KR20090127789A - Method for prestressing concrete girder using temporary loading and method for constructing bridge using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 제작장에 놓여 있는 종래의 콘크리트 거더의 개략도이다.1 is a schematic view of a conventional concrete girder placed in a fabrication site.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 콘크리트 거더 주 긴장재 전체에 순차적으로 프리스트레스를 도입하지 않고 동시에 전체 긴장재를 프리스트레싱한 상태에서의 응력을 보여주는 응력상태도이다.FIG. 2 is a state diagram showing stresses in a state in which prestressing is performed at the same time without prestressing the entire concrete girder main tension member shown in FIG.
도 3 과 도 4a 내지 도 4e 는 각각 본 발명에 따라 콘크리트 거더에 프리스트레스 및 과압축 제어용 하중을 도입하는 방법 및 이를 이용하여 콘크리트 거더 교량을 시공하는 방법의 각 단계를 보여주는 개략도이다.3 and 4a to 4e are schematic views showing each step of the method for introducing the pre-stress and over-compression control load to the concrete girder and the method for constructing the concrete girder bridge using the same according to the present invention, respectively.
도 5는 본 발명에 따라 주 긴장재 전체를 동시에 프리스트레싱 하고 과압축 제어용 하중을 재하하였을 경우의 응력을 보여주는 콘크리트 거더의 응력상태도이다.5 is a state diagram of the stress of the concrete girder showing the stress when the entire main tension material is prestressed simultaneously and the overcompression control load is carried out according to the present invention.
도 6a 와 도 6b는 각각 본 발명에 있어서, 상기 과압축 제어용 하중의 재하형태를 달리한 실시 예를 보여주는 개략도로서 도 3에 대응되는 도면이다.6A and 6B are diagrams corresponding to FIG. 3 as schematic views showing an embodiment in which the loading form of the overcompression control load is different in the present invention, respectively.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10...콘크리트 거더10 ... concrete girder
11...주 긴장재11 ... main tension
12...과압축 제어용 하중12.Load for overcompression control
본 발명은 과압축 제어용 하중을 이용한 콘크리트 거더의 프리스트레싱 방법 및 이를 이용한 교량의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트 거더에 프리스트레싱을 도입하고, 이를 이용하여 교량을 시공함에 있어서, 콘크리트 거더의 제작시에 프리스트레스의 도입으로 인하여 콘크리트 거더에 과도한 압축응력이 작용하는 것을 방지하면서도 콘크리트 거더가 사용상태에 있을 때는 필요한 정도의 충분한 프리스트레스 압축응력이 도입될 수 있도록, 과압축 제어용 하중을 이용하여 콘크리트 거더에 프리스트레싱을 가하는 방법 및 이를 이용하여 교량을 시공하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a prestressing method of a concrete girder using a load for overcompression control and a method of constructing a bridge using the same, and more particularly, to introduce a prestressing to a concrete girder and to construct a bridge using the same, to manufacture a concrete girder In order to prevent excessive compressive stress from acting on the concrete girders due to the introduction of prestress at the same time, the pre-stress control load is applied to the concrete girders so that sufficient prestress compressive stress can be introduced when the concrete girders are in use. It relates to a method of applying prestressing and a method of constructing a bridge using the same.
