KR101073390B1 - 텐던 배치 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 프리스트레스트 콘크리트 I형 거더 중에서 교량하부구조에 거치하기 전에 1차 텐던용 정착구에서 1차 텐던을 긴장하고 일부 또는 전부의 슬래브 하중이 작용된 이후에 교량 양단의 거더 단부 근처의 양 측면에 설치한 2차 텐던용 정착구를 이용하여 추가적인 긴장력을 도입하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법에 있어서, 상기 거더의 양쪽 단부면 하측에 그 단부면 상하방향의 중심을 지나는 가상의 직선인 중심선에 대하여 대칭으로 한 쌍씩 배치되는 제1정착구(10)와, 상기 거더 양쪽 단부면에 배치된 제1정착구를 서로 연결하되 상기 거더의 길이방향으로는 일정한 간격을 유지하고 상하방향으로는 상기 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 중앙부까지는 낮아지고 중앙부로부터는 올라가는 제1텐던 덕트와, 상기 거더의 양쪽 단부면 상측에 상기 중심선을 따라 배치되는 여러 쌍의 제2정착구와, 상기 각 쌍의 제2정착구를 각각 서로 연결하되 상기 거더의 길이방향으로는 상기 제2정착구들을 서로 연결하는 가상의 직선을 따라 배치되고, 상하방향으로는 상기 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 중앙부까지는 낮아지다가 중앙부로부터는 올라가는 제2텐던 덕트와, 상기 거더의 양쪽 단부 쪽에 마련되는 단면확대부 또는 변단면부의 양쪽 측면의 일부를 각각 블록아웃하고 그 블럭아웃된 부분에 상기 제1정착구에 비하여 위쪽이고 가장 아래쪽에 위치하는 제2정착구에 비해서는 위쪽에 마련되는 두 쌍의 제3정착구와, 상기 두 쌍의 제3정착구를 각각 연결하되 상기 제2텐던 덕트와 마찬가지로 거더의 중앙부까지는 낮아지다가 거더의 중앙부로부터는 높아지도록 배치되되 상기 제1텐던 덕트 및 제2텐던 덕트와 상기 거더의 폭방향으로는 간섭하지 않게 배치되는 제3텐던 덕트를 포함하는 거더를 마련하는 거더 마련단계; 및, 상기 거더의 제1정착구, 제2정착구 및 제3정착구에서 각각 그 양단부를 정착할 목적으로 상기 제1텐던 덕트, 제2텐던 덕트 및 제3텐던 덕트에 긴장재인 텐던을 삽입하는 배치단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 제공한다.

Description

텐던 배치 방법{Tendon placing method}

본 발명은 거더 단부면의 정착구에서 한번만 긴장(1차 긴장)하는 일반적인 프리스트레스트 콘크리트 I형 거더(이하 단긴장 PSC-I형 거더)와는 달리 거더 단부면의 1차 텐던 정착구 외에 거더 단부 근처의 양 측면에 별도로 설치한 정착구(이하 측면정착구)가 있어서 교량 건설 중 또는 교량 완공 후에 2차 또는 3차의 긴장력을 도입할 수 있는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법에 관한 것이다.

우선 종래의 교량에 사용되는 텐던 및 정착구의 배치를 설명하기 위한 도면에 대하여 설명하기로 한다. 도 1의 (a), (b), (c)는 각각 현재 국내 도로교에 표준으로 사용하고 있는 기존의 경간장 35m의 단긴장 PSC-I형 거더의 측면도, 평면도 및 단면도이다. 도 1 (c)의 단면도에서 도면부호 1 내지 5는 텐던의 번호이고, 도면부호 1 내지 5의 텐던은 모두 1차 텐던이다. 도 2의 (a), (b), (c)는 각각 기존의 경간장 35m의 IPC 거더(Incrementally Prestressed Concrete Girder)의 측면도, 평면도 및 단면도이다. 도 2 (c)에서 도면부호 1 내지 3의 텐던은 1차 텐던이고, 4와 5는 2차 텐던을 표시하는 도면부호이다. 도 3의 (a), (b), (c)는 각각 기존의 경간장 45m의 IPC 거더의 측면도, 평면도 및 단면도이다. 도 3 (c)의 도면부호 1 내지 4의 텐던은 1차 텐던이고, 5와 6은 2차 텐던을 지시하는 도면부호이다. 도 1 내지 도 14에서 도면부호 100은 거더, 200은 1차 텐던용 정착구, 201은 2차 텐던용 정착구를 표시한다.

도 1 (c), 도 2 (c), 도 3 (c)에서 거더의 단면도들은 거더 길이방향으로 대략 등간격으로 배치한 절단면에서의 단면도이다. 그러나 일부의 단면도는 거더의 단면변화를 적절히 표현하기 위하여 절단면을 등간격으로 배치하지 않고 단면이 변화하는 위치에 둔 경우도 있으며, 도 1 (b), 도 2 (b) 및 도 3 (b)에 절단된 부분을 표시하였다. 이러한 단면도의 특성들은 후술할 도 5 (c), 도 8 (c), 도 10 (c), 도 11 (c), 도 12 (c), 도 13 (c), 도 14 (c)에도 그대로 적용된다.

한편, 도 1 내지 도 14의 도면 중 평면도, 측면도에 있어 텐던이나 정착구는 은선으로 표시되어야 하나 보다 명확하게 표시하기 위하여 실선으로 표시하였다.

