KR102571250B1 - 프리스트레스트 강-콘크리트 합성거더의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 거더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이방향으로 부모멘트가 인가된 상태의 거더용 형강(110)의 상부 플랜지에 콘크리트를 타설·양생하여 일체화시키거나, 콘크리트(120)와 구속강재(130)를 병행하여 일체화한 후에 부모멘트를 제거함으로써, 상기 형강의 상부에는 상기 부모멘트에 의해 도입되었된 인장응력이 잔류되게 하고, 상기 형강의 하부에는 압축응력이 잔류되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 강합성 거더는, 거더의 내하성능 및 단면효율을 크게 증대시킬 수 있다.

Description

프리스트레스트 강-콘크리트 합성거더의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 거더{PRESTRESSED COMPOSITE GIRDER MADE OF STEEL AND CONCRETE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 거더용 형강(110)의 상부플랜지 및 하부플랜지에 유용한 초기응력을 도입하기 위해, 거더용 형강(110)에 다양한 부모멘트를 인가한 상태에서 '타설콘크리트' 또는 '타설콘크리트와 구속강재'를 상기 형강(110)의 상부플랜지와 일체화시킴으로써, 상기 거더용 형강에 도입되었던 부모멘트가 해제된 후에도 '타설콘크리트' 또는 '타설콘크리트와 구속강재'에 의해 상기 거더용 형강의 상부플랜지 및 하부플랜지에 도입되었던 길이방향 응력이 계속 구속되도록 하여, 사용중 유효한 프리스트레싱이 잔류된 '강-콘크리트 합성 거더'(이하에서는 '강합성 거더'라 한다)의 제조방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 강합성 거더에 관한 것이다.

일반적으로, 휨부재인 거더를 이용하는 교량은 도 23 내지 도 25에 도시된 바와 같은 구조로 이루어진다. 좀 더 상세하게 설명하면, 교대(500)와 교각(510)에 거더(520)의 양단부가 놓여지도록 설치된다. 상기 거더(520)의 상부에는 일반적으로 슬래브(530)가 설치된다. 휨부재인 거더는 도 26의 [A] 및 [B]와 같은 라멘구조에도 적용되는데, 라멘구조에 적용되는 거더의 상부에도 일반적으로 슬래브가 설치된다. 가설교량의 경우에는 상기 거더의 상부에는 복공판과 같은 임시 바닥판이 설치된다.

상기와 같은 구조물을 구성하는 거더(520)는, 고정하중 및 활화중에 의해 거더(520)가 하부 방향으로 활 모양처럼 휘어지며 굽힘응력이 발생되는데, 거더 단면의 중립면을 기준으로 상부에는 압축응력이, 하부에는 인장응력이 발생된다. 이러한 거더에 인가되는 응력을 최소화시키지 못할 경우, 거더(520) 및 슬래브(530)에 균열이 발생하는 등 한계상태를 초과하게 되어 결과적으로 구조물의 역할을 수행하지 못하게 된다.

이러한 거더의 저항성능(내하성능)을 향상시키기 위해 거더(520) 자체에, 고정하중이나 활화중의 작용에 의하여 생기는 인장응력을 상쇄시키는 역방향 응력을 미리 인가하는 프리스트레싱을 부여하기도 하는데, 대표적인 사례로 콘크리트 단면에 PC강선(또는 인장강선)(이하, '긴장재'라 칭함)을 통해서 거더(520) 단면의 중립면의 하부에 압축 긴장력을 도입하면, 거더(520) 전체가 상방향으로 활 모양처럼 휘어지는 현상이 발생된다. 즉, 거더(520)의 상면에는 인장응력이 발생되고, 거더(520)의 하면에는 압축응력이 발생된다. 이러한 프리스트레스트 거더(Prestressed Girder)(520)는 교량에 많이 적용되고 있는데, 그 중량이 커서 운반 작업에 어려움이 있을 뿐만 아니라 현장에서의 설치시공 및 단위 거더들의 연결이 번거롭다는 단점이 있다.

외부긴장재가 적용되는 프리스트레스트 강 거더는 처짐 정도가 크고, 외부에 노출되는 긴장재 등으로 인해 경쟁력이 떨어진다는 단점이 있다.

이러한 이유에서, 본원 발명의 발명자가 2006년에 출원하여 2007년에 특허 등록받은 등록특허 제10-0689090호 '하이브리드 거더'(이라 '종래기술1'이라 한다)가 제안되었다.

종래기술1에 개시된 하이브리드 거더는 압축응력에 강한 콘크리트와 인장응력에 강한 스틸의 장점을 극대화한 강합성 거더(steel-concrete composite girder)로서, 거더의 하부플랜지는 스틸 재질로 구성(강재부)하고 거더의 상부 재질은 프리캐스트 콘크리트로 구성(콘크리트부)하되, 상기 강재부와 상기 콘크리트부의 경계에 압축응력 및 인장응력이 영(零)인 중립축이 배열되도록 함으로써 압축응력에 강한 콘크리트의 장점과 인장응력에 강한 스틸의 장점은 도입하고 단점은 배제될 수 있도록 한 것이다.

종래기술1에 제안된 하이브리드 거더는 현재 여러 건설현장에서 유용하게 적용되고 있는데, 거더의 하부인 강재부에 인위적인 압축하중을 도입하여 초기 압축력을 받게 함으로써 고정하중 및 활하중에 의한 휨모멘트로 인한 인장응력을 상쇄시키고, 거더의 중립면 상부 콘크리트부에는 인장응력이 발생되지 않도록 한다.

본 발명은 상기 종래기술1에 개시된 기술을 더욱 개량한 강합성 거더를 제안하고자 한다.

