KR101929885B1 - 강재거더 및 그 제작방법 - Google Patents

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KR101929885B1 KR1020170137157A KR20170137157A KR101929885B1 KR 101929885 B1 KR101929885 B1 KR 101929885B1 KR 1020170137157 A KR1020170137157 A KR 1020170137157A KR 20170137157 A KR20170137157 A KR 20170137157A KR 101929885 B1 KR101929885 B1 KR 101929885B1
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아영중공업 주식회사
마성호
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Abstract

본 발명은 상부플랜지(110)와 복부(120)를 구비한 한 쌍의 강 부재(100); 기 한 쌍의 강 부재(100)의 복부(120)가 상호 이격되도록 결합시키는 가로보(200); 한 쌍의 강 부재(100) 하면에 공통으로 결합되는 구속부재(300);를 포함하는 강재거더(A) 제작방법으로서, 한 쌍의 강 부재(100)를 준비하는 강 부재준비단계; 한 쌍의 강 부재(100)를 가로보(200)로 상호 결합시키는 가로보결합단계; 가로보(200)에 의해 상호 결합된 강 부재(100)에 하향의 선행하중(P)을 도입하는 선행하중 도입단계; 선행하중(P)이 도입된 상태에서 한 쌍의 강 부재(100) 하면에 구속부재(300)를 결합하는 구속부재결합단계; 선행하중(P)을 제거하여 구속부재(300)에 압축력을 도입하는 선행하중 제거단계;를 포함한다.
도 6과 같이 강 부재(100)에 하향의 선행하중(P)을 가하고, 선행하중(P)이 도입된 상태에서 도9와 같이 구속부재(300)를 결합한다.
구속부재(300) 결합 이후, 선행하중(P)이 제거되어도 구속부재(300)의 구속효과에 의해 선행하중(P)에 의해 발생된 응력이 강 부재(100)와 구속부재(300)에 존재하게 된다.
따라서 인장부재(강연선 또는 강봉 등)의 추가적인 설치 없이도, 강재거더 제작공정 만으로 선행하중을 도입할 수 있다.

Description

강재거더 및 그 제작방법{STEEL GIRDER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 건설분야에 관한 것으로서, 상세하게는 강재거더 및 그 제작방법에 관한 것이다.
하천 또는 강에 설치되는 교량은 장마철 및 홍수에 대한 다리 밑 공간을 확보하여야 한다.
다리 밑 공간은 교량의 하부로 물이 흘러나가는 넓이를 말하는 것으로서, 다리 밑 공간이 넓을수록 많은 유량을 흘려보낼 수 있는 것이다.
다리 밑 공간의 확보는 도로의 계획고를 높게 하여 확보하거나, 거더의 높이를 낮게 설계하여 확보하는 것이 일반적이다.
거더의 높이를 낮게 설계하기 위해서는 거더에 프리스트레스 하중을 도입하여 자중 및 차량하중을 상쇄하는 방법을 사용하는데, 이 경우 프리스트레스 하중을 도입하기 위한 인장부재(강선, 강봉 등)가 거더에 설치되어야 하고, 하중을 도입하는 단계가 필요하다.
인장부재의 설치 및 하중 도입은 거더의 단가를 향상시키는 요소임과 아울러, 제작공정이 길어지는 문제가 있다.
또한, 구조적으로는 사용기간이 길어짐에 따라 인장부재에 도입된 프리스트레스 하중이 손실되는 문제가 있다.
상술하는 종래의 기술구성, 명칭, 도면번호는 그 종래기술의 설명에 한정되어 사용한다.
대한민국특허 제10-2009-0044257호 '압축력이 작용하는 상하부에만 선택적으로 프리스트레스 미도입부를 설치한 프리스트레스트 콘크리트 합성거더와 이의 제작방법 및 이를 이용한 슬래브구조체와 이의 시공방법'은 건축물의 층간 슬래브를 설치하는데 적용하거나 빔을 사용하는 교량의 슬래브설치시 적용하기 위한 것으로서, 상기 거더에 압축력이 발생되는 상하부에 선택적으로 프리스트레스미도입부를 설치한 다음, 프리스트레스를 도입한 프리스트레스트콘크리트합성거더(일명, SPC거더)를 거더제작대를 이용하여 제작하고, 상기 빔에 상기 프리스트레스트콘크리트합성거더를 폭방향으로 다수개 밀착 설치하고, 상기 합성거더를 그대로 슬래브로 활용하거나, 상기 합성거더 위에 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 슬래브로 설치한 다양한 형식의 슬래브구조체를 조립식으로 설치하는 시공방법에 관한 것이다.
