KR20110017068A - 슬래브 피에스씨 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법 - Google Patents

슬래브 피에스씨 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PSC 거더의 상부가 슬래브의 역할을 할 수 있도록 제작하고 이를 이용하여 PSC 거더교를 효율적으로 시공할 수 있도록 한 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법에 관한 것으로서,
특히 상기 PSC 거더를 횡방향으로 구속시켜주는 가로보를 설치함에 있어서도 그 기능과 작용을 확장시켜 시공성 및 작업성이 뛰어나며 경제적인 PSC 거더교를 시공할 수 있도록 본 발명은 PSC 거더 하부 플랜지 측면 사이사이 마다 폐합단면부재를 PSC 거더의 길이방향으로 연속 또는 이격시켜 형성되도록 하였다.
PSC 거더, 가로보, 슬래브

Description

슬래브 피에스씨 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법{PSC GIRDER BRIDGE MAKING METHOD WITH CLOSED SECTION MEMBER BETWEEN UPPER FLANGES AND SLAB-PSC GIRDER}
본 발명은 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법에 대한 것이다. 더욱 구체적으로 PSC 거더의 상부가 슬래브의 역할(하프 슬래브 PSC 거더 또는 풀 슬래브 PSC 거더)을 할 수 있도록 제작하고, PSC 거더를 횡방향으로 구속시켜주는 가로보를 설치함에 있어 그 기능과 작용을 확장시킨 폐합단면부재를 이용하여 시공성 및 작업성이 뛰어나며 경제적인 PSC 거더교 시공방법에 대한 것이다.
도 1a와 같이 종래 PSC 거더(10,프리스트레스 콘크리트 거더,Prestressed Concrete Girder)는 거푸집(40)을 이용하여 그 내부에 쉬스관을 설치(포스트 텐션 방식)하거나 또는 제작대에서 미리 긴장된 PSC 긴장재(20,PSC 강연선)를 배치시켜 놓은 상태에서 콘크리트(50)를 타설하여 양생(프리 텐션 방식)시킨 다음,
상기 포스트 텐션 방식의 경우에는 거푸집을 해체하여 쉬스관에 PSC 긴장재(20)를 삽입하고 이를 긴장후 PSC 거더 단부에 상기 PSC 긴장재 단부를 정착함으 로서 소요의 프리스트레스(Prestress)가 PSC 거더에 도입되도록 하게 된다.
상기 프리 텐션 방식의 경우에는 거푸집 해체하여, 미리 제작대에서 긴장된 PSC 긴장재를 절단하는 방식으로 소요의 프리스트레스가 PSC 거더에 도입되도록 하여 제작하게 된다.
이에 I 형 단면의 PSC 거더(10)는 도 1b와 같이 전체적으로 I형 단면으로서 상부플랜지(14), 복부(15) 및 하부플랜지(16)로 구성되어 그 내부에 긴장재(20)가 형성된 상태로 제작됨을 알 수 있다.
이러한 I 형 단면의 PSC 거더(10)는 상부플랜지(14)의 폭(B1)은 하부플랜지(130)의 폭(B2) 보다 더 큰 폭을 가진 확폭된 상부플랜지로 형성시킬 수 있다.(벌브티 방식)
이와 같이 상부플랜지의 폭(B1)이 하부플랜지의 폭(B2)보다 크게 형성된 PSC 거더는 상기 상부플랜지가 추후 슬래브(Slab)를 시공할 때 일종의 거푸집으로 이용할 수도 있고, 상기 상부플랜지 자체가 슬래브로 기능할 수 있도록 할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.
도 1c는 프리캐스트 거더-슬래브(80)로 제작된 교량을 단면도록 도시한 것인데, 교량용 슬래브와 거더를 일체화시켜 제작하고 이를 교대 등 교량하부구조물 사이에 설치한 뒤, 각각의 프리캐스트 거더-슬래브(80)를 구속시켜 주기 위하여 PSC 긴장재(PC강재, PC 강선)를 이용하여 횡방향으로 프리스트레스를 도입시키는 방식으로 시공하게 된다.
이때 상기 프리캐스트 거더-슬래브(80)는 본 발명과 대비하여 풀 슬래브 PSC 거더에 해당된다.
이에 프리캐스트 거더-슬래브 구조의 경우 현장에서 슬래브 시공을 위한 철근조립, 거푸집 설치 및 콘크리트 타설 작업이 필요없으므로 시공성이 매우 증진되는 장점이 있지만,
교량의 종(교량 길이방향),횡단(교량 길이방향의 직각 방향, 교량 횡단방향) 구배를 미리 고려한 프리캐스트 거더-슬래브(80)로 설계하고 공장에서 제작 오차없이 정밀하게 제작하는 것은 쉽지 않기 때문에 그 상부에 레벨링 콘크리트를 타설하여 상기 종,횡단 구배를 맞추는 등 현장에서의 추가작업이 요구된다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 하프 프리캐스트 거더-슬래브 구조로 교량을 시공하는 예를 도시한 것이도 도 1d이다.
