KR101477022B1 - 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법 및 이에 의하여 제작된 거더부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 만곡된 강관을 이용하여 거더를 제작함으로써 교량의 폭방향으로 작용하는 하중을 효과적으로 지지하도록 할 수 있는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법 및 이에 의하여 제작된 거더부재에 관한 것이다.
상기 거더부재의 제작방법은, a) 길이방향으로 만곡된 한 쌍의 강관을 준비하는 단계; b) 각 강관의 오목한 부분이 마주보도록 한 쌍의 강관을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 단계; c) 한 쌍의 강관의 길이방향 중앙부에 하중을 재하하여 각 강관을 일직선으로 만드는 단계; d) 강관의 길이방향 양단부의 단면 중심 높이 상에 강관과 직각을 이루는 지지부재를 배치하여 한 쌍의 강관을 연결하는 단계; e) 강관의 길이방향 중앙부 위치에 강관과 직각을 이루는 프리스트레싱부재를 배치하여 한 쌍의 강관을 연결하되, 프리스트레싱부재의 일단부는 강관의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에서 강관과 접합하고 타단부는 강관의 단면 중심을 기준으로 상부와 하부 중 적어도 어느 한 곳에서 강관과 접합하는 단계; f) 상기 한 쌍의 강관에 재하하였던 하중을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법 및 이에 의하여 제작된 거더부재{Manufacturing method for girder using bended steel pipe and girder manufactured by this method}

본 발명은 교량의 시공시에 사용되어 교량의 상부구조를 구성하게 되는 거더부재와 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 만곡된 강관을 이용하여 거더를 제작함으로써 교량의 폭방향으로 작용하는 하중을 효과적으로 지지하도록 할 수 있는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법 및 이에 의하여 제작된 거더부재에 관한 것이다.

교량의 시공에 있어 공기를 단축하고 공사비를 절약하여 시공의 경제성을 확보하기 위한 방안으로 가장 일반적으로 고려되는 방법은 교량 상부구조의 주요 구조체인 거더의 길이를 크게 하여 교각의 수를 줄이는 것이고, 이에 대해서는 많은 관련 기술들이 있다.

시공의 경제성을 확보하기 위한 또 다른 방안으로는 교량의 횡방향 강성을 크게 하여 횡방향 상에서 배치되는 거더의 수를 줄이는 방안이 있는데, 교량의 교통량이 많아 교량이 폭이 큰 경우나 소하천에 건설되는 교량처럼 그 길이가 길지 않은 경우에는 오히려 효과적인 방법이라 할 수 있다.

교량의 횡방향 강성을 크게 하는 것과 관련된 종래기술에는 등록번호 10-1004618의 '임시 강재 횡방향리브와 영구 콘크리트 횡방향리브를 이용한 합성거더교 시공방법'과 같이 춤이 큰 횡방향리브를 이용하여 거더들을 횡방향으로 일체화시키면서 교량의 횡방향을 보강하는 방법이나, 등록번호 10-0655654의 'PC강선 정렬장치 및 이를 이용한 PSC 박스거더 교량의 횡방향 프리스트레싱 방법' 및 등록번호 10-0755605의 '양방향 프리스트레싱 시스템'과 같이 보다 적극적으로 긴장재를 이용하여 교량의 횡방향으로도 프리스트레스를 도입하는 방법이 있다.

