KR20140012805A

KR20140012805A - 바이프리스트레스트 콘크리트 유형 거더의 제작방법 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR20140012805A
Application number: KR1020120079796A
Authority: KR
Inventors: 김찬녕; 박용찬
Original assignee: 김찬녕
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-04
Also published as: KR101401467B1

Abstract

본 발명은 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로 오픈된 상부슬래브 대신에 PC강봉을 복부 상단콘크리트 단면내에 매립 시공하여 압축 프리스트레스트를 도입함으로써 오픈된 상부슬래브 역할을 PC강봉이 대신하도록 제작하여 가설하는 방법이다. 이때 U형 거더 내부에 중공을 형성시키기 위하여 복부 상단 내측에 돌출된 정착철근이 있는 프리캐스트 거푸집을 설치하고 프리캐스트 거푸집 상부에 철근을 조립하고 콘크리트를 타설하여 프리캐스트 거푸집과 일체가 되도록 상부슬래브를 형성하여 제작하는 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

Description

바이프리스트레스트 콘크리트 유형 거더의 제작방법 및 그 시공방법{The bi-prestressed concrete U-type girder and its construction method}

본 발명은 오픈된 상부슬래브 대신에 PC강봉을 콘크리트 단면에 매립 시공하여 프리스트레스트를 도입함으로써 오픈된 상부슬래브의 역할을 PC강봉이 대체하도록 제작하는 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로 가설시 거더의 중량을 경감시킨 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더를 제작하여 교각 또는 교대에 설치하여 교량을 시공하는 방법에 관한 것이다. 이때, 오픈된 상부슬래브를 대체한 PC강봉이 압축응력을 부담토록 프리스트레스트를 도입하고, U형 거더에 상부슬래브를 형성하여 내부중공이 형성되도록 돌출된 철근이 있는 프리캐스트 거푸집을 U형 거더 상면에 설치한 후에 상부슬래브 철근을 조립하고 콘크리트를 타설하여 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

종래의 중공 박스단면을 갖는 U형 거더는 도 1과 같이 내부거푸집(10)을 설치하여 중공단면을 형성하는 구조를 가지도록 되어 있어 거더의 비틀림 강성이 커 곡선교에 유리하다. 그러나, 중공단면으로 제작시 거더 자중이 커 대용량의 가설장비가 필요하게 되어 자중을 경감시켜 제작할 수 있는 상부슬래브를 후 타설하는 방법을 사용하기도 한다. 이때, 상부슬래브를 설치하기 위해서는 내부거푸집(10)이 필요하게 되며, 단면이 큰 경우 내부거푸집(10)을 지점의 개구부로 반출하여 제작이 가능하나 중소형 단면의 경우 단부 지점부로 내부거푸집(10)의 반출이 어렵게 된다. 이럴 경우 내부거푸집(10) 대신에 스티로폴(50)을 사용하고 콘크리트를 타설하여 구조물과 함께 영구히 매립하여 상부슬래브를 제작하기도 한다. 이때, U형 거더 내부에 영구히 매립한 스티로폴(50)은 콘크리트 타설 중에 위로 부상하는 일이 발생하게 되어 콘크리트의 피복을 일정하게 유지하기가 어려워 구조물의 품질관리가 어렵고 스티로폴(50) 매립에 따른 단면가공과 구조물의 제작비용이 많이 소요되며 가설시 확폭 플랜지를 가지고 있어 정밀한 거치작업과 대용량의 가설장비가 요구되는 단점을 가지고 있다. 또한, 내부거푸집 대용으로 프리캐스트 거푸집(20)을 이용하여 상부슬래브를 형성하는 방법이 사용되기도 하나 가설시 휨강성이 작아 가설후 반드시 2차 긴장작업으로 프리스트레스트를 도입해야 하며, 이때 교각 코핑 상단에서의 고소 작업으로 작업자의 안전이 미흡하고, 일반적인 프리캐스트 거푸집(20)은 구조물과의 결속력이 다소 부족한 단점이 있다.

