KR20030069899A - 강재 거푸집 일체화를 활용한 프리스트레스트 콘크리트더블 t형 교량 - Google Patents

Abstract

기존 PSC(Pre-Stressed Concrete) 박스 또는 PSC 더블T형 교량의 시공에 있어 시공 시에 주형의 타설을 위해서는 동바리(주형의 타설을 위한 받침대)와 거푸집을 설치하고 해체하는 공정이 필요하였다. 이를 위해서는 많은 현장 작업이 필요하게 되고 현장의 여건 또한 상당 부분 변수로 작용하게 된다. 예를 들어 교량의 아래로 도로나 하천이 지나가거나 도심지의 주택지가 있는 경우 교각과 교각 사이에 동바리를 설치할 수가 없기 때문에 큰 장비를 사용하는 비경제적인 여타의 공법을 도입하여야 하였다.

본 발명의 경우에는 콘크리트의 타설 및 양생에 필요한 강재 거푸집을 동바리의 기능을 겸하게 할 수 있도록 프리스트레스를 도입하여 교량에 일체화시키는 공법으로 강재와 콘크리트가 합성이 되기 때문에 기존 교량과 비교하여 장지간화를 기대할 수 있고, 동바리(받침대) 공정이 생략되므로 현장의 여건에 상관없이 시공이 간편해지는 이점이 있고, 공장 제작에 의한 시공 품질의 향상을 기대할 수 있다. 아울러 동바리의 설치, 해체 공정이 생략되고 거푸집의 해체 공정도 생략되는 동시에 강재와 프리스트레스 콘크리트의 합성을 통해 단면이 줄어들게 되므로 경제성 또한 확보할 수 있는 기술이다.

또 거푸집과 동바리의 역할을 겸하는 강재 외벽에 콘크리트를 타설 할 때 콘크리트를 전체 단면에 채울수도 있고, 경우에 따라서는 교량의 무게를 경감시킴으로서 보다 더 장지간화를 가능하게 하기 위하여 속이 비어있는 중공 형식으로 콘크리트를 채울 수도 있다. 아울러 연속 지간이 필요시에는 거더를 연속으로 구성할 수도 있어 경제성 확보가 더욱 유리한 교량 형식이다.

미적인 측면에서도 더블T 거더가 외관이 수려하므로 고속도로와 각종 도심 고속화 도로 등에 활용이 가능할 것으로 보인다.

Description

강재 거푸집 일체화를 활용한 프리스트레스트 콘크리트 더블 T형 교량{ Prestressed composite double-T girder bridge }

본 발명은 기존의 동바리(주형을 타설하기 위한 받침대)와 거푸집을 이용하던 PSC(Pre-Stressed Concrete) 박스 및 PSC 더블T 교량 건설에 비하여 공사기간을 줄이고, 경제성과 심미성을 확보하는 설계와 시공 방법의 제시를 목적으로 하고 있다.

본 발명은 강재 거푸집에 1차로 프리스트레스를 도입하여 그 자체로 동바리의 역할을 대신하게 함으로서 동바리의 설치와 해체 공정을 생략 가능하게 하고, 고강도의 강재와 콘크리트를 합성시켜 콘크리트가 굳은 후 2차 및 3차의 프리스트레스를 통해 궁극적으로 교량의 형고를 낮추고 경제성을 확보할 수 있는 것을 특징으로 하는 교량의 설계 및 시공에 관한 기술이다.

본 발명과 비교하여 기존의 PSC(Pre-Stressed Concrete) 박스 및 PSC 더블T 교량의 시공 단계는 다음과 같다. 본 발명의 시공 단계와는 달리 기존의 PSC 교량의 경우 우선 교각과 교각 사이에 주형의 높이만큼 동바리(받침대)를 설치하여야 한다. 동바리 설치 후에는 다음으로 동바리 위에 거푸집을 설치하여 콘크리트의 타설을 위한 준비를 한다. 콘크리트가 타설 되어 굳은 후에는 프리스트레스를 도입하고 거푸집과 동바리를 해체하게 된다.

이와는 달리 본 발명 교량의 시공 단계에서는 프리스트레스가 도입된 강재 외벽으로 인해 거푸집과 동바리의 설치 및 해체 공정이 생략되어 현장 작업을 줄이고, 공장에서 거푸집 부분의 제작이 되어지므로 시공의 품질을 높이는 것이 가능한방법이다.

