KR101621341B1 - 프리스트레스트 개구형 강박스거더 및 이를 이용한 교량시공방법 - Google Patents

프리스트레스트 개구형 강박스거더 및 이를 이용한 교량시공방법 Download PDF

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KR101621341B1
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이대호
김성일
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(주)에스앤씨산업
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Abstract

프리스트레스트 개구형 강박스거더의 구조적인 효율성을 극대화시킬 수 있어 강재량을 절감시키고 보강재를 적게 사용할 수 있어 경제적인 제작이 가능한 프리스트레스트 개단면 강박스거더 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 상기 프리스트레스트 개단면 강박스거더는 하부플랜지 상면에 서로 종방향으로 이격되어 형성되는 것으로서, 서로 종방향으로 이격되어 횡방향으로 연장 형성되며 관통홀이 형성된 내부격판;과 상기 관통홀이 노출되도록 내부격판 사이사이에 형성된 콘크리트;를 포함하는 양 강합성정착블록; 및 상기 양 강합성정착블록 사이에서 관통홀에 삽입되어 양 단부가 강합성정착블록에 각각 긴장 후 정착되어 프리스트레스가 도입되도록 하는 긴장재;를 포함한다.

Description

프리스트레스트 개구형 강박스거더 및 이를 이용한 교량시공방법{OPEN TYPE PRESTRESSED STEEL BOX GIRDER AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD THEREWITH}
본 발명은 프리스트레스트 개구형 강박스거더 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 프리스트레스트 개구형 강박스거더의 구조적인 효율성을 극대화시킬 수 있어 강재량을 절감시키고 보강재를 적게 사용할 수 있어 경제적인 제작이 가능한 프리스트레스트 개단면 강박스거더 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
도 1a에 의한 기존 폐합된 사각박스 형태의 강박스 거더(10)의 구성은 강판으로 제작된 하부플랜지(11), 양 웨브(12) 및 상부플랜지(13)를 조립하여 박스단면을 구성하고, 그 박스단면 내측에 종방향 보강재(15,종방향 리브로써 길이방향으로 연장됨) 및 횡방향 보강재(14,횡방향 리브로써 횡방향으로 박스거더 내면을 따라 연장됨)를 배치하고 있다.
이때, 상기 종리브와 횡리브는 플랜지의 동일한 면에 배치되기 때문에, 이러한 교차부에 있어서 횡리브 웨브에 종리브를 통과시키기 위한 관통홀(16)을 설치하고 있음을 알 수 있다.
이에 다수의 관통홀의 가공 및 이때 상기 종방향 리브와 횡방향 리브를 시공하는 경우 제작효율 저하의 요인이 될 수밖에 없었다.
또한 상기 상부플랜지는 구조적인 관점에서 하중부담 역할이 크지 않고 특히 슬래브와 강박스 거더의 상부플랜지가 합성된 이후에는 더욱 그 역할이 크지 않지만 인양 및 거치과정의 뒤틀림이나 좌굴에 유리하다는 장점 때문에 통상 강박스 거더는 폐합된 사각박스 형태의 강박스 거더가 이용되는 경우가 많았다.
이에 이러한 기존 폐합된 강박스 거더와 달리 상부플랜지가 제거되어 상부가 개방된 개구형 강합성 박스거더가 소개되어 있다.
도 1b 및 도 1c는 이러한 종래 개구형 강합성 박스거더의 구성사시도 및 시공사시도를 도시한 것이다.
즉, I형 단면의 강재와 콘크리트가 합성되어 제작되는 프리스트레스트 강합성거더(20, 개구형 강합성 박스거더)에 있어서,
상기 강재(21) 상부에 추후 형성되는 슬래브(26)에 매립되도록 상방 돌출된 매립보강재(24)를 더 형성시키되, 상기 매립보강재는 강재 양 단부를 제외한 중앙부에 형성되는 것과 같이 발생응력에 따라 변단면으로 형성되도록 하고,
상기 내부 합성용 콘크리트(C)는 도 1c와 같이 개구형 강합성 박스거더 중앙부에서는 강재의 하부 내측에 형성시키되, 양 단부로 갈수록 강재의 하부 및 복부까지 확장되도록 형성높이가 커지는 변단면 형태로 형성되도록 하고,
상기 개구형 강합성 박스거더에 도입되는 프리스트레스는 강합성거더의 양단부로부터 중앙부를 경유하면서 포물선 형태로 내부 합성용 콘크리트(C) 내부에 형성되는 긴장재(23)에 의하여 도입되도록 하여 U형 단면으로 형성된 개구형 강합성 박스거더가 개시되어 있다.
