KR101275754B1 - 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더와 그 제작방법 및 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법 - Google Patents

전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더와 그 제작방법 및 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법 Download PDF

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Abstract

PSC 거더 교량의 거더와 바닥판의 전단합성 효과를 높일 수 있으며 나아가 전단합성 효과뿐만 아니라 PSC 합성거더 교량의 건설 시에 구조적 효율성을 높일 수 있는 PSC 거더 및 그 제작과 시공방법이 개시되며, 상기 PSC 거더는 상기 철근조립체 상부에 바닥판 하부 종방향철근을 PSC 거더의 길이방향(종방향)으로 연장되도록 설치하고, 사각판재 형태로서 상기 바닥판 하부 종방향철근이 저면으로부터 삽입될 수 있도록 수평홀이 형성된 전단성형체를 상기 바닥판 하부 종방향철근에 삽입시키되 종방향으로 다수가 이격되도록 설치하고, 상기 거푸집 내부에 콘크리트를 전단성형체의 상면이 노출되도록 타설한 후 양생되면 거푸집을 탈형하는 단계를 포함하여, 상기 전단성형체를 제거하여 완성된 PSC 거더의 상부플랜지 상면에 전단블록이 다수 이격되어 형성되도록 하게 된다.

Description

전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더와 그 제작방법 및 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법{PSC GIRDER WITH SHEAR BLOCK, PSC GIRDER MAKING METHOD WITH SHEAR BLOCK AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING PSC GIRDER WITH SHEAR BLOCK}
본 발명은 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더와 그 제작방법 및 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법에 대한 것이다. 더욱 구체적으로 바닥판과의 합성능력을 보다 효과적으로 확보할 수 있도록 PSC 거더 상면에 전단블록을 형성시키되 상기 전단블록은 PSC 거더 제작 시에 전단성형체를 이용하여 제작한 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더와 그 제작방법 및 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
교량의 건설에 있어서 PSC 거더(Prestressed Concrete Beam, 통상 상, 하부플랜지 및 복부에 의한 I형 단면으로 제작됨)를 이용한 경제적인 교량시공 공법이 소개되어 있다.
이러한 I형 단면의 PSC 거더는 철근콘크리트로 제작되는 거더의 단점을 PC강연선과 같은 긴장재에 의하여 긴장력을 도입시켜 상쇄시킨 것인데 경제성이 뛰어나므로 현재에도 많이 이용되고 있다.
PSC 거더를 이용하여 교량을 건설하기 위해서는 거더 상부에 차량하중이 직접 재하되는 바닥판과 포장층이 형성된다. 이러한 바닥판은 철근콘크리트가 주로 이용되며 PSC 거더와 바닥판의 완전 합성은 합성거더의 효과를 발휘하기 위한 기본조건이다. 이것은 강재거더와 콘크리트 바닥판이 합성되는 강합성 거더에서도 동일하게 적용된다.
이에 도 1a의 첫 번째 그림과 같이 서로 다른 부재, 즉 거더와 바닥판의 결합으로 이루어지는 합성거더의 개념은 아래와 같이 명확하게 나타난다.
즉, 동일한 하중에서 PSC합성, 강합성I형, 강합성박스형 교량 등에 있어 비합성단면(두 번째 그림)에 비해 합성단면(세번째 그림)이 처짐이 작고 개별적으로 저항하는 비합성 단면에 비해 합성단면의 저항성능(단면이차모멘트)이 우수하다.
이에 네 번째 그림과 같이 동일한 단면의 거더와 바닥판의 결합에 있어서 합성단면의 구조적인 성능(예를 들어 동일한 하중에서의 처짐)이 비합성 단면에 비해 월등히 우수함을 알 수 있다.
이러한 합성작용은 전단연결재에 의해 이루어진다. 즉 도 1b와 같이 강재 거더와 바닥판의 합성을 위해서는 주로 스터드와 같은 전단연결재가 강재거더에 용접되어 이용되며, 콘크리트 거더와 바닥판의 합성을 위해서는 전단연결철근이 이용된다.
이때 강재 거더에 적용되는 스터드나 콘크리트 거더에 적용되는 전단연결철근 모두 발생되는 수평전단력에 저항할 수 있는 능력이 요구되며, 그 능력은 스터드와 전단연결철근의 단면 직경에 의해 결정된다.