따라서, 이러한 단점들을 극복하고 상부슬래브(300)를 대신하여 단면효율을 극대화하기 위해 PC강봉(400)을 복부상면에 매립 시공하고, 부착력을 강화시킨 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 상부슬래브(300) 철근과 결속시켜 콘크리트를 타설하고 양생과정을 거쳐 중공단면의 U형 거더(500)를 제작할 수 있어, 경량 거더 제작으로 중소규모의 가설장비의 사용이 가능하고, 공기단축과 가설시 횡좌굴 안전성이 우수하고, 경제적인 저형고의 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법을 제공하고자 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,

오픈된 상부슬래브(300) 대신에 PC강봉(400)을 U형 거더 복부의 상면에 매립 시공하여 프리스트레스트를 도입함으로써 U형 단면의 강성을 보강하고, 가설시 U형 거더 상연에 발생하는 압축력을 PC강봉(400)이 부담토록 하는 것이다.

또한, 교대나 교각 위에 거치된 U형 거더의 상면에 상부슬래브(300)를 시공하기 위하여 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 제작하여 U형 거더 상면에 거치시키고 상부슬래브 철근을 조립하여 콘크리트를 타설하고 양생하여 중공단면의 U형 거더를 제작하는 것이다.

이때, U형 거더 복부의 상면에 PC강봉(410)을 설치하고 프리스트레스트를 도입함으로써 단면보강 효과와 돌출된 철근이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 적용하여 일체화가 가능한 상부슬래브(300)를 제작함으로써 비틀림에 대한 저항성이 우수하고, 경제적인 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더(500)의 제작방법 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

오픈된 상부슬래브(300)가 없는 단면에 설치된 압축용 PC강봉(400)이 상부슬래브 단면을 대신하는 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법으로 U형 거더 상면에 PC강봉(400)을 압입 정착시켜 프리스트레스트를 도입하고, 중공단면의 U형 거더를 제작하기 위하여 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 제작하여 U형 거더 복부상면에 설치하고 상부슬래브 철근을 조립하고 콘크리트를 타설하여, 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더(500)를 제작하는 것이다.

이때, 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더를 제작하기 위하여 외측거푸집과 하부거푸집 시스템(100)을 지면에 설치하고 하부슬래브 철근과 복부철근을 조립하는 단계와;

PC강봉을 U형 거더 상면에 설치하고 PC강선(410)을 U형거더 복부와 하부슬래브 내에 설치하여 철근과 결속시킨 후 측벽용 내부거푸집(110)을 설치하고, 콘크리트를 타설하여 양생시키는 단계;와

양생 후 PC강선(410)과 PC강봉(400)에 프리스트레스트를 도입하는 단계;와

U형 거더를 교량 하부구조물에 거치시키고, U형 거더 복부상면에 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 설치하여 콘크리트를 타설하여 상부슬래브(300)를 형성하는 단계;를

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법 및 이를 이용한 시공방법을 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면,

오픈된 상부슬래브(300) 대신에 PC강봉(400)을 U형 거더 복부 상면에 매립 시공하여 프리스트레스를 도입하여 U형 단면의 강성을 증가시키고, 가설시 U형 거더 상연에 발생하는 압축응력을 PC강봉(400)이 부담토록 하여 저형고의 U형 거더의 제작이 가능하고, 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집을 제작하여 상부슬래브(300)를 형성하여 중공단면의 U형 거더의 제작방법을 제공하는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

