KR100529518B1 - 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법에 관한 것으로, 경간 40m를 기준으로 하여 연결형과 연속형으로 나누되, 경간이 40m 이내인 경우에는 연결형으로 중간 지점부의 균열제어 및 PSC빔 하단의 정모멘트에 효과적인 PCA방법을 응용하여, 후크 철근 대신에 받침부 지압 응력에 저항하기 위해 설치되는 솔 플레이트를 이용하고, 또한 상부 슬래브에는 보강철근(주장률 철근) 대신에 PC강재를 설치하는 구조 및 방법이며, 경간이 40m 이상인 경우에는 연속형으로 횡 빔 및 PSC빔 끝 부분에도 PC강재를 추가로 배치해서 중간 지점부의 강성을 크게 하도록 한 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조는 교대 또는 교각으로 이루어지는 교량의 하부구조물 상에 다수 개가 거치되며, 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트가 부착된 PSC빔과; 상기 솔 플레이트가 부착된 PSC빔과 PSC빔 사이의 솔 플레이트 연결부 상면에 배치되는 슬래브 철근, 프리텐션용 PC강재와; 상기 슬래브 철근 및 솔 플레이트 연결부에 타설 양생되는 1차 콘크리트와; 상기 PSC빔의 상면 중앙부 슬래브에 타설 양생되는 2차 콘크리트로 구성되어, 경간 40m 이하의 중간 지점부를 연속화함을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 방법은 교대 또는 교각으로 이루어지는 교량의 하부구조물 상에 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트가 부착된 PSC빔을 다수 개 거치하는 단계(Ⅰ); 상기 일측의 PSC빔과 타측의 PSC빔 사이의 솔 플레이트를 상호 용접으로 연결하여 솔 플레이트 연결부를 형성하는 단계(Ⅱ); 상기 솔 플레이트 연결부 상면의 PSC빔 상면에 슬래브 철근을 배치하고, 중간 지점부상에 프리텐션용 PC강재를 배치하고 긴장하는 단계(Ⅲ); 상기 중간 지점부 슬래브 및 솔 플레이트 연결부에 1차 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계(Ⅳ); 상기 양생된 콘크리트의 소요강도 발현 후 프리텐션용 PC강재에 긴장력을 도입하는 단계(Ⅴ); 상기 PSC빔의 상면 중앙부 슬래브에 2차 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계(Ⅵ)를 시행하여, 경간 40m 이하의 중간 지점부를 연속화함을 특징으로 한다.

Description

솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법{The prestressed concrete beam middle point part continuous structure and the method of having used the sole plate}

본 발명은 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법에 관한 것으로, 특히 교량의 경간 40m를 기준으로 하여 연결형과 연속형으로 나누되, 경간이 40m 이내인 경우에는 연결형으로 중간 지점부의 균열제어 및 PSC빔 하단의 정모멘트에 효과적인 PCA방법을 응용하여, 후크 철근 대신에 받침부 지압 응력에 저항하기 위해 설치되는 솔 플레이트를 이용하고, 또한 상부 슬래브에는 보강철근(주장률 철근) 대신에 PC강재를 설치하는 구조 및 방법이며, 경간이 40m 이상인 경우에는 연속형으로 횡 빔 및 PSC빔 끝 부분에도 PC강재를 추가로 배치해서 중간 지점부의 강성을 키워 사용하중 상태에서 균열제어가 용이한 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 프리스트레스트 콘크리트 빔(이하, "PSC빔"이라 칭함)의 중간 지점부의 연속화 방법은 크게 연성연결방법과 강성연결방법으로 구분할 수 있다.

먼저, 전자인 PSC빔 연성연결방법은 도 1에 도시된 바와 같이, PSC빔(1)과 PSC빔(1) 사이의 상단에 스티로폼이나 고무판(2)을 두고, 그 위에 슬래브(3)를 연속시키고, 중간 지점부(P) 상단에는 균열유도줄눈(4)을 두는 형태로 PSC빔(1)과 PSC빔(1) 사이는 비워둔다.

이와 같은 PSC빔 연성연결방법은 단지 슬래브(3)를 연속으로 시공해서 신축이음 개소만을 감소시킨다는 개념이다.