KR 10-0689090 B JP 2001-207415 A KR 10-0536489 B KR 10-1742046 B KR 10-2004277 B

본원 발명은 강-콘크리트 합성거더에 있어서, 강재(鋼材) 형강의 장점과 콘크리트의 장점을 극대화시킴으로써 단면 효율을 높일 수 있는 강합성 거더를 제안하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 지점 하중재하 또는 긴장재 등을 이용하여 거더용 형강에 부모멘트를 도입한 상태에서, 형강 단면의 중립면 상부 또는 상부 플랜지에 '콘크리트' 또는 '콘크리트와 구속강재'를 일체화시킨 후에 상기 부모멘트를 제거함으로써, 상기 형강의 중립면 상부에는 상기 부모멘트에 의해 도입된 인장응력이 잔류되도록 하고, 중립면 하부에는 압축응력이 잔류되도록 함으로써 사용하중에 대한 단면 효율과 내하성능을 높일 수 있는 강합성 거더의 제조방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 부모멘트가 도입된 거더용 형강의 전체 길이(이하 '구간'이라 한다)에 대해, 사용하중에 의한 응력이 크게 발생되는 '응력집중구간'에서의 형강(110) 상부플랜지에 구속강재를 일체화(이하 '강재구속구간'이라 한다)시키고, 나머지 구간에는 콘크리트를 타설 및 양생하여 일체화시킴으로써, 상기 형강의 상부를 콘크리트만으로 또는 구속강재와 콘크리트로써 부모멘트를 구속시켜, 사용하중(정모멘트 발생)에 효과적으로 저항할 수 있는 프리스트레스트 강합성 거더의 제조방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 상기 강합성 거더를 길이방향으로 결합하여 연장시킨 장대 거더로서, 상기 강합성 거더들 중에서 사용하중에 의한 정모멘트가 가장 크게 작용하는 구간에는 구속강재와 콘크리트로써 프리스트레싱을 잔류시키는 '강재구속구간'을 구비한 강합성 거더를 배치하고, 그 이외의 구간에는 콘크리트만으로 프리스트레싱을 잔류시킨 강합성 거더를 길이방향으로 연결 배치한 장대 단순형 강합성 거더를 제안한다.

또한, 강합성 거더 3개 이상을 길이방향으로 연결한 장대 연속형 거더로서, 인접한 두 연속지점부(도 17에서의 P1, P2 참조)에 지지되는 부모멘트 구간에는 강합성 거더의 강재구속구간이 상기 지점부(P1)(P2)에 접하도록 배치하고, 정모멘트의 사용하중 효과가 작용하는 구간에는 강재구속구간이 상부에 위치하도록 강합성 거더를 배치시킨 장대 연속형 강합성 거더를 제안한다.

본 발명에 따른 강합성 거더는 제작 공정의 단축과, 제품 품질에 대한 신뢰도를 높일 수 있으며, 나아가 제작비용을 절감할 수 있다. 본 발명은 일반 거더형 교량 이외에도 라멘구조의 교량용 거더 또는 라멘구조의 건축구조물용 거더에도 적용될 수 있어 광범위한 활용분야에 응용될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 강합성 거더의 제조방법은,

형강(110)에 부모멘트를 도입함으로써 상기 형강의 하부에는 압축응력을 발생시키고 상기 형강의 상부에는 인장응력을 발생시키는 부모멘트 도입단계와; 상기 형강의 전 구간 또는 일부 구간에 대해 상기 형강의 상부에 콘크리트를 타설 양생하여 '콘크리트부(120)'를 형성하는 합성단계와; 상기 합성단계의 완료 후에, 상기 부모멘트 도입단계에서 도입된 부모멘트를 제거하는 부모멘트 해제단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 합성단계는, 상기 형강의 전 구간 중에 정모멘트의 사용하중이 가장 크게 작용하는 일부 구간에서 형강(110) 상부에 구속강재(130)를 일체화시키고, 상기 형강의 나머지 구간 또는 상기 형강의 전 구간에 상기 형강(110)의 상부에 콘크리트를 타설·양생하여, 상기 형강(110)과 구속강재(130) 및 콘크리트부(120)를 일체화시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또다른 과제 및 이의 구체적인 해결수단은 후술하는 ‘발명을 실시하기 위한 구체적인 내용’ 및 첨부도면에서 더욱 구체적으로 설명될 것이다.

본 발명에 따른 강합성 거더는, 부모멘트에 의해 상기 거더용 형강의 상부플랜지 및 하부플랜지에 도입되었던 길이방향 응력이 '타설콘크리트' 또는 '타설콘크리트와 구속강재'에 의해 계속 구속되어 사용중 유효한 프리스트레싱으로 작용함으로써, 교량용 거더 또는 구조물용 거더의 저항성능(내하성능)을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 거더 단면효율을 크게 증대시킬 수 있다.

본 발명의 또다른 작용효과는 후술하는 ‘발명을 실시하기 위한 구체적인 내용’에서 더 자세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 강합성 거더 제작을 위해 부모멘트를 도입하는 단계를 도시한 설명도
도 2는 본 발명에 따른 강합성 거더 제작을 위해 콘크리트부를 형성하는 단계를 도시한 설명도
도 3의 [A]는 본 발명에 따른 강합성 거더 제작을 위해 부모멘트가 해제된 단계를 설명하는 도면이며, 도 3의 [B]는 a - a 위치에서의 단면도를, 도 3의 [C]는 b - b 위치에서의 단면도를 각각 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 강합성 거더를 제작하는 과정을 나타낸 설명도
도 5는 본 발명에 따른 강합성 거더의 응력분포도를 나타낸 설명도
도 6 내지 도 12는 본 발명의 제조방법에 따라 제작된 강합성 거더의 일 실시예에서 제작 단계별 응력분포에 대한 수치해석 결과 설명도
도 13은 본 발명의 강합성 거더에 적용되는 구속강재(130)의 다양한 실시예
도 14는 추가합성단계를 포함하는 강합성 거더의 변형 실시예 설명도
도 15는 추가합성단계를 갖는 실시예에 따른 강합성 거더의 단면과 응력분포 설명도
도 16은 본 발명에 따른 강합성 거더가 적용된 장대 단순교를 나타낸 설명도
도 17은 본 발명에 따른 강합성 거더가 적용된 장대 연속교를 나타낸 설명도
도 18의 [A]와 [B]는 본 발명의 일 실시예에 따른 강합성 거더를 라멘식 구조물에 적용한 사례를 나타낸 설명도
도 19 내지 도 22은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 강합성 거더를 길이방향으로 연결하기 위한 연결부재들(J)의 예시를 도시한 설명도
도 23는 종래의 PC빔 거더가 구비된 교량의 횡단면도.
도 24은 도 23에 도시된 교량의 길이 방향을 측면에서 보여지는 모습을 개략적으로 도시한 측면도.
도 25는 도 23 및 도 24에 도시된 교량에서 교각과 교각 사이에 PC빔 거더가 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 26는 거더가 적용된 일반적인 라멘식 구조물들의 예시도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현 예시(態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함한다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 강합성 거더의 제조방법은,

도 1에 도시한 바와 같이, 먼저 형강(110)에 부모멘트를 도입하여, 상기 형강의 하부에는 압축응력이 발생되고 상기 형강의 상부에는 인장응력이 발생되도록 한다. 이 단계를 '부모멘트 도입단계'라 한다.

