KR100974305B1 - 정모멘트 구간용 거더와 부모멘트 구간용 거더 및 이를 이용한 다경간 교량시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다경간 교량시공에 있어서 정 모멘트 구간과 부 모멘트 구간의 거더를 각각 구분하여 설치하여 보다 효율적이고 경제적인 교량시공이 가능하도록 한 다경간 교량시공방법에 관한 것으로서, 상기 정 모멘트 구간용 거더와 부 모멘트 구간용 거더는 설치 후 발생하는 정모멘트와 부모멘트에 대하여 효과적으로 저항할 수 있어 보다 효과적이고 경제적인 다경간 교량시공 방법 제공이 가능하게 된다.

정모멘트, 부 모멘트 합성거더

Description

정모멘트 구간용 거더와 부모멘트 구간용 거더 및 이를 이용한 다경간 교량시공방법{CONTINUOUS BEAM BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING GIRDER FOR MULTI-SPAN}

본 발명은 정모멘트 구간용 거더와 부모멘트 구간용 거더 및 이를 이용한 다경간 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 다경간 교량시공에 있어서 정모멘트 구간과 부 모멘트 구간의 거더를 각각 구분하여 설치하여 보다 효율적이고 경제적인 교량시공이 가능하도록 한 다경간 교량시공방법에 관한 것이다.

종래 프리플렉스 합성빔 설치공법이 소개되어 있는 바 이를 살펴보면,

종래 프리플렉스 합성빔은 시간이 경과함에 따른 크리프, 건조수축에 의하여 하부케이싱에 도입된 압축응력이 감소하게 되고 이후 슬래브, 난간 및 방호벽등에 의한 2차 사하중, 활하중 등에 의하여 하부케이싱의 압축응력이 계속해서 더 감소하게 되는데 이러한 압축응력 감소를 보완하기 위하여,

도 1a와 같이 경간중앙부에 설치한 가지지점(A)에서 합성빔(10)에 상향력(화살표방향)을 작용시켜 합성빔을 들어 올려 하부케이싱(11)에 압축응력이 도입되도록 한 상태에서 슬래브(20)를 타설하고,

가지지점을 제거하여, 추후 외력에 대하여는 슬래브와 합성빔이 합성된 상태에서 최종 하부케이싱에 소요의 압축응력이 추가 도입되도록 하는 가지지점 상승 및 하강에 의한 프리플렉스 합성빔 설치방법이 소개되어 있다.

하지만 이러한 설치방법의 경우, 거더 자중에 대하여는 항상 거더 하부에 인장응력이 작용하고, 상향력을 작용시키면 슬래브와 합성 전 상태에서는 거더 하부에 압축응력, 슬래브를 타설하고 상향력을 제거하면 합성된 상태에서 다시 거더 상부에 인장응력이 생기는데, 슬래브와 합성전과 합성후의 단면차이에 의한 영향만큼 거더 하부에 압축응력, 상부에 인장응력이 도입될 수 밖에 없다는 문제점이 있었으며, 이러한 응력도입에 관한 메커니즘이 복잡하여 이를 정량적으로 조정하는 것은 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

즉, 프리플렉스 합성빔의 경우 가지지점에 의한 상향력을 준 상태에서 슬래브를 타설하게 되면, 합성빔 중앙에서 상향력에 의한 휨 부모멘트가 생기며 또한 도 1a와 같이 가지지점 부분이 지점이 되므로 합성빔은 실질적으로 2경간으로 되어 슬래브 하중에 의하여 가지지점에서 휨 부모멘트가 생기고 가지지점을 기준으로 그 좌우에서는 (대략 합성빔의 L/4, 3/4L 부근) 휨 정모멘트가 생겨 최종 합성빔에 작용하는 휨 모멘트의 정량적 조정 및 이를 고려한 설계방법이 매우 복잡하다는 문제점이 있었다.

또한 본 발명과 관련하여 슬래브일체형 합성거더(30)가 소개되어 있다.

