KR101072259B1 - 피에스씨 거더와 교량 하부구조의 강결방법 - Google Patents

피에스씨 거더와 교량 하부구조의 강결방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다경간 교량에 있어서 거더를 교량 하부구조인 교각 또는 교대에 강결시켜 시공함으로써 특히 교각에 발생하는 휨 부모멘트와 전단력을 보다 효과적으로 제어할 수 있어 구조적으로 유리한 피에스씨 거더와 교량 하부구조의 강결방법에 대한 것으로써, 교량 하부구조에 상면에 종방향 및 횡방향으로 서로 인접하도록 상부플랜지; 상기 상부플랜지 저면에 하방으로 연장된 복부; 및 상기 상부플랜지와 복부 상단의 양 연결부위에 횡방향으로 돌출 형성된 사각블록체 형태의 돌출블록;을 포함하는 PSC 거더를 거치하여 횡방향으로 상기 돌출블록의 외측면이 서로 인접하도록 함과 더불어 종방향으로 상기 돌출블록의 전면이 서로 인접하도록 하고, 상기 교량 하부구조에 횡방향 및 종방향으로 인접한 돌출블록들 사이에 연속지점부용 강결부용 가로보를 종방향 및 횡방향으로 연장되도록 설치하게 된다.

Description

피에스씨 거더와 교량 하부구조의 강결방법{RIGID CONNECTING METHOD BETWEEN PRESTRESSED CONCRETE GIRDER AND SUBSTRUCTURE OF BRIDGE}
본 발명은 피에스씨 거더와 교량 하부구조의 강결방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 다경간 교량에 있어서 상부 거더를 교량 하부구조인 교각 또는 교대에 강결시켜 시공함으로써 특히 교각에 발생하는 휨 부모멘트와 전단력을 보다 효과적으로 제어할 수 있어 구조적으로 유리한 피에스씨 거더와 교량 하부구조의 강결방법에 대한 것이다.
일반적으로, 거더교에서는 교량 상부구조(거더, 바닥판 등)의 하중을 교량 하부구조(교대,교각)로 전달하기 위하여 받침장치(교량받침)가 설치된다.
이 받침장치는 고정하중에 의한 하중을 지속적으로 받으면서, 활하중에 의한 진동 및 충격 등에 의하여 파손 및 마멸 등이 발생하여 그 사용수명이 짧고, 시공 오차나 제품상의 오류로 인한 하중의 편재하 등으로 받침장치의 탈락 및 변형이 빈번히 일어나고 있어 교량 상부구조의 내구성 저하를 초래하고 있다.
또한 교통량이 많아지면서 신축이음장치의 파손에 의한 교체비용도 증가하고 있는 실정이어서 단순 거더교에 필수적인 받침장치 및 신축이음 장치에 대한 문제점이 다수 발생함으로 교량의 보수, 보강 등 유지관리 비용이 과다하게 발생하고 있다.
따라서, 이러한 받침장치 및 신축이음 장치를 제거하는 방법에 대한 필요성이 대두되어 교량 상부구조와 교량 하부구조를 일체화 시키는 교량공법이 필요하게 되었다.
이러한 경우에 기존에 적용하고 있는 방안으로서, 교량 상부구조인 강거더를 철근콘크리트 교각에 단순 매입하여 상부구조와 하부구조를 일체화 하는 라멘화 구조를 적용하였는데, 이러한 라멘화 구조는 상,하부 교량구조의 연결점(강결부 또는 연속지점부)에서 기존의 철근콘크리트 구조만으로 지지하여 연결하므로 상,하부 교량구조의 연결점에서 발생하는 휨 부모멘트를 충분히 교량 하부구조에 전달하지 못하는 단점이 있었다.
또한, 교량 하부구조에 발생하는 변위를 제어하기 위하여 교량 하부구조의 제원을 축소시키고 유연성이 있는 파일(PILE)구조를 사용하고 있으나 이는 배면토에 의한 토압을 줄일 수 있는 효과가 있는 반면, 반드시 압성토를 두어야 하는 제한사항이 있으므로 시공성이 저하되는 단점이 있었다.
특히 도 1a 및 도 1b는 교량 상부구조인 강거더(10)를 철근콘크리트 구조물인 교각과 같은 교량 하부구조(20)에 강결시키는 예를 도시하고 있다.
상기 강거더(10)는 교량 하부구조(20) 상면(21)에서 서로 종방향으로 연결된 상태로 종방향으로 연장설치되고 있음을 알 수 있으며, 상부플랜지(11), 복부(12) 및 하부플랜지(13)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
이러한 강거더(10)는 엑스(X)자 형태의 강결부용 가로보(40)를 이용하여 횡방향으로 서로 구속되도록 하고 있음을 알 수 있으며 역시 교량 하부구조(20) 상면(21)에도 강결부용 가로보(40)를 설치하고 있음을 알 수 있다.