도 1에는 제작장에 놓여 있는 종래의 콘크리트 거더(100)의 개략도가 도시되어 있는데, 도면에 도시된 것처럼, 일반적으로 콘크리트 거더 교량을 시공하기 위하여 콘크리트 거더(100)를 제작할 때는 긴장재(110)를 배치하여 거더(100)의 인장측에 소정의 프리스트레스 압축응력이 도입되도록 한다. 도 1에서 긴장재(110)는 상기 거더(100)의 내측에 배치되는 것이나, 설명을 위하여 실선으로 도시하였다.1 is a schematic view of a
그런데 이러한 일반적인 종래의 콘크리트 거더(100)에 있어서는, 추후 교각에 거치되어 하중이 작용하는 상태가 되었을 때 인장측에 발생하는 인장응력이 허 용범위 내에 있도록 하기 위하여, 종종 거더(100)의 제작시에 과도한 프리스트레스를 도입하는 경우가 있다. 도 2에는 이와 같이 콘크리트 거더(100)의 제작시에 과도한 프리스트레스를 도입함으로써, 거더(100)의 인장측에 오히려 허용범위를 벗어나는 과도한 압축응력이 발생한 상태를 보여주는 응력상태도가 도시되어 있다.By the way, in such a conventional
종래의 콘크리트 거더(100)의 경우에는, 이와 같이 콘크리트 거더(100)의 제작시에 거더(100)의 인장측에 허용범위를 벗어나는 과도한 압축응력이 발생하지 않도록 하기 위해서는 결국 프리스트레스의 도입량을 줄여야 하는데, 만일 프리스트레스 도입량을 줄이게 되면 반대로 거더(100)의 사용상태에서 거더(100)에 충분한 압축력이 작용하지 못하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.In the case of the
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 콘크리트 거더의 제작시에는 인장측에 과도한 압축응력이 발생하지 않도록 하면서도 콘크리트 거더의 하중 작용 상태에서는 인장측에 충분한 압축응력이 작용할 수 있도록 과압축 제어용 하중을 이용하여 콘크리트 거더에 프리스트레스를 가하는 방법 및 이를 이용하여 콘크리트 거더 교량을 시공하는 새로운 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed in order to solve the above-mentioned problems, and the sufficient compression stress can act on the tension side in the load action state of the concrete girder while preventing excessive compression stress on the tension side during the production of the concrete girder. The purpose of the present invention is to provide a method of prestressing a concrete girder using an overcompression control load and a new method of constructing a concrete girder bridge using the same.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 교량 또는 건축구조물에서 하중을 지지하는 주형이나 거더로서 기능하는 콘크리트 거더의 프리스트레싱 방법으로서, 주(主) 긴장재를 거더의 인장측에 배치하고, 하중 작용상 태에서 휨압축응력이 발생하게 되는 상기 거더의 압축측에는 상기 주 긴장재에 의한 프리스트레스를 일시적으로 일정량 상쇄시킬 수 있는 과압축 제어용 하중을 재하한 상태로 콘크리트 거더를 제작하는 단계; 주 긴장재를 긴장한 후 정착장치를 이용하여 정착함으로써 콘크리트 거더에 주 긴장재에 의한 프리스트레스를 도입하고, 이와 병행하여 상기 과압축 제어용 하중을 재하한 후 해제 가능한 장치를 이용하여 장착함으로써 과압축 제어용 하중에 의하여 상기 콘크리트 거더에, 상기 주 긴장재에 의한 프리스트레스를 일시적으로 저감시켜 프리스트레스를 도입하는 단계; 및 하중 작용 후에는, 주 긴장재에 의한 프리스트레스만이 콘크리트 거더에 작용하여 하중에 의한 콘크리트 거더 인장측의 인장응력을 상쇄하도록, 콘크리트 거더의 하중 작용상태에서 상기 과압축 제어용 하중의 재하 상태를 해제하여 상기 과압축 제어용 하중에 의한 프리스트레스 저감을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 과압축 제어용 하중을 이용한 콘크리트 거더의 프리스트레싱 방법이 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, in the present invention, as a pre-stressing method of a concrete girder functioning as a mold or a girder supporting a load in a bridge or a building structure, a main tension member is disposed on the tension side of the girder. Manufacturing a concrete girder on the compression side of the girder, in which bending compression stress is generated under a load action state, with an overcompression control load capable of temporarily canceling a predetermined amount of prestress by the main tension member; After tensioning the main tension member, the prestress by the main tension member is introduced into the concrete girder by fixing using the fixing device, and in parallel with this, the overcompression control load is loaded and then mounted using a releasable device. Introducing prestress into the concrete girder by temporarily reducing prestress caused by the main tension member; And after the load action, the overload control load is released from the load action state of the concrete girder such that only prestress by the main tension member acts on the concrete girder to cancel the tensile stress on the tension side of the concrete girder due to the load. There is provided a prestressing method of a concrete girder using an overcompression control load, comprising the step of removing the prestress reduction caused by the overcompression control load.
