KR101339362B1 - 프리플렉스 하중 재하 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프리플렉스 하중 재하 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리플렉스 강합성 거더를 제작하는 과정에서 강재에 프리플렉스 하중을 가하기 위한 하중 재하 장비가 필요 없거나, 최소한의 장비만으로도 필요한 양의 프리플렉스 하중을 가할 수 있는 프리플렉스 하중 재하 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 강재와 콘크리트로 구성되는 프리플렉스 강합성 거더 또는 강합성 빔에 프리플렉스 하중을 재하하는 방법에 관한 것으로서, 일방향으로 길게 마련되는 상기 강재인 본체의 어느 한쪽 단부에 강재인 제1연결부재를 연결하되, 모멘트와 전단력이 전달될 수 있도록 연결하는 제1연결단계; 상기 연결단계에서 연결된 본체와 제1연결부재의 양단부를 지지부재에 거치하는 거치단계; 상기 지지부재에 본체와 제1연결부재가 거치 된 상태에서 본체의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 콘크리트 시공단계; 및, 상기 콘크리트의 타설/양생단계 이후에 상기 제1연결부재와 상기 본체를 분리하는 분리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 재하 방법.

Description

프리플렉스 하중 재하 방법{Method for loading Pre-flex load}
본 발명은 프리플렉스 하중 재하 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리플렉스 강합성 거더를 제작하는 과정에서 강재에 프리플렉스 하중을 가하기 위한 하중 재하 장비가 필요 없거나, 최소한의 장비만으로도 필요한 양의 프리플렉스 하중을 가할 수 있는 프리플렉스 하중 재하 방법에 관한 것이다.
프리플렉스 강합성 거더는 미리 자중의 반대방향으로 솟음 처리된(camber가 가해진) I형 단면의 강재에 프리플렉스 하중을 재하 한 상태에서 강재의 하부플랜지에 콘크리트를 타설/양생한 후 프리플렉스 하중을 제거하여 콘크리트에 프리스트레스를 도입하도록 구성된 거더를 말한다.
도 1은 일반적인 프리플렉스 강합성 거더를 제작하는 방법을 간략히 도시한 도면이다. 도 1의 (a)에는 상방으로 솟음 처리된 I형 강재(10)가 지지대(1)에 거치 된 상태가 도시되어 있다. (a)에 10H로 표시된 구성은 상부 플랜지이고, 10L로 표시된 구성은 하부 플랜지이다. 도 1의 (a)에 도시된 상태에서 프리플렉션 하중(Pf)을 주하중 방향으로 재하하게 되는데, 프리플렉션 하중(Pf)이 재하 되어 강재(10)가 변형된 상태가 도 1의 (b)에 도시되어 있다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 프리플렉션 하중(Pf)이 재하 된 상태에서 강재(10)의 하부 플랜지(10L) 쪽에 콘크리트를 타설/양생하게 되는데 콘크리트의 시공이 완료된 상태가 도 1의 (c)에 도시된 상태이다. 이 상태에서 재하 된 프리플렉션 하중(Pf)을 제거하면 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 콘크리트에 프리스트레스가 도입된 상태가 되는 것이다.
전술한 프리플렉스 강합성 거더의 시공과정 중 가장 힘든 공정이 프리플렉스 하중을 가하는 공정이다. 우선, 프리플렉스 하중은 매우 큰 하중이므로 이를 가하기 위해서는 기본적으로 중장비가 필요하다. 따라서, 많은 비용이 소요될 수밖에 없다. 더욱이 프리플렉스 하중을 재하 하는 과정에서 지지대가 제대로 하중을 지지하지 못해 프리플렉스 하중의 재하 점이 변함으로써 미리 계산된 프리플렉스 하중이 재하 되지 못하는 문제점도 생길 수 있고, 프리플렉션 하중이 가해지는 과정에서 비틀림이나 좌굴이 발생할 여지도 있다.
본 발명은 종래의 프리플렉스 하중 재하의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 프리플렉스 하중 재하를 함에 있어 별도로 하중을 재하하기 위한 장비가 없이도 프리플렉스 하중 재하를 할 수 있는 프리플렉스 하중 재하 방법을 제공하는 데 있다.
전술한 과제의 해결 수단으로서 본 발명은,
강재와 콘크리트로 구성되는 프리플렉스 강합성 거더 또는 강합성 빔에 프리플렉스 하중을 재하하는 방법에 관한 것으로서,
일방향으로 길게 마련되는 상기 강재인 본체의 어느 한쪽 단부에 강재인 제1연결부재를 연결하되, 휨 모멘트와 전단력이 전달될 수 있도록 연결하는 제1연결단계;
상기 연결단계에서 연결된 본체와 제1연결부재의 양단부를 지지부재에 거치하는 거치단계;
상기 지지부재에 본체와 제1연결부재가 거치 된 상태에서 본체의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 콘크리트 시공단계; 및,
상기 콘크리트 시공단계 이후에 상기 제1연결부재와 상기 본체를 분리하는 분리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 재하 방법을 제공한다.
