KR20040001281A

KR20040001281A - 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법

Info

Publication number: KR20040001281A
Application number: KR1020020036422A
Authority: KR
Inventors: 전찬진
Original assignee: 전찬진
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-07

Abstract

빔 부재의 이음부분에 추가적인 프리스트레스를 도입하지 않은 상태로 빔의 제작이 가능하여 제작공정을 간단하게 할 수 있는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법을 제공하기 위하여,

빔을 복수의 토막으로 분할 제작하는 프리스트레스 빔 제작방법에 있어서, 중앙부를 이루는 빔부재는 만곡된 빔의 하부 플랜지 저면에 소정의 거리를 띄운 상태로 스트랜드를 미리 고정 설치하고, 만곡된 빔을 가력하여 대략 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지 및 스트랜드에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후, 가해진 하중을 제거하여 프리스트레스를 도입하고, 그 양측에 조립되는 나머지 빔부재는 프리스트레스를 도입하지 않은 상태로 제작하는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법을 제공한다.

상기 프리스트레스의 도입시 빔 전체길이의 1/3 내지 3/5 부분만 도입하여 제작하는 것을 특징으로 한다.

Description

분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법{MANUFACTURING METHOD OF PRESTRESS COMPOSITE BEAM USING METHOD OF DIVIDING}

본 발명은 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빔 부재의 이음부분에 추가적인 프리스트레스를 도입하지 않은 상태로 빔의 제작이 가능하여 제작공정을 간단하게 할 수 있는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 프리스트레스(prestress) 강합성 빔은, 강재의 특성과 콘크리트의 장점을 혼용하여 제작된 빔으로서, 강재로 이루어진 빔에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서 빔의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 다음, 빔에 가해진 하중을 제거하는 방식으로 제작한다.

이러한 프리스트레스 강합성 빔은 교량과 건물과 같은 구조물의 축조시 보의 역할을 하도록 설치되는 것으로서, 특히 스팬(span)이 비교적 긴 곳에 많이 사용되고 있다.

프리스트레스 강합성 빔을 제작하기 위한 통상적인 방법은, 구조계산에 의해 만곡 형태의 웨브(web)와 상,하 플랜지를 용접하여 전체적으로 중앙부가 솟아있는 만곡형의 빔(거더)을 제작하여 이를 제작틀에 설치한 후, 2개소 이상의 가력점을 선정하여 가력하여 일정시간이 경과하면 가력을 제거하는 과정을 2회 이상 실시하여 용접으로 인한 잔류응력(변형)을 제거하고, 다시 거더를 가력하여 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지에 고강도 콘크리트를 타설하여 양생시키는 방법으로 제작하게 된다.

프리스트레스 강합성 빔을 제작하기 위한 또 다른 방법으로서, 상기 방법을 개량하여 하부 플랜지에 강선이나 와이어 등과 같은 스트랜드(strand)를 배치하고, 이 스트랜드를 유압자키를 이용하여 소정의 힘으로 당겨 긴장력을 가한 다음, 여기에 콘크리트를 타설하여 일정기간 동안 콘크리트를 양생한 후, 스트랜드에 가해진 긴장력을 해제하고 스트랜드의 단부를 정착구로 고정하여 타설된 콘크리트의 압축력을 더욱 강화하는 방법을 사용하고 있다.

이러한 프리스트레스 합성빔은 소정의 길이를 갖도록 제작되는데, 길이가 긴 교량이나 구조물에 설치되는 빔을 하나의 단일부재로 제작하여 설치할 경우, 운송 및 설치가 어렵기 때문에 이를 2등분 또는 3등분으로 나누어서 제작하는 분할공법을 이용하여 프리스트레스 합성빔을 제작하는 방법도 알려져 있다.

