KR102202640B1

KR102202640B1 - 프리플렉스 거더 및 이의 제작 방법 그리고 프리플렉스 거더를 적용한 단경간교량 및 연속경간교량

Info

Publication number: KR102202640B1
Application number: KR1020190175932A
Authority: KR
Inventors: 이대호
Original assignee: (주)에스앤씨산업; 이대호
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-01-14

Abstract

본 발명은 프리플렉스 거더의 단부에서 일정거리 만큼 떨어진 위치에서 강연선을 복수개의 정착판에 분산 정착시켜 인장력이 도입되록 함으로서 과도한 압축력의 감소로 휨모멘트에 추종하는 균형된 압축력 도입이 유도되고, 과도한 응력불균형이 해소되어 사용하중에 효과적으로 대응할 수 있도록 한 프리플렉스 거더 및 이의 제작 방법 그리고 프리플렉스 거더를 적용한 단경간교량 및 연속경간교량을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 프리플렉스 거더의 제작 방법은, (a) 일정 길이의 I형강에 일측 단부로부터 소정 거리 떨어진 위치에서 하부플랜지의 상면에 제1 전면정착판과 제1 배면정착판을 서로 일정 간격만큼 이격되게 설치하고, 또한 I형강에 타측 단부로부터 소정 거리 떨어진 위치에서 하부플랜지의 상면에 제2 전면정착판과 제2 배면정착판을 서로 일정 간격만큼 이격되게 설치하는 단계와; (b) 제1 단축 강연선의 일단을 제1 전면정착판에 제1 장축 강연선의 일단을 제1 배면정착판에 각기 정착시킨 후, 제1 단축 강연선과 제1 장축 강연선의 각기 타단을 I형강의 타측 단부에 배치시켜 놓는 단계와; (c) 제2 단축 강연선의 일단을 제2 전면정착판에 제2 장축 강연선의 일단을 제2 배면정착판에 각기 정착시킨 후, 제2 단축 강연선과 제2 장축 강연선의 각기 타단을 I형강의 일측 단부에 배치시켜 놓는 단계와; (d) I형강에 굽힘변형이 일어나도록 프리플렉션 하중을 재하시키는 단계와; (e) I형강에 하부플랜지 콘크리트를 타설한 후 프리플렉션 하중을 제거하여 하부플랜지 콘크리트에 압축력을 도입하는 단계와; (f) 제1 단축 강연선과 제1 장축 강연선 그리고 제2 단축 강연선과 제2 장축 강연선을 각기 긴장시킨 후 프리플렉스 거더의 단부에 정착시켜 추가 압축력을 도입하는 단계;를 포함하여 제작되는 것을 특징으로 한다.

Description

프리플렉스 거더 및 이의 제작 방법 그리고 프리플렉스 거더를 적용한 단경간교량 및 연속경간교량{Preflex girder and manufacturing method of the same and single span bridge and continuous span bridge using the same}

본 발명은 프리플렉스 거더 및 이의 제작 방법 그리고 프리플렉스 거더를 적용한 단경간교량 및 연속경간교량에 관한 것으로, 특히 프리플렉스 거더의 단부에서 일정거리 만큼 떨어진 위치에서 강연선을 복수개의 정착판에 분산 정착시켜 인장력이 도입되도록 함으로서 과도한 압축력의 감소로 휨모멘트에 추종하는 균형된 압축력 도입이 유도되고, 과도한 응력불균형이 해소되어 사용하중에 효과적으로 대응할 수 있도록 한 프리플렉스 거더 및 이의 제작 방법 그리고 프리플렉스 거더를 적용한 단경간교량 및 연속경간교량에 관한 것이다.

일반적으로 I형강재와 하부케이싱 콘크리트가 합성되는 강합성 거더는 콘크리트 내부에 합성되는 강재 때문에 강연선 배치시 공간의 제약이 따르고, 특히 단부에서 많은 정착장치 설치가 어려운 단점이 있다.

이에 본 발명의 배경이 되는 기술로서 한국 등록특허「제10-0547619호」에서는 단부에서 일정거리 떨어진 하부케이싱 콘크리트 내부에 고정정착장치를 설치하고 각각의 반대편 단부의 인장정착장치에서 강연선을 긴장 및 정착함으로써, 중앙부의 프리스트레스에 의한 압축력 도입량은 동일하도록 하고 단부의 불필요한 프리스트레스에 의한 압축력 도입량을 감소시키면서도 단부의 인장정착장치 개수를 줄일 수 있도록 하였다.

