KR102035966B1 - 교량용 거더에 사용되는 텐던 분배 기구 및 이를 이용한 교량용 강합성 거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량용 거더에 사용되는 텐던 분배 기구 및 이를 이용한 교량용 강합성 거더에 관한 것으로, 하나의 메인 통로를 형성하는 메인 튜브와; 상기 메인 통로와 연통하고 상기 메인 통로를 통과한 텐던의 일부가 통과하는 제1분기통로를 형성하는 제1분기튜브 및 상기 메인 통로를 통과한 텐던의 일부가 통과하는 제2분기통로를 형성하는 제2분기튜브를 포함하는 분기 튜브를; 포함하여 구성되어, 교량용 거더의 콘크리트부에 매립 설치되고, 교량용 콘크리트 거더의 형고를 낮출 수 있으며, 교량용 강합성 거더의 콘크리트부의 단면을 더 작게 형성할 수 있게 하며 시공의 편의와 정확성을 개선하는 텐던 분배 기구 및 이를 이용한 교량용 강합성 거더를 제공한다.

Description

교량용 거더에 사용되는 텐던 분배 기구 및 이를 이용한 교량용 강합성 거더 {TENDON DISTRIBUTING DEVICE USED IN BRIDGE GIRDER AND COMPOSITE GIRDER FOR BRIDGE USING THE SAME}

본 발명은 교량용 거더에 사용되는 텐던 분배 기구 및 이를 이용한 교량용 강합성 거더에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 교량용 거더의 콘크리트부에 작용하는 응력 집중 현상을 완화하고 거더의 형고를 낮추며 경제적이고 시공 편의를 높인 교량용 거더에 사용되는 텐던 분배 기구 및 이를 이용한 교량용 강합성 거더에 관한 것이다.

일반적으로 프리스트레스트 교량은, 교각이나 교대 등의 하부 구조에 프리스트레스트 거더가 거치되고, 거더의 상면에 차량이나 보행자가 통행하는 바닥판이 합성되어 시공된다. 교량에 작용하는 하중은 고정 하중과 차량 등의 통행에 따른 활하중이 작용하며, 교량의 내하 능력을 높이기 위하여 거더 중립축 하부에 압축 프리스트레스가 도입된다.

교량용 거더에 압축 프리스트레스를 도입하는 방법으로 널리 사용되는 방법은, 도1에 도시된 바와 같이, 교량용 거더(9)의 콘크리트부(12)에 매설된 텐던(T)을 단부에서 잡아당겨 인장력을 도입하고, 텐던(T)에 인장력이 도입된 상태로 거더 단부의 정착부(14a)에서 정착하는 것에 의해 이루어진다.

그러나, 종래의 프리스트레스트 콘크리트 거더(PSC거더, 9)의 단부에 정착부(14a)를 배치함에 있어서, 콘크리트부(12)에 과도한 응력이 국부적으로 집중하는 것을 방지하기 위하여, 정착부(14a) 사이의 간격(14h)을 충분히 이격시켜야 하는 제한이 있다. 이로 인하여, 프리스트레스트 콘크리트 거더(9)에 텐던(T)을 다수의 열로 종방향 배치하면, 각각의 텐던(T, 후술하는 바와 같이, 본 명세서 및 청구범위에 기재된 '텐던'이라는 용어는 다수의 강연선이 다발 형태로 형성된 것을 지칭하는 것으로 정의함.)의 정착부(14h)의 간격 확보를 해야 하므로, 거더의 형고(H)가 높아지는 문제가 야기되었다.

이 뿐만 아니라, 콘크리트 거더에 내설된 텐던은 거더 중앙부에서 가급적 하측에 위치한 상태로 프리스트레스를 도입하는 것이 공용 시 거더에 작용하는 하중을 상쇄시키는 데 유리하다. 이를 위하여, 거더 중앙부에서의 텐던은 콘크리트 거더의 복부로부터 횡방향으로 이격된 위치에도 배치된다. 그러나, 종래의 프리스트레스트 콘크리트 거더(PSC거더, 9)의 텐던은 거더 길이방향으로 단면 복부 중심축을 기준으로 좌우 대칭적으로 배치되기 어렵다. 이에 따라 복부 중심축을 기준으로 좌우 단면에 강성 차이가 발생되어, 프리스트레스를 도입할 때에 좌우 텐던에서의 마찰 손실 응력이 달라진다. 이와 더불어, 복부 중심축을 기준으로 좌우에 배치된 텐던에 동일한 인장력을 도입하는 경우, 좌우 텐던 중 어느 하나의 텐던에 인장력을 먼저 도입하게 되면, 먼저 인장력이 도입된 텐던이 콘크리트 거더와 함께 강성을 갖게 되어, 다른 텐던에 인장력을 나중에 도입할 때에 콘크리트 복부 중심축을 기준으로 좌우 단면에 응력 차이를 유발하게 된다. 이러한 현상들은 프리스트레스 도입시 좌우 텐던에 응력 불균형을 유발시키고, 이러한 응력 불균형에 의해, 거더 중앙부에서 단면 복부 중심축을 기준으로 텐던이 대칭으로 배치되었더라도, 프리스트레스 도입시 거더에는 횡변형이 발생되어 시공이 어려워지고 내하 능력의 신뢰성도 저하되는 문제가 야기되었다.

한편, 콘크리트 거더에 프리스트레스를 도입하는 공정은 다수의 텐던을 순차적으로 긴장 정착하는 것에 의해 이루어진다. 그러나, 하나의 정착구에서 텐던을 긴장 정착하여 프리스트레스를 도입하는 공정이 행해질 때마다 콘크리트 거더는 압축 변형에 의해 조금씩 길이가 줄어들면서, 앞서 프리스트레스를 도입하는 데 사용되었던 텐던에 도입된 인장력이 조금씩 감소하여 기 도입된 프리스트레스의 크기가 작아지는 현상이 발생된다.

이와 같은 문제를 해소하기 위하여 여러 개의 정착부에서 동시에 텐던에 인장력을 도입하는 방안이 모색되었지만, 동시에 2개 이상의 정착부에 인장잭을 설치하여 인장력을 도입하는 것은 인장잭 사이의 간격이 좁아 오히려 거더의 단면을 더 크게 형성하게 하는 원인이 되기도 하였다.

이로부터, 동일한 크기의 프리스트레스를 콘크리트부에 도입하면서도 콘크리트부의 단면을 작게하고 동시에 거더의 형고를 낮추는 방안이 요구되고 있다. 동시에, 콘크리트 거더에 압축 프리스트레스를 도입하는 과정에서 횡변형의 발생과 이미 도입된 압축 프리스트레스의 손실을 최소화하는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

한편, 강재 거더와 콘크리트부가 합성된 강합성 거더는 콘크리트부의 단면이 콘크리트 거더(9)에 비하여 더 작게 형성된다. 강합성 거더도 역시 지지 능력을 보다 높이기 위하여 콘크리트부에 압축 프리스트레스가 도입된다.

대한민국 등록특허공보 제10-1874755호, 대한민국 등록특허 제10-1585594호에 개시된 강합성 거더는 콘크리트부에 4열의 텐던이 배치되고, 이들 텐던에 인장력이 도입된 상태로 정착되어 압축 프리스트레스를 콘크리트부에 도입하는 것에 의해 내하 능력을 향상시키는 방법을 채택하고 있다.

그러나, 강재 거더에 합성된 콘크리트부는 상대적으로 폭과 높이가 작게 형성되므로, 4열의 텐던을 배치하는 데에는 그 단면적이 충분하지 않다. 이로 인하여, 콘크리트부에 국부적인 응력 집중 현상을 완화하기 위하여 텐던의 정착부 간의 간격을 충분히 이격시키기 위하여 불필요한 콘크리트부의 단면이 증가하는 문제를 안고 있었다.

따라서, 교량용 거더의 콘크리트부의 텐던 정착구의 간격으로 인하여 콘크리트부의 단면이 증대되는 것을 방지하여 경제성을 확보할 필요성이 높아지고 있다.

본 발명은, 교량용 거더의 텐던 정착구 간의 간격을 충분히 확보하여 형고를 낮추고 콘크리트부의 단면을 최소화하여 경제성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명은, 텐던을 구성하는 다수의 강연선을 하나의 메인 통로를 통해 2개의 쉬스관으로 분배되게 하는 교량용 거더의 텐던 분배 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 교량용 거더의 콘크리트부 내의 텐던의 배치를 다양하게 할 수 있는 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은, 교량용 거더의 제작 과정에서 분기되는 분기 통로에 강연선을 정해진 개수만큼 삽입하는 공정을 정확하고 짧은 시간 내에 효율적으로 분배하여 삽입하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 하나의 메인 통로에 배치되는 텐던이 2개 이상으로 분기되어 교량용 거더의 콘크리트부에 내설된 상태에서 인장력이 도입하더라도, 텐던의 분기 지점에서 그 주변의 콘크리트부에 작용하는 힘을 억제하여 내구성과 신뢰성을 동시에 얻는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명은, 교량용 프리스트레스트 거더에 공용 중에 실제로 작용하는 휨 모멘트의 분포에 대응하여 다단 계단 형태로 프리스트레스의 도입 크기를 조절하여, 교량용 프리스트레스트 거더에 적정한 크기의 프리스트레스만 정확히 도입하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 텐던을 구성하는 다수의 강연선을 하나의 메인 통로로부터 2개의 쉬스관으로 분배되거나 2개의 쉬스관으로부터 하나의 메인 통로로 합쳐지도록 하는 텐던 분배 기구를 이용한 교량용 강합성 거더를 구현하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 강합성 거더의 콘크리트부에 텐던을 설치할 때에 콘크리트부의 내측 지점에 형성된 정착구에서 텐던을 삽입하고, 하나의 텐던이 2개 이상으로 분기된 위치에서 정착 작용을 하여, 시공성과 도입되는 응력 분포를 보다 효율적으로 제어하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 교량용 거더의 콘크리트부에 매립 설치되어 텐던을 분배하는 텐던 분배 기구로서, 하나의 메인 통로를 형성하는 메인 튜브와; 상기 메인 통로와 연통하고 상기 메인 통로를 통과한 텐던의 일부가 통과하는 제1분기통로를 형성하는 제1분기튜브 및 상기 메인 통로를 통과한 텐던의 일부가 통과하는 제2분기통로를 형성하는 제2분기튜브를 포함하는 분기 튜브를; 포함하여 구성되어, 상기 콘크리트부에 매립 설치된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구를 제공한다.

