KR101339367B1 - 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강 방법 - Google Patents

프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장기간 사용으로 인해 처짐이 발생한 프리플렉스 강합성 거더를 간단하고 구조적으로 안정적인 방법으로 보수 및 보강할 수 있는 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 그러한 시공방법으로 시공된 프리플렉스 강합성 거더를 보수/보강하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법에 있어서, 강재의 하부 플렌지 하면의 양단부에 볼트가 삽입될 수 있는 볼트 홈을 가지는 결합부재를 각각 고정하는 강재 제작단계; 상기 강재에 프리플렉스 하중을 가하는 프리플렉스 하중 재하단계; 상기 강재에 프리플렉스 하중이 가해진 상태에서 상기 결합부재의 볼트 홈을 마개로 임시막음한 후 하부 플랜지에 케이싱 콘크리트를 타설/양성하는 케이싱 콘크리트 제작단계; 상기 케이싱 콘크리트 제작단계의 완료 후 강재에 가해진 프리플렉스 하중을 제거하는 프리플렉스 하중 제거단계; 및, 상기 강재의 복부 및 상부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 슬래브 형성단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법을 제공한다.

Description

프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강 방법{Fabrication and Reinforcing Method for Pre-flex Girder}
본 발명은 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장기간 사용으로 인해 처짐이 발생한 프리플렉스 강합성 거더를 간단하고 구조적으로 안정적인 방법으로 보수 및 보강할 수 있는 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 그러한 시공방법으로 시공된 프리플렉스 강합성 거더를 보수/보강하는 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(1)가 지지대(3)에 거치 된 상태가 도시되어 있다. (a)에 1H로 표시된 구성은 상부 플랜지이고, 1L로 표시된 구성은 하부 플랜지이다. 도 1의 (a)에 도시된 상태에서 프리플렉션 하중(Pf)을 주하중 방향으로 재하 하게 되는데, 프리플렉션 하중(Pf)이 재하 되어 강재(1)가 변형된 상태가 도 1의 (b)에 도시되어 있다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 프리플렉션 하중(Pf)이 재하 된 상태에서 강재(1)의 하부 플랜지(1L) 쪽에 케이싱 콘크리트(2)를 타설/양생하게 되는데 케이싱 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.
이러한 프리플렉스 강합성 거더 역시 프리스트레스트 콘크리트 거더(Prestressed Concrete Girder)나 강재의 거더 등과 마찬가지로 장기간 사용에 따른 노후화로 인하여 처짐량이 늘어나는 등의 문제가 발생하게 되며 사용상의 문제가 발생하기 전에 적절한 방법으로 보수 및 보강을 해야하는 경우가 생긴다.
이런 보수/보강방법에는 여러 가지가 있으나 가장 일반적으로 사용되는 방법은 콘크리트 구조물에 천공을 하고 앵커 볼트를 이용하여 강선의 정착구를 설치한 후 그 정착구에 인장력이 가해진 강선을 정착하는 방법이다.
그런데 이러한 방법은 콘크리트 구조물에 천공을 해야 하는데 천공 과정에서 구조물에 손상이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 프리플렉스 강합성 거더의 경우 프리플렉스 하중이 재하 된 강재를 사용하게 되는데 콘크리트에 강선의 정착구를 설치함으로써 인장력이 가해진 강선이 직접 프리플렉스 하중이 재하 된 강재에 힘을 작용하도록 하는 것이 아니라 콘크리트에 힘을 작용시키는 문제점도 있다.
본 발명은 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강에 있어 프리플렉스 하중이 가해진 강재에 직접 긴장력을 작용하도록 함으로써 보다 효율적으로 추가적인 긴장력 도입이 이루어질 수 있도록 하고, 보수/보강을 위하여 추가 긴장력을 가하는 과정에서 콘크리트에 손상이 최소화될 수 있도록 구성된 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강방법을 제공하는 것이다.