하지만 도 15와 같이 강재에 부착되는 정착구로 고정정착장치를 설치할 경우, 하부케이싱 콘크리트의 좁은 공간에서 강재에 한번에 정착할 수 있는 강연선의 개수가 한정적이고, 고정정착장치 부근에서 사용하중에 의한 단면력 대비 프리스트레스에 의해 콘크리트에 도입되는 압축력이 여전히 과다하게 나타난다. 따라서 이러한 문제점들에 대한 개선이 필요하다.

한국 등록특허 제10-0547619호

본 발명은 프리플렉스 거더의 단부에서 일정거리 만큼 떨어진 위치에서 강연선을 복수개의 정착판에 분산 정착시켜 인장력이 도입되록 함으로서 과도한 압축력의 감소로 휨모멘트에 추종하는 균형된 압축력 도입이 유도되고, 과도한 응력불균형이 해소되어 사용하중에 효과적으로 대응할 수 있도록 한 프리플렉스 거더 및 이의 제작 방법 그리고 프리플렉스 거더를 적용한 단경간교량 및 연속경간교량을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 프리플렉스 거더의 제작 방법은, (a) 일정 길이의 I형강에 일측 단부로부터 소정 거리 떨어진 위치에서 하부플랜지의 상면에 제1 배면정착판과 제1 전면정착판을 서로 일정 간격만큼 이격되게 설치하고, 또한 I형강에 타측 단부로부터 소정 거리 떨어진 위치에서 하부플랜지의 상면에 제2 배면정착판과 제2 전면정착판을 서로 일정 간격만큼 이격되게 설치하는 단계와; (b) 제1 단축 강연선의 일단을 제1 전면정착판에 제1 장축 강연선의 일단을 제1 배면정착판에 각기 정착시킨 후, 제1 단축 강연선과 제1 장축 강연선의 각기 타단을 I형강의 타측 단부에 배치시켜 놓는 단계와; (c) 제2 단축 강연선의 일단을 제2 전면정착판에 제2 장축 강연선의 일단을 제2 배면정착판에 각기 정착시킨 후, 제2 단축 강연선과 제2 장축 강연선의 각기 타단을 I형강의 일측 단부에 배치시켜 놓는 단계와; (d) I형강에 굽힘변형이 일어나도록 프리플렉션 하중을 재하시키는 단계와; (e) I형강에 하부플랜지 콘크리트를 타설한 후 프리플렉션 하중을 제거하여 하부플랜지 콘크리트에 압축력을 도입하는 단계와; (f) 제1 단축 강연선과 제1 장축 강연선 그리고 제2 단축 강연선과 제2 장축 강연선을 각기 긴장시킨 후 프리플렉스 거더의 단부에 정착시켜 추가 압축력을 도입하는 단계;를 포함하여 제작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따른 분절형 프리플렉스 거더의 제작 방법은, (a) 일정 길이의 I형강에 일측 단부로부터 소정 거리 떨어진 위치에서 하부플랜지의 상면에 제1 배면정착판과 제1 전면정착판을 서로 일정 간격만큼 이격되게 설치하고, 또한 I형강에 타측 단부로부터 소정 거리 떨어진 위치에서 하부플랜지의 상면에 제2 배면정착판과 제2 전면정착판을 서로 일정 간격만큼 이격되게 설치하는 단계와; (b) 제1 단축 강연선의 일단을 제1 전면정착판에 제1 장축 강연선의 일단을 제1 배면정착판에 각기 정착시킨 후, 제1 단축 강연선과 제1 장축 강연선의 각기 타단을 I형강의 타측 단부에 배치시켜 놓는 단계와; (c) 제2 단축 강연선의 일단을 제2 전면정착판에 제2 장축 강연선의 일단을 제2 배면정착판에 각기 정착시킨 후, 제2 단축 강연선과 제2 장축 강연선의 각기 타단을 I형강의 일측 단부에 배치시켜 놓는 단계와; (d) I형강에 굽힘변형이 일어나도록 프리플렉션 하중을 재하시키는 단계와; (e) I형강에 하부플랜지 콘크리트를 타설한 후 프리플렉션 하중을 제거하여 하부플랜지 콘크리트에 압축력을 도입하는 단계와; (f) 제1 단축 강연선과 제1 장축 강연선 그리고 제2 단축 강연선과 제2 장축 강연선을 각기 긴장시킨 후 프리플렉스 거더의 단부에 정착시켜 추가 압축력을 도입하여 중앙부 세그먼트를 완성하는 단계와; (g) I형강에 하부 플랜지 콘크리트를 타설하여 단부 세그먼트를 제작한 후, 중앙부 세그먼트의 양쪽에 각기 단부 세그먼트를 연결하는 단계와; (h) 프리플렉스 거더의 전체에 걸쳐 제3 강연선을 배치한 후 긴장시켜 분절형 프리플렉스 거더의 단부에 정착시키는 단계;를 포함하여 제작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1,2 전면정착판과 제1,2 배면정착판은 평면상에서 서로 다른 곡률반경을 각기 갖는 아치형태를 이루되, R2=R1+D > R1를 만족하는 것을 특징으로 한다. 여기서, D는 제1 전면정착판과 제1 배면정착판 사이 그리고 제2 전면정착판과 제2 배면정착판 사이의 거리이다.