대한민국특허 제10-2011-0023462호 '다수개의 강선을 인장부의 전단면에 배치한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 제작방법'은 거더제작대를 이용하여 강재대신에 강선을 거더의 인장부의 전단면에 다수개 설치한 프리스트레스콘크리트거더(일명, SPC거더)를 이용하여 교량의 지반에 설치된 파일기둥의 상부에 거치된 하부연결지지부재의 거더 거치부에 거치하여 교량을 조립식으로 설치한 프리스트레스트콘크리트의 제작방법에 관한 것이다.
대한민국특허 제10-2015-0067914호 '프리스트레스트 거더'는 거더의 양단부측에 구비되고, 긴장부재가 정착되는 정착부가 형성되는 정착구간과, 상기 정착구간의 사이에 구비되는 거더본체를 구비하는 콘크리트부재; 및, 상기 콘크리트부재의 내부에 매립되어, 상기 콘크리트부재에 긴장력을 제공하는 적어도 하나 이상의 긴장부재;를 포함하고, 상기 거더본체는, 상기 거더본체 의 내부에 길이방향으로 형성된 중공부와, 상기 중공부를 둘러싸는 박스형의 단면을 가지는 중공본체부를 포함하는 제1 구간과, 상부플랜지와, 하부플랜지 및, 상기 상부플랜지와 상기 하부플랜지를 연결하는 웨브로 구성된 I형의 단면을 가지는 제2 구간을 구비하고, 상기 거더본체의 길이방향으로 상기 제1 구간과 상기 제2 구간이 혼용되어 배치되고, 상기 제1 구간과, 상기 제2 구간의 사이에 구비되어, 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 갈수록 단면이 감소되는 가변단면구간;을 구비하고, 상기 가변단면구간은, 상기 상부플랜지와 연계되는 상부가 변부와, 상기 하부플랜지와 연계되는 하부가변부와, 상기 웨브와 연계되는 중앙가변부 및, 상기 상부가변부, 상기 하부가변부, 상기 중앙가변부로 둘러싸는 형태로 구비되는 가변중공부를 구비하고, 상기 가변중공부는 상기 중공부와 연계되며, 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간 방향으로 갈수록 단면이 감소되는 형태의 구비되고, 상기 중공부와 상기 가변중공부는, 발포스티로폼이 내입되어 콘크리트가 제거된 공간을 형성하고, 상기 긴장부재는, 상기 콘크리트부재의 하부를 연통하여 길이방향으로 설치되는 제1 긴장부재; 및, 상기 콘크리트부재의 양단부에서 상기 콘크리트부재의 중앙부로 하향 만곡진 형태로 배치되는 제2 긴장부재;를 포함한다.
대한민국특허 제10-2009-0044257호 대한민국특허 제10-2011-0023462호 대한민국특허 제10-2015-0067914호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 거더의 기하학적 구조를 이용하여 거더에 선행하중을 도입할 수 있는 강재거더 및 그 시공방법을 제시한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 상부플랜지(110)와 복부(120)를 구비한 한 쌍의 강 부재(100); 상기 한 쌍의 강 부재(100)의 상기 복부(120)가 상호 이격되도록 결합시키는 가로보(200); 상기 한 쌍의 강 부재(100) 하면에 공통으로 결합되는 구속부재(300);를 포함하는 강재거더(A) 제작방법으로서, 상기 한 쌍의 강 부재(100)를 준비하는 강 부재준비단계; 상가 한 쌍의 강 부재(100)를 상기 가로보(200)로 상호 결합시키는 가로보결합단계; 상기 가로보(200)에 의해 상호 결합된 상기 강 부재(100)에 하향의 선행하중(P)을 도입하는 선행하중 도입단계; 상기 선행하중(P)이 도입된 상태에서 상기 한 쌍의 강 부재(100) 하면에 상기 구속부재(300)를 결합하는 구속부재결합단계; 상기 선행하중(P)을 제거하여 상기 구속부재(300)에 압축력을 도입하는 선행하중 제거단계;를 포함한다.
상기 강 부재준비단계에서, 상기 한 쌍의 강 부재(100)는 솟음(Camber)이 형성되도록 제작되는 것이 바람직하다.
상기 한 쌍의 강 부재(100)는 상면은 상기 상부플랜지(110)의 하면에 결합하고, 측면은 상기 복부(120)에 결합하는 수직보강재(130)를 더 포함하고, 상기 가로보(200)는 상기 수직보강재(130)에 결합하는 것이 바람직하다.
상기 구속부재(300)는 상기 한 쌍의 강 부재(100)의 측방으로 돌출되도록 상기 강 부재(100)에 결합된 것이 바람직하다.