반면에, 후자인 PSC빔 강성연결방법은 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 슬래브(3) 연속에다, PSC빔(1)과 PSC빔(1) 사이에 무근 또는 철근 콘크리트(5)를 채워 넣어, 연속시키는 형태로, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, TRB(Transportation Research Board)방법과, 도 2에 도시된 바와 같이, PCA(Portland Cement Association)방법, 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 중간 지점부(P)의 슬래브(3)나 PSC빔(1)에 강선이나 강봉(6)으로 보강하는 방법 등이 있다.

TRB방법은 AASHTO 표준 방법으로, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 현행 국내에서 주로 사용하고 있는 방법이며, PCA방법은 도 2에 도시된 바와 같이, TRB방법과 동일하나, 중간 지점부(P) 연속시 인접 경간에 재하되는 활하중이나 크리프에 의해 PSC빔(1) 하단에 발생하는 정모멘트를 제어하기 위해 후크 철근(7)을 추가로 배치하는 방법으로 TRB방법에 비해 균열제어에 있어 효과적인 방법이긴 하나, 그 효과에 비해 후크 철근(7)의 시공이 불편하다는 점 등을 인해 현재 잘 사용하지 않는 방법이다.

여기서, 상기한 TRB방법은 시공 후 연속부에 균열발생은 필연적으로 발생하므로 중간 지점부(P)의 완전 연속의 방법은 아니다.

즉, 중간 지점부(P)의 연속부의 관통균열로 인해 PSC빔(1)과 PSC빔(1)이 분리되어 연속보가 아닌 단순보로 거동한다.

그러나 상기한 TRB방법은 PSC빔 교량의 연속화 방안에 관한 연구(한국도로공사 1999년도 연구보고서)에 따르면 균열로 인한 누수는 거의 발생하지 않아 유지관리상 큰 문제점은 없는 것으로 보고되어 있다.

상기한 TRB방법에 비해 PCA방법은 연결부 상면의 균열제어나 정모멘트에 의한 PSC빔 하단의 휨균열 억제에는 효과가 있는 것으로 PCA에서 보고되어 있다.

또 다른 방법으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 강선이나 강봉(6)을 사용해서 중간 지점부를 완전 연속시키는 방법이 있으나, 이 방법은 시공성 및 경제성 측면에서 잘 사용하지 않으며, 최근에 신기술로 지정된 IPC(Increased Prestressed Concrete) 거더 등에서 이 방법으로 연속화를 도모하고 있으나 연결 강선수가 작아 완전 연속의 형태는 아니다.

기타 강선이나 강봉을 이용한 PSC빔의 연속화 방안에 대해 여러 가지 방법이 제시되어 있으나, 상술한 방법에서 크게 벗어나지는 않는 방법이다.

한편, 일본에서도 상술한 바와 같은 방법과 거의 동일한 방법으로 중간 지점부를 연속화시키고 있으나, 차이점은 경간장을 기준으로 연결형과 연속형으로 구분한다는 점이다.

두 형식의 접속형식과 주요 특징은 다음과 같다.

구 분	연 결 형	연 속 형
적 용 지 간	20 ~ 35m	25 ~ 40m
받 침 형 식	2점 받침	1점 받침
중간 지점부의 접속 방법	· PC강재는 배치하지 않는다.· 상판 내의 철근에 의한 결합.· 가로보에 의한 간접적인 접합	· 상판 연결 케이블 및 주형 연결 케이블의 프리스트레스에 의한 결합· 상판 및 주형의 철근에 의한 결합· 가로보에 의한 간접적인 접합
중간 지점부의 응력 형상	상면의 균열발생을 전제로 함(RC구조)	일반적으로 풀프리스트레스 방식임
경간부에서의 응력 형상	지점부 균열에 의한 모멘트 재분배를 고려	연속형으로 설계

상기 표에서 보듯이 일본에서의 중간 지점부의 연속화방법의 가장 큰 특징은 경간 35m(최근 연구 및 홋카이도 종관 자동차도의 대안교 시험시공 결과에서는 경간 40m를 연결형의 한계로 함)까지는 2점 받침에 연결형으로, 그 이상부터는 1점 받침에 연속형으로 한다는 점이다.

