KR102057200B1 - 프리텐션 psc 거더 제작방법 및 프리텐션 psc 거더 제작 시스템 - Google Patents

프리텐션 psc 거더 제작방법 및 프리텐션 psc 거더 제작 시스템 Download PDF

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Abstract

프리텐션 PSC 거더 제작방법이 개시된다. 본 발명에 따른 프리텐션 PSC 거더 제작방법은, 제작될 프리텐션 거더의 길이에 대응되도록 저면 거푸집과 반력대를 설치하고, 강연선을 상기 저면 거푸집의 상부에 다수 배치하는 단계, 자중 및 활하중에 의한 최대 휨 모멘트에 저항할 수 있는 제1 프리텐션력을 강연선에 가하여 프리텐션 거더의 중앙부를 형성하는 제1 거더 제작단계, 제1 거더의 양측면에 마련되며, 제1 프리텐션력 보다 저감된 제n 프리텐션력을 가하여 형성되는 제n 거더 제작단계를 포함한다.

Description

프리텐션 PSC 거더 제작방법 및 프리텐션 PSC 거더 제작 시스템{PRE-TENSION PSC GIRDER MANUFACTURING METHOD AND PRE-TENSION PSC GIRDER MANUFACTURING SYSTEM}
본 발명은 프리텐션 PSC 거더 제작방법 및 프리텐션 PSC 거더 제작 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리텐션 방식의 PSC 거더에 도입되는 긴장력을 PSC 거더의 중심에서부터 단부로 갈수록 단계적으로 조절할 수 있는, 프리텐션 PSC 거더 제작방법 및 프리텐션 PSC 거더 제작 시스템에 관한 발명이다.
일반적으로 교량은 그 구조형식에 따라 거더교, 트러스교, 아치교, 현수교, 라멘교 등으로 구분되며, 시공성 및 경제성의 이유로 거더교 형식의 교량이 많이 이용되고 있다. 거더교는 거더(Girder)에 의해 교량의 하중이 직접 교량 하부구조물에 전달되도록 하는 교량으로, 거더로서 대표적으로 사용되고 있는 것은 PSC(Pre-stressed Concrete)거더이다.
PSC 거더는 텐던에 긴장력을 도입한 후 콘크리트를 타설하여 거더를 제작하는 프리텐션(Pre-tension)방식과, 콘크리트를 먼저 타설하고 내부에 배치된 쉬스관에 텐던을 삽입하여 긴장력을 도입하는 포스트텐션(Post-tension)방식으로 구분된다.
프리텐션 방식으로 제작되는 PSC 거더는 포스트텐션 방식에서 필수적인 정착구, 정착구 주변 철근 보강, 쉬스관 및 그라우팅 등을 하지 않아 PSC 거더를 구성하는 재료가 단순하고, 시공이 간편한 장점이 있다.
그러나 프리텐션 거더는 포스트 텐션 거더에 비해 텐던 배치가 자유롭지 못하기 때문에 일반적으로 도 1a 처럼 거더 하면에 텐던을 직선 배치하게 된다. 직선으로 배치된 강연선은 단부 구간에 프리텐션 긴장재의 전달길이 구간을 제외하면 거의 전구간에 동일한 긴장력을 가지게 된다. 따라서 거더 중앙부에 발생하는 외력(자중, 차량하중 등)에 의해 발생하는 모멘트에 대응하도록 긴장력을 도입할 경우, 도 1b와 같이 단부 상면에 과도한 인장응력이 발생하여 균열이 발생하게 된다.
이러한 프리텐션 거더의 문제를 해결하기 위해 도 2a와 같이 거더 단부 하면에 배치된 강연선의 일부를 콘크리트에 부착되지 않게 강연선에 디본딩(debonding) 처리(강연선을 파이프 또는 테이프 등을 감싸 강연선과 콘크리트의 부착이 이루어지지 않게 함)를 함으로써 거더 단부 상면의 인장응력을 줄이는 방법을 취하거나, 거더 상면에서 긴장력을 도입하여 반대방향 프리스트레스에 의해 발생한 압축응력(하향력)으로 과도한 프리스트레스 인장력을 상쇄시키는 방법을 사용한다.
