KR101121725B1 - 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 피에스씨 거더와 슬래브의 시공방법 및 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 교량 시공방법 - Google Patents

Abstract

PSC 거더 제작 시 자중은 최소한으로 제작되도록 하면서도 슬래브와 합성된 PSC 거더에 도입되는 프리스트레스 효율은 극대화시켜 보다 효율적이고 경제적인 PSC 거더 및 이를 이용한 거더교 시공방법에 대한 것으로 상기 PSC 거더는 특히 PSC 거더의 단면높이를 양 단부구간(L1)을 제외한 중앙구간(L2)이 낮아지도록 형성시키고, 횡방향으로 서로 이격된 PSC 거더의 상부플랜지 사이에 PSC 거더의 길이방향으로 연장되도록 함과 더불어 종방향으로 연속하여 슬래브용 프리캐스트 데크를 설치하고, 슬래브콘크리를 타설하게 된다.

Description

슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 피에스씨 거더와 슬래브의 시공방법 및 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 교량 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR PSC GIRDER AND SLAB WITH PRECAST DECK AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 피에스씨 거더와 슬래브의 시공방법 및 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 교량 시공방법에 대한 것이다. 더욱 구체적으로 PSC 거더 제작 시 거더와 슬래브의 자중은 최소한으로 제작되도록 하면서도 슬래브와 합성된 PSC 거더에 도입되는 프리스트레스 효율은 극대화시켜 보다 효율적이고 경제적으로 이용이 가능한 PSC 거더 및 이를 이용한 교량 시공방법에 대한 것이다.

도 1a는 종래의 피에스씨 빔(10, PSC 빔)에 있어 상부플랜지(11) 내측에 구조용 강판(14)이 매립되도록 제작된 피에스씨 빔(10)을 도시한 것으로서 개략 중앙부위에 A-A단면도를 함께 도시한 것이다.

이러한 피에스씨 빔(10)은 상부플랜지(11), 복부(12) 및 하부플랜지(13)로 구성된 I형 단면을 가진 콘크리트 빔에 있어, 길이방향으로 긴장재(20)가 배치되어 빔의 양 단부에 정착되도록 하여 프리스트레스가 빔 전체에 도입되도록 한 것이라 할 수 있다.

이러한 피에스씨 빔(10)은 통상의 철근콘크리트 빔과 비교하여 긴장재에 의한 프리스트레스가 미리 도입되도록 제작되도록 함으로서 빔의 단면을 최적화 할 수 있어 자중을 줄일 수 있어 현재까지도 많이 이용되고 있다.

나아가, 상부플랜지(11)의 콘크리트 내측에는 강판(14)을 길이방향으로 매설시키고 있음을 알 수 있는데, 이는 피에스씨 빔(10)의 중립축을 상부플랜지 쪽으로 끌어 올림(상방이동)으로서 새로운 중립축과 긴장재까지의 편심거리를 증가시켜 긴장력 도입에 있어 그 효율성을 증가시키기 위함이라 할 수 있다.

즉, 동일한 긴장재(20)를 배치한다 할지라도 보다 큰 긴장력을 도입할 수 있다면 이는 피에스씨 빔(10)의 단면적을 최적화할 수 있으므로 피에스씨 빔(10)의 자중을 줄이면서 긴장력의 도입 효율성을 높이는 것이 피에스씨 빔(10)에서는 매우 중요함을 알 수 있다.

하지만, 이러한 강판(14)을 상부플랜지 또는 하부플랜지에 매설하는 방법은 중립축의 상방이동에 따라 보다 큰 프리스트레스가 도입되도록 할 수 있다는 점에서는 유리하지만, 피에스씨 빔(10)에 고가의 강판(14)을 사용해야 하므로 이는 경제성 측면에서 제한적인 장점을 가질 수밖에 없다는 한계가 있었다.

또한, PSC 거더는 1차 긴장에 의해 제작장에서 사용하중에 대한 모든 긴장력을 도입하는 방식을 적용하는 경우와 1차 긴장에 의해 슬래브 고정하중 하중까지 지지하고 2차 긴장에 의해 추가 고정하중과 활하중을 적용하는 방식이 있다.

그러나 상기 2차 긴장의 경우 PSC 거더와 슬래브가 서로 합성되어 중립축이 중립축의 상방 이동되므로 긴장 효율성이 매우 높음에도 불구하고 1차 긴장력에 비해 현저하게 낮은 긴장력을 적용하는 것이 일반적이었다.