여기서, 중간 지점부를 1점 받침으로 할 경우 임시받침 설치 및 철거 공정이 추가되고, 또 중간 지점부를 연속형으로 함에 따라 PC강재의 추가배치에 따른 공정이 복잡해지는 데다 공사비 상승 등의 문제점이 있다.

따라서, 균열은 허용하지만 구조적 및 유지관리상으로 큰 문제가 없다고 판단되는 경간 35m(최근 연구보고에서는 40m)을 기준으로 시공의 간편성 및 경제성을 고려해서 연결형과 연속형으로 나누고 있다(JH일본도로공단 설계요령 제2집, 1990년 판 참조).

여기서, 언급하는 연결형이란 상술한 TRB방법과 거의 동일하며, 연속형 이란 PC강선이나 강봉을 이용해서 중간 지점부를 강결시키는 방법이다.(도 2, 3 참조).

한편, 국내에서는 일반적인 형태의 PSC빔의 중간 지점부 연속화 방법은 AASHTO에서 표준으로 하고 있는 TRB방법과 일본의 기준으로 보면 연결형의 형태를 주로 적용하고 있으며, 최대 경간은 35m로 하고 있다. 그리고 최근에는 PSC빔의 슬렌더(slender) 및 장경간화 하기 위한 노력이 활발하게 진행되고 있다.

또한, PSC빔의 슬렌더화 및 장경간화는 콘크리트 강도, PSC빔의 단면형상, PC강선의 배치 및 긴장순서 등에 의해 충분히 가능한 것으로 국내외 다수의 연구논문 사례도 있고, 국내에서도 최근에는 개선된 형태(신기술지정 ex. IPC-Girder 등)로 40m 이상의 경간장으로 시공된 사례도 있다.

그러나 장경간화에 따른 중간 지점부의 연속화 및 받침배치에 대한 규정은 미흡한 실정에 있다. 일본의 예를 들면 35m(최근에는 40m까지)를 기준으로 중간 지점부의 연속화 방법을 연결형과 연속형으로 나누고, 받침도 2점 받침과 1점 받침으로 나누어 설계 및 시공토록 규정하고 있다.

이는 다음과 같은 사유 때문인 것으로 판단된다.

즉, 35m(최근 40m)이하를 연속시키면서 중간 지점부의 처리를 연속형으로 할 경우는 다량의 PC강선 추가 배치에 따른 시공성 저하, 공사비 상승 등의 문제가 있고, 또 현재까지의 시공사례를 통해서도 균열로 인한 큰 문제가 없다는 판단 하에서 35m(최근 40m) 이하의 경우 중간 지점부의 처리는 연결형으로 규정하고 있으며, 이 경우 중간 지점부의 모멘트 재분배, 받침 설치의 시공성 등을 고려해서 2점 받침으로 한다.

그리고 40m이상의 경우는 2점 받침으로 할 경우 받침의 탄성치를 감안한 중간 지점부의 모멘트 재분배를 고려해도 받침 간격은 최소 2.0m 이상이 되어야 한다는 연구보고(일본 예)를 감안하면 교각 코핑폭이 대규모로 되는 문제가 있다.

또한, PSC밤 교는 단경간일 경우 35m(최근 40m) 이하의 경간장에서 경제성이나 시공성 측면에서 타형식에 비해 우수한 형식으로 알려져 있어, PSC빔 형식을 40m 이상에 적용하고자 하면 완전 연속구조로 해야만 40m 이상의 경간에 주로 적용되는 철제박스거더(steel box girder) 형식이나 프리플렉스 거더(preflex girder) 형식과 비교해서 경쟁력이 있을 것으로 생각해서 중간 지점부는 연속구조로, 받침 배치는 1점 받침으로 규정한 것으로 판단된다.

단, 완전연속에 1점 받침으로 할 경우 중간 지점부는 2차 사하중, 추가 사하중, 활하중, 온도 및 건조수축 등 발생하는 모든 하중에 저항할 수 있도록 설계 및 시공토록 하고 있다.

