KR100913161B1 - 프리스트레스트 강합성보의 제작방법 - Google Patents

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Abstract

단면력이 크게 발생하는 중앙부에는 강합성보를 적용하고 상대적으로 단면력이 작은 외측에는 프리스트레스트 콘크리트보를 적용하여 일반적인 강합성보에 비해 강재량 절감을 통한 경제성을 확보할 수 있고 일반적인 프리스트레스트 콘크리트보 보다는 저형고를 구현할 수 있는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법을 제공한다. 프리스트레스트 강합성보의 제작방법은 I형 강거더를 현장 제작대에 거치하는 단계; I형 강거더를 길이방향으로 배치하는 단계; I형 강거더의 하부 플랜지 주위 및 I형 강거더의 길이방향으로 양 외측에서 콘크리트가 타설될 부분에 철근 및 쉬스관을 설치하는 단계; 철근 및 쉬스관이 조립된 부분에 콘크리트를 타설/양생하여 I형 강거더와 하부 및 외측 콘크리트를 합성하는 단계; 콘크리트에 긴장재를 삽입하고 프리스트레스(prestress)를 도입하여 프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계를 포함하며, I형 강거더는 프리스트레스트 강합성보의 전체 길이를 기준으로 길이방향의 중앙부에 배치하고 철근 및 쉬스관은 프리스트레스트 강합성보의 전체 길이에 걸쳐 설치한다.
프리스트레스트, 강합성보, 강거더, 콘크리트

Description

프리스트레스트 강합성보의 제작방법{MANUFACTURING METHOD FOR PRESTRESSED STEEL COMPOSITE GIRDER}
본 발명은 강합성보의 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트는 압축응력에 대한 저항 강도는 우수하지만, 인장응력에 대한 저항 강도는 작다. 이러한 이유로 콘크리트를 포함한 거더를 제작하면 거더에 작용하는 사하중이나 활하중에 따라 발생하는 콘크리트의 인장응력을 상쇄시킬 필요가 있다.
프리스트레스트 콘크리트보는 콘크리트에 미리 압축응력을 도입하는 것으로 상기한 바와 같이 콘크리트에 발생되는 인장응력을 상쇄시킬 수 있다.
한편, 일반적인 강합성보는 강재의 특성과 콘크리트의 장점을 혼용한 것으로 강재로 이루어진 거더에 콘크리트를 합성한 보를 말한다. 이러한 강합성보는 대부분 교량 또는 건물의 구조물 축조시 보의 기능을 하도록 설치된다.
상기한 강합성보는 전단면이 강합성보 또는 프리스트레스트 콘크리트보로 구성될 수 있다. 그런데, 전단면이 강합성보인 경우는 강재량의 사용이 많아 제작비 가 높은 단점이 있다. 그리고 전단면이 프리스트레스트 콘크리트보는 긴장재의 효율적인 압축력 도입을 위해 형고가 높아지는 단점이 있다.
단면력이 크게 발생하는 중앙부에는 강합성보를 적용하고 상대적으로 단면력이 작은 외측에는 프리스트레스트 콘크리트보를 적용하여 일반적인 강합성보에 비해 강재량 절감을 통한 경제성을 확보할 수 있고 일반적인 프리스트레스트 콘크리트보 보다는 저형고를 구현할 수 있는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법을 제공한다.
프리스트레스트 강합성보의 제작방법은 I형 강거더를 현장 제작대에 거치하는 단계; I형 강거더를 길이방향으로 배치하는 단계; I형 강거더의 하부 플랜지 주위 및 I형 강거더의 길이방향으로 양 외측에서 콘크리트가 타설될 부분에 철근 및 쉬스관을 설치하는 단계; 철근 및 쉬스관이 조립된 부분에 콘크리트를 타설/양생하여 I형 강거더와 하부 및 외측 콘크리트를 합성하는 단계; 콘크리트에 긴장재를 삽입하고 프리스트레스(prestress)를 도입하여 프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계를 포함하며, I형 강거더는 프리스트레스트 강합성보의 전체 길이를 기준으로 길이방향의 중앙부에 배치하고 철근 및 쉬스관은 프리스트레스트 강합성보의 전체 길이에 걸쳐 설치한다.
