KR101819326B1 - 강합성 거더 및, 강합성 거더의 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 길이방향으로 형성되는 콘크리트부재; 상기 콘크리트부재에 매립되어, 상방으로 프리텐션력을 도입하는 프리텐션부재; 및, 상기 프리텐션부재의 하측에 길이방향으로 일정한 간격으로 이격하여 복수 개가 설치되고, 거푸집과 체결 가능하게 구비되는 거푸집 설치부재;를 포함하고, 상기 프리텐션부재는, 상방으로 휘어진 아치형으로 제작되고, 상기 프리텐션부재에 가해진 하중에 의해 직선형으로 변형된 상태에서 상기 콘크리트부재와 일체화되고, 상기 거푸집 설치부재는, 상기 프리텐션부재의 하방으로 연장 형성되고, 거더의 길이방향으로 이격 설치되는 설치봉강; 및, 상기 설치봉강의 하단에 설치되고 상기 설치봉강에 비해 상대적으로 단면적이 크게 형성되고, 상기 콘크리트부재의 폭방향 단면의 하단면에서 내입되도록 설치되는 너트형의 부재로 구비되고 거푸집이 체결되는 설치부분을 제공하는 거푸집 체결철물;을 구비하는 강합성 거더를 제공한다.

Description

강합성 거더 및, 강합성 거더의 시공방법{STEEL-CONCRETE COMPOSITE GIRDER AND CONSTRUCTION METHOD}
본 발명은 프리텐션력이 도입된 강합성 거더 및, 강합성거더의 시공방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
교량은 하천,계곡,호수 및 도로 등을 건널 수 있도록 가로질러 걸쳐놓은 고가 구조물이다.
통상적으로 교량의 구조는 지면상에 일정간격을 두고 설치되는 복수 개의 교각과, 상기 각 인접된 교각의 상단에 일정간격을 두고 수평방향으로 병렬 배치되는 거더 및, 상기 거더의 상부에 배치되는 바닥판로 이루어진다.
거더는 중력방향으로의 하중에 대해 충분히 견딜 수 있는 응력을 갖도록 설계되어야 하는데, 이로 인해 거더의 형고가 높아지면서 거더의 자중이 과도해지는 문제점이 있다.
따라서, 교각에 설치되는 거더의 장경간화를 위해 프리스트레스를 도입하는 방법 또는, 강합성 구조를 도입하는 방법 등의 다양한 방법이 시도되고 있다.
먼저, 콘크리트는 압축력에는 강하나 인장력에는 취약하기 때문에 콘크리트 단면을 충분히 활용하기 위해 콘크리트를 강재와 강합성하는 방식이 활용될 수 있다.
다만, 콘크리트가 사용되는 구조물은 콘크리트의 타설을 위해 별도로 거푸집을 지지하기 위한 별도의 구조물을 설치할 필요가 있고, 이로 인해 시공기간이 길어지는 문제점이 발생할 수 있다.
다음으로, 인장력에는 취약하기 때문에 콘크리트 단면을 충분히 활용하기 위해서는 콘크리트에 프리스트레스를 도입하는 방법이 활용될 수 있다.
프리스트레스 거더는 구조물에 작용하는 내하력을 증가시키거나, 과하중이나 사용에 의해 발생된 처짐이나 균열 등에 저항할 수 있도록 프리스트레스를 도입한 구조물이다.
프리스트레스 거더는 교량에서 차도 또는 인도를 구성하는 바닥판을 지지하는 구조물로서 길이방향을 따라 중력방향으로 하중을 받는다.
따라서, 프리스트레스 거더는 중력방향으로의 하중에 대해 충분히 견딜 수 있는 응력을 갖도록 설계되어야 한다.
거더에 프리스트레스를 도입하는 방법은 포스트텐션 방식과 프리텐션 방식이 있다.
포스트텐션 방식은 전용 정착장치 등 관련 부속품들이 함께 요구되며, 정착장치 주위의 복잡한 철근배근이 요구되는 문제점이 있다.
