KR101615248B1 - 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체 - Google Patents

피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피에스 강선을 용이하게 긴장시키기 위한 수단을 구비하여 교량에 작용하는 전단응력과 휨 모멘트를 용이하게 조절하여 상쇄시킬 수 있는 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체는, 스틸 박스 거더와, 스틸 박스 거더의 양단부의 상부에 양단이 정착 고정되고 길이 방향의 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치된 피에스 강선과, 피에스 강선의 중앙부를 스틸 박스 거더의 하부플랜지에 근접하도록 피에스 강선을 긴장시키기 위한 피에스 강선 긴장수단을 포함한다. 또한, 본 발명은 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 사용하는 강합성교의 시공 방법에 관한 것이다.

Description

피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체{STEEL BOX GIRDER ASSEMBLY HAVING MEANS TO PULL PRESTRESSED WIRES}
본 발명은 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피에스(PS : PRESTRESS) 강선을 용이하게 긴장시키기 위한 수단을 구비하여 교량에 작용하는 전단응력과 휨 모멘트를 용이하게 조절하여 상쇄시킬 수 있는 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 사용하는 강합성교의 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하천·호소(湖沼)·해협·만(灣)·운하·저지 또는 다른 교통로나 구축물 위를 건너갈 수 있도록 만든 고가구조물을 교량(橋梁)이라고 한다. 교량은 지지할 시설의 종류 및 건너야 할 것의 종류에 따라 다양한 형태로 시공되고 있다. 또한, 교량의 재료로는 강재와 콘크리트가 주로 사용된다. 강재는 비교적 강도와 강성에서 콘크리트에 비하여 우수하나 고가이고, 좌굴과 피로에 대한 안정성이 취약하여 보강이 필요하여 콘크리트를 주로 사용하는 거더에 비하여 제작단가가 높아진다. 그러나 강재의 교량은 공장제작으로 신뢰성이 높고, 미관이 우수하고, 경량이며, 하중 전달의 확실성으로 내진이나 안전성이 콘크리트 교량에 비하여 우수하다. 또한, 재활용이나 보강이나 보수에 있어서도 유리하다.
강재를 사용하여 제작되는 교량 중에서 철판으로 제작된 박스형태의 거더를 교량의 종방향으로 가설하고, 거더의 상부에 철근 콘크리트 슬래브를 설치한 강합성교(또는 '스틸 박스 거더교')가 있다. 종래의 강합성교는, 철근 콘크리트 슬래브와 박스 거더의 상부를 전단연결재(STUD)를 사용하여 결합한다. 그러나 이러한 결합은 전단연결의 불안정으로, 안전성 검토단계에서 상부 슬래브는 하중으로만 작용하는 것으로 해석을 하고, 저항 단면으로는 활용하지 않는다. 그러나 스틸 거더와 철근 콘크리트 슬래브의 합성은 교량의 단면2차 모멘트(강성)를 2배 정도 증가시키며 안전성에서도 유리하다. 따라서 박스 거더와 철근 콘크리트 슬래브에서 발생하는 응력을 적절히 감소시키면 보다 경제적으로 강합성교를 제작할 수 있다.
도 10은 대한민국 공개특허 공보 특2002-0018704호(발명의 명칭 : 피에스 강선으로 보강된 스틸 박스 거더)에는 스틸 박스 거더의 양단 상부에 PS 강선을 정착구를 사용하여 정착시키고, 박스 거더의 중앙부 다이아프램의 하단으로 PS 강선을 관통시키고, PS 강선에 프리스트레스를 부여하여 보강한 스틸 박스 거더가 개시되어 있다. 또한, 도 11은 대한민국 등록특허 제10-466017호(발명의 명칭 : 교량의 강상자형 주형보 보강공법 및 그 구조)에도, 양단에 정착시킨 PC 강선을 강상자의 상하로 교번되게 설치하고, PC 강선을 양단에서 긴장시켜서 보강한 강상자형 주형보가 개시되어 있다.
상기 특허문헌에 개시된 종래의 PS 강선을 긴장시켜서 스틸 거더를 보강하는 강합성교는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 공장에서 스틸 박스 거더를 제조하여, 교량 공사 현장에서 스틸 박스 거더를 설치한 후에, PS 강선을 설치하고 양단에서 긴장 설비를 이용하여 긴장시킨 후에 정착하도록 구성되어 있어서 시공이 번거롭다.
둘째, 설치된 강합성교의 유지 보수시에 PS 강선의 긴장 상태를 조절하기 위하여 PS 강선을 재긴장 시키기가 대단히 불편하다. 경우에 따라서는 교량의 양단에서 재긴장을 위한 장비를 설치하기 위하여 도로나 교량의 일부를 파손하고 재시공하는 공정이 필요하다.