본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 형강의 단면 형상은, 상부플랜지(111)와 하부플랜지(112) 및 복부판(114)으로 구성되는 I형 또는 H형 형강이다. 강합성 거더의 용도 및 목적에 따라 상기 형강으로는 비대칭 H형강이 적용될 수 있음은 당연하다. 상기 형강(110)의 상부플랜지(111)에는 콘크리트와의 결합력 증대를 위해 전단연결재(115)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 전단연결재(115)는 도 1의 [B] 또는 [C]에 도시된 바와 같이, 다양한 형태가 적용될 수 있다.

상기 부모멘트 도입단계에 의해 상기 형강에 부모멘트가 도입된 상태에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 형강의 상부 즉 인장응력이 도입된 상부플랜지에 콘크리트를 타설, 양생하여 '콘크리트부(120)'를 형성한다. 이 단계를 '합성단계'라 한다. 더욱 정확하게는, 부모멘트가 도입된 상기 형강의 중립면 상부에 콘크리트를 타설하여 양생한다. 이 때, 상기 콘크리트부(120)는 상기 인장된 상부플랜지를 감싸도록 타설될 수도 있으며, 추가적으로 철근을 보강 배치할 수도 있다.

본 발명에 따른 합성단계는, 도 2의 [A]에 도시된 바와 같이, 상기 형강(110)의 전 구간에 콘크리트를 타설·양생하여 일체화시키는 것도 가능하지만,

도 2의 [B]에 도시된 바와 같이, 상기 형강(110)의 전체 구간 중에서 사용하중에 의한 정모멘트가 가장 크게 작용하는 특정구간(이하에서는 '최대응력구간'이라 한다)에는 구속강재(130)를 형강(110) 상부에 일체화시키고, 나머지 구간에 대해서는 콘크리트를 타설·양생하여 일체화시키는 것이 본 발명에 따른 합성단계의 특징이다.

여기서, 콘크리트를 타설하는 구간은 상기 구속강재(130)가 일체화된 구간이 제외될 수도 있으나, 제작 편의성과 내압성능을 고려하면 상기 구속강재(130)가 일체화된 구간을 포함하여 형강(110) 상부의 전구간에 걸쳐 콘크리트를 타설하는 것이 더 바람직하다.

상기 구속강재(130)에 일체화된 구간을 강재구속구간(Ls)으로, 상기 콘크리트만으로 일체화된 구간을 콘크리트구속구간(Lc)으로 지칭하기로 한다. 그리고, 형강의 상부플랜지에 일체화된 상기 구속강재(130)는, 형강에 도입되었던 부모멘트가 완전히 해제되지 못하도록 구속하여 프리스트레싱을 잔류시킴으로써 강합성 거더의 내하성능을 보강하는 기능을 가지므로, 상기 구속강재(130)는 '보강강재(130)'로 지칭될 수도 있다.

상기 합성단계가 완료되면, 상기 부모멘트 도입단계에서 도입된 부모멘트를 제거한다. 이 단계를 '부모멘트 해제단계'라 한다.

상기 부모멘트 해제단계에 의해, 상기 형강은 원상태로 복원되려고 하지만 상기 형강의 상부에 일체화된 구속강재(130) 및 콘크리트부(120)에 의해 상기 형강의 복원은 구속받게 되므로, 형강(110)의 하부에는 압축응력이, 상부에는 인장응력이 각각 잔류하게 되며, 상기 형강의 일부 복원력에 의해 상기 구속강재(130) 및 콘크리트부(120)에도 압축응력이 도입된 상태가 된다.

즉, 본 발명의 강합성 거더의 제조방법은,

사용하중에 의한 정모멘트가 가장 크게 작용하는 '최대응력구간'에는 형강(110)에 일체화된 구속강재(130)에 의해 형강 상부에 인가되었던 인장응력을 구속하는 강재구속구간(Ls)을 형성하고, 형강(110) 상부에 일체화된 콘크리트부만으로 형강 상부에 인가되었된 인장응력을 구속하는 콘크리트구속구간(Lc)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

도 3의 [A]는 부모멘트 해제단계에 의해 제작된 본 발명에 따른 강합성 거더의 일 실시예를 나타낸 도면이며, 도 3의 [B]는 도 3의 [A]에서 a - a 위치에서의 단면도를, 도 3의 [C]는 도 3의 [A]에서 b - b 위치(즉, 강재구속구간(Ls))에서의 단면도를 각각 도시한 것으로서, 상기 강재구속구간(Ls)에는 도 3의 [C]에서와 같이, 전단연결재(115) 및 콘크리트부(120)가 설치될 수도 있으나, 전단연결재(115) 및 콘크리트부(120)는 상기 강재구속구간(Ls)에서 생략될 수도 있다. 그리고, 도 5는 도 3의 [A]에서 b - b 위치에서의 강합성 거더의 강재 단면에 대한 응력분포도를 나타낸 설명도이다.

이와 같이 상기 형강의 상부와 하부에 각각 잔류하는 인장응력 및 압축응력(이하에서는 '잔류응력'이라 한다)의 크기를 '적정 수준'이 되도록 구성함으로써, 고정하중 및 활하중이 작용하는 거더에 발생하는 휨모멘트(정모멘트)로 인한 응력을 완화시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 강합성 거더를 제작하는 한가지의 과정을 나타낸 설명도로서, 도 4의 [A]는 형강에 부모멘트를 도입하는 단계에 관한 하나의 실시예에 대한 설명도이다.