또한, 제1 전면정착판에는 제1 단축 강연선 및 제1 장축 강연선의 통과를 위해, 제1 배면정착판에는 제1 장축 강연선의 통과를 위해 각기 교축직각방향으로 강연선관통용 슬롯홀이 형성되고; 제2 전면정착판에는 제2 단축 강연선 및 제2 장축 강연선의 통과를 위해, 제2 배면정착판에는 제2 장축 강연선의 통과를 위해 각기 교축직각방향으로 강연선관통용 슬롯홀이 형성되어 있는 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 전면정착판과 제1 배면정착판에는 각기 외측단에 제1 측면고정판이 추가적으로 접합되고, 제2 전면정착판과 제2 배면정착판에는 각기 양측단에 모두 제2 측면고정판이 접합되어 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 전면정착판과 제2 전면정착판의 각기 전방에 강연선의 분기 배치를 용이하게 하기 위해 제1,2강연선 분기판이 더 설치되어 제작된 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 측면고정판 및 제2 측면고정판에 콘크리트와의 합성력을 높이기 위해 측면고정판 슬롯홀이 더 형성되어 제작된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 프리플렉스 거더 및 이의 제작 방법에 따르면, 프리플렉스 거더의 제작 과정 중 프리플렉션 하중 재하 후 양쪽 단부에서 각기 일정거리 만큼 떨어진 위치에서 강연선을 정착판에 분산 정착시켜 인장력이 도입됨으로써 과도한 압축력의 감소로 휨모멘트에 추종하는 균형된 압축력 도입이 유도된다. 따라서 프리플렉스 거더 전구간의 응력불균형이 해결되고 사용하중에 효과적으로 대응할 수 있다.

또한, 프리플렉스 거더의 제작 과정 중 정착판들은 슬롯홀을 가지고 콘크리트와 합성화로 일체되어 정착판의 구조적 안정성이 높아진다. 또한, 강연선 분기판의 설치로 강연선의 배치가 수월해지는 이점을 갖는다.

또한, 강연선의 정착에 사용되는 전면정착판과 배면정착판이 서로 다른 곡률로 형성되기 때문에 강연선의 꺽임이 없는 직선형으로 분기되기 때문에 곡률마찰을 줄여 인장력 손실량을 최소화시킬 수 있고 많은 강연선을 정착시킬 수 있으며, 아칭효과에 의하여 구조적 안정성이 향상된다.

