KR20130117635A - Psc i형 거더 - Google Patents

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KR20130117635A
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psc
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upper flange
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노우현
노경범
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우경기술주식회사
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2/00—Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure
    • E01D2/02—Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure of the I-girder type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
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    • E01D2101/24—Concrete
    • E01D2101/26—Concrete reinforced
    • E01D2101/28—Concrete reinforced prestressed

Abstract

본 발명은 PSC I형 거더를 경제성 측면에서 최적화하여 상, 하부플랜지의 폭을 정하고, 거더의 경간장 대비 형고를 결정하여 각 경간에 배치되는 거더의 배치수량을 20∼30% 축소함으로써 경제성을 향상시키도록 한 PSC I형 거더를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PSC I형 거더는 상, 하부플랜지 및 복부로 구성되며, 일정한 경간장을 갖는 도로교 PSC I형 거더에 있어서, 상기 도로교 PSC I형 거더의 경간장은 25m∼50m, PSC I형 거더의 형고는 1.30m∼2.80m, 하부플랜지의 폭은 0.70m∼1.0m, 상부플랜지의 폭은 2.00m∼2.50m로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PSC I형 거더는 상, 하부플랜지 및 복부로 구성되며, 일정한 경간장을 갖는 철도교 PSC I형 거더에 있어서, 상기 철도교 경간장은 25m∼40m, 거더의 형고는 1.80m∼3.50m, 하부플랜지의 폭은 0.70m∼1.0m, 상부플랜지의 폭은 2.00m∼2.50m로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

PSC I형 거더{PSC I Girder}
본 발명은 PSC I형 거더에 관한 것이다.
종래의 PSC I형 거더는 도로교에서 수십 년 동안 사용해 오는 거더로, 거더의 하부플랜지의 폭(ℓ2)은 0.60m~0.72m, 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 0.64m~0.76m, 거더의 경간장(ℓ1)은 25m~35m, 형고(h)는 1.75m~2.20m로 구성된다.
여기서, 상기 상, 하부플랜지의 폭(ℓ3, ℓ2)은 좁으면서 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지의 폭(ℓ3) 비율이 1.07ℓ2~1.06ℓ2로 상부플랜지가 상대적으로 크지 않다.
또한, 상기 거더의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h)는 1/15ℓ1 ~ 1/14ℓ1로 형고(h)가 상당히 높다.
따라서, 거더의 경간장(ℓ1)은 25m~35m로 다양하지 못하여 경제성이 뛰어남에도 불구하고, 다방면에서 탄력적으로 적용되지 못하는 실정이다.
이에, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 외국의 Bulb T형 PSC I형 거더를 우리나라 실정에 맞게 개량한 개량형 PSC I형 거더가 적용되고 있다.
즉, 상기한 개량형 PSC I형 거더는 상, 하부플랜지의 폭이 종래의 일반 PSC I형 거더보다 넓으므로 거더의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h) 비율을 낮추어, 저형고, 장경간의 PSC I형 거더를 구현할 수 있다.
여기서, 상기한 개량형 PSC I형 거더는 하부플랜지의 폭(ℓ2)이 0.90m~1.0m, 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 1.10m~1.20m, 거더의 경간장(ℓ1)은 25m~50m, 형고(h)는 1.10m~2.60m로 상, 하부플랜지의 폭(ℓ3, ℓ2)이 넓으며, 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지의 폭(ℓ3) 비율이 1.20ℓ2~1.33ℓ2로 상부플랜지가 비교적 크며, 거더의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h)가 1/27 ℓ1 ~ 1/19 ℓ1 으로 형고(h)가 전반적으로 낮으며, 거더의 경간장(ℓ1)이 25m~50m로 다양하여 종래의 일반 PSC I형 거더에 비해 저형고, 장경간 거더를 구현하여 다양한 현장조건하에서 탄력적으로 적용되고 있다.
이에, 상기한 개량형 PSC I형 거더는 종래의 PSC I형 거더에 비해 상, 하부플랜지의 폭(ℓ3, ℓ2)을 넓혀서 거더의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h)를 상당히 줄여서 PSC I형 거더의 미관을 증대시키고, 저형고, 장경간화 하므로 종래의 일반 PSC I형 거더가 적용되지 못하였던 경간장 기준 35m~50m 사이에서 경간장 교량이나 강재 교량을 대체하므로 국가예산절감에 기여한 바는 크다고 할 수 있다.