전술한 과제의 해결 수단으로서 본 발명은,
프리플렉스 강합성 거더의 제작방법에 있어서,
강재의 하부 플랜지 하면의 양단부에 볼트가 삽입될 수 있는 볼트 홈을 가지는 결합부재를 각각 고정하는 강재 제작단계;
상기 강재에 프리플렉스 하중을 가하는 프리플렉스 하중 재하단계;
상기 강재에 프리플렉스 하중이 가해진 상태에서 상기 결합부재의 볼트 홈을 마개로 임시막음한 후 하부 플랜지에 케이싱 콘크리트를 타설/양성하는 케이싱 콘크리트 제작단계;
상기 케이싱 콘크리트 제작단계의 완료 후 강재에 가해진 프리플렉스 하중을 제거하는 프리플렉스 하중 제거단계; 및,
상기 강재의 복부 및 상부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 슬래브 형성단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법에 있어서,
강재의 하부 플랜지 하면의 양단부에 볼트가 삽입될 수 있는 볼트 홈을 가지는 결합부재를 각각 고정하는 강재 제작단계;
상기 강재에 프리플렉스 하중을 가하는 프리플렉스 하중 재하단계;
상기 강재에 프리플렉스 하중이 가해진 상태에서 상기 결합부재의 볼트 홈을 마개로 임시막음한 후 하부 플랜지에 케이싱 콘크리트를 타설/양성하는 케이싱 콘크리트 제작단계;
상기 케이싱 콘크리트 제작단계의 완료 후 강재에 가해진 프리플렉스 하중을 제거하는 프리플렉스 하중 제거단계; 및,
상기 강재의 복부 및 상부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 슬래브 형성단계;
상기 프리플렉스 강합성 거더를 이용하여 구조물을 시공하고 사용하는 사용단계;
상기 구조물의 사용중 보강이 필요한 경우 상기 마개를 제거하고 상기 볼트 홈에 볼트를 채움으로써 강선 정착구를 설치하는 정착구 설치단계;
강선에 인장력을 가한 상태로 상기 강선 정착구에 정착하는 강선 정착단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법을 제공한다.
전술한 시공방법 및 보수/보강방법에 있어서, 상기 강재 제작단계에서 상기 결합부재는 상기 강재의 양단부에 각각 한 쌍씩 마련되는 것이 좋다.
본 발명에 의하면 프리플렉스 강합성 거더를 보수/보강을 위하여 추가적인 긴장력을 제공함에 있어 그 추가 긴장력이 직접 강재에 전달되도록 함으로써 효율적인 긴장력의 제공이 가능하고, 이 과정에서 콘크리트에 손상을 발생시키지 않는 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 프리플렉스 강합성 거더를 만드는 시공순서도.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 보수/보강방법의 강재 제작단계를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 보수/보강방법의 케이싱 콘크리트 제작단계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 보수/보강방법의 슬래브 형성 단계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법의 정착구 설치단계를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법의 강선 정착단계를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 보수/보강방법에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 보수/보강방법의 강재 제작단계를 설명하기 위한 도면, 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 보수/보강방법의 케이싱 콘크리트 제작단계를 설명하기 위한 도면, 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법과 보수/보강방법의 슬래브 형성 단계를 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법의 정착구 설치단계를 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법의 강선 정착단계를 설명하기 위한 도면이다.
우선 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법의 한가지 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법은 강재 제작단계, 하중 재하단계, 케이싱 콘크리트 제작단계, 하중 제거단계, 슬래브 형성단계를 포함하여 이루어진다.
상기 강재 제작단계는 강재(10)의 하부 플랜지 하면(13) 양단에 결합부재(20)를 고정하는 단계이다.
도 2에 도시된 바와 같이 강재(10)는 상부 플랜지(11), 복부(12), 하부 플랜지(13)로 구성되며 결합부재(20)는 하부 플랜지(13)의 하면에 고정되며, 강재(10)의 양단에 각각 한 쌍씩 마련된다. 도 2의 단면도에는 한쪽 단부에 고정된 한 쌍의 결합부재(20)가 도시되어 있으며, 강재(10)의 길이방향 상 반대쪽 단부에도 한 쌍의 결합부재(20)가 고정된다. 상기 결합부재(20)에는 볼트가 삽입될 수 있는 볼트 홈(21)이 마련되어 있다.
