KR200415328Y1 - 에이치 형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보 - Google Patents

Abstract

본 고안은 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보를 형성하기 위하여 횡으로 나란히 최대 3개까지의 PC 강선이 설치될 수 있게 철근을 조립하고 그 내부에 PC 강선을 설치하고 조립된 철근 위에는 최소 2개 이상의 H형강을 나란히 횡으로 설치한 것을 특징으로 하는 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보에 관한 것으로 보 자체의 강성 증가 및 이로 인한 긴장력의 효율적인 사용을 도모하여 상기 보의 지간을 장지간화 할 수 있으며 보의 형고를 줄일 수 있다. 또한 콘크리트 이외에 다른 제3의 구조물을 사용하는 다른 기존 고안에 비해 월등히 간략화된 보의 제작을 제시할 수 있다.

H형강, 보

Description

에이치 형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보{HPC}

[도 1]은 종래기술의 프리플렉스 합성형 구조물을 나타낸 것으로서 [도 1a]에서 [도 1d]까지는 프리플렉스 보를 제작하는 순서를 나타낸 시공도이며, [도 1e]는 제작된 프리플렉스 보를 교대 및 교각에 거치시킨 후 거푸집을 설치하고 바닥판 콘크리트를 타설하는 횡단면도를, [도 1f]는 프리플렉스 합성형 구조물의 완공 후 횡단면도를 나타낸 것이다.

[도 2]는 종래 기술인 프리스트레스트 콘크리트 합성형 구조물을 나타낸 것으로 [도 2a]에서 [도 2b]는 프리스트레스트 콘크리트 합성형 구조물의 시공도를, [도 2c]는 프리스트레스트 콘크리트 보의 횡단면도를 나타낸 것이다. [도 2d]는 제작된 프리스트레스트 콘크리트 보를 교대 및 교각에 거치시킨 후 거푸집을 설치하고 바닥판 콘크리트를 타설하는 횡단면도를, [도 2e]는 프리스트레스트 콘크리트 합성형 구조물의 완공 후 횡단면도를 나타낸 것이다.

[도 3]은 종래 기술인 30m 프리스트레스트 콘크리트 보의 표준단면을 나타낸 것으로 [도 3a]는 보의 측면도를, [도 3b]는 보의 평면도를, [도 3c]는 상기 보의 일정 길이마다의 횡단면도를 나타내었다.

[도 4]는 인용고안 국내공개특허공보 제0504266호에 대한 것으로서 [도 4a]는 제작된 인용고안 보의 내부에 상부 및 하부 T형 강판이 설치된 측면도를 나타낸 것이며 [도 4b]는 이의 횡단면도를, [도 4c]는 상기 인용고안 보의 횡단면도를 철근과 같이 도시한 것이다.

[도 5]는 인용고안 일본공개특허공보 평5-340031호에 대한 것으로서 [도 5a]에서 [도 5c]까지는 인용고안에서 제작하고자 하는 보의 제작 순서도를 도시한 것이고, [도 5d]는 인용고안 보의 내부에 설치한 철근 및 T형 강판을 도시한 횡단면도를 나타낸 것이다. [도 5e]는 제작된 인용고안의 보를 교대 및 교각 상에 거치한 후 거푸집을 설치하고 바닥판 콘크리트를 타설하는 공정도를 보인 것이고, [도 5f]는 인용고안의 기술에 의해 완공된 교량의 횡단면도를 도시한 것이다.

[도 6]은 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 제작순서를 나타낸 것으로 [도 6a]는 슬래브와 보의 합성전 측면도이고, [도 6b]는 합성후 측면도를 나타낸다

[도 7]은 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 제작 방법을 나타낸 상세도로서 [도 7a]는 철근과 H형강, PC 강선을 포함한 보의 횡단면도를 [도 7b]는 상기 [도 7a]를 완성하기 위한 철근 및 H형강의 설치 과정을 나타낸 보의 횡단면도이고, [도 7c]는 H형강의 복부에 바닥판 철근 관통 홀과 상부플랜지 철근 관통 홀이 설치된 H형강을 나타낸 측면도이며 [도 7d]는 H형강에 말굽형 전단연결재가 설치된 H형강의 횡단면도를 나타낸 것이다

[도 8]은 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보에 바닥판 콘크리트를 타설하는 공정도 및 완공된 구조물의 횡단면도를 도시한 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 설명>