그러나, 종래의 일반 PSC I형 거더와의 경제성 면에서는 상당한 열세를 면치 못하고 있는 실정이다.
즉, 거더의 제작 및 설치 공사비가 종래의 일반 PSC I형 거더에 비해 상당히 고가여서 형고 제약이 없는 현장여건에서는 그 적용성이 뛰어남에도 각 경간당 개량형 PSC I형 거더의 배치수량이 종래의 일반 PSC I형 거더의 배치수량과 동일하여 경제성에서 열세가 되어, 종래의 일반 PSC I형 거더를 대체하지 못하고 있는 실정이다.
이에, 각 경간당 PSC I형 거더의 배치수량을 현재보다 축소하여 가격이 저렴한 종래의 일반 PSC I형 거더의 경제성과 저형고, 장경간화로 현장적용성이 뛰어난 개량형 PSC I형 거더의 적용성을 뛰어넘을 수 있는 공사비가 보다 저렴하면서도 저형고, 장경간화를 구현하여 다양한 현장 조건에 부합할 수 있는 보다 경제적인 도로교 및 철도교 PSC I형 거더의 개발이 필요하다고 할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 문제점은 도로교뿐만 아니라 철도교에 있어서도, 동일하게 적용되는바, 철도교의 종래의 일반 PSC I형 거더는 거더의 형상이 하부플랜지의 폭(ℓ2)이 0.68m, 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 1.00m, 거더의 경간장(ℓ1)은 20m~25m, 형고(h)는 1.85m~2.35m로 하부플랜지의 폭(ℓ2)이 적으며, 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지의 폭(ℓ3) 비율이 1.47ℓ2로 상부플랜지의 비율이 높으나, 상부플랜지의 폭(ℓ3)이 적고, 거더의 경간장(ℓ1) 대비 형고 (h)가 1/11 ℓ1 ~ 1/10 ℓ1 으로 형고(h)가 매우 크며, 거더의 경간장(ℓ1)이 20m~25m로 다양하지 못하다.
이에, 상기한 철도교의 개량형 PSC I형 거더는 하부플랜지의 폭(ℓ2)이 0.90m~1.0m, 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 1.10m~1.79m, 거더의 경간장(ℓ1)은 20m~40m이며, 형고(h)는 1.40m~3.0m로 상, 하부플랜지의 폭(ℓ3, ℓ2)이 넓으며, 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지의 폭(ℓ3) 비율이 1.11ℓ2 ~ 1.79ℓ2 로 상부플랜지가 비교적 크며, 거더의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h)가 1/14 ℓ1 ~ 1/13 ℓ1 으로 형고(h)가 전반적으로 낮으며, 거더의 경간장(ℓ1)이 20m~40m로 다양하여 저형고와 장경간을 이유로 종래의 일반 PSC I형 거더가 적용되지 못하던 구간에 적용되어 가격이 고가인 강합성 거더나 강재 거더를 대체하고 있어, 국가예산을 절감하고 있지만, 각 경간당 개량형 PSC I형 거더의 배치수량이 종래의 일반 PSC I형 거더와 동일하여 종래의 PSC I형 거더보다는 경제성을 해결하지 못하는 단점이 있다.
이에, 각 경간당 종래의 일반 PSC I형 거더보다 거더의 배치수량을 축소시켜, 철도교에서도 공사비가 종래의 일반적인 PSC I형 거더보다도 저렴하면서도 저형고, 장경간화를 구현하는 다양한 조건에 부합할 수 있는 보다 경제적인 철도교 PSC I형 거더의 개발이 필요하다 하겠다.
한편, 일반국도 거더에서 종래의 일반 PSC I형 거더나 개량형 PSC I형 거더는 거더의 배치간격이 2.70m를 기준으로 2차선의 경우는 4거더, 4차선의 경우에는 8거더를 배치하고 있다.
즉, 거더의 배치간격에 따른 거더 배치수량은 종래의 일반 PSC I형 거더나 개량형 PSC I형 거더 모두 상기한 바와 같이 고정적으로 적용되므로 새로운 PSC I형 거더의 개발에 의해 경제성을 향상시키는 그 효과는 매우 미미한 실정이다.