이에 상기 교량 하부구조(20) 상면(21) 공간, 바닥판(30) 하부공간 및 거더(10)의 연결단부 측면공간에는 강결부콘크리트(50)에 의해 강결부가 형성되도록 하여 결국 교량 하부구조(20)와 상부 거더(10)를 일체화시켜 강결시키고 있음을 알 수 있다.
이때 상기 강결부콘크리트(50)와 상부 거더(10)의 일체화를 위해 일종의 전단연결재로써 관통홀(61)이 형성된 유공강판(60) 및 주철근(70)을 이용하고 있음을 알 수 있다.
즉, 도 1b와 같이 상기 유공강판(60)은 교량 하부구조(20) 상부공간을 구성하는 강결부콘크리트(50)에 매립되도록 하여 강결부콘크리트(50)와 상부 거더(10)의 일체화를 이루고 있음을 알 수 있으며, 이를 위해 상기 유공강판(60)에는 관통홀(61)을 형성시키고 있음을 알 수 있다.
하지만 이러한 방법은 강결부콘크리트(50)와 상부 거더(10)의 일체화를 위해 유공강판(60)과 주철근(70)에 거의 의존하도록 하기 때문에 실제 장경간의 교량에 있어서는 구조적 안전성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있으며, 강거더(10)의 경우에는 종방향으로의 연결을 위해 연결강재(14)를 이용할 수 있지만, 상부구조가 PSC 거더인 경우에는 종방향으로 인접한 PSC 거더를 서로 연결하는 방법이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 철근콘크리트 부재인 교량 하부구조와 PSC 거더의 일체화를 통한 라멘화 구조에 의한 교량 시공방법을 제공함에 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 받침장치 및 신축이음장치의 설치를 최소화하고, 교량 상부구조와 하부구조를 일체화함으로써 교량 하부구조에서 거더와의 상대변위를 억제하여 상부하중 작용시 안전성을 높이고 하중전달력을 향상시킬 수 있는 피에스씨 거더와 교량 하부구조의 강결방법을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은
첫째, PSC 거더와 종방향 및 횡방향으로 인접한 PSC 거더는 교량 하부구조에 있어 현장타설콘크리트에 의한 강결부용 가로보에 의하여 서로 연속화시키게 된다.
이는 PSC 거더와 교량 하부구조가 모두 철근콘크리트로 제작되므로 재질의 일체성 확보를 위한 것이기도 한다.
나아가 상기 강결부용 가로보는 종방향, 횡방향으로 거더를 일체로 연속화시키기 때문에 거더의 횡방향 구속과 종방향 연속화를 동시에 이룰 수 있고, 강결부용 가로보가 강결부콘크리트에 매립되도록 함으로써 강결부를 보강할 수 있게 된다.
또한 강결부에 있어 거더의 단부는 인상력이 발생하므로 이러한 거더들의 단부를 중량이 큰 강결부용 가로보로 연결시켜 강결부용 가로보에 의한 인상력 제어가 가능하도록 하였다.
둘째, 본 발명의 거더는 강결부용 가로보를 형성시키기 위한 돌출블록이 거더의 단부에 형성되도록 하고, 상기 돌출블록을 통해 긴장재가 인출되어 종방향으로 인접한 거더의 돌출블록에 긴장 후 정착될 수 있도록 하였다. 이에 긴장재가 강결부를 크로싱(교차)되도록 설치하여 거더의 연속화가 용이하도록 하였다.
셋째, 교량 하부구조와 거더의 일체화를 통한 라멘화 구조는 강결부에 있어 휨 부모멘트와 전단력이 발생하므로 상기 휨 부모멘트를 제어하기 위하여 거더의 양 단부에는 강결부긴장재에 의한 상하방향 압착이 가능하도록 하였으며, 상기 전단력은 관통홀이 형성된 전단플레이트(종래 유공강판)로 저항할 수 있도록 하였다.
넷째, 상기 거더 단부 저면에는 관통홀이 형성된 전단플레이트가 형성되어 있으므로 교량 하부구조 상면에 거치 시 간섭이 되므로 교량 하부구조 상면에는 지지돌출블록이 미리 형성되도록 하여 시공성 및 작업성을 충분히 확보할 수 있도록 하였다.
