KR101989007B1 - 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 경간부와 경간부로부터 연장되어 교각 또는 교대 위에 구비되는 양단부를 지니도록 콘크리트 타설에 의해 형성되는 교량용 거더에 있어서, 상기 경간부는 일정높이를 가지며 길이방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 양단부는 상기 경간부의 상기 일정높이보다 작은 일정높이로 형성되며, 경간부 상면과 양단부 상면은 같은 높이로 형성되고 경간부 하면과 양단부 하면은 양단부 경사면에 의해 연결되고, 상기 양단부의 외측면에는 양단부 측면과 상기 양단부 측면 상부에서 상기 양단부 내측으로 파임으로써 양단부 홈이 형성되며, 상기 거더 내부에는 복수의 텐던이 비부착 방식으로 구비되되, 상기 복수의 텐던 중 제1 텐던은 상기 양단부 경사면 중 일측 양단부 경사면의 내측에 매입된 고정정착구와 타측 양단부 홈에 노출된 긴장정착구 사이에 구비되고, 제2 텐던은 양단부 경사면 중 타측의 양단부 경사면의 내측에 매입된 고정정착구와 일측 양단부 홈에 노출된 긴장정착구 사이에 구비되며, 상기 복수의 텐던은 콘크리트가 경화된 이후에 상기 긴장정착구에만 긴장력을 도입하여 상기 거더의 길이방향 긴장이 가능하다.

Description

비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더{End Cut Type Girder with Unbonded Dual Tendon}

본 발명은 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더에 관한 것으로서, 상세하게는 상기 거더의 내부에는 복수의 텐던이 비부착 방식으로 구비되며, 상기 복수의 텐던은 각각 단부홈의 긴장정착구와 단부경사면의 고정정착구 사이에 구비되되, 상기 복수의 텐던은 상기 콘크리트가 경화된 이후에 상기 긴장정착구에만 긴장력을 도입하여 상기 거더의 길이방향 긴장이 가능한 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더에 관한 것이다.

일반적으로 교량은 상판에 작용하는 하중을 하부 구조상에 거치된 빔 또는 거더에 의해 지지하므로, 교량용 빔 또는 거더는 상부에 재하되는 하중보다 큰 하중 지지 능력을 가지도록 설계되며, 교각 또는 교대 위에 교량의 길이방향으로 복수의 거더 또는 빔이 나란히 설치되고, 그 상부에 슬래브를 형성한 다음, 상기 슬래브 위에 아스팔트 등으로 포장하는 구조를 가진다.

그러나 이러한 콘크리트 다주형 교량에 있어 거더에 콘크리트 가로보가 연결되기 전에는 교각 위에 설치된 거더가 지진과 같은 외기, 진동 및 횡하중 등에 의해 전도할 우려가 있다.

이에 본 발명의 출원인은 등록특허 제10-1325154호(2013.10.29. 등록, 이하 '선행기술문헌'이라 한다)의 '전도방지용 교량거더'를 출원하여 등록받은 바 있다.

그런데, 상기 선행기술문헌은 단부에 단차를 형성하여 하단부의 텐던을 긴장함에 있어서 작업 공간이 협소하여 작업 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 이를 해결하고자 하나의 텐던만을 사용하고자 하여도 긴장력을 도입하기 위한 정작구의 규모가 비대해져 정착구에 응력집중 현상이 발생되었으며, 이는 작업간에 대규모의 긴장장비를 필요로 하는 또 다른 문제점이 야기되었다.

나아가, 교대 전면과 절취부 하단 사이에 틈이 거의 형성되지 않아 교좌면 점검이 곤란한 문제점이 있었으며, 단부에 형성된 단차는 지진 하중과 같은 교축방향으로 작용하는 하중에 의하여 낙교를 야기할 위험성이 존재하는 추가적인 문제점이 있었다.

한편, 교량에 사용될 수 있는 콘크리트는 압축강도에 비해 인장강도가 상대적으로 떨어지는 단점이 있으므로, 빔 또는 거더를 제작할 때, 인장영역에서 발생하는 인장응력을 상쇄시키기 위하여 강선과 같은 인장재를 콘크리트에 배근하여 긴장시킴으로써 거더가 인장응력에 저항할 수 있도록 설계한다. 이로써, 빔 또는 거더에서 압축력은 콘크리트에 인가되고 인장력은 철근 또는 강선에 인가될 수 있다.

통상적으로, 빔 또는 거더의 내부에 구비된 강선은 복수의 강연선이 묶인 하나의 케이블로 형성되어 텐던(Tendon)이라 지칭되며, 내부에 텐던을 긴장시킨 상태의 빔 또는 거더를 프리스트레스트 빔 또는 프리스트레스트 거더라고 명명한다. 다만, 종래기술의 일반적인 교량은 빔 또는 거더의 내부에 긴장력을 충분히 확보하기 위하여 텐던을 4개 이상 구비하였으며, 그에 따라 빔 또는 거더의 단부에서도 텐던의 숫자 만큼의 정착구가 구비되어야만 하므로 공정이 번거로웠으며, 선행기술문헌의 경우에는 절취부 상하면에 모두 긴장이 가해져야만 하는바, 하단부의 긴장을 위한 공간이 확보되지 못하는 문제점이 있었다.

