KR101732453B1 - 프리플렉스 합성 거더의 제작 장치 - Google Patents

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KR101732453B1 KR1020160133082A KR20160133082A KR101732453B1 KR 101732453 B1 KR101732453 B1 KR 101732453B1 KR 1020160133082 A KR1020160133082 A KR 1020160133082A KR 20160133082 A KR20160133082 A KR 20160133082A KR 101732453 B1 KR101732453 B1 KR 101732453B1
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김성혁
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(주) 대현이엔씨
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Abstract

본 발명은 프리플렉스 합성 거더의 제작 장치에 관한 것이다.
본 발명은 솟음조절 기능을 가진 동바리 시스템을 이용하여 I형 강재 빔에 프리 플렉션 하중을 재하한 후 하부 케이싱 콘크리트 타설이 이루어지는 프리 플렉션 거더의 제작 장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스에 하단부가 고정되고, 상부는 I형 강재 빔을 향하여 수평상으로 연장되는 수평부의 지지단부가 상기 I형 강재 빔을 지지하며, I형 강재 빔의 길이 방향을 따라 적정한 간격을 두고 복수개가 설치되는 지지대;상기 지지대 사이에 하부 케이싱 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집이 상기 지지대와 일체로 형성됨으로써, 장치를 단순화하고, I형 강재 빔의 비틀림과 좌굴을 방지함으로써 프리플렉션을 용이하게 도입할 수 있는 것이다.

Description

프리플렉스 합성 거더의 제작 장치{Apparatus for manufacturing preplex composite beam girder}
본 발명은 소정의 솟음을 주어 제작된 I형 강재 빔에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서, 형강의 하부 플랜지에 케이싱 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후 하중을 제거하여 콘크리트에 프리스트레스를 부여하는 프리플렉스 합성 거더(pre-plexed composite beam girder)의 제작 장치에 관한 것으로, 특히 I형 강재 빔의 비틀림을 방지할 수 있도록 I형 강재 빔을 지지하는 지지대와 솟음조절 기능을 가진 케이싱 콘크리트 거푸집을 일체로 형성하며, I형 강재 빔의 비틀림을 방지하여 구조적 안정성을 유지함으로써, 정밀한 프리플렉션을 도입할 수 있는 프리플렉스 합성 거더의 제작 장치에 관한 것이다.
프리플렉스 거더(Preflex girder)는 강재의 장점과 압축내력이 우수한 콘크리트의 장점을 활용한 구조물로서 I형 강재의 탄성범위 내에서 프리플렉션 하중을 하향으로 가한 상태에서 하부 케이싱 콘크리트를 타설하고, 경화 후 릴리즈에 의해 하부 케이싱 콘크리트에 압축 프리스트레스(prestress)를 도입한 일종의 프리텐션(pretension)공법으로서 I형 강재 빔과 콘크리트의 구조적 이점을 최대한 활용한 합성 거더이다.
프리스트레스가 도입된 하부 케이싱 콘크리트는 거더의 전체 강성을 증대시켜 진폭 감소에 따른 반복피로하중에 대한 저항성이 커지며, 거더의 처짐극복 및 주하중 재하시에 발생될 수 있는 균열방지를 가능하게 한다. 또한, 제작과정에서 스틸 거더에 공용하중 작용시보다 큰 탄성한계 하중(preflexion load)을 재하하므로 교량의 안정성을 확인 후 시공할 수 있는 안전한 교량형식으로 사용될 수 있다.
그러나 기존의 제작공법은 하부 케이싱 콘크리트를 타설 및 양생하는 과정에서 크리프와 건조수축으로 프리플렉션에 의한 압축응력이 감소하게 되고, 연속화 될 경우 부모멘트 구간에 인장응력을 초래하여 결국 최종 활하중 단계에서 균열을 초래하는 경우가 있다.
최근에는 이러한 압축응력의 감소를 방지하기 위하여 하부 케이싱 콘크리트 혹은 슬래브에 긴장재를 삽입하여 압축응력을 추가로 도입하는 프리스트레스 플렉스 합성형 거더에 대한 연구가 진행중이나, 이 공법은 제작공정과 구조계산이 복잡한 단점이 있다.
이러한 단점은 외부에서 유압잭을 이용하여 콘크리트에 선압축을 가함으로써 크리프와 건조수축 손실만큼 혹은 그 이상의 응력을 유발시키거나, 연속보에서는 슬래브 구간에 미리 압축력을 발생시킴으로써 보완이 가능하다.
이러한 선압축 효과는 최근 연속 거더 시공시 지점부에 유압잭을 이용하거나 지점부의 상승, 하강으로 부모멘트간 슬래브에 압축응력을 도입하는 방법이 많이 사용되어지고 있으며, 특히, 단경간에서 프리플렉스 거더의 최대 휨모멘트 발생 위치인 지간 중앙부의 콘크리트 인장응력을 최소화하기 위한 방법으로서 지간 중앙에 가지점을 설치한 후 상승시키고, 콘크리트를 타설하여 경화시킨 후 가지점을 제거하여 강성 증가로 인한 프리 플렉스를 도입하는 공법이 점차 많이 시공되어지고 있있다. 그러나 상기 공법은 가지점 설치시 교통장애의 문제와 형고가 높을 경우 가지점 설치비용이 공사비의 많은 부분을 차지하고, 또한, 추가공정의 증가로 인해 공기의 연장이 불가피한 단점이 대두되고 있는 실정이다.