이때, I형 단면의 강재 복부 양 단부에는 개구형 강합성 박스거더의 단부에 집중되는 응력에 저항하면서 긴장재의 경사배치가 용이하도록 응력전달 가이드블록(22)을 더 설치하되 긴장재가 상기 응력전달 가이드블록에 지지되어 콘크리트 내부에 포물선 형태로 배치되도록 한 것이다.
이로서, 종래 개구형 강합성 박스거더를 제작할 경우, 종래의 폐합된 강합성 박스거더와 대비하여 부자재의 사용이 크게 감소되며 거푸집 설치비용도 낮출 수 있어 경제적이고 효율적인 강합성 박스거더 제작이 가능하게 된다.
하지만, I형 단면의 강재와 콘크리트를 합성시키는 개구형 강합성 박스거더는 콘크리트와 강재와 같은 재료적 특성을 최대한 이용한다는 장점이 있기는 하지만 강합성 박스거더의 특성상 콘크리트 사용량이 많아 자중이 커질 수밖에 없기 때문에 개구형 강합성 박스거더의 단면을 최적화시키는 데는 한계가 있을 수밖에 없고 추가적인 전단연결재(25)를 형성시켜야 한다는 문제점이 있게 된다.
또한, 개구형 강합성 박스거더를 연속으로 연결시켜 시공함에 있어서 연속지점부의 부모멘트를 보다 효과적으로 제어하기 위하여 연속지점부에 프리스트레스를 도입할 수 있는 정착부를 확보하기 위해서는 슬래브를 일부 블록아웃 시켜야 하는 등 시공성과 작업성에 한계가 있을 수밖에 없었다.
이에 본 발명은 종래 개구형 강박스거더(U형 단면형태의 개구형 강박스거더)에 있어서, 개구형 강박스거더 중앙부에 발생하는 정모멘트를 가장 효과적으로 제어하면서, 연속지점부에 발생하는 부모멘트도 함께 효과적으로 제어할 수 있는 프리스트레스트 개구형 강박스거더 및 이를 이용한 교량시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,
첫째, 슬래브와 합성되기 이전에 단면강성이 가장 작은 단면형태로 제작된 개구형 강박스거더(U형 단면형태의 개구형 강박스거더, 이하 “개구형 강박스거더”라 함)를 이용하되,
상기 개구형 강박스거더가 가설 된 후 긴장력이 도입될 수 있도록 정모멘트부에 설치되는 긴장재는 개구형 강박스거더 내부의 저면에 서로 이격된 강합성 정착블록을 이용하여 배치시키고, 부모멘트부에 설치되는 긴장재(연속지점부를 경유)는 연속지점부 격벽 상단을 기준으로 양 측방의 개구형 강박스거더 하면에 설치된 강합성 정착블록을 이용하여 연속지점부 격벽 상단을 경유하는 역 V형으로 설치하여 긴장재 설치 및 정착 효율성을 확보하게 된다.
둘째, 단면력이 최소화 되는 정, 부모멘트의 변곡점 부근에 상기 강합성 정착블록들에 긴장재를 교차시켜 긴장정착 함으로서 보다 효과적인 긴장재에 의한 프리스트레싱이 가능하도록 하게 된다.
셋째, 상기 강합성정착블록은 긴장력을 U형 단면형태의 강박스거더에 전달하기 위하여 관통홀이 설치된 다수의 강판을 횡방향으로 U형 단면형태의 강박스거더의 하부플랜지와 양 측판에 일체로 형성시키고, 쉬스관을 설치한 후 콘크리트를 타설 양생하여 제작하는 강합성정착블록으로 형성시켜 제작 및 설치의 편의성을 확보할 수 있도록 하게 된다.
