KR101667997B1 - 다중 성형식 합성보의 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강제(鋼製) 함체(函體)에 충전된 프리캐스트콘크리트제(precast concrete製) 기성(旣成) 보와 상부판체(11)가 상호 접합되는 합성보에 관한 것으로, 상단이 개방된 외판체(30) 내부에는 프리캐스트콘크리트가 충전되어, 기성 보를 형성하되, 외판체(30) 내부의 프리캐스트콘크리트 상단이 하측으로 이격되어 형성되고, 프리캐스트콘크리트 상단부 중앙에는 돌출부(51)가 형성되며, 외판체(30) 내부 상측 충전 콘크리트 및 슬래브(slab) 등의 상부판체(11)가 단일 콘크리트로 구성되는 것이다.
본 발명을 통하여 보 본체를 프리캐스트콘크리트로 구성함으로써 긴장재(25) 매입을 통한 단면 성능 개선 등 프리캐스트콘크리트 합성보의 다양한 이점을 최대한 확보하면서도, 슬래브 등 상부판체(11)와 보 본체를 실질적인 단일 구조체로 일체화할 수 있다.
본 발명을 통하여 보 본체를 프리캐스트콘크리트로 구성함으로써 긴장재(25) 매입을 통한 단면 성능 개선 등 프리캐스트콘크리트 합성보의 다양한 이점을 최대한 확보하면서도, 슬래브 등 상부판체(11)와 보 본체를 실질적인 단일 구조체로 일체화할 수 있다.
Description
본 발명은 강제(鋼製) 함체(函體)에 충전된 프리캐스트콘크리트제(precast concrete製) 기성(旣成) 보와 상부판체(11)가 상호 접합되는 합성보에 관한 것으로, 상단이 개방된 외판체(30) 내부에는 프리캐스트콘크리트가 충전되어, 기성 보를 형성하되, 외판체(30) 내부의 프리캐스트콘크리트 상단이 하측으로 이격되어 형성되고, 프리캐스트콘크리트 상단부 중앙에는 돌출부(51)가 형성되며, 외판체(30) 내부 상측 충전 콘크리트 및 슬래브(slab) 등의 상부판체(11)가 단일 콘크리트로 구성되는 것이다.
교량 상판 구조체 또는 건물 슬래브(slab) 등의 상부판체(11)를 지지하는 보에 있어서, 기성(旣成) 구조물인 보의 본체 상부에 직접 부착되는 현장타설 상부판체(11)를 구축함으로써, 보와 상부판체(11)의 단일 구조체 거동을 도모하는 합성보는 단면적 감축 및 자중 저감, 가시설 간소화 및 공기 단축 등의 다양한 장점을 가진다.
도 1은 다양한 형식의 합성보 대표 단면을 예시한 것으로, 동 도면의 상부에는 상부판체(11)와의 합성 이전의 보 본체가 도시되어 있으며, 동 도면의 하부에는 기성 보 본체와 상부판체(11)가 합성되어 계획 구조물이 완성된 상태가 도시되어 있다.
우선 도 1의 좌단에 도시된 합성보는 가장 단순한 형태의 합성보로서, 보 본체로서 형강(21)이 적용되고, 형강(21)의 상부 플랜지가 슬래브 등의 상부판체(11)에 매입되어 합성구조가 수립된다.
도 1의 형강(21) 적용 합성보 우측에는 보 본체로서 프리캐스트콘크리트로 사전 제작되고, 강선 또는 강봉 등의 긴장재(25)가 인장측 단면에 매입된 프리캐스트빔(22)이 적용되고 있는데, 프리캐스트빔(22)을 적용함으로써, 프리캐스트콘크리트를 통한 소재 및 단면 형상의 다변화를 도모할 수 있으며, 특히 매입 긴장재(25)를 통한 프리스트레스(prestress) 내지 포스트텐션(post-tension)을 도입함으로써, 구조적 성능을 제고할 수 있는데, 이러한 프리캐스트빔(22) 적용 합성보 관련 종래기술로는 공개특허 제2012-28762호를 들 수 있다.
한편, 도 1의 프리캐스트빔(22) 적용 합성보 우측에는 보 본체로서 강제판체(鋼製板體)(27)로 구성된 함체(函體)에 콘크리트를 충전하여 구성된 기성 보가 적용된 사례가 도시되어 있는데, 이 역시 프리캐스트빔(22) 적용 합성보의 일환으로 볼 수 있으나, 콘크리트를 포위하는 강제판체(27)가 인장재 역할을 수행하여 충전 콘크리트로서 실질적 무근 콘크리트를 적용할 수 있을 뿐 아니라, 단면적 축소 등 다양한 이점을 얻을 수 있다.
이러한, 콘크리트 충전 강제판체(27) 적용 합성보를 비롯한 종래의 프리캐스트빔(22) 적용 합성보는 그 구체적 형식을 막론하고 완성된 보 본체 상부에 슬래브 등의 상부판체(11)를 현장타설 방식으로 구성하게 되는 바, 기성 보 및 상부판체(11) 공히 콘크리트라는 물성상 동일 범주의 재료가 사용됨에도 불구하고, 역학적으로는 이종(異種) 재료로서 거동하는 한계가 있다.
즉, 슬래브 등의 상부판체(11)는 물론 기성 보 자체도 콘크리트로 제작됨에도 불구하고, 프리캐스트콘크리트로 완성된 기성 보의 상단부에 상부판체(11) 콘크리트가 타설되어 일종의 콜드조인트(cold joint)라 할 수 있는 불연속면이 형성될 수 밖에 없으며, 이러한 불연속면으로 인하여 기성 보 및 상부판체(11)간 활동을 비롯한 다양한 불요(不要) 거동이 초래되는 것이다.