셋째, PS 강선으로 보강되지 않은 기존의 교량에, 추가로 PS 강선을 설치하여 보강하고자 할 경우, 교량의 양단에서 PS 강선을 긴장시켜야 하므로 교량의 양단이나 도로를 파헤치고서 PS 강선 긴장을 위한 장비를 설치하여야 한다. 따라서 시공이 불편하고, 비용이 많이 소요된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 PS 강선을 사용하여 보강된 강합성교의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은, 시공이 간편하며, 유지보수와 재긴장이 용이한 PS 강선 긴장수단을 구비한 강합성교를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체는, 스틸 박스 거더와, 스틸 박스 거더의 양단부의 상부에 양단이 정착 고정되고 길이 방향의 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치된 피에스 강선과, 피에스 강선의 중앙부를 스틸 박스 거더의 하부플랜지에 근접하도록 피에스 강선을 긴장시키기 위한 피에스 강선 긴장수단을 포함하는 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 개시한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 피에스 강선 긴장수단은, 외주면에 나사산이 형성되어 있고 피에스 강선의 늘어진 중앙부가 사이에 놓이도록 스틸 박스 거더에 고정된 복수의 지지봉과, 복수의 관통구멍이 형성되어 있고 복수의 관통구멍에 복수의 지지봉이 각각 삽입되어 있는 긴장플레이트와, 긴장플레이트의 상부면에서 긴장플레이트를 가압하도록 복수의 지지봉에 나사 결합된 복수의 긴장너트를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 피에스 강선 긴장수단은, 복수의 관통구멍이 형성되어 있고 복수의 관통구멍에 복수의 지지봉이 각각 삽입되어 있고, 긴장플레이트의 상부에 배치되어 긴장플레이트에 놓여지는 유압잭의 실린더를 지지하기 위한 보조플레이트와, 보조플레이트의 상부면에서 보조플레이트를 구속하도록 복수의 지지봉에 나사 결합된 복수의 구속너트를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 피에스 강선 긴장수단은, 긴장플레이트의 하부면에는 늘어진 피에스 강선을 수용하기 위한 홈이 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예의 피에스 강선 긴장수단은, 외주면에 나사산이 형성되어 있고 상부 단부에 피에스 강선의 늘어진 부분을 구속하기 위한 피에스 강선 구속부를 구비하고, 하부 단부가 스틸 박스 거더의 하부플랜지를 관통해서 돌출된 긴장봉과, 긴장봉이 스틸 박스 거더의 상부플랜지 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 스틸 박스 거더의 하부플랜지를 관통하는 긴장봉에 나사 결합된 긴장너트를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예의 피에스 강선 긴장수단은, 긴장봉이 사이에 놓이도록 스틸 박스 거더의 하부면에 고정된 복수의 지지봉과, 복수의 관통구멍이 형성되어 있고 복수의 관통구멍에 복수의 지지봉이 각각 삽입되어 있고, 스틸 박스 거더의 하부플랜지의 하부에 설치되어 피에스 강선을 긴장시키기 위한 유압잭이 놓여지기 위한 지지플레이트와, 지지플레이트의 하부면을 가압하도록 긴장봉에 나사 결합된 지지너트를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예의 피에스 강선 긴장수단의 피에스 강선 구속부는, 피에스 강선을 수용하는 고리와, 고리가 회전 가능하게 장착되도록 고리와 지지봉 사이에 설치된 연결부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 이용한 교량의 시공 방법은, 교대 및 교각 상부에 스틸 박스 거더를 가설하는 단계와, 스틸 박스 거더의 상부에 슬래브를 시공하는 단계와, 스틸 박스 거더의 양단부의 상부에 양단이 각각 정착 고정되고 길이 방향의 중앙부가 하부로 늘어지도록 피에스 강선을 배치하는 단계와, 스틸 박스 거더와 피에스 강선 사이에 피에스 강선 긴장수단을 설치하는 단계와, 피에스 강선 긴장수단을 사용해서 피에스 강선을 긴장시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 이용한 교량의 시공 방법은, 피에스 강선의 늘어진 중앙부가 사이에 놓이도록 스틸 박스 거더에 고정되고 외주면에 나사산이 형성된 복수의 지지봉과, 복수의 관통구멍이 형성되어 있고 복수의 관통구멍에 복수의 지지봉이 각각 삽입된 긴장플레이트와, 긴장플레이트의 상부면에서 긴장플레이트를 가압하도록 복수의 지지봉에 각각 나사 결합된 복수의 긴장너트를 포함한다. 그리고 긴장플레이트의 상부면에서 가압하는 복수의 긴장너트를 각각 조여서 피에스 강선의 중앙부를 스틸 박스 거더의 하부플랜지에 근접하도록 피에스 강선을 긴장시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 이용한 교량의 시공 방법은, 복수의 관통구멍이 형성되고 복수의 관통구멍에 복수의 지지봉이 각각 삽입되고, 긴장플레이트의 상부에 배치되어 긴장플레이트에 놓여지는 유압잭의 실린더를 지지하기 위한 보조플레이트와, 보조플레이트의 상부면에서 보조플레이트를 구속하도록 복수의 지지봉에 나사 결합된 복수의 구속너트를 더 포함한다. 