1:강재 보 2:강재 보의 하부플랜지를 피복시킨 콘크리트 3:바닥판 콘크리트 4:복부 및 헌치 콘크리트 5:거푸집 6:주철근 10:프리플렉스 보 11:철근 12:전단연결철근 13:PC 강선 20:프리스트레스트 콘크리트 보 30:상하부 플랜지에 강판을 사용한 프리스트레스트 스틸 철근콘크리 보 31:T형 강판 32:콘크리트가 충전되지 않을 공간 40:T형 강판을 설치한 프리스트레스트 콘크리트 보 41:연결부 42:현장 겹이음 50:H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보 51:H형강 52:상부플랜지 철근 53:연결철근 54:바닥판 철근 관통 홀 55:상부플랜지 철근 관통 홀 56:말굽형 전단연결재 57:정착장치

본 고안은 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보에 관한 것으로써 종래기술로는 프리플렉스 합성형 구조물과 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 가장 간단한 형태의 프리스트레스트 콘크리트 합성형 구조물 및 인용고안인 국내공개특허공보 제0504266호, 일본공개특허공보 평5-340031가 있다.

도 1에서 도 5까지는 상기의 종래기술과 인용고안의 기술을 도시한 것이다.

도 1은 프리플렉스 합성형 구조물 및 그의 시공순서도를 도시한 것이다. 프리플렉스 합성형교는 프리스트레스트 콘크리트 합성형교와 같이 인장측의 콘크리트 에 압축력을 도입한 일종의 프리스트레스트 합성형교로 I형 단면을 갖는 강재 보(1)에 프리플렉션 하중에 의한 휨 변형을 준 상태(도 1b 참조)에서 하부플랜지를 콘크리트(2)로 피복시킨 후 프리플렉션 하중을 제거(도 1c 참조)함으로써 하부플랜지 콘크리트에 압축력을 도입시킨 구조물(10)이다. 도 1a에서 도 1c 와 같이 제작된 프리플렉스 보(10)를 현장의 교대 및 교각 사이에 거치시킨 후 복부 및 헌치 콘크리트(4)와 바닥판 콘크리트(3)를 타설하여 교량을 완성시킨다(도 1d 참조). 이와 같은 프리플렉스 합성형교는 주형인 프리플렉스 보의 상부플랜지 강재가 바닥판 콘크리트 안으로 매설되는 형상을 띠고 있는 즉, 바닥판 콘크리트(3)가 프리플렉스 보(10)의 상부플랜지 역할을 동시에 하기 때문에 타형식의 교량에 비해 형고가 가장 낮은 장점을 가진다. 그러나 프리플렉스 합성형교는 강재의 탄성복원력을 이용해 강재의 하부플랜지 콘크리트에 프리스트레스를 도입시키는 교량으로 형식상으로는 강교의 일종이기에 가격이 고가이며 콘크리트교의 일종인 고강도의 PC 강선에 의해 프리스트레스를 도입하는 프리스트레스트 콘크리트 합성형교에 비하여 예상할 수 없는 콘크리트의 크리프 및 건조수축에 의한 프리스트레스의 손실 비율이 높아 하부플랜지 콘크리트에 인장 균열이 발생되어 프리플렉스 보의 강성 저하를 초래하게 되는 문제점이 발생하여 왔다. 또한 시공면에서는 도 1에서 도시한 바와 같이 프리플렉스 보(10)의 제작이 복잡하여 이로 인한 제작비용이 높다는 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라 프리플렉스 합성형교는 바닥판 콘크리트(3)가 프리플렉스 보(10)의 상부플랜지 역할을 동시에 하기 때문에 도 1e와 같이 교대 및 교각 상에 거치된 프리플렉스 보(10)의 복부 및 헌치, 바닥판 콘크리트 모두를 감싸는 거푸집(5)을 설치하고 복부 및 헌치 콘크리트(4)와 바닥판 콘크리트(3)의 타설을 한꺼번에 시행하므로 거푸집 설치의 까다로움과 안전 문제가 상존하며 콘크리트의 타설 시간이 오래 걸려 자칫 콘크리트의 재료분리가 문제가 될 수 있으며, 복부 및 헌치 콘크리트와 프리플렉스 보의 상부플랜지(바닥판 콘크리트)에는 프리스트레스가 도입되지 않기에 특히 복부 및 헌치 콘크리트에 쉽게 균열이 발생하여 그의 보수가 항상 동반되어야 하는 큰 단점을 가지고 있다. 도 1e에서 바닥판 콘크리트에 배근되는 바닥판 주철근(6)은 프리플렉스 보(10)의 복부 강판에 미리 뚫어놓은 철근 구멍을 통과시켜 배근한다. 도 1f는 복부 및 헌치 콘크리트(4)와 바닥판 콘크리트(3)가 타설된 후의 교량의 횡단면을 나타낸 것이다.

