KR20060112874A - 분절 프리스트레스트 콘크리트 거더의 세그먼트 이음 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음 방법에 관한 것으로서, 특히 연결부의 구조적인 취약점이 개선된 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법에 관한 것이다.

본 발명은, 분절 프리스트레스 콘크리트 I-형 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서, 각 세그먼트의 하부 플랜지의 외측부에 긴장재용 덕트가, 일단부는 하부 플랜지의 상측으로 개구되고 타단부는 다른 세그먼트와의 접합되는 면으로 개구되는 상태로, 매설된 세그먼트를 제작하는 단계; 각 세그먼트를 근접시키는 단계; 상기 밀착된 한 쌍의 세그먼트의 긴장재용 덕트들에 접합용 긴장재를 끼워넣어 그 긴장재의 양단부가 각각 상기 밀착된 세그먼트들의 하부 플랜지의 상측으로 노출되도록 하는 단계; 상기 접합용 긴장재를 상기 양 단부 사이에서 긴장시킨 후 그 양단부를 상기 각 세그먼트에 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 I-형 거더의 세그먼트 이음방법을 제공한다.

Description

분절 프리스트레스트 콘크리트 거더의 세그먼트 이음 방법{Methods for connection of spliced prestressed concrete girder segments}

도 1는 종래의 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 분리 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 거더의 결합사시도.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따라 접합용 긴장재를 이용하여 세그먼트를 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 연결부의 일부에 인장철근이 노출된 형태로 제작된 세그먼트의 주요부위의 사시도.

도 5는 도 4에 도시된 세그먼트들의 연결부위의 정면도.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따라 세그먼트의 연결부에 연결부 구조보강재를 부착시킨 것을 나타내 보이는 도면.

도 7는 본 발명의 일 실시예에 따라 세그먼트의 연결부에 상부 플랜지의 일부를 제외하고, 나머지 부분을 접착테이프 또는 연결부 구조보강재를 부착시킨 것을 나타내 보이는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트

20 : 접합용 긴장재 21 : 정착장치

22 : 긴장재용 덕트 30 : 철근

31 : 철근 커플러 40 : 구조보강재

50 : 접착제 주입구 51 : 커버 부재

본 발명은 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음 방법에 관한 것으로서, 특히 세그먼트 연결부의 구조적인 취약점이 개선된 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법에 관한 것이다.

분절 프리스트레스 콘크리트 거더란 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 거더를 여러 개의 세그먼트로 나누어 공장이나 제작장에서 제작한 다음, 거더의 사용현장에서 세그먼트를 접합하고 거더의 길이방향의 긴장재를 긴장하여 제작된 프리스트레스 콘크리트 거더를 말한다.

분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 접합 방법에는, 현장에서 세그먼트를 일정한 간격을 두고 배치하여 철근이음을 한 다음 콘크리트, 모르타르, 그라우트 등을 타설하여 접합하는 현장타설 접합방법과, 에폭시 등의 접착제를 세그먼트 접합면에 얇게 도포하여 접합하거나, 접착제 없이 긴장재의 긴장력만으로 세그먼트를 밀착시켜 접합하는 접촉식 접합방법이 있다.

현장타설 접합방법은 연결부에 별도의 콘크리트, 모르타르, 그라우트 등을 타설하기 때문에 접합되는 세그먼트의 단면형상과 관계없이 세그먼트를 연결할 수 있고 연결시 철근이음을 하게 되므로 접촉식 접합방법에 비해 연결부가 구조적으로 안전하다는 장점이 있으나, 접합되는 세그먼트들 사이에 철근을 배근하는 작업과 콘크리트 타설 및 양생이 요구되므로 작업이 복잡하고 공기가 길어지는 문제점이 있다.

이에 반하여 접촉식 접합방법은 현장에서 콘크리트를 타설하거나 양생시키는 과정 없이 미리 제작된 세그먼트(10)들을 단순히 맞붙이는 방식으로 접합하여 거더를 제작하는 방식이므로, 현장타설 접합방법에 비해 공기가 현저히 짧아지는 장점이 있고, 비용면에서도 경제적이다. 그러나 접촉식 접합방법의 경우 현장타설 방법과 같은 철근이음이 없으므로, 연결부에서 거더의 길이방향 철근의 불연속이 발생하고, 세그먼트의 제작시에 발생하는 제작오차, 접착제의 부적절한 배합 및 도포 등으로 인하여 연결부에 응력집중이 발생할 수 있어서 연결부가 구조적으로 취약해 진다는 문제점이 있다.