그리고 유압잭을 작동시켜 피에스 강선을 가압하고 있는 긴장플레이트를 스틸 박스 거더의 하부플랜지에 근접하도록 이동하는 단계와, 이동된 긴장플레이트가 스틸 박스 거더의 상부플랜지 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 복수의 긴장너트를 긴장플레이트의 상부면에 밀착시키는 단계와, 유압잭을 복귀시켜 보조플레이트를 긴장플레이트 방향으로 이동하는 단계와, 이동된 보조플레이트가 스틸 박스 거더의 상부플랜지 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 복수의 구속너트를 보조플레이트의 상부면에 밀착시키는 단계를 반복해서 피에스 강선을 긴장시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예의 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 이용한 교량의 시공 방법은, 외주면에 나사산이 형성되고 상부 단부에 피에스 강선의 늘어진 부분을 구속하기 위한 피에스 강선 구속부를 구비하고, 하부 단부가 스틸 박스 거더의 하부플랜지를 관통해서 돌출된 긴장봉과, 긴장봉이 스틸 박스 거더의 상부플랜지 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 스틸 박스 거더의 하부플랜지를 관통하는 긴장봉에 나사 결합된 긴장너트를 포함한다. 그리고 긴장너트를 조여서 피에스 강선 구속부에 구속된 피에스 강선의 중앙부를 스틸 박스 거더의 하부플랜지에 근접하도록 피에스 강선을 긴장시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예의 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 이용한 교량의 시공 방법은, 긴장봉이 사이에 놓이도록 스틸 박스 거더의 하부면에 고정된 복수의 지지봉과, 복수의 관통구멍이 형성되고 복수의 관통구멍에 복수의 지지봉이 각각 삽입되고, 스틸 박스 거더의 하부플랜지의 하부에 설치되어 피에스 강선을 긴장시키기 위한 유압잭이 놓여지기 위한 지지플레이트와, 지지플레이트의 하부면을 가압하도록 긴장봉에 나사 결합된 지지너트를 더 포함한다. 그리고 유압잭을 작동시켜 피에스 강선을 구속하는 피에스 강선 구속부를 스틸 박스 거더의 하부플랜지에 근접하도록 이동하는 단계와, 이동된 긴장봉이 스틸 박스 거더의 상부플랜지 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 긴장너트를 스틸 박스 거더의 하부플랜지의 하부면에 위치하는 긴장봉에 밀착시키는 단계와, 유압잭을 복귀시켜 지지플레이트를 스틸 박스 거더의 하부플랜지 방향으로 이동하는 단계와, 이동된 지지플레이트가 스틸 박스 거더의 하부플랜지와 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 지지너트를 지지플레이트의 하부면에 밀착시키는 단계를 반복해서 피에스 강선을 긴장시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 스틸 박스 거더의 길이 방향으로 설치된 PS 강선의 중앙부에만 PS 강선을 긴장시키는 긴장수단을 설치한다. 따라서 종래 긴장수단을 PS 강선의 양단에 설치할 경우보다 PS 강선 긴장수단의 시공이 간편하고 유지 보수가 용이한 효과가 있다.
또한, PS 강선의 중앙부에 설치된 PS 강선 긴장수단은 강합성교의 유지 보수시에 PS 강선의 긴장 상태를 조절할 경우 재긴장 작업이 용이하다. 또한, 종래 재긴장 장비를 설치하기 위해 도로나 교량의 일부를 파손하고 재시공하는 작업 공정이 줄어들어 작업효율이 향상된다.
또한, PS 강선이 보강되지 않은 기존의 교량에 PS 강선 긴장수단의 설치가 용이하고, PS 강선 긴장수단의 추가 설치에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 PS 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체를 사용하는 강합성교를 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 PS 강선 긴장수단의 일 실시예의 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 긴장플레이트의 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 보강플레이트의 사시도이다.
도 6(a) 내지 도 6(e)는 도 2에 도시된 일 실시예의 PS 강선 긴장수단의 작동상태를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 PS 강선 긴장수단의 다른 실시예의 정면도이다.
도 8(a) 내지 도 8(d)는 도 2에 도시된 일 실시예의 PS 강선 긴장수단을 사용해서 단순교인 강합성교의 시공 방법을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 일 실시예의 PS 강선 긴장수단을 구비한 연속교인 강합성교를 나타낸 측면도이다.
도 10은 종래 피에스 강선으로 보강된 스틸 박스 거더의 사시도이다.
도 11은 종래 교량의 강상자형 주형보 구조의 사시도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 PS 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면 강합성교(100)의 스틸 박스 거더(130)는 교각(110)과 교각(110)의 상부에 설치된 교좌장치(120)에 가설된다. 스틸 박스 거더(130)는 상부플랜지(131)와 하부플랜지(132)와 좌측과 우측에 각각 복부판(133)이 조립된 박스 형태이다. 다이아프램(134)은 스틸 박스 거더(130)의 단면과 평행하도록 스틸 박스 거더(130)의 내측에 일정 간격으로 용접되고, 작업자가 통과할 수 있도록 중심이 관통되어 있다. 보강재(135)는 스틸 박스 거더(130)의 내측에 수직면과 수평면에 각각 설치되어 있다. 전단연결재(136)는 상부플랜지(131)의 외측에 부착되어 있다. PS 강선(137)은 스틸 박스 거더(130)의 길이 방향으로 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치한다. PS 강선(137)은 스틸 박스 거더(130)의 양단부의 상부에 노출된 양단이 각각 정착구(138)로 고정된다. PS 강선(137)은 강선이나 강봉 또는 강연성으로 제작됨은 물론이다. 구멍(139)은 스틸 박스 거더(130) 중 하부플랜지(132)의 중앙에 구비한다.