도 4는 IPC 거더 2경간 연속교의 시공순서를 도시한 것이다. 시공순서는 먼저 도 4 (a)와 같이 거더(100)를 제작하고, 도 4 (b)와 같이 거더 단부면에 있는 1차 텐던의 정착구(200; 이하 단부 정착구로 표기)를 이용하여 긴장한다. 1차 긴장한 거더를 도 4 (c)와 같이 교대 또는 교각 등의 교량하부구조(300) 위에 거치하고, 도 4 (d)와 같이 슬래브(400)와 교각상의 연속부에 콘크리트를 타설한다. 거더에 슬래브 하중이 추가로 가해지면 추가적으로 프리스트레스의 도입이 가능해지기 때문에 연속부와 슬래브 콘크리트가 소정의 강도에 도달하면 도 4 (e)와 같이 연속교 양단부의 측면 정착구(201)를 이용하여 2차 긴장을 실시한다. 2차 긴장이 완료되면 도 4 (f)와 같이 포장과 방호책(500) 또는 방호벽(미도시)을 설치하여 교량을 완공한다. 측면정착구는 긴장작업이 가능하도록 외부로 노출되어 있기 때문에 도 4 (g)와 같이 교량 완공 후 차량 공용 중에도 긴장작업이 가능하다. 따라서 이를 이용하면 오랜 시간이 경과한 후에 교량의 구조적 성능이 저하되었을 때 예비적으로 설치한 여분의 비부착 강선이나 예비적으로 설치한 여분의 덕트를 사용하여 측면정착구에서 3차 긴장도 가능하다. 바닥판 슬래브에는 현장 타설이 주로 사용되고 있지만 프리캐스트 슬래브나 프리캐스트 패널 등을 사용하는 경우도 있다. 이러한 경우에는 프리캐스트 패널 또는 프리캐스트 슬래브를 거더에 설치하고 이를 거더에 합성하기 전에 2차 긴장을 실시하는 방법이 주로 사용된다.

다단계 긴장 PSC-I형 거더는 1차 긴장만 하는 일반적인 단긴장 PSC-I형 거더 보다 프리스트레스의 도입량을 크게 할 수 있기 때문에 거더 단면을 작게 할 수 있다. 도 1의 경간장 35m의 도로교 표준 PSC-I형은 거더 높이가 2.2m에 달하지만 도 2의 경간장 35m의 IPC거더는 거더 높이가 1.5m에 불과하며, 거더 중앙부의 표준단면에 있어서 단위길이당 무게는 IPC거더가 15% 정도 작다. 교량에서 경간장을 늘릴 때 가장 중요한 요소는 거더의 자중이다. 교량 바닥판 슬래브는 교량폭원이 결정되면 단위길이당 무게가 일정하기 때문에 단위길이당 거더의 무게, 즉 거더 단면적을 줄여야 교량 경간장을 늘이는데 유리하다. 그런데 다단계 긴장 PSC-I형 거더는 단긴장 PSC-I형 거더에 비하여 단면을 작게 하여 자중을 줄일 수 있으므로 경간장을 늘이는데 유리하다. 거더 자중의 감소효과는 경간장이 길어질수록 더욱 더 커진다. 이러한 이유로 국내에서 경간장 35m 이하에서만 적용되었던 PSC-I형 거더가 다단계 긴장방법의 도입으로 최근에는 50m 경간장까지 적용되고 있다.

도 2 내지 도 3을 참조하면 단부정착구의 1차 텐던과 측면정착구의 2차 텐던 모두 거더의 복부를 통과한다는 것을 알 수 있다. I형 거더의 복부는 두께가 얇을수록 구조적으로 효과적이기 때문에 두께방향으로 하나의 텐던 덕트만 통과할 수 있는 최소두께를 갖게 된다. 따라서 이러한 복부두께 때문에 1차 텐던의 배치에는 문제가 없지만, 거더의 측면 상부에 정착구를 갖는 2차 텐던은 1차 텐던과의 간섭문제 때문에 거더 중앙부에서 거더의 하부 플랜지의 하단부 근처까지 고도를 낮출 수가 없다. 이는 1차 텐던들과 2차 텐던들 모두가 거더의 비좁은 복부를 통과하기 때문이다. 도 2 (c) 및 도 3 (c)를 보면 거더 중앙부(단면도의 f-f)에서 2차 텐던의 고도가 1차 텐던에 비하여 상당히 높다는 것을 알 수 있다. 거더 중앙부에서 텐던의 고도가 낮을수록 구조적으로 효율적이기 때문에 이러한 배치방법은 2차 텐던의 구조적 효율성을 떨어뜨린다.

도 5는 이러한 문제를 개선하기 위하여 거더 단부 근처에서 하부플랜지의 두께를 확대시켜(또는 복부의 일부를 돌출시켜) 측면 정착구를 설치하였다. 도 5 (a)는 거더의 측면도이고, 도 5 (b)는 평면도이며, 도 5 (c)는 단면도이다. 도 5 (b)에서는 표기를 간단히 하기 위하여 거더 좌우의 텐던들을 상하로 분리하여 한쪽에만 표시하였다. 도 5 (c)에서 도면부호 1 내지 4는 1차 텐던이고, 번호 5와 6의 텐던은 2차 텐던이다. s는 향후의 보수 보강을 위하여 배치한 여분의 텐던 덕트이다. 도 5 (c)의 단면도 중 c-c 단면과 d-d 단면을 보면 2차 텐던이 거더의 길이방향으로 진행하면서 거더 복부를 통과하지 않고 하부 플랜지의 좌우에 배치되어 있음을 알 수 있다. 따라서 텐던의 고도를 거더 중앙부에서 최대한 낮출 수 있게 함으로써 구조적 효율을 높일 수 있다. 그런데 텐던의 정착구 근처는 항상 큰 국부응력이 발생하기 때문에 이에 대처하기 위하여 정착구 부근의 단면을 확대해야 한다. PSC-I형 거더는 거더 단부면에 정착구가 있기 때문에 단부의 단면을 확대해야 한다. 따라서 포스트텐션 PSC-I형 거더는 확대된 단면을 갖는 단면확대부와 확대된 단면이 거더 중앙부의 표준 I형 단면으로 변화하는 변단면부을 갖는다. 그런데 도 5 (a) 내지 도 5 (c)에 도시된 텐던배치방법은 1차 텐던 정착부의 국부응력의 영향을 피하고 측면정착구에서의 긴장작업을 위한 공간을 확보하기 위해 거더의 변단면부를 지나서 정착구를 설치하였다. 따라서 도 5 (a) 내지 도 5 (c)에 도시된 텐던 배치방법은 도 6 (a) 및 도 6 (b)에 도시된 바와 같이 측면의 정착구와 단부사이의 거리(ℓ)가 필연적으로 커질 수밖에 없다.

