KR101751724B1 - 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 psc i형 거더교 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 저형고 일체식 PSC I형 거더교에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고강도 콘크리트를 사용한 PSC I형 분절거더와 강관 또는 강관합성 말뚝을 이용하여 상하부 부재 상호간의 강성비를 조절함으로써 부재에 발생하는 모멘트를 재분배하여 낮은 형고를 구현하는 기술로서, 경제성이 우수하나 형고가 높은 PSC I형 거더를 사용하여 경제성은 떨어지나 형고가 낮은 프리플랙스 교량 수준의 형고를 갖는 교량구조를 만들고, 상부와 하부구조가 일체인 구조를 사용함으로서 유지관리 및 경제성을 향상시킬 수 있는, 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교에 관한 것이다.

Description

부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교{CONCRETE STRUCTURE CONSTRUCTED INTEGRAL ABUTMENT BRIDGE HAVING SHALLOW HEIGHT PSC I GIRDER DUE TO MOMENT REDISTRIBUTION THROUGH CONTROL OF MEMBER STIFFNESS}
본 발명은, 저형고 일체식 PSC I형 거더교에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고강도 콘크리트를 사용한 PSC I형 분절거더와 강관 또는 강관합성 말뚝을 이용하여 상하부 부재 상호간의 강성비를 조절함으로써 부재에 발생하는 모멘트를 재분배하여 낮은 형고를 구현하는 기술로서, 경제성이 우수하나 형고가 높은 PSC I형 거더를 사용하여 경제성은 떨어지나 형고가 낮은 프리플랙스 교량 수준의 형고를 갖는 교량구조를 만들고, 상부와 하부구조가 일체인 구조를 사용함으로서 유지관리 및 경제성을 향상시킬 수 있는, 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교에 관한 것이다.
교량의 형고가 낮으면 형하 공간 확보가 용이하여 실용성이 매우 높은 형식이다. 특히 홍수위가 높은 하천을 통과하거나 도심지를 통과하는 교량은 형고가 낮을수록 그 적용성이 매우 높아지게 된다.
이러한 지형에는 도 1처럼 형고가 낮은 프리플랙스 계열의 교량을 많이 사용하고 있으나 이 교량은 매우 고가인 문제점을 안고 있다.
일반적으로 이런 교량형식은 교좌장치와 신축장치를 설치하게 되는데 이 시설물은 도 2처럼 홍수 시 교각 및 교대에 충돌한 물의 월류로 인하여 손상이 발생할 뿐 아니라 평상시에도 누수 및 충격 등으로 교량 구조물중 가장 열화가 빨리 진행되는 특징이 있어 유지관리를 많이 필요로 하는 시설물이다.
유지관리 문제점을 해결하고자 특허 10-0743832, 20-0349100에서는 프리플랙스 거더를 사용한 일체식 교량시공방법을 제안하여 교좌장치 및 신축이음장치를 없애는 방안을 제안하였고, 10-972884,10-066704에서는 강재거더를 사용한 일체식 교량 시공방법을 제안하였다. 이러한 특허 모두는 유지관리를 손쉽게 하여 교량의 수명을 증진시키는 효과는 있었으나 상부구조물에 고가의 강재를 사용함으로써 경제성을 향상시키지는 못하였다.
또한 특허 10-099844,10-0312066에서는 경제성 있는 구조물의 유지관리 성능을 증진시키고자 PSC I형 거더와 교대를 일체로 하는 시공방법을 제안하였으나, 이발명은 특허 10-0743832등과 같이 유지관리 성능을 향상시키기는 하였으나, 거더 높이가 높은 일반 PSC I 형 거더를 사용하여 형하고가 부족한 지형에는 적용하기 곤란한 문제점을 안고 있다.
따라서 경제성이 우수한 PSC I형 거더를 사용하여 프리플랙스 교량 수준의 낮은 형고를 구현하고, 상부 및 하부구조를 일체화 하는 기술을 개발하면 고가의 프리플랙스 교량 대체가 가능하여 경제성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 유지관리 성능도 향상시킬 수 있으므로 이를 실현하기 위한 기술 개발이 요구된다.
선행기술문헌 1 ; 등록특허공보 제10-0510254호(2005.08.26.) 선행기술문헌 2 ; 등록특허공보 제10-1044469호(2011.06.29.) 선행기술문헌 3 ; 등록특허공보 제10-1185697호(2012.09.24.) 선행기술문헌 4 ; 공개특허공보 제10-2013-0017310호(2013.02.20.)
본 발명의 목적은, 고강도 콘크리트를 사용한 PSC I형 분절거더와 말뚝을 사용하여 상하부 부재간의 강성비를 조절함으로써 발생 모멘트를 분배하는 기술을 이용하여 경제성이 우수한 PSC I 형 거더로 고가의 프리플랙스 교량 수준의 낮은 형고를 구현하는 기술로서, 상부구조에 고강도 콘크리트를 사용하여 많은 프리스트레스를 도입하고, 강성비가 조절된 상하부구조를 일체식으로 결합함으로써 PSC I 형 거더로 프리플랙스 교량급의 낮은 형고를 구현하고 유지관리를 용이하게 하여 형하공간이 부족한 곳에 적용되던 고가의 프리플랙스 교량 대체가 가능한, 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 말뚝의 강성과 PSC I 형 거더(200)의 강성비를 조절한 일체식 교량에 있어서, 상기 PSC I 형 거더(200)는 60Mpa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 3 또는 5분절로 공장에서 제작되고 현장에서 조립되는 분절형태의 분절거더(210,220)를 포함하며, 상기 PSC I 형 거더(200)는 바닥판 높이까지 포함하여 지간장 25m는 1.04m, 30m는 1.14m, 35m는 1.34m, 40m는 1.64m, 45m는 1.84m이하의 높이를 가지며, 상기 분절거더(210,220)의 양단에는 접합면에 凹凸형태의 전단키(230)가 마련되고, 그 양단은 직각방향으로 단면이 증대되어 있으며, 증대된 단면의 상기 분절거더(210,220)의 직각방향으로는 가로보 설치를 위한 가로보 설치용 철근(241)이 노출되며, 상기 분절거더(210,220)가 조립된 후 그 양단부에는 교대 또는 교각에 정착시키기 위한 철근(242) 또는 강봉이 노출되게 연결되고, 상기 교량 기초는 직경 500∼650mm의 단열말뚝(110)을 가지며, 상기 단열말뚝(110)의 내부에는 상단으로부터 적어도 1m의 속 채움 콘크리트(111)가 충전되고 채움 콘크리트 내부에는 상부로 다수의 철근(112)이 돌출되며, 상기 단열말뚝(110)과 상기 PSC I 형 거더(200)를 연결하기 위해 상단벽체(120)와 하단벽체(130)가 마련되되 상기 하단벽체(130)의 상단부에는 상기 PSC I 형 거더(200)가 놓이는 위치에 적어도 20mm의 두께를 갖는 고무패드(140)가 설치되며, 상기 고무패드(140)의 주변에는 상기 상단벽체(120) 및 상기 하단벽체(130)를 연결하는 제1 연결 철근(151)과, 상기 상단벽체(120) 및 상기 PSC I 형 거더(200)를 연결하는 제2 연결 철근(152)이 마련되는 것을 특징으로 하는, 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교의 시공을 위한 콘크리트 타설구조.