상기 하프 프리캐스트 거더-슬래브(90) 구조는 최종 슬래브의 두께를 기준으로 상기 슬래브의 두께 하프(개략 두께의 절반)는 거더 상부플랜지의 증가된 두께로 하고, 나머지 슬래브의 두께는 현장 타설 콘크리트에 의한 슬래브 두께로 시공하는 방식이라 할 수 있다.
이때 상기 하프 프리캐스트 거더-슬래브(90)는 본 발명과 대비하여 하프 슬래브 PSC 거더에 해당된다.
하지만 이러한 프리캐스트 거더-슬래브(80,90) 구조에 이용되는 PSC 거더는 교대, 교각 등의 교대하부구조물 사이에 설치될 때 통상 각 PSC 거더 복부 사이에 가로보를 설치하여 횡방향으로 PSC 거더를 구속시켜 주게 되는데 이러한 가로보 설 치 작업은 슬래브 시공과 상관없이 반드시 설치해야 하지만 이러한 가로보 설치 작업은 시공성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 이에 상기 PSC 거더에 있어 시공되는 가로보 시공예를 살펴보면 다음과 같다.
도 1e는 PSC 거더(10)를 교대, 교각과 같은 교량하부구조물에 설치한 상태를 단면도로 도시한 것이다.
상기 도 1e에 의하면, 횡방향으로 PSC 거더(10)가 가로보(30)에 의하여 구속되도록 함을 알 수 있다.
이러한 가로보(30)는 현장타설 콘크리트로 설치하거나 프리캐스트 부재로 설치하기도 하는데, 강관 형태의 구조물로도 설치하기도 한다.
하지만, 이러한 가로보(30)는 PSC 거더(10)의 자체 기능과는 큰 상관없이 PSC 거더(10)를 횡방향 구속시켜 주기 위해 설치되는 것인데 횡방향으로 병렬로 이격된 거리에 따라 다양한 길이를 가지게 된다.
하지만, 이러한 가로보(30)는 PSC 거더의 복부 사이에 설치되기 때문에 별도의 비계를 PSC 거더의 길이방향(종방향)으로 설치하여 작업가능한 지지대를 설치해야 하고, 현장에서 콘크리트를 타설하여 설치해야 하는 경우라면 거푸집을 별도로 설치해야 하는 등의 작업성 및 시공성이 떨어질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.
나아가, 가로보(30)는 반드시 설치하여야 하지만 PSC 거더(10)를 횡방향으로 서로 구속시켜 주는 기능이외에 달리 PSC 거더 자체의 구조적 기능을 가질 수 있도록 설치되는 것은 아니기 때문에 그 설치에 있어 이용 효율성이 낮다는 문제점이 있었다.
도 1f는 본 발명과 유사하게 폐합단면 구조로 합성거더(70)를 형성시키고 있음을 확인할 수 있는데, 이는 합성거더(70,프리플렉스 합성거더) 자체를 이용하여 박스 형태의 폐합단면구조로 형성시키는 것임에 차이가 있다.
즉, 박스 형태로 합성거더(70)를 설치하기 위하여 합성거더(70)가 각각 측벽을 이루고, 그 하부플랜지가 서로 일체로 형성되도록 한 것이므로 가로보를 대신하여 설치되는 구성이 없어 이러한 2개의 인접한 합성거더가 박스형태로 시공된다 할지라도 각 박스 거더를 연결하는 가로보가 별도로 설치되어야 한다는 점에 본 발명과 대비될 수 있다.
이에 본 발명은 특히 PSC 거더를 이용한 교량시공에 있어서, PSC 거더를 횡방향으로 서로 구속시켜 주는 가로보의 기능을 대신 할 수 있으면서도 이러한 가로보의 시공성 및 작업성을 확보할 수 있도록 하여 효율적인 PSC 거더교 시공이 가능하도록 하되, PSC 거더의 구조적 성능도 증진시킬 수 있고, 슬래브를 프리캐스트 또는 현장타설 방법으로 시공할 수 있도록 하여 교량시공의 효율성과 경제성을 확보할 수 있는 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법제공을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 첫째, 슬래브를 시공함에 있어, PSC 거더와 슬래브를 일체화 시키는 방식으로 PSC 거더를 제작하되, 이는 하프 슬래브 PSC 거더와 풀 슬래브 PSC 거더로서 제작하고,
둘째, 이러한 하프 및 풀 슬래브 PSC 거더를 횡방향으로 구속하기 위하여 설치되는 가로보를 대신하여 폐합단면부재가 설치되도록 하였다.
이러한 폐합단면부재의 기능을 2가지로 요약할 수 있다.
