KR102538558B1 - 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 psc거더 - Google Patents

휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 psc거더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거더의 단면의 중심 이상 상부의 웨브 양측에 각각 돌출하여 보강강성플랜지를 일체로 형성하도록 하여, 시공중 휨압축저항력을 개선할 수 있으며, 양중시 단면 뒤틀림에 대해 저항할 수 있도록 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 상부플랜지와, 상부플랜지의 하부로 일정거리 이격되어 형성되는 하부플랜지와, 상부플랜지와 하부플랜지를 수직으로 연결하는 웨브로 이루어져 I자형 단면형상을 가지는 거더 본체와; 거더 본체의 길이방향 양쪽 끝단에 일체로 형성되며 거더 본체의 폭보다 일정크기 더 큰 폭을 갖도록 거더 본체의 길이방향 양단부의 폭방향 양측면에서 각각 돌출하여 형성되는 단부 격벽과; 웨브의 폭방향 양측에 각각 돌출하여 웨브와 일체로 형성되는 보강강성플랜지와; 거더 본체의 길이방향 중앙부에서 하부플랜지에 내설되고 거더 본체의 길이방향 양단부의 폭방향 중앙부에서 각각 높이방향의 일정 간격으로 구성되도록 거더 본체의 길이방향으로 내설되는 강연선;을 포함하여 이루어진다.

Description

휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더{Prestressed concrete girder having end diaphragm}
본 발명은 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거더의 단면의 중심 이상 상부의 웨브 양측에 각각 돌출하여 보강강성플랜지를 일체로 형성하도록 하여, 시공중 휨압축저항력을 개선할 수 있으며, 양중시 단면 뒤틀림에 대해 저항할 수 있도록 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더에 관한 것이다.
교량의 건설에 있어서 PSC 거더(Prestressed Concrete Beam, 통상 상, 하부플랜지 및 복부에 의한 I형 단면)를 이용한 경제적인 교량시공 공법이 소개되어 있다. 이에 1980년대부터 지금까지 I형 단면의 PSC(Prestrssed Concrete) 거더(PSC 거더)는 일반적으로 현장주변의 임시 제작공장에서 주변 레미콘 공장으로부터 30MPa~45MPa 정도의 고강도 콘크리트를 공급받아 PSC 거더를 제작, 운반 및 거치한 후 임시 제작공장을 철거하는 형태로 설계 및 시공되었다.
그러나 이와 같은 PSC거더의 경우에는 양중시 길이방향 단부를 고정하여 양중하기 때문에 특히 길이가 길어지는 경우 양중시 단면의 뒤틀림이나 시공중 휨압축저항력이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허공개 제2013-0117662호 "PSC I형 거더"(특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 '도로교 PSC I형 거더에 있어서, 상기 거더(HG)의 경간장(ℓ)은 20.00m∼60.00m이며, 거더(HG)의 형고(h)는 경간장(ℓ) 대비 1ℓ/23∼1ℓ/18이며, 하부플랜지(10)의 폭(b1)은 0.70m∼1.40m이며, 상부플랜지(20)의 폭(b2)은 하부플랜지(10)의 폭(b1) 대비 1.70b1∼2.30b1이며, 거더(HG)의 배치간격(c)은 3.20m∼3.80m이며, 상기 상부플랜지(20)의 중앙부에 상면(21)과 하면(22)이 확대되는 증대부(31, 32)가 형성되며, 상기 증대부(31, 32)에 거더(HG)의 길이방향으로 보강재(40)가 설치되어, 상부플랜지의 압축저항력과 PS강선의 편심효율을 증대시키도록 구성됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더'를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 상부플랜지의 단면을 확대하도록 하여 전도의 위험이 있으며, 강연선 배치가 어렵고 강연선 긴장시 비틀림 저항성이 낮은 문제점이 있었다.