이를 위해 본 발명은
PSC 거더를 교량의 교각을 포함하는 교량 하부구조에 강결시키는 방법에 있어서,
교량 하부구조 상면에 종방향 및 횡방향으로 서로 인접하도록 상부플랜지; 상기 상부플랜지 저면에 하방으로 연장된 복부; 및 상기 상부플랜지와 복부 상단의 양 연결부위에 횡방향으로 돌출 형성된 사각블록체 형태의 돌출블록;을 포함하는 PSC 거더를 거치하여 횡방향으로 상기 돌출블록의 외측면이 서로 인접하도록 함과 더불어 종방향으로 상기 돌출블록의 전면이 서로 인접하도록 하고,
상기 교량 하부구조에 횡방향 및 종방향으로 인접한 돌출블록들 사이에 강결부용 가로보를 종방향 및 횡방향으로 연장되도록 설치하여 거더들을 종방향 및 횡방향으로 연속화 및 구속시키고,
상기 거더와 강결부용 가로보 상부에 바닥판을 형성시키고,
상기 바닥판 하부공간과 거더 단부 측면공간 및 교량 하부구조의 상면 공간에 강결부콘크리트를 타설하여 거더를 교량 하부구조에 강결시키는 단계를 포함하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법을 제공한다.
또한 바람직하게는
상기 PSC 거더의 거치는 PSC 거더의 단부가 교량 하부구조 상면에 지지되도록 교량 하부구조 상면에 돌출지지블록을 상방돌출되도록 형성시키고, 상기 PSC 거더의 단부 저면이 상기 돌출지지블록에 지지되어 교량 하부구조 상면으로부터 상방으로 이격되도록 설치되도록 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법을 제공한다.
또한 상기 교량 하부구조 상면으로부터 상방으로 이격되도록 설치된 거더는 복부 하부에 하부플랜지를 더 형성시킨 I형 PSC 거더로서,
상기 하부플랜지 저면 내측에 매립되어 저면이 외부에 노출되도록 배치되어 거더의 길이방향으로 연장되는 수평판 형태의 앵커플레이트; 및 상기 앵커플레이트의 노출된 저면에 관통홀이 형성된 전단플레이트;가 더 설치되도록 하되 상기 전단플레이트가 교량 하부구조 상면으로부터 이격되도록 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법을 제공한다.
또한 바람직하게는
상기 거더는 제1긴장재 및 제2긴장재를 포함하는 긴장재가 길이방향으로 배치되도록 하되, 바닥판이 형성된 이후에 상기 제2긴장재의 정착단부를 거더를 구성하는 돌출블록의 전면으로 인장되도록 하여 종방향으로 인접한 거더의 돌출블록에 긴장 후 정착되도록 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법을 제공한다.
또한 상기 교량 하부구조에는 상면으로부터 상방으로 돌출되어 거더의 상면보다 작은 높이로 주철근이 상방으로 돌출형성되도록 하고, 상기 주철근을 횡방향으로 연결하는 강결부보강철근이 더 형성되도록 하여 상기 주철근과 강결부보강철근이 강결부콘크리트에 매립되도록 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법을 제공한다.
또한 바람직하게는
상기 교량 하부구조에는 교량 하부구조 상면으로부터 상방으로 연장 설치되는 강봉을 포함하는 강결부긴장재를 더 설치하여 상기 강결부긴장재가 거더의 단부를 상하로 관통하도록 하고, 상기 거더를 교량 하부구조에 강결시키는 단계 이후에 강결부긴장재를 상하방향으로 긴장한 후 거더 상면에 정착되도록 하는 단계가 더 포함되도록 하되, 상기 강결부긴장재가 거더의 단부를 관통할 수 있도록 거더의 단부에는 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 관통하는 강결부긴장재용 관통홀을 형성시키는PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법을 제공한다.
또한 상기 거더의 상부플랜지 상면에는 상부돌출블록이 더 형성되도록 하고, 상기 상부플랜지 횡방향 폭은 하부플랜지 횡방향 폭보다 횡방향으로 더 연장된 확폭 상부플랜지로 형성되도록 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법을 제공한다.
본 발명에 의하여 교량 하부구조와 상부 거더의 일체화를 통한 라멘화구조에 의하여 신축이음장치, 교량받침의 설치를 배제할 수 있고, 장경간 교량에 있어서도 효과적으로 강결부를 제어할 수 있어 보다 경제적이고 효율적인 연속화 교량시공이 가능하게 된다.
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 1a 및 도 1b는 종래 강거더와 교량 하부구조의 일체화 방법에 대한 사시도 및 연결도,
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 거더의 사시도 및 종방향과 횡방향 연결사시도,
도 3은 본 발명의 하중저항 모식도,
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명에 의한 피에스씨 거더와 교량 하부구조의 강결방법의 순서도이다.
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 발명의 거더(100) >
상기 거더(100)는 PSC 거더를 이용하게 되며, 일정한 길이(L)를 가진 I형 단면의 프리스트레스 콘크리트 거더이다.