그러나 국내에는 이러한 규정도 없을 뿐만 아니라 최근 소개되는 각종 신공법들의 중간 지점부 처리방식도 제 각각이고, 효과면에서도 미흡한 것으로 사료되어 본 발명에서는 국내외의 연구보고 자료와 시험시공 실적들을 토대로 하여 국내실정에 적합한 구조 및 방법을 제시하고자 한다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 교량의 경간 40m를 기준으로 하여 연결형과 연속형으로 나누되, 경간이 40m 이내인 경우에는 연결형으로 하되, 중간 지점부 균열 제어 및 PSC빔 하단의 정모멘트에 효과적인 PCA방법을 응용하여, 후크 철근 대신에 받침부 지압 응력에 저항하기 위해 설치되는 솔 플레이트를 이용하고, 또한 상부 슬래브에는 보강철근(주장률 철근) 대신에 PC강재를 설치하는 구조 및 방법이며, 경간이 40m 이상인 경우에는 연속형으로 횡 빔 및 PSC빔 끝 부분에도 PC강재를 추가로 배치해서 중간 지점부의 강성을 크게 하도록 한 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조는 교대 또는 교각으로 이루어지는 교량의 하부구조물상에 다수개가 거치되며, 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트가 부착된 PSC빔과; 상기 솔 플레이트가 부착된 PSC빔과 PSC빔 사이의 솔 플레이트 연결부 상면에 배치되는 슬래브 철근, 프리텐션용 PC강재와; 상기 슬래브 철근 및 솔 플레이트 연결부에 타설 양생되는 1차 콘크리트와; 상기 PSC빔의 상면 중앙부 슬래브에 타설 양생되는 2차 콘크리트로 구성되어, 경간 40m 이하의 중간 지점부를 연속화함을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 방법은 교대 또는 교각으로 이루어지는 교량의 하부구조물 상에 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트가 부착된 PSC빔을 다수개 거치하는 단계(Ⅰ); 상기 일측의 PSC빔과 타측의 PSC빔 사이의 솔 플레이트를 상호 용접으로 연결하여 솔 플레이트 연결부를 형성하는 단계(Ⅱ); 상기 솔 플레이트 연결부 상면의 PSC빔 상면에 슬래브 철근을 배치하고, 중간 지점부상에 프리텐션용 PC강재를 배치하고 긴장하는 단계(Ⅲ); 상기 중간 지점부 슬래브 및 솔 플레이트 연결부에 1차 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계(Ⅳ); 상기 양생된 콘크리트의 소요강도 발현후 프리텐션용 PC강재에 긴장력을 도입하는 단계(Ⅴ); 상기 PSC빔의 상면 중앙부 슬래브에 2차 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계(Ⅵ)를 시행하여, 경간 40m 이하의 중간 지점부를 연속화함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조에서 경간 40m 이하인 경우의 연결부를 도시한 상세도이며, 도 8 ∼ 도 11은 솔 플레이트 연결방법을 도시한 예시도로서, 도 8은 솔 플레이트와 전단연결재인 스터드 볼트를 서로 용접한 상태를 도시한 단면도이며, 도 9는 솔 플레이트와 전단연결재인 스터드 볼트를 서로 분리시킨 상태를 도시한 단면도이며, 도 10은 솔 플레이트와 전단연결재인 유공강판을 서로 용접한 상태를 도시한 단면도이며, 도 11은 솔 플레이트와 전단연결재인 유공강판을 서로 분리시킨 상태를 도시한 단면도이며, 도 12a ∼ 도 12g는 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 연속화 방법에서 경간 40m 이하인 경우를 시공하는 과정을 도시한 공정도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조는 교대(12) 또는 교각(14)으로 이루어지는 교량의 하부구조물(10)상에 다수개가 거치되며, 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)과; 상기 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)과 PSC빔(20) 사이의 솔 플레이트(22) 연결부 상면에 배치되는 슬래브 철근(30), 프리텐션용 PC강재(40)와; 상기 슬래브 철근(30) 및 솔 플레이트(22) 연결부에 타설 양생되는 1차 콘크리트(50)와; 상기 PSC빔(20)의 상면 중앙부 슬래브(60)에 타설 양생되는 2차 콘크리트(52)로 구성되어, 경간 40m 이하의 중간 지점부(P)를 연속화함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 PSC빔(20)의 하부에 부착된 솔 플레이트(22)들은 서로 인접하는 일측의 솔 플레이트(22)와 타측의 솔 플레이트(22)가 용접으로 상호 연결되거나 또는 동일 선상으로 분리 배치된 구조이다.