이에, 기성 보 및 상부판체(11)간 긴밀한 부착 및 역학적 일체화를 도모하기 위하여, 도 1에서와 같은 전단연결재(剪斷連結材, shear connector)(12)가 적용될 수 있으나, 전단연결재(12)의 매설에도 불구하고 기성 보와 상부판체(11)간의 완벽한 일체화는 불가능한 한계가 있다.
또한, 통상 전단연결재(12)로는 양측 단부가 각각 기성 보 및 상부판체(11)에 매입되는 봉체(棒體) 또는 판체가 적용되는 바, 기성 보측은 물론 상부판체(11)측 공히 충분한 매입 깊이가 확보되어야 하며, 이러한 전단연결재(12)의 매입과정에서 콘크리트의 실질적 유효 단면이 잠식되고 배근을 비롯한 시공상 애로점이 배가되는 문제가 야기될 수 있다.
이에, 도 1의 우단에서와 같이, 슬래브 등 상부판체(11)를 지지하는 보로서, 프리캐스트빔(22) 등의 기성 보를 적용하지 않고, 강제(鋼製) 영구거푸집(28)을 적용하고, 상부판체(11)와 영구거푸집(28) 내부 콘크리트를 동시에 타설하는 방식이 개발되었으며, 관련 종래기술로는 특허 제416877호를 들 수 있다.
특허 제416877호를 비롯한 종래의 영구거푸집(28) 적용 합성보는 보 본체와 상부판체(11)의 콘크리트를 동시에 타설 및 양생하게 되는 바, 콘크리트의 재료측면에서 보 본체와 상부콘크리트의 일체화가 달성되었다 할 수 있으나, 전술한 프리캐스트빔(22) 적용 합성보의 이점을 충분히 활용할 수 없는 문제점이 있다.
즉, 도 1의 우단에서와 같은 영구거푸집(28) 적용 합성보는 강철제 영구거푸집(28)이 상부판체(11)와 합성구조를 형성하다는 점에서 일견(一見) 합성보의 일종으로 인정될 수 있으나, 보의 실질적 구조는 슬래브 콘크리트가 타설 및 양생됨으로써 비로소 구축된다는 점에서 합성보의 근본 취지에 완벽하게 부합된다 할 수는 없다.
이러한 영구거푸집(28) 적용 합성보에서는 전술한 프리캐스트빔(22) 적용 합성보의 특장점인 단면 구조의 다변화 및 고도의 품질관리 등을 기대할 수 없으며, 특히, 영구거푸집(28) 적용 합성보는 현장타설 콘크리트 구조물의 특성상 긴장재(25)의 매입 및 이를 통한 프리스트레스(prestress) 내지 포스트텐션(post-tension)의 적용이 지난(至難)한 문제점이 있다.
또한, 영구거푸집(28) 방식의 합성보에서는 상부판체(11)의 콘크리트 타설이 완료된 후 비로소 영구거푸집(28)으로 형성되는 보 본체의 유효 단면이 구축될 수 있는 바, 상부판체(11)를 비롯한 전체 계획 구조물의 완성시까지 상부판체(11)용 거푸집은 물론 영구거푸집(28)을 지지하기 위한 가시설이 존치되어야 하며, 이로 인하여 가시설 구축 등 공정상 애로점은 물론 공기 지연 등 공사비와 직결되는 다양한 문제점이 수반될 수 밖에 없다.
특히 하천 및 해안 교량 또는 도로 상부를 통과하는 육상 교량 구조물의 경우 공사중 영구거푸집(28)을 지지하기 위한 가시설의 구축 자체도 어려울 뿐 아니라, 가시설로 인하여 하부 교통이 차단되는 등 심각한 문제가 초래되며, 이는 기성 보 본체를 적용함으로써 가시설을 축소 내지 생략하는 합성보의 기본 취지에도 정면으로 배치(背馳)되는 것이다.
또한, 도 1의 우단에 도시된 바와 같이, 영구거푸집(28)에는 상부판체(11)와 영구거푸집(28)의 콘크리트 동반 타설시 발생될 수 있는 영구거푸집(28)의 변형 또는 파손을 방지하고, 영구거푸집(28) 양측 판체간 간격을 유지할 수 있도록 내부지지재(29)가 설치되는데, 이 역시 전술한 전단연결재(12)와 같이 콘크리트의 실질적 유효 단면을 잠식하고 배근을 비롯한 시공상 애로점을 야기한다.
본 발명은 프리캐스트콘크리트로 기성 보를 사전 제작하여, 긴장재(25)의 매입 등 프리캐스트빔(22) 적용 합성보의 이점은 최대한 확보함과 동시에, 보 본체와 상부판체(11)간 불연속면의 형성을 근본적으로 방지하여, 합성보의 구조적 일체화 내지 균일화 효과를 극대화할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 전술한 종래 합성보의 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 강제 함체에 충전된 프리캐스트콘크리트제 기성 보와 상부판체(11)가 상호 접합되는 합성보에 있어서, 보의 저면을 형성하는 저판부(32)와, 저판부(32) 양 측단부와 연결되고 상측으로 기립된 기립부(31)가 구성되고, 상단이 개방된 외판체(30) 내부에는 프리캐스트콘크리트가 충전되어, 기성 보를 형성하되, 외판체(30) 내부의 프리캐스트콘크리트 상단은 외판체(30) 상단에서 하측으로 이격되어 형성되고, 프리캐스트콘크리트 상단 중앙부에는 상측으로 돌출된 돌출부(51)가 형성되고 돌출부(51) 양측에는 하측으로 요입된 요입부(52)가 형성되며, 외판체(30) 내부의 돌출부(51) 및 요입부(52) 상측 충전 콘크리트 및 외판체(30) 상부에 접합되는 상부판체(11)가 단일 콘크리트로 구성됨을 특징으로 하는 다중 성형식 합성보이다.
