KR102261493B1 - 세그먼트 프리플렉스 합성빔 및 그 시공방법 - Google Patents

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Abstract

세그먼트 프리플렉스 합성빔이 개시된다. 본 발명에 따른 세그먼트 프리플렉스 합성빔은, 세그먼트, 각 세그먼트의 적어도 한쪽 단부에 수직으로 마련되는 판형의 연결부, 합성빔의 하부에 마련되되, 프리플렉션 하중의 재하상태에서 타설 및 양생되는 케이싱 콘크리트를 포함한다. 세그먼트는 연결부에 의해 1차 연결되고 프리플렉션 하중 재하상태에서 케이싱 콘크리트가 타설 및 양생 된 후 분리되며, 교량 제작 현장에서 세그먼트는 상기 연결부에 의해 2차 연결된다.

Description

세그먼트 프리플렉스 합성빔 및 그 시공방법{SEGMENT PREFLEX COMPOSITE BEAM AND CONSTRUCTION METHOD}
본 발명은 프리플렉스 합성빔을 이용한 교량 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 판상으로 마련되는 연결부에 의해 구조적 안전성과 시공성을 개선할 수 있는, 세그먼트 프리플렉스 합성빔 및 그 시공방법에 관한 것이다.
프리플렉스빔(Pre-flex Beam)은 일종의 프리텐션(pretension)공법으로서 미리 Camber를 준 I형 강재 Beam에 하중을 가해 하부 플랜지가 최대 인장상태에 있을때 하부플랜지에 고강도 콘크리트를 타설하고, 콘크리트 양생 후 프리플렉스 하중을 제거하여 하부 플랜지 콘크리트에 작용하는 큰 압축응력을 프리스트레스로 이용하는 빔이다.
이러한 프리플렉스빔은 일체로 제작하여 현장마다 제작장을 조성해야 하므로 품질관리가 용이하지 않았고 제작비용이 고가였으므로, 프리플렉스 합성빔을 세그먼트화 하는 기술이 도입되었다.
도 1a 및 도 1b와 같이 종래 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설공법은, 공장에서 세그먼트로 제작된 프리플렉스 합성빔을 연결하여 케이싱 콘트리트에 프리플렉션을 도입한 후 해체하는 단계로서,
세그먼트 프리플렉스 합성빔의 강재의 상부,하부플랜지 및 복부를 플레이트 및 볼트로 연결하여 프리플렉션 하중을 가하는 단계, 케이싱콘크리트가 형성되는 하부플랜지 어느 한쪽의 볼트를 해체하고, 해체된 볼트 주위에 볼트 홀을 형성시켜 케이싱콘크리트의 타설 후라도 볼트체결이 가능하도록 한 후, 케이싱 콘크리트를 강재 전 단면에 형성시키는 단계; 및 상기 프리플렉션하중을 제거한 뒤, 연결된 프리플렉스 합성빔의 볼트를 해체하여 서로 분리시키는 단계;를 포함하는 제 1단계; 및 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 서로 마주보는 복부 및 케이싱 콘크리트를 압착수단을 이용하여 서로 압착 조립함으로서 분절된 프리플렉스 합성빔의 접합면에 국부프리스트레스를 도입하는 제2단계;를 포함하였다.
