KR100712622B1 - 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및이의 시공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법에 대한 것으로, 제작한 복수의 연속보용 프리플렉스 거더를 교대 및 교각상에 거치하고 서로를 내측지점부에서 연결한 다음 상기의 프리플렉스 거더에 정모멘트 구간과 부모멘트 구간 중 일정 구간씩 일정 간격을 형성하여 복부 및 헌치, 바닥판에 일반 콘크리트를 타설하고 부모멘트 구간에는 바닥판 상면에 맞추어 상부보강강판을 설치하며 타설한 콘크리트가 양생된 후에 충전이 안된 일반 콘크리트 사이에 복부 및 헌치, 바닥판을 형성하여 팽창 콘크리트를 타설하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제시한 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법은 기존 기술과 같은 내측지점의 상승 및 하강 공정을 생략할 수 있어 시공을 간단하고 빠르게 할 수 있기에 기존의 기술을 대체할 수 있는 교량 구조물로도 충분히 가능할 수 있다.

팽창 콘크리트

Description

팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법{.}

[도 1]은 가장 단순한 형태인 종래기술의 프리플렉스 거더 구조물을 나타낸 것으로서 [도 1a]에서 [도 1d]까지는 프리플렉스 거더 구조물을 제작하는 순서를 나타낸 시공도이다.

[도 2]는 인용발명인 국내공개특허공보 제0099114호의 연속보 교량의 시공방법에 대한 것으로 [도 2a]에서 [도 2e]까지 그의 시공순서를 나타낸 것이다.

[도 3]은 본 발명의 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법을 나타낸 것으로 [도 3a]에서 [도 3c]는 이의 시공순서를, [도 3d]는 완공된 구조물의 사시도를 나타낸 것이다.

[도 4]는 본 발명의 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법의 프리스트레스 도입원리는 나타낸 것이로 [도 4a]는 일례로 연결부의 정면 상세도이며 [도 4b]는 상기 [도 4a]의 평면도를, [도 4c]는 본 발명의 연속화 방법에 대한 이론적 설명을 나타내기 위한 상세도이다.

<<도면의 주요 부분에 대한 설명>>

1:강재 보 2:강재 보의 하부플랜지를 피복시킨 콘크리트 3:복부 및 헌치, 바닥판 콘크리트 10:프리플렉스 거더 20:상부연결강판 30:팽창 콘크리트

본 발명은 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법에 관한 것으로써 종래기술로는 가장 간단한 형태의 단순보용 프리플렉스 거더 구조물과 인용발명인 국내공개특허공보 제0099114호가 있다.

먼저 도 1에 나타낸 종래기술의 구조물을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 프리플렉스 거더 구조물 및 그의 시공순서도를 도시한 것이다. 프리플렉스 거더 구조물은 인장측의 콘크리트에 압축력을 도입한 일종의 프리스트레스트 거더 구조물로 I형 단면을 갖은 강재 보(1)에 프리플렉션 하중에 의한 휨 변형을 준 상태(도 1b 참조)에서 하부플랜지를 콘크리트(2)로 피복시킨 후 프리플렉션 하중을 제거(도 1c 참조)함으로써 하부플랜지 콘크리트에 압축력을 도입시킨 구조물(10)이다. 도 1a에서 도 1c 와 같이 제작된 프리플렉스 거더(10)를 현장의 교대 및 교각 사이에 거치시킨 후 복부 및 헌치 콘크리트, 바닥판 콘크리트(3)를 타설하여 교량을 완성시킨다(도 1d 참조). 이와 같은 프리플렉스 거더 구조물은 주형인 프리플렉스 거더의 상부플랜지 강재가 바닥판 콘크리트 안으로 매설되는 형상을 띠고 있는 즉, 바닥판 콘크리트(3)가 프리플렉스 보(10)의 상부플랜지 역할을 동시에 하기 때문에 타형식의 교량에 비해 형고가 가장 낮은 장점을 가진다. 그러나 상기 도 1의 프리플렉스 거더 구조물은 단순보 구조물에만 국한되어 사용됨으로 그 활용도가 극히 제한되어 있으며 이를 연속교에의 적용시에는 바닥판 콘크리트만을 연속화시키기에 내측지점부의 바닥판 콘크리트가 발생하는 부모멘트로 인해 인장균열이 발생하는 문제점을 가지고 있다.

도 2는 국내공개특허공보 제0099114호의 기술을 본 발명과 비교가 되는 핵심 부분인 연속교 교량의 시공방법을 나타낸 것이다.

상기 공개특허는 단순보 교량 용도에만 국한되어 사용되어 온 프리플렉스 거더를 연속교에 적용시키기 위해 거더를 연속보 교량 용도로 제작하며 제작된 프리플렉스 거더를 연속교에 적용시 2차 고정하중 및 활하중에 의해 발생하는 부모멘트에 저항하기 위해 바닥판 콘크리트에 압축응력을 도입시키는 방법을 내측지점의 상승 및 하강 공정을 이용하였다. 상기 공개특허의 발명은 내측지점인 교각 위에서 거더를 상승시키고 하강시키는 공정을 추가하여야 하기 때문에 작업상의 위험성과 공정 지연의 문제점을 가지고 있다. 또한 구조물 자체가 사각을 가지고 있을 경우는 내측지점의 상승 및 하강 공정에 의해 구조물 전체가 비틀리는 문제점도 발생할 수 있다.

본 발명은 이상에서 설명한 종래기술의 단점들을 보완할 수 있는 새로운 구조물을 개발하고 이를 이용하여 교량을 시공하는 방법을 찾아 그의 적용성을 극대화시키고자 한다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 단점을 해결하고자 하는 목적으로 안출되었으며, 종래의 기술은 단순교 형태로만 사용될 뿐만 아니라 연속교에 적용시에도 내측지점을 상승 및 하강시켜야 하는 단점을 가지고 있다.