부분적으로 부착 안된 강연선의 비율인 비부착율을 크게 적용하면 거더 간부 상단에 작용하는 인장응력을 용이하게 제어할 수 있으나, 국내외 설계기준에서는 부착된 강연선의 정착강도가 PSC 거더의 단부구역에서 전단강도에 기여하는 주요인 중 하나이기 때문에 비부착율을 제한하고 있다. 예를 들어, 국내 설계기준인 "도로교 설계기준(한계상태설계법), 2015"에 따르면 부분적으로 부착 안된 강연선 수는 총 강연선 수의 25%를 넘지 않도록 규정하고 있다.
한편, 거더 단부 상면에 프리스트레스에 의한 압축력을 도입할 경우 단부 상면에 압축력을 저감시킬 수 있는 반면 거더 중앙부 하면에서는 상면 배치된 강연선에 의한 인장응력이 발생하기 때문에 이를 상쇄시키기 위해 거더 하면에 배치한 강연선의 양을 증가시켜야 하기 때문에 전체 강연선의 양이 증가되어 비경제적인 거더가 제작되게 된다.
또한, 부분적으로 부착 안 된 강연선은 콘크리트와 부착되지 않기 때문에 강연선에 부식의 우려가 있으며, 이로 인한 콘크리트의 손상을 방지하기 위해 추가적인 방수 조치를 수행하여야 한다.
한편, 프리텐션 구조물에서는 강연선이 정착되는 거더의 단부에는 도 3과 같이 다양한 균열이 발생하며, 이에 대한 국내외 많은 연구보고가 있다. 이러한 균열은 거더의 단부가 강연선의 프리스트레스 힘이 콘크리트로 전이되는 부분에 해당하기 때문이며, 얇은 단면을 가진 프리텐션 거더의 경우 프리스트레스 힘의 증가와 거더의 형고가 커질수록 그 균열은 심해지는 경향을 가진다. 이러한 균열은 철근의 부식, 팽창 등에 의해 거더 내하력에 악영향을 미친다.
대한민국 등록특허 제10-1144569호(2012.05.11)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 프리텐션 방식의 PSC 거더에 도입되는 긴장력을 PSC 거더의 중심에서부터 단부로 갈수록 단계적으로 저감할 수 있도록 하는, 프리텐션 PSC 거더 제작방법 및 프리텐션 PSC 거더 제작 시스템을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프리텐션 PSC 거더 제작방법은, 제작될 프리텐션 거더의 길이에 대응되도록 저면 거푸집과 반력대를 설치하고, 강연선을 상기 저면 거푸집의 상부에 다수 배치하는 단계; 상기 프리텐션 거더의 자중 및 활하중에 의한 최대 휨 모멘트에 저항할 수 있는 제1 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 프리텐션 거더의 중앙부를 형성하는 제1 거더부 제작단계; 상기 제1 거더부의 양측면에 마련되며, 상기 제1 프리텐션력 보다 저감된 제2 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 형성되는 제2 거더부 제작단계; 상기 제2 거더부의 양 측면에 마련되며, 상기 제2 프리텐션력 보다 저감된 제3 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 형성되는 제3 거더부 제작단계; 및 제n-1 거더부의 양 측면에 마련되며, 제n-1 프리텐션력 보다 저감된 제n 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 형성되는 제n 거더부 제작단계;를 포함하며, 상기 제1 내지 제n 거더부 제작단계는, 제작될 프리텐션 거더의 길이에 대응하는 거푸집을 설치하고, 각 단계에 해당하는 프리텐션력을 가한 후, 콘크리트를 타설 및 양생한 후, 프리텐션 거더의 길이에 대응하는 거푸집을 한번에 탈형하며, 상기 프리텐션 거더의 프리스트레스에 의한 휨 모멘트는 상기 프리텐션 거더의 양 단부에서 상기 프리텐션 거더의 중앙부로 갈수록 점차 계단형으로 증가하다가 상기 제1 거더부 부분에서 가장 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 거더부 내지 제n 거더부의 각 길이는 상기 제1 거더부의 길이보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 제n 거더부 제작단계에서, 상기 제n 거더부는 상기 프리텐션 거더의 단부에 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 제n 거더부 제작단계에서, 상기 제n-1 프리텐션력 보다 저감된 제n 프리텐션력을 가하는 대신 부분적으로 부착 안된 강연선을 적용하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리텐션 PSC 거더는 상기 프리텐션 PSC 거더 제작방법으로 형성된다.