즉, 도 1b와 같이 슬래브일체형 합성거더(30)는 중앙하부에 고임목을 포함하는 가지지점(A)에 지지되어 자중에 의하여 위로 만곡되어 휘어지도록 설치된 강재 거더(31); 및 상기 휘어진 강재거더 상부에 타설시킨 슬래브콘크리트(32)의 무게에 의하여 위로 더 만곡된 강재거더가 상기 슬래브콘크리트와 합성됨으로써 상기 강재거더(31)의 상연에는 인장응력이 도입된 상태가 유지되도록 하되, 횡방향으로 단위길이로 제작한 슬래브일체형 합성거더(30)를 제작하고,

상기 슬래브일체형 합성거더를 가설벤트를 포함하는 임시지지구조물사이에 횡방향으로 다수 설치하되, 강재거더의 복부 사이를 가로보에 의하여 횡방향으로 기계적 체결장치로 연결함과 더불어 슬래브가 서로 횡방향으로 접하도록 조립 설치하되, 상기 횡방향 연결을 해체하여 슬래브일체형 합성거더를 재사용할 수 있도록 한 것이다.

이에 상기 합성거더를 제작하는 공종은 본원 발명과 유사하나, 기본적으로 본 발명은 거더에 프리스트레스를 주기 위하여 상부콘크리트를 이용하고 상부콘크리트와 거더가 일체가 되어 상부콘크리트가 포함된 프리스트레스가 도입된 거더를 제작하는 방법으로써 프리스트레스가 도입된 거더를 교대 또는 교각위에 올려놓고 별도의 슬래브를 타설하여 상부콘크리트가 포함된 거더와 합성이 되게하는 형식으인 반면 상기 종래 슬래브일체형 합성거더는 슬래브와 거더를 합성시키는 과정에서 프리스트레스를 주는 방법으로 다경간 가교에 적용되는 점에서 차이가 있다.

이에 제작 공정과 관련하여 일명 TU거더(40)가 소개되어 있다.

즉, 도 1c와 같이 양 단이 단순 지지되도록 I형 강재를 설치하여, 상기 I형 강재의 자중에 의하여 I형 강재의 상연 및 하연에 압축응력 및 인장응력이 도입되도록 하는 제 1 단계; 상기 I형 강재의 하부플랜지에 거푸집을 설치한 후 상기 거 푸집에 콘크리트를 타설, 양생시킴으로서, 하부플랜지에 I형 강재에 도입된 상기 인장응력 및 압축응력이 구속되도록 함과 더불어 I형 강재의 하부플랜지와 일체로 합성되어 하부플랜지 단면적을 증가시켜 전체 I형 강재의 단면강성이 증가되도록 하는 단면확장용 구속콘크리트가 형성된 I형 강재거더를 제작하는 제 2단계; 및 상기 단면확장용 구속콘크리트가 형성된 I형 강재거더의 상, 하를 뒤집어 적치시키는 제 3단계;를 포함하는 강재거더 제작방법에 있어서,

적어도 I형 강재와 바닥판의 자중을 포함하는 2차고정하중을 고려한 하방 캠버가 양 단이 단순 지지되도록 I형 강재에 발생하도록 하고,

상기 단면확장용 구속콘크리트가 형성된 I형 강재가 그 양 단부로부터 내측으로 이동된 내측지점부에 의하여 단순 지지되도록 하고,

단면확장용 구속콘크리트가 형성된 I형 강재거더가 상,하 뒤집어 적치되도록 하는 것을 특징으로 하는 단면확장용 구속콘크리트가 형성된 I형 강재거더의 캠버 형성 및 적치방법이 소개되어 있다.

하지만 이러한 TU거더(40)는 거더 상부에 구속확장콘크리트를 형성시키는 것은 유사하나 전체적으로 제작초기 이후 뒤집어 소요의 응력을 도입하고자 한 것이므로 그 제작과정에 차이가 있을 수밖에 없어 본 발명과 구별될 수 있다.

또한 본 발명은 정모멘트 제작방법, 부모멘트 제작방법을 구분하여 다경간 교량에 효율적인 제작방법을 제시하였으나 상기 슬래브일체형 합성거더 또는 TU거더는 정모멘트 구간의 제작방법을 제시하고 있으며 제작공정이 본 발명과 서로 상이하고 따라서 구조역학적 메카니즘이 서로 다르다는 점에서 차이가 있다.

본 발명은 특히 2경간 이상의 다경간 교량을 시공함에 있어서, 교각과 교각사이 또는/ 및 교각과 교대 사이에는 정 모멘트 구간용 거더를 설치하고, 교각과 같은 지점부에는 부 모멘트 구간용 거더를 설치하되, 상기 정 모멘트 구간용 거더와 부 모멘트 구간용 거더는 설치 후 발생하는 정모멘트와 부모멘트에 대하여 효과적으로 저항하도록 함으로서 보다 효과적이고 경제적인 다경간 교량시공 방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

첫째, 정 모멘트 구간에 설치되는 거더의 경우 작용하는 정 모멘트에 저항하기 위하여 거더의 단면의 크기를 조정한다거나, 긴장재에 의한 프리스트레스를 더 도입하기 위한 수단을 사용하지 않고,

그 제작에 있어 거더의 상연에 인장응력이 하연에 압축응력이 자연스럽게 도입되도록 하는 방법을 사용하게 된다.

