KR101707010B1 - 힌지 결합된 분절형 거더를 이용한 프리스트레스 도입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거더의 프리스트레스 도입방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 힌지 결합된 거더 분절의 형태 변형을 통한 긴장재의 긴장을 통해 프리스트레스를 도입하는 힌지 결합된 분절형 거더를 이용한 프리스트레스 도입방법에 관한 것이다.
본 발명은 프리스트레스를 도입하여야 하는 거더를 분절형으로 하고, 첨접판(Splice Plate)과 힌지(Hinges) 연결부를 이용하여 긴장재의 긴장을 통해 휨강도를 조절할 수 있도록 하는 힌지 결합된 분절형 거더를 이용한 프리스트레스 도입방법을 제공할 뿐만 아니라, 힌지 결합된 분절형 거더를 이용한 프리스트레스 도입방법에서 강선을 아래로 볼록하게 배치할 수 있도록 하는 힌지 결합된 교량 분절을 이용한 프리스트레스 도입방법을 제공하려는 것이다.

Description

힌지 결합된 분절형 거더를 이용한 프리스트레스 도입방법{METHOD OF INTRODUCTION OF PRESTRESS FOR SEGMENTAL GIRDER}

본 발명은 거더의 프리스트레스 도입방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 힌지 결합된 분절형 거더의 형태 변형을 통한 긴장재의 긴장으로 프리스트레스를 도입하는 힌지 결합된 분절형 거더를 이용한 프리스트레스 도입방법에 관한 것이다.

프리스트레스 도입 공법은 일반적으로 알려진 공법으로써 높은 인장강도를 발휘하는 고강도 강재(강선, 강연선, 기타 긴장재 등)를 사용하여 구조체에 미리 프리스트레스(압축응력)를 가해주는 것이다.

이러한 프리스트레스는 사하중 및 활하중 작용 시 발생하는 인장응력을 일부 상쇄시켜서 더 큰 외부 하중을 가할 수 있도록 한다.

하지만, 프리스트레스를 도입하기 위해서는 별도의 공정이나 별도의 수단이 필요하며, 구조적 효율을 위한 아래로 볼록한 형태의 긴장재 배치를 위한 공사기간의 연장 또는 공사비의 증가가 발생하게 된다.

KR 등록실용신안공보 20-0342287 Y (2004.02.18.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로써, 프리스트레스를 도입하여야 하는 거더를 분절형으로 하고, 첨접판(Splice Plate)과 힌지(Hinges) 연결부를 이용하여 긴장재의 긴장을 통해 휨강도를 조절할 수 있도록 하는 힌지 결합된 분절형 거더를 이용한 프리스트레스 도입방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 힌지 결합된 분절형 거더를 이용한 프리스트레스 도입방법에서 프리스트레스를 도입할 수 있는 세그먼트의 구조적 안전성과 단면 설계과정을 단순화할 뿐만 아니라 강선을 아래로 볼록하게 배치할 수 있도록 하는 힌지 결합된 교량 분절을 이용한 프리스트레스 도입방법을 제공하려는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서 중앙부가 양끝단보다 높은 위치에 형성되는 초기 형태로 구조체를 거치하는 제1 단계; 상기 제1 단계 이후에 상기 구조체에 긴장재를 연결하되, 상기 초기 형태의 구조체의 중앙부에서는 상기 구조체의 하부에 위치하고, 상기 초기 형태의 구조체의 양끝단에서는 상기 구조체의 중앙부와 대비하여 상기 구조체의 상부에 위치하도록 긴장재를 연결하는 것을 특징으로 하는 제2 단계;를 포함하고, 상기 제2 단계 이후에 상기 구조체의 초기 형태를 변형시켜 프리스트레스를 도입하되, 상기 양끝단보다 높은 위치에 있는 중앙부를 인하하여 상기 구조체의 초기 형태를 변형함으로써 상기 긴장재에 프리스트레스를 도입하는 제3 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스 도입방법을 제공한다. 본 발명의 상기 구조체는 힌지 결합에 의한 분절형태의 분절형 스틸 거더인 것을 특징으로 한다.
상기 분절형 스틸 거더는 중앙 세그먼트와 중앙 세그먼트의 양측에 힌지로 결합되어 연결되는 좌/우측 세그먼트로 구성되며, 상기 긴장재는 좌측 세그먼트의 끝단에 형성된 앵커리지(Anchorage에 긴장재를 고정시킨 후, 상기 구조체에 형성된 디비에이터(Deviator에 이탈되지 않도록 거치된 후 상기 우측 세그먼트의 앵커리지에 연결하여 고정되며, 상기 디비에이터는 상기 긴장재를 상기 앵커리지의 높이 보다 낮게 밀어 내림으로써 상기 긴장재에 인장력을 가하면서 상기 긴장재를 아래로 볼록한 형태로 만드는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 힌지 결합된 교량 분절을 이용한 프리스트레스 도입방법 시공 시 거더의 내부에 첨접판과 힌지 연결부를 장착하여 거더의 거치 시 구조물의 하중과 각도 및 용도에 따라 세그먼트의 이동과 경사각을 조절함으로써, 강재의 긴장을 통해 휨강도를 조절하는 특징이 있다. 즉, 별도의 복잡한 공정이나 수단을 필요치 아니하고 프리스트레스를 도입할 수 있다.

