KR101065620B1 - 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법 및 솟음제어장치를 이용한 곡선교 시공방법 - Google Patents
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Abstract
곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레스를 도입할 때 하연에 균일한 응력이 도입될 수 있도록 함과 더불어 교량하부구조에 설치 시 전도에 대해 안전성도 함께 확보할 수 있는 PSC 거더용 솟음제어장치를 이용한 거더제작 및 곡선교 시공방법이 개시된다.
이때 상기 솟음제어장치는 곡선형 PSC 거더에 일측면에 부착된 프레임조립체와 상기 프레임조립체와 바닥 사이에 발생 된 솟음을 상쇄시켜 주기 위하여 제작장 바닥과 프레임조립체 사이의 이격거리를 조정할 수 있는 길이 조정수단이 포함되도록 하게 된다.
이때 상기 솟음제어장치는 곡선형 PSC 거더에 일측면에 부착된 프레임조립체와 상기 프레임조립체와 바닥 사이에 발생 된 솟음을 상쇄시켜 주기 위하여 제작장 바닥과 프레임조립체 사이의 이격거리를 조정할 수 있는 길이 조정수단이 포함되도록 하게 된다.
Description
본 발명은 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법 및 솟음제어장치를 이용한 곡선교 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레스를 도입할 때 하연에 균일한 응력이 도입될 수 있도록 함과 더불어 교량하부구조에 설치 시 전도에 대해 안전성도 함께 확보할 수 있는 곡선형 PSC 거더 제작 및 곡선교 시공방법에 관한 것이다.
PSC 거더는 제작방법이 보편화 되었고, 그 제작 비용이 매우 저렴하기 때문에 교량을 건설하는데 널리 적용되고 있다.
그러나, 대부분의 PSC 거더교는 단면이 매우 큰 PSC 박스교를 제외하고는 직선으로 제작된다.
하지만 PSC 박스교 역시 곡선반경이 크지 않은 완만한 곡률반경에 적용되고 있다.
이에 만약 PSC 거더교를 램프교량이나 곡선반경이 작은 곡선교량에 널리 적용될 수 있다면 고가의 스틸박스 교량을 대체하여 교량건설에 사용되는 공사비를 대폭으로 절감할 수 있게 된다.
그러나, 곡선형 PSC 거더는 직선형 PSC 거더와 대비하여 압축 프리스트레스를 도입할 때, 솟음이 비대칭으로 발생하며, 이에 압축 프리스트레스 도입시에 발생하는 비틀림모멘트 때문에 정확한 응력도입이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 가설 시에도 거더의 양단부에서 인양지점을 형성해야 하기 때문에 전도의 위험이 크게 발생하는 어려움이 있어서 현장적용이 매우 어려웠다.
구체적으로 살펴보면 통상의 PSC 거더는 도 1a와 같이 직선으로 제작되기 때문에, PSC 거더(10)에 압축 프리스트레스를 도입하더라도 거더 자중에 의한 비틀림모멘트가 발생하지 않아, 도 1b와 같이 상향의 솟음이 “a-a"단면의 하단에서 일정하게 발생하여 설계에서 정한 압축 프리스트레스를 정확하게 도입할 수 있다.
이에 기존의 직선형 PSC 거더는 직선교량 등에서는 많이 이용되고 있지만 도로선형이 곡선으로 형성된 곡선교량에서는 상부슬래브에 배열하는 거더의 배치, 거더의 높이 및 배수시설의 배치 등에 불리하다는 문제점이 있었다.
이에 곡선형 PSC 거더를 곡선교량에 사용하게 되면 도로선형상의 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 거더의 배치, 상부슬래브의 배치, 배수시설의 배치 등에 있어 매우 유리한 장점을 가질 수 있음에도 불구하고 여러 문제점에 의하여 곡선형 PSC 거더를 곡선교량 시공에 이용하는 예는 많지 않았다.
그 이유를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 곡선형 PSC 거더는 압축 프리스트레스의 도입시에 거더 자중에 의한 비틀림모멘트 때문에 일측 방향으로 회전하여 거더의 양 단부는 상향으로 솟음이 발생하게 된다. 이에 곡선형 PSC 거더는 곡률반경(R)이 멀어지는 쪽으로 PSC 거더 자중에 의한 비틀림모멘트가 발생하여 전도하게 된다.
즉, 압축 프리스트레스를 도입하지 않은 상황에서는 곡선형 PSC 거더의 하면을 따라서 등분포형태로 일정하게 하중이 지면에 작용하지만, 압축 프리스트레스에 의해 솟음이 발생하기 시작하면 자중에 의한 비틀림모멘트가 발생하여 곡률반경의 최외측은 지면에 남아 있고, 곡률반경의 최내측은 지면에서 솟음(δ)이 발생하게 된다.