이러한 종래 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설공법은 국부 프리스트레스의 미도입으로 케이싱콘크리트의 품질을 관리할 수 있다는 장점이 있으나,
연결부에 프리플렉스 하중을 재하할 수 없다는 문제점이 있고, 연결부에 철근가공조립이나 거푸집을 설치하여 콘크리트를 추가 현장 타설 및 양생해야 한다는 점에서 공정이 추가적으로 발생하여 시공성이 저하되고, 공사기간이 오래 걸리는 등 공사비가 증가한다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0540373(2006.01.10.)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 연결부가 거더의 길이방향과 수직한 횡방향으로 판상으로 마련되어 영구거푸집과 전단연결재의 역할을 수행함은 물론 횡방향 빔을 연결시킬 수 있으며 연결부에도 프리플렉스 하중을 재하할 수 있어 구조적 안전성 및 시공성이 개선된, 세그먼트 프리플렉스 합성빔 및 그 시공방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 세그먼트 프리플렉스 합성방법은, 다수 개의 세그먼트로 제작된 프리플렉스 합성빔을 마련하고 케이싱 콘크리트에 프리플렉션을 도입하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법으로서, 적어도 한쪽 단부에 수직으로 마련된 연결부를 포함하는 세그먼트를 볼트연결하여 프리플렉스 합성빔을 마련하고 프리플렉션 하중을 가하는 제1 단계; 세그먼트의 하부에 쉬스관을 마련하고 정착구를 설치하고, 상기 프리플렉션 하중 재하상태에서 케이싱 콘크리트를 타설 및 양생하는 제2 단계; 및 프리플렉션 하중을 제거하고 세그먼트를 분리하는 제3 단계;를 포함하고, 제작된 세그먼트의 연결부를 볼트연결하여 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 마련하고 프리스트레스 긴장력을 도입하는 제4 단계; 및 상기 제4 단계에서 연결된 연결부 중 상기 케이싱 콘크리트의 하부로 돌출된 연결부의 단부를 절단하고 상기 연결부의 단부를 강판으로 용접하는 제5 단계;를 포함한다.
상기 제1 단계에서 프리플렉션 하중은 연결된 세그먼트 전체에 가해지는 등분포하중과 각 세그먼트의 미리 설정된 위치에 집중적으로 가해지는 부분집중 등분포하중을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결부는 인접한 세그먼트의 연결부와 결합함과 동시에 영구거푸집으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 교량구조물 시공방법은, 제1 내지 제5 단계에서 제작된 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 교량하부 구조에 거치하는 거치단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결부의 측부판 사이에 가로빔을 설치하여 상기 세그먼트 프리플렉스 합성빔이 서로 구속되게 하는 가로빔 설치단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 상부에 콘크리트로 마련되는 바닥판을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세그먼트 프리플렉스 합성빔은, 다수 개의 세그먼트로 제작되는 세그먼트 프리플렉스 합성빔에 있어서, I형 또는 H형으로 마련되며, 상부 플랜지 상면과 하부 플랜지의 하면에 스터드가 마련된 강재를 포함하는 세그먼트; 각 세그먼트의 적어도 한쪽 단부에 수직으로 마련되는 판형의 연결부; 및 상기 합성빔의 하부에 마련되되, 프리플렉션 하중의 재하상태에서 타설 및 양생되는 케이싱 콘크리트;를 포함하며, 상기 세그먼트는 상기 연결부에 의해 1차 연결되고 프리플렉션 하중 재하상태에서 케이싱 콘크리트가 타설 및 양생 된 후 분리되며, 교량 제작 현장에서 상기 세그먼트는 상기 연결부에 의해 2차 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결부는, 상기 상부 플랜지의 폭에 대응하는 폭으로 마련되는 상부판; 상기 상부판 보다 큰 폭으로 마련되어 상기 상부판과 연결되는 중간판; 및 상기 중간판의 하부에 마련되는 하부판;을 포함하며, 상기 연결부와 인접한 세그먼트의 연결부는 볼트연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 중간판에는 전단블록이 마련되며, 상기 전단블럭은 상기 중간판에서 미리 설정된 높이로 돌출되도록 형성되어 인접한 세그먼트의 연결부의 전단블록과 암수결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부판의 일측에 마련되는 측부판을 더 포함하며, 상기 측부판과 인접한 프리플렉스 합성빔의 측부판 사이에 가로빔이 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 중립축은 대략 전단블록이 마련되는 곳에 형성되며, 중립축 상부 압축부는 볼트연결, 슬래브 합성 및 복부합성에 의해 1차적으로 연결되고, 중립축 부분은 전단블록에 의해 암수연결되며, 중립축 하부 인장부는 강선에 의해 압축력이 도입되고, 하단부는 강판 용접에 의해 마무리된다. 이에 따라 연결부의 구조적 안전성이 다각도로 확보될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 연결부가 판상으로 마련되고 연결부에도 프리플렉스 하중을 재하할 수 있어 전단면에 걸쳐 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 응력단절은 발생하지 않게 될 뿐만 아니라, 볼트연결에 의해서만 세그먼트를 연결할 수 있어 공정이 매우 단순하고 현장에서 철근가공조립, 거푸집 설치, 콘크리트 타설 및 양생과 같은 추가공정을 배제할 수 있다.
