KR101140433B1 - 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법 - Google Patents

Abstract

프리스트레스트 강합성 거더 제작방법을 제공한다.
본 발명은 제1인장 정착구의 전방에 복수개의 제1고정 정착구를 구비하는 제1강재빔과, 제3인장 정착구의 전방에 복수개의 제3고정 정착구를 구비하는 제3강재빔과의 사이에 제2강재빔을 포함하는 분절거더를 제공하는 단계 ; 상기 제1강재빔의 제1인장 정착구를 통해 제1강선을 긴장할 수 있도록 제3강재빔의 제3고정 정착구에 상기 제1강선의 일단을 고정구로서 고정하고, 상기 제3강재빔의 제3인장 정착구를 통해 제2강선을 긴장할 수 있도록상기 제1강재빔의 제1고정 정착구에 상기 제2강선의 일단을 다른 고정구로서 고정하여 상기 제1,2강선을 설치하는 단계 ; 상기 분절거더에 카운터웨이트에 의해 프리플렉션 하중을 도입한 상태에서 상기 제1,2 및 3강재빔의 각 하부플랜지에 콘크리트를 타설하여 하부케이싱 콘크리트를 양생하는 단계 ; 상기 분절거더에 도입된 프리플렉션 하중을 제거하여 상기 하부케이싱 콘크리트에 1차 압축응력을 제공하는 단계; 및 상기 제1,3인장 정착구에서 제1,2강선의 외측단을 외측으로 일정세기의 인장력으로서 긴장한 다음 정착하여 상기 하부케이싱 콘크리트에 2차 압축응력을 제공하는 단계 ; 포함한다.

Description

프리스트레스트 강합성 거더 제작방법{Method for Fabricating prestressed steel composite girder}

본 발명은 프리스트레스트 강합성 거더를 제작하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 카운터 웨이트와 같은 가시설 중량을 이용하여 프리플렉션에 의한 1차 압축력을 도입하고, 비부착 강선을 서로 반대방향으로 인장하여 2차 압축력을 도입하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 공장에서 제작된 I형 강재거더(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 소요 솟음 만큼 위로 만곡 제작된 상태에서 강재 거푸집 등 가시설 중량을 이용하여 일정한 프리플렉션 하중을 중앙 L/2점을 포함하는 양측 L/4점의 3점에 재하하고, 추가로 하부 콘크리트를 타설하여 콘크리트 자체 중량을 이용하여 아래쪽으로 하부 처짐변형을 유발한 다음, 하부 콘크리트(20)를 타설 및 경화한 후 재하된 가시설 하중(W)을 제거하여 콘크리트 중량을 이미 부담하고 있는 강재거더의 복귀력에 의하여 하부 콘크리트에 1차 압축응력을 도입하여 프리플렉스 합성형을 제작하게 된다.

이러한 프리플렉스 합성형을 제작하는 과정에서 하부 콘크리트 타설 전에 미리 배치한 비부착 PS강선을 인장하고 단부의 정착판에 정착하여 하부 콘크리트에 2차 추가 압축응력을 도입하는 것이 종래의 가시설 중량을 이용한 단순보 리프리스트레스트 프리플렉스 합성거더의 제작방법이었다.

이후 합성형을 교대의 하부구조에 거치하고 복부 및 슬래브콘크리트 타설하여 상부구조를 완성하게 된다.

그러나, 도 2(a)(b)에 도시한 바와 같이, 교대(60)의 상단에 구비되는 교량받침(65)상에 하부 콘크리트(20)를 갖는 강재거더(10)의 단부를 각각 거치한 다음 복부콘크리트(30), 슬래브 콘크리트(40) 및 포장(50)을 연속하여 시공하여 다경간 교량을 제작하는 과정에서 교각(60)에 상기와 같은 단순보로 설치시 인접한 각 경간의 합성형은 연속되지 않은 상태이기 때문에, 거더(10)간의 경계부에는 별도의 신축이음장치(미도시)를 설치하여 단순로 형태로 하거나, 거더(10)의 하부 콘크리트는 서로 분리되어 상부 슬래브 콘크리트만 연속시켜 부분 연속으로 시공하게 된다.

이로 인하여 신축이음장치를 설치하는 경우에는 이를 설치하는데 소요되는 비용과 설치된 장치를 지속적으로 유지보수하는데 소요되는 비용에 의해서 교량의 제조원가를 상승시키게 되고, 차량의 주행성을 저하시키게 된다.

그리고, 도 2(b)와 같이 바닥판의 부분 연속에 의한 경우, 하나의 교각(60)에 대하여 2개의 교량받침(65)이 필요하게 되며, 활하중에 의한 부모멘트의 응력이 집중되는 교각에서 강성부족으로 바닥판 포장에 피로균열이 발생 등의 문제점이 있었다.

