KR102321582B1

KR102321582B1 - 상부 플랜지의 긴장재를 이용한 횡방향 변위 조절이 가능한 psc i형 거더

Info

Publication number: KR102321582B1
Application number: KR1020210031494A
Authority: KR
Inventors: 심영표
Original assignee: (주)한맥기술; 주식회사 장헌산업; (주)피티씨
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2021-11-05

Abstract

본 실시예는 PSC I형 거더에 관한 것이다. 일 측면에 따른 PSC I형 거더는, 하단을 형성하며, 복수 개의 하부 긴장재를 포함하는 하부 플랜지 및 상기 하부 플랜지의 상부에 배치되며, 상단을 형성하는 상부 플랜지를 포함하고, 상기 상부 플랜지는, 상호 이격되게 배치되는 제1상부 긴장재 및 제2상부 긴장재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 PSC I형 거더는, 횡방향 변형이 발생한 경우 상부 플랜지에 미리 포함되어 있는 비부착 강연선을 이용하여 긴장력을 조정함으로써, 거더에 발생한 횡방향 변형을 보다 용이하게 회복할 수 있다.
또한, 거더의 상부 플랜지의 폭을 양 단부에서 좁게 형성하고, 중앙부에서는 넓게 형성함으로써, 상부 플랜지에 설치되는 비부착 강연선의 편심을 증가시켜, 종래 기술보다 구조적 효율성이 향상된 PSC I 형 거더를 제공할 수 있다.

Description

상부 플랜지의 긴장재를 이용한 횡방향 변위 조절이 가능한 PSC I형 거더{PSC I-type girder capable of adjusting transverse displacement using the tension member of the upper flange}

본 발명은 상부 플랜지의 긴장재를 이용한 횡방향 변위 조절이 가능한 PSC I형 거더에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로는 상부 플랜지에 설치되어 있는 비부착 강연선을 이용하여 인장력을 조절하는 방식으로 거더의 횡방향 변형을 용이하게 제어할 수 있으며, 동시에 상부 플랜지의 단부 영역에서의 폭보다 중앙 영역에서의 폭을 크게 형성하여, 도심을 증가시키는 방법으로 PSC I 형 거더의 구조 효율을 높일 수 있는 기술에 관한 발명이다.

종래의 도로교에서 수십 년 동안 사용해 온 PSC I형 거더는 PSC I형 거더의 하부플랜지의 폭(b1)은 0.60m~0.72m, 상부플랜지의 폭(b2)은 0.64m~0.76m, PSC I형 거더의 경간장은 25.00m ~ 35.00m, 형고(h)는 1.75m ~ 2.20m로 구성된다.

여기서, 상기 상부플랜지의 폭(b2)과 하부플랜지의 폭(b1)은 좁으면서, 동시에 하부플랜지의 폭(b1) 대비 상부플랜지의 폭(b2)의 비율은 1.07b1~1.06b2로 설계되기 때문에 상부플랜지가 상대적으로 크지 않은 특징이 있다. 또한, 상기 PSC I형 거더의 경간장(d) 대비 형고(h)는 1d/15~ 1d/14로 형고(h)가 상당히 높다.

종래의 I형 거더는, 횡방향 및 비틀림 강성이 작기 때문에 횡방향 변형으로 인한 횡만곡 현상이 빈번히 발생하게 되는데, 이러한 현상이 크게 발생하여 오차 한계를 벗어나게 되면 거더의 안정성을 심각하게 위협할 수 있는 문제점이 존재한다.

이를 구체적으로 살펴보면, I형 거더의 횡만곡 현상은, 포스트 텐션(Post-Tension) 긴장 방법에서 순차긴장으로 인해 발생하는 일시적 횡방향 변형과 비선형 크리프 영향 등으로 인해 발생될 수 있다.