도 1a 및 도 1b와 같이 종래 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 가설공법은 나타내는 개략도,
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 프리플렉스 합성빔의 개략도,
도 2b는 도 2a의 A-A 부분에 대한 연결부를 나타내는 도면,
도 2c는 도 2b의 연결부와 인접한 세그먼트의 연결부의 연결시 결합관계를 나타내는 분해 사시도,
도 3a는 연결된 프리플렉스 합성빔에 프리플렉션 하중이 가해지는 것을 나타내는 개략도,
도 3b는 도 3a에서 B-B 부분에 쉬스관을 마련한 것을 나타내는 개략도,
도 3c는 케이싱 콘트리트가 타설 및 양생된 것을 나타내는 개략도,
도 4a는 세그먼트를 분리하기 직전의 상태를 나타낸 개략도,
도 4b는 연결부에서 인접한 부분의 세그먼트의 단면도,
도 5a는 교량구조물 시공 현장에서 세그먼트를 재조립하여 마련된 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 나타낸 개략도,
도 5b는 도 5a를 구체화한 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 나타내는 사시도,
도 5c는 도 5a의 D-D 부분을 나타내는 도면,
도 6a는 연결부의 하부를 절단 후 용접하는 것을 나타내는 개략도,
도 6b는 도 6a의 E-E를 나타내는 도면,
도 7은 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 이용한 교량구조물을 나타내는 개략도,
도 8은 세그먼트 프리플렉스 합성빔과 인접한 세그먼트 프리프리플렉스 합성빔 사이에 마련된 가로빔을 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 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법, 교량구조물 시공방법, 및 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 프리플렉스 합성빔의 개략도이며, 도 2b는 도 2a의 A-A 부분에 대한 연결부를 나타내는 도면이고, 도 2c는 도 2b의 연결부와 인접한 세그먼트의 연결부의 연결시 결합관계를 나타내는 분해 사시도이며, 도 3a는 연결된 프리플렉스 합성빔에 프리플렉션 하중이 가해지는 것을 나타내는 개략도이고, 도 3b는 도 3a에서 B-B 부분에 쉬스관을 마련한 것을 나타내는 개략도이며, 도 3c는 케이싱 콘트리트가 타설 및 양생된 것을 나타내는 개략도, 도 4a는 세그먼트를 분리하기 직전의 상태를 나타낸 개략도이고, 도 4b는 연결부에서 인접한 부분의 세그먼트의 단면도이며, 도 5a는 교량구조물 시공 현장에서 세그먼트를 재조립한 상태의 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 나타낸 개략도이고, 도 5b는 도 5a를 구체화한 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 나타내는 사시도이며, 도 5c는 도 5a의 D-D 부분을 나타내는 도면이고, 도 6a는 연결부의 하부를 절단 후 용접하는 것을 나타내는 개략도이며, 도 6b는 도 6a의 E-E를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법은, 다수 개의 세그먼트로 제작된 프리플렉스 합성빔(10)을 마련하고 케이싱 콘크리트에 프리플렉션을 도입한 후 다시 분리하고 교량구조물 시공 현장에서 세그먼트를 재조립하여 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)을 제작하는 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법은, 적어도 한쪽 단부에 수직으로 마련된 연결부(110)를 포함하는 세그먼트(S1, S2, S3)를 볼트연결하여 프리플렉스 합성빔을 마련하고 프리플렉션 하중을 가하는 제1 단계, 세그먼트(S1, S2, S3)의 하부에 쉬스관(120)을 마련하고 정착구를 설치하고, 프리플렉션 하중 재하상태에서 케이싱 콘크리트(130)를 타설 및 양생하는 제2 단계 및 프리플렉션 하중을 제거하고 세그먼트(S1, S2, S3)를 분리하는 제3 단계;를 포함하고, 제3 단계에서 제작된 세그먼트(S1, S2, S3)의 연결부(110)를 볼트연결하여 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 마련하고 프리스트레스 긴장력을 도입하는 제4 단계 및 제4 단계에서 연결된 연결부(110) 중 케이싱 콘크리트의 하부로 돌출된 연결부(110)의 단부를 절단하고 연결부(110)의 단부를 강판으로 용접하는 제5 단계를 포함한다.