한편, 대한민국 등록특허 10-0890455에는 수직이동을 가이드하기 위한 가이드 포스트를 두고 가이드 포스트가 삽입되도록 구멍이 뚫린 카운터 웨이트와 연결되며 I형 거더를 둘러싸는 문형의 프레임으로 구성하고 상부프레임과 I형 거더 사이에 유압잭을 설치한 후 후 상향압력을 제공함으로써 문형의 프레임을 포함하여 가시설 중량을 I형 거더에 프리플렉션 하중으로 전환시키는 제작방법으로 1차 프리플렉션 하중을 도입하는 기술내용이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 10-0420718 및 10-0693871에는 프리플렉션 하중에 의한 1차 압축력 도입 이후 비부착 PS강선의 단계적인 긴장 방법으로 2차 압축력 도입 및 단정착부, 즉 인장단 정착부와 관련된 내용이 개시되어 있다.

상기한 종래기술 뿐만 아니라 비부착 PS강선을 사용하는 동일분야의 단순보 형태의 합성거더 제작시 비부착 PS강선은 거의 모두 양단 동일하게 인장 후 정착시키는 인장 정착부 만을 가지며 일측단 인장 정착부에서 타측단 인장 정착부까지 각각 하나으 강선으로 연결되는 것을 기본으로 하는 구조이다.

그러나 상기 종래의 합성거더의 프리플렉션 하중재하 방법은 문제가 있으며 비부착 PS강선의 인장 및 정착방법 또한 교량의 역학적 거동에 불리한 점이 있었다.

등록특허 10-0890455의 하중재하 방법은 아래와 같은 문제점을 가지고 있다.

즉, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 카운터 웨이트(71)의 수직이동만을 유도하도록 지반에 하부단이 고정설치되는 가이드 포스트(75)의 설치는 가설 재료비의 증가와 항타작업 및 인발작업 등 공사비 및 공사기간을 증가시키는 요인이 될 수 있다.

특히, 상기 가이드 포스트(75)의 수직도는 카운터 웨이트(71)의 상하이동 경로에 매우 중요하므로 지반에 대한 수직시공의 정확성이 요구되어 번거로운 일이 아닐 수 없다.

또한, 도 3(a)과 같이 카운터웨이트(71)를 포함하는 상,하부프레임,수직프레임(72,73,74)으로 이루어지는 문형의 프레임 구조물들은 횡방향으로 어느 정도 강성을 가지고 있고, 가이드 포스트(75) 2개소 및 잭킹암(76a)과 잭킹몸체(76b)로 이루어져 거더(10)와 접하는 잭킹장치(76)의 설치 지점이 2개소이므로 횡방향의 이동은 제한적이고 안정적이라 할 수 있다.

그러나, 도 3(b)와 같이 종방향 즉 측면에서 보면 가이드포스트(75) 1개소와 잭킹장치(76) 지점 1개소만에 의해 종방향의 이동에 저항하는 정도가 미미하다. 더욱이 가이드 포스트(75)의 지지부는 일부만 지반에 삽입되고 유압잭은 고정하기 쉽지않은 임시 장치이다.

도 3(c)과 같이, 가이드 포스트(75)가 작은 기울기에도 상부의 상향잭킹 작업에 의해 하중이 가해지면 임시장치인 잭킹장치(76)는 거더(10)상에서 작은 편심에도 전도되기가 쉽다. 이는 잭킹 장지(76)의 크기는 작지만 이를 통해 거더에 가해지는 힘은 수십톤에 달하고 작은 편심으로도 수평력이 수톤에 달하기 때문이다.

즉, 수평 종방향 이동을 방지할 수 있는 구속장치가 없으므로 정확하게 무게중심에 잭킹장치(76)를 두어 작업하지 않으면 전도가 발생하기 때문에 잭킹장치의 설치위치를 무게중심에 배치하는 것이 매우 어렵고 공사비, 공사기간, 안전성 모두 불리하다.

도 3(a)와 도 3(b)에서 미설명부호 78은 거더(10)에 철근(21)을 배근한 하부콘크리트(20)를 타설하는 거푸집(79)을 승하강시키도록 지지보(77)의 상부면에 올려지는 스크류잭이다. ,

이어서, 비부착 PS강선의 인장방법 및 정착에 관한 문제점에 대해 기술하고자 한다.

종래에는 거더의 길이 중간에 별도의 고정 정착부를 설치하지 않고, 거더의 양단에 구비되는 인장 정착부를 통해 연결된 복수개의 비부착 PS강선을 배치하여 인장하게 되는 경우, 도 4(a)와 같이 중앙단면부의 비부착 PS강선 긴장력 손실까지 고려하면 양단부는 모두 필요 이상으로 압축력이 도입되었다.

이에 따라, 합성거더 양단부 정착부와 하부콘크리트 접촉면에서 균열이 발생되는 사례가 빈번하였다.

또한, 도 4(b)와 같이 합성거더를 상부슬래브에 의한 비구조적 연속화로 시공할 경우 교각 지점부에서는 고정 및 차량 활하중에 의해 합성거더 하부에 압축력이 발생된다.