즉 거더와 바닥판 사이에 발생하는 수평전단력 보다 큰 스터드 또는 전단연결철근의 단면적이 계산되면 적정한 스터드 또는 전단연결철근의 개수가 결정되며 전단연결재는 전단력에 대하여 충분한 내력을 가짐과 동시에 바닥판이 들뜨는 것을 방지하는데 대해서도 유효한 구조로 하여야 한다.
이러한 전단연결재의 예시를 도 1b에서 확인할 수 있는데 다양한 형태의 스터드 볼트, 듀벨 등을 이용하여 전단접합을 위한 다양한 연결재가 개발되어 적용되고 있음을 알 수 있다.
나아가 도 1c와 같이 콘크리트 슬래브(52)와 강재 보(51)는 각각의 중립축(Zs,Zb)을 형성하면서 휨거동(위 그림)을 하며 이때 강재면과 콘크리트 사이에 미끄러짐(slip)이 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 강재면과 콘크리트의 접촉면에 인발력(fup,uplift force)이 발생함을 알 수 있다.
이에 콘크리트 슬래브와 강재 보 사이에서 미끄러짐이 발생하지 않도록 충분한 전단연결재를 강재 보 상부에 설치하고 콘크리트 슬래브를 합성시킨 합성보에 있어서 발생하는 작용 휨모멘트에 대한 변형상태 및 휨응력분포를 확인할 수 있다.(아래 그림)
이때 서로 합성된 합성보의 단면 저항은 면내 전단응력(수평전단력, σh)과 면외 전단력(수직전단력 σv, uplift force)관계로 표현된다.
즉, 콘크리트와 강재 사이의 완전합성거동을 확보하기 위해서는 상기 두 가지 저항성능(수평 및 수직 전단력)을 갖도록 전단연결재를 구성하여야 함을 알 수 있다.
이러한 전단연결재를 제공하기 위하여 종래 소개된 것을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 1d와 같이 전단연결재(22)를 절곡시켜 절곡부 사이에 형성되는 콘크리트 선단의 지압영역을 확장시키고 다웰성능 즉 전단재 관통홀(25)을 통과하는 바닥판 철근 등의 효과를 통해 전단연결을 강화하는 예가 소개되어 있지만 이러한 전단연결재만으로는 거더와 슬래브간의 합성효과가 크지 않다는 한계가 있다.
특히 도 1e의 첫 번째 및 두 번째 그림과 같이 PSC 거더(또는 슬래브와 합성된다는 의미에서 PSC 합성거더)의 경우 바닥판과의 합성을 위하여 전통적으로 전단연결철근(23)을 사용하여왔다.
그 이유는 PSC 합성거더의 전단연결을 위하여 강재 합성거더에 주로 사용되는 강재 전단연결재(10)를 도 1e의 세번째 그림과 같이 사용하기도 하는데 콘크리트 거더와 콘크리트 바닥판의 합성을 위하여 강재 전단연결재를 활용할 경우에 거더 콘크리트에 매립되는 부분과 바닥판 콘크리트에 매립되는 부분 모두에 합성을 위한 고정수단을 구비해야하는 번거로움이 있어 효율적이지 못하기 때문이다.
결국, PSC 거더의 전단연결을 위해 사용되는 전단연결철근은 결합면에 수직으로 돌출된 스터럽이나 상부플랜지 철근이 연결재 역할을 하게 되는데 PSC 거더와 바닥판에 전단연결철근이 일정 길이 이상 매입되어 전단연결재의 역할을 수행하게 된다.
하지만 이러한 전단연결철근은 전단내력의 확보를 위하여 매우 많은 양을 사용해야하며(비용이 높고 설치 또한 번거롭다), 전단연결철근을 사용할 경우 거더와 바닥판이 수직방향의 인발에 대한 저항 성능에는 효과적이지 않고 거더 거치후 돌출된 전단연결철근은 바닥판 철근 배근 등 작업의 효율성과 안전성을 저해하기도 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 강재합성거더의 전단합성 성능을 향상시키기 위한 시도는 다양하게 진행되고 있으나, 실제적인 구조적 성능향상을 기대할 수 있으면서 PSC 거더와 바닥판의 전단합성 성능을 향상시키기 위한 시도는 많지 않았었다.
또한, PSC 거더 제작 시 긴장재를 긴장시킬 때 거더 상부플랜지의 인장응력초과 문제와 교량을 완성하고 차량하중이 재하될 때 거더 하부플랜지의 인장응력과 상부플랜지의 압축응력 초과가 문제가 된다.