첫째, 기존 PSC 거더의 가로보 역할을 대신하는 기능이다. 단지 이러한 폐합단면부재는 종래와 같이 PSC 거더의 복부 사이에 설치되도록 하는 것이 아니라, 교대 또는 교각의 상부면에서 작업자가 안정적으로 작업할 수 있도록 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이 마다 설치되도록 하였다.
이에 작업자는 최소한의 가시설(비계등) 없이도 상기 가로보를 설치할 수 있기 때문에 그 시공성 및 작업성이 현저하게 증진됨을 알 수 있다.
둘째, 상기 가로보를 대신하는 폐합단면부재는 서로 인접한 하프 및 풀 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이 마다 상기 하부플랜지를 서로 연결주는 연결재 역할을 하기 때문에 2개의 인접한 하프 및 풀 슬래브 PSC 거더가 크게 폐합단면 구조로 형성되도록 함을 알 수 있다.
이러한 폐합단면 구조로 형성된 하프 및 풀 슬래브 PSC 거더들은 비틀림 강성 등에 있어 매우 유리한 구조이므로 종래 단순히 복부 사이에 가로보가 설치된 것과 비교하여 비틀림 또는 좌굴과 같은 보강부재의 설치량을 절감할 수 있고 구조적으로 보다 안전한 형태로 시공이 가능하게 된다.
따라서 본 발명의 상기 폐합단면부재는 하프 및 풀 슬래브 PSC 거더 자체의 구조적 기능을 보완하는 구조부재로 역할하게 되므로 종래 단순히 PSC 거더를 횡방향으로 구속하는 기능에 제한되는 가로보와는 현저한 구조적, 기능적 차이를 발견할 수 있게 된다.
나아가, 상기 페합단면부재는 하프 및 풀 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이마다 설치되기 때문에 별도의 가로보를 설치할 필요가 없도록 하였다.
본 발명에 의한 교량시공방법에 의하면 슬래브를 현장에 따라 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더를 이용하여 시공할 수 있어 시공성 및 품질관리에 유리한 PSC 거더교 시공이 가능할 뿐만 아니라,
상기 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더의 횡방향 구속에 필요한 폐합단면부재는 기종의 가로보 기능에 더하여 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더를 폐합단면 구조로 형성되도록 하므로, 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더를 설계, 제작 및 시공함에 있어 효율적인 단면으로 형성되도록 하여 보다 경제적인 PSC 거더교 시공이 가능하게 되며,
예컨대, 비틀림을 고려한 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더를 설계할 경우의 단면크기 및 스티프너 역할을 하는 부재 설치등을 생략할 수 있으므로 단면크기를 최적화 할 수 있으며 이로서 보다 경제적인 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더 제작이 가능하고,
하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더 제작을 위하여 가로보를 고려한 거푸집 제작을 해야 했는데 본 발명의 경우에는 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더 제작용 거푸집을 단순화 시킬 수 있어 거푸집 제작비용을 절감할 수 있고, 이로서 거푸집 전용이 용이하여 그 사용횟수를 늘일 수 있게 되며,
본 발명의 폐합단면부재는 교대, 교각 상부면에서 설치할 수 있어 작업자는 안정적인 위치를 확보하여 작업할 수 있으므로 그 시공성 및 안전성을 충분히 확보할 수 있게 되므로 시공성 및 작업성이 증진될 수 있음을 알 수 있으며,
나아가 폐합단면부재의 설치를 위한 추가적인 자재, 설비등이 필요없기 때문에 시공상에 어려움 또는 다른 숙련기술이 요구되는 것이 아니므로 공사비 측면에 이어서도 매우 효율적인 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더교 시공이 가능하게 된다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
먼저, I 형 단면의 PSC 거더(100)를 제작하기 위한 거푸집을 준비하게 된다.
이러한 거푸집은 도시하지는 않았지만 크게 PSC 거더(100)가 상부플랜지(110), 복부(120) 및 하부플랜지(130)로 구분되도록 강재 거푸집을 도 1a와 같이 제작하여 PSC 거더(100)를 제작하게 된다.
이때 도 2a 및 도 2b와 같이 PSC 거더(100)가 상부플랜지(110)의 폭(B1)은 하부플랜지(130)의 폭(B2) 보다 더 큰 폭을 가진 확폭된 상부플랜지로 PSC 거더가 형성되도록 거푸집을 제작함이 바람직하다.
이와 같이 상부플랜지의 폭(B1)이 하부플랜지의 폭(B2)보다 크게 형성된 PSC 거더는 상기 상부플랜지가 추후 슬래브(SLAB)를 시공할 때 일종의 거푸집으로 이용할 수도 있고, 상기 상부플랜지 자체가 슬래브로 기능할 수 있도록 할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.
이러한 상부슬래브의 폭(B2)에 맞추어 소요의 지간(Span)에 의한 단면크기를 가질 수 있도록 PSC 거더(100)의 복부(120)의 높이도 정하게 되며, 그 각각의 두께도 함께 정하면 된다.