또한, 상기 솔 플레이트(22)에는 강과 콘크리트가 일체로 되어 보로 작용하도록 하기 위하여 전단연결재(70)가 용접 부착된 구조이다.

특히, 상기 전단연결재(70)는 스터드 볼트, 유공강판, ㄷ형강, 반원형 철근, 뒤벨, 연결판 중 어느 하나로 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조는 경간 40m 이하인 경우에 있어서는 중간 지점부(P)의 연속화는 연결형 구조를 채택하되, PSC빔(20)의 하단의 솔 플레이트(22)를 PSC빔(20)과 PSC빔(20)의 연결부 공간만큼 크게 하고, 그 위에는 PCA방법의 후크 철근 대신에 전단연결재(70)인 스터드 볼트나 유공강판 등을 부착시켜, 하단부의 정모멘트에 저항토록 하고, PSC빔(20)의 상면의 슬래브(60)에는 주장률 철근 대신 프리텐션용 PC강재(40)나 강봉을 배치해서 프리텐션 방식에 의해 중간 지점부(P)의 발생 응력을 연속 경간 수에 따라 적절히 저항토록 하는 구조이다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 방법은 교대(12) 또는 교각(14)상에 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)을 다수개 거치하는 단계(Ⅰ); 상기 일측의 PSC빔(20)과 타측의 PSC빔(20) 사이의 솔 플레이트(22)를 상호 용접으로 연결하여 솔 플레이트(22) 연결부를 형성하는 단계(Ⅱ); 상기 솔 플레이트(22) 연결부 상면의 PSC빔(20) 상면에 슬래브 철근(30)을 배치하고, 중간 지점부(P)상에 프리텐션용 PC강재(40)를 배치하고 긴장하는 단계(Ⅲ); 상기 중간 지점부(P) 슬래브(60) 및 솔 플레이트(22) 연결부에 1차 콘크리트(50)를 타설 및 양생하는 단계(Ⅳ); 상기 양생된 콘크리트의 소요강도 발현후 프리텐션용 PC강재(40)에 긴장력을 도입하는 단계(Ⅴ); 상기 PSC빔(20)의 상면 중앙부 슬래브(60)에 2차 콘크리트(52)를 타설 및 양생하는 단계(Ⅵ)를 순차적으로 시행하여, 경간 40m 이하의 중간 지점부(P)를 연속화하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 방법은 경간 40m 이하인 경우에 있어서는 도 12a ∼ 도 12g에 도시된 바와 같이, 교대(12) 또는 교각(14)상에 PSC빔(20)을 거치하고, 솔 플레이트(22)를 용접하며, 슬래브 철근(30)을 배치 및 중간 지점부(P)의 프리텐션용 PC강재(40) 배치 및 긴장하며, 중간 지점부(P)의 슬래브(60) 및 솔 플레이트(22) 연결부 1차 콘크리트(50) 타설하고, 소요강도 발현 후 프리텐션용 PC강재(40)의 긴장력 도입(프리텐션 방식)하며, 중앙부 슬래브(60)에 2차 콘크리트(52)를 타설하여 완성한다.

한편, 도 13은 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조에서 경간 40m 이상인 경우의 연결부를 도시한 상세도이며, 도 14a ∼ 도 14h는 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 연속화 방법에서 경간 40m 이상인 경우를 시공하는 과정을 도시한 공정도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조는 교대(12) 또는 교각(14)으로 이루어지는 교량의 하부구조물(10)상에 다수개가 거치되며, 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)과; 상기 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)과 PSC빔(20) 사이의 솔 플레이트(22) 연결부 및 PSC빔(20)의 상면에 배치되는 슬래브 철근(30), 포스트텐션용 PC강재(42)와; 상기 슬래브 철근(30) 및 솔 플레이트(22) 연결부에 타설 양생되는 1차 콘크리트(50)와; 상기 PSC빔(20)의 상면 중앙부 슬래브(60)에 타설 양생되는 2차 콘크리트(52)로 구성되어, 경간 40m 이상의 중간 지점부(P)를 연속화함을 특징으로 한다.

