KR100480471B1 - 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화연결구조 및 연속화 방법 - Google Patents

허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화연결구조 및 연속화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 허니컴 거더형 강재빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 일체로 조립되어 합성되는 구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 연속화 연결구조로서, 이웃하는 두 개의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)이 연결되는 부분에 설치되는 소울 플레이트부(10), 플랜지 연결부(20), 복부 연결부(30), 긴장재 보강부(40), 및 콘크리트 타설부(50)로 구성되는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 연속화 연결구조가 제공된다.
또한, 두 개의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)을 슈용 플레이트(201)의 좌, 우측 위에 거치시키고 상기 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)에 일체로 형성되어 있는 소울 플레이트(202)의 체결부와 슈용 플레이트(201)를 결합시키는 단계(a); 이웃하는 강재빔의 복부(101) 하단과 콘크리트 타설부(50)의 공간 사이로 조인트부 연결저판(207)을 밀어 넣고 높이 조절판을 이용하여 상기 복부 하단과 연결저판을 밀착시키는 단계(b); 이웃하는 강재빔의 플랜지(104)에 플랜지 연결상판(203)과 플랜지 연결하판(206)을 덧대고 볼트로 체결하여 플랜지 연결부(20)를 형성하는 단계(c); 이웃하는 강재빔의 복부(101)의 양쪽에 복부 연결판(204)을 덧대고 볼트를 이용하여 체결하여 복부연결부를 형성하는 단계(d); 이웃하는 강재빔의 복부(101)하단과 조인트부 연결저판(207)의 상면을 용접하는 단계(e); 조인트부 연결저판(207)에 지점보강철근(208)을 조립 결합시키는 단계(f); 상기 콘크리트 타설부(50) 주위에 거푸집을 설치하고 무수축 콘크리트(205)를 타설하는 단계(g); 및 상기 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 일반부 연결저판(120) 상에 정착구(111)를 설치하고 긴장재(113)를 긴장 고정하므로써 허니컴 거더 연결부에 발생되는 부모멘트를 저항하도록 하는 단계(h)로 구성되는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 연속화 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 연속화된 빔을 사용하여 교량을 시공하는 경우, 정모멘트 발생량이 현저히 감소하고, 형고 감소와 경간 길이 증대가 가능하며, 신축 이음 및 교좌 장치의 사용량이 감소하여 유지관리가 편리하다. 또한, 경제적인 빔 단면 설계가 가능하고, 교량의 형상 및 승차감이 향상된다. 아울러, 연결부에 발생하는 부모멘트를 긴장재의 보강으로 적절히 완화시킬 수 있고, 크리프와 건조수축 등의 시간 의존적 효과에 대해서도 적절한 대처가 가능하다.

Description

허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 연결구조 및 연속화 방법 {Connecting Structure and Connecting Method of Honeycomb Type Composite Beam Stiffened with Prestressed Concrete Panel}
본 발명은 연속교를 시공하기 위해 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔을 연속화하는 연결구조 및 연속화 방법에 관한 것이다.
종래에는 교량에 설치된 각종 빔을 연속화하기 위하여 단순보 형태의 빔을 교대 또는 교각 상부에 각 경간별로 설치하고, 상기 단순보 형태의 빔 상부에 상부 슬래브콘크리트를 각 경간별로 타설한 후 각각의 상부 슬래브콘크리트의 연결은 교량신축이음장치를 설치하는 단순보형식이 사용되었다. 그러나 단순보 형식의 경우 처짐이 크고, 신축이음장치가 다수 필요하여 유지관리비용이 증가한다는 단점이 있었다.
이를 극복하기 위한 방안으로서, 상부 콘크리트슬래브의 연결부에 철근량을 증대시켜 상부 슬래브콘크리트를 연속하여 타설함으로써 교량신축이음장치를 설치하지 않는 연속보형식이 사용되었다. 연속보형식을 사용하는 경우, 보의 단면을 재료가 절감되도록 경제적으로 설계하는 것이 가능하고, 교량의 형상과 승차감을 향상시킬 수 있으며, 연속부에 1개의 교좌장치만을 사용하는 것이 가능하고, 교량의 신축이음부와 관련된 유지보수비용을 절감할 수 있다.