본 발명에 의한 PSC 거더(100)는 기본적으로 철근 콘크리트(Reinforced Concrete)로 제작되기 때문에 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하기 전에 미리 PSC 강연선과 같은 PSC 긴장재, 상기 PSC 긴장재가 삽입되는 쉬스관(포스트 텐션 방식의 경우) 및 PSC 긴장재를 긴장 후 정착시키기 위한 정착구를 미리 거푸집 내부 및 그 단부면에 설치하고, 역시 미도시된 철근 조립체를 역시 거푸집 내부에 세팅하게 된다.
이와 같이 거푸집 내부 및 예컨대 단부면에 철근조립체와 PSC 긴장재, 쉬스과, 정착구가 설치된 이후에는 미도시된 콘크리트를 거푸집 내부로 타설하여 양생시키게 되며, 최종 콘크리트가 타설되면 PSC 거더(100)가 완성되게 된다.
물론 이러한 PSC 거더는 PSC 긴장재에 의하여 프리스트레스가 도입된 상태이다.
본 발명은 이러한 PSC 거더와 슬래브를 일체로 제작한 하프 슬래브 PSC 거더(100a, Half-Slab PSC Girder) 및 풀 슬래브 PSC 거더(100b, Full-Slab PSC Girder)로 구분한다.
먼저 상기 하프 슬래브 PSC 거더(100a)는 도 2a와 같이 PSC 거더의 높이(H)에 더하여 확보해야 하는 슬래브 두께(개략 20-25cm 정도)의 절반 이하의 두께(H3) 로 하프 슬래브부(140a)가 더 형성된 PSC 거더이다.
상기 하프 슬래브부(140a)는 추후 슬래브(Slab)의 역할을 하는 것으로서 미리 PSC 거더와 일체로 형성되도록 한 것이다. 이러한 하프 슬래브부(140a) 내부에는 슬래브용 하부철근이 미리 매립되도록 하되, 추후 타설되는 슬래브 콘크리트와의 합성증진을 위하여 갈고리 형상 등의 전단철근이 하브슬래브부(140a) 상부면으로부터 돌출되어 형성되도록 할 수 있다.
다음으로 상기 풀 슬래브 PSC 거더(100b)는 PSC 거더의 높이(H)에 더하여 확보해야 하는 슬래브 두께(개략 20-25cm 정도) 전체 두께(H4)로 풀 슬래브부(140b)가 더 형성된 PSC 거더이다.
상기 풀 슬래브부(140b)는 슬래브(Slab)로서 미리 PSC 거더와 일체로 형성되도록 한 것이다. 이러한 풀 슬래브부(140b) 내부에는 슬래브용 하부철근(인장철근) 및 상부철근(압축철근)이 미리 매립되도록 제작하게 된다.
이와 같은 하프 슬래브부(140a) 및 풀 슬래브부(140b)에는 미도시 하였지만 횡방향으로 PSC 긴장재가 설치되어 그 긴장 및 정착에 의하여 압착되어 연결될 수 있도록 할 수 있는 횡방향 쉬스관이 미리 설치되게 된다.
이하 본 발명의 폐합단면부재(300)를 하프 슬래브 PSC 거더(100a)를 이용한 경우를 기준으로 살펴본다.
도 3a 및 도 3b에 의하면 상기 하프 슬래브 PSC 거더(100a)를 설치하기 위한 교량하부구조물인 교대 및/또는 교각이 설치된 상태이고, 예컨대 단순교 방식으로 교량받침에 의하여 교량하부구조물 사이에 상기 하프 슬래브 PSC 거더(100a)를 거 치시키게 된다.
이와 같이 거치된 하프 슬래브 PSC 거더(100a)는 횡방향으로 이격시켜 병렬 설치되는데 이는 교량하부구조물의 횡방향 연장길이, 하프 슬래브 PSC 거더의 전체 길이(전장) 등을 고려하여 적어도 2개 이상이 설치된다.
도 3a 및 도 3b의 경우에는 4개의 하프 슬래브 PSC 거더(100a)가 교량하부구조물에 횡방향으로 이격되어 병렬 설치됨을 알 수 있다.
이와 같이 설치된 4개의 하프 슬래브 PSC 거더(100a)의 하부플랜지(130) 측면 사이 사이마다 본 발명의 폐합단면부재(300)가 일체로 설치된다.
이러한 폐합단면부재(300)는 그 높이가 상기 하부플랜지(130)의 높이에 맞추어 지도록 하고, PSC 거더들의 횡방향 이격거리에 따른 폭을 가지며 길이방향으로 연장된 관 또는 평판 형태등으로 제작된 것을 이용할 수 있으며, 폐합단면부재(300)는 하부플랜지 측면, 하부플랜지 측면과 복부 하부 사이에 일정한 단면크기로 형성될 수도 있을 것이다.