또한, 본 발명은, 강재 거더와 콘크리트부가 합성된 강합성 거더로서, 강재 거더와; 상기 강재 거더와 일체가 되게 합성되고 철근이 배근된 콘크리트부와; 상기 콘크리트부의 일단으로부터 거더 중앙부와 타단의 사이에 위치한 서로 다른 제1-1위치 및 제1-2위치까지 연장되도록 배치되되, 상기 일단을 통과하는 강연선들의 일부인 제1-1텐던은 상기 제1-1위치까지 연장되고, 상기 일단을 통과하는 강연선들의 다른 일부인 제1-2텐던은 상기 제1-2위치까지 연장되게 배치되며, 상기 콘크리트부에 내설된 제1텐던과; 상기 콘크리트부의 타단으로부터 거더 중앙부와 일단의 사이에 위치한 서로 다른 제2-1위치 및 제2-2위치까지 연장되도록 배치되되, 상기 타단을 통과하는 강연선들의 일부인 제2-1텐던은 상기 제2-1위치까지 연장되고, 상기 타단을 통과하는 강연선들의 다른 일부인 제2-2텐던은 상기 제2-2위치까지 연장되게 배치되며, 상기 콘크리트부에 내설된 제2텐던과; 상기 제1텐던을 상기 콘크리트부 내에서 수용하는 제1텐던 수용부와; 상기 제2텐던을 상기 콘크리트부 내에서 수용하는 제2텐던 수용부를; 포함하여 구성되어, 상기 제1텐던과 상기 제2텐던에 인장력이 도입된 상태로 정착되어 상기 콘크리트부에 압축 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더를 제공한다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 강재 거더와 콘크리트부가 합성된 강합성 거더의 제작 방법으로서, 강재 거더를 준비하는 강재거더 준비단계와; 강재 거더의 일부를 감싸는 콘크리트부에 철근을 배근하는 철근배근단계와; 하나의 제1메인 통로를 형성하는 제1메인 튜브와, 상기 제1메인 통로와 연통하는 제1-1분기통로를 형성하는 제1-1분기튜브 및 상기 제1메인 통로와 연통하는 제1-2분기통로를 형성하는 제1-2분기튜브를 구비한 제1텐던 분배 기구를 준비하여, 상기 제1텐던 분배 기구를 상기 콘크리트부의 중앙부로부터 타단을 향하여 이격된 상기 콘크리트부 내부의 위치에 설치하는 제1텐던 분배 기구 설치단계와; 하나의 제2메인 통로를 형성하는 제2메인 튜브와, 상기 제2메인 통로와 연통하는 제2-1분기통로를 형성하는 제2-1분기튜브 및 상기 제2메인 통로와 연통하는 제2-2분기통로를 형성하는 제2-2분기튜브를 구비한 제2텐던 분배 기구를 준비하여, 상기 제2텐던 분배 기구를 상기 콘크리트부의 중앙부로부터 일단을 향하여 이격된 위치의 상기 콘크리트부 내부의 위치에 설치하는 제2텐던 분배 기구 설치단계와; 제1메인 쉬스관을 상기 콘크리트부의 일단으로부터 상기 제1메인 튜브와 연결하고, 상기 콘크리트부의 타단과 상기 제1텐던 분배 기구 사이의 제1-1위치로부터 상기 제1-1분기 튜브에 상기 제1-1쉬스관을 연결하고, 상기 콘크리트부의 타단과 상기 제1텐던 분배 기구 사이의 제1-2위치로부터 상기 제1-2분기 튜브에 제1-2쉬스관을 연결하는 제1쉬스관 설치단계와; 제2메인 쉬스관을 상기 콘크리트부의 타단으로부터 상기 제2메인 튜브를 연결하고, 상기 콘크리트부의 일단과 상기 제2텐던 분배 기구 사이의 제2-1위치로부터 상기 제2-1분기 튜브와 제2-1쉬스관을 연결하고, 상기 콘크리트부의 일단과 상기 제2텐던 분배 기구 사이의 제2-2위치로부터 상기 제2-2분기 튜브와 제2-2쉬스관을 연결하는 제2쉬스관 설치단계와; 상기 콘크리트부를 형성하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와; 상기 거푸집에 굳지않은 콘크리트를 타설하여 콘크리트를 양생하는 콘크리트 형성단계와; 상기 콘크리트가 충분한 강도로 양생되면 상기 거푸집을 제거하는 거푸집 제거단계와; 상기 제1-1위치로부터 상기 제1-1쉬스관과 상기 제1텐던 분배 기구와 상기 제1메인쉬스관을 관통하도록 제1텐던의 일부를 삽입하고, 상기 제1-2위치로부터 상기 제1-2쉬스관과 상기 제1텐던 분배 기구와 상기 제1메인쉬스관을 관통하도록 제1텐던의 나머지 일부를 삽입하는 제1텐던 설치단계와; 상기 제2-1위치로부터 상기 제2-1쉬스관과 상기 제2텐던 분배 기구와 상기 제2메인쉬스관을 관통하도록 제2텐던의 일부를 삽입하고, 상기 제2-2위치로부터 상기 제2-2쉬스관과 상기 제2텐던 분배 기구와 상기 제2메인쉬스관을 관통하도록 제2텐던의 나머지 일부를 삽입하는 제2텐던 설치단계와; 상기 콘크리트부의 일단으로부터 상기 제1텐던을 잡아당기는 인장력을 도입한 상태로 정착하고, 상기 콘크리트부의 타단으로부터 상기 제2텐던을 잡아당기는 인장력을 도입한 상태로 정착하여, 상기 콘크리트부에 압축 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스 도입단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더의 제작 방법을 제공한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '종방향' 또는 '길이 방향'은 교량용 프리스트레스트 거더의 길이 방향(예를 들어, 직선 교량에 시공되는 거더인 경우에 교축 방향)을 지칭하는 것으로 정의한다. 본 명세서 및 청구범위에 기재된 '축선 방향'은 쉬스관의 연장 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 본 명세서 및 청구범위에 기재된 '반경 방향'은 쉬스관의 연장 방향인 축선 방향의 중심축을 기준으로 축선 방향에 수직한 평면을 따라 멀어지는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '상하 방향' 및 이와 유사한 용어는 거더의 형고 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 그리고, 본 명세서 및 청구범위에 기재된 '폭방향', '횡방향' 및 이와 유사한 용어는 상하 방향과 길이 방향에 수직한 방향(예를 들어, 거더의 교축 직각 방향)을 지칭하는 것으로 정의한다.

본 명세서 및 청구범위에 기재된 '텐던'은 다수의 강연선(strand)으로 이루어진 강연선 다발을 지칭하는 것으로 정의한다. 그리고, '하나의 텐던이 텐던 분배 기구를 통해 2개의 텐던으로 분배'되는 것은, 하나의 텐던을 이루는 다발의 강연선들이 2개의 다발(묶음)으로 분리되어 각각 하나의 텐던으로 형성하는 것과, 2개 이상의 다발(묶음)의 강연선들이 하나의 다발인 텐던을 이루도록 합쳐지는 것을 모두 통칭하는 것으로 정의한다. 그리고, '텐던 삽입'은 텐던을 구성하는 강연선들이 삽입되는 것을 지칭하는 것으로 정의한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 텐던의 삽입 방향을 기준으로 텐던을 하나의 메인 통로로부터 2개의 쉬스관으로 분배하거나 2개의 쉬스관으로부터 하나의 메인 통로로 합쳐지도록, 하나의 메인 통로와 2개 이상의 분기 통로를 하나의 몸체로 형성한 텐던 분배기구를 제공한다.

이를 통해, 텐던 분배기구의 각 튜브에 쉬스관을 연결하여 분기 형태의 텐던 수용부를 쉽게 형성할 수 있으며, 콘크리트부의 단부에서의 정착구 간의 간격을 보다 크게 확보하여 국부적인 응력 집중에 의한 파손을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

이에 따라, 본 발명은, 교량용 콘크리트 거더의 형고를 낮출 수 있으며, 교량용 강합성 거더의 콘크리트부의 단면을 더 작게 형성할 수 있게 되는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명은, 하나의 메인 통로를 통과한 텐던이 2개 이상의 분기 통로로 분배됨에 따라, 각각의 분기 통로를 통과한 텐던에 대한 인장력의 도입 및 정착 공정을 한번에 행할 수 있게 되어 시공 공정이 단순해지고 보다 신속하게 교량용 거더를 제작하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 메인 통로로부터 분기 통로로 분기되는 위치에서 축선 방향으로 뻗은 안내 부재에 의해 예정된 분기 통로로 텐던을 정확히 삽입하여, 공정의 정확성과 효율을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명은, 선택적으로 삽입되거나 인출되는 형태의 안내 유도판이나 안내 삽입체에 의해 분기 통로를 콘크리트부 바깥에서도 시각적으로 확인하면서 텐던을 삽입하여 공정의 정확성과 시공 효율을 극대화하는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은, 하나의 메인 통로를 통과하는 텐던이 2개 이상의 분기 통로를 통과하는 텐던으로 나뉘거나 그 역으로 합쳐짐에 따라, 교량용 거더의 콘크리트부에 내설된 상태에서 도입된 인장력(프리스트레스)에 의해 텐던의 분기 지점의 콘크리트부에 발생된 분력을 텐던의 분기 지점을 둘러싼 보강 부재에 의해 구속함으로써 콘크리트부에 국부적으로 응력이 집중되거나 파손되는 것을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은, 교량용 프리스트레스트 강합성 거더에 실제로 작용하는 휨 모멘트의 분포에 대응되게 다단 계단 형태로 프리스트레스의 도입 크기를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 이에 의해 불필요한 강연선량을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은, 텐던의 내측 정착부를 2개 이상의 다수 위치에 분산 배치하여, 공용 중에 거더에 작용하는 휨 모멘트의 분포에 대응하여 프리스트레스의 도입 크기를 다단 계단 형태로 도입하는 효과를 얻을 수 있고, 동일한 인장력을 하나의 정착부에서 지지하던 것을 2개의 정착부로 지지하여 정착부에 발생하는 응력 집중을 줄여 콘크리트의 국부적인 인장(인장 균열 등)을 방지하여 보다 높은 콘크리트 품질을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은, 교량용 프리스트레스트 거더의 콘크리트부에 영역별로 과다한 프리스트레스의 도입을 방지하고, 자중과 외력에 의해 콘크리트부에 작용하는 휨모멘트를 상쇄시키는 크기로 압축 프리스트레스를 정확히 도입하여, 콘크리트부의 손상을 억제하면서도 작용하는 휨 모멘트에 대한 내하 능력을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

도1은 종래의 교량용 프리스트레스트 콘크리트 거더의 텐던 배치 구조를 도시한 도면,
도2는 도1의 'A'부분에 대응하는 부분으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐던 분배 기구가 적용된 교량용 프리스트레스트 콘크리트 거더의 단부를 도시한 도면,
도3a는 제3텐던(T3)의 축선 방향을 따라 절단한 도2의 평면도,
도3b는 제2텐던(T2)의 축선 방향을 따라 절단한 도2의 평면도,
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 텐던 분배 기구의 구성을 도시한 사시도,
도5a는 도4의 텐던 분배 기구에서 프리스트레스 도입시 횡방향으로의 힘이 발생되는 것을 설명하기 위한 도면,
도5b는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 텐던 분배 기구에서 프리스트레스 도입시 축선 방향에 수직한 방향으로 힘이 발생되는 것을 설명하기 위한 도면,
도6a는 도4의 텐던 분배 기구에 보강부재가 설치된 평면도,
도6b는 도6a의 정면도,
도7는 도4의 텐던 분배 기구의 다른 실시예를 도시한 평면도,
도8a는 도7의 절단선 K-K에 따른 횡단면도,
도8b는 도7의 절단선 J-J에 따른 횡단면도,
도9a는 본 발명의 제2실시예에 따른 텐던 분배 기구의 평면도,
도9b는 도9a의 정면도,
도10a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 텐던 분배 기구의 정면도,
도10b는 본 발명의 다른 실시예의 변형 실시예에 따른 텐던 분배 기구의 정면도,
도11a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 텐던 분배 기구의 평면도,
도11b는 도11a의 정면도,
도12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 강합성 거더를 도시한 정면도,
도12b는 도12a의 평면도,
도13a는 도12a의 'B'부분의 확대도,
도13b는 도12a의 'C'부분의 확대도,
도14a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 텐던 분배 기구의 구성을 도시한 평면도,
도14b는 도14a의 텐던 분배 기구의 제작 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 절단선 Y-Y 및 절단선 Z-Z에 따른 단면의 제작 전후 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 거더에 사용되는 텐던 분배 기구(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 교량용 거더에 사용되는 텐던 분배 기구(100)는, 교량용 거더(1)의 콘크리트부(12)에 매립 설치되어 텐던(T)을 2개 이상의 쉬스관으로 분배하는 역할을 한다.