나아가, 부착 강연선을 기반으로 텐던의 개수를 감소시키고자 하여도 콘크리트가 경화될 동안 강연선이 콘크리트 거더에 부착되지 않도록 사용되는 쉬스관의 규모 또한 비대해질 수밖에 없어 복부가 함께 두꺼워지고, 중량이 증가되는 한계가 있었다.

대한민국 등록 특허 제10-1146825호 (2012.05.09) 대한민국 등록 특허 제10-1325154호 (2013.10.29.)

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 거더의 양단부 형고를 거더의 중앙부보다 낮게 형성하여, 거더의 가로보가 연결되기 이전에도 교각 위에 놓여진 거더의 구조적 안정성을 확보하여 전도를 방지하며, 시공 이후에도 유지 관리를 위한 점검이 용이하고, 텐던의 수를 전체적으로 감소시킴과 동시에 양 단부 상,하 지점 중 상부 지점에서의 긴장만으로도 인장력의 도입이 가능함으로써 프리스트레스트 콘크리트의 효과를 얻을 수 있어 시공성이 확보되며, 추가적으로 거더를 단계별로 긴장이 가능하도록 함으로써 과도한 솟음이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 거더를 활용하여 연속교를 형성하는 경우에도 상대적인 변위를 감소시키면서 인접 거더와 결속을 통한 효율적인 부모멘트 제어가 가능하며, 교축방향 하중에도 낙교를 방지할 수 있는 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일 실시예로서, 경간부(100)와 경간부(100)로부터 연장되어 교각 또는 교대 위에 구비되는 양단부(200a, 200b)를 지니도록 콘크리트 타설에 의해 형성되되, 상기 양단부(200a, 200b)는 길이방향과 수직인 방향으로 일정한 폭(D1)을 가지며 형성되고, 상기 경간부(100)는 상기 경간부(100) 중앙에 형성된 중앙구간(X)과 상기 중앙구간(X)으로부터 상기 양단부(200a, 200b)를 향해 연장되는 연장구간(Y)으로 구분되며, 상기 연장구간(Y)은 상기 양단부(200a, 200b)의 폭과 동일한 폭(D1)으로 일정하게 형성되고, 상기 중앙구간(X)에서는 상기 경간부(100)의 중앙으로 갈수록 복부 폭이 감소하도록 형성된 교량용 거더(A)에 있어서, 상기 경간부(100)는 일정높이(H1)를 가지며 길이방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 양단부(200a, 200b)는 상기 경간부(100)의 상기 일정높이(H1)보다 작은 일정높이(H2)로 형성되며, 경간부 상면(110)과 양단부 상면(210a, 210b)은 같은 높이로 형성되고 경간부 하면(120)과 양단부 하면(220a, 220b)은 상기 양단부 하면(220a, 220b) 내측으로부터 상기 경간부 하면(120)의 외측을 향하여 하향 경사지게 사선으로 형성되는 양단부 경사면(230a, 230b)에 의해 연결되고, 상기 양단부(200a, 200b)의 외측면에는 양단부 측면(240a, 240b)과 상기 양단부 측면(240a, 240b) 상부에서 상기 양단부(200a, 200b) 내측으로 파임으로써 양단부 홈(250a, 250b)이 형성되며, 상기 거더(A) 내부에는 복수의 텐던(300a, 300b)이 비부착 방식으로 구비되되, 상기 복수의 텐던(300a, 300b) 중 제1 텐던(300a)은 상기 양단부 경사면(230a, 230b) 중 일측 양단부 경사면(230b)의 내측에 매입된 고정정착구(600b)와 타측 양단부 홈(250a)에 노출된 긴장정착구(500a) 사이에 구비되고, 제2 텐던(300b)은 양단부 경사면(230a, 230b) 중 타측의 양단부 경사면(230a)의 내측에 매입된 고정정착구(600a)와 일측 양단부 홈(250b)에 노출된 긴장정착구(500b) 사이에 구비되어 교차형 배치를 이루며, 상기 복수의 텐던(300a, 300b)은 콘크리트가 경화된 이후에 상기 긴장정착구(500a, 500b)에만 긴장력을 도입하여 상기 거더(A)의 길이방향 긴장이 가능하고, 상기 연장구간(Y)과 인접한 중앙구간(X)에 있어서 거더의 복부 폭이 최소한으로 좁아지는 부분의 텐던(300a, 300b)은 하부플랜지(S2) 영역에만 구비되고, 거더의 복부 폭이 최소한으로 좁아지는 부분의 경간부 상면(110)을 보강하기 위하여 보강철근(111)이 구비되며, 상기 양단부(200a, 200b)의 양단부 하면(220a, 220b)의 길이(L1)는 L1 - B < B (B:지점의 길이)을 만족하도록 제작되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 양단부 하면(220a, 220b)은 폭방향으로 수평면 또는 아래를 향해 볼록한 곡면 중 어느 하나의 형상으로 구비된 것을 특징으로 하는 교량용 거더(A)를 제공한다.