또한, 프리스트레스트 강합성보의 제작방법은 공장에서 I형 강거더의 양 단부가 교축방향으로 일부분 노출되도록 하부 플랜지 주위에 콘크리트를 타설/양생하고 타설/양생된 콘크리트에 긴장재를 통해 압축력을 도입하되 적어도 1개 이상의 쉬스관은 긴장재를 삽입하지 않은 상태로 강합성보를 제작하는 단계; 공장에서 제작된 강합성보를 현장으로 이송하는 단계; 강합성보의 양 단부에 노출된 I형 강거더에 철근을 관통시켜 철근을 설치하고 강합성보의 긴장재가 삽입되지 않은 쉬스관을 연결하여 설치하는 단계; 연결 설치된 철근 및 쉬스관 주위를 둘러싸서 콘크리트보를 형성하는 콘크리트를 타설/양생하는 단계; 연결된 쉬스관에 긴장재를 삽입하고 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계를 포함한다.
프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계에서 강합성보의 타설/양생된 콘크리트 상면에 노출된 정착구를 형성하고, 정착구에 긴장재를 장착할 수 있다.
또한, 프리스트레스트 강합성보의 제작방법은 공장에서 내측거더를 구성하는 I형 강거더의 양 단부가 교축방향으로 일부분 노출되도록 하부 플랜지 주위에 콘크리트를 타설/양생한 후 콘크리트 상면에 노출된 정착구에 긴장재를 이용하여 압축응력을 도입하여 내측거더인 강합성보를 제작하는 단계; 외측거더를 구성하는 콘크리트의 일측 단부에 I형 강거더가 노출되도록 매립되어 프리스트레스트 콘크리트보를 제작하는 단계; 공장에서 제작된 강합성보 및 프리스트레스트 콘크리트보를 현장으로 이송하는 단계; 강합성보의 양단부에 노출된 I형 강거더와 프리스트레스트 콘크리트보에 매립된 I형 강거더의 노출부를 연결부재로 연결하고 강합성보와 프리스트레스트 콘크리트보로부터 각각 노출된 철근 및 쉬스관을 연결하는 단계; 강합성보와 프리스트레스트 콘크리트보의 각각 노출된 철근 및 쉬스관이 연결되어 콘크리트로 타설/양생되는 하부 케이싱 콘크리트를 형성하는 단계; 연결된 강합성보와 프리스트레스트 콘크리트보의 쉬스관에 긴장재를 삽입하고 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계를 포함한다.
프리스트레스트 콘크리트보는 강합성보와의 연결을 위해 콘크리트 내부에 I형 강거더가 부분적으로 매립되는 매립부를 가지며, I형 강거더에서 프리스트레스트 콘크리트보의 매립부에 대응하는 부분의 복부판에 전단 연결재가 부착될 수 있다. 프리스트레스트 콘크리트보는 강합성보와의 연결을 위해 콘크리트 내부에 I형 강거더가 부분적으로 매립되는 매립부를 가지며, I형 강거더에서 프리스트레스트 콘크리트보의 매립부에 대응하는 부분의 단부에 전단 연결재가 구비된 단부판을 포함할 수 있다.
프리스트레스트 강합성보의 제작방법은 단면력이 크게 발생하는 중앙부에는 강합성보를 이용하고 상대적으로 단면력이 작은 외측에는 프리스트레스트 콘크리트보를 적용하여 일반적인 강합성보에 비해 강재량 절감을 통한 경제성을 확보할 수 있다.
또한, 일반적인 프리스트레스트 콘크리트보 보다는 저형고를 구현할 수 있다.
또한, 분절제작의 경우 내측거더 및 외측거더를 공장에서 제작하므로 품질확보가 가능하고 공기단축 및 현장작업을 간소화시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 실시예는 강형의 하부에 콘크리트를 합성시킨 후 긴장재를 통해 압축력을 도입하는 강합성보와 콘크리트보에 긴장재를 통해 압축력을 도입하는 프리스트레스트 콘크리트보(prestressed concrete보, PSC보)를 결합하는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 강합성보는 내측부와 내측부 양단에 결합되는 외측부로 구성되며 강합성보를 내측거더로 사용하고 양 외측에서 프리스트레스트 콘크리트보를 조립한 후 프리스트레스를 도입하여 가설한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리스트레스트 강합성보의 제작방법을 도시한 단계도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 강형의 하부에 콘크리트를 합성시킨 후 긴장재를 통해 압축력을 도입하는 강합성보(10)와 프리스트레스트 콘크리트보를 결합하는 제작방법에 관한 것이다.
