KR100541965B1

KR100541965B1 - 강재가 콘크리트의 자중을 부담하는 강합성 거더의 제작장치 및 그 제작 방법

Info

Publication number: KR100541965B1
Application number: KR1020050040415A
Authority: KR
Inventors: 김보현
Original assignee: (주)삼현피에프
Priority date: 2005-05-14
Filing date: 2005-05-14
Publication date: 2006-01-10

Abstract

본 발명은 강재가 콘크리트의 자중을 부담하는 강합성 거더의 제작 장치 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 상기 강재의 일부를 감싸도록 콘크리트를 타설하기 위하여 상기 강재의 주위에 설치된 거푸집과, 상기 거푸집이 상기 강재에 매달리도록 상기 거푸집을 연결 고정하는 거푸집 지지대를 포함하여 구성함으로써, 강재의 하부 플랜지 주위에 위치하는 콘크리트의 자중이 강재에 의해서만 지지되어 콘크리트의 자중에 의한 응력이 콘크리트 단면에는 발생하지 않게 되고, 콘크리트의 크리프 변형에 따른 압축 프리스트레스의 손실을 제거할 수 있는 강합성 거더의 제작 장치를 제공한다.

거푸집, 지지대, 콘크리트 자중, 합성보

Description

강재가 콘크리트의 자중을 부담하는 강합성 거더의 제작 장치 및 그 제작 방법{MANUFACTURING APPARATUS FOR STEEL COMPOSITE GIRDER WHOSE SELF WEIGHT IS LOADED ON STEEL GIRDER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1a 내지 도 1b는 종래의 프리스트레스트 콘크리트의 제작 방법을 설명하기 위한 개략도

도 2a 내지 도 2e는 종래의 프리플렉스 합성빔의 제작 방법을 설명하기 위한 개략도

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 제작 장치를 도시한 사시도

도4 내지 도8은 도3의 단부 지지대의 구성을 제작 공정별로 도시한 도면

도9는 도3의 중간 지지대의 구성을 도시한 정면도

도10은 도3의 거푸집 지지대의 구성을 도시한 정면도

도11은 도3의 제작 장치에 의하여 제작된 강합성 거더의 측단면도

도12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강합성 거더의 제작을 위한 단부지지대의 구성을 도시한 정면도

도13는 도12의 제작 장치에 의하여 제작된 강합성 거더의 측단면도

도14 내지 도16은 I-강재를 지면으로부터 떨어지게 지지하는 단부 지지대의 다른 구성을 도시한 정면도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 강합성 거더의 제작 장치 110: 단부 지지대

113: 유압잭 120: 중간 지지대

123: 횡지지 부재 123a: 롤러

130: 거푸집 131: 거푸집 하판

132: 거푸집 측판 133: 내측 지지재

140: 거푸집 지지대 141: 지지재

142: 수직재 143: 수평재

145: 외측 지지재 150: 철근 조립체

153: 쉬스관 160: 콘크리트

190: I-강재

본 발명은 강재가 콘크리트의 자중을 부담하는 강합성 거더의 제작 장치 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반적으로 강재의 하부 플랜지 주위에 위치하는 콘크리트의 자중이 강재에 의해서만 지지되도록 함으로써 콘크리트의 자중에 의한 응력이 콘크리트 단면에는 발생하지 않도록 하는 강재가 콘크리트의 자중을 부담하는 강합성 거더의 제작 장치에 관한 것이다.

도1을 참조하여, 종래에 널리 사용되고 있는 프리스트레스트 콘크리트 거더(1)의 제작 공정을 살펴보면, 우선 도1a에 도시된 바와 같이, 콘크리트를 타설하기 위하여 소정의 크기로 제작된 거푸집(3)을 지면에 밀착한 상태로 설치하고 나서, 철근(미도시)과 쉬스관에 내설된 피씨강연선(2)을 설치한 후 거푸집(3) 내부에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 양생한다. 이 때, 콘크리트는 지면에 놓여진 거푸집(3) 내에서 타설되어 양생되므로, 콘크리트는 단면에 대하여 굳기 전이나 굳은 후에 관계없이 무응력 상태에 놓이며, 콘크리트의 자중은 전적으로 거푸집(3) 저면의 지반이 부담하게 된다.

그리고 나서, 타설된 콘크리트가 소정의 강도를 발현하게 되면, 도1b에 도시된 바와 같이, 쉬스관에 내설된 피씨강연선(2)을 긴장시키고 정착하여 인장 응력에 대응하는 압축력(Ps)을 미리 도입한다. 이 때, 상기 콘크리트 거더(1)에 도입된 피씨강연선(2)이 편심 배치됨에 따라, 거더를 위로 휘어지게 하는 휨모멘트가 상기 거더에 발생되며, 이로 인하여 거더는 양단부를 기점으로 상부로 휘어지게 된다. 따라서 압축력(Ps)이 도입된 프리스트레스트 콘크리트 거더는 제작 공정 중의 경계 조건과는 상이한 경계조건을 갖게 되며, 이로 인하여 거더(1)의 단면에는 피씨강연선(2)의 긴장에 따른 압축 응력과 더불어 그 자중에 의한 인장 응력이 동시에 발생하게 된다.