또한, 상기 양단부 하면(220a, 220b)에는 솔플레이트(400)가 구비되고, 상기 양단부 하면(220a, 220b)의 좌우측에는 엣지플레이트(410)가 구비되는 것을 특징으로 하는 교량용 거더(A)를 제공한다.

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또한, 상기 연장구간(Y)과 인접하는 경간부(100)의 양측 경간부 상면(110)에는 정착구 긴장홈(130)이 형성되고, 상기 텐던(300a)(300b)에 추가적으로 2차 긴장용 텐던(300c)을 구비하되, 상기 2차 긴장용 텐던(300c)의 양 단부가 각각 상기 정착구 긴장홈(130)의 내측면(130a)에 구비되는 제1홈 정착구(700a)에 의하여 고정될 수 있다.

또한, 상기 연장구간(Y)과 인접하는 경간부(100)의 양측 경간부 상면(110)에는 정착구 긴장홈(130)이 형성되고, 결속용 텐던(300d)의 양 단부가 각각 인접한 거더의 정착구 긴장홈(130)의 외측면(130b)에 구비되는 제2홈 정착구(700b)에 의하여 고정될 수 있다.

또한, 상기 양단부 홈(250a, 250b)은 상부가 개방되도록 형성되되, 상기 양단부 홈(250a, 250b)의 상단이 내측으로 파인 길이(T1)는 상기 양단부 홈(250a, 250b)의 하단이 내측으로 파인 길이(T2)보다 길게 형성되어, 상기 양단부 홈(250a, 250b)의 내부에는 내부경사면(251a, 251b)이 외측으로 하향되게 형성될 수 있다.

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그리고 상기 양단부(200a, 200b)의 양단부 하면(220a, 220b)에는 상기 양단부 경사면(230a, 230b)에서 외측으로 돌출된 낙교방지턱(270)이 단턱지게 형성될 수 있다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 교각 위에 올려지는 거더의 양단부에 양단부 경사면을 지니도록 절취함으로써 받침점을 상향시킴에 따라, 거더의 전도에 대한 복원성을 확보할 수 있다.

이때, 상기 양단부 경사면은 사람이 통과할 수 있도록 충분한 공간을 마련함으로써, 시공 이후에도 작업자의 점검이 용이해지는 이점이 있다.

또한, 상기 거더의 양단부는 경간부의 일정높이보다 작은 일정높이로 형성되어 연속교를 형성하는 경우에도 처짐각에 의해 발생되는 변위를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 텐던의 수가 감소함은 물론 긴장정착구만으로 긴장력의 도입이 가능하므로 불필요한 공정이 줄어들어 시공성이 향상될 수 있고, 텐던의 편심량 증가로 강연선의 효율을 상승시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 거더의 전단면에 걸쳐 중앙부에 텐던이 배치되어 강연선에 긴장력 도입시 발생하는 횡만곡 현상을 방지할 수 있으며, 이를 바탕으로 거더의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 양단의 형고가 낮아지는 만큼 사용되는 콘크리트의 양이 줄어들기 때문에 경제성이 증가되는 추가적인 이점이 있다.

뿐만 아니라, 거더를 단계별로 인장이 가능토록 하여 과도한 솟음이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 인접 거더와 결속을 통한 효율적인 부모멘트 제어가 가능한 교량용 거더를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

그리고 양단부 하면에는 낙교방지턱이 외측으로 돌출되게 형성되어 지진 하중과 같은 교축방향의 하중이 발생하여도 안정적인 지지가 가능하여 낙교의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 의한 단부 절취형 거더를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 단부 절취형 거더의 정면도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 단부 절취형 거더의 양단부를 확대하여 도시한 정면도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 단부 절취형 거더의 단부가 지점 위에 형성된 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선을 표현한 단면도이다.
도 6은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선, Ⅳ-Ⅳ'선을 표현한 단면도이다.
도 7은 다양한 실시예에 의한 양단부하면의 형상을 도시한 정면도이다.
도 8은 다른 실시예에 의한 교량용 거더의 양단부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 9는 도 2의 V-V'선을 철근을 중심으로 표현한 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 낙교방지턱이 형성된 단부 절취형 거더를 도시한 정면도.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성이나 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 나아가, 동일한 구성요소가 좌, 우 및/또는 상, 하에 각각 구비되는 경우 좌측 및 상측부터 알파벳 부호(예. 10a, 10b)를 붙임으로써 구별할 수 있다.

각 구성들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서나 위치를 기재하지 않는 이상 명기된 순서나 위치와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서나 위치와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 대한 설명에서 내측은 길이방향을 따라 거더(A)의 중심을 향하는 방향을 의미하며 외측은 길이방향을 따라 거더(A)의 단부에서 연장되는 방향을 의미한다.

도 1은 일 실시예에 의한 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더(A)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 의하면 단부 절취형 거더(A)는 경간부(100)와 경간부(100)로부터 길이방향으로 연장되어 좌, 우측 단부에 각각 형성되는 양단부(200a, 200b)로 구분지어질 수 있다.