기존의 단경간 프리플렉스 거더의 제작에 있어서는, I형 강재 빔에 프리플렉션 하중을 가하기 위하여 캠버가 형성된 I형 강재 빔의 단부가 하중재하대에 설치되며, 하부에는 유압잭이 구비된 가력프레임이 설치된다.
즉, 상기 가력프레임의 유압잭을 작동시켜 I형 강재 빔의 단부에 하중을 가하게 되면, 솟음처리된 I형 강재 빔의 양 단부가 오므라지면서 하중재하대에 의하여 지지되면서 상부의 I형 강재 빔은 위로 만곡되게 휘어지고, 하부의 I형 강재 빔은 아래로 만곡하도록 휘어지게 된다.
이러한 휘어진 상태가 바로 프리플렉션 하중이 도입된 상태인데, 이러한 하중도입은 하중재하대(10)에 I형 강재 빔이 적절하게 고정되면서 지지되었을 때 보다 정밀한 프리플렉션 하중의 도입이 가능하게 된다.
한편, I형 강재 빔에 단부하중이 가해지면서 하중재하대에 지지되는 I형 강재 빔의 위치에 변동이 발생하는 경우, 이는 프리플렉션 하중 재하위치의 변동을 초래할 수 있고, 이러한 변동은 곧 설계상 프리플렉션 하중이 제대로 도입될 수 없는 요인이 된다.
또한, I형 강재 빔의 연장 길이가 길어지면 운반, 하중재하대에 거치하는 과정 및 프리플렉션 하중 재하과정에서 I형 강재 빔에 무리한 비틀림, 좌굴이 발생할 여지가 더욱 커지게 되므로, 비틀림 가능성은 그만큼 높아진다.
따라서, 하중재하대에 각 I형 강재 빔이 확실하게 고정되도록 하는 것은 프리플렉션 하중 재하에 있어 매우 중요한 의미를 가지게 된다.
또한, I형 단면의 I형 강재 빔의 길이가 30m 이상과 같이 긴 길이로 되면, 단면형태의 특성상 하중재하대에 거치지반으로부터 상방에 위치된 상태가 되는 설치과정 및 프리플렉션 하중이 가해질 때 I형 강재 빔에 비틀림, 좌굴이 발생할 여지가 크고, 자칫 I형 강재 빔이 하중재하대에 안정적으로 세팅되지 못하고 전도가 발생할 수 있는 등의 문제점이 발생하게 된다.
이에 종래 하중재하대에 I형 강재 빔을 안정적으로 고정되도록 하기 위하여 각각의 I형 강재 빔의 재하대에 연결부재 및 고정부재를 이용하고 있었다.
하지만 상기 연결부재 및 고정부재는 예컨대 강봉과 같은 볼트부재인 연결부재를 플레이트형태의 고정부재에 체결너트와 같은 체결구에 지나지 않기 때문에 특히 연장길이가 긴 I형 강재 빔을 하중재하대에 보다 안정적으로 고정시켜 줄 수 있는 수단이 필요하게 되었다.
KR 20-0302133 B1 (2003. 01. 11.) KR 10-0890455 B1 (2009. 03. 18.) KR 10-1319993 B1 (2013. 10. 14.)
본 발명은 종래에 프리플렉스 합성 거더를 제작하는 과정에서 발생되는 비틀림이나 좌굴 등과 같은 문제점을 해결하여, 거치되는 I형 강재 빔에 안정적으로 프리플렉션 하중을 도입할 수 있도록 하면서, 의도하는 크기의 프리플렉션 하중을 원하는 위치에 효율적으로 도입시킬 수 있는 프리플렉스 합성 거더의 제작 장치를 제공하는 것을 해결 과제로 한다.
이에 본 발명은 I형 강재 빔을 이용하여 프리플렉스 합성 거더를 제작함에 있어서, 프리플렉션 도입 과정에서 I형 강재 빔의 비틀림 현상을 방지하여 구조적 안정성을 유지함으로써, 정밀한 프리플렉션의 도입이 가능하게 되어 고품질의 프리플렉스 합성 거더를 제작할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
즉, I형 강재 빔의 연장 길이가 길어지면 하중 재하대에 거치하는 과정 및 프리플렉션 하중 재하과정에서 I형 강재 빔에 무리한 비틀림, 좌굴이 발생할 여지가 더욱 커지게 되므로, 본 발명에서는 I형 강재 빔의 양 단부가 하중 재하대의 역할을 하는 단부구속 거치대에서 I형 강재 빔의 양쪽 단부가 구속되도록 하면서, 지지수단 및 승강수단을 구비하는 거푸집 일체형 지지대에 의하여 I형 강재 빔의 양쪽 측면이 지지되도록 함으로써, I형 강재 빔 단부와 측면을 동시에 구속시켜 I형 강재 빔에 비틀림이나 좌굴이 발생되지 않도록 하는 프리플렉스 합성 거더 제작 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 목적 및 그 기술적 과제는 앞서 기재한 기술적 과제에 한정되는 것이 아니다. 따라서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하여 거치되는 I형 강재 빔의 비틀림을 방지하여 거더에 효과적인 압축응력을 도입하고자 연구한 결과로 완성하게 되었다.