이를 위해 정 모멘트 구간에 설치되는 거더는

거더의 중앙하부가 고임목을 포함하는 가지지점(A)에 지지되어 자중에 의하여 위로 만곡되어 휘어지도록 설치된 I형 강재와 같은 강재거더;

상기 휘어진 강재거더의 상부플랜지의 주위에 설치되어 강재거더를 위로 더 만곡되어 휘어지도록 설치된 상부 콘크리트용 거푸집; 및

상기 거푸집 내부에 타설되어 강재거더를 위로 더 만곡되어 휘어지도록 함과 더불어 위로 만곡되어 휘어진 강재거더의 형태를 구속하도록 설치된 상부 콘크리트;로 구성되도록 하여 결국 정 모멘트 구간에 설치되어 작용하는 정 모멘트에 저항할 수 있도록 거더 상연에는 인장응력이 거더 하연에는 압축응력이 도입되도록 하였다.

이를 위해 부 모멘트 구간에 설치되는 거더는

양 단부가 고임목을 포함하는 가지지점(B,C)에 지지되어 자중에 의하여 아래로 만곡되어 휘어지도록 설치된 I형 강재와 같은 강재거더; 상기 휘어진 강재거더의 상부플랜지의 주위에 설치되어 강재거더를 아래로 더 만곡되어 휘어지도록 설치된 상부 콘크리트용 거푸집; 및 상기 거푸집 내부에 타설되어 강재거더를 아래로 더 만곡되어 휘어지도록 함과 더불어 아래로 만곡되어 휘어진 강재거더의 형태를 구속하도록 설치된 상부 콘크리트;로 구성되도록 하여 결국 부 모멘트 구간에 설치되어 작용하는 부 모멘트에 저항할 수 있도록 거더 상연에는 압축응력이 거더 하연에는 인장응력이 도입되도록 하였다.

나아가, 상기 부 모멘트 구간에 설치되는 거더는 상부 콘크리트에 인장응력이 작용하므로 인장응력에 취약한 상부 콘크리트를 보강하기 위하여 긴장재에 의한 압축 프리스트레스가 도입되도록 하였다.

또한, 각 거더의 거푸집은 강재거더에 고정되어 타설되는 콘크리트와 합성되도록 함으로서, 거푸집의 해체 작업공종이 배제될 수 있도록 하였고, 작용하는 하중에 대하여 보다 효과적인 강성을 가지도록 하였다.

이에, 각 거더를 교대, 교각에 설치한 후, 그 상부에 슬래브를 설치하여 교량이 완성되도록 하였다.

위에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에 사용되는 거더는 특별히 단면 강성을 증진시키기 위하여 단면 크기를 크게하거나 긴장재를 추가하는 방식을 이용하지 않으면서도 작용 하중에 효과적으로 저항할 수 있기 때문에 보다 경제적인 교량시공이 가능하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 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.

이하, 본 발명에 따른 정모멘트 구간용 거더와 부모멘트 구간용 거더 및 이를 이용한 다경간 교량시공방법을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

<정모멘트 구간용 거더(100)>

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 정모멘트 구간용 거더(100)의 제작공종을 개략적으로 도시한 것이다.

먼저, 강재 거더(110)를 준비하게 되는데, I형강을 이용해도 되고 빌트-업으 로 제닥된 강재빔을 이용해도 된다.

이러한 강재 거더(110)는 상부플랜지(111), 복부(112) 및 하부플랜지(113)로 구성됨을 도 2a로 확인할 수 있다.

이에 상기 강재 거더(110)를 소정의 제작장 부지에 먼저, 도 2a와 같이, 가지지점(A)에 고임목(120)을 설치하게 된다.

이러한 고임목은 강재 거더의 자중에 파손되지 않을 정도의 강성을 가진 원통형 또는 사각관형부재를 이용할 수 있으며, 가지지점(A)은 소정의 높이를 가지도록 제작된다.

이러한 고임목(120) 상부면에 강재거더(110)의 개략 중앙 하부가 지지되도록 한다.