이렇게 되면 곡선형 PSC 거더에 도입하고자 하는 초기 압축 프리스트레스의 도입에 큰 문제가 발생하여 곡선형 PSC 거더에 균열이 발생하거나 파괴에 이를 수 있다는 문제가 있었다.
둘째, 곡선형 PSC 거더는 가설시에도 비틀림모멘트가 발생하기 때문에 무게중심을 잘 고려하여 인양해야 하는데, 스틸박스 거더의 경우 약 L/4, 3L/4지점을 고려하여 인양지점을 정하게 되면 인양지점과 전도의 무게 중심과 거의 일치하여 전도의 위험이 상쇄되는 경우가 많다.
그러나, 곡선형 PSC거더는 인양고리나 인양홀의 위치가 거의 지점부 부근에 형성되기 때문에 전도의 무게중심과 인양지점이 달라 설치 시 전도가 발생할 수 밖에 없다는 문제점이 있다.
셋째, 곡선형 PSC 거더는 거더 설치개수에 따라 곡률반경이 같은 경간에서도 서로 곡률반경이 다르기 때문에 여러 조의 거푸집이 소요되며, 직선교와는 다른 공사현장에서 재사용하기가 어려워 공사비가 증가하는 단점이 있어 결국 곡선형 PSC 거더를 사용함에 있어 제약이 많아, 곡선교에서는 통상 스틸박스 거더를 이용한 교량이 사용되는 것이 일반적이었다.
이에 상기 기술적인 문제와 제약 때문에 대부분의 곡선교량에는 제작 비용이 매우 고가인 스틸박스교량이 적용되는 것이 일반적이다.
이에 본 발명은 곡선형 PSC 거더 제작단계에서 압축 프리스트레스를 도입할 경우에 솟음을 제어하면서 거더에 도입하고자 하는 압축 프리스트레스를 정확하게 도입할 수 있도록 하는 곡선형 PSC거더 제작방법을 제공하며, 상기 곡선형 PSC 거더 설치단계에서도 설치 시 전도 방지가 가능하되 달리 비용이 크게 소요되지 않는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법 및 솟음제어장치를 이용한 곡선교 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여
첫째, 곡선형 PSC 거더 제작 시 도입되는 압축 프리스트레스에 의하여 곡선형 PSC 거더에 솟음이 발생하면서 자중에 의한 비틀림모멘트가 발생하는 요인을 제거하기 위하여 솟음 및 전도방지장치를 곡선형 PSC 거더 일 측면에 장착하게 된다.
둘째, 이러한 솟음제어장치는 곡선형 PSC 거더를 교량하부구조에 설치 시에는 전도방지기능을 가지도록 활용하여 보다 경제적이고 효율적인 곡선형 PSC 거더를 이용한 교량시공이 가능하도록 하였다.
이를 위하여 본 발명은
곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레스를 도입함에 따라 곡선형 PSC 거더의 자중에 의한 비틀림모멘트에 의하여 양 단부가 일측방향으로 회전하여 상향으로 발생되는 솟음을 제어하기 위하여 솟음제어장치)를 상기 곡선형 PSC 거더 일측면에 설치하여 제작장 바닥에 상기 솟음제어장치를 고정 설치한 후 곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레가 도입되도록 하되,
상기 솟음제어장치는 곡선형 PSC 거더 일측면에 부착된 프레임조립체와 상기 프레임조립체와 바닥 사이에 발생된 솟음을 상쇄시켜 주기 위하여 제작장 바닥과 프레임조립체 사이의 이격거리를 조정할 수 있는 길이조정수단이 포함되도록 하여, 상기 압축 프리스트레스도입에 의해 발생하는 곡선형 PSC 거더 양 단부의 솟음이 상기 솟음제어장치의 길이조정수단에 의하여 상쇄되도록 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법을 제공한다.
또한 바람직하게는 상기 솟음제어장치는
곡선형 PSC 거더의 단부 일측면과 제작장 바닥에 설치되도록 하되, 상기 솟음제어장치가 제작장 바닥에 설치된 상태에서는 곡선형 PSC 거더의 전도를 방지할 수 있는 지지체 역할을 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법을 제공한다.
또한 바람직하게는 상기 솟음제어장치는
곡선형 PSC 거더의 일측면에 설치된 형강 또는 강관으로 제작된 프레임조립체; 및 상기 프레임조립체와 제작장 바닥 사이에 설치된 회전클램프를 포함하는 길이조정수단;을 포함하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 PSC 거더 제작방법을 제공한다.
또한 바람직하게는 상기 프레임조립체는
곡선형 PSC 거더의 일측면에 설치된 수직프레임; 및 상기 수직프레임의 단부로 부터 곡선형 PSC 거더의 다른 일측면 사이에 설치된 수평프레임;을 포함하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법을 제공한다.