이때 특히 길이방향으로 연장되도록 방식은
첫째, 연속된 형태로 연장되도록 할 수 있다. 즉 하프 슬래브 PSC 거더(100a)의 하부플랜지 사이에 길이방향으로 연속하여 연장되도록 하는 것이다.
둘째, 다수가 이격된 형태로 연장되도록 할 수 있다. 즉 하프 슬래브 PSC 거더(100a)의 하부플랜지 사이에 길이방향으로 서로 연속하여 연장되도록 하는 것이다.
이에 연속된 형태로 연장되도록 하는 경우는 폐합단면부재의 공사비 측면에 서 다수가 이격된 형태로 연장되도록 하는 경우와 대비하여 증가될 수 있으나 하프 슬래브 PSC 거더들을 보다 확실하게 폐합단면 구조로 형성시킬 수 있음을 알 수 있으며,
다수가 이격된 형태로 연장되도록 하는 경우는 종래 가로보의 설치와 마찬가지로 가로보 역할에 충실하면서도 하프 슬래브 PSC 거더들을 폐합단면 구조로 형성시킬 수 있음을 알 수 있어 구조적인 측면과 경제성 측면을 함께 구비하는 것이라 할 수 있다.
이와 같이 설치되는 폐합단면부재(300)는 현장 타설 콘크리트 및 거푸집을 이용하여 설치할 수 있으며, 이 경우라도 상기 폐합단면부재(300)는 교대, 교각과 같은 교량하부구조물 상부면에서 작업이 가능하므로 시공성이 떨어지지는 않게 된다.
이에 상기 현장 타설 콘크리트로 설치되는 폐합단면부재(300)를 하프 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 측면에 일체로 형성시키기 위하여 상기 하부플랜지 측면으로부터 전단철근이 미리 돌출되도록 하여 타설되는 콘크리트와 일체성을 확보할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 프리캐스트 콘크리트 부재로 상기 폐합단면부재(300)를 설치할 수 있다. 이 경우에는 미리 제작된 폐합단면부재(300)를 하프 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 측면에 앵글, 앵커볼트과 같은 고정구를 이용하면 된다.
나아가, 콘크리트가 아닌 강판, FRP 부재를 가공한 부재를 조립하여 설치하여도 되고 달리 재질적 제한은 없으나 경제성을 고려하면 콘크리트 부재로 설치하 는 것이 가장 바람직하다.
이와 같은 폐합단면부재(300)는 본 발명에 있어 하프 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이마다 설치됨에 그 기술적 특징이 있다.
즉, 가로보를 대신하려면 가로보가 설치되어야 하는 위치에 설치되어야 한다. 이에 본 발명의 폐합단면부재(300)는 도 3a 및 도 3b를 기준으로 하면 각 하프 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 들 사이에 3개의 폐합단면부재(300)가 설치되도록 함을 알 수 있다.
말하자면, 종래 가로보와 마찬가지로 각 하프 슬래브 PSC 거더 사이사이마다 설치되는 것과 같이 폐합단면부재(300)를 설치하게 된다.
이에 본 발명에서는 폐합단면부재(300)가 종래 가로보를 대신하게 됨을 알 수 있으며, 각각 인접한 하프 슬래브 PSC 거더 모두를 폐합단면 구조로 형성시키게 되어 하프 슬래브 PSC 거더의 비틀림 강성 및 좌굴에 대한 저항성을 확실하게 증진시킬 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이 폐합단면부재(300)의 설치가 완료되면 통상의 방법으로 하프 슬래브 PSC 거더 상부에 도 4와 같이 슬래브 콘크리트틀 타설하여 슬래브(400)를 형성시키게 되며, 이로서 상기 슬래브는 2개의 하프 슬래브 PSC 거더(100a)들의 상부를 폐합시키는 부재 역할을 하면서, 완전한 폐합단면 형태가 완성되도록 함을 알 수 있다.
물론, 슬래브 전체 두께를 고려하여 하프 슬래브 PSC 거더의 하프슬래브부의 두께를 제외한 두께로 상기 슬래브(400)가 형성되도록 하면된다.
결국, 본 발명에서는 슬래브(400)가 하프 슬래브 PSC 거더의 상부판 역할을 동시에 함을 알 수 있어 구조적으로 매우 효율적인 단면 설계가 가능하게 된다.
도시하지 않았지만 슬래브 상부면에는 포장층이 형성되면서 난간, 중앙분리대 등이 추가로 설치되게 된다.
도 5는 특히 풀 슬래브 PSC 거더(100b)를 이용하여 교량을 시공하는 예를 도시한 것이다. 이러한 교량은 직접 풀 슬래브 PSC 거더(100b) 상부면에 포장층이 형성되면서 난간, 중앙분리대 등이 추가로 설치되게 됨을 알 수 있다.
또한, 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 하프 또는 풀 슬래브 PSC 거더(100a,100b)인가 상관없이 각각의 거더에 있어 PSC 긴장재(200)의 배치형태를 도시한 것들인데, 특히 도 6a는 전체 PSC 긴장재(200)의 배치형태를 도시한 것이다.
