KR200420640Y1 - 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트구조물 - Google Patents

바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트구조물 Download PDF

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KR200420640Y1
KR200420640Y1 KR2020060005237U KR20060005237U KR200420640Y1 KR 200420640 Y1 KR200420640 Y1 KR 200420640Y1 KR 2020060005237 U KR2020060005237 U KR 2020060005237U KR 20060005237 U KR20060005237 U KR 20060005237U KR 200420640 Y1 KR200420640 Y1 KR 200420640Y1
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Abstract

본 고안은 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 것으로, 상부플랜지 및 하부플랜지 측면에 전단키가 형성되어 있는 프리스트레스트 콘크리트 거더가 횡방향으로 플랜지와 플랜지 측면이 맞대어 형성되어 있고 종방향으로는 2경간 이상의 연속구조물에 있어 내측지점부에 상부플랜지 및 하부플랜지에 설치한 연결강판에 의해 연결되어 있으며 상기 전단키 내부에는 몰타르 또는 에폭시가 충전되어 있으며 각각의 거더를 횡방향 PC 강선으로 엮어 프리스트레스를 도입시킨 것을 특징으로 한다.
본 고안에서 제시한 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물 및 이의 연속화 방법은 교량 구조물에서 바닥판 콘크리트가 없는 구조이기에 그만큼 교량 구조물 전체의 형고를 낮출 수가 있으며 연결부에도 프리스트레스를 도입시킬 수 있어 연속교로의 거동도 가능케 할 수 있다. 또한 현장에서 각각 제작된 I형의 프리스트레스트 콘크리트 거더를 횡방향으로 일체화시켜 전체 구조물이 큰 비틀림 강성을 가졌기에 기존의 상자형교를 대체할 수 있는 교량 구조물로도 충분히 가능할 수 있다.
횡방향 PC 강선

Description

바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물{.}
[도 1]은 종래기술의 구조물을 나타낸 사시도로서 [도 1a]는 박스거더 구조물을, [도 1b]는 프리스트레스트 콘크리트 거더 구조물을 나타낸 것이다.
[도 2]는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 것 중 제 1 고안의 제 1 실시예에 대한 것으로 [도 2a]는 본 고안의 구조물의 정면도를, [도 2b]는 [도 2a]의 정면도에서 주요 단면의 횡단면도 및 상세도를 나타낸 것이며, [도 2c]는 구조물의 형성을 위해 제작되는 각각의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 횡단면도이며 [도 2d]는 횡방향 프리스트레스를 도입한 후 구조물의 사시도를 나타내었고 [도 2e]는 완성된 구조물의 횡단면도를 나타낸 것이다.
[도 3]은 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 것 중 제 1 고안의 제 2 실시예에 대한 것으로 [도 3a]는 본 고안의 구조물의 정면도를, [도 3b]는 [도 3a]의 정면도에서 주요 단면의 횡단면도 및 상세도를 나타낸 것이며, [도 3c]는 구조물의 형성을 위해 제작되는 각각의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 횡단면도이며 [도 3d]는 횡방향 프리스트레스를 도입한 후 구조물의 사시도를 나타내었고 [도 3e]는 완성된 구조물의 횡단면도를 나타낸 것이다.
[도 4]는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 것 중 제 2 고안의 제 1 실시예에 대한 것으로 [도 4a]는 본 고안의 구조물의 정면도를, [도 4b]는 [도 4a]의 정면도에서 주요 단면의 횡단면도 및 상세도를 나타낸 것이며, [도 4c]는 구조물의 형성을 위해 제작되는 각각의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 횡단면도이며 [도 4d]는 횡방향 프리스트레스를 도입한 후 구조물의 사시도를 나타내었고 [도 4e]는 완성된 구조물의 횡단면도를 나타낸 것이다.