또한, 상기 경간부(100)는 다시 거더(A)의 폭에 따라 중앙구간(X)과 연장구간(Y)으로 구획될 수 있다. 상세하게는 상기 경간부(100)의 연장구간(Y)은 그 폭이 양단부(200a, 200b)의 폭과 동일하게 형성될 수 있다. 연장구간(Y)과 인접하는 중앙구간(X)에서는 일정 길이에 걸쳐 거더의 복부 폭이 좁아질 수 있다. 바람직하게는 거더의 형고 중 상부플랜지(S1)와 하부플랜지(S2)를 제외한 영역에서 거더의 폭이 길이방향을 따라 점점 좁아질 수 있다.

더욱 바람직하게는 연장구간(Y)의 거더의 폭은 'D1'으로 형성되며, 연장구간(Y)과 인접하는 중앙구간(X)의 일정 길이에 걸쳐 거더의 복부 폭이 'D2'까지 감소될 수 있다.

나아가, 중앙구간(X)에서 거더의 폭이 'D2'인 영역에는 일정길이 간격으로 리브(260)가 구비될 수 있다. 상기 리브(260)는 양단부(200a, 200b)의 폭과 동일한 폭(D1)으로 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 경간부(100)는 경간부 상면(110)과 경간부 하면(120)을 포함하며, 양단부(200a, 200b)는 양단부 상면(210a, 210b)과 양단부 하면(220a, 220b)을 포함한다. 또한, 경간부(100)는 일정높이(H1)를 가지며 길이방향을 따라 연장되어 형성되며, 상기 양단부(200a, 200b)는 경간부(100)의 일정높이(H1)보다 작은 일정높이(H2)로 형성될 수 있다.

이때, 상기 거더(A)의 양단부(200a, 200b)는 경간부(100)의 상기 일정높이(H1)보다 상대적으로 작은 일정높이(H2)로 형성되어, 상기 양단부 하면(220a,220b)의 높이가 경간부 하면(120) 보다 높은 곳에 위치하므로, 거더(A)를 연속적으로 배치하여 연속교를 형성하는 경우에도 처짐각에 의해 발생되는 변위를 감소시킬 수 있다.

종래 일반적인 거더와 본 발명의 거더에 의해 유발되는 처짐각과 변위를 개념적으로 나타낸 다이어그램

종래의 거더

본 발명

일 예로 30m의 경간을 지니는 거더를 바탕으로 길이방향을 따라 동일한 높이를 가지는 종래의 일반적인 거더와 동일한 경간을 지니는 본 발명의 실시예에 따른 거더를 기반으로, 자중(종래 거더:580.6kN, 본 발명:550.4kN)과 활하중(216kN)을 고려하여 총 216kN의 충량을 가정하였으며, 이를 바탕으로 발생되는 변위를 측정하면 다음의 표 2와 같은 차이를 보였다.

종래 일반적인 거더와 본 발명의 거더에 의해 유발되는 지점부의 변위를 산출한 유한요소해석결과(ANSYS)

	종래의 거더
교각 지점부 변위	2.72mm 발생
	본 발명
	1.59mm 발생

종래 일반적인 거더와 본 발명의 거더에 의해 유발되는 부모멘트 구간의 응력발생량을 산출한 유한요소해석결과(ANSYS)

부모멘트 구간 응력분포	종래의 거더
	24.92MPa 발생
	본 발명
	23.36MPa 발생

상기 표 2와 표 3을 바탕으로 본 발명에 의하면 양단 지점부의 변위량을 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있으며, 이를 바탕으로 균열의 발생이나 피로 파괴를 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

또한, 상기 경간부 상면(110)과 양단부 상면(210a, 210b)은 같은 높이에 형성되어 동일 평면을 공유할 수 있다. 즉, 일 실시예에 의한 단부 절취형 거더는 상부에서는 경간부(100)와 양단부(200a, 200b)의 단차가 형성되지 않으며 경간부 하면(120)과 양단부 하면(220a, 220b) 사이에 단차가 형성될 수 있다.

또한, 양단부(200a, 200b)의 최외곽 측면에는 양단부 측면(240a)(240b)이 교량용 거더(A)의 좌, 우 단부에 각각 형성되며, .양단부 측면(240a)(240b)의 상부에서는 양단부(200a, 200b)가 내측으로 파임으로써 양단부 홈(250a, 250b)이 형성될 수 있다. 상기 양단부 홈(250a)(250b)은 그 상단에서 양단부 홈(250a)(250b) 내측으로 파인 길이(T1)가 그 하단에서 양단부 홈(250a)(250b) 내측으로 파인 길이(T2)보다 길게 형성될 수 있다.

즉, 상기 양단부 홈(250a, 250b)은 상부가 하부보다 단부 절취형 거더(A)의 내측으로 더 깊게 파일 수 있다. 이에 따라, 상기 양단부 홈(250a)(250b)의 내부에는 비스듬한 내부경사면(251a)(251b)이 형성될 수 있다. 바람직하게는 교량용 거더(A)의 정면도에서는 좌측 단부의 내부경사면(251a)이 우측 상부에서 좌측 하부를, 우측 단부의 내부경사면(251b)이 좌측 상부에서 우측 하부를 향하도록 형성될 수 있다. 또한, 내부경사면(251a, 251b)의 하단에서는 양단부 측면(240a)(240b)과 수직인 평면 영역이 'T2'만큼의 폭으로 형성될 수 있다.