또한 본 발명에서는, 주(主) 긴장재를 거더의 인장측에 배치하고, 하중 작용상태에서 휨압축응력이 발생하게 되는 상기 거더의 압축 측에는 상기 주 긴장재에 의한 프리스트레스를 일시적으로 일정량 상쇄시킬 수 있는 과압축 제어용 하중을 재하한 상태로 콘크리트 거더를 제작하는 단계; 주 긴장재를 긴장한 후 정착장치를 이용하여 정착함으로써 콘크리트 거더에 주 긴장재에 의한 프리스트레스를 도입하고, 이와 병행하여 상기 과압축 제어용 하중을 재하한 후 해체 가능한 장치를 이용하여 장착함으로써 과압축 제어용 하중에 의하여 상기 콘크리트 거더에, 상기 주 긴장재에 의한 프리스트레스를 일시적으로 저감시켜 프리스트레스를 도입하는 단계; 상기 콘크리트 거더를 교각과 교대 사이 또는 교대와 교대 사이에 거치하는 단계; 상기 콘크리트 거더의 상부에 슬래브를 설치하는 단계; 및 슬래브에 의하여 전달되는 하중이 콘크리트 거더에 작용하는 상태에서 콘크리트 거더에 주 긴장재에 의한 프리스트레스만이 작용하도록 하여 하중에 의하여 발생하는 콘크리트 거더 인장측의 인장응력이 주 긴장재의 프리스트레스에 의하여 상쇄되도록, 상기 과압축 제어용 하중의 재하 상태를 해제하여 상기 과압축 제어용 하중에 의한 프리스트레스 저감을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더를 이용한 교량의 시공방법이 제공된다.Further, in the present invention, the main tension member is disposed on the tension side of the girder, and on the compression side of the girder where the bending compressive stress is generated in the load action state, an overstress capable of temporarily offsetting a predetermined amount of prestress by the main tension member Manufacturing a concrete girder with a load for controlling compression; After tensioning the main tension member, the prestress by the main tension member is introduced into the concrete girder by fixing using the fixing device, and in parallel with this, the overcompression control load is loaded and then mounted using a dismountable device. Introducing prestress into the concrete girder by temporarily reducing prestress caused by the main tension member; Mounting the concrete girders between piers and shifts or between shifts and shifts; Installing a slab on top of the concrete girder; And the prestress by the main tension member acting on the concrete girder while the load transmitted by the slab acts on the concrete girder so that the tensile stress caused by the load is canceled by the prestress of the main tension member. A method of constructing a bridge using a prestressed concrete girder is provided by releasing a loading state of the overcompression control load to remove prestress reduction caused by the overcompression control load.
위와 같은 본 발명에 따른 콘크리트 거더의 프리스트레싱 방법 및 교량 시공방법에 있어서, 상기 과압축 제어용 하중은 거더 중앙부 혹은 특정 부위나 거더 전체에 걸쳐 도입될 수 있다. 또한 상기 과압축 제어용 하중은 거더 중간이나 상단 또는 하단 어느 위치에서나 도 6a 와 도 6b에서 보여주는 것보다 다양한 방법으로 재하할 수 있다.In the prestressing method and bridge construction method of the concrete girder according to the present invention as described above, the overcompression control load may be introduced over the center of the girder or a specific portion or the entire girder. In addition, the overcompression control load can be loaded in various ways than shown in Figure 6a and 6b at any position in the middle, top or bottom of the girder.
이하, 콘크리트 거더 교량을 시공하는 방법을 예시하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 거더의 프리스트레싱 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for constructing a concrete girder bridge will be described in detail with reference to a method of prestressing a concrete girder according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따라 콘크리트 거더에 프리스트레스를 도입하는 방법 및 이를 이용하여 콘크리트 거더 교량을 시공하는 방법의 각 단계를 보여주는 개략도이다.Figures 4a to 4e is a schematic diagram showing each step of the method of introducing prestress to the concrete girder and the method of constructing the concrete girder bridge using the same according to the present invention.
