KR100510254B1 - 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 및 그제조방법 - Google Patents

분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분절 프리스트레스 콘크리트(Prestressed Concrete, PSC) 거더의 세그먼트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 접합부에서 발생하는 구조적 취약성이 개선된 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 서로 연결되어 분절 프리스트레스 콘크리트 거더를 형성하는 세그먼트의 제조방법에 있어서, 일단부는 다른 세그먼트의 단부와 접합되기 위한 전단키를 가지며, 타단부는 세그먼트본체와 접합될 접합블록을 제작하는 단계; 및 상기 접합블록을 상기 세그먼트본체 제작용 거푸집의 단부로서 사용하여, 그 세그먼트본체 제작용 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 상기 세그먼트본체를 제작하는 단계;를 포함하며, 상기 세그먼트본체의 제작단계에서 상기 접합블록이 상기 세그먼트본체의 단부에 접합되어 고정됨으로써 상기 세그먼트가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트의 거더 세그먼트 및 그 제조방법에 관한 발명이다.

Description

분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 및 그 제조방법 {Precasting Method of Spliced Prestressed Concrete Girder Segment And the Segment precasted by above Method }
본 발명은 분절 프리스트레스 콘크리트(Prestressed Concrete, PSC) 거더의 세그먼트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 접합부에서 발생하는 구조적 취약성이 개선된 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
분절 프리스트레스 콘크리트 거더란, 하나의 거더를 여러 개의 세그먼트로 나누어 공장이나 제작장에서 제작한 다음에 거더의 사용현장에서 세그먼트를 접합하고 길이방향의 텐던을 긴장하여 제작된 일체의 프리스트레스 콘크리트 거더를 말한다.
분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 접합 방법에는 현장에서 세그먼트를 일정한 간격을 두고 배치하여 철근이음을 한 다음 콘크리트, 모르타르, 그라우트 등을 타설하여 접합하는 현장타설 접합방법과 에폭시 등의 접착제를 세그먼트 접합면에 얇게 도포하여 접합하거나, 접착제 없이 텐던의 긴장력만으로 세그먼트를 밀착시켜 접합하는 접촉식 접합방법이 있다.
현장타설 접합방법은 접합부에 별도의 콘크리트, 모르타르, 그라우트 등을 타설하기 때문에 접합되는 세그먼트의 단면형상이 일치할 필요는 없으나, 접합되는 세그먼트들 사이에 철근을 배근하는 작업과 콘크리트 타설 및 양생이 요구되므로 작업이 복잡하고 공기가 길어지는 문제점이 있다.
이에 반하여 접촉식 접합방법은 도 1내지 도 2에 도시된 바와 같이 현장에서 콘크리트를 타설하거나 양생시키는 과정 없이 미리 제작된 세그먼트(1)들을, 전단키(2)를 갖는 접합부들을 이용하여 이를 단순히 맞붙이는 방식으로 접합하여 거더(9)를 제작하는 방식이므로, 현장타설 접합방법에 비해 공기가 현저히 짧아지는 장점이 있고, 비용면에서도 경제적이다. 그러나 접촉식 접합방법의 경우 접합되는 양쪽의 세그먼트(1)의 단면형상이 서로 일치해야만 하는 문제점이 있고, 세그먼트(1) 접합부의 형상이 전단키(2), 가이드키, 텐던 덕트 등으로 복잡한 형상임에도 불구하고, 접합되는 세그먼트(1)의 서로 대응하는 전단키(2)등의 요철 부분이 완전하게 일치하거나 얇은 접착제 두께내의 정밀도로 일치해야 하므로 세그먼트(1) 제작 작업이 매우 까다로운 문제점이 있다. 또한 접합부는 길이방향 보강철근이 불연속을 이루고 있으며, 제작오차, 접착제의 부적절한 배합 및 도포 등으로 인하여 접합부에 응력집중이 발생할 수 있어서 구조적으로 매우 취약하다는 문제점도 있다.
이밖에, 기존의 세그먼트(1) 제작용 거푸집은 고가이기 때문에 세그먼트(1)의 길이를 표준화하여 몇몇의 표준길이의 거더 또는 세그먼트(1)만을 제작하는 방법을 사용하였기 때문에 다양한 길이의 세그먼트(1) 또는 거더(9)를 제작하는데 어려움이 많았다.