또한 상기 목적은, 말뚝의 강성과 PSC I 형 거더(200)의 강성비를 조절한 일체식 교량에 있어서, 상기 PSC I 형 거더(200)는 60Mpa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 3 또는 5분절로 공장에서 제작되고 현장에서 조립되는 분절형태의 분절거더(210,220)를 포함하며, 상기 PSC I 형 거더(200)는 바닥판 높이까지 포함하여 지간장 25m는 1.04m, 30m는 1.14m, 35m는 1.34m, 40m는 1.64m, 45m는 1.84m이하의 높이를 가지며, 상기 분절거더(210,220)의 양단에는 접합면에 凹凸형태의 전단키(230)가 마련되고, 그 양단은 직각방향으로 단면이 증대되어 있으며, 증대된 단면의 상기 분절거더(210,220)의 직각방향으로는 가로보 설치를 위한 가로보 설치용 철근(241)이 노출되며, 상기 분절거더(210,220)가 조립된 후 그 양단부에는 교대 또는 교각에 정착시키기 위한 철근(242) 또는 강봉이 노출되게 연결되며, 상기 교량의 기초는 직경 500∼650mm의 단열말뚝(110)을 가지며, 상기 단열말뚝(110)의 내부에는 상단으로부터 적어도 1m의 속 채움 콘크리트(111)가 충전되고 채움 콘크리트 내부에는 상부로 다수의 철근(112)이 돌출되며, 상기 단열말뚝(110)과 상기 PSC I 형 거더(200)를 연결하기 위해 상단벽체(120)와 하단벽체(130)가 마련되되 상기 하단벽체(130)의 상단부에는 상기 PSC I 형 거더(200)가 놓이는 위치에 적어도 20mm의 두께를 갖는 고무패드(140)가 설치되며, 상기 고무패드(140)의 주변에는 상기 상단벽체(120) 및 상기 하단벽체(130)를 연결하는 제1 연결 철근(151)과, 상기 상단벽체(120) 및 상기 PSC I 형 거더(200)를 연결하는 제2 연결 철근(152)이 마련되고, 교각부에 상기 상단벽체(120) 및 상기 하단벽체(130)가 상기 제1 연결 철근(151)에 의해 연결되고 상기 고무패드(140)가 설치되는 것을 특징으로 하는, 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교.
여기서, 상기 PSC I 형 거더(200)는 상기 PSC I 형 거더(200)에 발생되는 모멘트 분포에 따라 중앙부 세그먼트에는 공장에서 프리텐션 방식으로 긴장력을 도입하도록 프리텐션 강선(260)을 적용되되 현장에서 조립 시 포스트텐션 방식으로 긴장력을 도입하도록 포스트텐션 강선(250)이 적용될 수 있다.
그리고 상기 분절거더(210,220)가 교대와 접합되는 부위의 상기 분절거더(210,220) 상부플랜지 측면으로 바닥판(310)과 합성시킬 수 있도록 철근이 노출되거나 철근과 연결된 커플러(320)가 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 그동안 형하공간이 부족한 곳에는 고가임에도 불구하고 형고가 낮은 프리플랙스 교량을 사용하여 왔으나, 경제성이 우수한 PSC I형 거더를 이용하여 프리플랙스교 수준의 낮은 형고를 구현한 일체식 교량을 발명함으로써 경제성은 물론 뛰어난 유지관리 성능으로 초기공사비 및 유지관리비를 절감할 수 있도록 한다.
도 1은 일반적인 프리플랙스 계열의 교량의 예시 사진이다.
도 2는 교좌장치와 신축이음장치의 열화 현상을 나타낸 사진이다.
도 3은 단순교에서 등분포하중 w가 작용할 때 발생하는 모멘트 산출식이다.
도 4는 벽체를 갖는 라멘교에서 등분포하중 w가 작용할 때 발생하는 모멘트 산출식이다.
도 5는 일체식 교량에서 동바리 또는 가설벤트를 사용하여 시공할 경우 발생하는 모멘트 산출식이다.
도 6은 일체식 교량에서 동바리 또는 가설벤트를 사용하지 않고 시공할 경우 발생하는 모멘트 산출식이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분절형 PSC I형 거더의 입체도이다.
도 8은 일반적인 프리플랙스 교량과 본 발명의 일 실시예에 따른 일체식 PSC I 형 거더의 형고이다.
도 9는 다열의 말뚝을 사용한 일체식 교량의 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단경간 일체식 교량의 일반도와 모멘트 분포도이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 단경간 일체식 PSC I 형 거더교의 정면도이다.