또한 바람직하게는 상기 프레임조립체는
곡선형 PSC 거더의 일측면에 설치된 경사프레임; 및 상기 경사지지프레임의 단부로부터 곡선형 PSC 거더의 다른 일측면 사이에 설치된 수평프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법을 제공한다.
또한 바람직하게는
곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레스를 도입함에 따라 곡선형 PSC 거더의 자중에 의한 비틀림모멘트에 의하여 양 단부가 일측방향으로 회전하여 상향으로 발생되는 솟음을 제어하기 위하여 곡선형 PSC 거더의 일측면에 부착된 프레임조립체와 상기 프레임조립체와 바닥 사이에 발생된 솟음을 상쇄시켜 주기 위하여 제작장 바닥과 프레임조립체 사이의 이격거리를 조정할 수 있는 길이조정수단을 포함하는 솟음제어장치를 곡선형 PSC 거더의 일측면에 설치하여 곡선형 PSC 거더를 제작하는 단계;
상기 곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레스를 도입하는 단계;
상기 곡선형 PSC 거더의 양 단부에 압축 프리스트레스가 도입되어 발생된 솟음을 솟음제어장치의 길이조정수단을 이용하여 상쇄시키는 단계;
상기 곡선형 PSC 거더에 솟음제어장치를 설치한 상태에서 솟음제어장치를 제작장 바닥으로부터 분리하는 단계;
상기 솟음제어장치가 일측면에 설치된 곡선형 PSC 거더를 교량하부구조에 설치하면서 교량하부구조에 상기 솟음제어장치를 설치하여 교량하부구조에 설치된 곡선형 PSC 거더의 전도를 방지하는 단계; 및
상기 곡선형 PSC 거더에 시공된 슬래브가 양생되어 곡선형 PSC 거더와 합성되면 상기 솟음제어장치를 제거하는 단계를 포함하는 솟음제어장치를 이용한 곡선교 시공방법을 제공한다.
본 발명에 의해 곡선형 PSC 거더는 압축 프리스트레스를 도입시에 설계에서 정한 압축 프리스트레스가 정확하게 도입될 수 있는 곡선형 PSC거더의 제작이 가능하게 된다.
또한 교량 하부구조 설치시에도 전도를 방지할 수 있도록 하여 곡선형 PSC 거더 제작 및 설치에 매우 효과적이다.
본 발명에 의해 곡선형 PSC 거더는 곡률반경(R)이 매우 작은 경우에도 제작 및 설치가 용이하여 보다 경제적인 PSC 거더를 이용한 곡선교 시공이 가능하게 된다.
이에 본 발명에 의해 곡선형 PSC 거더를 종래 스틸박스가 적용되는 램프구간에 적용이 가능할 경우 공사비 대폭 절감이 가능하다.
본 발명에 의한 곡선형 PSC 거더는 거더의 배치간격, 슬래브의 배치, 배수시설의 배치 등 설계에 있어 적용에 매우 유리하게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 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.
도 1a 및 도 1b는 종래 직선형 PSC 거더의 모식도,
도 2a 및 도 2b는 곡선형 PSC 거더에 작용하는 비틀림모멘트 및 솟음을 도시한 모식도,
도 3 및 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 곡선형 PSC 거더에 설치되는 실시예 1,2에 의한 솟음제어장치의 조립사시도,
도 5는 본 발명에 의한 실시예 2에 의한 솟음제어장치의 설치정면도,
도 6은 본 발명의 솟음제어장치가 설치된 곡선형 PSC 거더의 부분사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 곡선형 PSC 거더에 작용하는 비틀림모멘트 및 솟음을 도시한 모식도,
도 3 및 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 곡선형 PSC 거더에 설치되는 실시예 1,2에 의한 솟음제어장치의 조립사시도,
도 5는 본 발명에 의한 실시예 2에 의한 솟음제어장치의 설치정면도,
도 6은 본 발명의 솟음제어장치가 설치된 곡선형 PSC 거더의 부분사시도이다.
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.
< 본 발명의 곡선형 PSC 거더(100)에 설치된 솟음제어장치(200) >
먼저, 직선형 PSC 거더는 곡률반경이 무한대가 되고, 곡선형 PSC 거더는 곡률반경(R)을 갖는다.
즉, 도 2와 같이 점선으로 도시된 직선형 PSC 거더(100)는 무게 중심이 거더의 중심부(C)에 위치하게 되어 비틀림모멘트가 거의 발생하지 않지만,
실선으로 도시된 곡선형 PSC 거더(100)는 곡률반경(R)이 작아질수록 무게 중심이 곡률반경(R)의 외측인 무게 중심부(C‘) 방향으로 이동하게 된다.