또한, 상기 외판체(30) 양측의 기립부(31)에는 핀공(35)이 형성되고, 외판체(30) 내부 프리캐스트콘크리트의 돌출부(51)와, 돌출부(51) 양측의 요입부(52)에 충전된 콘크리트와, 외판체(30) 양측 기립부(31)의 핀공(35)을 관통하는 긴장핀(55)이 설치되며, 긴장핀(55)의 양단이 외판체(30)의 기립부(31)에 고정됨을 특징으로 하는 다중 성형식 합성보이다.
또한, 상기 다중 성형식 합성보 시공방법에 있어서, 외판체(30) 내부에 긴장재(25)가 설치되고, 하판부(42) 양단에 측판부(41)가 형성된 절곡 판체인 성형판(40) 한쌍이 외판체(30)의 기립부(31) 사이에 설치되되, 각 성형판(40)의 외측 측판부(41)는 기립부(31) 내측 표면에 밀착되고, 한쌍의 성형판(40)은 외판체(30)의 중심축을 축으로 대칭을 이루는 주형구축단계(S10)와, 외판체(30)의 내부면과, 성형판(40)의 외부면 사이의 공간에 콘크리트가 타설 및 양생되어, 상단 중앙부에는 상측으로 돌출된 돌출부(51)가 형성되고 돌출부(51) 양측에는 하측으로 요입된 요입부(52)가 형성된 프리캐스트콘크리트가 성형되는 보성형단계(S21)와, 외판체(30) 내부의 성형판(40)이 분리 및 제거되고, 긴장재(25)가 인장된 후 긴장재(25) 양단이 프리캐스트콘크리트 보 본체의 양측 단부에 정착되는 보탈형단계(S22)와, 외판체(30)의 상단부 외측에 수평거푸집(17)이 가설되고 수평거푸집(17) 상면 및 외판체(30) 내 돌출부(51) 및 요입부(52) 상측에 콘크리트가 동시에 타설 및 양생되는 상부성형단계(S30)와, 상부성형단계(S30)에서 타설된 콘크리트가 양생된 후 수평거푸집(17)이 해체되는 상부탈형단계(S40)로 이루어짐을 특징으로 하는 다중 성형식 합성보 시공방법이다.
또한, 외판체(30)의 양측 기립부(31)에는 핀공(35)이 형성되고, 성형판(40)의 측판부(41)에는 통공(43)이 형성되어, 상기 주형구축단계(S10)에서는 외판체(30) 기립부(31)의 핀공(35) 및 성형판(40) 측판부(41)의 통공(43)을 관통하는 긴장핀(55)이 결합되되, 양측 성형판(40)의 측판부(41) 사이에는 내경이 긴장핀(55)의 직경과 일치하는 매입관(45)이 긴장핀(55)에 결합된 상태로 설치되고, 상기 보성형단계(S21)에서는 돌출부(51)에 매입관(45)이 매설되며, 상기 보탈형단계(S22)에서는 긴장핀(55)이 인발되어 분리된 후, 외판체(30) 내부의 성형판(40)이 분리 및 제거되고, 상기 상부성형단계(S30)에서는 외판체(30) 기립부(31)의 핀공(35) 및 돌출부(51)에 매설된 매입관(45)에 긴장핀(55)이 결합된 상태에서 콘크리트가 타설 및 양생되며, 상기 상부탈형단계(S40)에서는 콘크리트가 양생된 후 외판체(30)의 기립부(31) 외측으로 노출된 긴장핀(55)의 양단에 각각 압착반(60)이 결속되고 긴장핀(55)에 긴장상태가 조성되어 압착반(60)이 기립부(31)를 보의 중심측으로 압박함을 특징으로 하는 다중 성형식 합성보 시공방법이다.
본 발명을 통하여 보 본체를 프리캐스트콘크리트로 구성함으로써 긴장재(25) 매입을 통한 단면 성능 개선 등 프리캐스트콘크리트 합성보의 다양한 이점을 최대한 확보하면서도, 슬래브 등 상부판체(11)와 보 본체를 실질적인 단일 구조체로 일체화할 수 있다.
특히, 상부판체(11)와 보 상단간 불연속면 형성을 근본적으로 방지할 수 있어 종래 합성보의 고질적인 문제점이었던 불연속면으로 인한 구조적 취약점을 해소할 수 있으며, 보 상단부 및 상부판체(11)에 매설되는 전단연결재(12) 또는 보 본체에 매설되는 내부지지재(29)를 생략 내지 감축할 수 있으므로, 보 본체의 유효 단면적 잠식을 방지하고 슬래브 등 상부판체(11)의 자유로운 배근이 가능하다.
또한, 전단연결재(12)의 생략 및 긴장재(25)의 도입을 통하여 보 본체는 물론 일체화된 상부판체(11)의 구조적 성능은 최대한 확보하면서도 전체 구조물을 경량화 및 간소화할 수 있다.