본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 거치된 I형 강재 빔의 비틀림 및 좌굴을 방지하기 위하여 상기 I형 강재 빔의 측면을 지지하는 지지대와 하부 케이싱 콘크리트를 성형하는 바닥 거푸집 및 벽체 거푸집을 일체로 구성하며, 상기 벽체 거푸집은 액추에이터에 의하여 하부 케이싱 콘크리트가 타설되는 공간을 형성 및 해체시킬 수 있게 되고, 상기 지지대의 높이를 조절할 수 있게 되어 거더에 효과적인 압축응력을 안정적으로 도입하게 됨으로써 프리플렉스 합성 거더를 제작할 수 있게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명은 솟음조절 기능을 가진 동바리 시스템을 이용하여 I형 강재 빔에 프리 플렉션 하중을 재하한 후 케이싱 콘크리트 타설이 이루어지는 프리 플렉션 거더의 제작 장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스에 하단부가 고정되고, 상부는 I형 강재 빔을 향하여 수평상으로 연장되는 수평부의 지지단부가 상기 I형 강재 빔을 지지하며, I형 강재 빔의 길이 방향을 따라 적정한 간격을 두고 복수개가 설치되는 지지대; 상기 지지대 사이에 하부 케이싱 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집이 상기 지지대와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 지지대는, 상기 베이스에 고정되는 하부지지대와, 상기 하부지지대에 승강가능하게 결합되며, 상기 I형 강재 빔을 지지하는 상부지지대로 이루어지며, 상기 하부지지대에서 상기 상부지지대를 승강이동시키는 승강수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 지지대의 하단부가 상기 베이스에 회전가능하게 고정되며, 신축되는 지지수단에 의해 상기 지지단부가 상기 I형 강재 빔에 근접되고 이격되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승강수단은, 일측이 상기 하부지지대에 회전가능하게 고정되고, 다른 일측은 상기 상부지지대에 회전 및 길이방향으로 이동가능하게 고정되는 승강유도부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승강유도부재는 상기 하부지지대의 상부에 노출되는 육각체의 하부로 돌출형성되는 고정단부가 상기 하부지지대에 회전 가능하게 지지되며, 상기 육각체의 상부로 돌출형성되는 수나사에는 상기 상부지지대가 나사결합되어 상부지지대가 승강이동할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신축되는 지지수단은, 일측이 상기 베이스에 지지되고, 다른 일측은 상기 지지대에 지지되는 액츄에이터(actuator)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신축되는 지지수단은, 일측이 상기 베이스에 지지되고, 다른 일측은 상기 지지대에 지지되는 턴버클(turnbuckle)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지수단이 지지되는 지지대가 하부지지대인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 반복사용이 가능한 것으로, 양쪽의 단부구속 거치대에 거치된 I형 강재 빔을 지지하는 지지대와, 하부 케이싱 콘크리트를 타설하기 위하여 설치되는 거푸집이 별도로 구성되었던 종래의 장치와는 달리, I형 강재 빔을 지지하는 지지대와 하부 케이싱 콘크리트를 타설하기 위하여 설치되는 거푸집이 일체로 형성됨으로써, 프리플렉스 합성 거더를 제작하는 장치를 간단하게 구성할 수 있게 된다.
상기 지지대는 I형 강재 빔을 지지함과 동시에 일체형 거푸집이 하부 케이싱 콘크리트를 타설할 수 있는 거푸집 공간을 형성할 수 있도록 신축가능한 지지수단에 의해 기립되고, 하부 케이싱 콘크리트를 타설한 다음 상기 지지대 및 지지대 일체형 거푸집이 I형 강재 빔 및 하부 케이싱 콘크리트로부터 이격되도록 선회됨으로써 거푸집의 설치 및 해체 작업이 용이하게 수행된다.
상기 지지대는 신축가능한 지지수단에 의해 지지됨으로써, 대칭이 되는 위치에서 서로 협력하는 지지대의 협지력에 의해 상기 지지대가 I형 강재 빔을 더욱 견고하게 지지할 수 있게 된다.
상기 승강수단은 하부지지대로부터 상부지지대의 높이를 조절할 수 있게 됨으로써, 만곡되게 성형되는 I형 강재 빔에 형성된 볼트공과 지지단부에 형성된 볼트공을 정확하게 일치시켜서 볼트 고정 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
이로써, 본 발명은 I형 강재 빔을 이용하여 프리플렉스 거더를 제작함에 있어서, 프리플렉션 도입 과정에서 I형 강재 빔의 비틀림 현상을 방지하여 구조적 안정성을 유지하여 정밀한 프리플렉션을 도입할 수 있게 된다.
따라서, 프리플렉션 합성형이 갖는 하중의 모멘트 형상에 맞게 프리플렉션 하중을 재하하여 하부케이싱 콘크리트의 압축응력이 최대한 허용압축응력에 도달할 수 있게 된다. 또한, 하부케이싱 콘크리트에 도입되는 압축응력이 하부케이싱 콘크리트의 전 구간에 걸쳐 동일하게 도입될 수 있다.