접촉식 접합방법을 사용하여 세그먼트(10)를 접합할 때, 접착제를 사용하는 경우 연결부를 방수할 수 있고, 세그먼트의 제작시에 발생하는 오차로 인해 연결되는 세그먼트들 사이에 공간이 생기는 경우에도 접착제가 그 공간을 메워줌으로 인해 상기 세그먼트들 사이에 공간이 생기는 부분에 응력집중을 완화시켜주는 등의 효과가 있고, 접착제가 연결부의 응력에 저항할 수 있다. 다만, 접착제에 의해 발생하는 저항력을 신뢰할 수 있는 정도로 산정하는 것이 어렵기 때문에 그 저항력은 무시하고, 구조적으로는 접착제를 사용하지 않는 접촉식 접합방법과 같이 취급하는 것이 일반적이다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 연결부의 구조적 취약성을 개선할 수 있는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트의 이음방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 분절 프리스트레스 콘크리트 I-형 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서, 각 세그먼트의 하부 플랜지의 외측부에 긴장재용 덕트가, 일단부는 하부 플랜지의 상측으로 개구되고 타단부는 다른 세그먼트와의 접합되는 면으로 개구되는 상태로, 매설된 세그먼트를 제작하는 단계; 각 세그먼트를 근접시키는 단계;상기 밀착된 한 쌍의 세그먼트의 긴장재용 덕트들에 접합용 긴장재를 끼워넣어 그 긴장재의 양단부가 각각 상기 밀착된 세그먼트들의 하부 플랜지의 상측으로 노출되도록 하는 단계;상기 접합용 긴장재를 상기 양 단부 사이에서 긴장시킨 후 그 양단부를 상기 각 세그먼트에 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 I-형 거더의 세그먼트 이음방법을 제공한다.

본 발명의 다른 형태에 의하면 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서, 각 세그먼트의 하부에 그 세그먼트의 길이방향으로 매설된 철근의 단부가 외부로 노출되도록 각 세그먼트의 단부에는 콘크리트 미타설부가 형성되어 있는 세그먼트를 제작하는 단계; 상기 세그먼트들을, 상기 노출된 철근들이 상호 마주하도록, 상호 밀착시키는 단계; 상기 상호 밀착된 세그먼트들의 상기 노출된 철근들을 서로 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트 레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법을 제공한다.

이러한 이음방법에 있어서, 상기 노출된 철근들을 서로 연결한 후, 상기 콘크리트 미타설부를 그라우팅하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 형태에 의하면 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서, 서로 연결되는 세그먼트들의 연결부 양쪽에 걸쳐, 섬유강화플라스틱(FRP; fiber reinforced plastics) 소재로 된 띠형상의 구조보강재를 부착시켜 보강하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그멘트 이음 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 형태에 의하면 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서, 서로 연결될 세그먼트들을 밀착시킨 후에, 세그먼트들이 연결된 부분의 상면 일부를 제외하고, 커버부재를 상기 연결부 양쪽에 걸쳐 부착하여 그 연결부의 둘레를 밀봉하는 단계; 및 상기 세그먼트들의 연결부 중 상기 커버부재가 부착되지 않은 부분을 통해 접착제를 주입하여 세그먼트들을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법을 제공한다.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합용 긴장재를 이용한 세그먼트 이음방법을 나타내는 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명은 분절 프리스트레스 콘크리트 I-형 거더의 세그 먼트(25)의 연결에 있어서, 접합용 긴장재(20)와 접합용 긴장재를 고정시키기 위한 정착장치(21)를 이용하여 세그먼트 연결부의 구조적 취약성을 개선하는 것이다.

I-형 거더의 세그먼트(25)의 제작시, 하부 플랜지 외측부에 도 3에 도시된 바와 같이 접착용 긴장재(20)가 내설될 긴장재용 덕트(22)를 미리 매설한 상태로 세그먼트(25)를 제작한다. 이때 상기 긴장재용 덕트(22)의 하나의 단부는 하부 플랜지의 상측으로 개구되도록 하며, 나머지 단부는 다른 세그먼트와 접합되는 면으로 개구되는 상태가 되도록 한다.