즉, 도2 및 도4에 도시된 바와 같이, 텐던 분배기구(100)는 강연선 다발로 이루어진 각 텐던(T1, T2, T3; T)을 2개 이상의 경로로 분배하며, 텐던(T1, T2, T3; T)이 각각 관통하는 메인 통로(110p)를 형성하는 메인 튜브(110)와, 메인 통로(110p)로부터 분기되어 제1분기통로(121p)를 형성하는 제1분기튜브(121)와 메인 통로(110p)로부터 분기되어 제2분기통로(122p)를 형성하는 제2분기튜브(122)를 포함하는 다수의 분기 통로(121p, 122p)와, 메인 통로(110p)로부터 다수의 분기 통로(121p, 122p)로 분기된 분기 위치(Px)로부터 메인 통로(110p)의 입구(110e)를 향하여 연장된 안내 부재(130)와, 각각의 분기 통로(121p, 122p)를 형성하는 분기 튜브(121, 122)의 외주면 사이 공간을 채우는 응력집중 방지부재(140)와, 교량용 거더의 콘크리트부에 매립된 상태에서 분기 통로(121p, 122p)를 각각 통과한 텐던이 만나 메인 튜브(110)의 횡방향으로 팽창하는 힘이 작용하는 영역(TR)의 둘레를 감싸도록 설치된 보강 부재(150)를 포함하여 구성된다.

제1텐던(T1) 및 이로부터 분기된 제1-1텐던(T11)과 제1-2텐던(T12), 제2텐던(T2) 및 이로부터 분기된 제2-1텐던(T21)과 제2-2텐던(T22), 제3텐던(T3) 및 이로부터 분기된 제3-1텐던(T31)과 제3-2텐던(T32)은 모두 다수의 강연선(도8b의 Ta)이 모인 다발 형태로 이루어진다. 이에 따라, 제1텐던(T1)의 강연선수는 제1-1텐던(T11)의 강연선수와 제1-2텐던(T12)의 강연선수의 합과 같고, 제2텐던(T2)의 강연선수는 제2-1텐던(T21)의 강연선수와 제2-2텐던(T22)의 강연선수의 합과 같으며, 제3텐던(T3)의 강연선수는 제3-1텐던(T31)의 강연선수와 제3-2텐던(T32)의 강연선수의 합과 같다.

텐던 분배기구(100)는 도2 내지 도3b에 도시된 바와 같이 교량용 거더(1)의 콘크리트부(12)의 단부에 매립된 형태로 설치될 수도 있고, 도12a 내지 도13b에 도시된 바와 같이 교량용 거더(2)의 콘크리트부(12)의 중간 위치에 매립된 형태로 설치될 수도 있다. 이하에서는 편의상 도2 내지 도3b를 참조하여 콘크리트부(12)의 단부에 매립 설치된 구성을 예로 들어 설명하기로 한다.

상기 메인 튜브(110)는 정착부(90)에 정착되는 텐던(T1, T2, T3 ; T)이 모두 통과하도록 하나의 메인 통로(110p)를 형성한다. 메인 튜브(110)는 다양한 단면으로 형성될 수 있지만, 메인 튜브(110)의 입구(110e)를 포함한 단면은 도8b에 도시된 바와 같이 정착부(90)의 단면 형상과 동일한 원형 단면으로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 메인 튜브(110)의 입구(110e)는 정착부(90)의 트럼펫 부재(92)와 맞닿거나 결합되어, 메인 통로(110p)가 콘크리트부(12)와 격리된 상태를 유지한다. 메인 튜브(110)를 통과한 텐던(T1, T2, T3; T)은 트럼펫 부재(92)와 정착구(91)를 순차적으로 통과하여, 앵커 헤드(93)에서 강연선 한가닥씩 쐐기 부재(미도시)에 의해 정착된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 메인 튜브(110)가 트럼펫 부재(92)를 포함하는 일체형 구조로 형성되어, 정착구(91)와 맞닿거나 결합된 형태로 설치될 수도 있다. 또한 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 트럼펫 부재 없이 메인 튜브(110)와 직경이 같은 쉬스관이 결합되고, 쉬스관이 정착구(91)와 결합되는 형태로 설치될 수도 있다.

상기 분기 튜브(121, 122)는 메인 튜브(110)의 입구 반대측에서 2개 이상의 분기 통로(121p, 122p)를 형성하도록 메인 튜브(110)로부터 연장 형성된다. 이에 따라, 메인 튜브(110)를 통과한 텐던(T1, T2, T3)의 일부는 제1분기튜브(121)의 제1분기 통로(121p)를 통과하여 제1분기 쉬스관(S11, S21, S31) 내에 설치되고, 메인 튜브(110)를 통과한 텐던(T1, T2, T3)의 다른 일부는 제2분기튜브(122)의 제2분기 통로(122p)를 통과하여 제2분기 쉬스관(S12, S22, S32) 내에 설치된다.

여기서, 메인 튜브(110)를 통과한 텐던(T)을 2개의 분기 튜브로 분기시키는 강연선의 개수나 단면의 비율은 자유자재로 정해질 수 있으며, 예를 들어 1:2 ~ 2:1 의 비율로 분기 튜브로의 강연선의 개수를 조절하여, 콘크리트부(12)의 영역별 프리스트레스의 도입량을 자유자재로 제어할 수 있다.

텐던 분배기구(100)의 설치 방향과 분기 튜브(121, 122)의 각도(ang) 및 방향은 다양하게 정해질 수 있다. 도2 및 도3a에 도시된 바와 같이, PSC거더(1)의 상측 정착부(90)에 연결된 텐던 분배기구(100)는 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)가 상하 방향으로 분기될 수 있다. 또한, 도2 및 도3b에 도시된 바와 같이, PSC거더(1)의 중간 정착부(90)에 연결된 텐던 분배기구(100)는 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)가 폭방향으로 분기되어, 메인 튜브(110)를 통과한 텐던(T2)은 폭방향으로 분기된 분기 튜브(121, 122)와 분기 쉬스관(S21, S22)으로 일부의 텐던(T21, T22)을 폭방향으로 분배한다. 이와 유사하게, PSC거더(1)의 하측 정착부(90)에 연결된 텐던 분배기구(100)는 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)가 폭방향으로 분기되게 배치된다.

이와 같이, 텐던 분배기구(100)의 분배 방향이나 텐던의 배치 형태는 다양하게 정해질 수 있으며, 하나의 정착부로부터 하나의 쉬스관이 연장된 형태를 동시에 구비하여, 텐던 분배기구(100)를 이용하여 하나의 정착부로부터 2개 이상의 쉬스관으로 분배되어 텐던을 배치하는 형태를 일부만 포함할 수도 있다.

여기서, 분기 튜브(121, 122)는 직접 쉬스관과 연결될 수도 있으며, 도6a에 도시된 바와 같이, 분기 튜브(121, 122)의 끝단(121e, 122e)과 쉬스관(S1, S2)을 각각 연결하는 연결 부재(170)를 매개로 연결될 수도 있다. 연결 부재(170)를 매개로 쉬스관(S1, S2)과 분기 튜브(121, 122)를 연결하는 경우에는, 각 끝단의 결합 상태에 무관하게 상호 연결할 수 있을 뿐만 아니라, 분기 튜브(121, 122)와 쉬스관(S1, S2)의 단면 크기나 형상의 차이가 있더라도 원활한 연결을 할 수 있는 이점이 얻어진다.

한편, 분기 튜브(121, 122)는 예각의 각도(ang)만큼 벌어진 형태로 메인 튜브(110)로부터 연장된다. 메인 튜브(110)와 분기 튜브(121, 122)가 이루는 각도는 메인 튜브(110)의 중심선을 기준으로 분기 튜브(121, 122)의 중심선이 교차하는 각도가 2.5도 ~ 10도 사이가 되도록 하는 것이 바람직하다. 각도가 2.5도 보다 작으면 텐던 분배 기구를 구성하는 메인 튜브(110)의 길이가 너무 길어지거나 분배 기구의 형상을 형성할 수 없게 된다. 반대로 각도가 10도보다 크면 프리스트레스 도입시 인장력에 따른 텐던의 분기 지점에 수평 또는 연직 분력이 과대해지므로 콘크리트부에 인장응력이 증가하여 콘크리트의 국부적인 파손 발생 가능성이 높아지며 이에 따른 보강부재(150)의 필요량도 증가하게 된다. 경우에 따라서는 콘크리트부 단면이 필요 이상으로 커져 비경제적인 단면이 된다. 여기서 분배 각도 10도는 프리스트레스 도입시 분력 비율이 인장력 대비 18%를 나타내며 이는 텐던의 분기 지점에 배치되는 보강부재(150)에 의해 충분히 제어가 가능하다.

도4에 도시된 바와 같이, 분기 튜브(121)가 모두 메인 튜브(110)와 소정의 각도만큼 벌어진 형태로 형성될 수도 있으며, 도5b에 도시된 바와 같이, 제1분기튜브(121')는 메인 튜브(110)와 소정의 각도(ang)만큼 절곡된 방향으로 연장되고, 제2분기튜브(122')는 메인 튜브(110)와 일직선을 이루는 방향으로 연장되게 구성될 수 있다. 분기 튜브의 방향은 사용되는 거더의 텐던 분포 방향에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

도면에는 하나의 메인 통로(110p)가 2개의 분기 통로(121p, 122p)로 분기되는 형상을 예시하고 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 텐던 분배 기구는, 하나의 메인 통로(110p)가 3개 이상의 분기 통로(121p, 122p,..)로 분기되도록 구성될 수도 있다.