[도 5]는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물에 대한 것 중 제 2 고안의 제 2 실시예에 대한 것으로 [도 5a]는 본 고안의 구조물의 정면도를, [도 5b]는 [도 5a]의 정면도에서 주요 단면의 횡단면도 및 상세도를 나타낸 것이며, [도 5c]는 구조물의 형성을 위해 제작되는 각각의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 횡단면도이며 [도 5d]는 횡방향 프리스트레스를 도입한 후 구조물의 사시도를 나타내었고 [도 5e]는 완성된 구조물의 횡단면도를 나타낸 것이다.
[도 6]은 본 고안 중 제 1 고안에 의한 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 연속화 방법에 대한 것으로 [도 6a]는 연결방법에 대한 연결부 정면도 상세도이며 [도 6b]는 상기 [도 6a]의 평면도를, [도 6c] 및 [도 6d]는 본 고안의 연속화 방법에 대한 이론적 설명을 나타내기 위한 상세도이다.
[도 7]은 본 고안 중 제 2 고안에 의한 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 연속화 방법에 대한 것으로 [도 7a]는 연결방법에 대한 연결부 정면도 상세도이며 [도 7b]는 상기 [도 7a]의 평면도를, [도 7c]는 본 고안의 연속화 방법에 대한 이론적 설명을 나타내기 위한 상세도이다.
[도 8]은 본 고안의 구성 중 연결부 틈새의 또 다른 형태를 나타낸 것으로 [도 8a]는 본 고안의 제 1 고안에 대한 연결부의 틈새 형상을 나타낸 것이고 [도 8b]는 제 2 고안에 대한 연결부의 틈새 형상을 나타낸 것이다.
<<도면의 주요 부분에 대한 설명>>
10:강상자 20:바닥판 콘크리트 30:PC 강선 정착구 40:프리스트레스트 콘크리트 거더 70:종방향 PC 강선 90:전단키 100:횡방향 PC 강선 110:바닥판 콘크리트가 생략된 프리스트레스트 콘크리트 거더 130:외측거더용 상하부플랜지의 측면에 전단키가 설치된 프리스트레스트 콘크리트 거더 140:내측거더용 상하부플랜지의 측면에 전단키가 설치된 프리스트레스트 콘크리트 거더 150:몰타르 또는 에폭시 160:연결부 170:ㄷ형강 180:포장층 190:가로보
본 고안은 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물 에 관한 것으로써 종래기술로는 박스거더 구조물과 일반 프리스트레스트 콘크리트 거더 구조물이 있다.
먼저 도 1에 나타낸 종래기술의 구조물을 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 통상의 박스거더(10) 구조물을 도시한 것이다. 박스거더 구조물은 슬래브 하면에 거더를 설치하는 방식이 아닌, 거더와 슬래브가 일체로 제작되어 교량하부 구조물에 설치되고, 슬래브 상면 즉, 거더의 상부플랜지 상면에 포장층을 시공하는 방식으로 교량 시공이 완료된다. 통상의 박스거더 구조물은 그 자중으로 인하여 교대 및 교각 사이에 거더의 제작을 위한 거푸집을 설치하고 현장에서 타설하는 방법을 이용하거나 1개의 세그먼트를 약 3~4m 정도로 제작하여 순차적으로 종방향으로 연결하여 PC 강선을 이용해 긴장해 나가는 방법 등을 이용해 구조물이 완성되는데 이는 본 고안 또는 도 1b의 구조물이 1개 경간을 현장의 별도 제작장에서 제작하는 방법과는 전혀 다른 시공방법이다. 도 1b는 아주 일반적인 슬래브(20) 하면에 설치되는 I형 형태를 가지는 프리스트레스트 콘크리트 거더(40) 구조물을 도시한 것이다. 통상 I형 단면의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 간격은 2.5m 정도인데 제작이 간단하여 경제성 측면에서는 유리하나, 설치되는 거더의 개수 및 장지간 설치를 위하여 통상 형고를 높이거나 PC 강선을 내부 또는 외부에 설치하는 단면설계방식을 따르게 되지만 이에는 한계가 있고, 횡방향으로의 거더 설치 개수를 줄이기 위하여 거더 간격은 크게 하고, 형고를 높이는 경우 슬래브의 두께를 증가시켜야 하며, 슬래브용 거푸집 지지용 동바리가 항상 필요하게 되어 그 시공성 및 작업성이 매우 떨어진다는 문제점을 가지고 있다. 또한 비틀림에 대한 저항 능력이 적어 장지간의 교량 구조물에는 그 적용성이 현저히 떨어진다.