이에 고임목(120)에 하부 저면이 지지되는 강재거더(110)가 일측으로 기울어져 전도되지 않도록 고임목 상부면에는 강재거더 하면이 안정적으로 지지되도록 파여진 홈 등을 형성시킬 수 있으며, 기타 유압잭이 설치된 ㄷ 자형 프레임과 같은 전도방지장치를 설치할 수도 있다.

이렇게 고임목(120)에 중앙 하부저면이 지지된 강재거더(110)는 그 자중에 의하여 위로 만곡되도록 휘어지게 되는데, 이로서 강재거더의 상연에는 인장응력이 발생하게 되고, 강재거더의 하연에는 압축응력이 발생하게 된다.

이러한 응력도입은 결국 정모멘트 구간용 거더가 예컨대, 교량하부구조물에 양 단부가 지지되도록 거치된 상태에서 외력(슬래브 자중 및 활하중 등)이 작용할 때 발생하는 거더 상연의 압축응력, 하연의 인장응력에 반대방향으로 작용하게 되 므로 그 만큼 거더가 저항해야할 단면력이 줄어든다는 장점이 있으므로 보다 효율적인 강재거더 단면설계가 가능하게 된다.

이러한 기술적 효과는 가지지점에 강재거더를 올려놓는 것만으로 가능하므로 굳이 종래와 같이 가지지점을 거치단계에서 상승, 하강시킬 필요가 없고, 단지 가지점(A) 자체의 높이를 조절할 수 있도록 함으로서 강재거더에 도입되는 응력의 크기를 조정할 수 있도록 한다.

이때 적용되는 강재거더에는 도 2b와 같이 위로 만곡되도록 휘어진 상태의 강재거더(110)의 상부플랜지 주위에 상부 콘크리트용 거푸집(130)을 설치하게 된다.

상기 상부 콘크리트용 거푸집(130)은 전체적으로 역 ㄷ자 형태로 제작된 강재거푸집으로서 크게 하부거푸집판(131)과 양측거푸집판(132)으로 구성된다.

상기 하부거푸집판(131)은 강재 거더(110)의 상부플랜지(111)의 하부에 위치한 복부(112) 양 측면에 수평하게 연장되는 강재판으로서 상부플랜지의 폭보다 더 연장될 정도로 세팅한다.

상기 양측거푸집판(132)은 상기 하부거푸집판(131)의 양 측 단부로부터 상방으로 연장되도록 하되, 강재거더의 상부플랜지(111)의 상면 높이까지 형성되도록 한 강재판이다.

이에 상부 콘크리트용 거푸집(130)은 상부가 개방된 형태로 설치되며, 그 내부에는 콘크리트용 철근이 더 배치될 수 있다. 이러한 철근은 상부 콘크리트용 거푸집(130)은 내부 공간에 배근되도록 하는데 복부(112)를 관통하여 설치될 수도 있 다.

이러한 상부 콘크리트용 거푸집(130)은 강재거더의 동일한 재질로서 강재거더의 복부에 고정되어 단면강성을 크게 하는 역할을 하게 되는 고정 거푸집임을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 상부 콘크리트용 거푸집(130)은 강재 거더(110) 준비 또는 제작 시 미리 설치되도록 함이 바람직하다.

그 형성위치가 상부플랜지(111)의 상면보다 더 높게 형성되도록 하면 상부플랜지 상면을 기준으로 그 위에 형성되는 거푸집은 추후 타설되는 슬래브에 매립되도록 할 수 있어 슬래브와의 일체성을 보다 확실하게 할 수 있다.

본 발명에서는 상기 거푸집의 높이를 상부플랜지(111)의 상면에 해당하는 높이를 가진 거푸집을 기준으로 살펴본다.

이러한 거푸집은 그 형태에 따라 일정한 무게를 가지고 있으므로 강재 거더(110)에 설치된 경우 강재 거더(110)를 더 아래로 만곡되게 휘어지도록 하게 되는데 이로서 강재 거더(110)의 상연에는 압축응력이 하연에는 인장응력이 더 발생하게 됨을 알 수 있다.

이에 상기 상부 콘크리트용 거푸집(130)의 설치가 완료되면 상부 콘크리트용 거푸집(130) 내부 공간에 상부 콘크리트(140)를 타설하게 된다.

