KR101045315B1 - 경사부인 양단부에 프리스트레스미도입부가 설치된 프리스트레스트콘크리트판넬과 이의 제작방법 및 이를 이용한 조립식라멘 및 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소규모 교량, 지하차도, 지하통로, 생태복원교(일명 에코브릿지)등에 적용하되 경간이 넓으나 기존의 콘크리트라멘구조물로 설치할 수 없는 구조물에 조립식으로 설치할 수 있도록 양단부에 프리스트레스미도입부를 설치한 프리스트레스트콘크리트판넬(일명, SPC판넬)을 거더제작대를 이용하여 제작하고, 지반에 하부구조물인 기초 및 지지벽을 설치하고 상기 지지벽의 거치부에 상기 프리스트레스트콘크리트판넬을 거치하면서 폭방향으로 연이어서 설치하고, 상기 프리스트레스트콘크리트판넬의 단부에 노출된 노출강선의 단부에 정착클립을 설치하여 정착한 연결부를 설치하고, 상기 프리스트레스트콘크리트판넬 상부와 상기 연결부에 콘크리트를 타설양생하여 슬래브를 설치하여 다양한 형식의 조립식라멘(일명, SPC라멘)을 설치하는 시공방법인 것이다.

Description

경사부인 양단부에 프리스트레스미도입부가 설치된 프리스트레스트콘크리트판넬과 이의 제작방법 및 이를 이용한 조립식라멘 및 이의 시공방법{Prestressed concrete panel with prestress non-introducing portions provided in both slope ends, manufacturing method thereof, precasted Rahmen and construction method thereof using the same}

본 발명은 경간이 15m ~ 25m정도되는 구조물로서, 기존의 콘크리트라멘 구조물로 설치할 수 없는 소규모 교량, 지하차도, 지하통로, 생태복원교(일명 에코브릿지)등의 구조물에 적용할수 있는 것이다.

본 발명은 경사부인 양단부에 프리스트레스를 도입하지 않고, 그 이외의 부분에는 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트콘크리트판넬을 거더제작대를 이용하여 제작하고, 라멘구조물을 설치하고자하는 지반에 하부구조물인 기초와 지지벽을 설치하고 상기 지지벽의 상단에 설치된 거치홈에 상기 프리스트레스트콘크리트판넬의 경사부의 하단부를 거치하고, 그 위에 콘크리트를 타설하여 슬래브를 설치한 다양한 형식의 조립식라멘을 설치하는 시공방법에 관한 것이다.

종래에는 철근콘크리트로 라멘형의 교량인 구조물을 설치하였으나 콘크리트 의 특성상 일정한 경간 미만의 교량구조물에만 적용하여오는등 설치에 제약이 많았으며, 또한, 설치시 동바리 거푸집을 반드시 설치하여 공기의 과다 소요 및 하부공간을 이용할 수 없는 문제점이 있어 왔다.

상기의 문제점을 개선하기 위하여 본 출원인이 합성라멘구조를 개발하여 현장에 적용하여 다양한 구조물에 적용하여 적용성은 향상되었으나, 이 또한 상부슬래브거푸집 및 일부 동바리 설치등 현장시공이 많고 시공중 하부공간 사용등에 제약이 있어 편리성 및 경제성이 떨어지는 문제점이 상존하여 왔다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 강선을 인장부에 다수개 설치하고, 양단부에 프리스트레스미도입부를 형성한 프리스트레스트콘크리트판넬을 제작하고, 이를 설치할 수 있는 하부구조물인 기초 및 지지벽을 설치하고, 상기 지지벽에 형성된 거치홈에 프리스트레스트콘크리트판넬의 하단부를 설치하면서 상기 판넬을 지지벽위에서 폭방방향으로 연이어서 설치하고, 상기 판넬 위에 콘크리트를 타설하여 슬래브를 설치한 조립식라멘을 설치하므로서 동바리의 사용을 없애고, 거푸집의 사용도 획기적으로 줄여 경제성을 높이면서 형하공간을 보다 넓게 확보하도록 하여 시공중에도 차량통행이 가능하도록 하고, 홍수시에도 불어난 하천물이 통수되는데 영향이 없도록 하였다.

본 발명은 인장부에 다수개 강선을 설치하고, 경사부인 양단부에 프리스트레스미도입부를 설치한 프리스트레스콘크리트판넬을 거더제작대를 이용하여 제작하고, 상기 판넬을 지지벽의 상부에 거치하고, 그 위에 콘크리트를 타설하여 조립식으로 라멘을 설치한 것이다.

또한, 프리스트레스콘크리트판넬을 제작할 때 원하는 부분에만 프리스트레스를 도입할 수 있도록 거더제작대를 이용하여 강선의 양단부에 응고시간지연접착수지재도포부를 도포한 후에 강선을 포함하는 콘크리트를 타설양생한 후에 강선을 릴리스하여 상기 응고시간지연접착수지재를 도포한 부분의 강선을 포함하는 콘크리트 에는 프리스트레스가 도입되지 않도록 한다.

향후에 상기 제작된 프리스트레스트콘크리트판넬의 경사부의 하부를 지지벽의 거치홈에 거치하고, 상기 판넬의 양단부에 설치된 노출강선을 설치되는 슬래브의 콘크리트내에 매입정착되도록 하여 일체화한 연결부를 포함한 지점부에 발생되는 부모멘트에 의하여 작용하는 압축력이 상기 판넬의 프리스트레스미도입부에 전달되어 압축력이 감소되어 보다 작은 압축력이 강결연결된 지점부에 작용하여 보다 안정성이 향상된 라멘교량이 설치되도록 한 것이다.