본 발명에 따르면, 프리텐션 거더에 작용하는 외력에 의한 포물선 형태의 벤딩 모멘트에 대응하도록 프리텐션력을 저감시키면서 프리텐션 거더의 단부로 갈수록 프리텐션력을 작게 단계적으로 마련함으로써, 상부 강연선을 설치하지 않고도 구조적으로 안전한 프리텐션 거더를 형성하면서 동시에 프리텐션 거더 단부 상면의 인장응력을 효율적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 거더부의 프리텐션 강연선 전체가 콘크리트와 부착하도록 하여 강연선이 정착강도를 발휘하도록 함으로써 프리텐션 거더 단부에 작용하는 전단력에 효과적으로 대응할 수 있음은 물론, 프리텐션 거더 단부에서 저감된 긴장력을 도입하여 프리텐션 거더 단부의 균열을 효과적으로 제어할 수 있다.
도 1a는 종래기술에 따른 프리텐션 거더를 나타내는 개략도,
도 1b는 도 1a에 따른 프리텐션 거더의 벤딩 모멘트 다이어그램을 나타내는 개략도이며,
도 2a는 종래기술에 따른 상부배치 강연선과 디본딩 강연선이 배치된 프리텐션 거더를 나타내는 개략도이며,
도 2b 및 도 2c는 도 2a에 따른 프리텐션 거더의 벤딩 모멘트 다이어그램을 나타내는 개략도이며,
도 3은 종래기술에 따른 프리텐션 거더의 단부의 균열을 나타내는 도면이며,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 프리텐션 거더의 원리를 나타내는 개략도이며,
도 5a 내지 도 5g는 본 발명에 따른 프리텐션 PSC 거더 제작방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프리텐션 PSC 거더 제작방법을 상세하게 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 프리텐션 거더의 원리를 나타내는 개략도이며, 도 5a 내지 도 5g는 본 발명에 따른 프리텐션 PSC 거더 제작방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 프리텐션 거더는 제1 거더부(예를 들어, 100% Prestress부), 제2 거더부(예를 들어, 70% Prestress부), 제3 거더부(예를 들어, 50% Prestress부), 제n 거더부(예를 들어, m% Prestress부)를 포함한다. 본 발명에 따른 프리텐션 거더의 하부에는 강연선이 배치된다. 강연선은 프리텐션 거더의 폭 방향으로 단층으로 배치되거나 다층으로 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 프리텐션 거더는 프리텐션 거더의 자중 및 교통하중과 같은 활하중에 의한 최대 휨모멘트에 저항할 수 있는 최대 프리텐션력(100% Prestress)을 제1 거더부의 강연선에 인가하여 제1 거더부(예를 들어, 100% Prestress부)를 형성한다. 여기서, 100% Prestress란, 프리텐션 거더의 중앙부에 자중과 외력에 의한 최대 휨모멘트에 저항할 수 있도록 인가되는 최대 프리텐션력을 의미한다.