본 발명에 있어 오픈된 상부슬래브를 PC강봉(400)이 대체하여 단면강성이 증가한 저형고 U형 거더의 제작으로 거더 중량의 경량화와 단면강성 증가로 가설시 횡좌굴 안전성이 향상되며 시공성 개선과 공기단축으로 경제적인 교량시공이 가능하고 효율적인 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서는 오픈된 상부슬래브를 PC강봉(400)이 대체하고 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 이용하여 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법과 이를 이용한 시공방법을 제공함으로써 저형고의 U형 거더의 제작으로 구조물의 가설 안전성과 시공성을 크게 향상시킬 수 있으며 또한, 본 발명으로 공사비의 절감과 공기단축 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더에 PC강선(410)과 PC강봉(400)이 설치되고 정착철근(20a)이 돌출된 프리캐스트 거푸집(20)이 합성된 사시도이다.
본 실시예에 따른 상기 U형 거더의 복부 상면에 오픈된 상부슬래브(300)를 대신하는 PC강봉(400)을 소요 갯수 만큼 설치하고, 블록아웃 단면(450)에 정착구(440)를 설치하고 PC강봉(400)에 프리스트레스트를 도입하여 U형 거더를 제작하는 것이다. 또한, 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 복부 상면에 거치하여 철근을 조립하고 콘크리트를 타설하여 상부슬래브(300)을 형성한 중공단면의 U형 거더를 제작하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기존공법의 제작방법을 설명하기 위한 내부거치집이 설치된 도면이며,
도 2는 기존의 두 번째 제작방법을 설명하기 위한 도면으로 내부 거푸집대신에 스티로폴(50)을 가공 매립하여 제작하는 단계를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작도를 도시한 사시도이고,
도 4 내지 도 9는 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법 및 이를 이용한 시공방법을 설명한 도면으로 PC강선(410)과 PC강봉(400)을 설치하여 프리스트레스트를 도입하고 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 이용한 상부슬래브를 형성하여 중공단면의 저형고 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 오픈된 상부슬래브(300) 단면을 대체하는 PC강봉(400)을 U형거더 상면에 설치하고 PC강선(410)을 U형 거더 복부와 하부슬래브 단면에 설치하고, 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 이용하여 상부슬래브를 형성하여 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법과 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 도 4는 지면에 하부거푸집과 측벽용 외부거푸집 시스템(100)을 설치하고 바닥 철근과 복부철근을 조립하는 단계;와

도 5는 U형거더의 복부와 하부슬래브 단면에 PC강선(410)과 PC강봉(400)을 설치하여 철근에 고정시켜 간격을 유지시킨 후 내부에 중공을 형성시키기 위한 내부거푸집(110)을 설치하고, 콘크리트를 타설하여 프리스트레스트를 도입하는 단계;와

제작 완료된 U형 거더를 교량하부구조물에 설치한 뒤 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 설치하고 상부슬래브 철근을 조립하여 콘크리트를 타설하고 상부슬래브(300)를 형성하는 단계;를

포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저형고 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법을 제공한다. 이때, 상부 슬래브 단면은 가설전 지상에서 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 U형 거더 복부상면에 거치하고 상부슬래브 철근을 조립하여 중공단면의 U형 거더를 제작하고 교대나 교각위에 가설하여 시공할 수도 있다.

본 발명의 오픈된 상부슬래브(300)를 PC강봉(400)이 대체하도록 U형 거더 상면의 블록아웃 단면(450)에 PC강봉(400)과 정착구(440)를 설치하고, 시공단계에 따라 PC강봉에 프리스트레스트를 단계별로 도입하여 경제적인 저형고 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법을 제공한다.

도 3 내지 도 9는 본 발명에 따른 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법에 관한 것으로 본 발명의 실시예에 따른 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법을 설명하기 위한 바람직한 실시예를 첨부도면을 기준으로 상세히 설명한다.

본 발명은 오픈된 상부플랜지를 PC강봉(400)이 대체하도록 제작되고 내부에 중공이 형성되도록 제작된 교량용 저형고의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법에 있어서,

측벽용 외부거푸집과 바닥 거푸집을 포함하는 거푸집시스템(100)을 설치하고, 바닥거푸집 상면에 하부슬래브 및 측벽용 철근을 배치하는 단계;와

복부철근의 상단부에 블록아웃 단면(450)의 내부에 PC강봉 정착구(440)를 설치하고, PC강봉(400)과 PC강선(410)을 복부철근 내부에 고정시켜 설치하는 단계;와

U형의 내부공간을 형성시키기 위한 측벽용 내부거푸집(110)을 설치하고 하부슬래브와 측벽용 콘크리트를 타설하는 단계;를

포함하는 U형 거더 제작방법에 의하여 완성된 U형 거더를 교량 하부구조물에 설치한 후 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 설치하여 상부슬래브(300)를 형성시키는 단계;를 포함하여 구성된다.