상기의 종래기술들은 교량의 횡방향 강성을 향상시키는 방법을 제안하였다는 측면에서는 의의가 있을 수도 있으나, 현장작업이 많아 품질관리가 용이하지 않고 고가의 긴장재를 다수 개 배치 및 정착해주어야 하므로 경제성이 떨어지고 시공이 쉽지 않은 문제점들을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 만곡된 강관을 이용하여 횡방향으로 프리스트레스가 도입되어 있는 거더를 제작할 수 있어 교량에 작용하는 하중을 효과적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라 현장작업의 간소화로 경제성 또한 확보할 수 있는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법 및 이에 의하여 제작된 거더부재를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, a) 길이방향으로 만곡된 한 쌍의 강관을 준비하는 단계; b) 각 강관의 오목한 부분이 마주보도록 한 쌍의 강관을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 단계; c) 한 쌍의 강관의 길이방향 중앙부에 하중을 재하하여 각 강관을 일직선으로 만드는 단계; d) 강관의 길이방향 양단부의 단면 중심 높이 상에 강관과 직각을 이루는 지지부재를 배치하여 한 쌍의 강관을 연결하는 단계; e) 강관의 길이방향 중앙부 위치에 강관과 직각을 이루는 프리스트레싱부재를 배치하여 한 쌍의 강관을 연결하되, 프리스트레싱부재의 일단부는 강관의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에서 강관과 접합하고 타단부는 강관의 단면 중심을 기준으로 상부와 하부 중 적어도 어느 한 곳에서 강관과 접합하는 단계; f) 상기 한 쌍의 강관에 재하하였던 하중을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 b)단계에서 각 강관의 볼록한 부분이 마주보도록 한 쌍의 강관을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 e)단계에서 프리스트레싱부재의 양단부는 강관의 단면 중심을 기준으로 각각 상부 높이 상에서 강관과 접합되거나, 강관의 단면 중심을 기준으로 각각 하부 높이 상에서 강관과 접합되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 e)단계에서 프리스트레싱부재의 일단부는 강관의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관과 접합되고, 타단부는 강관 단면의 전체 높이 상에서 강관과 접합되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 a)단계에서, 강관의 길이 상에서 지지부재 및/또는 프리스트레싱부재가 접합되는 위치의 강관 내측 또는 외측에는 다이어프램이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 f)단계 이후에는 강관 내에 콘크리트를 충전하는 단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 a)단계에서, 강관의 길이 상에서 지지부재 및/또는 프리스트레싱부재가 접합되는 부분의 외면에는, 일단부는 강관의 외면과 맞물리는 형상을 가지며 타단부에는 다수 개의 볼트공이 형성되어 지지부재 또는 프리스트레싱부재와 강관을 서로 접합시켜주는 접합부 보조부재가 부착되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기의 제작방법에 의해 제작된 거더부재가 제공된다.

본 발명에 의한 제작방법에 의하여 제작된 거더부재는 그 폭방향으로 프리스트레스로서의 모멘트가 도입되어 있기 때문에 교량의 상부구조에 적용하였을 때 상부구조의 자중 등에 의하여 폭방향으로 발생하는 모멘트를 상쇄할 수 있고, 이에 따라 경제적이고 구조적 성능이 우수한 교량을 구축하는 것이 가능하다. 상기 거더부재를 구성하는 강관은 그 자체가 단면성능이 우수하기 때문에 이러한 효과를 증대시켜 준다.

그리고 이러한 거더부재를 사용하는 경우, 거더부재 제작시에 부재에 프리스트레스가 도입되기 때문에 현장에서는 상부구조의 폭방향 강성을 보강하기 위하여 별도의 번거로운 작업을 할 필요가 없고 거더부재를 교량 하부구조 위에 거치하기만 하면 되므로 시공이 용이하다.

상기 거더부재의 제작방법에서 거더부재의 폭방향으로 프리스트레스를 도입하는 데에는 종래와 같은 긴장재가 사용되는 것이 아니라 기성의 형강, 강관, 강판 등이 사용되기 때문에 거더부재의 제작을 용이하고 경제적으로 할 수 있다.

또한, 상기 거더부재를 구성하는 강관 내에 콘크리트를 충전하게 되면 강관이 콘크리트를 구속하는 힘에 의해 거더부재의 구조적 성능이 더 증가하게 되고, 외력에 대하여 거더부재의 형태 및 프리스트레스를 견고하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 진동에 대한 성능까지 증가하게 된다.