즉, 경간이 40m 이상인 경우에 있어서 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조는 경간이 40m 이내인 경우와 구조 및 방법상으로는 거의 동일하나, 경간이 40m 이상인 경우에 있어서는 솔 플레이트(22)는 반드시 용접을 하여 연결해야 하며, 상면의 포스트텐션용 PC강재(42)는 포스트텐션 방식을 적용토록 하여, 중간 지점부(P)의 강성을 크게 하기 위해 중간 지점부(P)의 슬래브(60) 콘크리트의 두께를 키우고, 또 가로보(80) 및 PSC빔(20)에 추가로 포스트텐션용 PC강재(42)를 배치한 구조이다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 방법은 교대(12) 또는 교각(14)으로 이루어지는 교량의 하부구조물(10) 상에 임시받침(92)을 설치하고, 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)을 다수개 거치하는 단계(Ⅰ); 상기 일측의 PSC빔(20)과 타측의 PSC빔(20) 사이의 솔 플레이트(22)를 상호 용접으로 연결하여 솔 플레이트(22) 연결부를 형성하는 단계(Ⅱ); 상기 PSC빔(20)의 소정의 위치에 가로보(80)를 설치하는 단계 (Ⅲ); 상기 솔 플레이트(22) 연결부 및 PSC빔(20) 상면에 슬래브 철근(30)을 배치하고, 중간 지점부상에 포스트텐션용 PC강재(42)가 삽입된 쉬스관(44)을 배치하는 단계(Ⅳ); 상기 중간 지점부(P) 슬래브(60) 및 솔 플레이트(22) 연결부에 1차 콘크리트(50)를 타설 및 양생하는 단계(Ⅴ); 상기 양생된 콘크리트의 소요강도 발현후 포스트텐션용 PC강재(42)에 프리스트레스트력을 도입 및 정착하는 단계(Ⅵ); 상기 PSC빔(20)의 상면 중앙부 슬래브(60)에 2차 콘크리트(52)를 타설 및 양생하는 단계(Ⅶ); 상기 PSC빔(20)의 받침(90)을 설치함과 동시에 임시받침(92)을 철거하는 단계(Ⅷ)를 순차적으로 시행하여, 경간 40m 이상의 중간 지점부(P)를 연속화하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 방법은 경간 40m 이상인 경우에 있어서는 도 14a ∼ 도 14h에 도시된 바와 같이, 교대(12) 또는 교각(14)상에 임시받침(92)을 설치하고, 상기 임시받침(92)상에 PSC빔(20)을 거치하며, 솔 플레이트(22)를 연결시켜 연결부를 형성하며, 중간 지점부(P)에 슬래브 철근(30)을 배치함과 동시에 포스트텐션용 PC강재(42)가 내장된 쉬스관(44)을 설치하며, 중간 지점부(P)에 1차 콘크리트(50)를 타설하며, 상기 포스트텐션용 PC강재(42)에 프리스트레스력을 도입함과 동시에 정착하며, PSC빔(20)의 중앙부 슬래브(60)에 2차 콘크리트(52) 타설하며, PSC빔(20)의 하면에 받침(90)을 설치하고, 임시받침(92)을 철거하여 교량을 완성한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 경간별로 구분하여 연결형과 연속형을 채택함으로써, 교량의 구조형식의 장점을 극대화시키는 동시에 균열을 효과적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.

즉, 40m 이하의 경간에 있어서는 PSC빔이 가진 경제적인 특성을 살려 중간 지점부의 연속화구조를 연결형태에 2점 받침구조로 하며, 40m 이상의 경간에 있어서는 철제박스 구조나 프리플렉스빔 구조에 비해 시공이나 가격 측면에서 우위를 점하면서 구조적으로도 안전한 연속구조에 1점 받침 구조이다.

둘째, 본 발명은 상부의 PC강재 배치를 기존의 방식과 다르게 직선으로 배치함으로써, 시공성을 향상시키는 이점이 있다.