이때, U형 거더의 하부슬래브와 복부에 배치된 쉬스관에 강선을 삽입하여 PC강선의 인장작업을 실시하여 U형 거더에 프리스트레스트를 도입하고 복부상면에 블록아웃(450)된 단면형상에 설치된 정착구와 콘크리트 속에 매입된 PC강봉에 압축 프리스트레스트를 도입하고 그라우팅작업과 블록아웃(450)된 단면에 무수축 콘크리트를 채워 영구히 매립하여 U형 거더의 제작을 완료하게 된다.

또한, 긴 캔틸레버(350)가 형성된 U형 거더의 제작이 가능하며, 효과적으로 캔틸레버 길이를 제작하기 위하여 외측 거더에 타이바(210)를 삽입하고 캔틸레버 콘크리트 타설용 거푸집 시스템(200)을 설치하여 긴 캔틸레버의 중공단면을 갖는 U형 거더의 제작이 가능하다.

또한, U형 거더를 거치시키고 상부슬래브를 형성시키기 전에 내부단면에 설치된 외부강선 관통 홀이 있는 방향전환 블록(420)에 외부강선을 삽입하여 2차 프리스트레스트를 도입하여 연속화된 U형 거더의 제작도 가능한 것이다.

또한, 도 4와 같은 프리텐션방식을 도입하기 위하여 프리텐션 제작장 시스템(30)을 적용하여 정착구와 쉬스관의 설치가 필요하지 않으며, 프리스트레스트를 도입한 후에 그라우팅작업을 하지 않아 품질관리가 용이하고, 효과적으로 경제적인 거더를 제작할 수 있다. 이때 프리텐션을 도입하기 위하여 도 4와 같이 반력대(340)와 프리텐션 강선지지대(310)와 디프리스트레스트 유압잭(320)을 설치하여 강선절단에 따른 콘크리트 단면의 손상을 방지하여 U형 거더를 제작할 수 있다.

또한, 도 8과 같은 방호벽(330) 하면이 슬래브하단에 돌출되게 제작하고 방호벽 폭이 슬래브 끝단과 일치하게 시공 할 수 있는 방호벽 제작거푸집 시스템(350)을 도입하여 상부슬래브(300)와 일체화된 방호벽(330)을 제작할 수도 있다.

또한, 가로보(510)를 제작장에서 거더와 같이 제작함으로써 가설후 가로보내에 매립 시공한 쉬스관에 횡방향 PC강선(310)을 삽입하고, 프리스트레스트를 도입하여 일체화 시킴으로서 시공을 단순화한 U형 거더를 제작할 수 도 있다.

상기와 같은 구조에서 본 발명의 실시예에 의해 제작된 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 역학적 원리를 살펴보면, 오픈된 상부슬래브를 대체할 수 있는 PC강봉(400)을 복부콘크리트 상면에 매립 정착시켜 시공함으로써 U형 거더의 형고를 저감시켜 경제적인 교량가설이 가능하고, 돌출된 정착철근(20a)이 있는 프리캐스트 거푸집(20)을 사용하여 상부슬래브(300)를 형성하여 중공단면의 U형 거더를 효과적으로 제작할 수 있어 공기 단축이 가능하며 중소 규모의 가설장비로 U형 거더의 제작이 가능하게 되어 시공성이 개선된다.

또한, 압축부 상연에 설치된 PC강봉(400)에 프리스트레스트를 도입함으로써 저형고의 거더 제작이 가능하여 구조 효율성을 극대화할 수 있는 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더(500)의 제작이 가능하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 논함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하였으나 이와 같은 특정 실시예 에만 한정된 것이 아니며, 특허의 청구범위와 발명의 상세설명 및 첨부도면의 범위 안에서 적절하게 변경이 가능한 것이다.