한편, 강재의 복원력을 이용하여 콘크리트에 압축프리스트레스를 도입하는 프리플렉스 합성형 거더는 도2a 내지 도2e에 도시된 공정으로 제작된다. 즉, 도2a에 도시된 바와 같이, 소정의 솟음량(x)을 갖도록 제작된 I-강재(10)의 양단부 (10a,10b)를 단순 지지 상태로 거치시킨 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이 I-강재(10)를 아래로 휘어지게 하는 연직 하중(Pf, 이를 통상 프리플렉션 하중이라고 함)을 가한다.

그리고 나서, 도2c에 도시된 바와 같이, 상기 연직 하중을 제거하지 않은 상태에서 인장 응력을 받는 I-강재(10)의 아래 플랜지 둘레에 철근(미도시) 및 거푸집(30)을 설치하고 거푸집(30)의 내부에 콘크리트(40, '케이싱 콘크리트'라고도 함)를 타설하여 양생한다. 이 때, 거푸집(30)의 저면에는 콘크리트(40)의 자중을 지지하도록 일정한 간격을 두고 동바리(50)가 설치된다. 따라서, 타설된 콘크리트(40)의 자중은 거푸집(30)의 저면에 설치된 동바리(50)를 통하여 모두 지반에 전달되므로, 동바리(50)를 제거하지 않는 한, 강재(10)나 콘크리트(40)에는 콘크리트(40)의 자중에 의하여 어떠한 응력도 발생되지 않는다.

타설된 콘크리트(40)가 견고하게 굳어 소정의 압축 강도를 발현한 이후에, 프리플렉션 하중을 제거하기 위하여, 도2d에 도시된 바와 같이, 콘크리트(40)를 둘러싼 거푸집(30)과 이를 지지하는 동바리(50)를 제거한다. 따라서, 거푸집(30)과 지면 사이에 설치되어 동바리(50)가 부담하고 있던 콘크리트(40)의 자중은 I-강재(10)와 콘크리트(40)가 합성된 합성거더(60)(이를 통상 ‘프리플렉스 합성빔’이라 함)가 부담하게 된다. 이로 인하여, I-강재(10)의 하부 플랜지 둘레에 타설된 케이싱 콘크리트(40)에는 인장 응력이 발생된다.

그리고 나서, 도2e에 도시된 바와 같이, 자중 및 활하중에 의하여 발생되는 인장 응력에 대응하는 압축 응력을 상기한 콘크리트(40)에 미리 도입하기 위하여, 프리플렉션 하중을 제거(이를 통상 ‘릴리즈’라고 함)하여 프리플렉스 빔의 제작을 완료한다.

그러나, 종래의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 경우 지면에 접하여 제작되는 시스템의 특성 상 제작 완료 후 거더(1)의 자중은 하부 플랜지 주위에 형성된 콘크리트에 인장응력을 발생시키는 문제점이 있었다. 따라서, 콘크리트에 발생된 인장 응력을 소거하기 위해서는 발생된 인장 응력에 상응하는 압축 응력을 콘크리트에 미리 더 도입할 필요가 있었다.

마찬가지로, 종래의 프리플렉스 합성형 거더(60)도 I-강재(10)의 하부 플랜지 주위에 콘크리트(40)를 양생한 이후에 동바리(50)를 제거하는 순간, 콘크리트(40)의 자중에 의하여 콘크리트(40)에 인장 응력이 발생되므로, 발생된 인장 응력을 상쇄시키기 위해서는 발생된 인장 응력에 상응하는 압축 응력을 미리 추가적으로 도입하여야 하는 문제점을 가지고 있었다.

특히, 프리플렉스 합성형 거더(60)는 프리스트레스 콘크리트 거더(1)에 비하여 낮은 형고로 장지간을 구현할 수 있는 장점을 갖지만, 프리플렉션 하중(Pf)을 재하하고 릴리스하는 까다로운 공정을 필요로 할 뿐만 아니라, 이를 구현하는 데에 있어서 고가의 제작 장치가 필요하다는 단점을 가지고 있었다. 더욱이, 프리플렉스 합성형 거더(60)는 콘크리트(40)의 자중에 의하여 콘크리트(40)에 인장 응력이 작용함에 따라 장기거동 특성중의 하나인 크리프(creep)에 대해 매우 취약하다는 문제점을 갖는다. 다시 말하면, 시간이 지남에 따라 일정한 응력을 받는 콘크리트(40)에는 크리프 변형이 발생하여, 제작 공정에서 콘크리트에 도입된 압축 프리스 트레스의 상당부분이 손실되는 문제점이 있었다.