거더부재의 제작과정에서 프리스트레싱부재의 양단부를 강관에 비대칭적으로 접합하는 경우, 거더부재의 폭 방향으로 비대칭적인 모멘트가 도입되므로 교량의 폭방향으로 비대칭적인 하중이 발생하는 경우 등에 효과적으로 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 거더부재 제작방법을 순서대로 도시한 설명도이다.
도 2는 상기 거더부재 제작방법에 사용되는 강관에 다이어프램 등이 더 구비되는 경우에 관한 설명도이다.
도 3 및 도 4는 상기 제1실시예에 있어 지지부재 및 프리스트레싱부재가 배치되는 위치에 따른 거더부재의 다양한 실시예이다.
도 5는 상기 거더부재를 교량에 적용하였을 때의 효과에 관한 설명도이다.
도 6은 상기 거더부재를 구성하는 프리스트레싱부재가 강관에 비대칭적으로 접합되는 경우에 관한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 거더부재 제작방법을 순서대로 도시한 설명도이다.
도 8 및 도 9는 상기 제2실시예에 있어 지지부재 및 프리스트레싱부재가 배치되는 위치에 따른 거더부재의 다양한 실시예이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 교량의 상부구조 시공에 사용되는 거더부재 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 단면성능이 우수한 강관을 이용하여 폭방향으로 프리스트레스가 도입된 거더부재(100)를 제작함으로써 구조적 성능, 특히 폭방향의 구조적 성능이 우수한 구조재를 형성하는 것이 가능하다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 의한 거더부재(100)의 제작방법이 순서대로 도시되어 있다.

본 발명에 의한 거더부재(100)의 제작방법은, a) 길이방향으로 만곡된 한 쌍의 강관(110)을 준비하는 단계; b) 각 강관(110)의 오목한 부분이 마주보도록 한 쌍의 강관(110)을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 단계; c) 한 쌍의 강관(110)의 길이방향 중앙부에 하중(P)을 재하하여 각 강관(110)을 일직선으로 만드는 단계; d) 강관(110)의 길이방향 양단부의 단면 중심 높이 상에 강관(110)과 직각을 이루는 지지부재(120)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하는 단계; e) 강관(110)의 길이방향 중앙부 위치에 강관(110)과 직각을 이루는 프리스트레싱부재(130)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하되, 프리스트레싱부재(130)의 일단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에서 강관(110)과 접합하고 타단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부와 하부 중 적어도 어느 한 곳에서 강관(110)과 접합하는 단계; f) 상기 한 쌍의 강관(110)에 재하하였던 하중(P)을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이하에서는 상기 거더부재(100) 제작방법에 대하여 단계별로 상세하게 설명하도록 한다.

a) 만곡된 한 쌍의 강관(110)을 준비하는 단계(도 1의 (a));

거더부재(100)의 길이방향으로 배치되어 상기 부재의 주요한 구성부가 될 한 쌍의 강관(110)을 준비한다.

상기 강관(110)은 길이방향으로 만곡된 형상을 가지고 있는데, 강관(110)이 이러한 형상을 가짐으로 인하여 거더부재(100)에 그 폭방향으로 프리스트레스가 도입될 수 있다.

만곡된 형상을 가지는 강관(110)은 기성의 일자형 강관을 휘어지도록 가공하여 만들어질 수 있는데, 강관(110)을 휘어지게 하는 정도는 거더부재(100)에 도입하고자 하는 프리스트레스의 크기에 따라 달라질 수 있다.

도 1 등에는 원형 단면을 가지는 강관(110)이 도시되어 있으나, 강관(110)으로는 이 외에도 사각형 등의 다각형상 단면을 가지는 것을 사용할 수도 있다.

b) 한 쌍의 강관(110)을 서로 이격하여 배치하는 단계(도 1의 (b));

제작하고자 하는 거더부재(100)의 폭에 맞추어 한 쌍의 강관(110)을 서로 이격하여 병렬로 배치한다.

본 실시예에 있어 한 쌍의 강관(110)은 외면의 오목한 부분이 마주보도록 배치된다.

c) 각 강관(110)을 일직선으로 만드는 단계(도 1의 (c));

각 강관(110)의 길이방향 중앙부에 하중(P)을 재하하여 만곡된 형상의 강관(110)이 일직선이 되도록 한다.