이러한 기하학적인 형상 때문에 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레스를 도입하기 전에는 거더 자중을 지면이 등분포로 받고 있기 때문에 문제가 되지는 않지만 압축 프리스트레스 도입시 곡선형 PSC 거더는 제작과정에서 자중에 의한 비틀림모멘트(Mt)가 발생하게 된다.
도 2b는 곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레스를 도입할 경우에 거더가 전도하는 개념도를 나타낸 것이다.
즉, 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레스를 도입하는 순간 거더는 상향의 솟음과 동시에 자중에 의한 비틀림모멘트에 의하여 도 2b와 같이 전도(θ)하게 된다.
즉, 이에 압축 프리스트레스가 거더에 도입되면 거더의 길이 방향으로 좌측 일면이 지면에 닿고, 우측 일면에 솟음이 발생하게 되며 이러한 솟음에 의한 비틀림모멘트가 거더의 전도를 발생시키게 된다.
이에 거더에는 설계시에 정한 압축 프리스트레스가 도입되는 것이 아니라, 좌측은 과소한 압축 프리스트레스가, 우측은 과다한 압축 프리스트레스가 도입되어 곡선형 PSC 거더(100)에 예상치 못한 구조적 거동에 의하여 균열 등의 하자가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
그러므로, 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레스를 도입하기 위해서는 솟음 발생에 의한 비틀림모멘트에 의하여 전도되지 않도록 하고, 설계에서 정한 응력도입이 가능하도록 제작하여야 그 이용에 문제가 없게 됨을 알 수 있다.
이를 위해 사용되는 것이 본 발명의 솟음제어장치(200)이다.
먼저 상기 솟음제어장치(200)의 실시예 1,2를 도시한 것이 도 3과 도 4a, 도 4b 및 도 4c이다.
먼저 도 3에 의하면(실시예1) 기본적으로 곡선형 PSC 거더를 제작하기 위하여 미리 제작베드를 지반(G)에 설치하게 된다.
이러한 제작베드는 설계도서에서 정한 곡률반경을 따라서 부등침하가 없도록 잘 다짐이 되어 있는 지반 위에 설치하게 된다.
이렇게 설치된 제작베드 위에 철근 및 쉬스관과 같은 필요한 자재를 곡선으로 제작된 거푸집 내측에 조립하게 된다.
물론 현장 제작뿐만 아니라 및 분할거더에 의한 공장제작이 가능할 것이다.
다음으로는 상기 거푸집에 솟음제어장치(200)와 결합되어 고정 될 수 있는 인서트앵커(110)를 설치하여 콘크리트 내에 매입되어 양생될 수 있도록 하게 된다.
이러한 인서트앵커(110)는 기성제품을 이용하는 것이 바람직하다.
이에 상기 거푸집을 탈형하고 인서트앵커(110)에 솟음제어장치(200)를 설치하게 된다.
즉, 거푸집에 타설되어 양생된 콘크리트의 소요강도가 확보되면 거푸집이 제거된 후에 미리 설치된 인서트앵커(110)에 솟음제어장치(200)를 볼트 및 너트를 포함하는 체결구를 이용하여 고정한다.
이때 상기 솟음제어장치(200)는 유압잭(A) 등에 의한 압축 프리스트레스 도입시 발생하는 비틀림모멘트에 저항이 용이하도록 다양한 형태의 구조형식으로 제작될 수 있으나, 안전성을 확보하기 위하여 트러스 형태의 구조를 갖는 것이 바람직한데, 도 3에 의한 솟음제어장치(200)를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 상기 솟음제어장치(200)는 예컨대 인서트앵커(110)에 체결되는 수직프레임(210), 수평프레임(220) 및 길이조정수단(230)을 포함하도록 제작된 것을 거더의 양 단부 일측면에 설치되도록 하게 된다.
그 이유는 솟음제어장치(200)를 거더의 단부에 설치하는 것이 솟음제어 및 전도방지에 유리하기 때문이다.
이에 먼저, 상기 수직프레임(210)은 형강 또는 철골을 가공하여 거더의 외측면에 인서트앵커(110)에 의하여 수직방향으로 설치되는 부재로서 인서트앵커(110)가 삽입되는 볼트홀이 형성되도록 하여 볼트홀에 삽입된 인서트앵커를 체결너트로 수직프레임(210)에 체결시켜 고정되도록 하면된다.
이러한 수직프레임(210)은 수직재(211)와 상기 수직재 하단 외측으로 연장된 수평재(212)와 상기 수직재(211)의 상부와 수평재(212)의 단부를 서로 연결하는 사재(213)로 형성되도록 하게 된다.
상기 수평재(212)에는 수직프레임(210)과 이격된 위치의 거더 외측면에 일단부가 연결되며 타 단부가 상기 수평재(212)의 단부 측면에 서로 접하도록 배치된 수평프레임(220)이 더 설치 될 수도 있다.