도 1은 종래의 분할제작공법을 이용한 빔의 제작공정도로서, 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔의 통상적인 제작방법은, 먼저 도 1a에 도시된 바와같이 구조계산에 의해 중앙부가 상측으로 휘어진 만곡 형태의 제1빔부재(B1)와, 이 제1빔부재(B1)와 동일한 곡률을 갖도록 제작되며, 제1빔부재(B1)의 양쪽에 연결부재(100)를 이용하여 제2,제3빔부재(B2)(B3)를 각각 결합한다.

중앙부에 위치한 제1빔부재(B1)는 제2,제3빔부재(B2)(B3)의 길이와 동일하거나 보다 길게 제작되며, 이들 빔부재(B1)(B2)(B3)를 연결하는 연결부재(100)는 철골구조에서 부재와 부재를 연결할 수 있도록 이루어지고 다수의 연결구멍이 뚫린 보강판(gusset plate) 및 볼트와 너트로 이루어진다.

이렇게 빔부재(B1)(B2)(B3)가 조립되면, 빔을 고정한 상태에서 도 1b에서와 같이 만곡된 빔에 가력점을 선정하여 하중(P)을 가하고, 소정시간이 경과하면 가해진 하중(P)을 제거하는 공정을 2회 이상 반복 실시하여 빔부재(B1)(B2)(B3)의 잔류응력(변형)을 제거한다.

이러한 공정이 완료되면 빔부재(B1)(B2)(B3)에 하중(P)을 가한 상태에서 도 1c에 도시된 바와 같이, 빔부재(B1)(B2)(B3)의 하부 플랜지에 콘크리트(200)를 타설한다.

그리고 타설된 콘크리트(200)를 일정기간 동안 양생한 다음, 빔부재(B1) (B2)(B3)에 가해진 하중(P)을 제거하고, 도 1d에서와 같이 연결부재(100)를 해체하여 빔부재(B1)(B2)(B3)를 각각 분리한다.

이렇게 분리된 각각의 빔부재(B1)(B2)(B3)는 하중이 제거된 상태이므로 상측으로 만곡된 형태를 취하는데, 만곡된 정도는 상기 공정에서 하중(P)을 가하거나 제거하는 공정 및 타설된 콘크리트(200)로 인하여 잔류응력이 제거되고 압축응력이도입되어 도 1a의 결합시보다는 적은 만곡도를 나타낸다.

그리고 각각 분리된 빔부재(B1)(B2)(B3)는 분리된 토막으로 설치장소로 운반한 후, 도 1e에서와 같이 연결부재(100)를 이용하여 재조립 한 다음, 다시 빔부재에 하중(P)을 가하여 부분 스트레스를 도입한다.

그리고 도 1f에서와 같이 빔부재(B1)(B2)(B3)가 대략 수평이 되도록 한 상태에서 빔부재(B1)(B2)(B3)의 연결부위 하부플랜지에 2차콘크리트(200a)를 타설하여 먼저 타설된 콘크리트(200)와 일체로 접합되도록 한 후, 타설된 2차콘크리트(200a)가 양생된 다음 가해진 하중을 제거하면 프리스트레스 강합성 빔의 제작 및 설치가 완료된다.

이렇게 제작된 빔부재(B1)(B2)(B3)가 설치되면 그 상부에 슬래브를 타설하여 일정구간의 교량이나 건축물을 축조하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔은, 제작된 빔부재(B1)(B2)(B3)를 분리하여 설치장소로 운반하여 재조립한 후, 빔부재에 하중을 가하여 부분 스트레스를 도입하고서 연결부위의 하부플랜지에 2차콘크리트(200a)를 타설하는 공정이 추가적으로 발생하게되므로, 제작에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 빔을 여러개의 분할부재로 제작할 경우, 중간부분의 빔부재는 하부 플랜지에 강선이나 와이어 등과 같은 스트랜드(strand)를 배치하여 프리스트레스를 부여함으로서, 그 양측에 빔부재를 조립한 후 이음부분에 추가적인 프리스트레스를 도입하지 않아도 되어 제작공정을 간단하게 할 수 있는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 분할제작공법을 이용한 빔의 제작공정도.