측면정착구가 거더 단부에서 멀어지면 도 6 (a) 및 도 6 (b)와 같은 교량하부구조 점검시설(600)을 이용하여 긴장작업을 할 수 없어서 긴장작업의 작업효율이 현저히 떨어진다. 최근에는 도 6 (a) 및 도 6 (b)와 같은 점검시설은 사다리나 사다리차로 접근이 어려운 현장에서는 반드시 설치하기 때문에 이를 이용하면 2차 긴장작업의 효율을 높일 수 있다. 만약 측면 정착구가 단부에서 멀어지면 이러한 시설을 이용할 수 없기 때문에 가시설 등을 설치하여 작업해야 하는데 이러한 경우에는 비용이 크게 증가한다. 따라서 측면정착구는 거더 단부에서 2.5m 이내 적어도 3m를 넘지 않아야 교대나 교각의 점검시설을 이용하여 용이하게 2차 긴장작업을 할 수 있다. 그러나 일반적으로 PSC-I형 거더의 경우 변단면이 끝나는 위치가 단부에서 최소한 3m 이상이기 때문에 긴장작업공간을 고려하면 단부에서 최소한 4m 이상의 거리가 된다. 도 2 (a)와 도 3 (a)에 도시된 측면정착구(201)는 단부에서 2m 정도의 거리에 있지만 도 5 (a)에 도시된 거더(100)의 경우에는 측면정착구(201)가 거더 단부에서 5m 이상의 거리에 있어서 도 6 (a)에서 볼 수 있듯이 2차 긴장작업에 교량하부구조 점검시설(600)을 이용하기가 불가능해진다.

한편 PSC-I형 거더의 길이가 길어질수록 새로운 문제들이 발생하는데 그 중 하나가 횡변형(lateral sweep)의 문제이다. 도 7은 횡변형이 발생한 거더의 사진인데 상당히 큰 폭방향 변형이 발생했음을 알 수 있다. 이러한 횡변형은 거더에 의도하지 않은 유해한 응력을 발생시켜 거더의 성능을 저하시킴은 물론 거더의 운반, 설치 및 거치 과정에서 불안정의 문제를 일으킨다. 이러한 횡변형은 주로 텐던의 폭방향 배치오차 때문에 발생한다. 도 1 (c), 도 2 (c) 및 도 3 (c)에 도시된 거더(100)의 1차 텐던의 배치를 보면 단부에서 수직방향으로 1열로 배치된 1차 텐던이 중앙부에서는 3개가 수평으로 배치되고 나머지는 그 위에 배치된다. 거더 중앙부에서 텐던을 거더하단에 수평으로 배치하는 것은 텐던의 고도가 낮을수록 구조적으로 효율적이기 때문에 텐던 도심의 높이를 낮추기 위해서이다. 최근에 일부 PSC-I형 거더는 거더 중앙부에서 모든 텐던을 수평으로 배치하기도 한다. 그러나 PSC-I형 거더는 복부가 얇기 때문에 복부에서는 텐던을 폭방향으로 거의 변화시킬 수 없기 때문에 작은 두께의 하부플랜지에서 폭방향 위치변화를 시켜야 한다. 따라서 모든 1차 텐던을 거더 중앙부에서 수평으로 배치하는 것은 협소한 배치공간으로 인하여 작업이 어려워서 배치오차가 많이 발생하고, 복부에 인접한 하부플랜지 상부의 작은 공간에서 복잡하게 꼬여있는 텐던 덕트로 인하여 콘크리트 타설에 문제가 발생하기도 한다. 또한 모든 텐던을 거더 중앙부에서 수평으로 하여 하단에 배치하면 거더 단부에 지점이 형성되는 완공단계에서는 매우 효율적이나, 운반 및 가설 시에는 임시 지점이 거더 안쪽으로 이동하고 진동에 의한 동적효과 때문에 거더 상연에 균열이 발생하기 쉽다. 따라서 일반적으로 3개 정도의 텐던만 거더 중앙부에서 수평으로 배치하고 나머지는 수직으로 배치한다. 그러나 거더 중앙부에서 3개의 텐던만 수평으로 배치하는 도 1 (c), 도 2 (c), 및 도 3 (c)의 경우에도 텐던의 폭방향 배치가 상당히 난해한 방법으로 이루어지고 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 난해한 텐던 배치는 텐던이 거더길이 방향으로 진행하면서 고도와 폭방향 위치를 동시에 변화시키기 때문이다. 이렇게 양방향으로 위치가 동시에 변화하는 텐던은 배치작업과 검측이 매우 어렵기 때문에 폭방향의 배치오차가 발생하기 쉬워서 장경간의 경우에는 앞서 언급했던 횡변형 문제를 빈번히 일으킨다.