이에 상하부플랜지의 응력제어를 위하여 거더 강성 증대를 위한 추가적인 보조재를 도입하거나 다단계 긴장을 통해 여유응력을 활용하는 방법이 많이 고안되고 있다.
즉 PSC거더의 제작과정에서 효율을 높이기 위하여(특히 거더의 길이를 늘이고 형고를 낮추기 위하여) 바닥판 콘크리트 타설 후 추가긴장을 실시하거나 거더 상하단부에 작용하는 인장응력 및 압축응력에 대한 저항성능이 향상되도록 다양한 보강재료를 덧붙이는 방법을 활용한다.
나아가 도 1f와 같이 PSC 거더(30)의 상부플랜지(31) 상단에 바닥판(32)에 매립되는 단면증설부(33)를 바닥판 상면 높이까지 설치하되 상기 단면증설부(33)는 PSC 거더(30)의 전체 연장길이에 걸쳐 연속적으로 형성시키고 내부에 긴장재(34)가 배치되도록 하는 방식, 말하자면 상기 단면증설부(33)에 의하여 PSC 거더의 압축응력에 대한 강성을 추가 확보할 수 있도록 한 것이다.
하지만 상기 단면증설부(33)는 PSC 거더의 단면높이를 증가시켜 강성을 증가시키는 수단으로서는 바람직하지만 PSC 거더와 바닥판의 합성을 견고히 하기 위한 수단으로 고려하지 않고 있으며, 연속된 단면증설부(33)를 통해 PSC 거더와 바닥판의 합성효과를 기대할 수도 없는 형태이므로 합성을 위한 별도의 장치들을 고안하여 적용하게 된다.
이에 본 발명은 PSC 거더 교량의 거더와 바닥판의 전단합성 효과를 높이기 위한 방법을 제안하고자하며, 단순히 전단합성 효과뿐만 아니라 PSC 합성거더 교량의 건설 시에 구조적 효율성을 높일 수 있는 방법을 제안하고자 한다.
즉 본 발명은 거더와 바닥판간의 하중 전달 기능을 갖도록 할 때 하중 저항 능력 및 변형에 대한 저항 능력을 향상시킨 전단연결 방법을 제공하고, 이러한 방법의 적용을 통해 PSC 합성거더 교량의 제작시에 구조적 경제적 효율성을 높이는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은
첫째, PSC 거더의 상면에 전단연결재 역할을 할 수 있도록 돌출된 돌기 형태의 전단블록을 다수 형성시키게 된다.
이러한 전단블록은 바닥판 내부로 매설되는 방식으로 시공되어 바닥판 콘크리트와의 전단합성효과 확보에 보다 유리하게 된다. 말하자면 상기 전단블록은 종전의 전단연결재 역할을 하도록 한 것이다.
이때 상기 전단블록은 PSC 거더의 상면에 종방향으로 서로 일정한 길이를 가지면서 다수가 이격되도록 형성시키게 된다.
이에 상기 서로 이격된 전단블록을 PSC 거더의 상면에 보다 효율적이고 경제적으로 형성시키는 방법을 본 발명은 제시하는데 이러한 전단블록은 전단성형체를 이용하여 형성시키게 된다.
이때 상기 전단성형체는 EPS 블록과 같은 경랑체로 제작하되 상기 전단블록에 바닥판 하부 주철근과 배력철근이 관통될 수 있도록 철근홀들이 다수 형성되도록 한 것을 이용하게 된다.
둘째, 상기 전단성형체에 의하여 제작된 PSC 거더는 거더용 콘트리트 타설에 의하여 거푸집 내부에서 자연스럽게 전단블록을 PSC 거더의 상면에 형성되도록 하고 전단력이 가장 크게 발생하는 부위에 상기 전단성형체의 크기 및 배치위치 등을 조정하여 집중 형성시킬 수 있으므로 보다 효율적이고 경제적인 전단블록을 가진 PSC 거더 제작이 가능하도록 하게 된다.
셋째, 상기 전단블록의 형성은 바닥판의 일부를 미리 제작하는 것이 되므로 거더를 교대 또는 교각에 거치하고 바닥판 콘크리트 타설 후 추가 긴장을 수행하는 방법에 비해 거더 제작시에 바닥판 콘크리트 하중의 일부가 작용하는 효과가 있어 지상에서의 1차 긴장량을 늘일 수 있게 되는 효과가 있다. 또한 전단블록을 전단력이 작은 거더 중앙부위에는 길게 PSC 거더 상면에 형성하면 PSC 거더의 단면높이를 증가시키는 역할을 할 수 있다.