넷째, 상기 강합성정착블록의 형상은 연직방향의 정착면과 상방으로 설치되는 부모멘트부 긴장재와 정모멘트부 긴장재의 정착을 위한 경사정착면으로 구성하여 긴장재가 정착장치에 의하여 정착되며, 콘크리트를 타설하여 설치하거나, 연속지점부에 있어 강성증가를 위하여 하부플랜지에 형성되는 지점부콘크리트(C)와 일체로 설치될 수도 있다.
다섯째, 연속지점부의 격벽 상단에는 연속지점부 긴장재가 일정 곡률(상방으로 만곡)을 가지고 통과할 수 있도록 긴장재유도구가 고정 설치되는데 긴장재유도구를 통해 연속지점부 긴장재는 강합성정착블록에서 격벽 상단을 거쳐 양 강합성정착블록까지 마찰손실을 최소화 시키면서 연결된다.
즉, 긴장재유도구는 격벽 상단에 고정설치 되어 긴장력 도입 시 새들 역할을 하며, 긴장재의 마찰을 최소화 할 수 있도록 긴장재 설치방향으로 일정곡률을 갖도록 제작된다. 이로서 긴장재 유도장치를 통해 긴장재가 연속지점부를 기준으로 “역 V"형상으로 설치되며 긴장재 긴장 시 격벽을 통해 프리스트레스트 개단면 강박스거더(U형 단면형태의 강박스거더)에 하향의 분력이 전달되고 고정하중에 의한 부모멘트에 대응하는 프리스트레스를 도입할 수 있게 된다.
이러한 격벽은 연속지점부 및 개구형 강박스거더 중앙부와 같이 정, 부모멘트가 가장 크게 발생하는 부위에 수직판 형태로 형성시키게 된다.
본 발명에 의한 프리스트레스트 개구형 강박스거더에 의하면, 강합성정착블록을 단면력이 최소화 되는 정, 부모멘트의 변곡점 부근에 설치하여 긴장재가 강합성정착블록에 교차되어 긴장 정착되도록 하여 소요의 프리스트레스가 도입되도록 함으로서 프리스트레스트 개구형 강박스거더의 단면을 최적화시킬 수 있어 보다 경제적이고효율적인 프리스트레스트 개구형 강박스거더 및 이를 이용한 교량시공방법 제공이 가능하게 된다.
또한, 특히 연속지점부에 있어 설치되는 격벽 상단에는 부모멘트부 긴장재가 일정 곡률을 가지고 통과할 수 있도록 긴장재유도장치가 고정 설치되어 긴장재는 강합성정착블록에서 격벽 상단을 거쳐 양 측방에 위치한 강합성정착블록까지 마찰손실을 최소화 시키면서 연결시킬 수 있고, 상기 격벽을 통해 연속지점부에 발생하는 휨부모멘트를 효과적으로 제어할 수 있게 된다.
또한, 상기 강합성정착블록은 내부격판을 하부플랜지와 양 측판에 설치하고 내부격판 사이사이에 콘크리트를 타설하여 형성시키게 되므로 달리 거푸집도 필요하지 않고 간단하게 제작할 수 있으며 콘크리트 타설량도 많지 않아 프리스트레스트 개단면 강박스거더 자중증가요인이 되지 않으면서도 긴장재의 긴장 및 정착에 매우 효율적이게 된다.
도 1a는 종래 폐합단면의 강박스거더의 단면도,
도 1b 및 도 1c는 종래 개구형 강합성 박스거더의 구성사시도 및 시공사시도,
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 프리스트레스트 개단면 강박스거더의 구성사시도, 발췌구성도, 강합성정착블록의 구성사시도,
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 프리스트레스트 개구형 강박스거더를 이용한 교량시공방법(단경간 및 다경간)의 순서도,
도 4는 본 발명의 다경간 프리스트레스트 개구형 강박스거더를 이용한 교량의 휨모멘트도이다.
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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[ 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)]
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 구성사시도 및 시공사시도를 도시한 것이다.