특허공개 제2013-0117662호 "PSC I형 거더"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제작시 강연선에 의한 비틀림이나 시공중 휨압축에 대한 저항력을 개선하고자 각각의 PSC거더의 단부에 배치되는 복수 개의 강연선 중에서 3개 강연선 경우 중 1번째 긴장까지, 4개 강연선 경우 중 2번째 긴장까지, 5개 강연선 경우 중 3번째 긴장까지 이들 강연선의 도심이 웨브의 단면폭 내에 있도록 배치하여 긴장함으로써 거더의 전체 단면 내에 중심압축 작용 효과와 같이 압축응력을 극대화시켜서 35m 이상이 되는 PSC거더에 배치되는 복수 개의 강연선들 중 강연선의 도심이 웨브의 단면폭을 벗어난 상기 나머지 강연선들의 도입 긴장력으로 거더의 휨 만곡이나 응력 불균등의 인한 거더 단면의 비틀림을 억제하거나 최소화시킬 수 있으며, 양중시 뒤틀림에 대해 효과적으로 저항할 수 있도록 하는 PSC거더를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상부플랜지와, 상부플랜지의 하부로 일정거리 이격되어 형성되는 하부플랜지와, 상부플랜지와 하부플랜지를 수직으로 연결하는 웨브로 이루어져 I자형 단면형상을 가지는 거더 본체와; 거더 본체의 길이방향 양쪽 끝단에 일체로 형성되며 거더 본체의 폭보다 일정크기 더 큰 폭을 갖도록 거더 본체의 길이방향 양단부의 폭방향 양측면에서 각각 돌출하여 형성되는 단부 격벽과; 웨브의 폭방향 양측에 각각 돌출하여 웨브와 일체로 형성되는 보강강성플랜지와; 거더 본체의 길이방향 중앙부에서 하부플랜지에 내설되고 거더 본체의 길이방향 양단부의 폭방향 중앙부에서 각각 높이방향의 일정 간격으로 구성되도록 거더 본체의 길이방향으로 내설되는 강연선;을 포함하며, 상기 보강강성플랜지는 거더 본체의 단면의 중심선 이상 상부에 형성되되, 거더 본체 웨브의 길이방향 양단부에서 강연선 중에서 최상단에 배치되는 강연선이 거더 본체의 단면 중심선보다 아래로 형성되기 시작되는 지점까지의 거리인 변곡구간을 제외한 구간에 수평방향으로 형성되거나 웨브의 길이방향 중앙부에서의 높이가 높고 길이방향 단부측으로 갈수록 높이가 낮은 아치형상으로 형성되며, 상기 강연선은 거더 본체의 길이방향 단부의 상부에서부터 차례로 제1 강연선, 제2 강연선, 제3 강연선, 제4 강연선 및 제5 강연선으로 이루어지며, 제1 강연, 제2 강연선 및 제3 강연선의 중심은 거더 본체의 전체 길이에서 웨브의 단면 폭 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더를 제공하고자 한다.
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또한, 제1 강연선은 거더 본체의 양측에서 동시에 긴장하고, 제2 강연선, 제3 강연선, 제4 강연선 및 제5 강연선은거더 본체의 일측과 타측을 번갈아가면서 편측긴장을 하되, 제2 강연선과 제3 강연선을 동시에 긴장한 후 제4 강연선과 제5 강연선을 동시에 긴장하도록 하는 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더를 제공하고자 한다.
또한, 웨브의 단면 폭 내에 위치하는 강연선이 단면 폭의 외측에 배치되는 강연선 보다 강연선의 갯수가 일정 수 더 많은 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더를 제공하고자 한다.
또한, 거더 본체는 상부플랜지 보다 하부플랜지가 일정폭 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더를 제공하고자 한다.
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또한, 보강강성플랜지의 단면 내부에는 쉬스관이 매입되어 구성되는 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더를 제공하고자 한다.
