KR100527601B1 - 단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널합성빔의 시공방법 - Google Patents

단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널합성빔의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 패널의 단면을 증가시키지 않더라도 충분한 크기의 프리스트레스를 도입할 수 있도록 하여 프리캐스트 콘크리트 패널의 전단면을 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 결합하여 제작되는 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법으로서, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작할 때, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 중립축 아래의 하부에 1차 긴장재를 배치할 1차 쉬스관(26)을 설치하고, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 중립축 또는 그 위쪽으로 2차 긴장재를 배치할 2차 쉬스관(27)을 설치한 상태에서 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작하는 단계; 상기 1차 및 2차 쉬스관(26, 27)에 각각 1차 및 2차 긴장재(23, 23')를 배치한 후 구조계산 결과에 따라 1차 긴장재(23)를 긴장하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 1차 프리스트레스를 도입하고, 상기 1차 쉬스관(26)의 내부를 그라우팅하는 단계; 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 조립하여 결합하는 단계; 및 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)이 결합된 합성빔을 교각 등에 가설하기 직전에 2차 쉬스관(27)에 배치된 2차 긴장재(23')를 긴장하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 2차 프리스트레스를 도입하고 상기 2차 쉬스관(27)을 그라우팅하는 단계를 포함하며; 상기 2차 긴장재(23')의 긴장시에는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 크리프 및 건조수축으로 인하여 발생한 프리스트레스의 손실량 및 강재 빔(10)과의 결합에 따른 하중에 의한 추가 프리스트레스 도입 필요량을 포함하여 2차 프리스트레스가 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는 단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법이 제공된다.

Description

단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법{Method for Constructing Composite Beam Stiffened with Prestressed Concrete Panel Using Stepping Prestressing}
본 발명은 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔을 결합하여 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 프리캐스트 콘크리트 패널에 배치되는 긴장재를 단계적으로 긴장하므로써 구조적으로 유리하게 프리캐스트 콘크리트 패널에 긴장력이 도입되도록 하므로써 합성빔의 구조적인 잇점을 최대한 활용할 수 있도록 하는 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법에 관한 것이다.
프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔은, 강선의 긴장에 의해 프리스트레스트가 도입된 프리캐스트 콘크리트 패널과 I형 강재 빔이 조립된 구조로 이루어진다.
도 5에는 종래의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 단면형상이 개략적으로 도시되어 있는데, 하부에 스터드(22)가 구비된 플레이트(21)를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 상면에 설치하고, I형 강재 빔(10)의 하부 플랜지(13)와 상기 플레이트(21)를 용접하는 방법으로, I형 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 연결하고 있다. 도 5에서 부재번호 24는 종방향 철근(24)이고, 부재번호 25는 스터럽(25)이다.
상기 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 하부, 즉 인장측에는 프리스트레스를 도입하기 위한 다수개의 긴장재(23)가 배치된다. 프리텐션 방식으로 제작하는 경우에는 미리 긴장재(23)를 긴장시킨 상태에서 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작한 후, 긴장재(23)의 단부를 놓아 긴장재(23)의 긴장력에 의하여 프리스트레스가 가해지도록 한다.
이에 비하여 포스트텐션 방식으로 제작하는 경우에는, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 제작시에 쉬스관(도시되지 않음)을 매립하여 두고, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 I형 강재 빔(10)을 연결한 후 또는 연결하기 전에 쉬스관에 긴장재(23)를 배치하여 긴장시켜 단부에 정착하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 프리스트레스가 가해지도록 한다.
위와 같은 종래의 긴장재 배치구조를 가진 합성빔의 경우, 단경간 교량 및 건축부재용으로 사용되는 경우에는 그 규모가 크지 않기 때문에 긴장재(23)를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 중립축 이하의 인장측에만 배치하여도, 주하중과 손실량을 감안한 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있다.
그러나 장경간 교량이나 철도교와 같이 상당히 큰 하중을 저항하여야 하는 구조에서는 주하중과 손실량도 증가하기 때문에 긴장재에 의한 긴장력을 증가시켜야 하는데, 도 5에 도시된 종래의 구조에서와 같이, 긴장재(23)를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 중립축 이하의 인장측에만 배치하는 구조에서는 배치되는 긴장재의 수가 증가하여야 하고, 결국 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트 단면도 그에 따라 증가하게 된다. 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트 단면이 증가하게 되면 합성빔의 크기가 커지게 되어 빔의 형고 증가 등의 외관상의 문제 뿐만 아니라 구조적으로도 자중의 증가에 따른 하중 증가 등의 여러 가지 문제가 발생하게 된다.