상기한 프리플렉스 합성 거더의 제작 장치를 이용하여 프리플렉스 합성 거더를 제작하는 방법은, I형 강재 빔을 거치할 수 있는 단부구속 거치대에 상방으로 만곡되어진 캠버가 형성된 I형 강재 빔을 거치하고, 높이 조절이 가능한 다수개의 잭서포트를 I형 강재 빔의 길이방향으로 정해진 솟음치대로 배치하고, 비틀림 방지 기능을 가진 일체형 거푸집을 설치한 후 등분포하중을 재하하여 I형 강재 빔에 프리 플렉션을 가하고, 하부 플랜지에 케이싱 콘크리트를 타설하여 프리 플렉션 합성 거더를 완성한다.
구체적으로, I형 강재 빔의 양단을 거치할 수 있도록 마련되는 단부구속 거치대에 일정한 캠버가 형성된 I형 강재 빔을 거치하는 단계, 높이 조절이 가능한 다수개의 잭 서포트를 I형 강재 빔의 길이방향으로 정해진 솟음치대로 배치하는 단계, 지지수단을 구동하여 거푸집이 일체로 형성된 지지대가 단부구속 거치대에 거치된 I형 강재 빔의 측면을 지지토록 함과 동시에 상기 거푸집에 의해 하부 케이싱 콘크리트가 타설되는 주형공간을 형성하는 단계, 등분포 하중을 재하하여 I형 강재 빔에 프리플렉스를 가하는 단계, 주형공간에 위치하는 I형 강재 빔의 하부 플랜지에 하부 케이싱 콘크리트를 타설하여 양생하는 단계, 등분포 하중을 제거하는 단계 및 지지수단을 구동하여 거푸집을 해체하는 단계를 순차로 수행하여 프리플렉스 합성 거더를 제작하게 된다.
본 발명에 의하면 양쪽의 단부구속 거치대에 거치된 I형 강재 빔을 지지하는 지지대와, 하부 케이싱 콘크리트를 타설하기 위하여 설치되는 거푸집이 일체로 형성됨으로써, 프리플렉스 합성 거더를 제작하는 장치를 간단하게 구성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 지지대가 신축가능한 지지수단에 의해 지지됨으로써, 대칭이 되는 위치에서 서로 협력하는 지지대에 의해 상기 지지대가 I형 강재 빔을 더욱 견고하게 지지할 수 있게 되어 일정 이상의 길이를 가진 I형 강재 빔에 대한 프리플렉션 하중 재하과정에서 발생할 수 있는 비틀림과 좌굴을 방지할 수 있게 된다.
또한, 승강수단을 이용하여 하부지지대로부터 상부지지대의 높이를 조절할 수 있게 됨으로써, 만곡되게 성형되는 I형 강재 빔에 형성된 볼트공과 지지단부에 형성된 볼트공을 정확하게 일치시켜서 볼트를 고정하는 작업성이 향상된다.
이로써, 경제적이고 효율적인 프리플렉스 합성 거더를 제작할 수 있으며, 특히, 프리플렉션 하중을 등분포 형태로 재하할 수 있게 되어 I형 강재 빔에 정밀한 프리플렉션 하중을 재하할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명 실시 예의 프리플렉스 합성 거더 제작 장치의 사시도.
도 2는 도 2의 일부 확대 사시도.
도 3은 본 발명에 따라 지지대와 I형 강재 빔이 체결된 상태를 나타낸 확대 단면도.
도 4는 본 발명 실시 예의 승강수단을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따라 I형 강재 빔이 거치된 상태를 개략적으로 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명의 작동상태를 나타낸 도면으로 지지대 및 거푸집이 분리된 상태를 나타낸 측면도.
도 7은 본 발명의 작동상태를 나타낸 도면으로 I형 강재 빔의 지지 및 거푸집이 형성된 상태를 나타낸 측면도.
도 8은 본 발명의 작동상태를 나타낸 도면으로 하부 케이싱 콘크리트가 타설된 상태의 측면도.
도 9는 본 발명의 작동상태를 나타낸 도면으로 거푸집이 해체된 상태를 나타낸 측면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예의 프리플렉스 합성 거더 제작 장치를 나타낸 사시도.
본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시 예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 기재된 설명과 도면에 도시된 내용은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 관련된 것이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형된 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
따라서 본 발명은 제시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하게 됨은 물론이다.
다음에서 본 발명의 실시 예를 설명한다.
도 1는 본 발명 실시 예의 프리플렉스 합성 거더 제작 장치의 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 일부 확대 사시도를 나타내고 있다.
이 도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 프리플렉스 합성 거더의 제작 장치는 베이스(10, 10a), 지지대(20, 20a), 거푸집(30), 지지수단(40, 40a) 및 승강수단(50, 50a)으로 구성된다.
상기 베이스(10, 10a)는 상기 지지대(20, 20a) 및 상기 거푸집(30)의 양쪽에 배치되어 상기 지지대(20, 20a)와 상기 거푸집(30)이 설치된다.