본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더는 제작시 강연선에 의한 비틀림이나 시공중 휨압축에 대한 저항력을 개선하고자 각각의 PSC거더의 단부에 배치되는 복수 개의 강연선 중에서 3개 강연선 경우 중 1번째 긴장까지, 4개 강연선 경우 중 2번째 긴장까지, 5개 강연선 경우 중 3번째 긴장까지 이들 강연선의 도심이 웨브의 단면폭 내에 있도록 배치하여 긴장함으로써 거더의 전체 단면 내에 중심압축 작용 효과와 같이 압축응력을 극대화시켜서 35m 이상이 되는 PSC거더에 배치되는 복수 개의 강연선들 중 강연선의 도심이 웨브의 단면폭을 벗어난 상기 나머지 강연선들의 도입 긴장력으로 거더의 휨 만곡이나 응력 불균등의 인한 거더 단면의 비틀림을 억제하거나 최소화시킬 수 있으며, 양중시 뒤틀림에 대해 효과적으로 저항할 수 있도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.
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 1은 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 측면도이다.
도 3은 상기 도 2의 다른 실시예이다.
도 4는 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 강연선 배치를 도시한 측면도이다.
도 5a는 상기 도 4의 A-A 선을 따른 단면도이다.
도 5b는 각각 도 4의 B-B, C-C, D-D 선을 따른 단면도이다.
도 5c는 상기 도 4의 D'-D' 선을 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 강연선 배치의 다양한 실시예를 설명하기 위한 거더의 중앙부 단면을 도시한 도이다.
도 7은 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 다른 실시예의 단면도이다.
도 8은 PSC거더의 제작 및 양중 상황을 설명한 도이다.
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.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 사시도이다.
휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더(1)에서 거더 본체(10)는 상부플랜지(110)와, 상부플랜지(110)의 하부로 일정거리 이격되어 형성되는 하부플랜지(120)와, 상부플랜지(110)와 하부플랜지(120)를 수직으로 연결하는 웨브(130)로 이루어져 I자형 단면형상을 가지도록 이루어져 전체적으로 종래의 피에스씨 거더와 동일한 형상을 가질 수 있다.
거더 본체(10)의 길이방향 양쪽 끝단에 거더 본체(10)와 일체로 단부 격벽(20)이 형성되는데, 단부 격벽(20)은 거더 본체(10)의 하부플랜지(120)의 폭과 동일한 폭 또는 하부플랜지(120)의 폭보다 일정크기 더 큰 폭을 갖도록 거더 본체(10)의 길이방향 양단부의 폭방향 양측면에서 각각 돌출하여 형성된다.
거더 본체(10)의 폭방향 양측의 단부 격벽(20)은 동일한 형상을 가지며 대략 직사각형 형태를 가진다. 그러나 교량의 사각(Skew)에 대응하여 평행사변형 형상을 가질 수도 있다.
단부 격벽(20)의 측면부에는 각각 일정 크기로 블럭아웃시킨 대략 사다리꼴 형상의 홈부(210)가 형성되도록 하여, 단부 격벽(20)이 인접한 거더의 단부 격벽(20) 간의 사이를 무수축 모르타르 등을 타설하여 서로 일체화되도록 하는데 이때 전단홈의 기능을 갖도록 한다.
단부 격벽(20)의 높이는 거더 본체(10)의 단부의 높이와 동일하거나 그 이하로 하되 거더 본체(10)의 높이에 1/2보다는 크게하고 길이(깊이)는 교대(교량받침)에 올려져 지지될 수 있는 길이(깊이)로 결정되며 폭은 교대 위에 거치되는 거더 사이의 간격에 따라 이웃하는 단부 격벽(20)이 맞닿거나 소정의 틈을 가지고 설치될 수 있을 정도에서 임의로 결정될 수 있으며, 단부 격벽(20)과 거더 본체(10)를 합한 폭은 대략 거더 본체(10) 폭의 2~4배 정도의 폭을 가질 수 있다.
