KR100984248B1 - 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법 - Google Patents

Abstract

피에스씨 거더의 단면효율을 증진시켜 장지간의 거더교를 시공할 수 있도록 하되, 합성거푸집 패널을 이용하여 바닥판용 거푸집을 설치하지 않고서 피에스씨 거더교를 시공할 수 있도록, 피에스씨 거더의 상부플랜지는 상방 및 횡방향으로 확폭시킨 후 바닥판 철근배근의 정착 및 부착성능의 저하의 문제점을 해결하기 위하여 횡방향 강성연결재를 이용하여 바닥판 주철근 역할을 할 수 있도록 하여 바닥판 주철근 연결상세를 개선하고, 상기 확장된 상부 플랜지들 양측 상면에는 내부로부터 상방으로 돌출되는 “I" 또는 “ㅗ" 단면의 강재로써 횡방향 연결홀이 종방향으로 다수 형성되도록 한 전단연결부재가 형성된 피에스씨 거더; 및 상기 횡방향 연결홀에 삽입되어 전단연결부재에 체결되도록 설치하여 인접한 피에스씨 거더가 서로 구조적으로 일체화되도록 연결된 횡방향 강성연결재;를 포함하는 바닥판 주철근 대체가 용이하도록 한 피에스씨 거더 및 이를 이용한 교량시공방법이 개시된다.

Description

상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법{BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING STRENGTH CONNECTOR DETAIL FOR CURING PANNEL OF UPPER STRENGTH REINFORCING BLOCK}

본 발명은 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법에 대한 것이다. 더욱 구체적으로 피에스씨 거더의 단면효율을 증진시켜 장지간의 거더교를 시공할 수 있도록 하되, 바닥판 콘크리트 타설용 거푸집을 별도로 설치하지 않고서 피에스씨 거더교를 시공할 수 있도록 상부플랜지를 상방 및 횡방향으로 확폭시킨 후 바닥판 철근배근의 정착 및 부착성능 저하의 문제점을 해결하기 위하여 바닥판 주철근 역할을 할 수 있으면서도 상단돌출블록의 제작에도 유용하게 이용할 수 있는 전단연결부재를 배치하여 바닥판 주철근 연결 상세를 개선한 피에스씨 거더교, 그 제작 및 그 시공방법에 대한 것이다.

콘크리트에 발생하는 인장응력을 상쇄하기 위하여 미리 압축응력을 도입한 콘크리트를 프리스트레스트 콘크리트(Prestressed Concrete, PSC)라 하며, 이때 콘크리트에 도입되는 프리스트레스는 PS 강재(PC 강선, PC 강봉 등)를 인장한 채 콘크리트에 정착함으로써 도입된다.

이러한 PSC 구조의 등장은 인장에 취약한 철근콘크리트(RC) 구조의 단점을 극복할 수 있는 계기를 만들어 주었다. 현재 PS 강재의 사용이 활발해지고 다양한 공법들이 개발되면서 PSC 구조의 시공이 광범위하게 이루어지고 있는 실정이다.

특히, 국내 교량 시공분야에서 도 1a와 같이 피에스씨 거더(10)를 갖는 거더교가 다른 형식의 교량에 비하여 많이 시공되고 있으며, 중소 지간 규모의 교량이 대다수인 우리나라 실정에 비추어 볼 때 그 수요가 계속 증가할 것으로 전망되고 있다.

지금까지의 피에스씨 거더를 이용한 교량 시스템에서는, 피에스씨 거더를 공장 또는 교량 시공현장 인근의 장소에서 제작하고, 이를 현장에 운반하여 교각 사이 또는 교각과 교대 사이에 거치한 후 현장 타설 방식으로 바닥판 콘크리트와 가로보를 시공하였다.

그러나 교량 바닥판을 현장 타설 콘크리트로 시공하는 경우, 동바리 설치, 거푸집 제작 등 인력에 의한 작업이 필요하기 때문에 시공비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 현장 타설 콘크리트 교량 바닥판 대신에 공장 또는 현장 부근의 장소에서 교량 바닥판을 사전에 제작한 후, 이를 현장으로 이송하여 피에스씨 거더와 결합하여 교량 바닥판을 시공하는 방법이 제안되었다.

하지만 이러한 방법도 거더와 교량 바닥판의 연결 과정 및 별도의 가로보 설치로 인한 시공비가 추가로 소요되고, 피에스씨 거더와 바닥판 연결부의 합성거동에 제약이 발생될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 피에스씨 거더의 경우 단면강성 증진을 위하여 다양한 노력이 소개된 바 있는데,

예컨대, 도 1b와 같이 분절형 SPC 거더(10, SPLICED PRESTRESSED GIRDER)가 소개되어 있는데, 상부플랜지 내부에 강재(30)가 매립되도록 하여 상부플랜지에 대한 압축력에 대한 강성을 증진시키는 예도 소개되어 있다.

하지만, 이러한 피에스씨 거더에 매립되도록 하는 강재는 피에스씨 거더의 연장길이 방향 즉, 종방향으로의 휨 강성 증진에 효과적일지 모르지만 피에스씨 거더의 횡방향 연결강성에는 그다지 효과적이지 못하다는 점에서 효율성이 떨어질 수밖 에 없다는 문제점이 있었다.

또한 피에스씨 거더의 단면형태를 도 1c와 같이 벌브-티(Bulb-T) 형태로 하여 상부플랜지 횡방향폭 등을 확장시킬 수 있도록 하여 이를 확장하여 상부플랜지가 바닥판 대체 기능을 할 수 있도록 하는 예도 소개되어 있다.

나아가 피에스씨 거더의 상부플랜지 중앙은 상방으로 돌출된 블록형태로 형성시켜 피에스씨 거더의 단면강성을 결정하는 피에스씨 거더의 단면높이를 크게 형성시키는 예도 소개되어 있다.