상기 구속부재(300)는 강 재질의 플레이트(310)인 것이 바람직하다.
상기 플레이트(310)는 상기 강 부재(100)의 하면과 결합하도록 측방 가장자리에 형성된 한 쌍의 결합부(311); 상기 한 쌍의 결합부(311) 사이 영역에 복수로 형성되되, 상기 플레이트(310)가 요철구조가 되도록 상기 결합부(311)의 상측 및 측방으로 이격됨과 아울러, 상호 간격을 두고 되어 설치된 돌출부(312); 상기 복수의 돌출부(312) 사이 영역에 설치됨과 아울러, 상기 돌출부(312)의 하측 및 측방으로 이격되어 설치되는 하부(313); 상기 결합부(311)와 상기 돌출부(312), 상기 돌출부(312)와 상기 하부(313)의 가장자리부를 연결하는 경사연결부(314);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 플레이트(310)는 상기 복부(120), 결합부(311), 상기 결합부(311)의 측방 가장자리에 결합된 상기 경사연결부(314)에 의해 형성된 측방홈부(310a); 상기 하부(313), 상기 하부(313)의 양측 가장자리에 결합된 한 쌍의 상기 경사연결부(314)에 의해 형성된 홈부(310b);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 측방홈부(310a) 및 홈부(310b)에는 콘크리트(C)가 충전되고, 상기 콘크리트(C) 내부에 인장부재(400)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 구속부재(300)는 콘크리트로 형성된 케이싱콘크리트(320)이고, 상기 케이싱콘크리트(320)는 상기 강 부재(100)의 하부가 상기 케이싱콘크리트(320)의 상부에 매립되는 구조로 상기 강 부재(100)에 결합되는 것이 바람직하다.
상기 케이싱콘크리트(320)의 내측에는 인장부재(400)가 설치된 것이 바람직하다.
본 발명은 강재거더 제작방법에 의해 제작된 강재거더를 포함한다.
본 발명인 강재거더 및 강재거더 제작방법은 강재거더 제작시, 강재거더의 기하학적 구조를 이용하여 강재거더에 선행하중을 도입하는 기술로서, 프리스트레스 도입을 위한 인장부재 없이도 강재거더에 선행하중을 도입할 수 있다.
도 1은 대한민국특허 제10-2009-0044257호의 프리스트레스트 콘크리트합성거더를 보여주는 도면.
도 2는 대한민국특허 제10-2011-0023462호의 프리스트레스트콘크리트 거더를 이용하여 조립식교량을 설치한 것을 보여주는 단면도.
도 3은 대한민국특허 제10-2015-0067914호의 프리스트레스트 거더를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 강부재 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한 쌍의 강 부재가 가로보에 의해 상호 결합된 것을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 한 쌍의 강 부재에 선행하중이 도입되는 것을 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 한 쌍의 강부재에 선행하중이 도입되는 것을 나타내는 측면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 솟음이 형성된 강 부재 측면도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선행하중이 도입된 상태에서 한 쌍의 강 부재 하면에 구속부재가 결합된 것을 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구속부재로 강 재질의 요철구조를 갖는 플레이트가 결합된 것을 나타내는 단면도.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 요철구조의 플레이트에 측방홈부와 홈부를 나타내는 단면도.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측방홈부와 홈부에 콘크리트가 타설되고, 인장부재가 설치된 것을 나타내는 단면도.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구속부재로 케이싱콘크리트가 결합된 것을 나타내는 단면도.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측방홈부와 홈부의 사이 영역에 형성된 돌부를 나타내는 단면도.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌부의 내측에 콘크리트가 타설되고 인장부재가 설치된 것을 나타내는 단면도.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌부의 내측에 콘크리트가 타설되고 인장부재가 설치된 것을 나타내는 사시도.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상부플랜지가 상호 연결된 한 쌍의 강 부재와 돌부의 내측에 콘크리트가 타설되고 인장부재가 설치된 것을 나타내는 단면도.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상부플랜지가 상호 연결된 한 쌍의 강 부재와 돌부의 내측에 콘크리트가 타설되고 인장부재가 설치된 것을 나타내는 사시도.
