KR100727114B1

KR100727114B1 - 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트와 이를 이용한 하로교제작방법

Info

Publication number: KR100727114B1
Application number: KR1020060080030A
Authority: KR
Inventors: 이필구
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2007-06-13

Abstract

본 발명은 하로교 제작 시에 프리스트레스트 프리캐스트 세그먼트를 미리 제작하여 현장에서는 이를 단순히 조립만 하도록 구성함으로써 공기단축 및 품질확보를 달성할 수 있는 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트와 이를 이용한 하로교 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트는, 한 쌍의 강재 거더가 교축의 직각방향을 따라 일정 간격으로 배치되고, 상기 한 쌍의 강재 거더의 하부는 골격 철근에 의해 상호 연결되며, 상기 골격 철근의 내부에는 교축의 직각방향으로 강연선이 프리텐션 방식으로 긴장 장착되고 교축방향으로는 포스트텐션 방식을 위한 쉬스관이 배열된 후 하로교의 교면을 이루도록 하부 콘크리트가 타설·양생된다.

하로교, 프리스트레스트, 프리캐스트 세그먼트, 강재 거더, 강연선

Description

하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트와 이를 이용한 하로교 제작방법{Precast segment for constructing through bridges and the constructing method using it}

도1a 내지 도1c는 본 발명에 따른 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트의 제작과정을 나타낸 도면.

도2a 내지 도2c는 본 발명에 따른 하로교 제작용 단부 프리캐스트 세그먼트의 제작과정을 나타낸 도면.

도3a 내지 도3d는 본 발명에 따른 하로교 제작방법을 나타낸 도면.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 프리캐스트 세그먼트 20: 강재 거더

21: 복부 22: 상부 플랜지

23: 관통공 24: 소울 플레이트

30: 하부 콘크리트 31: 골격 철근

32: 쉬스관 33: 전단키

34: 강연선 35: 강연선 정착장치

40: 교각 41: 교좌장치

42: 가설용 프레임

본 발명은 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트와 이를 이용한 하로교 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강재 거더와 콘크리트가 합성된 강합성 하로교를 제작함에 있어 프리스트레스트 프리캐스트 세그먼트를 미리 제작하고 이를 현장에서 조립하는 방식으로 설치함으로써 시공성과 경제성을 확보할 수 있는 새로운 형태의 하로교 제작방법에 관한 것이다.

교량은 차량이 주행하는 교면의 위치에 따라 교면이 교량의 형이나 트러스 위쪽에 있는 상로교(Deck bridge), 당산철교와 같이 교면이 교량 상하의 중간에 있는 중로교(half-through bridge), 동호대교와 같이 교면이 교량의 아래에 있는 하로교(through bridge) 등으로 구분된다.

이 중에서 교면을 구성하는 바닥판이 하중을 교각에 전달하기 위한 거더 아래에 형성되는 하로교는 그 제작방법에 따라 판형 하로교와 PSC 하로교로 나누어진다. 상기 판형 하로교는 교량의 양 측부가 강재 거더로 된 콘크리트 바닥판으로 구성되는 것이고, PSC 하로교는 현장에서 콘크리트 타설 후 긴장재에 의해 압축응력을 도입하여 하로교를 구성하는 것이다.