도 1은 종래의 합성보 대표 단면도
도 2는 본 발명의 사시도
도 3은 본 발명의 부분절단 사시도
도 4는 본 발명의 외판체 발췌 사시도
도 5는 본 발명의 외판체 및 성형판 조립상태 부분절단 사시도
도 6은 본 발명의 외판체 및 성형판 조립방식 설명도
도 7은 본 발명의 기성 보 부분절단 사시도
도 8은 본 발명의 기성 보 종단면도 및 횡단면도
도 9는 본 발명의 긴장핀 및 압착판 설치방식 설명도
도 10은 본 발명의 시공과정 설명도
도 2는 본 발명의 사시도
도 3은 본 발명의 부분절단 사시도
도 4는 본 발명의 외판체 발췌 사시도
도 5는 본 발명의 외판체 및 성형판 조립상태 부분절단 사시도
도 6은 본 발명의 외판체 및 성형판 조립방식 설명도
도 7은 본 발명의 기성 보 부분절단 사시도
도 8은 본 발명의 기성 보 종단면도 및 횡단면도
도 9는 본 발명의 긴장핀 및 압착판 설치방식 설명도
도 10은 본 발명의 시공과정 설명도
본 발명의 상세한 구성 및 수행과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 2는 본 발명의 완성상태 외관을 도시한 것으로, 동 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 강제(鋼製) 함체(函體)인 외판체(30) 내부에 프리캐스트콘크리트(precast concrete)가 충전되어 기성(旣成) 보 본체가 구성되고, 그 상부에 슬래브(slab) 등의 상부판체(11)가 접합되어, 보와 상부판체(11)가 단일 구조체로서 거동하는 합성구조가 구축된다.
즉, 본 발명의 내부 구조가 도시된 도 3에서와 같이, 본 발명은 외판체(30)에 충전된 프리캐스트콘크리트제 기성 보와 상부판체(11)가 상호 접합되는 합성보로서, 본 발명 적용 합성보의 대표 횡단면도인 도 3의 A-A'선 단면도에서와 같이, 보의 저면을 형성하는 저판부(32)와, 저판부(32) 양 측단부와 연결되고 상측으로 기립된 기립부(31)가 구성되고, 상단이 개방된 외판체(30) 내부에는 프리캐스트콘크리트가 충전되어, 기성 보를 형성하되, 기성 보 상단은 외판체(30) 상단에서 하측으로 이격되고, 이격된 공간에 상부판체(11) 콘크리트가 동반 충전되는 것이다.
본 발명의 강제 함체인 외판체(30)를 발췌 도시한 도 4에서와 같이, 외판체(30)는 상단이 개방된 U자형 단면을 가지는 장방형 용기(容器) 형태를 가지며, 기성 보 본체를 구성하는 프리캐스트콘크리트의 주형(鑄型)이자, 기성 보 본체 및 완성된 합성보에 있어서 인장재의 역할을 수행한다.
외판체(30)는 도시된 실시예에서와 같이 단일 강판(鋼板)이 압연 내지 절곡되어 구성되거나 다수의 강판을 용접하여 구성할 수도 있으며, 기본적 단면 형상은 U자형으로서 상단이 개방된 함체 내지 용기 형태를 가진다.
도 4에 도시된 실시예에서는 합성보의 저면을 형성하는 저판부(32) 양 측단이 절곡되어 기립부(31)를 형성하고 있는데, 저판부(32)와 기립부(31)를 연결하는 부위에는 단면적이 측방으로 확대되는 확폭부(33)가 형성되고, 기립부(31)의 상단에도 단면적이 측방으로 확대되는 확폭부(33)가 형성되어, 완성된 합성보에 있어서 보의 상단 및 하단에 단면적이 확대된 플랜지(flange)가 형성되고 외판체(30)의 양측 기립부(31) 및 기립부(31) 사이에 충전되는 콘크리트는 웨브(web)를 형성하여, 전체적인 보의 단면이 중심축을 축으로 좌우 대칭을 이루는 I자형으로 구성된다.
본 발명에 있어서 이러한 I자형 단면의 외판체(30)는 단순한 절곡 가공만으로도 별도의 용접부 또는 접합부 없이 전체 외판체(30)를 단일 강판으로 제작할 수 있는 바, 외판체(30)의 제작과정에서 용접 등 가공중 발생될 수 있는 불필요한 응력 형성을 방지할 수 있어 유리하다.
또한, 외판체(30)의 기립부(31)에는 후술할 긴장핀(55)이 결합되는 핀공(35)이 다수 천공되며, 이러한 핀공(35)은 긴장핀(55)의 결합공 역할 뿐 아니라 도 5에서와 같이 외판체(30) 내부에 성형판(40)을 설치함에 있어서 성형판(40)을 외판체(30) 내부 정위치에 고정하는 역할 또한 수행한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 합성보에 있어서 슬래브 등의 상부판체(11)와 합성구조를 구축하는 기성 보 본체는 완공된 상태 기준으로 보 전체의 단면이 완전히 충전된 상태로 시공되는 것이 아니라, 부분 충전된 상태로 시공되는 것이다.
즉, 외판체(30)에 긴장재(25)가 설치된 상태에서 콘크리트를 부분 타설한 후 양생하여 프리캐스트콘크리트제 보 본체를 구성하되, 프리캐스트콘크리트 보 본체 상단이 외판체(30)의 상단에 위치하는 것이 아니라, 프리캐스트콘크리트 보 본체 상단이 외판체(30) 상단에서 하측으로 이격되어, 기립부(31)와 기립부(31) 사이에 형성되는 것이다.