슬래브(141)는 스틸 박스 거더(130)의 상부 길이 방향으로 시공되는 것으로, 공장 또는 시공현장 근처에서 거푸집에 의하여 규격에 맞도록 콘크리트 타설 및 양생하여 사전 제작한다. 슬래브(141)는 내구력이 크고 유지비가 적게 드는 철근 콘크리트를 시공하거나, 강도 높은 콘크리트와 고장력 강선이 사용된 프리스트레스 콘크리트를 시공할 수 있음은 물론이다. 본 발명에 따른 강합성교(100)는, 스틸 박스 거더(130)의 상부플랜지(131) 외측에 설치된 전단열결재(136)와 슬래브(141)가 결합되어 스틸 박스 거더(130)와 슬래브(141)가 일체로 작용하는 합성구조이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1 PS 강선 긴장수단(150)은 외주면에 나사산이 형성되어 있는 복수의 지지봉(151)을 구비한다. 복수의 지지봉(151)은 각각의 중심을 서로 연결했을 때 가상의 사각 단면을 갖도록 4개 설치된다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고 2개가 마주보고 설치되거나, 각각의 중심을 서로 연결했을 때 가상의 삼각 단면을 갖도록 3개가 설치될 수도 있다. 본 발명에 따른 복수의 지지봉(151)은 다양한 방법으로 PS 강선(137)의 늘어진 중앙부가 사이에 놓이도록 스틸 박스 거더(130)의 내측에 고정된다. 그 중 첫 번째는, 각각의 지지봉(151)의 상부를 하부플랜지(132)의 외측에서 하부플랜지(132)에 형성된 구멍(139)을 통과시키고, 스틸 박스 거더(130)의 내측에 위치하는 상부플랜지(131)에 밀착되도록 수직 방향으로 설치하는 방법이다. 두 번째는, 각각의 지지봉(151)의 상부는 스틸 박스 거더(130)의 내측 상부플랜지(131)에 고정하고, 하부는 스틸 박스 거더(130)의 내측 하부플랜지(132)에 설치하는 방법이다. 이외 다양한 방법으로 설치할 수 있음은 물론이다.
도 4를 참조하면, 긴장플레이트(152)는 복수의 관통구멍(152a)이 형성된 판 형태로서, 복수의 관통구멍(152a)에 각각의 지지봉(151)이 삽입된다. 이와 같이 설치된 긴장플레이트(152)는 복수의 지지봉(151)을 따라 상하 방향으로 평행한 상태로 이동한다. 홈(152b)은 긴장플레이트(152)의 하부에 볼록한 형상으로 형성되어 있고, 홈(152b)에 PS 강선(137)의 일부가 수용된 상태에서 PS 강선(137)을 가압한다. 따라서 볼록한 형상을 갖는 홈(152b)을 구비한 긴장플레이트(152)는 제1 PS 강선 긴장수단(150)으로 가압되는 PS 강선(137)이 긴장플레이트(152)의 모서리에 눌려 PS 강선(137)이나 긴장플레이트(152)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 홈(152b)은 긴장플레이트(152)의 하부에 일체로 형성되어 있으나 홈(152b)이 형성된 판을 긴장플레이트(152)의 하부에 부착할 수도 있다. 또한, 관통구멍(152a)의 내경은 나사산이 형성된 지지봉(151)과 간섭이 발생하지 않도록 지지봉(151)의 외경보다 큰 것이 좋다. 복수의 긴장너트(153)는 긴장플레이트(152)의 상부면에서 긴장플레이트(152)를 가압하도록 복수의 지지봉(151)에 각각 나사 결합되어 있다. 또한, 복수의 긴장너트(153)는 지지봉(151)의 개수에 맞춰 설치되는 것이 안정적이지만, 대각선으로 최소한 2개 이상 설치될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 보조플레이트(154)는 복수의 관통구멍(154a)이 형성된 판 형태로서, 복수의 관통구멍(154a)에 각각의 지지봉(151)이 삽입된다. 이와 같이 설치된 보조플레이트(154)는 긴장플레이트(152)의 상부에 배치되고, 복수의 지지봉(151)을 따라 상하 방향으로 평행한 상태로 이동한다. 그리고 각각의 관통구멍(154a)의 내경은 나사산이 형성된 지지봉(151)과 간섭이 발생하지 않도록 지지봉(151)의 외경보다 큰 것이 좋다. 복수의 구속너트(155)는 보조플레이트(154)의 상부면에서 보조플레이트(154)를 가압하도록 복수의 지지봉(151)에 각각 나사 결합되어 있다. 또한, 복수의 구속너트(155)는 지지봉(151)의 개수에 맞춰 설치되는 것이 안정적이지만, 대각선으로 최소한 2개 이상 설치될 수도 있다.