이는 솟음제어장치(200)와 거더와의 접촉면적이 커지도록 하여 전도 방지에 효과적이도록 하고 솟음 제어 시 지지점을 넓히기 위함이다.
또한 상기 수평재(212)의 단부 저면과 지반 사이에는 회전손잡이(231)가 형성된 회전클램프(232) 및 고정판(233)이 포함된 길이조정수단(230)을 고정 설치하게 된다.
즉, 상기 고정판(233)은 제작장 바닥(지반 등)에 탈착이 가능하도록 고정하고 상기 고정판에 회전클램프(232)를 장착하고, 회전클램프(232) 상단은 수직프레임(210)의 수평재(212) 단부 저면에 장착되도록 하게 된다.
이에 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레스가 도입되어 거더 자중에 의한 비틀림모멘트 때문에 일측방향으로 회전하여 그 거더의 양단부에 솟음(δ)이 발생하게 되면 솟음제어장치(200)에 의하여 솟음이 상쇄되도록 회전클램프(232)의 회전손잡이(231)를 회전시켜 상기 솟음이 곡선형 PSC 거더에 발생하지 않도록 하게 되는 것이다.
이는 길이조정수단(230)이 제작장 바닥(G)에 고정판(233)에 의하여 임시로 고정(장착)되어 있기 때문에 가능하게 된다.
이에 곡선형 PSC 거더(100)의 제작 시 소요의 압축 프리스트레스를 도입하여 솟음이 제어되면서 이러한 솟음에 의한 비틀림모멘트에 의한 전도를 방지할 수 있게 됨을 알 수 있다.
이와 같은 기능을 가진 실시예 2에 의한 솟음제어장치(200)를 도시한 것이 도 4a, 도 4b 및 도 4c이다.
상기 솟음제어장치(200)는 강관을 이용하여 제작하게 되며 역시 경사프레임(240) 및 길이조정수단(230)를 구비하게 된다.
즉, 고정판(233)이 지반에 고정되어 설치(장착)되며 상기 고정판(233)의 상면에는 강관을 가공하여 제작된 경사브라켓(234)이 설치되고, 상기 경사브라켓(234)의 상면에는 회전손잡이(231)가 형성된 회전클램프(232)가 형성되어 있으며, 상기 회전클램프(232)의 상면에는 강관을 가공하여 제작된 경사프레임(240)이 형성되어 있고, 상기 경사프레임(240)의 상단은 곡선형 PSC 거더의 외측면에 인서트앵커에 체결되는 수직지지판(250)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
이에 도 4a에 의한 길이조정수단(230)은 회전손잡이(231)가 형성된 회전클램프(232), 고정판(233), 경사브라켓(234)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
이에 상기 회전클램프(232)에 의하여 제작시 도입된 압축 프리스트레스에 의한 솟음을 제어하면서 비틀림모멘트에 의한 전도를 방지하게 됨을 알 수 있다.
도 4b는 도 4a에 의한 경사프레임(240) 및 길이조정수단(230)을 구비하도록 하되, 특히 고정판(233)의 상면에는 강관을 가공하여 제작된 경사브라켓(234)과 회전클램프(232)가 서로 힌지연결된 상태임을 알 수 있다.
이러한 방식은 비틀림모멘트가 크지 않은 경우에 적용할 수 있을 것이다.
이에 고정판(233)이 지반에 고정되어 설치되며 상기 고정판(233)의 상면에는 강관을 가공하여 제작된 경사브라켓(234)이 힌지(H) 연결되고, 상기 경사브라켓(234)의 상면에는 회전손잡이(231)가 형성된 회전클램프(232)가 형성되어 있으며, 상기 회전클램프(232)의 상면에는 강관을 가공하여 제작된 경사프레임(240)이 형성되어 있고, 상기 경사프레임(240)의 상단은 곡선형 PSC 거더의 외측면에 인서트앵커에 체결되는 수직지지판(250)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
도 4c는 도 4a에 의한 솟음제어장치(200)에 있어 경사프레임(240)의 하단부에 타단부가 연결되며 곡선형 PSC 거더의 외측면에 일단부가 연결된 수평프레임(220)이 강관의 형태로 형성되어 있음을 알 수 있으며 상기 수평프레임(220)의 단부에는 곡선형 PSC 거더의 외측면에 인서트앵커에 체결되는 수직지지판(250)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
이에 상기 경사프레임(240)과 수평프레임(220)은 강관으로 제작되므로 모두 수직지지판(250)에 의하여 곡선형 PSC 거더의 외측면에 설치되고 있음을 알 수 있다.
이때 상기 수직프레임(210), 수평프레임(220), 경사프레임(240)을 본 발명에서는 프레임조립체라고 한다.