부모멘트 도입단계에서는 긴장재를 이용하는 프리스트레싱 또는 온도프리스트레싱 등 다양한 방법이 적용될 수 있다. 도 6에는 부모멘트를 도입하는 일 실시예로서 '4점 가력'방식을 도시하였으나, 형강에 부모멘트를 도입하는 방법은, 도입하고자 하는 응력상태 및 강합성 거더의 적용여건 등에 따라 다양한 방법이 선정될 수 있다.

도 4의 [A]에는 긴장재를 이용한 프리스트레싱방법을 일 실시예로 도시한 것으로, 형강(110)의 양 단부에 브라켓(40)을 각각 결합 설치하고, 상기 브라켓(40)의 하부를 강봉이나 강선(50)으로 연결하여 긴장시킴으로써 상기 형강(110)에 부모멘트를 도입하는 과정을 설명한 도면이다.

도 4에 도시된 본 발명에 따른 강합성 거더의 제작과정은 하나의 예시로 이해되어야 한다. 예를 들어, 단위 형강을 개별적으로 긴장하여 부모멘트를 인가할 경우에 해당 형강에 횡좌굴이 발생할 수도 있으므로, 단위 형강을 길이방향으로 2~3개를 나란히 배열하여 횡방향으로 임시 결합시킨 후에 긴장시켜 부모멘트를 인가하는 작업방식이 적용될 수도 있다.

본 발명에 따른 강합성 거더를 제작함에 있어서는, 상기 형강의 단면 2차모멘트, 형강의 상부플랜지와 하부플랜지에 잔류시키는 초기 응력의 크기, 콘크리트부와 형강의 높이 비율, 고정하중 및 사용하중의 크기 등 다양한 요소들의 상관 관계를 고려하여, 사용하중에 의해 정모멘트가 작용되는 형강의 인장응력은 최소화시키면서, 부모멘트가 작용되는 콘크리트부의 압축응력은 콘크리트부(120)와 구속강재(130)에 적정하게 분담되도록 하는 것이 중요하다.

도 6 내지 도 12를 참고로 하여, 본 발명의 제조방법에 따라 제작된 강합성 거더의 효과에 대한 수치해석의 결과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 의해 제작된 강합성 거더의 작용효과 예측을 위한 수치해석에 적용된 형강은 Steel SM355 재질로서, 도 6에 도시된 바와 같이 H형 단면을 가지며, 상부플랜지와 하부플랜지의 폭과 두께는 각각 300mm, 28mm이고, 형강의 높이와 복부판 두께는 각각 900mm, 16mm인 형강을 선택하였다.

그리고, 프리스트레싱 인가조건으로서, 길이는 12,000mm이고, 4,000mm 간격의 두 지점을 가진 단순보를 기준으로 양 단부에 400kN의 가력(하중)을 인가(부모멘트 도입단계)했을 때, 상기 도 6에 도시된 사양의 형강 상부플랜지 및 하부플랜지에 인가되는 응력분포가 도 7에 도시되어 있다. 도 7의 [A]는 상기한 프리스트레싱 인가조건에서 형강의 상부플랜지에 인가되는 응력분포를, 도 7의 [B]는 상기한 프리스트레싱 인가조건에서 형강의 하부플랜지에 인가되는 응력분포를 각각 나타낸 것이다.

도 6에서와 같은 조건의 부모멘트 도입단계에서, 도 8의 [C]에서와 같이 상기 형강의 상부플랜지에 구속강재(130)를 일체화시키고, 또한 도 8의 [A] 및 [B]에서와 같이 상기 형강의 상부플랜지에 콘크리트를 타설·양생하여 일체화시킨다(합성단계).

본 발명의 일 실시예에 따른 구속강재(130)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부판의 폭과 두께가 각각 400mm, 28mm이고, 높이는 200mm이며, 복부판(수직판)의 두께는 18mm이고, 길이가 1,200mm인 '┬'형 강재(鋼材)이다. 그리고, 상기 형강의 상부플랜지 전체 길이에 걸쳐 일체화되는 콘크리트부(120)의 압축강도는 50MPa이고, 그 폭과 높이는 각각 600mm, 200mm인 것으로 적용하여, 본 발명에 따른 강합성 거더에 잔류되는 응력본포를 수치해석으로 산출하였다.

도 9는 콘크리트부(120)와 구속강재(130)가 합성된 후에 가력이 제거된 상태에서의 강합성 거더의 형강(110) 상부플랜지 및 하부플랜지에 잔류된 응력분포를 도시한 것이다. 도 9의 [A]는 형강(110)의 상부플랜지에 잔류된 응력분포를, 도 9의 [B]는 형강(110)의 하부플랜지에 잔류된 응력분포를 각각 나타낸 것이다.

도 9에 도시된 수치해석 결과에서 확인할 수 있듯이, 강재구속구간(Ls)에서 최대 응력이 잔류하게 되며, 특히, 강재구속구간(Ls)에서 강합성 거더의 형강 상부플랜지에는 평균 +155MPa의 인장응력이 잔류하고, 강재구속구간(Ls)에서 형강 하부플랜지에는 평균 -53MPa의 압축응력이 잔류한다. 그러므로, Steel SM355 재질의 H형강의 도로교 허용응력설계법에서의 허용응력이 190MPa임을 감안한다면, 본 발명에 의해 제조된 강합성 거더의 내하성능이 약 +28% 증가됨을 확인할 수 있다.

다만, 도 9에 나타난 수치해석 결과에 따르면, 구속강재(T형강)(130)의 양쪽 끝단부 경계면에서 잔류응력의 단차(-53MPa수준에서 -36MPa수준)가 크게 발생되는 취약점이 지적될 수 있으나, 이러한 취약점은 도 10의 [A] 및 [B]에 도시된 예시와 같이 구속강재(130)와 콘크리트부(120)를 연결하는 강판형 전단연결재(J125)의 단면을 증가시킴으로써 개선될 수 있다. 상기 강판형 전단연결재(J125)는 구속강재(130)의 복부판(수직판)의 단부에서 형강의 길이방향으로 연장되어 돌출된 형태로 이루어진다. 잔류응력의 단차를 완화할 수 있는 또 다른 방안으로서, 도 10의 [A]에 도시된 바와 같이 구속강재(130)의 길이를 10~20% 더 증가시킴으로써 잔류응력의 단차를 완화시킬 수도 있다.