20: 프리캐스트 거푸집 30: 프리텐션 제작장 시스템
100: 측벽용 거푸집시스템 110: 내부거푸집
120: 측벽용 내부거푸집 320: 디프리스트레스트 유압잭
340: 반력대 400: PC강봉
410: PC강선(쉬스관) 440: 정착구
450: 블록아웃 단면 500: U형 거더

Claims

오픈된 상부플랜지를 PC강봉이 대체하도록 제작하고 내부에 중공이 형성되도록 제작된 교량용 저형고의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법에 있어서,
외부거푸집과 하부슬래브 바닥판 거푸집을 포함하는 외부거푸집 시스템을 설치하고, 하부 바닥거푸집 상면에 하부슬래브 및 복부철근을 조립하고 복부철근 상면에 블록아웃된 단면을 형성하여 PC강봉과 정착구를 설치하고 PC강선용 쉬스관을 설치하는 단계;
내부거푸집 받침용 콘크리트 블록위에 내측 거푸집을 설치하는 단계;
하부슬래브와 측벽부 거푸집 내에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 U형 거더의 제작방법에 의하여 제작 완성된 U형 거더를 교량 하부구조물에 상치하고 상기 U형 거더의 측벽 상단에 돌출된 정착철근이 있는 프리캐스트 거푸집을 설치하여 상부슬래브를 형성시키는 단계;를
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저형고 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법.
제1항에 있어서,
상기의 측벽복부 상단에 복수개의 블록아웃을 형성시켜 PC강봉 정착구를 설치하고 PC강봉을 복부에 설치하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저형고 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법.
제1항에 있어서,
상기의 긴 캔틸레버를 형성시키기 위해 외측 거더의 복부에 타이바로 캔틸레버 거치용 거푸집 시스템을 설치하는 단계;와
리프트 홀을 U형 거더의 캔틸레버에 형성시켜 긴 캔틸레버를 포함하는 상부슬래브를 제작하는 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법.
제1항에 있어서,
상기의 중공단면을 형성하기 위해 돌출된 정착철근이 있는 프리캐스트 거푸집을 U형 단면의 상단에 거치시켜 인접 거더와 연속된 상부슬래브를 형성시키는 단계;를
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법.
오픈된 상부플랜지를 PC강봉이 대체하도록 제작되고 내부에 중공이 형성되도록 제작된 저형고의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법에 있어서,
상기의 하부슬래브에 프리스트레스트를 도입하기 위한 프리텐션 제작시스템을 설치하는 단계;
하부 바닥거푸집 상면에 하부슬래브 및 복부철근을 조립하고 복부철근 상면에 블록아웃을 형성하여 PC강봉과 정착구를 설치하고 PC강선용 쉬스관을 설치하는 단계;
하부슬래브에 프리텐션용 강선을 배치하고 긴장작업을 실시하는 단계;
내측 거푸집을 포함하는 측벽용 거푸집을 설치하는 단계;와
하부슬래브와 측벽부 거푸집 내에 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저형고 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법.
제1항에 있어서,
상기의 외부강선을 삽입하기 위하여 U형 거더 내부에 외부강선 관통용 홀이 설치된 다수의 격벽을 형성하는 단계;와
단부 격벽에 다수의 외부강선 정착구를 형성하는 것을 포함하여 프리스트레스트를 도입하는 것을 특징으로 하는 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 거더의 길이 방향으로 일정 간격으로 돌출된 가로보를 형성시키고, 가로보 내에 쉬스관을 매립 시공하는 단계;와
거더를 교량하부 구조물에 설치하고 가로보에 PC강재를 삽입하고 프리스트레스트를 도입하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 거더의 상부슬래브의 횡방향 끝단에 이동식 방호벽 제작거푸집 시스템을 설치하는 단계;와
빗물이 슬래브 하단으로 흘러 내리지 않게 슬래브 끝단하면에 돌출단면을 형성시키고, 슬래브상면에 방호벽 일부를 돌출시켜 형성된 단면에 슬래브 끝단과 방호벽의 배면이 일치하도록 방호벽 거푸집을 타이바로 고정시켜 방호벽을 형성하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 저형고 중공단면의 바이프리스트레스트 콘크리트 U형 거더의 제작방법.