본 발명은 이러한 접촉식 접합방법의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 복잡한 형상의 정밀한 접합부를 갖고, 접합부의 구조적 취약성을 개선할 수 있는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 복잡한 형상의 정밀한 접합부를 갖고, 접합부의 구조적 취약성을 개선할 수 있는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명은, 서로 연결되어 분절 프리스트레스 콘크리트 거더를 형성하는 세그먼트의 제조방법에 있어서, 일단부는 다른 세그먼트의 단부와 접합되기 위한 전단키를 가지며, 타단부는 세그먼트본체와 접합될 접합블록을 제작하는 단계; 및 상기 접합블록을 상기 세그먼트본체 제작용 거푸집의 단부로서 사용하여, 그 세그먼트본체 제작용 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 상기 세그먼트본체를 제작하는 단계;를 포함하며, 상기 세그먼트본체의 제작단계에서 상기 접합블록이 상기 세그먼트본체의 단부에 접합되어 고정됨으로써 상기 세그먼트가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 형태에 의하면, 서로 연결되어 분절 프리스트레스 콘크리트 거더를 형성하는 세그먼트에 있어서, 일단부는 다른 세그먼트의 단부와 접합되기 위한 전단키를 가지는 접합블록; 및 상기 접합블록을 상기 세그먼트본체 제작용 거푸집의 단부로서 사용하여, 그 세그먼트본체 제작용 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 제작된 세그먼트본체;를 포함하며, 상기 세그먼트본체의 제작단계에서 상기 접합블록이 상기 세그먼트본체의 단부에 접합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트를 제공한다.
상기 두 가지 형태의 발명에 있어서, 바람직하기로는 상기 접합블록에는 철근이 매설되고 그 철근의 일단부가 상기 접합블록의 타단부의 끝면에 대해 돌출되어 있으며, 상기 접합블록의 타단부의 끝면에 대해 돌출된 철근의 단부는 상기 세그먼트본체에 매설되어 고정되는 것이 바람직하다.
상기 두 가지 형태의 발명에 있어서, 바람직하기로는 접합블록의 강도는 세그먼트본체의 강도보다 높은 것이 바람직 하다.
이하에서 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세그먼트를 구비한 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 분리 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 거더의 결합사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 세그먼트(10)는, 서로 연결되어 분절 프리스트레스 콘크리트 거더(100)를 형성하는 것으로서, 크게 접합블록(30)과 세그먼트본체(40)로 이루어져 있다.
상기 접합블록(30)의 일단부에는, 다른 세그먼트와 접합되기 위한 전단키(20)와 텐던덕트(50)를 가진다. 이 접합블록(30)에는 철근(90)이 설치되어 있다. 이 철근(90)의 일단부는 상기 접합블록(30)의 타단부의 끝면에 대해 돌출되어 있다. 접합블록(30)의 단면에는 필요한 경우 연결강재 구멍(70), 외부텐던용 구멍(80)이 포함될 수 있다.
접합블록(30)의 단면형상은 후술하는 세그먼트본체(40)의 단면형상과 일치할 수 있으나, 접합부의 응력을 감소시키고 전단 면적을 확대하기 위해서, 또는 접합을 위한 긴장장치나 접합부의 인장보강 장치를 설치하기 위해서, 또는 접합부에 가로보를 연결하기 위해서, 접합부 단면이 세그먼트본체(40)의 단면보다 크고 복잡한 형상을 가질 수도 있다. 이러한 다양한 형태의 접합블록(30)의 실시예들은 도 5a 내지 도 5c에 잘 도시되어 있으며, 도시된 형태 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 위배되지 아니하는 다양한 형태로 제작될 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 세그먼트본체(40)는 상기 접합블록(30)과 접합되어 세그먼트(10)를 이루는 부분이다. 세그먼트의 제조방법은 도 6에 도시되어 있다. 이 세그먼트본체(40)는, 상기 접합블록(30)을 세그먼트본체(40) 제작용 거푸집(60)의 단부로 사용하여, 즉 상기 접합블록(30)을 세그먼트본체(40) 제작용 거푸집(60)의 단부에 배치하여, 그 세그먼트본체(40) 제작용 거푸집(60)에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제작되는 것이다.
상기 접합블록(30)에 설치된 철근(90)의 일단부는, 상기 세그먼트본체(40) 제작용 거푸집(60)에 콘크리트를 타설할 때 그 세그먼트본체(40)용 콘크리트에 매설됨으로써 세그먼트본체(40)에 고정된다.
