KR101656492B1 - 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강재-콘크리트 합성거더의 제작에 있어 거푸집 공정을 배제할 수 있을 뿐만 아니라, 강재-콘크리트의 합성 및 다단계 프리스트레싱의 도입을 용이하게 할 수 있는 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강재-콘크리트 합성거더의 제작에 있어 거푸집 공정을 배제할 수 있을 뿐만 아니라, 강재-콘크리트의 합성 및 다단계 프리스트레싱의 도입을 용이하게 할 수 있는 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 거더(girder)는 교량 등과 같은 토목구조물의 바닥판을 지지하기 위한 것으로, 이의 실시예로서 일정한 간격에 따라 건설되는 교량의 하부를 지지하는 기둥의 상측 바닥면 등에 설치될 수 있다.
상기에 기재된 거더는 구성에 따라 크게 콘크리트거더와 강합성거더로 분류할 수 있다.
상기 콘크리트거더는 거푸집 작업을 통해 콘크리트를 타설 및 양생하여 제작하는 것을 특징으로 하며, 그 구성은 몸체의 기둥을 이루는 웨브가 수직방향으로 형성되고, 상기 웨브의 상부에는 상부플랜지가 일체로 형성되며, 상기 웨브의 하부에는 하부플랜지가 일체로 형성되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 콘크리트거더와 유사한 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0033221호("프리스트레스트 콘크리트 거더", 2015.04.01.)에 제시되었다.
이 때, 상기 콘크리트거더는 상부플랜지에 가해지는 바닥판의 하중에 의해 하부플랜지로 전달되는 압력 때문에, 상기 하부플랜지에서 요구되는 허용응력이 보강되어야 한다.
그러므로 상기 콘크리트거더는 최대 인장력에 의한 하부플랜지의 파손을 방지하기 위하여 하부플랜지 내부에 강연선을 구비하여, 거더의 상부에서 발생하는 수직하중에 의해 거더가 휨을 겪으면서 하부에 작용하는 인장력에 대응하도록 하부플랜지에 압축력을 가하는 프리스트레싱(prestressing) 작업을 수행하게 된다.
그러나 상기 콘크리트거더는 제작과정에서 거푸집의 설치작업과 콘크리트 타설 작업 및 콘크리트 양생 작업, 거푸집의 제거 작업을 수행해야 하므로, 제작 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
즉, 상기 콘크리트거더는 제작에 있어 거푸집의 설치 및 해체로 인한 제작기간과 제작비용이 많이 소모되는 문제점이 있다.
또한, 상기 거푸집의 설치 및 해체 작업 시 발생되는 안전사고로 인하여 야기되는 인명 피해 및 물질적 피해가 발생하는 문제점이 있다.
상기 콘크리트거더와 다른 분류인 강거더는 강재로 이루어진 복부판과 상부플랜지 및 하부플랜지로 이루어지며, 상기 콘크리트거더와 같이 상부플랜지의 상부에 바닥판이 형성되고, 상기 바닥판에 의한 하중을 상부플랜지의 상부에서 받아 지지하는 구조이다.
상기 강거더는 현장 투입이 용이하며, 현장 조건에 따른 거더의 제작이 쉬운 장점이 있다.
그러나 강거더는 구조상 바닥판의 하중에 의해 상푸플랜지에 압축력이 발생하게 되며, 이는 거더에 비틀림 현상이 발생하므로 불안정해지거나 플랜지판의 국부좌굴로 인해 파손될 우려가 있다.
그러므로 강거더는 강재로 이루어져 휨과 비틀림이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여, 강거더의 하부플랜지 하부에 콘크리트를 타설하여 보강하고 있는 실정이다.
특히, 하푸플랜지에 프리스트레스를 도입할 수 있도록 함으로써, 하부플랜지에서 발생하는 인장력에 대한 강성을 보강하고 있다.
강재와 콘크리트가 합성된 종래의 I자형 합성거더는 강재로 이루어진 하부플랜지에 콘크리트부가 둘러싸도록 합성시키고, 상기 콘크리트부에 강연선을 이용한 압축 프리스트레스를 도입하여 강성을 증대시키는 형식이다.
상기에 기재된 합성거더와 유사한 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0117077호("프리스트레스트 강합성 거더의 제작장치", 2014.10.07.)에 제시되었다.