프리텐션 방식의 경우 반력 프레임이 필요하나, 콘크리트부재 내부에 강연선의 배치를 단순화할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명은 일 측면으로서, 거더 자체에 미리 도입된 프리텐션력에 의해 거더의 자중의 일부를 지지하도록 구성하여 거더의 형고를 낮추어 경제성을 향상시킨 프리스트레스트 거더를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 길이방향으로 형성되는 콘크리트부재; 상기 콘크리트부재에 매립되어, 상방으로 프리텐션력을 도입하는 프리텐션부재; 및, 상기 프리텐션부재의 하측에 길이방향으로 일정한 간격으로 이격하여 복수 개가 설치되고, 거푸집과 체결 가능하게 구비되는 거푸집 설치부재;를 포함하고, 상기 프리텐션부재는, 상방으로 휘어진 아치형으로 제작되고, 상기 프리텐션부재에 가해진 하중에 의해 직선형으로 변형된 상태에서 상기 콘크리트부재와 일체화되고, 상기 거푸집 설치부재는, 상기 프리텐션부재의 하방으로 연장 형성되고, 거더의 길이방향으로 이격 설치되는 설치봉강; 및, 상기 설치봉강의 하단에 설치되고 상기 설치봉강에 비해 상대적으로 단면적이 크게 형성되고, 상기 콘크리트부재의 폭방향 단면의 하단면에서 내입되도록 설치되는 너트형의 부재로 구비되고 거푸집이 체결되는 설치부분을 제공하는 거푸집 체결철물;을 구비하는 강합성 거더를 제공한다.
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바람직하게, 프리텐션부재에 상기 거푸집 설치부재가 설치된 강재유닛은 거더의 폭방향으로 적어도 2 이상이 설치되고, 상기 긴장부재는, 상기 강재유닛의 적어도 어느 일측면에 배치되고, 상기 강합성 거더의 중립축의 하부영역에 설치될 수 있다.
바람직하게, 프리텐션부재에 상기 거푸집 설치부재가 설치된 강재유닛은 거더의 폭방향으로 적어도 2 이상이 설치되고, 상기 긴장부재는, 상기 강재유닛의 적어도 어느 일측면에 배치되고, 상기 강합성 거더의 중립축의 하부영역에 설치되는 제1 긴장부재; 및, 상기 프리텐션부재의 하측에 배치되고, 상기 강합성 거더의 중립축의 하부영역에 설치되는 제2 긴장부재;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 프리텐션부재는, 원형강관, 사각강관, 상부플랜지와 하부플랜지와 웨브부재를 구비하는 H형강 중에서 선택된 어느 하나로 구비되고, 상방으로 프리텐션력이 도입되고, 상기 콘크리트부재에 폭방향 단면전체가 매립되면서 상기 강합성 거더의 중립축의 상부영역과 하부영역에 걸치서 배치될 수 있다.
바람직하게, 프리텐션부재는, 상부플랜지, 하부플랜지 및, 웨브부재를 구비하는 H형강 또는 I형강으로 구비되어 상방으로 프리텐션력을 도입하는, 상기 웨브부재의 상측 일부 및 상기 상부플랜지가 상기 콘크리트부재의 외부로 노출될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 상기 강합성 거더를 활용한 강합성 거더의 시공방법이고, 상방으로 볼록하게 휘어진 아치형으로 제작된 프리텐션부재의 양단부를 지점부에 거치하는 프리텐션부재 거치단계(S1); 상기 프리텐션부재의 하측에 설치된 거푸집 설치부재에 거푸집을 고정하는 거푸집 설치단계(S2); 거푸집의 내부에 상기 프리텐션부재 및 상기 거푸집 설치부재와 일체화되는 콘크리트를 타설하는 콘크리트부재 타설단계(S3); 및, 상기 프리텐션부재가 가해진 하중에 의해 길이방향으로 직선형으로 변형된 상태에서 상기 콘크리트부재를 양생 및 경화시키는 콘크리트부재 양생단계(S4);를 포함하는 강합성 거더의 시공방법을 제공한다.
바람직하게, 거푸집 설치단계(S2) 이후에는, 거푸집의 내부에 긴장력이 도입된 긴장부재를 배치하고, 상기 긴장부재가 상기 콘크리트부재의 내부에서 매립된 상태에서 경화시켜 프리텐션력을 도입하는 긴장부재 설치단계(S3);를 더 포함할 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 거더 자체에 미리 도입된 프리텐션력에 의해 거더의 자중의 일부를 지지하도록 구성하여 거더의 형고를 낮추어 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 프리텐션부재의 하측에 설치되는 거푸집 설치부재에 거푸집이 설치되면서 강합성 거더의 시공성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 프리텐션부재에 거푸집 설치부재가 설치된 강재유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 제조과정을 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강합성 거더의 제조과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 프리텐션부재, 거푸집 및, 거푸집 설치부재의 체결상세를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 강합성 거더를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 강합성 거더가 교량에 적용된 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더(10)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더(10)는 콘크리트부재(100), 프리텐션부재(200) 및, 거푸집 설치부재(300)를 포함하고, 추가적으로 긴장부재(400)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 강합성 거더(10)는 길이방향으로 형성되는 콘크리트부재(100)와, 상기 콘크리트부재(100)에 매립되어, 상방으로 프리텐션력(F)을 도입하는 프리텐션부재(200) 및, 상기 프리텐션부재(200)의 하측에 설치되어, 거푸집(G)과 체결 가능하게 구비되는 거푸집 설치부재(300)를 포함하고, 상기 프리텐션부재(200)는, 길이방향으로 상방으로 볼록하게 휘어진 아치형으로 제작되고, 상기 프리텐션부재(200)에 가해진 하중에 의해 직선형으로 변형된 상태에서 상기 콘크리트부재(100)와 일체화될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 콘크리트부재(100)는 강합성 거더(10)의 길이방향으로 형성될 수 있다.
