KR100901803B1 - 강합성거더 제작방법 및 강합성거더를 이용한 교량시공방법 - Google Patents

강합성거더 제작방법 및 강합성거더를 이용한 교량시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공장 또는 현장제작장에서 프리텐션방식으로 압축프리스트레스가 도입되도록 중앙부 세그먼트 강합성거더를 프리캐스트화 하여 제작하고, 현장에서 현장타설 방식으로 강합성 거더를 완성시켜 최종 압축프리스트레스는 포스트텐션 방식으로 도입되도록 함으로서 세그먼트로 제작함에 있어서도 단면설계에 효율적이면서도 경제적으로 제작이 가능한 강합성거더 제작방법 및 강합성거더를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
강합성거더, 세그먼트, 긴장재

Description

강합성거더 제작방법 및 강합성거더를 이용한 교량시공방법{METHOD FOR COMPOSITE GIRDER AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD COMPOSITE GIRDER}
도 1a 및 도 1b는 종래의 강합성거더의 예를 도시한 것이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 2e는 본 발명에 따른 강합성거더 제작방법의 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 강합성거더를 이용한 교량을 단면도 형태로 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110:중앙부 세그먼트 강합성거더 111:중앙 I형 강재
112:중앙부 하부플랜지콘크리트 121:단부 I형 강재
122:단부 하부플랜지콘크리트 210,220:긴장재
230:쉬스관 300:강합성거더
400:교량하부구조물 500:교량용 바닥판
본 발명은 강합성거더 제작방법 및 강합성거더를 이용한 교량시공방법에 관 한 것이다. 더욱 구체적으로 강합성거더를 세그먼트 화하여 제작한 후, 현장에서 조립하여 갑합성거더를 제작하는 방법 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
종래 강합성거더를 세그먼트 화하여 제작하고 이를 조립하여 일체화함으로서 교랴용 강합성 거더를 제작하는 방법을 도시한 것이 도 1a이다.
상기 도 1a에 의하면, 먼저 강합성거더를 구성하는 하부플랜지콘크리트(11,12,13)를 3개로 분절하여 제작하게 되며, 특히 중앙부 하부플랜지콘크리트(12)에는 긴장재(21)를 이용하여 포스트텐션 방식에 의하여 압축프리스트레스를 도입시키되, 양 단부 하부플랜지콘크리트(11,13)를 중앙부 하부플랜지콘크리트(12)에 접하여 놓고 추가로 긴장재(22)를 이용하여 단부 하부플랜지콘크리트(11,13)와 중앙부 하부플랜지콘크리트(12)를 서로 일체화시키면서 압축 프리스트레스가 더 도입되도록 한다.
말하자면, 강합성 거더 제작에 있어 순수하게 프리캐스트 방식으로 하부플랜지콘크리트(11,12,13)만을 별도로 제작하되 압축 프리스트레스를 도입시키고 있음을 알 수 있다.
다음으로는 도 1b와 같이, 별도로 제작된 하부플랜지콘크리트(11,12,13)에 I형 강재(31,32,33)를 연결볼트 및 너트(34)를 이용하여 결합시킨 후,
추가로 하부플랜지콘크리트(11,12,13)에 추가로 긴장재(24)를 이용하여 최종 압축프리스트레스가 도입되도록 하고 있음을 알 수 있다.
하지만 이러한 방식으로 강합성 거더를 분절형으로 제작하는 경우 I형 강재 와 하부플랜지콘크리트를 별도로 제작하는 방법은 그다지 구조적으로 큰 효과가 없을뿐더러,
하부플랜지콘크리트를 모두 프리캐스트 방식으로 제작하는 방법의 경우 시공오차에 의하여 압축프리스트레스가 도입되는 각각의 하부플랜지콘크리트(11,12,13)의 접합단면이 서로 구조적으로 완전하게 일체화된다고 볼 수 없다는 문제점이 지적되었다.
본 발명은 상기 종래 강합성거더의 제작에 있어 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 긴장재의 긴장방식에 따라 공장(현장제작장) 및 현장에서의 제작 및 시공 작업을 효율적으로 구분하여 보다 효율적이고 경제적인 분절형 교량용 합성거더 및 이를 이용한 교량시공방법을 제공하는 것이라 할 수 있다.