메인 튜브(110)와 분기 튜브(121, 122)가 결합된 몸체는, 강재를 포함하는 금속 재질로 형성될 수도 있고, 트럼펫 부재(92)와 동일한 재질로 형성되거나 플라스틱 또는 수지 재질로 형성될 수도 있다. 또한, 그라우팅재로 형성될 수도 있으며, 초고강도 콘크리트 등으로 형성될 수도 있다. 메인 튜브(110)와 분기 튜브(121, 122)가 결합된 몸체는 전체가 일체로 제작될 수도 있으며, 도14a 및 도14b에 도시된 바와 같이, 제1분기튜브(121')와 제2분기튜브(122')를 동시에 관통하는 가상 평면을 기준으로 절단된 형태의 제1세그먼트(100n)와 제2세그먼트(100m)를 각각 성형한 후, 상기 제1세그먼트와 상기 제2세그먼트를 결합하여 제작될 수도 있다. 예를 들어, 플라스틱 또는 수지 재질로 형성된 경우, 절단된 형태의 세그먼트(100n, 100m)을 각각 사출 성형하고, 세그먼트(100n, 100m)이 맞닿는 위치를 접합재(99)로 접합하는 것에 의해 하나의 몸체로 형성할 수 있다.

여기서, 메인 튜브(110)는 입구가 원형 단면으로 형성되지만, 분기 튜브(121', 122')로 분기되는 위치(100y)에서는 타원형 단면으로 형성되어, 분기 튜브(121', 122')로 분기되는 위치의 외표면을 곡면 형태로 형성하여 국부적인 응력이 발생되는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 여기서, 분기되는 위치(100y)의 외표면은 원뿔형, 돔형, 타원형 등의 표면을 형성할 수 있다.

즉, 메인튜브(110)는 입구(110e)로부터 축선 방향을 따라 단면이 원형으로 연장되는 입구 영역(iA)이 형성된다. 여기서, 입구 영역(iA)의 길이는 메인튜브(110)의 전체 길이의 30% ~ 90%로 다양하게 정해질 수 있다. 이와 유사하게, 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)는 끝단(121e, 122e)으로부터 단면이 각각 원형으로 연장되는 끝단 영역(eA)이 형성된다. 마찬가지로 끝단 영역(eA)의 길이는 분기 튜브(121, 122)의 전체 길이의 30% ~ 100%로 다양하게 정해질 수 있다.

그리고, 입구 영역(iA)과 끝단 영역(eA)의 사이에는, 메인 튜브(110)와 제1분기튜브(121) 및 제2분기튜브(122)가 연결되는 연결 영역(mA)이 형성된다. 연결 영역(mA)에서는 메인 튜브(110)가 원형 단면에서 타원형 단면으로 점진적으로 변화하여, 타원형 단면으로 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)와 연결된다. 이에 따라, 메인 튜브(110)가 제1분기튜브(121) 및 제2분기튜브(122)와 연결되는 위치에서는, 메인 튜브(110)의 타원형 단면의 단반경이 제1분기튜브(121) 및 제2분기튜브(122)의 직경과 동일하고, 메인 튜브(110)의 타원형 단면의 장반경은 대략 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)의 직경의 합과 동일해진다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 형태(101)에 따르면, 도7 및 도8a에 도시된 바와 같이, 메인 튜브(110)와 분기 튜브(120)가 결합된 몸체의 외표면과 내표면에는 부착을 위한 보조 수단으로서 다수의 돌기(100a)가 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 돌기(100a)는 구형, 타원 형태로 형성될 수 있다. 외표면의 돌기(100a)는 콘크리트부(12)와의 결합을 보조하며, 내표면의 돌기(100a)는 쉬스관과 텐던 분배기구(100)에 채워지는 그라우팅재(55)와의 결합을 보조한다.

한편, 서로 다른 방향으로 연장 형성된 분기 튜브(121, 122)의 사이에는 응력집중 방지부재(140)가 결합된다. 즉, 응력집중 방지부재(140)는 제1분기튜브(121)의 외주면과 제2분기튜브(122)의 외주면 사이를 채우는 형상으로 형성된다. 소정의 두께를 갖는 판재로 삼각뿔 형태로 끼워 결합시킬 수도 있고, 블록 형태로 끼울 수도 있으며, 텐던 분배 기구와 일체로 제작될 수도 있다. 또한, 적은 재료로 높은 저항 능력을 얻기 위하여 응력집중 방지부재(140)의 끝단에는 보다 큰 단면의 림(rim, 142)이 형성될 수도 있다. 이를 통해, 분기 튜브(121, 122)에 수용된 텐던에 인장력이 도입되면서 분기 튜브(121, 122) 사이의 협소한 공간에 채워진 콘크리트에 발생하는 국부적 응력 집중 현상을 방지할 수 있다.

상기 안내 부재(130)는, 메인 통로(110p)의 일부 이상의 길이 구간에 걸쳐 메인 튜브의 내부 단면을 분할하도록 메인 튜브(110) 내에 결합된다. 예를 들어, 도4에 도시된 바와 같이, 안내 부재(130)는 제1분기통로와 제2분기통로로 분기되는 분기 위치(Px)로부터 메인통로(110p)를 따라 연장될 수 있다.

바람직하게는, 안내 부재(130)는 평판 형상으로 연장 형성되어, 제1분기통로와 연속하는 메인 통로(110p)의 단면과 제2분기통로와 연속하는 메인 통로(110p)의 단면을 분할 구획한다. 이를 통해, 도4를 기준으로, 안내 부재(130)로 구획된 메인 통로(110p)의 상측 단면은 제1분기통로로 텐던을 삽입하는 경로(88)로 활용되고, 안내 부재(130)로 구획된 메인 통로(110p)의 다른 하측 단면은 제2분기통로로 텐던을 삽입하는 경로(89)로 활용하여, 하나의 입구(110e)로 텐던을 삽입하더라도 분기 통로(121p, 122p)로 텐던을 쉽고 정확하게 삽입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 텐던 분배 기구(102")는, 도10b에 도시된 바와 같이, 분기 통로(121p, 122p)의 분기 위치(Px)로부터 안내 부재(130)가 연장 형성되는 대신에, 분기 통로(121p, 122p)의 분기 위치(Px)로부터 이격된 위치에서 메인 통로(110p)의 일부 길이 구간의 단면을 분할 구획하는 형태의 안내 부재(130")를 구비할 수 있다. 그리고, 안내 부재(130")는 하나로 형성될 수도 있지만, 2개 이상으로 서로 이격 배치되게 구성될 수도 있다. 메인 튜브(110)의 입구(110e)로 텐던을 삽입하여 각각의 분기 튜브(121, 122)의 통로(121p, 122p)로 유도하는 데에 지장이 없는 범위 내에서, 안내 부재(130")가 분기 통로(121p, 122p)의 분기 위치(Px)로부터 이격된 위치에 형성될 수 있다.

안내 부재(130, 130")를 통해, 제1분기통로(121p)와 연결된 제1쉬스관(S1)과 제2분기통로(122p)와 연결된 제2쉬스관(S2)에 텐던을 삽입하는 공정이 보다 쉽고 정확하게 이루어지며, 강연선들 사이의 꼬임 현상도 방지할 수 있다. 안내 부재(130, 130")는 텐던 분배 기구(100, 102, 102', 102")에 영구적으로 설치된다.

메인 튜브(110)의 내부 공간은 텐던의 긴장 및 정착에 의한 프리스트레스 도입 공정 이후에 그라우팅재(55)로 채워진다. 안내 부재(130, 130")에 구멍(132)이 다수 형성되거나 큰 단면으로 형성되어, 그라우팅재(55)가 안내 부재(130, 130")를 가로질러 골고루 분산되어 그라우팅재(55)의 충전이 용이해진다.

한편, 텐던 분배 기구(100)의 안내 부재(130,...)는 도10a에 도시된 바와 같이, 메인 튜브(110)의 바깥으로 'x'만큼 돌출된 형태로 형성될 수도 있지만, 트럼펫 부재(92)와 정착구(91)의 길이까지 연장하기는 어려운 경우가 있을 수 있다.

본 발명의 제2실시 형태에 따르면, 메인 튜브(110) 내에 삽입 설치가 가능한 안내 유도판(160)을 추가적으로 구비할 수 있다. 여기서, 안내 유도판(160)은, 메인 통로(110p)에서 적당한 힘을 견디도록 위치 고정되게 설치되어, 메인 통로(110p)에 삽입된 상태에서는 제1분기통로(121p)와 제2분기통로(122p)와 연통하는 단면으로 메인 통로(110p)의 단면을 분할한다. 도면에 도시된 바와 같이, 안내 유도판(160)은 정착구(91)의 바깥까지 연장되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 안내 유도판(160)의 끝단에 안내 부재(130) 단부와 끼워 결합되는 결합부(162)가 구비되어, 작업자가 안내 유도판(160)의 손잡이(164)를 잡고 정착구(91) 및 트럼펫 부재(92)의 내부로 안내 유도판(160)을 삽입하여 안내 부재(130)에 결합부(162)를 끼우도록 구성될 수 있다.

이를 통해, 안내 부재(130, 130")와 안내 유도판(160)에 의해, 제1분기통로(121p)와 제2분기통로(122p)는 메인 통로(110p)를 거쳐 정착구(91)의 바깥까지 구획 분할되어 서로 격리된 통로가 만들어진다. 즉, 제1분기통로(121p)로 텐던을 삽입하는 경로(88)가 정착구 바깥에서부터 격리된 하나의 통로로 형성되고, 동시에 제2분기통로(122p)로 텐던을 삽입하는 경로(89)가 정착구 바깥에서부터 격리된 하나의 통로로 형성되므로, 숙련되지 않은 작업자이더라도, 제1분기통로(121p)로 삽입되는 강연선들과 제2분기통로(122p)로 삽입되는 강연선들을 정확한 개수로 꼬임없이 삽입 설치할 수 있게 된다.

한편, 도면에서는, 안내 유도판(160)이 안내 부재(130)의 일단부에 끼워 결합되는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 텐던 분배 기구 내에 안내 부재가 구비되지 아니하고, 안내 유도판(160)이 메인 통로의 슬롯 형태의 가이드 레일(미도시)을 따라 메인 튜브(110)의 내주면에 설치되도록 구성될 수 있다. 이 뿐만 아니라, 그 밖에 다양한 공지된 형태로 안내 유도판(160)은 메인 통로(110p)의 일부 이상의 길이 구간을 분할 구획하기 위해 착탈 형태로 결합될 수 있다. 즉, 안내 유도판(160)은 안내 부재(130)의 유무에 무관하게 독립적으로 적용될 수 있다. 텐던의 삽입 공정이 종료되면, 안내 유도판(160)은 제거된다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이, 텐던 분배 기구(100)의 메인 통로(110p)의 내부에 삽입과 인출이 가능한 안내 삽입체(260)를 설치하여 텐던의 삽입 공정을 보조할 수도 있다.