제2 거더부(예를 들어, 70% Prestress부)는 제1 거더부(예를 들어, 100% Prestress부)에 인가된 최대 프리텐션력의 70%에 해당하는 프리텐션력을 제2 거더부의 강연선에 인가하여 제2 거더부(예를 들어, 70% Prestress부)를 형성한다. 제2 거더부는 70% Prestress부로 예시하였지만, 제1 거더부(예를 들어, 100% Prestress부)에 인가된 최대 프리텐션력의 80% 혹은 60%로 할 수 있으며, 제2 거더부의 프리텐션력은 70% 한정되지 않는다.
제3 거더부(예를 들어, 50% Prestress부)는 제1 거더부(예를 들어, 100% Prestress부)에 인가된 최대 프리텐션력의 50%에 해당하는 프리텐션력을 제3 거더부의 강연선에 인가하여 제3 거더부(예를 들어, 50% Prestress부)를 형성한다. 제3 거더부는 50% Prestress부로 예시하였지만, 제1 거더부(예를 들어, 100% Prestress부)에 인가된 최대 프리텐션력의 40% 혹은 60%로 할 수 있으며, 제3 거더부의 프리텐션력은 50% 한정되지 않는다.
제n 거더부(예를 들어, m% Prestress부)는 제1 거더부(예를 들어, 100% Prestress부)에 인가된 최대 프레텐션력의 m%에 해당하는 프리텐션력을 제n 거더부의 강연선에 인가하여 제n 거더부(예를 들어, m% Prestress부)를 형성한다. 제n 거더부는 가장 작은 프리텐션력이 인가되는 거더부이다.
도 4b를 참조하면, 프리스트레스에 의한 모멘트는 프리텐션 거더의 양단으로부터 중앙부인 제1 거더부로 갈수록 계단식으로 증가하며, 제1 거더부에서 최대 프리스트레스에 의한 휨 모멘트가 발생하도록 가해진다.
프리텐션 거더의 자중 및 차량 하중과 같은 하중에 의해 발생할 수 있는 최대 휨 모멘트도가 자중 및 차량 하중에 의한 모멘트로 예시되었으며, 본 발명에 따른 프리텐션 거더의 최종 모멘트는 프리스트레스에 의한 모멘트와 자중 및 차량 하중에 의한 모멘트의 합으로서, 허용응력 내에 위치하게 된다.
도 5a 내지 도 5g를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리텐션 PSC 거더 제작방법은, 제작될 프리텐션 거더의 길이에 대응되도록 저면 거푸집과 반력대를 설치하고, 강연선을 상기 저면 거푸집의 상부에 다수 배치하는 단계; 자중 및 활하중에 의한 최대 휨 모멘트에 저항할 수 있는 제1 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 프리텐션 거더의 중앙부를 형성하는 제1 거더부 제작단계; 상기 제1 거더부의 양측면에 마련되며, 상기 제1 프리텐션력 보다 저감된 제2 프리텐션력을 강연선에 가하여 형성되는 제2 거더부 제작단계; 상기 제2 거더부의 양 측면에 마련되며, 상기 제2 프리텐션력 보다 저감된 제3 프리텐션력을 강연선에 가하여 형성되는 제3 거더부 제작단계; 및 제n-1 거더부의 양 측면에 마련되며, 제n-1 프리텐션력 보다 저감된 제n 프리텐션력을 강연선에 가하여 형성되는 제n 거더부 제작단계;를 포함한다.
도 5a와 같이, 저면 거푸집(10)은 제작될 프리텐션 거더(100)의 하부를 형성하는 거푸집으로, 저면 거푸집(10)으로부터 미리 설정된 높이에 강연선(30)이 배치된다.
강연선(30)은 단층으로 여러 개가 배치될 수 있으며, 복층으로 배치될 수 있다.
강연선(30)은 수직으로 설치되는 반력대(20) 및 반력대(20)에 연결된 실린더(미도시)의 동작에 의해 인장된다.