그러나 종래의 연속보형식의 경우, 연속부에 발생하는 부모멘트를 철근이 모두 저항하게 되므로 과철근배근 및 콘크리트 순차 타설 등 시공성 결여의 우려가 있다. 또, 연속교형태를 취하면서도 단순교로 설계되어 단면 선택상의 한계가 있고, 적절한 휨모멘트 분배효과를 기대할 수 없어 경간 연장상의 제약을 받는다. 그리고 사용되는 슈(shoe)의 수가 많아 경제성 향상에도 한계가 있다. 그리고 크리프와 건조수축 등의 시간 의존적 효과에 취약성을 드러내는 문제가 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술이 가지고 있는 단점과 한계를 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 교량 연결부에 작용하는 부모멘트에 대한 저항력을 증대시키고, 시공성을 향상시키며, 재료를 절감하고 유지보수가 편리하도록 하면서, 크리프 및 건조수축과 같은 시간 의존적 효과에도 적절한 대처가 가능한 연속화 연결구조 및 연속화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 허니컴 거더형 강재빔과 프리캐스트 콘크리트 패널이 일체로 조립되어 합성되는 구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 연결구조로서, 이웃하는 두 개의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 강재빔은 그 복부가 서로 마주하도록 위치하되, 프리캐스트 콘크리트 패널의 단부 하부면에는 각각 강재판으로 이루어진 소울 플레이트가 구비되어 있고 각각의 소울 플레이트는 상기 합성빔의 연결부에 설치되는 슈용 플레이트에 결합되어 상기 프리캐스트 콘크리트 패널은 그 단부가 소정 간격으로 이격된 위치에 놓이도록 서로 일체로 연결되어 배열되며; 상기 마주 보고 있는 프리캐스트 콘크리트 패널의 단부 사이의 이격된 공간에는 강재판으로 이루어진 조인트부 연결저판이 배치되고, 마주 닿도록 위치한 상기의 양측 합성빔의 강재빔 복부 하단은 상기 조인트부 연결저판과 일체로 결합되어 상기 양측 합성빔의 강재빔이 서로 일체로 연결되며; 단부가 이격되어 있는 양측 합성빔의 프리캐스트 콘크리트 패널이 서로 일체로 연결되도록, 조인트부 연결저판이 위치한 양측 프리캐스트 콘크리트 패널 사이의 공간에는 콘크리트가 타설되어 상기 조인트부 연결저판이 상기 콘크리트 내에 매립된 상태로 양측의 프리캐스트 콘크리트 패널이 서로 일체로 연결되며; 양 단부가 연결부에서 소정 거리 이격된 위치의 강재빔의 하부에 고정되고 그 중간부는 강재빔의 연결부 상부측에서 지지되도록 양측의 합성빔 연결부에 긴장재가 배치되어 긴장되어 합성빔의 연결부 상부측으로 긴장력에 의한 압축력을 가하게 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 연결구조가 제공된다.
상기한 본 발명의 구체적인 실시예로서, 상기 긴장재는, 그 양 단부가 양측의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 일반부 연결저판에 구비된 정착구에 정착되며; 그 중간부는, 양측 합성빔의 복부를 연결하는 복부 연결판에 구비된 긴장재 지지대에 의해 복부 연결판의 상부측에서 지지되도록 설치되어 상기 연속화된 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 작용하게 되는 부모멘트를 상쇄할 수 있게 반대되는 부모멘트가 발생되도록 상기 긴장재를 긴장시킴으로써, 상기 연속화된 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 작용하는 모멘트를 상쇄시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 연결구조가 제공된다.
위와 같은 본 발명에 있어서, 양측 프리캐스트 콘크리트 패널의 단부 상부면에는 소정의 높이로 내측으로 형성된 단차가 형성되어 있고, 상기 조인트부 연결저판은 상기 단차 내에 위치하며; 상기 조인트부 연결저판을 내부에 포함하도록 양측 합성빔의 프리캐스트 콘크리트 패널 사이에 타설되어 채워지는 콘크리트는 무수축 콘크리트로 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 위와 같은 연결구조를 형성하게 되는 연결방법으로서, 두 개의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔을 슈용 플레이트의 좌, 우측 위에 거치시키고 상기 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 프리캐스트 콘크리트 패널 단부 하부면에 일체로 구비되어 있는 소울 플레이트를, 상기 슈용 플레이트와 결합시키는 단계; 마주하고 있는 양측 합성빔의 프리캐스트 콘크리트 패널의 단부 사이의 공간에 조인트부 연결저판을 밀어 넣고 높이 조절판을 이용하여 상기 조인트부 연결저판을 밀어올려 상기 합성빔의 강재빔 복부 하단과 상기 조인트부 연결저판의 상면을 밀착시키는 단계; 양측 강재빔의 플랜지와 복부를 서로 연결하는 단계; 밀착된 상기 강재빔의 복부 하단과 상기 조인트부 연결저판의 상면을 일체로 결합하는 단계; 상기 조인트부 연결저판이 배치된 양측 프리캐스트 콘크리트 패널의 단부 사이의 공간에 콘크리트를 타설하여 양측 프리캐스트 콘크리트 패널과 상기 조인트부 연결저판을 일체로 결합하여 연결하는 단계; 및 양 단부가 연결부에서 소정 거리 이격된 위치의 강재빔의 하부에 고정되고 그 중간부는 강재빔의 연결부 상부측에서 지지되도록 양측의 합성빔연결부에 긴장재를 배치하고 긴장시켜 정착함으로써 합성빔의 연결부 상부측으로 긴장력에 의한 압축력을 가하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 방법이 제공된다.