본 발명은 철근콘크리트라멘으로 설치가 불가능한 경간의 교량구조물에도 적용할 수 있으며, 동바리를 사용하지 않고, 거푸집의 사용을 최소화하므로서 경제적인 시공이되도록 하였으며, 시공하는 과정에서 구조물의 하부공간을 공사작업장으로 활용할 수 있거나 하천의 경우 홍수시 불어난 하천수가 원활히 통수될 수 있도록 형하공간을 보다 넓게 확보할 수 있도록 한 조립식라멘의 시공방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 구성과 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1(a)(b)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 보여주는 도면이며, 도 2(a)(b)(c)(d)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 거더제작대를 이용하여 제작하는 과정을 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 단부지압강판을 보여주 는 도면이며, 도 4는 본 발명의 가동지압강판을 보여주는 도면이며, 도 5(a)(b)(c)는 본 발명의 강선체결지압강판과 상기 강선체결지압강판의 강선체결공에 강선의 확대두부가 체결된 것을 보여주는 도면이며, 도 6(a)(b)(c)(d)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 이용하여 조립식라멘을 설치하는 과정을 보여주는 도면이며, 도 7은 본 발명의 조립식라멘의 지지벽에 프리스트레스트콘크리트판넬을 설치하는 방법을 보여주면서, 상기 프리스트레스트콘크리트판넬의 단부에 노출된 노출강선을 슬래브에 정착한 연결부를 보여주는 도면이며, 도 8은 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 지지벽 위에 측면에서 상호 접하게 설치된 단면을 보여주는 것으로서, 상기 프리스트레스트콘크리트판넬의 측면에 설치된 전단홈에 의하여 형성된 전단키내에 몰탈을 충전한 것을 보여주는 도면이며, 도 9(a)(b)(c)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 이용하여 다양한 형태의 조립식라멘을 조립식으로 설치한 것을 보여주는 도면이며, 도 10(a)(b)(c)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 이용하여 박스형상의 다양한 형태의 조립식라멘을 조립식으로 설치한 것을 보여주는 도면이며, 도 11은 본 발명의 조립식라멘의 지지벽에 설치된 프리스트레스트콘크리트판넬의 양단부에 설치된 프리스트레스미도입부의 설치범위가 상기 조립식라멘에 작용하는 하중에 의하여 부모멘트가 발생되는 범위에 설치된 것을 보여주면서, 상기 발생된 부모멘트가 프리스트레스트콘크리트판넬의 양단부에 프리스트레스가 도입되지 않은 부분에 압축력으로 전달되어, 상기 전달된 부모멘트가 감소되는 것을 보여주는 도면이며, 도 12는 본 발명의 라멘이 설치되는 지반이 연약지반인 경우 발생되는 부모멘트의 크기를 줄이기 위하여 바닥판에 앵커를 정착하 고, 상기 앵커가 지반내에 관통설치되도록 한 것을 보여주는 도면이며, 도 13은 도 12의 앵커에 의하여 부모멘트가 정모멘트로 전환되어 라멘의 바닥판에 작용하는 것을 보여주는 휨모멘트도이다.

본 발명은 소규모 교량, 지하차도, 지하통로, 생태복원교(일명 에코브릿지)등에 적용하되 경간이 넓으나(경간 폭은 15m ~ 25 m정도의 교량에 설치할 수 있다) 기존의 콘크리트라멘구조물로 설치할 수 없는 구조물에 적용하기 위한 것이다.

또한, 상기 라멘구조물을 조립식으로 설치한 본 발명의 조립식라멘의 특징은 인장부에 강선을 일정한 간격을 두고 다수개 설치하여, 프리스트레스를 도입하면서, 양단부를 제외한 부분에 만 프리스트레스를 도입한 판넬(10)을 이용하여 지지벽 위에 설치하여 콘크리트를 타설할 때 상기 판넬의 양단부에 노출된 노출강선에 정착클립을 설치하여 슬래브 콘크리트와 일체거동하도록 한 지점연결부를 설치하고, 상기 지점연결부에 발생된 부모멘트에 의하여 부재에 발생되는 압축력이 상기 프리스트레스가 도입되지 않은 양단부에 전달되어 감소되도록 하고, 상기 양단부에 설치된 경사부는 지지벽에 판넬(10)이 설치되어 라멘이 설치되면 자연적으로 상기 경사부가 헌치부로 형성되도록 하여 지점연결부의 강성을 증가하고, 동시에 경사부의 길이만큼 판넬의 수평부가 높아져, 상기 높아진 만큼 형하공간이 확장되도록 한 것에 특징이 있는 것이다.

상기 라멘을 조립식으로 설치할 수 있도록 거더제작대를 이용하여 양단부에 프리스트레스미도입부가 설치된 프리스트레스트콘크리트판넬(10)을 제작하고, 지반에 하부구조물인 기초(81) 및 지지벽(82)을 설치하고, 상기 지지벽의 상부에 형성 된 거치홈(83)에 상기 프리스트레스크콘크리트판넬의 하부를 거치하면서, 상기 판넬의 양단부에 노출된 노출강선에 정착클립(91)을 설치하고, 상기 판넬(10) 상부에 슬래브를 설치하기 위한 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설하여 정착클립에 의하여 강선과 슬래브의 콘크리트와 일체설치한 연결부를 형성한 조립식라멘(80)을 설치하는 시공방법인 것이다.

우선, 본 발명의 라멘(80)을 조립식으로 설치하기 위하여 선택적으로 프리스트레스를 도입한 프리스트레스콘크리트판넬(10)에 대하여 살펴본 후에,

상기 판넬(10)에 프리스트레스를 선택적으로 도입하기 위하여 설치된 거더제작대(30)를 이용하여 판넬(10)을 제작하는 과정에 대하여 설명하기로 한다.

먼저 프리스트레스트콘크리트판넬(10)에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 프리스트레스트콘크리트판넬(10)은 양측의 길이방향으로 전단홈(16)을 형성하고, 양측단부에 하향의 경사부(14)를 설치하고, 상기 경사부(14)를 연결하는 수평부(13)를 설치하고, 상기 수평부(13)의 인장부(15)에 다수개의 강선(11)을 간격을 두고 설치하면서, 상기 강선(11)의 양측단부를 경사부(14)를 관통하여 양측단부에 일정길이 노출시킨 노출강선(12)을 설치하고, 상기 판넬을 형성하는 철근을 포함하는 콘크리트를 타설경화시켜 판넬을 설치하면서, 상기 경사부(14)를 포함한 수평부의 일정범위에 걸쳐 프리스트레스미도입부(25)를 설치하고, 그 이외의 부분에는 프리스트레스도입부(20)를 설치하여 제작한 것이 도 1의 판넬로서, 일명 SPC판넬로 명명된다.