이와 같은 단부 격벽(20)은 본 발명의 휨압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더(1)의 거치시 인접한 거더와의 가설용 강재(철근, 와이어, 각재 등)로 지지(용접 포함)하는 공정 및 거더와 하부구조 교좌면을 가설용 강재로 연결하는 공정과 같은 전도방지수단을 설치하지 않고 전도를 방지할 수 있고 급속 시공할 수 있으며, 교량 시공시에 거더의 단부 격벽 현장타설 시공공정이 생략됨으로써 공기를 현저히 단축시킬 수 있으며, 단부 격벽(20)은 인접한 휨압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더(1)의 단부 격벽(20)과의 사이를 콘크리트(무수축 모르타르 포함)를 통해 서로 일체화되거나 연결재를 이용해 보다 확실하게 서로 일체화됨으로써 종래 현장타설로 지점부에 형성되는 단부가로보와 동일하게 거더 간의 횡강성을 확보하여 일체로 저항하고 상재하중을 균등하게 교대나 교각의 지점부에 전달할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 웨브(130) 양측에 각각 돌출하여 보강강성플랜지(40)가 웨브(130)와 일체로 형성되도록 한다.
보강강성플랜지(40)는 양중시 거더 본체(10)의 뒤틀림 등에 저항하도록 웨브(130)의 양측면에 각각 돌출하여 형성되며, 제작시 강연선을 긴장하는 공정에서 발생하는 PCS거더(1)의 단면의 수평 횡이동이나 단면의 회전과 같은 비틀림에 저항하도록 일체로 형성한다.
도 2는 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 측면도이고, 도 3은 상기 도 2의 다른 실시예이다.
이와 같은 보강강성플랜지(40)는 다양한 형상으로 형성될 수 있는데, 도 3(a)에서와 같이, 웨브(130)의 양측면에 각각 일정한 높이에 수평방향으로 형성되도록 할 수 있으며, 도 3(b)에서와 같이, 보강강성플랜지(40)는 길이방향 양단부가 하부의 일정각도로 절곡되는 절곡 보강부(41)가 형성되도록 할 수 있는데, 이는 양중시 거더 본체(10)를 길이방향 양단부를 고정하여 양중하기 때문에 이에 대하여 효과적으로 저항하도록 양단부를 하부로 향하게 하는 절곡 보강부(41)가 형성되도록 한다.
또한, 도 1 및 도 2에서와 같이, 보강강성플랜지(40)는 웨브(130)의 길이방향 중앙부에서의 높이가 높고 길이방향 단부측으로 갈수록 높이가 낮은 아치형상으로 이루지도록 할 수도 있다.
이와 같은 보강강성플랜지(40)는 압축 보강이 필요한 거더 본체(10)의 단면의 중심선(C.L) 이상 상부에 형성되도록 할 수 있으며, 특히, 보강강성플랜지(40)는 거더 본체(10) 전체 길이 또는 일부 길이에 형성되도록 할 수도 있으나 웨브(130)의 길이방향 양단부의 일부 구간인 강연선(50)의 변곡구간(V.L)을 제외한 구간에 형성되도록 할 수도 있다.
강연선의 변곡구간(V.L)은 강연선(50) 중에서 최상단에 배치되는 강연선(50)이 거더 본체(10)의 단면 중심선(C.L으로 도심을 말함)보다 아래로 형성되기 시작되는 지점까지의 거리를 말한다.
또한 변곡구간(V.L)을 제외하고 보강강성플랜지(40)를 형성하는 것은 거더 본체(10)을 콘크리트 타설 후 긴장완료시 단면의 중심선(도심)(C.L)의 아래에 작용되는 긴장력으로 인하여 발생하는 단면의 상부측 인장저항을 위해 상부 단면의 크기가 제작단계에서 구조의 안정성에 큰 영향을 끼치기에 이려한 변곡구간을 벗어나서는 보강하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 강연선 배치를 도시한 측면도이고, 도 5a는 상기 도 4의 A-A 선을 따른 단면도이며, 도 5b는 각각 도 4의 B-B, C-C, D-D 선을 따른 단면도이고, 도 5c는 상기 도 4의 D'-D' 선을 따른 단면도이다.
