KR101103557B1 - 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법 및 교량시공방법 - Google Patents

인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법 및 교량시공방법 Download PDF

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Abstract

PSC빔의 제작과정에서 특히 PSC빔의 상부플랜지(중립축 상부)에 누적되는 압축력을 보다 효율적으로 상쇄시켜 PSC 빔을 보다 효율적으로 제작할 수 있는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법 및 교량시공방법에 관한 것으로서, 상기 피에스씨 빔은 긴장재에 의하여 긴장력이 도입된 상태를 유지하도록 제작된 인장력도입용 긴장장치의 하부가 PSC빔 상부에 매립되도록 설치하고, 상기 PSC빔 내부에 설치된 긴장재를 이용하여 PSC빔에 프리스트레스를 도입시키고, 상기 인장력도입용 긴장장치에 의하여 도입된 긴장력을 해제하여 PSC빔에 축력인 인장력(TT2)과 상향 휨모멘트(MM1)가 도입되도록 하고, 상기 인장력도입용 긴장장치의 긴장력을 해제하여 PSC빔에 축력인 인장력(T1)과 상향 휨모멘트(MM2)가 도입되도록 하는 단계를 포함하여 제작된다.

Description

인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법 및 교량시공방법{PSC BEAM MAKINIG METHOD AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING TENDON APPARATUS FOR INDUCTION OF TENSILE FORCE TO PSC BEAM}
본 발명은 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법 및 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 PSC빔의 제작과정에서 특히 PSC빔의 상부플랜지(중립축 상부)에 누적되는 압축력을 보다 효율적으로 상쇄시켜 PSC 빔을 보다 효율적으로 제작할 수 있는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법 및 교량시공방법에 관한 것이다.
교량의 건설에 있어서 PSC빔(Prestressed Concrete Beam, 통상 상,하부플랜지 및 복부에 의한 I형 단면)을 이용한 경제적인 교량공법이 많이 개발되어 왔는데, 초기의 PSC빔은 제작 시부터 교대, 교각에 거치된 이후 슬래브 와의 합성단계까지 PSC빔 단면 전체가 압축상태가 되도록 형고(H1)를 결정하였다.
이로서 PSC 빔의 형고(H1)를 PSC빔의 제작 및 시공에서 하부플랜지는 인장력에 의하여 균열이 발생하지 않도록 하되, 상부플랜지는 작용하는 압축력이 허용 압축력을 초과하지 않도록 함으로서 압축균열이 발생하지 않도록 결정하게 됨을 의미한다.
PSC빔(10)은 도 1a와 같이 일정한 길이(L)를 가지도록 제작되며, 형고 (H1)을 가지고, 단면은 상부,하부플랜지 및 복부에 의한 I형 단면으로 제작된 것임을 알 수 있으며 자중에 의하여 중립축을 기준으로 상부에는 압축력(C1), 하부에는 인장력(T1)이 발생되어 누적됨을 알 수 있다.
이러한 PSC빔(10)에 도 1b와 같이 내부에 설치된 긴장재(20)가 긴장 및 정착되면 PSC빔(10)에는 압축력(C)와 휨 모멘트(M)가 발생하여 PSC빔(10)에는 중립축을 기준으로 상부에는 인장력(T2), 하부에는 압축력(C2)이 발생되되어 누적응력1과 합쳐지면 PSC빔에는 압축력(C3)가 누적되어 있음을 알 수 있다.
이와 같이 제작된 PSC빔을 교대, 교각에 거치하고, 도 1c와 같이 상부에 슬래브콘크리트를 타설하여 PSC빔(10)과 슬래브(40)가 합성되면 상기 슬래브(30)에 의하여 PSC빔(10)의 중립축은 상방으로 약간 이동하게 되고 이러한 이동된 중립축을 기준으로 상부에는 압축력(C4)이 하부에는 인장력(T3)이 발생되어 누적응력2와 합쳐지면 최종 PSC빔은 여전히 압축력(C5)이 누적 됨을 알 수 있다.