한편, 상기 접합블록(30)의 강도는 상기 세그먼트본체(40)의 강도보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 길이방향 철근의 단절 또는 접합부의 오차에 기인하는 응력집중 등으로 인하여 접합부에서 발생하는 구조적 취약성이, 접합블록(30)과 세그먼트본체(40)를 모두 같은 강도의 콘크리트로 제작하는 경우에 비해, 개선될 수 있다. 이와 관련하여, 현재 일반적으로 세그먼트의 제작에 사용되는 콘크리트의 압축강도 35 MPa ~ 55 MPa보다 고강도인 100 MPa ~ 200 MPa의 콘크리트가 이미 상용화 되어 있는데, 상기 접합블록(30)의 강도를 세그먼트본체(40)의 강도보다 크게 제작하고자 하는 경우에는, 세그먼트본체(40)의 재료로서 상기 35 MPa ~ 55 MPa의 콘크리트를 사용하고 접합블록(30)의 재료로서는 상기 고강도 콘크리트(100 MPa ~ 200 MPa의 콘크리트)를 사용할 수 있다.
이하에서는 상술한 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트(10)를 제조하기 위한 방법의 일 실시예를 설명하기로 한다.
먼저 접합블록(30)을, 별도의 거푸집을 이용하여, 일단부가 다른 세그먼트(10)와 접합되기 위한 전단키(20)를 가지며 타단부는 철근(90)의 일단부가 타단부의 끝면에 대해 돌출되어 있도록 제작한다.
이처럼, 세그먼트(10)의 접합부를 별도의 접합블록(30)의 형태로 제작하는 경우, 접합블록(30)은 세그먼트(10)에 비하여 크기가 작고, 다른 세그먼트(10)와 접합되기 위한 전단키(20)를 갖는 단면을 하방으로 하여 콘크리트를 타설할 수 있기 때문에, 복잡한 형상의 접합부일지라도 정밀하게 만들 수 있다. 즉, 전단키(20)를 갖는 단면이 거푸집의 옆면에 배치되어 콘크리트가 타설되는 경우 콘크리트에도 유동성이 있으나 콘크리트 속에는 입자가 큰 모래나 자갈이 포함되어 있어 골고루 충전이 되지 않는 경우가 발생하는데, 전단키(20)를 갖는 단면이 하방으로 배치되어 콘크리트를 타설하는 경우에는 단면형상이 복잡한 경우에도 중력에 의해 콘크리트가 골고루 충전되므로, 전단키(20)를 갖는 단면이 거푸집의 옆면에 배치되어 콘크리트가 타설되는 경우에 비해 보다 정밀한 제작이 가능하다. 또한 서로 연결되는 한 쌍의 접합블록(30)을 제작할 때 매치캐스팅방식, 즉 어느 하나의 접합블록(30)을 우선 제작하고 다른 하나의 접합블록(30) 제작시 상기 미리 제작된 어느 하나의 접합블록(30)을 거푸집(60)의 일부로 사용하는 방식으로 제작이 가능하므로 한 쌍의 접합블록(30)을 보다 간편하게 제작할 수 있다. 한편, 한 쌍의 접합블록(30)을, 매치캐스팅방식 대신에, 각각 다른 거푸집을 사용하여 제작하는 경우에도, 접합블록(30)은 세그먼트(10)에 비해 무게가 매우 가볍기 때문에 접합블록(30)의 접합 정밀도 테스트를 세그먼트(10)의 접합 정밀테스트 보다 용이하게 실시할 수 있어서 세그먼트(10) 제작 후 접합부 오차에 의한 전체 세그먼트(10)의 재제작에 따른 손실을 사전에 예방할 수 있다.
상기 접합블록(30)이 제작되면, 이 접합블록(30)을 세그먼트본체(40)용 거푸집(60)의 단부에 배치시켜서 그 세그먼트본체(40)용 거푸집(60)의 단부로서 사용하여 콘크리트를 타설한다. 이와 같이 하면, 상기 접합블록(30)에 대해 돌출되어 있는 철근(90)의 일단부가, 상기 세그먼트본체(40)를 형성하기 위해 타설되는 콘트리트에 매설되게 된다.
이러한 상태로 적정시간 경과하면 상기 세그먼트본체(40)용 거푸집(60)에 타설된 콘크리트가, 상기 접합블록(30)에 접합되는 상태로 양생되면서 상기 세그먼트본체(40)를 형성하게 된다. 따라서, 세그먼트본체(40)의 제조가 완료되면 그 세그먼트본체(40)에는 상기 접합블록(30)이 접합되어 있게 된다. 한편, 이러한 과정에서 상기 세그먼트본체(40)용 콘크리트에 매설된 철근이 상기 세그먼트본체(40) 내에 고정되면서, 상기 세그먼트본체(40)와 접합블록(30)간의 접합강도를 보강하여 접합블록(30)과 세그먼트본체(40) 사이에서 생길 수 있는 구조적 취약성을 개선하는 효과가 있다.