나아가, 프리플렉스 합성거더는 전적으로 강형의 복원력에 의존하여 콘크리트에 프리스트레스를 가하므로 하부플랜지의 면적을 크게 하여야 하는 설계상의 제약이 있었으며, 강재 거더의 하부플랜지에 많은 양의 전단 연결재를 설치해야 하는 등 강합성보를 제작하는데 따른 시공성과 경제성이 취약해지는 결과를 초래하였다. 따라서, 최근에는 콘크리트의 크리프 변형에 따라 압축 프리스트레스가 손실되는 문제점을 해결하는 것이 중대한 사안으로 대두되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 일반적으로 강재의 하부 플랜지 주위에 위치하는 콘크리트의 자중이 강재에 의해서만 지지되도록 함으로써 콘크리트의 자중에 의한 응력이 콘크리트 단면에는 발생하지 않도록 하는 강합성 거더의 제작 장치 및 그 제작 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 콘크리트의 자중에 의한 응력이 콘크리트 단면에 발생하지 않도록 함으로써, 콘크리트의 크리프 변형에 따른 압축 프리스트레스 손실을 제거할 수 있는 강합성 거더의 제작 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 개발된 강재와 콘크리트가 합성된 강합성 거더의 제작 장치로서, 상기 강재가 지면으로부터 떨어지도록 상기 강재를 지지하는 지지대와; 상기 강재의 일부를 감싸도록 콘크리트를 타설하기 위하여 상기 강재의 주위에 설치된 거푸집과; 상기 거푸집이 상기 강재에 매달 리도록 상기 거푸집을 연결하는 거푸집 지지대를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치를 제공한다.

이는, 거푸집 내에서 타설 양생되는 콘크리트의 자중을 상기 강재가 지지하도록 함으로써, 콘크리트가 굳은 후에 상기 강합성 거더를 교량 등에 설치하는 경우에도, 콘크리트의 자중에 의한 응력이 콘크리트 단면에는 발생하지 않도록 하기 위함이다.

이를 위하여, 상기 거푸집 지지대는 상기 거푸집을 수직 방향으로 연결하는 수직재와, 상기 수직재와 결합되고 상기 강재의 상면에 얹혀지도록 설치된 수평재를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 거푸집이 상기 강재의 하부 플랜지의 측면을 감싸는 'U'자 형상을 포함하도록 형성되어, 상기 거푸집 내에서 타설 양생되는 콘크리트는 상기 강재의 하부 플랜지를 감싸도록 형성된다. 또한, 상기 거푸집의 'U'자형 끝단부로부터 상기 강재를 연결하는 내측 지지봉과, 상기 거푸집과 상기 수직재를 연결 고정하는 외측 지지재를 더 포함하여, 콘크리트를 타설하는 경우에 콘크리트의 타설압에 의하여 거푸집이 전도되는 것을 방지한다.

이 때, 설치의 편의를 도모하기 위하여 상기 외측 지지재는 그 길이의 조절이 가능한 것이 바람직하다. 이는, 나사산이 내면에 형성된 관의 양단에 나사봉을 체결하여 구성함으로써 용이하게 구현할 수 있다.

한편, 상기 지지대는 상기 강재의 양단부를 지지하는 단부 지지대와, 그 사이에 설치된 중간 지지대를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 단부 지지대는 상기 강재 를 지면으로부터 떨어지도록 고정하기 위하여 설치된다. 이를 위하여, 상기 단부 지지대는 지면으로부터 세워진 2개의 수직 부재와, 상기 수직 부재의 상단을 연결하는 수평 부재를 포함하여 구성되고, 상기 강재는 상기 수평 부재의 저면에 클램프 등으로 고정되어 지지된다.

또한, 작업 도중에 상기 강재가 비틀리는 운동이나 횡방향 좌굴 및 흔들림을 억제하기 위하여, 상기 지지대 사이에 중간 지지대가 설치된다. 상기 중간 지지대는 지면으로부터 세워진 중간부 수직재와, 상기 중간부 수직재로부터 상기 강재의 복부에 이르기까지 연장된 횡지지 부재를 포함하여 구성된다. 이 때, 상기 횡지지 부재의 끝단에는 수직 변위만을 허용하는 롤러가 구비되어, 콘크리트를 타설하는 경우에 상기 강재의 처짐변형을 수용한다.

상기 강재를 고정하는 상기 수평 부재의 높이를 조절할 수 있도록 상기 수직 부재와 수평 부재의 사이에 유압잭이 설치되어 상기 수평 부재를 들어 올리거나 내리는 것이 가능해진다.

그리고, 강합성 거더의 휨강도를 크게 하기 위하여 콘크리트가 타설되는 상기 거푸집 내에는 철근이 내설되며, 강합성 거더에 소정의 프리스트레스를 주기 위하여 상기 거푸집 내에는 긴장재가 관통 삽입되도록 쉬스관이 내설된다. 이 때, 본 발명에 따른 강합성 거더에는 프리스트레스를 반드시 가해야 하는 것은 아니며, 사용 환경 등을 고려하여 선택적으로 행해질 수 있다.

한편, 본 발명은 복수개의 강재에 대하여 동시에 콘크리트를 합성시킨 강합성 거더의 제작 장치를 제공한다. 즉, 복수개의 강재와 콘크리트가 일체로 합성된 강합성 거더의 제작 장치로서, 상기 복수개의 강재를 지면으로부터 떨어지도록 상기 강재를 지지하는 지지대와, 콘크리트를 타설하고자 하는 상기 강재들의 주위를 모두 감싸도록 설치된 거푸집과, 상기 거푸집이 상기 강재들에 매달리도록 상기 거푸집을 연결하는 거푸집 지지대를, 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치를 제공한다.