한편, 위와 같은 종래의 합성빔에 있어서는 플레이트(21)와 I형 강재 빔(10)의 하부 플랜지(13)를 용접할 때, 강재로 이루어진 플레이트(21)가 용접열에 의하여 팽창하므로써 플레이트(21) 주위의 콘크리트에 균열이 발생할 가능성이 매우 높다. 플레이트(21) 주위의 콘크리트에 균열이 발생한다는 것은 플레이트(21)와 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일체로 거동하지 못하게 되는 결과를 초래하고, 결국 I형 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 구조적으로 일체화되지 못한 합성 빔이 만들어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술이 가지고 있는 단점과 한계점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명에서는 프리캐스트 콘크리트 패널의 단면을 증가시키지 않더라도 충분한 크기의 프리스트레스를 도입할 수 있도록 하여 프리캐스트 콘크리트 패널의 전단면을 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법이 제공된다.
또한, 본 발명에서는, 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔이 더욱 견고하게 연결되어 구조적으로 완전히 일체로 거동하도록 할 수 있도록 하는 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널을 결합하여 제작되는 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법으로서, 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작할 때, 프리캐스트 콘크리트 패널의 중립축 위치 또는 그 아래의 하부에 1차 긴장재를 배치할 1차 쉬스관을 설치하고, 프리캐스트 콘크리트 패널에 2차 긴장재를 배치할 2차 쉬스관을 설치한 상태에서 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작하는 단계; 상기 1차 및 2차 쉬스관에 각각 1차 및 2차 긴장재를 배치한 후 구조계산 결과에 따라 1차 긴장재를 긴장하여 프리캐스트 콘크리트 패널에 1차 프리스트레스를 도입하고, 상기 1차 쉬스관의 내부를 그라우팅하는 단계; 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔을 조립하여 결합하는 단계; 및 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔이 결합된 합성빔을 교각 등에 가설하기 직전에 2차 쉬스관에 배치된 2차 긴장재를 긴장하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널에 2차 프리스트레스를 도입하고 상기 2차 쉬스관을 그라우팅하는 단계를 포함하며; 상기 2차 긴장재의 긴장시에는 프리캐스트 콘크리트 패널의 크리프 및 건조수축으로 인하여 발생한 프리스트레스의 손실량 및 강재 빔과의 결합에 따른 하중에 의한 추가 프리스트레스 도입 필요량을 포함하여 2차 프리스트레스가 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는 단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법이 제공된다.
본 발명에서는, 위와 같은 방법의 변형실시예로서, 1차 쉬스관 및 2차 쉬스관을 설치하고 각각의 쉬스관에 긴장재를 배치하는 대신에, 프리캐스트 콘크리트 패널의 제작단계에서, 비부착식 긴장재로 이루어진 1차 긴장재와 2차 긴장재를 동시에 배치하고, 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작한 후 1차 긴장재를 긴장하여 1차 프리스트레스를 도입하며, 그 후에 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔을 결합하고, 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔의 결합이 완료된 후 합성빔의 거치 직전에 2차 긴장재를 긴장하여 프리캐스트 콘크리트 패널에 2차 프리스트레스를 도입하는 시공방법이 제공된다. 이 경우에도, 2차 긴장재의 긴장에 의한 2차 프리스트레스 도입시에 프리캐스트 콘크리트 패널의 크리프 및 건조수축으로 인하여 발생한 프리스트레스의 손실량 및 강재 빔과의 결합에 따른 하중에 의한 추가 프리스트레스 도입 필요량을 포함하도록 한다.
또한, 본 발명에서는 또다른 변형실시예로서, 프리캐스트 콘크리트 패널을 제작하고 1차 프리스트레스를 도입하는 단계에서, 1차 쉬스관을 설치하는 대신에, 1차 쉬스관 없이 1차 긴장재를 배치하여 긴장한 후 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널을 형성한 후에 긴장된 상태의 1차 긴장재를 정착하여 1차 프리스트레스를 도입하는 과정으로 이루어지는 시공방법이 제공된다.