그러나 종래의 합성거더는 후판의 절단작업으로 인해 낭비되는 후판의 조각들이 발생함으로써, 재료의 이용성이 떨어질 뿐만 아니라, 제작장에서 거더가 제작되어 오는 경우, 현장 연결에 따른 연결성 부분에서 성능 확보가 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 합성거더는 제작장에서 강재를 분절하여 제작하고, 현장에서 I형 강재를 용접하여 연결한 후, 하부에 거푸집을 설치하여 콘크리트를 합성시켜 프리스트레스를 도입하여 제작하는 방법도 사용되고 있으나, 이는 현장 작업장의 확보가 어려울 뿐만 아니라, 거푸집 작업으로 인해 비용이 증가되고, 제작기간이 연장되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 후판의 폭방향 양단에서 상부방향으로 절곡되어 형성되는 상부플랜지와 하부플랜지를 포함하는 단위판형거더를 포함함으로써, 별도 거푸집의 설치 없이 콘크리트부재를 타설하여 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 단위판형거더들을 길이방향으로 연결하여 형성하되, 상기 단위판형거더들이 연결되는 연결부를 기준으로 길이방향 이격되어 배치되는 고정부재에 의해 형성되는 판형거더연결부를 포함하는 전체판형거더에 콘크리트부재를 부분적으로 타설하여 합성거더를 형성함으로써, 프리스트레싱을 다단계로 구현할 수 있는 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 제작 방법은 길이방향으로 소정의 길이를 갖는 상부후판가로부와, 상기 상부후판가로부 폭방향 양단에서 상부방향으로 절곡되어 형성되는 상부후판세로부와, 상기 상부후판가로부와 상부후판세로부에 의해 형성되는 상부공간부를 포함하는 상부플랜지와,상기 상부후판가로부 하부방향으로 평행하게 이격되어 배치되는 하부후판가로부와, 상기 하부후판가로부 폭방향 양단에 상부방향으로 절곡되어 형성되는 하부후판세로부와, 상기 하부후판가로부와 하부후판세로부에 의해 형성되는 하부공간부를 포함하는 하부플랜지와, 상기 상부후판가로부 하부와 상기 하부후판가로부 상부에 수직하게 접합되어 형성되는 웨브판을 포함하는 단위판형거더를 형성하는 단위판형거더 형성단계, 상기 단위판형거더를 길이방향으로 연결하는 단위판형거더 연결단계, 상기 상부공간부 및 하부공간부에 상기 단위판형거더들이 연결되는 연결부를 기준으로 길이방향으로 이격되어 상기 상부공간부와 하부공간부를 복수의 공간으로 분할하는 고정부재를 배치하여 형성되는 판형거더연결부를 포함하는 전체판형거더를 형성하는 전체판형거더 형성단계, 상기 전체판형거더를 선택되는 지점에 거치하는 전체판형거더 거치단계, 강연선을 포함하는 쉬스관을 상기 고정부재에 고정하여 배치하는 강연선 배치단계, 상기 상부공간부와 하부공간부에 형성된 복수의 공간 중 상기 판형거더연결부 이외의 상부공간부 또는 하부공간부 중 선택되는 일부에만 콘크리트부재를 타설하는 콘크리트부재 타설단계, 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부 공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부에서 단계적으로 프리스트레싱 재하 작업을 수행하는 단계프리스트레싱 작업단계 및 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 전체에 콘크리트부재를 타설하거나, 또는 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 중 일부에 콘크리트부재를 타설하여 합성거더를 완성하는 합성거더 완성단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 제작 방법은 길이방향으로 소정의 길이를 갖는 상부후판가로부와, 상기 상부후판가로부 폭방향 양단에서 상부방향으로 절곡되어 형성되는 상부후판세로부와, 상기 상부후판가로부와 상부후판세로부에 의해 형성되는 상부공간부를 포함하는 상부플랜지와, 상기 상부후판가로부 하부방향으로 평행하게 이격되어 배치되는 하부후판가로부와, 상기 하부후판가로부 폭방향 양단에 상부방향으로 절곡되어 형성되는 하부후판세로부와, 상기 하부후판가로부와 하부후판세로부에 의해 형성되는 하부공간부를 포함하는 하부플랜지와, 상기 상부후판가로부 하부와 상기 하부후판가로부 상부에 수직하게 접합되어 형성되는 웨브판을 포함하는 단위판형거더를 형성하는 단위판형거더 형성단계, 상기 단위판형거더들이 연결될 지점의 상기 상부공간부와 하부공간부에 상기 단위판형거더들이 연결되는 연결부를 기준으로 길이방향으로 이격되어 상기 상부공간부와 하부공간부를 복수의 공간으로 분할하는 고정부재를 배치하는 고정부재 배치단계, 강연선을 포함하는 쉬스관을 상기 고정부재에 고정하여 배치하는 강연선 배치단계, 상기 상부공간부와 하부공간부에 형성된 복수의 공간 중 상기 판형거더연결부 이외의 상부공간부 또는 하부공간부 중 선택되는 일부에만 콘크리트부재를 타설하는 콘크리트부재 타설단계, 거치되기 위한 선택되는 지점에서 상기 단위판형거더를 길이방향으로 연결하여 판형거더연결부를 포함하는 전체판형거더를 형성하는 전체판형거더 형성단계, 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부 공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부에서 단계적으로 프리스트레싱 재하 작업을 수행하는 단계프리스트레싱 작업단계 및 