아무리 PSC I형 거더의 성능을 향상시켜 경제성을 제고시키더라도 종래의 일반 PSC I형 거더의 경제성 수준을 뛰어넘지 못하고, 개량형 PSC I형 거더 기준에서만 2∼3% 수준의 경제성은 향상되지만, 그 이상은 불가한 것이 현실이다.
이에 PSC I형 거더의 획기적인 개선에 의해 PSC I형 거더의 배치간격을 대폭 확대하여, 거더의 배치 수량을 줄이는 방법만이 종래의 PSC I형 거더보다 상당한 수준의 경제성 향상을 도모할 수 있다고 하겠다.
또한, 철도교에서는 PSC I형 거더의 배치간격을 대폭 확대하여 단선 교량에서는 3거더에서 2거더를 배치하고, 복선 교량에서는 5거더에서 4거더를 배치하면 상당한 수준의 경제성을 증대시킬 수 있다.
즉, 철도교에서도 도로교에서와 같이 PSC I형 거더를 최적화하면 경제성 증가가 가능하다 하겠다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, PSC I형 거더를 경제성 측면에서 최적화하여 상, 하부플랜지의 폭을 정하고, 거더의 경간장 대비 형고를 결정하여 각 경간에 배치되는 거더의 배치수량을 20∼30% 축소함으로써 경제성을 향상시키도록 한 PSC I형 거더를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PSC I형 거더는 상, 하부플랜지 및 복부로 구성되며, 일정한 경간장을 갖는 도로교 PSC I형 거더에 있어서, 상기 도로교 PSC I형 거더의 경간장은 25m∼50m, PSC I형 거더의 형고는 1.30m∼2.80m, 하부플랜지의 폭은 0.70m∼1.0m, 상부플랜지의 폭은 2.00m∼2.50m로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PSC I형 거더는 상, 하부플랜지 및 복부로 구성되며, 일정한 경간장을 갖는 철도교 PSC I형 거더에 있어서, 상기 철도교 경간장은 25m∼40m, 거더의 형고는 1.80m∼3.50m, 하부플랜지의 폭은 0.70m∼1.0m, 상부플랜지의 폭은 2.00m∼2.50m로 구성됨을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 PSC I형 거더는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에 따른 도로교의 PSC I형 거더에 있어서는, 거더의 경간장(ℓ1)을 25m~50m로 하여 거더의 형고(h)는 거더의 경간장(ℓ1) 대비 거더의 형고(h)는 1/21ℓ1∼1/17ℓ1 로 구축하고, 거더의 하부플랜지의 폭(ℓ2)은 0.70m ∼1.0m로 하여 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 거더의 상부플랜지의 폭(ℓ3) 비율은 2.00ℓ2∼3.57 ℓ2 로 하면 경제성이 가장 최적화된 PSC I형 거더를 구현할 수 있어, 거더의 배치간격을 기존 2.70m 수준에서 3.80m 수준으로 확대가 가능하므로 각 경간당 PSC I형 거더의 배치수량을 20% 이상 축소할 수 있어 공사비를 많이 절감할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 본 발명의 철도교 PSC I형 거더에 있어서는, 거더의 경간장(ℓ1)을 최소 20m∼최대 40m로 하여 거더의 형고(h)는 거더의 경간장(ℓ1)에 따라 1.80m∼3.50m로 하면서 거더의 경간장(ℓ1) 대비 거더의 형고(h) 비율은 1/12ℓ1∼ 1/11ℓ1 로 구축하고, 거더의 하부플랜지의 폭(ℓ2 )은 0.70m~1.00m로 하여 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 거더의 상부플랜지의 폭(ℓ3) 비율은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2 로 하면 PSC I형 거더를 구현할 수 있어, 거더의 배치간격을 종래의 2.0m 수준에서 2.50m 수준으로 확대가 가능하므로 각 경간당 PSC I형 거더의 배치수량을 20% 이상 축소할 수 있어 공사비를 많이 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도로교용 PSC I형 거더를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 도로교용 PSC I형 거더를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 철도교용 PSC I형 거더를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 철도교용 PSC I형 거더를 도시한 정면도.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[도로교]
도 1은 본 발명에 따른 도로교용 PSC I형 거더를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 도로교용 PSC I형 거더를 도시한 정면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PSC I형 거더(HG)는 상, 하부플랜지(10, 20) 및 복부(30)로 구성되며, 일정한 경간장(ℓ1)을 갖는 도로교 PSC I형 거더(HG)에 있어서, 상기 도로교 PSC I형 거더(HG)의 경간장(ℓ1)은 25m∼50m, PSC I형 거더(HG)의 형고(h)는 1.30m∼2.80m, 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)은 0.70m∼1.0m, 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)은 2.00m∼2.50m로 구성된다.