한편, 본 발명에서는, 위 실시예들에서, 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널의 조립단계를 다음과 같이 구체화한 실시예가 제공되는데, 구체적으로 본 실시예에서는, 프리캐스트 콘크리트 패널의 제작하는 단계에서 콘크리트를 타설하기 전에, 하면에는 다수개의 스터드가 구비되어 있고 상면에는 수직한 한쌍의 강재판으로 이루어진 체결판이 일체로 구비된 연결저판을 설치하고, 상기 연결저판의 하면에 그 상부가 결합되고 하부는 프리캐스트 콘크리트 패널에 매립되도록 루프철근을 설치하며; 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔을 조립하여 결합하는 단계에서는, 강재 빔의 복부 하단부를 상기 연결저판의 체결판에 삽입한 후 체결수단에 의하여 연결저판과 강재 빔의 복부를 일체로 연결하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔을 조립하는 것을 특징으로 한다.
다음에서는 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예를 살펴보므로써 본 발명의 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 시공방법에 의하여 시공된 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 개략적인 사시도이다. 도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 시공방법의 각 단계에서의 합성빔의 단면도로서 도 1의 선 A-A에서의 단면도이다. 도 1 및 도 2a 내지 도 2c에서 편의상 종방향 철근과 스터럽은 도시를 생략하였다.
본 발명에 있어서 강재 빔(10)은 그 복부(12)에 사다리꼴 형태의 절취부(14)가 소정 간격을 두고 형성된 허니컴 거더 형식의 빔으로 구성되어 있다. 위와 같은 허니컴 거더 형식의 빔은 구조적인 중요도가 상대적으로 낮은 빔의 복부 부분의 일부를 절취하므로써, 사용 강재량이 절감되고 그에 따라 비용 및 자중이 절감되는 효과를 발휘하게 된다.
본 발명에 있어서 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공을 위해서는 우선 공장 또는 교량 시공 현장과 인접한 장소에서 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작한다. 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작함에 있어서, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에는 도 2a에 도시된 바와 같이 긴장재를 배치할 쉬스관을 미리 설치한다. 구체적으로, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 중립축 위치 또는 그 아래의 하부에 1차 긴장재를 배치할 1차 쉬스관(26)을 설치하고, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에는 2차 긴장재를 배치할 2차 쉬스관(27)을 설치한다(도 2a).
상기 2차 긴장재의 배치 위치는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 중립축 위치 또는 그 위쪽으로서 상기 1차 긴장재의 설치 위치의 위쪽이 될 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는 2차 긴장재가 설치되는 위치가 상기 1차 긴장재의 설치 위치의 아래쪽이 될 수도 있다.
도 2a 내지 도 2c에 있어서 부재번호 30은 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 일체로 결합하기 위한 빔 연결 조립체(30)인데 이에 대해서는 후술한다.
다음 단계로는, 상기 1차 쉬스관(26)에 1차 긴장재(23)을 배치한 후 구조계산 결과에 따라 1차 긴장재(23)를 긴장하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 1차 프리스트레스를 도입한다. 1차 긴장재(23)를 긴장하여 정착한 후에는 상기 1차 쉬스관(26)에 모르타르 등의 그라우팅 재료를 이용하여 상기 1차 쉬스관(26)의 내부를 그라우팅한다. 한편, 상기 2차 쉬스관(27)에는 2차 긴장재(23')을 배치한다(도 2b).
위와 같은 과정을 통하여 1차 프리스트레스의 도입이 완료된 후에는, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 결합한다(도 2c).
1차 긴장재(23)를 긴장하여 1차 프리스트레스를 도입하고 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 결합한 후, 합성빔을 교각 등에 가설하기 직전에 2차 쉬스관(27)에 배치된 2차 긴장재(23')를 긴장하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 2차 프리스트레스를 도입한다.