이는 주로 시공성 측면(고공에서 2차 긴장의 어려움을 감안)을 고려한 것이기도 하고, 상기 2차 긴장을 하는 경우는 피에스 거더의 단면을 최소화할 수 있는 장점은 있지만 교량의 슬래브(바닥판) 교체 시 슬래브가 분담하는 응력이 제거됨에 따라 피에스씨 거더의 상부플랜지 인장응력 또는 하부플랜지의 압축응력이 허용응력을 초과하는 상태를 해결하지 못한 것이 하나의 이유이기도 하다.

나아가, 도 1b와 같이 제작된 PSC 거더를 교량하부구조(교대,교각)에 거치 시 설계된 PSC 거더의 계획고(최종 종단높이)로 PSC 거더를 세팅하기가 현실적으로 매우 어렵다.

이는 PSC 거더는 긴장재(20)에 의한 프리스트레싱이 도입되는 과정에서 솟음(CAMBER)이 발생하게 되는데 이러한 솟음은 특히 PSC 거더의 중앙구간에서 가장 크고 각 PSC 거더마다 이러한 솟음량이 서로 다르기 때문에 설계된 PSC 거더의 계획고를 일일이 맞추어 거치하는 작업이 어렵기 때문이다.

이에 도 1b에는 PSC 거더 거치 시, 서로 설치 높이(h)에 차이가 발생함을 알 수 있다.

특히 장경간용 PSC 거더는 도입되는 프리스트레스가 매우 크기 때문에 더 더욱 이러한 PSC 거더의 계획고 맞추기가 어려울 수밖에 없다는 문제점이 있다. 이에 다양한 수단을 이용하여 이러한 최종 종단높이를 맞출 수는 있겠지만 이는 공종이 추가되어 비경제적일 수밖에 없게 된다.

이에 본 발명은 PSC 거더와 슬래브의 자중을 최소화시킬 수 있으면서도 구조적 거동이 우수하여 경제적으로 제작할 수 있는 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 피에스씨 거더와 슬래브의 시공방법 및 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 교량 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

특히 본 발명은 PSC 거더에 있어서 긴장재에 의하여 도입되는 프리스트레스의 도입 효율성을 보다 증가시킬 수 있어 보다 효율적인 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 PSC 거더와 슬래브의 시공방법 및 교량 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

또한 본 발명에 의한 PSC 거더는 가설 시 전도의 위험을 줄일 수 있도록 함으로서 시공성 인 안전성을 증진시킬 수 있는 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 PSC 거더와 슬래브의 시공방법 및 교량 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

또한 본 발명을 PSC 거더의 계획고(최종 종단높이)를 보다 용이하게 맞출 수 있어 품질관리가 용이한 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 PSC 거더와 슬래브의 시공방법 및 교량 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

또한 본 발명은 PSC 거더와 슬래브의 합성 시 슬래브의 두께가 필요이상으로 두꺼워지지 않도록 함으로서 보다 경제적이고 구조적으로 효율적인 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 PSC 거더와 슬래브의 시공방법 및 교량 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

또한 본 발명은 PSC 거더교의 슬래브 교체 시 슬래브 교체에 의하여 슬래브와 합성된 PSC 거더의 상부에는 인장력이 발생하여 균열이 발생할 수 있고, PSC 거더의 하부에 압축력이 과도하게 증가될 수 있는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 PSC 거더와 슬래브의 시공방법 및 교량 시공방법 제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

이를 위해 본 발명은

첫째, PSC 거더의 제작에 있어 자중을 줄일 수 있는 방법을 채택하게 되는데 이는 특히 PSC 거더의 단면높이를 양 단부구간(L1)을 제외한 중앙구간(L2)이 낮아지도록 형성시키게 된다.

즉 PSC 거더의 중앙구간 단면높이가 낮아진 만큼 PSC 거더 제작을 위하여 사용되는 콘크리트 및 철근량이 줄어들게 되므로 PSC 거더의 자중을 감소될 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 PSC 거더의 자중이 감소하면 PSC 거더의 제작, 운반에 있어 보다 경제적일 뿐만 아니라, PSC 거더의 중앙구간 무게중심이 낮아져 가설 시 전도 가능성이 낮아져 시공상의 안전성 및 효율성을 극대화 시킬 수 있게 된다.

또한, PSC 거더의 거치 시 PSC 거더의 계획고(최종 종단높이)로 PSC 거더를 세팅하기가 현실적으로 매우 어려운데 본 발명의 PSC 거더의 중앙구간(L2)은 단면높이가 양 단부구간(L1)보다 낮아 추후 슬래브콘크리트 타설에 의하여 계획고를 정확하게 세팅할 수 있어 PSC 거더 시공품질을 극대화 시킬 수 있다.