이와 같은 본 발명의 PSC거더는 일반적인 PSC거더와 동일하게 길이방향으로 복수의 강연선(50)이 내설되도록 하는데, 연직방향의 외력에 의해 발생하는 휨응력에 저항하기 위하여 길이방향 중앙부에서 인장부인 하부플랜지(120)에 내설되도록 하고 거더 본체(10)의 길이방향 양단부의 폭방향 중앙부에서 각각 높이방향의 일정 간격으로 구성되도록 거더 본체(10)의 길이방향으로 내설되며, 거더 본체(10)의 길이방향 양단부에서 각각 정착구 등을 통하여 정착되도록 한다.
도 6은 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 강연선 배치의 다양한 실시예를 설명하기 위한 거더의 중앙부 단면을 도시한 도이다. 이때, 보강강성플랜지(40)는 생략하였다.
본 발명에서는 경간에 따라 도 6에서와 같이, 강연선(50)의 배치가 다르게 이루어질 수 있으며, 도 6a에서와 같이, 3개 , 도 6b에서와 같이 4개 및 도 6c에서와 같이 5개가 구성될 수 있다.
이와 같은 강연선(50)은 도 4, 도 5a 및 도 6c에서와 같이, 단부에서 상부에서 부터 하부로 차례로 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b), 제3 강연선(50c), 제4 강연선(50d) 및 제5 강연선(50e)로 구성되고 도 5c에서와 같이, 거더 본체(10)의 길이방향 중앙부에서는 하부플랜지(120)에 내설되는데, 이때, 거더 본체(10)의 길이방향 단부에서 중앙부 방향으로의 설치위치는 도 5b에서와 같이 하부플랜지(120)에 내설되도록 자연스럽게 변화되며 형성된다.
이와 같은 강연선들은 긴장하여 거더 본체(10)의 단부에서 정착되도록 하는데, 긴장시에 거더 본체(10)의 폭방향 양측으로 치우쳐 형성되면 비틀림 등이 발생할 수 있기 때문에, 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b) 및 제3 강연선(50c)의 중심은 거더 본체(10)의 전체 길이에서 웨브(130)의 단면 폭 내에 위치하도록 한다.
이때, 제4 강연선(50d) 및 제5 강연선(50e)의 중심은 거더 본체(10)의 중앙부에서 웨브(130) 단면의 폭 외부에 위치하여 하부플랜지(120)에 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b), 제3 강연선(50c), 제4 강연선(50d) 및 제5 강연선(50e)이 분포되도록 하면서도 비틀림 등의 문제를 최소화하도록 할 수 있다.
도 6a에서와 같이 강연선(50)이 3개가 구성되는 경우에는, 거더 본체(10)의 길이방향 단부의 상부에서부터 차례로 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b) 및 제3 강연선(50c)으로 이루어지며, 제1 강연선(50a)의 중심은 거더 본체(10)의 전체 길이에서 웨브(130)의 단면 폭 내에 위치하도록 한다.
또한, 도 6b에서와 같이, 강연선(50)이 4개가 구성되는 경우, 거더 본체(10)의 길이방향 단부의 상부에서부터 차례로 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b), 제3 강연선(50c) 및 제4 강연선(50d)으로 이루어지며, 제1 강연선(50a) 및 제2 강연선(50b)의 중심은 거더 본체(10)의 전체 길이에서 웨브(130)의 단면 폭 내에 위치하도록 한다. 이때, 제1 강연선(50a)과 제2 강연선(50b)은 측면으로 나란히 구성될 수도 있지만, 도시된 실시예에서와 같이 상부와 하부에 위치하도록 할 수도 있다.