여기서, 상기 거푸집은 'U'자형으로 형성되어 상기 강재들의 하부 플랜지들을 감싸도록 설치되며, 상기 거푸집의 흔들림을 방지하기 위하여 상기 거푸집의 'U'자형 단부로부터 가장 자리에 위치한 강재를 연결하는 내측 지지봉과, 강재들의 사이를 연결하는 연결 지지봉이 추가적으로 설치된다. 아울러, 콘크리트의 타설압에 의한 거푸집의 전도를 막기 위하여, 상기 거푸집과 상기 수직재 사이를 연결 고정하는 외측 지지대가 설치된다.

그리고, 상기 거푸집 지지대는, 상기 거푸집을 수직 방향으로 연결하는 수직재와, 상기 수직재와 결합되고 상기 복수개의 강재들의 상면들에 동시에 얹혀지도록 설치된 수평재를 구비한다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은 강재가 지면으로부터 떨어지도록 지지대를 설치하는 단계와, 상기 강재의 하부 플랜지의 주변에 철근을 설치하는 단계와, 상기 강재의 횡방향 좌굴이나 흔들림을 억제하도록 상기 강재의 수직 방향의 변위만 허용하는 중간 지지대를 설치하는 단계와, 상기 강재의 일부를 감싸는 콘크리트를 타설하기 위하여 상기 강재에 매달리도록 상기 강재의 주위에 거푸집을 설치하는 단계와, 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 방법을 제공한다.

여기서, 상기 지지대 설치 단계는, 지면으로부터 2개의 수직 부재를 설치하고, 상기 수직 부재의 상단을 연결하는 수평 부재를 설치한 상태에서, 상기 강재의 상부 플랜지와 하부 플랜지 사이에 수직 보강재를 끼우고, 상기 수직 보강재와 상기 수평 부재 사이를 턴버클로 고정시키는 것으로 이루어진다.

이에 대하여, 지면으로부터 2개의 수직 부재를 설치하고 상기 수직 부재의 상단을 연결하는 수평 부재를 설치한 상태에서 상기 수평 부재의 저면에 상기 강재의 상부 플랜지를 강봉으로 연결 고정하거나, 상기 강재의 양단부에 받침대를 두는 것에 의하여 지지대를 설치할 수 도 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도3 내지 도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 제작 장치에 관한 것으로, 도3의 구성을 도시한 사시도, 도4 내지 도8은 도3의 단부 지지대의 구성을 제작 공정별로 도시한 정면도, 도9는 도3의 중간 지지대의 구성을 도시한 정면도, 도10은 도3의 거푸집 지지대의 구성을 도시한 정면도, 도11은 도3의 제작 장치에 의하여 제작된 강합성 거더의 측단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 제작 장치(100)는, I-강재(190)를 지면과 떨어지도록 I-강재(190)의 양단부를 지지하는 단부 지지대(110)와, 단부 지지대(110) 사이에 소정의 간격을 두고 설치된 중간 지 지대(120)와, I-강재(190)의 하부 플랜지(191)의 측면을 감싸도록 'U'자 형상으로 형성된 거푸집(130)과, 거푸집(130)이 I-강재(190)에 매달리도록 연결 고정하는 거푸집 지지대(140)를 포함하여 구성된다.

상기 단부 지지대(110)는, 도4에 도시된 바와 같이, 지면으로부터 수직으로 세워진 2개의 수직 부재(111)와, 수직 부재(111)의 상면에 얹혀져 양단이 수직 부재(111)에 의하여 지지되도록 형성된 수평 부재(112)와, 수직 부재(111)의 상단부에 설치되어 필요에 따라 수평 부재(112)를 들어 올리거나 내리는 유압잭(113)과, 수직 부재(111)의 수평 방향의 휨강성을 보강하도록 수직 부재(111)의 측면에 경사지게 설치된 브레이싱재(114)와, I-강재(190)를 수평 부재(112)와 연결 고정함에 있어서 I-강재(190)의 강성을 보강하도록 하부 플랜지(191)와 상부 플랜지(192) 사이에 끼워진 수직 보강재(115)와, I-강재(190)를 지지하기 위하여 수직 보강재(115)와 수평 부재(112) 사이에 양단이 볼트 등으로 힌지 연결된 턴버클(116)을 구비한다.

상기 중간 지지대(120)는, 도9에 도시된 바와 같이, 지면으로부터 세워진 중간부 수직재(121)와, 중간부 수직재(121)의 수평 방향의 휨강성을 보강하도록 수직 부재(121)의 측면에 경사지게 설치된 브레이싱재(122)와, I-강재(190)의 횡방향 강성을 증가시키기 위하여 중간부 수직재(121)로부터 강재(190)의 복부(193)에 이르도록 연장 형성된 횡지지 부재(123)를 포함한다.

여기서, I-강재(190)의 복부(193)와 접촉하는 횡지지 부재(123)의 끝단에는 롤러(123a)가 설치되어, 콘크리트를 타설하는 경우에 I-강재(190)의 처짐 변형을 수용할 수 있도록 한다.

상기 거푸집(130)은, 도10에 도시된 바와 같이, 타설되는 콘크리트의 바닥면을 형성하는 거푸집 하판(131)과, 콘크리트를 수용하는 공간을 형성하도록 거푸집 하판(131)의 양측에 세워져 형성된 거푸집 측판(132)과, 콘크리트를 타설하는 도중이나 다지는 동안에 거푸집(130)의 위치가 변동되는 것을 억제하도록 거푸집 측판(132)과 I-강재(190)의 복부(193) 사이에 형성된 내측 지지재(133)와, 수평 방향의 간극을 조절할 수 있도록 그 길이 조절이 가능한 간극 조절봉(134)을 구비한다.