특히 도 10의 [B]에는 변형된 구속강재의 형태를 도시하였는 바, 중앙부에는 일정한 단면을 갖는 메인구간(130M)이 배치되고, 길이방향의 양쪽 단부로 갈수록 상기 메인구간(130M)의 상부판 폭이 점진적으로 좁아지는 변환구간(130E)을 형성하여, 상기 구속강재(130)의 구속력이 점진적으로 콘크리트의 구속력으로 전환되게 한 실시 예이다.

도 10의 [B]에 도시된 형상의 구속강재를 적용하였을 때, 형강(110)의 상부 및 하부에 잔류하는 응력분포도를 도 11의 [A] 및 [B]에 도시하였다. 도 11의 수치해석에 적용된 구속강재는, 도 10의 [B]에 도시된 바와 같은 메인구간(130M)에서 상부판의 폭과 두께가 각각 400mm, 28mm이고, 높이는 200mm이며, 복부판(수직판)의 두께는 18mm이고, 길이가 1,000mm인 '┬'형 강재이다. 그리고, 변환구간(130E)에서의 '┬'형 강재는 길이가 700mm이고, 상부판의 폭은 400mm에서 점진적으로 줄어들어 끝단부에서의 폭이 100mm인 것을 적용하였다. 그리고, 전단연결재(J125)는 두께 18mm이고 길이 400mm인 강판으로 적용하였다. 상기 구속강재와 콘크리트와의 합성을 위한 전단연결재(J125)는 적정한 형식의 전단연결재를 선정하여, 부모멘트 도입 이전단계 또는 도입 이후단계에 설치될 수 있다.

도 11의 수치해석 결과는 도 9에서의 수치해석과 유사한 결과로서, 본 발명에 의해 제조된 강합성 거더의 내하성능이 허용응력 기준으로 약 +28% 증가됨을 확인할 수 있다. 특히 도 11에 도시된 수치해석 결과에서 확인할 수 있듯이, 상기 구속강재(130)의 끝단부 쪽으로 갈수록 단면강성을 완화시킴으로써 구속강재의 양쪽 끝단부 경계면에서 잔류응력의 단차가 거의 발생되지 않음을 확인할 수 있다.

그리고, 도 12는 콘크리트부(120)와 구속강재(130)가 합성된 후에 가력이 제거된 상태에서의 강합성 거더의 콘크리트부(120)에 잔류되어 있는 응력분포를 도시한 것으로, 도 12의 [A]는 콘크리트부(120)의 상부면에 잔류된 응력분포를, 도 12의 [B]는 콘크리트부(120)의 하부면에 잔류된 응력분포를 각각 나타낸 것이다.

도 12에 나타난 수치해석 결과에 따르면, 콘크리트부(120)에 잔류된 압축응력은 강재구속구간(Ls)을 벗어난 위치에서 가장 크게 나타나며, 강재구속구간(Ls)에서는 구속강재(130)와 콘크리트부(120)가 잔류응력을 분담하게 되므로, 강재구속구간(Ls)에서의 콘크리트부(120)에는 상대적으로 잔류응력이 낮게 나타남을 확인할 수 있다.

도 13의 [A] 및 [B]는 본 발명에 적용되는 구속강재(130)는 다양한 단면형상으로 이루어질 수 있음을 설명하기 위한 도면으로서, 도 13의 [A]에는 'ㅜ'형 단면을 가진 구속강재(130)를, 도 13의 [B]에는 'ㅠ'형 단면을 가진 구속강재(130)를 예시적으로 도시한 것이다.

그리고, 형강(110)의 상부플랜지에 인장응력이 도입된 상태(부모멘트 도입단계)에서 구속강재(130)를 용접 부착할 경우에 상부플랜지가 용접열에 의해 가열되면, 도입된 응력의 손실이 발생될 수 있으므로, 도 13의 [C]에 도시된 바와 같이 형강(110)에 부모멘트를 도입하기 전에 미리 형강 상부플랜지에 연결부재(131)를 용접하여 일체화한 후에 형강(110)에 부모멘트를 도입하고, 구속강재(130)를 상기 연결부재(131)에 용접 결합하는 방법도 가능하다. 상기 연결부재(131)의 폭과 길이는 구속강재의 복부판 두께와 길이에 대응하는 치수가 바람직하며, 상기 연결부재(131)의 높이는 용접열이 형강(110) 상부플랜지로 유해하게 전달되지 않는 정도인 50~75mm 내외가 되도록 구성하면 적정할 것이다.

본 발명에 따른 강합성 거더는 중립면 상부의 콘크리트부에 압축응력이 잔류되어 있으므로, 사용하중에 의해 상기 콘크리트부(120)에 과도한 압축응력이 인가될 우려가 있다. 이런 점을 고려하여, 본 발명에 따른 강합성 거더의 제조방법은 상기 부모멘트 해제단계 이후에 상기 콘크리트부(120) 및 구속강재(130)의 상부에 추가적으로 콘크리트(2차 콘크리트)를 타설 양생하여 '제2콘크리트부(220)'를 형성(이 단계를 '추가합성단계'라 한다. 이하 같다.)하는 것도 가능하다.

상기 추가합성단계에 의해 형성되는 제2콘크리트부(220)는 무응력 상태로 양생되어, 압축응력이 잔류되어 있는 콘크리트부(120)를 보강하는 역할을 갖는다. 상기 제2콘크리트부(220)는 슬라브용 타설콘크리트일 수 있다. 이하에서는 상기 합성단계의 콘크리트부(120)와 추가합성단계의 콘크리트부(220)를 구분하기 위해, 전자를 '제1콘크리트부(120)'라 하고, 후자를 '제2콘크리트부(220)'라 지칭하며, 상기 '제1콘크리트부(120)'와 '제2콘크리트부(220)'를 모두 포괄하여 지칭하는 경우에는 '콘크리트부'라 한다.