도 4a에 도시된 것처럼, 우선 제작장에서 콘크리트 거더(10)를 제작한다. 이 때, 도면에 도시된 것처럼 프리스트레스를 가하여 압축응력을 도입하기 위한 통상적인 주(主) 긴장재(11)를 거더(10)의 인장측에 배치하게 되는데, 본 발명에서는 상기한 주 긴장재(11)를 전부 긴장하지 않고 허용압축응력 이내가 될 수 있을 만큼의 프리스트레스만을 도입하고 도 4a에 도시한 것처럼 과압축 제어용 하중을 재하하고 나머지 긴장재에 프리스트레스를 가하여 목표한 전(全) 프리스트레스를 도입한다. 상기 주 긴장재(11) 및 과압축 제어용 하중(12)은 상기 콘크리트 거더(10) 외부 어디에든 어떤 형태로도 재하할 수 있고 상기 과압축 제어용 하중(12)을 먼저 재하한 후에 전(全) 긴장재(11)를 동시에 긴장하거나 아니면 어떠한 순서로든 프리스트레스 도입과 과압축 제어용 하중을 재하할 수 있다.As shown in Figure 4a, first to produce a
본 발명에 있어서, 상기 과압축 제어용 하중(12)은 추후 설명하는 것처럼 소거된 프리스트레싱을 회복할 수 있도록 하기 위하여 설치, 해체가 용이하도록 구성된다.In the present invention, the
이와 같이 주 긴장재(11)를 배치한 상태로 콘크리트 거더(10)를 제작한 후에는, 주 긴장재(11)를 긴장한 후 도 3에 도시된 것처럼 거더(10)의 양단에서 정착장치(20)를 이용하여 정착함으로써 콘크리트 거더(10)에 주 긴장재(11)에 의한 프리스트레스를 도입한다. 이와 병행하여, 상기 과압축 제어용 하중(12)도 재하 함으로써, 콘크리트 거더(10)에 상기 주 긴장재(11)에 의한 프리스트레스를 일시적으로 저감되도록 한다. 이 때, 상기 과압축 제어용 하중(12)은 추후 장착상태를 해제할 수 있도록, 해제 가능한 장치(21)를 이용하여 장착한다. 도 5에는 이와 같이 주 긴장재(11)와 과압축 제어용 하중(12)을 모두 긴장하고 재하하여 프리스트레스를 도 입한 상태의 응력을 보여주는 거더(10)의 응력상태도이다. 도 2에 도시된 것처럼, 종래의 거더에서는 주 긴장재(11)의 전(全) 프리스트레싱에 의하여 거더(10)의 중앙부 하연에서 허용압축응력을 초과하는 압축응력이 발생하지만, 과압축 제어용 하중(12)을 재하하게 되면 하연에서 반대 방향의 응력이 작용하게 되어, 거더(10)의 중앙부 하연에서 발생하는 압축응력은 허용압축응력 이내에 있게 된다. 따라서 종래의 거더에 비하여, 본 발명에서는, 허용압축응력을 넘지 않는 범위내에서 주 긴장재(11)에 의한 충분한 프리스트레스를 콘크리트 거더(10)에 가할 수 있으며, 그에 따라 거더(10)의 높이 등을 축소할 수 있게 된다.After the
이와 같이 주 긴장재(11)와 과압축 제어용 하중(12)의 재하가 완료되면 콘크리트 거더(10)를 현장에 거치하여 하중 작용 상태에 놓이게 한다. 교량 시공의 경우에는 도 4c에 도시된 것처럼, 교각(30)과 교대(31) 사이, 또는 교각(30)과 교각(30) 사이에 콘크리트 거더(10)를 거치하고, 도 4d에 도시된 것처럼, 콘크리트 거더(10)의 상부에 슬래브(40)를 타설한다. 이와 같이 슬래브(40)를 타설하여 콘크리트 거더(10)가 하중 작용 상태에 놓이게 되면 콘크리트 거더(10)의 인장측에는 작용하중으로 인한 인장력이 발생하게 되며 이때 상기 과압축 제어용 하중(12)의 재하 상태를 해제하여 과압축 제어용 하중(12)에 의한 프리스트레싱 감소를 복원하게 된다. 즉, 거더(10)에 재하되었던 상기 과압축 제어용 하중(12)의 장착장치를 해제하게 되면 과압축 제어용 하중(12)의 재하 상태가 해제되고, 그에 따라 거더(10)에는 과압축 제어용 하중(12)에 의한 프리스트레스 감소가 소멸된다. 따라서 콘크리트 거더(10)에는 주 긴장재(11)에 의한 전(全) 프리스트레스가 작용하게 되고, 사 용하중에 의하여 발생하는 콘크리트 거더(10) 인장측의 인장응력은 이러한 주 긴장재(11)의 프리스트레싱에 의한 압축응력에 의하여 상쇄된다. 자중의 경감과 자원 재활용을 위하여 과압축 제어용 하중(12)을 제거한 후에는 다른 거더에 장착하여 재사용한다.As such, when loading of the
이와 같이 본 발명에서는, 콘크리트 거더(10)를 제작할 때에는, 주 긴장재(11)의 프리스트레싱에 의하여 콘크리트 거더(10)의 인장측에 작용하는 압축응력을 과압축 제어용 하중(12)에 의한 인장응력으로 일시적으로 감소시켜 허용압축응력 범위 내에 있도록 한 후, 실제 하중 작용 상태에서는 과압축 제어용 하중(12)을 제거하여 주 긴장재(11)의 프리스트레싱에 의한 압축응력이 작용하도록 함으로써 사용하중에 의한 인장응력을 충분히 상쇄시키게 된다.As described above, in the present invention, when the
도 4e에 도시한 사용상태에 후속하여, 슬래브 상면의 포장작업, 방호벽 설치작업 등과 같은 통상의 교량 시공에서 수행하게 되는 추가적인 작업들을 수행하게 된다.Subsequent to the use state shown in FIG. 4E, additional operations to be performed in conventional bridge construction, such as paving work on the upper surface of the slab, installation of a firewall, and the like, are performed.