프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)는 하부플랜지(110), 양 측판(120), 격판(130), 긴장재유도구(140), 긴장재(150), 연속지점부콘크리트(160) 및 강합성정착블록(170)을 포함하여 구성된다.
즉, 단면형태로 보면 통상의 폐합단면(사각박스 형태의 강박스거더)에 있어 상부플랜지가 제거된 형태인데, 이러한 사각박스 형태의 강박스거더의 상부플랜지는 강박스 거더에 있어 구조적인 관점에서 하중부담 역할이 크지 않음에도 강박스거더의 특성상 인양 및 거치에 있어 뒤틀림이나 좌굴에 보다 유리하다는 이유로 존재하게 된다.
더욱이 상기 상부플랜지와 일체로 합성되는 바닥판콘크리트가 시공되면 자중증가 요인이 더 커지기 때문에 상부플랜지는 구조적인 관점에서 보면 프리스트레스트 개단면 강박스거더의 자중만 증가시키는 요인이 된다.
이에 본 발명은 도 2a와 같이 수평강판 형태의 하부플랜지(110) 양 측단 상면으로부터 T형 강재를 이용하여 양 측판(120)을 형성시키게 된다.
이에 하부플랜지(110) 및 양 측판(120)에 의하여 U형 단면으로서 상부가 개방된 개구형 강박스거더로 형성됨을 알 수 있다.
연속지점부 격판(130)은 도 2a와 같이 다경간 교량에 있어 연속지점부에 즉, 교량하부구조(200)로서 교각(220)의 상방의 하부플랜지(110), 양 측판(120)에 저면과 양 측면이 접하도록 지점부수직격판(131)과 지점부수직격판(131) 상면에 형성된 지점부수평격판(132)을 포함하여 형성되고 있음을 알 수 있다.
이에 상기 지점부수직격판(131)은 수직판으로서 높이가 양 측판의 프리스트레스트 개단면 강박스거더의 T형 단면의 양 측판(120)에 있어 복부 높이에 해당되도록 형성시키고 있음을 알 수 있다.
이에 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 연속지점부에 발생하는 부모멘트에 저항할 수 있도록 하면서 긴장재(150)에 의한 긴장력이 지점부수직격판(131)을 통해 하부플랜지(110)와 지점부수직격판(131)의 하부에 일정한 두께로 형성된 연속지점부콘크리트(160)에 전달되어, 연속지점부를 수직방향으로 보강하면서 연속지점부콘크리트(160)에 하부가 매립되어 고정된다.
상기 지점부수평격판(132)은 지점부수직격판(131)의 상면에 수평판 형태로 형성된 것으로서 지점부수직격판(131)이 연속지점부를 수직방향으로 보강한다고 한다면 지점부수평격판(132)은 연속지점부를 수평방향으로 보강하는 역할을 하면서, 중앙부에는 새들(Saddle)역할을 하는 긴장재유도구(140)가 형성되어 있어 긴장재가 만곡되어 수평판을 상,하 관통하여 설치될 수 있도록 하게 된다.
도 2a 및 도 2b에 의하면 상기 지점부수평격판(132)은 긴장재에 의한 응력분산을 위해 중앙사각판을 기준으로 양 측방향(종방향)으로 더 연장되도록 하되 수평으로 개방부가 종방향으로 향하도록 U형 확장지점부수평격판(133)을 지점부수평격판(132)과 일체로 형성시키고 있음을 알 수 있다.
상기 이러한 긴장재유도구(140)는 지점부수평격판(132)에 적어도 2개가 서로 마주보도록 형성된 일측 삽입관통홀(141)과 타측 삽입관통홀(142)에 긴장재가 상방만곡 유도되는 아치형만곡구(143)를 포함하여 형성된다.
이에 긴장재(150)는 일측 삽입관통홀(141)로부터 직선상으로 이격된 타측 삽입관통홀(142)을 경유하여 상부격판(132)을 경유하여 배치되는데 일측 삽입관통홀(141)과 타측 삽입관통홀(142) 사이에 종방향으로 연장형성된 아치형만곡구(143) 상면을 따라 배치가 유도될 수 있도록 한 것이다.