이에 상기 거더(100)는 도 2a와 같이 크게 상부플랜지(110), 복부(120) 및 하부플랜지(130)를 포함하여 구성되며, 길이방향으로 연장되는 PC 강연선과 같은 긴장재(140)가 내부에 포물선형태로 배치되어 있다.
또한 상기 상부플랜지 횡방향 폭은 하부플랜지 횡방향 폭보다 더 큰 확장 상부플랜지로 구성되도록 하여 단면강성의 증가 및 횡방향 연결에 있어 바닥판용 거푸집 역할을 일부 할 수 있도록 하게 된다.
또한 복부는 후술되는 긴장재가 긴장 후 정착될 수 있는 단면크기로 형성시키게 되며 사각 철근콘크리트체로 형성되도록 하게 된다.
나아가 하부플랜지는 복부의 하부로 대체할 수 있지만 복부 하부에 형성되도록 한다.
이때, 특히 거더의 양 단부면에는 돌출블록(150)이 상부플랜지(110)와 상기 복부(120)가 이루는 양 직각부분에 형성되며 예컨대 사각블록체 형태로 형성시키게 된다.
이러한 돌출블록(150)은 PSC거더(100)의 휨 강성을 높이고 단면의 중립축을 상승시켜 긴장재(140)의 편심모멘트를 극대화 시키기 위하여 설치한 것이며, 긴장재의 일부가 인출되어 후술되는 매개체 역할도 하게 된다.
도 2a에 의하면 상기 돌출블록(150)이 거더(100)의 양 단부면에 2개씩 4개가 상부플랜지 및 복부와 일체로 형성되고 있음을 알 수 있다.
상기 긴장재(140)는 크게 제1 긴장재(141)과 제2 긴장재(142)로 구분할 수 있다.
먼저, 상기 제1 긴장재(141)는 거더(100a) 내부에 포물선 형태로 배치되어 양 단부가 거더(100a)의 복부(120) 단부면에 미도시된 정착장치에 의하여 긴장 후 정착되는 긴장재이며,
상기 제2 긴장재(142)는 역시 거더(100) 내부에 포물선 형태로 배치되는 것이지만 도 2b 및 도 2c와 같이 인접되는 거더(100b)의 돌출블록(150b)쪽으로 양 단부가 인출되도록 배치되며 상기 돌출블록(150b)에 설치된 정착장치에 의하여 긴장 후 정착되는 긴장재라 할 수 있다.
이때 상기 강결부용 가로보(160)는 도 2b 및 도 2c와 같이 횡방향 및 종방향으로 인접한 다른 거더(100b,100c,100d)들 사이에 형성된 강결부용 가로보를 의미하며 이로써 제2 긴장재(142)에 의하여 거더(100a,100b)가 별도의 수단없이도 서로 종방향으로 강결부에서 용이하게 연속화될 수 있으며, 정착장치를 거더에 별도 설치하지 않으므로 거더 단부면의 정착부위 협소로 인한 문제점도 해결할 수 있게 된다.
또한 상부플랜지(110)의 상면에는 길이방향으로 연장되도록 형성된 상부돌출블럭(170)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
이러한 상부돌출블럭(170)은 거더 단면의 중립축을 상승시켜 긴장재(140)에 의한 편심모멘트를 증가시키고, 거더(100) 상단부 휨 모멘트 팔길이를 감소시켜 긴장재(140) 긴장시 상면플랜지 인장응력을 감소시키는 작용을 한다. 또한 상부돌출블럭(170)은 거더(100)의 강성을 높이는 작용을 한다.
또한 거더(100)의 양 단부에는 상하방향으로 거더를 관통하는 강결부긴장재용 관통홀(180)이 형성되어 있게 되며 이에 대하여는 후술된다.
나아가 거더(100)의 양 단부 하부플랜지(130)의 저면에는 저면으로부터 하방으로 돌출 연장되는 전단플레이트(191)가 앵커플레이트(192)에 의하여 형성되어 있다.
이러한 전단플레이트(191)는 거더(100)의 강결부에 있어 거더의 종방향 전단력에 저항하는 중요한 역할을 하게 되며, 강결부를 형성시키는 강결부콘크리트에 매립되어 전단력에 효과적으로 저항할 수 있도록 관통공(193)이 다수 형성되어 상기 관통공(193)에 강결부콘크리트가 연통될 수 있도록 하게 된다.
이러한 전단플레이트(191)는 거더 양 단부면으로부터 중앙부로 약간 이격된 부위에 설치되도록 하되 거더(100) 제작 시 미리 배치되도록 하게 된다.