이에 지상에서의 거더 제작단계에서 충분한 긴장력을 도입할 수 있어 2차긴장을 위한 고소작업의 필요성이 낮아지며, PSC 거더의 휨 강성에도 효과적이게 되어 PSC 거더의 장점을 효과적으로 확보할 수 있게 되며, 이러한 전단블록은 바닥판에 매설되도록 시공함으로서 형고 제한이 있는 경우 매우 유리하게 된다.
본 발명에 의한 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더는 제작 시에 전단성형체에 의하여 자연스럽게 상기 전단블록을 형성시킬 수 있어 경제적인 PSC 거더 제작의 장점을 그대로 가질 수 있다.
또한, 상기 전단블록은 전단성형체 사이사이에 형성되는 것이므로 PSC 거더의 양 단부와 같이 전단력이 크게 발생하는 부위에 집중시킬 수 있어 효과적인 전단합성 능력 확보에 유리하게 된다. 따라서 전단내력의 확보를 위하여 매우 많이 설치되는 전단연결철근이 불필요하거나 그 양을 크게 줄일 수 있다.
또한 상기 전단블록에는 바닥판 콘크리트와의 합성을 위한 바닥판 하부 종방향 철근(배력철근)과 바닥판 하부 횡방향 철근(주철근)을 미리 매립시켜 설치할 수 있어 바닥판 철근 공종이 간단해져 보다 효율적인 바닥판 시공이 가능하게 된다.
또한 상기 전단블록에 의하여 PSC 거더의 단면높이가 증가하게 되므로 상기 전단블록의 종방향 폭을 PSC 거더의 중앙부에서 크게 함으로서 PSC 거더의 휨 강성을 효과적으로 확보할 수 있게 된다.
또한 상기 전단블록은 바닥판의 일부를 미리 제작하는 것이 되므로 거더에 도입되는 긴장량이 커지고, 하부플랜지에 도입되는 압축응력이 커져서 바닥판 하중과 활하중에 의해 발생되는 인장응력에 효과적으로 저항 할 수 있게 되어, 구조적으로 우수한 PSC 합성거더 교량을 제공할 수 있다.
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.
도 1a는 종래 거더와 바닥판의 비합성 및 합성바닥판의 시공단면도, 작용 상태도, 종래 강재 거더와 바닥판의 합성 작용도,
도 1b는 종래 전단연결재의 실시예 단면도 및 사시도,
도 1c는 종래 합성바닥판의 응력도,
도 1d는 강재 합성거더에 사용되는 강재 전단연결재의 사시도,
도 1e는 종래 PSC 거더의 전단연결철근 및 전단연결용 강재,
도 1f는 종래 단면증설부를 가진 PSC 거더의 시공단면도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 PSC 거더의 사시도들,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 의한 PSC 거더의 제작 순서도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 PSC 거더의 시공 순서도이다.
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) ]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 PSC 거더(100)가 제작된 상태의 예를 각각 도시한 것이다.
먼저 도 2a에 의하면 PSC 거더(100)는 상부플랜지(110), 복부(120) 및 하부플랜지(130)로 구성된 I형 단면으로 제작된 경우를 확인할 수 있다. 이러한 PSC 거더(100)는 내부에 종방향으로 연장된 PC 강연선과 같은 긴장재(140)를 포함함으로서 프리스트레스(긴장력)가 도입되게 된다.
이때 상기 상부플랜지(110) 상면에는 상방으로 돌출된 전단블록(150)이 다수 형성되어 있음을 알 수 있는데, 이러한 전단블록(150)은 상부플랜지 폭과 동일한 폭을 가지면서 소정의 두께를 가지도록 형성시키게 된다.
이때 상기 전단블록(150)은 PSC 거더(100)의 양 단부로부터 중앙부로 다수개가 서로 이격되도록 형성시키게 되는데 각 전단블록(150) 사이사이의 빈 공간에는 바닥판(200) 콘크리트가 타설되면서 메워지게 되고, 이에 상기 전단블록(150)은 바닥판(200) 콘크리트가 양생되어 경화되면 PSC 거더(100)와 바닥판(200) 콘크리트의 합성성능을 증진시킬 수 있는 전단연결재 역할을 하게 된다.