도 11b는 도 11a의 A-A 단면도이다.
도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 2경간 연속 일체식 PSC I 형 거더교의 정면도이다.
도 11d는 도 11c의 D-D 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체식 교량의 경제성 향상을 위한 프리스트레스 도입 방법을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 교대부의 폭원이 넓어지는 경우에 대한 일체식 PSC I형 거더의 도면이다.
도 14는 일체식 PSC I형 거더를 이용한 교량의 시공방법의 순서도이다.
도 15a 도 15b는 실제 교량에 적용되는 구조물 부위별 단면계수를 나타낸 도면이다.
도 16은 L=35m인 경우에서 벽체 강성에 따른 모멘트 분포 및 형고 검토표이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 경간별 단면검토 결과 그래프이다.
도 18은 경간장 40m인 경우에서 기준압축강도와 허용압축응력 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
한편, 하기 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하다. 따라서 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 단순교에서 등분포하중 w가 작용할 때 발생하는 모멘트 산출식, 도 4는 벽체를 갖는 라멘교에서 등분포하중 w가 작용할 때 발생하는 모멘트 산출식, 도 5는 일체식 교량에서 동바리 또는 가설벤트를 사용하여 시공할 경우 발생하는 모멘트 산출식, 도 6은 일체식 교량에서 동바리 또는 가설벤트를 사용하지 않고 시공할 경우 발생하는 모멘트 산출식, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분절형 PSC I형 거더의 입체도, 도 8은 일반적인 프리플랙스 교량과 본 발명의 일 실시예에 따른 일체식 PSC I 형 거더의 형고, 도 9는 다열의 말뚝을 사용한 일체식 교량의 도면, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단경간 일체식 교량의 일반도와 모멘트 분포도, 도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 단경간 일체식 PSC I 형 거더교의 정면도, 도 11b는 도 11a의 A-A 단면도, 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 2경간 연속 일체식 PSC I 형 거더교의 정면도, 도 11d는 도 11c의 D-D 단면도, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체식 교량의 경제성 향상을 위한 프리스트레스 도입 방법을 나타낸 도면, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 교대부의 폭원이 넓어지는 경우에 대한 일체식 PSC I형 거더의 도면, 도 15a 도 15b는 실제 교량에 적용되는 구조물 부위별 단면계수를 나타낸 도면, 도 16은 L=35m인 경우에서 벽체 강성에 따른 모멘트 분포 및 형고 검토표, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 경간별 단면검토 결과 그래프, 그리고 도 18은 경간장 40m인 경우에서 기준압축강도와 허용압축응력 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명은 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교의 시공을 위한 현장에서의 콘크리트 타설 구조에 관한 것으로서, 형하공간이 부족한 곳에는 고가임에도 불구하고 형고가 낮은 프리플랙스 교량을 사용하여 왔으나, 경제성이 우수한 PSC I형 거더를 이용하여 프리플랙스교 수준의 낮은 형고를 구현한 일체식 교량을 발명함으로써 경제성은 물론 뛰어난 유지관리 성능으로 초기공사비 및 유지관리비를 절감할 수 있다.
이하, 본 발명을 자세히 설명한다. 도 3 내지 도 17을 참조하되 우선 도 3 내지 도 6을 참조하여 부연 설명한다.
PSC I형 교량에 있어서 교량이 받을 수 있는 능력은 다음 식 1로 평가될 수 있다.
Figure 112016084682087-pat00001
…… 식 1
여기서
Figure 112016084682087-pat00002
= 사용콘크리트의 강도
P = 프리스트레싱력 e= 강선의 편심
A = 상부구조의 단면적 Z=상부구조의 단면계수
M = 외부하중에 의한 발생모멘트
상기 식1을 살펴보면 외부 하중에 의하여 발생하는 모멘트인 M에 대하여 적정한 단면(A,Z)을 사용하고 거기에 적정 프리스트레스(P)를 도입하게 되면 단면이 내적 저항 능력을 갖추게 되어 안전한 구조물이 된다.
이중 단면 내적저항능력은 단면 형상에 의하여 결정되는 A,Z가 있고 프리스트레싱에 의한 e,P, 재료성능 항목인 콘크리트 강도
Figure 112016084682087-pat00003
가 있다.
만약 상부구조 단면이 결정되면 A,Z값이 일정하므로 교량의 내적 저항능력이 동일한 반면, 재료성능은 사용콘크리트의 강도가 높을수록 허용응력인
Figure 112016084682087-pat00004
가 커지게 되어 저항능력이 증대되고, 허용응력의 증대에 따라 프리스트레싱력 P를 더 많이 도입할 수 있게 되므로 내적 저항 능력을 증대 시킬 수 있다. 즉 동일단면에서 고강도 콘크리트를 사용하게 되면 보다 큰 외부하중에 저항할 수 있는 능력을 갖게 된다.
다른 한편으로 외부 하중에 의하여 발생하는 모멘트를 재분배하여 최대값이 발생하는 점에서의 최대값을 줄일 수 있다면 보다 적은 단면만으로도 그 기능을 수행할 수 있게 된다.
즉 이를 정리하면
1) 고강도 콘크리트를 사용하여 보다 많은 프리스트레스를 도입하여 내적 저항능력을 증대시키고
2) 외부하중에 의하여 발생하는 모멘트를 재분배하여 최대값이 발생하는 지점에서 최대 발생모멘트를 줄인다면,
상부구조의 높이 즉 형고를 작게 설계할 수 있다.
이중 상기 1)항은 고강도 콘크리트를 사용하여 형고를 축소할 수 있는 원리는 식1만으로도 충분히 설명이 되지만, 외부하중에 의하여 발생하는 모멘트의 조절방법은 식 1만으로는 그 원리가 충분히 설명되지 않으므로 이를 과학적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3과 도 4를 참조하여 그 예를 들면 도 3은 교좌장치와 신축이음장치를 설치하여 상부구조와 하부구조가 완전 분리된 형태로써 상하부 구조간의 모멘트 분배가 이루어지지 않는 단순교이므로 그 상부구조에 등분포 하중 w가 작용하면 상하부 구조간 모멘트 분배가 발생하지 않으므로 최대모멘트는 상부구조 중앙부에서 발생하고 다음 식 2로 구할 수 있다.