도 2는 본 발명에 의한 분할제작공법을 이용한 빔의 제작공정도.

본 발명이 제안하는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법은, 빔을 복수의 토막으로 분할 제작하는 프리스트레스 빔 제작방법에 있어서, 중앙부를 이루는 빔부재는 만곡된 빔의 하부 플랜지 저면에 소정의 거리를 띄운 상태로 스트랜드를 미리 고정 설치하고, 만곡된 빔을 가력하여 대략 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지 및 스트랜드에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후, 가해진 하중을 제거하여 프리스트레스를 도입하고, 그 양측에 조립되는 나머지 빔부재는 프리스트레스를 도입하지 않은 상태로 제작하는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법을 제공한다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 프리스트레스 강합성 빔의 제작공정도로서, 본 발명의 프리스트레스 강합성 빔 제작방법의 일실시예는, 먼저 도 2a에서와 같이 점선으로 표시한 빔 전체길이에서 빔의 중앙부에 해당하는 부분의 빔 부재(B1)를 구조계산에 의해 전체적으로 중앙부가 상측으로 휘어진 만곡 형태로 제작한다.

상기 빔 부재(B1)는 웨브(web)(2)와 상,하 플랜지(4)(6)로 이루어진 통상적인 것이 빔이 사용될 수 있으며, 그 양단부 웨브(2)에는 뒤에서 설명되는 다른 빔 부재들이 연결될 수 있도록 연결구멍(8)이 뚫려있다.

이러한 빔 부재(B1)의 제작시 그 길이는, 프리스트레스의 도입과 운송 및 설치조건을 고려하여 빔 전체길이(ℓ)의 1/3ℓ 내지 3/5ℓ길이로 제작되는 것이 바람직하다.

이렇게 중앙부를 구성하는 빔 부재(B1)가 제작되면, 이 빔 부재(B1)의 하부 플랜지(6) 저면에 강선이나 와이어 등으로 이루어진 스트랜드(strand)(10)를 고정부재(12)를 이용하여 고정 설치한다.

스트랜드(10)의 고정은 빔 부재(B1)의 하부 플랜지(6) 양쪽에 견고하게 설치된 고정부재(12)에 스트랜드(10)의 양단부를 용접 등을 이용하여 고정할 수 있으며, 스트랜드(10)는 빔 부재(B1)의 길이 및 설계하중에 따라서 하나 또는 두 개 이상이 사용될 수 있다.

이렇게 빔 부재(B1)에 고정 설치된 스트랜드(10)는 하부 플랜지(6)보다 중심축으로부터 멀리 떨어져 있으므로 빔의 단면 성능(I계수)이 월등히 향상되고, 이로 인하여 후속공정에서 가해지는 빔 부재(B1)의 구부림 모멘트에 대항하는 힘이 더욱 강해진다.

또한 스트랜드(10)는 강선이나 와이어로 이루어져 높은 인장력을 부여할 수 있으므로, 웨브(2) 및 상,하 플랜지(4)(6)의 만곡도 및 단면을 기존에 비하여 줄이거나 얇게 제작할 수 있어 빔 부재(B1)을 제작하기 위한 강재를 그만큼 절감할 수있다.

이렇게 스트랜드(10)가 설치된 빔 부재(B1)가 제작되면, 이 빔 부재(B1)를 고정한 상태에서 도 2b에서와 같이 만곡된 빔의 양측에 가력점을 선정하여 하중(P)을 가하고, 소정시간이 경과하면 가해진 하중(P)을 제거하는 공정을 2회 이상 실시한다.

이러한 공정으로 인하여 빔 부재(B1)의 잔류응력(변형)이 제거되고, 스트랜드(10)의 인장으로 인한 압축응력이 도입된다.

이러한 공정이 완료되면 도 2c에서와 같이, 빔 부재(B1)에 하중(P)을 가하여 빔(B)이 대략 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지(6)와 스트랜드(10) 및 이 스트랜드(10)를 고정하는 고정부재(12)에 콘크리트(14)를 타설한다.

