KR100503698B1 - 프리스트레스트 콘크리트 보의 연속화공법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 보(이하, 'PSC 보' 라고 한다.)의 연속화공법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

PSC 보를 이용한 연속화공법에 있어서, 연속텐던 긴장시 연결부의 단면중심을 상승시켜 연결부에 인장력이 발생하는 것을 억제함으로써, 상기 연결부인 연결콘크리트 및 PSC 보의 경계면 하부에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있는 PSC 보의 연속화공법을 제공한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, PSC 보를 이용한 연속화공법에 있어서, 다수의 PSC 보를 교각 또는 교대의 임시지점 및 영구지점에 거치하는 제 1단계; 상기 PSC 보 사이에 연속텐던의 연결을 위한 쉬스관을 연결하는 제 2단계; 상기 PSC 보 사이에 연결콘크리트의 상부 일부를 타설하는 제 3단계; 상기 쉬스관에 연속텐던을 삽입하고, 삽입된 연속텐던을 긴장하여 프리스트레싱을 가하는 제 4단계; 상기 연결콘크리트의 하부와 슬래브를 타설하는 제 5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

4. 발명의 중요한 용도

PSC 보를 이용한 연속교의 시공방법에 이용된다.

Description

프리스트레스트 콘크리트 보의 연속화공법 {Continuous construction method of PSC Beam}

본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 보(이하, 'PSC 보' 라고 한다.)를 이용한 연속화공법에 관한 것으로, 자세하게는 PSC 보의 연결부를 연결콘크리트로 연속화하고, 연결부가 부모멘트에 저항할 수 있도록 프리스트레싱(Prestressing)을 가하는 종류의 연속화 시공방법에 있어서, 상기 연결콘크리트와 상기 PSC보의 경계면 균열을 방지하기 위한 연속화공법에 관한 것이다.

일반적으로 PSC 보를 이용하여 연속교를 시공하는 연속교의 연속화 시공방법은 연결부에 연결콘크리트를 타설하고, 경우에 따라서는 부모멘트부의 슬래브도 함께 타설한 후, 슬래브 등의 사하중과 차량하중에 의한 부모멘트로 인해 연결부의 상부에 균열이 발생하지 않도록 프리스트레싱을 도입하는 방법이 사용되고 있다.

그러나 상기 종래의 연속화공법은 연결부 상부에 프리스트레싱을 도입하는 과정에서 연결콘크리트와 PSC 보의 경계면 하부에 균열이 발생하게 되어 프리스트레싱 도입시 주요 제약사항이 되어 왔다.

도 1은 종래 PSC 보의 연속화공법에 따른 연속텐던의 긴장시 연결부의 지점반력 및 모멘트도를 도시한 것으로, PSC보의 연결부에 연결콘크리트를 한번에 타설한 후, 연속텐던에 의한 프리스트레싱을 도입하는 과정에서 연결콘크리트와 PSC 보의 경계면 하부에 균열이 발생하게 되는 원인을 지점반력 및 모멘트도를 통하여 제시하고 있다.

이때, 도면 부호 10은 지점반력, 도면 부호 20은 연속텐던의 단면내 위치에 따른 1차 모멘트, 도면 부호 30은 지점반력에 의한 2차 모멘트, 도면 부호 40은 상기 1차 모멘트와 상기 2차 모멘트를 모두 합친 총모멘트를 나타내며, 도면 부호

는 정모멘트, 도면부호 는 부모멘트를 나타낸다.

종래 PSC 보의 연속화공법과 같이, PSC 보의 연결부에 연결콘크리트 또는 연결콘크리트와 그 부근 슬래브를 한번에 타설한 후 연속텐던을 긴장하게 될 경우에는, 상기 연결부에서 연속텐던이 연결콘크리트의 중립축보다 위에 위치하게 되어 상기 연결콘크리트의 1차 모멘트(20)가 정모멘트()가 된다.

또한, PSC 보의 연속화공법에 따른 구조는 부정정 구조이므로 지점반력(10)이 강하게 발생하게 되며, 이러한 지점반력(10) 역시 연결부에 정모멘트()의 2차 모멘트(30)를 발생시키게 된다.

따라서, PSC 보의 연결부 부근 하부에는 정모멘트()인 상기 1차 모멘트(20)와 2차 모멘트(30)에 의해, 연속텐던 긴장에 의한 전체적인 압축력에도 불구하고, 인장응력이 발생하게 된다.

이처럼 연결부 하부에 발생하게 되는 인장응력은, 연결되는 단부 하부에 미리 압축력을 도입하여 보강할 수 있는 PSC 보의 경우에는 큰 문제가 없으나, 현장에서 직접 타설하게 되는 연결콘크리트 및 연결콘크리트와 PSC 보와의 경계면은 상기 인장응력에 매우 취약하게 되어 균열발생의 우려 또한 심각하게 된다.