콘크리트부재(100)는 콘크리트가 타설되어 형성될 수 있고, 타설된 콘크리트부재(100)가 일정한 강도로 양생 및 경화되면서 프리텐션부재(200) 및 거푸집 설치부재(300)는 콘크리트부재(100)와 일체화될 수 있다.
거푸집 설치부재(300)는 프리텐션부재(200)의 하측에 설치되고, 거푸집(G)과 체결되면서 거푸집(G)의 설치부분을 제공하는 부재이다.
거푸집 설치부재(300)는 길이방향으로 형성된 프리텐션부재(200)의 하측에 일정간격으로 복수 개가 이격 설치될 수 있고, 각각의 거푸집 설치부재(300)에 거푸집(G)이 체결부재를 매개로 고정되면서 거푸집(G)을 지지할 수 있다.
프리텐션부재(200)는 콘크리트부재(100)에 매립되고, 길이방향으로 형성될 수 있다.
프리텐션부재(200)의 상방으로 길이방향으로 상방으로 볼록하게 휘어진 아치형으로 제작되고, 상기 프리텐션부재(200)에 가해진 하중에 의해 직선형으로 변형된 상태에서 상기 콘크리트부재(100)와 일체화되도록 구성되면서 강합성 거더(10)에 프리텐션력(F)이 도입될 수 있다.
강합성 거더(10)는 프리텐션부재(200), 거푸집 설치부재(300) 및, 콘크리트부재(100)가 일체화된 상태에서 외부에서 작용하는 하중과 강합성 거더(10) 자체의 자중을 지지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 강합성 거더(10)는 프리텐션부재(200)에 의해 도입된 프리텐션력(F)에 의해 강합성 거더(10)의 자중의 일부를 지지하도록 구성함으로써, 강합성 거더(10)의 형고를 낮추어 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있습니다.
상방으로 프리텐션력(F)이 도입된 프리텐션부재(200)는 콘크리트부재(100) 및, 거푸집(G) 등에 의해 가해진 하중에 의해 쳐짐이 발생하면서 직선형으로 변형된 상태에서 콘크리트부재(100)가 경화되면서 콘크리트부재(100), 프리텐션부재(200) 및, 거푸집 설치부재(300)가 일체화될 수 있다.
이때, 프리텐션부재(200)의 상방으로 돌출된 돌출량은 프리텐션부재(200), 거푸집 설치부재(300), 콘크리트부재(100) 및, 거푸집(G)의 하중에 의한 프리텐션부재(200)의 쳐짐량과 상쇄되도록 설정할 수 있다.
다만, 프리텐션부재(200)가 길이방향으로 수평이 되도록 미세하게 조절하기 위한 프레스 등에 의해 인가되는 일부의 하중이 추가될 수 있음은 물론이다.
프리텐션부재(200)는 콘크리트부재(100)에 적어도 일부가 매립되고, 길이방향으로 형성될 수 있다.
일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 프리텐션부재(200)는 콘크리트부재(100)에 매립되되, 프리텐션부재(200)의 폭방향 단면 전체가 콘크리트부재(100)에 매립될 수 있다.
다른 일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 프리텐션부재(200)의 일부가 콘크리트부재(100)에 매립되고 나머지 부분은 노출되도록 구성될 수 있다.
도 3a를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더(10)의 제조과정을 간단히 설명하면 아래와 같다.
도 3a의 ⅰ)에 도시된 바와 같이, 프리텐션부재(200)는 상방으로 볼록하게 휘어진 아치형으로 제작된 상태에서 양단이 지점부(H)에 거치될 수 있다.