이때 상기 전단블록(150)은 그 면적이 크고 다수가 형성되어 있으므로 전단성능확보에 매우 유리하고 무엇보다도 상기 전단블록(150)은 PSC 거더 제작 시 일체로 제작하기 때문에 간단하게 형성시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 전단력이 크게 발생하는 PSC 거더(100)의 양 단부는 전단블록(150)의 이격거리가 짧도록 형성시켜 촘촘하게 형성시키는 것이 바람직하다. 이에 상기 전단블록들(150)은 PSC 거더의 중앙부에는 형성되지 않도록 함을 알 수 있는데 이러한 배치형태는 전단블록(150)의 기능이 전단성능 확보에 치중되어 있음을 보인 것이라 할 수 있다.
이때 상기 전단블록들(150)들을 관통하여 종방향으로 연장되는 바닥판 하부 종방향철근(160, 바닥판 배력철근)이 형성되어 있음을 알 수 있는데 이는 상기 전단블록(150)이 바닥판 내부에 매설되도록 설치됨에 따라 바닥판 하부 배력철근으로서 기능하게 된다.
또한, 상기 전단블록(150)을 직접 횡방향으로 관통하는 바닥판 하부 횡방향철근(170, 바닥판 주철근)이 전단블록(150)마다 다수가 형성되어 있음을 알 수 있는데 역시 이는 상기 전단블록(150)이 바닥판 내부에 매설되도록 설치됨에 따라 바닥판 하부 철근으로서 기능할 수 있게 된다.
또한 상기 전단블록(150) 사이사이의 빈 공간에는 PSC 거더의 내부로부터 돌출되어 형성된 수직 전단연결철근(180)이 다수 형성되도록 함으로서 바닥판 콘크리트와의 합성능력을 추가로 확보할 수 있도록 할 수도 있다.
도 2b는 도 2a에 의한 PSC 거더와 대비하여 전단블록(150), 바닥판 하부 종방향철근(160), 바닥판 하부 횡방향철근(170) 및 수직 전단연결철근(180)을 포함하는 것임은 동일하다.
단지, 상기 전단블록(150)의 배치구조에 차이가 있는데 도 2b의 경우에는 전단블록(150)들이 양 단부로부터 중앙부까지 모두 이격되어 형성되도록 하되 중앙부의 전단블록들은 단부의 전단블록들과 대비하여 종방향 길이가 더 길게 형성되도록 한 것인데 이는 PSC 거더의 중앙부 단면높이를 전단블록에 의하여 확보함으로서 PSC 거더의 형고를 증가시키지 않으면서 휨 강성을 증가시키는 형태라 할 수 있다.
이로서 본 발명의 전단블록(150)은 PSC 거더의 상면으로부터 일정한 두께를 가지도록 형성시키되 종방향으로 다수가 이격되도록 형성시킴으로서 전단합성 능력을 확보할 수 있도록 하되, PSC 거더의 중앙부 상면에 형성된 전단블록(150)은 PSC 거더의 휨 강성을 증가시키는 부수적인 역할도 할 수 있게 됨을 알 수 있다.
또한 전단블록(150)을 관통하는 바닥판 하부 종방향철근(160)을 미리 PSC 거더에 설치하고 상기 바닥판 하부 종방향 철근이 설치된 전단블록을 바닥판 내부에 매설되도록 함으로서 바닥판 하부 철근 배근에 매우 유리하며, 상기 전단블록과 전단블록 사이에 노출된 바닥판 하부 종방향 철근도 바닥판에 매립되므로 역시 전단성능에 큰 도움이 된다.
나아가 상기 전단블록(150)에는 바닥판 횡방향철근(170)도 설치되므로 역시 이는 상기 전단블록(150)이 바닥판 내부에 매설되도록 설치됨에 따라 바닥판 하부 철근으로서 기능할 수 있게 된다.
[ 본 발명의 PSC 거더(100) 제작방법 ]
도 2a 및 도 2b에 의한 전단블록(150)들이 형성된 PSC 거더(100)는 그 제작이 용이해야 경제성을 확보할 수 있다.
이에 PSC 거더 제작 순서를 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 기준으로 살펴본다.
먼저 도 3a와 같이 I형 단면의 PSC 거더 제작을 위한 강재거푸집(B)을 제작하게 되며 이러한 강재거푸집(B)은 종래 PSC 거더 제작을 위한 강재거푸집을 그대로 이용하면 된다.