본 고안은 이상에서 설명한 종래기술의 단점들을 보완할 수 있는 새로운 구조물을 개발하고 이를 이용하여 교량을 시공하는 방법을 찾아 그의 적용성을 극대화시키고자 한다.
본 고안은 위와 같은 종래 기술의 단점을 해결하고자 하는 목적으로 안출되었으며, 종래의 기술은 바닥판 콘크리트가 추가로 교량에 생성되어 있기에 전체 구조물의 형고가 높을 뿐만 아니라 바닥판 콘크리트를 생략한 구조물을 제작한다고 해도 이를 연속교로의 시도는 전혀 전무하였다.
도 2에서 도 5는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물을 도시한 것으로 도 2에서 도 3은 본 고안 중 제 1 고안의 실시예를, 도 4에서 도 5는 제 2 고안의 실시예를 나타낸 것이다.
이를 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 제 1 고안 중 제 1 실시예를 2경간 연속교에 적용한 것을 나타낸 것으로 도 2a는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 정면도를 보인 것이다. 현장의 제작장에서 한 경간의 길이만큼으로 제작된 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140)(도 2c 참조)를 교대 및 교각에 거치하고 거더의 상부플랜지 및 하부플랜지를 통해 횡방향 PC 강선(100)에 의해서 각각의 거더를 횡으로 엮은 후 선 발명인 공개특허공보 제 10-2004-0072147호를 이용하여 서로의 거더를 도 2b의 상세 "C"와 같이 종방향으로도 연결하며 종방향 거더와 거더 사이에는 단면의 중립축을 기준으로 상부에만 먼저 에폭시 또는 몰타르를 충전하고 부모멘트 구간 상부플랜지에 설치한 횡방향 PC 강선을 긴장하여 프리스트레스를 도 입시키고 나머지 하부 공간을 충전시킨다. 도 2a의 정면도 및 도 2b의 단면 "B"에서 보인 ㄷ형강(170)은 연속교에서 부모멘트가 발생하는 구간의 상부플랜지 측면에서 설치하여 횡방향 PC 강선에 의해 도입되는 프리스트레스를 등분포로 분배시키는 역할을 하게 한다. 도 2c는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 구성을 위해 현장의 제작장에서 제작되는 외측거더용 및 내측거더용 상부플랜지 및 하부플랜지의 측면에 전단키(90)가 설치된 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140)의 횡단면도를 나타낸 것으로 1개의 교량 내에 4개의 프리스트레스트 거더가 사용된 일례를 나타낸 것이다. 여기서 제작된 프리스트레스트 콘크리트 거더는 거더의 종방향으로 종방향 PC 강선(70)을 설치하여 프리스트레스를 도입시킨 구조물을 말한다. 도 2b는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물(110)의 횡단면을 도 2a의 정면도에서 단면 "A"와 단면 "B" 그리고 상세 "C"를 나타낸 것이다. 바닥판 콘크리트를 생략한 본 고안은 도 2e와 같이 각각 제작한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 상부플랜지 위에 포장층(180)을 직접 형성시키고 활하중이 직접 작용하도록 한 것으로 이를 위해서는 제작한 프리스트레스트 콘크리트 거더를 횡으로 플랜지와 플랜지가 직접 맞닿도록 완성하고자하는 교량의 폭만큼 거치시키고 활하중 작용시 거더가 제각각 수직처짐이 발생하지 않도록 전단키(90)에는 몰타르 또는 에폭시(150)를 충전한 후 거더의 상부플랜지 및 하부플랜지를 통해 횡방향 PC 강선에 의해서 각각의 거더를 횡으로 엮는다. 이의 사시도를 나타낸 것이 도 2d 및 도 2e이다. 도 2d에서는 도면의 간소화를 위해 상기에서 언급한 바와 같이 프리스트레스트 콘크리트 거더의 제작을 위 해 당연히 설치되어 있을 종방향 PC 강선(70)은 생략하였다. 상기와 같은 연속화 방법을 이용하여 연결된 거더의 상부플랜지 위에 포장층(170)을 포설하여 완성된 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물을 도 2e에 나타내었다.