상기 지지대(20, 20a)는 거푸집(30) 일체형으로 구성되는 것으로, 상기 베이스(10, 10a)에 고정되는 하부지지대(200, 200a)와, 상기 하부지지대에 승강가능하게 결합되며, 상기 I형 강재 빔(70)을 지지하는 상부지지대(210, 210a)와, 상기 하부지지대(200, 200a)에서 상기 상부지지대(210, 210a)를 승강이동시키는 승강수단(50, 50a)을 포함하여 이루어진다.
상기 하부지지대(200, 200a)와 상부지지대(210, 210a)는 승강수단(50, 50a)에 의해 연결구성된다.
이러한 하부지지대(200, 200a)는 사각체로 형성되며, 상기 거푸집(30)과 일체로 구성되는 것으로, 하단부는 상기 베이스(10, 10a)에 제1힌지(201, 201a)로 회전 가능하게 고정되며, 상단부에는 상기 승강수단(50, 50a)이 구비되어 상부지지대(210, 210a)가 승강 가능하게 결합된다.
도 3은 본 발명에 따라 지지대와 I형 강재 빔(70)이 체결된 상태를 보여주고 있다.
이 도면을 참조하면, 상기 상부지지대(210, 210a)는 수직부(211, 211a)와 수평부(212, 212a)로 이루어진다.
상기 수직부(211, 211a)는 하부지지대(200, 200a)와 승강수단(50, 50a)으로 연결될 수 있도록 암나사(213, 213a)가 형성되어 있다.
상기 수평부(212, 212a)는 상기 수직부(211, 211a)의 상단에서 I형 강재 빔(70)을 향하여 수평상으로 형성되며, 단부에는 I형 강재 빔(70)의 측면을 지지하는 지지단부(214, 214a)가 형성된다.
상기 지지단부(214, 214a)에는 I형 강재 빔(70)을 더욱 견고하게 지지할 수 있도록 접촉면적을 크게하면서 볼트(215)를 체결하기 위한 고정판(217, 217a)이 형성되어 있다.
상기 고정판(217, 217a)은 I형 강재 빔(70)과 볼트(215)체결이 될 수 있도록 볼트공(218, 218a)이 천공되며, 고정단부(214, 214a)에 보강리브(219. 219a)로 지지되어 있다.
한편, I형 강재 빔(70)에는 복수의 지지대(20, 20a)가 설치되는 간격을 두고, 상기 볼트공(218, 218a)에 대응하는 위치에 관통공(711)이 형성된다.
상기 거푸집(30)은 상기 베이스(10, 10a) 사이에 위치하는 바닥거푸집(300)과, 복수의 지지대(20, 20a)에서 상기 하부지지대(200, 200a) 사이에 설치되며, 또한, 복수로 설치되는 상기 하부지지대(200, 200a)에서 선단 및 후단에 위치하는 하부지지대로부터 돌출설치되는 벽체거푸집(310, 310a)이 일체로 형성되어 이루어진다.
상기 지지수단(40, 40a)은 유압실린더(400, 400a)와 같은 액츄에이터로 구성된다.
상기 유압실린더(400, 400a)의 본체(401, 401a)는 양쪽 베이스(10, 10a)에 각각 제2힌지(420, 420a)로 회전 가능하게 고정되고, 피스톤 로드(402, 402a)는 상기 하부지지대(200, 200a)의 상단에 제3힌지(430, 430a)로 회전가능하게 고정된다.
따라서, 상기 유입실린더(400, 400a)가 구동하면, 상기 지지단부(214, 214a)가 상기 I형 강재 빔(70)의 측면에 접촉하여 지지하게 되며, 이와 동시에 하부지지대(200, 200a)에 일체로 형성된 벽체거푸집(310, 310a)과 바닥거푸집(300)이 협력하여 하부 케이싱 콘크리트(C)를 타설할 수 있는 공간을 형성하고, 또한 상기 공간을 해체시킬 수 있게 된다.
따라서, 상기 지지대(20, 20a)는 I형 강재 빔(70)의 길이에 대응하여 복수개가 설치되며, 각각의 지지대들은 신축되는 지지수단(40, 40a)에 의해 하단부의 제1힌지(201, 201a)를 중심으로 회전하여 I형 강재 빔(70)을 지지하고, 또한 하부 케이싱 콘크리트(C)가 타설될 수 있는 공간이 형성되도록 한다.
따라서, 상기 벽체거푸집(310, 310a)은 상기 지지수단(40, 40a)에 의해 일정 범위의 각도 내에서 회전하는 지지대(20, 20a)와 함께 회전하며, 바닥거푸집(300)과 협력하여 하부 케이싱 콘크리트(C)를 타설하기 위한 공간을 형성 및 해체하게 된다.
도 4는 본 발명 실시 예의 승강수단을 나타낸 단면도를 나타내고 있다.
이 도면을 참조하면, 상기 승강수단(50. 50a)은 상기 일측이 상기 하부지지대(200, 200a)에 회전가능하게 고정되고, 다른 일측은 상기 상부지지대(210, 210a)에 회전 및 길이방향으로 이동가능하게 고정되는 승강유도부재(500, 500a)로 이루어진다.