즉, 안내 삽입체(260)는 텐던이 통과할 수 있는 관 형태로 형성되되, 선단부로부터 정착부(90)를 향하는 후방으로 격판(263)이 형성되고, 격판(263)의 양측에 중공홀(261, 262)이 경사면에 형성된다. 여기서, 안내 삽입체(260)가 메인 튜브(110)의 내부에 삽입(260d)된 상태에서, 중공홀(261, 262)은 각각 제1분기통로(121p)과 제2분기통로(122p)를 향하여 형성되어, 격판(263)으로 구획된 안내 삽입체(260)의 내부 공간은 각각 제1분기통로(121p)와 제2분기통로(122p)로 연속하여 통하는 상태가 된다.

따라서, 제1분기튜브(121) 및 제2분기튜브(122)로 삽입하고자 하는 텐던의 삽입 경로(88)는 안내 삽입체(260)의 격판(263)에 의해 서로 독립적으로 확보되어, 작업자의 숙련도에 무관하게 각 분기 튜브(121, 122)로 정해진 개수의 강연선들을 꼬임없이 정확히 삽입할 수 있다.

상기 보강 부재(150)는, 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)를 각각 통과한 텐던(예를 들어, T11과 T12; T31과 T32)에 인장력이 도입된 상태에서 서로 만나는 위치의 메인 튜브(110)을 감싸되, 메인 튜브(110)의 외주면과 이격되게 감싸도록 형성된다.

즉, 도5a에 도시된 바와 같이, 제1분기튜브(121)에 삽입된 텐던과 제2분기튜브(122)에 삽입된 텐던이 메인 튜브(110)에 모여 하나의 텐던을 형성한다. 편의상, 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)에 삽입된 강연선의 개수와 단면이 동일한 경우에, 메인 튜브(110)의 입구측에서 텐던에 인장잭으로 인장력(P)을 도입하면, 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)를 통과하는 텐던에는 P/2의 인장력이 도입된다.

이 때, 제1분기튜브(121)와 제2분기튜브(122)는 소정의 각도(ang)만큼 벌어져 있으므로, 각 분기 튜브(121, 122)의 텐던에 작용하는 인장력(P/2)에 대하여 분기 튜브(121, 122)의 벌어진 각도(ang)의 sine 성분의 1/2 크기의 분력(P1)이 각 분기 튜브(121, 122)를 통과한 텐던이 만나는 메인 튜브(110)의 일부 영역(TR)에서 메인 튜브(110)를 팽창시키는 힘으로 작용한다. 메인 튜브(110)는 콘크리트부(12)에 매립된 상태이므로, 분력(P1)에 의해 메인 튜브(110) 둘레의 콘크리트부(12)에 인장 응력이 작용하여 파손될 여지가 있다.

이를 방지하기 위하여, 메인 튜브(110)와 분기 튜브(121, 122)의 일부 이상의 길이에 걸쳐 그 둘레를 감싸는 형태의 보강 부재(150)를 설치한다. 여기서, 보강 부재(150)는 높은 강도 또는 강성을 갖는 강재, 철근 등으로 형성될 수 있으며, 둘레 콘크리트의 반경 외측으로의 팽창하려는 힘을 저항하는 단면으로 형성된다. 예를 들어, 횡단면을 기준으로 폐합 단면으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도8b에 도시된 바와 같이, 사각 단면을 형성할 수도 있고, 도면에 도시되지 않았지만 원형 단면을 형성할 수도 있다. 경우에 따라서는 보강 부재(150)는 나선 형태로 형성될 수도 있다.

보강 부재(150)는 메인 튜브(110)의 둘레를 감싸는 형태로 다수의 열로 배치될 수 있으며, 다수의 열을 이루는 보강 부재(150)는 연결체(152)에 의해 종방향으로 연결되어 조립 및 설치의 편의와 보강 효과를 증대시킬 수 있다.

이와 같이 각 분기 튜브(121, 122)를 통과한 텐던이 만나는 메인 튜브(110)의 일부 영역(TR)을 보강 부재(150)로 이격되게 감싸는 것에 의해, 보강 부재(150)와 메인 튜브(110)의 바깥에 배치된 콘크리트는 견고하게 고정된 상태가 되므로, 텐던에 도입된 인장력에 의한 분력(P1)에 의해 메인 튜브(110)에 국부적으로 팽창하는 힘이 작용하더라도, 보강 부재(150)에 의해 지지되는 내력(R)에 의해 분력(P1)을 저항하므로, 팽창 영역(TR)의 콘크리트에 발생하는 인장응력에 따른 균열 손상을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 텐던 분배 기구(100)는 교량용 거더의 콘크리트부(12) 단부에 설치될 수도 있지만, 콘크리트부의 중간 내부에 설치될 수도 있다. 이 경우에는 도5b와 도14a에 도시된 바와 같이, 대체로 분기 튜브 중 하나는 메인 튜브(110)와 일직선 방향으로 배열되는 것이 텐던의 배치에 유리하다. 그러나, 콘크리트부의 중간 내부에 설치되더라도, 분기 튜브가 모두 메인 튜브와 일직선 방향으로 배열되지 않을 수도 있다. 콘크리트부의 단부 이외의 위치에 텐던 분배 기구(100)가 매립된 경우에는, 메인 튜브(110)는 메인 쉬스관에 연결되고, 제1분기튜브(121')와 제2분기튜브(122')는 각각 제1쉬스관과 제2쉬스관에 연결되어 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 텐던 분배 기구(100, 101, 102, ...)는 2개 이상의 경로를 갖는 텐던을 하나로 모으는 효과가 있으므로, 콘크리트부(12) 내에 동일한 양과 동일한 열로 텐던을 배치하더라도, 정착부(90)의 개수를 종래에 비하여 크게 줄일 수 있다. 이를 통해, 정착부(90) 사이의 간격을 종래에 비해 줄일 수 있게 되므로, 콘크리트 거더의 형고(H)를 낮출 수 있고, 강합성 거더의 콘크리트부의 단면을 줄이여 경제성을 향상시킬 수 있다.

이 뿐만 아니라, 텐던 분배 기구(100, 101,...)에 의해 2열 이상의 텐던 이 1열로 통합되므로, 통합된 1열의 텐던을 하나의 잭으로 동시에 긴장하는 것이 가능해진다. 이를 통해, 프리스트레스의 도입 작업에 소요되는 시간이 단축되고, 이와 동시에, 거더 단면의 복부 중심축을 기준으로 좌우 대칭으로 배열된 텐던(T11,T12, T21,T22)을 정착구에서 하나의 텐던(T1, T2)으로 동시에 긴장하여 정착하므로, 단면의 수직축에 대하여 텐던의 완벽하게 대칭을 이루는 구조계를 형성할 뿐만 아니라, 대칭으로 배치된 텐던(예를 들어, T11, T12; T21, T22)에서의 마찰 손실, 탄성 수축 손실이 같아지므로 종방향 위치별 프리스트레스의 도입량이 단면의 수직축에 대하여 좌,우 동일해져 콘크리트 거더의 횡만곡(횡변형) 현상을 방지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 인장력을 도입하는 횟수가 종래에 비하여 줄어들기 때문에, 일부 텐던(예를 들어, T1)으로 압축 프리스트레스를 도입한 후 그 다음 텐던(예를 들어, T3)으로 압축 프리스트레스를 도입하는 과정에서 손실되는 프리스트레스의 양을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 텐던 분배 기구(100, 101, 102,...)에 안내 부재(130, 130"), 안내 유도판(160), 안내 삽입체(260)를 이용하여, 서로 다른 분기 튜브(121, 122)로 분배되는 텐던의 삽입 경로(88, 89)를 각각 독립적으로 안내되어, 숙련되지 않은 작업자이더라도 정해진 개수로 다수의 강연선을 서로 꼬임없이 분기 튜브(121, 122)를 통해 쉬스관 내로 삽입 설치하는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 도12a 내지 도13b를 참조하여, 상기와 같이 구성된 텐던 분배 기구(100, 101, 102,...)를 다양한 형태(100', 101', 102')로 적용한 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 강합성 거더(2)를 상술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 강합성 거더(2)는, 도12a 및 도12b에 도시된 바와 같이, 강재 거더(20)에 철근이 배근된 콘크리트부(12)가 일체로 합성되어 형성된다.

제1텐던(T1)은 콘크리트부(12)의 일단(A1)으로부터 거더 중앙부를 관통하여 콘크리트부(12)의 타단(A2)과 거더 중앙부 사이의 제1-1위치(P11)와 제1-2위치(P12)까지 분배되어 연장되고, 제2텐던(T2)은 콘크리트부(12)의 타단(A2)으로부터 거더 중앙부를 관통하여 콘크리트부(12)의 일단(A1)과 거더 중앙부 사이의 제2-1위치(P21)와 제2-2위치(P22)까지 분배되어 연장된다.

제1텐던 수용부는 콘크리트부(12) 내에서 제1텐던(T1)을 수용하고, 제2텐던 수용부는 콘크리트부(12) 내에서 제2텐던(T2)을 수용한다. 여기서, 제1텐던 수용부와 제2텐던 수용부는, 메인 튜브(110)와 2개의 분기튜브를 구비한 도5b 또는 도14a에 도시된 형태의 텐던 분배 기구(100')를 포함할 수 있으며, 제1텐던(T1)과 제2텐던(T2)을 수용하는 쉬스관을 포함한다.

구체적으로는, 제1텐던 수용부는 제1텐던(T1)을 수용하기 위하여, 제1텐던 분배기구(101')와 제1쉬스관(S1, S11, S12)을 포함한다.

여기서, 제1텐던 분배기구(101')는, 콘크리트부(12)의 중앙부로부터 타단을 향하여 이격된 위치의 콘크리트부(12) 내에 매립되게 설치되고, 하나의 제1메인 통로를 형성하는 제1메인 튜브(1101)와, 제1메인 통로와 연통하는 제1-1분기통로를 형성하는 제1-1분기튜브(1211) 및 제1메인 통로와 연통하는 제1-2분기통로를 형성하는 제1-2분기튜브(1221)를 구비한다.

그리고, 제1쉬스관은 제1텐던 분배기구(101')의 각 튜브와 연결되는 데, 구체적으로는, 제1메인 쉬스관(S1)은 콘크리트부(12)의 일단(A1)으로부터 제1메인 튜브(1101)를 연결하고, 제1-1쉬스관(S11)은 콘크리트부(12)의 타단(A2)과 제1텐던 분배 기구(101') 사이의 제1-1위치(P11)로부터 제1-1분기 튜브(1211)를 연결하고, 제1-2쉬스관(S12)은 콘크리트부(12)의 타단과 제1텐던 분배 기구(101') 사이의 제1-2위치(P12)로부터 제1-2분기 튜브(1221)를 연결한다.

그리고, 제1텐던(T1)은, 콘크리트부(12)의 일단(A1)으로부터 제1텐던 분배기구(101')의 제1메인 튜브(1101)까지 제1메인 쉬스관(S1) 내에 배치되고, 제1텐던(T1)의 일부인 제1-1텐던(T11)은 텐던 분배기구(101')에서 제1텐던(T1)으로부터 나뉘어 제1-1분기튜브(1211)와 제1-1쉬스관(S11)을 통해 제1-1위치(P11)의 정착구(X11)에서 정착되고, 제1텐던(T1)의 다른 일부인 제1-2텐던(T12)은 텐던 분배기구(101')에서 제1텐던(T1)으로부터 나뉘어 제1-2분기튜브(1221)과 제1-2쉬스관(S12)을 통해 제1-2위치(P12)의 정착구(X12)에서 정착된다.