이상과 같이 다단계 긴장 장경간 거더교에 있어서 2차 긴장재의 구조적 효율을 최대화하면서 2차 긴장작업을 교대나 교각의 점검시설을 이용하여 용이하게 할 수 있으며 1차 텐던의 폭방향 배치오차에 의한 횡변형 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 새로운 텐던 배치 방법이 요구된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자하는 과제는 다단계 긴장 장경간 PSC-I형 거더에 있어서, 2차 텐던의 배치를 1차 텐던의 배치와 관계없이 자유롭게 할 수 있도록 하여 2차 텐던의 구조적 효율을 최대화하면서, 하부구조 점검시설을 이용하여 긴장작업을 용이하게 할 수 있도록 2차 텐던의 긴장을 위한 측면정착구를 거더 단부에 가깝게 배치할 수 있으며, 1차 텐던의 폭방향 배치오차에 의한 횡변형을 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 텐던 배치방법을 제시하는 것이다.

전술한 과제의 해결 수단으로서 본 발명은,

프리스트레스트 콘크리트 I형 거더 중에서 교량하부구조에 거치하기 전에 1차 텐던용 정착구에서 1차 텐던을 긴장하고 일부 또는 전부의 슬래브 하중이 작용된 이후에 교량 양단의 거더 단부 근처의 양 측면에 설치한 2차 텐던용 정착구를 이용하여 추가적인 긴장력을 도입하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법에 있어서,

상기 거더의 양쪽 단부면 하측에 각 단부면들의 폭방향 중심선에 대하여 대칭으로 한 쌍씩 배치되는 제1정착구와,

상기 거더 양쪽 단부면에 배치된 제1정착구를 서로 연결하되 상기 거더의 길이방향을 따라서는 일정한 간격을 유지하고 상하방향으로는 상기 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 중앙부까지는 낮아지고 중앙부로부터는 올라가는 제1텐던 덕트와,

상기 거더의 단부면 상측에 상기 폭방향 중심선을 따라 배치되거나 상기 거더의 상면 중 거더의 단부쪽에 상기 거더 상면의 거더 길이방향 중심선을 따라 배치되는 제2정착구와,

상기 각 쌍의 제2정착구를 각각 서로 연결하되 상기 거더의 길이방향으로는 상기 제2정착구들을 서로 연결하는 가상의 직선을 따라 배치되고, 상하방향으로는 상기 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 중앙부까지는 낮아지다가 중앙부로부터는 올라가는 제2텐던 덕트와,

상기 거더의 양쪽 단부 쪽에 마련되는 단면확대부 또는 변단면부의 양쪽 측면의 일부를 각각 블록아웃하고 그 블럭아웃된 부분에 상기 제1정착구에 비하여 위쪽이고 가장 아래쪽에 위치하는 제2정착구에 비해서는 아래쪽에 마련되되 상기 거더 단부면의 폭방향 중심선에 대하여 대칭으로 한 쌍씩 배치되는 제3정착구와,

상기 두 쌍의 제3정착구를 각각 연결하며, 상기 거더의 길이방향을 따라서는상기 거더의 길이방향 중심선에 대하여 대칭으로 배치되고 상하방향으로는 상기 제2텐던 덕트와 마찬가지로 거더의 중앙부까지는 낮아지다가 거더의 중앙부로부터는 높아지도록 배치되되, 상기 제1텐던 덕트 및 제2텐던 덕트와 상기 거더의 폭방향으로는 간섭하지 않게 배치되는 제3텐던 덕트를 포함하는 거더를 마련하는 거더 마련단계; 및,

상기 거더의 제1정착구, 제2정착구 및 제3정착구에서 각각 그 양단부에 긴장을 목적으로 상기 제1텐던 덕트, 제2텐던 덕트 및 제3텐던 덕트에 긴장재인 텐던을 삽입하는 배치단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 제공한다.

상기 거더 마련단계에서 마련되는 거더의 제2정착구는 상기 거더의 양쪽 상면에 상기 거더의 상기 중심선을 따라 배치되는 정착구를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제3텐던 덕트는 상기 거더의 복부를 통과하지 않고 어느 한쪽 단부쪽의 제3정착구에서 다른 한쪽 단부쪽의 제3정착구까지 폭방향상의 거리를 유지한 채로 평행하게 배치되며, 상기 거더의 전단면에서 상기 제1텐던 덕트의 외측부에 배치될 수도 있고,

상기 거더의 복부를 통과하지 않고 상기 거더의 중앙부에서 최하단의 제2텐던 덕트와 한 쌍의 제1텐던 덕트 사이에 배치되도록 한 쌍의 제3텐던 덕트 사이의 거리는 거더의 단부쪽에서 거더의 중앙부쪽으로 갈수록 가까워지다가 그 거리를 유지하며 중앙부를 지나 단부쪽으로 갈수록 다시 멀어지도록 배치될 수도 있다.