본 발명에 따른 강재거더 및 그 제작방법의 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더 및 그 제작방법에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명은 상부플랜지(110)와 복부(120)를 구비한 한 쌍의 강 부재(100); 기 한 쌍의 강 부재(100)의 복부(120)가 상호 이격되도록 결합시키는 가로보(200); 한 쌍의 강 부재(100) 하면에 공통으로 결합되는 구속부재(300);를 포함하는 강재거더(A) 제작방법으로서, 한 쌍의 강 부재(100)를 준비하는 강 부재준비단계; 한 쌍의 강 부재(100)를 가로보(200)로 상호 결합시키는 가로보결합단계; 가로보(200)에 의해 상호 결합된 강 부재(100)에 하향의 선행하중(P)을 도입하는 선행하중 도입단계; 선행하중(P)이 도입된 상태에서 한 쌍의 강 부재(100) 하면에 구속부재(300)를 결합하는 구속부재결합단계; 선행하중(P)을 제거하여 구속부재(300)에 압축력을 도입하는 선행하중 제거단계;를 포함한다.
도 6과 같이 강 부재(100)에 하향의 선행하중(P)을 가하고, 선행하중(P)이 도입된 상태에서 도9와 같이 구속부재(300)를 결합한다.
구속부재(300) 결합 이후, 선행하중(P)이 제거되어도 구속부재(300)의 구속효과에 의해 선행하중(P)에 의해 발생된 응력이 강 부재(100)와 구속부재(300)에 존재하게 된다.
따라서 인장부재(강연선 또는 강봉 등)의 추가적인 설치 없이도, 강재거더 제작공정 만으로 선행하중을 도입할 수 있다.
또한, 본 발명의 강 부재는 도 17과 같이 상부플랜지가 상호 연결된 구조로 설치될 수도 있다.
강 부재준비단계에서, 한 쌍의 강 부재(100)는 솟음(Camber)이 형성되도록 제작되는 것이 바람직하다.
도 8과 같이 강 부재(100)에 솟음이 형성된 경우에는 더 많은 선행하중(P)을 재하하여 구속되는 응력을 크게할 수 있다.
한 쌍의 강 부재(100)는 상면은 상부플랜지(110)의 하면에 결합하고, 측면은 복부(120)에 결합하는 수직보강재(130)를 더 포함하고, 가로보(200)는 수직보강재(130)에 결합하는 것이 바람직하다.
도 5 또는 도 6과 같이 강 부재(100)에는 수직보강재(130)가 결합되어 강 부재(100)의 강성을 향상시킴은 물론, 가로보(200)의 결합을 용이하게 할 수 있다.
구속부재(300)는 한 쌍의 강 부재(100)의 측방으로 돌출되도록 강 부재(100)에 결합된 것이 바람직하다.
도 9와 같이 구속부재(300)는 강 부재(100)의 측방으로 양 측방이 각각 돌출되는 구조로 결합되어, 강재거더(A)의 강성을 향상시킨다.
구속부재(300)는 강 재질의 플레이트(310)인 것이 바람직하다.
플레이트(310)는 강 부재(100)의 하면과 결합하도록 측방 가장자리에 형성된 한 쌍의 결합부(311); 한 쌍의 결합부(311) 사이 영역에 복수로 형성되되, 플레이트(310)가 요철구조가 되도록 결합부(311)의 상측 및 측방으로 이격됨과 아울러, 상호 간격을 두고 되어 설치된 돌출부(312); 복수의 돌출부(312) 사이 영역에 설치됨과 아울러, 돌출부(312)의 하측 및 측방으로 이격되어 설치되는 하부(313); 결합부(311)와 돌출부(312), 돌출부(312)와 하부(313)의 가장자리부를 연결하는 경사연결부(314);를 포함하는 것이 바람직하다.
플레이트(310)는 복부(120), 결합부(311), 결합부(311)의 측방 가장자리에 결합된 경사연결부(314)에 의해 형성된 측방홈부(310a); 하부(313), 하부(313)의 양측 가장자리에 결합된 한 쌍의 경사연결부(314)에 의해 형성된 홈부(310b);를 포함하는 것이 바람직하다.
측방홈부(310a) 및 홈부(310b)에는 콘크리트(C)가 충전되고, 콘크리트(C) 내부에 인장부재(400)가 설치되는 것이 바람직하다.
도 10, 11, 12와 같이, 강 재질의 플레이트(310)는 요철구조이기 때문에 하부플랜지의 강성을 향상시키고, 콘크리트가 충전될 수 있는 측방홈부(310a)와 홈부(310b)가 형성된다.
콘크리트가 충전된 측방홈부(310a)와 홈부(310b)에는 인장부재(400)가 설치되어 인장력이 도입됨으로써, 플레이트(310)에 압축력을 도입할 수 있다.
또한, 도 14 및 도 15와 같이 플레이트(310)에는 측방홈부(310a)와 홈부(310b)의 사이에 돌부(310c)가 형성되고, 콘크리트가 충전될 수 있다.