상기한 연속화 방법에 있어서, 긴장재의 설치 및 긴장단계는 구체적으로, 상기 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 일반부 연결저판 중 연결구조에 인접한 일반부 연결저판 상에 정착구를 결합시키는 단계; 일측의 정착구에 일단을 고정하고, 중간부가 합성빔의 복부 연결부의 상부측에 구비된 긴장재 지지대에 걸쳐지도록 긴장재를 배치하는 단계; 및 상기 긴장재를 긴장시킨 후 타측의 정착구에서 정착시키는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예를 살펴보면서 본 발명의 구성에 대하여 더욱 자세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따른 연결구조를 사용하여 결합된 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 사시도가 도시되어 있고, 도 2a에는 도 1의 A-A 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있으며, 도 2b에는 도 2a의 원 D 내의 부분의 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2a의 C-C 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2a의 B-B 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있다. 도 5에는 도 1에 도시된 연속화된 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 있어서, 콘크리트 타설부의 내부 구조 및 프리캐스트 콘크리트 패널의 내부 구조가 도시된 사시도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 연결구조는 허니컴 거더형 강재빔과 프리캐스트 콘크리트 패널(102)이 일체로 조립되어 합성되는 구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)을 연속화시키는데 사용된다.
본 발명의 연결구조에서 대상으로 하고 있는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)에 있어서, 허니컴 거더형 강재빔과 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 결합구조에 대해서는 후술한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연결구조에서, 서로 연결될 양측 합성빔(100)의 단부는, 그 강재빔이 하부 플랜지가 없는 상태로 되어 있으며, 연결부에서 상기 강재빔의 복부(101)가 서로 마주하도록 양측 합성빔(100)이 놓여지게 된다. 이 때, 양측 합성빔(100)의 프리캐스트 콘크리트 패널(102)은 서로 마주 닿지 않고 일정 간격을 두고 서로 마주 보게 된다.
한편, 도 4에 도시된 것과 같이, 마주하고 있는 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 양 단부에는 소정 높이(H)의 단이 오목하게 형성된다. 상기 단의 높이(H)는 나중에 설명될 조인트부 연결저판(207)의 높이와 여유높이를 고려하여 결정된다.
서로 마주하고 있는 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 양 단부에는 각각 소울 플레이트부(10)가 일체로 구비된다. 상기 소울 플레이트부(10)는 하나의 강재판으로 이루어진 슈용 플레이트(201)와 결합됨으로써 양측 합성빔(100)을 일차적으로 서로 연결하게 된다. 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)이 교각 위에 설치되는 경우 상기 슈용 플레이트(201)는 교각의 슈(shoe) 위에 설치된다.
상기 소울 플레이트부(10)의 구성은, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 긴장을 위한 긴장재로서 비접착 PC강선(unbonded PC strand)을 사용하는 경우와, 도 2c에 도시된 것과 같이, 일반적인 PC강선이나 강봉을 사용하는 경우로 구분된다.
우선, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 비접착 PC 강선을 사용하는 경우의 소울 플레이트부(10)의 구성을 살펴보면, 합성빔(100)의 연결부에서 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 단부의 하부면에는 소울 플레이트(202)가 구비되고, 긴장재 정착용 플레이트(216)가 상기 소울 플레이트(202)와 직각으로 연결되어 구비된다. 상기 소울 플레이트(202)와 긴장재 정착용 플레이트(216)는, 합성빔(100)을 사전 제작할 때 프리캐스트 콘크리트 패널(102)에 일체로 부착되어 구비된다.
앞서 설명하였듯이, 상기 소울 플레이트(202)는 상기 프리캐스트 콘크리트 패널 단부의 하부면에 일체로 결합되는 판으로서, 볼트와 같은 체결수단을 이용하여 슈용 플레이트(201)와 일체로 결합될 수 있도록 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 폭보다 더 큰 폭을 가지고 있어 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 밖으로 체결부위가 돌출된다.