도 1에서와 같이, 거더 가설 공정에서 거더를 인양하는 경우에 거더의 횡변위가 존재할 경우, 거더는 기울어질 수 있는데, 거더가 기울어지면 자중으로 인해 기울어진 쪽으로 횡만곡이 증가하게 되고, 이에 따라 점진적으로 거더의 약축(횡방향)에 대한 휨변형이 발생하게 된다. 따라서 결국 거더에 발생하는 응력이 허용 값을 초과하게 되고, 이에 따라 거더의 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 종래 기술에 따른 I 형 거더의 경우, 횡방향 변위가 발생한 경우 상부 플랜지의 횡방향 변위를 용이하게 제어할 수 있는 수단이 존재하지 않아, 횡방향 변위가 발생한 경우 거더의 성능에 악영향을 미치는 응력이 발생되는 문제점이 존재하였다. 또한, 거더의 횡방향 변위는 거더의 운반, 설치 및 거치 과정에서 불안정의 문제를 발생시키며, 운반 및 가설 시에는 임시 지점이 거더 안쪽으로 이동하고, 진동에 의한 동적 효과로 인해 거더 상부에 균열이 쉽게 발생하는 문제점 등이 존재하였다.

대한민국 등록 특허 제 10-1131969 B1 - 피에스씨(PSC) Ｉ형 거더를 이용한 합성형 교량의 다경간 연속화 공법

일 실시예에 따른 PSC I형 거더는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 고안된 발명으로서, 거더 인장시 의도하지 않은 횡방향 변형이 발생한 경우 상부 플랜지에 미리 포함되어 있는 긴장재를 이용하여 긴장력을 조정함으로써, 거더에 발생한 횡방향 변형을 보다 용이하게 회복할 수 있는 PSC I형 거더를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 거더의 상부 플랜지의 폭을 양 단부에서 좁게 형성하고, 중앙부에서는 넓게 형성함으로써, 상부 플랜지에 설치되는 긴장재의 편심을 증가시켜, 구조적 효능이 개선된 PSC I 형 거더를 제공하는데 목적이 있다.

일 실시예에 따른 PSC I형 거더는, 하단을 형성하는 하부 플랜지 및 상기 하부 플랜지의 상부에 배치되며, 상단을 형성하는 상부 플랜지를 포함하고, 상기 상부 플랜지는 폭이 서로 상이한 복수의 영역을 가질 수 있다.

상기 PSC I 형 거더는 상기 상부 플랜지 내 배치되는 상부 긴장재 및 상기 하부 플랜지 내 배치되는 하부 긴장재를 더 포함할 수 있다.

상기 상부 긴장재는 상호 이격되게 배치되는 제1상부 긴장재 및 제2상부 긴장재를 포함하고, 상기 제2영역에서의 상기 제1상부 긴장재와 상기 제2상부 긴장재 간 이격 거리는, 상기 제1영역에서의 상기 제1상부 긴장재와 상기 제2상부 긴장재 간 이격 거리 보다 길게 형성될 수 있다.

상기 상부 플랜지는, 제1길이(L2)의 폭을 가지는 제1영역과, 상기 제1길이 보다 큰 제2길이(L4)의 폭을 가지는 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역은 상기 상부 플랜지의 단부 영역에 배치되고, 상기 제2영역은 상기 상부 플랜지의 중앙 영역에 배치될 수 있다.

상기 제1영역에 대응되는 상기 하부 플랜지의 폭(L1)은, 상기 제1영역의 폭(L2)과 동일하거나 작을 수 있다.

상기 제1영역은 복수로 구비되어, 상기 제2영역의 양측에 각각 배치될 수 있다.

상기 상부 플랜지는, 상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하는 연결 영역을 포함할 수 있다.

상기 연결 영역은, 상기 제1영역에서 상기 제2영역으로 갈수록 폭이 증가하는 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 PSC I형 거더는, 구조적 특성에 따라 중앙 영역에서의 단면 도심은 단부 영역에의 단면 도심보다 더 높게 형성되므로, 단부 영역에서는 긴장재의 편심이 감소하여 프리스트레스 압축 응력이 감소하는 반면, 중앙 영역에서는 긴장재의 편심이 증가하여 프리스트레스 압축 응력이 증가되는바, 거더의 전체적인 구조 효율이 증가하는 효과가 존재한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 PSC I형 거더에 의하면, 상기 상부 플랜지 내 배치되는 상부 긴장재를 통해 횡방향 변형을 제어할 수 있어 횡방향 변위를 최소화하면서, 동시에 횡방향 변위를 용이하게 회복시킬 수 있는 장점이 존재한다.