한편, 세그먼트본체(40)의 단면과 접합블록(30)의 단면형상이 동일한 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이 접합블록(30)들 중 적어도 하나의 접합블록의 위치를 변경시켜서 설치함으로서, 같은 거푸집(60)을 사용하여 다양한 길이의 세그먼트(10)를 제작할 수 있다. 다양한 길이의 세그먼트를 제작할 수 있는 거푸집(60)을 만들기 위해서는, 단부 거푸집이 길이 방향으로 이동할 수 있어야 하는데, 단부 거푸집이 이동함에 따라 텐던의 좌표가 변화하기 때문에 텐던 덕트 구멍의 위치를 변화시킬 수 있어야 한다. 그런데, 단부 거푸집을 철제로 제작하는 경우에는 단부 거푸집에 설치 되는 덕트 구멍의 위치를 변경하기 어려워 각 길이에 맞는 단부거푸집을 별도로 제작해야 하지만, 접합블록(30)은 개별적으로 제작되기 때문에 변경되는 텐던의 좌표를 고려하여 텐던 덕트를 설치하는 것이 가능하다. 따라서, 접합블록(30)을 거푸집의 단부로 사용하면, 다양한 길이의 세그먼트(10) 제작이 가능하다.
이상, 바람직한 실시예를 기초로 하여 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 세그먼트 및 그 제조방법으로 구체화될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 접합블록(30)을 별도로 제작하여 이를 세그먼트본체(40)에 접합하는 방식으로 분절 프리스트레스 콘크리트 세그먼트를 제작함으로써, 복잡한 형상의 정밀한 접합부를 가지며 접합부의 구조적 취약성이 개선된 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트의 제작이 가능하다.
도 1은 종래의 분절 프리스트레스 콘크리터 거더의 분리 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 거더의 결합사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세그먼트를 구비한 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 분리 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 거더의 결합사시도
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 세그먼트의 접합블록의 실시예들의 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 세그먼트의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트
20 : 전단키 30 : 접합블록
40 : 세그먼트본체 50 : 텐던덕트
60 : 거푸집 70 : 연결강재 구멍
80 : 외부텐던용 구멍 90 : 철근

Claims (6)

  1. 서로 연결되어 분절 프리스트레스 콘크리트 거더를 형성하는 세그먼트의 제조방법에 있어서,
    일단부는 다른 세그먼트의 단부와 접합되기 위한 전단키를 가지며, 타단부는 세그먼트본체와 접합될 접합블록을 제작하는 단계; 및
    상기 접합블록을 상기 세그먼트본체 제작용 거푸집의 단부로서 사용하여, 그 세그먼트 본체 제작용 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 상기 세그먼트본체를 제작하는 단계;를 포함하며,
    상기 세그먼트본체의 제작단계에서 상기 접합블록이 상기 세그먼트본체의 단부에 접합되어 고정됨으로써 상기 세그먼트가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 접합블록에는 철근이 매설되고 그 철근의 일단부가 상기 접합블록의 타단부의 끝면에 대해 돌출되어 있으며,
    상기 접합블록의 타단부의 끝면에 대해 돌출된 철근의 단부는 상기 세그먼트본체에 매설되어 고정되는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    접합블록의 강도는 세그먼트본체의 강도보다 높은 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트의 제조방법.
  4. 서로 연결되어 분절 프리스트레스 콘크리트 거더를 형성하는 세그먼트에 있어서,
    일단부는 다른 세그먼트의 단부와 접합되기 위한 전단키를 가지는 접합블록; 및
    상기 접합블록을 상기 세그먼트본체 제작용 거푸집의 단부로서 사용하여, 그 세그먼트본체 제작용 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 제작된 세그먼트본체;
    를 포함하며, 상기 세그먼트본체의 제작단계에서 상기 접합블록이 상기 세그먼트본체의 단부에 접합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리티 거더 세그먼트
  5. 제 4항에 있어서
    상기 접합블록에는 철근이 매설되고 그 철근의 일단부가 상기 접합블록의 타단부의 끝면에 대해 돌출되어 있으며,
    상기 접합블록의 타단부의 끝면에 대해 돌출된 철근의 단부는 상기 세그먼트본체에 매설되어 고정되는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서
    접합블록의 강도는 세그먼트본체의 강도보다 높은 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더 세그먼트.
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