판형 하로교나 PSC 하로교는 모두 거더의 높이가 너무 높아 미관을 저해할 뿐만 아니라 판형 하로교는 소음에 취약하고, PSC 하로교는 현장 타설에 따른 신속한 공정과 품질확보가 어려운 단점이 있다. 이와 같이 기존의 하로교들은 처짐과 진동의 제약에 따라 형고가 높아져 미관을 해치고 형하공간을 확보하기가 어려우며 현장 제작에 따라 기상 조건에 따라 공기가 지연되고 품질이 저하되는 공통적인 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 이러한 종래 하로교 제작시에 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 강재 거더와 콘크리트가 합성된 프리캐스트 세그먼트를 제작할 때 긴장재를 사용해 미리 압축응력을 도입시켜 설계 하중을 향상시킴으로써 전체적으로 형고를 낮추었을 뿐만 아니라, 현장에서는 프리스트레스트 프리캐스트 세그먼트를 단순히 조립만 하도록 함으로써, 공기단축 및 품질확보를 달성할 수 있는 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트와 이를 이용한 하로교 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 상기 프리캐스트 세그먼트를 이용한 하로교 제작방법은, (a) 한 쌍의 강재 거더가 교축의 직각방향을 따라 일정 간격으로 배치되고, 상기 한 쌍의 강재 거더의 하부는 골격 철근에 의해 상호 연결되며, 상기 골격 철근의 내부에는 교축의 직각방향으로 강연선이 프리텐션 방식으로 긴장 장착되고 교축방향으로는 포스트텐션 방식을 위한 쉬스관이 배열된 후 하로교의 교면을 이루는 하부 콘크리트를 그 측면에 전단키가 형성되도록 타설·양생하여 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트를 제작하는 단계; (b) 1경간을 이루는 한 쌍의 교각 위에 상기 프리캐스트 세그먼트를 설치하기 위한 가설용 프레임을 미리 설치하는 단계; (c) 현장으로 운반한 다수개의 상기 프리캐스트 세그먼트를 상기 가설용 프레임 상에 각각의 전단키가 상호 맞물리도록 밀착 설치하고 인접하는 강재 거더의 측면을 접착제로 결합시켜 연결하는 단계; (d) 미리 매입된 상기 쉬스관에 비접착식 강연선을 삽입한 후 이를 긴장 장착하여 1경간을 이루는 다수개의 프리캐스트 세그먼트를 완전히 일체화시키는 단계; 및, (e) 상기 가설용 프레임을 제거하는 단계로 이루어진다.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트 및 이를 이용한 하로교 제작방법에 대해 보다 상세히 설명한다.

도1a 내지 도1c는 본 발명에 따른 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트(10)의 기본 구성 및 그 제작 과정이 게시되어 있다. 먼저, 한 쌍의 강재 거더(20)가 교축의 직각방향을 따라 일정 간격으로 배치된다[도1a]. 강재 거더(20)의 간격은 건설하고자 하는 하로교의 교면 폭에 따라 달라지며, 강재 거더(20)의 길이는 하로교의 1경간을 몇 개의 프리캐스트 세그먼트로 분절할 것인가에 따라 달라진다.

상기 한 쌍의 강재 거더(20)는 수직한 형태의 복부(21)와 이 복부(21)의 상단에 수평하게 부착된 상부 플랜지(22)로 이루어진 T자형 강재 거더인 것이 바람직 하다. 왜냐하면, 상로교와 비교할 때 하로교는 강재 거더(20)가 지탱해야 할 하중이 상대적으로 작아 I형 강재 거더와 달리 하부 플랜지를 생략하여도 설계 하중에 문제가 없기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 T자형 강재 거더를 사용하여 고가인 강재 사용량을 절감할 수 있도록 하였다.

상기 한 쌍의 강재 거더(20)의 하부는 골격 철근(31)에 의해 상호 연결되며, 이를 위해 상기 강재 거더(20)의 하단에는 골격 철근(31)이 삽입될 수 있도록 다수개의 관통공(23)이 일정 간격으로 형성된다. 상기 골격 철근(31)은 강재 거더(20)를 관통하여 교축의 직각방향으로 배열되고 무한궤도를 형성하는 루프 철근과 교축방향으로 배열되는 수평 철근으로 구성되고, 후공정에서 타설·양생되는 하부 콘크리트(30)의 골격을 이루면서 부착성을 향상시켜준다.

또한, 상기 골격 철근(31)의 내부에는 교축의 직각방향으로 강연선(34)이 프리텐션 방식으로 긴장 장착되고 교축방향으로는 포스트텐션 방식을 위한 쉬스관(32)이 배열된다. 상기 강연선(34)을 긴장 장착하기 위해 강재 거더(20)의 하부 양쪽으로 강연선 정착장치(35)가 설치된다[도1b]. 이 강연선(34)은 하부 콘크리트(30)의 내부에 프리스트레스로서 압축응력을 미리 도입하여 보다 큰 하중을 지탱할 수 있도록 해준다.

상기 쉬스관(32)은 프리캐스트 세그먼트를 1경간을 이루도록 연결 설치한 후에 그 내부로 비접착식 강연선을 삽입하여 긴장 장착함으로써, 다수개의 세그먼트를 일체화시키기는 한편 포스트 텐션 방식으로 하부 콘크리트(30)의 내부에 압축응력을 도입한다.