상기 하부 플랜지 상측의 상기 긴장재용 덕트(22)의 단부는 상기 접합용 긴장재(20)를 세그먼트(25)에 고정하기 위한 정착장치(21)가 부착되는 정착부이고, 상기 정착부는 접합용 긴장재(20)를 긴장시키는 경우 압축력과 전단력을 받게 된다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 정착부와 긴장재용 덕트(22)가 만나는 정착면이, 긴장재의 정착장치에 가해지는 인장력의 방향과 수직에 가깝게 교차되도록, 하부 플렌지의 상면에 대하여 돌출되도록 제작하여 상기 압축력과 전단력을 분산시키도록 하는 것이 바람직하다. 정착부와 긴장재용 덕트(22)가 만나는 정착면이 하부 플렌지의 상면에 대하여 돌출되도록 하는 또하나의 이유는 긴장재용 정착장치를 설치하는 것과 그 정착장치를 이용하여 긴장재에 인장력을 가하는 것이 용이하기 때문이다. 더욱 바람직하게는 상기 정착면과 긴장재용 정착장치에 가해지는 인장력의 방향이 수직이 되도록 한다.

긴장재용 덕트(22)가 매설된 상태로 상기 세그먼트(25)가 제작되면, 한쌍의 세그먼트(25)를 근접시킨 후, 미리 매설된 긴장재용 덕트(22)에 접합용 긴장재(20) 를 끼워넣어 그 긴장재의 양단부가 각각 밀착된 세그먼트들의 하부 플랜지의 상측으로 개구된 긴장재용 덕트(22)의 단부를 통하여 외부로 노출되도록 한다. 이 때 서로 연결된 세그먼트들의 긴장재용 덕트(22)를 통해서 접합용 긴장재(20)가 끼워져 양단부가 노출될 수 있어야 하므로, 서로 연결될 세그먼트들의 긴장재용 덕트(22)는 이를 고려하여 세그먼트(25)접합면으로 개구된 부분이 서로 연결될 수 있도록 매설하여야 하며, 바람직하게는 세그먼트(25)의 접합면에 대하여 대칭이 되도록 설치한다.

상기 접합용 긴장재(20)의 양단부가 세그먼트들의 하부 플랜지의 상측으로 노출되면, 그 접합용 긴장재(20)를 상기 양 단부 사이에서 긴장시킨 후 그 양단부를 각 세그먼트에 정착장치(21)를 이용하여 고정시킨다.

바람직하게는 상기 접합용 긴장재(20)을 정착시키는 때에는, 우선 어느 하나의 세그먼트의 정착부에서 접합용 긴장재(20)의 일단부를 공지의 쐐기부재 등의 정착장치(21)를 이용하여 고정시키고, 그 세그먼트에 연결된 다른 세그먼트의 정착부로 노출된 접합용 긴장재(20)의 타단부에 인장력을 가하여 그 접합용 긴장재(20)를 긴장시킨 후, 그 타단부를 정착장치를 이용하여 상기 다른 세그먼트의 정착부에 고정시키는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 접합용 긴장재(20)가 설치되면, 그 접합용 긴장재(20)가 인장부재로서도 기능하게 되므로, 거더의 길이 방향 철근이 세그먼트들간의 연결부에서 연결된 것과 유사한 효과가 나타나게 되어 세그먼트들간의 연결부의 구조적 취약성이 보완된다.

한편, 상술한 바와 같이 하여 세그멘트(25) 접합 작업이 끝나면, 상기 인장부재로서의 기능이 보다 확실하게 행해지도록 함과 아울러 접합용 긴장재(20)를 부식 등으로부터 보호하도록, 상기 긴장재용 덕트(22) 내부를 그라우팅하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하면서 발명의 다른 일 실시예에 대해 자세히 설명한다.

세그먼트(35)의 제작시에 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 각 세그먼트(35)의 하부에 그 세그먼트(35)의 길이방향으로 매설된 철근(30)의 단부가 외부로 노출되도록, 각 세그먼트(35)의 단부에는 콘크리트 미타설부(32)가 형성되어 있도록 세그먼트(35)를 제작한다.