또한, 프리플렉스 거더의 제작 과정 중 프리플렉션 하중 제거로 인한 1차 압축력 도입과, 복수개의 정착판에 분산 정착된 강연선에 의한 2차 압축력의 도입으로 프리플렉스 거더가 완성됨으로써 장대화의 단경간교량 및 연속경간교량을 시공할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 프리플렉스 거더의 제작 방법을 적용하여 중앙부 세그먼트를 제작한 후 양쪽에 단부 세그먼트를 연결하여 분절형 프리플렉스 거더 전체에 강연선을 배치 긴장 정착시켜 분절형 프리플렉스 거더를 제작함으로써 단경간교량 및 연속경간교량을 시공할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 제1,2 단축강연선과 제1,2 장축 강연선을 콘크리트 내부에서 정착시키는 전면정착판과 배면정착판을 통해 분산시켜서 선등록특허「제10-0547619호」보다 고정정착장치 부근에서 사용하중에 의한 단면력 대비 프리스트레스에 의하여 콘크리트에 도입되는 압축력이 효율적으로 감소되어 응력불균형이 해소되는 이점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1의 (a),(b)는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더의 제1 제작 공정으로 제1 전,배면 정착판 및 제2 전,배면 정착판의 설치상태를 나타내는 종단면도 및 평면도.
도 2의 (a),(b)는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더의 제2 제작 공정으로 강연선의 삽입 및 정착 상태를 나타내는 종단면도 및 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 프리플렉스 거더의 제3 제작 공정으로 프리플렉션 하중 재하를 나타내는 종단면도.
도 4는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더의 제4 제작 공정으로 하부플랜지 콘크리트 타설 후 프리플렉션 하중 제거를 나타내는 종단면도.
도 5의 (a),(b)는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더의 마지막 제작 공정으로 강연선의 긴장 및 정착 상태를 나타내는 종단면도 및 평면도.
도 6의 (a)는 본 발명에 따른 복수개의 정착판에 강연선을 분산정착시킨 압축력 선도.
도 6의 (b)는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더에 나타난 압축력 선도.
도 7a의 (a)는 도 2 (b)의 A-A선 단면도.
도 7a의 (b)는 도 2 (b)의 B-B선 단면도.
도 7a의 (c)는 도 2 (b)의 C-C선 단면도.
도 7b의 (d)는 도 2 (b)의 D-D선 단면도.
도 7b의 (e)는 도 2 (b)의 E-E선 단면도.
도 8a는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더에 설치된 전,배면 정착판이 아치형으로 변형된 상태를 도시한 프리플렉스 거더의 일부 절취된 평면도.
도 8b는 도 8a의 F-F선 단면도.
도 8c는 도 8a의 G-G선 단면도.
도 9a는 본 발명에 적용되는 전,배면 정착판을 일체형으로 모듈화한 예시도.
도 9b의 (a),(b),(c)는 도 9a의 H-H선, I-I선, J-J선을 나타낸 단면도.
도 9c는 (d),(e)는 도 5a의 K-K선, L-L선을 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 전면정착판과 배면정착판간의 간격과 곡률 관계를 도시한 도면.
도 11a의 (a),(b)는 본 발명에 따른 분절형 프리플렉스 거더의 제작 과정 중 중앙부 세그먼트에 재하된 하중을 제거시키는 상태, 강연선의 긴장 및 정착 상태를 각기 나타낸 종단면도.
도 11b의 (c),(d),(e)는 본 발명에 따른 분절형 프리플렉스 거더의 제작 과정 중 중앙부 세그먼트와 단부 세그먼트를 함께 도시한 상태, 중앙부 세그먼트와 단부 세그먼트의 강결합 상태, 강결합 상태후 거더 전체에 강연선의 배치 및 긴장 정착 상태를 각기 나타낸 종단면도.
도 12는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더를 적용한 단경간교량의 시공상태도.
도 13은 본 발명에 따른 분절형 프리플렉스 거더를 적용한 단경간교량의 시공상태도.
도 14a는 본 발명에 적용되는 정착판에 곡률을 형성하였을 시 나타나는 응력분포도.
도 14b는 본 발명에 적용되는 정착판이 곡률 없이 구성하였을 시 나타나는 응력분포도.
도 15는 선등록특허 제10-0547619호에서 제시된 강재에 부착되는 정착구의 개념도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

먼저, 프리플렉스 거더(10)의 제작 방법을 설명한다.

제1 전,배면정착판(21,22) 및 제2 전,배면정착판(31,32)의 설치

도 1과 같이 일정 길이의 I형강(12)에 일측 단부로부터 소정 거리(S1) 떨어진 위치에서 하부플랜지(123)의 상면에 제1 배면정착판(22)과 제1 전면정착판(21)을 서로 일정 간격(D1)만큼 이격되게 설치하고, 또한 I형강(12)에 타측 단부로부터 소정 거리(S2) 떨어진 위치에서 하부플랜지(123)의 상면에 제2 배면정착판(32)과 제2 전면정착판(31)을 서로 일정 간격(D2)만큼 이격되게 설치한다.

도 8a와 같이 제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22)은 평면상에서 서로 다른 곡률반경(R1,R2)을 각기 갖는 아치형태를 이루도록 함이 바람직하다. 이때 하기 식(1)을 만족하도록 구성될 수 있다.

R2=R1+D1 > R1 --------------(식1)

여기서, D1는 제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22) 사이의 거리이고, R1은 제1 전면정착판(21)의 곡률반경이고, R2는 제1 배면정착판(22)의 곡률반경이다.

또한 도 8a와 같이 제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32)은 평면상에서 서로 다른 곡률반경(R1',R2')을 각기 갖는 아치형태를 이루도록 함이 바람직하다. 이때 하기 식(2)를 만족하도록 구성될 수 있다.

R2'=R1'+D2 > R1' --------------(식2)

여기서, D2는 제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32) 사이의 거리이고, R1'은 제2 전면정착판(31)의 곡률반경이고, R2'는 제2 배면정착판(32)의 곡률반경이다.