또한, 상기 도로교 PSC I형 거더(HG)의 경간장(ℓ1) 대비 도로교 PSC I형 거더(HG)의 형고(h)는 1/21ℓ1∼1/17ℓ1 로 구성된다.
그리고, 상기 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2 로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 PSC I형 거더(HG)는 도로교에 있어서 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3) 비율은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2로 하고, 거더(HG)의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h) 비율은 1/21ℓ1∼ 1/17ℓ1으로 하면, 거더(HG)의 경간장(ℓ1 )25m~50m 수준에서는 거더(HG)의 간격을 대폭 확대(종래 2.70m -> 개선 3.80m)할 수 있어, 거더(HG)의 종래 배치수량이 2차선에서는 4거더에서 3거더로 배치가능하고, 4차선에서는 8거더에서 6거더로 배치가 가능한 최적단면의 구성을 구현할 수 있어, PSC I형 거더(HG) 공사비에서 20% 수준 이상의 공사비를 절감할 수 있다.
즉, 도로교에서 일반국도 기준으로 2차선 교량에서는 종래의 4거더에서 3거더로 배치하고, 4차선 교량에서는 8거더에서 6거더를 배치하면 상당한 수준의 경제성을 증대시킬 수 있다.
이를 위해 PSC I형 거더(HG) 단면을 경제성 측면에서 최적화하여 상, 하부플랜지(10, 20)의 폭(ℓ3, ℓ2)을 정하고, 거더(HG)의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h)를 결정하면 각 경간당 거더의 배치수량을 축소할 수 있는 가장 경제적인 거더를 구성할 수 있다.
배치간격을 종래의 기준인 2.70m를 뛰어넘어 3.80m 이상으로 하면 2차선에서는 4거더에서 3거더로 4차선에서는 8거더에서 6거더로 배치할 수 있으므로 최소 20% 수준 이상의 경제성이 증대되는 결과를 볼 수 있다.
도로교에 있어서의 구체적인 PSC I형 거더의 범위
도로교에서는 PSC I형 거더(HG)의 상, 하부플랜지(10, 20)의 폭(ℓ3, ℓ2) 및 거더(HG)의 경간장(ℓ1)과 형고(h)를 결정함에 있어서,
상, 하부플랜지(10, 20)의 폭(ℓ3, ℓ2)은
하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)을 0.70m ∼1.0m로 정하고,
상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)을 2.00m∼2.50m로 정하여,
상기 범위 내에서 수치가 결정된 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)을 기준으로 하여 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2의 비율에 의거 산출된 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)을 선택하여 상기 기준으로 정한 범위 내의 수치로 상, 하부플랜지(10, 20)의 폭(ℓ3, ℓ2)을 결정한다.
거더(HG)의 경간장(ℓ1)과 형고(h)는
거더(HG)의 경간장(ℓ1)은 25m∼50m로 정하고,
형고(h)는 1.30m∼2.80m로 정하여
상기 범위 내에서 수치가 결정된 거더(HG)의 경간장(ℓ1)을 기준으로 하여 형고(h)는 1/21 ℓ1∼1/17 ℓ1의 비율에 의거 산출된 형고(h)를 선택하여 상기 기준으로 정한 범위 내의 수치로 거더(HG)의 경간장(ℓ1)과 형고(h)를 결정한다.