상기 긴장재 정착용 플레이트(216)에는 긴장재 정착 홀(217)이 형성되어, 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 내에 설치되는 긴장재의 단부가 상기 긴장재 정착용 플레이트(216)에 정착된다. 상기 소울 플레이트(202)와 상기 긴장재 정착용 플레이트(216)의 연결을 보강하기 위하여, 상기 소울 플레이트(202)와 상기 긴장재 정착용 플레이트(216) 사이에 소정 개수의 보강리브(215)가 구비될 수 있다. 한편, 소울 플레이트(202)와 프리캐스트 콘크리트 패널(102)이 견고하게 결합될 수 있도록 스터드(211)가 구비된다(도 4 참조).
한편, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 긴장을 위한 긴장재로서 일반적인 PC강선이나 강봉을 사용하는 경우, 상기 소울 플레이트부(10)는 도 2c에 도시된 것과 같이, 긴장재 정착용 플레이트(216)를 사용하지 않는 대신, 프리캐스트 콘크리트 패널의 단부면에 웨지홈(221)을 형성하고 긴장재(220)의 단부를 웨지(219)로 물어 상기 웨지홈(221)에 정착시키게 된다. 긴장재 정착용 플레이트(216)를 사용하지 않는 경우에는 소울 플레이트(202)에 전단 연결재로 스터드(222)를 구비하는 것이 바람직하다.
도 2c는 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 중간을 단면도로 도시한 것이기 때문에, 소울 플레이트(202)와 슈용 플레이트(201)가 볼트와 같은 체결수단에 의하여 결합되는 형상이 도시되어 있지는 아니하나, 도 2c의 경우도 마찬가지로 소울 플레이트(202)는, 슈용 플레이트(201)와 일체로 결합될 수 있도록 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 폭보다 더 큰 폭을 가지고 있어 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 밖으로 체결부위가 돌출되어, 소울 플레이트(202)와 슈용 플레이트(201)가 체결수단에 의하여 도 2b에 도시된 것처럼 연결된다.
이와 같이, 상기 소울 플레이트부(10)가 하나의 강재판으로 이루어진 슈용 플레이트(201)와 결합됨으로써, 이웃하는 양측 합성빔(100)이 양 단부 사이에 소정의 간격의 공간을 가진 채로 일직선으로 정렬된다.
본 발명의 연결구조에서 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(10)의 상부 플랜지는 플랜지 연결부(20)에 의하여 연결되는데, 상기 플랜지 연결부(20)는, 이웃하는 두 개의 허니컴 거더형 강재빔의 플랜지(104)의 상부에 플랜지 연결상판(203)을 겹치게 대고, 상기 플랜지(104)의 하부에 플랜지 연결하판(206)을 겹치게 댄 후, 볼트로 상기 플랜지 연결상판(203), 상기 플랜지(104) 및 상기 플랜지 연결하판(206)을 일체로 체결함으로써 상기 두 개의 강재빔을 연결한다.
한편, 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(10)의 복부는 복부 연결부(30)에 의하여 연결되는데, 상기 복부 연결부(30)는 이웃하는 상기 두 개의 강재빔의 복부(101)의 양쪽에서 복부 연결판(204)을 겹치게 대고 볼트로 체결함으로써 상기 두 개의 강재빔을 연결한다. 도면에서 부재번호 20과 30은 각각 위와 같은 구조에 의하여 강재빔의 상부 플랜지와 복부를 연결하는 상부 플랜지 연결부(20)와 복부 연결부(30)를 나타낸다.
본 발명의 연결구조에서는, 소울 플레이트부(10), 상부 플랜지 연결부(20) 및 복부 연결부(30)에 의하여 양측 합성빔(100)을 연결하는 것에 더하여 다음과 같은 긴장재 보강부(40)를 구비하여 양측 합성빔(100)의 연결상태를 더욱 보강한다.
상기 긴장재 보강부(40)는 이웃하는 상기 두 개의 합성빔(100) 사이에 긴장재를 배치하고 긴장하는 부분으로서, 구체적인 구성은 다음과 같다. 양측 합성빔(100)의 연결저판(120)(연결저판에 대해서는 후술한다)에는 긴장재(113)를 정착하기 위한 정착구(111)가 구비되며, 상기 복부 연결판(204)에는 그 상부측에 긴장대 지지대(114)가 설치된다. PC강선, 강봉 등과 같은 긴장재(113)는 그 일단이 일측 합성빔(100)의 정착구(111)에 고정된 상태에서 긴장재(113)의 중간이 상기 복부 연결판(204)에 구비되는 긴장재 지지대(114)에 걸쳐진 후 긴장되어 타단이 타측 합성빔(100)의 정착구(111)에 고정된다.