전술한 바와 같이 본 발명은 1차 텐던을 제1텐던 덕트와 제2텐던 덕트로 나누고, 제1정착구와 제2정착구 사이를 거더 높이 방향으로 최대한 벌려 2차 텐던 정착용 제3정착구를 제1정착구와 제2정착구 사이의 공간에 배치함으로써 제3정착구를 거더 단부에 가깝게 위치시켜 교량하부구조 점검시설을 이용하여 2차 긴장작업을 용이하게 하고, 2차 텐던의 배치구역과 1차 텐던의 배치구역을 폭방향으로 분리하여 2차 텐던의 배치를 자유롭게 할 수 있게 함으로써 2차 텐던의 구조적 효율을 극대화 하였으며, 1차 텐던을 전 구간에 거쳐 폭방향으로 복부중심에 대하여 대칭적으로 배치함으로써 폭방향 배치를 단순화시켜 1차 텐던의 폭방향 배치오차로 인한 장경간 PSC-I형 거더교의 횡변형 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

도 1의 (a)는 종래의 경간장 35m의 표준 PSC-I형 거더의 측면도.
도 1의 (b)는 종래의 경간장 35m의 표준 PSC-I형 거더의 평면도.
도 1의 (c)는 종래의 경간장 35m의 표준 PSC-I형 거더의 단면도.
도 2의 (a)는 종래의 경간장 35m의 IPC 거더의 측면도.
도 2의 (b)는 종래의 경간장 35m의 IPC 거더의 평면도.
도 2의 (c)는 종래의 경간장 35m의 IPC 거더의 단면도.
도 3의 (a)는 종래의 경간장 45m의 IPC 거더의 측면도.
도 3의 (b)는 종래의 경간장 45m의 IPC 거더의 평면도.
도 3의 (c)는 종래의 경간장 45m의 IPC 거더의 단면도.
도 4의 (a) 내지 (g)는 2경간 연속 IPC 거더교의 시공순서를 설명하기 위한 도면.
도 5의 (a)는 PSC-I형 거더 하부플랜지 좌우에 2차 텐던을 배치하는 종래의 방법을 보여주는 측면도.
도 5의 (b)는 PSC-I형 거더 하부플랜지 좌우에 2차 텐던을 배치하는 종래의 방법을 보여주는 평면도.
도 5 (c)는 PSC-I형 거더 하부플랜지 좌우에 2차 텐던을 배치하는 종래의 방법을 보여주는 단면도.
도 6 (a) 및 도 6 (b)는 각각 점검시설이 설치된 교대와 교각에 거치된 종래의 다단계긴장 PSC-I형 거더의 측면도.
도 7은 횡변형이 발생한 PSC-I형 거더들의 사진.
도 8 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 보여주는 측면도.
도 8 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 보여주는 평면도.
도 8 (c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 보여주는 단면도.
도 9 (a) 와 도 9 (b)는 각각 점검시설이 설치된 교대와 교각에 거치된 본 발명의 제1실시예의 PSC-I형 거더의 측면도
도 10은 본 발명 제1실시예의 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 연속교에 적용한 모습.
도 11은 거더 단부면 위쪽에 2개의 1차 텐던 정착구를 2열로 배치하는 방법
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 몇 가지 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하기로 한다.

도 8 (a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 보여주는 측면도, 도 8 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 보여주는 평면도, 도 8 (c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 보여주는 단면도, 도 9 (a) 와 도 9 (b)는 각각 점검시설이 설치된 교대와 교각에 거치된 본 발명의 제1실시예의 PSC-I형 거더의 측면도, 도 10은 본 발명 제1실시예의 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 연속교에 적용한 모습이다.

본 실시예인 제1실시예 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법은 거더 마련 단계와 배치 단계로 이루어진다.

상기 거더 마련 단계는 거더(100)에 1차텐던 정착구와 2차텐던 정착구 및 텐던 덕트를 설치하는 단계이다.

상기 1차텐던 정착구는 제1정착구(10)와 제2정착구(10)로 나뉘며, 도 8 (c)의 단면도에서 아래쪽에 위치하는 두 개의 정착구가 제1정착구(10)이고, 위쪽에 위치하는 정착구가 제2정착구(20)이다.

상기 제1정착구(10)는 거더(100)의 양쪽 단부면의 아래쪽에 그 단부면의 폭방향 중심선(C1)에 대해 대칭이 되도록 배치된다. 상기 제1정착구(10)는 거더(100)의 양단부쪽에 각각 위치하므로 본 실시예에서 제1정착구(10)는 두 쌍이 마련된다.

상기 거더의 단부면 상측에 상기 폭방향 중심선(C1)을 따라 배치되거나 상기 거더의 상면 중 거더의 단부쪽에 상기 거더 상면의 거더 길이방향 중심선(C2)을 따라 배치되는데, 본 실시예에서는 도 8 (b)에 도시된 바와 같이 거더(100)의 양쪽 단부면 상측에 단부면의 폭방향 중심선(C1)을 따라 두 쌍이 마련된다.

상기 2차텐던 정착구는 본 발명에서 제3정착구(30)로 표현되는데 제3정착구(30)는 상기 거더(100)의 양쪽 단부 쪽에 일반적으로 마련되어 있는 단면확대부 또는 변단면부의 양쪽 측면의 일부를 각각 블록아웃하고 그 블록아웃된 부분에 제1정착구(10)에 비해서는 위쪽이고 가장 아래쪽에 위치하는 제2정착구(20)에 비해서는 아래쪽에 마련된다. 이는 제1정착구(10)를 거더 단부면의 아래쪽에 배치하고 제2정착구(20)를 거더 단부면의 위쪽에 배치함으로써 제1정착구(10)와 제2정착구(20) 사이의 거리를 충분히 벌려 놓음으로써 거더 단부의 단면확대부와 변단면부 구간에서 거더 높이 방향으로 상당한 여유공간이 생길 수 있게 하는 특징으로 인해 제3정착구(30)의 위치를 단면확대부나 변단면부의 일부를 블록아웃한 부분에 설치할 수 있게 된다. 제1정착구(10)와 제2정착구(20) 사이의 공간은 1차 텐던의 정착에 의한 국부적인 응력의 영향을 받지 않기 때문 역시 제3정착구(30)의 위치를 거더의 단부면으로부터 멀지 않은 곳에 설치할 수 있는 이유이다.