1. PSC I형 거더 단면 비교
Figure pat00001

2. 상, 하부플랜지 폭 및 경간, 형고표
① 도로교에서 PSC I형 거더의 상하부플랜지의 폭 및 형고표
(1) 상, 하부플랜지의 폭
Figure pat00002

(2) 거더의 경간장 및 형고
Figure pat00003
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 PSC I형 거더는 도로교의 PSC I형 거더(HG)에 있어서는 상기 거더(HG)의 경간장(ℓ1)을 25m~50m로 하여 거더(HG)의 형고(h)는 거더(HG)의 경간장(ℓ1) 대비 거더(HG)의 형고(h) 비율은 1/21ℓ1∼1/17ℓ1로 구축하고, 거더(HG)의 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)은 0.70m∼1.0m로 하여 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2) 대비 거더(HG)의 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3) 비율은 ℓ3 = 2.00ℓ2∼3.57 ℓ2로 하면 경제성이 가장 최적화된 PSC I형 거더를 구현할 수 있어, 거더의 배치간격을 기존 2.70m 수준에서 3.80m 수준으로 확대가 가능하므로 각 경간당 PSC I형 거더(HG)의 배치수량을 20% 이상 축소할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 PSC I형 거더의 상부플랜지를 거더의 거동특성(모멘트의 변화)를 고려하여 압축력이 큰 부분에는 상부플랜지의 두께를 증대시키거나 상부플랜지의 폭을 확대시키거나 하부플랜지의 폭을 축소시키면 압축력이 증대되어 거더의 강성이 증대되므로 거더의 경고를 줄이거나 경간장을 늘릴 수 있으며, 동일 형고나 경간장에서는 배치간격을 늘릴 수 있으므로 각 경간에 설치되는 거더의 수량을 줄여 기존의 PSC I형 거더에 비해 공사비의 증가없이 거더의 효율성을 증대시켜 경제성을 많이 향상시킬 수 있다.
즉, 거더의 압축력이 큰 상부플랜지 중앙부 일정구간을 다른 구간보다 상부플랜지의 두께를 더 두껍게 하거나 상부플랜지의 폭을 확대시키고, 하부플랜지의 폭을 감소시키면 중앙부에 압축응력이 증대되어 거더의 효율성이 증대된다.
상부플랜지를 모멘트도에 의거하여 압축력이 크게 작용하는 구간에 상부플랜지의 콘크리트 단면을 증대시키고, 상부플랜지의 폭을 증대시키며, 하부플랜지의 폭을 감소시키는 것이다.
상기한 상부플랜지의 단면을 증대시키는 방법은
① PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 상면두께와 하면두께를 증대시켜 전체적인 단면두께(t)가 증대시키는 방법과,
② PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상면두께(t1)를 증대시키는 방법과,
③ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 하면두께(t2)를 증대시키는 방법과,
④ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)을 확대시키는 방법과,
⑤ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 전체두께(t)를 증가시킴과 동시에 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)을 축소시키는 방법과,
⑥ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 전체두께(t)중 상면두께(t1)를 증가시킴과 동시에 하부플랜지의 폭을 축소시키는 방법과,
⑦ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 전체두께(t)중 하면두께(t2)를 증가시킴과 동시에 하부플랜지의 폭을 축소시키는 것이다.
이와 같은 방법은 가격이 저렴한 콘크리트를 사용하므로 공사비의 증가가 미미하지만 압축재료인 콘크리트의 단면증대로 효율성을 대폭 증대시킬 수 있다.
[철도교]
도 3은 본 발명에 따른 철도교용 PSC I형 거더를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 철도교용 PSC I형 거더를 도시한 정면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PSC I형 거더(RG)는 철도교 PSC I형 거더에 있어서, 상, 하부플랜지(10, 20) 및 복부(30)로 구성되며, 일정한 경간장(ℓ1)을 갖는 철도교 PSC I형 거더(RG)에 있어서, 상기 철도교 경간장(ℓ1)은 25m∼40m, 거더의 형고(h)는 1.80m∼3.50m, 하부플랜지의 폭(ℓ2)은 0.70m∼1.0m, 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 2.00m∼2.50m로 구성된다.
또한, 상기 철도교 PSC I형 거더(G)의 경간장(ℓ1) 대비 철도교 PSC I형 거더(G)의 형고(h)는 1/12ℓ1∼1/11ℓ1로 구성된다.
그리고, 상기 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 PSC I형 거더는 철도교에 있어서는 하부플랜지(ℓ2) 대비 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2 으로 하고, 거더의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h) 는 1/12 ℓ1∼ 1/11 ℓ1으로 하면, 거더의 경간장(ℓ1) 25m~40m에서는 거더의 배치간격을 대폭 확대(종래 2.00m -> 개선 2.50m)할 수 있어, 거더의 배치수량이 단선에서는 3거더에서 2거더로 배치 가능하고, 복선에서는 5거더에서 4거더로 배치가 가능한 최적단면의 구성을 구현할 수 있어, PSC I형 거더 공사비에서 20% 수준 이상의 공사비를 절감할 수 있다.