특히, 강연선의 긴장시에 비틀림 등을 최소화하기 위하여, 도 6a에서와 같이, 강연선이 3개 구성되는 경우에는 제1 강연선(50a)은 거더 본체(10)의 양측에서 동시에 긴장하고, 이후에 제2 강연선(50b) 및 제3 강연선(50c)은 각각 거더 본체(10)의 일측과 타측에서 편측 긴장하도록 하도록 하는데, 이때, 제2 강연선(50b) 및 제3 강연선(50c)을 동시에 긴장하여 긴장시 비틀림을 최소화 하도록 한다.
도 6b에서와 같이, 강연선이 4개 구성되는 경우에는 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b), 제3 강연선(50c) 및 제4 강연선(50d)은 거더 본체(10)의 일측과 타측을 번갈아가면서 편측 긴장을 하도록 하는데, 이때 제1 강연선(50a)과 제2 강연선(50b)을 동시에 긴장하고 이후, 제3 강연선(50c)과 제4 강연선(50d)을 동시에 긴장하여 긴장시 비틀림을 최소화 하도록 한다.
도 6c에서와 같이, 강연선이 5개 구성되는 경우에는 제1 강연선(50a)은 거더 본체(10)의 양측에서 동시에 긴장하고, 이후에 제2 강연선(50b), 제3 강연선(50c), 제4 강연선(50d) 및 제5 강연선(50e)은 거더 본체(10)의 일측과 타측을 번갈아가면서 긴장위치를 정하여 편측 긴장하도록 하는데, 이때에도 역시, 제2 강연선(50b)과 제3 강연선(50c)을 동시에 긴장하고 이후에, 제4 강연선(50d)과 제5 강연선(50e)을 동시에 긴장하여 긴장시 비틀림을 최소화 하도록 한다.
즉, 강연선이 홀수인 경우는 첫번째 강연선만 양측에서 동시 긴장하고 나머지 강연선은 상부에서부터 하부로 차례로 2개씩 짝을 이루어 각각의 일측과 타측에서 동시에 편측 긴장하도록 하고, 남은 강연선이 짝수인 경우는 상부에서부터 하부로 차례로 2개씩 짝을 이루어 반복적으로 일측과 타측을 동시 편측 긴장하도록 한다.
특히, 거더 본체(10)의 중앙부에서 웨브(130) 단면의 폭 외부에 위치하는 강연선 들의 충분한 설치 위치 등을 위하여 거더 본체(10)는 상부플랜지(110)의 폭(L1) 보다 하부플랜지(120)의 폭(L2)가 일정폭 넓게 형성되도록 할 수 있다.
또한, 웨브(130)의 단면 폭 내에 위치하는 강연선이 단면 폭의 외측에 배치되는 강연선 보다 강연선의 갯수가 1개 이상 일정 수 더 많게 구성되도록 할 수 있으며, 예를 들어 도 5에서와 같이, 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b), 제3 강연선(50c)은 제4 강연선(50d), 제5 강연선(50e)보다 강연선의 갯수가 일정 수 더 많도록 하여 이들 강연선이 거더 본체(10) 웨브의 단면폭 내에 많은 긴장력이 도입됨으로서 거더의 전체 단면 내에 중심압축 작용 효과와 같이 압축응력을 극대화시켜고자 함뿐만 아니라 남은 강연선들인 하부플랜지(130)의 양측에 위치한 제4 강연선(50d), 제5 강연선(50e)의 긴장시에 발생할 수 있는 비틀림을 최소화하면서도 단면의 불균등응력이나 휨응력에 충분히 저항할 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더의 다른 실시예의 단면도이다.