이와 같이, 연결부에서 긴장재(113)가 합성빔(100)의 상부측에 배치되어 긴장력을 가하게 되므로, 연결부에서 발생하는 부모멘트에 의한 인장력에 대하여 저항력을 가하게 된다.
위와 같은 긴장재 보강부(40)에서, 상기 정착구(111)와 상기 긴장재 지지대(114) 사이에는 긴장재 보조지지대(112)를 설치하여 상기 긴장재(113)의 위치를 확보하는 것이 바람직하며, 상기 정착구(111)는 상기 긴장재(113)를 고정하는 역할과 상기 긴장재(113)를 긴장시키는 역할 모두를 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 긴장재 지지대(114)는 긴장재(113)가 외부로 미끄러지지 않도록 하는 구성을 구비하는 것이 바람직한데, 도 2d 및 도 2e는 상기 긴장재 지지대(114)에 걸쳐지는 상기 긴장재(113)가 상기 긴장재 지지대(114) 밖으로 미끄러지지 않도록 하는 구성의 실시예가 단면도로 도시되어 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 긴장재(113)가 상기 긴장재 지지대(114) 밖으로 미끄러지지 않도록 상기 긴장재 지지대(114)에 긴장재 수용홈(114b)이 형성될 수 있다. 또는 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 긴장재 지지대(114)에 긴장재 받침판(114a)이 구비될 수 있다. 그러나, 긴장재 지지대(114) 밖으로 미끄러지지 않도록 하는 수단은 상기 긴장재 수용홈(114b)이나 상기 긴장재 받침판(114a)에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 소울 플레이트부(10), 상부 플랜지 연결부(20), 복부 연결부(30) 및 긴장재 보강부(40)의 연결이 끝난 상태에서 콘크리트 타설부(50)를 형태 및 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 내부 구조가 상세히 도시된 투상도이다. 한편, 도 6에는 상기 조인트부 연결저판(207)의 저면 사시도가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)은 내부에 다수의 스터럽철근(210)과 축방향철근(209)이 매설되고, 단부에는 콘크리트 타설에 의해 연결될 수 있도록 콘크리트 타설부(50)가 형성된 채로 제작된다. 상기 콘크리트 타설부(50)는 마주 하고 있는 양측 합성빔(100)의 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 사이의 공간으로서, 앞서 살펴본 바와 같이, 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 단부 상부면에는 소정 높이의 오목한 단차가 형성되어 있을 수도 있다.
상기 콘크리트 타설부(50)에는 이웃하는 강재빔의 복부(101) 하단에 구비되어 양측 강재빔을 일체로 연결하여 주는 조인트부 연결저판(207)이 설치된다. 상기 조인트부 연결저판(207)은 소정 두께의 강재판으로 구성된다.
도 6에 도시된 것과 같이, 상기 조인트부 연결저판(207)의 저면에는 다수의 스터드(214)가 앵커용 전단 연결재로 구비되어 있고, 소정 개수의 높이 조절판(212)이 구비되어, 상기 강재빔의 복부(101) 하단부와 상기 조인트부 연결저판(207)이 밀착될 수 있도록 높이를 조절한다. 그리고 상기 높이 조절판(212)의 하부에는 상기 높이 조절판(212)을 견고하게 고정시키기 위해 간격재가 사용될 수 있다.
상기 조인트부 연결저판(207)은, 상기 강재빔의 복부(101)의 하단을 상기 조인트부 연결저판(207)의 상면과 용접함으로써 상기 강재빔의 복부(101)와 일체로 결합된다. 이와 같은 강재빔의 복부(101)와 조인트부 연결저판(207)과의 용접에 의한 연결은, 콘크리트 타설 전에 이루어지기 때문에 용접열에 의한 콘크리트 부위의 균열 우려는 없다.
그 다음, 콘크리트 타설부(50)에 지점보강철근(208)을 조립하여 배치시킨다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 지점보강철근(208)은 상기 조인트부 연결저판(207)의 저면으로 조립되어 들어가고, 동시에 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 내부에 매설된 스터럽철근(210)과 연결되는 것이 바람직하다. 상기 조인트부 연결저판(207)과 상기 지점보강철근(208) 사이에는 피복 확보용 스페이서(213)가 구비되는 것이 바람직하다.
이상의 설치가 완료되면 콘크리트 타설부(50) 주위로 거푸집을 설치한 후, 콘크리트(205)를 타설하고 양생시켜 콘크리트 타설부(50)의 연결을 완성한다. 콘크리트 타설부(50)에 타설되는 콘크리트로는 무수축 콘크리트가 바람직하다.