한편, 도 3에서는 과압축 제어용 하중(12)을 거더 중앙부의 하부 플랜지에 거치하는 것으로 예시하였으나, 상기 과압축 제어용 하중(12)의 재하는 이에 한정되는 것이 아니다. 도 6a 내지 도 9b에는 상기 과압축 제어용 하중(12)의 배치형태를 달리한 실시 예를 보여주는 개략도로서 도 3에 대응되는 도면이다. 도 6a에 도시된 것처럼, 상기 과압축 제어용 하중(12)은 지간 중앙부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 과압축 제어용 하중(12)은 콘크리트 거더(10)의 길이 방향으로 지간 전체에 대하여 배치되거나 또는 지간의 일부분 또는 지간 중앙부분에 분산되서 배치될 수도 있다. 한편, 상기 과압축 제어용 하중(12)은 콘크리트 거더(10)의 하부 플랜지에 거치하는 것으로 배치될 수도 있다. 도 6b에는 상기 과압축 제어용 하중(12)이 원형 형태로 제작되거나 거더 복부를 관통하여 지지하거나 상부 플랜지 상단을 포함하여 하부 플랜지에 거치하는 것으로 배치된 형태가 도시되어 있다.In FIG. 3, the
이와 같이 상기 과압축 제어용 하중(12)은 다양한 위치에 다양한 형태로 다양하게 재하가 가능하다.As such, the
상기한 설명에서는 교량의 시공방법을 예시하여 본 발명에 따른 콘크리트 거더의 프리스트레싱 방법을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 프리스트레스트 콘크리트 거더를 사용하는 구조물이나 시공현장이라면 본 발명을 적용할 수 있다.In the above description, the method of prestressing concrete girder according to the present invention has been described by illustrating a construction method of a bridge, but the present invention is not limited thereto, and the present invention may be applied to a structure or a construction site using prestressed concrete girder. have.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 콘크리트 거더(10)를 제작할 때에는, 주 긴장재(11)의 프리스트레싱에 의하여 콘크리트 거더(10)의 경간 중앙부 하단에 작용하는 압축응력을 과압축 제어용 하중(12)에 의한 인장응력으로 감소시켜 허용압축응력 범위 내에 있도록 한 후, 실제 하중 작용 상태에서는 과압축 제어용 하중(12)을 제거하여 주 긴장재(11)의 프리스트레싱에 의한 압축응력이 작용하도록 함으로써 하중에 의한 인장응력을 충분히 상쇄시키게 된다.As described above, in the present invention, when the
따라서 본 발명에 의하면, 콘크리트 거더(10)의 제작시에는 경간중앙부 하단에 작용하는 프리스트레싱에 의한 압축응력은 허용압축응력 범위 내에 있도록 하면서도, 실제 사용상태에서는 사용하중에 의한 인장응력을 상쇄시킬 만큼의 충분한 압축응력이 작용할 수 있도록 하는 효과가 발휘되며, 그에 따라 거더의 높이를 줄이는 등의 거더 단면 감소 효과가 발휘된다.Therefore, according to the present invention, the compressive stress due to the prestressing acting on the lower end of the span section at the time of manufacturing the
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---|---|---|---|
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E801 | Decision on dismissal of amendment | ||
WITB | Written withdrawal of application | ||
J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20101108 Effective date: 20110114 |