상기 제1연결단계 이후에
상기 본체의 타단부에 강재인 제2연결부재를 연결하되, 휨 모멘트와 전단력이 전달될 수 있도록 연결하는 제2연결단계를 더 포함하고,
상기 거치단계는 제1연결부재의 하나의 단부와 제2연결부재의 하나의 단부를 각각 지지부재에 거치하며,
상기 분리단계에서 제1연결부재와 제2연결부재를 상기 본체로부터 분리하는 것이 바람직하다.
상기 분리단계 이전에,
상기 제1연결부재 또는 제2연결부재에 상기 콘크리트의 자중 방향과 동일한 방향의 하중을 재하 하거나,
상기 본체에 상기 콘크리트의 자중 방향과 동일한 방향의 하중을 재하할 수도 있다.
상기 본체와 상기 제1연결부재, 제2연결부재는 모두 동일한 단면을 가지는 강재인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 의하면 프리플렉스 하중 재하를 함에 있어 별도의 하중을 재하하기 위한 장비를 사용하지 않고도 프리플렉스 하중 재하를 할 수 있도록 함으로써 장비 사용에 필요한 인력과 비용을 절감할 수 있고, 장비 사용 과정에서 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 줄일 수 있는 프리플렉스 하중 재하 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 프리플렉스 강합성 거더 또는 빔을 제작하는 일반적인 공정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 재하 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 몇 가지 상태의 하중 상태를 도시한 도면.
도 4는 제1인결부재와 제2연결부재에 추가적인 하중을 가하는 경우를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본체에 추가적인 하중을 가하는 경우를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 하중 재하 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 재하 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 몇 가지 상태의 하중 상태를 도시한 도면이다.
본 실시예에 따른 프리플렉스 하중 재하 방법은 강재와 콘크리트로 구성되는 프리플렉스 강합성 거더 또는 강합성 빔의 제작과정에서 필요한 프리플렉스 하중을 재하하기 위한 방법으로서 제1연결단계, 제2연결단계, 거치단계, 콘크리트 시공단계 및 분리단계로 구성된다.
상기 제1연결단계는 일방향으로 길게 마련되는 강재(I형빔)인 본체(100)의 어느 한쪽 단부에 강재인 제1연결부재(110)을 연결하는 단계를 말한다. 이때 본체(100)와 제1연결부재(110)는 휨 모멘트(bending moment)와 전단력(shear force)이 전달될 수 있도록 강결 된다.
상기 제2연결단계는 상기 본체(100)의 타단부에 제2연결부재(120)을 연결하는 단계이다. 본체(100)와 제2연결부재(120) 역시 휨 모멘트(bending moment)와 전단력(shear force)이 전달될 수 있도록 강결 된다.
상기 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)는 상기 본체(100)와 같은 단면으로 제작하여 연결을 용이하게 하게 된다.
상기 제1연결부재(110), 제2연결부재(120)와 본체(100)의 연결은 연결부재(101)에 의하게 되며, 강판과 볼트/너트로 구성될 수 있으며, 강재의 연결은 본 발명이 속한 기술 분야에서 평균 정도의 지식을 지닌 자라면 무리 없이 알 수 있는 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 거치단계는 상기 제1연결단계와 제2연결단계가 완료된 이후에 상기 본체(100), 제1연결부재(110), 제2연결부재(120)가 결합 된 부재의 양 단부를 지지대(200)에 거치하는 단계이다. 따라서 제1연결부재(110)의 하나의 단부와 제2연결부재(120)의 하나의 단부가 각각 지지대(200)에 거치 되게 된다.
상기 제1연결단계와 제2연결단계가 완료되고 그 양단부가 거치 된 상태 상태가 도 2의 (a)에 도시되어 있다.
상기 콘크리트 시공단계는 거치단계가 완료된 상태에서 본체(100)의 하부 플랜지 쪽에 콘크리트 블록(130)을 타설/양생하는 단계이다. 콘크리트 시공단계는 일반적인 프리플렉스 강합성 거더 또는 빔의 시공에서 행해지는 단계와 실질적으로 동일하다. 콘크리트 시공단계가 완료된 상태가 도 2의 (b)에 도시되어 있다.
상기 분리단계는 상기 콘크리트 시공단계 완료 이후에 상기 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)를 상기 본체(100)로부터 분리하는 단계이다. 도 2의 (c)에는 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)가 본체(100)로부터 분리되어 지지대(200)에 거치 된 상태가 도시되어 있다.
이하에서는 전술한 구성에 의해 프리플렉스 하중을 재하하는 원리에 대하여 설명하기로 한다.
도 3의 (a)에는 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)가 본체(100)에 강결 된 상태에서 콘크리트 블록(130)을 시공한 상태의 모멘트 다이아 그램이 도시되어 있다. 도면상에 w는 콘크리트 블록(130)의 분포하중을 단순화한 값이다.
본체(100)의 길이가 L이고, 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)의 길이는 다 같이 1/4 L일 때, 모멘트 다이어그램이 도면상에 a로 표시된 곡선인데, 최대 모멘트 값은 w/4 L2이 된다.