상기 판넬(10)의 상부에 다수개의 전단연결재(18)를 설치하여 추후에 타설되 는 슬래브 콘크리트와 일체화되도록 한다.

상기 판넬(10)의 양단부를 경사지게 한 경사부(14)를 설치한 이유는 지지벽(82)에 거치할 때 경사부(14)의 경사높이만큼 수평부(13)가 위로 높이 설치되게되어 경사부(14)의 높이만큼 판넬 하부의 형하공간이 보다 크게 확보될 수 있도록 하며, 우각부 강도를 증지시키기 위한 것이다.

상기와 같이 H형강재등의 강재를 사용하지 않고, 강선(11)만으로 판넬의 인장부에 일정한 간격을 두고 골고루 배치하고, 상기 골고루 배치된 강선에 프리스트레스인 긴장력을 도입할 때, 판넬의 경사부를 포함한 수평부의 일정부분에는 프리스트레스가 도입되지 않도록 하고, 그 외의 전부분에는 프리스트레스가 도입되도록 하면서 양단부에는 강선을 일정길이 노출되도록 제작하기 위하여 도 2 내지 도 5와 같은 거더제작대(30)를 이용하여 제작하게 된다.

또한, 본 발명의 거더제작대를 이용하여 판넬을 제작할 때, 강선(11)을 상기와 같은 방법으로 배치한 다양한 형태, 즉 일반적으로 사용하고 있는 형태의 판넬뿐만아니라 판넬이 사용되는 장소의 특징을 살릴 수 있는 특정한 형태의 판넬을 다양하게 제작할 수 있으며, 동시에 상기 거더제작대를 이용하여 판넬의 부위별로 선택적으로 긴장력의 크기를 조절하여 도입하던지 또는 특정의 위치에만 선택적으로 긴장력을 도입할 수 있으며, 다수개 배치된 강선에 각기 다른 크기의 긴장력을 차별적으로 도입할 수 있도록 한 것이다.

상기 거더제작대(30)를 이용하여 판넬(10)을 제작하는 과정을 도 2를 참고로 하여 상세히 설명하면,

지반(31) 위에 일정한 간격을 두고 지지대(40)를 마주보게 설치하고, 상기 지지대(40)의 수직지지부(41)에 관통공(43)을 다수개 설치하면서 상기 관통공(43)내에 관(44)을 도 (a)와 같이 설치한다.

상기 과정이 완료되면, 상기 수직지지부(41)의 양면에 관통공(51)이 다수개 형성된 단부지압강판(50)을 설치하고,

상기 수직지지부(41)의 외측에 다수개의 관통공(61)이 형성된 가동지압강판(60)을 설치하고,

상기 수직지지부(41)의 내측에 다수개의 관통공(71)과 강선체결공(72)이 동시에 형성된 강선체결지압강판(70)을 설치하고,

상기 수직지지부(41)에 형성된 관통공(43)을 관통하여 내외면에 각각 설치된 가동지압강판(60)과 강선체결지압강판(70)의 관통공(61,71)을 관통하여 강봉(32)으로 상호연결하여 너트(36)로 각각 고정설치한 도 (b)를 설치한다.

이어서, 도 (c)와 같이, 상기 강선체결지압강판(70)에 형성된 다수개의 강선체결공(72)에 강선(11)의 단부가 체결되도록 한다.

상기 과정이 완료되면, 상기 수직지지부(41)와 가동지압강판(60)과의 사이에 유압잭(34)을 설치한 거더제작대(30)를 설치하고,

상기 설치된 강선에, 양측의 경사부와 중앙의 수평부를 설치하고 상기 강선이 수평부의 인장부에 설치되도록 하면서 경사부를 관통하도록 한 다수개의 판넬을 설치하고, 상기 각각의 판넬 양단부에서 일정거리까지 응고시간지연접착수지재를 도포한 응고시간지연접착수지재도포부(21)를 형성하고,

상기 유압잭(34)에 스트로크를 발생시켜 가동지압강판(60)을 외측으로 밀면 강봉(32)에 의하여 상호 연결된 강선체결지압강판(70)이 지지대(40)쪽으로 이동하게되어, 상기 강선체결지압강판(70)의 강선체결공(72)에 체결연결된 강선(11)도 당겨지게되어 강선에 긴장력이 도입되도록 하면서 체결너트(35)로 강봉(32)과 수직지지대의 외측면에 매입된 단부지압강판(50)을 체결고정하고,

상기 양측에 설치된 지지대(40)와의 사이에 설치된 긴장력이 도입된 상태의 다수개의 강선(11)을 포함하면서 다수개의 판넬을 제작할 수 있는 콘크리트를 타설양생하는 작업을 도 (c)와 같이 하고,

상기 콘크리트의 양생이 완료된 후에 판넬과 판넬 사이에 설치된 강선(11)을 절단하되, 노출강선(12)이 설치되도록 하고,

상기 강선체결지압강판(70)에 설치된 강선체결공(72)에 체결된 강선(11)을 이탈시키는 도 (d)의 과정을 거쳐, 원하는 부분에만 선별적으로 프리스트레스가 도입된 도 1의 프리스트레스트콘크리트판넬(10)을 다수개 동시에 제작한 것이다.

상기와 같이 판넬(10)의 원하는 부분에만 프리스트레스가 도입되도록 하기 위하여 에폭시와 같은 응고시간지연접착수지재를 강선의 표면에 일정한 두께로 도포표면이 거칠게 도포하는 이유는 상기 판넬(10)의 양단에서 판넬내의 일정길이에 걸쳐 프리스트레스가 도입되지 않도록 하기 위하여 상기 강선의 일정범위에 걸쳐 응고시간지연접착수지재를 도포한 다음, 상기 접착수지재가 경화되기 전에 강선(11)을 긴장한 상태에서, 강선(11)을 포함하는 콘크리트를 타설경화시키고, 강선을 강선체결공(72)으로부터 이탈시켜 릴리스하면, 응고시간지연접착수지재가 도포 된 강선에는 콘크리트가 접착되지 않아 강선에 도입된 프리스트레스가 도입되지 않는 반면에, 상기 응고시간지연접착수지재가 도포되지 않은 중앙부의 강선은 콘크리트와 접착되어 강선에 도입된 프리스트레스가 콘크리트에 전달되어 프리스트레스가 도입되도록 한 것이다.