이와 같이 상단돌출블록(170)이 형성된 상부플랜지(110), 복부(120) 및 전단플레이트(191)이 형성된 하부플랜지(130), 긴장재(140) 및 돌출블록(150), 강결부긴장재용 관통홀(180)을 포함하여 구성된 거더(100)는 별도의 제작장에서 미리 제작되어 현장에 먼저 시공된 교량 하부구조(200)의 연속지점부에 강결되도록 설치된다.
말하자면 거더(100)와 교각, 교대와 같은 교량 하부구조(200)는 서로 강결되도록 하여 종래 교량받침 및 신축이음장치가 필요없으면서도 강결되는 부위 즉 강결부에 작용하는 휨 부모멘트에 대한 충분한 저항능력을 가지도록 설치된다.
도 2b 및 도 2c는 종방향으로 서로 강결부에서 인접한 2개의 거더가 종방향 및 횡방향으로 서로 이격되도록 설치되는 거더(100) 설치 사시도이다.
먼저 강결부는 교량 하부구조(200)로써 예컨대 교각에 있어 거더(100)와 교량 하부구조(200)가 서로 일체화되어 강결되는 부위로서 연속지점부라고도 한다.
이러한 강결을 위하여 본 발명은 교량 하부구조(200, 예컨대 교각)의 상면에 거더(100)를 교량 하부구조 상면에 배치되도록 하되 각 거더(100)는 종방향으로 서로 이격되어 있고 횡방향으로도 각 거더(100)가 이격되어 있음을 알 수 있으며 도 2b에서는 횡방향으로 2개의 거더(100a,100c)가 인접하고 있고 이러한 2개의 거더(100a,100c)는 종방향으로 인접하는 2개의 거더(100b,100d)가 설치되어 있음을 알 수 있다.
이에 횡방향으로 인접한 2개의 거더(100a,100c)에 있어 돌출블록(150a,150c)과 상기 2개의 거더(100a,100c)와 종방향으로 인접한 거더(100b,100d)의 돌출블록(150b,150d) 사이의 종방향 및 횡방향 공간에 강결부용 가로보(160)가 형성되어 있다.
이에 상기 강결부용 가로보(160)는 종방향으로는 인접한 거더(200a,200b)를 서로 연속화시키고 있음을 알 수 있으며, 횡방향으로는 인접한 거더(200c,200d)를 서로 구속시키는 역할을 하고 있음을 알 수 있다.
또한, 상기 강결부용 가로보(160)는 거더들을 서로 연결시키고 있으므로 강결부에 발생하는 휨 부모멘트를 효과적으로 제어할 수 있고, 강결부에 매립되므로 강결부를 보강하는 역할도 할 수 있음을 알 수 있어 본 발명에 있어 매우 중요한 기능을 가지게 되는 구성이라 할 수 있다.
이러한 강결부용 가로보(160)에 앞서 살펴본 제2긴장재(142)가 정착된다.
즉 도 2b 및 도 2c에 의하면 일 거더(100a)의 돌출블록(150a)으로부터 인출된 제2긴장재(142a)가 강결부콘크리트(400)을 지나 종방향으로 인접한 거더(100b)에 설치된 돌출블록(150b)의 전면에 정착되고,
다른 거더(100b)의 돌출블록(150b)으로부터 인출된 제2긴장재(142b)가 역시 강결부콘크리트(400)을 지나 종방향으로 인접한 거더(100a)에 설치된 돌출블록(150a)의 전면에 정착되고,
또 다른 거더(100c)의 돌출블록(150c)으로부터 인출된 제2긴장재(142c)가 강결부콘크리트(400)을 지나 역시 종방향으로 인접한 거더(100d)에 설치된 돌출블록(150d)의 전면에 정착되고,
또 다른 거더(100d)의 돌출블록(150d)으로부터 인출된 제2긴장재(142d)가 강결부콘크리트(400)을 지나 역시 종방향으로 인접한 거더(100c)에 설치된 돌출블록(150c)의 전면에 정착되도록 하고 있음을 알 수 있다.
이에 강결부용 가로보(160)는 강결부에 있어 거더들을 서로 횡방향으로 구속하면서 종방향으로 거더를 연속화시키되 강결부에 크로싱되는 긴장재의 관통경로가 되면서 바닥판(300)를 시공할 수 있는 저판역할도 하게 됨을 알 수 있다.
이와 같이 거더들(100a,100b,100c,100d)이 제2긴장재(140a,140b,140c,140d) 및 강결부용 가로보(160)에 의하여 서로 종방향으로 연속화됨과 더불어 횡방향으로 서로 구속시킨 상태에서 교량 하부구조(200)와 강결시키게 된다.
이러한 강결수단은 크게 강결부긴장재(210), 전단플레이트(191), 주철근(220) 및 강결부보강철근(230)이다.
