KR101208231B1 - 2차 긴장재를 활용한 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법 - Google Patents

2차 긴장재를 활용한 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주형 자중의 20~30%를 차지하는 복부 부재를 경량 파형강판으로 치환한 것으로 휨모멘트는 상하 콘크리트 플랜지가 저항하고 전단력은 파형강판이 저항하도록 한 복부 파형강판 피에스씨 거더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시공성이 향상되고 외관이 미려한 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조및 그의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 가설시 거더의 자중에 의한 균열 및 처짐을 제어하기 위한 1차 긴장재가 긴장되고 시공단계별 하중증가를 고려하여 배치 긴장되는 2차 긴장재를 구비하는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법에 있어서, (a) 일단이 교대에 의해 지지되고 타단이 교각에 의해 지지되는 단부 거더와 양단이 모두 교각에 의해 지지되는 중앙부 거더의 2가지 형태로 복부 파형강판 피에스씨 거더를 제작하는 단계; (b) 단부 거더를 가설하고 중앙부 거더를 가설한 다음 단부 거더와 중앙부 거더를 거더의 단부에서 돌출되어 노출된 접합판을 연결시켜 강결시킨 후 단부 거더와 중앙부 거더를 연속 지점부를 관통하도록 배치되고 일단은 단부 거더에 배치된 2차 긴장재에 연결되고 타단은 중앙부 거더의 다른 연속 지점부에서 긴장 정착되는 2차 긴장재를 통해 서로 연속시키는 단계; (c) 순차적으로 중앙부 거더들을 접합판으로 연결하여 서로 강결시킨 후 2차 긴장재를 이용해 연속시키는 공정을 반복하고 (b)단계에서와 같이 중앙부 거더와 단부 거더를 연속시켜 모든 거더를 연속시키는 단계; 및 (d) 접합판이 매설되고 거더를 횡방향으로 서로 연결하는 가로보 콘크리트를 슬래브 콘크리트와 동시에 타설하여 일체화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법이 제공된다.

Description

2차 긴장재를 활용한 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법{Method for constructing continuous supporting structure of corrugated steel web PSC beam}
본 발명은 복부 파형강판 피에스씨 거더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시공성이 향상되고 외관이 미려한 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조 및 그의 시공방법에 관한 것이다.
복부 파형강판 피에스씨(Prestressed precast concrete;PSC) 거더는 주형 자중의 20~30%를 차지하는 복부 부재를 경량 파형강판으로 치환한 것으로 휨모멘트는 상하 콘크리트 플랜지가 저항하고 전단력은 파형강판이 저항하도록 한 것이다. 사하중의 감소로 상부 주형 설계 부재력 및 하부, 기초 구조 규모 감소가 가능하고 축력에 저항하지 않는 파형강판 채용으로 상하 콘크리트 플랜지에 프리스트레싱을 효율적으로 도입할 수 있으며 파형 형상의 강판 채용으로 별도의 보강재 부착없이 전단좌굴 내력을 확보할 수 있는 이점이 있다. 또한 가장 폼이 많이 소요되는 복부철근 및 콘크리트 작업 생략으로 현장 작업성이 향상되며 이에 따라 공기 단축 및 공사비 절감이 가능하다는 장점을 가진다.
도 7은 기존의 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조를 나타낸 측면도이고, 도 8은 시공과정을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 기존의 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부의 구조는 교각(P) 위에서 서로 연결되는 쪽의 단부면에 접합판(101)을 돌출되게 설치하고 상부 콘크리트 플랜지(12)에서 하부로 연장되고 단부에서 중앙부로 갈수록 높이가 증가하며 내부에 쉬스가 매설된 단면 확대부(121)를 형성한 거더(G1,G2)를 교각(P) 위에 거치한 다음 접합판(101)을 서로 연결하고 단면 확대부(121)에 매설된 쉬스의 내부에 긴장재(122)가 거더(G1,G2)를 서로 연결하도록 배치한 후 긴장 정착하고 접합판(101)이 매설되고 거더(G1,G2)를 횡방향으로 서로 연결하는 가로보 콘크리트(14)를 타설하여 일체화시킨 구조가 된다. 거더(G1,G2)의 단부에는 하부 콘크리트 플랜지(13)에 매설된 1차 긴장재(132)의 정착과 파형강판 복부재(11)의 단부 처리를 위한 콘크리트 단부블럭(111)이 형성되어 있고, 하부 콘크리트 플랜지(13)에서 상부로 연장되어 2차 긴장재(133)의 정착을 위한 브래킷부(131)가 형성되어 있다.