상기 강관(110)들이 일직선으로 된 상태에서 후속의 d)단계 및 e)단계가 진행되므로 후속 단계의 진행에 방해가 되지 않도록 하중(P) 재하 지점을 정한다.

d) 지지부재(120)로 한 쌍의 강관(110)을 연결하는 단계(도 1의 (d));

후속의 f)단계에서 강관(110)에 재하된 하중(P)을 제거하더라도 소정 위치에서는 강관(110)에 하중(P)이 재하되어 있던 상태대로 강관(110)의 형상을 유지해주는 역할을 하는 지지부재(120)를 강관(110) 사이에 설치한다.

상기 지지부재(120)는 강관(110)의 길이방향 양단부의 단면 중심 높이 상에 설치된다.

여기에서 지지부재(120)를 강관(110)의 단면 중심 높이 상에 설치한다는 것은, 지지부재(120)의 춤 중심과 강관(110)의 단면 중심이 일치하도록 설치한다는 의미로, 지지부재(120)의 춤 중심과 강관(110)의 단면 중심이 일치한다면 강관(110) 단면의 전체 높이 상에서 지지부재(120)와 접할 수도 있다.

상기 강관(110)은 그 내부에 공간을 가지는 폐쇄적인 단면형상을 가지고 있으므로 거더부재(100)의 사용시 지지부재(120)와의 접합부에서 작용할 수 있는 집중하중에 의해 강관(110)의 단면이 변형되지 않도록, 강관(110)의 길이 상에서 지지부재(120)가 접합되는 부분에 다이어프램(111)이 설치될 수 있다. 도 2에는 상기 다이어프램(111)에 관한 설명도가 도시되어 있다.

상기 다이어프램(111)은 강관(110)의 내부에서 강관(110) 내 공간의 단면과 동일한 크기로 형성되거나, 강관(110)의 외부에서 외측면을 감싸는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 다이어프램(111)은 상기 a)의 강관(110) 준비 단계에서 설치되는 것이 바람직하다.

강관(110)의 길이 상에서 지지부재(120)가 접합되는 부분의 외면에는 접합부 보조부재(112)가 부착될 수 있다.

상기 접합부 보조부재(112)는 평평하지 않은 외면을 가지는 강관(110)에 지지부재(120)가 견고하고 용이하게 부착될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로서, 그 일단부는 강관(110)의 외면에 밀착될 수 있도록 강관(110)의 외면과 맞물리는 형태로 형성되며, 타단부에는 지지부재(120)와 볼트에 의해 쉽게 접합될 수 있도록 다수 개의 볼트공이 형성된다.

상기 접합부 보조부재(112)는 다이어프램(111)과 마찬가지로 상기 a)단계의 강관(110) 준비 시에 강관(110)에 설치되는 것이 바람직하며, 다이어프램(111)이 강관(110)의 외측면에 형성되는 경우 접합부 보조부재(112)는 다이어프램(111)에 부착되어야 할 것이다.

e) 프리스트레싱부재(130)로 한 쌍의 강관(110)을 연결하는 단계(도 1의 (e));

거더부재(100)에 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)를 발생시키게 될 프리스트레싱부재(130)를 두 강관(110) 사이에 설치한다. 상기 프리스트레싱부재(130)는 강관(110)의 길이방향 중앙부에 설치한다.

상기 프리스트레싱부재(130)는 길이방향 양단부 중 적어도 일단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에 편중되게 강관(110)에 접합되어 거더부재(100)의 폭방향으로 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 발생할 수 있도록 해준다.

강관(110)의 길이 상에서 프리스트레싱부재(130)가 접합되는 부분에도, 지지부재(120)가 접합되는 부분과 마찬가지로 다이어프램(111) 및 접합부 보조부재(112)가 더 구비되어 있을 수 있다. 프리스트레싱부재(130)가 접합되는 부분에 구비되는 접합부 보조부재(112)에는 그 높이 상에서 다수 개의 볼트공을 형성하고 프리스트레싱부재(130)는 일부 볼트공을 통해서만 강관(110)과 접합하여 프리스트레싱부재(130)가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에 편중되게 접합되도록 한다.