상기 거푸집 지지대(140)는, 도10에 도시된 바와 같이, 거푸집(130)의 하판(131)을 지지하는 지지재(141)와, 지지재(141)의 양측의 상면에 결합되어 수직 방향으로 뻗어 있는 수직재(142)와, I-강재(190)의 상면에 얹혀지도록 수직재(142)의 끝단에 결합된 수평재(143)와, I-강재(190)의 상부 플랜지(192)를 고정하도록 수평재(143)의 저면에 설치된 클램프(144)와, 콘크리트 타설압에 의하여 거푸집(130)이 전도되는 것을 방지하기 위하여 수직재(142)와 거푸집 측판(132) 사이에 길이 조절 가능하게 연결된 외측 지지재(145)를 구비한다.

이하, 도4 내지 도10을 참조하여, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 제작 장치(100)에 따른 제작 공정을 상술한다.

단계 1 : 도4에 도시된 바와 같이, 소정의 솟음을 갖도록 제작된 I-강재(190)의 양 단부 위치에 단부지지대(110)를 설치한다.

단계 2 : 도5에 도시된 바와 같이, I-강재(190)의 단부 위치의 집중 하중 작용점에 수직 보강재(115)를 부착하고, I-강재(190)가 지면으로부터 떨어지도록 턴 버클(116)을 이용하여 수직 보강재(115)와 수평 부재(112) 사이를 턴버클(116)로 단단히 고정시킨다. 이 때, I-강재(190)는 단부지지대(110) 위치를 제외한 모든 구간이 지상에서 소정의 간격이 유지되도록 매달린 상태이며, 단부 지지대에 미리 구비된 유압잭(113)을 이용하여 작업조건에 적합하도록 그 높이를 임의로 조절하는 것이 가능하다.

한편, 콘크리트 타설을 위하여 상기 공정을 진행함과 동시에 도6에 도시된 거푸집(130)을 미리 준비하여 둔다.

단계 3 : 도7에 도시된 바와 같이, I-강재(190)의 하부 플랜지(191)에 수평 철근(151)과 수직 철근(152)이 상호 연결된 철근 어셈블리(150) 및 피씨강연선이 내설되는 쉬스관(153)을 설치한다. 이 때, 철근 어셈블리(150)는 I-강재(190)의 복부와 용접하여 일체로 연결 형성된다.

단계 4 : 도8 및 도10에 도시된 바와 같이, 철근 어셈블리(150) 등의 조립이 완료된 I-강재(190)의 주위에 거푸집(130)을 설치한다. 즉, 철근이 조립된 I-강재(190)는 유압잭(113)에 의하여 지면으로부터 소정의 거리를 유지하도록 거치시킨 상태에서, 거푸집(130)이 I-강재(190)의 하부 플랜지(191)를 'U'자 형으로 감싸도록 거푸집 지지대(140)로 거푸집(130)을 고정한다.

보다 구체적으로는, 도10에 도시된 바와 같이, 지지재(141)가 바닥변을 이루고, 수평재(143)가 상변을 이루고 그 사이를 수직재(142)로 연결된 직사각형 단면 형상에 대하여, 지지재(141)의 상면에는 거푸집(130)이 올려지고, 수평재(143)의 저면은 I-강재(190)의 상면에 올려진다. 이를 통해, 거푸집(130)의 자중은 거푸집 지지대(140)를 통하여 I-강재(190)에 전달됨으로써, I-강재(190)에 의하여 거푸집(130)의 자중이 지지된다.

이 때, 거푸집(130)의 위치를 견고히 하여 쉽게 변동되지 않도록 거푸집 측판(132)과 I-강재(190)의 복부(193) 사이에 내측 지지재(133)가 설치되며, 거푸집 측판(132)과 수직재(142)의 사이에도 외측 지지재(145)가 설치된다. 이를 통해, 콘크리트 타설압에 의하여 거푸집(130)이 전도되는 것을 방지할 수 있게 된다.

단계 5 : 도3 및 도9에 도시된 바와 같이, 콘크리트를 타설하는 도중이나 다지는 동안에 발생될 수 있는 I-강재(190)의 횡방향 좌굴이나 흔들림을 억제하기 위하여, I-강재(190)의 복부(193)를 향하여 연장 형성된 횡지지 부재(123)를 구비한 중간 지지대(120)가 양단 지지대(110)의 사이에 수개 설치된다. 여기서, 횡지지 부재(123)의 끝단에는 롤러(123a)가 형성되어, 콘크리트를 타설하더라도 I-강재(190)의 수직 방향의 변위는 허용된다. 또한, I-강재(190)의 크기와 상기한 I-강재(190)의 하측 플랜지(191)를 감싸도록 타설되는 콘크리트의 크기 변화를 수용할 수 있도록, 수직재(142)와 간극 조절봉(134)은 각각 길이를 조절할 수 있도록 형성된다.