특히, 본 발명에서는 도 7에서와 같이, 보강강성플랜지(40)의 단면 내부에는 길이방향으로 중공관 또는 쉬스관(410)이 매입되어 구성되도록 하여, 쉬스관(410)에 강연선이나 강봉으로 된 긴장재(411)를 설치하고 압축력을 도입하여 거더 본체(10)에 배치된 모든 복수 개의 강연선을 최종적으로 긴장 완료한 이후, 장시간의 시간 경과로 인한 제작된 거더 본체(10)의 발생되는 중앙부 솟음량이나 단면의 상부의 콘크리트 인장응력을 완화시키기 균열이나 단면의 뒤틀림을 최소화하기 위한 응력완화와 안정성을 확보하기 위해 추가로 긴장력을 도립하도록 할 수 있다.
도 8은 PSC거더의 제작 및 양중 상황을 설명한 도이다.
추가적으로 설명하자면, 제1 강연선(50a) 및 제2 강연선(50b)과 제3 강연선(50c)의 긴장력 도입시(1차적 긴장, 2차적 긴장 : 단계1)에는 긴장력의 솟음량보다 거더 본체(10)의 처짐량이 커서 거더 본체(10)의 길이방향 전체가 지지면에 맞닿아 있어 긴장시 비틀림 영향이 작게 나타나고, 제4 강연선(50d)과 제5 강연선(50e)의 긴장시(3차적 긴장 : 단계2)에는 긴장력의 솟음량이 거더 본체(10)의 처짐량보다 커서 거더 본체(10)의 길이방향 중앙부는 띄워지고 양측 단부만 지지면과 맞닿아 있어 긴장시 비틀림 영향이 크게 나타나, 이에 웨브(130)의 단면 폭 내에 위치하는 제1 강연선, 제2 강연선, 제3 강연선은 웨브의 단면 폭의 외측에 배치되는 제4 강연선, 제5 강연선보다 강연선 개수가 일정 수 더 많도록 하여, 하부플랜지(130)의 양측에 위치한 제4 강연선(50d), 제5 강연선(50e)의 긴장시에 발생할 수 있는 거더 본체(10)의 기하학적 왜곡이나 응력을 최소화할 수 있도록 한다.
이는 PSC거더(1)를 교량구조체(교각이나 교대에 같은, 미도시)에 가설하기 위해 양중시 크레인을 사용하여 거더의 양측단부에서 길이방향 내측으로 일정위치에 상부플랜지(110)에 설치된 양중고리(71)를 들어올리는데, 제작시 지반면(70)(제작를 위한 평평하게 만들어진 제작대)에 일정하고 균등하게 지지된 PSC거더(1)에 강연선 긴장력 도입으로 길이방향 중앙부는 솟음이 발생하여 띄워지고 길이방향 양측 단부가 지반면에 맞닿아 있는 단순지지 조건으로 안정하게 제작되어진 후, 양측 단부에 위치한 양중크레인으로 PSC거더를 들어올리고 교량구조 받침점으로 이동하는 공정에서 양측 양중크레인이 분담하는 하중 크기의 불균형 및 이동간 거더의 기울어짐 및 동적하중 효과에 의한 영향 등으로 발생하는 PSC거더(1)의 거더 본체의 횡이동이나 비틀림에 대한 저항력을 보강강성플랜지(40)에 의해 개선할 수 있도록 한다.
상기와 같은 본 발명의 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더는 제작시 강연선에 의한 비틀림이나 시공중 휨압축에 대한 저항력을 개선하고자 각각의 PSC거더의 단부에 배치되는 복수 개의 강연선 중에서 3개 강연선 경우 중 1번째 긴장까지, 4개 강연선 경우 중 2번째 긴장까지, 5개 강연선 경우 중 3번째 긴장까지 이들 강연선의 도심이 웨브의 단면폭 내에 있도록 배치하여 긴장함으로써 거더의 전체 단면 내에 중심압축 작용 효과와 같이 압축응력을 극대화시켜서 35m 이상이 되는 PSC거더에 배치되는 복수 개의 강연선들 중 강연선의 도심이 웨브의 단면폭을 벗어난 상기 나머지 강연선들의 도입 긴장력으로 거더의 휨 만곡이나 응력 불균등의 인한 거더 단면의 비틀림을 억제하거나 최소화시킬 수 있으며, 양중시 뒤틀림에 대해 효과적으로 저항할 수 있도록 하는 매우 유용한 효과가 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.