셋째, 본 발명은 주장률 철근을 생략함으로써, 시공성 및 공사비 절감의 효과를 도모하는 이점이 있다.

넷째, 본 발명은 중간 지점부 콘크리트 타설 후 중앙부 콘크리트를 타설토록 함으로써, 콘크리트의 타설 원칙을 준수하여 수화열에 의한 콘크리트의 건조수축을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

다섯째, 본 발명은 PSC빔 연결부 하단의 정모멘트에 대해 PCA방법의 후크 철근 대신에 솔 플레이트를 응용함으로써, 시공성을 향상시킴과 동시에 연속화 후 받침 부근의 PSC빔 하단에 발생하는 휨균열을 억제할 수 있는 이점이 있다.

여섯째, 본 발명은 중간 지점부에 도입하는 PC강재의 긴장력 조절이 용이하여 다경간 연속화가 가능하며, 현재의 PSC빔 형식에 비해 신축이음 개소의 축소로 유지관리 등으로 인한 관리비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연성연결방법을 도시한 단면도,

도 2는 종래의 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 PCA 강성연결방법을 도시한 단면도,

도 3은 종래의 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부를 강선 또는 강봉으로 보강하는 강성연결방법을 도시한 단면도,

도 4는 종래의 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 TRB 강성연결방법을 도시한 예시도,

도 5는 종래의 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 TRB 강성연결방법을 도시한 단면도,

도 6은 종래의 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 TRB 강성연결방법을 도시한 구조도,

도 7은 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조에서 경간 40m 이하인 경우의 연결부를 도시한 상세도,

도 8 ∼ 도 11은 솔 플레이트 연결방법을 도시한 예시도로서,

도 8은 솔 플레이트와 전단연결재인 스터드 볼트를 서로 용접한 상태를 도시한 단면도,

도 9는 솔 플레이트와 전단연결재인 스터드 볼트를 서로 분리시킨 상태를 도시한 단면도,

도 10은 솔 플레이트와 전단연결재인 유공강판을 서로 용접한 상태를 도시한 단면도,

도 11은 솔 플레이트와 전단연결재인 유공강판을 서로 분리시킨 상태를 도시한 단면도,

도 12a ∼ 도 12g는 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 연속화 방법에서 경간 40m 이하인 경우를 시공하는 과정을 도시한 공정도,

도 13은 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조에서 경간 40m 이상인 경우의 연결부를 도시한 상세도,

도 14a ∼ 도 14h는 본 발명에 따른 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 연속화 방법에서 경간 40m 이상인 경우를 시공하는 과정을 도시한 공정도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : PSC빔 2 : 스티로폼 또는 고무판

3 : 슬래브 4 : 균열유도줄눈

5 : 연결부 콘크리트 6 : 강선 또는 강봉

7 : 후크 철근 8 : 주장률 철근

10 : 하부구조물 12 : 교대

14 : 교각 20 : PSC빔

22 : 솔 플레이트 30 : 슬래브 철근

40 : 프리텐션용 PC강재 42 : 포스트텐션용 PC강재

44 : 쉬스관 50 : 1차 콘크리트

52 : 2차 콘크리트 60 : 슬래브

70 : 전단연결재 80 : 가로보

90 : 받침 92 : 임시받침

P : 중간 지점부

Claims (7)

1. 교대(12) 또는 교각(14)으로 이루어지는 교량의 하부구조물(10)상에 다수개가 거치되며, 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)과;

   상기 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)과 PSC빔(20) 사이의 솔 플레이트(22) 연결부 상면에 배치되는 슬래브 철근(30), 프리텐션용 PC강재(40)와;

   상기 슬래브 철근(30) 및 솔 플레이트(22) 연결부에 타설 양생되는 1차 콘크리트(50)와;