이와같이 타설된 상부 콘크리트(140)는 그 무게로 인하여 강재 거더(110)를 더욱 아래로 만곡되게 휘어지도록 하게 되는데 이로서 강재 거더(110)의 상연에는 압축응력이 하연에는 인장응력이 더 발생하여 누적되도록 함을 알 수 있다.

본 발명에서는 이러한 누적된 응력들이 추후 교량하부구조물에 거치될 때 발 생하는 정 모멘트에 저항할 수 있도록 그 정량적인 조정을 한다.

이에 상기 상부 콘크리트(140)가 타설 후 시간이 경과됨에 따라 양생되면 아래로 만곡되어 휘어진 상태의 강재거더를 구속하게 되어, 누적된 응력들이 강재거더에 잔류되도록 하게 된다.

이에, 본 발명의 정모멘트 구간용 거더(100)는 상연에 상부 콘크리트가 거푸집과 함께 강재 거더와 합성된 상태로 된 것을 이용하게 된다.

<부모멘트 구간용 거더(200)>

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 의한 부모멘트 구간용 거더(200)의 제작공종을 개략적으로 도시한 것이다.

먼저, 역시 강재 거더(210)를 준비하게 되는데, I형강을 이용하되 되고 빌트-업으로 제닥된 강재빔을 이용해도 된다.

이러한 강재 거더(210)도 상부플랜지(211), 복부(212) 및 하부플랜지(213)로 구성됨을 도 3a로 확인할 수 있다.

이에 상기 강재 거더(210)를 소정의 제작장 부지에 먼저, 도 3a와 같이, 가지지점(B,C)에 고임목(220)을 설치하게 된다.

이러한 고임목은 강재 거더의 자중에 파손되지 않을 정도의 강성을 가진 원통형 또는 사각관형부재를 이용할 수 있으며, 가지지점(B,C)는 소정의 높이를 가지도록 제작된다.

이러한 고임목(220) 상부면에 강재거더(210)의 양 단부 하부가 지지되도록 한다.

이에 고임목(220)에 하부 저면이 지지되는 강재거더(210)가 일측으로 기울어져 전도되지 않도록 고임목 상부면에는 강재거더 하면이 안정적으로 지지되도록 파여진 홈 등을 형성시킬 수 있으며, 기타 유압잭이 설치된 ㄷ 자형 프레임과 같은 전도방지장치를 설치할 수도 있다.

이렇게 고임목(220)에 양 단부 저면이 지지된 강재거더(210)는 그 자중에 의하여 아래로 만곡되도록 휘어지게 되는데, 이로서 강재거더의 상연에는 압축응력이 발생하게 되고, 강재거더의 하연에는 인장응력이 발생하게 된다.

이러한 응력도입은 결국 부모멘트 구간용 거더가 예컨대, 교량하부구조물(지점부로서 교각)에 중앙부위가 지지되도록 거치된 상태에서 외력(슬래브 자중 및 활하중 등)이 작용할 때 발생하는 거더 상연의 인장응력, 하연의 압축응력에 반대방향으로 작용하게 되므로 그 만큼 거더가 저항해야할 단면력이 줄어든다는 장점이 있으므로 보다 효율적인 강재거더 단면설계가 가능하게 된다.

이러한 기술적 효과는 가지지점에 강재거더를 올려놓는 것만으로 가능하므로 굳이 종래와 같이 가지지점를 거치단계에서 상승, 하강시킬 필요가 없고, 단지 가지지점(B,C) 자체의 높이를 조절할 수 있도록 함으로서 강재거더에 도입되는 응력의 크기를 조정할 수 있도록 한다.

다음으로는 도 3b와 같이 아래로 만곡되도록 휘어진 상태의 강재거더(210)의 상부플랜지 주위에 상부 콘크리트용 거푸집(230)을 설치하게 된다.

상기 상부 콘크리트용 거푸집(230)도 전체적으로 역 ㄷ자 형태로 제작된 강재거푸집으로서 크게 하부거푸집판(231)과 양측거푸집판(232)으로 구성된다.

상기 하부거푸집판(231)은 강재 거더(210)의 상부플랜지(211)의 하부에 위치한 복부(212) 양 측면에 수평하게 연장되는 강재판으로서 상부플랜지의 폭보다 더 연장될 정도로 세팅한다.

상기 양측거푸집판(232)은 상기 하부거푸집판(231)의 양 측 단부로부터 상방으로 연장되도록 하되, 강재거더의 상부플랜지(211)의 상면 높이까지 형성되도록 한 강재판이다.