도 3은 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 제 1 고안 중 제 2 실시예를 2경간 연속교에 적용한 것을 나타낸 것으로 도 3a는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 정면도를 보인 것이다. 현장의 제작장에서 한 경간의 길이만큼으로 제작된 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140)(도 3c 참조)를 교대 및 교각에 거치하고 거더의 양 단부 및 지간 사이에 설치해 놓은 가로보(180)를 통해 횡방향 PC 강선(100)에 의해서 각각의 거더를 횡으로 엮은 후 선 발명인 공개특허공보 제 10-2004-0072147호를 이용하여 서로의 거더를 도 3b의 상세 "C"와 같이 종방향으로도 연결하며 종방향 거더와 거더 사이에는 단면의 중립축을 기준으로 상부에만 먼저 에폭시 또는 몰타르를 충전하고 부모멘트 구간 상부플랜지에 설치한 횡방향 PC 강선을 긴장하여 프리스트레스를 도입시키고 나머지 하부 공간을 충전시킨다. 도 3a의 정면도 및 도 3b의 단면"B"에서 보인 ㄷ형강(170)은 연속교에서 부모멘트가 발생하는 구간의 상부플랜지 측면에서 설치하여 횡방향 PC 강선에 의해 도입되는 프리스트레스를 등분포로 분배시키는 역할을 하게 한다. 도 3c는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 구성을 위해 현장의 제작장에서 제작되는 외측거더용 및 내측거더용 상부플랜지 및 하부플랜지의 측면에 전단키(90)가 설치된 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140)의 횡단면도를 나타낸 것으로 1개의 교량 내에 4개의 프리스트레스트 거더가 사용된 일례를 나타낸 것이다. 이 경우는 가로보(180)를 이용하여 거더와 거더를 횡방향으로 엮기에 가로보에도 전단키를 설치한다. 여기서 제작된 프리스트레스트 콘크리트 거더는 거더의 종방향으로 종방향 PC 강선(70)을 설치하여 프리스트레스를 도입시킨 구조물을 말한다. 도 3b는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물(110)의 횡단면을 도 3a의 정면도에서 단면"A"와 단면 "B" 그리고 상세 "C"를 나타낸 것이다. 바닥판 콘크리트를 생략한 본 고안은 도 3e와 같이 각각 제작한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 상부플랜지 위에 포장층(180)을 직접 형성시키고 활하중이 직접 작용하도록 한 것으로 이를 위해서는 제작한 프리스트레스트 콘크리트 거더를 횡으로 플랜지와 플랜지가 직접 맞닿도록 완성하고자하는 교량의 폭만큼 거치시키고 활하중 작용시 거더가 제각각 수직처짐이 발생하지 않도록 전단키(90)에는 몰타르 또는 에폭시(150)를 충전한 후 거더의 양 단부 및 지간 사이에 설치한 가로보(180)를 통해 횡방향 PC 강선에 의해서 각각의 거더를 횡으로 엮는다. 이의 사시도를 나타낸 것이 도 3d 및 도 3e이다. 도 3d에서는 도면의 간소화를 위해 상기에서 언급한 바와 같이 프리스트레스트 콘크리트 거더의 제작을 위해 당연히 설치되어 있을 종방향 PC 강선(70)은 생략하였다. 상기와 같은 연속화 방법을 이용하여 연결된 거더의 상부플랜지 위에 포장층(170)을 포설하여 완성된 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물을 도 3e에 나타내었다.