단계 6 : 그리고 나서, 거푸집(130)의 내부로 소정량의 콘크리트(160)를 타설하고, 이 콘크리트(160)가 소정의 강도를 발현하게 되면 거푸집(130)을 제거한다. 그리고, 강합성 거더의 제작 장치(100)로부터 강합성 거더를 빼내면, I-강재(190)의 하부 플랜지(191)와 무응력 상태로 합성된 도 11의 강합성 거더가 완성된다.

도12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강합성 거더의 제작 장치를 도시한 정면도, 도13은 도12의 제작 장치에 의하여 제작된 강합성 거더의 측단면도로서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강합성 거더의 제작 장치를 이하에서 상술한다.

다만, 본 발명의 또 다른 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 일 실시예와 중복되는 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 또 다른 실시예의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강합성 거더의 제작 장치는, 복수개의 I-강재(190)를 지면과 떨어지도록 복수개의 I-강재(190)의 양단부를 동시에 지지하는 단부 지지대(200)와, 단부 지지대(200) 사이에 소정의 간격을 두고 설치된 중간 지지대(미도시)와, 복수개의 I-강재(190)의 하부 플랜지(191)들을 감싸도록 'U'자 형상으로 형성된 거푸집(230)과, 거푸집(230)이 I-강재(190)에 매달리도록 연결 고정하는 거푸집 지지대(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 단부 지지대(200)는 지면으로부터 수직으로 세워진 2개의 수직 부재(211)와, 그 폭이 복수개의 I-강재(190)를 동시에 수용할 수 있도록 크게 형성되고 수직 부재(211)의 상면에 얹혀져 양단이 수직 부재(211)에 의하여 지지되도록 형성된 수평 부재(212)와, 수직 부재(211)의 상단부에 설치되어 필요에 따라 수평 부재(212)를 들어 올리거나 내리는 유압잭(213)과, 수직 부재(211)의 수평 방향의 휨강성을 보강하도록 수직 부재(211)의 측면에 경사지게 설치된 브레이싱재(214)와, I-강재(190)를 수평 부재(212)와 연결 고정함에 있어서 I-강재(190)의 강성을 보강하도록 하부 플랜지(191)와 상부 플랜지(192) 사이에 끼워진 수직 보강재(215) 와, I-강재(190)를 지지하기 위하여 수직 보강재(215)와 수평 부재(212) 사이에 양단이 볼트 등으로 힌지 연결된 턴버클(216)을 구비한다.

여기서, I-강재(190)는 등간격으로 배열된 것이 바람직하다.

상기 중간 지지대(미도시)는 일 실시예의 중간 지지대(120)와 유사하게 형성되며, I-강재(190) 사이에는 연결 지지봉이 추가로 설치되는 점에서 차이가 있다.

상기 거푸집(230)은 복수개의 I-강재(190)의 하부 플랜지(191)를 동시에 감싸도록 길게 형성된 거푸집 하판(231)과, 콘크리트를 수용하는 공간을 형성하도록 거푸집 하판(231)의 양측에 세워져 형성된 거푸집 측판(232)을 구비한다.

상기 거푸집 지지대는 본 발명의 일 실시예의 거푸집 지지대(140)와 유사하게 형성되며, 동시에 복수개의 I-강재(190)의 상면에 얹어놓을 수 있도록 수평재와 지지재가 길게 형성된다는 점에 있어서 차이점을 갖는다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예의 제작 방법을 상술한다.

상기의 구성을 갖는 강합성 거더의 제작 장치는, 단부 지지대(200)에 I-강재(190)를 등간격으로 설치한 상태에서, 철근 어셈블리(250)와 거푸집(230)이 각각의 I-강재(190)의 하부 플랜지를 동시에 감싸도록 하는 한편, 상기 복수개의 I-강재(190)에 의하여 동시에 지지되도록 설치한다.

그리고 나서, 상기 거푸집(230) 내부로 콘크리트(260)를 타설하고 양생한 후에, 거푸집(230)을 제거하면, 도13에 도시된 바와 같이 강합성보를 제작할 수 있게 된다.

즉, 이를 통해, 적어도 2개 이상의 I-강재(190), 바람직하게는 한 쌍의 I-강 재(190)를 일정 간격 이격되게 나란하게 배치하여 콘크리트를 무응력 상태로 합성시킬 수 있게 된다. 이를 통해 제작된 강합성보를 상로교 형식의 교량에 적용하는 경우에, 콘크리트 슬래브의 합성 시 그 단면 형상이 폐단면을 이루므로 교량의 장지간화에 따른 비틀림 강성을 증가시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 이에 따른 강합성보는 하로교 형식의 교량에도 적용이 가능하다.

한편, 도3 내지 도 11에 도시된 바와 같이, I-강재(190)에 수직 보강재(115)를 끼우고 수직 보강재(115)와 지지대(110)의 수평 부재(112) 사이를 턴버클(116)로 연결 고정하는 것을 통하여 상기 I-강재(190)를 지면으로부터 떨어지도록 시공할 수도 있지만, 도14에 도시된 바와 같이, 수직 보강재(115)를 이용하는 대신에 연결 브라켓(9000)을 I-강재(190)의 상부 플랜지(192)와 복부(193)에 접하도록 시공하여 고장력 볼트(9002)로 복부(193)를 관통하도록 체결하고 턴버클(116)로 연결 브라켓(9000)의 보강재(9001)에 연결하여 고정하여 I-강재(190)를 지면으로부터 떨어지게 시공하는 것도 가능하다. 그리고, 도15에 도시된 바와 같이, 단부 지지대(110)의 수평 부재(112)의 저면에 I-강재(190)의 상부 플랜지(192)를 강봉(90)으로 연결 고정하여 시공할 수도 있다.