상기 내부경사면(251a, 251b)에 후술할 텐던(300a, 300b)을 긴장하기 위한 긴장정착구(500a, 500b)를 구비함으로써 급격하게 변하는 각도에도 불구하고, 안정적인 긴장력을 도입할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 의한 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더(A)의 정면도이다. 도 2에 따르면, 양단부 하면(220a, 220b) 전체에 솔플레이트(400)가 구비될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 의하면, 상기 양단부 하면(220a, 220b)의 중앙 일부에는 솔플레이트(400)가 구비되고, 길이 방향을 따라 양단부 하면(220a, 220b)의 좌우측에는 엣지플레이트(410)가 각각 구비될 수 있다.

또한, 상기 경간부 하면(120)과 양단부 하면(220a, 220b)의 단차는 양단부 경사면(230a, 230b)에 의해 연결될 수 있다. 즉, 상기 양단부 경사면(230a, 230b)은 거더(A)의 정면도에서 양단부 하면(220a, 220b)의 내측으로부터 경간부 하면(120)의 외측을 향하는 내측 하향되게 사선으로 형성될 수 있다.

상기 양단부 하면(220a, 220b)은 상기 솔플레이트(400)에 의하여 지지된다. 그럼에도 불구하고 상기 양단부 경사면(230a, 230b)은 작업자가 통과할 수 있도록 충분한 공간을 제공함으로써, 시공 이후에도 작업자의 검검이 용이해지는 이점이 있다.

바람직하게는, 상기 양단부 경사면(230a, 230b)은 평면 또는 아래를 향해 볼록한 곡면 중 어느 하나의 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 도 2의 일 실시예에 의하면 단부 절취형 거더(A)의 내부에는 복수의 텐던(300a, 300b)가 구비될 수 있다. 바람직하게 상기 텐던(300a, 300b)은 단부 절취형 거더(A)에 대하여 비부착 방식으로 구비될 수 있다. 일 실시예에 의한 '텐던(tendon)'은 고강도 강선 또는 봉을 이용하여 콘크리트 또는 다른 재료에 프리스트레스를 인가하는데 쓰이는 긴장부재로서, 여러 가닥의 강연선이 다발로 형성되어 그리스(grease)가 충전되는 형태일 수 있다.

거더 내부에 구비되는 텐던은 거더의 단부에 형성된 정착구에 의해 외부에 고정될 수 있다. 즉, 정착구로 노출된 텐던에 긴장력을 가함으로써, 텐던에 인장력이 인가될 수 있다.

따라서, 도 2의 정면도를 기준으로, 일 실시예에 의한 단부 절취형 거더(A)에는 좌측 상단에 긴장정착구(500a), 좌측 하단에 고정정착구(600a), 우측 상단에 긴장정착구(500b) 및 우측 하단에 고정정착구(600b)와 같이 네 개의 정착구가 형성될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 좌측/우측의 표현을 생략하고 도면 부호의 'a'와 'b'를 통해 좌, 우 방향을 구별하도록 한다.

한편, 정착구의 개수는 특별히 제한되지 않으며, 좌측의 긴장정착구(500a)가 복수로 구비되고, 우측의 상단정착구(500b)도 복수로 구비되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 좌측의 고정정착구(600a)와 우측의 고정정착구(600b)는 외부로 노출될 수도 있으나 긴장정착구(500a)(500b)를 가압하는 것만으로 긴장력이 인가될 수 있으므로 매입되도록 제작하는 것이 바람직하다.

나아가, 일 실시예에 의한 '비부착 방식'이란 강연선 다발로 이루어진 텐던(긴장부재)이 거더(A) 내부에 구비될 때, 콘크리트와 일체화되지 않고 분리되어 구비되는 방식을 의미할 수 있다. 따라서 일 실시예에 의하면, 거더 내부에 구비된 텐던은 콘크리트가 타설, 경화된 이후에도 긴장될 수 있다. 본 명세서에서는 이와 같이 콘크리트가 경화한 후 콘크리트에 매설된 텐던에 긴장력(바람직하게는 인장력)을 도입하여 거더의 휨 내력과 처짐 성능을 증가시키는 공법을 '포스트텐션' 공법이라 명명할 수 있으며, 일 실시예에 따르면 본 발명 거더 내부에는 비부착 방식의 텐던이 구비될 수 있고, 구비된 텐던들은 콘크리트가 경화된 이후 포스트텐션 공법에 의해 긴장(인장)될 수 있다.

일 실시예에서는 거더 내부에는 복수의 텐던(300a, 300b)들이 비부착 방식으로 구비될 수 있다. 복수의 텐던 중 제1 텐던(300a)은 도 2의 좌측 상단부와 우측 하단부 사이에 구비된 텐던을 의미할 수 있고, 제2 텐던(300b)은 도 2의 좌측 하단부와 우측 상단부 사이에 구비된 텐던을 의미할 수 있다. 도 3의 (a), (b)는 거더의 좌, 우측 양 단부를 확대하여 도시한 도면이다.