도 2c를 참조하면, 각 세그먼트(S1, S2, S3)는 I형 또는 H형강으로 마련되는 것으로 상부 플랜지(f1)의 상면과 하부 플랜지(f2)의 하면에는 각각 스터드(k1, k2)가 마련되어 프리플렉스 합성빔의 상부에 콘크리트로 마련되는 바닥판(미도시)과의 결합력을 높이도록 한다.
상부 플랜지(f1)는 하부 플랜지(f2) 보다 그 폭이 더 넓도록 마련되며, 이는 하부 플랜지(f2)의 경우 케이싱 콘크리트(130)이 타설 및 양생되는 곳이고 상부 플랜지(f1)는 바락판(미도시) 콘크리트가 타설됨을 고려한 것이다.
연결부(110)는 인접한 세그먼트의 연결부(110)와 결합하는 것으로, 세그먼트(S1, S2, S3)의 적어도 하나의 단부에 수직한 판형으로 마련된다.
연결부(110)는 볼트(b1) 또는 전단연결재(b2)에 의해 연결됨은 물론 케이싱 콘크리트(130) 타설시 영구 거푸집의 역할도 수행할 수 있다. 도 2c와 도 3c를 참조하면, 연결부(110)는, 세그먼트의 상부 플랜지의 폭에 대응하는 폭으로 마련되고 케이싱 콘크리트(130)의 상부까지 직사각형의 판형으로 마련되는 상부판, 상부판 보다 큰 폭으로 마련되며 상기 케이싱 콘크리트의 높이에 대응되도록 직사각형의 판형으로 마련된 중간판, 중간판의 하부에 마련되는 하부판을 포함하며, 연결부(110)와 인접한 세그먼트의 연결부(110)를 연결 시, 상부 플랜지 상부로 돌출된 상부판의 상단부, 중간판의 측단부, 하부판은 서로 볼트 연결에 의해 연결되어 고정된다.
도 2b 및 도 2c를 참조하면, 연결부(110)는 상부 플랜지(f1)의 폭에 대응하는 폭으로 마련되는 상부판(111'), 상부판(111') 보다 큰 폭으로 마련되어 상부판(111')과 연결되는 중간판(111"), 및 중간판(111")의 하부에 마련되는 하부판(111"')을 포함한다.
연결부(111)와 인접한 세그먼트의 연결부(111)는 볼트(b1) 또는 전단연결재(b2)에 의해 연결되며, 상부판(111')에는 다수 개의 홀(h)이 마련되고 다수 개의 홀(h)은 상부 플랜지(f1)와 복부(a)의 주변에 분포되어 볼트(b1)가 통과하도록 형성된다.
도 8을 참조하면, 상부판(111c')의 일측에는 측부판(112c)가 마련되며, 측부판(112c)와 인접한 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)의 측부판(112d) 사이에는 가로빔(150)이 마련된다. 가로빔(150)은 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)과 인접한 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200) 사이에 마련되어 프리플렉스 합성빔(200)을 서로 구속하도록 마련되는 것이다.