도 1은 종래 기술에 따른 I형 거더의 횡방향 변형으로 인한 횡만곡 현상을 보인 실제 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PSC I형 거더의 사시도이다.
도 3A는 본 발명의 실시예에 따른 단부 영역에서의 PSC I 형 거더의 단면도이다.
도 3B는 본 발명의 실시예에 따른 중앙 영역에서의 PSC I 형 거더의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부 플랜지를 상부에서 바라본 상면도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PSC I 형 거더의 좌측 사시도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 PSC I 형 거더의 횡방향 변형을 제어하는 과정을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PSC I형 거더의 구조해석 변위에 대한 실험 결과를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들 사이의 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A,B,C 로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다. 또한, 본 발명의 명칭은 상부 플랜지의 긴장재를 이용한 횡방향 변위 조절이 가능한 PSC I형 거더로 지칭하였지만, 이하 설명의 편의를 위해 상부 플랜지의 긴장재를 이용한 횡방향 변위 조절이 가능한 PSC I형 거더는 PSC I형 거더로 지칭하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PSC I형 거더의 사시도 이고, 도 3A는 본 발명의 실시예에 따른 단부 영역에서의 PSC I 형 거더의 단면도 이며, 도 3 B는 본 발명의 실시예에 따른 중앙 영역에서의 PSC I 형 거더의 단면도 이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PSC I형 거더(10)는, 하부 플랜지(20) 및 상부 플랜지(30)를 포함할 수 있다. 상기 PSC I형 거더(10)는 상기 하부 플랜지(20)와 상기 상부 플랜지(30)를 연결시키는 복부(50, 60)를 포함할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 PSC I형 거더(10)의 길이 방향 중앙에 배치되는 복부(50)를 제1복부(50)로 지칭하고, 상기 PSC I형 거더(10)의 단부 영역에 배치되는 복부(60)를 제2복부(60)로 지칭한 후, 이를 전제로 하여 설명하도록 한다.

상기 하부 플랜지(20)는 상기 PSC I형 거더(10)의 하단을 형성할 수 있다. 상기 상부 플랜지(30)는 상기 PSC I형 거더(10)의 상단을 형성할 수 있다. 상기 제1복부(50)는 상기 하부 플랜지(20)와 상기 상부 플랜지(30)를 연결하는 역할을 할 수 있으며, 상기 PSC I형 거더(10)의 상하 방향 중앙 영역을 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 PSC I형 거더(10)는, 상기 PSC I형 거더(10)의 길이 방향에 수직한 방향으로 정의되는 상기 상부 플랜지(30)의 폭은, 상기 하부 플랜지(20)의 폭보다 클 수 있다. 상기 PSC I형 거더(10)의 길이 방향 중앙 영역에서의 상기 하부 플랜지(20)의 폭은 상기 제1복부(50)의 폭 보다 클 수 있다. 이러한 구조로 인해, 상기 PSC I형 거더(10)의 양 측면에서 상기 제1복부(50)의 배치 영역은 타 영역보다 내측으로 함몰되는 형상의 홈 형상일 수 있다.

또한, 상기 PSC I형 거더(10)의 단부 영역에서의 상기 하부 플랜지(20)와 상기 상부 플랜지(30)를 연결시키는 제2복부(60)의 폭은 상기 PSC I형 거더(10)의 중앙 영역에서의 복부(50)의 폭 보다 크도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 PSC I형 거더(10)의 단부 영역에서의 제2복부(60)의 폭은 상기 PSC I형 거더(10)의 단부 영역에서의 하부 플랜지(20)의 폭과 같거나, 소정 길이 작게 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 PSC I형 거더(10)의 길이 방향 중앙에 배치되는 제1복부(50)는 타 영역보다 내측으로 함몰되는 홈 형상일 수 있다. 이 때, 상기 제1복부(50)의 바닥면과 상기 하부 플랜지(20)의 측면을 연결하는 면, 상기 제1복부(50)의 바닥면과 상기 PSC I형 거더(10)의 단부 영역에 배치되는 제2복부(60)의 측면을 연결하는 면 사이에는 경사면이 배치될 수 있다.