둘째, 본 발명의 PSC 거더는 중앙구간의 단면높이가 양 단부구간보다 작기 때문에 그 단면높이만큼 슬래브 콘크리트 타설 시 중앙구간의 슬래브 두께는 더 커질 수밖에 없어 슬래브의 증가된 무게를 PSC 거더가 지지해야 한다.

이에 PSC 거더의 단면크기가 커지도록 하거나 긴장재의 사용량을 증가시켜야 하는데 본 발명은 중앙구간에 걸쳐 PSC 거더의 횡방향 사이에 형성되는 슬래브 두께를 줄이기 위하여 슬래브용 프리캐스트 패널을 이용함으로서 불필요한 슬래브 두께 증가를 방지할 수 있도록 하였다.

셋째, 위와 같이 본 발명에 의한 PSC 거더는 중앙구간의 단면높이가 감소되어 중앙구간에서는 슬래브콘크리트 두께가 더 증가하게 된다. 이에 사용중 슬래브 해체 및 교체 시 발생하는 PSC 거더 상부에 발생하는 인장력과 하부에 발생하는 압축력이 통상의 PSC 거더와 대비하여 더 커질 수 있다.

이에 본 발명은 상기 인장력과 압축력을 제거하기 위하여 PSC 거더의 중앙구간에는 정착장치와 쉬스관을 설치하여 슬래브 해체 시 발생하는 인장 또는 압축력을 긴장재에 의한 프리스트레스에 의하여 제어될 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 소정의 단면높이를 가진 PSC 거더에 있어 중앙구간의 단면높이가 감소되어 PSC 거더의 자중을 줄일 수 있어 제작, 운반 등에 있어 시공성 효율성을 증진시킬 수 있으며, 거치 시 무게중심의 하방 이동으로 전도의 위험성을 줄일 수 있게 된다.

또한, 거치 후 단면높이가 감소된 중앙구간은 빈 공간으로 형성되어 있으므로 PSC 거더의 최종 종단높이를 보다 용이하게 맞출 수 있어 시공성이 크게 증진될 수 있게 된다.

또한 본 발명은 PSC 거더의 거치 이후 슬래브와 PSC 거더의 합성 후 긴장작업에 의한 프리스트레스 도입에 의한 구조적 효율성을 극대화 시킬 수 있게 된다.

또한, 슬래브의 두께를 효과적으로 제어할 수 있어 불필요한 PSC 거더가 부담하는 슬래브의 무게 증가를 배제시킬 수 있어 PSC 거더교 시공 및 품질관리에 유리하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 거더교의 사용중 슬래브 해체 후 교체 시, 슬래브 해체에 의한 PSC 거더의 상부에 발생하는 인장력 또는 하부에 발생하는 압축력을 효과적으로 제어하여 유지관리에 매우 유리하게 된다.

도 1a는 종래 PSC 거더의 사시도 및 단면도,
도 1b는 종래 PSC 거더의 최종 종단높이의 세팅사시도,
도 2는 본 발명의 PSC 거더의 사시도 및 단면도들,
도 3은 슬래브와 합성된 본 발명의 PSC 거더와 단면도들,
도 4a는 본 발명의 슬래브용 프리캐스트 데크의 시공단면도,
도 4b는 본 발명의 슬래브용 프리캐스트 데크와 일자형 프리캐스트 데크의 응력 비교도,
도 5는 본 발명의 슬래브 해체에 의한 PSC 거더의 상부에 발생하는 인장력 또는 하부에 발생하는 압축력을 제어하기 위해 설치되는 정착장치 및 쉬스가 설치된 PSC 거더의 사시도,
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명에 의한 PSC 거더교의 시공순서도이다.

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 PSC 거더(100) ]

본 발명의 PSC 거더(100)는 I형 단면으로서 상부플랜지(110), 복부(120) 및 하부플랜지(130)로 구성된 것이 이용될 수 있으나 이에 한정된 것은 아니다.

이러한 PSC 거더(100)는 도 2와 같이 소정의 연장길이(L)를 가지게 되는데 이러한 연장길이는 크게 중앙구간(L2)과 중앙구간(L2)을 제외한 양 단부구간(L1)으로 크게 구분할 수 있다.

이러한 구분은 PSC 거더(100)에 작용하는 전체 휨 정모멘트 중 개략 60-80%정도가 발생하는 부위를 중앙구간(L2)으로 하고 그 이외의 구간을 양 단부구간(L1)으로 나눌 수 있는데 상기 구간들(L1, L2)은 양 단부로부터 3/L 내지 5/L 이격된 위치까지를 양 단부구간(L1)으로 하고 양 단부구간 사이의 구간을 중앙구간(L2)으로 구분할 수 있다.