그리고, 합성거더의 양단부에 필요이상의 압축력에 더해 외력에 의한 압축력이 가중되어 단부의 균열이 발생하는 등 구조적 문제를 야기시키기는 문제점이 있었다.

수치적인 예로 중앙단면에서 최대 설계력이 100이라 가정하면, 비부착 PS강선에 의한 압축력 도입도 100이 필요로 할 것이다. 단순 비교의 목적으로 강선의 손실 및 프리플렉션 하중 등은 제외하여 기술하면, 단부로 갈수록 설계력은 0 에 가까워 지지만 거더 양단부로 각각 한선으로 이어져 직선배치된 비부착 PS강선에 의한 저항력은 100을 그대로 유지하고 있어 필요이상의 압축력 뿐만 아니라 복잡한 구조를 가지는 단부에 손상이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 거더의 무게중심에 유압잭을 간편하게 배치할 수 있고, 비부착 PS강선의 장점을 최대한 활용하여 압축력을 도입하면서 거더의 양단부에 도입되는 압축력을 제어할 수 있는

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 제1인장 정착구의 전방에 복수개의 제1고정 정착구를 구비하는 제1강재빔과, 제3인장 정착구의 전방에 복수개의 제3고정 정착구를 구비하는 제3강재빔과의 사이에 제2강재빔을 포함하는 분절거더를 제공하는 단계 ; 상기 제1강재빔의 제1인장 정착구를 통해 제1강선을 긴장할 수 있도록 제3강재빔의 제3고정 정착구에 상기 제1강선의 일단을 고정구로서 고정하고, 상기 제3강재빔의 제3인장 정착구를 통해 제2강선을 긴장할 수 있도록상기 제1강재빔의 제1고정 정착구에 상기 제2강선의 일단을 다른 고정구로서 고정하여 상기 제1,2강선을 설치하는 단계 ; 상기 분절거더에 카운터웨이트에 의해 프리플렉션 하중을 도입한 상태에서 상기 제1,2 및 3강재빔의 각 하부플랜지에 콘크리트를 타설하여 하부케이싱 콘크리트를 양생하는 단계 ; 상기 분절거더에 도입된 프리플렉션 하중을 제거하여 상기 하부케이싱 콘크리트에 1차 압축응력을 제공하는 단계; 및 상기 제1,3인장 정착구에서 제1,2강선의 외측단을 외측으로 일정세기의 인장력으로서 긴장한 다음 정착하여 상기 하부케이싱 콘크리트에 2차 압축응력을 제공하는 단계 ; 포함하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 제1,3고정 정착구는 하부플랜지의 상,하부면에 수직하게 고정설치되는 고정정착판과, 상기 제1,2강선의 단부가 삽입되어 고정구로서 고정되는 복수개의 고정공을 관통형성하여 고정정착판과 하부플랜지사이에 접하도록 고정설치되는 보강판을 포함한다.

바람직하게, 상기 제1,3인장 정착구는 상기 하부플랜지의 단부에 접하여 고정설치되는 인장 정착판과, 상기 제,2강선의 타단을 인장잭으로 인장할 수 있도록 강선이 인출되는 복수개의 관통공을 관통형성하여 인장 정착판과 복부사이에 접하도록 고정설치되는 상,하부 수평보강판을 포함한다

더욱 바람직하게, 상기 고정구는 상기 제1,3고정 정착구의 각 고정공으로부터 외부노출되는 선재에 삽입되는 쐐기부재와, 상기 쐐기부재의 경사진 외부면과 면접되는 내부공을 갖는 콘부재와, 상기 쐐기부재로 부터 노출되는 선재의 단부를 체결부재의 조임력에 의해서 고정하는 고정링 및 상기 쐐기부재와 고정링사이에 개재되는 고무링을 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 콘부재는 외측에 상기 고정링과 고무링을 덮어 보호하면서 선재와 쐐기부재사이 그리고 쐐기부재와 콘부재사이로 이물질이 침투되는 것을 방지하도록 보호캡을 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 고정링은 상기 제1,2강선의 선재와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철을 형성하고 외측으로 개구된 링몸체와, 외측으로 개구된 개구부에 형성된 한쌍의 플랜지에 체결되어 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 고정링은 상기 제1,2강선의 선재와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철을 형성한 중공원통형 링몸체와, 상기 중공원통형 링몸체에 방사방향으로 관통형성된 체결공에 체결되어 선재에 단부가 접하여 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 고정링은 상기 제1,2강선의 선재와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철을 각각 형성한 복수개의 분할형 링몸체와, 상기 분할형 링몸체의 양측 플랜지에 체결되어 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재를 포함한다.