이로서 PSC빔(10)은 슬래브와 합성되어 PSC교량이 완성된다.
다음으로 PSC교량에 차량이 통행하면서 활하중이 작용하게 되면 PSC빔(10)의 중립축의 하부에는 인장력(T4)이 상부에는 압축력(C6)이 발생되어 누적응력3과 합쳐지면 최종 PSC빔은 여전히 압축력(C7)이 지배적으로 작용하도록 함을 알 수 있다.
결국 종래 PSC빔은 그 제작 및 시공과정에서 발생되는 압축력의 합이 허용압축력 이하가 되도록 하되 PSC빔의 형고(H1)를 크게 하여 긴장재와 PSC빔의 중립축과의 길이에 따른 편심을 크게 형성시킴으로서 PSC빔 상부에 상향 휨 모멘트(M)의 효과를 크게 확보할 수 있도록 하는 것이 긴장재 사용 효율성 확보를 위해 매우 중요하게 됨을 알 수 있다.
하지만 이러한 PSC빔의 형고가 커지게 되면 PSC빔 자중이 커질 수 밖에 없기 때문에 장경간 교량 시공이 어려워질 뿐만 아니라 시공성이 떨어지고 형고가 제한되는 경우 PSC빔 사용이 어려운 경우가 있게 된다.
이에 종래 PSC빔의 과도하게 커진 형고를 낮추기 위한 방법으로 상부플랜지의 단면적을 키워(확장 상부플랜지) PSC빔 중립축을 상방으로 이동시켜 슬래브 타설 및 활하중에 발생하는 휨 모멘트가 PSC 상부에 상대적으로 작게 발생되도록 하고, 긴장재에 의해 발생되는 휨 모멘트는 더욱 크게 발생시킨 PSC빔이 소개된 바 있다.
하지만 이러한 PSC빔은 상부플랜지가 과도하게 커지므로 인해 PSC빔 거치 후 전도가 쉽게 발생하는 문제가 발생하였다.
이를 개선하기 위해 콘크리트로 구성된 상부플랜지에 강재를 길이방향으로 삽입하여 상부플랜지 단면을 키우는 효과를 거두는 공법(E-빔)으로 개발 중점이 변경되었다.
이후로도 형고를 더욱 감소시키는 방향으로의 연구가 진행되었으며, PSC빔의 긴장단계를 슬래브 콘크리트와의 합성 전후로 분리하여 다단계 긴장방식으로 PSC빔의 형고를 특히 낮추기 위한 공법(IPC빔)도 소개되었다.
이는 긴장재를 PSC빔 제작단계와 슬래브시공 이후 단계로 구분하여 시공함으로서 PSC빔의 초기 제작 시 형고를 낮추는 방법이라 할 수 있다.
즉, 도 2a를 기준으로 살펴보면 IPC빔(50)도 일정한 길이(L)을 가지도록 제작되며, 형고 (H2>>H1)을 가지고, 단면은 상부,하부플랜지 및 복부에 의한 I형 단면으로 제작된 것임을 알 수 있으며 자중에 의하여 중립축을 기준으로 상부에는 압축력(C1), 하부에는 인장력(T1)이 발생되어 누적됨을 알 수 있다.
다음으로 도 2b와 같이 내부에 설치된 일부 긴장재(20a)가 긴장 및 정착되면 IPC빔(50)에는 압축력(C)과 휨 모멘트(M)가 발생하여 IPC빔(50)에는 압축력(C8)이 발생하여 중립축을 기준으로 누적응력1과 합쳐져 최종 PSC빔(10)은 전체적으로 압축력(C9)이 누적됨을 알 수 있다.
다음으로 도 2c와 같이 IPC빔(50)을 교대, 교각에 거치하고, 상부에 슬래브(30)가 합성되면 상기 슬래브(30)에 의하여 IPC빔(50)의 중립축은 상방으로 약간 이동하게 되고 이러한 이동된 중립축을 기준으로 상부에는 압축력(C10)이 하부에는 인장력(T5)이 발생되어 누적응력2와 합쳐지면 최종 IPC빔(50)은 여전히 압축력(C11)이 누적되어 있음을 알 수 있다.