이와 같이 제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22) 그리고 제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32)에 곡률반경(R1,R2)(R1',R2')이 형성되도록 구성할 경우, 제1 단축강연선(41), 제1 장축강연선(42) 그리고 제2 단축강연선(51), 제2 장축강연선(52)은 꺽임이 없는 직선형으로 분기되기 때문에 곡률마찰을 줄여 인장력 손실량을 최소화시킬 수 있는 이점을 갖는다.

이같이 제1,2 전면정착판(21,31)과 제1,2 배면정착판(22,32)이 곡률로 형성되기 때문에 직선형 정착판에 비해 정착되는 면적이 더 넓기 때문에 많은 강연선(41,42,51,52)을 정착하고 관통시키는 것이 가능하다. 또한 직선형 정착판에 비해 평면상으로 휘어지게 곡률로 제작됨으로써 아칭효과에 의하여 정착판의 구조안정성이 훨씬 우수해진다. 이는 도 14에서 확인되는 바와 같이 3D모델링으로 유한요소해석에 의한 해석결과를 비교한 결과, 동일한 강연선 정착하중을 가했을 때, 본 발명에 의한 곡률 제작된 도 14a에 도시된 정착판은 최대응력이 151MPa로 도 14b에 도시된 직선형 정착판의 최대응력 184MPa에 비하여 훨씬 작게 발생하여 구조안정성이 매우 뛰어난 것으로 나타났다.

제1 전면정착판(21)에는 제1 단축 강연선(41) 및 제1 장축 강연선(42)의 통과를 위해, 제1 배면정착판(22)에는 제1 장축 강연선(42)의 통과를 위해 각기 교축직각방향으로 강연선관통용 슬롯홀(21a,22a)이 형성되고 있다. 또한 제2 전면정착판(31)에는 제2 단축 강연선(51) 및 제2 장축 강연선(52)의 통과를 위해, 제2 배면정착판(32)에는 제2 장축 강연선(52)의 통과를 위해 각기 교축직각방향으로 강연선관통용 슬롯홀(31a,32a)이 형성되어 있다.(도 7a 및 도 7b 참조)

이같이 프리플렉스 거더(10)의 특성상 좁은 공간에 강연선이 복잡하게 정착되어야 하고, 게다가 슬롯홀(21a,31a)을 통하여 배면정착판(22,32)으로 정착되는 복잡한 강연선 배치까지 고려할 때 시공성이 직선형 정착판에 대비하여 우수함을 알 수 있다.

한편, 도 9a 내지 도 9c와 같이 제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22)에는 각기 외측단에 제1 측면고정판(211,221)이 추가적으로 접합되고, 제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32)에는 각기 양측단에 모두 제2 측면고정판(311,321)이 접합되어지고, 제1 전면정착판(21)과 제2 전면정착판(31)의 각기 전방에 강연선(41,42)(51,52)의 분기 배치를 용이하게 하기 위해 제1,2강연선 분기판(23,33)이 더 설치되어져 일체형으로 모듈화시킴으로써 정착의 안전성을 더 높일 수 있다.

이때, 제1 측면고정판(211,221) 및 제2 측면고정판(311,321)에 콘크리트와의 합성력을 높이기 위해 측면고정판 슬롯홀(211a,221a)(311a,321a)이 더 형성될 수 있다.

제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42)의 정착 및 배치

그 다음, 도 2과 같이 제1 단축 강연선(41)의 일단을 제1 전면정착판(21)에 복수개의 제1 장축 강연선(42)의 일단을 제1 배면정착판(22)에 각기 정착시킨 후, 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42)의 각기 타단을 I형강(12)의 타측 단부에 배치시켜 놓는다.

여기서 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42)을 각기 복수개로 설치하였으나 각기 하나로 설치될 수도 있다.

제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)의 정착 및 배치

그 다음, 도 2와 같이 제2 단축 강연선(51)의 일단을 제2 전면정착판(31)에 복수개의 제2 장축 강연선(52)의 일단을 제2 배면정착판(32)에 각기 정착시킨 후, 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)의 각기 타단을 I형강(12)의 일측 단부에 배치시켜 놓는다.

본 발명에서 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42)의 정착 및 배치는 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)의 정착 및 배치와 그 순서를 바꾸어도 무방하다.

여기서 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)을 각기 복수개로 설치하였으나 각기 하나로 설치될 수도 있다.