1 : 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더
10 : 거더 본체
110 : 상부플랜지
120 : 하부플랜지
130 : 웨브
20 : 단부 격벽
40 : 보강강성플랜지
50 : 강연선

Claims (15)

  1. 상부플랜지(110)와, 상부플랜지(110)의 하부로 일정거리 이격되어 형성되는 하부플랜지(120)와, 상부플랜지(110)와 하부플랜지(120)를 수직으로 연결하는 웨브(130)로 이루어져 I자형 단면형상을 가지는 거더 본체(10)와;
    거더 본체(10)의 길이방향 양쪽 끝단에 일체로 형성되며 거더 본체(10)의 폭보다 일정크기 더 큰 폭을 갖도록 거더 본체(10)의 길이방향 양단부의 폭방향 양측면에서 각각 돌출하여 형성되는 단부 격벽(20)과;
    웨브(130)의 폭방향 양측에 각각 돌출하여 웨브(130)와 일체로 형성되는 보강강성플랜지(40)와;
    거더 본체(10)의 길이방향 중앙부에서 하부플랜지(120)에 내설되고 거더 본체(10)의 길이방향 양단부의 폭방향 중앙부에서 각각 높이방향의 일정 간격으로 구성되도록 거더 본체(10)의 길이방향으로 내설되는 강연선(50);을 포함하며,
    상기 보강강성플랜지(40)는 거더 본체(10)의 단면의 중심선(C.L) 이상 상부에 형성되되, 거더 본체(10) 웨브(130)의 길이방향 양단부에서 강연선(50) 중에서 최상단에 배치되는 강연선(50)이 거더 본체(10)의 단면 중심선(C.L)보다 아래로 형성되기 시작되는 지점까지의 거리인 변곡구간(V.L)을 제외한 구간에 수평방향으로 형성되거나 웨브(130)의 길이방향 중앙부에서의 높이가 높고 길이방향 단부측으로 갈수록 높이가 낮은 아치형상으로 형성되며,
    상기 강연선(50)은 거더 본체(10)의 길이방향 단부의 상부에서부터 차례로 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b), 제3 강연선(50c), 제4 강연선(50d) 및 제5 강연선(50e)으로 이루어지며, 제1 강연선(50a), 제2 강연선(50b) 및 제3 강연선(50c)의 중심은 거더 본체(10)의 전체 길이에서 웨브(130)의 단면 폭 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더.
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  7. 청구항 1에 있어서,
    제1 강연선(50a)은 거더 본체(10)의 양측에서 동시에 긴장하고,
    제2 강연선(50b), 제3 강연선(50c), 제4 강연선(50d) 및 제5 강연선(50e)은거더 본체(10)의 일측과 타측을 번갈아가면서 편측긴장을 하되,
    제2 강연선(50b)과 제3 강연선(50c)을 동시에 긴장한 후 제4 강연선(50d)과 제5 강연선(50e)을 동시에 긴장하도록 하는 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더.
  8. 청구항 1에 있어서,
    웨브(130)의 단면 폭 내에 위치하는 강연선이 단면 폭의 외측에 배치되는 강연선 보다 강연선의 갯수가 일정 수 더 많은 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더.
  9. 청구항 1에 있어서,
    거더 본체(10)는 상부플랜지(110) 보다 하부플랜지(120)가 일정폭 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더.
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  15. 청구항 1에 있어서,
    보강강성플랜지(40)의 단면 내부에는 쉬스관(410)이 매입되어 구성되는 것을 특징으로 하는 휨 비틀림 압축 저항력을 개선한 보강강성플랜지를 갖는 PSC거더.
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