여기서, 제1-1텐던(T11)은 제1텐던(T)의 1/3~2/3 정도의 개수나 단면으로 정해질 수 있으며, 제1-2텐던(T12)는 제1텐던(T)의 2/3~1/3 정도의 개수나 단면으로 정해질 수 있다.

이와 유사하게, 제2텐던 수용부는 제2텐던(T1)을 수용하기 위하여, 제2텐던 분배기구(102')와 제2쉬스관(S2, S21, S22)을 포함한다.

여기서, 제2텐던 분배기구(102')는, 콘크리트부(12)의 중앙부로부터 일단(A1)을 향하여 이격된 위치의 콘크리트부(12) 내에 매립되게 설치되고, 하나의 제2메인 통로를 형성하는 제2메인 튜브(1102)와, 제2메인 통로(1102)와 연통하는 제2-1분기통로를 형성하는 제2-1분기튜브(1212) 및 제2메인 통로와 연통하는 제2-2분기통로를 형성하는 제1-2분기튜브(1222)를 구비한다.

그리고, 제2쉬스관은 제2텐던 분배기구(102')의 각 튜브와 연결되는 데, 구체적으로는, 제2메인 쉬스관(S2)은 콘크리트부(12)의 타단(A2)으로부터 제1메인 튜브(1102)를 연결하고, 제2-1쉬스관(S21)은 콘크리트부(12)의 일단(A1)과 제2텐던 분배 기구(102') 사이의 제2-1위치(P21)로부터 제2-1분기 튜브(1212)를 연결하고, 제2-2쉬스관(S22)은 콘크리트부(12)의 타단과 제2텐던 분배 기구(102') 사이의 제2-2위치(P22)로부터 제2-2분기 튜브(1222)를 연결한다.

그리고, 제2텐던(T2)은, 콘크리트부(12)의 타단(A2)으로부터 제2텐던 분배기구(102')의 제2메인 튜브(1102)까지 제2메인 쉬스관(S2) 내에 배치되고, 제2텐던(T2)의 일부인 제2-1텐던(T21)은 텐던 분배기구(102')에서 제1텐던(T2)으로부터 나뉘어 제2-1분기튜브(1212)과 제2-1쉬스관(S21)을 통해 제2-1위치(P21)의 정착구(X21)에서 정착되고, 제2텐던(T2)의 다른 일부인 제2-2텐던(T22)은 텐던 분배기구(102')에서 제2텐던(T2)으로부터 나뉘어 제2-2분기튜브(1222)와 제2-2쉬스관(S22)을 통해 제2-2위치(P22)의 정착구(X22)에서 정착된다.

여기서, 제2-1텐던(T21)은 제1텐던(T)의 1/3~2/3 정도의 개수나 단면으로 정해질 수 있으며, 제2-2텐던(T22)는 제1텐던(T)의 나머지로서 2/3~1/3 정도의 개수나 단면으로 정해질 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 제1-1텐던(T11)의 끝단인 제1-1위치(P11)와, 제1-2텐던(T12)의 끝단인 제1-2위치(P12)와, 제2-1텐던(T21)의 끝단인 제2-1위치(P21)와, 제2-2텐던(T22)의 끝단인 제1-2위치(P22)는 콘크리트부(12)의 상면에 위치하게 되며, 내부에 텐던(T11, T12, T21, T22)이 삽입된 상태에서, 텐던(T1, T2)에 인장력을 도입하는 공정에 의해 인장력이 도입된 상태로 고정 정착된다. 여기서, 고정 정착은 다양한 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 텐던의 강연선들을 웨지(wedge)를 이용하여 앵커 헤드에 밀실하게 고정한 후 기 설치된 정착구(X11, X12, X21, X22)에 고정 정착하는 쐐기식 정착 방법을 적용할 수 있다.

콘크리트부(12)가 강재 거더(20)에 합성되면, 제1텐던(T1)은 각각 제1-1위치(P11)와 제1-2위치(P12)에서 제1-1텐던(T11)과 제1-2텐던(T12)을 삽입하는 것에 의해 제1텐던 수용부에 내설된다. 마찬가지로, 제2텐던(T2)은 각각 제2-1위치(P21)와 제2-2위치(P22)에서 제2-1텐던(T21)과 제2-2텐던(T22)을 삽입하는 것에 의해 제2텐던 수용부에 내설된다.

그리고, 콘크리트부(12)의 단부에 위치한 제1텐던(T1)과 제2텐던(T2)의 정착구(X1, X2)에서 인장잭을 설치한 후 인장력을 제1텐던(T1)과 제2텐던(T2)에 도입한 상태로 정착하여, 콘크리트부에 압축 프리스트레스를 도입한다.

도면에 도시되지 않았지만, 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 제1-1텐던(T11)과 제1-2텐던(T12)이 만나는 제1텐던 분배기구(101')의 제1메인 튜브(1101)의 둘레와, 제2-1텐던(T21)과 제2-2텐던(T22)이 만나는 제2텐던 분배기구(102')의 제2메인 튜브(1101)의 둘레에는 보강 부재(150)가 설치되어, 텐던(T1, T2)에 인장력 도입시 발생하는 분력(P1)으로 인한 콘크리트부의 손상을 억제한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 교량용 강합성 거더(2)는, 도12b에 도시된 바와 같이, 제1텐던(T1)과 제2텐던(T2)의 끝단이 콘크리트부(12)의 단부 이외의 제1-1위치(P11), 제1-2위치(P12), 제2-1위치(P21), 제2-2위치(P22)에 배치된다. 이에 따라, 도12b에 도시된 바와 같이, 교량용 프리스트레스트 강합성 거더에 실제로 작용하는 휨 모멘트의 분포(BMDp)에 대응하여 다단 계단 형태로 프리스트레스가 BMDr로 표시된 형태로 도입된다. 이에 따라 제1-1위치(P11)와 제1-2위치(P12) 사이에 배치된 강연선량과 제2-1위치(P21)와 제2-2위치(P22) 사이에 배치된 강연선량을 줄여 보다 경제적인 거더 구현이 가능해진다.

이 뿐만 아니라, 텐던의 고정 정착부를 2개 이상의 다수 위치에 분산 배치하여, 동일한 인장력을 하나의 정착부에서 지지하던 것을 2개 이상의 정착부로 지지하여 정착부에 발생하는 응력 집중을 줄여 콘크리트의 국부적인 인장(인장 균열 등)을 방지하여 보다 높은 콘크리트 품질을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 교량용 강합성 거더(2)는 다음과 같은 공정을 거쳐 제작된다.

단계 1: 강재 거더(20)를 준비한다. 강재 거더(20)의 단면은 다양하게 정해질 수 있으며, 예를 들어, 상부 플랜지와 복부와 하부 플랜지로 이루어진 I자형 단면으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, T자형, U자형 등 다양하게 정해질 수 있다. 또한 이후 제작공정을 위해 강재거더는 양단 지점부가 지지되도록 설치될 수도 있으며 양단 지점부에서 중앙부의 어느 내측 지점 위치에 지지되도록 설치될 수도 있다.

단계 2: 그리고 나서, 강재 거더(20)의 일부를 감싸는 콘크리트부(12)가 차지하는 공간에 철근(미도시)을 배근한다.

단계 3: 그리고 나서, 콘크리트부(12)에 압축 프리스트레스를 도입하는 텐던 수용부를 설치한다.

이를 위하여, 먼저 제1텐던 분배기구(101')와 제2텐던 분배기구(102')를 거더 중앙부로부터 각각 타측과 일측으로 이격된 위치에 배치한다. 제1텐던 분배기구(101')와 제2텐던 분배기구(102')는, 제1쉬스관(S1)과 제2쉬스관(S2)에 대하여 제1-2쉬스관(S12)과 제2-2쉬스관(S22)이 일직선 형태로 배치할 수 있도록, 제1-2분기 튜브(1221, 1222)가 메인 튜브(1011, 1012)와 일직선 형태로 연장된 형태로 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 콘크리트부(12)의 일단(A1)으로부터 제1텐던 분배기구(101')의 제1메인튜브(1101)까지 제1메인 쉬스관(S1)을 연결하고, 제1텐던 분배기구(101')의 제1-1분기튜브(1211)로부터 제1-1위치(P11)까지 제1-1쉬스관(S11)을 연결하고, 제1텐던 분배기구(101')의 제1-2분기튜브(1221)로부터 제1-2위치(P12)까지 제1-2쉬스관(S12)을 연결하여, 제1텐던(T1)의 설치를 위한 제1텐던 수용부의 설치를 완료한다. 도12b에 도시된 바와 같이, 강재 거더(20)를 기준으로 양측에 각각 설치한다.

이와 유사하게, 그리고, 콘크리트부(12)의 타단(A2)으로부터 제2텐던 분배기구(102')의 제2메인튜브(1102)까지 제2메인 쉬스관(S2)을 연결하고, 제2텐던 분배기구(102')의 제2-1분기튜브(1212)로부터 제2-1위치(P21)까지 제2-1쉬스관(S21)을 연결하고, 제1텐던 분배기구(102')의 제2-2분기튜브(1222)로부터 제2-2위치(P22)까지 제2-2쉬스관(S22)을 연결하여, 제2텐던(T1)의 설치를 위한 제2텐던 수용부의 설치를 완료한다. 마찬가지로, 도12b에 도시된 바와 같이, 강재 거더(20)를 기준으로 양측에 각각 설치한다.

정착부의 위치에는 향후 인장력 도입시 정착을 위한 정착구를 미리 설치한다. 이 때, 트럼펫은 정착구의 종류에 따라 설치될 수도 있고 설치되지 않을 수도 있다.

단계 4: 그리고 나서, 강재 거더(20)에 합성될 콘크리트부(12)를 형성하기 위한 거푸집을 설치한다. 거푸집은 강재거더에 매달아 설치할 수도 있으며, 지상 동바리에 의해 지지되도록 설치할 수도 있다.

단계 5: 그리고 나서, 거푸집에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 콘크리트의 강도가 소정의 값에 도달할 때까지 양생시킨다. 그리고, 콘크리트가 충분한 강도로 양생되면 거푸집을 제거한다.

단계 6: 그리고 나서, 제1텐던(T1)을 제1텐던 수용부에 설치한다. 텐던의 설치는 텐던을 구성하는 다수의 강연선을 하나씩 삽입함으로써 이루어진다. 이 때, 제1텐던(T1)은 콘크리트부(12)의 일단(A1)에서 삽입하면, 제1-1위치(P11)와 제1-2위치(P12)에 정해진 강연선 수의 제1-1텐던(T11)과 제1-2텐던(T12)을 정확히 삽입 설치하는 것이 곤란하다.