즉, 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)을 대폭 증대시키고, 거더의 경간장(ℓ1) 대비 형고(h)를 최적화하면 저형고, 장경간 거더에서도 PSC I형 거더의 단면력을 증대시켜 거더의 배치간격을 종래의 현재 기술보다도 대폭 늘릴 수 있기 때문에 경제성을 상당히 제고시킬 수 있는 것이다.
철도교에 있어서의 구체적인 PSC I형 거더의 범위
철도교에서는 PSC I형 거더의 상, 하부플랜지의 폭(ℓ3, ℓ2) 및 거더의 경간장(ℓ1)과 형고(h)를 결정함에 있어서,
상, 하부플랜지(10, 20)의 폭(ℓ3, ℓ2)은
하부플랜지의 폭(ℓ2)을 0.70m ∼1.0m로 정하고,
상부플랜지의 폭(ℓ3)을 2.00m∼2.50m로 정하여,
상기 범위 내에서 수치가 결정된 하부플랜지의 폭(ℓ2)을 기준으로 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2에 의거 산출된 상부플랜지의 폭(ℓ3)을 선택하여 상기 기준으로 정한 범위 내의 수치로 상, 하부플랜지의 폭(ℓ3, ℓ2)을 결정한다.
거더의 경간장(ℓ1)과 형고(h)는
거더의 경간장(ℓ1)은 20m∼50m로 정하고,
형고(h)는 1.80m∼3.50m로 정하여
상기 범위 내에서 수치가 결정된 거더의 경간장(ℓ1)을 기준으로 형고(h)는 1/12ℓ1∼1/11ℓ1에 의거 산출된 형고(h)를 선택하여 상기 기준으로 정한 범위 내의 수치로 거더의 경간장(ℓ1)과 형고(h)를 결정한다.
2. 철도교에서의 PSC I형 거더의 상, 하부플랜지 폭 및 형고표
(1) 상, 하부플랜지 폭
Figure pat00004
(2) 거더의 경간장 및 형고
Figure pat00005
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 PSC I형 거더는 철도교 PSC I형 거더에 있어서는, 거더의 경간장(ℓ1)을 20m∼40m로 하여 거더의 형고(h)는 거더의 경간장(ℓ1)에 따라 1.80m∼3.50m로 하면서 거더의 경간장(ℓ1) 대비 거더의 형고(h)는 1/12ℓ1∼ 1/11ℓ1 로 구축하고, 거더의 하부플랜지의 폭(ℓ2)은 0.70m~1.00m로 하여 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 거더의 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2로 하면 PSC I형 거더를 구현할 수 있어 거더의 배치간격을 종래의 2.0m 수준에서 2.50m 수준으로 확대가 가능하므로 각 경간당 PSC I형 거더의 배치수량을 20% 이상 축소할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 PSC I형 거더의 상부플랜지를 거더의 거동특성(모멘트의 변화)를 고려하여 압축력이 큰 부분에는 상부플랜지의 두께를 증대시키거나 상부플랜지의 폭을 확대시키거나 하부플랜지의 폭을 축소시키면 압축력이 증대되어 거더의 강성이 증대되므로 거더의 경고를 줄이거나 경간장을 늘릴 수 있으며, 동일 형고나 경간장에서는 배치간격을 늘릴 수 있으므로 각 경간에 설치되는 거더의 수량을 줄여 기존의 PSC I형 거더에 비해 공사비의 증가없이 거더의 효율성을 증대시켜 경제성을 많이 향상시킬 수 있다.
즉, 거더의 압축력이 큰 상부플랜지 중앙부 일정구간을 다른 구간보다 상부플랜지의 두께를 더 두껍게 하거나 상부플랜지의 폭을 확대시키고, 하부플랜지의 폭을 감소시키면 중앙부에 압축응력이 증대되어 거더의 효율성이 증대된다.
상부플랜지를 모멘트도에 의거하여 압축력이 크게 작용하는 구간에 상부플랜지의 콘크리트 단면을 증대시키고, 상부플랜지의 폭을 증대시키며, 하부플랜지의 폭을 감소시키는 것이다.