Figure 112016084682087-pat00005
(지간중앙부) …… 식 2
도 4는 교좌장치와 신축이음장치가 없는 일체식 구조로서 상부구조에 등분포 하중 w가 작용할 때 상부구조와 하부구조간에 모멘트 분배가 되어 상부구조 중앙부에서의 모멘트는 줄고 지점부에서 모멘트가 발생하게 되며 그 발생모멘트 크기는 다음의 식 3으로 구할 수 있다.
Figure 112016084682087-pat00006
…… 식 3
여기서
Figure 112016084682087-pat00007
인 경우 : 상부와 하부의 단면높이와 길이가 같은 경우
상기 식 2와 식 3을 살펴보면 최대모멘트는 양쪽 모두 중앙부에서 발생하나 그 크기는 약 1.8배 차이가 난다. 즉 상하부 구조의 강성비에 따라 모멘트 분배가 발생되어 지간 중앙부에서의 최대 모멘트 크기를 줄일 수 있게 된다. 그러나 이와는 반대로 지점부에서는 발생모멘트가 0에서 0.0566
Figure 112016084682087-pat00008
만큼 증가하게 된다. 또한 도 4에 나타낸 바와 같이 일체식 교량이라도 상하부 부재의 강성비에 따라 발생 모멘트는 다르게 된다. 따라서 상하부간의 강성비를 적절히 조절하여 모멘트를 재분배하게 되면 부재에서 발생하는 최대 발생모멘트의 크기를 조절할 수 있게 된다.
상기 식 3은 상부 및 하부의 단면이 같다고 가정한 상태에서의 일반식이다. 그러나 교량은 상부와 하부 단면이 같기는 매우 어렵다. 따라서 제안하고자 하는 상부단면에 대하여 하부 단면의 강성이 미치는 영향을 구체적으로 살펴보기 위하여 실제 사용하는 단면을 적용하여 검토하면 다음과 같다.
일예로 경간장 35m인 경우 달성하고자 하는 상부구조 높이는 도 7에 나타낸 바와 같이 바닥판 두께를 포함하여 1.34m 이하이다.
상부구조 형고를 H=1.34m로 적용하면 상부구조의 단면2차 모멘트는 I=
Figure 112016084682087-pat00009
이다. 이는 단면이 복잡하여 일반적인 수식으로는 구하기 곤란하므로 전용 프로그램을 이용하여 산정하였고 그 결과는 도 15a에 나타내었다.
이러한 상부구조에 대하여 하부구조의 강성이 상부구조에 미치는 영향을 도 16을 참조하여 검토하면 다음과 같다.
먼저 상부구조와 하부구조가 분리된 단순교는 상하부가 완전 분리되어 별도 구조물로 거동함으로써 벽체 강성이 상부구조에 영향을 미치지 않는다. 따라서 하부구조의 강성은 EI= 0이 된다.
다음은 상부구조와 하부구조를 일체로 한 경우 하부구조의 강성은 상부구조의 강성과 연계되어 발생 단면력에 영향을 미치게 된다. 따라서 강성이 큰 벽체와 강성이 적은 말뚝을 하부구조에 적용할 때 구조물에 발생하는 모멘트 분배 현상을 검토하기 위하여 각각의 강성을 구하여 도 15b에 나타내었다.
상기 제원을 적용한 구조물에 대하여 도로교 설계기준에 따른 1등교로 검토하면 도 16에 나타난 바와 같은 결과를 얻을 수 있다.
상기 결과는 다양한 변수와 복잡한 해석을 수반하여야 하므로 일반화된 수식으로 표현하는 것은 불가능 하므로 구조해석 전용프로그램을 이용하여 검토를 수행한다.
검토결과 상하부가 분리된 단순교는 상하부구조간의 모멘트 분배현상이 발생하지 않으므로 거더 중앙부에만 큰 모멘트가 발생하게 되어 제안된 형고인 1.34m로는 만족할 수 없고 약 H=1.64m 정도의 형고가 필요하게 된다.
도 16을 참조하면 상하부를 일체로 한 경우에 있어서는 상하부의 강성비에 따라 모멘트 분배가 발생하여 중앙부모멘트는 단순교에 비하여 감소한 것을 알 수 있다. 따라서 일체식 교량에 있어서는 지간 중앙부에서 제안된 상부 형고인 1.34m로 만족할 만한 결과를 얻을 수 있게 된다.
그러나 일체식 교량의 지점부에서는 모멘트 분배로 인하여 발생모멘트가 증가하게 된다. 그 발생모멘트는 벽체 강성이 큰 라멘형의 경우 발생모멘트가 거더 중앙부보다 커지게 되어 제안된 형고 H=1.34m로는 만족하지 못하고 H=1.54m정도의 형고가 필요하게 된다. 따라서 중앙부와 지점부 두 지점을 동시에 만족시키기 위하여서는 H=1.54m의 형고를 필요로 하게 된다.
그러나 벽체 강성을 조절한 원형 강관말뚝을 적용하면 단순교와 벽체 강성이 큰 라멘교 중간정도의 모멘트 분포를 갖게 되므로 지점부와 중앙부 모두 목표로 한 형고 H=1.34m를 만족하게 된다.
즉 상하부 부재 강성비를 적절하게 조절하면 모멘트 분배효과로 인하여 지점별 발생 모멘트 조절이 가능하여 낮은 형고를 갖는 교량을 구현할 수 있게 된다.
이러한 상하부 강성비를 이용한 모멘트 조절방법 이외에도 시공방법 및 순서에 따라서도 구조계의 변화를 도모하여 발생모멘트를 조절할 수 있다.