한편, 상기 강선에 도포된 응고시간지연접착수지재의 경화시간을 24 ~ 36시간이 경과된 후에 경화가 진행되도록 한 것이므로 콘크리트가 타설되어 경화되고, 콘크리트에 프리스트레스가 도입된 후에, 강선에 도포된 응고시간지연접착수지재가 경화되어 콘크리트와 일체화되어 프리스트레스가 도입되지 않도록 한 것이며, 강선에 도포된 표면을 거칠게 일정두께로 한 것은 상기 일정시간 경과되어 접착수지재가 경화되어 콘크리트와 일체화될때 표면의 거친면에 의하여 접착력이 강화되어 일체거동하도록 하기 위한 것이다.

상기 강선(11)을 릴리스하여 응고시간지연접착수지재가 경화되기 전에 겔상태로 일정한 시간동안 있도록 하여 강선을 릴리스하여 강선이 줄어들때에도 상기 강선외부에 도포된 겔상태에 응력이 전달되지 않도록 하기 위함인 것이다.

결국, 시간차에 의하여 프리스트레스를 원하는 부분인 정모멘트가 작용하는 거더의 중앙에 도입되도록 하면서 양단부에도 접착수지재가 일정시간이 경과된 후에 경화되어 콘크리트와 접착되어 일체거동하도록 한 것이다.

상기 응고시간지연접착수지재인 에폭시등이 도포된 도포부(21)는 판넬길이(L)의 0.1L ~ 0.25L의 범위에 걸쳐 설치한 것이며, 상기 도포부(21)의 범위는 프리스트레스미도입부(25)의 범위와 같다.

상기와 같이 응고시간지연접착수지재를 도포하여 프리스트레스를 도입하지 않은 부분을 판넬(10)의 양단에 설치하도록 한 것은 향후에 설명되는 본 발명의 조립식라멘(80) 시공시 기둥인 지지벽(82)위에 거치된 프리스트레스트콘크리트판넬(10)을 거치하면서 상기 판넬(10)의 양단에 노출된 노출강선(12)에 정착클립을 설치하고, 콘크리트를 타설경화시켜 슬래브를 설치하면서 상기 노출강선에 설치된 정착클립이 콘크리트에 매입되도록 한 연결부를 설치하여 콘크리트의 슬래브와 판넬이 일체연결되어 일체거동하도록 한 것이다.

또한, 상기 강결연결부(90)에 발생된 부모멘트에 의하여 부재에는 압축응력이 발생되어 상기 거더의 프리스트레스미도입부(25)에 전달될때, 상기 판넬(10)의 양단에는 프리스트레스가 도입되지 않았으므로 그만큼 연결부에 발생되는 압축응력이 감소되도록 하여, 결국 기존교량의 지점연결부에서 발생되는 압축응력의 크기보다 획기적으로 감소시키도록 하여 강결연결부의 파괴등을 방지하여 라멘교량의 강결연결부의 안정성이 보다 크게 확보될 수 있도록 한 것으로서 도 11의 도시된 것과 같다.

상기 방법에 의하여 제작된 판넬은 인장부에 일정한 간격을 두고 골고루 설치된 다수개의 강선에 의하여 프리스트레스가 도입된 상태이므로 판넬의 전단면이 유효한 단면인 반면에,

기존의 콘크리트거더는 상부의 압축부만 유효한 단면이 되므로, 활용성면에서 기존 거더의 활용범위 보다, 본 발명 판넬의 활용범위를 보다 광범위하게 사용할 수 있으며, 판넬의 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 판넬의 단부에 프리스트레스미도입부(25)와 노출강선에 설치된 정착클립에 의하여 슬래브 콘크리트가 일체화된 강결연결부(90)에서 발생되는 모멘트를 감소시켜 강결연결부(90)가 파괴되는 것을 방지하므로서 라멘교량의 내하력을 증강시키도록 한 것이다.

상기 거더제작대(30)의 각각의 구성을 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

상기 지지대(40)는 철근콘크리트로 수직지지부(41)와 수평지지부(42)의 ㄴ자형으로 설치하되, 수평지지부(42)를 지반(31)내에 매입설치하되, 상기 수평지지부(42)가 내측으로 설치되도록 한 것이 도 (a)이다.

상기 수평지지부(42)를 내측으로 일정길이로 설치하면, 수평지지부(42)의 측면에서 유압잭(34)에 의하여 발생되는 스트로크에 의하여 수직지지부(41)가 내측으로 전도되려는 힘을 상기 스트로크힘의 작용방향과 반대방향으로 일정길이 설치되는 수평지지부(42)의 지지력에 의한 힘보다 작게 하여 지지대(40)가 안전하게 지지되어 판넬(10)을 제작할 수 있도록 한 것이다.

상기 수직지지부(41)에는 다수개의 관통공(43)이 형성되고, 상기 관통공(43)내에는 관(44)을 삽입한 것이다.

상기 관통공(43)내에 관(44)을 삽입한 이유는 관(44)내에 향후에 설치되는 강봉(32)이 유압잭(34)에 의하여 관(44)내에서 이동할 때 관통공(43)내에서 원활하게 이동할 수 있도록 안내관의 역할을 하도록 하기 위함이다.

도 (b)는 수직지지부(41)의 내외면에 도 3의 단부지압강판(50)이 매입된 상태를 보여주는 것이다.

상기 단부지압강판(50)은 직각사각형의 강판으로 다수개의 관통공(51)이 형성된 것이다.

상기 관통공(51)은 수직지지부(41)의 관통구(43)에 일치되게 설치되는 것이다.

상기와 같이 단부지압강판(50)의 관통공(51)과 수직지지부(41)의 관통공(43)을 일치시켜 설치하고, 양단부에 나사산(33)이 형성된 강봉(32)을 관통설치한다.