도 5는 특히 도 4a에 의한 솟음제어장치(200)에 의하여 비틀림모멘트가 작용하는 방향에 따라 곡선형 PSC 거더(100)의 외측면에 설치된 경우를 도시하였는데 이에 상기 솟음제어장치(200)는 비틀림모멘트에 저항할 수 있는 위치에 설치되도록 함을 알 수 있다.
또한 상기 솟음제어장치(200)의 설치공종을 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
일반적으로 곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레스를 도입하기 위해 PS강연선과 같은 긴장재를 긴장 후 정착하게 되면 상향의 프리스트레스력이 거더 자중에 의해 발생하는 하향력보다 클 경우에 지면으로부터 이격되기 시작하는 솟음이 시작된다.
통상, 상기 긴장재에 의한 압축 프리스트레스 중 50~80% 이상 압축 프리스트레스력을 도입한 후에 상기 솟음이 시작되는데, 곡선형 PSC거더(100)는 솟음(δ)이 발생하는 순간 기하학적인 형상에 의해 자연발생적으로 자중에 의한 비틀림모멘트가 발생하게 된다.
이를 방치하고 계속해서 긴장력을 도입할 경우에는 거더의 일면은 지면에 남아 있고, 일면은 규정된 솟음량보다 훨씬 큰 솟음의 발생으로 허용응력을 초과하게 되고, 콘크리트에 균열이나 파괴를 발생시킨다.
그러므로, 일정량의 솟음을 확보하기 위해서 솟음제어장치(200)를 이용하여 거더의 좌우측 솟음량이 같아지도록 조정하게 된다.
즉, 도 1a 및 도 1b에 의한 직선형 PSC 거더에서와 같이 중앙부의 a-a 단면이 임의의 위치에서 좌우 동일하게 상향의 솟음이 발생할 수 있도록 솟음제어장치(200)의 길이조정수단(230)을 이용하여 조절한다.
또한, 곡선형 PSC거더(100)에 압축 프리스트레스를 도입하는 순간 거더의 좌우에서의 솟음량을 확인하기 위하여 미도시된 측정기를 압축 프리스트레스를 도입하기 전에 미리 설치하여 상기 솟음량을 확인한다.
솟음량을 확인하기 위해서 사용되는 측정기는 정확하게는 변위계 또는 측정용 줄자, 레벨 등을 이용하여 지면에서의 곡선형 PSC거더(100)의 좌우 솟음량을 확인할 수 있도록 하면 된다.
만약, 솟음량이 오차 범위내에서 거더의 좌우 대칭값을 얻을 수 있다면 곡선형 PSC거더의 전체 지간에 대해서 설계시에 산정된 응력값을 얻을 수 있게 되며, 이러한 측정은 지간에 걸쳐 다수의 위치에서 하게 되면 더욱 정확하다.
또한, 좌우 대칭적으로 솟음값이 일치하지 않는다면 길이조정수단(230)를 이용하여 압축 프리스트레스를 도입하는 과정에서 이를 보정하는 과정을 거처 인장작업을 해야 한다.
상기에서 상술한 곡선형 PSC거더(100)에 길이조정수단(230)를 통한 보정작업과 긴장작업을 반복함으로서 최종적으로 도입하고자 하는 압축 프리스트레스력을 도입할 수 있게 된다.
< 본 발명의 곡선형 PSC 거더(100)에 설치된 솟음제어장치(200)를 이용한 곡선교 시공방법>
먼저, 도 2에 의한 본 발명의 솟음제어장치(200)를 이용한 곡선형 거더교 시공방법을 도 6을 기준으로 살펴본다.
먼저, 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레스를 도입함에 따라 곡선형 PSC 거더의 자중에 의한 비틀림모멘트 때문에 양 단부가 일측방향으로 회전하여 상향으로 발생되는 솟음을 제어하기 위하여 곡선형 PSC 거더의 일측면에 부착된 프레임조립체와 상기 프레임조립체와 바닥 사이에 발생된 솟음을 상쇄시켜 주기 위하여 제작장 바닥과 프레임조립체 사이의 이격거리를 조정할 수 있는 길이조정수단을 포함하는 솟음제어장치(200)를 곡선형 PSC 거더의 일측면에 설치하여 곡선형 PSC 거더를 제작하게 된다.
즉, 제작베드에 필요한 설비를 구비하여 곡선형 PSC 거더를 제작하게 되는데 이때 도 3과 같이 거푸집에 미리 인서트앵커(110)를 설치하여 거푸집을 해체할 때 곡선형 PSC 거더의 외측면에 본 발명의 솟음제어장치(200)가 장착되도록 준비하게 된다.