상기 제3정착구(30) 역시 상기 제1정착구(10)와 마찬가지로 거더의 단부면 상하방향의 중심선에 대하여 대칭으로 한 쌍씩 모두 두 쌍이 마련된다.

제1텐던 덕트(110)는 상기 제1정착구(10)들을 서로 연결하는 텐던 덕트이다.(텐던 덕트는 제1텐던 덕트, 제2텐던 덕트, 제3텐던 덕트 모두 도시하지는 않았으며 텐던 도시로 대체 하였으며, 도시된 텐던과 텐던 덕트의 프로파일은 동일하다. 따라서, 도 8 내지 도 14에서 텐던의 도면부호 (1 내지 5 혹은 1 내지 6)와 텐던덕트의 도면부호(110, 120, 130)가 혼용된다) 텐던 덕트는 긴장재인 텐던을 수용하는 관으로서 쉬스관이라고도 불리운다. 도 8에서 1,2로 표시된 텐던이 제2텐던 덕트(120)를 지나는 텐던이고, 3,4로 표시된 텐던이 제1텐던 덕트(110)를 지나는 텐던이며, 5,6으로 표시된 텐던이 제3텐던 덕트(130)를 지나는 텐던이다.

본 실시예에서 제1정착구(10)는 두 쌍이 마련되므로 제1텐던 덕트(110)는 두 개가 마련된다.

상기 한 쌍의 제1텐던 덕트(110)는 도 8 (b)의 평면도에 도시된 바와 같이 상기 거더의 길이방향을 따라서는 일정한 간격을 유지한다. 다시 말해 거더의 길이방향을 따라서는 서로 평행하게 배치된다. 제1텐던 덕트(110)가 거더의 길이방향을 따라서는 서로 평행하게 배치됨으로 인하여 텐던에 동일한 인장력을 가하는 경우 횡 방향의 비대칭이 발생하지 않는 장점이 있다. 거더 상하 방향으로는 중앙부까지는 낮아지고 중앙부로부터는 다시 올라감으로써 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 배치된다.

제2텐던 덕트(120)는 단부면 양쪽의 제2정착구(20)들을 각각 서로 연결하는 구성으로서 제2정착구(20)가 두 쌍이 마련되므로 제2텐던 덕트(120)는 두 개가 마련된다.

상기 제2텐던 덕트(120)들의 배치는 상기 거더의 길이방향으로는 상기 제2정착구(20)들을 서로 연결하는 가상의 직선을 따라 배치되고 상하방향으로는 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 어느 한쪽 단부면으로부터 중앙부까지는 낮아지다가 중앙부로부터 다른 한쪽 단부면까지는 올라가도록 구성되며 두 개의 제2텐던 덕트(120) 모두 이러한 배치를 가지게 된다. 물론, 서로 간섭하지 않도록 거더의 단부면 쪽에서 가장 위쪽에 있는 제2텐던 덕트(120)가 거더의 중앙부에서도 가장 위쪽에 위치한다.

상기 제3텐던 덕트(130)는 거더의 양쪽 단부의 측면에 각각 설치되는 한 쌍의 제3정착구(30)를 서로 연결하는 관으로서 두 쌍의 제3정착구(30)를 각각 연결하기 위하여 두 개가 마련된다. 상기 제3텐던 덕트(130)는 길이방향으로는 한 쌍이 서로 일정거리를 유지하면서 즉 거더의 길이방향의 중심선과 나란하게 배치되고, 상하방향으로는 상기 제1텐던 덕트(110)나 제2텐던 덕트(120)와 마찬가지로 어느 한쪽의 제3정착구(30)로부터 거더(100)의 중앙부까지는 낮아지다가 다른 한쪽의 제3정착구(30)까지는 올라가는 배치를 가지며, 폭방향, 즉 거더의 길이방향과 상하방향 모두에 대하여 수직인 방향으로 볼 때에는, 제1텐던 덕트(110)나 제2텐던 덕트(120)와는 간섭이 되지 않도록 배치되는데, 본 실시예에서는 도 8 (c)의 단면도에 도시된 바와 같이 거더(100)의 복부(web 또는 웨브와 동일한 의미)를 지나지 않되, 거더의 상면에서 볼 때 제1텐던 덕트(110)에 비하여 바깥쪽에 배치되어 있으며, 한 쌍의 제3텐던 덕트(130)는 도 8 (b)에 도시된 바와 같이 제1텐던 덕트(110)와 마찬가지로 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 배치된다.

거더의 복부를 피해 감으로써 제2텐던 덕트(120)와의 간섭 여지를 없애고, 제1텐던 덕트(110)에 비하여 바깥쪽에 배치함으로 인해 제1텐던 덕트(110)와의 간섭이 생기지 않도록 한다.

이러한 배치를 취함으로 인해 제3정착구(30)의 위치가 거더의 단부면으로부터 가까워지므로 도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 교대나 교각(300)에 위치한 점검시설(600)에서 텐던을 정착할 수 있는 효과가 발생하고, 텐던의 횡방향 배치 오차에 의해 생기는 폭방향 응력의 불균형을 제어하기 쉽기 때문에 횡변형 문제가 중요한 장경간 거더에 매우 유리한 장점이 있다. 또한, 1차 텐던의 긴장과정에서 횡변형이 발생하면 단부면 아래쪽에 배치된 텐던에 긴장력을 다르게 도입함으로써 폭방향 휨모멘트를 작용하게 하여 어느 정도의 횡변형은 용이하게 보정할 수 있는 장점도 있다.