상기 제2콘크리트부(220)는 사용하중에 의해 제1콘크리트부(120)에 추가되는 압축응력을 완화하는 기능을 갖는 구성으로서, 상기 제2콘크리트부(220)는 강재구속구간(Ls)과 콘크리트구속구간(Lc)을 모두 포함하는 강합성거더 전 구간에 걸쳐 타설되는 것이 바람직하다.

도 14는 본 발명에 따른 강합성 거더의 변형 실시예를 도시한 것이다.

상기 제2콘크리트부(220)는 제1콘크리트부(120)와의 견고한 결합성능이 확보되어야만 그 기능을 충분히 발휘할 수 있으므로, 상기 합성단계는 상기 콘크리트부(120)의 상부로 보강철근(125)을 노출시켜 배근하는 보강철근 배근단계와, 상기 구속강재(130)의 상부에 전단연결재를 구성하는 단계를 더 포함(도 14의 [A] 참조)하는 것이 바람직하다.

그리고, 강재구속구간(Ls)과 제2콘크리트부(220)의 결합성능을 향상시키기 위해 상기 구속강재의 상부면에도 전단연결재가 구비되는 것이 바람직하다.

도 14의 [C]는 상기 추가합성단계에 의해 제작된 본 발명에 따른 강합성 거더의 단면을 도시한 것이며, 도 14의 [D]는 상기 추가합성단계에 의해 제작된 강합성 거더에 도입된 초기 응력상태도를 도시한 도면이다. 상기 추가합성단계에 의해 형성된 제2콘크리트부(220)는 무응력 상태로서, 사용하중에 의해 정모멘트를 받게 되면, 합성단면의 중립축이 상향 이동되어 상기 제1콘크리트부(120)에 추가되는 압축응력이 매우 적으며, 무응력 상태의 상기 제2콘크리트부(220)가 대부분의 압축력을 받는다.

도 15의 [A]는 제2콘크리트부를 구비한 본 발명의 강합성 거더의 단면을 도시한 것이며, 도 15의 [B] 내지 [D]는 거더 단면에 작용하는 응력분포도의 바람직한 예시를 도시한 것이다.

도 15의 [B]는 정하중(사용하중)이 작용하는 거더에 도입되는 응력분포도이며, 도 15의 [C]는 상기 추가합성단계에 의해 제작된 강합성 거더에 도입된 초기 응력분포도이다.

도 15의 [D]는, 본 발명에 따른 '제2콘크리트부(220)'를 구비한 강합성 거더에 정하중(사용하중)이 작용하는 상태에서의 응력분포도를 도시한 것으로서, 정하중(사용하중)에 의해 인가되는 응력(도 15의 [B])과, 강합성 거더의 잔류응력(도 5의 [C])이 합성되어, 본 발명에 따른 강합성 거더에 작용하는 응력은 도 15의 [D]와 같은 분포도를 나타낸다.

도 15의 [D]에서, 형강의 하부플랜지에 작용하는 인장응력의 크기(s3)는, 상기 추가합성단계에 의해 제작된 강합성 거더에 도입된 초기 응력(압축응력)의 크기(s2)와, 정하중(사용하중)에 의해 발생한 인장응력(+)의 크기(s1)가 합성된 크기와 같다.

본 발명에 따른 강합성 거더를 제작함에 있어서는, 상기 형강의 단면 2차모멘트, 형강 하부에 잔류시키는 초기 압축응력의 크기, 콘크리트부의 높이(Hc)와 형강의 높이(Hs)의 비율, 고정하중 및 사용하중의 크기 등 다양한 요소들의 상관 관계를 고려하여, 사용하중에 의해 정모멘트가 작용되는 형강의 인장응력은 최소화시키면서, 부모멘트가 작용되는 콘크리트부의 압축응력은 제1콘크리트부(120)와 제2콘크리트부(220)에 적정하게 분담되도록 하는 것이 중요하다.

상기 제1콘크리트부 및 제2콘크리트부의 각 높이, 그리고 구속강재(130)의 치수 규격 등을 설정함에 있어서, 상기 도 15의 [D]에 도시된 형태의 응력분포도를 고려하여 제1콘크리트부(120)와 제2콘크리트부(220) 그리고 구속강재(130)가 각각 적정 범위 내에서 상기 형강 상부플랜지에 가해지는 압축응력(-)을 분담할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 강합성 거더는 다양한 건설분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 라멘식 구조물에 본 발명에 따른 강합성 거더를 적용하는 경우 상기 제2합성단계는, 상기 제1콘크리트부(120)가 합성된 거더 양단을 각각 구조물(또는 인접한 두 수직재)에 결합한 상태에서 수행하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 특징을 갖는 강합성 거더를 라멘식 구조물에 적용하는 방법은, 준비된 본 발명에 따른 강합성거더의 양 단부를 라멘식 구조물에 결합하는 현장결합단계;를 포함한다. 상기 현장결합단계는, 도 18의 [A]와 [B]에 도시되어 있는 바와 같이, 강합성 거더의 양 단부를 라멘식 구조물 사이에 배치하고, 연결부재(J)로써 거더 단부와 구조물을 결합하는 과정으로 이루어진다.

더 나아가, 본 발명에 따른 강합성 거더를 이용하여 라멘식 구조물을 시공하는 경우, 도 18의 [A]와 [B]에 도시된 바와 같이, 강합성 거더의 제1콘크리트부(120) 및 구속강재(130) 상부에 추가적으로 콘크리트를 타설 양생하여 '제2콘크리트부(220)'를 형성하는 것도 가능하다.

제2콘크리트부(220)를 구비한 강합성 거더를 이용하여 라멘식 구조물을 시공하는 경우에는, 준비된 강합성거더의 제1콘크리트부(120)의 상부로 보강철근을 노출시켜 배근하는 보강철근 배근단계와, 상기 구속강재(130)의 상부에 전단연결재를 구성하는 단계를 더 포함한다. 그리고 상기 현장결합단계 이후에 제2콘크리트부(220)를 형성하는 추가합성단계를 갖는다.