이러한 PSC 긴장재(200)는 크게 4개(210,220,230,240)로 구분되어 배치되는데 이러한 PSC 긴장재(200:210,220,230,240)는 그 정착위치가 모두 PSC 거더의 하부플랜지(130)의 상부면에 형성된 정착단들(500:510,520,530,540)에 의하여 각각 다단으로 배치하게 된다.
이때 상기 다단의 의미는 PSC 거더(100)의 전체 길이(L)에 걸쳐 부위에 따라 PSC 긴장재(200)가 각각 그 설치량을 달리하여 긴장과 정착의 횟수를 다수로 한다는 의미이다.
먼저 PSC 거더(100)의 중앙구간(L2, PSC 거더의 양 단부로부터 중앙부로 이격된 부위 사이)에 설치되는 PSC 긴장재(210)의 배치형태를 도 6a 및 도 6b를 기준으로 살펴보면,
먼저, 전체 PSC 긴장재 중 일부(사용량기준, 이러한 사용량은 PSC 거더의 단면 등 설계에 따른다)를 PSC 거더(100)에 있어 휨 모멘트가 가장크게 발생하는 부위인 중앙구간(L2)에 배치하되 이러한 PSC 긴장재(210)는 모두 직선으로 배치되며 PSC 거더(100)의 하부플랜지(130)에 배치되도록 함을 알 수 있다.
이에 PSC 긴장재(210)의 양 단부는 긴장 및 정착이 가능하도록 상기 중앙구간(L2)의 끝단에 있어 PSC 거더의 상부플랜지 상면에 형성시킨 중앙구간 정착단(510)으로 인출되어 유압잭 등과 같은 긴장장치를 이용하여 긴장 후 정착시키게 된다.
이와 같이 1차로 설치된 PSC 긴장재(210)는 역시 최소 피복두께 및 최소간격을 가져야 한다. 이에 상기 PSC 긴장재(210)의 배치에 따른 다른 PSC 긴장재들(220,230,240)은 다른 위치에서 배치될 수 있도록 하여야 한다.
이에 PSC 거더(100)의 단부구간(L3,L4)에 설치되는 PSC 긴장재(220,230)의 배치형태를 도 6a, 도 6c 및 도 6d를 기준으로 살펴보면,
먼저 도 6c와 같이 PSC 긴장재(200)의 다른 일부(220, 사용량 기준)를 중앙구간 정착단(510)으로부터 PSC 거더의 양 단부쪽으로 이격된 위치의 제1 단부구간(L3) 정착단(520)에 2차로 역시 그 양 단부가 긴장 후 정착되도록 하게 된다.
이때, 상기 PSC 긴장재(220)의 사용량이 많을 경우에는 역시 피복두께 및 최소간격을 가져야 한다. 따라서 이러한 두께 및 간격을 확보할 수 없을 경우에는 PSC 긴장재(220)의 또 다른 일부(230,사용량 기준)를 구분하여 도 6d와 같이 제2 단부구간(L3) 정착단(530)에 3차로 그 양 단부가 긴장후 정착되도록 할 수 있다.
역시 상기 제 1 단부구간(L3) 및 제 2 단부구간(L4)에 긴장 및 정착되는 PSC 긴장재(220,230)도 모두 직선으로 배치되며 PSC 거더(100)의 하부플랜지(130) 상면에 형성된 제 1,2 정착단(520,530)들에 배치되도록 함을 알 수 있다.
이때 PSC 긴장재(210,220,230)들의 배치에 의하여 소요의 프리스트레스를 도입시킬 때, 최소 피복두께 및 최소간격을 확보하려다 보니 필요한 소요의 프리스트레스를 전부 도입시키지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
통상은 최적의 단면크기를 기준으로 한 장지간용 PSC 거더의 경우에는 PSC 긴장재의 최소 피복두께 및 최소간격을 확보하려다 보니 이와 같이 PSC 긴장재를 추가로 설치해야 하는 경우가 발생하게 된다.
하지만, 상기 양 단부구간(L3,L4)에 PSC 긴장재를 추가로 설치하게 되면 필요한 최소 피복두께 및 최소간격을 확보할 수 없을 수 있고, 무엇보다도 PSC 거더 양 단부에는 과도한 프리스트레스가 도입될 수 있으므로 이러한 프리스트레스 집중으로 인한 단부균열 문제가 발생할 수 있다.
이에 본 발명에서는 도 6e와 같이 상기 최소 피복두께 및 최소간격 확보 및 프리스트레스 집중에 의한 PSC 거더의 양 단부균열 문제를 해결하기 위하여 특히 단부측 구간(L5)에 있어서는 PSC 긴장재(240)를 곡선으로 배치되도록 하였다.