상기 단부지압강판(50)을 수직지지부(41)의 내외면에 매입설치하는 이유는 유압잭의 스트로크에 의하여 강선에 긴장력이 도입될때 수직지지부의 단면을 보강하기 위하여 설치하는 것이다.

또한, 수직지지부(41)의 외측에서 일정거리 떨어져 설치되는 것으로서, 도 4의 직사각형의 강판으로 다수개의 관통공(61)이 설치된 가동지압강판(60)이다.

상기 관통공(61)은 상기 단부지압강판(50)의 관통공(51)과 수직지지부(41)의 관통공(43)이 하나의 강봉(32)으로 상호 관통 체결되도록 하기 위한 것이다.

상기 가동지압강판(60)은 향후 유압잭(34)에 의하여 뒤쪽으로 이동하여야 하므로 유압잭의 스트로크 힘을 전부 받아야 하므로 강판의 강성이 높아야 한다.

도 5(a)의 강선체결지압강판(70)은 수직지지부(41)의 내측에서 일정거리 간격을 두고 설치되는 것으로서, 직사각형의 강판에 다수개의 관통공(71)과 강선체결공(72)이 동시에 형성된 것이다.

상기 관통공(71)은 수직지지부(41)의 관통공(43)과 상기 수직지지부의 내외면에 매입된 단부지압강판(50)의 관통공(51)과 가동지압강판(60)의 관통공(61)을 모두 관통하여 강봉을 설치하기 위한 것이다.

상기 강봉(32)이 관통공(61,71)에 삽입된 상기 가동지압강판(60)과 강선체결지압강판(70)과 강봉(32)을 너트(36)에 의하여 각각 체결고정한다.

상기와 같이 관통공(61,71)에 삽입된 각각의 강판(60,70)을 너트(36)로 고정체결하여야 유압잭(34)에 의하여 가동지압강판(60)이 외측으로 밀리면 강선체결지압강판(70)도 동시에 상기 가동지압강판이 이동한 동일한 양만큼 이동하도록 하기 위함이다.

도 (b)는 상기 강선체결공(72)을 상세히 보여주면서 동시에 강선(11)의 단부가 체결고정된 것을 보여주는 도면이다.

상기 강선체결공(72)은 열쇠구멍의 형상으로, 상부는 원형구멍(73)이 형성되고 이와 접하여 하부에는 상기 원형구멍(73)보다 폭은 작으나 길이는 길게 형성된 수직구멍(74)이 형성된 것이다.

상기와 같이 형성된 강선체결구멍(72)에 도 (c)와 같이 강선(11)의 단부를 강선의 직경보다 크게 설치한 확대두부(24)를 상기 원형구멍(73)내에 밀어넣은 다음, 상기 원형구멍(73)의 하부에 연접하여 설치된 수직구멍(74)으로 밀어내리면 도 (b)와 같이 수직구멍(74)에 강선의 확대두부(24)가 걸쳐져 체결되는 것이다.

상기와 같이 체결된 강선(11)을 해체할때에는 반대로 수직구멍(74)에 체결된 강선(11)을 위로 올리면 수직구멍(74)보다 직경이 넓은 원형구멍(73)으로 강선의 확대두부(24)가 올라오면서 원형구멍(73)을 통하여 외부로 빠지게 되는 것이다.

이렇게 강선(11)의 단부를 강선체결지압강판(70)의 강선체결공(72)에 설치하 고 강선을 체결하도록 한 것은 수직지지부(41)와 가동지압강판(60)과의 사이에 설치된 유압잭(34)에 스트로크를 발생시키면 가동지압강판(60)이 외측으로 밀리면서 강봉(32)에 의하여 일체 연결된 강선체결지압강판(70)이 수직지지부(41) 쪽으로 움직이게된다.

이때 상기 강선체결지압강판(70)에 형성된 강선체결공(72)에 체결된 강선(11)도 동시에 수직지지부(41) 쪽으로 이동하면 강선(11)에 긴장력이 도입되게되는 것이다.

상기와 같이 강선(11)에 긴장력이 도입된 상태에서 원하는 부분에만 프리스트레스를 도입하도록 응고시간지연접착수지재를 도포한 다음, 콘크리트를 타설양생하여 판넬의 제작이 완료된 후에, 제작이 완료된 판넬을 이동하기 위하여 상기 강선체결지압강판(70)에 체결된 강선(11)을 별도의 해체장비 없이 망치로 수직구멍(74)에 거치된 강선(11)을 위로 쳐 올리기만 하면 원형구멍(73)으로 이동된 강선의 확대두부(24)가 원형구멍(73)을 통하여 외부로 간단히 이탈하도록 한 것이다.

즉, 강선(11)의 체결과 해체를 용이하게 하기 위하여 강선체결공(72)을 열쇠구멍과 같이 설치한 것이다.

상기 지반(31)에 설치되는 지지대(40)가 유압잭(34)의 스트로크에 저항하면서 안전하게 판넬을 제작할 수 있도록 하기 위한 지지대(40)의 설치조건중에서 전도되지 않고 안전하게 지지될 수 있도록 P x H1〈W x L1가 되어야 한다.

즉, 지지대(40)의 수평지지부(42)를 내측으로 일정길이설치하면, 수직지지부(41)의 외측면의 일정높이(H1)에서 유압잭(14)에 의하여 발생되는 스트로크힘(P) 에 의하여 수직지지부(41)가 내측으로 전도되려는 힘에 대항하여 상기 스트로크힘의 작용방향과 반대방향으로 일정길이 내측으로 설치되는 수평지지부(42)의 자체 중량(W)이 작용하는 거리(L1)에 의한 힘보다 작게 하여 지지대(40)가 안전하게 지지되어 판넬을 제작할 수 있도록 한 것이다.

또한, 상기 지반(31)에 설치되는 지지대(40)가 유압잭(34)의 스트로크에 저항하면서 안전하게 판넬을 제작할 수 있도록 하기 위한 지지대(40)의 설치조건중에서 지지대가 활동, 즉 미끄러지지 않도록 하기 위하여 P〈W xμ+C 가 되어야 한다.