유압잭(156)은 PS 강선(137)을 가압하고 있는 긴장플레이트(152)를 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 가압하기 위해서 긴장플레이트(152)와 보조플레이트(154) 사이에 설치되어 있다. 본 발명의 유압잭(156)은 균일하고 안정된 상태에서 작동할 수 있도록 긴장플레이트(152)와 보조플레이트(154)의 중심선상에 설치되는 것이 좋다. 본 발명에 따른 유압잭(156)은, 유압식, 공압식, 수동식 등을 설치할 수 있으며, 산업현장에서 일반적으로 많이 사용하는 것으로 이하에서는 상세한 설명을 생략한다.
하부판(157)은 복수의 지지봉(151)의 하부를 안정된 상태로 지지하기 위해서 설치된다. 따라서 복수의 지지봉(151)이 하부플랜지(132)에 형성된 구멍(139)을 통과해서 스틸 박스 거더(130)의 내측에 위치하는 상부플랜지(131)에 밀착될 수 있도록 하부판(157)은 각각의 지지봉(151)이 통과하는 위치에 구멍(미도시 됨)을 구비한다. 하부판 고정너트(158)는 지지봉(151)에 각각 나사 결합되고, 하부판(157)과 복수의 지지봉(151)을 지지한다.
보강판(159)은 복수의 지지봉(151)이 통과하는 위치에 구멍(미도시 됨)을 구비하고, 복수의 지지봉(151)을 안정된 상태로 지지하기 위해서 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)의 외측에 설치되어 있다. 본 발명에 따른 보강판(159)은 하부플랜지(132)의 철판이 얇거나 추가적으로 보강이 필요할 경우 설치할 수 있으며, 반드시 설치할 필요는 없다.
상부판(161)은 복수의 지지봉(151)의 상부를 안정된 상태로 지지하기 위해서 설치된다. 따라서 상부판(161)은 각각의 지지봉(151)이 통과하는 위치에 구멍(미도시 됨)을 구비하고, 복수의 지지봉(151)의 상부와 스틸 박스 거더(130)의 내측에 위치하는 상부플랜지(131) 사이에 밀착된 상태로 고정된다. 상부판 고정너트(162)는 지지봉(151)에 각각 나사 결합되고, 상부판(161)과 복수의 지지봉(151)을 지지한다.
본 발명에 따른 제1 PS 강선 긴장수단(150)의 유압잭이 없는 경우 구체적인 작동상태를 상세하게 설명한다. 먼저, 복수의 긴장너트(153)를 조이면, PS 강선(137)을 가압하고 있는 긴장플레이트(152)가 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 이동한다. 그러면 양단이 정착구(138)에 의해 고정된 PS 강선(137)은 중앙부가 하부플랜지(132) 방향으로 근접하도록 이동하면서 긴장되고, 교량에 작용하는 전단응력과 휨 모멘트를 상쇄시킨다.
본 발명에 따른 제1 피에스 강선 긴장수단(150)의 유압잭이 있는 경우 구체적인 작동상태를 상세하게 설명한다. 도 6(a) 내지 도 6(e)을 참조하면, 유압잭(156)을 작동해서 PS 강선(137)을 가압하고 있는 긴장플레이트(152)를 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 이동한다. 복수의 지지봉(151)에 나사 결합된 복수의 긴장너트(153)를 긴장플레이트(152)가 스틸 박스 거더(130)의 상부플랜지(131) 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 긴장플레이트(152)의 상부면에 밀착시킨다. 유압잭(156)을 복귀시켜 보조플레이트(154)를 긴장플레이트(152) 방향으로 이동한다. 복수의 지지봉(151)에 나사 결합된 복수의 구속너트(155)를 이동된 보조플레이트(154)의 상부면에 밀착시킨다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예의 PS 강선 긴장수단의 정면도를 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 제2 PS 강선 긴장수단(170)은 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132) 하부면에서 PS 강선(137)을 긴장시키는 구조가 일 실시예의 제1 PS 강선 긴장수단(150)과 다르다.
본 발명에 따른 제2 PS 강선 긴장수단(170)은, 외주면에 나사산이 형성되어 있는 긴장봉(171)을 구비한다. 긴장봉(171)은 PS 강선(137)의 늘어진 부분을 구속하기 위한 PS 강선 구속부를 구비하고, 하부 단부가 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)를 관통해서 돌출되어 있다. PS 강선 구속부는, PS 강선(137)을 수용하는 고리(172)와, 고리(172)가 회전 가능하게 장착되도록 고리(172)와 지지봉(171) 사이에 설치된 연결부(173)를 포함한다. 연결부(173)는 지지봉(171)과 분리되어 있거나 일체로 형성될 수도 있다. 긴장너트(174)는 긴장봉(171)이 스틸 박스 거더(130)의 상부플랜지(131) 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)를 관통하는 긴장봉(171)에 나사 결합되어 있다. 그리고 복수의 지지봉(175)은 긴장봉(171)의 양측에 간격을 두고 평행하게 설치되며, 하부 단부가 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)의 구멍(미도시 됨)을 관통해서 돌출되어 있다. 이와 같이 설치된 복수의 지지봉(175)은 지지플레이트(176)가 평행을 유지하면서 이동할 수 있도록 안내하는 역할을 한다.