그러나, 이와 같이 상방으로 돌출되거나 상부플랜지 횡방향폭 등을 확장시키는 경우 기존 거더 단면과 추가로 타설되는 바닥판 콘크리트의 주철근을 연결하는데 제약을 받게 되어 철근정착 및 부착강도의 저하가 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 바닥판(40)을 저면에서 지지하는 거더(10)가 횡방향으로 서로 이격되어 설치되어 있을 때, 설사 이러한 이격거리가 좁게 형성되는 경우라 할지라도 바닥판 두께 등에 의하여 바닥판 콘크리트를 타설할 때, 거더 상부플랜지 사이에서 바닥판 콘크리트의 누출을 방지하기 위한 마감판을 설치하게 된다.

하지만 이러한 마감판은 두께가 얇아 콘크리트 타설 시 위치가 이탈되거나 추후 균열 등의 하자가 발생할 경우가 있다.

이에 상기 마감판을 구조부재로 작용할 수 있도록 하기 위해서는 마감판의 두께를 증가시켜야 하지만 이러한 두께 증가에 따른 마감판의 강성 확보문제가 발생할 수 있어 이를 개선할 여지가 있었다.

이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 피에스씨 거더의 횡방향 연결강성을 확보할 수 있도록 하면서도 종방향 휨 강성을 효율적으로 확보할 수 있도록 하여 보다 경제적이고 구조적으로 효율적인 피에스씨 거더 및 그 시공방법을 제공하고,

피에스씨 거더의 피에스 긴장재(피에스 긴장재)의 긴장 효율을 극대화시켜 경제성을 높이는 동시에 피에스씨 거더의 과긴장을 예방하여 바닥판 교체 시에도 안정성을 확보할 수 있고,

또한 거더의 형고를 낮게 형성하여 전체 종단계획을 효율적으로 활용할 수 있도록 함으로써 구조적 안정성과 경제성을 제공하고, 피에스씨 거더 단부 측면에 2차 강선의 정착구를 설치하여 바닥판 시공 후 2차 강선을 시공할 때 충분한 공간을 제공하여 시공성을 향상시킬 수 있는 상단 돌출형 확폭 플랜지를 갖는 피에스씨 거더 구조를 제공하고,

특히 피에스씨 거더의 상단돌출블록을 형성시킴에 있어 전단연결부재를 이용하여 형성시킬 수 있도록 함으로써 피에스씨 거더의 제작상의 편의성을 확보할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 합성거더를 형성한 후 합성 거더를 교각 또는 교대 위에 거치하고 합성거더의 교량 바닥판 및 가로보와 이웃하는 합성거더들의 교량 바닥판을 거더연결용 전단연결부재 및 횡방향 강성연결재를 이용하여 충분히 강성을 확보할 수 있도록 하고, 횡방향 강성연결재가 바닥판 정모멘트부 주철근 역할을 할 수 있도록 하여 바닥판의 횡방향 연결 상세를 개선함으로써 공정의 간소화에 의해 공사기간을 대폭 단축하고,

또한 전단연결부재를 확폭된 상부플랜지의 내부철근에 안착시키는 방식으로 설치될 수 있도록 하여 전단연결부재를 내부철근과 일체화시켜 횡방향 강성연결재가 보다 안정적으로 세팅될 수 있도록 하고,

나아가 바닥판 콘크리트 타설 시 보다 안정정이고 작업성이 뛰어나면서도 피에스씨 거더의 상부플랜지 이격거리에 따른 마감판의 기능을 충분히 확보할 수 있도록 하고,

나아가 피에스씨 거더교의 장경간화를 가능하게 하며, 거더 하단부를 적절한 크기의 압축 응력 상태로 만들 수 있어 균열 발생 가능성을 대폭 저감시킬 수 있도록 제작하는 피에스씨 합성 거더를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명은

첫째, 피에스씨 거더의 단면형태는 상부플랜지가 횡방향으로 확폭되도록 하되, 피에스씨 거더의 상면 중앙에는 전체 연장길이에 걸쳐 상단돌출블록이 더 형성되도록 하여 피에스씨 거더의 상부플랜지 상면은 상기 상단돌출블록에 의한 피에스씨 거더의 단면높이가 확폭된 상부플랜지 상면의 단면높이보다 더 커지도록 하고,

또한, 상기 상단돌출블록의 상면에는 내부로부터 상방으로 돌출되어 바닥판에 매립되도록 하는 전단철근이 돌출되도록 형성되도록 함으로써, 피에스씨 거더의 상단돌출블록이 바닥판의 일부로써 기능하도록 하고,

또한, 전단연결부재는 강성증가를 위해 형성된 상단돌출블록을 형성시키기 위한 거푸집으로서 작용하도록 상단돌출블록의 측면에 위치하도록 하고, 추가로 전단연결부재를 횡방향으로 이격시켜 추가 설치하여 종방향 및 횡방향 강성증가를 충분히 확보할 수 있도록 하였다.

둘째, 거더 단면 형태에 있어, 상부플랜지를 횡방향으로 확폭시켜 바닥판(슬래브) 시공을 위한 거푸집 설치공종이 배제되도록 하되, 횡방향 연결강성을 증진시킴과 더불어 종방향 휨 강성을 효과적으로 확보하기 위하여, 상기 상부플랜지 양 측 상면에 하부가 매립된 강판 형태의 추가 전단연결부재가 형성되도록 하고, 상기 전단연결부재는 횡방향 연결홀을 형성시켜,

인접한 피에스씨 거더의 추가 전단연결부재가 횡방향 강성연결재를 통해 연결되어 결과적으로 확폭된 상부플랜지를 구비한 피에스씨 거더가 서로 횡방향으로 서로 일체화되도록 하였다.