상기 중앙구간(L2)에 작용하는 휨 정모멘트의 크기가 가장 크게 되므로 이를 기준으로 PSC 거더의 휨 강성을 확보하여야 구조적 안전성을 확보할 수 있다.

이에 PSC 거더의 단면높이는 중앙구간을 기준으로 단면높이가 정해지는데 통상 거푸집의 활용성 등을 고려하여 이러한 단면높이는 연장길이 전체를 거쳐 유지되도록 하게 된다.

이때, 상기 단면높이를 크게 하면 PSC 거더의 휨 강성 확보에 유리하지만 교량의 형고 제한이 있는 경우에 있어서는 이러한 단면높이를 무작정 크게 할 수는 없다. 이에 이러한 단면높이는 제한적인 값을 가지게 된다.

이 상태에서 PSC 거더(100) 내부에 배치된 긴장재(140)를 긴장 후 정착시키게 되면 프리스트레스가 도입되는데, 이러한 프리스트레스에 의하여 PSC 거더에는 휨 모멘트(M1)와 압축력(C,축력의 형태)이 도입되며 이로서 PSC 거더는 종단높이(일종의 솟음)를 가지게 된다.

이때 상기 긴장재에 의해 도입되는 프리스트레스는 PSC 거더의 제작장으로부터 양중 할 때 발생하는 휨 모멘트, 슬래브 타설에 의한 휨 모멘트에 저항할 수 있을 정도로 정하게 된다.

그 이유는 상기 PSC 거더 및 타설되는 슬래브콘크리트의 무게에 대하여 충분히 안정적으로 거동해야 PSC 거더를 안전하게 설치할 수 있기 때문이다.

나아가 본 발명은 상기 중앙구간(L2)의 단면높이(H2)가 양 단부구간(L1)의 단면높이(H1) 보다 작게 형성되도록 하게 된다.

이에 상기 PSC 거더는 일 단부구간(L1)에서는 일정한 단면높이(H1)를 유지하면서 일측 중앙구간(L2)이 시작되는 구간에서 상기 단면높이(H1)가 서서히 줄어들면서(하방 변곡구간) 상기 단면높이(H1) 보다 낮은 단면높이(H2)를 중앙구간(L2)에서 유지하다가 다시 PSC 거더의 타 단부구간(L2)이 시작되는 부위(상방 변곡구간)에서 단면높이가 서서히 증가하면서 상기 단면높이(H1)를 다시 유지하게 된다.

이에 도 3과 같이 상기 중앙구간(L2)에서의 중립축과 양 단부구간의 중립축의 위치가 다르게 될 수밖에 없는데 PSC 거더의 단면높이를 정할 때는 PSC 거더에 작용하는 휨 모멘트가 가장 큰 구간을 기준으로 설계하게 되므로 본 발명에 의한 PSC 거더는 기준이 되는 중립축(CL2)이 단부구간의 단면높이(H1)를 기준으로 하는 중립축(CL1)보다 낮게 형성됨을 알 수 있다.

통상 긴장재(140)에 의하여 도입되는 프리스트레스는 PSC 거더의 중립축을 기준으로 긴장재의 도심까지의 편심거리가 커지면 커질수록 동일한 긴장력이라도 프리스트레스 도입효과는 커지게 된다.

이때 본 발명의 PSC 거더는 중앙구간(L2)의 중립축(CL2)이 낮게 형성되게 되므로 긴장재(140)의 편심에 의한 프리스트레스 도입 효과가 상대적으로 작아지게 된다.

이에 본 발명에서는 상대적으로 긴장재의 편심에 의한 도입효율성이 낮은 PSC 거더의 제작과정에서는 PSC 거더의 자중에 의한 휨 모멘트와 슬래브 자중에 의한 휨모멘트에 저항할 수 있을 정도로만 긴장재(140) 사용량을 정하고, 중앙구간(L2)의 단면높이가 작아지는 만큼 PSC 거더의 자중이 감소하는 효과를 충분히 활용하도록 하게 된다.

즉, PSC 거더(100) 중앙구간(L2)의 단면높이가 작아지면 무게중심도 낮아지게 되므로 PSC 거더의 이동, 거치 시 전도방지 효과를 활용하도록 하게 된다.

또한 중앙구간(L2)의 단면높이가 작아지는 만큼 PSC 거더의 자중도 줄어들기 때문에 제작, 운반 및 거치 시 양중기계의 효과적인 활용하도록 하게 된다.