먼저, I형상의 강거더를 현장 제작대(12)에 거치한다(도 1a). 내측거더를 구성하는 강합성보(10)는 I형 강거더를 적용하고 현장 제작대(12)에 거치시킨다.
이어서, 강합성보(10)와 프리스트레스트 콘크리트보가 결합된 경우의 전체 길이에서 도 1b에 도시한 바와 같이 I형 강거더는 프리스트레스트 강합성보의 전체 길이를 기준으로 길이방향의 중앙부에 배치하고, 철근(14) 및 쉬스(sheath)관(16)은 프리스트레스트 강합성보의 전체 길이에 걸쳐 설치한다(도 1b). 철근(14) 및 쉬스관(16)은 I형 강거더의 하부 플랜지 주위 및 I형 강거더의 길이방향으로 양 외측에서 콘크리트가 타설될 부분에 설치한다.
그리고 철근(14) 및 쉬스관(16)이 조립된 부분에 콘크리트를 타설/양생하여 I형 강거더와 콘크리트가 합성되면 쉬스관(16)에 삽입된 긴장재를 통해 프리스트레스(prestress)를 도입하는 프리스트레스트 강합성보(100)를 완성한다(도 1c).
상기한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 적용되는 프리스트레스트 강합성보(100)는 I형 강거더의 하단부에 배치되는 긴장재의 긴장력을 이용하여 콘크리트에 일정량의 압축 프리스트레스 응력을 도입시키는 구조로 이루어진다. 이러한 프리스트레스트 강합성보(100)는 교대 또는 교각 위에 가설되어 콘크리트 슬래브를 지지하면서 사하중과 활하중 작용시 발생하는 인장응력을 콘크리트에 도입되는 압축 프리스트레스 응력을 통해 상쇄시킬 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리스트레스트 강합성보의 제작방법을 도시한 단계도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예는 내측거더인 강합성보(20)를 공장에서 제작하고 현장에서 프리스트레스트 콘크리트보를 연결한다. 즉, 강형의 하부에 콘크리트를 합성시킨 후 긴장재를 통해 압축력을 도입하는 강합성보(20)를 공장에서 제작하여 현장으로 운반한 후 프리스트레스트 콘크리트보를 결합한다.
먼저, 공장에서 내측거더를 구성하는 I형 강거더의 양 단부가 교축방향으로 일부분 노출되도록 하부 플랜지 주위에 콘크리트를 타설/양생한다. 그리고 타설/양생된 콘크리트에 긴장재를 도입하되 적어도 1개 이상의 쉬스관은 긴장재를 삽입하지 않은 상태로 강합성보(20)를 제작한다(도 2a). 여기서, 강합성보(20)는 양 단부에 I형 강거더가 노출되도록 형성하고 콘크리트부는 쉬스관(26)이 노출되도록 공장에서 제작한다.
공장에서 제작된 강합성보(20)를 현장으로 운반한 후 현장 제작대에 거치하고 강합성보(20)의 양 단부에 노출된 I형 강거더에 철근(24)을 관통시켜 철근을 설치하고 강합성보의 긴장재가 삽입되지 않은 쉬스관을 연결하여 설치한다. 그리고 연결 설치된 철근 및 쉬스관 주위를 둘러싸서 콘크리트보를 형성하는 콘크리트를 타설/양생하면, 강합성보(20)와 콘크리트가 합성되므로 강합성보(20)와 외측거더인 프리스트레스트 콘크리트보의 연속성을 확보할 수 있다(도 2b).
이어서, 강합성보(20)의 노출된 쉬스관(26)과 프리스트레스트 콘크리트보 긴장용 쉬스관(26)을 연결하고 외측거더인 프리스트레스트 콘크리트보의 콘크리트를 타설/양생한 후 연결된 쉬스관(26)에 긴장재를 삽입하고 최종적인 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스트 강합성보(200)를 완성한다(도 2c).