이로서 IPC빔(50)도 슬래브와 합성되어 IPC빔 교량이 완성되며 이는 명칭만 다를뿐 이도 역시 PSC교량이 된다.
다음으로는 도 2d와 같이 슬래브와 합성된 IPC빔(50)에 미리 설치된 나머지 긴장재(20b)를 정착시키게 되는데 이로서 IPC빔(50)에는 압축력(C12)이 발생하게 되고 누적응력3과 합쳐지면 최종 IPC빔(50)은 압축력(C13)이 지배적으로 누적되어 있음을 알 수 있다.
다음으로 도 2e와 같이 IPC빔 교량에 차량이 통행하면서 활하중이 작용하게 되면 IPC빔(50)의 중립축 하부에는 인장력(T6)이 상부에는 압축력(C14)이 발생되어 누적응력3과 합쳐지면 최종 PSC빔은 여전히 압축력(C15)이 지배적으로 누적되어 있음을 알 수 있다.
이러한 종래 IPC빔은 PSC빔의 형고 감소 효과가 우수하기는 하나 시공 시 슬래브 콘크리트 타설된 이후에 슬래브 하면 공간에서 긴장작업을 하여야 하므로 고소작업에 의한 시공성이 떨어질 수 밖에 없다는 문제점이 있었으며 종래 PSC빔과 대비(도 1d)하여 압축력이 다소 과도하게 누적되어 있음을 알 수 있어 이러한 압축력이 허용압축력 이하로 제어하는 것이 매우 중요하게 됨을 알 수 있다.
이후로도 PSC빔의 설계 및 설계방법은 더욱 개선되었는데,
긴장재 긴장 시 상부플랜지에 발생하는 압축응력을 감소시키는 방안으로 상부플랜지에 강봉과 같은 긴장재를 삽입하고 하부플랜지에 삽입된 강선을 긴장하면서 동시에 상부플랜지에 삽입된 긴장재를 동시에 긴장하여 휨 인장응력만이 도입되도록 하는 공법(일종의 바이 프레싱 공법)이 개발되어, 기존의 시공시의 문제점을 개선하기는 하였다.
그러나, 상부 강봉과 하부 강연선을 동시에 긴장하기 위한 정착시스템 구축에 비용이 많이 발생하는 문제점이 있었다.
종래 PSC빔은 결국 최종 제작 및 시공과정에서 압축력이 지배적으로 누적되도록 함으로서 하중에 의한 인장력이 상기 압축력에 의하여 상쇄될 수 있도록 하는 것이 기본이라 할 수 있다. 또한 종래 IPC빔의 구조적 효율성은 종래 PSC빔보다 장점은 있지만 이러한 IPC빔은 긴장재의 긴장작업이 고공에서 이루어지는 시공성 저하 요인이 있기도 하다.
이에 본 발명은 보다 최적화된 PSC빔 단면을 기준으로 보다 많은 긴장재를 통한 프리스트레스 도입이 가능하며, 이로서 도입되는 압축력에 의하여 PSC빔의 상부에 작용하는 압축력이 허용압축력을 초과하지 않도록 제어할 수 있고, 긴장재 긴장 및 정착작업도 고공에서 이루어지지 않도록 할 수 있어 시공성도 뛰어난 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법 및 교량시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
이에 본 발명은 기본적으로 PSC빔 제작 및 긴장재 작업을 교량시공 현장 근처에서 모두 이루어지도록 함으로서 시공성을 충분히 확보할 수 있도록 하게 된다.
또한, 긴장재에 의한 프리스트레스 도입효과를 증진시키기 위하여 PSC빔 상부에 지지빔이 매립되도록 하게 된다.