상기 PSC I형 거더(10)의 길이, 즉 경간장은 20m 내지 60m의 범위로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 PSC I형 거더(10)는, 상기 상부 플랜지(30)는 폭이 다른 복수의 영역을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 플랜지(30)는 제1길이(L2)의 폭을 가지는 제1영역(31)과, 제2길이(L4)의 폭을 가지는 제2영역(40)을 포함할 수 있다. 여기서, 도 3에 도시된 상부 플랜지(30)의 제2길이(L4)는 도 3에 도시된 상부 플랜지(30)의 제1길이(L2) 길이 보다 클 수 있다. 이에 따라, 중앙 영역에서의 단면 도심은 단부 영역에의 단면 도심보다 더 높게 형성되므로, 거더의 구조 효율이 높아질 수 있는 장점이 존재한다.

본 발명의 실시예에 따른 PSC I형 거더(10)의 상기 제2영역(40)은 상기 상부 플랜지(30)의 길이 방향의 중앙에 배치될 수 있다. 상기 제1영역(31)은 복수로 구비되어 상기 제2영역(40)의 양단에 형성될 수 있다. 상기 제2영역(40)은 상기 상부 플랜지(30)의 제1 영역보다 폭이 넓어진 특징을 가지고 있다는 점에서, 확대부로 지칭될 수 있다.

또한, 상기 제2영역(40)과 상기 제1영역(31) 사이에는 상기 제2영역(40)과 상기 제1영역(31)을 연결하는 연결 영역(34)을 포함할 수 있다. 상기 연결 영역(34)은 상기 제1영역(31)에서 상기 제2영역(40)에 가까워질수록 폭이 증가하는 형상으로 구현될 수 있다. 따라서, 상기 연결 영역(34)은 측면이 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 상기 제1영역(31)의 대응되는 하부 플랜지(20)의 폭(L1)은 상기 제1영역(31)의 폭(L2)과 같거나 보다 작게 형성될 수 있고, 상기 제2영역(40)에 대응되는 하부 플랜지(20)의 폭(L3)은 상기 제2영역(40)의 폭(L4) 보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 PSC I 형 거더(10)의 경우, 제1영역(31)에서 제2영역(40)으로 갈수록 상부 플랜지(30)의 폭은 증가하지만, 제1영역(31)과 제2영역(40) 에서의 두께는 모두 동일하도록 구현될 수 있다. 일반적으로 거더 단부에서의 상부 플랜지의 압축 저항력과 강선의 편심 효율은 거더 전체의 구조 효율에 중요하게 영향을 미치지 못하므로, 본 발명처럼 중심부 영역인 제2영역(40)에서만 폭을 증가시키는 경우 보다 용이하게 구조 효율을 높일 수 있는 장점이 존재한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따라, PSC I형 거더(10)에 포함되는 긴장재를 설명하기 위한 도면으로서, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부 플랜지의 상면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PSC I 형 거더의 좌측 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PSC I 형 거더의 횡방향 변형을 제어하는 과정을 도시한 평면도 이다.

도 4 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 PSC I형 거더(10)는 긴장재를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 긴장재는 상기 상부 플랜지(30), 복부(50, 60) 및 하부 플랜지(20) 내에 배치될 수 있으며, 상기 긴장재는 비부착 강연선 또는 부착 강연선을 포함할 수 있다.

일 실시예로, 상부 플랜지(30)에 배치되는 긴장재(70)는 비부착 강연선을 포함할 수 있다.

비부착 강연선(Unbonded Strand)는 쉬스(HDPE 피복)가 각각의 강연선에 장착된 피복 강연선을 의미하며, 외주에 피복이 있어서 콘크리트와 강연선이 직접 접촉되지 않도록 구성되어 있어 비부착 강연선이라 부른다. 비부착 강연선의 강연선과 피복 사이에는 그리스(grease)가 충진되어 있기 때문에, 비부착 강연선을 이용하여 거더에 긴장력을 도입한 후 그라우팅이 필요 없는 장점이 존재한다.