도 2는 콘크리트와 고강도의 PC 강선만으로 이루어진 프리스트레스트 콘크리트 합성형교에 대한 것이다. 콘크리트 내부에 주형 철근(11)을 배근하고 PC 강선(13)의 삽입을 위한 쉬스관을 설치한 후 쉬스관을 통과하는 PC 강선을 양생된 콘크리트의 양 단부에서 긴장함으로서 콘크리트 보의 전단면에 프리스트레스가 도입된 보(20)의 제작을 완료한 후(도 2a 참조), 현장의 교대 및 교각에 거치하고 바닥판 콘크리트(3)를 타설하면(도 2b 참조) 프리스트레스트 콘크리트 합성형교가 완성이 되는 것이다. 상기의 프리스트레스트 콘크리트 합성형교는 프리캐스트 교량으로는 가장 간단한 형태의 교량으로서 콘크리트와 그 내부에 배근시킨 주형 철근(11)과 고강도의 PC 강선만으로 이루어져(도 2c 참조) 가장 값이 저렴하며 도 2d에서 보인 바와 같이 바닥판 콘크리트(3)의 타설도 도 1의 프리플렉스 합성형교에 비해 월등히 시공성이 좋기에 그 활용성 또한 매우 뛰어난 교량이다. 여기서 제작된 프리스 트레스트 콘크리트 보(20)와 바닥판 콘크리트와의 연결은 도 2c에서 보인 바와 같이 보(20)에서 바닥판 콘크리트와의 연결을 위한 전단연결철근(12)을 보 제작시 뽑아 놓으며 이 전단연결철근(12)과 바닥판 콘크리트의 철근(6)을 서로 횡으로 엮어 시공을 실시한다. 그러나 전술한 바와 같이 기존기술의 프리스트레스트 콘크리트 합성형교는 단순히 철근 콘크리트만으로 이루어진 구조이기에 교량의 지간이 길어지면서 보의 형고가 높아지는 문제점이 있다. 이 높은 형고는 단면의 중립축에서 상부플랜지 상단까지의 거리를 증가시킴으로 지간 중앙에서 PC 강선에 의해 긴장력을 도입하면 그의 편심모멘트로 인해 상부플랜지 상단에 인장력에 의한 균열이 발생할 수 있는 관계로 PC 강선에 도입할 수 있는 긴장력에 한계가 있으며 이 또한 주형의 형고를 더욱 높이는 요인으로 작용된다.

도 3은 현재 한국도로공사에서 사용하고 있는 도 2의 프리스트레스트 콘크리트 합성형교의 표준단면을 나타낸 것이다. 도 3은 프리스트레스트 콘크리트 보의 전체 지간 길이에 걸쳐 일정 단면마다에서 PC 강선의 위치를 나타낸 것으로 도 3a는 전체 보의 측면도를, 도 3b는 평면도를, 도 3c는 일정 단면마다에서의 횡단면도를 나타낸 것이다. 도 3c를 살펴보면 전술한 바와 같이 긴장력의 한계로 인하여 보의 높이(형고)가 높아질 수밖에 없으며 이를 위한 재료의 절감을 위해 보의 상하플랜지 폭을 좁게 하였고 보의 폭이 좁은 관계로 PC 강선을 단부에서는 횡으로 1개씩 종으로만 배치하였으며 휨모멘트가 가장 많이 발생하는 중앙부에서는 사하중 및 활하중에 대응하는 프리스트레스를 최대로 도입시키기 위해 PC 강선을 횡으로 나란히 배치하였음을 알 수 있다. 상기와 같이 단부와 중앙부에서 PC 강선을 배치하기 위 해서는 단부와 중앙부 사이에서는 도 3c의 9m, 6m 위치에서와 같이 PC 강선을 불규칙적으로 배치할 수밖에 없으며 이로 인해 각 PC 강선마다의 시공 긴장력이 모두 상이하게 되어 현장 작업자들의 많은 혼동을 초래하게 할 수 있어 제작된 프리스트레스트 콘크리트 보의 횡좌굴 및 비틀림을 발생시킬 우려를 낳게 한다.