이와 같은 긴장재유도구(140)가 없게 되면 만곡된 긴장재(150)와 지점부수평격판(132)은 서로 마찰에 의하여 손상이 갈 수 있고, 긴장재에 의한 프리스트레싱이 특정부위로 집중되어 부모멘트 상쇄효과에 영향을 끼칠 뿐만 아니라, 긴장재 배치 등의 작업성과 시공성이 저하되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
상기 긴장재(150)는 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)에 긴장 후 정착에 의한 프리스트레스를 도입시키기 위한 것으로서 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 단면을 최적화시켜 강재사용량을 줄이기 위함이다.
이에 일정한 연장길이를 가진 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)에 있어서 중앙부에는 자중 및 작용하중에 의하여 정모멘트가 발생하게 되므로 이에 저항하기 위하여 중앙부긴장재(150a)가 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 하연(중립축 하부)에 배치하게 된다.
이러한 중앙부긴장재(150a)는 포스트텐션 방식의 PC강연선을 이용하면 되는데 양 강합성정착블록(170) 사이에 중앙부긴장재(150a)가 배치되어 강합성정착블록(170)의 배면에서 긴장 후 배치되도록 하게 되며 중간 중간에 수직판보강재(134)에 의하여 위치가 세팅되고 있음을 알 수 있다.
상기 수직판보강재(134)는 양 강합성정착블록(170) 사이에 다수가 이격되어 설치되고 있음을 알 수 있는데 중앙 수직판보강재(134a)는 형성높이가 지점부수평격판(132)에 대응하게 되고, 중앙 수직판보강재(134a)와 인접 수직판보강재(134b)는 긴장재가 상면에 위치할 정도의 형성높이를 가지게 됨을 알 수 있다.
이에 상기 중앙부긴장재(150a)는 중앙 수직판보강재(134a)의 하단에 형성된 관통홀을 경유하여 종방향으로 배치되며, 인접 수직판보강재(134b)의 상면에 형성된 지지홀에 삽입되어 종방향으로 연장 설치되고, 도 2c와 같이 양 강합성정착블록(170)을 관통하여 일측면에 긴장 후 정착됨을 알 수 있다.
나아가 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)가 다경간 교량에 이용되는 연속지점부긴장재(150b)는 연속지점부에 발생하는 부모멘트에 저항하기 위하여 앞서 살펴본 지점부수평격판(132)의 일측 삽입관통홀(141)과 타측 삽입관통홀(142)에 긴장재가 상방만곡 유도되는 아치형만곡구(143)를 경유하여 역 V형으로 배치되고 있음을 알 수 있다.
이에 상기 연속지점부긴장재(150b)는 상기 중앙부긴장재(150a)가 긴장 및 정착된 강합성정착블록(170)을 관통하여 타측면에 긴장 및 정착되고 있음을 알 수 있다. 이에 다경간 교량에 있어서는 연속지점부를 기준으로 중앙부긴장재(150a)와 연속지점부긴장재(150b)가 양 강합성정착블록(170)의 일측면과 타측면에 교차 정착되고 있어 긴장재(150)의 긴장 및 배치와 교차정착에 따른 정착공간 최소화가 가능하게 되며 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 중앙부에는 하연에 연속지점부에 있어서는 상연에 안정적인 프리스트레스 도입이 가능하게 됨을 알 수 있다.
상기 연속지점부콘크리트(160)는 도 2a와 같이 연속지점부에 있어 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 하부에 소정의 높이로 타설되어 합성되는 콘크리트이다. 즉 연속지점부에 있어 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 하연(중립축 하부)에는 압축응력이 작용하게 되므로 이러한 압축응력은 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)와 연속지점부콘크리트(160)가 서로 합성되어 저항하도록 한 것이다.
이러한 연속지점부콘크리트(160)는 후술되는 양 강합성정착블록(170)을 사이에 두고 격판(130)중 지점부수직격판(131)의 하부가 매립되도록 형성시켜 별도의 마감판이 필요하지 않도록 하게 된다.