또한, 중앙구간(L2)에서는 프리스트레스 도입에 따른 솟음에 의하여 PSC 거더의 최종 종단높이를 맞추기 어렵다는 문제점 있었으나 본 발명은 중앙구간(L2)에서 단면높이가 오히려 작아 PSC 거더의 상부가 빈 공간으로 형성되어 추후 타설되는 슬래브콘크리트에 의하여 상기 빈 공간이 메워지면서 자연스럽게 상기 PSC 거더의 최종 종단높이를 맞출 수 있게 된다.

나아가 PSC 거더의 전체 연장길이가 길어짐에 따라 작용하는 휨 정모멘트의 크기도 커지게 되므로 이에 저항할 수 있는 PSC 거더의 단면높이도 커질 수밖에 없으므로 자연스럽게 PSC 거더의 자중이 커지게 되는데 이러한 자중이 커지게 되면 형고의 제한이 있을 경우 자칫 경제적 제작이 가능한 PSC 거더를 이용하지 못하는 경우도 있다.

물론 긴장재의 사용량을 증가시켜 이를 극복할 수도 있지만 긴장재의 사용량이 많아지게 되면 PSC 거더에 작용하는 압축력의 증가로 PSC 거더의 상부에서 허용되는 콘크리트 허용압축응력을 넘을 수 있어 긴장재의 사용량을 제한없이 증가시킬 수도 없게 된다.

이에 본 발명은 특히 장경간 교량에 PSC 거더를 적용함에 있어 중앙구간의 단면높이를 감소시킴에 따른 자중감소에 의하여 경제적인 PSC 거더를 보다 효과적으로 활용할 수 있고 특히 형고가 제한되어 긴장재의 사용량 증가에도 제한이 있는 경우 매우 적절한 대안이 될 수 있게 된다.

이러한 중앙구간(L2)의 감소된 단면높이(△H)는 상부플랜지(110)와 복부(120)의 상부 일부를 줄이는 방법을 이용하면 된다.

[ 본 발명의 PSC 거더(100)와 슬래브(200)의 합성 ]

위에서 살펴본 본 발명의 PSC 거더(100)는 도 3과 같이 중앙구간(L2)의 단면높이가 감소되어 있어 자중은 감소하지만 단부구간의 중립축(CL1)보다 중립축(CL2)이 낮게 형성되어 있으므로 긴장재의 도심(CL0)으로부터 중립축(CL2)까지의 편심이 중립축(CL1)까지의 편심보다 작아긴장재(140)의 편심에 의한 프리스트레스 도입 효율성이 떨어질 수밖에 없다.

이는 PSC 거더의 효과적인 구조적 거동에 장애가 되므로 기준이 되는 중앙구간의 중립축을 상방 이동시켜 긴장재의 도입 효율성을 높일 필요가 있다.

이에 본 발명은 이러한 긴장재의 도입 효율성을 높이기 위하여 도 1a와 같이 고가의 강판을 매입하는 방법, 미 도시 하였지만 상부플랜지를 확장플랜지로 형성시키는 방법을 사용하지 않고,

PSC 거더(100)를 교량하부구조(300)에 거치 후 슬래브콘크리트 타설에 의하여 슬래브(200)와 합성되어 PSC 거더에 위치한 중립축(CL2)의 위치를 상방 이동시키는 방법을 채택하게 된다.

즉, 슬래브콘크리트가 일정한 타설두께를 가짐에 따라 슬래브와 합성된 PSC 거더의 중립축이 자연스럽게 상방으로 이동되도록 하는 것이다. 이에 본 발명은 상방 이동된 중립축(CL3)을 기준으로 슬래브와 합성된 PSC 거더에 긴장재(140)를 추가 긴장 및 정착시킴으로서 긴장재에 의한 프리스트레스 도입 효과를 극대화 시킬 수 있어 종래와 같이 고가의 강판 등을 사용하지 않아도 PSC 거더의 구조적 거동을 효율적으로 활용할 수 있게 됨을 알 수 있다.

즉, 도 3과 같이 휨 모멘트도(BMD1,BMD2)에 의하면 중앙구간(L2)에 있어서 중립축 상방이동에 의하여 편심효과(e2)가 양 단부구간의 편심효과(e1)보다 매우 크게 확보(e1<<e2)됨을 알 수 있다.

이때 본 발명은 슬래브콘크리트가 중앙구간(L2)의 감소된 단면높이(△H)에 의하여 형성되는 공간(S)을 메워주기 때문에 중앙구간을 기준으로 한 중립축 상방이동 효과가 더욱 커지게 된다.

이와 같이 슬래브콘크리트를 타설하게 되면 슬래브의 두께는 전체적으로 두께를 유지하게 되지만 특히 중앙구간(L2)의 슬래브 두께는 양 단부구간의 두께보다 더 커지게 됨(△H 만큼)을 알 수 있다.