도 4는 국내공개특허공보 제0504266호의 기술을 간략히 핵심 부분만 나타낸 것이다. 기존의 철근 콘크리트만으로 구성된 프리스트레스트 콘크리트 합성형교의 단점을 극복하고자 철근 콘크리트 보의 상부 및 하부플랜지에 T형 강판(31)을 설치하여 보의 단면 강성을 높이고 PC 강선(13)를 설치하여 프리스트레스를 도입한 상하부 플랜지에 강판을 사용한 프리스트레스트 스틸 철근콘크리트 보(30)를 제작하는 것이다(도 4a 및 도 4b 참조). 상기 기술은 단순한 철근 콘크리트로 이루어진 보에 T형 강판(31)을 삽입하여 단면 강성을 높인 것은 좋으나 상부 및 하부플랜지에 동일하게 T형 강판(31)을 삽입하였기에 기존 프리스트레스트 콘크리트 보의 이론적 한계인 중립축에서 상부플랜지 상단까지의 거리로 인해 발생하는 편심모멘트의 상단 인장균열 발생문제를 해결하지 못한 이론적 한계를 가지고 있다. 또한 시공면에서도 콘크리트 보 내부에 설치하는 철근(11)과 T형 강판의 설치를 동시에 실시하여야 하기에 그 실시에 공정기간이 오래 걸리며 특히 상부플랜지에 설치한 T형 강판의 경우는 T형 강판의 복부판 1개가 스스로를 지탱해서 설치될 수가 없기에 이를 위한 추가의 철근이 복잡하게 필요하다. 추가의 단점으로는 상하부플랜지 콘크리트 내에 삽입한 T형 강판은 콘크리트 타설에 상당한 어려움을 준다. 즉 보의 내부에 설치한 T형 강판(31)은 도 4b를 통해 알 수 있듯이 그 폭이 상하부플랜지 폭 의 약 2/3 이상을 차지하기에 각 T형 강판 바로 아래 부분(도 4c의 빗금친 부분(32))에는 공극의 형성으로 인해 콘크리트의 충전이 거의 이루어질 수 없다는 것이다. 따라서 도 4의 인용고안은 기존 프리스트레스트 콘크리트 보의 이론적 한계도 극복하지 못하였으며 실제로도 이러한 보는 절대 제작될 수가 없다.

도 5에는 일본공개특허공보 평5-340031호의 기술을 나타내었다.

도 5에는 일본공개특허공보 평5-340031호의 기술을 나타내었다.

도 5의 기술은 품질확보를 위하여 현장에서 별도의 제작장을 마련하여 프리스트레스트 콘크리트 보를 제작하지 않고 공장에서 보의 상부플랜지에 T형 강판(31)를 설치하고 현장으로 운반이 가능한 길이로 분할 제작한 후(도 5a 참조), 현장으로 운반후 도 5b에서 보인바와 같이 연결부(41)에 추가로 콘크리트를 타설하고 PC 강선에 의해 T형 강판이 설치된 철근 콘크리트 보에 프리스트레스를 가하여 T형 강판이 설치된 프리스트레스트 콘크리트 보(40)를 제작하는 것이다. 또한 도 5의 기술은 도 5e 및 도 5f에서 보인바와 같이 보의 상부플랜지를 바닥판 콘크리트 역할로도 사용할 수 있게 하고 있다. 이러기 위해서는 도 5d와 같이 보의 상부플랜지에서 바닥판을 형성하기 위한 바닥판 콘크리트 철근(6)을 보의 제작시 뽑아 놓아야 한다. 상기 도 5의 기술은 기존의 도 2의 프리스트레스트 콘크리트 합성형교의 단점에서 언급한 상부 인장균열의 발생 문제를 없애고자 보의 상부플랜지 콘크리트에만 T형 강판(31)을 설치하여 단면의 중립축에서 상부플랜지까지의 거리를 줄였으며 이에 추가로 단면의 강성도 증가시키었으나 도 4의 기술과 마찬가지로 그의 설치를 보 내부의 철근(11)과 같이 실시하기에 그 시공기간이 오래 걸리며 T형 강판을 상 부플랜지에 설치함으로 T형 강판의 복부판 1개가 스스로를 지탱해서 설치될 수 없기에 이를 위한 추가의 철근이 복잡하게 필요하다는 단점을 가지고 있다. 또한 활하중이 직접 작용하는 바닥판 콘크리트(3) 전체가 1개의 구조물로 이루어져 있지 않으며 보와 보 사이의 바닥판 콘크리트는 보의 제작시 미리 뽑아 놓은 철근과 바닥판 콘크리트 철근(6)의 현장 겹이음(42)에 의해 연결을 시켰기에 그 안전성이 극히 문제가 될 수 있으고 주형과 추가로 타설한 바닥판 콘크리트 사이에 시공조인트가 발생할 수 있으며 이 시공조인트로 수분이 스며들어 철근의 부식을 발생시키면 교량의 안전에 치명적인 손상을 입힐 수 있는 여지가 다분한 기술이다.