바람직하게, 상기 카운터 웨이트는 수직프레임의 하부단과 교체가능하도록 조립되고, 상기 수직프레임의 상부단은 복수개의 상부프레임과 연결되고, 상기 상부프레임사이에 개재되는 수평연결프레임은 유압잭을 매개로 분절거더의 상부면과 접하고, 상기 분절거더가 배치되는 거푸집은 상기 카운터 웨이트의 상부면에 올려진 지지프레임에 스크류잭을 매개로 하여 배치된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 제1,2 및 3강재빔으로 이루어진 분절거더 상에 하중을 직접적으로 가하는 대신 교체 가능한 카운터 웨이트와 같은 가시설 중량을 이용하여 프리플렉션 하중을 전달시킬 수 있기 때문에 시공성, 경제성, 안정성을 향상시킬 수 있다.

(2) 제1,2강선을 고정하고 인정하는 지점에서의 하중을 고르게 분산하고, 거더 단부에서의 불필요한 압축력을 도입하는 것을 억제할 수 있기 때문에 구조적으로 안정된 거더구조를 가질 수 있는 한편, 정착구와 콘크리트 접촉면에서의 균열발생을 억제할 수 있다.

(3) 주재료인 강재거더의 단면을 최적화할수 있기 때문에 경제적으로 교량을 설계할 수 있고, 공사비 및 공사기간을 단축하고, 시공 안전성을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 강재거더에서 프리플렉션 하중을 도입하는 개략도이다.
도 2는 일반적인 강재거더를 교각에 교각에 거치하여 교량시공하는 개략도이다.
도 3(a)(b)은 종래 강재거더에 가시설 하중을 이용하여 프리플렉션 하중을 도입하는 구성도이다.
도 4(a)(b)는 종래기술에 따른 강재거더 및 이를 이용한 교량에 발생하는 모멘트를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에서 복수개의 강재빔으로 이루어지는 분절거더를 제공하는 단계를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에서 강재빔을 고정판으로서 합성한 분절거더를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에서 제1강선을 설치하는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에서 제1강선과 제2강선을 설치하는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에 채용되는 고정구를 도시한 상세도이다.
도 10(a) 내지 도 10(c)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에 채용되는 고정구의 다양한 실시형태를 도시한 사시도이다.
도 11(a)(b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에서 가시설 하중을 이용하여 프리플렉션 하중을 도입하는 상태를 도시한 구성도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에 채용되는 카운터 웨이트와 수직프레임간의 연결상태를 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에서 1차 압축응력을 제공하는 구성도이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에서 2차 압축응력을 제공하는 구성도이다.
도 15(a)(b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법에서 강재거더 및 이를 이용한 교량에 발생하는 모멘트를 도시한 그래프이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법은 분절거더를 제공하는 단계, 제1,2강선을 설치하는 단계, 하부케이싱 콘크리트를 양생하는 단계, 1차 압축응력을 제공하는 단계 및 2차 압축응력을 제공하는 단계를 포함한다.

상기 분절거더(100a)를 제공하는 단계는 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 분절형태로 공장에서 I단면상의 강재를 시공하고자 하는 시공길이에 맞추어 거더중앙부에 해당하는 제2강재빔(120)과, 그 좌우양단에 연결되는 제1,3강재빔(110,130)을 각각 제작하는 것이다.

상기 제1강재빔(110)과 제3강재빔(130)은 좌우대칭구조를 갖도록 상기 제2강재빔(120)의 중심을 기준으로 하여 좌우대칭으로 동일하게 분절 제작된다.

여기서, 상기 분절거더(100a)는 거더의 전체 길이가 길게 되면 운반 및 취급이 곤란하므로 일정길이로 분절된 복수개의 강재빔으로 이루어지며, 시공 후 강재빔의 분절부위가 최대 단면이 발생하는 거더의 길이중앙에 위치하지 않도록 통상 홀수갯수로 이루어진다.

상,하부플랜지(101,103) 및 복부(102)로 이루어지는 제1,3강재빔(110,130)의 각 하부플랜지(101)에는 제1, 2강선(151, 152)의 각 단부와 연결되어 이를 인장잭으로서 인정한 다음 상기 제1,2강선(151,152)을 고정하는 제1,3인장 정착구(115,135)를 각각 구비하고, 상기 제1,2강선(151,152)의 타단과 연결되어 이를 고정하는 복수개의 제1,3고정 정착구(111,112,131,132)를 일정간격을 두고 구비한다.

이에 따라, 상기 상,하부플랜지(101,103) 및 복부(102)로 이루어지는 제1강재빔(110)의 하부플랜지(103) 단부에는 상기 제3강재빔(130)의 하부플랜지(103)에 구비되는 복수개의 제3고정 정착구(131,132)에 일단이 고정된 후 상기 제2강재빔(120)을 경유하는 복수개의 제1강선(151)의 단부를 인장잭으로서 인장한 후 고정할 수 있도록 제1인장 정착구(115)를 구비한다.