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 전체에 콘크리트부재를 타설하거나, 또는 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 중 일부에 콘크리트부재를 타설하여 합성거더를 완성하는 합성거더 완성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 제작 방법은 길이방향으로 소정의 길이를 갖는 상부후판가로부와, 상기 상부후판가로부 폭방향 양단에서 상부방향으로 절곡되어 형성되는 상부후판세로부와, 상기 상부후판가로부와 상부후판세로부에 의해 형성되는 상부공간부를 포함하는 상부플랜지와, 상기 상부후판가로부 하부방향으로 평행하게 이격되어 배치되는 하부후판가로부와, 상기 하부후판가로부 폭방향 양단에 상부방향으로 절곡되어 형성되는 하부후판세로부와, 상기 하부후판가로부와 하부후판세로부에 의해 형성되는 하부공간부를 포함하는 하부플랜지와, 상기 상부후판가로부 하부와 상기 하부후판가로부 상부에 수직하게 접합되어 형성되는 웨브판을 포함하는 단위판형거더를 형성하는 단위판형거더 형성단계, 상기 단위판형거더들이 연결될 지점의 상기 상부공간부와 하부공간부에 상기 단위판형거더들이 연결되는 연결부를 기준으로 길이방향으로 이격되어 상기 상부공간부와 하부공간부를 복수의 공간으로 분할하는 고정부재를 배치하는 고정부재 배치단계, 강연선을 포함하는 쉬스관을 상기 고정부재에 고정하여 배치하는 강연선 배치단계, 상기 상부공간부와 하부공간부에 형성된 복수의 공간 중 상기 판형거더연결부 이외의 상부공간부 또는 하부공간부 중 선택되는 일부에만 콘크리트부재를 타설하는 콘크리트부재 타설단계, 거치되기 위한 선택되는 지점에서 상기 단위판형거더를 길이방향으로 연결하여 판형거더연결부를 포함하는 전체판형거더를 형성하는 전체판형거더 형성단계, 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부 공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부에서 단계적으로 프리스트레싱 재하 작업을 수행하는 단계프리스트레싱 작업단계 및 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 전체에 콘크리트부재를 타설하거나, 또는 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 중 일부에 콘크리트부재를 타설하여 합성거더를 완성하는 합성거더 완성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 판형거더연결부는 상기 단위판형거더들이 길이방향으로 연결되도록 상기 연결부에 부착되는 연결후판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정부재는 다수의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 상부공간부는 길이방향으로 형성되는 쉬스관이 상기 고정부재에 고정되어 형성되며, 상기 쉬스관 내부에는 강연선이 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 하부공간부는 길이방향으로 형성되는 쉬스관이 상기 고정부재에 고정되어 형성되며, 상기 쉬스관 내부에는 강연선이 구비되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법은 후판의 폭방향 양단에서 상부방향으로 절곡되어 형성되는 상부플랜지와 하부플랜지를 포함하는 단위판형거더를 포함함으로써, 거푸집의 설치 없이 콘크리트부재를 타설하여 합성거더를 형성할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법은 단위판형거더의 상부플랜지와 하부플랜지에 콘크리트부재를 형성하여 합성거더를 형성함으로써, 내하력을 보강할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법은 단위판형거더를 단순한 절곡작업으로 내부에 콘크리트부재를 타설하여 합성거더를 형성함으로써, 작업장에서의 제작이 용이하며, 이에 따른 제품의 품질과 현장 운송의 용이성이 우수한 장점이 있다.
또, 본 발명에 다른 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법은 상기 단위판형거더들이 길이방향으로 연결되어 형성되되, 상기 단위판형거더들이 연결되는 연결부를 기준으로 길이방향 이격되어 배치되는 고정부재에 의해 형성되는 판형거더연결부를 포함하는 전체판형거더를 형성함으로써, 소요의 프리스트레싱을 다단계로 구현할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법은 프리스트레싱을 다단계로 구현할 수 있음으로써, 상기 전체판형거더를 형성하는 각각의 단위합성거더의 위치별로 소요 강성을 줄일 수 있어 재료의 사용과 단면을 형성함에 효율을 높일 수 있으며, 최적 설계를 용이하게 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 하부 프리스트레싱으로 인해 상부 콘크리트에 과도한 인장력과 균열의 발생을 방지하여 전체 합성거더의 내구성을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법은 판형거더연결부를 포함함으로써, 긴장력 도입이 상대적으로 강한 중앙 부분에 상부에 타설되는 콘크리트부재에 과도한 인장응력이 발생될 우려가 있는 경우, 콘크리트부재를 타설하지 않을 수 있는 선택적 장점이 있다.
또, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법은 상기 판형거더연결부를 포함함으로써, 상기 판형거더연결부에 의해 나뉘어진 각각의 상부공간부 및 하부공간부에 콘크리트부재의 타설시기와 단계의 조정이 가능하여 단계적 응력 도입에 대한 최적 설계를 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 단위판형거더를 나타낸 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 전체판형거더를 나타낸 도면.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 전체판형거더에 단계적 프리스트레싱 도입을 위한 콘크리트부재의 타설을 나타낸 도면.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 단위판형거더를 나타낸 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 전체판형거더를 나타낸 도면.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 전체판형거더에 단계적 프리스트레싱 도입을 위한 콘크리트부재의 타설을 나타낸 도면.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 단위판형거더를 나타낸 도면.
이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더(1000)는 다수의 단위판형거더(110)들이 길이방향으로 연결되어 형성되는 전체판형거더(100)를 포함하되, 상기 전체판형거더(100)는 상기 단위판형거더(110)들이 연결되는 연결부에 형성되는 판형거더연결부(120)를 포함하고, 상기 전체판형거더(100)에 단계적으로 콘크리트부재(200)를 타설하여 합성거더를 형성함으로써, 다단계로 프리스트레싱(prestressing)을 할 수 있는 특징을 가진다.
이에 대해 좀 더 상세하게 설명하자면, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 단위판형거더(110)는 상부플랜지(111)와 하부플랜지(112) 및 상기 상부플랜지(111)와 하부플랜지(112)에 접합되어 고정하는 웨브판(113)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 웨브판(113) 상부에는 상부플랜지(111)가 형성되고, 상기 웨브판(113) 하부에는 하부플랜지(112)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부플랜지(111)는 길이방향으로 소정의 길이를 갖는 상부후판가로부(111-1)를 포함하며, 상기 상부후판가로부(111-1) 폭방향 양단에서 상부방향으로 절곡되어 형성되는 상부후판세로부(111-2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 상부플랜지(111)는 상기 상부후판가로부(111-1)와 상부후판세로부(111-2)에 의해 형성되며 콘크리트부재(200)의 타설이 가능한 상부공간부(111-3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 상부플랜지(111)는 전체적인 모양이 U자형을 이루는 특징을 가지며, 콘크리트부재(200)는 U자형의 상부플랜지(111) 내부로 타설되어 내부공간을 형성할 수 있다.
상기 하부플랜지(112)는 상기 상부후판가로부(111-1) 하부방향으로 평행하게 이격되어 배치되는 하부후판가로부(112-1)와 상기 하부후판가로부(112-1) 폭방향 양단에 상부방향으로 절곡되어 형성되는 하부후판세로부(112-2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 하부플랜지(112)는 상기 하부후판가로부(112-1)와 하부후판세로부(112-2)에 의해 형성되며 콘크리트부재(200)의 타설이 가능한 하부공간부(112-3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 하부플랜지(112)는 상기 상부플랜지(111)와 같이, 전체적인 U자형을 이루는 특징으로 가지며, 콘크리트부재(200)는 U자형의 하부플랜지(112) 내부로 타설되어 내부공간을 형성할 수 있다.
상기 웨브판(113)은 후판으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 상부플랜지(111)의 상부후판가로부(111-1) 하부와 상기 하부플랜지(112)의 하부후판가로부(112-1) 상부에 수직하게 접합되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 웨브판(113)은 상기 상부후판가로부(111-1)와 하부후판가로부(112-1)에 수직하게 접합되어 형성됨으로서, 상기 상부플랜지(111) 및 하부플랜지(112)를 지지하는 역할을 한다.
이 때, 상기 웨브판(113)은 상기 단위판형거더(110)에 가해지는 수직하중에 내하력을 증가시키도록 하기 위해 하나 이상 배치될 수 있으며, 높이방향 형고를 낮게 형성하여 교량의 안전성을 확보하는 효과를 획득할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 현장조건에 부합하는 다양한 형고를 가지는 웨브판의 실시예가 가능함은 물론이다.
상기 웨브판(113)은 상부플랜지(111)와 하부플랜지(112)를 지지하는 구조로 형성되므로, 상기 단위판형거더(110)의 안정성을 확보하기 위해 적정 간격을 두고 웨브판(113) 단면에 수직하게 배치되는 수직보강재를 채용하거나, 상기 상부후판가로부(111-1) 및 하부후판가로부(112-1)의 두께보다 두꺼운 두께를 가지는 후판으로 이루어질 수 있다.