이와 같이 골격 철근(31), 쉬스관(32), 강연선(34)의 배치가 완료되면 강재 거더(20)의 하부에 하로교의 교면을 이루도록 하부 콘크리트(30)가 타설·양생된다[도1c]. 이 하부 콘크리트(30)는 상기 골격 철근(31)과 더불어 철근 콘크리트 구조를 이루어 높은 압축강도 및 인장강도를 나타낸다. 또한, 상기 하부 콘크리트(30)의 측면에는 인접하는 프리캐스트 세그먼트를 결합하고 전단력에 저항할 수 있도록 하기 위해 암수 형태의 전단키(33)가 교대로 형성된다. 이 암수 전단키(33)는 본 발명에 따라 분절화된 프리캐스트 세그먼트(10)를 견고하게 결합시켜 1경간을 이루도록 해준다는 점에서 중요한 구성요소이다.

도2a 내지 도2c에는 하로교 제작용 단부 프리캐스트 세그먼트의 제작 과정이 게시되어 있다. 단부 프리캐스트 세그먼트는 도1a 내지 도1c에 도시된 바와 같이 일정 간격으로 설치된 한 쌍의 T자형 강재 거더(20)의 하부에 골격 철근(31), 쉬스관(32) 및 강연선(34)을 배치한 후 하부 콘크리트(30)를 그 측면에 전단키(33)가 형성되도록 타설·양생시켜 제작한다는 점에서 기본 구성이 동일하다.

다만, 단부 프리캐스트 세그먼트는 1경간의 양 단부를 이루어 교각 위에 놓여진다는 점을 고려하여 교각 위에 설치되는 교좌장치 위에 안착될 수 있도록 상기 강재 거더(20)의 하부 끝단에 소울 플레이트(24)가 부착된다[도2a]. 이 소울 플레이트(24)는 하부 콘크리트(30)가 타설된 후에도 바닥면에 노출되어 상기한 교좌장치와 용접 등에 의해 직접 결합됨으로써 하로교 전체가 교각 위에 견고하게 설치되도록 해준다.

또한, 단부 프리캐스트 세그먼트 상에서 상기 쉬스관(32)을 통해 비접착식 강연선을 삽입하고 반대쪽으로 이를 빼낸 다음 긴장 장착시키는 작업이 이루어지는데, 이 작업이 보다 편리하게 이루어질 수 있도록 단부 프리캐스트 세그먼트에는 상기 쉬스관(32)의 끝단이 상방으로 경사지게 설치된다[도2b].

이상과 같이 구성된 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트를 이용하여 하로교를 제작하는 방법에 대해 도3a 내지 도3d를 참조로 상세히 설명한다.

먼저, 한 쌍의 강재 거더(20)가 교축의 직각방향을 따라 일정 간격으로 배치되고, 상기 한 쌍의 강재 거더(20)의 하부는 골격 철근(31)에 의해 상호 연결되며, 상기 골격 철근(31)의 내부에는 교축의 직각방향으로 강연선(34)이 프리텐션 방식으로 긴장 장착되고 교축방향으로는 포스트텐션 방식을 위한 쉬스관(32)이 배열된 후 하로교의 교면을 이루는 하부 콘크리트(30)를 그 측면에 전단키(33)가 형성되도록 타설·양생하여 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트(10)를 제작한다. 이에 대한 상세한 내용은 이미 상기한 바와 같다.

프리캐스트 세그먼트(10)의 제작이 완료되면 이를 교량 건설 현장으로 운반한다. 그리고, 1경간을 이루는 한 쌍의 교각(40) 위에 상기 프리캐스트 세그먼트를 설치하기 위한 가설용 프레임(42)을 미리 설치한다. 그 후, 운반해 온 다수개의 상기 프리캐스트 세그먼트(10)를 상기 가설용 프레임(42) 상에 각각의 전단키(33)가 상호 맞물리도록 밀착 설치하고 인접하는 강재 거더(20)의 측면을 에폭시와 같은 접착제로 결합시켜 견고하게 연결한다[도3a].

그 후, 미리 매입된 상기 쉬스관(32)에 비접착식 강연선(미도시)을 삽입한 후 이를 긴장 장착하여 포스트 텐션 방식으로 압축응력을 도입함과 동시에 1경간을 이루는 다수개의 프리캐스트 세그먼트(10)를 완전히 일체화시킨다[도3b]. 이 때, 단부 프리캐스트 세그먼트의 경우에는 교각(40) 위에 설치된 교좌장치(41) 상에 안착시키고 용접 등을 통해 결합시킨다.