중간판(111")은 상부판(111')의 하부에 연결되는 것으로 케이싱 콘크리트(130)와 대응되는 크기로 마련된다. 중간판(111")에는 전단블럭(113)과 쉬스관 관통홀(115), 전단연결재(b2)가 통과하는 전단연결재 관통홀(117)이 마련된다.
중간판(111")의 하부에는 하부판(111"')이 마련되며, 하부판(111"')은 도 5c와 같이 케이싱 콘크리트(130)의 하부로 돌출되도록 마련된다.
세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)을 최종 연결 시, 도 5c와 같이 하부판(111"')은 돌출되어 미관을 저해할 수 있으므로, 절단된 후 강판(W)에 의해 용접되어 하부판(111"')이 포함된 케이싱 콘크리트(130)의 하부가 마감처리될 수 있다.
전단블록(113)은 중간판(111")에서 미리 설정된 높이로 돌출되도록 마련되어, 어느 한쪽 연결부(110a)의 전단블록(113a)이 오목한 형상으로 마련될 때, 인접한 연결부(110b)의 전단블록(113b)이 상대적으로 볼록한 형상으로 대응되어 전단블록(113a)와 전단블록(113b)는 암수결합을 하게 된다
전단블록(113)의 하부에는 쉬스관(120)이 관통하는 쉬스관 관통홀(115)이 마련된다. 전단블록(113)은 케이싱 콘크리트(130) 타설 시 케이싱 콘크리트에 매립되어 전단블록(113) 사이에 마련된 전단연결재(b2)와 더불어 케이싱 콘크리트와의 결합력을 증가시키게 된다.
전단연결재 관통홀(117)은 하부 플랜지(f2)와 복부(a)의 주변에 마련되어, 연결부 연결되어 케이싱 콘크리트(130) 타설시 전단연결재 관통홀(117)을 통과한 전단연결재(b2)는 케이싱 콘크리트(130)와 연결됨은 물론 연결부(110)의 강성을 추가적으로 보강하게 된다. 전단연결재 관통홀(117)에는 전단연결재(b2)가 관통되며, 전단연결재(b2)는 볼트(b1) 보다 굵게 마련될 수 있다.
케이싱 콘크리트(130)는 프리플렉션 하중의 재하 상태에서 타설 및 양생되며, 중간판(111")의 크기에 대응되도록 마련된다. 엄밀히 말하면 케이싱 콘크리트(130)는 중간판(111") 보다 작게 형성되는데, 이는 연결부(110)의 연결을 위한 부분의 확보를 위한 것이다. 케이싱 콘크리트(130)의 내부에는 쉬스관(120)이 배치된다.
제1 단계는 세그먼트(S1, S2, S3)를 볼트연결하여 프리플렉스 합성빔(10)을 마련한 후, 프리플렉션 하중을 가하는 단계이다. 도 2a 내지 도 2c는 세그먼트(S1, S2, S3)를 볼트연결하는 단계이며, 이 과정에서 전단블록(113)은 암수결합을 하며 추가적으로 전단연결재(b2)가 체결될 수 있다.
제1 단계에서 세그먼트(S1, S2, S3)를 볼트연결하게 되면, 세그먼트(S1, S2, S3) 자체가 미리 변형된 형태를 가지기 때문에 연결된 세그먼트들은 위로 약간 만곡된 상태를 가지게 된다.
세그먼트(S1, S2, S3)의 연결 후 도 3a와 같이 프리플렉션 하중을 가하게 된다.
제2 단계는 세그먼트(S1, S2, S3)의 하부에 쉬스관(120)을 마련하고 정착구를 설치하고, 프리플렉션 하중 재하상태에서 케이싱 콘크리트(130)를 타설 및 양생하는 단계이다.