본 발명에 따른 PSC I형 거더(10)의 상부 플랜지(30)에 인장되는 긴장력은 상기 설명한 비부착 강연선을 이용하여 긴장력을 도입할 수 있는데, 일 예로 포스트 텐션(post tention) 방식으로 인장력을 도입할 수 있다.

포스트 텐션 방식은 피복된 강연선을 설치한 다음에 콘크리트를 타설하고 콘크리트가 경화된 후에 긴장재를 긴장하여 정착시키기 때문에 긴장재의 배치 형상을 자유롭게 변화시킬 수 있는 장점이 존재한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 PSC I형 거더(10)의 상부 플랜지(30)에는 비부착 강연선으로 구성되는 긴장재가 포함되어 있으므로, 콘크리트가 경화된 후에 비부착 강연선을 재인장 혹은 릴리즈(release)하는 방법으로 비부착 강연선에 도입되는 긴장력의 크기를 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 상부 플랜지(30)에 포함되는 비부착 강연선은 PSC I 형 거더(10)의 횡방향 변위를 용이하게 제어할 수 있는 역할을 할 수 있다.

즉, 본원발명과 같은 구조를 가지는 경우 도 3 및 도4에 도시된 바와 같이 상부 플랜지(30) 폭이 증가하여 PSC I 형 거더(10)의 단면의 도심이 상향되면, 하부 플랜지(20)에 설치된 긴장재(80)의 편심을 증가 시킬 수 있어(H1 -> H2) PSC I형 거더(10)의 구조 효율이 증가되는 장점이 존재한다.

또한, 본 발명과 같이 상부 플랜지(30)가 긴장재를 포함하고 있는 상태에서, 상부 플랜지(30)의 두께는 유지하면서 상부 플랜지(30)의 폭을 단부에서는 좁게 형성하고, 중앙부에서는 상대적으로 크게 형성하는 경우, 상부 플랜지(30)에 포함되어 있는 긴장재의 편심이 증가되므로(T1->T2) 횡방향 변형 회복이 효율적으로 이루어지는 장점이 존재한다.

상부 플랜지(30)의 모형을 변형시킴에 있어서, 폭의 증가와 더불어 두께를 증가시키는 경우 오히려 거더 전체의 중량을 증가시켜 구조 효율을 감소시키는 문제점이 발생할 수 있으나, 본 발명에 따른 PSC I형 거더(10)는 두께는 증가시키지 않으면서 상부 플랜지(30)의 중앙부 영역의 폭만 넓게 형성하므로, 종래 기술에 따른 PSC I 형 거더보다 중립축을 상부쪽으로 이동시켜 PSC I 형 거더의 구조 효율을 증가시키는 장점이 존재한다.

한편 상기 긴장재는 상기 PSC I형 거더(10) 내에 배치되어, 상기 PSC I형 거더(10)를 보강할 수 있는 역할을 할 수 있다. 도 4 내지 도 6에서는 도시하지는 않았으나, 본 발명에 따른 PSC I형 거더(10)는 상기 상부 플랜지(30)의 단부면에는 상기 긴장재로 인장력을 도입하거나, 도입된 인장력을 해제하기 위한 재인장 정착구(미도시)가 배치될 수 있다.

일 예로, 상기 긴장재로의 인장력 도입은 램체어 시스템을 통한 배럴의 인장을 통해 이루어질 수 있고, 도입된 인장력의 해제는 Mono-Jack을 통해 도입된 인장력을 해제(release) 할 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 거더의 단부 양 끝단에서 힘(F)을 제어하는 방법으로 거더에 인장력을 도입하고 해제할 수 있다.

한편, 상기 상부 긴장재(70)는 상기 상부 플랜지(30) 내에 복수 개로 구비되어 구현될 수 있으며, 복수 개의 상부 긴장재(70)는 상호 이격되게 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 상부 긴장재(70)가 2개가 구현되는 경우, 제1상부 긴장재(70a)과 제2상부 긴장재(70b)를 포함할 수 있다. 상기 제1상부 긴장재(70a)와 상기 제2상부 긴장재(70b)는 상기 상부 플랜지(30)의 폭 방향을 따라서 상호 이격되는 모습으로 배치될 수 있다.