배치단계는 전술한 제1정착구(10), 제2정착구(20) 및 제3정착구(30)에서 그 양단부를 정착할 목적으로 제1텐던 덕트(110), 제2텐던 덕트(120) 및 제3텐던 덕트(130)에 각각 적당한 양의 텐던을 삽입하여 배치하는 단계이다.

도 10은 제1실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법을 연속교에 적용한 도면이다. 도 10에서 번호 1 내지 3의 텐던은 1차 텐던이고 번호 4와 5의 텐던은 2차 텐던이다. 연속부에서 폭방향으로 1차 텐던과 2차 텐던의 배치 구역이 겹치지 않도록 연속부 근처에서 하부 플랜지 두께를 점차 증가시키기 때문에 2차 텐던의 배치는 1차 텐던의 배치에 영향을 받지 않고 경간 중앙부에서는 최대한 고도를 낮추고 연속부에서는 고도를 높이는 효율적인 배치가 가능하다. 연속부에서 2차 텐던의 고도를 최대한 높이면 구조적 효율이 약간은 증진되지만 그 효과는 비례적으로 증가하지 않는다. 이는 1차 응력만 작용하는 단순구조와 달리 연속구조의 경우에는 1차 응력 외에 2차 응력이 작용하기 때문이다. 연속부에서 2차 텐던의 고도를 너무 높이면 연속부 근처에서 2차 텐던의 곡률변화가 너무 커져 텐던의 삽입이 어려워지고 마찰손실이 커져 구조적 효율이 반감되기 때문에 이러한 점을 고려하여 도 10에서는 연속부에서 2차 텐던의 고도를 적절한 수준으로 배치하였다. 물론 2차 텐던은 거더와 바닥판 슬래브가 합성된 후에 긴장되기 때문에 거더 횡변형 문제를 발생시키지 않는다. 따라서 2차 텐던은 거더 단면이 확대된 연속부에서 필요에 따라서 자유롭게 배치할 수 있다.

물론 이상과 같은 방법은 거더 단부면의 제1정착구(10)들과 제2정착구(20)들 사이를 충분히 벌릴 수 있어야 하기 때문에 거더 높이가 큰 PSC-I형 거더에만 적용이 가능하다. 만약 거더의 높이가 낮은 경우에는 단부면 위쪽에 설치하는 제2정착구(20)를 1열로 배치하지 않고, 도 11과 같이 2열로 배치해야만 제3정착구(30)를 설치할 공간을 만들 수 있다. 여기서 번호 1 내지 4의 텐던은 1차 텐던이고 번호 5와 6의 텐던은 2차 텐던이다. 그러나 단부면 위쪽의 제2정착구(20)에서 정착되는 텐던은 거더 단부면의 상하방향의 중심선을 따라 배치되지 않지만 거더 중앙부로 진행하면서 1열로 배치되어야 하기 때문에 앞서 언급한 폭방향 배치오차 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서 거더 높이가 낮아 위쪽의 제2정착구(20)를 모두 단부에 설치하기 어려운 경우에는 단부면 하단의 제1정착구(10)에서 정착되는 텐던을 제외한 1차 텐던의 일부 또는 전부를 도 12에 도시된 제2실시예와 같이 거더의 상면에 설치하면 된다. 이러한 방법을 사용하면 거더의 높이가 낮은 경우에도 위쪽의 1차 텐던이 폭방향으로 위치가 변화되지 않고 거더 복부의 중심을 따라 배치됨으로써 횡변형의 문제에 효과적으로 대처할 수 있다.

도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 텐던 배치방법을 설명하기 위한 도면으로서 거더가 연속교에 적용되며, 연속교의 외측 거더 중 거더의 외측 단부에서는 제2정착구(20)를 거더의 단면쪽에 마련하고, 거더 내측 단부에서는 제2정착구(20)를 거더의 상면쪽에 마련한 실시예이다. 제2텐던 덕트(120)는 거더의 단면쪽에 마련된 제2정착구(20)와 거더의 상면쪽에 마련된 제2정착구(20)를 서로 연결하도록 배치된다. 이러한 배치를 취하여 연속부에서 2차 텐던의 배치를 용이하게 하도록 한 것으로서 본 발명의 제3실시예에 해당하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법이다. 도 13에서 번호 1 내지 3의 텐던은 1차 텐던이고 번호 4와 5의 텐던은 2차 텐던이다.

도 14는 제3텐던 덕트(130)를 제1텐던덕트와 제2텐던 덕트(120)의 사이에 배치함으로써 연속교에서 연속부쪽 거더의 변단면부의 크기가 커지는 것을 개선할 수 있도록 한 본 발명의 제4실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 14 (b)에 도시된 바와 같이 평면상에서 보았을 때 거더단부 근처를 제외하고는 폭방향으로 거더단부에서 아래쪽에 2열로 배치된 1차 텐던을 수용하기 위한 제1텐던 덕트(110)와 거더의 위쪽에 1열로 배치된 1차 텐던을 수용하기 위한 제2텐던 덕트(120) 사이사이에 2차 텐던을 수용하는 제3텐던 덕트(130)를 배치하는 방법을 보여주는 것으로서 본 발명의 제4실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법이다. 이러한 배치 방법을 사용하면 2차 텐던의 폭방향폭이 작아지기 때문에 연속교의 연속부쪽 거더단부의 변단면부 크기를 줄일 수 있다. 여기서 번호 1 내지 3의 텐던은 1차 텐던이고 번호 4와 5의 텐던은 2차 텐던이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 몇 가지의 실시예에 따른 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법에 대하여 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 제공하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 안에서 다양한 형태의 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법으로 구체화될 수 있다.