이에 상기 횡방향 강성연결재는 단순 연결 철근을 사용하지 않고 일정한 직경을 가진 나사산이 가공된 바(bar, 강봉등) 형태의 구조부재로 제작된 것을 이용하여 바닥판 주철근의 배근에 따른 정착 및 부착성능이 저하되는 시공성을 개선하고, 바닥판에 있어 횡방향 강성도 증진될 수 있도록 하였다.

셋째, 상기 전단연결부재들은 바닥판에 있어 종방향으로 배치되는 내부철근 역할도 함께 할 수 있도록 하고, 전단연결부재의 상부면에는 별도로 바닥판 철근용 상부안착홈이 형성되도록 하여 바닥판 철근의 배치를 용이하도록 하였다.

또한, 상기 전단연결부재들의 하부면에는 확폭된 상부플랜지 내부철근용 하부안착홈이 형성되도록 하여 전단연결부재의 위치 세팅 및 안정적인 설치가 가능하도록 하였다.

또한, 상기 전단연결부재들의 하부에는 보다 안정적인 위치 세팅을 위하여 수직판재 형태의 전단연결부재 하부에 수평판재를 더 형성시키고, 수평연결홈을 통해 안착홈과 연속성을 가질 수 있도록 하였다.

또한 전단연결부재는 확폭된 상부플랜지의 내부철근과 일체화되어 전단연결부재와 상부플랜지의 구조적 일체성을 확보하면서도 전단연결부재의 설치작업이 용이해져 이를 종방향으로 연속 또는 이격시켜 원하는 위치에 용이하게 세팅될 수 있도록 하였다.

넷째, 상기 피에스씨 거더는 제작단계, 거치단계 및 바닥판 콘크리트 타설 전, 후 단계에 걸쳐 순차적으로 시기를 달리하여 긴장 후 정착되는 피에스 긴장재가 설치되도록 하여 피에스 긴장재에 의한 프리스트레스 도입의 효율성이 증진되도록 하였다.

다섯째, 인접한 확폭된 상부플랜지 측면 사이에는 일정한 이격거리가 있어 바닥판 콘크리트 타설 시 누출되므로 이를 방지하기 위하여 합성거푸집패널을 설치하되 이러한 합성거푸집패널은 내부에 와이어 메쉬가 매설된 수평판; 및 상기 수평판 상면으로 돌출형성된 전단철근;을 포함하도록 제작된 것이 이용되어 상기 합성거푸집 패널이 바닥판 콘크리트와 일체로 합성되도록 하였다. 이때 상기 합성거푸집패널은 아치 형태로 제작된 것을 이용할 수 있도록 하되, 상기 합성거푸집패널을 보다 안정적으로 설치하기 위하여 걸림턱을 확폭된 상부플랜지 상면에 돌출되도록 설치하였다.

본 발명에 의한 피에스씨 거더는 상부플랜지가 상방 및 횡방향으로 확폭되도록 구성하여 단면강성을 효율적으로 증진시키고, 종방향 및 횡방향 연결강성에 모두 기여할 수 있는 전단연결부재 및 횡방향 강성연결재를 설치함에 따라 구조적으로 매우 유리한 설치구조가 되며, 상방으로 확폭시키기 위한 상단돌출블록의 형성에 있어 전단연결부재를 이용하여 피에스씨 거더의 제작이 용이하며 보다 장지간의 피에스씨 거더교 시공이 가능하게 된다.

또한 피에스씨 거더의 상단돌출블록과, 전단연결부재를 거더의 주부재로 이용하여 피에스씨 거더의 단면계수를 증가시켜 거더의 형고를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 피에스씨 거더의 상부플랜지가 바닥판의 일부로써 기능하도록 하여 현장타설용 바닥판 두께를 보다 얇게 형성시킬 수 있어, 종래 피에스씨 거더의 바닥판 두께에 의한 것보다 2차 고정하중의 감소 효과가 있게 되며,

상방 및 횡방향으로 확폭된 상부플랜지 및 종방향으로 연장되는 횡방향 강성연결재를 사용하기 때문에 바닥판 주철근의 배치상세를 개선시켜 시공성을 향상시킬 수 있으며, 피에스 긴장재에 의한 1차 긴장시 종래 공법에 비하여 피에스씨 거더 강성을 더 크게 활용할 수 있게 되어 1차 프리스트레스 도입력을 크게 적용할 수 있게 된다.

또한 시공 단계별 프리스트레스를 도입함으로서 바닥판 강성도 합성단면으로 저항할 수 있도록 설계가 가능하게 된다.

이에 기존의 피에스씨 거더 제작단가로, 합성 프리플렉스계열 공법과 동등한 형고 및 지간장 확보가 가능하게 되며, 바닥판 타설시 별도의 거푸집 설치가 필요 없어 시공성 및 경제성이 우수하게 된다.

횡방향 강성연결재의 설치로 횡방향 강성을 확보할 수 있도록 함과 더불어 바닥판 주철근의 역할을 함으로서 하중재하 시 하중 횡분배의 역할을 원활하게 한다.

또한, 본 발명에 따른 확폭된 상부플랜지를 적용하면 현장 콘크리트 바닥판의 시공을 위한 별도의 거푸집 및 동바리가 필요 없고, 현장에서의 철근 조립작업이 줄어들어 종래의 피에스씨 거더교의 연속공법에 비해 공사기간을 크게 단축할 수 있고, 현장 노동력을 절감할 수 있다.