도 2와 도 3에 의하면, 제1 텐던(300a)은 양단부 경사면(230a, 230b) 중 우측의 양단부 경사면(230b)의 고정정착구(600b)와 좌측의 양단부 홈(250a)의 내부경사면(251a)에 형성된 긴장정착구(500a) 사이에 구비될 수 있다. 또한, 제2 텐던(300b)은 양단부 경사면(230a, 230b) 중 좌측의 양단부 경사면(230a)의 고정정착구(600a)와 우측의 양단부 홈(250b)의 내부경사면(251b)에 형성된 긴장정착구(500b) 사이에 구비될 수 있다. 나아가, 도 2에 의한 일 실시예에서는, 중앙구간(X)에 구비되는 복수의 텐던(300a, 300b)은 단부 절취형 거더(A)의 폭이 좁아지지 않는 하부 플랜지(S2) 영역에 구비될 수 있다.

따라서, 복수의 텐던은 양측의 고정정착구(600a, 600b)에서부터 중앙구간(X)의 하부 플랜지(S2) 영역으로 하강하여 중앙구간(X)에 형성되고, 텐던이 연결된 고정정착구(600a, 600b)의 반대편 연장구간(Y)에 이르러 해당 방향의 긴장정착구(500b, 500a)를 향하여 상승할 수 있다. 이로써, 거더의 콘크리트가 타설된 이후 콘크리트 내부의 텐던에 긴장력을 인가하면, 경간부(100)의 연장구간(Y)과 양단부(200a, 200b)에는 연장구간(Y) 하부에서 양단부(200a, 200b) 상부를 향하는 사선의 텐던 방향으로 긴장력이 인가되며, 경간부(100)의 중앙 구간(X)에는 하부 플랜지(S2) 영역에 길이방향으로 배열된 텐던 방향으로의 긴장력이 인가될 수 있다. 나아가, 하부 플랜지(S2) 영역에 길이방향으로 배열되는 복수의 텐던은 서로 맞닿거나 중첩되도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 연장구간(Y)과 인접한 중앙구간(X)에 있어서 거더의 복부 폭이 좁아져 'D2'가 되는 시작부분의 경간부 상면(110)을 보강하기 위하여 상부 플랜지(S1)에 보강철근(111)이 구비될 수 있다.

상기 텐던(300a, 300b)을 연장구간(Y)과 중앙구간(X) 일부에 사선방향으로 구비하되, 중앙구간(X)의 복부의 폭이 'D2'인 영역에서는 하부 플랜지(S2) 영역에만 상기 텐던(300a, 300b)이 구비되므로, 상부 플랜지(S1) 영역에 보강철근(11)을 구비한다. 이는 복부의 폭이 급격하게 변화하는 'D2'의 시작부분에 대한 인장 응력의 보강이 가능하도록 하는 것으로, 상기 보강철근(111)은 텐던(300a)(300b)의 긴장에 의하여 상부 플랜지(S1) 영역, 특히 경간부 상면(110)에 인장 균열이 발생되는 것을 방지한다.

도 4는 일 실시예에 따른 거더가 지점 위에 형성된 상태를 도시한 정면도이다. 거더의 양단부 하면(220a, 220b)에는 솔플레이트(400)가 구비되어, 거더와 지점이 만나는 부분에서 콘크리트의 파손을 방지할 수 있다. 도 5의 (a), (b)는 각각 양단부(200a, 200b)의 단면 중 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선을 표현한 단면도이다. 또한, 도 6의 (a), (b)는 각각 경간부(100)의 단면 중 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선, Ⅳ-Ⅳ'선을 표현한 단면도이다.

다만, 도 6의 (b)에 의하면, 리브(260)에는 인접하는 다른 거더와의 연결을 위해 거더의 길이방향 좌, 우에 배치되는 가로보철근(261)이 리브(260) 일정 높이에 복수개 형성될 수 있다. 즉, 복수개의 가로보철근(261)은 폭(D1) 방향으로 연장되며, 리브(260) 외부로 돌출되어 형성될 수 있다. 도 6에 의한 일 실시예에서는 (b)와 같이 경간부에서 하부 플랜지(S2) 영역을 통과하는 복수의 텐던(300a, 300b)이 상, 하로 배열될 수 있다. 다만, 복수의 텐던(300a, 300b)은 각 텐던의 긴장이 다른 텐던의 긴장에 영향을 주지 않는 범위내에서, 상/하, 좌/우 또는 사선으로 엇갈려 배치되는 등의 다양한 배열로 배치될 수 있으며, 다른 실시예로 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 상호 유기적으로 중첩되도록 형성되어 편심이 발생되는 것을 방지할 수도 있다.

한편, 상기 텐던(300a, 300b)을 각각 긴장함에 있어서 한 번에 인장력을 도입하게 되면 거더에 과도한 솟음이 발생할 수 있으며, 거더의 솟음은 추후 타설 콘크리트의 평활도를 확보하는데 장애로 작용하게 된다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면 도 8에 도시한 바와 같이 연장구간(Y)과 인접하는 경간부(100)의 양측 경간부 상면(110)에는 정착구 긴장홈(130)이 형성될 수 있으며, 상기 텐던(300a)(300b)에 2차 긴장용 텐던(300c)을 추가적으로 구비하고, 상기 2차 긴장용 텐던(300c)의 양단부가 각각 상기 정착구 긴장홈(130)의 내측면(130a)에 구비되는 제1홈 정착구(700a)에 의하여 고정될 수 있다.