도시된 실시예에서와 같은 I자형 단면에 있어서는 프리캐스트콘크리트 기성 보 본체가 상부 플랜지를 형성하며 외판체(30)에 충만되는 것이 아니라, 웨브의 중간 부분에 프리캐스트콘크리트 기성 보 본체 상단이 형성된다.
이러한, 본 발명의 프리캐스트콘크리트 기성 보 본체 상단은 상부판체(11)가 연결되는 외판체(30) 상단에서 충분히 하측으로 이격되어 보를 구성하는 단면의 상당 부분이 상부판체(11) 콘크리트와 일체화되어 시공될 수 있도록 하여야 하는데, 이를 위하여 프리캐스트콘크리트 기성 보 본체 상단과 외판체(30) 상단간 이격 거리는 웨브의 폭 즉, 외판체(30) 양측 기립부(31) 외부 표면간 거리 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 프리캐스트콘크리트 기성 보 본체 상단 중앙부에는 상측으로 돌출된 돌출부(51)가 형성되고 돌출부(51) 양측에는 하측으로 요입된 요입부(52)가 형성되어, 추후 상부판체(11) 및 보 상부에 대한 콘크리트 현장타설시 기성 프리캐스트콘크리트와 현장타설 콘크리트간 접합면을 확대하고 긴밀한 상호 밀착을 도모하는 한편, 완성된 보 구조체 내부에 견고한 요철 결합구조를 구축하게 되는데, 이러한 돌출부(51) 및 요입부(52)는 도 5 및 도 6에서와 같은 성형판(40)에 의하여 성형된다.
본 발명에 있어서 외판체(30)에 투입되는 성형판(40)은 U자형으로 절곡된 판체로서, 금속 또는 합성수지 등으로 제작될 수 있으며, 도 5 및 도 6에서와 같이, 하판부(42) 양단에 측판부(41)가 형성된 한쌍의 성형판(40)이 외판체(30)의 양측 기립부(31) 사이에 설치되되, 각 성형판(40)의 외측 측판부(41)는 기립부(31) 내측 표면에 밀착되며, 이들 한쌍의 성형판(40)은 외판체(30)의 중심축을 축으로 대칭을 이루도록 설치된다.
이렇듯 외판체(30)의 기립부(31) 사이에 설치되는 성형판(40)은 전술한 기립부(31)의 핀공(35) 및 핀공(35)에 결합되는 긴장핀(55)을 통하여 콘크리트 타설 및 양생간 그 위치가 고정될 수 있는데, 이 경우 성형판(40)의 양측 측판부(41)에도 통공(43)이 형성되어 핀공(35)을 통하여 삽입된 긴장핀(55)이 상호 대칭을 이루는 양측 성형판(40)의 측판부(41)에 천공된 통공(43)에 결합됨으로써, 성형판(40)이 외판체(30) 내부 정위치에 설치된다.
핀공(35)에 결합되는 긴장핀(55)은 프리캐스트콘크리트 기성 보 상단부의 돌출부(51)와, 현장타설 콘크리트가 요입부(52)에 충전되어 형성된 보 상단부간 결속력을 배가하기 위한 수단인 바, 결속력 확보 측면에서는 돌출부(51)를 형성하는 프리캐스트콘크리트와 긴장핀(55) 외주면이 직접 부착되는 것이 바람직할 수 있으나, 본 발명에서는 프리캐스트콘크리트 기성 보 상단부와 상부판체(11) 현장타설 콘크리트간의 긴밀한 부착을 위하여 상부판체(11)의 콘크리트 타설 이전에 성형판(40)이 제거될 필요가 있으므로, 긴장핀(55)의 분리가 가능하도록 도 5 및 도 6에서와 같이 성형판(40)과 성형판(40) 사이에 매입관(45)을 추가함으로써, 도 7에서와 같이 완성된 프리캐스트콘크리트 기성 보의 돌출부(51)에 매입관(45)이 매설되도록 한다.
도 5 및 도 6에서와 같이 조합된 외판체(30) 및 성형판(40)에 의하여 도 7에서와 같은 프리캐스트콘크리트로 기성 보 본체가 완성되면, 도 8에서와 같이, 기성 보 본체의 하부에 매설된 강선 또는 강봉 등의 긴장재(25)를 인장한 후 그 양단을 기성 보 본체의 양단에 정착하여 기성 보 본체에 솟음(camber)을 부여함으로써 완성된 보에 있어서 응력을 분담하고 처짐을 상쇄하게 되는데, 본 발명에서는 이러한 솟음의 부여에 있어서 전단면이 충만되는 종래의 합성보에 비하여 유리하다.
즉, 외판체(30)의 하측 일부에 충전된 프리캐스트콘크리트로 기성 보 본체가 구성되므로, 완성될 보에 비하여 축소된 단면이 우선 형성된 상태에서 긴장재(25)의 인장을 수행하게 되는 바, 축소된 단면 기준으로는 충분 내지 과족(過足)한 수준의 솟음 형성이 가능하고, 이를 통하여 후속 시공되는 구조체로 인한 자중은 물론 기타 재하 하중으로 인한 처짐에 대한 충분한 대처가 가능한 것이다.
특히, 긴장재(25)에 조성되는 인장응력을 과대하게 설정할 필요가 없어 긴장재(25)의 인장강도 등 요구 제원을 완화할 수 있으므로 자재비용의 절감 및 용이한 품질관리가 가능하다.