일예를 들면 도 5와 같이 일체식 교량을 동바리 혹은 가설벤트상에서 시공한 후 동바리를 제거하게 되면 발생모멘트는 도 4의 일반적인 라멘교와 같은 모멘트 분포를 갖게 되어 발생모멘트는 전술한 식 3과 같다.
반면 도 6과 같이 동바리를 사용하지 않고 벽체위에 거더를 거치한 후 그 위에 현장타설 콘크리트를 타설한다면 상부구조의 자중에 의하여 발생하는 모멘트는 도 3과 같은 단순교와 같은 모멘트 분포를 나타내게 한다.
즉 시공방법 및 순서에 따라서 외부하중에 의해 발생하는 모멘트를 조절할 수 있기 때문에 시공방법 및 순서를 잘 조절할 경우에도 형고를 축소할 수 있게 된다.
따라서 콘크리트를 사용한 PSC I 형 거더를 이용하여 프리플랙스급의 낮은 형고를 갖는 교량을 구현하기 위한 발명은
1) 고강도 콘크리트를 사용하여 많은 긴장력을 도입하고,
2) 외부하중에 의하여 발생하는 모멘트를 상하부의 강성비를 조절하여 모멘트를 재분배하여 최대 모멘트의 크기를 축소시키고
3) 시공단계를 조정함으로서 발생 모멘트의 분배를 조절하여 달성할 수 있다.
본 발명에 대하여 상기 순서에 입각하여 구체적으로 알아보면 다음과 같다.
먼저 재료적 측면에서 고강도 콘크리트를 사용하여 형고를 낮추는 것은 다음의 방법으로 달성될 수 있다.
기존 PSC I형 거더교는 현장에서 제작함으로서 현장에서 구득 및 품질관리가 가능한 40∼50Mpa정도의 강도를 갖는 콘크리트를 사용한다.
식 1을 참고하면 콘크리트 강도가 결정되면 콘크리트가 받을 수 있는 능력인 허용응력이 결정되고, 일반적으로 허용응력에 도달할 만큼 프리스트레스를 도입하여 최소 형고를 구현하게 된다.
그러나 동일한 단면에 이보다 고강도인 60Mpa 이상급의 콘크리트를 사용하면 식 1에서 알 수 있듯이 콘크리트 강도 증진에 따라 허용응력이 커지게 될 뿐 아니라, 커진 허용응력으로 인하여 추가로 프리스트레스를 도입할 수 있게 되므로 형고를 낮추어도 동일한 능력을 발휘할 수 있게 된다.
그러나 60Mpa 이상급의 고강도 콘크리트를 사용하면, 고강도 발현을 위한 콘크리트 품질관리가 매우 어렵게 된다. 따라서 60Mpa 이상급의 고강도 콘크리트는 엄격한 품질관리가 가능한 시설을 갖춘 공장에서 제작을 하여야만 한다.
공장에서 PSC I 형 거더를 제작하게 되면 콘크리트 품질관리는 가능하나 교량구조물의 특성상 그 길이가 길고 무거워 법적으로 제한된 운반 길이 및 중량으로 인하여 원하는 곳까지 운반이 불가능하다. 따라서 공장에서 제작된 구조물은 운반이 가능하도록 약 3 또는 5개의 세그먼트로 나누어 제작한 후 현장으로 운반하여 조립하여야만 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분절형 PSC I형 거더로서 60Mpa 이상급의 고강도 콘크리트를 사용하여 공장에서 제작되어 현장에서 조립되는 분절거더이다.
도 7 및 도 18을 참조하여 고강도 콘크리트를 사용한 저형고 분절형 PSC I형 거더를 설명한다.
상기 분절거더(210,220)는 기존 PSC 거더에서 사용하는 콘크리트 강도 40∼50Mpa보다 고강도로 60Mpa 이상의 강도를 가지며, 공장에서 3 또는 5분절로 제작되어 현장에서 조립되는 타설 구조이다.
도 18의 그래프에 나타난 것처럼 60Mpa 이상의 강도를 갖는 것이 유리하다. 예를 들어, 50MPa의 콘크리트 사용 시에는 콘크리트의 품질관리는 쉬운편이나 낮은 형고에서 거더의 허용응력이나 강도를 초과하게 되어 거더 단면의 증가가 필요한 단점이 있다. 이에 반해, 60Mpa 이상의 콘크리트를 사용할 때는 경간장 별로 제안된 형고를 갖는 거더의 허용응력 이내로 조절이 가능하다. 60Mpa 이상의 콘크리트강도를 갖는 경우 어떤 경우라도 목표로 한 형고를 달성할 수 있으나 강도가 높아질수록 허용응력에 여유가 발생하여 보다 큰 안전성을 갖는 장점이 있으나 강도발현을 위한 배합, 타설 등의 품질관리를 위해 공장제작이 필요하다.
참고로, 2분절로 거더를 분할할 경우, 분절되는 위치가 거더의 중앙부에 발생하게 되는데, 이 위치는 단면력이 최대로 발생하는 위치이므로 구조적으로 매우 불리할 뿐만 아니라 분절거더의 길이가 커져 최대 운반가능 길이(15m)나 중량(최대 40톤, 차량중량 포함)을 초과하는 단점이 있다. 3분절로 거더를 분할할 경우, 구조적으로 안정적이며, 분절거더의 길이가 그리 크지 않아서 최대 운반가능 길이(15m)나 중량(최대 40톤, 차량중량 포함)을 초과하지 않아 적용이 가능하다. 4분절로 거더를 분할할 경우, 분절거더의 길이가 짧아서 최대 운반가능 길이(15m)나 중량(최대 40톤, 차량중량 포함)을 초과하지 않으나 분절되는 위치가 거더의 중앙부에 발생하게 되어 구조적으로 불리하다. 5분절로 거더를 분할할 경우, 분절거더의 길이가 짧아서 최대 운반가능 길이(15m)나 중량(최대 40톤, 차량중량 포함)을 초과하지 않아 적용이 가능하며, 구조적으로도 안정적이며 시공성에도 큰 문제가 없다. 6분절로 거더를 분할할 경우, 분절되는 위치가 거더의 중앙부에 발생할 뿐 아니라 거더의 분절 개수가 너무 많아서 거더의 제작성 및 품질이 크게 저하되며 분절부 시공개수가 증가하여 시공성도 불리하게 되므로 적용이 바람직하지 않다.