100 : 거더
200 : 1차 텐던
201 : 2차 텐던

Claims (5)

1. 프리스트레스트 콘크리트 I형 거더 중에서 교량하부구조에 거치하기 전에 1차 텐던용 정착구에서 1차 텐던을 긴장하고 일부 또는 전부의 슬래브 하중이 작용된 이후에 교량 양단의 거더 단부 근처의 양 측면에 설치한 2차 텐던용 정착구를 이용하여 추가적인 긴장력을 도입하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법에 있어서,
   상기 거더의 양쪽 단부면 하측에, 각각의 단부면을 상하방향을 따라 나누는 중심선에 대하여 대칭으로 한 쌍씩 배치되는 제1정착구(10)와,
   한 쌍이 마련되어 상기 서로 반대쪽 단부에 위치하는 제1정착구(10)들을 각각 서로 연결하되 상기 거더의 길이방향을 따라서는 일정한 간격을 유지하고, 상하방향으로는 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 상기 거더의 어느 한쪽 단부로부터 중앙부까지는 점점 내려가고 중앙부로부터 거더의 다른 한쪽 단부까지는 점점 올라가는 곡선형상의 제1텐던 덕트(110)와,
   상기 거더의 단부면의 윗쪽 또는 상면의 단부쪽에 마련되며, 상기 단부면에 위치하는 경우 단부면을 상하방향을 따라 나누는 중심선을 따라 배치되고, 상기 상면에 위치하는 경우 거더의 상면을 거더의 길이방향을 따라 나누는 중심선을 따라 배치되는 제2정착구(20)와,
   상기 각 쌍의 제2정착구(20)를 각각 서로 연결하되 상기 거더의 길이방향으로는 상기 제2정착구(20)들을 서로 연결하는 가상의 직선을 따라 배치되고, 상하방향으로는 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 상기 거더의 어느 한쪽 단부로부터 거더의 중앙부까지는 점점 내려가고 거더의 중앙부로부터 거더의 다른 한쪽 단부까지는 점점 올라가는 곡선형상의 제2텐던 덕트(120)와,
   상기 거더의 양쪽 단부 쪽에 각각 마련되는 단면확대부의 양쪽 측면의 일부를 각각 블록아웃하고 그 블록아웃된 부분에 상기 제1정착구(10)에 비하여 위쪽이고 가장 아래쪽에 위치하는 제2정착구(20)에 비해서는 아래쪽에 마련되되 상기 거더 단부면을 상하방향을 따라 나누는 중심선에 대하여 대칭으로 한 쌍씩 배치되는 제3정착구(30)와,
   상기 두 쌍의 제3정착구(30)를 각각 연결하되 상기 거더의 길이방향을 따라서는 상기 거더의 상면을 거더의 길이방향을 따라 나누는 중심선에 대하여 대칭으로 배치되고, 상하방향으로는 거더의 중앙부에서 가장 낮은 위치가 되도록 상기 거더의 어느 한쪽 단부로부터 거더의 중앙부까지는 점점 내려가고 거더의 중앙부로부터 거더의 다른 한쪽 단부까지는 점점 올라가는 곡선형상으로 배치되며, 상기 제1텐던 덕트(110) 및 제2텐던 덕트(120)와 상기 거더의 폭방향으로는 간섭하지 않게 배치되는 제3텐던 덕트(130)를 포함하는 거더를 마련하는 거더 마련단계; 및,
   상기 거더의 제1정착구(10), 제2정착구(20) 및 제3정착구(30)에서 각각 그 양단부에 긴장을 목적으로 상기 제1텐던 덕트(110), 제2텐던 덕트(120) 및 제3텐던 덕트(130)에 긴장재인 텐던을 삽입하는 배치단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 거더는 연속교에 사용되며,
   연속교 외측경간의 외측에 위치하는 거더에 마련되는 제2정착구(20)는 거더의 단부면에 마련되고,
   연속교 외측경간의 내측에 위치하는 거더에 마련되는 제2정착구(20)는 거더의 상면에 마련되는 것을 특징으로 하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 거더 마련단계에서 상기 제3텐던 덕트(130)는 상기 거더의 복부를 통과하지 않고 어느 한쪽 단부쪽의 제3정착구(30)에서 다른 한쪽의 제3정착구(30)까지 폭방향상의 거리를 유지한 채로 평행하게 배치되되, 상기 거더의 전단면에서 상기 제1텐던 덕트(110)의 외측부에 배치되는 것을 특징으로 하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 거더는 단순교에 사용되며,
   상기 거더 마련단계에서 상기 제3텐던 덕트(130)는 상기 거더의 복부를 통과하지 않고 상기 거더의 중앙부에서 최하단의 제2텐던 덕트(120)와 한 쌍의 제1텐던 덕트(110) 사이에 배치되도록 한 쌍의 제3텐던 덕트(130) 사이의 거리는 거더의 어느 하나의 단부쪽에서 거더의 중앙부쪽으로 갈수록 가까워지다가 그 거리를 유지하며 중앙부를 지나 거더의 다른 하나의 단부쪽으로 갈수록 다시 멀어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 거더는 연속교의 외측 거더로 사용되며,
   상기 거더 마련단계에서 상기 제3텐던 덕트(130)는 상기 거더의 복부를 통과하지 않고 상기 거더의 중앙부에서 최하단의 제2텐던 덕트(120)와 한 쌍의 제1텐던 덕트(110) 사이에 배치되도록 한 쌍의 제3텐던 덕트(130) 사이의 거리는 거더의 어느 하나의 단부쪽에서 거더의 중앙부쪽으로 갈수록 가까워지다가 그 거리를 유지하여 거더의 다른 하나의 단부까지 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 다단계 긴장 거더의 텐던 배치방법.
   

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