또한 합성거푸집 패널을 이용하여 확폭된 상부플랜지의 횡방향 이격거리에 따른 바닥판 콘크리트의 타설 및 양생 작업의 안정성을 확보할 수 있도록 하였다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1a는 종래 피에스씨 거더의 사시도이고,
도 1b는 종래 SPC 거더의 단면도이고,
도 1c는 종래 벌브-티 피에스씨 거더의 단면도들이고,
도 2a는 본 발명의 십자형 피에스씨 거더를 이용한 교량의 시공사시도,
도 2b는 본 발명의 십자형 피에스씨 거더를 이용한 교량의 시공단면도,
도 2c는 본 발명의 전단연결부재의 설치 개수에 따른 십자형 피에스씨 거더의 사시도,
도 2d는 본 발명의 합성거푸집패널의 사시도,
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 십자형 피에스씨 거더를 이용한 교량시공 순서도,
도 4는 본 발명의 십자형 피에스씨 거더의 피에스 긴장재 시공순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

<본 발명 의한 피에스씨 거더(100) 및 제작>

본 발명에 의한 피에스씨 거더(100)를 이용한 교량사시도를 도시한 것이 도 2a이고 도 2b는 바닥판(400)이 합성된 상기 피에스씨 거더(100)의 단면도이다.

도 2a를 기준으로 하면, 상기 피에스씨 거더(100)는 크게 하부플랜지(110), 복부(120), 횡방향으로 확폭된 상부플랜지(130) 및 상단돌출블럭(140)으로 구성되어 전체적으로 십자형(十자형) 단면으로 형성되도록 함을 알 수 있다.

이때, 상기 상부플랜지(130)는 횡방향(교축직각방향)으로 확폭되어 연장되도록 하는데 이는 상기 상부플랜지가(130)가 시공과 관련하여 바닥판 콘크리트(410) 타설을 위한 거푸집으로 기능하도록 하고, 더불어 상부플랜지 확폭에 따른 피에스씨 거더의 저항단면의 단면계수가 커지도록 하여 하중에 대한 단면강성이 커지도록 함을 알 수 있다.

이러한 확폭된 상부플랜지(130)는 종방향(피에스씨 거더의 길이방향으로써 종방향)으로 일정하게 연속되어 있으므로 피에스씨 거더의 종방향 휨 강성 증진에 기여하게 되는데, 종방향 단면강성(휨 강성)을 좀 더 구조적으로 증진시킬 수 있다면 피에스 긴장재에 의한 프리스트레스 도입효율을 보다 효과적으로 증진시킬 수 있다는 장점이 있게 된다.

이에, 본 발명은 특히 확폭된 상부플랜지(130) 상면에 전단연결부재(200)를 설치하게 된다.

이러한 전단연결부재(200)는 판재 형태의 강판을 이용하여 전체적으로 “I” 또는 “ㅗ” 단면의 부재로 제작하게 된다.

본 발명에서는 수직판재(230)와 상기 수직판재(230) 하부에 수평판재(240)가 결합되어 전체적으로 “ㅗ”단면의 부재로 제작된 전단연결부재를 기준으로 살펴본다.

먼저, 수직판재(230)는 강판을 이용하여 제작하되 확폭된 상부플랜지(130)의 내부에 매립된 내부철근(131)위에 안착될 수 있도록 저면에 하부안착홈(250)이 형성되어 상기 하부안착홈(250)이 내부철근(131)의 상면에 삽입되어 안착되도록 하게 된다.

이에 본 발명의 전단연결부재(200)는 본 발명의 피에스씨 거더(100) 제작 시 상부플랜지의 내부철근(131)의 배근과 함께 세팅되도록 한다.

이에 수평판재와 수직판재 하부는 확폭된 상부플랜지 내부에 매립되어 수직판재 상부는 상부플랜지 상면으로부터 돌출되어 노출되는데, 상기 상방으로 돌출된 수직판재(230)에는 종방향으로 서로 이격된 횡방향 연결홀(210)이 다수 형성되도록 하게 된다.

이는 후술되는 바와 같이 횡방향 강성연결재(300)의 체결을 위한 것이라 할 수 있다.

또한 상기 전단연결부재(200)의 상면에는 상부안착홈(220)이 형성되도록 하여 추후 바닥판 철근이 전단연결부재(200)의 상부안착홈(220)에 안착될 수 있도록 하여 바닥판 철근의 배근이 용이하도록 할 수 있게 된다.

이와 같은 수직판재(230)가 확폭된 상부플랜지(130)의 내부에 횡방향으로 매립된 내부철근(131)에 보다 용이하게 세팅될 수 있도록 하는 것이 수평판재(240)라 할 수 있다.

이에 수평판재(240)는 수직판재(230) 저면에 수평으로 연장되도록 형성시킨 강판으로 제작하되 상부플랜지 내부철근(131)에 수직판재의 하부안착홈(250)이 얹어져 설치될 수 있도록 수평판재에는 하부안착홈(250)과 연속된 수평연결홈(241)을 형성시켜 상부플랜지 내부철근(131)이 하부안착홈(250)에 방해 없이 안착될 수 있도록 한다.

이에 수평판재(240)는 수직판재의 저면에 하부안착홈(250)을 기준으로 서로 이격되는 형태로 형성되도록 함을 알 수 있다.

또한 상기 전단연결부재(200)는 종방향으로 상부플랜지 내부철근(131)을 따라 종방향으로 이격되도록 다수 설치하거나 상부플랜지 내부철근(131)을 따라 종방향으로 연속하여 일체로 설치되도록 할 수 있으며 이는 전단연결부재(200)가 내부철근(131)에 용이하게 안착될 수 있도록 함으로써 가능한 사항이라 할 수 있다.

이러한 수직판재(230)와 수평판재(240)는 전단연결부재(200) 제작시 일체로 제작된 것을 사용하게 된다.