즉, 상기 지지빔과 PSC빔이 서로 합성되어 긴장재와 PSC빔의 중립축과의 팔길이가 커지도록 한 것이다.(중립축 상부 이동 효과)
또한, 상기 지지빔은 미리 긴장력이 도입된 상태로 PSC빔과 합성되도록 한 후 상기 긴장력을 해제시켜 PSC빔에 인장력이 도입되도록 함으로서 PSC빔 상부에 누적된 압축력이 상기 인장력에 의하여 효과적으로 상쇄될 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.
본 발명에 의하여 제작되는 PSC빔은 특히 장지간의 교량 시공에 보다 경제적인 PSC빔 이용이 가능하도록 하여 보다 효과적인 PSC빔을 이용한 교량 시공이 가능하게 된다.
또한, PSC빔에 누적 잔류되는 압축력을 보다 효과적으로 상쇄할 수 있는 인장력도입용 긴장장치는 추후 재긴장이 가능하기 때문에 보다 효율적인 PSC빔 제작이 가능하게 된다.
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 종래 PSC빔의 제작과정 및 응력도,
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 2e는 종래 IPC빔의 제작과정 및 응력도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 PSC빔과 인장력도입용 긴장장치의 결합사시도 및 인장력도입용 긴장장치의 제작도,
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d 및 도 4e는 본 발명에 의한 PSC빔 제작순서도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 본 발명에 의한 PSC빔의 변형예들에 대한 단면도,
도 6은 본 발명의 PSC빔과 인장력도입용 긴장장치 변형예를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 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.
[ PSC(100)과 인장력도입용 긴장장치(300) ]
여기서 PSC빔(100)은 철근콘크리트빔으로서 내부에 길이방향으로 PC강연선과 같은 긴장재(200)가 배치되어 상기 긴장재를 긴장시킨 후 PSC빔 단부 등에 정착시킴으로서 프리스트레스에 의한 압축력 및 상향 휨 모멘트가 발생되도록 제작된 빔을 의미한다.
먼저, 도 3a와 같이 PSC빔(100)과 인장력도입용 긴장장치(300)를 준비하게 된다.
먼저 상기 PSC빔(100)은 통상 I형 단면으로 제작된 철근콘크리트를 이용하는데 상부플랜지(110), 복부(120)및 하부플랜지(130)로 형성될 수 있을 것이다. 통상 강재거푸집을 이용하여 I형 단면으로 제작하는 것이 일반적이다.
이러한 상기 PSC빔(100)은 종방향으로 소정의 길이(L)를 가지도록 연장되며 이는 교량의 경우 경간장(SPAN LENGTH)에 의해 결정된다.
상기 인장력도입용 긴장장치(300)는 지지빔(310)과 긴장장치(320)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 지지빔(310)은 I형 강재빔을 이용하면 된다.
이에 상기 지지빔(310)은 하부플랜지(311), 복부(312) 및 하부플랜지(313)으로 구성된 빌트-업 방식의 강재로 이루어진 것을 이용하면 된다.
이러한 지지빔(310)도 역시 종방향으로 소정의 길이(L)를 가지도록 연장되는데 강재빔(100)의 연장길이(L)보다는 작은 길이(L1)을 가지도록 하게 된다.
상기 긴장장치(320)는 지지빔(310) 양 단부 상면에 장착된 정착장치(321)와 상기 양 정착장치(321) 사이의 인장력도입용 긴장재(322)를 포함하여 이루어진다.
상기 인장용도입용 긴장재(322)로서 강봉을 이용할 수 있으며, 정착장치(321)는 강봉의 양 단부를 정착할 수 있는 브라켓(321a)과 정착너트(321b)를 포함하게 된다.
이때, 상기 긴장재(322)의 중간에는 편향장치(323, DEVIATOR)를 설치하여 긴장재(322)의 연장길이 및 긴장에 따른 뒤틀림, 좌굴등을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이때 중요한 점은 상기 인장력도입용 긴장장치(300)는 PSC빔(100) 상부에 하부가 매립되도록 설치된다는 점이다.