특히, 상기 연결콘크리트와 PSC 보의 경계면 하부면은 교량 전 구간 중에서 가장 전단력을 많이 받게 되는 부분임을 감안할 때, 장기적으로 이 부분의 균열은 구조적으로 큰 결함으로 작용하게 되어, 이에 대한 조속한 대처방안이 요구되어 진다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, PSC 보를 이용한 연속화공법에 있어서, 연속텐던 긴장시 연결부의 단면중심을 상승시켜 연결부에 인장력이 발생하는 것을 억제함으로써, 상기 연결부인 연결콘크리트 및 PSC 보의 경계면 하부에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있는 PSC 보의 연속화공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, PSC 보를 이용한 연속화공법에 있어서, 다수의 PSC 보를 교각 또는 교대의 임시지점 및 영구지점에 거치하는 제 1단계; 상기 PSC 보 사이에 연속텐던의 연결을 위한 쉬스관을 연결하는 제 2단계; 상기 PSC 보 사이에 연결콘크리트의 상부 일부를 타설하는 제 3단계; 상기 쉬스관에 연속텐던을 삽입하고, 삽입된 연속텐던을 긴장하여 프리스트레싱을 가하는 제 4단계; 상기 연결콘크리트의 하부와 슬래브를 타설하는 제 5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a ~2f는 본 발명의 일실시예에 따른 PSC 보의 연속화 시공도이고, 도 3은 본 발명의 연속화공법에 따른 연속텐던의 긴장시 연결부의 지점반력 및 모멘트도이며, 도 4는 본 발명의 연속화공법에 따른 연속텐던의 긴장시 긴장력의 영향을 받지 않는 구간을 나타낸 도면이고, 도 5는 본발명의 일실시예에 따른 상부 연결콘크리트의 형상을 나타낸 도면이다.

도 2a ~2f는 본 발명의 일실시예에 따른 PSC 보의 연속화 시공단계를 도시한 것으로, PSC 보의 연속화 시공을 위해 먼저 도 2a에 도시된 바와 같이, 자중에 의한 정모멘트에 견딜 수 있도록 제작된 다수의 PSC 보(2)를 교각 또는 교대(1) 위의 임시지점(4) 및 영구지점(3)에 올려놓는다.

도 2b는 PSC 보 사이에 쉬스관을 연결하는 단계로, 교각 또는 교대(1)에 거치된 상기 PSC 보(2) 사이에 연속텐던의 연결을 위한 쉬스관(5)을 연결하게 된다. 이때, 필요에 따라 상기 쉬스관(5)에 연속텐던(6)을 미리 삽입할 수도 있다.

도 2c는 PSC 보 사이에 연결콘크리트의 상부 일부를 타설하는 단계로, 연결부와 슬래브, 가로보 등의 철근을 배근하고 난 후, 상기 PSC 보(2)가 연속되는 연결부 상부 일부분에 상부 연결콘크리트(7a)를 타설하게 된다.

이때, 경우에 따라 상기 상부 연결콘크리트(7a) 부근에 부모멘트 구간의 슬래브(8a)를 일부 동시에 타설하거나, 상기 상부 연결콘크리트(7a)가 경화한 후 후 공정으로 미리 타설할 수 있다.

도 2d는 연속텐던을 삽입하여 긴장하는 단계로, 상기 PSC 보(2) 사이에 설치된 쉬스관(5)에 연속텐던(6)을 삽입하고, 삽입된 연속텐던(6)을 긴장하여 프리스트레싱을 가하게 된다.

도 2e는 연결콘크리트의 하부와 슬래브를 타설하는 단계로, 연속지점부에 영구적인 연속지점(9)를 설치한 후, 하부 연결콘크리트(7b) 및 나머지 슬래브(8b)를 타설하여 완성하게 된다.

도 2f는 상기 공정에 의해 상기 하부 연결콘크리트(7b) 및 나머지 슬래브(8b)가 경화한 후, 연속지점부의 임시지점(도 2a의 4)을 제거한 상태를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 연속화공법에 따른 연속텐던의 긴장시 연결부의 지점반력 및 모멘트도를 도시한 것으로, 상기와 같이 연결콘크리트(7a, 7b)를 분할 타설할 경우 종래 연속화공법에서 연결부에 발생하게 되던 인장응력을 방지할 수 있는 효과를 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, 상부 연결콘크리트(7a)만을 타설하고 연속텐던을 긴장하게 되면, 종래 상 · 하부 연결콘크리트(7a, 7b)를 한꺼번에 타설할 때에 비해 연결콘크리트의 단면 중립축이 올라가게 되어, 상기 중립축이 연속텐던이 지나가는 위치 근처이거나 그보다 올라가게 된다.