프리텐션부재(200)의 하측과 지점부(H)의 사이에는 이격플레이트(270)가 설치될 수 있다
이격플레이트(270)는 프리텐션부재(200)를 지지하고, 프리텐션부재(200)를 거푸집(G)과 이격시켜 강합성 거더(10)의 콘크리트부재(100)의 형성을 위한 피복두께의 확보가 가능하게 할 수 있다.
프리텐션부재(200)의 하측에 길이방향으로 이격 설치된 거푸집 설치부재(300)가 이격 설치될 수 있다.
도 3a의 ⅱ)에 도시된 바와 같이, 프리텐션부재(200)의 하측에 길이방향으로 이격 설치된 거푸집 설치부재(300)에 거푸집(G)이 체결되면서 설치될 수 있다.
이때, 도면에 구체적으로 도시되지 않았으나, 거푸집(G)은 강합성 거더(10)의 하부면과 양측면을 둘러싸는 형태로 설치될 수 있다.
도 3a의 ⅲ)에 도시된 바와 같이, 거푸집 설치부재(300)에 거푸집(G)이 설치된 상태에서 콘크리트가 타설되어 콘크리트부재(100)가 형성 수 있다.
콘크리트부재(100)가 순차적으로 타설되면서 증가된 콘크리트의 자중에 의해 프리텐션부재(200)는 하향으로 휨변형이 발생할 수 있다.
도 3a의 ⅳ)에 도시된 바와 같이, 거푸집(G)의 내부에 콘크리트가 타설되면서 거푸집(G) 및, 타설된 콘크리트부재(100)의 자중에 의해 상방으로 휘어진 아치형의 프리텐션부재(200)가 직선으로 변형된 상태에서 경화될 수 있다.
일정한 강도로 콘크리트부재(100)가 경화되면 거푸집(G)을 거푸집 설치부재(300)에서 해체할 수 있다.
강합성 거더(10)의 중립축 하부영역에 배치되고, 긴장력이 도입된 상태에서 상기 콘크리트부재(100)와 일체화되면서 프리텐션력을 도입하는 긴장부재(400)를 더 포함할 수 있다.
긴장부재(400)는 콘크리트부재(100)에 길이방향으로 매립 설치되고, 강합성 거더(10)의 중립축의 하부영역에 배치될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 긴장부재(400)는 상기 콘크리트부재(100)의 폭방향 단면에서 중립축의 하부영역에 배치될 수 있다.
긴장부재(400)는 긴장력이 도입된 상태로 경화 전의 콘크리트부재(100)에 배치될 수 있고, 콘크리트부재(100)의 내부에 긴장부재(400)가 매립된 상태에서 콘크리트부재(100)가 양생 및 경화되면서 콘크리트부재(100)와 일체화되어 강합성 거더(10)에 프리텐션력을 도입할 수 있다.
프리텐션부재(200) 및, 긴장부재(400)에 의해 중첩적으로 프리스트레스가 도입될 수 있다.
도 3b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더(10)의 제조과정을 간단히 설명하면 아래와 같다.
도 3b의 ⅰ) 및, 도 3b의 ⅱ)에 도시된 제조과정은 앞서 설명한 도 3a의 ⅰ) 도 3a의 ⅱ)의 단계와 동일한바 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3b의 ⅲ)에 도시된 바와 같이, 거푸집 설치부재(300)에 거푸집(G)이 설치된 상태에서 설치된 거푸집(G)의 상면에 긴장부재(400)가 배치될 수 있다.
긴장부재(400)가 배치된 상태에서 콘크리트가 타설되어 콘크리트부재(100)가 형성 수 있다.
콘크리트부재(100)가 순차적으로 타설되면서 증가된 콘크리트의 자중에 의해 프리텐션부재(200)는 하향으로 휨변형이 발생할 수 있다.
도 3b의 ⅳ)에 도시된 바와 같이, 거푸집(G)의 내부에 콘크리트가 타설되면서 거푸집(G) 및, 타설된 콘크리트부재(100)의 자중에 의해 상방으로 휘어진 아치형의 프리텐션부재(200)가 직선으로 변형된 상태에서 경화될 수 있다.
그리고, 긴장부재(400)는 긴장력이 도입된 상태로 콘크리트부재(100)에 매립되고, 양생 및 경화되면서 콘크리트부재(100)와 일체화될 수 있다.
이때, 긴장부재(400)의 양단부는 긴장력의 도입을 위한 반력대에 고정될 수 있다.
일정한 강도로 콘크리트부재(100)가 경화되면 거푸집(G)을 거푸집 설치부재(300)에서 해체하고, 긴장부재(400)의 양단부를 반력대에서 해체할 수 있다.