이상과 같이 구성되는 기존의 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조는 교각(P) 위에서 서로 연결되는 거더(G1,G2)의 연속화를 위해 상부 콘크리트 플랜지(12)에서 하부로 연장되는 단면 확대부(121)를 별도로 형성하고 그 내부에 긴장재(122)를 배치하고 이를 이용해 연속시키는 구조를 갖는다. 따라서 거더(G1,G2)의 연속화를 위해 별도의 긴장재(122)의 배치 및 긴장 작업이 필요하므로 현장 작업성이 떨어지고 거더(G1,G2)의 연속 지점부 구조가 복잡하여 미관상 조잡하게 보일 수 있다는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 기존의 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조가 가지는 단점을 해소하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명은 시공성이 향상되고 외관이 미려한 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조 및 그의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 가설시 거더의 자중에 의한 균열 및 처짐을 제어하기 위한 1차 긴장재가 긴장되고 시공단계별 하중증가를 고려하여 배치 긴장되는 2차 긴장재를 구비하는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조에 있어서, 교각 위에서 서로 연결되는 측의 단부면에서 돌출되어 노출된 접합판이 서로 연결되고 어느 한쪽 거더의 단부에서 연속 지점부를 관통하여 다른 한쪽 거더의 다른 연속 지점부 단부까지 연장되도록 배치되어 일단은 어느 한쪽 거더의 2차 긴장재에 연결되고 타단은 다른 한쪽 거더의 다른 연속 지점부에서 긴장 정착되는 2차 긴장재를 통해 서로 연속화되는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조가 제공된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 가설시 거더의 자중에 의한 균열 및 처짐을 제어하기 위한 1차 긴장재가 긴장되고 시공단계별 하중증가를 고려하여 배치 긴장되는 2차 긴장재를 구비하는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법에 있어서, (a) 일단이 교대에 의해 지지되고 타단이 교각에 의해 지지되는 단부 거더와 양단이 모두 교각에 의해 지지되는 중앙부 거더의 2가지 형태로 복부 파형강판 피에스씨 거더를 제작하는 단계; (b) 단부 거더를 가설하고 중앙부 거더를 가설한 다음 단부 거더와 중앙부 거더를 거더의 단부에서 돌출되어 노출된 접합판을 연결시켜 강결시킨 후 단부 거더와 중앙부 거더를 연속 지점부를 관통하도록 배치되고 일단은 단부 거더에 배치된 2차 긴장재에 연결되고 타단은 중앙부 거더의 다른 연속 지점부에서 긴장 정착되는 2차 긴장재를 통해 서로 연속시키는 단계; (c) 순차적으로 중앙부 거더들을 접합판으로 연결하여 서로 강결시킨 후 2차 긴장재를 이용해 연속시키는 공정을 반복하고 (b)단계에서와 같이 중앙부 거더와 단부 거더를 연속시켜 모든 거더를 연속시키는 단계; 및 (d) 접합판이 매설되고 거더를 횡방향으로 서로 연결하는 가로보 콘크리트를 슬래브 콘크리트와 동시에 타설하여 일체화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법이 제공된다.