한편, 본체(100)의 양단부가 거치 된 상태(제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)는 연결되지 않은 상태)에서 콘크리트 블록(130)을 시공한 상태의 모멘트 다이어그램이 도면상에 b로 표시된 곡선인데, 최대 모멘트 값은 w/8 L2이 된다.
상기 콘크리트 시공단계가 완료된 상태에서 모멘트가 도 3 (a)의 a로 표시된 곡선인데, 분리단계가 완료되면 a로 표시된 모멘트에서 b로 표시된 모멘트를 차감한 만큼의 하중이 본체(100)와 콘크리트 블록(130)에 작용하게 되는데 그 하중이 도 3의 (b)에 도시되어 있다.
전 단면에 걸쳐 모멘트가 작용하며, 양단부에는 자중 반대 방향의 축하중도 작용하는 것을 확인할 수 있다.
이처럼 본 발명에 의하면 두 개의 연결부재(110, 120)를 연결한 상태에서 콘크리트를 시공하게 되어 콘크리트의 자중만으로도 프리플렉스 하중을 재하할 수 있으므로 별도의 하중 재하 장비가 전혀 필요 없는 장점이 있다. 재하 되는 프리플렉스 하중의 크기는 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)의 길이에 의해 조절할 수 있는데, 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)의 길이가 길수록 더 큰 프리플렉스 하중을 재하할 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 제1연결부재(110)나 제2연결부재(120)에 하중(P)을 재하할 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 본체(100)에 하중(P')을 재하 수도 있는데 기본적으로 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 별도의 하중 재하 장비 없이 프리플렉스 하중을 재하할 수 있지만, 제1연결부재(110), 제2연결부재(120) 또는 본체(100)에 추가적인 하중(P 또는 P')을 재하하는 경우 제1연결부재(110)나 제2연결부재(120)의 길이를 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 충분한 면적의 작업장이 확보되는 경우 별도의 하중 재하 없이 작업하는 것이 유리하지만, 그렇지 못한 경우 추가적인 하중 재하를 통하여 제1연결부재(110)이나 제2연결부재(120)의 길이를 줄일 필요가 있는 경우가 있으며, 이런 경우에는 추가적인 하중을 재하하는 것이 유리할 수도 있다. 물론, 추가적인 하중을 가하는 경우에도 도 1에 도시된 종래의 프리플렉스 하중 재하에 비하여 훨씬 적은 크기의 하중만 보조적으로 재하 해도 충분한 크기의 프리플렉스 하중 재하가 가능하므로 종래에 비하여 훨씬 저렴하고 효과적으로 프리플렉스 하중을 재하할 수 있는 효과가 발생한다.
상기에서는 제1연결부재와 제2연결부재가 모두 사용되는 실시예에 대하여 설명하였으나 제1연결부재만 사용되는 경우에도 본 발명의 효과를 기대할 수 있으며, 빔 또는 거더가 사용되는 환경에 따라 제1연결부재만 사용해야 하는 경우도 발생할 수 있다.
이상에서 본 발명의 몇 가지 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 안에서 다양한 형태의 프리플렉스 하중 재하 방법으로 구체화될 수 있다.
100 : 본체 110 : 제1연결부재
120 : 제2연결부재 130 : 콘크리트 블록
200 : 지지대

Claims (5)

  1. 강재와 콘크리트로 구성되는 프리플렉스 강합성 거더 또는 강합성 빔에 프리플렉스 하중을 재하하는 방법에 관한 것으로서,
    일방향으로 길게 마련되는 상기 강재인 본체의 어느 한쪽 단부에 강재인 제1연결부재를 연결하되, 휨 모멘트와 전단력이 전달될 수 있도록 연결하는 제1연결단계;
    상기 연결단계에서 연결된 본체와 제1연결부재의 양단부를 지지부재에 거치하는 거치단계;
    상기 지지부재에 본체와 제1연결부재가 거치 된 상태에서 본체의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 콘크리트 시공단계; 및,
    상기 콘크리트 시공단계 이후에 상기 제1연결부재와 상기 본체를 분리하는 분리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 재하 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1연결단계 이후에
    상기 본체의 타단부에 강재인 제2연결부재를 연결하되, 휨 모멘트와 전단력이 전달될 수 있도록 연결하는 제2연결단계를 더 포함하고,
    상기 거치단계는 제1연결부재의 하나의 단부와 제2연결부재의 하나의 단부를 각각 지지부재에 거치하며,
    상기 분리단계에서 제1연결부재와 제2연결부재를 상기 본체로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 재하 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분리단계 이전에,
    상기 제1연결부재 또는 제2연결부재에 상기 콘크리트의 자중 방향과 동일한 방향의 하중을 재하하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 재하 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분리단계 이전에,
    상기 본체에 상기 콘크리트의 자중 방향과 동일한 방향의 하중을 재하하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 재하 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 본체와 상기 제1연결부재, 제2연결부재는 모두 동일한 단면을 가지는 강재인 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 재하 방법.
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