상기 기술적과제를 달성하기 위하여 본 발명은
첫째, 중앙 I형 강재(111)와 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)로 구성되어 분절형 제작되는 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)의 경우 공장 또는 현장제작장에서 미리 제작하도록 하되, 상기 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)에는 긴장재(210)를 프리텐션 방식으로 긴장, 정착시켜 상기 하부플랜지콘크리트(111)에 압축 프리스트레스가 미리 도입되도록 하였다. 이에 상기 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)는 프리캐스트 방식으로 제작되고 있음을 알 수 있으며, 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)에는 미리 추가 압축 프리스트레스 도입을 위한 쉬스관(230)을 별도로 장착시켜 놓 게 된다.
둘째, 상기 압축프리스트레스가 도입된 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)은 현장에서, 중앙 I형 강재(111)의 양 단부에 단부 I형 강재(121)를 연결 고정시키고, 상기 연결 고정된 단부 I형 강재(121)에 단부 하부플랜지콘크리트(122)를 현장타설 방식으로 형성시킴으로서 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)와 단부 하부플랜지콘크리트(122)는 서로 구조적으로 완전히 일체화시킬 수 있게 된다.
이에 상기 단부 하부플랜지콘크리트(122)는 현장타설 방식으로 제작되고 있음을 알 수 있으며, 단부 하부플랜지콘크리트(122)에도 미리 추가 압축 프리스트레스 도입을 위한 쉬스관(230)을 별도로 장착시켜 놓게 된다.
셋째, 마지막으로 중앙부 및 단부 하부플랜지콘크리트(112,122)와 연통된 쉬스관(230)에 긴장재(220)를 전장에 걸쳐 배치시킨 후, 긴장 정착시킴으로서 제작된 강합성 거더에 소요의 최종 압축프리스트레스 도입되도록 하게 된다.
위와 같이 소요의 최종 압축프리스트레스가 도입된 강합성 거더는 교대, 교각에 거치되어 슬래브를 강합성 거더 상부에 형성시켜 최종 교량시공이 완성되게 된다.
본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 강합성 거더 제작방법을 순서대로 도시 한 것이며, 도 3은 상기 제작된 강합성 거더를 이용하여 교량을 시공함에 있어 그 단면도를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 강합성 거더는 크게 프리캐스트 방식으로 제작되는 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)을 먼저 제작하게 된다.
즉, 도 2a와 같이, 중앙 I형 강재(111)를 먼저 제작하고 난 뒤에 상기 I형 강재(111)의 하부플랜지를 감싸도록 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)를 프리캐스트 방식으로 공장 또는 현장부근의 제작장(현장제작장)에서 먼저 제작하게 된다.
상기 중앙 I형 강재(111)는 통상 강판을 이용하여 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 구성되도록 제작하게 되지만 형강제품을 이용해도 상관은 없다.
상기 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)는 중앙 I형 강재(111)의 하부플랜지를 감싸도록 거푸집을 설치한 후, 콘크리트를 타설하여 제작하게 되며 철근콘크리트로 형성시키게 된다.
이때, 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)를 제작하기 전에 미리 쉬스관(230)을 제작대에 미리 배치시키고, 마찬가지로 긴장재(210)를 미리 제작대에 긴장시킨 후에 상기 쉬스관(230) 및 긴장재(210)가 매립되도록 콘크리트를 타설, 양생시키고, 긴장된 긴장재(210)의 양 단부를 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)의 단부면에 정착시킴으로서 압축 프리스트레스가 프리텐션방식으로 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)에 도입되도록 하게 된다.
상기 쉬스관(230)은 추후 긴장재(220)가 관통되어 추가 압축 프리스트레스가 도입되도록 하기 위함이며 상기 긴장재(210)는 통상의 프리텐식 방식에 이용되는 설비를 이용하면 된다. 예컨대, 제작대 양 측에 긴장대가 설치되고 긴장대 사이에 긴장재(210)를 배치하고 유압잭을 이용하여 긴장시킨 후 긴장대에 양 단부를 정착시킴으로서 설치가 가능하게 된다.
이러한 방식을 이용하는 이유는 공장 또는 현장제작장에서 제작하기 때문에 기존 설비를 그대로 이용할 수 있다는 장점이 있기 때문이며 품질관리가 비교적 용이하고 경제적인 제작이 가능하기 때문이며, 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)는 하중에 의한 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 부위이기 때문에 이에 대응할 수 있는 충분한 압축 프리스트레스가 도입되도록 함에 있어 이를 효과적으로 제어할 수 있기 때문이다.