지지플레이트(176)는 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)의 하부에 설치되고, 복수의 지지봉(175)을 따라 상하 방향으로 이동한다. 따라서 지지플레이트(176)는 복수의 지지봉(175)의 대응되는 위치에 관통구멍(미도시 됨)을 구비한다. 각각의 관통구멍의 내경은 복수의 지지봉(175)과 간섭이 발생하지 않도록 지지봉(175)의 외경보다 큰 것이 좋다. 지지너트(177)는 긴장봉(171)에 나사 결합되고, 지지플레이트(176)의 하부에 일단이 밀착된 상태로 체결되어 있다. 이와 같이 설치된 지지너트(177)는 지지플레이트(176)가 복수의 지지봉(175)을 따라 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)의 하부면으로 이동하는 것을 구속한다.
유압잭은 지지플레이트(176)를 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)와 멀어지는 방향으로 이동하기 위해서 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)의 하부면과 지지플레이트(176) 사이에 적어도 하나 이상 설치되어 있다. 본 발명에 따른 유압잭은 제1 유압잭(182)과 제2 유압잭(183)으로 구성된다. 본 발명에 따른 제1 유압잭(182)과 제2 유압잭(183)은, 유압식, 공압식, 수동식 등을 설치할 수 있으며, 산업현장에서 일반적으로 많이 사용하는 것으로 이하에서는 상세한 설명을 생략한다.
복수의 고정너트(178)는 복수의 지지봉(175)을 고정하기 위해서 복수의 지지봉(175)에 나사 결합되고, 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)의 하부면에 밀착된 상태로 체결된다. 하부판(179)은 긴장봉(171)과 복수의 지지봉(175)이 설치된 스틸 박스 거더(130)의 내측에 위치하는 하부플랜지(132)에 밀착된 상태로 설치된다. 그리고 보강판(181)은 긴장봉(171)과 복수의 지지봉(175)이 설치된 스틸 박스 거더(130)의 외부에 위치하는 하부플랜지(132)에 밀착된 상태로 설치된다.
본 발명에 따른 하부판(179)과 보강판(181)은 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)의 철판이 얇거나 추가적으로 보강이 필요할 경우 스틸 박스 거더(130)의 내측 하부플랜지(132)와 외측 하부플랜지(132)에 각각 설치되며, 반드시 설치할 필요는 없다.
본 발명에 따른 제2 PS 강선 긴장수단(170)의 유압잭이 없는 경우 구체적인 작동상태를 상세하게 설명한다. 먼저, 긴장너트(174)를 조이면, PS 강선(137)을 구속하고 있는 PS 강선 구속부가 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 이동한다. 그러면 양단이 정착구(138)에 의해 고정된 PS 강선(137)은 중앙부가 하부플랜지(132) 방향으로 이동하면서 긴장되고, 교량에 작용하는 전단응력과 휨 모멘트를 상쇄시킨다.
본 발명에 따른 제2 PS 강선 긴장수단(170)의 유압잭이 있는 경우 구체적인 작동상태를 상세하게 설명한다. 도 7을 참조하면, 먼저, 제1 유압잭(182)과 제2 유압잭(183)을 작동해서 PS 강선(137)을 구속하는 PS 강선 구속부와 연결된 긴장봉(171)을 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 이동한다. 이동된 긴장봉(171)이 스틸 박스 거더(130)의 상부플랜지(131) 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 긴장너트(174)를 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132) 하부면에 위치하는 긴장봉(171)에 밀착시킨다. 제1 유압잭(182)과 제2 유압잭(183)을 복귀시켜 지지플레이트(176)를 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132) 방향으로 이동한다. 긴장봉(171)에 나사 결합된 지지너트(177)를 이동된 지지플레이트(176)가 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)와 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 지지플레이트(176)의 하부면에 밀착시킨다. 상기에서와 같이 제2 PS 강선 긴장수단(170)을 사용해서 PS 강선(137)을 단계적으로 긴장시킨다.
도 8(a) 내지 도 8(d)는 제1 PS 강선 긴장수단(150)을 사용해서 단순교인 강합성교의 시공 방법을 개략적으로 나타낸 측면도이다. 이와 같이 양단이 교대에 지지된 단순교인 경우 스틸 박스 거더의 교대 사이에서 하부플랜지가 인장된다.
먼저, 교좌장치(120)가 설치된 각각의 교각(110)과 교각(110) 상부에 박스 형태로 제작된 스틸 박스 거더(130)를 가설하고, 스틸 박스 거더(130) 상부에 슬래브(141)를 시공한다. 다음으로, PS 강선(137)은 스틸 박스 거더(130)의 길이 방향으로 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치한다. 스틸 박스 거더(130)의 양단부의 상부에 노출된 PS 강선(137)의 양단을 각각 정착구(138)로 고정한다. 다음으로, 제1 PS 강선 긴장수단(150)을 슬래브(141)의 하중이 발생하는 PS 강선(137)의 중앙부에 설치한다.