따라서 슬래브 두께가 더 커짐에 따라 슬래브콘크리트의 타설량이 많아질 수밖에 없으므로 슬래브의 증가된 무게가 PSC 거더에 작용하게 된다.

이에 상기 긴장재의 사용량을 증가시키면 되지만 경제성이 떨어질 수 밖에 없으므로 본 발명은 도 4a와 같이 슬래브용 프리캐스트 데크(210)를 이용하게 된다.

즉, 도 6c와 같이 단면높이(△H)만큼 상방으로 만곡된 아치 형태로 형성된 슬래브용 프리캐스트 데크(210)를 상기 중앙구간(L2)에 걸쳐 횡방향으로 서로 인접한 PSC 거더 사이에 설치한 후 전체길이(L)에 걸쳐 슬래브콘크리트를 타설하게 된다.

이에 PSC 거더 중앙구간(L2)의 슬래브 두께(T1)는 상기 단면높이(△H)만큼 두꺼워지고, 상기 중앙구간(L2)에 걸쳐 횡방향으로 서로 인접한 PSC 거더 사이의 슬래브 두께(T2)는 단면높이(△H)만큼 감소되도록 형성됨을 알 수 있으며, 상기 슬래브용 프리캐스트 데크(210)는 종방향으로 다수가 서로 접하도록 설치됨을 알 수 있다.

이와 같이 슬래브용 프리캐스트 데크(210)에 의하여 배제되는 슬래브콘크리트 타설량 감소에 의하여 PSC 거더(100)에 전달되는 슬래브의 무게를 줄일 수 있어 보다 효과적인 긴장재 도입 효율성을 높일 수 있게 됨을 알 수 있다.

통상 PSC 거더의 횡방향 이격 거리가 PSC 거더의 상부플랜지 횡방향폭보다는 큰 것이 일반적이므로 이러한 슬래브 무게 감소 효과는 매우 커지게 되어 구조적 효율성이 커지게 됨을 알 수 있다.

또한 슬래브용 프리캐스트 데크(210)는 일종의 슬래브용 거푸집으로도 이용할 수 있기 때문에 보다 효과적인 PSC 거더 시공이 가능하게 된다.

또한, 적용된 슬래브용 프리캐스트 데크(210)는 도 4a 및 도 4b에서와 같이 변단면 아치 형태로 제작 시공될 때, 기존의 일자형으로 시공될 때에 비해 동일한 하중작용 시 프리캐스트 하면에 발생되는 인장응력을 많게는 70%까지 줄일 수 있어 구조적으로 매우 효율적인 형상이 된다.

이와 같이 본 발명의 PSC 거더는 일반적인 방법으로 슬래브를 시공할 경우 일측단부로부터 타측단부로 갈수록 슬래브의 두께가 일정하게 유지되다가 중앙구간에서는 더 두꺼워지는 형태를 가지게 되지만, 본 발명에서와 같이 슬래브용 프리캐스트 데크를 적용하여 중앙구간에 걸쳐 PSC 빔과 PSC 빔의 횡방향 사이의 슬래브의 두께를 단면높이(△H)만큼 감소시키면

구조적으로 거더 단부와 중앙부의 슬래브 두께를 전체길이(L)에 걸쳐 일정하게 유지되도록 하는 효과를 가질 수 있게 됨을 알 수 있다.

[ 본 발명의 PSC 거더(100)로부터 슬래브(200)의 해체 ]

이러한 슬래브(200)는 추후 사고 등에 의하여 파손되는 경우가 발생하게 된다.

이에 슬래브(200)를 제거함으로서 교체해야 하는데 이때 상기 슬래브(200)가 PSC 거더(100)에 합성된 상태로 형성되어 있으므로 슬래브(200)를 제거하게 되면 합성이 해제되면서, 슬래브 제거에 의하여 PSC 거더의 상부에는 인장력이 하부에는 압축력이 발생하게 된다.

이러한 인장력에 취약할 수밖에 없는 PSC 거더는 상부에 인장균열이 발생할 수 있고, 하부의 압축부에 과도한 압축력이 도입될 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 도 5와 같이 미리 정착장치(410)를 중앙구간 양 단부측에 매립시켜 놓고 상기 정착장치(410) 사이에 쉬스관(420)을 연결시켜 놓게 된다.

이에 슬래브가 해체되면 미도시한 긴장재를 쉬스관에 삽입시켜 놓고 긴장 후 정착장치에 정착시켜 슬래브 해체에 의하여 인장력에 저항할 수 있도록 하게 된다.

이러한 쉬스관은 중앙구간의 상부에 매설시킬 수도 있고 거더 플랜지 상부에 노출되도록 길이방향으로 연장 설치할 수 있다.