프리플렉션 하중(P)의 재하

그 다음, 도 3과 같이 I형강(12)에 굽힘변형이 일어나도록 프리플렉션 하중(P)을 재하시킨다. 본 실시 예에서는 프리플렉션 하중(P)을 2개소에서 재하토록 하였으나 이러한 재하개소에 한정되는 것은 아니다.

하부플랜지 콘크리트를 타설한 후 프리플렉션 하중(P) 제거

그 다음, 도 4와 같이 I형강(12)에 하부플랜지 콘크리트(5)를 타설한 후 프리플렉션 하중(P)을 제거하여 하부플랜지 콘크리트(5)에 압축력을 도입하도록 한다.

강연선의 긴장 및 정착

그 다음, 도 5와 같이 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42) 그리고 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)을 각기 긴장시킨 후 프리플렉스 거더(10)의 단부에 정착시켜 추가 압축력을 도입한다.

이같이 본 프리플렉스 거더(10)의 제작 방법에 따르면 중앙부의 하부플랜지 콘크리트에 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42) 그리고 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)에 의한 압축력이 모두 도입되고, 동시에 그의 단부에는 각각 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42) 그리고 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)에 의한 압축력만이 도입되어져 도 6의 (a)와 같이 단부에 불필요한 압축력 도입이 감소되어 모멘트선도를 추종하게 된다.

또한, 프리플렉션 하중의 제거에 따른 1차적인 압축력 도입과, 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42) 그리고 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)에 의한 2차적인 압축력이 도입되어져 도 6의 (b)와 같이 압축력 도입이 증대되어 프리플렉스 거더(10)의 장대화에 유리한 장점을 갖는다.

또한, 제1,2 단축강연선(41,51)과 제1,2 장축 강연선(42,52)을 콘크리트 내부에서 정착시키는 전면정착판(21,31)과 배면정착판(22,32)을 통해 분산시켜서 선등록특허「제10-0547619호」보다 고정정착장치 부근에서 도 6의 (a)와 같이 사용하중에 의한 단면력 대비 프리스트레스에 의하여 콘크리트에 도입되는 압축력이 효율적으로 감소되어 응력불균형이 해소된다.

또한, 전,배면정착판(21,22)(31,32)들의 일체형 모듈화로 구조안정성이 높아지고, 제1 전,배면 정착판(21,22)에 형성된 강연선관통용 슬롯홀(21a,22a) 및 제2 전,배면 정착판(31,32)에 형성된 강연선관통용 슬롯홀(31a,32a)은 콘크리트와의 합성효과를 증대시킨다. 또한 강연선이 분기되는 위치에 강연선 분기판(23,33)을 설치하여 강연선의 배치가 수월해지는 이점을 갖는다.

이와 같이 제작된 프리플렉스 거더(10)는 교량에 적용되어져 도 12의 (a),(b)와 같이 단경간교량(1000) 및 연속경간교량(2000)이 시공될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 다른 실시 예로서 도 11b의 (e)와 같이 분절형 프리플렉스 거더(10')를 제작할 수 있다. 이때 분절형 프리플렉스 거더(10')의 제작은 상기한 프리플렉스 거더(10)의 제작 과정 중 제1 전,배면정착판(21,22) 및 제2 전,배면정착판(31,32)의 설치 → 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42)의 정착 및 배치 → 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)의 정착 및 배치 → 프리플렉션 하중(P)의 재하 → 하부플랜지 콘크리트를 타설한 후 프리플렉션 하중(P) 제거 → 강연선의 긴장 및 정착 까지는 동일한 과정을 거치게 된다.

단, 하부플랜지 콘크리트(5)의 타설시 양단부 일정 구간에 콘크리트 타설을 생략하여 도 11a의 (a)와 같이 강접합 구간을 남겨놓는다.

따라서 도 11a의 (b)와 같이 강연선의 긴장 및 정착 과정을 통해 중앙부 세그먼트(10a)를 완성하게 된다.

이후, 도 11b의 (c)와 같이 상대적으로 짧은 I형강에 하부 플랜지 콘크리트를 타설하여 단부 세그먼트(10b)를 제작한 후, 도 11b의 (d)와 같이 중앙부 세그먼트(10a)의 양쪽에 각기 단부 세그먼트(10b)를 연결한다. 이때 연결은 주지의 플레이트와 볼트를 통한 강결합에 의해 이루어질 수 있다.

그 다음, 도 11b의 (e)와 같이 프리플렉스 거더(10)의 전체에 걸쳐 제3 강연선(63)을 배치한 후 긴장시켜 분절형 프리플렉스 거더(10)의 단부에 정착시켜 놓음으로써 분절형 프리플렉스 거더(10')가 완성된다.