상기 승강유도부재(500, 500a)는 육각체(510, 510a), 고정단부(520, 520a) 및 수나사(530, 530a)가 일체로 형성된다.
상기 육각체(510, 510a)는 상기 승강유도부재(500, 500a)를 회전시키기 위한 것으로 상기 하부지지대(200, 200a)의 상부에 노출되는 상태에 있다.
상기 고정단부(520, 520a)는 상기 육각체(510, 510a)의 하부에 일체로 돌출형성되며, 상기 하부지지대(200, 200a)의 상부에 베어링(540)으로 회전 가능하게 고정된다.
상기 수나사(530, 530a)는 상기 육각체(510, 510a)의 상부에 일체로 돌출형성되며, 상부지지대(210, 210a)의 수직부(211, 211a)에 형성되어 있는 암나사(213, 213a)와 체결된다.
이에 따라, 상기 승강유도부재(500, 500a)는 육각체(510, 510a)를 정,역방향으로 회전시키면 상기 수나사(530, 530a)가 함께 회전하게 되는데, 회전되는 방향에 따라 수나사(530, 530a)에 체결된 상부지지대(210, 210a)가 상승하거나 하강하게 된다.
따라서, 일정한 캠버가 형성되는 I형 강재 빔(70)의 관통공(711)에 상부지지대(210, 210a)의 볼트공(218, 218a)이 도달되게 하여 볼트(215) 체결작업을 할 수 있게 된다.
즉, 도 5에서 보듯이, I형 강재 빔(70)에는 일정한 캠버가 형성됨에 따라, 일정한 간격을 두고 형성되는 관통공(711)의 높이가 다르게 되는데, 상기한 승강유도부재(500, 500a)가 상부지지대(210, 210a)를 승강시킬 수 있게 됨으로써, 상기 상부지지대(210, 210a)의 볼트공(218, 218a)을 I형 강재 빔(70)에 형성된 관통공(711)에 일치시킬 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의해 프리플렉스 합성 거더가 제작되는 과정을 살펴본다.
도 5는 본 발명에 따라 I형 강재 빔(70)이 거치된 상태를 나타낸 정면도이고, 도 6 내지 도 9는 본 발명에 따라 지지대(20, 20a) 및 거푸집(30)이 작동되는 상태를 나타내고 있다.
단계 1. 강재의 거치
도 5를 참조하면, I형 강재 빔(70)이 단부구속 거치대(80, 80a)에 거치되어 있다.
상기 I형 강재 빔(70)은 단면의 형태가 상부플랜지(700), 복부(710) 및 하부플랜지(720)로 이루어지는 것이다.
이러한 I형 강재 빔(70)은 단위길이로 제작된 것을 도시하고 있으나, 그 길이가 긴 경우에는 단위길이로 제작된 다수개의 단부를 연결부재로 볼트체결하여 서로 연결된 것일 수 있다.
또한, 상기 I형 강재 빔(70)은 탄성복원력을 이용하여 프리플렉션 하중을 효율적으로 도입시키기 위하여 상부로 솟음(camber)처리가 된 것이다.
상기 단부구속 거치대(80, 80a)는 I형 강재 빔(70)을 거치할 수 있도록 지반으로부터 소정의 높이를 가지도록 형성되며, I형 강재 빔(70)의 단부가 삽입되어 지지되는 삽입홈(800, 800a)이 형성되는 것이다.
상기 삽입홈(800, 800a)은 I형 강재 빔(70)의 단부가 삽입되도록 이루어지며, 그 공간의 형태는 I형 강재 빔(70)의 단면과 동일하여 I형 강재 빔(70)의 양쪽 단부가 상기 삽입홈(800, 800a)에 의하여 감싸지면서 구속되며, 이로써 I형 강재 빔(70)이 비틀리거나 좌굴되는 것을 일차로 방지하게 된다.
아울러, 높이조절이 가능한 복수의 잭 서포트(90)를 I형 강재 빔(70)의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 정해진 솟음치에 대응하는 높이로 배치한다.
이렇게 상향 캠버에 의한 소정의 솟음이 형성되도록 제작된 I형 강재 빔(70)의 양단을 상기 단부구속 거치대(80, 80a)에 단순거치하면 I형 강재 빔(70)의 자중으로 인한 응력과 처짐이 발생된다.
이때, 도 6에서 보듯이, 양쪽의 지지대(20, 20a)는 유압실린더(400, 400a)에 의해 제1힌지(201, 201a)를 중심으로 I형 강재 빔(70)의 바깥쪽으로 회전하여 지지단부(214, 214a)가 I형 강재 빔(70)의 복부(710)와 이격된 상태에 있다.
단계 2, 강재 빔 지지 및 거푸집 설치
상기와 같이 단부구속 지지대(80, 80a)에 거치된 I형 강재 빔(70)에 프리플렉션 하중을 재하하고, 하부 케이싱 콘크리트(C)를 타설하기 위하여 I형 강재 빔(70)의 복부(710) 측면을 지지하고, 거푸집(30)에 의한 콘크리트 타설 공간을 형성한다.