또한, 도16에 도시된 바와 같이, I-강재(190)의 양단부 위치에서 I-강재(190)의 하부에 받침대(900)를 두어 I-강재(190)를 지면으로부터 떨어지도록 시공할 수도 있다. 이 때에는, 도3 내지 도 11에 도시된 본 발명의 실시예와는 달리 I-강재(190)를 매달기 위한 구조물이 불필요하므로, 단부 지지대(1110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 지지대(120)의 형상과 매우 유사하게 된다. 즉, 도15의 단 부 지지대(1110)는 지면으로부터 수직으로 세워진 2개의 수직 부재(1111)와, 수직 부재(1111)의 휨강성을 보강하도록 수직 부재(1111)의 측면에 경사지게 설치된 브레이싱재(1112)와, I-강재(190)의 횡방향 강성을 증가시키기 위하여 수직 부재(1111)로부터 강재(190)의 복부에 이르도록 연장 형성된 횡지지 부재(1113)와, I-강재(190)의 처짐 변형을 수용하도록 횡지지 부재(1113)의 끝단에 설치된 롤러(1113a)와, I-강재(190)의 하부 플랜지(191)의 저부에 I-강재(190)를 지면으로부터 떨어지도록 놓여진 받침대(900)로 구성된다. 따라서, 도15의 단부 지지대(1110)는 그 구성이 전술한 본 발명의 일 실시예의 중간 지지대(120)와 매우 유사하므로, 도15에 도시된 구성으로 I-강재(190)의 양단부를 지지한다면, 이에 적용되는 중간 지지대(미도시)는 받침대(900)를 제외한 단부 지지대(1110)의 구성과 동일하게 구성될 수 있을 것이다.

그리고, 전술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 설명한 것이므로, 완성된 강합성 거더의 콘크리트에 인장 응력이 발생되지 않는 범위 내에서라면, 현장의 작업여건에 따라 제작 순서가 다소 변경될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 하나의 제작 설비(110, 120)에서 모든 공정이 이루어졌지만, 철근조립을 위한 제작 설비와 콘크리트 타설을 위한 제작 설비를 나누어 공정을 진행할 수도 있다는 것은 자명하다. 이 때, 콘크리트의 타설 공정은 일반적으로 철근 조립의 공정에 비하여 오래 소요되므로, 철근 조립을 위한 제작 설비는 1개로 설치되지만, 콘크리트 타설을 위한 제작 설비는 2개 이상으로 설치되는 것이 효과적이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명 의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

본 발명은 I-강재와 자중에 의한 응력이 상기 I-강재에만 작용하도록 형성되는 강합성 거더의 제작을 위한 제작대 및 거푸집시스템에 관한 것으로서, I-강재 둘레에 콘크리트를 합성하는 강합성보의 구성에 있어서, 상기 강합성보의 자중에 의한 응력이 상기 I-강재에만 작용하도록 거푸집이 구성되므로, 종래의 공법과는 달리 본 발명에 의해 제작된 강합성보의 콘크리트는 강합성보의 자중에 의한 인장 응력이 발생하지 않는다. 따라서, 종래의 강합성보 공법과는 달리 본 발명에 의해 제작된 강합성보는 거치기간 중 작용응력의 크기에 비례하여 진행되는 크리프에 의한 응력손실이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에서 강합성 거더의 제작은 철근조립을 위한 제작설비와 콘크리트 타설을 위한 제작설비가 각각 분리 제작될 수 있으므로 작업 공기를 단축할 수 있고, 특히, 강재의 복원력을 이용하여 콘크리트에 압축 응력을 도입하는 통상적인 합성형 거더와는 달리 I-강재에 대한 프리플렉션 및 릴리즈 과정을 필요로 하지 않으므로 재료 및 시공성 측면에서 제작비용을 크게 절감할 수 있으며, 또한 프리플렉션 및 릴리즈 등과 관련된 위험공종의 배제로 안전사고의 발생 가능성을 현저히 줄일 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 강합성 거더의 제작 장치에 따라 제작되는 강합성 거더의 I-강재는 하부 플랜지가 과도하게 크지 않더라도, 크리프 등에 의하여 손실 되는 응력이 없으므로 보다 커다란 하중에도 견딜 수 있게 된다.