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더(1000)의 단위합성거더(110)는 상기 상부플랜지(111)의 상부공간부(111-3)와 상기 하부플랜지(112)의 하부공간부(112-3)에 콘크리트부재(200)가 선택되어 타설됨으로써, 상기 상부플랜지(111) 및 하부플랜지(112)의 내하력을 보강할 수 있는 장점이 있는 합성거더이며, 상기 상부플랜지(111)와 하부플랜지(112)는 타설된 콘크리트부재(200)를 감싸는 구조로서, 이는 일체성이 향상되어 안정적인 결합구조를 이룰 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 상부후판세로부(111-2) 및 하부후판세로부(112-2)가 상부방향으로 절곡되어 형성되고, 이에 의해 형성되는 상부공간부(111-3) 및 하부공간부(112-3)에 콘크리트부재(200)가 타설되어 형성됨으로써, 콘크리트부재(200)를 타설하기 위한 별도의 거푸집 설치가 필요하지 않으므로, 제작 시간 및 제작 효율성을 높일 뿐만 아니라, 안전사고의 발생을 억제하여 인명피해 및 물질적 피해를 방지할 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전체판형거더(100)의 상기 판형거더연결부(120)는 상기 단위판형거더(110)들이 길이방향으로 연결되는 연결부를 기준으로 길이방향으로 이격되어 상기 상부공간부(111-3)와 하부공간부(112-3)에 배치되는 고정부재(121)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 판형거더연결부(120)는 상기 단위판형거더(110)들이 길이방향으로 연결되도록 상기 연결부에 부착되는 연결후판(122)을 포함할 수 있다.
다만, 상기 연결후판(112)은 상기 단위판형거더(110)들의 연결을 위한 하나의 실시예로서, 상기 연결후판(112) 이외에 다양한 단위판형거더(110)들의 연결 장치 또는 연결 방법의 실시예가 가능함은 물론이다.
아울러, 상기 고정부재(121)는 필요에 따라 다수의 관통홀이 형성될 수 있으며, 이는 프리스트레싱 작업을 위한 강연선(1-1)이 포함된 쉬스관(1)이 고정되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 하부플랜지(112)의 하부공간부(112-3)는 길이방향으로 형성되는 쉬스관(1)이 상기 고정부재(121)에 고정되어 형성되는 것을 특징으로 하며, 현장 조건 및 환경에 따라 상기 상부플랜지(111)의 상부공간부(111-3)에도 길이방향으로 형성되는 쉬스관(1)이 상기 고정부재(121)에 고정되어 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 상부플랜지(111)와 하부플랜지(112)는 선택적으로 필요하다면, 상기 상부공간부(111-3)와 하부공간부(112-3)에 상기 강연선(1-1)이 구비된 쉬스관(1)을 설치한 후에, 콘크리트부재(200)를 타설하여 콘크리트부재(200)를 양생하는 것이 바람직하다.
이는 도 3에 상기 전체판형거더(100) 전반적으로 형성되는 강연선을 포함하는 쉬스관(1)이 설치될 수 있으며, 일부의 단위판형거더(110)에만 강연선을 포함하는 쉬스관(1)이 구비될 수 있다.
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더(1000)의 전체판형거더(100)는 상기 단위판형거더(110)가 연결된 연결부위마다 형성되는 판형거더연결부(120)를 포함하며, 이는 판형거더연결부(120)마다 필요한 만큼의 쉬스관(1) 배치 및 긴장력(緊張力)의 도입을 용이하게 하는 장점이 있다.
이는 긴장력을 최적의 상황으로 도입할 수 있도록 제어가 가능하여 일괄 긴장 시에 취약한 부분에 대한 일시적 보강을 피할 수 있으며, 이는 영구적으로 불필요한 보강 철근량이나 콘크리트부재(200)의 크기를 최소화시켜 경제적으로 효율적인 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더(1000)는 전체판형거더(100)를 형성하도록 길이방향으로 연결되는 단위판형거더(110) 사이에 판형거더연결부(120)를 포함함으로써, 합성거더의 형성을 위한 콘트리트부재(200)의 선택적인 부분 타설이 가능할 뿐만 아니라, 프리스트레싱 양에 따라 강연선(1-1)을 다단계 프리스트레싱 합성거더(1000) 중간에 부분 장착할 수 있는 장점이 있다.
물론, 상기 고정부재(121)는 긴장력 도입을 유리하게 하기 위한 장소에만 구비될 수 있으며, 상기 고정부재(121)에 의해 형성되는 판형거더연결부(120) 또한 선택되는 위치에 부분 형성 가능함은 물론이다.
상기에 기재된 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 전체판형거더(1000)는 상기 단위판형거더(110) 및 그들의 연결에 의해 형성되는 판형거더연결부(120)를 포함하는 전체판형거더(100)가 강재로 형성되고, 상기 전체판형거더(100)의 선택되는 곳에 콘크리트부재(200)가 타설되는 합성거더이나, 합성거더가 형성되는 위치 또는 목적에 부합하거나 그에 준하는 강도를 견디는 재료라면 강재 이외에 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastics, FRP) 등 다양한 소재의 실시예가 가능함은 물론이다.