상기 지지부재(120) 및 프리스트레싱부재(130)는 기성의 I형강, 강판, 또는 상기 강관(110)의 지름보다 더 작은 지름을 가지는 강재 파이프 등으로 형성될 수 있는데, 지지부재(120)는 그것이 설치된 위치에서 강관(110)에 하중(P)이 재하되어 있었던 상태대로 강관(110)의 형태를 견고하게 유지해줄 수 있도록 강관(110)의 외면에 선적으로 접합되는 것이 바람직하므로 단면의 높이가 강관(110)의 지름과 동일한 기성의 I형강 또는 강판으로 형성되는 것이 바람직하다.

f) 강관(110)에 재하하였던 하중(P)을 제거하는 단계(도 1의 (f));

강관(110)에 재하되어 강관(110)의 형상을 일직선으로 유지시켜주었던 하중(P)을 제거하여 거더부재(100)의 제작을 완료한다.

강관(110)에 재하되어 있던 하중(P)을 제거함으로 인해 만곡된 형상을 가지는 강관(110)이 본래의 형태로 돌아가려는 힘에 의해 거더부재(100)에는 모멘트(Mp)가 도입된다.

도 3의 (a)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에 폭방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입되고, 도 3의 (b)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에 폭방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입된다.

지지부재(120)를 강관(110)의 길이방향 중앙부에 접합하고 프리스트레싱부재(130)를 강관(110)의 길이방향 양단부에 접합하여 거더부재를 제작할 수도 있는데, 도 4에는 이러한 경우의 거더부재가 도시되어 있다. 도 4의 (a)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 양단부에서 폭방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입되고, 도 4의 (b)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 양단부에서 폭방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입된다. 즉, 프리스트레싱부재(130)가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에서는 상대적으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 발생하게 되고, 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에서 상대적으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 발생하게 된다.

이러한 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)는, 도 5에서와 같이 교량의 사용시 상부구조에서 발생하게 되는 모멘트(Mo)를 상쇄하여 상부구조의 폭방향 강성을 크게 해주고, 이에 따라 보다 큰 폭을 가지는 교량을 형성하는 것이 가능하다.

도 5의 (a)는 상기 거더부재(100)의 폭이 교량의 폭과 거의 동일하게 형성되어 거더부재(100)의 강관(110)이 교량의 폭방향 단부 가까이에 위치하게 되는 경우로서, 교량 상부구조의 자중 등에 의해 상부구조의 폭방향 중앙이 아래로 처지는 변형이 발생하게 되는데, 도 3의 (b)에서와 같은 거더부재(100)를 사용하여 변형을 상쇄할 수 있다. 그리고 도 5의 (b)는 거더부재(100)의 폭이 교량의 폭보다 작게 형성되고 거더부재(100)의 외측으로 켄틸레버 보(200)가 부착되어 거더부재(100)의 강관(110)이 교량의 폭방향 단부에서 떨어진 곳에 위치하게 되는 경우로서, 교량의 폭방향 양단부가 아래로 처지는 변형이 발생하게 되는데, 도 3의 (a)에서와 같은 거더부재(100)를 사용하여 변형을 상쇄할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 거더부재(100)의 제작방법에서는 기성의 강관, 형강, 강판 등을 이용하여 그 폭방향으로 프리스트레스가 도입되는 거더부재(100)를 제작할 수 있으므로 종래의 긴장재를 이용하여 교량의 폭방향을 보강하는 방법에 비하여 경제적이고, 이러한 거더부재(100)를 현장에서는 교량의 하부구조 위에 거치만 하면 되므로 현장에서의 작업이 적으며, 거더부재(100)의 폭이 넓어 거치 작업 등을 안전하게 진행할 수 있다. 그리고 상기 거더부재(100)를 구성하는 강관(110)은 그 자체로서 폐쇄적인 단면을 가지고 있어 단면성능이 우수하기 때문에 이러한 효과를 더욱 향상시키게 된다.

상기 f)단계 이후에는 강관(110) 내에 콘크리트를 충전하는 단계가 더 진행될 수 있다.