[ 본 발명의 PSC 거더(100)와 변단면 슬래브(200)를 이용한 교량시공방법]

먼저 도 6a와 같이 교대와 교각을 포함하는 교대하부구조(300)를 시공하게 된다.

이러한 교대하부구조(300)의 시공과 별도로 미리 본 발명의 PSC 거더(100)가 제작된다.

이러한 PSC 거더(100)는 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 구성된 거더로서 양 단부구간보다 중앙구간의 단면높이가 감소된 형태로 형성되는 것임은 이미 살펴본 바와 같다.

이러한 단면높이 감소는 PSC 거더의 상부플랜지 또는 상부플랜지와 복부의 두께를 감소시키는 방식으로 형성시키면 된다.

또한 상기 중앙구간 양 측단부에는 정착장치(410)와 쉬스관(420)이 미리 설치되어 있음을 알 수 있다.

이러한 PSC 거더는 강재거푸집 등을 이용하여 제작하면 되고 내부에는 긴장재(140)가 배치되는데, 긴장재(140) 일부는 미리 긴장 후 정착되도록 하여 PSC 거더에 초기 프리스트레스가 도입되도록 하게 되며 나머지는 교대하부구조(300)에 거치 후 PSC 거더와 슬래브(200)가 서로 합성된 이후에 긴장 후 정착되도록 함으로서 슬래브와 합성된 PSC 거더에 프리스트레스가 도입되도록 하게 된다.

이에 상기 제작된 PSC 거더(100)는 교량하부구조(300)에 크레인 등을 이용하여 인양 후 거치시키게 된다.

이러한 거치에 의하여 PSC 거더의 자중에 의하여 휨 정모멘트가 발생하게 되는데 이러한 휨 정모멘트는 PSC 거더의 자중을 최소화하면서 긴장재에 의한 초기 프리스트레스에 의하여 저항할 수 있도록 제어되도록 하게 된다.

본 발명은 전체 연장길이에 걸쳐 중앙구간의 단면높이가 감소되어 자중의 감소효과를 극대화 시킬 수 있게 된다.

이와 같이 인양된 PSC 거더는 교량하부구조에 거치되는데 고공에서 작업이 이루어지게 되면 전도 등에 의한 안전사고가 많이 발생할 수 있다. 하지만 본 발명에 의한 PSC 거더는 중앙구간의 단면높이가 감소되어 있어 무게중심이 낮이 이러한 전도 발생여지를 크게 줄 일 수 있게 된다.

또한 자중이 크지 않아 용량이 큰 크레인등을 이용하지 않을 수 있어 시공비에 있어 중장비 사용비용이 큰 부분을 차지하고 있음을 고려하면 시공비 절감에 효과적이게 된다.

이와 같이 거치된 PSC 거더(100)의 상부플랜지 사이에는 앞서 살펴본 슬래브용 프리캐스트 데크(210)를 도 6b와 같이 횡방향으로 설치하고, 종방향으로 서로 연속되도록 설치하게 된다.

즉, 중앙구간(L2)에 걸쳐 PSC 거더의 횡방향 사이에 상기 슬래브용 프리캐스트 데크(210)이 설치됨을 알 수 있다.

이러한 슬래브용 프리캐스트 데크(210)은 슬래브의 두께를 제어하면서 슬래브콘크리트 거푸집과 슬래브로써의 기능을 함께 하게 된다.

또한 슬래브콘크리트와 서로 일체화되어 슬래브 무게 및 작용하는 하중을 PSC 거더에 효과적으로 아치 형태로 전달할 수 있다.

이에 상기 슬래브용 프리캐스트 데크 설치가 완료되면 미도시된 거푸집을 추가 설치하는 방법을 통해 도 6c와 같이 슬래브콘크리트를 슬래브용 프리캐스트 데크(210)와 PSC 거더 상부에 일정한 두께로 타설함으로서 슬래브를 완성시키게 된다.

이러한 슬래브가 완성되면 최종 본 발명에 의한 거더교의 시공이 완성될 수 있게 된다.

이에 PSC 거더 중앙구간(L2)의 슬래브 두께(T1)는 상기 단면높이(△H)만큼 두꺼워지고, 상기 중앙구간(L2)에 걸쳐 횡방향으로 서로 인접한 PSC 거더 사이의 슬래브 두께(T2)는 단면높이(△H)만큼 감소되도록 형성됨을 알 수 있는데 중앙구간의 슬래브 두께(T1,T2)의 평균 두께는 단부구간 슬래브의 두께와 동일하게 조정함으로서 슬래브 두께는 전체길이(L)에 걸쳐 동일한 두께가 유지되는 효과를 가질 수 있게 된다.