<제1실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법>
제1실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법은 크게 단위판형거더 형성단계, 단위판형거더 연결단계, 전체판형거더 형성단계, 전체판형거더 거치단계, 강연선 배치단계, 콘크리트부재 타설단계, 단계프리스트레싱 작업단계 및 합성거더 완성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 단위판형거더 형성단계는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기에 기재된 상부플랜지(111)와 하부플랜지(112)를 구성하고, 상기 상부플랜지(111)의 상부후판가로부(111-1)와 상기 하부플랜지(112)의 하부후판가로부(112-1) 상부를 웨브판(113)을 이용하여 수직하게 접합하여 단위판형거더(110)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 단위판형거더 연결단계는 상기 단위판형거더(110)를 길이방향으로 연결하는 것을 특징으로 하며, 상기에 기재된 연결후판(112)을 포함하는 연결 장치 및 연결 방법을 이용하여 상기 단위판형거더(110)들을 서로 연결하는 것을 특징으로 한다.
상기 전체판형거더 형성단계는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부플랜지(111)의 상부공간부(111-3) 및 하부플랜지(112)의 하부공간부(112-3)에 고정부재(121)를 배치하여 판형거더연결부(120)를 형성함으로써, 상기 단위판형거더(110)들이 연결되되, 그 사이에 형성되는 판형거더연결부(120)를 포함하는 전체판형거더(100)를 형성하는 단계이다.
이 때, 상기 고정부재(121)는 상기 전체판형거더 형성단계에서 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 단위판형거더 형성단계에서 미리 형성하여 상기 단위판형거더(110)들을 연결할 수 있는 등 다양한 실시예가 가능하며, 상기 고정부재(121)를 상기 전체판형거더 형성단계에서 형성할 경우, 고정부재(121)를 대신하는 임시부재를 상기 단위판형거더 형성단계에서 구비하는 것이 바람직하나, 한정하지 않고 다양한 실시예가 가능하다.
상기 전체판형거더 거치단계는 상기 전체판형거더 형성단계에서 형성된 전체판형거더를 선택되는 지지점에 거치하는 단계이며, 이 때 거치되는 지지점은 합성거더의 형성을 위해 상부공간부(111-3) 및 하부공간부(112-3)에 타설하는 콘크리트부재(200) 자중에 의한 프리플렉스 효과를 고려하여 단순지지조건을 포함한 다양한 지지조건을 적용할 수 있다.
상기 강연선 배치단계는 선택되는 수의 강연선(1-1)을 포함하는 쉬스관(1)을 상기 고정부재(121)에 고정하여 배치하는 작업을 수행하는 단계이며, 상기에 기재된 바와 같이, 고정부재(121)를 대신하여 임시부재를 적용할 경우에는 임시부재에 배치할 수 있다.
상기 콘크리트부재 타설단계는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 선택되는 상기 상부공간부(111-3)와 하부공간부(112-3)에 콘크리트부재(200)를 타설하는 단계인 것을 특징으로 한다.
이 때, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 상부공간부(111-3)의 한 부분에는 콘크리트부재(200)가 타설되지 않을 수 있는데, 이의 경우 하부플랜지(112) 긴장력 도입이 상대적으로 강한 중앙부일 경우, 상부공간부(111-3)에 타설되는 콘크리트부재(200)에 과도한 인장응력이 발생되는 우려가 있을 경우, 콘크리트부재(200)가 타설되지 않을 않고 후단에서 적절히 선택되어 콘크리트부재(200)를 타설할 수 있다.
또한, 상부공간부(111-3) 및 하부공간부(112-3)에 콘크리트를 타설하는 콘크리트부재 타설단계에서 전체판형거더(100)에만 선하중(프리플렉스)이 도입되는데, 단계적 응력도입에 대한 최적 설계를 도모하기 위해 상기 선하중의 양을 조절 위한 콘크리트부재 타설량을 조정하기 위해서 고정부재(210)로 나뉘어진 각각의 상부공간부(111-3) 및 하부공간부(112-3)의 타설시기와 단계의 조정이 가능하다.
상기 단계프리스트레싱 작업단계는 상기 콘크리트부재 타설단계에서 타설된 콘크리트부재(200)의 양생이 완료되면, 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재(200)가 타설되지 않은 상기 상부공간부와 하부공간부 및 판형거더연결부에서 단계적으로 프리스트레싱 재하 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 합성거더 완성단계는 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재(200)가 타설되지 않은 상기 상부공간부와 하부공간부 및 판형거더연결부에 콘크리트부재(200)를 마저 타설하여 합성거더를 완성하는 단계이다.
이 때, 상기 합성거더 완성단계는 여러 하중 등의 인자들을 고려하여 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 상부공간부(113)와 하부공간부(123) 및 판형거더연결부(120) 전체에 콘크리트부재를 타설하거나, 선택적인 부분에 타설하여 합성거더를 완성할 수 있다.