상기 하중 재하단계는 상기 강재 제작단계에서 제작된 강재(10)에 프리플렉스 하중을 가하는 단계이다. 강재(10)에 프리플렉스 하중을 가하는 단계는 도 1에 도시된 종래의 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법에 있어서의 프리플렉스 하중을 가하는 것과 실질적으로 동일하다.
상기 케이싱 콘크리트 제작단계는 상기 프리플렉스 하중이 재하 된 상태에서 결합부재(20)의 볼트 홈(21)을 마개(미도시)로 임시 막음 한 후 하부 플랜지(13)에 케이싱 콘크리트(30)를 타설/양생하는 단계이다.
상기 마개는 상기 볼트 홈(21)으로 콘크리트가 유입되지 않도록 하기 위한 것으로서 어떤 소재도 사용될 수 있으며, 상기 볼트 홈(21)에 체결가능한 볼트를 마개로 사용할 수도 있다.
도 3에는 케이싱 콘크리트(30)가 타설/양생 된 상태가 도시되어 있으며, 상기 마개로 볼트 홈(21)을 임시 막음 한다는 점을 제외하면 케이싱 콘크리트(30)를 타설/양생하는 것 역시 도 1에 도시된 종래의 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법에서의 케이싱 콘크리트 타설/양생단계와 실질적으로 동일하다.
상기 하중 제거단계는 도 3에 도시된 바와 같이 케이싱 콘크리트(30)의 타설 및 양생이 완료된 후에 강재(10)에 가해진 프리플렉스 하중을 제거하는 단계이다.
상기 슬래브 형성단계는 도 4에 도시된 바와 같이 강재(10)의 복부(12)와 상부 플랜지(11)에 콘크리트(40)를 타설/양생하는 단계이다.
상기 슬래브 형성단계가 완료되면 본 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작이 완료된다.
이하에서는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강 방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법은 강재 제작단계, 하중 재하단계, 케이싱 콘크리트 제작단계, 하중 제거단계, 슬래브 형성단계, 사용단계, 정착구 설치단계 및 강선 정착단계로 구성된다.
상기 강재 제작단계, 하중 재하단계, 케이싱 콘크리트 제작단계, 하중 제거단계, 슬래브 형성단계는 앞서 설명한 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법의 각각의 구성과 동일하므로 설명은 생략한다.
상기 사용단계는 앞서 설명된 방법으로 제작된 프리플렉스 강합성 거더를 이용하여 구조물을 시공하고 사용하는 단계이다. 프리플렉스 강합성 거더는 주로 교량에 사용되므로 전술한 구조물은 교량을 지칭하는 것으로도 파악할 수 있다.
상기 정착구 설치단계는 상기 구조물(교량)의 사용중 시간이 경과 함에 따라 가해진 프리플렉스 하중이 점점 약해져 처짐이 발생하는 등의 이유로 보수/보강이 필요한 경우에 외부 강선을 설치하기 위하여 강선 정착구(50)를 설치하는 단계이다.
상기 강선 정착구(50)를 설치하기 위해서는 상기 마개를 제거하고, 도 5에 도시된 바와 같이 볼트 홈(21)에 볼트(51)를 체결하는 작업을 하게 된다. 상기 강선 정착구(50)에는 강연선을 정착하기 위한 정착부(52)가 마련된다.
상기 강선 정착단계는 상기 강선 정착구(50)에 인장력이 가해진 강선(60;강연선이나 텐던이라고도 함)을 정착시키는 단계이며, 도 6에 강선(60)이 정착된 상태가 도시되어 있다.