도 2 에서 나타낸 횡방향 PC 강선 중 정모멘트 구간과 거더의 하부플랜지에 설치한 것, 도 3에서 나타낸 가로보에 설치한 것은 횡방향으로 설치한 거더가 각각 수직처짐이 발생하지 않도록 하기 위한 것이며, 도 2 및 도 3에서 연속교에서 부모멘트가 발생하는 구간에 거더의 상부플랜지에 ㄷ형강과 함께 설치한 횡방향 PC 강선은 도 6에서 설명할 본 고안의 이론적 구성에 의해 종방향으로 프리스트레스를 도입시키기 위한 것이다.
도 4는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 제 2 고안 중 제 1 실시예를 2경간 연속교에 적용한 것을 나타낸 것으로 도 4a는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 정면도를 보인 것이다. 현장의 제작장에서 한 경간의 길이만큼으로 제작된 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140)(도 4c 참조)를 교대 및 교각에 거치하고 거더의 상부플랜지 및 하부플랜지를 통해 횡방향 PC 강선(100)에 의해서 각각의 거더를 횡으로 엮은 후 선 고안인 공개특허공보 제 10-2004-0072147호를 이용하여 서로의 거더를 도 4b의 상세 "C"와 같이 종방향으로도 연결하며 종방향 거더와 거더 사이에는 단면의 중립축을 기준으로 상부에는 팽창시멘트를 충전시키고 나머지 하부 공간에는 에폭시 또는 몰타르를 충전시킨다. 이로써 제 2 고안의 경우는 이곳에 ㄷ형강 및 횡방향 PC 강선을 추가로 설치하지 않는다. 즉, 팽창시멘트의 팽창만을 이용하여 프리스트레스를 도입시키는 것이다. 도 4c는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 구성을 위해 현장의 제작장에서 제작되는 외측거더용 및 내측거더용 상부플랜지 및 하부플랜지의 측면에 전단키(90) 가 설치된 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140)의 횡단면도를 나타낸 것으로 1개의 교량 내에 4개의 프리스트레스트 거더가 사용된 일례를 나타낸 것이다. 여기서 제작된 프리스트레스트 콘크리트 거더는 거더의 종방향으로 종방향 PC 강선(70)을 설치하여 프리스트레스를 도입시킨 구조물을 말한다. 도 4b는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물(110)의 횡단면과 연결부의 상세"C"를 나타낸 것이다. 바닥판 콘크리트를 생략한 본 고안은 도 4e와 같이 각각 제작한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 상부플랜지 위에 포장층(180)을 직접 형성시키고 활하중이 직접 작용하도록 한 것으로 이를 위해서는 제작한 프리스트레스트 콘크리트 거더를 횡으로 플랜지와 플랜지가 직접 맞닿도록 완성하고자하는 교량의 폭만큼 거치시키고 활하중 작용시 거더가 제각각 수직처짐이 발생하지 않도록 전단키(90)에는 몰타르 또는 에폭시(150)를 충전한 후 거더의 상부플랜지 및 하부플랜지를 통해 횡방향 PC 강선에 의해서 각각의 거더를 횡으로 엮는다. 이의 사시도를 나타낸 것이 도 4d 및 도 4e이다. 도 4d에서는 도면의 간소화를 위해 상기에서 언급한 바와 같이 프리스트레스트 콘크리트 거더의 제작을 위해 당연히 설치되어 있을 종방향 PC 강선(70)은 생략하였다. 상기와 같은 연속화 방법을 이용하여 연결된 거더의 상부플랜지 위에 포장층(170)을 포설하여 완성된 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물을 도 4e에 나타내었다.