그리고, 상기 상,하부플랜지(101,103) 및 복부(102)로 이루어지는 제3강재빔(130)의 하부플랜지(103) 단부에는 상기 제1강재빔(110)의 하부플랜지(103)에 구비되는 복수개의 제1고정 정착구(111,112)에 일단이 고정되어 상기 제2강재빔(120)을 경유하는 복수개의 제2강선(152)의 단부를 인장잭으로서 인장한 후 고정할 수 있도록 제3인장 정착구(135)를 구비하는 것이다.

상기 제1,3고정 정착구(111,112,131,132)는 하부플랜지(103)의 상,하부면에 수직하게 고정설치되는 고정정착판(103a)과, 상기 강선의 단부가 삽입되어 후술하는 고정구로서 고정되는 복수개의 고정공(103b)을 관통형성하여 고정정착판(103)과 하부플랜지(103)사이에 접하도록 고정설치되는 보강판(103c)을 포함한다.

상기 제1,3인장 정착구(115,135)는 상기 하부플랜지(103)의 단부에 접하여 고정설치되는 인장 정착판(102a)과, 상기 강선의 타단을 인장잭으로 인장할 수 있도록 강선이 인출되는 복수개의 관통공(102b)을 관통형성하여 인장 정착판(102a)과 복부(102)사이에 접하도록 고정설치되는 상,하부 수평보강판(102c,102d)을 포함한다

또한, 상기 제2강재빔(120)의 양단부에는 체결공(129a,129b)을 각각 형성하고, 이에 마주하는 제1,3강재빔(110,130)의 각 단부에도 고정판(141)을 매개로 하는 강재빔간의 연결시 고장력볼트와 같은 체결부재(143)가 체결되는 체결공(119,139)을 각각 구비한다.

상기 제1,2강선(151,152)을 인장하는 단계는 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제1강재빔(110)의 제1인장 정착구(115)에서 인장잭으로서 제1강선(151)을 외측으로 당기어 인장할 수 있도록 상기 제3강재빔(130)에 구비되는 복수개의 제3고정 정착구(131,132)의 고정공(103b)에 상기 제1강선(151)의 일단을 고정구(160)로서 확고히 고정한 다음 상기 제2강재빔(120)과 제1고정 정착구(111,112)를 경유하여 상기 제1인장 정착구(113)의 관통공(102b)을 통해 외부로 인출되도록 설치한다.

이와 더불어, 상기 제3강재빔(130)의 제3인장 정착구(135)에서 인장잭으로서 제2강선(152)을 외측으로 당기어 인장할 수 있도록 상기 제1강재빔(110)에 구비되는 복수개의 제1고정 정착구(111,112)의 고정공(103b)에 상기 제2강선(152)의 일단을 고정구(160)로서 확고히 고정한 다음 상기 제2강재빔(120)과 제3고정 정착구(131,132)를 경유하여 상기 제3인장 정착구(133)의 관통공(102b)을 통해 외부로 인출되도록 설치된다.

여기서, 상기 제1,2강선(151,152)은 복수개의 선재(153) 외부면에 외피(154)가 피복된 비부착 PS강선부재로 이루어질 수 있으며, 이러한 비부착 PS강선은 보통 7가닥 강연선을 꼬아 제작된 복수개의 선재(153)의 표면에 그리스가 도포되고 쉬스역할을 하는 피복재인 외피(154)로 구성되고, 흡사 전선과 모양이나 크기가 유사하며 내부에 그리스가 있다는 것이다.

상기 비부착 PS강선으로 이루어지는 제1,2강선(151,152)은 1가닥씩 개별 긴장하므로 철근배근과 같이 강선설치가 용이하고 인장잭이 소규모로 인력운반이 가능하다. 또한 인장작업 후 별도의 그라우팅 작업이 필요없는 등 여러 가지 장점을 가지고 있다.

또한, 상기 제1,3인장 정착구(115,135)에는 수십 가닥의 비부착 PS강선이 정착되는데 제1,3강재빔(110,120)의 각 단부에는 설치공간이 충분하므로 정착되는 많은 강선수를 수용할 수 있다.

그러나 상기 제1,3고정 정착구(111,112,131,132)의 경우는 직선배치되는 강선에 간섭되지 않아야 하므로 강선 고정정착 공간이 작아져 고정정착되는 강선수는 인장 정착구의 강선수보다 작게 된다. 또한, 긴장력의 분산의 목적도 해결할 수 있으므로 고정 정착구는 일정거리 떨어진 위치에 동일한 구성으로 2개소 이상 구비하고 강선을 분할 정착하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1,3고정 정착구(111,112,131,132)에서 상기 제1,2강선(151,152)의 각 단부를 고정하는 고정구(160)는 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 제1,3고정 정착구(111,112,131,132)의 각 고정공으로부터 외부노출되는 선재(153)에 삽입되는 쐐기부재(161)와, 상기 쐐기부재(161)의 경사진 외부면과 면접되는 내부공을 갖는 콘부재(162)와, 상기 쐐기부재(161)로 부터 노출되는 선재의 단부를 체결부재의 조임력에 의해서 고정하는 고정링(163) 및 상기 쐐기부재(161)와 고정링(163)사이에 개재되는 고무링(164)을 포함한다.