프리캐스트 콘크리트 패널(20)은 콘크리트로 만들어지기 때문에 시간이 경과함에 따라 크리프(creep) 및 건조수축(shrinkage)이 발생하게 된다. 이러한 콘크리트의 크리프 및 건조수축의 발생으로 인하여 1차 프리스트레스를 도입한 후에 시간이 경과함에 따라 프리스트레스에 손실이 발생하게 된다. 이러한 프리스트레스의 손실량은 공지의 방법에 의하여 콘크리트에 대한 시간의존적 해석을 통하여 비교적 정확하게 계산할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 2차 긴장재(23')에 의한 2차 프리스트레스 도입시에, 위와 같은 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 크리프, 건조수축 등에 의한 프리스트레스 손실량을 계산하여, 2차 긴장재(23')에 의한 2차 프리스트레스 도입시에 위와 같은 프리스트레스 손실량을 보전하도록 한다. 2차 프리스트레스 도입량에는 주하중의 일부를 저항하기 위한 값을 더 포함시킬 수도 있다.
2차 긴장재(23')를 긴장하여 2차 프리스트레스를 도입한 후 상기 2차 쉬스관(27)을 그라우팅하여 마감한다.
위에서 설명한 바와 같이, 긴장재를 1차 및 2차로 구분하여 1차 긴장재(23)를 이용하여 1차 프리스트레스를 도입한 후에, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 합성하고, 합성이 완료된 후 합성빔을 거치하기 직전에 2차 긴장재(23')를 긴장하여 2차 프리스트레스를 도입하게 되면 합성빔의 중립축(N)이 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 위쪽에 있게 되어 합성빔의 사용상태에서도 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 전단면이 압축력을 받도록 하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트 전단면을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
특히, 2차 프리스트레스 도입시에, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 발생하는 콘크리트의 크리프, 건조수축 등에 의한 압축 프리스트레스의 손실을 감안하여 2차 프리스트레스를 도입하게 되므로, 프리스트레스의 손실로 인한 구조적인 성능의 저하를 방지할 수 있게 된다.
한편, 위의 실시예에서는 긴장재의 배치를 위하여 쉬스관을 설치하는 것으로 설명하였으나, 쉬스관을 설치하여 긴장재를 배치하는 대신에 일반적인 비부착식 스트랜드(unbonded PC strand)를 사용할 수도 있다.
또한, 상기 1차 긴장재(23)를 통한 1차 프리스트레스 도입은 위에서 설명한 포스트 텐션 방식 뿐만 아니라 프리텐션 방식을 적용할 수도 있다. 즉, 1차 쉬스관(26)을 설치하지 않고, 1차 긴장재(23)를 긴장한 상태로 설치한 후 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 형성한 후에 긴장된 상태의 1차 긴장재(23)를 정착하여 1차 프리스트레스를 도입하는 것이다.
이와 같이 1차 긴장재(23)를 프리텐션 방식으로 설치하게 되면, 긴장재 이외에 쉬스관을 추가로 설치함에 따른 패널의 공간적인 제약을 해소할 수 있으며, 1차 프리스트레스 도입후의 쉬스관 그라우팅 작업을 생략할 수 있게 된다. 또한, 단부 정착부위에서 앵커 헤드가 필요하지 않게 되므로, 그만큼 단부정착부에서의 공간활용이 자유롭게 되고, 결국 2차 긴장재(23')의 배치가 용이하게 될 수 있다.
그 뿐만 아니라, 교량에 사용되는 경우와 같이 지간이 길어지는 경우에, 일반적으로 정확한 긴장재의 배치에 어려움이 있으며 긴장재의 긴장시에 편향력에 의하여 패널이 뒤틀어질 위험성이 있으나, 1차 긴장재(23)를 프리텐션 방식으로 설치하게 되면, 1차 긴장재(23)를 정확한 위치에 배치할 수 있어 위와 같은 문제점을 사전에 예방할 수 있게 된다.