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프리스트레스트 강합성보 의 제작방법을 도시한 단계도이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예는 내측거더를 구성하는 강합성보(30) 및 외측거더를 구성하는 프리스트레스트 콘크리트보(38)를 공장에서 제작하여 현장으로 운반한 후 결합하는 제작방법이다. 즉, 강형의 하부에 콘크리트를 합성시킨 후 긴장재를 통해 압축력을 도입하는 강합성보(30) 및 콘크리트보에 긴장재를 통해 압축력을 도입하는 프리스트레스트 콘크리트보(38)를 공장에서 제작하여 현장으로 운반한 후 결합한다.
먼저, 공장에서 내측거더를 구성하는 I형 강거더의 하부 플랜지 주위에 콘크리트를 타설하고 양생한 후 콘크리트 상면에 노출된 정착구(32)에 긴장재를 이용하여 압축응력을 도입하여 내측거더인 강합성보(30)를 제작한다. 그리고 외측거더를 구성하는 콘크리트에 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스트 콘크리트보(38)를 제작한다(도 3a).
제작된 강합성보(30) 및 프리스트레스트 콘크리트보(38)를 현장으로 운반하여 강합성보(30)의 양 단부에 노출된 I형 강거더와 프리스트레스트 콘크리트보(38)에 매립된 I형 강거더의 노출부를 연결부재로 연결하고 노출된 철근(34) 및 쉬스관(36)을 연결한다(도 3b). 연결부재는 설계변경에 따라 여러 가지 체결구를 사용할 수 있으며, 본 발명의 제3 실시예에서는 볼트를 사용한다.
이어서, 강합성보(30)와 프리스트레스트 콘크리트보(38)가 연결되는 하부 케이싱 콘크리트를 타설/양생한 후 쉬스관(36)에 긴장재를 삽입하고 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스트 강합성보(300)를 완성한다(도 3c). 여기서, 하부 케이싱 콘크리트는 강합성보(30)와 프리스트레스트 콘크리트보(38)가 연결되는 콘크리트 부분이며, 도 3c에 도시한 바와 같이 현장타설되는 부분을 말한다.
프리스트레스트 콘크리트보(38)는 강합성보와의 연결을 위해 콘크리트 내부에 I형 강거더(40)가 부분적으로 매립되는 매립부를 갖는다. 여기서, 매립부는 프리스트레스트 콘크리트보(38)의 콘크리트 내부에 부분적으로 형성되어 I형 강거더(40)가 매립되는 부분을 말한다. I형 강거더(40)에서 프리스트레스트 콘크리트보(38)의 매립부에 대응하는 부분에는 전단 연결재(shear connector)를 구비할 수 있다.
도 4는 프리스트레스트 콘크리트보(38)에 매립되는 I형 강거더(40)의 형상을 도시한 것으로, 도 4를 참조하면, I형 강거더(40)에서 프리스트레스트 콘크리트보(38)의 매립부에 대응하는 부분의 복부판(web)에는 복수의 전단 연결재(42)가 부착된다.
도 5는 프리스트레스트 콘크리트보(38)에 매립되는 I형 강거더(40)와 단부판(50)의 결합된 상태를 도시한 것으로, 도 5를 참조하면, I형 강거더(50)에서 프리스트레스트 콘크리트보(38)의 매립부에 대응하는 부분의 단부에는 단부판(50)이 결합되고, 단부판(50)에는 복수의 전단 연결재(52)가 구비된다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리스트레스트 강합성보의 제작방법을 도시한 단계도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리스트레스트 강합성보의 제작방법을 도시한 단계도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프리스트레스트 강합성보의 제작방법을 도시한 단계도이다.
도 4는 프리스트레스트 콘크리트보에 매립되는 I형 강거더의 형상을 도시한 도면이다.