나아가 상기 슬래브가 완성된 이후 사용중 슬래브를 전체 또는 일부 해체하는 경우 슬래브와 합성된 PSC 거더의 상부에는 인장력이 하부에는 압축력이 발생하게 되므로 이러한 인장력과 압축력을 제거하기 위하여 슬래브 해체에 의하여 노출된 중앙구간 양 측단부의 정착장치(410)와 쉬스관(420)에 긴장재를 삽입하여 다시 PSC 거더에 프리스트레스가 도입되도록 하게 된다.

100: 본 발명의 PSC 거더
110: 상부플랜지
120: 복부
130: 하부플랜지
200: 슬래브
210: 슬래브용 프리캐스트 데크
300: 교량하부구조
410: 정착장치
420: 쉬스

Claims (6)

1. 전체길이(L)에 걸쳐 단면높이(H1)를 가진 PSC 거더의 양 단부면으로부터 중앙부위로 이격된 위치의 양 단부구간(L1) 사이의 중앙구간(L2)에 있어서는 상기 단면높이(H1) 보다 PSC 거더의 단면높이를 감소시켜 상기 감소된 단면높이(△H)가 중앙구간(L2)에서 유지되도록 함으로서 중앙구간에서 감소된 단면높이 만큼의 PSC 거더 자중이 감소되도록 제작하고 긴장재의 일부를 긴장 후 정착시켜 프리스트레스를 PSC 거더에 도입되도록 하는 단계;
   상기 PSC 거더를 교량하부구조에 거치하는 단계; 및
   PSC 거더 상부플랜지 상면 사이에 횡방향으로 양 단부가 지지되도록 설치되고, 종방향으로 다수가 서로 접하도록 설치되는 것으로서 단면높이(△H)만큼 상방으로 만곡된 아치 형태로 형성된 슬래브용 프리캐스트 데크(210)를 상기 중앙구간(L2)에 걸쳐 횡방향으로 서로 인접한 PSC 거더 사이에 설치한 후 전체길이(L)에 걸쳐 슬래브콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하여, PSC 거더 중앙구간(L2)의 슬래브 두께(T1)는 상기 단면높이(△H)만큼 두꺼워지고, 상기 중앙구간(L2)에 걸쳐 횡방향으로 서로 인접한 PSC 거더 사이(L3)의 슬래브 두께(T2)는 단면높이(△H)만큼 감소되도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 피에스씨 거더와 슬래브의 시공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 슬래브콘크리트가 타설되어 슬래브와 일체화된 PSC 거더에 나머지 긴장재에 의한 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더와 변단면 슬래브의 시공방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 두께가 작게 형성된 중앙구간의 상부플랜지 양 측단부에는 정착장치가 추가 설치되도록 하여 상기 정착장치에 설치된 긴장재에 의하여 PSC 거더의 상부에 프리스트레스를 도입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 피에스씨 거더와 변단면 슬래브의 시공방법.
4. 전체길이(L)에 걸쳐 단면높이(H1)를 가진 PSC 거더의 양 단부면으로부터 중앙부위로 이격된 위치의 양 단부구간(L1) 사이의 중앙구간(L2)에 있어서는 상기 단면높이(H1) 보다 PSC 거더의 단면높이를 감소시켜 상기 감소된 단면높이(△H)가 중앙구간(L2)에서 유지되도록 하며, 긴장재의 일부를 긴장 후 정착시켜 프리스트레스가 도입되도록 PSC 거더를 제작하고,
   교량하부구조물에 상기 PSC 거더를 횡방향으로 서로 이격시켜 거치시키고,
   상기 횡방향으로 서로 이격된 PSC 거더의 상부플랜지 사이에 PSC 거더의 길이방향으로 연장되도록 함과 더불어 종방향으로 연속하여 슬래브용 프리캐스트 데크(210)를 설치하고,
   상기 PSC거더 상부에 전체길이(L)에 걸쳐 슬래브콘크리트를 타설하여 PSC 거더와 슬래브를 합성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 교량 시공방법
5. 제 4항에 있어서,
   상기 슬래브가 일체화된 PSC 거더에 나머지 긴장재에 의한 프리스트레스가 도입되도록 하는 단계가 더 추가되도록 하는 것을 특징으로 하는 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 교량 시공방법.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 두께가 작게 형성된 중앙구간의 상부플랜지 양 측단부에는 정착장치가 추가 설치되도록 하여 상기 정착장치에 설치된 긴장재에 의하여 PSC 거더의 상부에 프리스트레스를 추가 도입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 슬래브용 프리캐스트 데크를 이용한 교량 시공방법.

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