KR20150051750A - 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리플렉스 강합성 거더를 제작하는 과정에서 강재에 프리플렉스 하중을 가하기 위한 하중 재하 장비가 필요 없거나, 최소한의 장비만으로도 필요한 양의 프리플렉스 하중을 가할 수 있는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 강재와 콘크리트로 구성되는 프리플렉스 강합성 거더 또는 강합성 빔에 프리플렉스 하중을 재하하는 방법에 관한 것으로서, 일방향으로 길게 마련되는 상기 강재인 본체의 어느 한쪽 단부에 강재인 제1연결부재를 연결하되, 모멘트와 전단력이 전달될 수 있도록 연결하는 제1연결단계; 상기 연결단계에서 연결된 본체와 제1연결부재의 양단부를 지지부재에 거치하는 거치단계; 상기 지지부재에 본체와 제1연결부재가 거치 된 상태에서 본체의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설/양생하는 콘크리트 시공단계; 및, 상기 콘크리트의 타설/양생단계 이후에 상기 제1연결부재와 상기 본체를 분리하는 분리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법.

Description

프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법{Method for loading Pre-flex load and pre-loading prestress}

본 발명은 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리플렉스 강합성 거더를 제작하는 과정에서 강재에 프리플렉스 하중을 가하기 위한 하중 재하 장비가 필요 없거나, 최소한의 장비만으로도 필요한 양의 프리플렉스 하중을 가할 수 있는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법에 관한 것이다.

프리플렉스 강합성 거더는 미리 자중의 반대방향으로 솟음 처리된(camber가 가해진) I형 단면의 강재에 프리플렉스 하중을 재하 한 상태에서 강재의 하부플랜지에 콘크리트를 타설/양생한 후 프리플렉스 하중을 제거하여 콘크리트에 프리스트레스를 도입하도록 구성된 거더를 말한다.

도 1은 일반적인 프리플렉스 강합성 거더를 제작하는 방법을 간략히 도시한 도면이다. 도 1의 (a)에는 상방으로 솟음 처리된 I형 강재(10)가 지지대(1)에 거치 된 상태가 도시되어 있다. (a)에 10H로 표시된 구성은 상부 플랜지이고, 10L로 표시된 구성은 하부 플랜지이다. 도 1의 (a)에 도시된 상태에서 프리플렉션 하중(Pf)을 주하중 방향으로 재하하게 되는데, 프리플렉션 하중(Pf)이 재하 되어 강재(10)가 변형된 상태가 도 1의 (b)에 도시되어 있다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 프리플렉션 하중(Pf)이 재하 된 상태에서 강재(10)의 하부 플랜지(10L) 쪽에 콘크리트를 타설/양생하게 되는데 콘크리트의 시공이 완료된 상태가 도 1의 (c)에 도시된 상태이다. 이 상태에서 재하 된 프리플렉션 하중(Pf)을 제거하면 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 콘크리트에 프리스트레스가 도입된 상태가 되는 것이다.

전술한 프리플렉스 강합성 거더의 시공과정 중 가장 힘든 공정이 프리플렉스 하중을 가하는 공정이다. 우선, 프리플렉스 하중은 매우 큰 하중이므로 이를 가하기 위해서는 기본적으로 중장비가 필요하다. 따라서, 많은 비용이 소요될 수밖에 없다. 더욱이 프리플렉스 하중을 재하 하는 과정에서 지지대가 제대로 하중을 지지하지 못해 프리플렉스 하중의 재하 점이 변함으로써 미리 계산된 프리플렉스 하중이 재하 되지 못하는 문제점도 생길 수 있고, 프리플렉션 하중이 가해지는 과정에서 비틀림이나 좌굴이 발생할 여지도 있다.

한편, 프리스트레스를 가하는 방법에는 프리텐션(pre-tention) 방식과 포스트텐션(post-tention) 방식이 있는데 프리텐션 방식은 프리스트레스를 가하려는 콘크리트 거더나 빔을 제작할 때 강연선을 인장한 상태로 매립하여 부재에 프리스트레스를 가하는 방식이고 포스트텐션 방식은 거더나 빔을 제작할 때 쉬스관을 미리 매립하고 그 매립된 쉬스관에 강연선을 삽입하여 인장력을 가한 후 정착시키는 방식이며 일반적으로 사용되는 방법이다. 프리텐션 방식의 경우 포스트텐션 방식에 대비한 장점이 많이 있지만, 프리텐션을 가하기 위한 큰 규모의 반력대가 필요한 등으로 인해 많이 사용되지 않고 있다.

본 발명은 종래의 프리플렉스 하중 재하의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 프리플렉스 하중 재하를 함에 있어 별도로 하중을 재하하기 위한 장비가 없이도 프리플렉스 하중 재하와 동시에 프리텐션 방식의 프리스트레스를 가할 수 있는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법을 제공하는 데 있다.