도 7에는 통상의 일반부 연결저판(120c)과 긴장재(113)가 고정된 일반부 연결저판(120)의 연결 상태를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.
본 발명의 대상이 되는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 일예는 다음과 같은 방법으로 프리캐스트 콘크리트 패널(102)이 허니컴 강재빔과 결합된다.
즉, 허니컴 거더형 강재빔은, 그 복부에 복부 내측으로 절취된 절취부가 소정 간격을 두고 형성되며, 강재빔의 복부(101)에서 절취되지 아니한 부분의 하부에는 하부 플랜지가 구비되어 있지 아니한데, 강재빔의 복부(101)에서 절취되지 아니한 부분의 하부는 직접 도 7에 도시된 바와 같은 소정 두께의 강재판으로 이루어진 일반 연결저판(120)과 결합한다. 즉, 일반 연결저판(120)의 수직한 복부 체결판(121)에 강재빔의 복부(101) 하부가 삽입되어 볼트 등의 체결수단에 의하여 체결됨으로써 상기 연결저판(120)과 강재빔이 일체로 결합된다. 물론, 상기 일반 연결저판(120)은 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 제작 시 이미 프리캐스트 콘크리트 패널(102)에 설치되어 일체로 구비된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 합성빔(100)의 길이가 긴 경우, 일반부 연결저판(120)에 정착구(111)가 구비되지 않는 연결저판이 있을 수 있다. 상기 긴장재(113)가 고정된 일반부 연결저판(120)에는 정착구(111)가 구비되고 상기 정착구(111)를 통하여 상기 긴장재(113)가 고정된다. 일반부 연결저판(120) 중에 긴장재(113)가 고정되지 않는 것과 긴장재(113)가 고정되는 것은 지지해야 하는 하중의 크기가 달라 그 크기가 서로 다르게 제작될 수 있다. 즉, 정착구(111)가 구비되는 일반부 연결저판(120a, 120b)은 통상의 일반부 연결저판(120c)보다 더 크게 만들어져 더 큰 하중을 지지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 8에는 정착구(111)가 부착된 일반부 연결저판(120)의 사시도가 도시되어 있는데, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 정착구(111)는 일반부 연결저판(120)에 용접되어 구비된다.
이하에서는 본 발명의 연속화 공법에 따른 연속화 공정을 순서대로 설명한다.
먼저, 조인트부 연결저판(207)을 설치하여 좌, 우측 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)을 연결하는 방법을 설명한다. 좌, 우측의 합성빔(100)을 상기 슈용 플레이트(201)의 좌, 우측 위에 거치시키고, 양측의 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 사이에 콘크리트 타설부(50)가 형성되도록 상기 양측의 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 단부를 소정 간격으로 이격시킨 상태에서 마주보도록 배치하고 소울 플레이트부(10)를 상기 슈용 플레이트(201)와 결합시킨다.
다음 상기 콘크리트 타설부(50)의 측면으로부터 복부(101)의 하단의 공간으로 조인트부 연결저판(207)을 밀어 넣는다. 이때, 상기 조인트부 연결저판(207) 저면에 부착된 높이 조절판(212)을 이용하여 강재빔의 복부(101) 하단부가 상기 조인트부 연결저판(207)의 상면과 밀착되도록 한다. 밀착시킨 후 높이 조절판(212)의 아래 부분의 여유틈새에 간격재를 박아 견고하게 고정시킨다. 그 다음에는 플랜지 연결부에서 서로 마주하는 허니컴 거더의 상부플랜지부에 상부플랜지 연결판을 덧대고 볼트로 체결한다. 복부 연결부에서는 서로 이웃하는 허니컴 거더의 복부(101)에 복부 연결판(204)을 덧대고 볼트를 이용하여 체결한다. 좌, 우측 강재빔의 복부(101) 하단부와 상기 조인트부 연결저판(207)의 상면을 용접하여 결합시킨다. 상기 조인트부 연결저판(207)부위의 지점보강철근(208)을 조립한다. 연결부 주위에 거푸집을 설치하고 연결부에 콘크리트(205)를 타설한다.
다음으로는 합성빔(100)의 일반부 연결저판(120) 상에 정착구(111)를 설치하고 긴장재로 연결부를 보강하는 방법의 일 예를 설명한다.
합성빔(100)의 일반부 연결저판(120) 중 연결부에 인접한 일반부 연결저판(120a, 120b) 상의 정착구(111)는 공장에서 미리 용접 결합시켜 연결저판 상에 구비되도록 한다.