상기 강합성정착블록(170)은 도 2c와 같이 긴장재(150a,150b)가 교차 정착되는 정착블록으로서 하부플랜지 상면에 횡방향으로 연장되도록 형성시킨 관통홀(172)이 형성된 내부격판(171)을 서로 종방향으로 이격시키고 최 외곽측에 형성된 내부격판(171) 사이에 콘크리트(173)를 타설하여 긴장재 정착에 필요한 강성을 확보할 수 있도록 하게 된다.
이에 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)가 단경간 교량으로 시공함에 있어서는 연속지점부가 발생하지 않게 되므로, 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100) 양 단부로부터 일정거리(L/3 ~ L/5) 이격된 위치에 서로 마주보도록 설치하여 앞서 살펴본 중앙부긴장재(150a)가 수직판보강재(134a,134b)에 의하여 위치가 세팅된 상태에서 긴장 후, 일측면에서 정착된다.
이와 같이 내부격판(171)과 콘크리트에 의하여 형성된 강합성정착블록(170)은 간단하게 제작할 수 있으며 차지하는 공간이 크지 않아 자중증가요인을 최소화하면서 경제적인 제작이 가능하게 된다.
또한 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)가 다경간 교량으로 시공함에 있어서는 연속지점부가 발생하게 되므로 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100) 양 단부로부터 이격된 위치 즉, 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)에 하중작용 시 단면력이 최소화 되는 정, 부모멘트의 변곡점 부근에 서로 마주보도록 설치하여 앞서 살펴본 중앙부긴장재(150a)가 수직판보강재(134a,134b)에 의하여 위치가 세팅된 상태에서 긴장 후, 일측면에서 정착되도록 함과 더불어, 앞서 살펴본 지점부수평격판(132)의 일측 삽입관통홀(141)과 타측 삽입관통홀(142)에 긴장재가 상방만곡 유도되는 아치형만곡구(143)를 경유하여 역 V형으로 배치되어 상기 강합성정착블록(170)의 타측면에 긴장 후 정착되어 긴장재는 강합성정착블록(170)에 교차 정착됨을 알 수 있다.
이때 상기 강합성정착블록(170)은 수평블록 형태로 하되 일측면은 상방경사지게 더 연장되도록 하여 연속지점부긴장재(150b)가 경사지게 배치됨에 따른 강합성정착블록(170)의 관통과 정착에 유리한 구조로 형성시키게 된다.
[ 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 이용한 교량시공방법]
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 이용한 단경간 교량시공방법, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 이용한 다경간 교량시공방법(연속교)의 순서도를 도시한 것이다.
[ 단경간 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 이용한 교량시공방법]
단경간 교량의 경우에는 먼저, 도 3a와 같이, 교량하부구조로서 교대(210)를 먼저 시공하게 된다.
다음으로는 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 구비하게 되며 이러한 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)는 교대(210) 사이에 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)의 단부가 지지되도록 거치하게 된다.
이러한 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)는 도 2a와 같이,
하부플랜지(110), 양 측판(120)으로 U형 단면으로 형성되고,
중앙 수직판보강재(134a)와 인접한 수직판보강재(134b)에 의하여 배치된 중앙부긴장재(150a)가 양 강합성정착블록(170)을 관통하여 일측면에 긴장 후 정착된 강합성정착블록(170)을 구비한 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 포함하여 형성되고 있음을 알 수 있다.
이러한 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)는 횡방향으로 다수가 거치되도록 하게 되고, 도 3b와 같이 슬래브(300)를 시공함으로서 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 이용한 단경간 교량시공이 완성된다.
[ 다경간 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 이용한 교량시공방법]
다경간 교량의 경우에는 먼저, 도 3c와 같이, 교량하부구조로서 교대(210)와 교각(220)을 먼저 시공하게 된다.
즉, 다경간 교량의 경우에는 교대(210)와 교각(220)을 시공한 후, 교대와 교각, 교각과 교각 사이에 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100) 다수를 횡방향으로 서로 이격 거치하고, 종방향으로도 연속화 시키게 된다.
이때 상기 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)는
역시 하부플랜지(110), 양 측판(120)으로 U형 단면으로 형성되고, 단경간 교량과 같이 중앙 수직판보강재(134a)와 인접한 수직판보강재(134b)에 의하여 배치된 중앙부긴장재(150a)가 양 강합성정착블록(170)을 관통하여 일측면에 긴장 후 정착된 강합성정착블록(170)을 구비한 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 포함하여 형성되고 있음을 알 수 있다.