폐쇄적인 단면을 가지는 강관(110) 내에 콘크리트를 충전하게 되면 강관(110)이 콘크리트를 구속하는 힘에 의해 거더부재(100)의 구조적 성능이 보다 증가하게 된다. 그리고 강관(110) 내의 빈 공간이 채워지기 때문에 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 도입되어 캠버진 형태를 가지게 된 거더부재(100)는 외력에 대하여 그 형태 및 프리스트레스를 견고하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 진동에 대한 성능이 증가하게 된다.

상기했던 바와 같이 프리스트레싱부재(130)는 그 길이방향 양단부 중 적어도 일단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에 편향되게 접합되는데, 도 3 내지 도 5에 도시된 거더부재(100)는 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 각각 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부에 편향되게 접합되거나, 하부에 편항되게 접합되었다면, 도 6의 (a)에 도시된 거더부재(100)는, 프리스트레싱부재(130)의 길이방향 양단부 중 일단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접합되고 타단부는 강관(110) 단면의 전체 높이 상에서 강관(110)과 접합된다.

이렇게 프리스트레싱부재(130) 양단부가 비대칭적으로 강관(110)에 접합되는 경우, f)단계에서 강관(110)에 재하되어 있던 하중(P)을 제거하게 되면 거더부재(100)에는 그 폭방향으로 비대칭적인 프리스트레스로서의 모멘트(Mp)가 도입되게 된다.

폭방향으로 비대칭적인 프리스트레스가 도입된 거더부재(100)는, 교량의 폭 상에서 일측으로는 자동차의 교통이 이루어지고 타측으로는 보행자의 교통이 이루어지는 경우, 도로가 곡선으로 형성되어 교통시 원심력이 발생하는 경우 등과 같이 교량의 폭방향으로 비대칭적인 하중이 발생하는 경우에 적용될 수 있다.

또는, 교량의 폭이 큰 경우에 있어, 도 6의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이 폭방향으로 비대칭적인 프리스트레스가 도입된 거더부재(100) 2개를 폭방향 상에서 대칭을 이루도록 병렬로 배치하여 교량의 사용시 발생하는 모멘트(Mo)를 상쇄시켜 줄 수 있다. 이 경우 두 거더부재(100) 사이에는 가로보(300)를 설치하여 거더부재(100)들을 연결해주는 것이 바람직하다.

도 7에는 본 발명에 의한 거더부재(100) 제작방법의 제2실시예가 순서대로 도시되어 있다.

제2실시예에 의한 거더부재(100) 제작방법은, a) 길이방향으로 만곡된 한 쌍의 강관(110)을 준비하는 단계; b) 각 강관(110)의 볼록한 부분이 마주보도록 한 쌍의 강관(110)을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 단계; c) 한 쌍의 강관(110)의 길이방향 중앙부에 하중(P)을 재하하여 각 강관(110)을 일직선으로 만드는 단계; d) 강관(110)의 길이방향 양단부의 단면 중심 높이 상에 강관(110)과 직각을 이루는 지지부재(120)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하는 단계; e) 강관(110)의 길이방향 중앙부 위치에 강관(110)과 직각을 이루는 프리스트레싱부재(130)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하되, 프리스트레싱부재(130)의 일단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에서 강관(110)과 접합하고 타단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부와 하부 중 적어도 어느 한 곳에서 강관(110)과 접합하는 단계; f) 상기 한 쌍의 강관(110)에 재하하였던 하중(P)을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이처럼 제2실시예에 의한 거더부재(100) 제작방법은, 상기 b)단계에서 각 강관(110)의 볼록한 부분이 마주보도록 강관(110) 한 쌍을 서로 이격하여 병렬로 배치한다는 점에서 제1실시예에 의한 거더부재(100) 제작방법과 차이가 있다.

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도 8의 (a)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에 폭방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입되고, 도 8의 (b)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에 폭방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입된다.