다음으로, 유압잭(156)을 작동해서 PS 강선(137)을 가압하고 있는 긴장플레이트(152)를 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 이동한다. 이동된 긴장플레이트(152)가 스틸 박스 거더(130)의 상부플랜지(131) 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 긴장플레이트(152)의 상부면에 복수의 긴장너트(153)를 밀착시킨다. 복수의 긴장너트(153)는 복수의 지지봉(151)에 나사 결합되어 있어서, 복수의 지지봉(151)을 따라 상하 방향으로 이동한다. 다음으로, 유압잭(156)을 복귀시켜 보조플레이트(154)를 긴장플레이트(152) 방향으로 이동한다. 복수의 지지봉(151)에 나사 결합된 복수의 구속너트(155)를 이동된 보조플레이트(154)의 상부면에 밀착시킨다. 상기에서와 같이 제1 PS 강선 긴장수단(150)을 사용해서 PS 강선(137)을 단계적으로 긴장시키면, 슬래브(141)에서 발생하는 축방향력, 전단력, 휨 모멘트, 비틀림모멘트 등의 응력에 반대 방향으로 프리스트레스가 발생하여 교량의 안전성을 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 제1 PS 강선 긴장수단(150)을 구비한 연속교인 강합성교를 나타낸 측면도이다. 이와 같은 양단 사이의 일정 위치가 교각에 의해 지지된 연속교인 경우 교대와 교각 사이에서 스틸 박스 거더의 하부플랜지가 인장되고, 교각에 지지된 위치를 중심으로 하여 스틸 박스 거더의 상부플랜지 및 슬래브가 인장된다. 상기에서와 같이 연속교인 경우, 슬래브(142)는 각각의 교각(110)과 교각(110) 사이의 중심에서 하중이 최대점으로 발생하기 때문에 이 부분에 각각 제1 PS 강선 긴장수단(150)을 설치한다. 그리고 제1 PS 강선 긴장수단(150)을 이용해서 PS 강선(137)을 단계적으로 긴장시켜 교량의 안정성을 확보한다.
본 발명에 따른 단순교인 강합성교의 시공 방법의 다른 실시예를 설명한다.
먼저, 교좌장치(120)가 설치된 각각의 교각(110)과 교각(110) 상부에 박스 형태로 제작된 스틸 박스 거더(130)를 가설하고, 스틸 박스 거더(130) 상부에 슬래브(141)를 시공한다. 다음으로, PS 강선(137)은 스틸 박스 거더(130)의 길이 방향으로 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치한다. 스틸 박스 거더(130)의 양단부의 상부에 노출된 PS 강선(137)의 양단을 각각 정착구(138)로 고정한다. 다음으로, 유압잭이 없는 제1 PS 강선 긴장수단(150)을 슬래브(141)의 하중이 발생하는 PS 강선(137)의 중앙부에 설치한다. 다음으로, 복수의 긴장너트(153)를 조이면, PS 강선(137)을 가압하고 있는 긴장플레이트(152)가 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 이동한다. 그러면 양단이 정착구(138)에 의해 고정된 PS 강선(137)은 중앙부가 하부플랜지(132) 방향으로 이동되면서 긴장된다.
본 발명에 따른 단순교인 강합성교의 시공 방법의 다른 실시예를 설명한다.
먼저, 교좌장치(120)가 설치된 각각의 교각(110)과 교각(110) 상부에 박스 형태로 제작된 스틸 박스 거더(130)를 가설하고, 스틸 박스 거더(130) 상부에 슬래브(141)를 시공한다. 다음으로, PS 강선(137)은 스틸 박스 거더(130)의 길이 방향으로 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치한다. 스틸 박스 거더(130)의 양단부의 상부에 노출된 PS 강선(137)의 양단을 각각 정착구(138)로 고정한다. 다음으로, 제2 PS 강선 긴장수단(170)을 슬래브(141)의 하중이 발생하는 PS 강선(137)의 중앙부에 설치한다.
다음으로, 제1 유압잭(182)과 제2 유압잭(183)을 작동해서 PS 강선(137)을 구속하는 PS 강선 구속부와 연결된 긴장봉(171)을 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 이동한다. 이동된 긴장봉(171)이 스틸 박스 거더(130)의 상부플랜지(131) 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 긴장너트(174)를 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132) 하부면에 위치하는 긴장봉(171)에 밀착시킨다. 다음으로, 제1 유압잭(182)과 제2 유압잭(183)을 복귀시켜 지지플레이트(176)를 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132) 방향으로 이동한다. 긴장봉(171)에 나사 결합된 지지너트(177)를 이동된 지지플레이트(176)가 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)와 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 지지플레이트(176)의 하부면에 밀착시킨다. 상기에서와 같이 제2 PS 강선 긴장수단(170)을 사용해서 PS 강선(137)을 단계적으로 긴장시킨다.
본 발명에 따른 단순교인 강합성교의 시공 방법의 다른 실시예를 설명한다.