그 결과, 지점반력에 의한 정모멘트()의 2차 모멘트(30')는 큰 변화가 없지만, 연속텐던(6)의 긴장시 상기 연속텐던(6)의 연결콘크리트 단면내에서의 위치가 변화하게 되어, 연결콘크리트의 1차 모멘트(20')가 변화하게 된다.

즉, 종래 상 · 하부 연결콘크리트(7a, 7b)를 한꺼번에 타설할 때에 비해 상부 연결콘크리트(7a)만을 타설하고 연속텐던을 긴장할 경우, 연결콘크리트의 1차 모멘트(20')는 중립축의 위치에 따라 거의 발생하지 않거나, 부모멘트()가 발생하여 정모멘트()의 2차 모멘트(30')와 상쇄되어 진다.

이러한 원리를 이용하여 상 · 하부 연결콘크리트(7a, 7b)의 분할 위치를 조정함으로써, 상기 연속텐던(6)의 긴장시 연결부의 연결콘크리트에 인장응력이 발생하게 되는 것을 억제할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 연속화공법에 따른 연속텐던의 긴장시 긴장력의 영향을 받지 않는 구간을 도시한 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 상부 연결콘크리트(7a)만을 타설하고 연속텐던을 긴장할 경우, PSC 보의 하부 일부 구간(50)은 연결콘크리트로 연결되어 있지 않아, 상기 연속텐던 긴장에 의한 응력을 받지 않게 된다.

따라서, 상기의 현상으로 인하여, 연속텐던 긴장시 연결콘크리트의 분할타설로 인한 인장응력 억제 효과가 적용되는 구간은, 연결콘크리트 뿐만 아니라 상기 PSC 보의 하부 일부 구간(50)까지 그 범위가 확장된다.

도 5는 본발명의 일실시예에 따른 상부 연결콘크리트의 형상을 나타낸 도면으로, PSC 보의 다이아프램(10)과 일체로 타설되는 상부 연결콘크리트(7a)의 형상 예이다.

도면에 도시된 바와 같이, 선 타설되는 상부 연결콘크리트(7a)의 하부를 V자 형상으로 하여 타설함으로써, 상부 연결콘크리트(7a)를 타설하고 난 후, 하부 연결콘크리트(7b)를 타설할 때, 블리딩에 의한 선 · 후 타설 콘크리트의 부착불량을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상술한 본 발명은 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 또한, 그 적용에 있어서 PSC 보를 이용한 연속교 뿐만 아니라, PSC 보에 프리스트레스를 도입하여 연속하는 기타 공법에도 적용가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 의하면, PSC 보를 이용한 연속화 공법에 있어서, 연속텐던에 의한 긴장시 발생되는 연결콘크리트와 PSC보의 경계면 균열을 방지하여 PSC 보의 안정적인 구조적 연속화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 PSC 보의 연속화공법에 따른 연속텐던의 긴장시 연결부의 지점반력 및 모멘트도이다.

도 2a ~2f는 본 발명의 일실시예에 따른 PSC 보의 연속화 시공도이다.

도 3은 본 발명의 연속화공법에 따른 연속텐던의 긴장시 연결부의 지점반력 및 모멘트도이다.

도 4는 본 발명의 연속화공법에 따른 연속텐던의 긴장시 긴장력의 영향을 받지 않는 구간을 나타낸 도면이다.

도 5는 본발명의 일실시예에 따른 상부 연결콘크리트의 형상을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : PSC 보 4 : 임시지점

5 : 쉬스관 6 : 연속텐던

7a : 상부 연결콘크리트 7b : 하부 연결콘크리트

9 : 영구적인 연속지점

Claims (3)

1. 프리스트레스 콘크리트 보(이하, 'PSC 보' 라고 한다.)를 이용한 연속화공법에 있어서,

   다수의 PSC 보를 교각 또는 교대의 임시지점 및 영구지점에 거치하는 제 1단계;

   상기 PSC 보 사이에 연속텐던의 연결을 위한 쉬스관을 연결하는 제 2단계;

   상기 PSC 보 사이에 연결콘크리트의 상부 일부를 타설하는 제 3단계;

   상기 쉬스관에 연속텐던을 삽입하고, 삽입된 연속텐던을 긴장하여 프리스트레싱을 가하는 제 4단계;

   상기 연결콘크리트의 하부와 슬래브를 타설하는 제 5단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PSC 보를 이용한 연속화공법.
2. 제 1항에 있어서,

   연결콘크리트의 경화 후, 연속지점부의 임시지점을 제거하는 제 6단계

   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PSC 보를 이용한 연속화공법.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제 3단계는

   연결콘크리트의 상부 일부를 타설한 후, 부근의 부모멘트부 슬래브를 미리 타설하거나,

   연결콘크리트의 상부 일부를 타설할 때, 동시에 부근의 부모멘트부 슬래브를 타설하는 단계;

   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PSC 보를 이용한 연속화공법.