긴장재(113)의 일단을 일측의 정착구(111)에 고정하고, 긴장재(113)의 중간부는 합성빔(100)의 복부 연결부의 상부측에 구비된 긴장재 지지대(114)위에 걸쳐지도록 배치한 후 긴장재(113)를 긴장하여 타단을 타측의 정착구(111)에 정착하여 긴장재(113)를 긴장 설치한다.
상기 긴장재(113) 배치상의 위치확보를 위해 상기 정착구(111)와 상기 긴장재 지지대(114) 사이에 긴장재 보조지지대(112)를 설치할 수도 있다.
프리캐스트 콘크리트 패널(102) 내에 강선을 배치하고 강선의 긴장에 의하여 프리스트레스를 가하는 과정과, 긴장재(113)를 긴장시키는 방법은 일반적인 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 연속화된 빔을 사용하여 교량을 시공하는 경우, 연결부에 작용하는 부모멘트는 물론 빔에 작용하는 정모멘트의 발생량이 현저히 감소하고, 형고 감소와 경간 길이 증대가 가능하며, 교좌 장치의 사용량이 감소하여 유지관리가 편리하다.
또한, 경제적인 빔 단면 설계가 가능하고, 단순보 형식의 교량에 채용할 수밖에 없는 교량신축이음장치를 사용하지 않음에 따라 교량의 주행성을 높여, 차량의 교량 통과시 통행자에게 보다 안락함을 보장할 수 있고, 연결부 처리를 보다 효율화할 수 있어 시공성 향상을 기대할 수 있다. 아울러, 연결부에 발생하는 부모멘트와 상부 콘크리트 슬래브에 작용하는 인장응력을 긴장재의 긴장에 의한 저항력으로 적절히 완화시킬 수 있고, 크리프와 건조수축 등의 시간 의존적 효과에 대해서도 적절한 대처가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 연결구조 및 연속화 방법에 의해 연결된 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 사시도.
도 2a는 도 1의 A-A 선을 따라 자른 단면도.
도 2b는 도 2a의 원 D 부분의 확대도.
도 2c는 도 2b의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 2d는 도 1 및 도 2a에 도시된 긴장재 지지대의 단면도.
도 2e는 긴장재 지지대의 다른 실시예를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2a의 C-C 선을 따라 자른 단면도.
도 4는 도 2a의 B-B 선을 따라 자른 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 연속화된 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 있어서, 콘크리트 타설부의 내부 구조 및 프리캐스트 콘크리트 패널의 내부 구조가 도시된 사시도.
도 6은 저면이 위로 향한 조인트부 연결저판의 사시도.
도 7은 통상의 일반부 연결저판과 긴장재가 고정된 일반부 연결저판의 연결 상태를 나타내는 단면도.
도 8은 긴장재 정착구가 결합된 일반부 연결저판의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 소울 플레이트부 20: 상부 플랜지 연결부
30: 복부 연결부 40: 긴장재 보강부
50: 콘크리트 타설부
100: 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔
101: 강재빔의 복부 102: 프리캐스트 콘크리트 패널
103: 스터드 104: 강재빔의 플랜지
111: 긴장재 정착구
112: 긴장재 보조지지대 113: 긴장재
114: 긴장재 지지대 114a: 긴장재 받침판
114b: 긴장재 수용홈 120: 일반부 연결저판
121: 복부 체결판 201: 슈용 플레이트
202: 소울 플레이트 203: 플랜지 연결상판
204: 복부 연결판 205: 무수축 콘크리트
206: 플랜지 연결하판 207: 조인트부 연결저판
208: 지점보강철근 209: 축방향철근
210: 스터럽철근 211: 스터드
212: 높이 조절판 213: 스페이서
214: 스터드 215: 보강리브
216: 정착용 플레이트 217: 긴장재 정착홀
219: 웨지 220: 긴장재
221: 웨지홈 222: 스터드

Claims (5)

  1. 허니컴 거더형 강재빔과 프리캐스트 콘크리트 패널(102)이 일체로 조립되어 합성되는 구조를 가지는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 연속화 연결구조로서,
    이웃하는 두 개의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 강재빔은 그 복부가 서로 마주하도록 위치하되, 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 단부 하부면에는 각각 강재판으로 이루어진 소울 플레이트(202)가 구비되어 있고 각각의 소울 플레이트(202)는 상기 합성빔(100)의 연결부에 설치되는 슈용 플레이트(201)에 결합되어 상기 프리캐스트 콘크리트 패널(102)은 그 단부가 소정 간격으로 이격된 위치에 놓이도록 서로 일체로 연결되어 배열되며;
    상기 마주 보고 있는 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 단부 사이의 이격된 공간에는 강재판으로 이루어진 조인트부 연결저판(207)이 배치되고, 마주 닿도록 위치한 상기의 양측 합성빔(100)의 강재빔 복부 하단은 상기 조인트부 연결저판(207)과 일체로 결합되어 상기 양측 합성빔(100)의 강재빔이 서로 일체로 연결되며;