이와 같이 제작된 분절형 프리플렉스 거더(10')의 경우에도 교량에 적용되어져 도 13의 (a),(b)와 같이 단경간교량(1000) 및 연속경간교량(2000)이 시공될 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 프리플렉스 거더
10': 분절형 프리플렉스 거더
12: I형강
21: 제1 전면정착판
21a,22a,31a,32a: 강연선관통용 슬롯홀
22: 제1 배면정착판
23: 제1 강연선 분기판
31: 제2 전면정착판
32: 제2 배면정착판
33: 제2 강연선 분기판
41: 제1 단축 강연선
42: 제1 장축 강연선
51: 제2 단축 강연선
52: 제2 장축 강연선
211,221: 제1 측면고정판
311,321: 제2 측면고정판
1000: 단경간교량
2000: 연속경간교량

Claims

(a) 일정 길이의 I형강(12)에 일측 단부로부터 소정 거리(S1) 떨어진 위치에서 하부플랜지(123)의 상면에 제1 배면정착판(22)과 제1 전면정착판(21)을 서로 일정 간격(D1)만큼 이격되게 설치하고, 또한 I형강(12)에 타측 단부로부터 소정 거리(S2) 떨어진 위치에서 하부플랜지(123)의 상면에 제2 배면정착판(32)과 제2 전면정착판(31)을 서로 일정 간격(D2)만큼 이격되게 설치하며, 강연선의 분기 배치를 용이하게 하기 위해 제1 전면정착판(21)의 전방에 제1 강연선 분기판(23)을 설치하고 제2 전면정착판(31)의 전방에 제2 강연선 분기판(33)을 설치하는 단계와;
(b) 제1 단축 강연선(41)의 일단을 제1 전면정착판(21)에 제1 장축 강연선(42)의 일단을 제1 배면정착판(22)에 각기 정착시킨 후, 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42)의 각기 타단을 I형강(12)의 타측 단부에 배치시켜 놓는 단계와;
(c) 제2 단축 강연선(51)의 일단을 제2 전면정착판(31)에 제2 장축 강연선(52)의 일단을 제2 배면정착판(32)에 각기 정착시킨 후, 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)의 각기 타단을 I형강(12)의 일측 단부에 배치시켜 놓는 단계와;
(d) I형강(12)에 굽힘변형이 일어나도록 프리플렉션 하중(P)을 재하시키는 단계와;
(e) I형강(12)에 하부플랜지 콘크리트를 타설한 후 프리플렉션 하중(P)을 제거하여 하부플랜지 콘크리트에 압축력을 도입하는 단계와;
(f) 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42) 그리고 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)을 각기 긴장시킨 후 프리플렉스 거더(10)의 단부에 정착시켜 추가 압축력을 도입하는 단계;를 포함하며,
제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22)은 평면상에서 서로 다른 곡률반경(R1,R2)을 각기 갖는 아치형태를 이루되, 하기 식(1)을 만족하고,
제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32)은 평면상에서 서로 다른 곡률반경(R1',R2')을 각기 갖는 아치형태를 이루되, 하기 식(2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작 방법.
R2=R1+D1 > R1 --------------(식1)
여기서, D1는 제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22) 사이의 거리이고, R1은 제1 전면정착판(21)의 곡률반경이고, R2는 제1 배면정착판(22)의 곡률반경이다.
R2'=R1'+D2 > R1' --------------(식2)
여기서, D2는 제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32) 사이의 거리이고, R1'은 제2 전면정착판(31)의 곡률반경이고, R2'는 제2 배면정착판(32)의 곡률반경이다.
(a) 일정 길이의 I형강(12)에 일측 단부로부터 소정 거리(S1) 떨어진 위치에서 하부플랜지(123)의 상면에 제1 배면정착판(22)과 제1 전면정착판(21)을 서로 일정 간격(D1)만큼 이격되게 설치하고, 또한 I형강(12)에 타측 단부로부터 소정 거리(S2) 떨어진 위치에서 하부플랜지(123)의 상면에 제2 배면정착판(32)과 제2 전면정착판(31)을 서로 일정 간격(D2)만큼 이격되게 설치하며, 강연선의 분기 배치를 용이하게 하기 위해 제1 전면정착판(21)의 전방에 제1 강연선 분기판(23)을 설치하고 제2 전면정착판(31)의 전방에 제2 강연선 분기판(33)을 설치하는 단계와;
(b) 제1 단축 강연선(41)의 일단을 제1 전면정착판(21)에 제1 장축 강연선(42)의 일단을 제1 배면정착판(22)에 각기 정착시킨 후, 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42)의 각기 타단을 I형강(12)의 타측 단부에 배치시켜 놓는 단계와;