도 5는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 제 2 고안 중 제 2 실시예를 2경간 연속교에 적용한 것을 나타낸 것으로 도 5a는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조 물의 정면도를 보인 것이다. 현장의 제작장에서 한 경간의 길이만큼으로 제작된 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140)(도 5c 참조)를 교대 및 교각에 거치하고 거더의 양 단부 및 지간 사이에 설치해 놓은 가로보(180)를 통해 횡방향 PC 강선(100)에 의해서 각각의 거더를 횡으로 엮은 후 선 고안인 공개특허공보 제 10-2004-0072147호를 이용하여 서로의 거더를 도 5b의 상세 "C"와 같이 종방향으로도 연결한다. 다음 공정으로는 거더와 거더 사이의 연결부(160) 공간을 팽창시멘트로 충전시키며 제 2 고안의 경우는 이곳에 ㄷ형강 및 횡방향 PC 강선을 추가로 설치하지 않는다. 즉, 팽창시멘트의 팽창만을 이용하여 프리스트레스를 도입시키는 것이다. 도 5c는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 구성을 위해 현장의 제작장에서 제작되는 외측거더용 및 내측거더용 상부플랜지 및 하부플랜지의 측면에 전단키(90)가 설치된 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140)의 횡단면도를 나타낸 것으로 1개의 교량 내에 4개의 프리스트레스트 거더가 사용된 일례를 나타낸 것이다. 이 경우는 가로보(180)를 이용하여 거더와 거더를 횡방향으로 엮기에 가로보에도 전단키를 설치한다. 여기서 제작된 프리스트레스트 콘크리트 거더는 거더의 종방향으로 종방향 PC 강선(70)을 설치하여 프리스트레스를 도입시킨 구조물을 말한다. 도 5b는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물(110)의 횡단면과 연결부의 상세 "C"를 나타낸 것이다. 바닥판 콘크리트를 생략한 본 고안은 도 5e와 같이 각각 제작한 프리스트레스트 콘크리트 거더의 상부플랜지 위에 포장층(180)을 직접 형성시키고 활하중이 직접 작용하도록 한 것으로 이를 위해서는 제작한 프리스트레스트 콘크리트 거 더를 횡으로 플랜지와 플랜지가 직접 맞닿도록 완성하고자하는 교량의 폭만큼 거치시키고 활하중 작용시 거더가 제각각 수직처짐이 발생하지 않도록 전단키(90)에는 몰타르 또는 에폭시(150)를 충전한 후 거더의 양 단부 및 지간 사이에 설치해 놓은 가로보(180)를 통해 횡방향 PC 강선에 의해서 각각의 거더를 횡으로 엮는다. 이의 사시도를 나타낸 것이 도 5d 및 도 5e이다. 도 5d에서는 도면의 간소화를 위해 상기에서 언급한 바와 같이 프리스트레스트 콘크리트 거더의 제작을 위해 당연히 설치되어 있을 종방향 PC 강선(70)은 생략하였다. 상기와 같은 연속화 방법을 이용하여 연결된 거더의 상부플랜지 위에 포장층(170)을 포설하여 완성된 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물을 도 5e에 나타내었다.
도 2에서 도 5까지의 본 고안의 구성 중 거더와 거더의 종방향 연결부 사이의 틈새는 하기에서 설명할 본 고안의 프리스트레스 효과를 극대화할 수 있도록 도 8과 같이 단면의 중립축 상단부는 V형태의 형상을 갖도록 제작할 수도 있다.
다음은 본 고안의 핵심이라 할 수 있는 연속화의 이론적 구성에 대하여 자세히 설명한다. 여기서 도면 및 설명의 간소화를 위해 제 1 고안 및 제 2 고안 각 제 1 실시예에 대해서만 설명한다.
도 6은 본 고안의 제 1 고안인 연속화를 이루기 위한 연결부도 횡방향 PC 강선을 설치하여 프리스트레스를 가할 경우의 이론적 원리에 대한 설명도이다.