본 고안은 이상에서 설명한 종래기술들의 단점을 보완할 수 있는 새로운 보를 개발하여 그의 적용성을 극대화시키고자 한다.

본 고안의 목적은 기존 기술의 이론적 단점 및 시공적 복잡성을 해결하기 위하여 H형강의 삽입 및 PC 강선의 효율적인 배치를 통해 보다 경제적이고 안전적인 프리스트레스트 콘크리트 보를 제공하고자 하는 것이다.

도 6에서 도 8은 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보에 대한 것이며 그 일례로 H형강을 2개만 설치한 것을 나타내었다.

이를 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 도 2의 가장 간단한 형태인 철근 콘크리트 구조물로만 이루어진 프리스레스트 콘크리트 보에 공장에서 일률적으로 만들어져 나오는 H형강을 추가로 설치하여 구조물의 강성을 높여 형고를 낮출 수 있고 안전성을 높인 구조물이다.

먼저 도 6a에서 도 6b는 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 전체적인 시공순서를 나타낸 것으로 본 고안은 보의 제작시 도 4 및 도 5의 국내 및 일본의 인용고안이 상하부플랜지 콘크리트 또는 상부플랜지 콘크리트 내부에 T형 강판을 설치한 것과는 달리 H형강(51) 2개를 보의 상부플랜지 콘크리트와 바닥판 콘크리트가 접하는 면 사이에 나란히 횡으로 설치한다는 것이다. 다음 공정은 일반적인 프리스트레스트 콘크리트 보를 제작하는 것과 마찬가지로 PC 강선에 의해 보의 단면 전체에 프리스트레스를 도입시킨다(도 6a 참조). 다음은 제작된 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보(50)를 교대 및 교각에 거치한 후 도 6b와 같이 보에 삽입된 H형강의 상부플랜지를 포함하여 바닥판 콘크리트를 타설하면 본 고안의 교량은 완성이 되는 것이다.

도 6c부터 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 원리 및 그의 제작방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 6c부터 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 원리 및 그의 제작방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 6c는 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 성립 원리를 나타낸 단면도이다. 도 6c의 그림 ①은 철근 콘크리트만으로 단순하게 구성된 프리스트레스트 콘크리트 보의 중립축 위치 및 중립축으로부터 긴장재 도심까지의 편심거리 "e1"와 중립축으로부터 보의 상부플랜지 상단 및 하부플랜지 하단까지의 거리 "YT1" 및 "YL1"을 나타낸 단면도이며, 도 6c의 그림 ②는 본 고안의 H형강이 삽입 된 프리스트레스트 콘크리트 보의 중립축 위치 및 중립축으로부터 긴장재 도심까지의 편심거리 "e2"와 중립축으로부터 보의 상부플랜지 상단 및 하부플랜지 하단까지의 거리 "YT2" 및 "YL2"를 나타낸 단면도이다. 도 6c의 그림 ①과 ②를 비교해 보면 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보(그림② )의 중립축 위치가 H형강이 삽입되지 않은 보(그림① )에 비하여 상부플랜지 쪽으로 이동하였음을 알 수 있다. 이로 인하여 중립축으로부터 긴장재 도심까지의 편심거리는 "e2"가 "e1"보다 커졌으며("e2 > e1"), 중립축으로부터 보의 상부플랜지 상단까지의 거리 "YT2"는 "YT1"보다 작아졌으며("YT2 < YT1"), 보의 하부플랜지 하단까지의 거리 "YL2"는 "YL1"보다 커졌음을 알 수 있다("YL2 > YL1"). 프리스트레스트 콘크리트 보에서 보의 상부플랜지 상단에 작용하는 프리스트레스는