또한, 본 발명은 종래의 프리스트레스 거더의 구조역학상의 한계를 극복할 수 있도록 하는 프리스트레스를 용이하게 도입하는 구조물을 제공하며, 프리스트레스 도입에 자중을 활용함으로써 작업의 효율을 높인 것으로 평가될 수 있다.

또한, 본 발명은 시공된 상기 힌지 결합된 교량 분절을 이용한 프리스트레스 도입방법은 빠른 분해와 세그먼트 또는 부품의 재사용을 허용하여 친환경적이며, 비용 경쟁력을 확보할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의해 프리스트레스가 도입되는 과정을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예와 다른 실시 예를 보인 것으로 디비에이터의 개수가 2개 또는 3개인 경우를 보여주는 도면.
도 5는 상기 분절형 거더의 세그먼트가 고정된 상태를 확대하여 보인 확대도.
도 6 내지 도 8은 각각 힌지, 첨접판 및 디비에이터를 상세히 보인 도면.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시3 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의해 프리스트레스가 도입되는 과정을 나타내는 도면으로 도 1은 최초로 힌지 결합된 분절형 스틸 거더가 거치된 상태를 나타낸 상태도이고, 도 2는 분절형 스틸 거더에 긴장재가 결합되고 프리스트레스가 도입되는 상태를 나타낸 상태도이며, 도 3은 프리스트레스가 도입 완료된 분절형 스틸 거더의 상태를 나타낸 상태도이다.

본 일 실시 예에 의한 분절형 스틸 거더를 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 의한 프리스트레스가 도입된 분절형 스틸 거더는 중앙 세그먼트(20)와 중앙 세그먼트의 양측에 힌지로 결합되어 연결되는 좌/우측 세그먼트(10, 30)로 구성된다.

상기 중앙 세그먼트와 좌우측 세그먼트은 수평한 평판 상의 상부 플랜지(1)와 하부 플랜지(2)와의 사이에 수직한 웨브(Web)(3)를 포함하는 I형 거더를 사용하며, 또는 I형 거더가 2개 접합된 트윈(Twin)형 거더를 사용할 수도 있다. 상기 세그먼트들은 세그먼트 연결부를 포함하여 구성된다. 상기 세그먼트 연결부는 상기 각 세그먼트의 각도를 조절할 수 있는 힌지(Hinge)(4)와 첨접판(5)으로 구성된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 분절형 스틸 거더에 프리스트레스가 도입되는 과정은 초기 형태를 구성하는 단계; 거더에 긴장재을 고정시키는 단계; 최종 형태를 구성하는 단계; 및 최종 형태를 고정하는 단계를 포함한다.

상기 초기 형태를 구성하는 단계는 먼저 세그먼트들이 핀과 힌지에 의해 지상에서 조립된다. 그리고 중앙 세그먼트에 연결된 크레인에 의하여 중앙 세그먼트를 들어 올리면 각 세그먼트 연결부에 형성된 힌지에 의해 좌우측 세그먼트과 중앙 세그먼트는 일정한 경사 각도를 유지하게 된다. 이 때 일정한 각도를 유지하기 위하여 가시설로 각 세그먼트를 고정할 수도 있다.