도 5는 프리스트레스트 콘크리트보에 매립되는 I형 강거더와 단부판의 결합된 상태를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 20, 30 ; 강합성보 12 ; 제작대
22, 32 ; 정착구 14, 24, 34 ; 철근
16, 26, 36 ; 쉬스관 100, 200, 300 ; 프리스트레스트 강합성보

Claims (6)

  1. I형 강거더를 현장 제작대에 거치하는 단계;
    상기 I형 강거더를 길이방향으로 배치하는 단계;
    상기 I형 강거더의 하부 플랜지 주위 및 상기 I형 강거더의 길이방향으로 양 외측에서 콘크리트가 타설될 부분에 철근 및 쉬스관을 설치하는 단계;
    상기 철근 및 쉬스관이 조립된 부분에 콘크리트를 타설/양생하여 상기 I형 강거더와 하부 및 외측 콘크리트를 합성하는 단계;
    상기 콘크리트에 긴장재를 삽입하고 프리스트레스(prestress)를 도입하여 프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 I형 강거더는 상기 프리스트레스트 강합성보의 전체 길이를 기준으로 길이방향의 중앙부에 배치하고 상기 철근 및 쉬스관은 상기 프리스트레스트 강합성보의 전체 길이에 걸쳐 설치하는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법.
  2. 공장에서 I형 강거더의 양 단부가 교축방향으로 일부분 노출되도록 하부 플랜지 주위에 콘크리트를 타설/양생하고 상기 타설/양생된 콘크리트에 긴장재를 통해 압축력을 도입하되 적어도 1개 이상의 쉬스관은 긴장재를 삽입하지 않은 상태로 강합성보를 제작하는 단계;
    상기 공장에서 제작된 강합성보를 현장으로 이송하는 단계;
    상기 강합성보의 양 단부에 노출된 I형 강거더에 철근을 관통시켜 철근을 설치하고 상기 강합성보의 긴장재가 삽입되지 않은 쉬스관을 연결하여 설치하는 단계;
    상기 연결 설치된 철근 및 쉬스관 주위를 둘러싸서 콘크리트보를 형성하는 콘크리트를 타설/양생하는 단계;
    상기 연결된 쉬스관에 긴장재를 삽입하고 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계
    를 포함하는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계에서 상기 강합성보의 타설/양생된 콘크리트 상면에 노출된 정착구를 형성하고, 상기 정착구에 상기 긴장재를 장착하는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법.
  4. 공장에서 내측거더를 구성하는 I형 강거더의 양 단부가 교축방향으로 일부분 노출되도록 하부 플랜지 주위에 콘크리트를 타설/양생한 후 콘크리트 상면에 노출된 정착구에 긴장재를 이용하여 압축응력을 도입하여 내측거더인 강합성보를 제작하는 단계;
    외측거더를 구성하는 콘크리트의 일측 단부에 I형 강거더가 노출되도록 매립되어 프리스트레스트 콘크리트보를 제작하는 단계;
    상기 공장에서 제작된 강합성보 및 프리스트레스트 콘크리트보를 현장으로 이송하는 단계;
    상기 강합성보의 양단부에 노출된 I형 강거더와 상기 프리스트레스트 콘크리트보에 매립된 I형 강거더의 노출부를 연결부재로 연결하고 상기 강합성보와 상기 프리스트레스트 콘크리트보로부터 각각 노출된 철근 및 쉬스관을 연결하는 단계;
    상기 강합성보와 상기 프리스트레스트 콘크리트보의 각각 노출된 철근 및 쉬스관이 연결되어 콘크리트로 타설/양생되는 하부 케이싱 콘크리트를 형성하는 단계;
    상기 연결된 강합성보와 상기 프리스트레스트 콘크리트보의 쉬스관에 긴장재를 삽입하고 프리스트레스를 도입하여 프리스트레스트 강합성보를 완성하는 단계
    를 포함하는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프리스트레스트 콘크리트보는 상기 강합성보와의 연결을 위해 콘크리트 내부에 I형 강거더가 부분적으로 매립되는 매립부를 가지며, 상기 I형 강거더에서 상기 매립부에 대응하는 부분의 복부판에 전단 연결재가 부착되는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 프리스트레스트 콘크리트보는 상기 강합성보와의 연결을 위해 콘크리트 내부에 I형 강거더가 부분적으로 매립되는 매립부를 가지며, 상기 I형 강거더에서 상기 매립부에 대응하는 부분의 단부에 전단 연결재가 구비된 단부판을 포함하는 프리스트레스트 강합성보의 제작방법.
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