이러한 전단연결부재(200)는 피에스씨 거더의 확폭된 상부플랜지(130)의 전체 연장길이에 걸쳐 형성시키지 않고, 피에스씨 거더에 작용하는 하중에 의한 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 범위에 한정되도록 그 배치길이(L)를 조정하는 것이 바람직하다.

또한 이러한 배치길이(L)에 있어서는 상부플랜지 내부철근(131)을 따라 종방향으로 이격되도록 다수 설치하거나, 상부플랜지 내부철근(131)을 따라 종방향으로 연속하여 일체로 설치되도록 할 수 있다.

이러한 전단연결부재(200)는 후술되는 바와 같이 상단돌출블록(140)을 형성시키기 위한 거푸집의 역할을 할 수 있도록 상단돌출블록(140)의 측면에 위치할 수 있도록 세팅시키게 된다.

결국, 본 발명의 전단연결부재(200)는 상단돌출블록의 거푸집 기능을 위하여 상단돌출블록(140)의 측면에 위치하도록 세팅하거나, 확폭된 상부플랜지(130)의 측방 상면에 함께 설치할 수 있도록 함을 알 수 있다.

이에 도 2a 및 도 2b에 의하면 전단연결부재(200)의 세팅 위치를 상단돌출블록(140)의 측면에 위치하도록 세팅하는 경우가 도시되어 있다.

즉, 상단돌출블록(140)은 확폭된 상부플랜지(130) 상면으로부터 상방으로 돌출되므로 돌출높이에 맞추어 미 도시된 거푸집을 이용하여 형성시켜야 한다.

하지만 이러한 거푸집 설치가 용이하지 않으므로 본 발명은 앞서 살펴본 전단연결부재를 상단돌출블록용 거푸집으로 기능할 수 있도록 위치를 상단돌출블록 측면에 위치하도록 하는 것이다.

이에 상기 상단돌출블록(140)에는 블록관통홀(143)이 형성되도록 하여 전단연결부재의 횡방향 연결홀(210)을 관통하는 횡방향 강성연결재(300)가 상기 블록관통홀(143)을 경유하여 상단돌출블록(140)의 측면에서 체결너트(320)에 의하여 체결될 수 있도록 하게 된다.

이에 상기 전단연결부재(200)는 상단돌출블록(140)용 거푸집의 역할을 함과 더불어 상단돌출블록(140)은 횡방향 강성연결재(300)의 체결지지블록의 역할도 하게 됨을 알 수 있다.

이때, 상단돌출블록(140)용 거푸집의 기능을 위하여 위치가 세팅된 전단연결부재(200)와 별도로 추가 전단연결부재(200a)를 도 2a 및 도 2b와 같이 당초 확장된 상부플랜지 측방 상면에 설치하여 전단연결부재의 본연의 기능을 충분히 확보할 수 있도록 할 수 있다.

따라서, 상단돌출블록(140)용 거푸집의 기능을 위하여 위치가 세팅된 전단연결부재(200)와 별도로 추가 전단연결부재(200a)를 사용하는 경우에는 종방향 및 횡방향 강성을 충분히 강재에 의하여 확보할 수 있으므로 도 2c와 같이 확폭된 상부플랜지의 폭을 조정할 수 있도록 함을 알 수 있다.

즉, 상단돌출블록(140)용 거푸집의 기능을 위하여 위치가 세팅된 전단연결부재(200)가 설치되는 PSC 거더의 확폭된 상부플랜지의 폭(D1)보다 상단돌출블록(140)용 거푸집의 기능을 위하여 위치가 세팅된 전단연결부재(200)와 추가 전단연결부재(200a)를 사용하는 경우의 PSC 거더의 확폭된 상부플랜지의 폭(D2)이 작게 형성될 수 있음을 알 수 있으며, 도시하지 않았지만 PSC 거더의 형고도 감소시킬 수 있게 된다.

결국, 본 발명에 의한 PSC 거더의 형고(높이)와 확장된 상부플랜지의 폭은 전단연결부재의 설치위치 및 개수에 의하여 조정될 수 있음을 알 수 있다.

또한 상기 확폭된 상부플랜지(130)의 단면높이는 피에스씨 거더의 종방향 휨 강성 증진을 위하여 단면높이를 충분히 확보할 수 있도록 피에스씨 거더의 상면 중앙에는 전체 연장길이에 걸쳐 상단돌출블록(140)이 더 형성되도록 하여 피에스씨 거더의 상부플랜지 상면은 상기 상단돌출블록(140)에 의한 피에스씨 거더의 단면높이가 확폭된 상부플랜지 상면의 단면높이보다 더 커지도록 하고, 상기 상단돌출블록(140)의 상면에는 내부로부터 상방으로 돌출되어 바닥판에 매립되도록 하는 전단철근(150)이 돌출되도록 형성시키게 된다.

이에 상기 상단돌출블록(140)에 의하여 휨 강성 증진에 효과적인 단면높이를 충분히 확보할 수 있도록 하고, 상기 상단돌출블록(140)은 추후 바닥판 콘크리트(410) 타설시 바닥판의 일부분으로 매설되도록 함으로써 피에스씨 거더의 형고를 크게 하지 않으면서 휨 강성을 충분히 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 전단철근(150)은 피에스씨 거더의 내부로터 상방으로 연장되도록 형성됨으로써, 바닥판과 피에스씨 거더의 일체화에 기여하도록 하게 된다.

나아가, 상기 확폭된 상부플랜지 측면의 상면 사이에는 일정한 이격거리가 있어 바닥판 콘크리트(410) 타설 시 누출되므로이를 방지하기 위하여 합성거푸집패널(500)을 설치하게 된다.