먼저 강결부긴장재(210)는 거더(100)의 강결부긴장재용 관통홀(180)에 삽입되도록 교량 하부구조(200) 즉 교각 내부에 하단부가 매립 고정되어 상단부가 교각 상면으로부터 돌출되도록 하여 상기 강결부긴장재용 관통홀(180)을 관통하도록 하여 거더(100) 상면에서 긴장 후 정착되도록 설치된다.
이에 상기 강결부긴장재(210)는 강봉을 이용하도록 하되, 정착은 정착너트를 이용할 수 있을 것이다. 이때 상기 거더(100) 상면에 바닥판(300)이 먼저 형성되는 경우에는 바닥판에 강결부긴장재용 관통홀(180)이 노출되도록 홈을 미리 형성시켜 강결부긴장재(210)의 설치 및 정착이 가능하도록 하면 된다.
다음으로 상기 주철근(220)은 교각 내부에 배근된 주철근 일부를 교각 상면으로부터 거더(100) 상면보다는 낮은 위치까지 돌출되도록 하여 강결부콘크리트 타설시 매립되어 강결부콘크리트와 거더가 교량 하부구조를 서로 일체화시키는 역할을 하게 된다.
다음으로 상기 강결부보강철근(230)은 주철근(220)이 상하방향으로 연장되어 있으므로 이러한 주철근(220)을 횡방향으로 교차하면서 주철근에 가는 철선으로 연결시킨 횡방향철근을 포함하도록 설치하여 역시 강결부콘크리트 타설시 매립되어 강결부콘크리트와 거더가 교량 하부구조를 서로 일체화시키는 역할을 하면서 작용하중이 큰 강결부를 구조적으로 보강하는 역할을 하게 된다.
이에 본 발명의 강결부(A)는 기본적으로 거더(100)와 교량 하부구조(200)를 강결부콘크리트에 매립되도록 하되 강결부긴장재(210)에 의하여 거더(100)의 양 단부가 교량 하부구조(200)에 상하방향으로 프리스트레스가 도입되도록 한 상태에서 서로 일체화되도록 하고 있으며, 주철근(220)과 강결부보강철근(230)은 강결부의 강결상태를 보다 확실하게 보완하는 역할을 하게 됨을 알 수 있다.
이에 본 발명에 의한 거더(100)와 교량 하부구조(200)는 서로 강결되어 연속지점부인 강결부에 있어 라멘화 구조로 형성되어 있음을 알 수 있다.
< 본 발명의 거더(100)와 교량 하부구조(200)의 강결작용 >
도 3a 및 도 3b는 위에서 살펴본 거더(100)와 교량 하부구조(200)를 서로 강결시켜 교량의 연속지점부에 있어 라멘화 구조로 형성시킨 경우의 하중작용에 대한 모식도이다.
먼저 도 3a는 교량 하부구조(200)와 거더(100)의 강결부긴장재(210)와 주철근(220)에 의한 강결작용을 표시한 것인데, 교량의 연속지점부(교각부)에서는 거더(100)가 서로 연속화 됨에 따라 수직방향 축력(N) 및 휨 부모멘트(M)가 발생하게 된다.
이러한 수직방향 축력(N) 및 휨 부모멘트(M)는 거더(100)의 양 단부가 교량 하부구조로부터 상방으로 인상되려는 힘으로 작용하게 된다.
이에 이러한 힘들에 저항하기 위하여 상기 강결부긴장재(210)에 의하여 거더(100)의 양 단부를 교량 하부구조(200)에 하방으로 압착되도록 하게 되며, 강결부(A)에 타설된 강결부콘크리트(400)에 의하여 서로 일체화된 거더(100)는 교량 하부구조(200)의 주철근(220)에 의하여 보다 확실하게 거더(100)를 교량 하부구조(200)에 일체화시켜 강결상태를 보완하도록 하게 된다.
이를 위해 상기 주철근(220)은 강결부콘크리트(400)의 형성높이를 기준으로 최소한의 정착장을 확보하기 위한 길이로 상방 연장되도록 하게 된다.
도 3b는 교량 하부구조(200)와 거더(100)의 전단플레이트(191)에 의한 강결작용을 표시한 것인데, 교량의 연속지점부(교각부)에서는 앞서 살펴본 휨 부모멘트(M)에 더하여 종방향으로 전단력(S)도 발생하게 된다.
이러한 전단력(S)에 저항하기 이하여 거더(100) 단부 저면에 설치된 상기 전단플레이트(191)는 강결부(A)에 타설된 강결부콘크리트(400)가 전단플레이트(191)에 형성된 관통홀(193)에 연통되어 경화되면서 상기 전단플레이트(191)가 상기 전단력(S)에 저항하는 전단연결재 역할을 하여 역시 거더(100)를 교량 하부구조(200)에 일체화시켜 강결상태를 보완하도록 하게 된다.