    단부가 이격되어 있는 양측 합성빔(100)의 프리캐스트 콘크리트 패널(102)이 서로 일체로 연결되도록, 조인트부 연결저판(207)이 위치한 양측 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 사이의 공간에는 콘크리트(205)가 타설되어 상기 조인트부 연결저판(207)이 상기 콘크리트(205) 내에 매립된 상태로 양측의 프리캐스트 콘크리트 패널(102)이 서로 일체로 연결되며;
    양 단부가 연결부에서 소정 거리 이격된 위치의 강재빔의 하부에 고정되고 그 중간부는 강재빔의 연결부 상부측에서 지지되도록 양측의 합성빔(100) 연결부에 긴장재(113)가 배치되어 긴장되어 합성빔(100)의 연결부 상부측으로 긴장력에 의한 압축력을 가하게 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 연결구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 긴장재(113)는, 그 양 단부가 양측의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 일반부 연결저판(120)에 구비된 정착구(111)에 정착되며;
    그 중간부는, 양측 합성빔(100)의 복부를 연결하는 복부 연결판(204)에 구비된 긴장재 지지대(114)에 의해 복부 연결판(204)의 상부측에서 지지되도록 설치되어 상기 연속화된 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 작용하게 되는 부모멘트를 상쇄할 수 있게 반대되는 모멘트가 발생되도록 상기 긴장재(113)를 긴장시킴으로써, 상기 연속화된 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔에 작용하는 부모멘트를 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 연결구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 양측 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 단부 상부면에는 소정의 높이로 내측으로 형성된 단차가 형성되어 있고, 상기 조인트부 연결저판(207)은 상기 단차 내에 위치하며;
    상기 조인트부 연결저판(207)을 내부에 포함하도록 양측 합성빔의 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 사이에 타설되어 채워지는 콘크리트는 무수축 콘크리트(205)로 구성되는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 연결구조.
  4. 두 개의 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)을 슈용 플레이트(201)의 좌, 우측 위에 거치시키고 상기 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 프리캐스트 콘크리트 패널(102) 단부 하부면에 일체로 구비되어 있는 소울 플레이트(202)를, 상기 슈용 플레이트(201)와 결합시키는 단계(a);
    마주하고 있는 양측 합성빔(100)의 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 단부 사이의 공간에 조인트부 연결저판(207)을 밀어 넣고 높이 조절판(212)을 이용하여 상기 조인트부 연결저판(207)을 밀어올려 상기 합성빔(100)의 강재빔 복부(101) 하단과 상기 조인트부 연결저판(207)의 상면을 밀착시키는 단계(b);
    양측 강재빔의 플랜지(104)와 복부(101)를 서로 연결하는 단계(d);
    밀착된 상기 강재빔의 복부(101) 하단과 상기 조인트부 연결저판(207)의 상면을 일체로 결합하는 단계(e);
    상기 조인트부 연결저판(207)이 배치된 양측 프리캐스트 콘크리트 패널(102)의 단부 사이의 공간에 콘크리트(205)를 타설하여 양측 프리캐스트 콘크리트 패널(102)과 상기 조인트부 연결저판(207)을 일체로 결합하여 연결하는 단계(f); 및
    양 단부가 연결부에서 소정 거리 이격된 위치의 강재빔의 하부에 고정되고 그 중간부는 강재빔의 연결부 상부측에서 지지되도록 양측의 합성빔(100) 연결부에 긴장재(113)를 배치하고 긴장시켜 정착함으로써 합성빔(100)의 연결부 상부측으로 긴장력에 의한 압축력을 가하는 단계(g)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 단계(g)는 상기 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔(100)의 일반부 연결저판(120) 중 연결구조에 인접한 일반부 연결저판(120) 상에 정착구(111)를 결합시키는 단계(h);
    일측의 정착구(111)에 일단을 고정하고, 중간부가 합성빔의 복부 연결부의 상부측에 구비된 긴장재 지지대(114)가 걸쳐지도록 긴장재(113)를 배치하는 단계(i); 및
    상기 긴장재(113)를 긴장시킨 후 타측의 정착구(111)에서 정착시키는 단계(j)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 허니컴 거더형 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 연속화 방법.
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