상기의 기존 기술과 같이 복잡한 시공 단계에 의하면, 공사 기간이 길고 경제적으로 공사비가 높은 주된 요인이 된다.

본 발명의 경우 복잡한 시공 단계의 축소와 경제성의 확보가 가능하다. 아울러 외관이 수려한 더블T 교량의 형고를 더욱 낮춤으로서 심미성을 확보하는데 유리한 교량 형식이다.

또 본 발명의 경우 동바리와 거푸집을 대는 기존의 공법에 비해 공장 제작되어지는 공정이 많고, 현장 공정이 줄어듦으로 인해 시공의 품질을 높일 수 있는 교량 공법이다.

도 1은 본 발명을 적용한 강재 거푸집 일체화를 활용한 프리스트레스트 콘크리트 더블 T형 교량 사시도.

도 2는 강재 거푸집 일체화를 활용한 프리스트레스트 콘크리트 더블 T형 교량 시공 순서도.

도 3은 교각 주두부의 긴장재 배치 및 정착 형상을 보인 평면도.

도 4는 교각 주두부의 긴장재 배치 및 정착 형상을 보인 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 주거더(합성거더) 11 : 강판부재(바닥판)

12 : 강판부재(복부판) 13 : 강판부재(슬래브 바닥판)

14 : 전단키(강재와 콘크리트 부착용 돌기) 15 : 1차 긴장재

16 : 2차 긴장재 17 : 복부 콘크리트

18 : 슬래브 콘크리트 21 : 강재 외벽의 거치 형상

22 : 주형 콘크리트 타설 형상 23 : 전체 콘크리트 타설 형상

31 : 교각 주두부 거푸집 32 : 교각

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 기술의 구성은 다음과 같다.

우선 주형의 타설을 위한 거푸집 겸 합성부재인 강재 바닥(11)과 복부(12)를 조립해야 하는데, 이러한 강재 외벽은 용접을 하거나 가능한 경우 하나의 강판부재를 접어서 사용할 수도 있다. 공장에서 조립된 강판 부재들은 현장에서 고장력 보트를 이용하여 연결함으로서 주형의 길이만큼의 강재 외벽을 만든 후 내장된 긴장재를 이용하여 1차 프리스트레스를 도입(15)한 후 교각에 거치시키게 된다. 여기서 강재 거푸집을 일체화시킨 강재 외벽과 여기에 도입한 1차 긴장력은 복부 콘크리트(17)의 무게를 받아줄 수 있게 구성되어진다.

이때 교각 주두부의 시공은 더블 T 거더의 강재 거푸집과 일체화된 가로보형태의 주두부로 구성되어진다[도3],[도4]. 이는 거더의 단면이 세로로 얇기 때문에 발생가능한 전도의 방지 목적과 거더 단면 내에 긴장재의 정착부를 배치하였을 경우의 응력 집중을 완화할 수 있는 시공 방법이다. 이렇게 구성된 교각 주두부는 긴장재의 정착장치로 이용 될 뿐만 아니라 지점부의 큰 부모멘트에 저항 할 수 있는 구성으로 되어있다.

다음으로 상기의 구성에 의해 준비된 거푸집 겸 합성부재인 강재 외벽에 복부콘크리트(17)를 타설하고 양생시킨다. 강재 외벽 내에 콘크리트 타설 시에 콘크리트는 전체 단면에 모두 채울 수도 있고, 경우에 따라서는 중간이 비어있는 중공 형식으로 타설 할 수도 있다. 이 때 상부의 슬래브(콘크리트 바닥판)(18)는 설계에 따라 주형과 같이 한꺼번에 타설 할 수도 있고, 주형의 콘크리트가 어느 정도 굳은 후 추후에 타설할 수도 있다. 다만 슬래브 타설 시의 거푸집도 강판부재(13)를 복부판(12)에 볼트로 연결하여 손쉽게 시공이 가능하도록 한다. 콘크리트와 접하는 강재판에는 전단키(콘크리트와 강재의 부착을 위한 돌기)를 복수 개 배치하여 콘크리트와의 부착을 원활하게 한다.