상기 분절형 거더에 긴장재를 고정시키는 단계에서 좌측 세그먼트의 끝단에 형성된 앵커리지(Anchorage)(6)에 긴장재(40)를 고정시킨 후, 중앙 세그먼트의 양 끝단에 형성된 2개의 디비에이터(Deviator)(7)에 긴장재가 이탈되지 않도록 거치된 후 상기 우측 세그먼트의 앵커리지(6)에 연결하여 고정한다. 상기 디비에이터(7)는 다수개가가 형성될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예와 다른 실시 예를 보인 것으로 디비에이터의 개수가 2개 또는 3개인 경우를 보여주고 있다. 상기 디비에이터(7)의 위치는 상기 분절형 거더의 양 끝단에 형성된 상기 앵커리지(6)의 사이에 형성되면 된다.

상기 최종 형태를 구성하는 단계에서는 전 단계에서 설치된 상기 분절형 거더의 긴장재의 배치가 정확도와 안정성을 확인한 후, 상기 분절형 거더는 통제된 방식으로 인하된다. 이때 상기 분절형 거더의 자중을 활용할 수도 있다. 만약 상기 분절형 거더의 자가 중량이 충분치 않다면, 추가로 외부 힘을 가하는 보강재가 상기 세그먼트들에 더해질 수 있다. 상기 외부 보강재의 요건은 다양하게 적용될 수 있다.

마지막으로 상기 최종 형태를 고정하는 단계는 프리스트레스가 도입된 일직선의 상기 분절형 거더를 상기 첨접판(5)과 볼트를 사용하여 고정시킨다. 상기 세그먼트들이 안전하게 고정되면, 외부의 하중을 제거하여 거더를 제작하는 공정을 완료한다. 이후 전통적인 방식에 따라 거더를 교대에 올려 공정을 마무리한다. 도 5는 상기 분절형 거더의 세그먼트가 고정된 상태를 확대하여 보인 확대도이며, 도 6 내지 도 8은 각각 힌지, 첨접판 및 디비에이터를 상세히 보인 도면이다. 특히, 도 8은 다양한 형태의 상기 디비에이터(7)의 정면과 측면을 보인 것으로 (a)와 (b)는 웨브에 의하여 지지되는 형태의 예이고, (c)와 (d)는 긴장재와 접하는 부위의 예를 보인 것이다. 상기 긴장재가 접하는 부분을 곡선형의 판이나 강봉을 사용할 수 있다. 상기 디비에이터(7)는 상기 긴장재(40)를 상기 앵커리지(6)의 높이 보다 낮게 밀어 내림으로써 상기 긴장재(40)에 인장력을 가하는 역할을 하게 되고, 또한 상기 긴장재(40)를 아래로 볼록한 형태로 만들어 준다.

도 6은 세그먼트 연결부에 설치된 상기 힌지(4)의 상세도인데 상기 힌지(4)는 상기 세그먼트들을 연결하되 경사 각도를 줄 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 힌지(4)에 의하여 설정된 경사 각도에 의해 스틸 거더의 프리스트레스 크기가 결정된다. 그리고 상기 힌지(4)는 상기 거더의 하부 플랜지에 형성되어 거더의 경사 각도에 따라 초기 형태를 구성할 수 있도록 한다. 이러한 힌지(4)가 추가된 거더는 상기 각 세그먼트 간에 이동성과 안정성을 향상시키게 된다. 도 7은 상기 첨접판을 상세히 보인 것으로 상기 거더의 웨브(3)에 형성되어 상기 세그먼트들이 이루는 경사 각도를 조절할 수 있게 가이드 역할을 함과 동시에 상기 좌측 세그먼트들을 연결하여 고정시켜 주는 역할을 한다. 상기 첨접판은 얇고 긴 판형의 형태로 거더의 웨브에 고정시킬 수 있도록 고정공이 복수개 형성되어있다. 상기 복수개의 고정공(9)을 통하여 볼트(8)에 의해 첨접판과 웨브이 연결되고 고정된다.

상기 첨접판(5)에 의해 고정되고 연결된 각 세그먼트가 경사각도에 의해 움직일 때, 각 세그먼트는 상기 첨접판에 의해 고정되고 연결되었기 때문에 각 구성 간에 손상을 줄일 뿐만 아니라 거더에 프리스트레스를 도입하는 과정 중에 발생할 수 있는 각 세그먼트 간에 불일치를 방지할 수 있는 역할을 한다.