상부에 슬래브용 콘크리트를 타설한 이후에 상기 2차 긴장용 텐던(300c)을 긴장함으로써 상기 텐던(300a)(300b)을 일시에 긴장함에 따라 과도한 솟음이 발생하여 구조적인 안정성이 확보되지 못하는 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 연속교를 형성하고자 하는 경우에는 인접한 한 쌍의 거더에 모두 결합되도록 결속용 텐던(300d)의 일측 단부를 일측 거더의 정착구 긴장홈(130)에 제2홈 정착구(700b)를 이용하여 고정하고, 타측 단부를 타측 거더의 정착구 긴장홈(130)에 제2홈 정착구(700b)를 이용하여 고정할 수 있다.

상기 결속용 텐던(300d)에 의하여 연속교 거더의 단부에서 자중과 하중에 의하여 발생될 수 있는 부모멘트를 효과적으로 제어할 수 있는 기술적 효과가 발휘되며, 상기 제2홈 정착구(700b)는 상기 정착구 긴장홈(130)의 외측면(130b)에 고정될 수 있다.

나아가, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 상기 양단부 하면(220a, 220b)은 폭방향으로 수평면 또는 아래를 향해 볼록한 곡면 중 어느 하나의 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 양단부 하면(220a,220b)은 거더가 쉽게 전도되지 않고, 일부 기울어지더라도 쉽게 원래 위치로 복귀할 수 있도록 하는 본연의 기능을 저해하지 않는다면 다양한 형상으로 설계될 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서 양단부(200a, 200b)에 형성된 단차는 횡방향 하중에 의한 전도를 방지할 수 있으나, 오히려 지진과 같은 교축방향 하중에 의하여 낙교현상을 유발할 우려가 있다.

이에 도 1 및 도 10에 도시된 바와 같이 양단부(200a, 200b)의 양단부 하면(220a, 220b)에는 상기 양단부 경사면(230a, 230b)에서 외측으로 돌출된 낙교방지턱(270)이 단턱지게 형성될 수 있다. 상기 낙교방지턱(270)은 상기 양단부 경사면(230a, 230b)과 지점 사이의 이격 거리를 좁혀 거더의 교축방향 유동을 제어할 수 있으며, 지진 하중과 같은 교축방향의 하중이 발생하여도 안정적인 지지가 가능하므로, 낙교의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 거더에 있어서, 양단부 하면(220a, 220b)이 지점에 거치되는 경우라면, 양단부 하면(220a, 220b)의 길이(L1)와 지점의 길이(B)가 다음의 수식을 만족하는 경우에 낙교가 방지될 수 있다.

L1 - B < B

다만, 현장 여건이나 기타 설계기준에 따라서 상기 조건을 만족시킬 수 없는 경우에 상기 낙교방지턱(270)를 형성하게 되며, 이 경우 낙교방지턱(270)이 양단부 하면(220a, 220b)에 접하는 상단 길이(L2)를 제작함에 있어서 상기 수식을 기반으로 다음의 수식을 고려하여 낙교방지턱(270)를 제작하는 것이 바람직하다.

L2 > 2B - L1

정리하자면, 본 발명은 양단부에 단차가 형성되어, 거더의 거치시 전도가 방지되며, 거더 내부에 구비되는 텐던의 정착구가 단차가 형성된 영역을 기준으로 상부, 하부에 각각 하나씩 구비되는 것을 특징으로 한다. 특히, 복수의 텐던이 양단부에서는 거더의 하부에서 상부로 사선 방향으로 배열되며, 중앙부에서는 거더의 하부에 배열되며, 거더 전단면에 걸쳐 정중앙에만 텐던이 배치되어 인장력 도입시 횡변위를 최소화할 수 있다는 것이 본 발명의 또 다른 특징이다.

나아가, 거더의 양단부 단차와 폭 변화를 통해, 거더 전체의 콘크리트 사용량을 줄여 자중을 감소시키면서도 텐던에 의해 프리스트레스트 긴장력을 효율적으로 확보할 수 있다는 점이 본 발명의 고유한 효과임에 유의하여야 한다.

또한, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명, 기술하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

나아가, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고 있다. 그리고 상기에서 사용된 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100: 경간부 110: 경간부 상면
120: 경간부 하면 200a, 200b: 양단부
210a, 210b: 양단부 상면 220a, 220b: 양단부 하면
230a, 230b: 양단부 경사면 240a, 240b: 양단부 측면
250a, 250b: 양단부 홈 251a, 251b: 내부경사면
260: 리브 261: 가로보철근
300a, 300b: 텐던 400: 솔플레이트
410: 엣지플레이트 500a, 500b: 긴장정착구
600a, 600b: 고정정착구

Claims (11)