긴장재(25)의 인장 및 정착을 완료하여 프리캐스트콘크리트 기성 보 본체가 완성되면, 외판체(30) 상부에 상부판체(11) 콘크리트를 현장타설 방식으로 타설하여 양생함으로서, 비로소 도 3의 A-A'단면에서와 같은 본 발명의 합성보가 완성되며, 동 도면을 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 보의 상부 단면과 상부판체(11)가 단일 콘크리트로 완벽하게 일체화되는 바, 명실상부한 단일 콘크리트 구조체로서 거동하게 되며, 합성보를 구성하는 보와 상부판체(11)간 연결부위에 일체의 불연속면이 형성되지 않으므로, 종래 합성보에 있어서 고질적인 문제점이었던 기성 보와 상부판체(11)간 불연속면 형성 및 이로 인한 구조적 취약점을 완벽하게 해소할 수 있다.
다만, 도 3의 타원내 확대부에서 가상선으로 도시된 바와 같이, 외판체(30) 하부의 프리캐스트콘크리트제 기성 보 본체와 상부 현장타설 콘크리트간 불연속면이 불가피하게 형성되고 있으나, 불연속면의 형성 부위가 이질적인 하중 및 응력이 작용 및 조성되는 상부판체(11)와 보의 연결부에 형성되는 것이 아니라, 보의 역학적 중립축 인근에 형성되는 바, 불연속면에서의 활동(sliding) 등의 결함 가능성이 현저하게 저감될 수 있다.
특히, 프리캐스트콘크리트제 기성 보 본체와 상부 현장타설 콘크리트간 접합부에 돌출부(51)와 요입부(52)에 의하여 긴밀한 요철 결합구조가 구축되는 바, 사실상 프리캐스트콘크리트제 기성 보 본체와 상부 현장타설 콘크리트를 망라한 전체 합성보 구조체가 단일 콘크리트로 일체화된 구조라 할 수 있어, 종래기술대비 월등한 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
한편, 이러한 프리캐스트콘크리트제 기성 보 본체 상단부의 돌출부(51)와, 돌출부(51) 양측의 요입부(52)에 현장타설되는 콘크리트간의 일층 긴밀한 결속을 위하여, 본 발명에서는 보 본체의 돌출부(51) 및 요입부(52) 형성 부위를 횡단하는 긴장핀(55)이 결합되되, 긴장핀(55)의 양단이 외판체(30)의 양측 기립부(31)에 정착되도록 한다.
여기서 긴장핀(55)의 양단은 외판체(30) 양측 기립부(31)에 용접 또는 나사체결 등의 방식으로 정착되거나, 도 3 및 도 9에서와 같이, 긴장핀(55)의 양단에 외판체(30)의 양측 기립부(31)를 보 중심측으로 압박하는 압착반(60)이 체결되는 방식으로 긴장핀(55)이 정착될 수 있다.
즉, 도 4에서와 같이, 외판체(30) 양측의 기립부(31)에는 핀공(35)이 형성되고, 도 3 및 도 9에서와 같이, 외판체(30) 내부 프리캐스트콘크리트의 돌출부(51)와, 돌출부(51) 양측의 요입부(52)에 충전된 콘크리트와, 외판체(30) 양측 기립부(31)의 핀공(35)을 관통하는 긴장핀(55)이 삽입 설치되며, 외판체(30)의 기립부(31) 외측으로 노출된 긴장핀(55)의 양단에는 각각 압착반(60)이 결속되되, 긴장핀(55)에 긴장상태가 조성되어 압착반(60)이 기립부(31)를 보의 중심측으로 압박하는 것이다.
본 발명에 있어서 긴장핀(55)의 긴장상태 조성은 도 9에서와 같이, 긴장핀(55)이 외판체(30) 및 내부 콘크리트를 관통하여 결합되고, 긴장핀(55)의 양측 단부가 외판체(30)의 기립부(31) 외측으로 노출된 상태에서, 노출된 긴장핀(55)의 양측 단부에 압착반(60)을 결합한 후, 수나사가 형성된 긴장핀(55)의 양측 단부에 너트를 체결하는 방식으로 수행될 수 있으며, 긴장핀(55)으로서 고장력 볼트를 적용함으로써, 긴장핀(55)이 단순한 삽입 철물이 아니라 보의 횡단측 포스트텐션(post-tension)을 부여하는 텐던(tendon)으로서 거동하도록 할 수 있다.
한편, 도 9의 발췌 확대부에서와 같이, 외판체(30)의 기립부(31) 표면을 압박하는 원반체인 압착반(60)은 중심부에 형성되는 중심관(61)과, 중심관(61)과 압착반(60) 본체에 연결, 접합되는 접합판(62)으로 구성함으로써, 일층 견고하고 강력한 압착이 가능하다.
도 10은 전술한 바와 같은 본 발명의 합성보의 시공과정을 단계별로 도시한 것으로, 동 도면에서와 같이, 본 발명의 합성보 시공과정은 외판체(30) 내부에 긴장재(25)가 설치되고, 하판부(42) 양단에 측판부(41)가 형성된 절곡 판체인 성형판(40) 한쌍이 외판체(30)의 기립부(31) 사이에 설치되되, 각 성형판(40)의 외측 측판부(41)는 기립부(31) 내측 표면에 밀착되고, 한쌍의 성형판(40)은 외판체(30)의 중심축을 축으로 대칭을 이루도록 하는 주형구축단계(S10)로 개시된다.