도 3은 본 발명의 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법에 대한 것으로 도 3a에서 도 3c는 구조물을 제작하기 위한 시공순서를, 도 3d는 완공된 구조물의 사시도를 나타낸 것이다. 도 3a는 본 발명의 구조물을 구성하는 프리플렉스 거더를 교대 및 교각 상에 거치시키고 서로를 교축방향으로 연결한 상태도이다. 여기서 제작된 프리플렉스 거더의 제작방법 및 그 형태는 종래기술의 인용발명인 국내공개특허공보 제0099114호의 제작방법을 그대로 사용한다. 따라서 제작된 프리플렉스 거더의 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략한다. 도 3b는 거치 및 연결된 프리플렉스 거더에 거푸집을 설치하고 복부 및 헌치, 바닥판 콘크리트(3)를 타설한 상태를 도시한 것이다. 이때 타설하는 콘크리트는 일반적으로 사용하는 강도 270～400

의 콘크리트를 사용하는데 정모멘트 구간은 전 구간을 타설하며 부모멘트가 발생하는 구간은 일정한 간격을 두고 도 3b와 같이 부분적으로만 타설을 실시하는데 이는 타설이 안된 구간에 본 발명의 핵심인 팽창 콘크리트를 충전하기 위함이다. 또한 콘크리트의 타설과 동시에 상부보강강판(20)을 바닥판 콘크리트의 타설 면에 맞춰 설치한다. 여기서 설치하는 상부보강강판(20)은 추후 설명할 본 발명의 공정인 팽창 콘크리트의 프리스트레스 효과를 극대화시키기 위함이다. 다음 공정으로는 전술했듯이 일반 콘크리트가 타설이 안된 구간에 팽창 콘크리트(30)를 충전 타설하는 것을 도 3c에 나타내었다. 여기서 프리플렉스 거더와 거더의 연결부 하부플랜지에도 팽창 콘크리트를 타설한다. 3d는 이의 상태를 나타낸 사시도이다.

다음은 본 발명의 핵심이라 할 수 있는 팽창 콘크리트를 이용한 프리스트레스의 도입 원리를 자세히 설명한다.

다음 도 4는 본 발명의 프리스트레스 도입 원리를 이루기 위한 설명도로서 일례로 부모멘트가 가장 크게 발생하는 연결부의 상세를 도 4a에 나타내었고 도 4b는 상기 도 4a의 연결부를 거더 1개에 해당하는 만큼만을 나타낸 평면도이다. 도 4c에 보인바와 같이 연결부에 충전한 팽창시멘트는 횡방향 및 종방향으로 모두 팽창이 발생하며 본 발명의 논점 방향인 종방향만으로의 팽창을 고려하면

만큼의 변형률이 발생하며 이 변형률은 종방향으로 변형률

에 팽창콘크리트의 단면적(

)과 팽창 콘크리트의 탄성계수(

)를 곱한 만큼의 하중(

)이 발생하는데(도 4c ①참조) 이 하중은 상부보강강판과 프리플렉스 거더 및 팽창 콘크리트가 합성된 단면(단면적

여기서

은 상부보강강판 및 프리플렉스 거더와 팽창 콘크리트의 강성비,

는 상부보강강판의 단면적,

는 프리플렉스 거더의 단면적)에 작용하여 합성된 단면에는 인장응력 (

)을 유발시킨다(도 4c ②참조). 따라서 팽창 콘크리트에서 발생하는 인장응력(

)은 상부보강강판과 프리플렉스 거더 및 팽창 콘크리트가 합성된 단면이 그를 저항하게 됨으로 결국 팽창 콘크리트에는 반대로 도 4c의 ③과 같이 압축응력(

)이 도입되어 본 발명에서 성취하고자 하는 종방향의 프리스트레스를 팽창 콘크리트만으로도 성취할 수 있는 것이다.

본 발명에서 제시한 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법은 기존 기술과 같은 내측지점의 상승 및 하강 공정을 생략할 수 있어 시공을 간단하고 빠르게 할 수 있기에 기존의 기술을 대체할 수 있는 교량 구조물로도 충분히 가능할 수 있다.

Claims (4)

1. 연속교에서 부모멘트가 발생하는 구간에 바닥판 콘크리트 상면에 맞춰 상부보강강판이 설치되어 있으며 상기 부모멘트 구간에는 구조물의 종방향으로 일정 구간씩 일정 간격을 형성하여 구조물의 복부 및 헌치, 바닥판에 팽창 콘크리트가 타설되어 있는 것을 특징으로 하는 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물
2. 삭제
3. 제작한 복수의 연속보용 프리플렉스 거더를 교대 및 교각상에 거치하고 서로를 내측지점부에서 연결하는 단계;

   상기의 프리플렉스 거더에 정모멘트 구간과 부모멘트 구간 중 일정 구간씩 일정 간격을 형성하여 복부 및 헌치, 바닥판에 일반 콘크리트를 타설하고 부모멘트 구간에는 바닥판 상면에 맞추어 상부보강강판을 설치하는 단계;

   상기 타설한 콘크리트가 양생된 후에 충전이 안된 일반 콘크리트 사이에 복부 및 헌치, 바닥판을 형성하여 팽창 콘크리트를 타설하는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 팽창 콘크리트를 이용하여 부모멘트 구간에 프리스트레스를 도입시킨 연속 프리플렉스 거더 구조물 및 이의 시공법
4. 삭제

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