이러한 상태에서 상기 제1,3인장 정착구(115,135)에서 미도시된 인장잭으로서 제1,2강선을 외측으로 당기여 인장을 하게 되면 상기 제1,2강선에 긴장력이 발생하여 상기 쐐기부재(161)에 삽입되어 고정링(163)에 의해서 고정된 제1,2강선(151,152)의 각 선재는 쐐기와 마찰력에 의해 고정되는 것이다.

즉, 제1,2강선(151,152)의 단부에 피복된 외피(154)를 절단하여 노출되는 선재(153)의 단부가 제1,3고정 정착구(111,112,131,132)의 각 고정공을 통과하여 상기 콘부재(162)와 결합된 쐐기부재(161)의 내부공을 통해 외부노출된 다음, 상기 고무링을 매개로 하여 고정링(163)에 의해서 고정된다.

이러한 상태에서, 상기 제1,2강선(151,52)이 인장되면 쐐기부재(161)의 경사진 외부면과 상기 콘부재(162)의 경사진 외부면간의 쐐기작용에 의해서 확고한 고정정착력을 얻을 수 있는 것이다.

여기서, 상기 쐐기부재(161)는 합형시 상기 제1,2강선의 선재(153)가 삽입되는 삽입공을 형성하도록 적어도 2개이상 분할되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 일체형으로 구비될 수도 있다.

상기 콘부재(162)는 외측에 상기 고정링(163)과 고무링(164)을 덮어 보호하면서 선재(153)와 쐐기부재(161)사이 그리고 쐐기부재(161)와 콘부재(162)사이로 이물질이 침투되는 것을 방지하도록 보호캡(165)을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 고정링(163)은 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2강선(151,152)의 각 선재(153)와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철(163b)을 형성하고 외측으로 개구된 링몸체(163a)와, 외측으로 개구된 개구부에 형성된 한쌍의 플랜지에 체결되어 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재(163c)로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 고정링(163)은 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2강선(151,62)의 각 선재(153)와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철(163b')을 형성한 중공원통형 링몸체(163a')와, 상기 중공원통형 링몸체(163')에 방사방향으로 관통형성된 체결공에 체결되어 선재(153)에 단부가 접하여 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재(163c)로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 고정링(163)은 도 10(c)에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2강선(151,62)의 각 선재(153)와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철(163b'')을 각각 형성한 복수개의 분할형 링몸체(163a'')와, 상기 분할형 링몸체(163'')의 양측 플랜지에 체결되어 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재(163c'')로 이루어질 수 있다.

상기 하부케이싱 콘크리트(170)를 양생하는 단계는 상기 분절거더(100a)의 제2강재빔에 카운터웨이트(200)와 같은 가시설 중량에 의해서 분절거더(100a)의 직상부에서 직하부로 일정세기의 가압력을 제공함으로써 분절거더(100a)에 프리플렉션 하중을 도입한 상태에서, 상기 제1,2 및 3강재빔으로 이루어지는 분절거더(100a)의 각 하부플랜지에 콘크리트를 타설하여 하부케이싱 콘크리트(170)를 양생하는 것이다.

즉, 상기 제1,2 및 3강재빔으로 이루어지는 분절거더(100a)에 프리플렉션 하중을 도입하는 공정은 도 11(a)(b)에 도시한 바와 같이, 지반으로부터 일정높이 이격된 카운터 웨이트(200)와 같은 가시설 중량을 이용한 중력식 하중재하 방법에 의해서 이루어질 수 있다.

상기 카운터 웨이트(200)는 수직프레임(201)의 하부단과 교체가능하도록 조립되고, 상기 수직프레임(201)의 상부단은 복수개의 상부프레임(202)과 연결되고, 상기 상부프레임(202)사이에 개재되는 수평연결프레임(203)은 잭킹암과 잭킹몸체로 이루어진 유압잭(204)을 매개로 분절거더(100a)의 상부면과 접하고, 상기 분절거더(100a)가 배치되는 거푸집(205)은 상기 카운터 웨이트(200)의 상부면에 올려진 지지프레임(206)에 스크류잭(207)을 매개로 하여 배치된다.

여기서, 상기 수직프레임(201)의 하부단은 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 카운터 웨이트(200)에 몸체일부가 일체로 매입되고 몸체 나머지가 외부노출되는 연결판(209)을 매개로 복수개의 체결부재(209a)에 의해서 교체가능하게 조립될 수 있다.

즉, 상기 제1,2강선을 배치한 분절거더(100a)를 거푸집에 배치한 상태에서 카운터 웨이트와 같은 가시설 중량에 의해서 프리플렉션 하중을 도입한다.