이에 상기 인서트앵커(110)에 예컨대 도 4a에 의한 솟음제어장치(200)을 설치하고, 곡선형 PSC 거더(100)를 솟음제어장치(200)에 의하여 지반(G, 제작장 바닥)에 세팅되도록 하게 된다.
다음으로는 상기 곡선형 PSC 거더(100)에 미리 설치된 긴장재를 유압잭 등을 이용하여 긴장 후 단부면에 정착하여 압축 프리스트레스를 도입시키게 된다.
이러한 압축 프리스트레스에 의하여 곡선형 PSC 거더(100)에는 거더 자중에 의한 비틀림모멘트 때문에 일측방향으로 회전하여 그 거더의 양단부에 솟음이 발생하게 된다.
이에 본 발명은 상기 곡선형 PSC 거더에 압축 프리스트레스가 도입되어 솟음(δ)이 발생하면 비틀림모멘트에 의해 발생하여 생기는 곡선형 PSC 거더의 솟음을 솟음제어장치(200)를 이용하여 반복하여 상쇄시키게 된다.
즉, 상기 비틀림모멘트는 지반에 고정판에 의하여 고정(장착)된 솟음제어장치(200)에 의하여 저항할 수 있게 되고 솟음제어장치(200)의 회전손잡이(231)가 형성된 회전클램프(232) 및 고정판(233)이 포함된 길이조정수단(230)에 의하여 솟음이 제어되어 상쇄 될 수 있도록 한다.
결국 압축 프리스트레스에 의한 솟음이 곡선형 PSC 거더(100)의 양단부에서 발생되지 않게 된다.
이에 본 발명의 솟음제어장치(200)에 의하여 제작된 곡선형 PSC 거더(100)는 정밀한 압축 프리스트레스의 도입이 가능하도록 제작될 수 있고, 제작과정에서 압축 프리스트레스 도입에 따른 솟음 발생에 의하여 전도가 발생하지 않게 됨을 알 수 있다.
이와 같이 제작된 곡선형 PSC 거더(100)는 지반(제작장 바닥)으로부터 고정판을 분리하여 솟음제어장치(200)는 곡선형 PSC 거더의 일측면에 설치된 상태로 두게 된다.
다음으로는 미리 시공된 미도시된 교량하부구조(300)에 거치시키게 된다.
이러한 거치 과정에서도 곡선형 PSC 거더(100)는 충격 등에 의하여 전도될 우려가 있게 된다.
이에 곡선형 PSC 거더(100)에 설치된 솟음제어장치(200)를 교량하부구조 상면에 고정(장착)시켜 이러한 전도 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하게 된다.
다음으로는 상기 곡선형 PSC 거더(100)들을 가로보에 의하여 구속되도록 하고 상부에 슬래브를 형성시켜 최종 곡선교가 시공될 수 있도록 하게 됨을 알 수 있다.
이에 마지막으로 곡선형 PSC 거더와 교량하부구조로부터 본 발명의 솟음제어장치(200)를 분리하게 된다.
본 발명의 솟음제어장치(200)는 인서트앵커(110) 및 고정판(233), 수직지지판(250)에 의하여 곡선형 PSC 거더와 교량하부구조에 탈착이 가능하도록 장착되어 있어 분리가 가능하여 재사용도 가능하게 된다.
이에 본 발명에 의한 곡선교는 도로선형이 곡선인 경우 즉 램프교량의 경우에 적용가능한데 종래 곡선형 PSC 거더를 제작할 수 있음에도 불구하고 잘 이용하지 못한 사례를 극복할 수 있으면서도 이는 탈착이 가능하여 재사용이 가능한 솟음제어장치(200)을 이용할 수 있어 매우 효율적이고 경제적인 곡선교 시공이 가능하게 된다.