<제2실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법>
제2실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법은 단위판형거더(110)에 고정부재(121) 또는 임시부재를 배치하고, 상기 고정부재(121) 또는 임시부재 내측의 상부공간부(111-3) 및 하부공간부(112-3)에 콘크리트부재(200)를 타설한 후, 거치시키고자 하는 지점에서 연결하여 다단계 프리스트레싱 합성거더를 완성하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 상세하게 설명하자면, 제2실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법은 크게 단위판형거더 형성단계, 고정부재 배치단계. 강연선 배치단계, 콘크리트부재 타설단계, 전체판형거더 형성단계, 단계프리스트레싱 작업단계 및 합성거더 완성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단위판형거더 형성단계는 제1실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법과 동일하므로, 생략한다.
상기 고정부재 배치단계는 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 단위판형거더(110)들이 연결될 지점의 상기 상부공간부(111-3)와 하부공간부(112-3)에 상기 고정부재(121)를 배치하는 것을 특징으로 한다.
즉, 단위판형거더(110)들이 서로 연결되는 지점에 고정부재(121) 또는 임시부재를 배치하여 후단에서 연결될 시, 판형거더연결부(120)를 형성하기 위함이다.
이 때, 상기에 기재된 바와 같이, 상기 고정부재 배치단계는 고정부재일 수 있으며, 이에 준하는 임시부재로 형성 가능하다.
상기 강연선 배치단계는 상기에 기재된 바와 같이, 선택되는 수의 강연선(1-1)을 포함하는 쉬스관(1)을 상기 고정부재(121)에 배치하는 단계이며, 상기 강연선 배치단계가 필요하지 않은 상부고정부(111-3) 또는 하부고정부(112-3)에는 상기에 기재된 바와 같이, 고정부재 외에 임시부재 등을 이용할 수 있다.
상기 콘크리트부재 타설단계는 상기 단위판형거더의 선택되는 상부공간부(111-3) 및 하부공간부(112-3)에 콘크리트부재를 타설하는 단계이되, 이 때, 단계 프리스트레싱 재하 작업을 위해, 판형거더연결부(120)를 제외한 고정부재(121) 내측의 상부공간부(111-3) 및 하부공간부(112-3)에 콘크리트부재를 타설하는 단계이다.
상기 전체판형거더 형성단계는 전체판형거더(100)가 선택되는 지점에 거치되도록 상기 단위판형거더(110)를 길이방향으로 연결하여 판형거더연결부(120)를 포함하는 전체판형거더(100)를 형성하는 단계이다.
상기 단계프리스트레싱 작업단계 및 합성거더 완성단계는 상기에 기재된 제1실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
상기에 기재된 바와 같이, 제1실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법은 단위판형거더(110)들을 연결하여 판형거더연결부(120)를 포함하는 전체판형거더(100)를 형성하고, 상기 전체판형거더(100)를 원하는 곳에 거치시킨 후, 콘크리트부재(200)를 단계적으로 타설하면서 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더를 완성하는 것을 특징으로 한다.
제2실시예에 의한 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법은 단위판형거더(110)에 고정부재(121) 또는 임시부재를 미리 구비하여 콘크리트부재(200)를 타설하고, 원하는 곳에 거치되도록 콘크리트부재가 타설된 단위판형거더를 연결하여 전체판형거더를 형성한 후, 콘크리트부재를 단계적으로 타설하면서 본 발명에 따른 다단계 프리스트레싱 합성거더를 완성하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
1000 : 다단계 프리스트레싱 합성거더
100 : 전체판형거더
110 : 단위판형거더
111 : 상부플랜지 111-1 : 상부후판가로부
111-2 : 상부후판세로부 111-3 : 상부공간부
112 : 하부플랜지 112-1 : 하부후판가로부
112-2 : 하부후판세로부 112-3 : 하부공간부
113 : 웨브판
120 : 판형거더연결부
121 : 고정부재
122 : 연결후판
200 : 콘크리트부재
1 : 쉬스관
1-1 : 강연선
100 : 전체판형거더
110 : 단위판형거더
111 : 상부플랜지 111-1 : 상부후판가로부
111-2 : 상부후판세로부 111-3 : 상부공간부
112 : 하부플랜지 112-1 : 하부후판가로부
112-2 : 하부후판세로부 112-3 : 하부공간부
113 : 웨브판
120 : 판형거더연결부
121 : 고정부재
122 : 연결후판
200 : 콘크리트부재
1 : 쉬스관
1-1 : 강연선
Claims (7)
- 다단계 프리스트레싱 합성거더를 제작하는 방법에 있어서,
길이방향으로 소정의 길이를 갖는 상부후판가로부와, 상기 상부후판가로부 폭방향 양단에서 상부방향으로 절곡되어 형성되는 상부후판세로부와, 상기 상부후판가로부와 상부후판세로부에 의해 형성되는 상부공간부를 포함하는 상부플랜지와,
상기 상부후판가로부 하부방향으로 평행하게 이격되어 배치되는 하부후판가로부와, 상기 하부후판가로부 폭방향 양단에 상부방향으로 절곡되어 형성되는 하부후판세로부와, 상기 하부후판가로부와 하부후판세로부에 의해 형성되는 하부공간부를 포함하는 하부플랜지와,