도 6a는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 연속화를 이루기 위한 연결부를 나타낸 상세도이다. 그림에 나타낸 연결 부의 연결방법은 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0072147호의 기술을 그대로 사용하였으며 이에 대한 자세한 연결 방법은 생략한다. 단, 프리스트레스트 콘크리트 거더(130, 140) 사이의 연결부 공간 충전은 총 2회에 걸쳐서 실시하는데 먼저 1차 충전은 인장력이 발생하는 단면의 중립축 상단까지만 실시하며 나머지 충전은 횡방향 PC 강선의 긴장 후에 실시한다. 도 6b는 상기 도 6a의 연결부를 1개 거더에 해당하는 부분만을 나타낸 평면도이다. 1개 거더의 부모멘트 구간에 횡방향 프리스트레스력 P가 작용할 경우 본 고안의 이론적 구성을 설명하기 위해 도 6c는 일례로 연결부만을 나타내었다. 도 6c에 보인바와 같이 연결부에 충전한 몰타르 또는 에폭시는 횡방향으로의 강선력에 의하여 횡방향으로
Figure 112006013888918-utm00001
만큼의 변형률이 발생한다. 이렇게 발생한 횡방향 변형률은 종방향으로 횡방향의 변형률
Figure 112006013888918-utm00002
에 포아송비(
Figure 112006013888918-utm00003
)를 곱한 수치인
Figure 112006013888918-utm00004
만큼의 변형률이 발생하며 이 변형률은 종방향으로 변형률
Figure 112006013888918-utm00005
에 몰타르 또는 에폭시의 단면적(
Figure 112006013888918-utm00006
)과 탄성계수(
Figure 112006013888918-utm00007
)를 곱한 만큼의 하중(
Figure 112006013888918-utm00008
)이 발생하는데(도 6d ①참조) 이 하중은 종방향으로 상부연결강판과 몰타르 또는 에폭시가 합성된 단면(단면적
Figure 112006013888918-utm00009
여기서
Figure 112006013888918-utm00010
은 상부연결강판과 몰타르 또는 에폭시의 강성비,
Figure 112006013888918-utm00011
는 상부연결강판의 단면적)에 작 용하여 합성된 단면에는 인장응력(
Figure 112006013888918-utm00012
)을 유발시킨다(도 6d ②참조). 따라서 몰타르 또는 에폭시에서 발생하는 인장응력(
Figure 112006013888918-utm00013
)은 상부연결강판과 몰타르 또는 에폭시가 합성된 단면이 그를 저항하게 됨으로 결국 몰타르 또는 에폭시에는 반대로 도 6d ③의 과 같이 압축응력(
Figure 112006013888918-utm00014
)이 도입되어 본 고안에서 성취하고자 하는 종방향의 프리스트레스를 횡방향 PC 강선으로도 성취할 수 있는 것이다.
다음 도 7은 본 고안의 제 2 고안인 연속화를 이루기 위한 설명도로서 연결부에 횡방향 PC 강선을 설치하지 않고 팽창시멘트만의 충전으로 종방향으로 프리스트레스를 도입시킬 경우의 이론적 원리에 대한 설명도이다.
도 7a는 본 고안의 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 연속화를 이루기 위한 연결부(160)를 나타낸 상세도이다. 그림에 나타낸 연결부의 연결방법은 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0072147호의 기술을 그대로 사용하였으며 이에 대한 자세한 연결 방법은 생략한다. 단, 상기 연결부에의 충전은 인장력이 발생하는 단면의 중립축 상단에는 팽창시멘트를 충전시키고 하단에는 에폭시 또는 몰타르를 충전한다. 도 7b는 상기 도 7a의 연결부에 팽창시멘트를 충전시킬 경우 본 고안의 이론적 구성을 설명하기 위해 도 7c는 도 7a에서"D" 부분만 을 상세한 것이다. 도 7c에 보인 바와 같이 연결부에 충전한 팽창시멘트는 횡방향 및 종방향으로 모두 팽창이 발생하며 본 고안의 논점 방향인 종방향만으로의 팽창을 고려하면
Figure 112006013888918-utm00015
만큼의 변형률이 발생하며 이 변형률은 종방향으로 변형률
Figure 112006013888918-utm00016
에 팽창시멘트의 단면적(
Figure 112006013888918-utm00017
)과 팽창시멘트의 탄성계수(
Figure 112006013888918-utm00018
)를 곱한 만큼의 하중(
Figure 112006013888918-utm00019
)이 발생하는데(도 7c ①참조) 이 하중은 종방향으로 상부 및 하부연결강판과 팽창시멘트가 합성된 단면(단면적
Figure 112006013888918-utm00020
여기서
Figure 112006013888918-utm00021
은 상부 및 하부연결강판과 팽창시멘트의 강성비,
Figure 112006013888918-utm00022
는 상부 및 하부연결강판의 단면적)에 작용하여 합성된 단면에는 인장응력(
Figure 112006013888918-utm00023
)을 유발시킨다(도 7c ②참조). 따라서 팽창시멘트에서 발생하는 인장응력(
Figure 112006013888918-utm00024
)은 상부 및 하부연결강판과 팽창시멘트가 합성된 단면이 그를 저항하게 됨으로 결국 팽창시멘트에는 반대로 도 7c의 ③과 같이 압축응력(
Figure 112006013888918-utm00025
)이 도입되어 본 고안에서 성취하고자 하는 종방향의 프리스트레스를 연결부 틈새에 충전한 팽창시멘트만으로도 성취할 수 있는 것이다.