이때 상기 강재거푸집 내부에는 PSC 거더용 철근조립체(A)가 배치되고 긴장재(140)가 역시 배치되도록 하게 된다.
나아가 상기 철근조립체를 제작할때 완성된 PSC 거더의 상면의 전단블록들 사이사이에 공간에 수직 전단연결철근(180)이 돌출될 수 있도록 제작하게 된다.
상기 수직 전단연결철근(180)은 철근조립체(A) 상부에 설치하면 된다.
나아가 앞서 살펴본 바닥판 하부 종방향철근(160)도 함께 배근하게 되며, 전단블록(150)을 관통하는 위치에 바닥판 하부 횡방향철근(170)도 배근시키게 된다.
이러한 하부 종방향철근(160)과 하부 횡방향철근(170)도 철근조립체(A) 상부에 함께 설치하게 된다.
이때 상기 강재거푸집(B)의 상부에는 전단블록용 거푸집(B2)을 설치하고, 상기 전단블록용 거푸집(B2) 상면에는 콘크리트 타설 시 전단블록용 거푸집(B2)이 벌어지는 것을 방지하고 전단성형체의 부상방지를 위한 부상방지용 장치(330)를 더 설치하게 된다.
전단블록용 거푸집(B2)은 PSC 거더 상부플랜지 상면에 전단블록(150)이 형성되도록 하기 때문에 강재거푸집(B) 상부에 더 설치하는 방식으로 설치하되 강재거푸집(B) 상부 측면에 상하 연장된 연결홀을 형성시키고, 볼트와 너트와 같은 체결구를 이용하여 추가 장착시키면 된다. 상하 연장된 연결홀을 이용하여 형성하고자하는 전단블록(150)의 높이를 조절할 수 있다.
상기 부상방지용 장치(330)는 EPS 블록인 전단성형체(300)가 콘크리트 타설에 의하여 부력을 받아 상승하지 않도록 멈춤구 역할을 하는 것으로서 ㄷ 자형 철판을 이용하여 전단블록용 거푸집(B2) 상부에 횡방향으로 형성되도록 설치하면 된다.
또한 상기 전단블록용 거푸집(B2)에는 바닥판 하부 횡방향철근(170)이 관통할 수 있도록 홀을 다수 이격시켜 형성시키고, 상기 홀들에는 타설되는 콘크리트가 누출되지 않도록 고무캡을 설치하는 것이 바람직하다.
다음으로는 도 3b와 같이 전단블록(150)을 형성시키기 위하여 상기 수직 전단연결철근(180)과 전단블록 사이사이에 노출되는 바닥판 하부 종방향철근(160) 형성위치에 본 발명의 전단성형체(300)를 배치하게 된다.
이러한 전단성형체(300)에는 상기 수직 전단연결철근(180)이 관통될 수 있도록 다수의 수직홀(310)과 상기 바닥판 하부 종방향철근(160)이 저면으로부터 끼워질 수 있도록 수평홀(320)이 형성되어 있음을 알 수 있으며, 이에 전단성형체(300)는 전단블록들(150) 사이사이의 공간에 형성되는 위치에 배치하게 됨을 알 수 있으며 일정한 두께를 가진 사각판재 형태로 형성됨을 알 수 있다.
이에 상기 전단성형체(300)는 EPS 블록을 가공하여 제작한 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 상태에서 도 3c와 같이 강재거푸집(B) 내부에 거더용 콘크리트를 전단성형체(300)의 상면이 노출되도록 타설하고 양생시킨 후 강재거푸집을 탈형시키게 되면 자연스럽게 전단성형체(300)가 상부에 매립된 PSC 거더가 제작되는데 이에 상기 전단성형체(300)를 제거하게 되면, 자연스럽게 본 발명에 의한 전단블록이 형성된 PSC 거더(100)가 제작될 수 있게 된다.
도 2b의 PSC 거더는 전단블록의 배치형태 및 종방향 연장길이에 차이가 있을 뿐이므로 전단성형체(300) 제작 시 이를 고려하면 간단하게 위와 같이 PSC 거더 제작이 가능하게 될 것이다.
[ 본 발명의 PSC 거더(100)를 이용한 교량시공방법]
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 전단블록이 형성된 PSC 거더(100)를 이용한 교량 시공을 순서대로 도시한 것이다.