도 3a를 참조하면, 제2 단계에서 프리플렉션 하중은 연결된 세그먼트 전체에 가해지는 등분포하중(w1)과 각 세그먼트의 미리 설정된 위치에 집중적으로 가해지는 부분집중 등분포하중(w2)을 포함한다.
본 발명에 따른 연결부(110)는 판형으로 세그먼트(S1, S2, S3)의 단부에 마련되므로 연결된 세그먼트(S1, S2, S3) 전체의 길이에 걸쳐 등분포로 된 하중을 가하고, 구조적 필요에 따라 각 세그먼트의 미리 설정된 위치(예를 들어, 각 세그먼트의 중앙부)에 부분적으로 등분포된 부분집중 등분포하중을 가할 수 있다.
이렇게 하중이 가해진 상태에서, 쉬스관(120)을 연결하고 세그먼트 전체의 길이에 걸쳐 케이싱 콘크리트(130)를 타설 및 양생하고, 판상의 연결부(110)가 영구 거푸집의 역할도 수행하므로 케이싱 콘크리트(130)에 도입되는 프리스트레스에 의한 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 응력단절은 발생하지 않게 된다.
연결부(110)의 하부는 영구 거푸집의 역할을 수행할 수 있으며, 도 3b 및 도 3c를 참조하면 전단연결재(b2)가 마련되지 않았으나 전단연결재(b2)가 마련되도록 연결부(110)를 설치할 수 있다.
제3 단계는 프리플렉션 하중을 제거하고 세그먼트(S1, S2, S3)를 분리하는 단계이다.
도 4b를 참조하면, 연결부(110)가 마련되지 않은 곳의 단면을 확인할 수 있으며, 케이싱 콘크리트(130)와 쉬스관(120)이 마련된다.
분리된 각 세그먼트는 교량구조물 시공 현장에서 재조립되어 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)을 형성한다.
제4 단계는 제작된 세그먼트(S1, S2, S3)의 연결부(110)를 볼트연결하고 프리스트레스 긴장력을 도입하는 단계이다.
도 5b는 교량구조물 시공 현장에서 재조립된 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)을 나타내는 것이며, 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)은 세 개의 세그먼트로 마련될 수 있으나 교량 길이와 현장 여건에 따라 단일 혹은 다수 개의 세그먼트로 마련될 수 있다.
세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)을 최종 연결 시, 도 5c와 같이 하부판(111"')은 돌출되어 미관을 저해할 수 있으므로, 하부판(111"')은 절단된 후 강판(W)에 의해 용접되어 하부판(111"')이 포함된 케이싱 콘크리트(130)의 하부가 마감처리될 수 있다.
제5 단계가 바로 연결부(110)의 하부를 마감처리하는 단계인데, 즉 연결부(110) 중 케이싱 콘크리트의 하부로 돌출된 연결부(110)의 단부를 절단하고 연결부(110)의 단부를 강판(W)으로 용접하는 단계이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 연결부(110)의 하부가 강판(W)에 의해 케이싱 콘크리트(130)의 하부의 일부까지 커버하도록 마련될 수 있으나, 강판(W) 없이 콘크리타나 모르타르에 의해 연결부(110)의 하부가 커버되도록 마감될 수 있다.
제5 단계에서 프리스트레스 긴장력을 도입할 수 있으며, 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)의 단부에서 정착부(140)에 의해 정착된다.
도 7은 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 이용한 교량구조물을 나타내는 개략도이고, 도 8은 세그먼트 프리플렉스 합성빔과 인접한 세그먼트 프리프리플렉스 합성빔 사이에 마련된 가로빔을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 내지 제5 단계에서 제작된 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)을 교량하부 구조(300)에 거치하는 거치단계가 개시된다.
도 7과 같이 단경간으로 교량구조물이 마련될 수 있으나, 연속교량으로 마련될 수도 있다.
또한, 교량의 횡방향으로 연결부(110)의 측부판(112c, 112d) 사이에 가로빔(150)을 설치하여 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)이 서로 구속되게 할 수 있다.