이러한 매립은 PSC빔 제작 시 강재 거푸집 상부 내측에 예컨대 지지빔(310)의 하부(하부플랜지 및 복부 일부)가 매립되어 지지빔의 복부와 상부플랜지 및 긴장장치(320)가 상방으로 노출되도록 함으로서 가능하게 될 것이다. 최종 상기 긴장장치(320:321,322,323)는 분리되어 재사용이 가능하도록 하게 된다.
나아가 중요한 점은 도 3b와 같이 지지빔(310) 상면에 서로 이격되어 탈착이 가능하도록 정착장치(321)와 편향장치(323)가 설치되도록 한 상태에서 미리 긴장재(322)를 긴장후 상기 정착장치(321)에 정착함으로서 지지빔(310)에 긴장력이 도입되도록 한 상태에서 PSC빔(100) 상부에 매립된다는 점이다.
이에 상기 지지빔(310)은 하향으로 만곡되도록 형성되고, 상기 지지빔(310)이 PSC빔 상부에 매립되어 하향으로 만곡된 상태를 구속시킨 상태에서 상기 긴장력을 해제시키게 되면, 강재빔(310)의 탄성복원력에 의하여 PSC빔에 인장력이 도입된다.
이러한 인장력은 결국 PSC빔 제작과정에서 누적된 압축력을 상쇄시키는 역할을 하게 되며, 상기 인장력도입용 긴장장치(300)는 PSC빔 중립축이 상방으로 이동되도록 하게 되므로 하부에 배치된 긴장재(200)와의 팔길이(편심효과)가 커지는 효과에 의하여 상기 긴장재(200)에 의한 PSC빔의 프리스트레스 도입효과를 증진시키게 된다.
도 6은 상기 인장력도입용 긴장장치(300)의 변형예를 도시한 것이다. 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(3310)이 상하로 겹보 형태로 제작된 것을 이용하는 것이라 할 수 있다.
이와같이 겹보 형태의 인장력도입용 긴장장치(300)를 이용하면 보다 효율적인 인장력 도입 및 긴장재(200)에 의한 PSC빔의 프리스트레스 도입효과를 보다 증진시키게 된다.
[ 인장력도입용 긴장장치(300)를 이용한 PSC빔(100) 제작 및 이를 이용하 교량시공 방법 ]
먼저, 상기 인장력도입용 긴장장치(300)는 도 3b 및 도 6과 같이 PSC빔 제작과 별도로 미리 근방에서 인장력도입용 긴장장치(300)의 인장력도입용 긴장재(322,강봉)를 긴장 후 양 단부를 브라켓(321a)에 정착시켜 지지빔(310)에 긴장력에 의하여 상향 휨 모멘트(MM2)와 압축력(CC2)이 동시에 도입되도록 하게 된다.
이와 같은 상태는 인장력도입용 긴장장치(300)에 미리 긴장력이 도입된 상태로서 본 발명에서는 이를 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)라고 지칭하기로 한다.
다음으로 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)가 준비되면 PSC빔(100) 제작을 위한 강재거푸집(미도시)을 준비하고, 상기 강재거푸집 내부에 필요한 긴장재(200)와 철근(미도시)을 배근하게 된다.
상기 강재거푸집, 철근 및 긴장재(200)는 종래 PSC빔 제작에 사용되는것을 그대로 이용할 수 있을 것이다.
이때, 상기 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 하부가 강재거푸집 상부 내측에 위치하도록 세팅하게 된다.
이러한 세팅은 최종 강재거푸집 내부에 콘크리트를 타설할 경우 도 3a 및 도 3b와 같이 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(310) 복부와 긴장장치(320)가 노출되도록 하면 되고, 완성된 PSC빔에 있어 중앙부에 위치하도록 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)를 세팅하게 된다.
이는 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(310)이 하중에 의한 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 위치에 배치되도록 하여 휨 모멘트가 저항에 유리하도록 하기 위함이다.
이러한 세팅은 예컨대 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)를 강재거푸집 내부에 배근된 철근에 위치가 고정되도록 설치하는 과정을 거치게 될 것이다.