도 7에서 보듯이, 유압실린더(400, 400a)가 구동하여 피스톤 로드(402, 402a)가 전진하여 하부지지대(200, 200a)를 밀면, 상기 하부지지대(200, 200a) 및 상부지지대(210, 210a)가 제1힌지(201, 201a)를 중심으로 회전하며 서서히 기립하게 되고, 지지단부(214, 214a)의 고정판(217, 217a)이 I형 강재 빔(70)의 복부(710) 측면에 접촉되게 된다.
그 다음 상기 고정판(217, 217a)의 볼트공(218, 218a)과 I형 강재 빔(70)의 관통공(711)을 일치시키고, 도 3에서 보듯이, 상기 고정판(217, 217a)의 볼트공(218, 218a)과 I형 강재 빔(70)의 관통공(711)을 일치시킨 후 볼트(215)를 삽입하여 너트(216)를 체결하면 I형 강재 빔(70)과 지지대(20, 20a)를 결속시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 고정판(217, 217a)의 볼트공(218, 218a)과 I형 강재 빔(70)의 관통공(711)을 일치시키는 작업은 승강수단을 이용하여 용이하게 수행할 수 있게 된다.
즉, 승강유도부재(500, 500a)의 육각체(510)를 회전시키면, 회전시키는 방향에 따라 수나사(530)에 암사나(213, 213a)로 결합된 상부지지대(210, 210a)가 승강이동하게 됨으로써, 캠버에 따라 높이가 서로 다른 I형 강재 빔(70)의 관통공(711)에 대하여 상부지지대(210, 210a)의 높이를 정확하게 조절할 수 있는 것이다.
상기와 같이 일정한 간격을 두고 설치되는 지지대(20, 20a)가 I형 강재 빔(70)과 결속되면, 차후 I형 강재 빔(70)에 프리플렉션 하중을 재하할 때 횡좌굴의 발생을 방지할 수 있게 된다.
상기에서 유압실린더(400, 400a)가 구동하여 지지대(20, 20a)가 I형 강재 빔(70)을 지지하게 될 때, 하부지지대(200, 200a)에 일체로 형성되어 있는 벽체거푸집(310, 310a)이 함께 수직방향으로 입설되어 바닥거푸집(300)과 함께 하부 케이싱 콘크리트(C)를 타설할 수 있는 공간(S)을 형성하게 된다.
단계 3. 프리플렉션 하중의 재하
I형 강재 빔(70)의 단면에 발생하는 최대 휨모멘트가 허용 휨모멘트를 초과하지 않는 범위에서 프리플렉션 하중을 결정하여 하중재하블록(도시되지 아니함)으로 하중을 재하한다. 여기서 프리플렉션 하중이 재하되는 위치는 일반적으로 양단으로부터 약 5/L 이 되는 지점으로 결정한다.
상기와 같이 일정한 간격을 두고 설치되는 지지대(20, 20a)가 I형 강재 빔(70)과 결속되면, 차후 I형 강재 빔(70)에 프리플렉션 하중을 재하할 때 횡좌굴의 발생을 방지할 수 있게 된다.
따라서, I형 강재 빔(70)의 상부 전체에 걸쳐 하중재하블록을 설치하여 등분포하중 형태로 프리플렉션 하중을 용이하게 재하할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명에 따르면, I형 강재 빔(70)의 안정된 지지구조로 인해, 하중재하블록을 I형 강재 빔(70)의 전체길이에 걸쳐 설치할 수 있으므로 보다 정확한 프리플렉션 재하가 가능하게 된다.
또한, I형 강재 빔(70)의 중앙부위에 보다 큰 프리플렉션 하중을 재하할 필요가 있을 경우에는, I형 강재 빔(70)의 중앙부위에 더 많은 하중이 가해지도록 프리플렉션 하중의 재하위치 및 크기를 용이하게 변경할 수 있는 것이다.
따라서, 종래에는 프리플렉션 하중의 재하 위치가 고정되기 때문에, 다양한 현장여건에 따른 프리플렉션 하중 재하의 제어가 사실상 어렵다는 한계가 있었으나, 본 발명의 경우, 현장 여건에 따라 프리플렉션 하중이 재하되는 위치를 용이하게 변경할 수 있게 되는 것이다.
단계 4. 하부 케이싱 콘크리트 타설 및 릴리즈
I형 강재 빔(70)에 프리플렉션 하중을 가하고, 거푸집(30)에 의해 하부 케이싱 콘크리트(C)를 타설할 수 있는 공간(S)이 형성된 상태에서, 상기 공간(S)에 콘크리트를 타설하여 경화 및 양생 후 거푸집(30)을 해체하고, 설치된 하중재하블록(300)을 서서히 제거하면, 하부 케이싱 콘크리트(C)에 강재의 복원력에 의한 프리스트레스가 도입된 프리플렉스 합성 거더의 제작이 완료된다.
상기에서 거푸집(30)의 해체는 유압실린더(400, 400a)의 피스톤 로드(402, 402a)가 후진하면 지지대(20, 20a)가 제1힌지(201, 201a)를 중심으로 회전하여 지지단부(214, 214a)가 I형 강재 빔(70)으로부터 이격됨으로써 해체된다.