일 예로 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1상부 긴장재(70a)와 상기 제2상부 긴장재(70b)가 상부 플랜지(30)에서 배치되는 형상은 상부 플랜지(30)의 폭 방향에 따른 형상과 동일한 형상으로 배치될 수 있다. 따라서, 상부 플랜지(30)의 중앙 영역에서의 제1상부 긴장재(70a)와 제2상부 긴장재(70b) 사이의 편심 거리는 상대적으로 상부 플랜지(30)의 단부 영역에서 제1상부 긴장재(70a)와 제2상부 긴장재(70b) 사이의 편심 거리보다 클 수 있다. 본 발명과 같은 구조를 가지는 경우, 상부 플랜지(30)에 배치되는 긴장재의 편심을 증가시켜 거더의 횡방향 변위가 발생한 경우 횡방향의 변위 회복을 보다 용이하게 제어할 수 있어, 횡방향 변위가 허용 범위 내로 발생하도록 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상부 플랜지(30)에는 상부 긴장재(70)가 포함되어 있어, 거더를 운반하거나 인양하는 경우 진동에 의해 발생할 수 있는 상부 플랜지(30)의 인장응력을 사전에 차단할 수 있어, 구조 효율이 높아지는 효과 또한 존재한다.

도 4에서는 상부 플랜지(30)에 배치되는 긴장재(70)는 2개가 배치되는 것으로 도시하였지만, 본 발명에 따른 PSC I 형 거더(10)에 포함되는 긴장재의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고, 거더 제작 조건에 따라 더 많이 배치될 수 있으며, 더 많이 배치되는 경우 인장력의 균등한 분포를 위해 복수 개의 긴장재는 서로 대칭되는 모습으로 배치될 수 있다.

한편, 상기 제2영역(40)에서의 상기 제1상부 긴장재(70a)와 상기 제2상부 긴장재(70b) 사이의 편심 거리는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1영역(31)에서의 상기 제1상부 긴장재(70a)와 상기 제2상부 긴장재(70b) 간 편심 거리 보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 연결 영역(34) 내 배치되는 상기 제1상부 긴장재(70a)와 상기 제2상부 긴장재(70b)의 영역은, 상기 단부 영역(72)으로부터 상기 중앙 영역(76)에 가까워질수록 상기 제1상부 긴장재(70a)와 상기 제2상부 긴장재(70b) 간의 거리가 멀어지는 형상으로 타 영역에 대해 경사지게 배치될 수 있다.

상기와 같은 구조에 따르면, 도 6의 (a)에서와 같이 설계 시 의도하지 않은 PSC I형 거더(10)의 횡방향 변형이 발생 된 경우, 상기 상부 플랜지(30) 내 배치된 상부 긴장재(70)를 통하여 긴장력을 조정하여 도 7의 (b)에서와 같이 횡방향으로 변형이 회복될 수 있다.

종래 기술에 따른 PSC I형 거더는 횡방향 강성이 작으므로 횡방향 변형이 빈번히 발생되고, 발생된 횡방향 변위는 거더의 운반, 인양, 거치 시에 안정성을 저하시킬 뿐 만 아니라 시공성 및 시공 후 안정성 측면에서 여러 불리함이 있었다.

그러나, 본 실시예에 따른 PSC I형 거더(10)에 의하면, 상기 상부 플랜지(30) 내 배치되는 상부 긴장재(70)를 통해 횡방향 변형을 제어할 수 있어 횡방향 변형을 용이하게 회복할 수 있는 장점이 존재한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PSC I형 거더의 구조해석 변위에 대한 실험결과를 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 거더 시공 과정에서 상부 긴장재(70)를 통한 횡방향 변위가 발생한 경우, 변위의 회복은 상기 상부 플랜지(30)의 중앙 영역을 기준으로 횡방향으로 23.3mm 까지 변형이 발생한 경우에도 회복이 이루어질 수 있음을 확인할 수 있다. 이는 본 발명과 같은 구조를 가지는 경우에 가능한 것으로서, 본 발명과 같은 구조를 가지는 경우 상기 상부 긴장재(70)의 형상에 따른 편측 도심이 증가되기 때문에 횡방향의 변위가 크게 발생한 경우에도 종래 기술보다 보다 용이하게 횡방향의 변위를 회복할 수 있다.