이에 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300) 세팅이 완료되면 상기 강재거푸집 내부에 콘크리트(C)를 타설함으로서 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 하부가 매립되도록 한 상태에서 콘크리트가 양생되도록 하게 된다. 이러한 양생이 완료되면 강재거푸집을 해체하게 된다.
이로서 도 4a와 같이 상기 인장력도입용 긴장장치(300)와 PSC빔(100)이 서로 일체화됨으로서 PSC빔에 인장력도입용 긴장장치(300)가 설치되지 않은 경우와 대비하여 PSC빔의 중립축이 상방으로 이동되어 있게 된다.(도 3b를 기준 이하 동일하다.)
이와 같은 상태에서 PSC빔(100)에는 자중에 의하여 PSC빔(100) 상부에는 압축력(CC1)이 발생하고, 하부에는 인장력(TT1)이 발생하게 된다.
다음으로는 도 4b와 같이 PSC빔(100)의 긴장재(200)를 긴장후 PSC빔의 양 단부면에서 정착시키게 되면, PSC빔(100)에는 압축력(CC2)이 발생하게 되어 누적응력1과 합쳐지면 PSC빔(100)에는 압축력(CC3)이 지배적으로 누적되어 있음을 알 수 있다.
다음으로는 도 4c와 같이 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 긴장재(322) 양 단부 정착상태를 해제하게 되면 예컨대 정착너트(321b)를 풀게 되면 긴장력은 해제되면서 축력인 인장력(TT2)이 PSC(100)에 도입되며, 상기 인장력(TT2)은 PSC(100)의 중립축으로부터 인장력도입용 긴장재(322)의 도심까지의 팔길이(e)에 의한 상향 휨 모멘트(MM2)를 PSC빔에 작용시키게 된다.
이때 상기 긴장재의 긴장력 해제를 통해 PSC빔에 도입된 상향 휨 모멘트(MM1)와 인장력(TT1)은 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(310)과 PSC빔(100)의 강성(탄성계수, 단면적 및 단면2차모멘트)비로 분배되는데, 분리된 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(310) 보다 PSC빔(100)이 강성이 월등히 크므로 상기 상향 휨 모멘트(MM1)와 인장력(TT2)의 대부분은 PSC빔(100)으로 분배된다.
이에 구체적으로 살펴보면, PSC빔 상부는 인장력(TT3)이 발생하고 하부에는 압축력(CC4)이 발생되어 누적응력 2와 합쳐지면 전체적으로 압축력(CC5)은 발생하게 되지만 PSC빔의 상부는 압축력(CC3)가 거의 상쇄되어 일부 인장력(TT4)이 누적됨을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 상게 도 4c에 의한 긴장력 해제과정을 통해 PSC빔 제작과정에서 누적되는 PSC빔 상부의 압축력을 인장력도입장치용 긴장장치에 의하여 상쇄되도록 함을 알 수 있다.
이에 이러한 제작과정을 거친 PSC빔은 압축력을 고려한 강재빔 단면크기를 최소화할 수 있어 보다 경제적이며 효율적(형고 제한 등에 대한 대응)인 합성빔 제작이 가능하게 된다.
이로서 최종 본 발명에 의한 PSC빔(100)은 도 4d와 같이 교량하부구조물(교대 및 교각)에 설치되어 상부에 슬래브(300)가 설치되어 교량으로서 기능하는데, 슬래브의 하중, 중분대, 포장층에 의한 고정하중은 PSC빔(100)의 상부에는 압축력(CC6), 하부에는 인장력(TT5)이 발생하게 된다.
이에 최종 PSC빔(100)에는 압축력(CC7)이 누적되어 있음을 알 수 있다.
나아가 도 4e와 같이 상기 PSC빔(100)에 차량등에 의한 활하중이 작용하게 되면 PSC빔(100)의 상부는 압축력(CC8), 하부는 인장력(TT6)이 발생하게 되어 누적응력4와 합쳐지면 압축력(CC9)이 잔존하게 되지만 상기 압축력은 PSC빔 상부에 있어 압축력이 종래 PSC빔과 유사한 정도만 누적되어 있음을 알 수 있다.