먼저 도 4a와 같이 도 2a 또는 도 2b에 의한 PSC 거더(100)를 현장 작업장에서 제작하게 된다.(도 4a에서는 도 2b에 의한 PSC 거더 기준으로 살펴본다.)
이때 현장에서는 단경간 교량으로서 양 교대(410)가 설치되고 있음을 알 수 있으며, 상기 교대 사이에 본 발명의 전단블록(150)이 형성된 PSC 거더(100)를 거치시키게 된다.
이러한 거치는 횡방향으로 PSC 거더(100)를 가로빔으로 구속시키는 작업도 병행된다.
다음으로는 도 4b와 같이 바닥판용 거푸집(미도시)을 설치하고 상기 거푸집 내부에 거더 제작시에 설치된 바닥판 하부철근과의 연결을 통해 전체 하부철근을 배근하고 바닥판 상부 종방향 및 횡방향 철근을 추가로 배근하고(바닥판 철근 미도시), 상기 PSC 거더의 전단블록(150)이 바닥판 내부에 매설되도록 거푸집 내부에 바닥판(200) 콘크리트를 타설하게 된다.
이로서 바닥판 철근중 바닥판 하부 종방향 및 횡방향 철근의 배근 공종이 간단해질 수 있음을 알 수 있으며, 전단블록이 바닥판 내부에 매설되도록 하기 때문에 상기 전단블록의 두께에 의한 교량의 형고 증가요인이 발생하지 않게 됨을 알 수 있다.
이로서 상기 전단블록은 PSC 거더와 바닥판과의 접합부에 발생하는 전단력에 효과적으로 저항할 수 있게 됨을 알 수 있으면 전단블록과 전단블록 사이에 노출된 바닥판 하부 종방향철근(160)과 수직 전단연결철근(180)에 의해서도 PSC 거더와 바닥판의 합성성능을 보완할 수 있게 됨을 알 수 있다.
물론 수직 전단연결철근(180)을 설치하게 되면 전단연결성능을 보다 확실하게 확보할 수 있다.
100: PSC 거더
110: 상부 플랜지
120: 복부
130: 하부 플랜지
140: 긴장재
150: 전단블록
160: 바닥판 하부 종방향철근(배력철근)
170: 바닥판 하부 횡방향철근(주철근)
180: 수직 전단연결철근
200: 바닥판
300: 전단성형체
310: 수직홀
320: 종방향 철근용 슬릿홀
330: 부상방지용 장치
410: 교대
A: 철근조립체
B: 강재거푸집 B2: 전단블록용 거푸집

Claims (19)

  1. 거푸집 내부에 긴장재와 철근조립체(A)가 설치되도록 한 후 콘크리트를 타설하여 제작되는 PSC 거더에 있어서,
    상기 철근조립체(A) 상부에 PSC 거더의 길이방향(종방향)으로 연장되도록 설치된 바닥판 하부 종방향철근(160); 및
    사각판재 형태로서 상기 바닥판 하부 종방향철근(160)이 저면으로부터 삽입될 수 있도록 수평홀(320)이 형성되어 상기 바닥판 하부 종방향철근(160)이 수평홀에 삽입되어 종방향으로 다수가 이격되도록 설치된 전단성형체(300);를 포함하며,
    상기 거푸집 내부에 콘크리트를 전단성형체의 상면이 노출되도록 타설한 후 양생되면 거푸집을 탈형하고, 상기 전단성형체를 제거하여 완성된 PSC 거더의 상부플랜지 상면에 전단블록(150)이 다수 이격되어 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 철근조립체(A)에는 완성된 PSC 거더의 상면으로부터 상방으로 돌출되도록 수직 전단연결철근(180)이 더 형성되도록 하여 상기 전단성형체에는 수직 전단연결철근이 관통될 수 있도록 수직홀(310)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전단블록(150)은 PSC 거더의 양 단부 쪽으로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이를 작게하여 전단블록의 사이사이의 이격이 좁게 형성되도록 하고, 중앙부로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이가 더 길어지도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전단블록(150)은 PSC 거더의 양 단부 쪽으로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이를 작게하여 전단블록의 사이사이의 이격이 좁게 형성되도록 하되, 중앙부에는 전단블록이 형성되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전단성형체(300)는 EPS 블록으로 제작되도록 하여 철근조립체 상부에 설치되도록 하며 거푸집 제거 이후에 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더.
