KR20030063071A

KR20030063071A - 프리스트레스드 콘크리트 빔

Info

Publication number: KR20030063071A
Application number: KR1020020038115A
Authority: KR
Inventors: 김선기
Original assignee: 김선기
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2003-07-28
Also published as: KR100564732B1

Abstract

본 발명은 교량의 보로 널리 사용되는 프리스트레스드 콘크리트 빔에 관한 것으로 구조적으로 안전성이 우수한 교량을 보다 용이하고 안전하게 건설 할 수 있도록 해주기 위해서 빔(10)의 내부 상측이나 외부 상측에도 긴장력이 도입되는 제2 PC강선(14)을 배치한 프리스트레스드 콘크리트 빔이다.

본 발명에 의한 빔은 빔(10)을 제작할 때에 빔(10)의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에 콘크리트의 최대허용인장응력에 가까운 최대 긴장력을 도입해 줄 수 있고 빔(10)에 자중외의 다른 하중이 작용 될때 제2 PC강선(14)에 도입되었던 긴장력을 풀어주면서 교량을 건설 할 수 있어서 보다 용이하고 안전하게 교량을 시공 할 수 있는 등의 장점이 있다.

Description

프리스트레스드 콘크리트 빔{PRESTRESSED CONCRETE BEAM}

본 발명은 교량의 보로 널리 사용되는 프리스트레스드 콘크리트 빔

(prestressed concrete beam)에 관한 것이다.

일반적으로 프리스트레스드 콘크리트 빔은 자중이나 활하중(活荷重)의 작용에 의하여 생기는 응력을 소멸시키고 역방향의 응력을 미리 가하는 소위 프리스트레싱(prestressing) 원리를 응용한 것으로서 빔속에 배치된 PC강선(Prestressed Concrete 鋼線)을 통해서 빔에 긴장력을 도입하면 빔의 상면에는 인장응력이 생기고 빔의 하면에는 압축응력이 발생한다.

긴장력 도입과 동시에 빔이 상향으로 솟음이 발생하여 빔의 자중에 의하여빔의 상면에는 압축응력이 발생하고 빔의 하면에는 인장응력이 발생한다.

이경우 빔의 상면에 있어서 긴장력에 의한 인장응력과 빔의 자중에 의한 압축응력의 크기를 비교하여 콘크리트의 허용인장응력을 초과하지 않도록 설계해야 한다. 이후 교량에 적용할 때 빔위에 시공되는 슬래브, 방호벽, 난간, 포장에 의한 사하중과 주행하는 차량에 의한 활하중등은 빔의 하면에 인장응력을 발생시키므로 최대한 긴장력을 많이 도입하여 빔의 하면에 압축응력을 크게 하여서 하중에 의한인장응력을 상쇄시켜주어야 한다.

그러나 긴장력을 크게하면 슬래브 시공전까지는 빔의 상면에 인장응력이 크게 작용하여 균열이 발생하므로 구조적으로 문제를 발생시키게 된다.

따라서 종래에는 교량의 시공후 요구되는 크기만큼의 긴장력을 빔에 줄 수 없었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로는 도 5에 도시된 바와 같이 대한민국 특허 공개번호 제 2001-0036486호로 알려진 바 있는 다단계 긴장식 프리스트레스드 거더를 들 수 있다.

이 거더(30)는 거더(30)내부에서 하향곡선을 갖도록 배치된 여러개의 PC강선(31),(32)들에 시공단계별로 긴장력을 도입하는 것이었다.

즉, 거더(30)에 거더(30)의 자중만이 작용하는 상태에서는 한 PC강선(31)을 통해서 긴장력의 일부를 1차적으로 도입하고, 슬래브시공 등에 의해서 추가하중이 작용하는 상태에서는 이를 상쇄시켜주기 위한 추가긴장력을 다른 PC강선(32)을 통해서 도입하는 것이었다.

그러나 이와 같은 다단계 긴장식 프리스트레스드 거더는 추가 긴장력을 도입하기 위해서 유압잭과 같이 중량물인 PC강선의 인장용 장비를 교각위로 이동시켜서 작업해야만 하는 번거로움과 각종 안전사고의 위험성이 큰것이었을 뿐만 아니라 교량의 완공 후 교량에 부가설치될 수 있는 각종 구조물, 교통량의 증가, 장기적인 크립(creep)등에 의해서 발생되는 교량의 처짐 또는 균열등을 보완해주기 위해서 추가 긴장력을 도입 할 때마다 상기 한 바와 같이 번거롭고 위험한 작업을 반복해야만 하는 등의 문제점이 있었다.

또 추가긴장력을 도입해 줄 때 콘크리트의 최대허용응력을 초과하지 않도록 세심한 주의를 기울여가면서 작업을 해야만 하는 번거로움도 있었다.

본 발명은 빔의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선에 긴장력을 도입하여 인장응력을 부여함과 아울러서 압축응력이 작용하는 빔의 상측에 배치되는 다른 PC강선에도 긴장력을 도입하여 인장측에 더 많은 긴장력을 도입할 수 있도록 하고 빔이 교량의 교각위에 올려놓여진 후 빔에 최대 사하중이 실린 시점에서 빔의 상측에 도입되었던 긴장력을 풀어줄 수 있도록 하여서 긴장력 도입시점에 관계없이 빔에 최대 긴장력이 유지될 수 있도록 해 줄 수 있는 프리스트레스드 콘크리트 빔을 제공하는데 기술적 과제를 둔 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 콘크리트 빔의 한 실시예를 보인 정면도.