이에 본 발명은 종래 IPC빔과 대비하여 PSC빔의 상부에 압축력 상당부분 상쇄되면서 긴장재에 의한 프리스트레스 도입효과도 커지게 되고, 고공에서 긴장재 작업이 필요없는 등 시공성이 증진되어 보다 효과적인 PSC빔 제작 및 시공이 가능하게 됨을 알 수 있다.
또한 PSC빔 상부에 매립된 지지빔(310)은 PSC빔에 있어 PSC빔 중앙에 배치되어 효과적인 휨 강성을 증진시키는 역할을 하게되며 긴장력 해제 시 분리된 정착장치(321), 긴장재(322) 및 편향장치(323)는 재 사용이 가능하며 필요시 상기 정착장치(321), 긴장재(322) 및 편향장치(323)를 지지빔(310)에 다시 설치하여 필요한 긴장력을 PSC빔에 더 도입시킬 수 있다.(유지관리용 등)
[ 인장력도입용 긴장장치(300)를 이용한 PSC빔(100)의 제작예 ]
도 5a는 특히 본 발명에 의한 PSC빔(100a)이 I형 단면으로 형성되도록 하는 경우가 도시되어 지지빔(310)이 PSC빔(100a) 상부에 매립된 상태임을 확인할 수 있으며,
도 5b는 특히 본 발명에 의한 PSC빔(100b)은 U형 단면으로 형성되도록 하는 경우가 도시되어 지지빔(310)이 U형 단면의 PSC빔(100b) 상부에 매립된 상태임을 확인할 수 있으며,
도 5c는 특히 본 발명에 의한 PSC빔(100c)은 사각박스 단면으로 형성되도록 하는 경우가 도시되어 지지빔(310)이 사각박스 단면의 PSC빔(100c) 상부에 매립된 상태임을 확인할 수 있으며,
도 5d는 특히 본 발명에 의한 PSC빔(100d)은 역T형 단면으로 형성되도록 하는 경우가 도시되어 지지빔(310)이 역T형 단면의 PSC빔(100d) 상부에 매립된 상태임을 확인할 수 있어,
본 발명에 의한 PSC빔은 다양한 단면형태를 가질 수 있음을 알 수 있다.
100,100a,100b,100c,100d: PSC빔
110: 상부플랜지 120: 복부
130: 하부플랜지
200: 긴장재
300: 인장력도입용 긴장장치
310: 지지빔
311: 상부플랜지 312: 복부
313: 하부플랜지
320: 긴장장치 321: 정착장치
321a: 브라켓 321b: 정착너트
322: 인장력도입용 긴장재
323: 편향장치

Claims (8)

  1. 내부에 배치된 긴장재(200)에 의하여 프리스트레스를 도입시켜 제작되는 PSC빔 제작방법에 있어서,
    인장력도입용 긴장재(322)에 의하여 지지빔(310)에 긴장력이 도입되도록 하여 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)를 준비하고,
    상기 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(310) 하부가 PSC빔(100) 상부에 매립되도록 하여 PSC빔과 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)를 일체화시키고,
    상기 PSC빔(100) 내부에 설치된 긴장재(200)를 이용하여 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(310)이 상부에 매립된 PSC빔(100)에 프리스트레스를 도입시키고,
    상기 인장력도입용 긴장장치(300)에 의하여 도입된 긴장력을 해제하여 지지빔(310)의 탄성복원력에 의하여 PSC빔에 축력인 인장력(TT2)과 상향 휨모멘트(MM1)가 도입되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인장력도입용 긴장장치(300)는
    강재빔 상부에 하부가 매립된 지지빔(310); 및 상기 지지빔 상부의 양 단부에 탈착이 가능하도록 설치된 브라켓(321)과 상기 브라켓 사이에 설치된 인장력도입용 긴장재(322)를 포함하는 정착장치(320);를 포함하여 상기 인장력도입용 긴장재(322)의 긴장 후 상기 브라켓(321)에 정착시켜 지지빔(310)에 긴장력을 도입시키고 상기 긴장력이 도입된 상태의 지지빔(310)의 하부가 PSC빔 상부에 매립되도록 하는 것을 특징으로 하는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 인장력도입용 긴장장치(300)에 의하여 도입된 긴장력의 해제는, 브라켓(321)에 정착된 인장력도입용 긴장재(322)를 브라켓으로부터 분리하여 이루어지도록 하고, 상기 브라켓(321)과 인장력도입용 긴장재(322)는 지지빔(310)과 분리되어 재사용되도록 함으로서, 인장력도입용 긴장장치(300) 중 지지빔(310)의 하부가 PSC빔 상부에 매립되도록 하는 것을 특징으로 하는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법.