따라서, 도13a에 도시된 바와 같이, 제1-1위치(P11)의 제1-1쉬스관(S11)으로 제1-1텐던(T11)을 삽입(88)하고, 제1-2위치(P12)의 제1-2쉬스관(S12)으로 제1-2텐던(T22)을 삽입(89)한다. 제1-1쉬스관(S11)과 제1-2쉬스관(S12)으로 삽입된 제1-1텐던(T11)과 제1-2텐던(T12)는 제1텐던 분배기구(101')를 거치면서 제1메인 쉬스관(S1)에서 합쳐진 상태로 콘크리트부(12)의 일단(A1)까지 배치된다. 이를 통해, 제1텐던 수용부에 제1텐던(T1)의 설치가 완료되며, 제1텐던(T1)의 일부인 제1-1텐던(T11)은 제1-1위치(P11)까지 배치되고, 제1텐던(T1)의 다른 일부인 제1-2텐던(T12)는 제1-2위치(P12)까지 배치된다. 여기서, 텐던 분배 기구(101')는 서로 다른 2개의 쉬스관(S11, S12)에 삽입되는 제1-1텐던(T11)과 제1-2텐던(T12)을 하나의 메인 통로(1221)로 합쳐지게 하는 역할을 한다.

마찬가지로, 도13b에 도시된 바와 같이, 제2-1위치(P21)의 제2-1쉬스관(S21)으로 제2-1텐던(T21)을 삽입(88)하고, 제2-2위치(P22)의 제2-2쉬스관(S22)으로 제2-2텐던(T22)을 삽입(89)한다. 제2-1쉬스관(S21)과 제2-2쉬스관(S22)으로 삽입된 제2-1텐던(T21)과 제2-2텐던(T22)는 제2텐던 분배기구(102')를 거치면서 제2메인 쉬스관(S2)에서 합쳐진 상태로 콘크리트부(12)의 타단(A2)까지 삽입된다. 이를 통해, 제2텐던 수용부에 제2텐던(T2)의 설치가 완료되며, 제2텐던(T2)의 일부인 제2-1텐던(T21)은 제2-1위치(P21)까지 배치되고, 제2텐던(T1)의 다른 일부인 제2-2텐던(T22)는 제2-2위치(P22)까지 배치된다. 마찬가지로, 텐던 분배 기구(102')는 서로 다른 2개의 쉬스관(S21, S22)으로부터 삽입되는 제2-1텐던(T21)과 제2-2텐던(T22)을 하나의 메인 통로(1222)로 합쳐지게 하는 역할을 한다. 즉, 본 발명에 따른 텐던 분배 기구는, 강연선의 삽입 방향에 따라, 메인 통로를 통과하는 하나의 텐던을 2개 이상의 분기 통로(또는 쉬스관)으로 나누는 역할을 할 뿐만 아니라, 2개 이상의 분기 통로(또는 쉬스관)을 통과하는 2개 이상의 텐던을 하나의 메인 통로로 합쳐지게 하는 역할을 한다.

그 다음, 콘크리트의 상면에 드러난 제1-1위치(P11)에서 제1-1텐던(T11)을 앵커헤드와 웨지(wedge) 등을 이용하여 정착구에 고정시킨다. 제1-2위치(P12)에서 제1-2텐던(T12), 제2-1위치(P21)에서 제2-1텐던(T21), 제2-2위치(P22)에서 제2-2텐던(T22) 등도 같은 방법으로 앵커헤드와 웨지 등을 이용하여 정착구에 고정시킨다. 이에 따라, 콘크리트 상면의 제1-1위치(P11), 제1-2위치(P12), 제2-1위치(P21), 제2-2위치(P22)는 텐던(T1, T2)의 단부를 고정시키는 고정 정착구로서의 역할을 하게 된다.

단계 7: 그리고 나서, 콘크리트부(12)의 일단(A1)에 제1텐던(T1)의 끝단에 설치된 정착부(90)에서, 인장잭으로 제1텐던(T1)을 잡아당기는 인장력을 도입한다. 제1텐던(T1)에 인장잭으로 인장력을 도입하면서, 제1-1텐던(T11)과 제1-2텐던(T12)에도 인장력이 도입되고, 인장력이 도입된 상태에서 정착부(90)에서 제1텐던(T1)을 정착한다.

그리고, 콘크리트부(12)의 타단(A2)에 제2텐던(T2)의 끝단과 연결되게 정착부(90)를 설치하고, 인장잭으로 제2텐던(T2)을 잡아당기는 인장력을 도입한다. 하나의 다발인 제2텐던(T2)에 인장잭으로 인장력을 도입하면서, 제2-1텐던(T21)과 제2-2텐던(T22)에도 인장력이 도입되고, 인장력이 도입된 상태에서 정착부(90)에서 제2텐던(T2)을 정착한다.

이를 통해, 거더의 중앙부에는 2개씩의 제1텐던(T1)과 제2텐던(T2)에 의해 압축 프리스트레스가 가장 크게 도입되고, 제1-1위치~제1-2위치의 구간 및 제2-1위치~제2-2위치의 구간에서는 하나씩의 제2텐던(T2)과 제1텐던(T1) 및 제1-2텐던(T12) 또는 제2-2텐던(T22)에 의해 압축 프리스트레스가 도입되며, 거더 타단(A2)~ 제1-2위치(P12)의 구간 및 거더 일단(A1)~제2-2위치(P22)의 구간은 하나씩의 제2텐던(T2)과 제1텐던(T1)에 의해 압축 프리스트레스가 도입된다.

따라서, 제1텐던(T1)과 제2텐던(T2)의 긴장 및 정착에 의해 콘크리트부(12)에 도입된 프리스트레스에 의해 지지되는 휨 모멘트(BMDp)는, 도12b에 도시된 바와 같이, 불필요한 도입량을 줄여 다단의 계단 형태로 형성하는 것이 가능해지며, 이를 통해, 콘크리트부(12)에 공용 중 작용하는 휨 모멘트(BMDr)에 부합하는 크기 분포로 보다 정교하게 압축 프리스트레스를 도입하는 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 각 텐던(T1, T2)의 고정 정착부(P11, P12; P21, P22)를 종방향으로 이격된 2개의 위치에서 형성하는 대신에, 도면에 도시되지 않았지만, 각 텐던(T1, T2)의 고정 정착부(P11, P12; P21, P22)를 종방향으로 이격된 3개 이상의 위치에서 형성하는 경우에는 도12b에 도시된 것에 비하여 보다 더 공용중 작용하는 휨 모멘트(BMDr)와 보다 근접한 형태로 휨 모멘트를 저항하는 압축 프리스트레스를 도입할 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

도면에 예시된 실시예에서는 I자형 단면의 강재 빔(11)과 콘크리트부(12)가 합성된 강합성 거더의 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, U자 단면 등 다양한 단면의 강재 빔과 콘크리트부가 합성된 강합성 거더에 적용될 수 있으며, 강재 빔과 합성되지 않은 철근 콘크리트 거더에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명은 종방향으로 연장된 콘크리트부를 포함하고 텐던에 의해 프리스트레스가 도입되는 교량용 프리스트레스트 거더에 대해서는 모두 적용 가능하다.

1: 교량용 프리스트레스트 콘크리트 거더 2: 교량용 강합성 거더
12: 콘크리트부 20: 강재 거더
100, 101, 102, 101', 102',...: 텐던 분배 기구
110: 메인 튜브 110p: 메인 통로
121: 제1분기튜브 121p: 제1분기통로
122: 제2분기튜브 122p: 제2분기통로
130, 130": 안내 부재 140: 응력집중 방지부재
150: 보강 부재 160: 안내 유도판
260: 안내 삽입체 170: 연결 부재

Claims (26)

1. 교량용 거더의 콘크리트부에 매립 설치되어 텐던을 분배하는 텐던 분배 기구로서,
   하나의 메인 통로를 형성하는 메인 튜브와;
   상기 메인 통로와 연통하고 상기 메인 통로를 통과한 텐던의 일부가 통과하는 제1분기통로를 형성하는 제1분기튜브 및 상기 메인 통로를 통과한 텐던의 일부가 통과하는 제2분기통로를 형성하는 제2분기튜브를 포함하는 분기 튜브를;
   포함하여 구성되고, 상기 콘크리트부에 매립 설치된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 분기 튜브의 끝단과 쉬스관을 연결하는 연결 부재를;
   더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 텐던 분배 기구의 외주면과 내주면 중 어느 하나 이상에는 돌기가 다수 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1분기튜브의 외주면과 상기 제2분기튜브의 외주면의 사이 공간을 채우는 응력집중 방지부재가 구비된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 텐던 분배 기구의 둘레에 상기 메인 튜브의 팽창하려는 힘을 저항하도록 상기 텐던 분배 기구의 외주면과 이격되게 둘러싸도록 설치된 보강 부재를;
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 텐던 분배 기구는, 상기 제1분기튜브와 상기 제2분기튜브를 동시에 관통하는 가상 평면을 기준으로 절단된 형태의 제1세그먼트와 제2세그먼트로 각각 성형되고, 상기 제1세그먼트와 상기 제2세그먼트를 결합하여 제작되는 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 메인 튜브와 상기 제1분기튜브가 이루는 각도와, 상기 메인 튜브와 상기 제2분기튜브가 이루는 각도 중 어느 하나 이상은 상기 메인 튜브의 축선 방향에 대하여 2.5도 내지 10도를 이루는 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제2분기튜브는 상기 메인튜브와 일직선 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1분기튜브는 상기 제2분기튜브에 대하여 예각을 이루며 연장 형성된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 텐던 분배 기구는 상기 콘크리트부의 단부에 매립 설치되고, 상기 메인 튜브는 상기 콘크리트부의 단부에 설치된 정착부에 연결되고, 상기 제1분기튜브 및 상기 제2분기튜브는 상기 콘크리트부에 매립되는 제1쉬스관 및 제2쉬스관에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 통로의 내부에 삽입과 인출이 가능하게 형성되고, 상기 제1분기통로와 상기 제2분기통로와 연통되는 위치에 중공홀이 형성되고, 상기 중공홀의 사이로부터 상기 메인 통로를 따라 연장된 격판이 구비된 안내 삽입체를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 통로의 일부 이상의 길이에서 상기 메인 통로의 축선 방향에 수직한 횡단면을 분할하여, 상기 메인 통로의 상기 횡단면의 일부와 상기 제1분기통로가 연통되고, 상기 메인 통로의 상기 횡단면의 다른 일부와 상기 제2분기통로가 연통되도록 상기 메인 튜브 내에 결합된 안내부재를;
    더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 안내 부재는 상기 제1분기통로와 상기 제2분기통로가 분기되는 분기 위치로부터 상기 메인통로를 따라 연장된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 안내 부재는 상기 메인 튜브의 길이 방향을 따라 이격된 2개 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
    
14. 제 11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안내 부재에는 다수의 구멍이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
    
15. 제 11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 통로에 삽입과 인출 가능하게 형성되어, 상기 메인 통로에 삽입된 상태에서 상기 제1분기통로와 상기 제2분기통로와 연통하는 단면으로 상기 메인 통로를 분할하는 안내 유도판을;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
    
16. 제 8항에 있어서,
    상기 메인튜브는 입구로부터 축선 방향을 따라 단면이 원형으로 연장되는 입구 영역(iA)이 형성되고;
    상기 제1분기튜브와 상기 제2분기튜브는 끝단으로부터 단면이 각각 원형으로 연장되는 끝단 영역(eA)이 형성되되;
    상기 입구 영역과 상기 끝단 영역의 사이에서 상기 메인 튜브와 상기 제1분기튜브 및 상기 제2분기튜브가 연결되는 연결 영역(mA)이 형성되며, 상기 연결 영역(mA)에서의 상기 메인 튜브는 원형 단면에서 타원형 단면으로 점진적으로 변화하고, 상기 제1분기튜브 및 상기 제2분기튜브와 연결되는 위치에서의 상기 메인 튜브의 상기 타원형 단면의 단반경은 상기 제1분기튜브 및 상기 제2분기튜브의 직경과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
    
    
17. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 텐던 분배 기구는 상기 콘크리트부의 단부 이외의 위치에 매립 설치되고, 상기 메인 튜브는 상기 콘크리트부의 단부까지 연장된 메인 쉬스관에 연결되고, 상기 제1분기튜브 및 상기 제2분기튜브는 제1쉬스관 및 제2쉬스관에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 텐던 분배 기구.
    