이러한 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)의 전체 길이는 운반 및 설치작업의 효율성을 고려하여 결정할 수 있을 것이다.
위와 같이 프리캐스트 방식으로 제작된 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)과는 별도로, 미리 도 2b와 같이 양 단부 I형 강재(121)를 함께 준비하여 두고 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)과 함께 현장에 운반차량을 이용하여 반입시키게 된다.
현장에는 반입된 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)을 설치할 제작대를 별도로 미리 준비하고, 크레인 등을 이용하여 도 2b와 같이 세팅시켜 놓게 된다.
이에, 도 2b 및 도 2c와 같이 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)을 구성하는 중앙 I형 강재(111)의 양 단부에, 함께 반입시킨 단부 I형 강재(121)를 연결 고정시키게 된다.
상기 연결 고정 방식은
첫째, 미 도시하였지만 용접에 의한 방식을 이용할 수 있다. 즉 중앙 I형 강재(111)의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지 각각에 단부 I형 강재(121)의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 맞대어 놓고서 필렛용접 방식 등으로 양 I형 강재(111,121)를 용접시켜 서로 연결 고정되도록 할 수 있다.
둘째, 체결구에 의한 방식을 이용할 수 있다. 즉, 중앙 I형 강재(111)의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지 각각에 단부 I형 강재(121)의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 맞대어 놓고서 덧댐판(스플라이스), 연결볼트 및 너트를 이용하여 서로 연결 고정되도록 할 수 있다.
위와 같이 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)에 단부 I형 강재(121)를 연결 고정시킨 후에는, 도 2d와 같이 상기 단부 I형 강재(121)의 하부플랜지를 감싸도록 단부 하부플랜지콘크리트(122)를 형성시키게 된다.
이때 단부 하부플랜지콘크리트(122)는 현장타설 방식으로 형성시킨다. 즉 거푸집을 이용하되 거푸집 내부에 미리 쉬스관(230)을 배치시키고, 중앙부 하부플랜지콘크리트(112)에 매입된 쉬스관(230)과 연통되도록 한 상태에서 거푸집 내부에 콘크리트를 타설하는 방식을 이용하게 된다.
이러한 방식을 이용하게 되면 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)과 단부 하부플랜지콘크리트는 구조적인 일체성을 확고하게 확보할 수 있기 때문에 종래 프리캐스트방식만을 이용하는 경우와 비교하여 보다 품질관리가 용이하게 되며 강합성 거더 (300)제작이 일단 완성된다.
이에 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)과 단부 하부플랜지콘크리트(122)를 일 체화시킨 이후에는 도 2e와 같이 중앙부 세그먼트 강합성빔(110)과 단부 하부플랜지콘크리트(122)에 연통된 쉬스관(230)에 추가 긴장재(220)를 전장에 걸쳐 삽입시킨 후 유압잭 등을 이용하여 긴장 후 단부 하부플랜지콘크리트(122)에 정착시키게 된다.
이로서, 강합성 거더 (300)에는 추가적인 압축 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있는데, 그 시기는 강합성 거더 (300) 완성 직후가 될 수도 있고, 교량하부구조물 에 거치된 이후가 될 수도 있을 것이다.
도 3은 위와 같은 방식으로 제작된 본 발명의 분절형 강합성거더(300)를 최종 완성시킨 후, 교량하부구조물(400)인 교대 및/또는 교각 사이에 크레인 등을 이용하여 거치시킨 후, 그 상부에 교량용 바닥판(500)을 형성시킨 상태를 도시한 것으로서 현장에서 이루어지게 되며, 교대 및 교각은 미리 시공되도록 하여 본 발명의 분절형 강합성거더(300)가 완성되면 그 상부에 거치될 수 있도록 하게 된다.