이에 상부 콘크리트용 거푸집(230)도 상부가 개방된 형태로 설치되며, 그 내부에는 콘크리트용 철근이 더 배치될 수 있다. 이러한 철근은 상부 콘크리트용 거푸집(230)은 내부 공간에 배근되도록 하는데 복부(212)를 관통하여 설치될 수도 있다.

이러한 상부 콘크리트용 거푸집(230)은 강재거더의 동일한 재질로서 강재거더의 복부에 고정되어 단면강성을 크게 하는 역할을 하게 되는 고정 거푸집임을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 상부 콘크리트용 거푸집(230)은 강재 거더(210) 준비 또는 제작 시 미리 설치되도록 함이 바람직하다.

그 형성위치가 상부플랜지(211)의 상면보다 더 높게 형성되도록 하면 상부플랜지 상면을 기준으로 그 위에 형성되는 거푸집은 추후 타설되는 슬래브에 매립되도록 할 수 있어 슬래브와의 일체성을 보다 확실하게 할 수 있다.

본 발명에서는 상기 거푸집의 높이를 상부플랜지(211)의 상면에 해당하는 높이를 가진 거푸집을 기준으로 살펴본다.

이러한 거푸집은 그 형태에 따라 일정한 무게를 가지고 있으므로 강재 거 더(210)에 설치된 경우 강재 거더(210)를 더 아래로 만곡되게 휘어지도록 하게 되는데 이로서 강재 거더(210)의 상연에는 압축응력이 하연에는 인장응력이 더 발생하게 됨을 알 수 있다.

이에 상기 상부 콘크리트용 거푸집(230)의 설치가 완료되면 상부 콘크리트용 거푸집(230) 내부 공간에 상부 콘크리트(240)를 타설하게 된다.

이와 같이 타설된 상부 콘크리트(240)는 그 무게로 인하여 강재 거더(210)를 더욱 아래로 만곡 되게 휘어지도록 하게 되는데 이로서 강재 거더(210)의 상연에는 압축응력이 하연에는 인장응력이 더 발생하여 누적되도록 함을 알 수 있다.

본 발명에서는 이러한 누적된 응력들이 추후 교량하부구조물인 지점부에 거치될 때 발생하는 부 모멘트에 저항할 수 있도록 그 정량적인 조정을 한다.

이에 상기 상부 콘크리트(240)가 타설 후 시간이 경과됨에 따라 양생되면 아래로 만곡되어 휘어진 상태의 강재거더를 구속하게 되어, 누적된 응력들이 강재거더에 잔류되도록 하게 된다.

이에, 본 발명의 부모멘트 구간용 거더(200)는 상연에 상부 콘크리트가 거푸집과 함께 강재 거더와 합성된 상태로 된 것을 이용하게 된다.

나아가, 부 모멘트 구간용 거더(200)의 경우에는 부 모멘트가 발생하는 부위에 설치되기 때문에 거더의 상연에 인장응력 발생하게 된다.

이때, 상부 콘크리트는 인장응력에 취약하므로 누적된 압축응력이라 할지라도 작용하는 인장응력에 다소 취약성을 보일 수 있다.

이에 부모멘트 구간용 거더(200)의 상부 콘크리트(240)에는 양생 후, 긴장 재(250)를 길이방향으로 형성되도록 하고, 그 양 단부에 정착장치(260)를 이용하여 긴장 후, 정착시킴으로서 압축 프리스트레스가 더 도입될 수 있도록 하게 된다.

이러한 압축 프리스트레스 도입은 상부 콘크리트(240) 전 길이에 걸쳐 도입시킬 수도 있지만, 지점부에 있어 가장 큰 인장응력이 작용하는 부위에 선택적으로 도입시킬 수도 있다.

<정모멘트 구간용 거더(100)와 부모멘트 구간용 거더(200)를 이용한 다경간 교량시공방법>

도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 정모멘트 구간용 거더(100)와 부모멘트 구간용 거더(200)를 이용하여 다경간 즉, 2경간 교량을 시공하는 공종을 개략 도시한 것이다.

먼저, 도 4a와 같이 양 쪽에 서로 이격된 교대(300)를 먼서 시공하게 된다. 이러한 교대(300) 사이 중앙에는 교각(400)을 시공하게 된다.

이에 교대(300)와 교각(400) 사이는 정모멘트 구간, 교각(400) 부위는 부 모멘트 구간이라 할 수 있다.