그리고 타설된 콘크리트(14)가 양생된 후, 빔 부재(B1)에 가해진 하중(P)을 제거하면 하나의 토막으로 이루어진 빔 부재(B1)의 제작이 완료된다.

이렇게 제작된 빔 부재(B1)는 프리스트레스가 도입되게 되는데, 이러한 빔 부재(B1)의 제작과는 별도로, 다른 공정을 통하여 상기 빔 부재(B1)의 양측에 연결 가능하도록 연결구멍(8a)(8b)이 각각 형성된 다른 빔 부재(B2)(B3)를 도 2d에서와 같이 제작한다.

이때 빔 부재(B2)(B3)는 빔 전체길이(ℓ)의 1/3ℓ 내지 1/5ℓ길이로 제작하면 된다.

이와 같이 각각의 빔 부재(B1)(B2)(B3)가 제작되면, 이들을 운송수단을 이용하여 설치장소로 운송하여 가설한 다음, 연결구멍(8)(8a)(8b)을 통하여 연결부재(16)로 연결하면 도 2e에서와 같이 빔의 설치가 완료된다.

이때 사용되는 연결부재는(16)는 철골구조에서 부재와 부재를 연결할 수 있도록 이루어지고 다수의 연결구멍이 뚫린 보강판(gusset plate) 및 볼트와 너트로 이루어진 통상적인 것이 사용될 수 있다.

빔 부재(B1)(B2)(B3)가 설치되면 그 상부에 슬래브를 타설하여 일정구간의 교량이나 건축물을 구축하면 되는데, 이때 중앙부의 빔 부재(B1)는 프리스트레스가 도입되어 있으므로 빔 전체에 하중이 가해져도 이를 충분히 견딜 수 있게되며, 이에 따라 연결부위에 추가적인 프리스트레스를 도입하지 않아도 된다.

상기의 실시예에서는 중앙부의 빔 부재(B1)에 스트랜드가 설치된 상태로 프리스트레스를 도입한 것으로 나타냈지만, 건물과 같이 하중이 비교적 적게 작용하는 곳에 설치되는 빔의 경우에는 중앙부의 빔 부재를 스트랜드가 없는 상태로 제작할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법은, 중앙부분의 빔 부재에는 프리스트레스가 부여되어 있으므로 분할된 각각의 빔을 연결하여 설치한 후, 이음부분에 부분 프리스트레스를 도입하지 않아도 되어 제작공정이 간단해지므로 제작 및 설치비용을 절감할 수 있다.

Claims

빔을 복수의 토막으로 분할 제작하는 프리스트레스 빔 제작방법에 있어서, 중앙부를 이루는 빔부재는 만곡된 빔의 하부 플랜지 저면에 소정의 거리를 띄운 상태로 스트랜드를 미리 고정 설치하고, 만곡된 빔을 가력하여 대략 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지 및 스트랜드에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후, 가해진 하중을 제거하여 프리스트레스를 도입하고, 그 양측에 조립되는 나머지 빔부재는 프리스트레스를 도입하지 않은 상태로 제작하는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법.
청구항 1에 있어서, 상기 프리스트레스 도입은 빔 전체의 중간부분 1/3 내지 3/5 부분에만 제공되는 것을 특징으로 하는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법.
빔을 복수의 토막으로 분할 제작하는 프리스트레스 빔 제작방법에 있어서, 중앙부를 이루는 빔부재는 만곡된 빔을 가력하여 대략 수평이 되도록 한 상태에서 하부 플랜지 및 스트랜드에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후, 가해진 하중을 제거하여 프리스트레스를 도입하고, 그 양측에 조립되는 나머지 빔부재는 프리스트레스를 도입하지 않은 상태로 제작하는 분할공법을 이용한 프리스트레스 강합성 빔 제작방법.