  6. 거푸집 내부에 긴장재와 철근조립체가 설치되도록 한 후 콘크리트를 타설하여 제작되는 PSC 거더 제작방법에 있어서,
    상기 철근조립체(A) 상부에 바닥판 하부 종방향철근(160)을 PSC 거더의 길이방향(종방향)으로 연장되도록 설치하고,
    사각판재 형태로서 상기 바닥판 하부 종방향철근(160)이 저면으로부터 삽입될 수 있도록 수평홀(320)이 형성된 전단성형체(300)를 상기 바닥판 하부 종방향철근(160)에 삽입시키되 종방향으로 다수가 이격되도록 설치하고,
    상기 거푸집 내부에 콘크리트를 전단성형체의 상면이 노출되도록 타설한 후 양생되면 거푸집을 탈형하는 단계를 포함하여,
    상기 전단성형체를 제거하여 완성된 PSC 거더의 상부플랜지 상면에 전단블록(150)이 다수 이격되어 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더 제작방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 철근조립체(A)에는 완성된 PSC 거더의 상면으로부터 상방으로 돌출되도록 수직 전단연결철근(180)이 더 형성되도록 하여 상기 전단성형체에는 수직 전단연결철근이 관통될 수 있도록 수직홀(310)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더 제작방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 전단블록(150)은 PSC 거더의 양 단부 쪽으로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이를 작게하여 전단블록의 사이사이의 이격이 좁게 형성되도록 하고, 중앙부로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이가 더 길어지도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더 제작방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 전단블록(150)은 PSC 거더의 양 단부 쪽으로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이를 작게하여 전단블록의 사이사이의 이격이 좁게 형성되도록 하되, 중앙부에는 전단블록이 형성되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더 제작방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 전단성형체(300)는 EPS 블록으로 제작되도록 하여 철근조립체 상부에 설치되도록 하며 거푸집 제거 이후에 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더 제작방법.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 거푸집의 상부에는 전단블록용 거푸집(B2)을 설치하고, 상기 전단블록용 거푸집(B2) 상면에는 콘크리트 타설 시 전단블록용 거푸집(B2)이 벌어지는 것을 방지하고 전단성형체의 부상방지를 위한 부상방지용 장치(330)를 설치하되,
    상기 전단블록용 거푸집(B2)은 거푸집 상부 측면에 상하 연장된 연결홀을 형성시키고, 볼트와 너트와 같은 체결구를 이용하여 장착시키며 상하 연장된 연결홀을 이용하여 형성하고자하는 전단블록(150)의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더 제작방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 부상방지용 장치(330)는 EPS 블록인 전단성형체(300)가 콘크리트 타설에 의하여 부력을 받아 상승하지 않도록 멈춤구 역할을 하는 것으로서 ㄷ 자형 철판을 이용하여 전단블록용 거푸집(B2) 상부에 횡방향으로 형성되도록 설치하고,
    상기 전단블록용 거푸집(B2)에는 바닥판 하부 횡방향철근(170)이 관통할 수 있도록 홀을 다수 이격시켜 형성시키고, 상기 홀들에는 타설되는 콘크리트가 누출되지 않도록 고무캡을 설치하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 PSC 거더 제작방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 6항에 의하여 제작된 PSC 거더(100)를 구비하고,
    교대(410)와 교대 사이에 상기 PSC 거더(100)를 설치하고,
    상기 PSC 거더의 전단블록이 바닥판 내부에 매설되도록 바닥판(200)을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 PSC 거더의 상부플랜지 상면에 형성된 전단블록(150)은 PSC 거더의 양 단부 쪽으로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이를 작게하여 전단블록의 사이사이의 이격이 좁게 형성되도록 하고, 중앙부로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이가 더 길어지도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 PSC 거더의 상부플랜지 상면에 형성된 전단블록(150)은 PSC 거더의 양 단부 쪽으로 갈수록 전단블록의 종방향 연장길이를 작게하여 전단블록의 사이사이의 이격이 좁게 형성되도록 하되, 중앙부에는 전단블록이 형성되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
    거푸집 내부에 조립 설치된 철근조립체(A)에 완성된 PSC 거더의 상면으로부터 상방으로 돌출되도록 수직 전단연결철근(180)이 더 형성되도록 하여 상기 전단성형체에는 수직 전단연결철근이 관통될 수 있도록 수직홀(310)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 전단블록이 상면에 형성된 피에스씨 거더를 이용한 교량시공방법.
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