주형구축단계(S10)는 그 사전적 의미에서와 같이, 기성 보 본체로서 외판체(30) 내부 일부에 형성되는 프리캐스트콘크리트의 주형(鑄型, mold)을 구축하는 것으로, 이러한 프리캐스트콘크리트의 주형은 외판체(30)와 외판체(30) 내부에 임시 고정되는 성형판(40)에 의하여 구축되며, 외판체(30)의 양측 기립부(31) 사이에 임시 고정되는 성형판(40)은 기립부(31) 내부 표면에 직접 접착되거나 나사 등 별도 고정수단의 체결을 통하여 추후 탈거할 수 있도록 설치되는데, 본 발명에서는 긴장핀(55)을 활용하여 성형판(40)을 임시 고정할 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이 외판체(30)의 양측 기립부(31)에는 핀공(35)이 형성되고, 성형판(40)의 측판부(41)에도 통공(43)이 형성되는 바, 주형구축단계(S10)에서 외판체(30) 기립부(31)의 핀공(35) 및 성형판(40) 측판부(41)의 통공(43)을 관통하는 긴장핀(55)을 결합하고, 이로써 긴장핀(55)이 기립부(31) 사이의 성형판(40)을 지지할 수 있도록 하는 것이다.
여기서 성형판(40)은 프리캐스트콘크리트의 양생이 완료되면 분리 및 제거되어야 하는 바, 삽입된 긴장핀(55)의 외주면과 프리캐스트콘크리트간 직접 접촉을 차단하기 위하여, 도 10의 좌단, 도 5 및 도 6에서와 같이, 양측 성형판(40)의 측판부(41) 사이에는 내경이 긴장핀(55)의 직경과 일치하는 매입관(45)을 긴장핀(55)에 결합된 상태로 설치한다.
이후, 외판체(30)의 저판부(32) 및 기립부(31) 내부면과, 성형판(40)의 하판부(42) 및 측판부(41) 외부면 사이의 공간에 콘크리트를 타설하고 타설된 콘크리트를 양생함으로서, 도 7에서와 같이, 상단 중앙부에는 상측으로 돌출된 돌출부(51)가 형성되고 돌출부(51) 양측에는 하측으로 요입된 요입부(52)가 형성된 프리캐스트콘크리트를 성형하는 보성형단계(S21)가 수행되며, 전술한 바와 같이, 성형판(40) 사이에 설치된 바 있는 매입관(45)은 보성형단계(S21)에서 돌출부(51) 콘크리트에 매설된다.
프리캐스트콘크리트의 양생이 완료되면, 긴장핀(55)이 인발되어 분리된 후, 외판체(30) 내부의 성형판(40)이 분리 및 제거되고, 도 8에서와 같이, 프리캐스트콘크리트 보 본체 하부에 매설된 긴장재(25)가 인장된 후 긴장재(25) 양단이 프리캐스트콘크리트 보 본체의 양측 단부에 정착되는 보탈형단계(S22)가 수행됨으로써, 본 발명 합성보에 있어서 기성 보 본체가 완성된다.
보탈형단계(S22)가 완료되면, 외판체(30)의 상단부 외측에 수평거푸집(17)이 가설되고 수평거푸집(17) 상면 및 외판체(30) 내 돌출부(51) 및 요입부(52) 상측에 콘크리트가 동시에 타설 및 양생되는 상부성형단계(S30)가 수행되는데, 이때 외판체(30) 기립부(31)의 핀공(35) 및 돌출부(51)에 매설된 매입관(45)에 긴장핀(55)이 결합된 상태에서 콘크리트가 타설 및 양생됨으로써, 긴장핀(55)이 보를 횡단하여 관입된다.
이후, 상부성형단계(S30)에서 타설된 콘크리트가 양생된 후 수평거푸집(17)이 해체되는 상부탈형단계(S40)가 수행됨으로써, 본 발명의 합성보가 완성되는데, 도 10의 우단 및 도 9에서와 같이, 타설된 콘크리트가 양생된 후 외판체(30)의 기립부(31) 외측으로 노출된 긴장핀(55)의 양단에 각각 압착반(60)을 결속하고, 긴장핀(55)에 긴장상태를 조성하여 압착반(60)이 기립부(31)를 보의 중심측으로 압박하도록 함으로써, 프리캐스트콘크리트와 현장타설 콘크리트간 접합부가 일층 긴밀하게 결속될 수 있다.