Claims

강재와 콘크리트가 합성된 강합성 거더의 제작 장치로서,

상기 강재가 지면으로부터 떨어지도록 상기 강재를 지지하는 지지대와;

상기 강재의 일부를 감싸도록 콘크리트를 타설하기 위하여 상기 강재의 주위에 설치된 거푸집과;

상기 거푸집이 상기 강재에 매달리도록 상기 거푸집을 연결 고정하는 거푸집 지지대를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 1항에 있어서,

상기 거푸집은 상기 강재의 하부 플랜지의 측면을 감싸는 'U'자 형상을 포함하도록 형성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 2항에 있어서,

상기 거푸집의 'U'자형 끝단부로부터 상기 강재를 연결하는 내측 지지봉을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 2항에 있어서,

상기 거푸집 지지대는,

상기 거푸집을 수직 방향으로 연결하는 수직재와;

상기 수직재와 결합되고, 상기 강재의 상면에 얹혀지도록 설치된 수평재를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 4항에 있어서,

콘크리트의 타설압에 의한 거푸집의 전도를 막기 위하여, 상기 거푸집과 상기 수직재를 연결 고정하는 외측 지지재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 5항에 있어서,

상기 외측 지재재는 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 1항에 있어서,

상기 지지대는 상기 강재의 양단부를 지지하는 단부 지지대를 포함하여 구성된 것을 특징을 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 7항에 있어서,

상기 단부 지지대는,

지면으로부터 세워진 2개의 수직 부재와;

상기 수직 부재의 상단을 연결하는 수평 부재를;

포함하여 구성되고, 상기 강재는 상기 수평 부재의 저면에 고정되어 지지되는 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 8항에 있어서,

지면으로부터의 높이를 조절할 수 있도록 상기 수평 부재를 들어 올리거나 내리는 유압잭이 상기 수직 부재와 상기 수평 부재의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 1항 또는 제 7항에 있어서,

상기 강재의 횡방향 좌굴이나 흔들림을 억제하도록 상기 단부 지지대의 사이에 설치된 중간 지지대를 추가적으로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 10항에 있어서,

상기 중간 지지대는,

지면으로부터 세워진 중간부 수직재와;

상기 강재의 복부와 접촉하도록 상기 중간부 수직재로부터 연장 형성된 횡지지 부재를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 11항에 있어서,

상기 강재의 복부와 접촉하는 상기 횡지지 부재의 끝단에는 롤러가 형성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 2항에 있어서,

콘크리트가 타설되는 상기 거푸집 내에는 긴장재가 관통 삽입되도록 쉬스관이 내설된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
복수개의 강재와 콘크리트가 일체로 합성된 강합성 거더의 제작 장치로서,

상기 복수개의 강재를 지면으로부터 떨어지도록 상기 강재를 지지하는 지지대와;

상기 강재의 일부가 덮여지도록 콘크리트를 타설하기 위하여 상기 강재의 주위에 설치된 거푸집과;

상기 복수개의 강재의 일부분이 동시에 덮여지도록 콘크리트를 타설하기 위하여 상기 강재의 일부분을 'U'형상으로 감싸도록 설치된 거푸집과;

상기 거푸집이 상기 강재들에 매달리도록 상기 거푸집을 연결하는 거푸집 지지대를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 14항에 있어서,

상기 거푸집은 상기 강재들의 하부 플랜지들을 감싸도록 설치된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 15항에 있어서,

상기 거푸집의 'U'자형 단부로부터 가장 자리에 위치한 강재를 연결하는 내측 지지봉과, 강재들의 사이를 연결하는 연결 지지봉을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 15항에 있어서,

상기 거푸집 지지대는,

상기 거푸집을 수직 방향으로 연결하는 수직재와;

상기 수직재와 결합되고 상기 복수개의 강재들의 상면들에 동시에 얹혀지도록 설치된 수평재를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 17항에 있어서,

콘크리트의 타설압에 의한 거푸집의 전도를 막기 위하여, 상기 거푸집과 상기 수직재 사이를 연결 고정하는 외측 지지대를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
제 14항에 있어서,

상기 지지대는 상기 강재들의 양단부를 동시에 지지하는 단부 지지대를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 장치.
강재가 지면으로부터 떨어지도록 지지대를 설치하는 단계와;

상기 강재의 하부 플랜지의 주변에 철근을 설치하는 단계와;

상기 강재의 일부를 감싸는 콘크리트를 타설하기 위하여 상기 강재에 매달리도록 상기 강재의 주위에 거푸집을 설치하는 단계와;

상기 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 방법.
제 20항에 있어서,

상기 강재의 횡방향 좌굴이나 흔들림을 억제하도록 상기 강재의 수직 방향의 변위만 허용하는 중간 지지대를 설치하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 방법.
제 20항 또는 제 21항에 있어서,

상기 지지대 설치 단계는,

지면으로부터 2개의 수직 부재를 설치하고, 상기 수직 부재의 상단을 연결하 는 수평 부재를 설치한 상태에서, 상기 강재의 상부 플랜지와 하부 플랜지 사이에 수직 보강재를 끼우고, 상기 수직 보강재와 상기 수평 부재 사이를 턴버클로 고정시키는 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 방법.
제 20항 또는 제 21항에 있어서,

상기 지지대 설치 단계는,

지면으로부터 2개의 수직 부재를 설치하고, 상기 수직 부재의 상단을 연결하는 수평 부재를 설치한 상태에서, 상기 수평 부재의 저면에 상기 강재의 상부 플랜지를 강봉으로 연결 고정한 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 방법.
제 20항 또는 제 21항에 있어서,

상기 지지대 설치 단계는,

상기 강재의 양단부에 받침대를 두어 상기 강재를 지면으로부터 떨어지도록 설치한 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 제작 방법.