도 2는 도 1에 의한 콘크리트 빔을 교량에 적용한 사용 상태도.

도 3은 본 발명에 의한 콘크리트 빔의 다른 실시예를 보인 정면도.

도 4a와 도 4b는 도 3에 의한 콘트리트 빔을 교량에 적용한 사용상태도.

도 5는 종래 콘크리트 빔의 정면도.

도 1과 도 2는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 것이다.

본 발명은 도 1에 예시한 바와 같이 빔(10)의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에 긴장력을 도입시킨 프리스트레스드 콘크리트 빔에 있어서, 빔(10)의 내부 상측에 배치되는 제2 PC강선(14)에도 긴장력이 도입되어 있어서 빔(10)의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에 최대긴장력이 도입되어 있는 프리스트레스드 콘크리트 빔이다.

도 3, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

도 3에 예시된 프리스트레스드 콘크리트 빔은 빔(10)의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에 긴장력을 도입시킨 프리스트레스드 콘크리트 빔에 있어서, 제 2 PC강선(14)이 빔(10)의 외부상측에 형성된 브래키트(15)에 배치되어 있고, 제 2 PC강선(14)에도 긴장력이 도입되어 있어서, 빔(10)의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에 최대 긴장력이 도입되어 있는 프리스트레스드 콘크리트 빔이다.

도면 중 미설명부호 16과 18은 각각 빔(10)의 양쪽에서 PC강선(12)과, 제2 PC강선(14)을 정착시켜 주는 정착장치이고, 19는 거푸집이다.

본 발명에 있어서, 빔(10)의 내부 상측이나 외부 상측에 배치된 제2 PC강선(14)에는 빔(10)의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에 도입되는 긴장력보다 상대적으로 작은 긴장력이 도입되는 것으로서 도 1과 도 3에 예시한 바와 같이 빔(10)에 빔(10)의 자중만이 작용하는 상태에서는 빔(10)의 내부 상측이나 외부 상측에 배치된 제2 PC강선(14)에 도입된 긴장력이 빔(10)의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에 도입된 긴장력에 의해서 빔(10)의 상측에 작용하려고 하는 인장응력에 대한 반력으로 작용하게 된다.

따라서 빔(10)의 상면에 균열이 발생하는 것을 방지해 준다.

그러므로 빔(10)의 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에는 콘크리트의 최대허용인장응력에 가까운 최대 긴장력을 도입하는 것이 허용된다.

이와 같은 상태로 제작된 빔(10)이 도 2, 도 4a 및 도 4b에 예시된 바와 같이 교량에 적용되어 빔(10)위에 시공되는 슬래브(20), 방호벽, 난간, 포장 등에 의한 사하중이 실린 시점에서 제2 PC강선(14)에 도입되었던 긴장력을 비교적 간단한 정착구용 공구를 이용하여서 제거해주면 PC강선(12)에 도입된 최대긴장력 전부가 상기 사하중과 활하중에 대응하는 응력으로서 작용하게 된다.

이때 제2 PC강선(14)에 도입된 긴장력은 상기 사하중의 크기와 활화중의 크기 변화에 대응하여 점진적으로 풀어주는 것이 교량을 보다 안전하게 유지시켜 줄 수 있으므로 좋다.

그리고 도 3, 도 4a 및 도 4b에 예시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 프리스트레스드 콘크리트 빔의 경우 제 2 PC강선(14)에 도입된 긴장력을 풀어주는 작업을 슬래브(20)가 시공된 교량 위에서 보다 안전하고 용이하게 실시 할 수 있도록 해준다.

이와 같은 본 발명에 의한 프리스트레스드 콘크리트 빔은 유압잭과 같이 중량물인 PC강선 인장용장비를 사용하여 PC강선에 추가적으로 인장력을 도입해 주어야 했던 종래 것에 비하여서 상대적으로 시공하기가 용이하고 각종 안전사고를 예방할 수 있도록 해준다.

본 발명의 예시 도면에는 단순교에 적용되는 프리스트레스드 콘크리트 빔의 형태만이 예시되어 있으나 연속교일 경우에는 인접하는 빔들의 PC강선을커플러(couler)를 이용하여서 연속보로 시공할 수도 있다.

본 발명에 의한 프리스트레스드 콘크리트 빔은 빔(10)의 내부 상측이나 외부 상측에도 긴장력이 도입되는 제2 PC강선(14)을 가진 것이어서 빔(10)을 제작할 때 내부에서 하향곡선을 갖는 PC강선(12)에 콘크리트의 최대허용인장응력에 가까운 최대 긴장력을 도입해 줄 수 있고 빔(10)에 자중외의 다른 하중이 작용될 때 제2 PC강선(14)에 도입되었던 긴장력을 풀어주면서 교량을 시공 할 수 있는 것이므로 구조적으로 안전성이 우수한 교량을 보다 용이하고 안전하게 건설 할 수 있도록 해 줄 수 있는 장점이 있다.

Claims

빔(10)의 내부에 긴장력을 도입한 PC강선(12)을 하향곡선형으로 매입시킨 프리스트레스트 콘크리트 빔에 있어서, 빔(10)의 내부상측에 긴장력이 도입된 제2 PC강선(14)이 매입되어 있으며, 상기 제2 PC강선(14)의 긴장력이 해소된 후 PC강선(12)에 최대한의 긴장력이 발휘될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 프리스트레스드 콘크리트 빔.
제 1 항에 있어서, 제 2 PC강선(14)이 빔(10)의 외부 상측에 형성된 브래키트(15)에 배치된 상태로 긴장력이 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 프리스트레스드 콘크리트 빔.