거푸집 설치부재(300)는 설치봉강(310) 및, 거푸집 체결철물(330)을 구비할 수 있다.
거푸집 설치부재(300)는 상기 프리텐션부재(200)의 하방으로 연장 형성되고, 거더의 길이방향으로 이격 설치되는 설치봉강(310) 및, 상기 설치봉강(310)의 하단에 설치되는 너트형의 부재로 구비되어, 거푸집(G)이 체결되는 설치부분을 제공하는 거푸집 체결철물(330)을 구비할 수 있다.
설치봉강(310)은 프리텐션부재(200)의 하방으로 연장 형성되고, 설치봉강(310)에 의해 프리텐션부재(200)와 거푸집(G)이 이격되면서 일정한 두께의 콘크리트부재(100)가 프리텐션부재(200)의 하측에 타설되면서 강합성 거더(10)의 피복두께가 확보될 수 있다.
거푸집 체결철물(330)은 거푸집(G)을 사이에 두고 볼트부재(I) 등의 체결부재와 체결되면서 거푸집(G)을 고정하여 지지할 수 있다.
거푸집 체결철물(330)은 설치봉강(310)의 하단에 설치되는 너트형의 부재로 구비되고, 거푸집(G)을 사이에 두고 볼트부재(I)와 결합되면서 거푸집(G)이 고정되고, 볼트부재(I)가 해체되면서 거푸집(G)이 해체될 수 있다.
도시되지 않았으나, 거푸집 설치부재(300)는 상기 프리텐션부재(200)의 하단에 설치되는 너트형의 부재로 구비되어, 거푸집(G)이 체결되는 설치부분을 제공하는 거푸집 체결철물(330)로 구비될 수 있다.
거푸집 체결철물(330)은 프리텐션부재(200)의 하단에 설치되는 너트형의 부재로 구비되고, 상기 거푸집(G)을 사이에 두고 볼트부재(I)와 결합되면서 거푸집(G)이 고정되고, 볼트부재(I)가 해체되면서 거푸집(G)이 해체될 수 있다.
도 1 및, 도 6에 도시된 바와 같이, 거푸집 체결철물(330)은 상기 콘크리트부재(100)의 폭방향 단면의 하단면에서 내입되도록 설치될 수 있다.
이때, 거푸집 체결철물(330)의 하단면과 콘크리트부재(100)의 하단면이 동일선상에 위치하도록 배치할 수 있다.
도 4 및, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프리텐션부재(200)에 상기 거푸집 설치부재(300)가 설치된 강재유닛(U)은 거더의 폭방향으로 적어도 2 이상이 설치되고, 긴장부재(400)는 상기 강재유닛(U)의 적어도 어느 일측면에 배치되고, 상기 강합성 거더(10)의 중립축의 하부영역에 설치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프리텐션부재(200)에 상기 거푸집 설치부재(300)가 설치된 강재유닛(U)은 거더의 폭방향으로 적어도 2 이상이 설치될 수 있다.
이때, 긴장부재(400)는 상기 강재유닛(U)의 적어도 어느 일측면에 배치되고, 상기 강합성 거더(10)의 중립축의 하부영역에 설치되는 제1 긴장부재(401) 및, 상기 프리텐션부재(200)의 하측에 배치되고, 상기 강합성 거더(10)의 중립축의 하부영역에 설치되는 제2 긴장부재(403)를 구비할 수 있다.
제1 긴장부재(401)는, 인접한 강재유닛(U)의 사이에 형성되는 공간에 배치되고, 상기 강합성 거더(10)의 중립축의 하부영역에 설치되는 제1-1 긴장부재(401) 및, 거더의 폭방향 외측단부에 배치되는 강재유닛(U)의 외곽측면에 배치되고, 상기 강합성 거더(10)의 중립축의 하부영역에 설치되는 제1-2 긴장부재(401)를 구비할 수 있다.
긴장부재(400)는 강재유닛(U)의 측면 및, 프리텐션부재(200)의 하측 중 적어도 상기 강재유닛(U)의 측면에 배치되되, 상기 콘크리트부재(100)의 중립축의 하부영역에 설치될 수 있다.
프리텐션부재(200)는, 원형강관, 사각강관 및, 상부플랜지(210)와 하부플랜지(250)와 웨브부재(230)를 구비하는 H형강 중에서 선택된 어느 하나로 구비되어 상방으로 프리텐션력(F)을 도입할 수 있다.
이때, 상기 콘크리트부재(100)에 폭방향 단면전체가 매립되면서 상기 강합성 거더(10)의 중립축의 상부영역과 하부영역에 걸치서 배치될 수 있다.