본 발명에 의해 제작된 강합성 거더는 적정 길이의 단일 거더로 사용될 수도 있을 뿐만 아니라, 거더 길이방향의 양쪽 단부에 연결부재(J)를 더 구비함으로써, 본 발명에 따른 강합성 거더를 여러개 길이방향으로 연결시켜 장대 교량용 또는 장대 건축구조물용 거더로 제작될 수 있다.

도 16 및 도 17는 길이방향으로 인접하는 강합성 거더를 다수 개 결합한 장대 거더의 실시예를 도시한 것이다.

도 16에 도시된 실시예는 3개의 강합성 거더를 연결한 단순 장대거더를 도시한 것으로서, 가장 큰 정모멘트를 받는 가운데 단위 거더에는 '강재구속구간(Ls)과 콘크리트구속구간(Lc)이 모두 형성된 강합성 거더(100C)'를 배치하고, 상대적으로 작은 정모멘트를 받는 좌우의 바깥쪽 구간에는 '콘크리트구속구간(Lc)만 형성된 강합성 거더(100A)'를 길이방향으로 연결 배치하고 연결부재로써 결합한 실시예이다. 상기 강재구속구간(Ls)은 고정하중 및 사용하중에 의해 가장 큰 정모멘트가 발생되는 구간에 배치되는 것이 바람직하다.

도 17은 장대 연속거더의 일 실시예를 도시한 것이다. 연속거더의 경우 내부지점부(P1)(P2)에서의 거더에는 하부에 압축응력이, 상부에 인장응력이 발생되는 반면, 상기 내부지점부(P1)(P2) 사이의 중앙에서의 거더에는 하부에 인장응력이, 상부에 압축응력이 발생된다. 그러므로, 상기 내부지점부(P1)(P2)에 지지되는 구간에는, 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더의 강재구속구간이 하부에 위치(형강(110)의 하부플랜지(112)가 위에 위치)하도록 '뒤집어서' 배치하고, 이와 반대로 거더 상부에 압축응력이 발생되는 구간에는 본 발명의 실시예에 따른 강합성 거더의 강재구속구간(Ls)이 상부에 위치하도록 배치함으로써, 압축응력이 작용하는 구간에서는 상기 콘크리트부와 구속강재의 압축저항력을 최대한 활용하고 인장응력이 작용하는 구간에서는 형강의 인장저항력을 최대한 활용함으로써, 강재 사용량을 절감할 수 있다.

도 16 및 도 17에서 인접한 두 거더를 길이방향으로 결합하기 위한 '연결부재(J, 도 19 내지 도 22 참조)'는 다양하게 구현될 수 있는데, 도 19 내지 도 22에는 상기 연결부재(J)의 바람직한 예시가 도시되어 있다.

도 19는 연결할 두 강합성 거더의 콘크리트부(120)가 동일한 방향(상부 또는 하부)인 경우(도 22 참조)에 적용되는 연결부재의 일 실시예를 나타낸 것이며, 도 20은 연결할 두 강합성 거더의 콘크리트부(120)가 서로 반대방향인 경우(도 17 참조)에 적용되는 연결부재의 일 실시예를 도시한 것이다.

도 19의 [A]와 [B], 그리고 도 20에 도시된 하나의 실시예로서의 연결부재(J)는, 상부플랜지(J51)과 하부플랜지(J52)를 구비하고 상기 강합성 거더의 총높이에 대응하는 높이를 가지며, 상기 강합성 거더의 형강(110) 복부판(114)에 맞대어져 결합되는 복부판(J54)과, 상기 복부판(J54)의 일측 단면에 결합되면서 길이방향으로 돌출되어 상기 상부플랜지(111)의 상부면에 결합되는 보강연결재(J55)와, 상기 형강(110) 상부플랜지(111)의 단부에 대응하여 설치되는 보강리브(J56)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 19 및 도 20에 나타나 있지는 않으나, 상기 두 연결부재(J)의 상부플랜지와 하부플랜지 및 복부판은 각각 연결강판 및 체결볼트에 의해 상호 결합되며, 용접으로 결합될 수도 있다.

이와 같은 구성을 갖는 제1 실시예로서의 연결부재(J)는, 상기 연결부재(J)의 보강연결재(J55)를 상기 형강의 상부플랜지(111) 위에 전단연결재(115)와 함께 용접 결합시킨 후에, 1차적인 합성단계 및 추가합성단계를 수행하는 것이 바람직하다.

상기한 "연결부재(J)와 인접한 거더의 강재부" 상호간의 결합부위는 정모멘트와 부모멘트의 변환구간이거나, 통상적으로 작용하는 설계 휨모멘트가 "0(zero)"에 가까운 구간에 위치하도록 설계함으로써, 구조적 안전성을 확보하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 강합성 거더를 길이방향으로 결합하기 위한 '연결부재(J)'의 또 다른 실시예를 도 21 및 도 22에 도시하였는 바, 강합성 거더의 단부에 형강을 노출시켜 다양한 형태의 '연결부재(J)'를 용접 결합하여, 체결볼트(또는 연결강판과 체결볼트를 함께 사용) 또는 용접으로써 강재부를 서로 연결할 수 있으며, 필요에 따라서는 충진 콘크리트를 타설하여 연결부재(J)의 좌우에 단절된 콘크리트부를 연결하는 것도 가능하다. 이와 같이, 본 발명에 따른 강합성 거더를 길이방향으로 연결하기 위한 '연결부재(J)'의 구성은 다양하게 변형될 수 있음은 당연하다.