한편, 분절되어 제작하고 현장에서 조립되는 구조는 일체로 제작된 것보다 접합부가 매우 취약하게 된다. 따라서 상기 분절거더의 접합면에는 凹凸형태의 전단키(230)가 설치되고, 그 양단의 직각방향으로는 연결부의 안전성을 증대하기 위하여 단면이 증대되어 있으며, 증대된 단면의 직각 방향으로는 현장에서 현장타설 콘크리트 가로보를 설치하여 완전한 일체 구조물이 될 수 있도록 가로보 설치용 철근(241)이 노출되어 있어야만 한다. 또한 분절된 세그먼트가 연결될 수 있도록 분절거더(210,220)의 양단에는 포스트텐션용 정착구가 설치되어야만 그 목적을 달성할 수 있다.
두 번째로 상하부 강성비 조절로 모멘트를 재분배하여 최대 모멘트 발생을 조절하는 것은 다음의 방법으로 달성될 수 있다.
도 8은 프리플랙스 교량 형고를 나타내었고 그에 다른 본 발명의 목표 형고를 도시하였다.
형고가 결정되면 상부구조 강성이 결정되므로 모멘트 조절을 위한 강성 조절은 하부구조로만 가능하다.
이때 하부구조에 도 4와 같이 벽체를 사용하거나, 도 9와 같이 여러 열의 말뚝을 사용할 경우 이전에 검토한 바와 같이 하부구조의 강성이 커져 벽체 상단 지점부에 발생하는 모멘트가 크게 발생하게 되므로 지점부는 보다 큰 형고를 필요로 하게 된다.
따라서 도 10과 같이 하부구조에 단열의 원형 강관말뚝을 사용하여 벽체 강성을 조절하면, 상부구조 중앙부 모멘트는 증가하지만 프리스트레스 구조에 적합한 모멘트가 되고 지점부에는 모멘트가 감소하게 되어 철근콘크리트 구조에 적합한 모멘트가 될 수 있다.
한편, 도 16과 같은 방법으로 각각의 경간장에 대하여 전용해석 프로그램으로 구조검토를 수행한 결과를 도 17에 수록하였다.
도 17을 참조하면 직경 500mm 이하의 말뚝을 사용할 경우 적은 강성으로 지점부 모멘트는 감소하고 중앙부에서의 모멘트가 커져 중앙부에서 형고가 부족한 현상이 발생하게 되고, 650mm 이상의 말뚝을 사용할 경우 큰 강성으로 인하여 중앙부 모멘트는 감소하나 지점부 모멘트가 커지게 되어 지점부 형고가 부족한 현상이 발생하게 된다.
따라서 경간장 25m∼45m 구간에는 직경 500∼650mm의 단열 원형 말뚝(110)을 사용하여야만 목표 형고를 달성할 수 있다.
또한 도 12에 나타낸바와 같이 단열말뚝상단과 상부구조 사이에 발생하는 모멘트에 저항하기 위하여, 단열말뚝(110)의 내부 상단에는 속 채움 콘크리트(111)가 충전되고 상기 단열말뚝(110)의 상단에는 상부로 다수의 철근(112)이 돌출된다. 따라서 단열말뚝(110)의 내부에는 상단으로부터 적어도 1m의 속 채움 콘크리트(111)가 충전되는 것이 바람직하다.
단열말뚝(110)과 PSC I 형 거더(200)를 연결하기 위해 상단벽체(120)와 하단벽체(130)가 마련되되 하단벽체(130)의 상단부에는 PSC I 형 거더(200)가 놓이는 위치에 상부구조 설치용 고무패드(140)가 설치된다.
이때, 고무패드(140)의 두께는 적어도 20mm인 것이 바람직하다. 부연하면, 벽체에 사용되는 콘크리트의 굵은 골재 최대 크기가 19mm로서, 고무패드(140)의 두께가 20mm보다 작으면 PSC I형 거더 하단에 골재가 채워지기 어려워 연결부의 성능저하가 우려된다. 특히, 20mm보다 작은 고무패드 적용 시 거더중량 및 기타하중에 의해 패드의 찢어짐 등 손상 과 거더 가설 시 충격흡수력이 약해 콘크리트의 파손 우려가 있어 최소 20mm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
고무패드(140) 주변에는 상단벽체(120) 및 하단벽체(130)를 연결하는 제1 연결 철근(151)과, 상단벽체(120) 및 PSC I 형 거더(200)를 연결하는 제2 연결 철근(152)을 통하여 상하부 일체식 구조를 이룸으로써 목표를 달성할 수 있다.
세 번째로 시공단계를 조정함으로써 발생 모멘트를 조절하는 것은 다음의 방법으로 달성 할 수 있다.
한편, 도 14는 본 발명에 의한 일체식 PSC I형 거더 교량을 시공하기 위한 순서도이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 저형고 일체식 PSC I형 거더 교량의 시공방법은 S11 단계로부터 S21 단계를 거치면서 진행될 수 있다.
우선, 강재말뚝을 지중으로 항타한 후(S11) 말뚝을 계획된 높이까지 절단하고, 그 내부에 말뚝 상단에 말뚝 상단으로 돌출 되는 철근을 배근하고, 말뚝 상단에 속 채움 콘크리트를 타설한다(S12).