이를 위해 상기 전단플레이트(191)는 앵커플레이트(192)와 앵커에 의하여 거더 저면에 확실하게 고정되도록 하며 설치개수는 필요소요량에 따라 조정될 수 있을 것이다.
< 본 발명의 거더(100)와 교량 하부구조(200)의 강결시공방법 >
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 의한 거더(100)와 교량 하부구조(200)와의 강결시공방법을 순서대로 도시한 것이다.
먼저, 도 4a와 같이 교량을 시공하기 위한 교량 하부구조(200)을 시공하게 된다.
이러한 교량 하부구조(200)는 크게 양 교대와 교대 사이에 설치된 다수의 교각을 포함하게 된다.
본 발명은 특히 교각과 같은 연속지점부에 있어 교각과 거더의 강결에 대한 것이므로 교각(240)을 중심으로 설명한다.
상기 교각(240)은 철근콘크리트 구조물로 기둥부재로써 지반에 시종점부 교대 사이에 설치하게 된다.
이러한 교각(240) 상면 공간을 본 발명의 강결부(A)라 지칭하게 되며이러한 강결부(A)에서 교각(240) 즉 교량 하부구조(200)에 거더(100)가 강결된다.
이에 상기 교각(240) 상면에는 앞서 살펴본 강결부긴장재(210)와 주철근(220)이 상방으로 연장될 수 있을 정도의 이음장으로 형성시키게 된다.
또한 상기 교각(240) 상면에는 거더(100)의 단부가 임시로 지지될 수 있도록 임시받침을 설치할 수도 있지만 미리 지지돌출블록(250)이 형성될 수 있도록 할 수도 있다.
다음으로는 상기 지지돌출블록(250)에 인접한 거더(100a, 100b)의 연결단부 저면이 지지되도록 역시 앞서 살펴본 본 발명의 거더(100)를 거치시켜 설치되도록 하게 된다.
물론 거더의 타단부 저면은 교대에 지지되도록 설치하게 되며 교각(240)에 설치된 강결부긴장재(210)가 거더(100)에 형성된 강결부긴장재용 관통홀(180)에 삽입될 수 있도록 거더의 위치를 조정한다.
다음으로 도 4b 및 도 2b와 같이 종방향 및 횡방향으로 서로 이격된 거더(100)를 강결부용 가로보(160)에 의하여 서로 연결되도록 하고, 상기 강결부용 가로보(160) 상부에 바닥판(300)을 함께 형성시키게 된다.
이에 거더(100)는 강결부용 가로보(160)와 제2긴장재(142)에 의하여 종방향으로 서로 연속화시키게 됨을 알 수 있다.
이에 연속화된 거더에 의하여 강결부(A)에는 도 3과 같이 휨 부모멘트(M) 및 전단력(S)이 발생하게 된다.
이러한 휨 부모멘트와 전단력을 제어하기 위하여 본 발명의 강결부긴장재(210)와 강결부콘크리트(400)가 이용된다.
즉, 도 4c와 같이 강결부긴장재(210)를 상방으로 더 연장시키게 되며 이는 미도시된 커플러를 이용하여 강결부긴장재(210)가 강결부긴장재용 관통홀(180)에 삽입되어 바닥판(300)에 미리 형성된 정착홈에 노출되도록 하게 되며, 주철근(220)도 역시 커플러를 이용하여 상방으로 필요한 길이만큼 정착장을 확보하도록 연장시키게 된다.
또한 도 2b와 같이 상기 주철근(220)과 연결되는 강결부보강철근(230)을 함께 배근하게 된다.
다음으로는 도 4d와 같이 강결부(A)에 강결부콘크리트(400)을 타설하게 되며 이는 미도시된 거푸집을 이용하면 된다.
즉, 강결부(A)가 형성될 공간이 형성되도록 교각(240) 상면에 거푸집을 설치하게 된다.
이에 거푸집 내부로 강결부콘크리트(400)를 타설하여 양생시키고 거푸집을 탈형하면, 강결부(A)에 의하여 거더(100)와 교량 하부구조(200)가 서로 완전히 강결된다.
이러한 강결상태에 의한 휨 부모멘트, 인상력을 제어하기 위하여 상기 강결부긴장재(210)를 미도시된 인장장치를 이용하여 상방으로 긴장시킨 후 정착너트를 이용하여 거더(100) 상면에 정착시키게 되면 상기 휨 부모멘트 및 인상력에 확실하게 저항할 수 있게 된다.
또한 앞서 살펴본 것과 같이 전단플레이트에 의하여 강결부에 작용하는 전단력(S)에 효과적으로 저항할 수 있게 된다.