본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조는 거더의 단부에서 돌출된 접합판을 이용해 거더를 강결시키고 시공 단계별 하중증가를 고려하여 긴장되는 2차 긴장재를 이용해 거더를 연속시킨 구조로서 연속 지점부에서 거더에 단면 확대부를 형성할 필요가 없고 별도의 긴장재 배치 및 긴장 작업이 불필요하게 되어 연속 지점부의 현장 작업성이 향상되고 외관이 미려해지는 이점이 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조를 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 형상을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 단부 복부 파형강판 피에스씨 거더를 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 중앙부부 복부 파형강판 피에스씨 거더를 나타낸 측면도이다.
도 7은 기존의 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조를 나타낸 측면도이다.
도 8은 기존의 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부의 시공과정을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 기존의 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부를 구성하는 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 표기한다.
도 1은 본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조를 나타낸 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조는, 교각(P) 위에서 양쪽의 거더(G1,G2)를 접합판(101)으로 강결시키고 시공단계별 하중증가를 고려하여 배치 긴장되는 2차 긴장재(133)를 이용해 서로 연속시킨 구조를 갖는다. 즉, 기존에는 도 6에서와 같이 상부 콘크리트 플랜지(12)에서 하부로 연장되고 내부에 쉬스가 매설된 단면 확대부(121)를 형성하고 단면 확대부(121) 내부에 설치되는 별도의 긴장재를 통해 거더(G1,G2)를 서로 연속시킨 반면에 본 발명에서는 2차 긴장재(133)를 이용해 거더(G1,G2)를 연속시킨 구조로서 연속 지점부에서 거더에 단면 확대부(121)를 형성할 필요가 없고 별도의 긴장재 배치 및 긴장 작업이 불필요하게 된다. 2차 긴장재(133)는 거더 제작시 긴장 및 정착되는 1차 긴장재와 구별되는 것으로 시공 단계별 하중증가를 고려하여 거더에 추가로 배치되고 긴장 및 정착된다. 따라서 본 발명에서 2차 긴장재(133)는 시공 단계별 하중증가에 적절히 대처하면서 교각 위에서 서로 연결되는 거더(G1,G2)를 연속시키는 역할을 하게 된다. 또한 본 발명에서 거더(G1,G2)를 연속시키는 2차 긴장재(133)는 이 분야에서 공지된 다양한 커플러(Coupler)를 이용하여 교량의 전경간에 걸쳐 단절됨이 없이 하나로 연결된다.
본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조를 보다 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
교각(P) 위에서 서로 연결되는 쪽의 단부면에 접합판(101)을 돌출되게 설치하고 서로 연결되는 거더(G1,G2)의 시공단계별 하중증가를 고려하여 긴장되는 2차 긴장재(133)의 정착을 위해 어느 하나의 거더의 일단부에 형성된 단부블럭(111)을 연장하여 브래킷부(131)와 단부블럭(111) 사이에 긴장재의 연결 및 정착을 위한 홈(g)을 형성하고 내부에 양쪽 거더(G1,G2)의 2차 긴장재(133)를 위로 만곡되게 연결시킬 수 있도록 만곡형 쉬스(134)를 배치한 거더(G1,G2)를 교각(P) 위에 거치한 다음 접합판(101)을 서로 연결하고 만곡형 쉬스(134)의 내부에 2차 긴장재(133)가 거더(G1,G2)를 서로 연결하도록 연속 지점부를 관통하도록 배치한 후 긴장 정착하고 접합판(101)이 매설되고 거더(G1,G2)를 횡방향으로 서로 연결하는 가로보(14) 콘크리트를 슬래브(15) 콘크리트와 동시에 타설하여 일체화시킨 구조가 된다.