제작될 프리텐션 거더(100)의 길이에 대응되도록 저면 거푸집(10)과 반력대(20)를 설치하고, 강연선(30)을 상기 저면 거푸집의 상부에 다수 배치하는 단계는, 공장 또는 현장에서 그 제작이 이루어질 수 있다. 이 단계는 제1 거더부(110)를 제작하기 위한 부재들을 배치하는 단계이다.
제1 거더부 제작단계는, 프리텐션 거더(100)의 자중 및 활하중에 의한 프리텐션 거더(100)의 최대 휨 모멘트에 저항할 수 있는 제1 프리텐션력을 강연선(30)에 가하여 프리텐션 거더(100)의 중앙부를 형성하는 단계이다.
여기서 제1 프리텐션력은 프리텐션 거더(100)의 자중 및 활하중에 의한 프리텐션 거더(100)의 최대 휨 모멘트에 저항할 수 있는 최대 프리텐션력으로 도 4a에서 100% Prestress를 의미한다.
제1 거더부(110)는 최대 프리텐션력에 저항하고 프리텐션 거더(100)의 안전성을 확보하기 위한 길이로 마련된다.
즉, 제1 거더부(110)는 프리텐션 거더(100)의 중앙부를 형성하며, 여기서 중앙부란 전체 프리텐션 거더(100)의 가운데 부분으로 프리텐션 거더(100)의 정정/부정정 여부, 하중의 종류 등에 따라 길이가 상이할 수 있다.
제1 거더부(110)는 도 5c와 같이 제1 거더부(110)를 형성하기 위한 제1 거더부 거푸집(110')을 설치하고, 최대 프리텐션력을 잭킹장치로 강연선(30)에 인가하여 강연선(30)을 긴장하고 제1 거더부 거푸집(110')에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제1 거더부 거푸집(110')을 탈형함으로써 형성된다.
제2 거더부 제작단계는, 최대 프리텐션력인 100% Prestress 보다 저감된 제2 프리텐션력을 가하여 형성되며, 제2 거더부(120)는 제1 거더부(110)의 양측에 형성된다.
제2 거더부(120)는 도 5d와 같이 제2 거더부(120)를 형성하기 위한 제2 거더부 거푸집(120')를 설치하고, 최대 프리텐션력인 제1 프리텐션력 보다 저감된 제2 프리텐션력을 잭킹장치로 강연선(30)에 인가하여 강연선(30)을 긴장하고, 제2 거더부 거푸집(120')에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제2 거더부 거푸집(120')을 탈형함으로써 형성된다.
제2 거더부(120)에 인가되는 제2 프리텐션력은 예를 들어 제1 프리텐션력의 70%의 프리텐션력일 수 있으나, 벤딩모멘트 다이어그램의 형상에 따라 그 수치는 상이하게 조정될 수 있다.
제3 거더부 제작단계는, 제2 프리텐션력 보다 저감된 제3 프리텐션력을 가하여 형성되며, 제3 거더부(130)는 제2 거더부(120)의 양측에 형성된다.
제3 거더부(130)는 도 5e와 같이 제3 거더부(130)를 형성하기 위한 제3 거더부 거푸집(130')을 설치하고, 제2 프리텐션력 보다 저감된 제3 프리텐션력을 잭킹장치로 직선 강연선(30)에 인가하여 강연선(30)을 긴장하고, 제3 거더부 거푸집(130')에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제3 거더부 거푸집(130')을 탈형함으로써 형성된다.
제3 거더부(130)에 인가되는 제3 프리텐션력은 예를 들어 제1 프리텐션력의 50%의 프리텐션력일 수 있으나, 벤딩모멘트 다이어그램의 형상에 따라 그 수치는 상이하게 조정될 수 있다.
제n 거더부 제작단계는, 도 5f와 같이 제n-1 거더부의 양 측면에 마련되며, 제n-1 프리텐션력 보다 저감된 제n 프리텐션력을 가하여 형성된다.