상기한 상부플랜지의 단면을 증대시키는 방법은
① PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 상면두께와 하면두께를 증대시켜 전체적인 단면두께(t)가 증대시키는 방법과,
② PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상면두께(t1)를 증대시키는 방법과,
③ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 하면두께(t2)를 증대시키는 방법과,
④ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)을 확대시키는 방법과,
⑤ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 전체두께(t)를 증가시킴과 동시에 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)을 축소시키는 방법과,
⑥ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 전체두께(t)중 상면두께(t1)를 증가시킴과 동시에 하부플랜지의 폭을 축소시키는 방법과,
⑦ PSC I형 거더의 상부플랜지 중앙부 일정구간의 상부플랜지(10)의 전체두께(t)중 하면두께(t2)를 증가시킴과 동시에 하부플랜지의 폭을 축소시키는 것이다.
이와 같은 방법은 가격이 저렴한 콘크리트를 사용하므로 공사비의 증가가 미미하지만 압축재료인 콘크리트의 단면증대로 효율성을 대폭 증대시킬 수 있다.
10: 상부플랜지 20: 하부플랜지
30: 복부 h: 형고
ℓ1: 거더의 경간장 ℓ2: 하부플랜지의 폭
ℓ3 : 상부플랜지의 폭 t: 상부플랜지 전체 두께
t1: 상부플랜지 상면두께 t2: 상부플랜지 하면두께
HG: 도로교 RG: 철도교

Claims (8)

  1. 상, 하부플랜지(10, 20) 및 복부(30)로 구성되며, 일정한 경간장(ℓ1)을 갖는 도로교 PSC I형 거더(HG)에 있어서,
    상기 도로교 PSC I형 거더(HG)의 경간장(ℓ1)은 25m∼50m, PSC I형 거더(HG)의 형고(h)는 1.30m∼2.80m, 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)은 0.70m∼1.0m, 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)은 2.00m∼2.50m로 구성됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도로교 PSC I형 거더(HG)의 경간장(ℓ1) 대비 도로교 PSC I형 거더(HG)의 형고(h)는 1/21ℓ1∼1/17ℓ1 로 구성되고, 상기 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지(10)의 폭(ℓ3)은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2 로 구성됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부플랜지(10)의 일정구간은 상부플랜지(10)의 전체두께(t)가 증대되거나 상면두께(t1)만 증가되거나 하면두께(t2)만 증대됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부플랜지(10)의 일정구간은 상부플랜지(10)의 전체두께(t)가 증대됨과 동시에 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)이 축소되거나,
    상부플랜지(10)의 상면두께(t1)가 증대됨과 동시에 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)이 축소되거나,
    상부플랜지(10)의 하면두께(t2)가 증대됨과 동시에 하부플랜지(20)의 폭(ℓ2)이 축소됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더.
  5. 상, 하부플랜지(10, 20) 및 복부(30)로 구성되며, 일정한 경간장(ℓ1)을 갖는 철도교 PSC I형 거더(RG)에 있어서,
    상기 철도교 경간장(ℓ1)은 25m∼40m, 거더의 형고(h)는 1.80m∼3.50m, 하부플랜지의 폭(ℓ2)은 0.70m∼1.0m, 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 2.00m∼2.50m로 구성됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 철도교 PSC I형 거더(G)의 경간장(ℓ1) 대비 철도교 PSC I형 거더(G)의 형고(h)는 1/12ℓ1∼1/11ℓ1로 구성되고, 상기 하부플랜지의 폭(ℓ2) 대비 상부플랜지의 폭(ℓ3)은 2.00ℓ2∼3.57ℓ2로 구성됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 상부플랜지(10)의 일정구간은 상부플랜지(10)의 전체두께(t)가 증대되거나, 상면두께(t1)만 증대되거나, 하면두께(t2)만 증대됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더.
  8. 제11항에 있어서,
    상기 상부플랜지(10)의 일정구간은 전체두께(t)가 증가됨과 동시에 하부플랜지의 폭(ℓ2)이 축소되거나,
    상기 상부플랜지의 일정구간은 상부플랜지의 전체두께(t)중 상면두께(t1)가 증가됨과 동시에 하부플랜지의 폭(ℓ2)이 축소되거나,
    상기 상부플랜지의 일정구간은 상부플랜지의 전체두께(t)중 하면두께(t2)가 증가됨과 동시에 하부플랜지의 폭이 축소됨을 특징으로 하는 PSC I형 거더.
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