이후, 세그먼트 프리플렉스 합성빔(200)의 상부에 콘크리트로 마련되는 바닥판을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 중립축은 대략 전단블록이 마련되는 곳에 형성되며, 중립축 상부 압축부는 볼트연결, 슬래브 합성 및 복부합성에 의해 1차적으로 연결되고, 중립축 부분은 전단블록에 의해 암수연결되며, 중립축 하부 인장부는 강선에 의해 압축력이 도입되고, 하단부는 강판 용접에 의해 마무리된다. 이에 따라 연결부의 구조적 안전성이 다각도로 확보될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 연결부가 판상으로 마련되고 연결부에도 프리플렉스 하중을 재하할 수 있어 전단면에 걸쳐 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 응력단절은 발생하지 않게 될 뿐만 아니라, 볼트연결에 의해서만 세그먼트를 연결할 수 있어 공정이 매우 단순하고 현장에서 철근가공조립, 거푸집 설치, 콘크리트 타설 및 양생과 같은 추가공정을 배제할 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: 프리플렉스 합성빔
110: 연결부
120: 쉬스관
130: 케이싱 콘크리트
140: 정착부
150: 가로빔
200: 세그먼트 프리플렉스 합성빔
300: 교량하부 구조

Claims (10)

  1. I형강 또는 H형강으로 마련된 다수 개의 세그먼트로 제작된 프리플렉스 합성빔을 마련하고 케이싱 콘크리트에 프리플렉션을 도입하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법으로서,
    세그먼트의 적어도 한쪽 단부에 세그먼트의 길이방향에 대하여 수직하게 마련된 연결부를 포함하는 세그먼트를 볼트연결하여 프리플렉스 합성빔을 마련하고 프리플렉션 하중을 가하는 제1 단계;
    세그먼트의 하부에 쉬스관을 마련하고 정착구를 설치하고, 상기 프리플렉션 하중 재하상태에서 케이싱 콘크리트를 타설 및 양생하는 제2 단계; 및 프리플렉션 하중을 제거하고 세그먼트를 분리하는 제3 단계;를 포함하고,
    제작된 세그먼트의 연결부를 볼트연결하여 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 마련하고 프리스트레스 긴장력을 도입하는 제4 단계; 및
    상기 제4 단계에서 연결된 연결부 중 상기 케이싱 콘크리트의 하부로 돌출된 연결부의 단부를 절단하고 상기 연결부의 단부를 강판으로 용접하는 제5 단계;를 포함하며,
    상기 연결부는 인접한 세그먼트의 연결부와 대응되는 형상으로 마련되어 서로 결합되어 세그먼트를 연결함과 동시에 영구거푸집으로 사용되며,
    상기 연결부는, 상기 세그먼트의 상부 플랜지의 폭에 대응하는 폭으로 마련되고 상기 케이싱 콘크리트의 상부까지 직사각형의 판형으로 마련되는 상부판, 상기 상부판 보다 큰 폭으로 마련되며 상기 케이싱 콘크리트의 높이에 대응되도록 직사각형의 판형으로 마련된 중간판, 상기 중간판의 하부에 마련되는 하부판을 포함하며,
    상기 연결부와 인접한 세그먼트의 연결부를 연결 시, 상기 상부 플랜지 상부로 돌출된 상기 상부판의 상단부, 상기 중간판의 측단부, 상기 하부판은 서로 볼트 연결에 의해 연결되어 고정되고,
    상기 중간판에는 전단블록이 마련되며, 상기 전단블록은 상기 중간판에서 미리 설정된 높이로 돌출되도록 형성되어 인접한 세그먼트의 연결부의 전단블록과 암수결합하며,
    상기 전단블록은 상기 케이싱 콘크리트 타설 시 상기 케이싱 콘크리트에 매립되어 상기 전단블록 사이에 마련된 전단연결재와 더불어 상기 케이싱 콘크리트와의 결합력을 증가시키며,
    상기 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 중립축은 상기 전단블록이 마련되는 곳에 형성되며, 중립축 상부 압축부는 볼트연결, 슬래브 합성 및 복부합성에 의해 1차적으로 연결되고, 상기 중립축 하부 인장부는 강선에 의해 압축력이 도입되는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계에서 프리플렉션 하중은 연결된 세그먼트 전체에 가해지는 등분포하중과 각 세그먼트의 미리 설정된 위치에 집중적으로 가해지는 부분집중 등분포하중을 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5 단계에서 제작된 세그먼트 프리플렉스 합성빔을 교량하부 구조에 거치하는 거치단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결부의 측부판 사이에 가로빔을 설치하여 상기 세그먼트 프리플렉스 합성빔이 서로 구속되게 하는 가로빔 설치단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 상부에 콘크리트로 마련되는 바닥판을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔 시공방법.