여기서 n이란 제1 거더부를 제외한 제2 거더부, 제3 거더부와 같이 프리텐션 거더(100)에 형성되는 거더부의 최종 숫자를 의미한다. .
본 실시예에서는 도 5f와 같이 n=4이며, 제n 거더부(140)는 제n 거더부(140)를 형성하기 위한 제n 거더부 거푸집(140')을 설치하고, 제3 프리텐션력 보다 저감된 제n 프텐션력을 잭킹장치로 강연선(30)에 인가하여 강연선(30)을 긴장하고, 제n 거더부 거푸집(140')에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제n 거더부 거푸집(140')을 탈형함으로써 형성된다.
본 발명의 제1 내지 제n 거더부 제작단계는, 상기와 같이 각 단계에서 제작되는 각 거더부의 길이에 대응하는 거푸집을 설치하고, 각 단계에 해당하는 프리텐션력을 가한 후, 콘크리트를 타설 및 양생한 후, 각 거더부의 길이에 대응하는 거푸집을 탈형하는 것으로 설치될 수 있다. 이 경우에는 한 곳에서 프리텐션 거더를 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 여러 곳에서 프리텐션 거더를 이동하며 제작할 수 있다.
본 발명의 제1 내지 제n 거더부 제작단계는, 제작될 프리텐션 거더의 길이에 대응하는 거푸집을 설치하고, 각 단계에 해당하는 프리텐션력을 가한 후, 콘크리트를 타설 및 양생한 후, 프리텐션 거더의 길이에 대응하는 거푸집을 한번에 탈형하는 것으로 제작되는 것도 가능하다.
이로써 제1 내지 제n 거더부에 가해지는 프리스트레스에 의한 휨 모멘트는 프리텐션 거더(100)의 양 단부에서 프리텐션 거더의 중앙부로 갈수록 점차 계단형으로 증가하다가, 제1 거더부(110) 부분에서 가장 크게 형성됨을 알 수 있다.
제n 거더부(140)는 프리텐션 거더(100)의 단부에 마련될 수 있으며, 저감된 프리텐션력으로 인가되는 대신 부분적으로 부착 안된 강연선이 적용되어도 무방하다. 이때, 부분적으로 부착 안된 강연선은 제2 거더부(120) 내지 제 3 거더부(130)에도 적용될 수 있으며 미리 강연선(30)에 피복재인 PVC 파이프나, 테이핑에 의해 콘크리트와의 부착력을 차단하여 비부착 강연선으로 형성될 수 있다.
제n 거더부(140)가 완성되면, 도 5g와 같이 프리텐션 거더(100)가 완성된다.
본 발명의 실시예에 따른 프리텐션 PSC 거더 제작 시스템은, 제작될 프리텐션 거더의 길이에 대응되도록 설치되는 저면 거푸집(10)과 상기 저면 거푸집(10)의 양쪽에 마련되는 반력대(20); 상기 저면 거푸집(10)의 상부에 다수 배치되며, 상기 프리텐션 거더(100)의 하부에 마련되는 다수 개의 강연선(30); 자중 및 활하중에 의한 최대 휨 모멘트에 저항할 수 있는 제1 프리텐션력을 강연선(30)에 가하여 프리텐션 거더(100)의 중앙부를 형성하는 제1 거더부(110); 제1 거더부(110)의 양측면에 마련되며, 상기 제1 프리텐션력 보다 저감된 제2 프리텐션력을 가하여 형성되는 제2 거더부(120); 상기 제2 거더부(120)의 양 측면에 마련되며, 상기 제2 프리텐션력 보다 저감된 제3 프리텐션력을 가하여 형성되는 제3 거더부(130); 및 제n-1 거더부의 양 측면에 마련되며, 제n-1 프리텐션력 보다 저감된 제n 프리텐션력을 가하여 형성되는 제n 거더부;를 포함한다.
저면 거푸집(10)은 제작될 프리텐션 거더의 하부를 형성하는 거푸집으로, 저면 거푸집(10)으로부터 미리 설정된 높이에 강연선(30)이 배치된다.