상기 상부후판가로부 하부와 상기 하부후판가로부 상부에 수직하게 접합되어 형성되는 웨브판을 포함하는 단위판형거더를 형성하는 단위판형거더 형성단계;
상기 단위판형거더를 길이방향으로 연결하는 단위판형거더 연결단계;
상기 상부공간부 및 하부공간부에 상기 단위판형거더들이 연결되는 연결부를 기준으로 길이방향으로 이격되어 상기 상부공간부와 하부공간부를 복수의 공간으로 분할하는 고정부재를 배치하여 형성되는 판형거더연결부를 포함하는 전체판형거더를 형성하는 전체판형거더 형성단계;
상기 전체판형거더를 선택되는 지점에 거치하는 전체판형거더 거치단계;
강연선을 포함하는 쉬스관을 상기 고정부재에 고정하여 배치하는 강연선 배치단계;
상기 상부공간부와 하부공간부에 형성된 복수의 공간 중 상기 판형거더연결부 이외의 상부공간부 또는 하부공간부 중 선택되는 일부에만 콘크리트부재를 타설하는 콘크리트부재 타설단계;
상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부 공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부에서 단계적으로 프리스트레싱 재하 작업을 수행하는 단계프리스트레싱 작업단계; 및
상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 전체에 콘크리트부재를 타설하거나, 또는 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 중 일부에 콘크리트부재를 타설하여 합성거더를 완성하는 합성거더 완성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법.
- 다단계 프리스트레싱 합성거더를 제작하는 방법에 있어서,
길이방향으로 소정의 길이를 갖는 상부후판가로부와, 상기 상부후판가로부 폭방향 양단에서 상부방향으로 절곡되어 형성되는 상부후판세로부와, 상기 상부후판가로부와 상부후판세로부에 의해 형성되는 상부공간부를 포함하는 상부플랜지와,
상기 상부후판가로부 하부방향으로 평행하게 이격되어 배치되는 하부후판가로부와, 상기 하부후판가로부 폭방향 양단에 상부방향으로 절곡되어 형성되는 하부후판세로부와, 상기 하부후판가로부와 하부후판세로부에 의해 형성되는 하부공간부를 포함하는 하부플랜지와,
상기 상부후판가로부 하부와 상기 하부후판가로부 상부에 수직하게 접합되어 형성되는 웨브판을 포함하는 단위판형거더를 형성하는 단위판형거더 형성단계;
상기 단위판형거더들이 연결될 지점의 상기 상부공간부와 하부공간부에 상기 단위판형거더들이 연결되는 연결부를 기준으로 길이방향으로 이격되어 상기 상부공간부와 하부공간부를 복수의 공간으로 분할하는 고정부재를 배치하는 고정부재 배치단계;
강연선을 포함하는 쉬스관을 상기 고정부재에 고정하여 배치하는 강연선 배치단계;
상기 상부공간부와 하부공간부에 형성된 복수의 공간 중 상기 판형거더연결부 이외의 상부공간부 또는 하부공간부 중 선택되는 일부에만 콘크리트부재를 타설하는 콘크리트부재 타설단계;
거치되기 위한 선택되는 지점에서 상기 단위판형거더를 길이방향으로 연결하여 판형거더연결부를 포함하는 전체판형거더를 형성하는 전체판형거더 형성단계;
상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부 공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부에서 단계적으로 프리스트레싱 재하 작업을 수행하는 단계프리스트레싱 작업단계; 및
상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 전체에 콘크리트부재를 타설하거나, 또는 상기 콘크리트부재 타설단계에서 콘크리트부재가 타설되지 않은 상부공간부, 하부공간부 및 판형거더연결부 중 일부에 콘크리트부재를 타설하여 합성거더를 완성하는 합성거더 완성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 판형거더연결부는 상기 단위판형거더들이 길이방향으로 연결되도록 연결부에 부착되는 연결후판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 고정부재에는 다수의 관통홀이 형성되고,
상기 상부공간부 또는 하부공간부에는
길이방향으로 형성되는 쉬스관이 상기 고정부재에 고정되어 형성되며, 상기 쉬스관 내부에는 강연선이 구비되는 것을 특징으로 하는 다단계 프리스트레싱 합성거더의 제작 방법. - 삭제
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| KR1020150065115A KR101656492B1 (ko) | 2015-05-11 | 2015-05-11 | 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법 |
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| KR1020150065115A KR101656492B1 (ko) | 2015-05-11 | 2015-05-11 | 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법 |
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| KR1020150065115A KR101656492B1 (ko) | 2015-05-11 | 2015-05-11 | 다단계 프리스트레싱 합성거더 및 이의 제작 방법 |
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2015
- 2015-05-11 KR KR1020150065115A patent/KR101656492B1/ko active IP Right Grant
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