  7. 다수 개의 세그먼트로 제작되는 세그먼트 프리플렉스 합성빔에 있어서,
    I형강 또는 H형강으로 마련되며, 상부 플랜지 상면과 하부 플랜지의 하면에 스터드가 마련된 강재를 포함하는 세그먼트;
    세그먼트의 적어도 한쪽 단부에 세그먼트의 길이방향에 대하여 수직하게 마련된 판형의 연결부; 및
    상기 합성빔의 하부에 마련되되, 프리플렉션 하중의 재하상태에서 타설 및 양생되는 케이싱 콘크리트;를 포함하며,
    상기 세그먼트는 상기 연결부에 의해 1차 연결되고 프리플렉션 하중 재하상태에서 케이싱 콘크리트가 타설 및 양생 된 후 분리되며, 교량 제작 현장에서 상기 세그먼트는 상기 연결부에 의해 2차 연결되며,
    상기 연결부는 인접한 세그먼트의 연결부와 대응되는 형상으로 마련되어 서로 결합되어 세그먼트를 연결함과 동시에 영구거푸집으로 사용되며,
    상기 연결부는, 상기 세그먼트의 상부 플랜지의 폭에 대응하는 폭으로 마련되고 상기 케이싱 콘크리트의 상부까지 직사각형의 판형으로 마련되는 상부판, 상기 상부판 보다 큰 폭으로 마련되며 상기 케이싱 콘크리트의 높이에 대응되도록 직사각형의 판형으로 마련된 중간판, 상기 중간판의 하부에 마련되는 하부판을 포함하며,
    상기 연결부와 인접한 세그먼트의 연결부를 연결 시, 상기 상부 플랜지 상부로 돌출된 상기 상부판의 상단부, 상기 중간판의 측단부, 상기 하부판은 서로 볼트 연결에 의해 연결되어 고정되고,
    상기 중간판에는 전단블록이 마련되며, 상기 전단블록은 상기 중간판에서 미리 설정된 높이로 돌출되도록 형성되어 인접한 세그먼트의 연결부의 전단블록과 암수결합하며,
    상기 전단블록은 상기 케이싱 콘크리트 타설 시 상기 케이싱 콘크리트에 매립되어 상기 전단블록 사이에 마련된 전단연결재와 더불어 상기 케이싱 콘크리트와의 결합력을 증가시키며,
    상기 세그먼트 프리플렉스 합성빔의 중립축은 상기 전단블록이 마련되는 곳에 형성되며, 중립축 상부 압축부는 볼트연결, 슬래브 합성 및 복부합성에 의해 1차적으로 연결되고, 상기 중립축 하부 인장부는 강선에 의해 압축력이 도입되는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 상부판의 일측에 마련되는 측부판을 더 포함하며,
    상기 측부판과 인접한 프리플렉스 합성빔의 측부판 사이에 가로빔이 설치되는 것을 특징으로 하는 세그먼트 프리플렉스 합성빔.
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