  4. 제 1항에 있어서
    상기 PSC빔은 I형 단면으로 형성되도록 하여 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 형성되도록 하고,
    상기 지지빔(310)은 강재빔의 연장길이(L)보다 작은 연장길이(L1)을 가진 I형 단면으로 형성되도록 하여 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 형성되도록 하되 상하로 적측된 겹보 형태로 형성될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔 제작방법.
  5. 인장력도입용 긴장재(322)에 의하여 지지빔(310)에 긴장력이 도입되도록 하여 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)를 준비하고, 상기 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(310) 하부가 PSC빔(100) 상부에 매립되도록 하여 PSC빔과 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)를 일체화시키고, 상기 PSC빔(100) 내부에 설치된 긴장재(200)를 이용하여 긴장력이 도입된 인장력도입용 긴장장치(300)의 지지빔(310)이 상부에 매립된 PSC빔(100)에 프리스트레스를 도입시키고, 상기 인장력도입용 긴장장치(300)에 의하여 도입된 긴장력을 해제하여 지지빔(310)의 탄성복원력에 의하여 PSC빔에 축력인 인장력(TT2)과 상향 휨모멘트(MM1)가 도입되도록 하는 단계를 포함하여 제작되는 PSC빔을 제작하고,
    상기 PSC빔을 교량하부구조물에 설치하고,
    상기 PSC빔 상부에 슬래브를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔을 이용한 교량시공방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 인장력도입용 긴장장치(300)는
    강재빔 상부에 하부가 매립된 지지빔(310); 및 상기 지지빔 상부의 양 단부에 탈착이 가능하도록 설치된 브라켓(321)과 상기 브라켓 사이에 설치된 인장력도입용 긴장재(322)를 포함하는 정착장치(320);를 포함하여 상기 인장력도입용 긴장재(322)의 긴장 후 상기 브라켓(321)에 정착시켜 지지빔(310)에 긴장력을 도입시키고 상기 긴장력이 도입된 상태의 지지빔(310) 하부가 PSC빔 상부에 매립되도록 하는 것을 특징으로 하는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔을 이용한 교량시공방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 인장력도입용 긴장장치(300)에 의하여 도입된 긴장력의 해제는, 브라켓(321)에 정착된 인장력도입용 긴장재(322)를 브라켓으로부터 분리하여 이루어지도록 하고, 상기 브라켓(321)과 인장력도입용 긴장재(322)는 지지빔(310)과 분리되어 재사용되도록 함으로서, 인장력도입용 긴장장치(300) 중 지지빔(310)하부가 PSC빔 상부에 매립되도록 하는 것을 특징으로 하는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔을 이용한 교량시공방법.
  8. 제 5항에 있어서
    상기 PSC빔은 I형 단면으로 형성되도록 하여 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 형성되도록 하고,
    상기 지지빔(310)은 강재빔의 연장길이(L)보다 작은 연장길이(L1)을 가진 I형 단면으로 형성되도록 하여 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 형성되도록 하되 상하로 적층된 겹보 형태로 형성될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 인장력도입용 긴장장치를 이용한 피에스씨 빔을 이용한 교량시공방법.
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