즉, 상기 지지대(40)는 스트로크힘(P)보다 수평지지부(42)의 자체중량(W)과 저면마찰계수(μ)를 곱한 값에 수동토압(C)을 더한 힘이 더 크도록 하여 활동 즉, 지지대(40)가 미끄러지지 않도록 하여야 한다.

또한, 상기 지반(31)에 설치되는 지지대(40)가 유압잭(34)의 스트로크에 저항하면서 안전하게 판넬을 제작할 수 있도록 하기 위한 지지대(40)의 설치조건중에서 지지대(40)의 수직지지부(41)와 수평지지부(42)가 만나는 부분의 단면파괴를 방지하여야 하므로 이를 위하여는 P x h2 /Z〈fa 가 되어야 한다.

즉, 수평지지부(42)와 수직지지부(41)가 만나는 부분의 단면파괴를 방지하기 위하여 콘크리트허용응력(fa)보다 스트로크힘(P)과 수직지지부 작용거리(h2)를 곱한 값을 수직지지부(41)의 단면계수(Z)로 나눈 값의 크기가 작아야 단면이 파괴되지 않아 안전하게 유지될 수 있는 것이다.

결국 상기 지지대(40) 안전조건은 지지대(40)가 전도되지 않고, 활동이 되지 않으며, 동시에 단면파괴가 되지 않도록 설치되어야 하는 것이다.

또한, 상기 유압잭(34)에 발생된 스트로크에 의하여 강선(11)에 도입된 긴장력이 유지될 수 있도록 체결너트(35)로 강봉(32)과 수직지지대(41)의 외측면에 매입된 단부지압강판(50)을 체결하여 고정시키도록 한다.

상기와 같은 거더제작대(30)를 이용하여, 거더(10)의 전단면에 일정한 간격을 두고 설치된 강선(11)을 이용하여 긴장력을 도입할 때, 상기 거더 양측단의 일정부분에는 프리스트레스가 도입되지 않도록 하고, 그 외의 부분에는 프리스트레스가 도입되도록 하면서, 양측단부에 일정길이의 강선(11)을 판넬의 단부 외부로 노출시킨 프리스트레스트콘크리트판넬(10)을 제작한다.

또한, 상기 프리스트레스트콘크리트판넬(10)의 상부면에 다수개의 전단연결재(18)를 다수개 설치하여 추후에 타설되는 슬래브 콘크리트와 접착력이 강화되어 일체거동하도록 한 것이다.

상기 제작된 프리스트레스트콘크리트판넬(10)을 이용하여 조립식라멘(80)을 시공하는 과정을 도 6 내지 도 8을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 조립식라멘은 간격을 두고 설치된 한쌍의 기초(81)와, 상기 기초 위에 설치된 양 지지벽(82)과, 상기 양 지지벽의 거치홈(83)에 설치된 경사부(14)가 양단부에 형성된 프리스트레스콘크리트판넬(10)과, 상기 판넬의 양단부에 노출된 노출강선(12)에 체결된 정착클립(91)과, 상기 정착클립을 포함하는 콘크리트를 타설양생하여 설치된 슬래브(84)로 이루어진 구조체인 것이다.

우선, 도 10의 (a)와 같이 한 개의 조립식라멘(80)을 설치하는 것을 도 6의 시공과정을 설명한 도면에 의하여 설명하면,

상기 양측단부에 경사부(14)가 설치되고, 상기 경사부를 포함한 수평부(13)에 프리스트레스미도입부(25)를 설치하여 제작한 프리스트레스콘크리트판넬(10)을 거치할 수 있도록, 도 (a)와 같이 지반에 라멘교량의 폭에 맞춰 기초(81)를 설치하고,

도 (b)와 같이 상기 기초 위에 지지벽(82)을 설치하면서, 상기 지지벽(82)의 상부 내측에 거치홈(83)을 형성하고,

도 (c)와 같이 상기 양측에 설치된 지지벽(82)의 거치홈(83)에 상기 프리스트레스트콘크리트판넬(10)의 경사부(14)의 하단부가 걸쳐 거치되도록 하면서 상기 판넬이 폭방향으로 밀착설치되면서 측면에 형성된 전단홈에 의하여 전단키를 형성하고, 상기 프리스트레스트콘크리트판넬의 단부에 노출된 노출강선(12)에 정착클립(91)을 설치하고,

도 (d)와 같이 상기 프리스트레스트콘크리트판넬(10) 위에 콘크리트를 타설하면서 상기 정착클립(91)이 매입되도록 타설경화시켜 강결연결부(90)를 포함한 슬래브(84)가 설치되도록 한 라멘(80)을 조립식으로 설치한다.

상기와 같은 조립식라멘(80)은 도 9의 (a) 내지 (c)까지에서보는바와 같이, 2이상의 연속 라멘교량으로 설치된다.

상기 사전에 제작된 프리스트레스트콘크리트판넬(10)을 연이어 설치하여 2연속 조립식라멘(80)을 설치하는 것을 도 6과 도 9에 의하여 설명하면,

상기 도 6의 과정에 의하여 설치하되, 연속하고자 하는 프리스트레스트콘크리트판넬(10)을 설치하고자하는 지지벽(82)을 추가로 중간에 필요한 수만큼 설치하 고, 상기 도 6의 거치홈(83)내에 설치하고 콘크리트를 타설하여 슬래브(84)를 설치하는 방법으로 설치하면 도 9와 같이 다양한 연속 조립식 라멘교량이 설치되는 것이다.

또 다른 방법으로는 도 10의 (a)내지 (c)와 같이 2이상의 연속라멘을 설치하는 방법을 도 6과 도 10에 의하여 설명하면 다음과 같다.

상기 도 6의 과정에 의하여 설치하되, 기초를 상호 연결한 바닥판(88)을 설치하는 과정을 추가하고, 연속하고자 하는 프리스트레스트콘크리트판넬(10)을 설치하고자하는 지지벽(82)을 추가로 중간에 필요한 수만큼 설치하고, 상기 도 6의 거치홈(83)내에 설치하고 콘크리트를 타설하여 슬래브(84)를 설치하는 방법으로 설치하면 도 10과 같이 다양한 연속 조립식 라멘(80)교량을 설치하여 지하차도등으로 활용하도록 한 것이다.