H형상의 프리텐션부재(200)는 단면이차모멘트가 커서 휨모멘트에 효율적으로 저항할 수 있다.
이 경우, 강합성 거더(10)에 전달되는 하중에 의한 휨모멘트에 저항하기 위해서 상부플랜지(210)는 압축응력에 저항하고, 하부플랜지(250)는 인장응력에 저항하며, 웨브부재(230)는 전단력에 저항할 수 있다.
여기서, H형강은 단면이 H 형상인 강재와 I 형상인 강재를 모두 포함하는 개념이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 프리텐션부재(200)는 상부플랜지(210), 하부플랜지(250) 및, 웨브부재(230)를 구비하는 H형강 또는 I형강으로 구비될 수 있다.
프리텐션부재(200)는 웨브부재(230)의 상측 일부 및 상기 상부플랜지(210)가 상기 콘크리트부재(100)의 외부로 노출될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 시공방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 강합성 거더의 시공방법은 상방으로 볼록하게 휘어진 아치형으로 제작된 프리텐션부재(200)를 지점부(H)에 거치하는 프리텐션부재(200) 거치단계(S1);와, 상기 프리텐션부재(200)의 하측에 설치된 거푸집 설치부재(300)에 거푸집(G)을 고정하는 거푸집(G) 설치단계(S2)와, 거푸집(G)의 내부에 상기 프리텐션부재(200) 및 상기 거푸집 설치부재(300)와 일체화되는 콘크리트를 타설하는 콘크리트부재(100) 타설단계(S3) 및, 상기 프리텐션부재(200)가 가해진 하중에 의해 길이방향으로 직선형으로 변형된 상태에서 상기 콘크리트부재(100)를 양생 및 경화시키는 콘크리트부재(100) 양생단계(S4)를 포함할 수 있다.
도 3a를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 시공방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3a의 ⅰ)에 도시된 바와 같이, 프리텐션부재(200) 거치단계(S1)는 프리텐션부재(200)는 상방으로 볼록하게 휘어진 아치형으로 제작된 상태에서 양단이 지점부(H)에 거치될 수 있다.
프리텐션부재(200)의 하측과 지점부(H)의 사이에는 이격플레이트(270)가 설치될 수 있다
이격플레이트(270)는 프리텐션부재(200)를 지지하고, 프리텐션부재(200)를 거푸집(G)과 이격시켜 강합성 거더(10)의 콘크리트부재(100)의 형성을 위한 피복두께의 확보가 가능하게 할 수 있다.
프리텐션부재(200)의 하측에 길이방향으로 이격 설치된 거푸집 설치부재(300)가 이격 설치될 수 있다.
도 3a의 ⅱ)에 도시된 바와 같이, 거푸집(G) 설치단계(S2)는 프리텐션부재(200)의 하측에 길이방향으로 이격 설치된 거푸집 설치부재(300)에 거푸집(G)이 체결되면서 거푸집(G)이 설치될 수 있다.
지점부(H)의 일측은 높이방향으로 지점부(H), 이격플레이트(270) 및, 프리텐션부재(200)가 순차적으로 배치될 수 있고, 거푸집(G)이 거치되는 지점부(H)는 높이방향으로 지점부(H), 거푸집(G), 콘크리트부재(100) 및, 프리텐션부재(200)가 배치될 수 있다.
이때, 도면에 구체적으로 도시되지 않았으나, 거푸집(G)은 강합성 거더(10)의 하부면과 양측면을 둘러싸는 형태로 설치될 수 있다.
도 3a의 ⅲ)에 도시된 바와 같이, 콘크리트부재(100) 타설단계(S3)는 거푸집 설치부재(300)에 거푸집(G)이 설치된 상태에서 콘크리트가 타설되어 콘크리트부재(100)가 형성 수 있다.
콘크리트부재(100)가 순차적으로 타설되면서 증가된 콘크리트의 자중에 의해 프리텐션부재(200)는 하향으로 휨변형이 발생할 수 있다.
도 3a의 ⅳ)에 도시된 바와 같이, 콘크리트부재(100) 양생단계(S4)는 거푸집(G)의 내부에 콘크리트가 타설되면서 거푸집(G) 및, 타설된 콘크리트부재(100)의 자중에 의해 상방으로 휘어진 아치형의 프리텐션부재(200)가 직선으로 변형된 상태에서 경화될 수 있다.