지금까지 도면을 통해 본 발명의 따른 PSC I형 거더(100)의 구조 및 특징에 대해 자세히 알아보았다.

종래 기술에 따른 PSC I형 거더는 횡방향 강성이 작으므로 횡방향 변형이 빈번히 발생되고, 발생된 횡방향 변위는 거더의 운반, 인양, 거치 시에 안정성을 저하시킬 뿐 만 아니라 시공성 및 시공 후의 안정성 측면에도 좋지 않은 여러 문제점이 존재하였다.

그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 PSC I형 거더는, 중앙 영역에서의 단면 도심은 단부 영역에의 단면 도심보다 더 높게 형성되므로, 단부 영역에서는 긴장재의 편심이 감소하여 프리스트레스 압축 응력이 감소하는 반면, 중앙 영역에서는 긴장재의 편심이 증가하여 프리스트레스 압축 응력이 증가되는바, 거더의 전체적인 구조 효율이 증가하는 효과가 존재한다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적인 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: PSC I 형 거더 20: 하부 플랜지
30: 상부 플랜지 31: 제1영역
34: 연결 영역 40: 제2영역
50: 제1복부 60: 제2복부
70: 긴장재 70a: 제1상부 긴장재
70b: 제2상부 긴장재 72: 단부 영역
74: 배플 76: 중앙 영역

Claims

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하단을 형성하는 하부 플랜지; 및
상기 하부 플랜지의 상부에 배치되어 상단을 형성하며, 폭이 서로 상이한 복수의 영역을 가지는, 상부 플랜지;를 포함하고,
상기 상부 플랜지는,
동일 평면상에 배치되고, 상호 이격되게 배치되며, 비부착 강연선(Unbonded Strand)을 각각 포함하는 제1상부 긴장재 및 제2상부 긴장재를 포함하며,
제1길이(L2)의 폭을 가지며 상기 상부 플랜지의 단부 영역에 배치되는 제1영역과, 상기 제1길이 보다 큰 제2길이(L4)의 폭을 가지며 상기 상부 플랜지의 중앙 영역에 배치되는 제2영역을 포함하고,
상기 제2영역에서의 상기 제1상부 긴장재와 상기 제2상부 긴장재 간 이격 거리는,
상기 제1영역에서의 상기 제1상부 긴장재와 상기 제2상부 긴장재 간 이격 거리 보다 길게 형성되는, PSC I형 거더.
제6항에 있어서,
상기 하부 플랜지 내 배치되는 하부 긴장재;를 더 포함하는, PSC I형 거더.
제7항에 있어서,
상기 제1상부 긴장재와 상기 제2상부 긴장재 간 이격 거리는,
상기 복수의 영역의 폭에 비례하여 증가하는, PSC I형 거더.
제8항에 있어서,
상기 제1상부 긴장재와 상기 제2상부 긴장재의 양 단에는,
상기 제1상부 긴장재와 상기 제2상부 긴장재에 인장력을 도입하거나 해제할 수 있는 정착구를 포함하는, PSC I형 거더.
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제6항에 있어서,
상기 제1영역에 대응되는 상기 하부 플랜지의 폭(L1)은, 상기 제1영역의 폭(L2)과 동일하거나 작은 폭을 가지는, PSC I형 거더.
제6항에 있어서,
상기 제1영역은 복수로 구비되어, 상기 제2영역의 양측에 각각 배치되는, PSC I형 거더.
제13항에 있어서,
상기 상부 플랜지는, 상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하는 연결 영역을 포함하고,
상기 연결 영역은, 상기 제1영역에서 상기 제2영역으로 갈수록 폭이 증가하는 형상을 가지는 PSC I형 거더.