18. 강재 거더와 콘크리트부가 합성된 강합성 거더로서,
    강재 거더와;
    상기 강재 거더와 일체가 되게 합성되고 철근이 배근된 콘크리트부와;
    상기 콘크리트부의 일단으로부터 거더 중앙부와 타단의 사이에 위치한 서로 다른 제1-1위치 및 제1-2위치까지 연장되도록 배치되되, 상기 일단을 통과하는 강연선들의 일부인 제1-1텐던은 상기 제1-1위치까지 연장되고, 상기 일단을 통과하는 강연선들의 다른 일부인 제1-2텐던은 상기 제1-2위치까지 연장되게 배치되며, 상기 콘크리트부에 내설된 제1텐던과;
    상기 콘크리트부의 타단으로부터 거더 중앙부와 일단의 사이에 위치한 서로 다른 제2-1위치 및 제2-2위치까지 연장되도록 배치되되, 상기 타단을 통과하는 강연선들의 일부인 제2-1텐던은 상기 제2-1위치까지 연장되고, 상기 타단을 통과하는 강연선들의 다른 일부인 제2-2텐던은 상기 제2-2위치까지 연장되게 배치되며, 상기 콘크리트부에 내설된 제2텐던과;
    상기 콘크리트부의 중앙부로부터 타단을 향하여 이격된 위치의 상기 콘크리트부 내에 매립되게 설치되되, 하나의 제1메인 통로를 형성하는 제1메인 튜브와, 상기 제1메인 통로와 연통하는 제1-1분기통로를 형성하는 제1-1분기튜브 및 상기 제1메인 통로와 연통하는 제1-2분기통로를 형성하는 제1-2분기튜브를 구비한 제1텐던 분배 기구를 포함하여, 상기 제1텐던을 상기 콘크리트부 내에서 수용하는 제1텐던 수용부와;
    상기 콘크리트부의 중앙부로부터 일단을 향하여 이격된 위치의 상기 콘크리트부 내에 매립되게 설치되되, 하나의 제2메인 통로를 형성하는 제2메인 튜브와, 상기 제2메인 통로와 연통하는 제2-1분기통로를 형성하는 제2-1분기튜브 및 상기 제2메인 통로와 연통하는 제2-2분기통로를 형성하는 제2-2분기튜브를 구비한 제2텐던 분배 기구를 포함하여, 상기 제2텐던을 상기 콘크리트부 내에서 수용하는 제2텐던 수용부를;
    포함하여 구성되어, 상기 제1텐던과 상기 제2텐던에 인장력이 도입된 상태로 정착되어 상기 콘크리트부에 압축 프리스트레스가 도입되는 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더.
    
19. 제 18항에 있어서,
    상기 제1텐던 수용부는,
    상기 콘크리트부의 일단으로부터 상기 제1메인 튜브를 연결하는 제1메인 쉬스관과, 상기 콘크리트부의 타단과 상기 제1텐던 분배 기구 사이의 제1-1위치로부터 상기 제1-1분기 튜브를 연결하는 제1-1쉬스관과, 상기 콘크리트부의 타단과 상기 제1텐던 분배 기구 사이의 제1-2위치로부터 상기 제1-2분기 튜브를 연결하는 제1-2쉬스관을 포함하는 제1쉬스관을 더 포함하고;
    상기 제2텐던 수용부는,
    상기 콘크리트부의 타단으로부터 상기 제2메인 튜브를 연결하는 제2메인 쉬스관과, 상기 콘크리트부의 일단과 상기 제2텐던 분배 기구 사이의 제2-1위치로부터 상기 제2-1분기 튜브를 연결하는 제2-1쉬스관과, 상기 콘크리트부의 타단과 상기 제2텐던 분배 기구 사이의 제2-2위치로부터 상기 제2-2분기 튜브를 연결하는 제2-2쉬스관을 포함하는 제2쉬스관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더.
    
20. 제 18항에 있어서,
    상기 제1텐던 분배 기구와 상기 제2텐던 분배 기구 중 어느 하나 이상은 외주면과 내주면 중 어느 하나 이상에 돌기가 다수 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더.
    
21. 제 18항에 있어서,
    상기 제1-1분기튜브의 외주면과 상기 제1-2분기튜브의 외주면의 사이 공간을 채우는 응력집중 방지부재가 구비된 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더.
    
22. 제 18항에 있어서,
    상기 제1텐던 분배 기구의 둘레에 상기 제1메인 튜브의 팽창하려는 힘을 저항하도록 상기 제1텐던 분배 기구의 외주면과 이격되게 둘러싸도록 설치된 보강 부재를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더.
    
23. 제 18항에 있어서,
    상기 제1텐던 분배 기구는, 상기 제1-1분기튜브와 상기 제1-2분기튜브를 동시에 관통하는 가상 평면을 기준으로 절단된 형태의 제1세그먼트와 제2세그먼트로 각각 성형되고, 상기 제1세그먼트와 상기 제2세그먼트를 결합하여 제작되는 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더.
    
24. 제 18항에 있어서,
    상기 제1메인 튜브와 상기 제1-1분기튜브가 이루는 각도와, 상기 제1메인 튜브와 상기 제1-2분기튜브가 이루는 각도 중 어느 하나 이상은 상기 제1메인 튜브의 축선 방향에 대하여 2.5도 내지 10도를 이루는 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더.
    
25. 제 18항에 있어서,
    상기 제1-2분기튜브는 상기 제1메인튜브와 일직선 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1-1분기튜브는 상기 제1-2분기튜브에 대하여 예각을 이루며 연장 형성된 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더.
    
26. 강재 거더와 콘크리트부가 합성된 강합성 거더의 제작 방법으로서,
    강재 거더를 준비하는 강재거더 준비단계와;
    강재 거더의 일부를 감싸는 콘크리트부에 철근을 배근하는 철근배근단계와;
    하나의 제1메인 통로를 형성하는 제1메인 튜브와, 상기 제1메인 통로와 연통하는 제1-1분기통로를 형성하는 제1-1분기튜브 및 상기 제1메인 통로와 연통하는 제1-2분기통로를 형성하는 제1-2분기튜브를 구비한 제1텐던 분배 기구를 준비하여, 상기 제1텐던 분배 기구를 상기 콘크리트부의 중앙부로부터 타단을 향하여 이격된 상기 콘크리트부 내부의 위치에 설치하는 제1텐던 분배 기구 설치단계와;
    하나의 제2메인 통로를 형성하는 제2메인 튜브와, 상기 제2메인 통로와 연통하는 제2-1분기통로를 형성하는 제2-1분기튜브 및 상기 제2메인 통로와 연통하는 제2-2분기통로를 형성하는 제2-2분기튜브를 구비한 제2텐던 분배 기구를 준비하여, 상기 제2텐던 분배 기구를 상기 콘크리트부의 중앙부로부터 일단을 향하여 이격된 위치의 상기 콘크리트부 내부의 위치에 설치하는 제2텐던 분배 기구 설치단계와;
    제1메인쉬스관을 상기 콘크리트부의 일단으로부터 상기 제1메인 튜브와 연결하고, 상기 콘크리트부의 타단과 상기 제1텐던 분배 기구 사이의 제1-1위치로부터 상기 제1-1분기 튜브에 상기 제1-1쉬스관을 연결하고, 상기 콘크리트부의 타단과 상기 제1텐던 분배 기구 사이의 제1-2위치로부터 상기 제1-2분기 튜브에 제1-2쉬스관을 연결하는 제1쉬스관 설치단계와;
    제2메인 쉬스관을 상기 콘크리트부의 타단으로부터 상기 제2메인 튜브를 연결하고, 상기 콘크리트부의 일단과 상기 제2텐던 분배 기구 사이의 제2-1위치로부터 상기 제2-1분기 튜브와 제2-1쉬스관을 연결하고, 상기 콘크리트부의 일단과 상기 제2텐던 분배 기구 사이의 제2-2위치로부터 상기 제2-2분기 튜브와 제2-2쉬스관을 연결하는 제2쉬스관 설치단계와;
    상기 콘크리트부를 형성하기 위한 거푸집을 설치하는 거푸집 설치단계와;
    상기 거푸집에 굳지않은 콘크리트를 타설하여 콘크리트를 양생하는 콘크리트 형성단계와;
    상기 콘크리트가 충분한 강도로 양생되면 상기 거푸집을 제거하는 거푸집 제거단계와;
    상기 제1-1위치로부터 상기 제1-1쉬스관과 상기 제1텐던 분배 기구와 상기 제1메인쉬스관을 관통하도록 제1텐던의 일부를 삽입하고, 상기 제1-2위치로부터 상기 제1-2쉬스관과 상기 제1텐던 분배 기구와 상기 제1메인쉬스관을 관통하도록 제1텐던의 나머지 일부를 삽입하는 제1텐던 설치단계와;
    상기 제2-1위치로부터 상기 제2-1쉬스관과 상기 제2텐던 분배 기구와 상기 제2메인쉬스관을 관통하도록 제2텐던의 일부를 삽입하고, 상기 제2-2위치로부터 상기 제2-2쉬스관과 상기 제2텐던 분배 기구와 상기 제2메인쉬스관을 관통하도록 제2텐던의 나머지 일부를 삽입하는 제2텐던 설치단계와;
    상기 콘크리트부의 일단으로부터 상기 제1텐던을 잡아당기는 인장력을 도입한 상태로 정착하고, 상기 콘크리트부의 타단으로부터 상기 제2텐던을 잡아당기는 인장력을 도입한 상태로 정착하여, 상기 콘크리트부에 압축 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스 도입단계를;
    포함하여 구성되되,
    상기 제1텐던 분배 기구와 제2텐던 분배 기구는 제 1항 내지 제8항의 어느 한 항의 텐던 분배 기구로 구성된 것을 특징으로 하는 교량용 강합성 거더의 제작 방법.
    
    

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