100: 곡선형 PSC 거더 110: 인서트앵커
200: 솟음제어장치 210: 수직프레임
220: 수평프레임 221: 수직재
222: 수평재 230: 길이조정수단
231: 회전손잡이 232: 회전클램프
233: 고정판 234: 경사브라켓
240: 경사프레임 250: 수직지지판
300: 교량하부구조
200: 솟음제어장치 210: 수직프레임
220: 수평프레임 221: 수직재
222: 수평재 230: 길이조정수단
231: 회전손잡이 232: 회전클램프
233: 고정판 234: 경사브라켓
240: 경사프레임 250: 수직지지판
300: 교량하부구조
Claims (8)
- 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레스를 도입함에 따라 곡선형 PSC 거더(100)의 자중에 의한 비틀림모멘트에 의하여 양 단부가 일측방향으로 회전하여 상향으로 발생되는 솟음을 제어하기 위하여 솟음제어장치(200)를 상기 곡선형 PSC 거더 일측면에 설치하여 제작장 바닥에 상기 솟음제어장치(200)를 고정 설치한 후 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레가 도입되도록 하되,
상기 솟음제어장치(200)는 곡선형 PSC 거더(100) 일측면에 부착된 프레임조립체(210,220,240)와 상기 프레임조립체와 바닥 사이에 발생된 솟음을 상쇄시켜 주기 위하여 제작장 바닥과 프레임조립체 사이의 이격거리를 조정할 수 있는 길이조정수단(230)이 포함되도록 하여, 상기 압축 프리스트레스도입에 의해 발생하는 곡선형 PSC 거더(100) 양 단부의 솟음이 상기 솟음제어장치(200)의 길이조정수단(230)에 의하여 상쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법. - 제 1항에 있어서, 상기 솟음제어장치(200)는
곡선형 PSC 거더(100)의 단부 일측면과 제작장 바닥에 설치되도록 하되, 상기 솟음제어장치(200)가 제작장 바닥에 설치된 상태에서는 곡선형 PSC 거더(100)의 전도를 방지할 수 있는 지지체 역할을 하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법. - 제 1항에 있어서, 상기 솟음제어장치(200)는
곡선형 PSC 거더(100)의 일측면에 설치된 형강 또는 강관으로 제작된 프레임조립체(210,220,240); 및 상기 프레임조립체와 제작장 바닥 사이에 설치된 회전클램프(232)를 포함하는 길이조정수단(230);을 포함하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법. - 제 3항에 있어서, 상기 프레임조립체는
곡선형 PSC 거더(100)의 일측면에 설치된 수직프레임(210); 및 상기 수직프레임(210)의 단부로부터 곡선형 PSC 거더(100)의 다른 일측면 사이에 설치된 수평프레임(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 피에스씨 거더 제작방법. - 제 3항에 있어서, 상기 프레임조립체는
곡선형 PSC 거더(100)의 일측면에 설치된 경사프레임(240); 및 상기 경사프레임의 단부로부터 곡선형 PSC 거더의 다른 일측면 사이에 설치된 수평프레임(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선형 PSC 거더 제작방법. - 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레스를 도입함에 따라 곡선형 PSC 거더(100)의 자중에 의한 비틀림모멘트에 의하여 양 단부가 일측방향으로 회전하여 상향으로 발생되는 솟음을 제어하기 위하여 곡선형 PSC 거더(100)의 일측면에 부착된 프레임조립체(210,220,240)와 상기 프레임조립체와 바닥 사이에 발생된 솟음을 상쇄시켜 주기 위하여 제작장 바닥과 프레임조립체 사이의 이격거리를 조정할 수 있는 길이조정수단(230)을 포함하는 솟음제어장치(200)를 곡선형 PSC 거더(100)의 일측면에 설치하여 곡선형 PSC 거더를 제작하는 단계;
상기 곡선형 PSC 거더(100)에 압축 프리스트레스를 도입하는단계;
상기 곡선형 PSC 거더(100)의 양 단부에 압축 프리스트레스가 도입되어 발생된 솟음을 솟음제어장치(200)의 길이조정수단(230)을 이용하여 상쇄시키는 단계;
상기 곡선형 PSC 거더(100)에 솟음제어장치(200)를 설치한 상태에서 솟음제어장치(200)를 제작장 바닥으로부터 분리하는 단계;
상기 솟음제어장치(200)가 일측면에 설치된 곡선형 PSC 거더를 교량하부구조(300)에 설치하면서 교량하부구조에 상기 솟음제어장치를 설치하여 교량하부구조에 설치된 곡선형 PSC 거더의 전도를 방지하는 단계; 및
상기 곡선형 PSC 거더(100)에 시공된 슬래브가 양생되어 곡선형 PSC 거더와 합성되면 상기 솟음제어장치(200)를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선교 시공방법. - 제 6항에 있어서,
상기 솟음제어장치(200)는 곡선형 PSC 거더(100)의 일측면에 설치된 형강 또는 강관으로 제작된 프레임조립체(210,220,240); 및 상기 프레임조립체와 제작장 바닥 사이에 설치된 회전클램프(232)를 포함하는 길이조정수단(230);을 포함하거나.
상기 프레임조립체(210,220,240)는 곡선형 PSC 거더(100)의 일측면에 설치된 수직프레임(210); 및 상기 수직프레임(210)의 단부로부터 곡선형 PSC 거더(100)의 다른 일측면 사이에 설치된 수평프레임(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선교 시공방법. - 제 7항에 있어서, 상기 프레임조립체는 곡선형 PSC 거더(100)의 일측면에 설치된 경사프레임(240); 및 상기 경사프레임(240)의 단부로부터 곡선형 PSC 거더(100)의 다른 일측면 사이에 설치된 수평프레임(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 솟음제어장치를 이용한 곡선교 시공방법.
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