다음에서는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 견고하게 결합하는 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 시공방법에서 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)의 연결을 위하여 사용되는 빔 연결 조립체(30)의 일실시예에 대한 개략적인 사시도이며, 도 4a는 도 3에 도시된 빔 연결 조립체(30)를 이용한 조립구조를 보여주는 단면도로서 도 1의 선A-A의 위치에서의 단면도이다. 도 4b는 도 4a와 유사한 도면으로서, 빔 연결 조립체(30)를 이용한 조립구조의 또다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
빔 연결 조립체(30)는, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트에 일체로 결합되어 설치되고 강재 빔(10)의 복부(12) 하단부와 연결되어 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 일체로 연결하게 되는 강재로 이루어진 연결저판(31)을 구비하고 있다. 상기 연결저판(31)의 하면에는 콘크리트 매립되는 다수개의 매립 스터드(35)가 구비되어 있고, 상면에는 상기 강재 빔(10)의 복부(12)가 삽입되어 고장력 볼트와 같은 체결수단(36)에 의하여 복부(12)를 고정시키는 체결판(32)이 일체로 구비되어 있다. 상기 체결판(32)은 연결되는 강재 빔(10)의 복부(12) 두께에 대응되는 간격을 두고 서로 마주보도록 직립되어 있으며 강재 빔(10)의 종방향으로 길게 뻗어 있는 한 쌍의 수직 강재판으로 구성된다. 상기 체결판(32)은 공장에서 빔 연결 조립체(30)를 제조할 때 용접 등의 방법에 의하여 연결저판(31)에 부착된다.
상기 체결판(32)에는 고장력 볼트와 같은 체결수단(36)이 삽입되는 체결공이 다수개 형성되어 있으며, 상기 체결판(32)에 삽입되는 빔 복부(12)의 하단부에도 대응되는 위치에 체결공이 형성되어 있다. 상기 체결공은 구조계산에 따라 1열 배치 이외에도 2열 배치, 3열 배치 등으로 변화시킬 수 있게 된다.
상기 연결저판(31)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 결합을 더욱 확고히 하기 위하여 빔 연결 조립체(30)에는 상기 연결저판(31)과 연결되고 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 매립되는 다수개의 루프철근(33)이 구비된다. 도 4a에 도시된 실시예에서, 상기 루프철근(33)은 상단부가 상기 연결저판(31)의 하면에 스폿 용접 등에 의하여 적어도 일부분 부착되어 있다. 한편 상기 루프철근(33)는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트에 매립되는데, 이와 같이 루프철근(33)은 그 상단부가 연결저판(31)과 연결된 상태로 하부가 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트에 매립되어 고정되므로, 빔 연결 조립체(30)가 더욱 견고하게 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 결합하여 일체를 이루도록 한다.
특히, 도 4a에 도시된 것처럼 결속선(37)을 이용한 결속선 이음 또는 용접 등의 방법으로 상기 루프철근(33)의 하부를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 배치되는 횡방향 철근(28)과 연결시키게 되면 루프철근(33)의 하단부를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트에 더욱 견고하게 매립시킬 수 있게 된다.
한편, 루프철근(33)을 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 횡방향 철근(28)과 연결시키는 대신에, 도 4b에 도시된 것처럼, 루프철근(33)을 횡방향 철근으로서 기능시키도록 하는 것도 가능하다. 즉, 연결저판(31)이 구비되는 위치에서 횡방향 철근을 좀더 크게 제작하여 그 상단부를 연결저판(31)과 결합시키므로써 루프철근(33)으로서 기능하게 하는 것이다.
위와 같이 제작된 빔 연결 조립체(30)를 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 제작시에 설치한 후 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작한다.
앞서 도 2b에 도시된 단계에서 1차 프리스트레스의 도입과 1차 쉬스관의 그라우팅이 완료되면, 강재 빔(10)의 복부(12)를 상기 빔 연결 조립체(30)의 체결판(32)에 삽입하고, 체결수단(36)을 이용하여 상기 강재 빔(10)의 복부(12)와 체결판(32)을 결합하므로써, 도 2c에 도시된 것과 같이, 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 일체로 조립하게 되는 것이다. 도면에서 미설명된 부재번호 11은 상부 플랜지(11)이다.
위에서 설명한 바와 같이, 긴장재를 1차 및 2차로 구분하여 1차 긴장재(23)를 이용하여 1차 프리스트레스를 도입한 후에, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 합성하고, 합성이 완료된 후 합성빔을 거치하기 직전에 2차 긴장재(23')를 긴장하여 2차 프리스트레스를 도입하게 되면 도 2c에 도시된 바와 같이, 합성빔의 중립축(N)이 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 위쪽에 있게 되어 합성빔의 사용상태에서도 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 전단면이 압축력을 받도록 하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트 전단면을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
특히, 2차 프리스트레스 도입시에, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 발생하는 콘크리트의 크리프, 건조수축 등에 의한 압축 프리스트레스의 손실을 감안하여 2차 프리스트레스를 도입하게 되므로, 프리스트레스의 손실로 인한 구조적인 성능의 저하를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 미리 제작된 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 일체로 구비된 빔 연결 조립체(30)에 강재 빔(10)의 복부 하단부를 삽입하고 체결수단에 의하여 결합하므로써, 매우 간편하고 견고하게 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 합성할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 시공방법에 의하여 시공된 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 개략적인 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 시공방법의 각 단계에서의 합성빔의 단면도로서 도 1의 선 A-A에서의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 시공방법에서 프리캐스트 콘크리트 패널과 강재 빔의 연결을 위하여 사용되는 빔 연결 조립체의 일실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 4a는 도 3에 도시된 빔 연결 조립체를 이용한 조립구조를 보여주는 단면도로서 도 1의 선A-A의 위치에서의 단면도이다.