콘크리트가 양생된 후 일정 강도 이상을 발현하게 되면 긴장재를 이용한 2차 프리스트레스(16)를 도입하고 추가되는 하중과 사용하중을 받을 수 있도록 한다. 이 때 필요시에는 3차의 프리스트레스를 도입하도록 한다. 이 때 다단계에 걸쳐 도입되는 프리스트레스는 서로 다른 긴장재를 통해서 가능하게 된다.

또 본 교량은 단지간 외에 연속 긴장재를 이용하여 연속 지간으로도 설계 및 시공이 가능한 교량 형식이다.

본 교량의 시공 순서도는 [도2]에 보는 바와 같다.

상기한 것과 같이 본 발명 기술에 의하면, 기존의 콘크리트 타설을 위한 동바리와 거푸집 해체의 공정을 없앰으로서 복잡한 시공 단계를 축소시키고, 현장 작업보다는 공장 작업이 많아지게 되므로 시공의 품질 또한 좋아지게 된다. 또 공정의 축소와 함께 외부의 강재와 내부의 콘크리트를 이용한 합성단면의 구성은 전체 주형의 단면의 높이를 낮출 수 있게 하고 경제성을 확보할 수 있게 된다.

시공의 측면에서도 교각과 교각 사이의 지형이나 건물 등에 영향을 받지 않게 된다. 기존 기술의 경우 동바리를 세워야 했기 때문에 주형이 지나가는 아래로 도로나 하천이 지나가거나 주택지가 있는 경우 다른 비경제적인 공법들을 사용해야 했지만, 본 발명의 경우에는 주형 아래의 지형지물에 전혀 영향을 받지 않고 교각들 위로 바로 거푸집을 얹고 콘크리트를 타설하므로 동바리와 거푸집 공사의 생략으로 인해 경제적으로 공사를 할 수 있는 이점이 있다.

미적인 측면에서도 더블T 거더가 외관이 수려하므로 고속도로와 각종 도심지 고속화 도로 등에 활용이 가능할 것으로 보인다.

Claims (7)

1. 거푸집 역할을 하는 바닥판(11)과 복부판(12)을 강판부재로 하고, 그 거푸집 겸용 강재 외벽에 사하중을 받을 수 있는 만큼 1차 긴장력(15)을 도입한 후 콘크리트와 거푸집을 일체형으로 합성하고, 합성 단면에 활하중을 받을 수 있을 만큼 2차 긴장력(16)을 도입하여 구조물의 내하력을 최대로 할 수 있는 것을 특징으로 하는 거푸집 일체형 강합성 거더
2. 제 1항에 있어서 강재 외벽을 합성 구조부재 및 거푸집과 동바리(받침대) 겸용으로 사용함으로서 거푸집 해체와 동바리의 설치 및 해체 공정이 생략되어진 것을 특징으로 하는 강합성 거더의 시공 방법
3. 제 1항에 있어서 거더의 복부 콘크리트 타설 전에 교각 및 교대에 거치하는 1차 프리스트레스가 도입된 강재 외벽(바닥판과 복부판)이 콘크리트 타설시 거푸집 겸 동바리(받침대)의 역할을 하고 콘크리트가 굳으면 합성 구조로 거동하게 되는 것을 특징으로 하는 거푸집 일체형 강합성 거더
4. 제 1항에 있어서 강재 외벽으로 되어있는 거푸집에 콘크리트 합성 시 복부의 전체단면에 콘크리트를 채워서 타설 할 수도 있고, 경우에 따라 중간이 비어있는 중공 형식으로 타설 할 수도 있는 것을 특징으로 하는 강합성 거더
5. 제 1항에 있어서 교량의 사용 중 필요시에 긴장재를 여러 단계에 걸쳐 추가로 프리스트레싱 할 수 있는 기능이 있는 강합성 거더
6. 제 1항에 있어 강재와 콘크리트 합성 거더가 단지간 또는 연속지간으로 설계 및 시공이 가능한 것을 특징으로 하는 교량
7. 제 1항에 있어서 교각 주두부의 형상은 강합성 거더의 강재 거푸집과 일체화된 가로보 형태의 주두부로 구성되고 프리스트레스를 도입하는 긴장재가 거더의 단부가 아닌 교각 주두부에 정착되는 것을 특징으로 하는 강합성 거더