   상기 PSC빔(20)의 상면 중앙부 슬래브(60)에 타설 양생되는 2차 콘크리트(52)로 구성되어,

   경간 40m 이하의 중간 지점부(P)를 연속화함을 특징으로 하는 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 PSC빔(20)의 하부에 부착된 솔 플레이트(22)들은 서로 인접하는 일측의 솔 플레이트(22)와 타측의 솔 플레이트(22)가 용접으로 상호 연결되거나 또는 동일 선상으로 분리 배치된 것을 특징으로 하는 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 솔 플레이트(22)에는 강과 콘크리트가 일체로 되어 보로 작용하도록 하기 위하여 전단연결재(70)가 용접 부착된 것을 특징으로 하는 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 전단연결재(70)는 스터드 볼트, 유공강판, ㄷ형강, 반원형 철근, 뒤벨, 연결판 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조.
5. 교대(12) 또는 교각(14)으로 이루어지는 교량의 하부구조물(10)상에 다수개가 거치되며, 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)과;

   상기 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)과 PSC빔(20) 사이의 솔 플레이트(22) 연결부 및 PSC빔(20)의 상면에 배치되는 슬래브 철근(30), 포스트텐션용 PC강재(42)와;

   상기 슬래브 철근(30) 및 솔 플레이트(22) 연결부에 타설 양생되는 1차 콘크리트(50)와;

   상기 PSC빔(20)의 상면 중앙부 슬래브(60)에 타설 양생되는 2차 콘크리트(52)로 구성되어,

   경간 40m 이상의 중간 지점부(P)를 연속화함을 특징으로 하는 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 구조.
6. 교대(12) 또는 교각(14)으로 이루어지는 교량의 하부구조물(10) 상에 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)을 다수개 거치하는 단계(Ⅰ);

   상기 일측의 PSC빔(20)과 타측의 PSC빔(20) 사이의 솔 플레이트(22)를 상호 용접으로 연결하여 솔 플레이트(22) 연결부를 형성하는 단계(Ⅱ);

   상기 솔 플레이트(22) 연결부 상면의 PSC빔(20) 상면에 슬래브 철근(30)을 배치하고, 중간 지점부(P)상에 프리텐션용 PC강재(40)를 배치하고 긴장하는 단계(Ⅲ);

   상기 중간 지점부(P) 슬래브(60) 및 솔 플레이트(22) 연결부에 1차 콘크리트(50)를 타설 및 양생하는 단계(Ⅳ);

   상기 양생된 콘크리트의 소요강도 발현후 프리텐션용 PC강재(40)에 긴장력을 도입하는 단계(Ⅴ);

   상기 PSC빔(20)의 상면 중앙부 슬래브(60)에 2차 콘크리트(52)를 타설 및 양생하는 단계(Ⅵ)를 시행하여,

   경간 40m 이하의 중간 지점부(P)를 연속화함을 특징으로 하는 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 방법.
7. 교대(12) 또는 교각(14)으로 이루어지는 교량의 하부구조물(10) 상에 임시받침(92)을 설치하고, 일측단 또는 양측단 하부에 솔 플레이트(22)가 부착된 PSC빔(20)을 다수개 거치하는 단계(Ⅰ);

   상기 일측의 PSC빔(20)과 타측의 PSC빔(20) 사이의 솔 플레이트(22)를 상호 용접으로 연결하여 솔 플레이트(22) 연결부를 형성하는 단계(Ⅱ);

   상기 PSC빔(20)의 소정의 위치에 가로보(80)를 설치하는 단계 (Ⅲ);

   상기 솔 플레이트(22) 연결부 및 PSC빔(20) 상면에 슬래브 철근(30)을 배치하고, 중간 지점부상에 포스트텐션용 PC강재(42)가 삽입된 쉬스관(44)을 배치하는 단계(Ⅳ);

   상기 중간 지점부(P) 슬래브(60) 및 솔 플레이트(22) 연결부에 1차 콘크리트(50)를 타설 및 양생하는 단계(Ⅴ);

   상기 양생된 콘크리트의 소요강도 발현후 포스트텐션용 PC강재(42)에 프리스트레스트력을 도입 및 정착하는 단계(Ⅵ);

   상기 PSC빔(20)의 상면 중앙부 슬래브(60)에 2차 콘크리트(52)를 타설 및 양생하는 단계(Ⅶ);

   상기 PSC빔(20)의 받침(90)을 설치함과 동시에 임시받침(92)을 철거하는 단계(Ⅷ)를 시행하여,

   경간 40m 이상의 중간 지점부(P)를 연속화함을 특징으로 하는 솔 플레이트를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 빔 중간 지점부 연속화 방법.