일정한 강도로 콘크리트부재(100)가 경화되면 거푸집(G)을 거푸집 설치부재(300)에서 해체할 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 거푸집(G) 설치단계(S2) 이후에는, 거푸집(G)의 내부에 긴장력이 도입된 긴장부재(400)를 배치하고, 상기 긴장부재(400)가 상기 콘크리트부재(100)의 내부에서 매립된 상태에서 경화시켜 프리텐션력을 도입하는 긴장부재(400) 설치단계(S3)를 더 포함할 수 있다.
도 3b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더의 시공방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3b의 ⅰ)에 도시된 프리텐션부재(200) 거치단계(S1) 및, 도 3b의 ⅱ)에 도시된 거푸집(G) 설치단계(S2)는 앞서 설명한 도 3a의 ⅰ) 도 3a의 ⅱ)의 단계와 동일한바 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3b의 ⅲ)에 도시된 바와 같이, 거푸집 설치부재(300)에 거푸집(G)이 설치된 상태에서 설치된 거푸집(G)의 상면에 긴장부재(400)가 배치될 수 있다.
긴장부재(400)가 배치된 상태에서 콘크리트가 타설되어 콘크리트부재(100)가 형성 수 있다.
콘크리트부재(100)가 순차적으로 타설되면서 증가된 콘크리트의 자중에 의해 프리텐션부재(200)는 하향으로 휨변형이 발생할 수 있다.
도 3b의 ⅳ)에 도시된 바와 같이, 콘크리트부재(100) 양생단계(S4)는 거푸집(G)의 내부에 콘크리트가 타설되면서 거푸집(G) 및, 타설된 콘크리트부재(100)의 자중에 의해 상방으로 휘어진 아치형의 프리텐션부재(200)가 직선으로 변형된 상태에서 경화될 수 있다.
그리고, 긴장부재(400)는 긴장력이 도입된 상태로 콘크리트부재(100)에 매립되고, 양생 및 경화되면서 콘크리트부재(100)와 일체화될 수 있다.
이때, 긴장부재(400)의 양단부는 긴장력의 도입을 위한 반력대에 고정될 수 있다.
일정한 강도로 콘크리트부재(100)가 경화되면 거푸집(G)을 거푸집 설치부재(300)에서 해체하고, 긴장부재(400)의 양단부를 반력대에서 해체할 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강합성 거더(10)의 양단부를 교각(20)에 병렬적으로 안착시키고, 안착된 강합성 거더(10)의 상측에 바닥판 콘크리트(30)를 타설하여 교량을 시공할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 강합성 거더(10)의 양단부를 교각(20)에 병렬적으로 안착시키고, 인접한 강합성 거더(10)들이 연속적으로 연결된 강합성 거더(10)들이 도 7a의 바닥판 콘크리트(30)와 같은 역할을 하도록 구성하여 교량을 시공할 수 있다.
물론, 도 7b에 도시되지 않았으나, 연속적으로 설치된 강합성 거더(10)의 상측면의 포장을 위한 마감용 바닥재가 설치될 수 있음은 물론이다.
도 7c에 도시된 바와 같이, H형강 또는 I형강으로 구비되는 프리텐션부재(200)는 웨브부재(230)의 상측 일부 및 상기 상부플랜지(210)가 상기 콘크리트부재(100)의 외부로 노출될 수 있다.
이때, 프리텐션부재(200)가 노출된 상태에서 바닥판 콘크리트(30)가 타설되면서 프리텐션부재(200)의 노출된 부분이 바닥판 콘크리트(30)와의 일체성을 향상시키는 전단연결부재의 역할을 할 수 있어, 강합성 거더(10)와 바닥판 콘크리트(30)가 견고하게 일체화될 수 있다.
본 발명의 강합성 거더의 시공방법에는 앞서 설명한바 있는 다양한 실시형태를 가지는 강합성 거더(10)의 다양한 실시형태가 적용될 수 있음은 물론이다.
따라서, 강합성 거더의 시공방법에서 활용되는 강합성 거더(10)의 콘크리트부재(100), 프리텐션부재(200), 거푸집 설치부재(300) 및, 긴장부재(400)의 구성은 이미 설명한 바와 같이 강거더의 구성과 동일한바 이에 대한 자세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략한다.
먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 강합성 거더 20: 교각
30: 바닥판 콘크리트 100: 콘크리트부재
200: 프리텐션부재 210: 상부플랜지
230: 웨브부재 250: 하부플랜지
270: 이격플레이트 300: 거푸집 설치부재
310: 설치봉강 330: 거푸집 체결철물
400: 긴장부재 401: 제1 긴장부재
403: 제2 긴장부재 F: 프리텐션력
G: 거푸집 H: 지점부
I: 볼트부재 U: 강재유닛

Claims (11)

  1. 길이방향으로 형성되는 콘크리트부재;
    상기 콘크리트부재에 매립되어, 상방으로 프리텐션력을 도입하는 프리텐션부재; 및,
    상기 프리텐션부재의 하측에 길이방향으로 일정한 간격으로 이격하여 복수 개가 설치되고, 거푸집과 체결 가능하게 구비되는 거푸집 설치부재;를 포함하고,
    상기 프리텐션부재는,
    상방으로 휘어진 아치형으로 제작되고, 상기 프리텐션부재에 가해진 하중에 의해 직선형으로 변형된 상태에서 상기 콘크리트부재와 일체화되고,
    상기 거푸집 설치부재는,
    상기 프리텐션부재의 하방으로 연장 형성되고, 거더의 길이방향으로 이격 설치되는 설치봉강; 및,
    상기 설치봉강의 하단에 설치되고 상기 설치봉강에 비해 상대적으로 단면적이 크게 형성되고, 상기 콘크리트부재의 폭방향 단면의 하단면에서 내입되도록 설치되는 너트형의 부재로 구비되고 거푸집이 체결되는 설치부분을 제공하는 거푸집 체결철물;을 구비하는 강합성 거더.
  2. 제1항에 있어서,
    강합성 거더의 중립축 하부영역에 배치되고, 긴장력이 도입된 상태에서 상기 콘크리트부재와 일체화되면서 프리텐션력을 도입하는 긴장부재;를 더 포함하는 강합성 거더.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 프리텐션부재에 상기 거푸집 설치부재가 설치된 강재유닛은 거더의 폭방향으로 적어도 2 이상이 설치되고,
    상기 긴장부재는,
    상기 강재유닛의 적어도 어느 일측면에 배치되고, 상기 강합성 거더의 중립축의 하부영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 프리텐션부재에 상기 거푸집 설치부재가 설치된 강재유닛은 거더의 폭방향으로 적어도 2 이상이 설치되고,
    상기 긴장부재는,
    상기 강재유닛의 적어도 어느 일측면에 배치되고, 상기 강합성 거더의 중립축의 하부영역에 설치되는 제1 긴장부재; 및,
    상기 프리텐션부재의 하측에 배치되고, 상기 강합성 거더의 중립축의 하부영역에 설치되는 제2 긴장부재;를 구비하는 강합성 거더.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프리텐션부재는,
    원형강관, 사각강관, 상부플랜지와 하부플랜지와 웨브부재를 구비하는 H형강 중에서 선택된 어느 하나로 구비되고, 상방으로 프리텐션력이 도입되고,
    상기 콘크리트부재에 폭방향 단면전체가 매립되면서 상기 강합성 거더의 중립축의 상부영역과 하부영역에 걸치서 배치되는 강합성 거더.
  9. 제1항에 있어서, 상기 프리텐션부재는,
    상부플랜지, 하부플랜지 및, 웨브부재를 구비하는 H형강 또는 I형강으로 구비되어 상방으로 프리텐션력을 도입하고,
    상기 웨브부재의 상측 일부 및 상기 상부플랜지가 상기 콘크리트부재의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 강합성 거더.
  10. 제1항, 제2항, 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 강합성 거더를 활용한 강합성 거더의 시공방법이고,
    상방으로 볼록하게 휘어진 아치형으로 제작된 프리텐션부재의 양단부를 지점부에 거치하는 프리텐션부재 거치단계(S1);
    상기 프리텐션부재의 하측에 설치된 거푸집 설치부재에 거푸집을 고정하는 거푸집 설치단계(S2);
    거푸집의 내부에 상기 프리텐션부재 및 상기 거푸집 설치부재와 일체화되는 콘크리트를 타설하는 콘크리트부재 타설단계(S3); 및,
    상기 프리텐션부재가 가해진 하중에 의해 길이방향으로 직선형으로 변형된 상태에서 상기 콘크리트부재를 양생 및 경화시키는 콘크리트부재 양생단계(S4);를 포함하는 강합성 거더의 시공방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 거푸집 설치단계(S2) 이후에는,
    거푸집의 내부에 긴장력이 도입된 긴장부재를 배치하고, 상기 긴장부재가 상기 콘크리트부재의 내부에서 매립된 상태에서 경화시켜 프리텐션력을 도입하는 긴장부재 설치단계(S3);를 더 포함하는 강합성 거더의 시공방법.
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