상기 거치홈(83)은 도 7에서보는바와 같이 수직부(92)와 수평지지부(93)로 이루어진 “L"자형으로 프리스트레스트콘크리트판넬(10)의 양단부에 설치된 경사부의 하단부가 홈내에 거치되도록 한 것이다.

상기 거치홈(83)의 수평지지부(93)에는 경사부의 하단부가 거치되도록 하고, 상기 수평지지부(93)의 길이는 8 ~ 10cm의 길이로 하되, 바람직하게는 8cm가 적정한 것이다.

상기 수평지지부(93)의 길이는 지지벽의 내측에 설치되는 철근을 피복하는 콘크리트두께이다.

또한, 상기 거치홈(83)내에 거치된 경사부의 하단부와 거치홈과의 사이에 에 폭시몰탈(93)로 충전하여 밀착시키도록 한 것이다.

또한, 도 7의 노출강선에 정착클립을 설치하고, 추후에 슬래브를 설치하기 위하여 타설되는 콘크리트내에 매입되도록 하여 강결연결부(90)를 설치하여 노출강선이 정착클립에 의하여 슬래브와 일체연결되어 결국 프리스트레스트콘크리트판넬이 노출강선에 의하여 슬래브와 일체결합되어 작용하는 하중에 의하여 일체거동하도록 한 것이다.

또 다른 이유로서는, 도 11의 도면과 같이 프리스트레스미도입부가 지지벽에 거치되면서 정착클립에 의하여 노출강선이 슬래브와 일체거동하도록 강결연결부를 형성하여 상기 강결연결부에 발생되는 부모멘트에 의하여 부재에는 압축력으로 작용하여, 작용된 압축력이 프리스트레스미도입부에 전달되면, 상기 전달된 압축력이 감소되어 사이 강결연결부에는 감소된 압축력이 작용되어 강결연결부의 파괴를 포함한 교량의 안정성을 확보하도록 한 것이다.

도 8은 상기 프리스트레스트콘크리트판넬을 폭방향으로 연이어서 접하게 설치할 때 상기 판넬의 측면에 형성된 전단홈(16)에 의하여 형성된 전단키(87)를 보여주는 것이다.

상기 전단키(87)내에는 몰탈(86)로 충전한다.

상기 전단키(87)가 부담하는 전단력을 수식으로 정리하면 ;

V = {VL/(As +Ak)} x Ak 로서,

여기에서 V 는 전단키가 부담하는 전단력

VL 은 활하중에 의한 전단력

As 는 슬라브단면적

Ak 는 전단키단면적

Va 는 전단키 허용전단응력

상기 식에서 도출된 결과 V/Ak가 Va 보다 적으면 만족한다(V/Ak〈Va)라는 것이다.

상기 조립식으로 설치되는 라멘의 지반이 연약지반이어서 지지력이 약해 연약지반과 접하게 설치되는 바닥판(88)에 과도한 휨모멘트가 작용하는 경우 도 12와 같이 바닥판의 일정한 위치에 라멘구조물이 설치되는 종방향으로 일정한 간격을 갖으면서 다수개의 앵커(58)를 지반내에 삽입하고 그라우팅액을 주입하여 고결시킨 후에, 바닥판(88)의 상부로 돌출된 앵커를 긴장하여 앵커에 긴장력을 도입하면서 돌출된 앵커부분을 바닥판(88)에 정착구(59)로 고정정착시킨다.

상기 앵커(58)를 바닥판(88)에 설치하는 위치는 바닥판의 중앙부에 설치하여 긴장정착하도록 하고, 상기 바닥판에 설치된 앵커의 정착구를 콘크리트내에 매입되도록 한다.

상기 앵커를 설치하는 것은 단일로 설치된 라멘이거나 연속으로 설치된 라멘 모두에 적용할 수 있다.

13은 도 12에서와 같이 바닥판(88)에 앵커(58)를 긴장정착하였을때 감소되는 휨모멘트의 크기의 변화를 보여주는 휨모멘트도인 것이다.

(a)는 연약지반 위에 설치된 라멘 구조물의 바닥판(88)에 발생되는 부모멘트의 크기를 보여주는 것이다.

바닥판(88)의 중앙에 부모멘트가, 우각부의 양측부에 정모멘트가 발생되는 것을 확인할 수 있다.

(b)는 바닥판(88)에 앵커(58)를 긴장하여 정착구로 고정정착한 후에 바닥판(88)에 발생되는 휨모멘트의 크기를 도시한 것이다.

상기 (b)도와 같이 바닥판(88)에 앵커(58)가 긴장정착되어 중앙에 정모멘트가, 양단부인 우각부에는 부모멘트가 발생되는 것을 볼 수 있다.

도 (c)는 상기 도 (a)와 (b)를 합성한 것으로서 결국 바닥판에 앵커(58)를 설치하므로서 최종적으로 바닥판(88)에 발생되는 정모멘트(76)의 크기를 도시한 것이다.

따라서 상기 도 (c)에서보는바와 같이 앵커(58)를 설치하기 전(도 (a))에는 바닥판(88)에 부모멘트(75)가 발생되는데 앵커(58)를 설치한 후(도 (b))에는 상기 부모멘트를 흡수하고 오히려 바닥판(88)에 안정적인 영향을 주는 정모멘트(76)가 작용하는 것(도 (c))을 확인할 수 있다.

즉, 도 (c)에서와 같이 바닥판의 중앙에 발생되는 정모멘트의 크기와 바닥판의 양측 중앙에 발생되는 부모멘트의 크기와 양단부인 우각부에 발생되는 정모멘트의 크기가 같도록 하여야 바닥판을 균질하게 설계할 수 있으며, 이로인하여 라멘구조물이 안정화되며, 경제적인 구조물을 설치할 수 있다.

일반적으로 바닥판(88)의 하부에 가상격벽을 가정하고, 가상격벽 하부에 발생되는 전단력을 계산하여 산출된 전단력의 1 ~ 1.5배의 긴장력을 도입한 앵커(58)를 설치하면 바닥판(88)의 최대 휨모멘트를 50%까지 줄일 수 있고, 바닥판(88)의 편중현상을 제거할 수 있어 바닥판의 하부구조를 균질하게 할 수 있는 장점이 있어 상기의 앵커를 가상격벽으로 하여 바닥판에 설치하게 된 것이다.