상기 카운터 웨이트(200)는 시공이 용이하고 재사용 가능하며 경제적인 콘크리트로 하고 톤단위로 규격화하여 제작할 수 있으며, 상기 연결판(209)과 수직프레임(201)간의 간단한 체결 및 분해에 의해서 다양한 중량을 적용할 수 있다.

그리고, 상기 카운터웨이트(200)상에 수직프레임(201)과 상부프레임(202)에 의해서 문형을 이루어 복수개의 분절거더(100a)를 감싸도록 하고, 상기 상부프레임(202)과 각각 분절거더(100a)사이에 유압잭을 설치하고, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 유압잭을 카운터 웨이트를 기준으로 대칭되도록 설치하고 종방향으로 수평연결프레임(203)으로 연결하여 고정시킨다.

이와 같이, 책상다리처럼 4개의 잭킹지점을 가지며 횡방향 종방향 모두 안정적인 구조로 이루어짐으로서 복수개의 유압잭에서 상향력 도입을 시작하는 상태에서 편심이 발생하여서도 나머지 3지점이 지지하므로 순차적인 잭킹작업을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

연속하여, 상기 제1,2 및 3강재빔(110,120,130)으로 이루어지는 분절거더(100a)에 일정세기의 프리플렉션 하중이 도입된 상태에서, 상기 분절거더(100a)가 배치된 거푸집(205)에 콘크리트를 공급하여 각 하부플랜지에 콘크리트를 타설하고, 타설된 콘크리트를 일정시간동안 증기양생함으로써 상기 하부플랜지를 덮는 하부케이싱 콘크리트(170)를 각각 구비한다.

상기 하부케이싱 콘크리트(170)에 1차 압축응력을 제공하는 단계는 도 13과 같이, 상기 하부케이싱 콘크리트(170)를 거푸집에서 양생하기 전에 분절거더(100a)의 직상부에서 제공되는 카운터 웨이터에 의한 하중(F1)을 해제함으로써 각 강재빔에 도입된 프리플렉션 하중을 제거하면, 정(+)모멘트구간의 분절거더(100a)의 하부 케이싱 콘크리트(170)에 각각 1차 압축응력을 도입할 수 있는 것이다.

이어서, 상기 하부케이싱 콘크리트(170)에 2차 압축응력을 제공하는 단계는 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 분절거더(100a)에 도입된 프리플렉션 하중을 제거하여 1차 압축응력(F1)을 도입한 상태에서 상기 하부케이싱 콘크리트(170)의 시간손실, 즉 건조수축 및 크리프 손실이 거의 해소되는 일정시간 경과 후, 상기 제1,3강재빔(110,130) 각 하부플랜지(103)에 설치된 제1,3고정 정착구(111,112,131,132)를 고정점으로 하여 각 반대편에 설치된 제1,3인장 정착구(115,135)에 연결된 제1,2강선(151,152)의 외측단을 미도시된 유압장치를 이용하여 외측으로 일정세기의 긴장력으로서 인장한다.

이러한 상태에서, 상기 제1,3강재빔(110,130)에 배치된 제1,3인장 정착구(115,135)에서 제1,2강선(151)의 외측단을 정착하여 고정하게 되면, 하부케이싱 콘크리트(170)에는 외측으로 인장된 상태로 제1인장 정착구(115)와 복수개의 제3고정 정착구(131,132)사이에 연결된 제1강선(151)과 제3인장 정착구(135)와 복수개의 제1고정 정착구(111,112)사이에 연결된 제2강선(152)에 의하여 2차 압축응력(F2)을 도입할 수 있는 것이다.

이어서, 상기 하부케이싱 콘크리트(170)에 1차 압축응력과 2차 압축응력을 도입하여 제작완성한 강재거더(100)는 크레인(미도시)과 같은 중장비를 이용하여 교각에 수평하게 올려 거치하여 교량을 시공하게 되는 것이다.

이에 따라, 상기 강재거더(100)는 단순보의 경우 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 제1,3인장 정착구 및 제1,3고정 정착구에 의한 하중분산과 단부의 불필요한 압축력을 억제하여 구조적으로 안정된 설계구조를 가질 수 있으며, 상기 강재거더(100)가 연속하여 교각상에 설치하는 경우, 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 종래보단 훨씬 안정적이며 효율적인 강선의 역학구조를 가질 수 있게 된다.

이에 따라, 상기와 같이, 제1,3고정 정착구를 구비하여 제1,2강선을 서로 교차 배치하는 경우 구조적 안정성 효과를 종래대비 얻을 수 있다.

즉, 강재거더 단부, 제1고정 정착구, 제2고정 정착구, 중앙부 위치의 설계부재력이 각각 0, 50, 80, 100이라 할 때 PS강선 긴장력에 의한 저항력은 동일 위치에서 종래의 경우 각각 100,100,100,100으로 모두 동일한 반면 본 발명의 경우 동일한 위치에서 각각 50, 75, 100, 100이 된다.