이에 상기 제 2정착단(520)과 제 1 정착단(510) 사이에 제 4 정착단(540)을 형성시키되, 형성 공간의 효율성을 위하여 제 1 정착단(510)과 일체로 서로 대향되도록 설치하고,
상기 제 4 정착단(540)의 단부측 PSC 긴장재(240)는 그 일단부가 고정되고, 타단부는 PSC 거더의 양 단부면 복부(120)에서 긴장후 정착되도록 하게 된다.
이에 상기 단부측 PSC 긴장재(240)에 의하여 도입되는 프리스트레스는 수직 및 수평 분력으로 분산되어 과도한 프리스트레스가 PSC 거더의 양 단부에 집중되지 않도록 함을 알 수 있으며, 최소 피복두께 및 최소간격도 확보할 수 있도록 하게 된다.
나아가, 경우에 따라서는 상기 단부측 구간(L5)에 단부측 PSC 긴장재(240)를 설치하고 제 4 정착단(540)을 설치할 PSC 거더의 상부플랜지 공간여유가 없을 경우가 발생할 수 있다.
이에 본 발명에서는 단부측 구간(L5)에 있어 상기 단부측 PSC 긴장재(240)와 제 4 정착단(540)을 설치 및 형성시키지 않고, PSC 거더(100)의 양 단부에 단면확장부(150)를 형성시키고 상기 제 1,2 단부구간(L3,L4)의 PSC 긴장재(220,230)의 설치량을 충분히 확보하여 소요의 프리스트레스가 도입되도록 하였다.
이에 PSC 거더의 양 단부에 집중되는 프리스트레스는 단면확장부(150)에 의하여 저항되도록 할 수 있고, PSC 긴장재들의 직선배치에 의한 장점을 가질 수 있도록 하게 된다.
이러한 상기 단면확장부(150)는 다음과 같이 형성되게 된다.
이에 도 7a와 같이 PSC 거더의 양 단부에 단면확장부(150) 형태가 사각 구체 형태로 형성시킬 수도 있고,
도 7b와 같이 그 양 단부의 단면확장부(150) 형태가 그 단면 높이가 점증적으로 감소되도록 하는 곡면형태로도 형성이 가능하다.
이러한 단면확장부(150) 형태는 도시되지 않은 다른 형태로도 가능하다.
나아가, 상기 단면확장부(150)의 폭(B)을 도 8과 같이 점증적인 하방확장형으로 형성시킬 수 있다.
도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d, 도 1e 및 도 1f는 종래 거푸집에 의한 PSC 거더의 제작상태도, 완성된 PSC 거더의 부분사시도, 프리캐스트 거더-슬래브, 하프 프리캐스트 거더-슬래브, PSC 거더의 시공횡단면도 및 종래 폐합단면 구조의 거더교 단면도이며,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 하프 및 풀 슬래브 PSC 거더의 단면도이며,
도 3a 및 도 3b는 폐합단면부재를 이용한 하프 슬래브 PSC 거더의 설치사시도이며,
도 4는 폐합단면부재를 이용한 하프 슬래브 PSC 거더교의 실시예에 의한 시공 사시도이며,
도 5는 폐합단면부재를 이용한 풀 슬래브 PSC 거더교의 실시예에 의한 시공 사시도이며,
도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 본 발명에 의한 PSC 긴장재의 전체 및 각 구간의 배치도이며,
도 7a, 도 7b, 도 8은 본 발명에 의한 단면확장부의 설치사시도이다.
<주요 도면부호의 간단한 설명>
100: PSC 거더 110: 상부플랜지
120: 복부 130: 하부플랜지
100a:하프 슬래브 PSC 거더 100b:풀 슬래브 PSC 거더
150: 단면확장부 200,210,220,230,240: PSC 긴장재
500,510,520,530,540: 정착단 300: 폐합단면부재

Claims (7)

  1. 교대, 교각을 포함하는 교량하부구조물을 시공하고, 철근콘크리트 거더에 PSC 강재를 이용하여 프리스트레스를 도입시켜 제작되는 벌브티 방식(전체적으로 I형 단면의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 형성되는 방식)의 PSC 거더 다수를 상기 교량하부구조물에 횡방향으로 이격시켜 병렬 설치하고, 상기 PSC 거더에 슬래브를 설치하는 PSC 거더교 시공방법에 있어서,
    상기 PSC 거더는 PSC 거더의 높이(H)에 더하여 확보해야 하는 슬래브 두께의 절반 이하의 두께(H3)로 하프슬래브부가 더 형성된 하프 슬래브 PSC 거더를 제작한 것을 이용하며,
    상기 하프 슬래브 PSC 거더의 횡방향 구속을 위하여 설치되는 가로보를 대신하여 하프 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이마다 하프 슬래브 PSC 거더의 길이방향으로 연속 또는 이격되어 설치된 폐합단면부재를 설치하며,
    상기 슬래브는 하프 슬래브 PSC 거더의 상부에 슬래브 상부 철근을 추가로 배치한 후 현장타설 콘크리트로 최종 완성되도록 하는 단계를 포함하는 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하프 슬래브 PSC 거더는 하프 슬래브 PSC 거더의 지간에 따라 정해진 단면높이를 전체길이에 걸쳐 유지되도록 하면서, 상기 하프 슬래브 PSC 거더의 양 단부면으로부터 중앙부위로 이격된 위치의 구간(하프 슬래브 PSC 거더 전체 길이를 기준으로 L/10 내지 L/5)에 있어서는 추가로 커진 하프 슬래브 PSC 거더의 단면높이를 가지도록 하여 단면확장부(150)가 더 형성되도록 한 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 폐합단면부재는
    각각의 하프 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이 마다 길이방향으로 연속하여 형성시킨 현장타설 또는 프리캐스트 콘크리트부재로 형성되도록 하거나,
    각각의 하프 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이 마다 길이방향으로 일정한 길이를 가지고 이격되어 다수를 형성시킨 현장타설 또는 프리캐스트 콘크리트부재로 형성되도록 한 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법.