상기 거치홈에 거치되는 판넬의 양단부의 설치오차를 조절할 수 있도록 하면서 동시에 거치홈과 판넬의 경사부 하단부와의 사이에 에폭시몰탈로 오차로 인한 공간을 메꾸도록하면서 동시에 경사부가 거치홈내에서 유동가능성을 막기 위하여 에폭시몰탈로 밀실하게 충전하도록 한 것이다.

또한, 상기 판넬을 구성하도록 하는 골조인 철근을 배근하는 것을 너무나 당연하여 별도로 언급하지 않았으며, 슬래브를 설치하기 전에 철근을 프리스트레스콘크리트판넬 위에 배근하고, 콘크리트로 타설경화하여 슬래브를 설치하도록 한 것이다.

도 1(a)(b)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 보여주는 도면.

도 2(a)(b)(c)(d)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 거더제작대를 이용하여 제작하는 과정을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 단부지압강판을 보여주는 도면.

도 4는 본 발명의 가동지압강판을 보여주는 도면.

도 5(a)(b)(c)는 본 발명의 강선체결지압강판과 상기 강선체결지압강판의 강선체결공에 강선의 확대두부가 체결된 것을 보여주는 도면.

도 6(a)(b)(c)(d)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 이용하여 조립식라멘을 설치하는 과정을 보여주는 도면.

도 7은 본 발명의 조립식라멘의 지지벽에 프리스트레스트콘크리트판넬을 설치하는 방법을 보여주면서, 상기 프리스트레스트콘크리트판넬의 단부에 노출된 노출강선을 슬래브에 정착한 연결부를 보여주는 도면.

도 8은 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 지지벽 위에 측면에서 상호 접하게 설치된 단면을 보여주는 것으로서, 상기 프리스트레스트콘크리트판넬의 측면에 설치된 전단홈에 의하여 형성된 전단키내에 몰탈을 충전한 것을 보여주는 도면.

도 9(a)(b)(c)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 이용하여 다양한 형태의 조립식라멘을 조립식으로 설치한 것을 보여주는 도면.

도 10(a)(b)(c)는 본 발명의 프리스트레스트콘크리트판넬을 이용하여 박스형 상의 다양한 형태의 조립식라멘을 조립식으로 설치한 것을 보여주는 도면.

도 11은 본 발명의 조립식라멘의 지지벽에 설치된 프리스트레스트콘크리트판넬의 양단부에 설치된 프리스트레스미도입부의 설치범위가 상기 조립식라멘에 작용하는 하중에 의하여 부모멘트가 발생되는 범위에 설치된 것을 보여주면서, 상기 발생된 부모멘트가 프리스트레스트콘크리트판넬의 양단부에 프리스트레스가 도입되지 않은 부분에 압축력으로 전달되어, 상기 전달된 부모멘트가 감소되는 것을 보여주는 도면.

도 12는 본 발명의 라멘이 설치되는 지반이 연약지반인 경우 발생되는 부모멘트의 크기를 줄이기 위하여 바닥판에 앵커를 정착하고, 상기 앵커가 지반내에 관통설치되도록 한 것을 보여주는 도면.

도 13은 도 12의 앵커에 의하여 부모멘트가 정모멘트로 전환되어 라멘의 바닥판에 작용하는 것을 보여주는 휨모멘트도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

L ; 프리스트레스트콘크리트판넬길이

10 ; 프리스트레스트콘크리트판넬 11 ; 강선

12 ; 노출강선 13 ; 수평부

14 ; 경사부 15 ; 인장부

16 ; 전단홈 17 ; 철근

18 ; 전단연결재

20 ; 프리스트레스도입부 21 ; 응고시간지연접착수지재도포부

24 ; 확대두부 25 ; 프리스트레스미도입부

30 ; 거더제작대 31 ; 지반

32 ; 강봉 33 ; 나사산

34 ; 유압잭 35 ; 체결너트

36 ; 너트

40 ; 지지대 41 ; 수직지지부

42 ; 수평지지부 43 ;관통공

44 ; 관

50 ; 단부지압강판 51 ; 관통공

58 ; 앵커 59 ; 정착구

60 ; 가동지압강판 61 ; 관통공

70 ; 강선체결지압강판 71 ; 관통공

72 ; 강선체결공 73 ; 원형구멍

74 ; 수직구멍 75 ; 부모멘트

76 ; 정모멘트

80 ; 조립식라멘 81 ; 기초

82 ; 지지벽 83 ; 거치홈

84 ; 슬래브 85 ; 상단

86 ; 몰탈 87 ; 전단키

88 ; 바닥판 89 ; 에폭시몰탈

90 ; 연결부 91 ; 정착클립

92 ; 수직부 93 ; 수평지지부

Claims (31)

1. 양측단면 내에 종방향으로 형성된 전단홈(16)과, 양측단부에서 내측으로 일정범위 내에 설치된 하향의 경사부(14)와, 상기 양측에 설치된 경사부(14)를 연결하는 수평부(13)와, 상기 수평부(13)의 인장부(15)에 설치된 다수개의 강선(11)과, 상기 강선(11)의 양측단부를 경사부(14)를 관통하여 양측단부에 일정길이 노출시킨 노출강선(12)과, 상기 양측 경사부(14)와 수평부(13)를 포함한 판넬길이(L)의 0.1L ~ 0.25L의 범위에 걸쳐 상기 강선(11)의 외부에 응고시간 지연 접착수지재를 도포하여 설치된 프리스트레스미도입부(25)와, 상기 프리스트레스미도입부를 제외한 부분에 설치된 프리스트레스도입부(20)로 이루어진 것에 특징이 있는 경사부인 양단부에 프리스트레스미도입부가 설치된 프리스트레스트콘크리트판넬.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 판넬(10)의 상부에 다수개의 전단연결재(18)를 설치한 것에 특징이 있는 경사부인 양단부에 프리스트레스미도입부가 설치된 프리스트레스트콘크리트판넬.
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