또한, 비부착 PS강선의 효율적인 사용과 구조적 안정성에 더해 주재료인 강재거더의 단면을 최적화 할 수 있게 되어 경제적인 설계가 가능하게 될 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 제1강재빔 111,112 : 제1고정 정착구
115 : 제1인장 정착구 120 : 제2강재빔
130 : 제3강재빔 131,132 : 제3고정 정착구
135 : 제3인장 정착구 141 : 고정판
151 : 제1강선 152 : 제2강선
160 : 고정구 161 : 쐐기부재
162 : 콘부재 163 : 고정링
164 : 고무링 170 : 하부케이싱 콘크리트
200 : 카운터 웨이트 201: 수직프레임
202 : 상부프레임 203 : 수평연결프레임
204 : 유압잭 205: 거푸집

Claims (9)

1. 제1인장 정착구의 전방에 복수개의 제1고정 정착구를 구비하는 제1강재빔과, 제3인장 정착구의 전방에 복수개의 제3고정 정착구를 구비하는 제3강재빔 및 상기 제1강재빔과 제3강재빔사이를 연결하는 제2강재빔을 갖추어 제1,2 및 3강재빔을 포함하는 분절거더를 제공하는 단계 ;
   상기 제1강재빔의 제1인장 정착구를 통해 제1강선을 긴장할 수 있도록 제3강재빔의 제3고정 정착구에 상기 제1강선의 일단을 고정구로서 고정하고, 상기 제3강재빔의 제3인장 정착구를 통해 제2강선을 긴장할 수 있도록 상기 제1강재빔의 제1고정 정착구에 상기 제2강선의 일단을 다른 고정구로서 고정하여 상기 제1,2강선을 설치하는 단계 ;
   상기 분절거더에 카운터웨이트에 의해 프리플렉션 하중을 도입한 상태에서 상기 제1,2 및 3강재빔의 각 하부플랜지에 콘크리트를 타설하여 하부케이싱 콘크리트를 양생하는 단계 ;
   상기 분절거더에 도입된 프리플렉션 하중을 제거하여 상기 하부케이싱 콘크리트에 1차 압축응력을 제공하는 단계; 및
   상기 제1,3인장 정착구에서 제1,2강선의 외측단을 외측으로 일정세기의 인장력으로서 긴장한 다음 정착하여 상기 하부케이싱 콘크리트에 2차 압축응력을 제공하는 단계 ; 포함하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1,3고정 정착구는 하부플랜지의 상,하부면에 수직하게 고정설치되는 고정정착판과, 상기 제1,2강선의 단부가 삽입되어 고정구로서 고정되는 복수개의 고정공을 관통형성하여 고정정착판과 하부플랜지사이에 접하도록 고정설치되는 보강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1,3인장 정착구는 상기 하부플랜지의 단부에 접하여 고정설치되는 인장 정착판과, 상기 제,2강선의 타단을 인장잭으로 인장할 수 있도록 강선이 인출되는 복수개의 관통공을 관통형성하여 인장 정착판과 복부사이에 접하도록 고정설치되는 상,하부 수평보강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 고정구는 상기 제1,3고정 정착구의 각 고정공으로부터 외부노출되는 선재에 삽입되는 쐐기부재와, 상기 쐐기부재의 경사진 외부면과 면접되는 내부공을 갖는 콘부재와, 상기 쐐기부재로 부터 노출되는 선재의 단부를 체결부재의 조임력에 의해서 고정하는 고정링 및 상기 쐐기부재와 고정링사이에 개재되는 고무링을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 콘부재는 외측에 상기 고정링과 고무링을 덮어 보호하면서 선재와 쐐기부재사이 그리고 쐐기부재와 콘부재사이로 이물질이 침투되는 것을 방지하도록 보호캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 고정링은 상기 제1,2강선의 선재와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철을 형성하고 외측으로 개구된 링몸체와, 외측으로 개구된 개구부에 형성된 한쌍의 플랜지에 체결되어 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 고정링은 상기 제1,2강선의 선재와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철을 형성한 중공원통형 링몸체와, 상기 중공원통형 링몸체에 방사방향으로 관통형성된 체결공에 체결되어 선재에 단부가 접하여 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 고정링은 상기 제1,2강선의 선재와 접하는 내주면에 미끄럼 방지용 요철을 각각 형성한 복수개의 분할형 링몸체와, 상기 분할형 링몸체의 양측 플랜지에 체결되어 조임력을 발생시키는 복수개의 조임부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 카운터 웨이트는 수직프레임의 하부단과 교체가능하도록 조립되고, 상기 수직프레임의 상부단은 복수개의 상부프레임과 연결되고, 상기 상부프레임사이에 개재되는 수평연결프레임은 유압잭을 매개로 분절거더의 상부면과 접하고, 상기 분절거더가 배치되는 거푸집은 상기 카운터 웨이트의 상부면에 올려진 지지프레임에 스크류잭을 매개로 하여 배치되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더 제작방법.

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