콘크리트가 충전된 돌부(310c)에는 인장부재(400)가 설치되어 플레이트(310)의 강성을 더욱 향상시키고, 추가적인 압축력을 도입할 수 있다.
이때, 돌부(310c)에 충전되는 콘크리트가 하측으로 흘러내리는 것을 방지하기 위해 마감플레이트(315)를 설치할 수 있다.
구속부재(300)는 콘크리트로 형성된 케이싱콘크리트(320)이고, 케이싱콘크리트(320)는 강 부재(100)의 하부가 케이싱콘크리트(320)의 상부에 매립되는 구조로 강 부재(100)에 결합되는 것이 바람직하다.
케이싱콘크리트(320)의 내측에는 인장부재(400)가 설치된 것이 바람직하다.
이 경우, 도 13과 같이 구속부재(300)로 케이싱콘크리트(320)가 형성될 수 있다.
본 발명은 강재거더 제작방법에 의해 제작된 강재거더를 포함한다.
A : 강재거더 C : 콘크리트
P : 선행하중 100 : 강 부재
110 : 상부플랜지 120 : 복부
130 : 수직보강재 200 : 가로부
300 : 구속부재 310 : 플레이트
310a : 측방홈부 310b : 홈부
311 : 결합부 312 : 돌출부
313 : 하부 314 : 경사연결부
320 : 케이싱콘크리트 400 : 인장부재

Claims (11)

  1. 상부플랜지(110)와 복부(120)를 구비한 한 쌍의 강 부재(100);
    상기 한 쌍의 강 부재(100)의 상기 복부(120)가 상호 이격되도록 결합시키는 가로보(200);
    상기 한 쌍의 강 부재(100) 하면에 공통으로 결합되는 구속부재(300);를 포함하는 강재거더(A) 제작방법으로서,
    상기 한 쌍의 강 부재(100)를 준비하는 강 부재준비단계;
    상가 한 쌍의 강 부재(100)를 상기 가로보(200)로 상호 결합시키는 가로보결합단계;
    상기 가로보(200)에 의해 상호 결합된 상기 강 부재(100)에 하향의 선행하중(P)을 도입하는 선행하중 도입단계;
    상기 선행하중(P)이 도입된 상태에서 상기 한 쌍의 강 부재(100) 하면에 상기 구속부재(300)를 결합하는 구속부재결합단계;
    상기 선행하중(P)을 제거하여 상기 구속부재(300)에 압축력을 도입하는 선행하중 제거단계;를 포함하되,
    상기 강 부재준비단계에서, 상기 한 쌍의 강 부재(100)는 솟음(Camber)이 형성되도록 제작되고,
    상기 한 쌍의 강 부재(100)는
    상면은 상기 상부플랜지(110)의 하면에 결합하고, 측면은 상기 복부(120)에 결합하는 수직보강재(130)를 더 포함하며, 상기 가로보(200)는 상기 수직보강재(130)에 결합하고,
    상기 구속부재(300)는
    강 재질의 플레이트(310)로서, 상기 한 쌍의 강 부재(100)의 측방으로 돌출되도록 상기 강 부재(100)에 결합됨과 아울러,
    상기 플레이트(310)는
    상기 강 부재(100)의 하면과 결합하도록 측방 가장자리에 형성된 한 쌍의 결합부(311);
    상기 한 쌍의 결합부(311) 사이 영역에 복수로 형성되되, 상기 플레이트(310)가 요철구조가 되도록 상기 결합부(311)의 상측 및 측방으로 이격됨과 아울러, 상호 간격을 두고 설치된 돌출부(312);
    상기 복수의 돌출부(312) 사이 영역에 설치됨과 아울러, 상기 돌출부(312)의 하측 및 측방으로 이격되어 설치되는 하부(313);
    상기 결합부(311)와 상기 돌출부(312), 상기 돌출부(312)와 상기 하부(313)의 가장자리부를 연결하는 경사연결부(314);를 포함하고,
    상기 복부(120), 결합부(311), 상기 결합부(311)의 측방 가장자리에 결합된 상기 경사연결부(314)에 의해 형성된 측방홈부(310a);
    상기 하부(313), 상기 하부(313)의 양측 가장자리에 결합된 한 쌍의 상기 경사연결부(314)에 의해 홈부(310b);가 형성되며,
    상기 측방홈부(310a) 및 홈부(310b)에는 콘크리트(C)가 충전되고, 상기 콘크리트(C) 내부에 인장부재(400)가 설치되는 것을 특징으로 하는 강재거더 제작방법.
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  11. 제1항의 강재거더 제작방법에 의해 제작된 강재거더.
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