다음으로 상기 바닥판에 형성된 정착홈을 마감시키게 되면 최종적으로 본 발명에 의한 연속지점부 강결시공이 완성되게 된다.
100: 거더
110: 상부플랜지 120: 복부
130: 하부플랜지 140: 긴장재
141: 제1 긴장재 142: 제2 긴장재
150: 돌출블록 160: 강결부용 가로보
170: 상부돌출블록 180: 강결부긴장재용 관통홀
200: 교량 하부구조 210: 강결부긴장재
220: 주철근 230: 강결부보강철근
240: 교각 250: 돌출지지블록
300: 바닥판 400: 강결부콘크리트
A: 강결부

Claims (7)

  1. PSC 거더를 교량의 교각을 포함하는 교량 하부구조에 강결시키는 방법에 있어서, 교량 하부구조 상면에 종방향 및 횡방향으로 서로 인접하도록 상부플랜지; 상기 상부플랜지 저면에 하방으로 연장된 복부; 및 상기 상부플랜지와 복부 상단의 양 연결부위에 횡방향으로 돌출 형성된 사각블록체 형태의 돌출블록;을 포함하는 PSC 거더를 거치하여 횡방향으로 상기 돌출블록의 외측면이 서로 인접하도록 함과 더불어 종방향으로 상기 돌출블록의 전면이 서로 인접하도록 하고, 상기 교량 하부구조에 횡방향 및 종방향으로 인접한 돌출블록들 사이에 강결부용 가로보를 종방향 및 횡방향으로 연장되도록 설치하여 PSC 거더들을 종방향 및 횡방향으로 연속화 및 구속시키고, 상기 PSC 거더와 강결부용 가로보 상부에 바닥판을 형성시키고, 상기 바닥판 하부공간과 PSC 거더 단부 측면공간 및 교량 하부구조의 상면 공간에 강결부콘크리트를 타설하여 PSC 거더를 교량 하부구조에 강결시키는 단계를 포함하며,
    상기 PSC 거더의 거치는 PSC 거더의 단부가 교량 하부구조 상면에 지지되도록 교량 하부구조 상면에 돌출지지블록을 상방돌출되도록 형성시키고, 상기 PSC 거더의 단부 저면이 상기 돌출지지블록에 지지되어 교량 하부구조 상면으로부터 상방으로 이격되도록 설치하고,
    상기 교량 하부구조 상면으로부터 상방으로 이격되도록 설치된 거더는 복부 하부에 하부플랜지를 더 형성시킨 I형 PSC 거더로서, 상기 하부플랜지 저면에 상기 하부플랜지 저면 내측에 매립되어 저면이 외부에 노출되도록 배치되어 거더의 길이방향으로 연장되는 수평판 형태의 앵커플레이트; 및 상기 앵커플레이트의 노출된 저면에 관통홀이 형성된 전단플레이트;가 설치되도록 하되 상기 전단플레이트가 교량 하부구조 상면으로부터 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 거더는 제1긴장재 및 제2긴장재를 포함하는 긴장재가 길이방향으로 배치되도록 하되, 바닥판을 형성한 이후에
    상기 제2긴장재의 정착단부를 인접 거더를 구성하는 돌출블록의 전면으로 인장되도록 하여 종방향으로 인접한 거더의 돌출블록에 긴장 후 정착되도록 하는 것을 특징으로 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 교량 하부구조에는 상면으로부터 상방으로 돌출되어 거더의 상면보다 작은 높이로 주철근이 상방으로 돌출형성되도록 하고,
    상기 주철근을 횡방향으로 연결하는 강결부보강철근이 더 형성되도록 하여 상기 주철근과 강결부보강철근이 강결부콘크리트에 매립되도록 하는 것을 특징으로 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 교량 하부구조에는 교량 하부구조 상면으로부터 상방으로 연장 설치되는 강봉을 포함하는 강결부긴장재를 더 설치하여 상기 강결부긴장재가 거더의 단부를 상하로 관통하도록 하고, 상기 거더를 교량 하부구조에 강결시키는 단계 이후에 강결부긴장재를 상하방향으로 긴장한 후 거더 상면에 정착되도록 하는 단계가 더 포함되도록 하되, 상기 강결부긴장재가 거더의 단부를 관통할 수 있도록 거더의 단부에는 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지를 관통하는 강결부긴장재용 관통홀을 형성시키는 것을 특징으로 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 거더의 상부플랜지 상면에는 상부돌출블록이 더 형성되도록 하고,
    상기 상부플랜지 횡방향 폭은 하부플랜지 횡방향 폭보다 횡방향으로 더 연장된 확폭 상부플랜지로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 PSC 거더와 교량 하부구조의 강결방법.
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