이는 거더를 교대 및 교각에 설치하고, 슬래브를 거더 상부에 형성시켜 교량을 시공할 대, 슬래브와 2차 고정하중 및 활하중이 작용할 때 거더와 슬래브에 작용하는 휨 모멘트를 기준으로 지칭한 것이다.

이에 교대와 교각 사이는 휨 정모멘트(M+)가 작용하게 되고, 교각인 지점부에서는 휨 부모멘트(M-)가 발생하게 되므로 이에 저항할 수 있는 거더를 각각 설치하게 된다.

이에 지점부인 상기 교각(400)에는 앞서 살펴본 부 모멘트 구간용 거더(200)를 거치하게 되는데, 예컨대 상기 부 모멘트 구간용 거더(200)의 개략 중앙부가 교각(400) 상부에 교량받침과 같은 지지장치에 의하여 지지되도록 설치하게 된다.

지점부를 기준으로 양 측방에 별도의 가설벤트를 설치하여 지점부로부터 이격된 위치에 세팅된 부 모멘트 구간용 거더(200)의 양 단부가 필요이상으로 하방으로 휘어지지 않도록 하기 위함이나, 부 모멘트 구간용 거더(200)의 길이를 조정하여 지점부(부모멘트 구간)보다 약간 길게 형성된 부 모멘트 구간용 거더(200)를 사용하면 굳이 가설벤트를 설치하지 않아도 된다.

이에 부 모멘트 구간용 거더(200)가 설치되면, 교대(300)와 교각(400) 사이에 정 모멘트 구간용 거더(100)를 설치하게 되는데, 각각의 거더(100,200)는 강재 거더(110,210)로 구성되므로 강재거더를 서로 거셋플레이트, 볼트 및 너트를 이용하여 서로 간단하게 연결시킬 수 있다.

이에 미리 거더의 양 단부에는 거셋플레이트를 설치해 놓고 크레인과 같은 인양장비로 정 모멘트 구간용 거더(100)를 세팅하면서 부 모멘트 구간용 거더(200)와 서로 연결되도록 한다.

이때, 교대(300)에도 교량 받침을 미리 설치하여 정 모멘트 구간용 거더(100)의 설치가 가능하도록 하게 된다.

또한, 횡방향으로도 병렬로 부 모멘트 구간용 거더(200)와 정 모멘트 구간용 거더(100)를 설치하게 될 것이며, 이에 거더가 서로 먼저 연결되어 연속교 형태가 됨을 알 수 있다.

다음으로는 거더들(100,200)의 상부에 통상의 슬래브용 거푸집, 데크플레이트 등을 이용하여 슬래브(500)를 형성시키게 된다.

이러한 슬래브(500)는 콘크리트를 타설하여 형성시킬 수도 있지만 프리캐스트 바닥판을 이용할 수도 있다.

이와 같이 최종 슬래브(500) 설치가 완료되면 교량이 완성되는데, 슬래브(500) 상면에는 중분대, 가드레일과 같은 구조물이 더 형성되고, 포장층이 더 형성되어 최종 교량시공이 완성되게 될 것이다.

최종 완성된 교량에 있어서, 교통하중 등이 작용하게 되면 도 3a와 같이 휨 정모멘트와 부 모멘트가 발생하게 되는데, 휨 정모멘트의 경우 정 모멘트 구간용 거더(100)가 저항하게 되고, 휨 부모멘트의 경우 부 모멘트 구간용 거더(200)가 저항하게 되는데 이러한 거더들은 구조적으로 서로 연결된 상태에서 슬래브(500)와 합성되어 저항하므로 보다 효과적인 하중저항이 가능하게 된다.

또한, 상기 휨 모멘트들에 저항하기 위하여 거더들에 추가적인 단면증가, 긴장재의 추가 배치가 요구되지 않으므로 거더 제작 비용 및 PT 작업에 의한 공사비를 절감할 수 있고, 거더들의 제작을 위한 여러 비용을 획기적으로 절감할 수 있게 된다.