이때 다경간 교량의 경우에는 교각(220)과 같이 연속지점부가 형성되므로 이러한 연속지점부에 있어 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 서로 연결시키게 된다. 이러한 연결은 하부플랜지와 양 측판을 서로 덧댐판을 두고 연결시키는 방식을 이용하면 된다.
이때, 상기 연속지점부에 있어 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)의 내측에는 지점부수직격판(131), 지점부수평격판(132) 및 U형 확장지점부수평격판(133)를 포함하는 격판(130)이 구비되어 있음을 알 수 있으며,
중앙 수직판보강재(134a)와 인접한 수직판보강재(134b)에 의하여 배치된 중앙부긴장재(150a)가 양 강합성정착블록(170)을 관통하여 일측면에 긴장 후 정착됨과 더불어 상기 양 강합성정착블록(170)의 타측면에 연속지점부의 상기 격판(130)과 긴장재유도구(140)를 경유하여 역 V자형으로 지점부긴장재(150b)가 긴장 후 정착시키고 있음을 알 수 있다.
이에 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100) 상부에 도 3d와 같이 슬래브(300)를 시공함으로서 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 이용한 다경간 교량시공이 완성된다.
도 4는 다경간 교량에 있어 본 발명의 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 연속화시킨 상태에서 있어 시공단계별 휨모멘트(B.M.D)를 도시한 것이다.
이때 상기 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)는 3경간으로 설치되며 좌,우 경간은 40m, 중앙경간은 50m인 경우이다.
이에 도 4a와 같이 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)의 자중과 슬래브(300)에 의한 자중에 의하여 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100) 중앙부위에서는 정모멘트(+)가 연속지점부에서는 부모멘트(-)가 발생되고 있음을 알 수 있다.
이에 도 4b와 같이 긴장재(150:150a,150b)를 이용하여 프리스트레스를 도입시키게 되면, 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100) 중앙부위에서는 부모멘트(-)가 연속지점부에서는 정모멘트(+)가 발생되고 있음을 알 수 있다.
이에 도 4a 및 도 4b에 의한 정모멘트와 부모멘트가 서로 합쳐지면 최종 도 4c에서의 정모멘트와 부모멘트는 개략 27.3%, 59.5% 감소되어 결국 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)의 단면 최적화가 가능한 형태로 간단하게 시공가능함을 확인 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 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.
100: 프리스트레스트 개구형 강박스거더
110: 하부플랜지
120: 양 측판
130: 격판
131: 지점부수직격판
132: 지점부수평격판
133: U형 확장지점부수평격판
134: 수직판보강재
134a: 중앙 수직판보강재
134b: 인접 수직판보강재
140: 긴장재 유도구
141: 일측 삽입관통홀
142: 타측 삽입관통홀
143: 아치형만곡구
150: 긴장재
150a: 중앙부긴장재
150b: 연속지점부긴장재
160: 연속지점부콘크리트
170: 강합성정착블록
171: 내부격판
172: 관통홀
173: 콘크리트
200: 교량하부구조
210: 교대
220: 교각
300: 슬래브

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 하부플랜지(110) 및 양 측판(120)을 포함한 U형 단면의 강박스 거더로서 다경간 교량의 연속지점부에 설치되는 부위에 격판(130)이 더 설치되며,
    상기 격판(130)은 하부플랜지(110), 양 측판(120)에 저면과 양 측면이 접하도록 지점부수직격판(131)과 지점부수직격판(131) 상면에 형성된 지점부수평격판(132)을 포함하여 형성되며,