프리스트레스의 효과를 극대화시키기 위해 상기의 2가지 방법을 혼용해서 사용할 수도 있다.
본 고안에서 제시한 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물은 교량 구조물에서 바닥판 콘크리트가 없는 구조이기에 그만큼 교량 구조물 전체의 형고를 낮출 수가 있으며 연결부에도 프리스트레스를 도입시킬 수 있어 연속교로의 거동도 가능케 할 수 있다. 또한 현장에서 각각 제작된 I형의 프리스트레스트 콘크리트 거더를 횡방향으로 일체화시켜 전체 구조물이 큰 비틀림 강성을 가졌기에 기존의 상자형교를 대체할 수 있는 교량 구조물로도 충분히 가능할 수 있다.

Claims (6)

  1. 상부플랜지 및 하부플랜지 측면에 전단키가 형성되어 있는 프리스트레스트 콘크리트 거더가 횡방향으로 플랜지와 플랜지 측면이 맞대어 형성되어 있고 종방향으로는 2경간 이상의 연속구조물에 있어 내측지점부에 상부플랜지 및 하부플랜지에 설치한 연결강판에 의해 연결되어 있으며 상기 전단키 내부에는 몰타르 또는 에폭시가 충전되어 있으며 각각의 거더를 횡방향 PC 강선으로 엮어 프리스트레스를 도입시킨 것을 특징으로 하는 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물
  2. 청구항 1에 있어
    구조물의 종방향으로 거더의 상부플랜지 및 하부플랜지에 일정 간격을 형성하여 횡방향 PC 강선이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물
  3. 청구항 1에 있어
    구조물의 가로보에 횡방향 PC 강선이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물
  4. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어
    연결강판에 의해 종방향으로 연결된 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 틈새에는 몰타르 또는 에폭시 또는 팽창시멘트가 충전되어 있으며 양 외측거더의 부모멘트 구간 상부플랜지 측면에는 ㄷ형강이 설치되어 있으며 상기 ㄷ형강이 설치되어 있는 구간에는 횡방향 PC 강선이 타 구간에 설치되어 있는 횡방향 PC 강선보다 좁은 간격으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물
  5. 청구항 1 또는 청구항 3 에 있어
    연결강판에 의해 종방향으로 연결된 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 틈새에는 몰타르 또는 에폭시 또는 팽창시멘트가 충전되어 있으며 양 외측거더의 부모멘트 구간 상부플랜지 측면에는 ㄷ형강이 설치되어 있으며 상기 ㄷ형강이 설치되어 있는 구간에는 횡방향 PC 강선이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물
  6. 청구항 1에 있어
    연결강판에 의해 종방향으로 연결된 프리스트레스트 콘크리트 구조물의 틈새단면의 중립축 상단 또는 상부플랜지에는 팽창시멘트가 충전되어 있으며 중립축 하단 또는 상부플랜지 이하에는 몰타르 또는 에폭시가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 바닥판 콘크리트가 생략된 연속 프리스트레스트 콘크리트 구조물
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