상기 교량용 바닥판의 경우에는 현장타설 또는 프리캐스트 방식으로 바닥판을 형성시킬 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 갑합성 거더는 프리캐스트 및 현장타설방식의 효율성을 극대화시켜 세그먼트식으로 강합성 거더를 제작할 수 있게 된다는 장점이 있게 되며, 프리플렉스 합성빔과 같이 초기 프리플렉션 도입을 배제할 수 있어 그 제작 용이성 및 경제성을 충분히 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 긴장재를 시공단계별로 도입시킴으로서 보다 정밀하고 효율적인 단면설계가 가능하여 경제적인 강합성 거더 제작이 가능하고, 분절형으로 제작함에 있어서도 구조적으로도 하부플랜지콘크리트의 일체성을 확보할 수 있으므로 매우 효과적인 강합성 거더 및 이를 이용한 교량시공이 가능하게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (5)

  1. 강합성 거더 제작에 있어서,
    중앙 I형 강재의 하연에 중앙부 하부플랜지콘크리트를 합성시킨 후 상기 중앙부 하부플랜지콘크리트에 전장에 걸쳐 압축프리스트레스를 도입시키되, 상기 압축프리스트레스는 미리 프리텐션방식으로 중앙부 하부플랜지콘크리트에 도입되도록 함과 더불어 추가 프리스트레스용 쉬스관이 중앙부 하부플랜지콘크리트에 미리 삽입 배치되도록 중앙부 세그먼트 강합성빔을 공장 또는 현장제작장에서 제작하고;
    상기 중앙부 세그먼트 강합성빔을 현장에 반입시킨 상태에서, 중앙부 세그먼트 강합성빔의 양 단부에 단부 I형 강재를 연결 고정시키고,
    상기 단부 I형 강재 하연에 미리 추가 프리스트레스용 쉬스관이 삽입 배치된 단부 하부플랜지콘크리트를 형성시킴과 더불어 중앙부 하부플랜지콘크리트와 일체화시켜 강합성 거더를 현장에서 직접 제작하고,
    상기 중앙부 및 단부 하부플랜지콘크리트에 미리 배치된 쉬스관에 PC 강연선을 포함하는 긴장재를 강합성 거더 전장에 걸쳐 삽입시킨 후 긴장 정착시켜 강합성 거더의 하부플랜지콘크리트에 압축 프리스트레스가 더 도입되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성거더 제작방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 I형 강재의 중앙부 하부플랜지콘크리트는 공장 또는 현장제작장에서 프리캐스트 방식으로 제작되며, 상기 단부 I형 강재의 단부 하부플랜지콘크리트는 현장타설 방식으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 강합성거 더 제작방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 중앙 I형 강재와 단부 I형 강재는 용접 또는 체결볼트와 너트를 포함하는 체결구에 의하여 연결 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 강합성거더 제작방법.
  4. 중앙 I형 강재의 하연에 중앙부 하부플랜지콘크리트를 합성시킨 후 상기 중앙부 하부플랜지콘크리트에 전장에 걸쳐 압축프리스트레스를 도입시키되, 상기 압축프리스트레스는 미리 프리텐션방식으로 중앙부 하부플랜지콘크리트에 도입시킴과 더불어 추가 프리스트레스용 쉬스관이 중앙부 하부플랜지콘크리트에 미리 삽입 배치되도록 중앙부 세그먼트 강합성빔을 제작한 후 현장에 반입시키고,
    상기 중앙부 세그먼트 강합성빔을 현장에 반입시킨 상태에서, 중앙부 세그먼트 강합성빔의 양 단부에 단부 I형 강재를 연결 고정시키고,
    상기 단부 I형 강재 하연에 미리 추가 프리스트레스용 쉬스관이 삽입 배치된 단부 하부플랜지콘크리트를 형성시킴과 더불어 중앙부 하부플랜지콘크리트와 일체화시켜 강합성 거더를 제작하고,
    상기 중앙부 및 단부 하부플랜지콘크리트에 미리 배치된 쉬스관에 PC 강연선을 포함하는 긴장재를 강합성 거더 전장에 걸쳐 삽입시킨 후 긴장 정착시켜 강합성 거더의 하부플랜지콘크리트에 압축 프리스트레스가 더 도입되도록 하고,
    상기 강합성거더를 교대, 교각에 다수 거치시켜 설치하고,
    상기 강합성거더 상부에 교량바닥판을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성거더를 이용한 교량시공방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 I형 강재의 중앙부 하부플랜지콘크리트는 공장 또는 현장제작장에서 제작되어 프리캐스트 방식으로 제작되며, 상기 단부 I형 강재의 단부 하부플랜지콘크리트는 직접 현장 타설 방식으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 강합성거더를 이용한 교량시공방법.
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