의 식으로 계산되어지는데 이때

는 압축력을 유발하는데 반해

는 하단에 작용하는 긴장력 P로 인한 편심모멘트에 의해서 인장력을 유발한다. 그러므로 그림 ②의 본 고안의 보는 "YT2" 이그림 ①의 "YT1" 보다 작으며, 단면2차모멘트인 "I"값 역시 그림 ②의 단면이 그림 ①의 단면보다 크기에 전체적으로 인장력을 유발시키는

항은 극히 작아져 기존의 일반 보의 상부플랜지 상단에 발생하는 인장균열의 발생을 종식시킬 수 있는 것이다. 한편, 프리스트레스트 콘크 리트 보에서 하부플랜지 하단에 작용하는 프리스트레스는

로 계산되어지는데 이때

는 상부플랜지와 마찬가지로 압축력을 유발하며

는 상부플랜지와는 달리 하단에 압축력을 추가로 발생시킨다. 그러므로 그림 ②의 본 고안의 보는 "YL2"및 "e2"가 그림 ①의 "YL1" 및 "e1"보다 크기에 추가로 압축력을 유발시키는

항이 단면 ①에 비해 커짐으로 H형강을 삽입시킨 본 고안의 프리스트레스트 콘크리트 보는 일반 보에 비해 월등히 유리한 단면임을 알 수 있다. 반면에 인용고안인 일본공개특허공보 평5-340031호의 보는 T형 강판을 상부플랜지 내에 삽입시켰음으로 이로 인한 단면2차모멘트, 중립축의 위치, 중립축으로부터 긴장재 도심까지의 편심거리, 중립축으로부터 상부플랜지 상단 및 하부플랜지 하단까지의 거리들이 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보에 비해 그 효과가 떨어짐은 당업자들은 당연히 알 수 있다.

다음 도 7은 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 제작 방법을 나타낸 것이다. 도 7a는 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보(50)의 내부에 설치된 철근(11)과 삽입된 H형강(51) 및 PC 강선(13)을 나타낸 횡단면도이다. 인용발명의 기술이 T형 강판을 상하부플랜지 콘크리트 또는 상부플 랜지 콘크리트 내부에 설치하기 때문에 보를 제작하는데 소요되는 기간이 길며 설치에 필요한 철근이 추가로 요구되는데 반해 본 고안은 그 단점을 획기적으로 간소화 및 경제화하였다. 도 7b는 이를 보여주는 것이다. 먼저 도 2c와 같이 일반 보의 철근(11) 및 PC 강선(13)을 배근하는 것과 동일하게 실시한 후(도 7b 그림 ), 그림 와 같이 H형강 2개를 배근된 주형 철근(11) 위에 나란히 횡으로 올려놓는다. 다음 공정은 그림 을 통해 볼 수 있듯이 주형 철근의 하나인 상부플랜지 철근(52)을 도 7c에 보인 보와 같이 H형강(51)에 종방향으로 미리 뚫어놓은 상부플랜지 철근 통과 홀(55)을 관통하여 꼽아 놓은 후 상부플랜지 철근(52)과 밑에 배근한 다른 주형 철근을 연결 주형 철근(53)에 의해 겹이음(42) 처리하면 인용발명들과는 비교도 할 수 없이 간단하고 신속하게 H형강을 설치할 수 있다. 다음 도 7d는 제작되어질 본 고안의 프리스트레스트 콘크리트 보(50)와 바닥판 콘크리트가 H형강과의 합성효과를 도모하기 위해서 H형강(51)의 상부플랜지 상단 및 하부플랜지 상단에 말굽형 전단연결재(56)를 설치한 H형강의 횡단면도를 나타낸 것이다. 말굽형 전단연결재(56)는 그 형상이 말굽형으로 생긴 관계로 H형강의 상부플랜지 하단 및 하부플랜지 하단에 설치하게 되면 그 사이의 공극이 빠져 나가지 못함으로 인해 콘크리트가 치밀하게 채워지지 못하여 그들의 합성효과가 최대로 발현할 수 없다. 도 7e는 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보(50)의 내부에 설치하는 PC 강선의 배치를 나타낸 횡단면도이다. 기존의 일반 프리스트레스트 콘크리트 보는 단면의 형상으로 인해 전술한 도 3에서 설명한 바와 같은 단점을 가지고 있기에 본 고안은 그 PC 강선의 배치를 도 7e와 같이 한 단면에 횡으로 3개의 정착장치(57)가 설치될 수 있도록 하여 횡으로 같은 위치에 설치되는 PC 강선 3개는 동일한 긴장력을 갖게 하여 작업자의 혼동을 방지할 수 있게 하고 이로써 제작시 보에 비틀림이나 횡좌굴을 방지할 수 있다. 이러기 위해서는 전체 프리스트레스트 콘크리트 보 단면의 플랜지 폭을 횡으로 3개의 정착장치가 설치될 수 있도록 하고 보 단면의 복부 폭은 횡으로 3개의 PC 강선이 배치될 수 있도록 한다.