11 : 상부판체
12 : 전단연결재
17 : 수평거푸집
21 : 형강
22 : 프리캐스트빔
25 : 긴장재
27 : 강제판체
28 : 영구거푸집
29 : 내부지지재
30 : 외판체
31 : 기립부
32 : 저판부
33 : 확폭부
35 : 핀공
40 : 성형판
41 : 측판부
42 : 하판부
43 : 통공
45 : 매입관
51 : 돌출부
52 : 요입부
55 : 긴장핀
60 : 압착반
61 : 중심관
62 : 접합판
S10 : 주형구축단계
S21 : 보성형단계
S22 : 보탈형단계
S30 : 상부성형단계
S40 : 상부탈형단계
12 : 전단연결재
17 : 수평거푸집
21 : 형강
22 : 프리캐스트빔
25 : 긴장재
27 : 강제판체
28 : 영구거푸집
29 : 내부지지재
30 : 외판체
31 : 기립부
32 : 저판부
33 : 확폭부
35 : 핀공
40 : 성형판
41 : 측판부
42 : 하판부
43 : 통공
45 : 매입관
51 : 돌출부
52 : 요입부
55 : 긴장핀
60 : 압착반
61 : 중심관
62 : 접합판
S10 : 주형구축단계
S21 : 보성형단계
S22 : 보탈형단계
S30 : 상부성형단계
S40 : 상부탈형단계
Claims (4)
- 강제 함체에 충전된 프리캐스트콘크리트제 기성 보와 상부판체(11)가 상호 접합되는 합성보로서, 보의 저면을 형성하는 저판부(32)와, 저판부(32) 양 측단부와 연결되고 상측으로 기립된 기립부(31)가 구성되고, 상단이 개방된 외판체(30) 내부에는 프리캐스트콘크리트가 충전되어, 기성 보를 형성하되, 외판체(30) 내부의 프리캐스트콘크리트 상단은 외판체(30) 상단에서 하측으로 이격되어 형성되고, 프리캐스트콘크리트 상단 중앙부에는 상측으로 돌출된 돌출부(51)가 형성되고 돌출부(51) 양측에는 하측으로 요입된 요입부(52)가 형성되며, 외판체(30) 내부의 돌출부(51) 및 요입부(52) 상측 충전 콘크리트 및 외판체(30) 상부에 접합되는 상부판체(11)가 단일 콘크리트로 구성되는 다중 성형식 합성보의 시공방법에 있어서,
외판체(30) 내부에 긴장재(25)가 설치되고, 하판부(42) 양단에 측판부(41)가 형성된 절곡 판체인 성형판(40) 한쌍이 외판체(30)의 기립부(31) 사이에 설치되되, 각 성형판(40)의 외측 측판부(41)는 기립부(31) 내측 표면에 밀착되고, 한쌍의 성형판(40)은 외판체(30)의 중심축을 축으로 대칭을 이루는 주형구축단계(S10)와;
외판체(30)의 내부면과, 성형판(40)의 외부면 사이의 공간에 콘크리트가 타설 및 양생되어, 상단 중앙부에는 상측으로 돌출된 돌출부(51)가 형성되고 돌출부(51) 양측에는 하측으로 요입된 요입부(52)가 형성된 프리캐스트콘크리트가 성형되는 보성형단계(S21)와;
외판체(30) 내부의 성형판(40)이 분리 및 제거되고, 긴장재(25)가 인장된 후 긴장재(25) 양단이 프리캐스트콘크리트 보 본체의 양측 단부에 정착되는 보탈형단계(S22)와;
외판체(30)의 상단부 외측에 수평거푸집(17)이 가설되고 수평거푸집(17) 상면 및 외판체(30) 내 돌출부(51) 및 요입부(52) 상측에 콘크리트가 동시에 타설 및 양생되는 상부성형단계(S30)와;
상부성형단계(S30)에서 타설된 콘크리트가 양생된 후 수평거푸집(17)이 해체되는 상부탈형단계(S40)로 이루어짐을 특징으로 하는 다중 성형식 합성보의 시공방법.
- 청구항 1에 있어서,
외판체(30)의 양측 기립부(31)에는 핀공(35)이 형성되고, 성형판(40)의 측판부(41)에는 통공(43)이 형성되어,
주형구축단계(S10)에서는 외판체(30) 기립부(31)의 핀공(35) 및 성형판(40) 측판부(41)의 통공(43)을 관통하는 긴장핀(55)이 결합되되, 양측 성형판(40)의 측판부(41) 사이에는 내경이 긴장핀(55)의 직경과 일치하는 매입관(45)이 긴장핀(55)에 결합된 상태로 설치되고;
보성형단계(S21)에서는 돌출부(51)에 매입관(45)이 매설되며;
보탈형단계(S22)에서는 긴장핀(55)이 인발되어 분리된 후, 외판체(30) 내부의 성형판(40)이 분리 및 제거되고;
상부성형단계(S30)에서는 외판체(30) 기립부(31)의 핀공(35) 및 돌출부(51)에 매설된 매입관(45)에 긴장핀(55)이 결합된 상태에서 콘크리트가 타설 및 양생되며;
상부탈형단계(S40)에서는 콘크리트가 양생된 후 외판체(30)의 기립부(31) 외측으로 노출된 긴장핀(55)의 양단에 각각 압착반(60)이 결속되고 긴장핀(55)에 긴장상태가 조성되어 압착반(60)이 기립부(31)를 보의 중심측으로 압박함을 특징으로 하는 다중 성형식 합성보의 시공방법. - 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160032159A KR101667997B1 (ko) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | 다중 성형식 합성보의 시공방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160032159A KR101667997B1 (ko) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | 다중 성형식 합성보의 시공방법 |
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| KR1020160081341A Division KR101741204B1 (ko) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | 다중 성형식 합성보 |
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Family Applications (1)
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| KR1020160032159A KR101667997B1 (ko) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | 다중 성형식 합성보의 시공방법 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108407045A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-17 | 中建电力建设有限公司 | 一种包钢混凝土筑件的施工方法 |
| CN110396916A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-11-01 | 重庆大学 | U形薄壁钢-预应力混凝土组合盖梁与薄壁钢管混凝土墩柱节点构造及施工工艺 |
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| KR20090122608A (ko) * | 2008-05-26 | 2009-12-01 | (주)대우건설 | 교량 바닥판과 가로보를 일체로 제작하는 ｐｓｃ 합성 거더 |
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-
2016
- 2016-03-17 KR KR1020160032159A patent/KR101667997B1/ko active IP Right Grant
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