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 종래의 가지지점 상승에 의한 프리플렉스 합성빔의 제작, 설치방법, 제작공종이 유사한 가교 및 거더를 도시한 것이다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 정모멘트 구간용 거더의 제작공종의 순서도,

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 부모멘트 구간용 거더의 제작공종의 순서도,

도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명에 의한 다경간 교량시공 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 정모멘트 구간용 거더

200: 부모멘트 구간용 거더

300,400: 교대, 교각

500: 슬래브

Claims (7)

1. 교대와 교각 사이 또는 교각과 교각 사이의 정모멘트 구간에 설치되는 정모멘트 구간용 거더로서

   중앙하부가 고임목과 같은 가지지점(A)에 지지되어 자중에 의하여 위로 만곡되어 휘어지도록 설치된 I형 강재와 같은 강재거더;

   상기 휘어진 강재거더의 상부플랜지의 주위에 설치되어 그 무게에 의하여 강재거더를 위로 더 만곡되어 휘어지도록 설치된 상부 콘크리트용 거푸집; 및

   상기 거푸집 내부에 타설되어 강재거더를 위로 더 만곡되어 휘어지도록 함과 더불어 위로 만곡되어 휘어진 강재거더의 형태를 구속하도록 설치된 상부 콘크리트;에 의하여 거더 상연에는 인장응력이 거더 하연에는 압축응력이 도입되도록 제작되며,

   상기 상부 콘크리트용 거푸집은 상부가 개방된 역 ㄷ자 단면의 강재거푸집으로서, 강재거더의 상부플랜지 하방의 복부 양측에 수평하게 연장된 하부거푸집판; 상기 하부거푸집판 양 단부 상방으로 연장되는 양측거푸집판으로 형성되되 그 높이가 상부플랜지의 상면에 맞추어져 강재거더에 고정된 고정거푸집으로서, 그 내부로 타설되는 상부 콘크리트와 일체화되어 상기 강재거더, 상부 콘크리트용 거푸집 및 상부 콘크리트가 서로 합성되도록 한 정모멘트 구간용 거더.
2. 삭제
3. 교각과 같은 지점부의 부 모멘트 구간에 설치되는 부모멘트 구간용 거더로서

   양 단부가 고임목과 같은 가지지점(B,C)에 지지되어 자중에 의하여 아래로 만곡되어 휘어지도록 설치된 I형 강재와 같은 강재거더;

   상기 휘어진 강재거더의 상부플랜지의 주위에 설치되어 강재거더를 아래로 더 만곡되어 휘어지도록 설치된 상부 콘크리트용 거푸집; 및

   상기 거푸집 내부에 타설되어 강재거더를 아래로 더 만곡되어 휘어지도록 함과 더불어 아래로 만곡되어 휘어진 강재거더의 형태를 구속하도록 설치된 상부 콘크리트;에 의하여 거더 상연에는 압축응력이 거더 하연에는 인장응력이 도입되도록 제작되며,

   상기 상부 콘크리트용 거푸집은 상부가 개방된 역 ㄷ자 단면의 강재거푸집으로서, 강재거더의 상부플랜지 하방의 복부 양측에 수평하게 연장된 하부거푸집판; 상기 하부거푸집판 양 단부 상방으로 연장되는 양측거푸집판으로 형성되되 그 높이가 상부플랜지의 상면에 맞추어져 강재거더에 고정된 고정거푸집으로서, 그 내부로 타설되는 상부 콘크리트와 일체화되어 상기 강재거더, 상부 콘크리트용 거푸집 및 상부 콘크리트가 서로 합성되도록 한 부 모멘트 구간용 거더.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서, 상기 상부 콘크리트에는 길이방향으로 긴장재 가 추가로 설치되어 상기 상부 콘크리트에 압축 프리스테스가 도입되도록 한 부모멘트 구간용 거더.
6. 교대와 교각 사이, 교각과 교각 사이의 정모멘트 구간과 교각과 같은 지점부의 부 모멘트 구간이 연속되는 2경간 이상의 교량시공방법에 있어서,

   상기 부모멘트 구간에 제 3항의 부모멘트 구간용 거더를 설치하고,

   상기 정모멘트 구간에 제 1항의 정모멘트 구간용 거더를 설치하고,

   상기 부모멘트 구간용 거더와 정모멘트 구간용 거더를 거셋플레이트, 볼트 및 너트를 이용하여 서로 연결시키고,

   상기 부모멘트 구간용 거더와 정모멘트 구간용 거더 상부에 슬래브를 설치하는 단계를 포함하는 정모멘트 구간용 거더와 부모멘트 구간용 거더를 이용한 다경간 교량시공방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 부모멘트 구간용 거더의 상부 콘크리트에는 길이방향으로 긴장재 및 정착장치가 추가로 설치되어 상기 상부 콘크리트에 압축 프리스트레스가 도입되도록 한 정모멘트 구간용 거더와 부모멘트 구간용 거더를 이용한 다경간 교량시공방법.

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