본 발명에 따른 강합성 거더 제조방법은 라멘구조의 교량용 강합성 거더로서 또는 건축구조물의 휨부재용 강합성 거더의 시공방법에 적용될 수도 있으며, 일반 가설교량 및 가설철도용 교량의 시공에도 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 형강
111 : 상부플랜지 112 : 하부플랜지
114 : 복부판 115 : 전단연결재
116 : 결합부
120 : 콘크리트부 220: 제2콘크리트부
130 : 구속강재, 보강강재
J125: 구속강재(130)와 콘크리트부(120)를 연결하는 강판형 전단연결재
Ls: 강재구속구간 Lc: 콘크리트구속구간
J : 연결부재
J10 : 연결박스 J20 : 연결강판
J51 : 상부플랜지 J52 : 하부플랜지
J54 : 복부판 J55 : 보강연결재
J56, J58 : 보강리브 J57 : 밀착결합판

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 형강(110)에 부모멘트를 도입함으로써 상기 형강의 하부에는 압축응력을 발생시키고 상기 형강의 상부에는 인장응력을 발생시키는 부모멘트 도입단계와;
   
   상기 형강의 전 구간 중에 정모멘트의 사용하중이 가장 크게 작용하는 일부 구간에는 형강(110) 상부에 구속강재(130)를 일체화시키고, 상기 구속강재(130)가 일체화된 구간을 제외한 나머지 구간 또는 상기 형강의 전 구간에 제1콘크리트부(120)를 타설 및 양생하여 상기 형강(110)의 상부 및 구속강재(130)와 일체화시킴으로써,
   상기 구속강재(130)에 의해 상기 형강에 응력을 잔류시키는 강재구속구간(Ls)과, 상기 제1콘크리트부(120)만으로 상기 형강에 응력을 잔류시키는 콘크리트구속구간(Lc)을 형성하여, 상기 강재구속구간(Ls)에서는 구속강재(130)의 구속효과에 의해, 그리고 상기 콘크리트구속구간(Lc)에서는 제1콘크리트부(120)의 구속효과에 의해, 상기 형강 하부에는 압축응력이 잔류되고, 상기 형강 상부에는 인장응력이 잔류되는 프리스트레싱을 도입하는 합성단계와;
   상기 합성단계의 완료 후에, 상기 부모멘트 도입단계에서 도입된 부모멘트를 제거하는 부모멘트 해제단계;로 이루어지는 프리스트레스트 강합성 거더의 제조방법에 있어서,
   
   상기 합성단계는 상기 제1콘크리트부(120)의 상부로 보강철근을 노출시켜 배근하는 보강철근 배근단계와 상기 구속강재(130)의 상부에 전단연결재를 구성하는 단계를 포함하며;
   상기 부모멘트 해제단계 이후에 상기 제1콘크리트부(120) 및 구속강재(130)의 상부에 추가적으로 콘크리트를 타설 양생하여 '제2콘크리트부(220)'를 형성하는 추가합성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강합성 거더의 제조방법.
   
4. 삭제
5. 형강(110)에 부모멘트를 도입함으로써 상기 형강의 하부에는 압축응력을 발생시키고 상기 형강의 상부에는 인장응력을 발생시키는 부모멘트 도입단계와;
   상기 형강의 전 구간 또는 일부 구간에 대해 상기 형강의 상부에 콘크리트를 타설 양생하여 '제1콘크리트부(120)'를 형성하되, 상기 형강의 전 구간 중에 정모멘트의 사용하중이 가장 크게 작용하는 일부 구간에는 형강(110) 상부에 구속강재(130)를 일체화시키고, 상기 구속강재(130)가 일체화된 구간을 제외한 나머지 구간 또는 상기 형강의 전 구간에 상기 제1콘크리트부(120)를 타설 및 양생하여 상기 형강(110)의 상부 및 구속강재(130)와 일체화시킴으로써,
   상기 구속강재(130)에 의해 상기 형강에 응력을 잔류시키는 강재구속구간(Ls)과, 상기 제1콘크리트부(120)만으로 상기 형강에 응력을 잔류시키는 콘크리트구속구간(Lc)을 형성하여, 상기 강재구속구간(Ls)에서는 구속강재(130)의 구속효과에 의해, 그리고 상기 콘크리트구속구간(Lc)에서는 제1콘크리트부(120)의 구속효과에 의해, 상기 형강 하부에는 압축응력이 잔류되고, 상기 형강 상부에는 인장응력이 잔류되는 프리스트레싱을 도입하는 합성단계와;
   상기 합성단계의 완료 후에, 상기 부모멘트 도입단계에서 도입된 부모멘트를 제거하는 부모멘트 해제단계에 따른 프리스트레스트 강합성 거더의 제조방법으로 강합성 거더를 준비하는 단계;
   준비된 강합성거더의 양 단부를 각각 구조물에 결합하는 현장결합단계;를 포함하되,
   준비된 강합성거더의 상기 제1콘크리트부(120)의 상부로 보강철근을 노출시켜 배근하는 보강철근 배근단계와, 상기 구속강재(130)의 상부에 전단연결재를 구성하는 단계를 포함하며;
   상기 현장결합단계 이후에 상기 제1콘크리트부(120) 및 구속강재(130)의 상부에 추가적으로 콘크리트를 타설 양생하여 '제2콘크리트부(220)'를 형성하는 추가합성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성 거더를 이용한 라멘식 구조물 제조방법.
   
6. 강합성 거더 3개 이상을 길이방향으로 연결한 장대 단순형 강합성 거더에 있어서,
   상기 강합성 거더들 중에서 정모멘트의 사용하중이 크게 작용하는 구간에는 제3항에 따라 제조된 강합성 거더가 배치되고;
   그 외의 구간에는 '부모멘트가 도입된 형강(110)의 상부 전 구간에 대해 콘크리트부(120)를 형성하는 합성단계 완료 후에 상기 부모멘트 도입단계에서 도입된 부모멘트를 제거하는 부모멘트 해제단계에 의해 제작된 강합성 거더'가 길이방향으로 연결 배치되고,
   연결부재(J)에 의해 길이방향으로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 장대 단순형 강합성 거더.
   
7. 강합성 거더 3개 이상을 길이방향으로 연결한 장대 연속형 거더에 있어서,
   상기 강합성 거더의 하부를 지지하는 인접한 두 지점부(P1)(P2)에 지지되는 부모멘트 구간에는, 제3항에 따라 제조된 강합성 거더의 강재구속구간(Ls)이 상기 지점부(P1)(P2)에 접하도록 배치되고;
   정모멘트의 사용하중 효과가 작용하는 구간에는, 제3항에 따라 제조된 강합성 거더를 배치하되, 강재구속구간(Ls)이 상부를 향하도록 배치되며;
   인접한 두 거더를 길이방향으로 결합하기 위한 연결부재(J)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 장대 연속형 강합성 거더.