이러한 합성거푸집패널(500)은 도 2b 및 도 2d와 같이 내부에 와이어 메쉬가 매설된 수평판(510); 및 상기 수평판 상면으로 돌출형성된 전단철근(520);을 포함하도록 제작된 것이 이용되어 상기 합성거푸집 패널이 바닥판 콘크리트와 일체로 합성되도록 하게 된다.

합성거푸집패널(500)을 사용하는 이유는 인접한 피에스씨 거더(100)들의 확복된 상부플랜지 이격거리가 증가될 경우 종래 마감판 형태의 판재로써는 바닥판 콘크리트의 타설 하중 등에 효과적으로 저항하기 어렵기 때문이다.

이에 본 발명은 마감판 수준에서 실제 콘크리트 타설 하중에 저항할 수 있으면서도 바닥판의 일부로써 기능하도록 얇게 형성되어야 한다는 제약성에 의하여 와이어메쉬를 내부철근으로 이용하고 바닥판 콘크리트와의 부착성능 확보를 위하여 전단철근을 내부로부터 상방으로 돌출시키되, 이러한 전단철근은 와이어메쉬와 일체화시키는 것이 바람직하다.

또한 이러한 합성거푸집 패널은 아치 형태로 위로 만곡되도록 형성되도록 할 수 있으며 이는 작용하중이 패널의 단부로 유도되도록 하여 양 단부에서 이러한 유되된 하중을 저항할 수 있도록 하기 위함이다.

이에 본 발명에서는 상기 합성거푸집 패널의 양 단부가 확장된 상부플랜지 상면에서 슬라이딩이 발생하지 않도록 확장된 상부플랜지 상면에 돌출 형성된 걸림턱(160)이 형성되어 상기 걸림턱에 합성거푸집 패널의 양 단부가 횡방향으로 걸려지도록 하게 됨을 알 수 있다.

나아가 기본적으로 피에스씨 거더는 내부에 포물선 형태의 피에스 긴장재(170)가 더 설치되는데, 이러한 피에스 긴장재(170)는 피에스씨 거더의 하부플랜지 양 단부면에 긴장 정착되도록 설치되며, 후술되지만 제작단계, 시공단계별로 긴장 후 정착되도록 하여 피에스 긴장재의 효율성을 높이게 된다.

상기 전단연결부재(200) 사이에 설치되어 피에스씨 거더(100)를 서로 횡방향으로 일체화되도록 한 것이 앞서 살펴본 횡방향 강성연결재(300)이다.

통상 확폭된 상부플랜지를 가져 바닥판 시공을 용이하도록 한 종래 피에스씨 거더들은 확폭된 상부플랜지를 서로 연결시키기 위하여 상부플랜지 내부에 세팅된 내부철근을 외부로 돌출시켜 이러한 내부철근을 서로 연결시키거나, 연결철근을 이용하여 단순히 확폭된 상부플랜지를 서로 연결하는 정도의 기능만 가지도록 하게 된다. 또한, 이러한 연결철근은 철근의 정착 및 부착 길이가 확보되지 않아 피에스씨 거더와 바닥판과의 일체화에 대한 문제점이 발생하게 된다.

하지만 이러한 연결철근으로서 기본적으로 기능을 가지지만 바닥판에 있어 횡방향 강성을 증진시켜 주기 위해서 본 발명은 나사산이 가공된 바(bar) 형태의 횡방향 강성연결재(300)를 사용하게 된다.

즉, 바닥판의 횡방향 강성 증진을 위해 횡방향 강성연결재(300)를 사용할 수 있도록 한 것이다.

이에 상기 횡방향 강성연결재(300)는 양 단부에 나사체결부(310)가 형성된 것을 이용하되, 전단연결부재(200a)의 횡방향 연결홀(210)에 삽입되어 인접한 다른 전단연결부재의 횡방향 연결홀(210)까지 연장되도록 한 후, 상기 나사체결부(310)에 체결너트(320)를 이용하여 상기 횡방향 강성연결재(300)를 전단연결부재(200a)에 체결 고정시키게 된다.

이로써, 횡방향 강성연결재(300)는 전단연결부재(200a)에 고정되어 바닥판 콘크리트(410) 타설시 바닥판(슬래브) 내부에 매설되어 바닥판(슬래브)의 횡방향 강성을 증진시킬 수 있고, 바닥판에 작용하는 정모멘트에 저항하는 주철근의 역할을 대체할 수 있으므로 피에스씨 거더를 횡방향으로 서로 구조적으로 일체화 시킬 수 있어 횡방향 연결강성에도 매우 중요한 역할을 하게 된다.

이에 전단연결부재(200a)는 종방향 휨 강성 증진에도 기여할 뿐만 아니라 횡방향 강성연결재(300)와 함께 바닥판의 횡방향 강성 및 피에스씨 거더의 횡방향 연결강성에도 기여할 수 있게 됨을 알 수 있다.

<본 발명 의한 피에스씨 거더(100)를 이용한 교량시공방법>

본 발명 의한 피에스씨 거더(100)를 설치함에 있어 통상적인 교량시공 공종은 간단하게 설명하고, 본 발명에 의한 피에스씨 거더(100)의 설치에 있어 특징부분을 구체적으로 설명하도록 하되, 먼저 단경간 교량 시공을 기준으로 살펴보도록 한다.

또한 피에스씨 거더(100)는 도 2a 및 도 2b에 의한 피에스씨 거더를 기준으로 살펴본다. 이때 상단돌출블록(140)의 측면에 설치된 전단연결부재(200)은 미리 설치된 상태를 기준으로 한다.

먼저, 도 3a와 같이 본 발명의 피에스씨 거더(100)를 설치한 교대를 서로 이격시켜 교량 하부구조(600)를 먼저 시공하게 된다. 물론 다경간 교량의 경우에는 교대 사이에 교각을 설치하게 될 것이다.