(c) 제2 단축 강연선(51)의 일단을 제2 전면정착판(31)에 제2 장축 강연선(52)의 일단을 제2 배면정착판(32)에 각기 정착시킨 후, 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)의 각기 타단을 I형강(12)의 일측 단부에 배치시켜 놓는 단계와;
(d) I형강(12)에 굽힘변형이 일어나도록 프리플렉션 하중(P)을 재하시키는 단계와;
(e) I형강(12)에 하부플랜지 콘크리트를 타설한 후 프리플렉션 하중(P)을 제거하여 하부플랜지 콘크리트에 압축력을 도입하는 단계와;
(f) 제1 단축 강연선(41)과 제1 장축 강연선(42) 그리고 제2 단축 강연선(51)과 제2 장축 강연선(52)을 각기 긴장시킨 후 중앙부 세그먼트(10a)의 단부에 정착시켜 추가 압축력을 도입하여 중앙부 세그먼트(10a)를 완성하는 단계와;
(g) 상대적으로 짧은 I형강에 하부 플랜지 콘크리트를 타설하여 단부 세그먼트(10b)를 제작한 후, 중앙부 세그먼트(10a)의 양쪽에 각기 단부 세그먼트(10b)를 연결하는 단계와;
(h) 프리플렉스 거더(10')의 전체에 걸쳐 제3 강연선(63)을 배치한 후 긴장시켜 분절형 프리플렉스 거더(10')의 단부에 정착시키는 단계;를 포함하며,
제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22)은 평면상에서 서로 다른 곡률반경(R1,R2)을 각기 갖는 아치형태를 이루되, 하기 식(1)을 만족하고,
제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32)은 평면상에서 서로 다른 곡률반경(R1',R2')을 각기 갖는 아치형태를 이루되, 하기 식(2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작 방법.
R2=R1+D1 > R1 --------------(식1)
여기서, D1는 제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22) 사이의 거리이고, R1은 제1 전면정착판(21)의 곡률반경이고, R2는 제1 배면정착판(22)의 곡률반경이다.
R2'=R1'+D2 > R1' --------------(식2)
여기서, D2는 제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32) 사이의 거리이고, R1'은 제2 전면정착판(31)의 곡률반경이고, R2'는 제2 배면정착판(32)의 곡률반경이다.
삭제
삭제
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
제1 전면정착판(21)에는 제1 단축 강연선(41) 및 제1 장축 강연선(42)의 통과를 위해, 제1 배면정착판(22)에는 제1 장축 강연선(42)의 통과를 위해 각기 교축직각방향으로 강연선관통용 슬롯홀(21a,22a)이 형성되고;
제2 전면정착판(31)에는 제2 단축 강연선(51) 및 제2 장축 강연선(52)의 통과를 위해, 제2 배면정착판(32)에는 제2 장축 강연선(52)의 통과를 위해 각기 교축직각방향으로 강연선관통용 슬롯홀(31a,32a)이 형성되어 있는 제작된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22)에는 각기 외측단에 제1 측면고정판(211,221)이 추가적으로 접합되고, 제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32)에는 각기 양측단에 모두 제2 측면고정판(311,321)이 접합되어 제작된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
제1 전면정착판(21)과 제1 배면정착판(22)에는 각기 외측단에 제1 측면고정판(211,221)이 접합되고, 제2 전면정착판(31)과 제2 배면정착판(32)에는 각기 양측단에 모두 제2 측면고정판(311,321)이 접합되고, 제1 전면정착판(21)과 제2 전면정착판(31)의 각기 전방에 강연선(41,42)(51,52)의 분기 배치를 용이하게 하기 위해 제1,2강연선 분기판(23,33)이 더 설치되어져 일체형으로 모듈화 된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작 방법.
제 7항에 있어서,
제1 측면고정판(211,221) 및 제2 측면고정판(311,321)에 콘크리트와의 합성력을 높이기 위해 측면고정판 슬롯홀(211a,221a)(311a,321a)이 더 형성되어 제작된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작 방법.
청구항 제 1항에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더.
청구항 제 2항에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 분절형 프리플렉스 거더.
청구항 제 9항에 의한 프리플렉스 거더가 적용되어 시공된 것을 특징으로 하는 단경간 및 연속경간교량.
청구항 제 10항에 의한 분절형 프리플렉스 거더가 적용되어 시공된 것을 특징으로 하는 단경간 및 연속경간교량.