강연선(30)은 단층으로 여러 개가 배치될 수 있으며, 복층으로 배치될 수 있다.
강연선(30)은 수직으로 설치되는 반력대(20) 및 반력대(20)에 연결된 실린더(미도시)의 동작에 의해 인장된다.
제1 거더부(110)는 도 5c와 같이 제1 거더부(110)를 형성하기 위한 제1 거더부 거푸집(110')을 설치하고, 최대 프리텐션력을 잭킹장치로 강연선(30)에 인가하여 강연선(30)을 긴장하고 제1 거더부 거푸집(110')에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제1 거더부 거푸집(110')을 탈형함으로써 형성된다.
여기서 제1 프리텐션력은 프리텐션 거더(100)의 자중 및 활하중에 의한 프리텐션 거더(100)의 최대 휨 모멘트에 저항할 수 있는 최대 프리텐션력으로 도 4a에서 100% Prestress를 의미한다.
제2 거더부(120)는 도 5d와 같이 제2 거더부(120)를 형성하기 위한 제2 거더부 거푸집(120')를 설치하고, 최대 프리텐션력인 제1 프리텐션력 보다 저감된 제2 프리텐션력을 잭킹장치로 강연선(30)에 인가하여 강연선(30)을 긴장하고, 제2 거더부 거푸집(120')에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제2 거더부 거푸집(120')을 탈형함으로써 형성된다.
제2 거더부(120)에 인가되는 제2 프리텐션력은 예를 들어 제1 프리텐션력의 70%의 프리텐션력일 수 있으나, 벤딩모멘트 다이어그램의 형상에 따라 그 수치는 상이하게 조정될 수 있다.
제3 거더부(130)는 도 5e와 같이 제3 거더부(130)를 형성하기 위한 제3 거더부 거푸집(130')을 설치하고, 제2 프리텐션력 보다 저감된 제3 프리텐션력을 잭킹장치로 직선 강연선(30)에 인가하여 강연선(30)을 긴장하고, 제3 거더부 거푸집(130')에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제3 거더부 거푸집(130')을 탈형함으로써 형성된다.
제3 거더부(130)에 인가되는 제3 프리텐션력은 예를 들어 제1 프리텐션력의 50%의 프리텐션력일 수 있으나, 벤딩모멘트 다이어그램의 형상에 따라 그 수치는 상이하게 조정될 수 있다.
제n 거더부(140)는, 도 5f와 같이 제n-1 거더부(제3 거더부)의 양 측면에 마련되며, 제n-1 프리텐션력(제3 프리텐션력) 보다 저감된 제n 프리텐션력(제4 프리텐션력)을 가하여 형성된다. 본 실시예에서는 n=4로 예시하였다.
여기서 n이란 제1 거더부를 제외한 제2 거더부, 제3 거더부와 같이 프리텐션 거더(100)에 형성되는 거더부의 최종 숫자를 의미한다.
제n 거더부(140)는 제n 거더부(140)를 형성하기 위한 제n 거더부 거푸집(140')을 설치하고, 제3 프리텐션력 보다 저감된 제n 프텐션력을 잭킹장치로 강연선(30)에 인가하여 강연선(30)을 긴장하고, 제n 거더부 거푸집(140')에 콘크리트를 타설하고 양생하여 제n 거더부 거푸집(140')을 탈형함으로써 형성된다.