1. 경간부(100)와 경간부(100)로부터 연장되어 교각 또는 교대 위에 구비되는 양단부(200a, 200b)를 지니도록 콘크리트 타설에 의해 형성되되, 상기 양단부(200a, 200b)는 길이방향과 수직인 방향으로 일정한 폭(D1)을 가지며 형성되고, 상기 경간부(100)는 상기 경간부(100) 중앙에 형성된 중앙구간(X)과 상기 중앙구간(X)으로부터 상기 양단부(200a, 200b)를 향해 연장되는 연장구간(Y)으로 구분되며, 상기 연장구간(Y)은 상기 양단부(200a, 200b)의 폭과 동일한 폭(D1)으로 일정하게 형성되고, 상기 중앙구간(X)에서는 상기 경간부(100)의 중앙으로 갈수록 복부 폭이 감소하도록 형성된 교량용 거더(A)에 있어서,
   상기 경간부(100)는 일정높이(H1)를 가지며 길이방향을 따라 연장되어 형성되고, 상기 양단부(200a, 200b)는 상기 경간부(100)의 상기 일정높이(H1)보다 작은 일정높이(H2)로 형성되며, 경간부 상면(110)과 양단부 상면(210a, 210b)은 같은 높이로 형성되고 경간부 하면(120)과 양단부 하면(220a, 220b)은 상기 양단부 하면(220a, 220b) 내측으로부터 상기 경간부 하면(120)의 외측을 향하여 하향 경사지게 사선으로 형성되는 양단부 경사면(230a, 230b)에 의해 연결되고, 상기 양단부(200a, 200b)의 외측면에는 양단부 측면(240a, 240b)과 상기 양단부 측면(240a, 240b) 상부에서 상기 양단부(200a, 200b) 내측으로 파임으로써 양단부 홈(250a, 250b)이 형성되며,
   상기 거더(A) 내부에는 복수의 텐던(300a, 300b)이 비부착 방식으로 구비되되, 상기 복수의 텐던(300a, 300b) 중 제1 텐던(300a)은 상기 양단부 경사면(230a, 230b) 중 일측 양단부 경사면(230b)의 내측에 매입된 고정정착구(600b)와 타측 양단부 홈(250a)에 노출된 긴장정착구(500a) 사이에 구비되고, 제2 텐던(300b)은 양단부 경사면(230a, 230b) 중 타측의 양단부 경사면(230a)의 내측에 매입된 고정정착구(600a)와 일측 양단부 홈(250b)에 노출된 긴장정착구(500b) 사이에 구비되어 교차형 배치를 이루며, 상기 복수의 텐던(300a, 300b)은 콘크리트가 경화된 이후에 상기 긴장정착구(500a, 500b)에만 긴장력을 도입하여 상기 거더(A)의 길이방향 긴장이 가능하고,
   상기 연장구간(Y)과 인접한 중앙구간(X)에 있어서 거더의 복부 폭이 최소한으로 좁아지는 부분의 텐던(300a, 300b)은 하부플랜지(S2) 영역에만 구비되고, 거더의 복부 폭이 최소한으로 좁아지는 부분의 경간부 상면(110)을 보강하기 위하여 보강철근(111)이 구비되며,
   상기 양단부(200a, 200b)의 양단부 하면(220a, 220b)의 길이(L1)는 L1 - B < B (B:지점의 길이)을 만족하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 양단부 하면(220a, 220b)은 폭방향으로 수평면 또는 아래를 향해 볼록한 곡면 중 어느 하나의 형상으로 구비된 것을 특징으로 하는 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더.
5. 제1항에 있어서, 상기 양단부 하면(220a, 220b)에는 솔플레이트(400)가 구비되고, 상기 양단부 하면(220a, 220b)의 좌우측에는 엣지플레이트(410)가 구비되는 것을 특징으로 하는 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 연장구간(Y)과 인접하는 경간부(100)의 양측 경간부 상면(110)에는 정착구 긴장홈(130)이 형성되고, 상기 텐던(300a)(300b)에 추가적으로 2차 긴장용 텐던(300c)을 구비하되, 상기 2차 긴장용 텐던(300c)의 양 단부가 각각 상기 정착구 긴장홈(130)의 내측면(130a)에 구비되는 제1홈 정착구(700a)에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더.
8. 제1항에 있어서, 상기 연장구간(Y)과 인접하는 경간부(100)의 양측 경간부 상면(110)에는 정착구 긴장홈(130)이 형성되고, 결속용 텐던(300d)의 양 단부가 각각 인접한 거더의 정착구 긴장홈(130)의 외측면(130b)에 구비되는 제2홈 정착구(700b)에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더.
9. 제1항에 있어서, 상기 양단부 홈(250a, 250b)은 상부가 개방되도록 형성되되, 상기 양단부 홈(250a, 250b)의 상단이 내측으로 파인 길이(T1)는 상기 양단부 홈(250a, 250b)의 하단이 내측으로 파인 길이(T2)보다 길게 형성되어, 상기 양단부 홈(250a, 250b)의 내부에는 내부경사면(251a, 251b)이 외측으로 하향되게 형성되는 것을 특징으로 하는 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서, 상기 양단부(200a, 200b)의 양단부 하면(220a, 220b)에는 상기 양단부 경사면(230a, 230b)에서 외측으로 돌출된 낙교방지턱(270)이 단턱지게 형성되는 것을 특징으로 하는 비부착 듀얼 텐던을 이용한 단부 절취형 거더.

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