이러한 교량하부구조(600)에 본 발명에 의한 피에스씨 거더(100)를 거치시키게 된다.

이러한 피에스씨 거더(100)는 확폭된 상부플랜지(130), 상단돌출블록(140), 전단철근(150), 피에스 긴장재(170)를 구비하고 전체적으로 십자형 단면으로 형성되며, 확폭된 상부플랜지(130)의 양측 상면에 전단연결부재(200)가 설치된 것이 이용된다.

이에 상기 피에스 긴장재(170)의 일부는 피에스씨 거더의 자중에 대한 고정하중에 저항할 수 있도록 하기 위하여 일부가 미리 제작단계에서 긴장 및 정착되도록 할 수 있다.

다음으로는 도 3b와 같이 확폭된 상부플랜지에 형성된 걸림턱(160)에 앞서 살펴본 합성거푸집 패널(500)의 단부가 걸려지도록 하여 안정적으로 합성거푸집 패널(500)이 지지되어 설치하게 된다.

이러한 합성거푸집 패널(500)도 역시 기본적으로는 바닥판 콘크리트(410)가 이격된 확폭된 상부플랜지 양 측면 사이로 누출되지 않도록 하기 위함이며, 합성거푸집 패널(500)은 확폭된 상부플랜지가의 이격 거리가 커질 경우에 있어 종래 합판에 의한 마감판에 의해서는 바닥판 콘크리트(410)의 타설 하중을 지지하지 못하기 때문에 이를 보완하기 위한 것이라 할 수 있으며,

비교적 얇은 콘크리트 판재로 제작하게 되는데 두께가 얇아 내부에 배력철근등을 배치하는 것이 쉽지 않다.

이에 격자형태의 와이어메쉬가 수평판 내부에 매설되도록 하고, 수평판 상면으로 전단철근이 “ㄱ”자 형태로 상방으로 돌출되도록 형성되어 바닥판 콘크리트와의 부착성능을 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.

다음으로는 횡방향 강성연결재(300) 즉 양 단부에 나사체결부(310)가 형성된 바를 추가 전단연결부재(200a)의 횡방향 연결홀(210)에 삽입하여 양 단부가 상단돌출블록(140)에 형성시킨 블록관통홀(143)을 경유하여 상단돌출블록(140)의 측면에서 각각 체결너트(320)에 의하여 체결되어 고정되도록 하게 된다.

이때, 추가 전단연결부재(200a) 사이에 횡방향 강성연결재(300) 즉 양 단부에 나사체결부(310)가 형성된 바를 전단연결부재(200a)의 횡방향 연결홀(210)에 삽입하여 양 단부가 추가 전단연결부재(200a)에서 각각 체결너트(320)에 의하여 체결되어 고정되도록 할 수 있을 것이다.

이로써, 횡방향 강성연결재(300)는 바닥판에 작용하는 정모멘트에 저항하는 주철근의 역할을 대체할 수 있으며, 피에스씨 거더는 횡방향으로 서로 일체화되도록 할 수 있어 횡방향 연결강성을 충분히 확보할 수 있게 된다.

또한, 횡방향 강성연결재(300)에 의하여 서로 일체화된 피에스씨 거더는 많은 수의 가로보를 설치하지 않아도 되기 때문에 피에스씨 거더의 양 단부 또는 지점부에만 가로보를 설치함으로서 가로보 설치에 의한 작업공종을 단순화시킬 수 있게 된다.

다음으로는 도 3c와 같이 바닥판 철근을 횡방향으로 배근하게 되는데 이는 전단연결부재(200,200a)의 상면에 형성된 상부 안착홈(220)에 바닥판 철근(420)이 안착될 수 있도록 하여 횡방향으로 배근되도록 하게 되며,

작업편의성을 고려하여 철근조립체를 상부 안착홈에 일체로 설치될 수 있도록 함이 바람직하다.

다음으로는 도 3d와 같이 확폭된 상부플랜지를 거푸집 삼아 바닥판 콘크리트(410)를 타설하여 바닥판(400)을 형성시키게 되는데,

상기 바닥판 콘크리트(410)에는 확폭된 상부플랜지의 상단돌출블록(140)으로부터 상방으로 돌출된 전단철근(150), 전단연결부재(200), 횡방향 강성연결재(300) 및 바닥판 철근(420)이 매립됨을 알 수 있는데,

이로써, 피에스씨 거더(100)와 바닥판(400)이 서로 일체화되도록 함을 알 수 있다.

이때 상기 전단철근(150)의 경우 상단돌출블록 상면에 형성되는 것 이외에 상부플랜지 내부철근(131)과 연결되도록 하여 전단철근이 확장된 상부플랜지 상면으로부터 상방으로 돌출 형성되도록 하는 것이 거더와 바닥판의 일체서 확보를 위하여 바람직하다.

또한, 전단연결부재(200,200a)도 바닥판 콘크리트(410)에 매립되어 바닥판의 종방향 강성을 증진시킬 수 있게 되며, 횡방향 강성연결재(300)도 바닥판 콘크리트(410)에 매립되어 바닥판 정모멘트부에 저항하는 주철근 역할을 대체할 수 있게 되며 바닥판의 횡방향 강성도 증진시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.

물론, 바닥판(400) 형성 이후에 교량에 필요한 중앙분리대, 난간 및 포장층을 추가 형성시킬 수 있을 것이다.

나아가. 피에스씨 거더의 피에스 긴장재(170)의 경우 도 4와 같이 일부(171,172,173)를 피에스씨 거더(100) 형성 후에 긴장 및 정착시키고, 바닥판 콘크리트(410), 중앙분리대, 난간 및 포장층을 추가 형성시킨 이후에 나머지 피에스 긴장재(174,175)를 긴장 및 정착시키는 등, 시공단계별로 피에스 긴장재를 긴장 및 정착시킴으로써, 프리스트레스 도입의 효율성을 증진시킬 수 있다.