바람직하게는 거푸집을 제작하는 단계부터 철근(30) 단부의 노출을 고려하여, 세그먼트(35)의 하단부에는 콘크리트가 타설되지 않도록 거푸집을 제작하여, 그 거푸집에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 세그먼트(35)를 제작하는 것이 바람직하다.

상기 세그먼트(35)가 제작되면, 상기 노출된 철근(30)들이 상호 마주하도록 세그먼트(35)들을 접촉식 접합방법에 의하여 밀착한다.

상기 세그먼트(35)들이 밀착되면 상기 노출된 철근(30)들을 서로 연결한다.

바람직하게는 상기 노출된 철근(30)들을 연결하기 위한 철근 커플러(31)를 사용하는 것이 바람직하다. 이 철근 커플러는 예컨대 대한민국 특허공보 제317750호에 기재되어 있는 것과 같은 철근 커플러 등을 사용할 수 있으며, 이미 당업계에 서는 공지의 기술이므로 더 이상 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 노출된 철근(30)이 연결되면, 상기 세그먼트(35)의 콘크리트가 타설되지 아니한 콘크리트 미타설부(32)를 무수축 콘크리트나 그라우트재로 그라우팅한다.

상기의 방법에 의해 노출된 철근(30)이 결합되면, 연결부의 철근의 단절로 인한 구조적 취약성이 개선되는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 또다른 바람직한 일 실시예를 도 6을 참조하여 자세하게 설명한다.

먼저 세그먼트(45)를, 예컨대 접촉식 접합방법에 의해 연결한다. 세그먼트(45)들이 연결되면, 세그먼트(45)들의 연결부 양쪽에 걸쳐, 즉 어느 하나의 세그먼트(45)의 단부와 그 세그먼트(45)에 연결된 다른 하나의 세그먼트(45)의 단부 모두에 걸쳐지도록, 섬유강화플라스틱 (FRP ; fiber reinforced plastics) 소재로 된 띠 형상의 구조보강재(40)를 부착시킨다. 바람직하게는 상기 구조보강재(40)는 세그먼트(45)들이 연결된 면의 둘레를 따라 부착시킨다.

구조보강재(40)로 사용되는 섬유강화플라스틱에는 탄소 섬유강화플라스틱, 유리 섬유강화플라스틱, 아라미드 섬유강화플라스틱 등이 있으며, 시중에 시판되는 FRP 시트(sheet), FRP 그리드(grid)등의 구조보강재(40)를 사용할 수 있다.

상기 섬유강화플라스틱으로 된 구조보강재(40)는 인장에 저항하는 능력이 뛰어나기 때문에 연결부에 발생하는 인장응력에 대응할 수 있고, 방수 기능이 있기 때문에 연결부의 방수를 보완할 수 있다.

이 방법은 접촉식 접합방식이나 현장타설식 접합방식 등의 접합방식에 관계없이, 세그먼트 연결부의 구조적인 취약성을 갖는 분절 프리스트레스트 콘크리트 거더의 연결부 보강방법으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

이러한 보강방법을 사용하면 분절부가 갖는 구조적 취약성을 보완할 수 있고 방수 문제도 해결할 수 있어서 분절공법으로 제작된 거더의 내하력과 내구성이, 일체로 제작된 비분절 거더와 비슷한 수준이 되도록 할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 또다른 일 실시예를 도 7을 참조하면서 자세히 설명한다.

우선, 세그먼트(55)들을 접촉식 접합방법에 의해 밀착시킨다.

세그먼트(55)들이 밀착되면, 세그먼트들이 연결될 부분의 상면 일부를 제외하고, 커버부재(51)를 상기 연결부 양쪽에 걸쳐, 즉 어느 하나의 세그먼트(55)의 단부와 그에 연결된 세그먼트(55)의 단부 모두에 걸쳐지도록, 부착하여 그 세그먼트(55)들간의 접합부의 둘레를 밀봉한다.

상기 커버부재(51)로서는, 탄소 섬유강화플라스틱, 유리 섬유강화플라스틱, 아라미드 섬유강화플라스틱 등의 섬유강화플라스틱 소재로 된 시트(sheet)형 또는 그리드(grid)형의 구조보강재가 사용될 수도 있으며, 일반 접착용 테이프가 사용될 수도 있다.