2차 긴장재(133)는 교각(P) 위에 가설된 어느 한쪽의 거더(G1)에 배치된 2차 긴장재에 일단이 이 분야에서 공지된 커플러를 통해 연결되고 연속 지점부를 통과하여 타단은 다른 한쪽의 거더(G2)의 다른 연결 지점부 쪽에서 긴장 후 정착된다. 이렇게 접합판(101)에 의해 연속 지점부가 강결되고 2차 긴장재(133)를 통해 연속됨으로써 연속 지점부에 대한 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 2차 긴장재(133)는 이 분야에서 공지된 다양한 커플러에 의해 서로 연결되므로 전경간에 걸쳐 하나로 연결되게 된다. 2차 긴장재(133)는 연속교에 작용하는 휨모멘트의 방향에 대응되는 형상으로 배치되어 거더의 연속화와 더불어 단순교에서 연속교로 구조계 변화 후 작용하는 하중(추가 고정하중, 활하중)에 저항하고 연속 지점부에 압축응력을 도입함으로써 설계하중에 의해 발생하는 연속 지점부 부모멘트에 구조적으로 유리하게 대응할 수 있다.
아래에서는 본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 구조의 시공방법을 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법을 나타낸 흐름도이고 도 3은 시공순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
먼저, 공장에서 복부 파형강판 피에스씨 거더를 제작한다. 복부 파형강판 피에스씨 거더는 복부 부재를 경량 파형강판으로 치환한 것으로 휨모멘트는 상하 콘크리트 플랜지가 저항하고 전단력은 파형강판이 저항하도록 한 것이다. 단면 형상은 도 4의 (a)에서와 같이 I자형 또는 (b)에서와 같이 슬래브를 일체화시킨 T자형이 될 수 있다. 이때, 1차 긴장재는 가설 중 거더의 자중에 의한 처짐 및 균열을 방지하기 위해 긴장되어 있는 상태가 된다.
거더는 일단이 교대에 의해 지지되고 타단이 교각에 의해 지지되는 단부 거더와 양단이 모두 교각에 의해 지지되는 중앙부 거더의 2가지 형태로 제작될 수 있다.
단부 거더는 도 5에 도시된 것처럼, 양단부 즉, 단부 지점부와 연속 지점부는 서로 유사한 형상을 갖는다. 양단부는 1차 긴장재(132)의 정착을 위한 단부블럭(111)과 2차 긴장재(133)의 정착을 위한 브래킷부(131)가 형성되어 있다. 다만, 연속 지점부는 단부 지점부와 달리 단부블럭(111)이 브래킷부(131) 쪽으로 더 연장되어 홈을 형성하고 있으며, 단부블럭(111)에는 교각 위에서 연결되는 다른 쪽의 거더의 내부에 설치된 쉬스와 연통될 수 있도록 만곡형 쉬스(134)가 매설되어 있다. 연속 지점부에서 브래킷부(131)와 단부블럭(111) 사이에 형성된 홈(g)은 2차 긴장재(133)의 연결을 위해 이용되고 정착이 완료되면 몰탈 또는 콘크리트를 충전하여 메워진다.
중앙부 거더는 도 6에 도시된 것처럼, 단부 거더와 연결되는 쪽의 일단부는 1차 긴장재(132)의 정착을 위한 단부블럭(111)이 형성되고 다른 중앙부 거더와 연결되는 쪽의 타단부는 단부 거더가 중앙부 거더와 연결되는 쪽의 단부와 동일한 형상을 가진다. 중앙부 거더에 2차 긴장재(133)의 배치를 위한 쉬스(135)는 단부 거더와 연결되는 쪽의 단부블럭(111)의 내부에서 단부 거더쪽에서 연장되는 2차 긴장재(133)의 삽입을 위한 만곡형 쉬스와 연통되면서 서로 대칭이 되는 만곡 형태를 갖고 하부 플랜지 콘크리트를 따라 연장되어 타단부의 브래킷부(131)까지 연장되는 형상을 가진다.