본 발명에 의할 경우 결합부재(20)가 강재(10)에 고정되어 있고, 그 결합부재(20)에 강선 정착구(50)를 다시 결합하게 되므로, 강선(60)에 의하여 추가긴장을 할 때 긴장력이 강선 정착구(50)와 결합부재(20)를 통하여 강재(10)에 직접 전달되는 장점이 있다. 프리플렉스 강합성 거더의 경우 기본적으로 강재에 프리플렉스 하중을 가함으로써 콘크리트에 프리스트레싱을 하는 효과를 기대하는 공법이다. 따라서 추가 긴장력이 필요할 때 강재에 직접 가하는 것이 콘크리트에 추가 긴장력을 가하는 것보다 보다 효과적이다. 만약 콘크리트와 강재가 완벽하게 합성이 된다면 콘크리트에 천공을 해서 추가긴장을 하는 것과 본 발명과 같이 강재에 직접 추가긴장을 하는 것에 큰 차이가 없을 수도 있으나 실제로는 강재에 콘크리트와의 합성을 위한 스터드가 일부 설치되기는 하지만 콘크리트와 강재가 완벽하게 합성될 수는 없으며 슬립현상이 발생하기도 한다. 따라서 강재에 직접 추가 긴장을 하는 것이 콘크리트에 추가 긴장력을 가하여 그 힘을 강재에 전달하는 것보다 효율적인 것이다.
더욱이 콘크리트에 추가 긴장력을 제공하기 위해서는 앵커링 등을 하게 되는데 이 과정에서 콘크리트에 천공을 하게 되는데 천공 과정에서 손상이 발생할 수 있는데 본 발명에 의할 경우 그러한 문제점이 전혀 발생하지 않는 장점도 있다.
한편, 전술한 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법에 의할 경우 결합부재(20)에 강선 정착구를 결합하고 강선에 인장력을 가한 상태로 정착함으로써 간단하고 효과적으로 보수/보강을 할 수 있는 효과가 발생한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강방법에 대하여 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 제공하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 안에서 다양한 형태의 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법 및 보수/보강방법으로 구체화될 수 있다.
10 : 강재 20 : 결합부재
30 : 케이싱 콘크리트 40 : 콘크리트
50 : 강선 정착구 60 : 강선

Claims (4)

  1. 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법에 있어서,
    강재의 하부 플렌지 하면의 양단부에 볼트가 삽입될 수 있는 볼트 홈을 가지는 결합부재를 각각 고정하는 강재 제작단계;
    상기 강재에 프리플렉스 하중을 가하는 프리플렉스 하중 재하단계;
    상기 강재에 프리플렉스 하중이 가해진 상태에서 상기 결합부재의 볼트 홈을 마개로 임시막음한 후 하부 플랜지에 케이싱 콘크리트를 타설/양성하는 케이싱 콘크리트 제작단계;
    상기 케이싱 콘크리트 제작단계의 완료 후 강재에 가해진 프리플렉스 하중을 제거하는 프리플렉스 하중 제거단계; 및,
    상기 강재의 복부 및 상부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 슬래브 형성단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강재 제작단계에서 상기 결합부재는 상기 강재의 양단부에 각각 한 쌍씩 마련되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 강합성 거더의 제작방법.
  3. 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법에 있어서,
    강재의 하부 플렌지 하면의 양단부에 볼트가 삽입될 수 있는 볼트 홈을 가지는 결합부재를 각각 고정하는 강재 제작단계;
    상기 강재에 프리플렉스 하중을 가하는 프리플렉스 하중 재하단계;
    상기 강재에 프리플렉스 하중이 가해진 상태에서 상기 결합부재의 볼트 홈을 마개로 임시막음한 후 하부 플랜지에 케이싱 콘크리트를 타설/양성하는 케이싱 콘크리트 제작단계;
    상기 케이싱 콘크리트 제작단계의 완료 후 강재에 가해진 프리플렉스 하중을 제거하는 프리플렉스 하중 제거단계; 및,
    상기 강재의 복부 및 상부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 슬래브 형성단계;
    상기 프리플렉스 강합성 거더를 이용하여 구조물을 시공하고 사용하는 사용단계;
    상기 구조물의 사용중 보강이 필요한 경우 상기 마개를 제거하고 상기 볼트 홈에 볼트를 채움으로써 강선 정착구를 설치하는 정착구 설치단계;
    강선에 인장력을 가한 상태로 상기 강선 정착구에 정착하는 강선 정착단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 강재 제작단계에서 상기 결합부재는 상기 강재의 양단부에 각각 한 쌍씩 마련되는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 강합성 거더의 보수/보강방법.
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