세그먼트의 연결부 양쪽에 걸쳐 커버부재(51)를 접착한 후에는, 상기 커버부재(51)를 접착시키지 않은 상부 플랜지 상면의 일부를 접착제 주입구(50)로 사용하여, 그 접착제 주입구(50)를 통해 저점도 에폭시등의 유동성이 우수한 접착제를 주 입하여 세그먼트를 접합한다.

이 때, 커버부재(51)는 주입된 접착제가 세그먼트들의 연결면의 외부로 흘러나오는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기의 방법에 의하여 접착제를 도포하는 경우에는, 저점도 에폭시의 경우 0.1mm의 틈까지 틈새에도 잘 주입되므로 접착제의 유동성에 의해 세그먼트(55)의 접합면에 접착제가 골고루 도포되게 된다. 즉, 상기의 방법에 의해 접착제를 주입하는 경우 세그먼트의 제작오차등으로 인하여 세그먼트의 접합면사이가 넓은 경우에는 두꺼운 접착층이 생성되며, 세그먼트의 접합면의 사이가 좁은 경우에는 얇은 접착증이 생성되므로, 종래의 방법과는 달리, 완벽한 접착제 층이 형성되는 것이다.

상기의 방법에 의해 완벽한 접착제 층이 형성되면 연결부의 응력집중을 완화시켜주는 능력, 접착제가 연결부의 응력에 저항할 수 있는 능력 및 연결부의 방수능력이 종래의 기술에 비하여 개선되는 효과가 발생한다.

이상, 몇가지 바람직한 실시예를 기초로 하여 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 세그먼트 이음방법으로 구체화될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트의 접합에 있어서, 접촉식 결합방법의 취약점으로 지적되는 연결부의 인장철근의 불연속으로 인한 구조적 취약성을 개선할 수 있다.

Claims (5)

1. 분절 프리스트레스 콘크리트 I-형 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서,

   각 세그먼트의 하부 플랜지의 외측부에 긴장재용 덕트가, 일단부는 하부 플랜지의 상측으로 개구되고 타단부는 다른 세그먼트와의 접합되는 면으로 개구되는 상태로, 매설된 세그먼트를 제작하는 단계;

   각 세그먼트를 근접시키는 단계;

   상기 밀착된 한 쌍의 세그먼트의 긴장재용 덕트들에 접합용 긴장재를 끼워넣어 그 긴장재의 양단부가 각각 상기 밀착된 세그먼트들의 하부 플랜지의 상측으로 노출되도록 하는 단계;

   상기 접합용 긴장재를 상기 양 단부 사이에서 긴장시킨 후 그 양단부를 상기 각 세그먼트에 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 I-형 거더의 세그먼트 이음방법.
2. 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서,

   각 세그먼트의 하부에 그 세그먼트의 길이방향으로 매설된 철근의 단부가 외부로 노출되도록 각 세그먼트의 단부에는 콘크리트 미타설부가 형성되어 있는 세그먼트를 제작하는 단계;

   상기 세그먼트들을, 상기 노출된 철근들이 상호 마주하도록, 상호 밀착시키는 단계;

   상기 상호 밀착된 세그먼트들의 상기 노출된 철근들을 서로 연결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 노출된 철근들을 서로 연결한 후, 상기 콘크리트 미타설부를 그라우팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법.
4. 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서,

   서로 연결되는 세그먼트들의 연결부 양쪽에 걸쳐, 섬유강화플라스틱(FRP; fiber reinforced plastics) 소재로 된 띠형상의 구조보강재를 부착시켜 보강하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그멘트 이음 방법.
5. 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법에 있어서,

   서로 연결될 세그먼트들을 밀착시킨 후에, 세그먼트들이 연결된 부분의 상면 일부를 제외하고, 커버부재를 상기 연결부 양쪽에 걸쳐 부착하여 그 연결부의 둘레를 밀봉하는 단계; 및

   상기 세그먼트들의 연결부 중 상기 커버부재가 부착되지 않은 부분을 통해 접착제를 주입하여 세그먼트들을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분절 프리스트레스 콘크리트 거더의 세그먼트 이음방법.

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