다음으로, 거더를 가설한다. 즉, 도 3의 (a)에서와 같이, 단부 거더(G1)를 가설하고 중앙부 거더(G2)를 가설한 다음 단부 거더(G1)와 중앙부 거더(G2)를 거더의 단부에서 돌출되어 노출된 접속판(101)을 연결시켜 강결시킨 후, 도 3의 (b)에서와 같이 단부 거더(G1)와 중앙부 거더(G2)를 단부 거더(G1)의 연속 지점부 측 단부에 매설된 만곡형 쉬스(134)와 중앙부 거더(G2)에 매설된 쉬스(135)를 통해 연속 지점부를 관통하도록 배치되고 일단은 연속 지점부에서 이미 가설된 거더(G1)에 배치된 2차 긴장재(133)에 이 분야에서 공지된 커플러를 통해 연결되고 타단은 중앙부 거더(G2)의 다른 연속 지점부에서 브래킷부(131)에 긴장 정착되는 2차 긴장재(133)를 통해 서로 연속시킨다. 같은 방법으로 중앙부 거더들을 접속판으로 연결하여 서로 강결시킨 후 2차 긴장재를 이용해 연속시키는 공정을 반복하여 모든 거더를 연속시킨다. 이때, 단부 거더(G1)의 경우 가설 전에 미리 2차 긴장재(133)가 긴장되거나 가설 후 거더를 연속화시키기 전에 긴장될 수 있다.
마지막으로, 도 3의 (c)에서와 같이 접합판(101)이 매설되고 거더를 횡방향으로 서로 연결하는 가로보(14) 콘크리트를 슬래브(15) 콘크리트와 동시에 타설하여 교량을 완성하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부는 시공단계별 하중증가를 고려하여 긴장되는 2차 긴장재를 연속 지점부를 관통하도록 배치하고 긴장하여 거더를 연속화시키면서 단부에서 중앙부 그리고 타단부를 향해 가설하는 구조로서 기존과 달리 연속 지점부에 추가적인 긴장재의 배치가 불필요하고 추가적으로 배치되는 긴장재를 배치, 정착하기 위한 콘크리트 블럭(단면 확대부)를 형성할 필요가 없어 현장 작업성이 향상되고 연속 지점부의 외관이 미려해지는 이점이 있다.
한편, 본 발명에서 거더는 단부에서 중앙부 그리고 타단부를 향해 가설하는 것으로 설명하였으나, 현장의 가설환경을 고려하여 중앙부에서 양단부를 향해 연속시키면서 가설할 수 있음은 물론이다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
101: 접합판
111: 단부블럭
131: 브래킷부
132: 1차 긴장재
133: 2차 긴장재
134: 만곡형 쉬스
135: 쉬스
14: 가로보
15: 슬래브

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 가설시 거더의 자중에 의한 균열 및 처짐을 제어하기 위한 1차 긴장재가 긴장되고 시공단계별 하중증가를 고려하여 배치 긴장되는 2차 긴장재를 구비하는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법에 있어서,
    (a) 일단이 교대에 의해 지지되고 타단이 교각에 의해 지지되는 단부 거더와 양단이 모두 교각에 의해 지지되는 중앙부 거더의 2가지 형태로 복부 파형강판 피에스씨 거더를 제작하는 단계;
    (b) 단부 거더를 가설하고 중앙부 거더를 가설한 다음 단부 거더와 중앙부 거더를 거더의 단부에서 돌출되어 노출된 접합판을 연결시켜 강결시킨 후 단부 거더와 중앙부 거더를 연속 지점부를 관통하도록 배치되고 일단은 단부 거더에 배치된 2차 긴장재에 연결되고 타단은 중앙부 거더의 다른 연속 지점부에서 긴장 정착되는 2차 긴장재를 통해 서로 연속시키는 단계;
    (c) 순차적으로 중앙부 거더들을 접합판으로 연결하여 서로 강결시킨 후 2차 긴장재를 이용해 연속시키는 공정을 반복하고 (b)단계에서와 같이 중앙부 거더와 단부 거더를 연속시켜 모든 거더를 연속시키는 단계; 및
    (d) 접합판이 매설되고 거더를 횡방향으로 서로 연결하는 가로보 콘크리트를 슬래브 콘크리트와 동시에 타설하여 일체화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복부 파형강판 피에스씨 거더의 연속 지점부 시공방법.
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