제2실시예에 의한 거더부재 제작방법에서도 지지부재(120)를 강관(110)의 길이방향 중앙부에 접합하고 프리스트레싱부재(130)를 강관(110)의 길이방향 양단부에 접합하여 거더부재를 제작할 수 있는데, 도 9에는 이러한 방법으로 제작된 거더부재가 도시되어 있다. 도 9의 (a)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 양단부에서 폭방향으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입되고, 도 9의 (b)와 같이 프리스트레싱부재(130)의 양단부가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 양단부에서 폭방향으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 도입된다. 즉, 프리스트레싱부재(130)가 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에서는 상대적으로 상향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 발생하게 되고, 하부 높이 상에서 접합되는 때에는 거더부재(100)의 길이방향 중앙부에서 상대적으로 하향의 캠버를 발생시키는 방향으로 모멘트(Mp)가 발생하게 된다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하게 하기 위한 예시에 불과한 것이므로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

100 : 거더부재 110 : 강관
111 : 다이어프램 112 : 접합부 보조부재
120 : 지지부재 130 : 프리스트레싱부재
P : 하중

Claims (8)

1. a) 길이방향으로 만곡된 한 쌍의 강관(110)을 준비하는 단계;
   b) 각 강관(110)의 오목한 부분이 마주보도록 한 쌍의 강관(110)을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 단계;
   c) 한 쌍의 강관(110)의 길이방향 중앙부에 하중(P)을 재하하여 각 강관(110)을 일직선으로 만드는 단계;
   d) 강관(110)의 길이방향 양단부의 단면 중심 높이 상에 강관(110)과 직각을 이루는 지지부재(120)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하는 단계;
   e) 강관(110)의 길이방향 중앙부 위치에 강관(110)과 직각을 이루는 프리스트레싱부재(130)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하되, 프리스트레싱부재(130)의 일단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에서 강관(110)과 접합하고 타단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부와 하부 중 적어도 어느 한 곳에서 강관(110)과 접합하는 단계;
   f) 상기 한 쌍의 강관(110)에 재하하였던 하중(P)을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법.
   
2. a) 길이방향으로 만곡된 한 쌍의 강관(110)을 준비하는 단계;
   b) 각 강관(110)의 볼록한 부분이 마주보도록 한 쌍의 강관(110)을 서로 이격하여 병렬로 배치하는 단계;
   c) 한 쌍의 강관(110)의 길이방향 중앙부에 하중(P)을 재하하여 각 강관(110)을 일직선으로 만드는 단계;
   d) 강관(110)의 길이방향 양단부의 단면 중심 높이 상에 강관(110)과 직각을 이루는 지지부재(120)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하는 단계;
   e) 강관(110)의 길이방향 중앙부 위치에 강관(110)과 직각을 이루는 프리스트레싱부재(130)를 배치하여 한 쌍의 강관(110)을 연결하되, 프리스트레싱부재(130)의 일단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부에서 강관(110)과 접합하고 타단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부와 하부 중 적어도 어느 한 곳에서 강관(110)과 접합하는 단계;
   f) 상기 한 쌍의 강관(110)에 재하하였던 하중(P)을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 e)단계에서 프리스트레싱부재(130)의 양단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 각각 상부 높이 상에서 강관(110)과 접합되거나, 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 각각 하부 높이 상에서 강관(110)과 접합되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 e)단계에서 프리스트레싱부재(130)의 일단부는 강관(110)의 단면 중심을 기준으로 상부 또는 하부 높이 상에서 강관(110)과 접합되고, 타단부는 강관(110) 단면의 전체 높이 상에서 강관(110)과 접합되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 a)단계에서, 강관(110)의 길이 상에서 지지부재(120) 및/또는 프리스트레싱부재(130)가 접합되는 위치의 강관(110) 내측 또는 외측에는 다이어프램(111)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 f)단계 이후에는 강관(110) 내에 콘크리트를 충전하는 단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법.
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 a)단계에서, 강관(110)의 길이 상에서 지지부재(120) 및/또는 프리스트레싱부재(130)가 접합되는 부분의 외면에는, 일단부는 강관(110)의 외면과 맞물리는 형상을 가지며 타단부에는 다수 개의 볼트공이 형성되어 지지부재(120) 또는 프리스트레싱부재(130)와 강관(110)을 서로 접합시켜주는 접합부 보조부재(112)가 부착되는 것을 특징으로 하는 만곡된 강관을 이용하여 거더부재를 제작하는 방법.
   
8. 제1항 또는 제2항의 제작방법에 의해 제작된 거더부재.
   

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