먼저, 교좌장치(120)가 설치된 각각의 교각(110)과 교각(110) 상부에 박스 형태로 제작된 스틸 박스 거더(130)를 가설하고, 스틸 박스 거더(130) 상부에 슬래브(141)를 시공한다. 다음으로, PS 강선(137)은 스틸 박스 거더(130)의 길이 방향으로 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치한다. 스틸 박스 거더(130)의 양단부의 상부에 노출된 PS 강선(137)의 양단을 각각 정착구(138)로 고정한다. 다음으로, 제1 및 제2 유압잭이 없는 제2 PS 강선 긴장수단(170)을 슬래브(141)의 하중이 발생하는 PS 강선(137)의 중앙부에 설치한다. 다음으로, 긴장너트(174)를 조이면, PS 강선(137)을 구속하고 있는 PS 강선 구속부가 스틸 박스 거더(130)의 하부플랜지(132)에 근접하도록 이동한다. 그러면 양단이 정착구(138)에 의해 고정된 PS 강선(137)은 중앙부가 하부플랜지(132) 방향으로 이동되면서 긴장된다.
본 발명에 따르면, 종래 긴장수단을 PS 강선의 양단에 설치할 경우보다 PS 강선 긴장수단의 시공이 간편하고 재긴장이 용이하다. 또한, 기존의 교량에 PS 강선 긴장수단의 설치가 용이하고, 추가 설치에 따른 비용을 절감할 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예들은, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100 : 강합성교 110 : 교각
120 : 교좌장치 130 : 스틸 박스 거더
141 : 단순교 슬래브 142 : 연속교 슬래브
150 : 제1 PS 강선 긴장수단 170 : 제2 PS 강선 긴장수단

Claims (12)

  1. 스틸 박스 거더와,
    상기 스틸 박스 거더의 양단부의 상부에 양단이 정착 고정되고 길이 방향의 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치된 피에스 강선과,
    상기 피에스 강선의 중앙부를 상기 스틸 박스 거더의 하부플랜지에 근접하도록 상기 피에스 강선을 긴장시키기 위한 피에스 강선 긴장수단을 포함하고,
    상기 피에스 강선 긴장수단은,
    외주면에 나사산이 형성되어 있고, 상기 피에스 강선의 늘어진 중앙부가 사이에 놓이도록 상기 스틸 박스 거더에 고정된 복수의 지지봉과,
    복수의 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 관통구멍에 상기 복수의 지지봉이 각각 삽입되어 있는 긴장플레이트와,
    상기 긴장플레이트의 상부면에서 상기 긴장플레이트를 가압하도록 상기 복수의 지지봉에 나사 결합된 복수의 긴장너트와,
    복수의 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 관통구멍에 상기 복수의 지지봉이 각각 삽입되어 있고, 상기 긴장플레이트의 상부에 배치되어 상기 긴장플레이트에 놓여지는 유압잭의 실린더를 지지하기 위한 보조플레이트와,
    상기 보조플레이트의 상부면에서 상기 보조플레이트를 구속하도록 상기 복수의 지지봉에 나사 결합된 복수의 구속너트를 포함하는 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 긴장플레이트의 하부면에는 늘어진 상기 피에스 강선을 수용하기 위한 홈이 형성된 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체.
  5. 스틸 박스 거더와,
    상기 스틸 박스 거더의 양단부의 상부에 양단이 정착 고정되고 길이 방향의 중앙부가 하부로 늘어지도록 배치된 피에스 강선과,
    상기 피에스 강선의 중앙부를 상기 스틸 박스 거더의 하부플랜지에 근접하도록 상기 피에스 강선을 긴장시키기 위한 피에스 강선 긴장수단을 포함하고,
    상기 피에스 강선 긴장수단은,
    외주면에 나사산이 형성되어 있고, 상부 단부에 상기 피에스 강선의 늘어진 부분을 구속하기 위한 피에스 강선 구속부를 구비하고, 하부 단부가 상기 스틸 박스 거더의 하부플랜지를 관통해서 돌출된 긴장봉과,
    상기 긴장봉이 상기 스틸 박스 거더의 상부플랜지 방향으로 이동하는 것을 구속하도록 상기 스틸 박스 거더의 하부플랜지를 관통하는 상기 긴장봉에 나사 결합된 긴장너트와,
    상기 긴장봉이 사이에 놓이도록 상기 스틸 박스 거더의 하부면에 고정된 복수의 지지봉과,
    복수의 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 관통구멍에 상기 복수의 지지봉이 각각 삽입되어 있고, 상기 스틸 박스 거더의 하부플랜지의 하부에 설치되어 상기 피에스 강선을 긴장시키기 위한 유압잭이 놓여지기 위한 지지플레이트와,
    상기 지지플레이트의 하부면을 가압하도록 상기 긴장봉에 나사 결합된 지지너트를 포함하는 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 피에스 강선 구속부는, 상기 피에스 강선을 수용하는 고리와, 상기 고리가 회전 가능하게 장착되도록 상기 고리와 상기 지지봉 사이에 설치된 연결부를 포함하는 피에스 강선 긴장수단을 구비한 스틸 박스 거더 조립체.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101018844B1 (ko) * 2009-10-06 2011-03-04 박용민 거더 및 재긴장 시공방법

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KR101018844B1 (ko) * 2009-10-06 2011-03-04 박용민 거더 및 재긴장 시공방법

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