도 4b는 도 4a와 유사한 도면으로서, 빔 연결 조립체를 이용한 조립구조의 또다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 종래의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 단면형상을 보여주는 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 강재 빔 20 : 프리캐스트 콘크리트 패널
30 : 빔 연결 조립체 31 : 연결저판
32 : 체결판 33 : 루프 철근

Claims (4)

  1. 강재 빔(10)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 결합하여 제작되는 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법으로서,
    프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작할 때, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 중립축 위치 또는 그 아래의 하부에 1차 긴장재를 배치할 1차 쉬스관(26)을 설치하고, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 2차 긴장재를 배치할 2차 쉬스관(27)을 설치한 상태에서 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작하는 단계;
    상기 1차 및 2차 쉬스관(26, 27)에 각각 1차 및 2차 긴장재(23, 23')를 배치한 후 1차 긴장재(23)를 긴장하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 1차 프리스트레스를 도입하고, 상기 1차 쉬스관(26)의 내부를 그라우팅하는 단계;
    프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 조립하여 결합하는 단계; 및
    프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)이 결합된 합성빔을 교각 등에 가설하기 직전에 상기 2차 쉬스관(27)에 배치된 2차 긴장재(23')를 긴장하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 2차 프리스트레스를 도입하고 상기 2차 쉬스관(27)을 그라우팅하는 단계를 포함하며;
    상기 2차 긴장재(23')의 긴장시에는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 크리프 및 건조수축으로 인하여 발생한 프리스트레스의 손실량 및 강재 빔(10)과의 결합에 따른 하중에 의한 추가 프리스트레스 도입 필요량을 포함하여 2차 프리스트레스가 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는 단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    1차 쉬스관(26) 및 2차 쉬스관(27)을 설치하고 각각의 쉬스관(26, 27)에 긴장재를 배치하는 대신에, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 제작단계에서, 비부착식 긴장재로 이루어진 1차 긴장재와 2차 긴장재를 동시에 배치하고,
    프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작한 후 1차 긴장재를 긴장하여 1차 프리스트레스를 도입하며, 그 후에 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 결합하고, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)의 결합이 완료된 후 합성빔의 거치 직전에 2차 긴장재를 긴장하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 2차 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법.
  3. 제1항에 있어서,
    프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 제작하고 1차 프리스트레스를 도입하는 단계는, 1차 쉬스관(26)을 설치하는 대신에, 1차 쉬스관(26) 없이 1차 긴장재(23)를 배치하여 긴장한 후 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 형성한 후에 긴장된 상태의 1차 긴장재(23)를 정착하여 1차 프리스트레스를 도입하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 제작하는 단계에서 콘크리트를 타설하기 전에,
    하면에는 다수개의 스터드(35)가 구비되어 있고 상면에는 수직한 한쌍의 강재판으로 이루어진 체결판(32)이 일체로 구비된 연결저판(31)을 설치하고, 상기 연결저판(31)의 하면에 그 상부가 결합되고 하부는 프리캐스트 콘크리트 패널(20)에 매립되도록 루프철근(33)을 설치하며;
    프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 조립하여 결합하는 단계에서는,
    강재 빔(10)의 복부(12) 하단부를 상기 연결저판(31)의 체결판(32)에 삽입한 후 체결수단(36)에 의하여 연결저판(31)과 강재 빔(10)의 복부(12)를 일체로 연결하므로써 프리캐스트 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(10)을 조립하는 것을 특징으로 하는 단계적인 긴장력 도입에 의한 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법.
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