상기 세그먼트들에는 디비에이터(Deviator)와 앵커리지(Anchorage)가 형성된다. 본 실시 예에서는 상기 디비에이터가 중앙 세그먼트의 양측 가까운 지점에 각각 형성되고, 필요에 따라서는 상기 중앙 세그먼트의 중앙에도 형성될 수 있다. 상기 디비에이터는 프리스트레스를 도입하기 위하여 설치되는 긴장재의 위치를 바로 잡아 주는 역할을 한다. 또한, 상기 디비에이터에 의하여 긴장재는 아래로 볼록한 형태가 되고 그 효율이 증가하게 된다.

통상적인 긴장재를 이용하여 거더에 프리스트레스를 도입하는 경우, 긴장재의 고정에 매우 어려움이 있지만, 본 발명은 거더의 초기 형태에 경사 각도를 주어 긴장재의 첫 번째 끝을 좌측 세그먼트의 앵커리지에 고정하고 긴장재의 반대쪽을 중앙 세그먼트에 고정하는데 어려움이 없다.

정리건대, 본 발명은 힌지 결합된 교량 분절을 이용한 프리스트레스 도입방법 시공 시 거더의 내부에 첨접판과 힌지 연결부를 장착하여 거더의 거치 시 구조물의 하중과 각도 및 용도에 따라 세그먼트의 이동과 경사각을 조절함으로써, 강재의 긴장을 통해 휨강도를 조절하는 특징이 있다. 또한, 종래의 프리스트레스 거더의 구조역학상의 한계를 효율적으로 극복할 수 있도록 하는 프리스트레스 구조물을 제공할 수 있다. 또한, 시공 된 상기 힌지 결합된 교량 분절을 이용한 프리스트레스 도입방법은 빠른 분해와 세그먼트 또는 부품의 재사용을 허용하여 큰 절감 효과를 얻는 특징이 있다.

본 발명은 특정한 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.

1: 상부 플랜지
2: 하부 플랜지
3: 웨브
4: 힌지
5: 첨접판
6: 앵커리지
7: 디비에이터
8: 볼트
9: 고정공
10: 좌측 세그먼트
20: 중앙 세그먼트
30: 우측 세그먼트
40: 긴장재

Claims (3)

1. 삭제
2. 중앙부가 양끝단보다 높은 위치에 형성되는 초기 형태로 구조체를 거치하는 제1 단계;
   상기 제1 단계 이후에 상기 구조체에 긴장재를 연결하되, 상기 초기 형태의 구조체의 중앙부에서는 상기 구조체의 하부에 위치하고, 상기 초기 형태의 구조체의 양끝단에서는 상기 구조체의 중앙부와 대비하여 상기 구조체의 상부에 위치하도록 긴장재를 연결하는 것을 특징으로 하는 제2 단계;를 포함하고,
   상기 제2 단계 이후에 상기 구조체의 초기 형태를 변형시켜 프리스트레스를 도입하되, 상기 양끝단보다 높은 위치에 있는 중앙부를 인하하여 상기 구조체의 초기 형태를 변형함으로써 상기 긴장재에 프리스트레스를 도입하는 제3 단계를 더 포함하고,
   상기 구조체는 힌지 결합에 의한 분절형태의 분절형 스틸 거더인 것을 특징으로 하는
   프리스트레스 도입방법.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 분절형 스틸 거더는 중앙 세그먼트(20)와 상기 중앙 세그먼트의 양측에 힌지로 결합되어 연결되는 좌/우측 세그먼트(10, 30)로 구성되며,
   상기 긴장재는 좌측 세그먼트의 끝단에 형성된 앵커리지(Anchorage)(6)에 긴장재(40)를 고정시킨 후, 상기 구조체에 형성된 디비에이터(Deviator)(7)에 이탈되지 않도록 거치된 후 상기 우측 세그먼트의 앵커리지(6)에 연결하여 고정되며,
   상기 디비에이터(7)는 상기 긴장재(40)를 상기 앵커리지(6)의 높이 보다 낮게 밀어 내림으로써 상기 긴장재(40)에 인장력을 가하면서 상기 긴장재를 아래로 볼록한 형태로 만드는 것을 특징으로 하는
   프리스트레스 도입방법.

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