콘크리트와 같은 연결재료(104)를 타설한 후 양생시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 형강(10)이 매설된 PS 콘크리트 슬래브(50)를 이용한 다경간 교량 가설공법.