    상기 지점부수직격판(131)은 수직판으로서 높이가 양 측판의 프리스트레스트 개단면 강박스거더의 T형 단면의 양 측판(120)에 있어 복부 높이에 해당되도록 형성시켜 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 연속지점부에 발생하는 부모멘트에 저항할 수 있도록 하면서 연속지점부긴장재(150b)에 의한 긴장력이 지점부수직격판(131)을 통해 하부플랜지(110)와 지점부수직격판(131)의 하부에 일정한 두께로 형성된 연속지점부콘크리트(160)에 전달되도록 하는 프리스트레스트 개구형 강박스거더.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 지점부수평격판(132)은 지점부수직격판(131)의 상면에 수평판 형태로 형성된 것으로서 연속지점부를 수평방향으로 보강하는 역할을 하면서, 긴장재에 의한 응력분산을 위해 중앙사각판을 기준으로 양 측방향(종방향)으로 더 연장되도록 하되 수평으로 개방부가 종방향으로 향하도록 U형 확장지점부수평격판(133)을 지점부수평격판(132)과 일체로 형성시키는 프리스트레스트 개구형 강박스거더.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 연속지점부긴장재(150b)는 새들역할을 하는 긴장재유도구(140)에 의하여 지점부수평격판(132)에 상방으로 만곡되도록 설치되며,
    상기 긴장재유도구(140)는 지점부수평격판(132)에 적어도 2개가 서로 마주보도록 형성된 일측 삽입관통홀(141)과 타측 삽입관통홀(142)에 긴장재가 상방만곡 유도되는 아치형만곡구(143)를 포함하는 프리스트레스트 개구형 강박스거더.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연속지점부긴장재(150b)는 연속지점부에 발생하는 부모멘트에 저항하기 위하여 지점부수평격판(132)의 일측 삽입관통홀(141)과 타측 삽입관통홀(142)에 긴장재가 상방만곡 유도되는 아치형만곡구(143)를 경유하여 역 V형으로 배치되어
    하부플랜지(110) 상면에 서로 종방향으로 이격되어 형성되는 것으로서, 서로 종방향으로 서로 이격되어 횡방향으로 연장 형성되며 관통홀(172) 이 형성된 내부격판(171);과 상기 관통홀(172)이 노출되도록 내부격판(171) 사이사이에 형성된 콘크리트(173);를 포함하는 양 강합성정착블록(170)에 연속지점부긴장재(150b)가 긴장 후 정착되도록 하는 프리스트레스트 개구형 강박스거더.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 연속지점부긴장재(150b)는 중앙부긴장재(150a)가 긴장 및 정착된 강합성정착블록(170)을 관통하여 타측면에 긴장 및 정착되도록 하여 연속지점부를 기준으로 중앙부긴장재(150a)와 연속지점부긴장재(150b)가 양 강합성정착블록(170)의 일측면과 타측면에 교차 정착되도록 하는 프리스트레스트 개구형 강박스거더.
  9. 삭제
  10. (a) 다경간 교량의 연속지점부에 설치되는 부위에 격판(130)이 더 설치되며, 상기 격판(130)은 하부플랜지(110), 양 측판(120)에 저면과 양 측면이 접하도록 지점부수직격판(131)과 지점부수직격판(131) 상면에 형성된 지점부수평격판(132)을 포함하여 형성되도록 하되, 상기 지점부수직격판(131)은 수직판으로서 높이가 양 측판의 프리스트레스트 개단면 강박스거더의 T형 단면의 양 측판(120)에 있어 복부 높이에 해당되도록 형성시켜 프리스트레스트 개단면 강박스거더(100)의 연속지점부에 발생하는 부모멘트에 저항할 수 있도록 하면서 연속지점부긴장재(150b)에 의한 긴장력이 지점부수직격판(131)을 통해 하부플랜지(110)와 지점부수직격판(131)의 하부에 일정한 두께로 형성된 연속지점부콘크리트(160)에 전달되도록 하는 하부플랜지(110) 및 양 측판(120)을 포함한 U형 단면의 강박스 거더인 프리스트레스트 개구형 강박스거더를 제작하는 단게;
    (b) 상기 제작된 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 양 교대(210)와 교각(220) 상면에 거치시키고, 상부에 슬래브(300)를 시공하는 단계;를 포함하여, 프리스트레스트 개구형 강박스거더(100)를 연속지점부가 형성되는 다경간 교량으로 시공하는 프리스트레스트 개구형 강박스거더를 이용한 교량시공방법.
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