다음, 교대 하단부 및 교각 코핑부 하단을 시공하고(S13) 그 하단부의 상단에 고무패드를 설치한다(S14). 그리고는 60Mpa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 공장에서 분절거더(100a,100b, 도 7 참조)를 제작한다(S15). 참고로, 도 7에 도시된 분절거더(100a,100b)는 하나의 예일 뿐 그 형상이 도 7에 도시된 그림과 완전히 동일할 필요는 없다.
다음, 현장에서 포스트텐션 방식을 이용하여 분절거더(100a,100b)를 조립한다(S16). 이때는 도 12에서 설명한 것을 참조하면서 작업한다.
다음, 조립된 거더(100~300)를 기시공된 교대 및 교각에 가설한다(S17). 그리고는 교대 및 교각철근과 상부 철근을 연결하고 가로보를 연결한다(S18).
이때 조립된 PSC I형 거더 양단부에는 교대 또는 교각에 정착시키기 위한 철근(241,242) 또는 강봉이 노출되어 상부구조와 하부구조를 일체로 연결한다.
다음, 바닥판 거푸집을 설치한다(S19). 그리고는 가로보, 교대, 교각 코핑부 및 바닥판을 동시에 콘크리트를 타설함으로써(S20) 시공단계를 통한 모멘트 분배효과가 발생토록 한다.
그런 다음, 콘크리트 양생 후 거푸집을 제거함으로써(S21), 저형고 일체식 PSC I형 거더 교량의 시공이 완료될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 경제성을 보다 향상시킬 수 있는 방법을 나타낸 도면이다.
PSC 구조에 프리스트레스를 도입하는 방법은 프리텐션 방식과 포스트텐션 방식이 있다. 프리텐션 방식은 강선과 콘크리트의 부착력에 의하여 프리스트레스를 도입하는 방식으로서 포스트텐션 방식에 쓰이는 정착구, 쉬스관, 그라우팅 등이 불필요하여 경제성이 매우 높은 반면 콘크리트가 양생될 때까지 프리스트레스를 받아줄 반력대를 갖춘 공장에서 제작하여야만 하는 한계성이 있다.
또한 도 12를 참조하면 구조물에 발생하는 모멘트는 중앙부에서 최대값이 되고 양단으로 갈수록 점점 적어지는 포물선 분포를 갖는다. 이러한 모멘트에 저항하기 위하여 포스트텐션방식으로 프리스트레스를 도입한다면 포스트텐션방식은 PSC 구조물의 양단에 정착구가 위치하므로 가장 위험 단면인 중앙부에 필요한 강선량을 전 구간에 동일하게 배치할 수밖에 없다. 즉 중앙부를 제외한 양단부분은 강선량이 중앙부보다 적은 양이 필요함에도 불구하고 정착장치의 특성 때문에 어쩔 수 없이 동일한 강선량을 배치하게 되어 경제성이 떨어지게 된다.
본 발명은 3 또는 5개의 세그먼트로 나누어 공장에서 제작하는 특성을 갖고 있으므로, 발생모멘트 크기를 감안하여 중앙부 세그먼트에 프리텐션 방식으로 프리스트레스를 도입하고, 중앙부와 연결되는 양측의 세그먼트를 포스트텐션방식으로 프리스트레스를 도입한다면 중앙부에만 필요한 프리스트레스를 불필요하게 양단까지 도입할 필요가 없으므로 강선량이 줄어듦과 동시에 정착구 및 쉬스관 등의 물량을 줄일 수 있으므로 경제적인 구조물을 구축할 수 있게 된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 교대부의 폭원이 넓어지는 경우에 대한 일체식 PSC I 형 거더의 도면이다.
일반적으로 저형고가 요구되는 교량은 형하공간이 부족한 하천을 통과하는 경우가 많다. 이러한 지역은 일반적으로 교량과 제방이 교차하는 곳으로서 교량을 통과한 차량이 제방쪽으로 회전을 하게 되면 차량이 원활하게 회전할 수 있도록 교량의 교대부는 폭원이 넓어지게 된다.
이러한 곳에 일체식 PSC I형 거더를 설치하게 되면 I 형 거더는 교량 길이방향으로 직선형태로 되어 있으므로 거더를 이용하여 부분적으로 폭원을 넓힐 수는 없다. 따라서 이러한 경우 거더 대신 거더 상면의 바닥판의 폭원을 넓힐 수 밖에 없다. 이 경우에 교대부에 폭원이 넓어진 바닥판에 맞추어 바닥판 두께를 결정하게 되면 폭원이 넓어지지 않은 중앙부의 불필요한 부분까지 바닥판이 두꺼워져 형고가 높아지고, 바닥판의 무게가 무거워져 비경제적이 되는 문제점을 갖게 된다.
도 13은 이러한 문제점을 해결하는 방안으로서 본 발명의 일 실시예에 따라 공장에서 제작되는 PSC I 형 거더의 분절 세그먼트 중 해당되는 세그먼트의 상부플랜지 측면으로 바닥판과 일체화 시켜 바닥판의 두께를 두껍게 할 수 있도록 철근으로 된 커플러가 배치된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 이를 참조하면, 상하부의 강성을 조절하여 형고를 낮춘 일체식 교량을 적용할 때 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
1) 형고가 낮아 형하공간 확보가 용이하고 종단 경사를 양호하게 할 수 있다.
2) 유사한 형고를 갖는 프리플랙스교보다 약 30%이상 공사비를 절감할 수 있을 것으로 판단되어 경제성이 우수하다.
3) 자중이 적어 가설이 용이하다.
4) 신축이음장치 및 교좌 장치가 없어 유지관리가 용이하다.