  4. 교대, 교각을 포함하는 교량하부구조물을 시공하고, 철근콘크리트 거더에 PSC 강재를 이용하여 프리스트레스를 도입시켜 제작되는 벌브티 방식(전체적으로 I형 단면의 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지로 형성되는 방식)의 PSC 거더 다수를 상기 교량하부구조물에 횡방향으로 이격시켜 병렬 설치하고, 상기 PSC 거더에 슬래브를 설치하는 PSC 거더교 시공방법에 있어서,
    상기 PSC 거더는 PSC 거더의 높이(H)에 더하여 확보해야 하는 슬래브 두께의 전체 두께(H4)로 풀슬래브부가 더 형성된 풀 슬래브 PSC 거더를 제작한 것을 이용하며,
    상기 풀 슬래브 PSC 거더의 횡방향 구속을 위하여 설치되는 가로보를 대신하여 풀 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이마다 풀 슬래브 PSC 거더의 길이방향으로 연속 또는 이격되어 설치된 폐합단면부재를 설치하는 단계를 포함하는 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 폐합단면부재는
    각각의 풀 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이 마다 길이방향으로 연속하여 형성시킨 현장타설 또는 프리캐스트 콘크리트부재로 형성되도록 하거나,
    각각의 풀 슬래브 PSC 거더의 하부플랜지 사이사이 마다 길이방향으로 일정한 길이를 가지고 이격되어 다수를 형성시킨 현장타설 또는 프리캐스트 콘크리트부재로 형성되도록 한 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 풀 슬래브 PSC 거더는 횡방향 및 길이방향으로 긴장재가 매립 설치되도록 하고 상기 긴장재를 긴장 정착시켜 풀 슬래브 PSC 거더가 서로 압착될 수 있도록 하고,
    상기 풀 슬래브 PSC 거더는 하프 슬래브 PSC 거더의 지간에 따라 정해진 단면높이를 전체길이에 걸쳐 유지되도록 하면서, 상기 풀 슬래브 PSC 거더의 양 단부면으로부터 중앙부위로 이격된 위치의 구간(풀 슬래브 PSC 거더 전체 길이를 기준으로 L/10 내지 L/5)에 있어서는 추가로 커진 풀 슬래브 PSC 거더의 단면높이를 가 지도록 하여 단면확장부(150)가 더 형성되도록 한 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법.
  7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 PSC 거더에 배치되는 PSC 긴장재는
    상기 PSC 긴장재의 일부(210)는 중앙구간(L2)에 걸쳐 직선형태로 배치하되, 상기 PSC 긴장재(210)의 양 단부가 하부플랜지 상부쪽으로 인출되어 돌출된 1차 정착단(510)에서 긴장 후 정착되도록 하고,
    상기 PSC 긴장재의 다른 일부들(220,230)은 제 1,2단부구간(L3,L4)에 걸쳐 직선형태로 배치하되, 상기 PSC 긴장재(220,230)의 양 단부가 하부플랜지 상부쪽으로 인출되어 돌출된 제 2정착단 및 제 3정착단(520,530)에서 긴장 후 정착되도록 하고,
    상기 PSC 긴장재의 나머지 단부측 긴장재(240)는 상기 제 2정착단(520)과 제 1정착단(510) 사이에 위치한 돌출된 4차 정착단(430)에서 일단부가 하부플랜지 상부쪽으로 인출되어 긴장후 정착되도록 하고, 타단부가 PSC 거더의 단부면 복부로 곡선배치되도록 하여 긴장후 정착되도록 하는 단계를 포함하는 슬래브 PSC 거더와 폐합단면부재를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법.
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KR101326170B1 (ko) * 2012-03-23 2013-11-20 한국건설기술연구원 연결부 정착단을 구비한 피에스씨 거더 세그먼트, 이를 이용한 피에스씨 거더 및 모듈러 피에스씨 거더교 시공방법
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