즉, 피에스씨 거더와 바닥판이 합성된 상태에서 추가 피에스 긴장재를 긴장 및 정착시켜 합성단면에 의한 휨 강성 확보에 유리한 상태에서 피에스 긴장재에 의한 프리스트레스 도입량을 조절하여 보다 경제적이고 효율적인 피에스 긴장재의 긴장 및 정착 작업이 가능하게 된다.

100: 본 발명의 횡방향 강성연결재를 구비한 십자형 피에스씨 거더
110:하부플랜지
120:복부
130:확폭된 상부플랜지
140:상단돌출블록
150:전단철근 160:걸림턱
170:피에스 긴장재
200,200a:전단연결부재
210:횡방향 연결홀
220:안착홈 300:횡방향 강성연결재
400:바닥판
410:바닥판 콘크리트
420:바닥판 철근 500: 합성거푸집 패널
510: 수평판 520: 전단철근

Claims (8)

1. 횡방향으로 확장된 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 포함하여 구성되는 피에스씨 거더는, 상기 상부플랜지(130) 상면 중앙부에 전체 연장길이에 걸쳐 형성되며 블록관통홀(143)이 형성된 상단돌출블록(140); 및 상부플랜지 내부철근(131)에 하부안착홈(250)이 얹어져 상단돌출블록(140) 측면에 접하도록 상방으로 돌출되어 노출시킨 수직 판재로써 상기 노출된 수직판재에 횡방향 연결홀(210)이 종방향으로 다수 형성된 전단연결부재(200);를 포함하는 십자형 피에스씨 거더로써 제작한 후 서로 횡방향으로 인접하도록 교량하부구조에 설치하고;
   상기 전단연결부재(200)의 횡방향 연결홀(210)과 상단돌출블록(140)의 블록관통홀(143)을 관통하도록 횡방향 연결재(340)가 삽입되어 양 단부가 전단연결부재(200)에 각각 체결되도록 하여 피에스씨 거더를 횡방향으로 서로 일체화되도록 하고;
   상기 피에스씨 거더의 상부에 바닥판 콘크리트를 타설하여 바닥판을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전단연결부재(200)는 수직판재(230)의 저면에 수평판재(240)가 더 형성되어 수평판재 상면 중앙부에 수직판재가 결합되도록 하되,
   수직판재 상면에는 상부안착홈(220)이 형성되도록 하여 상기 상부안착홈에 바닥판 철근(410)이 얹어져 설치되도록 하고,
   상부플랜지 내부철근(131)에 수직판재의 하부안착홈(250)이 얹어져 설치될 수 있도록 수평판재에 하부안착홈과 연속된 수평 연결홈(241)을 형성시켜 상부플랜지 내부철근이 하부안착홈(250)에 방해 없이 안착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 상부플랜지 내부철근(131)은 상부플랜지 상면으로부터 상방으로 돌출되도록 하여 상부플랜지 상단에서 전단철근 역할을 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 상단돌출블록의 측면 위치에 설치된 거더 연결용 전단연결부재(200)와 별도로 확장된 상부플랜지 상면에 거더 연결용 전단연결부재(200a)를 추가하여 설치하는 것을 특징으로 하는 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 추가 전단연결부재(200a)는 상부플랜지 내부철근(131)에 하부안착홈(250)이 얹어져 상부 플랜지 양측 상면으로부터 상방으로 돌출되어 노출시킨 수직 판재로써 상기 노출된 수직판재에 횡방향 연결홀(210)이 종방향으로 다수 형성되며,
   상기 수직판재(230)의 저면에 수평판재(240)가 형성되어 수평판재 상면 중앙부에 수직판재가 결합되도록 하되,
   수직판재 상면에는 상부안착홈(220)이 형성되도록 하여 상기 상부안착홈에 바닥판 철근(420)이 얹어져 설치되도록 하고,
   상부플랜지 내부철근(131)에 수직판재의 하부안착홈(250)이 얹어져 설치될 수 있도록 수평판재에 하부안착홈과 연속된 수평 연결홈(241)을 형성시켜 상부플랜지 내부철근이 하부안착홈(250)에 방해 없이 안착될 수 있도록 하며,
   상기 전단연결부재(200a)의 횡방향 연결홀(210)에 횡방향 강성연결재(300)가 삽입되어 양 단부가 전단연결부재(200a)에 각각 체결되도록 하여 피에스씨 거더를 횡방향으로 서로 일체화되도록 하는 것을 특징으로 하는 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 피에스씨 거더와 피에스씨 거더의 확폭된 상부플랜지 상면 사이에는 바닥판 콘크리트 타설을 위한 합성거푸집 패널이 설치되도록 하되,
   합성거푸집 패널은 내부에 와이어 메쉬가 매설된 수평판; 상기 수평판 상면으로 돌출형성된 전단철근;을 포함하도록 제작된 것이 이용되어 상기 합성거푸집 패널이 바닥판 콘크리트와 일체로 합성되도록 하는 것을 특징으로 하는 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 합성거푸집 패널은 아치 형태로 위로 만곡되도록 형성시킨 것을 특징으로 하는 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 합성거푸집 패널의 양 단부가 확장된 상부플랜지 상면에 슬라이딩이 발생하지 않도록 확장된 상부플랜지 상면에 돌출형성된 걸림턱이 형성되어 상기 걸림턱에 합성거푸집 패널의 양 단부가 횡방향으로 걸려지도록 하는 것을 특징으로 하는 상단돌출블록의 거푸집 역할을 하는 전단연결부재를 이용한 십자형 피에스씨 거더교 시공방법.

Images