앞서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 I형 강재 빔(70)의 양 단부가 하중 재하대의 역할을 하는 단부구속 거치대에서 I형 강재 빔(70)의 양쪽 단부가 구속되도록 하면서, 지지수단 및 승강수단을 구비하는 거푸집 일체형 지지대에 의하여 I형 강재 빔(70)의 양쪽 측면이 지지되도록 함으로써, 거푸집의 구성이 간단하게 이루어질 수 있고, I형 강재 빔(70) 단부와 측면을 동시에 구속시켜 I형 강재 빔(70)에 비틀림이나 좌굴이 발생되지 않게 된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예의 프리플렉스 합성 거더 제작 장치를 나타내고 있다.
이 도면을 참조하면, 상기 신축되는 지지수단은, 일측이 상기 베이스(10, 10a)에 지지되고, 다른 일측은 상기 지지대(20, 20a)에 지지되는 턴버클(400b, 400c)로 이루어진다.
이러한 실시 예는 상기 턴버클(400b, 400c)을 회전시킴에 따라 지지대(20, 20a)가 제1힌지(201, 201a)를 중심으로 회전하며 I형 강재 빔을 지지하고, 또한, 거푸집을 형성 및 해체하게 된다.
이러한 턴버클(400b, 400c)을 이용하는 실시 예에서 프리플렉스 합성 거더를 제작하는 과정은 앞서 설명한 실시 예와 동일하다.
지금까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 관련된 것이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형된 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
따라서 본 발명은 제시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위에 기재된 기술사상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능한 실시 예가 있을 수 있다.
10, 10a : 베이스
20, 20a : 지지대 200, 200a : 하부지지대
201, 201a : 제1힌지 210, 210a : 상부지지대
211, 211a : 수직부 212, 212a : 수평부
213, 213a : 암나사 214, 214a : 지지단부
215 : 볼트 216 : 너트
217, 217a : 고정판 218, 218a : 볼트공
219, 219a : 보강리브
30 : 거푸집 300 : 바닥거푸집
310, 310a :벽체거푸집
40, 40a : 지지수단 400, 400a : 유압실린더
400b, 400c : 턴버클 401, 401a : 본체
402, 402a : 피스톤 로드 420, 420a : 제2힌지
430, 430a : 제3힌지
50, 50a : 승강수단 500, 500a : 승강유도부재
510, 510a : 육각체 520, 520a : 고정단부
530, 530a : 수나사 540 : 베어링
70 : I형 강재 빔 700 : 플랜지
710 : 복부 711 : 관통공
720 : 하부플랜지 80, 80a : 단부구속 거치대
800, 800a: 삽입홈 90 : 잭 서포트
C : 하부 케이싱 콘크리트 S : 공간

Claims (5)

  1. 솟음조절 기능을 가진 동바리 시스템을 이용하여 I형 강재 빔에 프리 플렉션 하중을 재하한 후 하부 케이싱 콘크리트 타설이 이루어지는 프리 플렉션 거더의 제작 장치에 있어서,
    베이스;
    상기 베이스에 하단부가 고정되고, 상부는 I형 강재 빔을 향하여 수평상으로 연장되는 수평부의 지지단부가 상기 I형 강재 빔을 지지하며, I형 강재 빔의 길이 방향을 따라 적정한 간격을 두고 복수개가 설치되는 지지대;
    상기 지지대 사이에 하부 케이싱 콘크리트를 타설하기 위하여 상기 지지대와 일체로 형성되는 거푸집;
    상기 I형 강재 빔을 거치할 수 있도록 지반으로부터 소정의 높이를 갖도록 형성되며, 상기 I형 강재 빔의 단부가 삽입되어 지지되는 삽입홈이 형성되는 단부구속 거치대; 및
    상기 I형 강재 빔의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 정해진 솟음치에 대응하는 높이로 배치되는 잭 서포트;
    를 포함하며,
    상기 지지대는 상기 베이스에 고정되는 하부지지대, 상기 하부지지대에 승강 가능하게 결합되되 상기 I형 강재 빔을 지지하는 상부지지대로 이루어지고,
    상기 지지대의 하단부가 상기 베이스에 회전 가능하게 고정되고, 신축되는 지지수단에 의해 상기 지지단부가 상기 I형 강재 빔에 근접되고 이격되며,
    상기 수평부의 지지단부에는 I형 강재 빔을 더욱 견고하게 지지할 수 있도록 접촉면적을 크게 하면서 볼트를 체결하기 위한 고정판이 형성되고,
    상기 고정판은 I형 강재 빔과 볼트체결이 될 수 있도록 볼트공이 천공되고, 지지단부의 보강리브로 지지되며,
    상기 하부지지대에서 상기 상부지지대를 승강 이동시키는 승강수단을 구비하며,
    상기 승강수단은 일측이 상기 하부지지대에 회전 가능하게 고정되고, 다른 일측은 상기 상부지지대에 회전 및 길이방향으로 이동가능하게 고정되는 승강유도부재로 이루어지며,
    상기 신축되는 지지수단은 일측이 상기 베이스에 지지되고, 다른 일측은 상기 지지대에 지지되는 액츄에이터(actuator)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 합성 거더의 제작 장치.
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