도 8은 도 7을 통해 제작된 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보를 교대 및 교각에 거치시킨 후 바닥판 콘크리트를 타설하는 공정(도 8a 참조)과 바닥판 콘크리트의 타설 후 완료된 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 구조물(도 8b 참조)를 나타낸 횡단면도이다. 도 8a에서 바닥판 콘크리트의 주철근(6)은 도 7c에 나타낸 바와 같이 H형강의 복부에 종방향으로 미리 뚫어놓은 바닥판 철근 관통 홀(54)을 통해 설치하면 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보를 이용한 전체 구조물은 완성이 된다. 이때 본 고안의 보에 적용되는 바닥판 콘크리트는 제작된 보 위에 일체로 타설됨으로 인용고안인 일본공개특허공보 평5-340031호의 바닥판 콘크리트의 위험성을 극복할 수 있다. 또한 본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보는 종래기술의 프리플렉스 보와 마찬가지로 보의 상부플랜지에 매설한 H형강이 바닥판 콘크리트 내부에도 매설됨으로 전체 구조물의 강성이 증가되며 이로서 보의 형고를 대폭 감소시킬 수 있다.

본 고안의 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보는 보와 바닥판 콘크리트 사이에 H형강을 삽입하고 PC 강선을 한 단면 내에 횡으로 최대 3개까지 설치 할 수 있게 함으로써 보 자체의 강성 증가 및 이로 인한 긴장력의 효율적인 사용을 도모하여 상기 보의 지간을 장지간화 할 수 있으며 보의 형고를 줄일 수 있다. 또한 제작방법 면에서도 콘크리트 이외에 다른 제3의 구조물을 사용하는 다른 기존발명 또는 인용발명에 비해 월등히 간략화된 보를 제시할 수 있다.

Claims (4)

1. H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보를 형성하기 위하여 횡으로 나란히 최대 3개까지의 PC 강선이 설치될 수 있게 철근을 조립하고 그 내부에 PC 강선을 설치하고 조립된 철근 위에는 최소 2개 이상의 H형강을 나란히 횡으로 설치한 것을 특징으로 하는 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보.
2. 청구항 제 1 항에 있어,

   상기 PC 강선의 설치는 상기 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 양측 단부에는 단면의 중립축에 설치하고, 상기 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보의 중앙부에는 하부플랜지를 통과하게 하며 한 단면에 횡으로 나란히 최대 3개까지를 설치할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보.
3. 청구항 제 1 항에 있어,

   상기 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보에 삽입되는 H형강의 복부에는 보 내부의 상부플랜지 철근이 통과할 수 있는 홀과 바닥판 콘크리트의 바닥판 철근이 통과할 수 있는 홀이 보의 종방향으로 일정간격을 두고 설치되어 있으며, H형강의 상부플랜지 상단 및 하부플랜지 하단에는 말굽형 전단연결재가 설치되는 것 을 특징으로 하는 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보.
4. 청구항 제 1 항에 있어,

   상기 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보에 삽입되는 H형강의 복부에는 제작될 보의 상부플랜지 철근이 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 H형강이 삽입된 프리스트레스트 콘크리트 보.

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