제n 거더부는 프리텐션 거더(100)의 단부에 마련될 수 있으며, 저감된 프리텐션력으로 인가되는 대신 부분적으로 부착 안된 강연선이 적용되어도 무방하다. 이때, 부분적으로 부착 안된 강연선은 제2 거더부(120) 내지 제 3 거더부(130)에도 적용될 수 있으며, 미리 강연선(30)에 피복재인 PVC 파이프나, 테이핑에 의해 콘크리트와의 부착력을 차단하여 비부착 강연선으로 형성될 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면, 프리텐션 거더에 작용하는 외력에 의한 포물선 형태의 벤딩 모멘트에 대응하도록 프리텐션력을 저감시키면서 프리텐션 거더의 단부로 갈수록 프리텐션력을 작게 단계적으로 마련함으로써, 상부 강연선을 설치하지 않고도 구조적으로 안전한 프리텐션 거더를 형성하면서 동시에 프리텐션 거더 단부 상면의 인장응력을 효율적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 거더부의 프리텐션 강연선 전체가 콘크리트와 부착하도록 하여 강연선이 정착강도를 발휘하도록 함으로써 프리텐션 거더 단부에 작용하는 전단력에 효과적으로 대응할 수 있음은 물론, 프리텐션 거더 단부에서 저감된 긴장력을 도입하여 프리텐션 거더 단부의 균열을 효과적으로 제어할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 저면 거푸집
20: 반력대
30: 강연선
100: 프리텐션 거더
110: 제1 거더부
120: 제2 거더부
130: 제3 거더부
140: 제n 거더부

Claims (10)

  1. 제작될 프리텐션 거더의 길이에 대응되도록 저면 거푸집과 반력대를 설치하고, 강연선을 상기 저면 거푸집의 상부에 다수 배치하는 단계;
    상기 프리텐션 거더의 자중 및 활하중에 의한 최대 휨 모멘트에 저항할 수 있는 제1 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 프리텐션 거더의 중앙부를 형성하는 제1 거더부 제작단계;
    상기 제1 거더부의 양측면에 마련되며, 상기 제1 프리텐션력 보다 저감된 제2 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 형성되는 제2 거더부 제작단계;
    상기 제2 거더부의 양 측면에 마련되며, 상기 제2 프리텐션력 보다 저감된 제3 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 형성되는 제3 거더부 제작단계; 및
    제n-1 거더부의 양 측면에 마련되며, 제n-1 프리텐션력 보다 저감된 제n 프리텐션력을 상기 강연선에 가하여 형성되는 제n 거더부 제작단계;를 포함하며,
    상기 제1 내지 제n 거더부 제작단계는, 제작될 프리텐션 거더의 길이에 대응하는 거푸집을 설치하고, 각 단계에 해당하는 프리텐션력을 가한 후, 콘크리트를 타설 및 양생한 후, 프리텐션 거더의 길이에 대응하는 거푸집을 한번에 탈형하며,
    상기 프리텐션 거더의 프리스트레스에 의한 휨 모멘트는 상기 프리텐션 거더의 양 단부에서 상기 프리텐션 거더의 중앙부로 갈수록 점차 계단형으로 증가하다가 상기 제1 거더부 부분에서 가장 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 프리텐션 PSC 거더 제작방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 거더부 내지 제n 거더부의 각 길이는 상기 제1 거더부의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 프리텐션 PSC 거더 제작방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제n 거더부 제작단계에서, 상기 제n 거더부는 상기 프리텐션 거더의 단부에 마련되는 것을 특징으로 하는 프리텐션 PSC 거더 제작방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제n 거더부 제작단계에서, 상기 제n-1 프리텐션력 보다 저감된 제n 프리텐션력을 가하는 대신 부분적으로 부착 안된 강연선을 적용하는 것을 특징으로 하는 프리텐션 PSC 거더 제작방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 프리텐션 PSC 거더 제작방법에 의해 제작된 프리텐션 PSC 거더.
  9. 삭제
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101248564B1 (ko) * 2012-07-12 2013-04-02 (주)홍지이앤씨 프리텐션 방식의 피에스씨거더 긴장재 배치방법 및 이를 이용하여 제작된 피에스씨 거더
KR101488503B1 (ko) 2013-12-06 2015-01-30 이현우 블록을 서로 연결하기 위한 강재조각이 매립된 콘크리트 블록의 제작방법

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