5) 공장에서 제작되고 현장에서 조립만 하므로 시공이 빠르고, 품질이 우수할 뿐만 아니라 소음 비산먼지 등의 발생이 최소화된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 프리플랙스 교량 수준의 낮은 형고를 갖는 PSC I형 거더를 개발함으로써 경제성을 향상시킬 수 있음은 물론 상부 및 하부구조를 일체식으로 제작하여 유지관리 및 경제성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 단열말뚝
120 : 상단벽체
130 : 하단벽체
140 : 고무패드

Claims (4)

  1. 말뚝의 강성과 PSC I 형 거더(200)의 강성비를 조절한 일체식 교량에 있어서,
    상기 PSC I 형 거더(200)는 60Mpa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 3 또는 5분절로 공장에서 제작되고 현장에서 조립되는 분절형태의 분절거더(210,220)를 포함하되 분절된 세그먼트가 연결될 수 있도록 상기 분절거더(210,220)의 양단에는 포스트텐션용 정착구가 설치되며,
    상기 PSC I 형 거더(200)는 바닥판 높이까지 포함하여 지간장 25m는 1.04m, 30m는 1.14m, 35m는 1.34m, 40m는 1.64m, 45m는 1.84m 이하의 높이를 가지며,
    상기 분절거더(210,220)의 양단에는 접합면에 凹凸형태의 전단키(230)가 마련되고, 그 양단은 직각방향으로 단면이 증대되어 있으며,
    증대된 단면의 상기 분절거더(210,220)의 직각방향으로는 가로보 설치를 위한 가로보 설치용 철근(241)이 노출되며,
    상기 분절거더(210,220)가 조립된 후 그 양단부에는 교대 또는 교각에 정착시키기 위한 철근(242) 또는 강봉이 노출되게 연결되고,
    상기 교량 기초는 직경 500∼650mm의 단열말뚝(110)을 가지며,
    상기 단열말뚝(110)의 내부에는 상단으로부터 적어도 1m의 속 채움 콘크리트(111)가 충전되고 채움 콘크리트 내부에는 상부로 다수의 철근(112)이 돌출되며,
    상기 단열말뚝(110)과 상기 PSC I 형 거더(200)를 연결하기 위해 상단벽체(120)와 하단벽체(130)가 마련되되 상기 하단벽체(130)의 상단부에는 상기 PSC I 형 거더(200)가 놓이는 위치에 적어도 20mm의 두께를 갖는 고무패드(140)가 설치되되 상기 고무패드(140)의 두께가 20mm보다 작으면 PSC I형 거더 하단에 골재가 채워지기 어려워 연결부의 성능저하가 우려되기 때문에 적어도 20mm의 두께를 갖는 상기 고무패드(140)가 설치되며,
    상기 고무패드(140)의 주변에는 상기 상단벽체(120) 및 상기 하단벽체(130)를 연결하는 제1 연결 철근(151)과, 상기 상단벽체(120) 및 상기 PSC I 형 거더(200)를 연결하는 제2 연결 철근(152)이 마련되며,
    상기 분절거더(210,220)가 교대와 접합되는 부위의 상기 분절거더(210,220) 상부플랜지 측면으로 바닥판(310)과 합성시킬 수 있도록 철근이 노출되거나 철근과 연결된 커플러(320)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교.
  2. 말뚝의 강성과 PSC I 형 거더(200)의 강성비를 조절한 일체식 교량에 있어서,
    상기 PSC I 형 거더(200)는 60Mpa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 3 또는 5분절로 공장에서 제작되고 현장에서 조립되는 분절형태의 분절거더(210,220)를 포함하되 분절된 세그먼트가 연결될 수 있도록 상기 분절거더(210,220)의 양단에는 포스트텐션용 정착구가 설치되며,
    상기 PSC I 형 거더(200)는 바닥판 높이까지 포함하여 지간장 25m는 1.04m, 30m는 1.14m, 35m는 1.34m, 40m는 1.64m, 45m는 1.84m 이하의 높이를 가지며,
    상기 분절거더(210,220)의 양단에는 접합면에 凹凸형태의 전단키(230)가 마련되고, 그 양단은 직각방향으로 단면이 증대되어 있으며,
    증대된 단면의 상기 분절거더(210,220)의 직각방향으로는 가로보 설치를 위한 가로보 설치용 철근(241)이 노출되며,
    상기 분절거더(210,220)가 조립된 후 그 양단부에는 교대 또는 교각에 정착시키기 위한 철근(242) 또는 강봉이 노출되게 연결되며,
    상기 교량의 기초는 직경 500∼650mm의 단열말뚝(110)을 가지며,
    상기 단열말뚝(110)의 내부에는 상단으로부터 적어도 1m의 속 채움 콘크리트(111)가 충전되고 채움 콘크리트 내부에는 상부로 다수의 철근(112)이 돌출되며,
    상기 단열말뚝(110)과 상기 PSC I 형 거더(200)를 연결하기 위해 상단벽체(120)와 하단벽체(130)가 마련되되 상기 하단벽체(130)의 상단부에는 상기 PSC I 형 거더(200)가 놓이는 위치에 적어도 20mm의 두께를 갖는 고무패드(140)가 설치되되 상기 고무패드(140)의 두께가 20mm보다 작으면 PSC I형 거더 하단에 골재가 채워지기 어려워 연결부의 성능저하가 우려되기 때문에 적어도 20mm의 두께를 갖는 상기 고무패드(140)가 설치되며,
    상기 고무패드(140)의 주변에는 상기 상단벽체(120) 및 상기 하단벽체(130)를 연결하는 제1 연결 철근(151)과, 상기 상단벽체(120) 및 상기 PSC I 형 거더(200)를 연결하는 제2 연결 철근(152)이 마련되고,
    교각부에 상기 상단벽체(120) 및 상기 하단벽체(130)가 상기 제1 연결 철근(151)에 의해 연결되고 상기 고무패드(140)가 설치되며,
    상기 분절거더(210,220)가 교대와 접합되는 부위의 상기 분절거더(210,220) 상부플랜지 측면으로 바닥판(310)과 합성시킬 수 있도록 철근이 노출되거나 철근과 연결된 커플러(320)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 부재의 강성비 조절을 통하여 모멘트를 재분배하여 형고를 낮춘 저형고 일체식 PSC I형 거더교.
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