마지막으로, 상기 가설용 프레임(42)을 제거하면 기본적인 하로교 제작이 완료된다[도3c]. 그 후, 하로교의 전체 미관 등을 위해 선택적으로 강재 거더(20)의 상부에 복부 콘크리트(50)를 타설·양생하여 피복을 입힐 수도 있다[도3d].

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 프리캐스트 세그먼트를 이용한 하로교 제작방법에 의하면, 프리캐스트 세그먼트를 공장에서 미리 제작하고 현장에서는 이를 결합하는 작업만 하면 되기 때문에 시공성이 향상되고 공사 기간을 크게 단축시킬 수 있다. 또한, 프리텐션 및 포스트 텐션 방식으로 하부 콘크리트에 압축응력을 도입하기 때문에 형고를 상당히 낮출 수 있다.

Claims

한 쌍의 강재 거더(20)가 교축의 직각방향을 따라 일정 간격으로 배치되고, 상기 한 쌍의 강재 거더(20)의 하부는 골격 철근(31)에 의해 상호 연결되며, 상기 골격 철근(31)의 내부에는 교축의 직각방향으로 강연선(34)이 프리텐션 방식으로 긴장 장착되고 교축방향으로는 포스트텐션 방식을 위한 쉬스관(32)이 배열된 후 하로교의 교면을 이루도록 하부 콘크리트(30)가 타설·양생된 것을 특징으로 하는 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 강재 거더(20)는 수직한 형태의 복부(21)와 이 복부(21)의 상단에 수평하게 부착된 상부 플랜지(22)로 이루어진 T자형 강재 거더인 것을 특징으로 하는 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하부 콘크리트(30)의 측면에는 인접하는 프리캐스트 세그먼트와의 결합을 위해 전단키(33)가 형성된 것을 특징으로 하는 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트.
제3항에 있어서, 상기 프리캐스트 세그먼트가 1경간의 단부에 사용되는 것인 때에는 상기 강재 거더(20)의 하부 끝단에는 교각(40) 위에 설치된 교좌장치(41)에 안착될 수 있도록 소울 플레이트(24)가 부착된 것을 특징으로 하는 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트.
제4항에 있어서, 상기 쉬스관(32)은 작업의 편리성을 위해 그 끝단이 상방으로 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트.
(a) 한 쌍의 강재 거더(20)가 교축의 직각방향을 따라 일정 간격으로 배치되고, 상기 한 쌍의 강재 거더(20)의 하부는 골격 철근(31)에 의해 상호 연결되며, 상기 골격 철근(31)의 내부에는 교축의 직각방향으로 강연선(34)이 프리텐션 방식으로 긴장 장착되고 교축방향으로는 포스트텐션 방식을 위한 쉬스관(32)이 배열된 후 하로교의 교면을 이루는 하부 콘크리트(30)를 그 측면에 전단키(33)가 형성되도록 타설·양생하여 하로교 제작용 프리캐스트 세그먼트(10)를 제작하는 단계;

(b) 1경간을 이루는 한 쌍의 교각(40) 위에 상기 프리캐스트 세그먼트를 설치하기 위한 가설용 프레임(42)을 미리 설치하는 단계;

(c) 현장으로 운반한 다수개의 상기 프리캐스트 세그먼트(10)를 상기 가설용 프레임(42) 상에 각각의 전단키(33)가 상호 맞물리도록 밀착 설치하고 인접하는 강재 거더(20)의 측면을 접착제로 결합시켜 연결하는 단계;

(d) 미리 매입된 상기 쉬스관(32)에 비접착식 강연선을 삽입한 후 이를 긴장 장착하여 1경간을 이루는 다수개의 프리캐스트 세그먼트(10)를 완전히 일체화시키는 단계; 및,

(e) 상기 가설용 프레임(42)을 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하 는 프리캐스트 세그먼트를 이용한 하로교 제작방법.
제6항에 있어서, 상기 (e)단계는,

(f) 상기 강재 거더(20)의 상부에 복부 콘크리트(50)를 타설·양생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 세그먼트를 이용한 하로교 제작방법.
상기 제6항 또는 제7항에 따라 프리캐스트 세그먼트를 이용하여 제작된 하로교.