전술한 과제의 해결 수단으로서 본 발명은,

강재와 콘크리트로 구성되는 프리플렉스 강합성 거더 또는 강합성 빔에 프리플렉스 하중을 재하하는 방법에 관한 것으로서,

일방향으로 길게 마련되는 상기 강재인 본체의 양단부에 각각 강재인 제1연결부재와 제2부재를 연결하되, 휨 모멘트와 전단력이 전달될 수 있도록 연결하는 연결단계;

상기 연결단계에서 연결된 제1연결부재와 제2연결부재의 양단부를 지지부재에 각각 거치하는 거치단계;

상기 제1연결부재와 제2연결부재에 각각 강연선 정착장치를 설치한 상태에서 그 강연선 정착장치에 강연선을 인장시킨 상태로 상기 강연선을 정착시키는 강연선 정착단계;

상기 본체의 하부에 상기 인장된 강연선을 내부에 수용한 상태로 철근 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 블록을 형성하며 그 콘크리트 블록에 프리텐션을 가하는 프리텐션 단계;

상기 프리텐션 단계가 완료된 이후에 상기 강연선에 가해진 인장력을 제거한 후 상기 콘크리트 블록의 외부로 노출된 강연선을 절단하는 강연선 절단단계;

상기 강연선 절단단계 이후에 상기 본체와 상기 제1연결부재 및 제2연결부재를 분리하는 분리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법를 제공한다.

상기 분리단계 이전에,

상기 제1연결부재 또는 제2연결부재에 상기 콘크리트 블록의 자중 방향과 동일한 방향의 하중을 재하하는 것이 바람직하다.

상기 본체와 상기 제1연결부재, 제2연결부재는 모두 동일한 단면을 가지는 강재인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 의하면 프리플렉스 하중과 프리텐션 방식의 프리스트레스를 가함에 있어 별도의 하중을 재하하기 위한 장비를 사용하지 않고도 프리플렉스 하중을 재하하고 콘크리트 블록에 프리텐션 방식에 의한 프리스트레스를 재하를 할 수 있도록 함으로써 장비 사용에 필요한 인력과 비용을 절감할 수 있고, 장비 사용 과정에서 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 줄일 수 있는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 프리플렉스 강합성 거더 또는 빔을 제작하는 일반적인 공정을 설명하기 위한 도면.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 재하 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 몇 가지 상태의 하중 상태를 도시한 도면.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리플렉스 재하 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 몇 가지 상태의 하중 상태를 도시한 도면이다.

본 실시예에 따른 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법은 강재와 콘크리트로 구성되는 프리플렉스 강합성 거더 또는 강합성 빔의 제작과정에서 필요한 프리플렉스 하중을 재하하기 위한 방법으로서 연결단계, 거치단계, 강연선 정착단계, 프리텐션 단계, 강연선 절단단계 및 분리단계로 구성된다.

상기 연결단계는 일방향으로 길게 마련되는 강재(I형빔)인 본체(100)의 어느 양쪽 단부에 강재인 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)를 연결하는 단계를 말한다. 이때 본체(100)와 제1연결부재(110) 및 제2연결부재(120)는 휨 모멘트(bending moment)와 전단력(shear force)이 전달될 수 있도록 강결 된다.

상기 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)는 상기 본체(100)와 같은 단면으로 제작하여 연결을 용이하게 하게 된다.

상기 제1연결부재(110), 제2연결부재(120)와 본체(100)의 연결은 연결부재(101)에 의하게 되는데 상기 연결부재(101)는 강판과 볼트/너트로 구성될 수 있다. 이때 강재를 분리가능하도록 연결하는 방법은 본 발명이 속한 기술 분야에서 평균 정도의 지식을 지닌 자라면 무리 없이 알 수 있는 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 거치단계는 상기 제1연결단계와 제2연결단계가 완료된 이후에 상기 본체(100), 제1연결부재(110), 제2연결부재(120)가 결합 된 부재의 양 단부를 지지대(200)에 거치하는 단계이다. 따라서 제1연결부재(110)의 하나의 단부와 제2연결부재(120)의 하나의 단부가 각각 지지대(200)에 거치 되게 된다.

상기 연결단계가 완료되고 그 양단부가 거치 된 상태가 도 2a에 도시되어 있다.

상기 강연선 정착단계는 도 2b에 도시된 바와 같이 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)에 정착장치(140)를 설치하고, 그 정착장치(140)에 강연선(150)에 인장력을 가한 상태에서 정착하는 단계이다. 도면에 표시된 화살표는 강연선(150)에 가해지는 힘의 방향(인장방향)을 의미한다.

상기 프리텐션 단계는 거치단계가 완료된 상태에서 본체(100)의 하부 플랜지 쪽에 콘크리트 블록(130)을 타설/양생하는 단계이다. 이때 상기 콘크리트 블록(130)은 상기 강연선 정착단계에서 인장력이 가해진 상태로 정착된 강연선(150)을 내부에 수용한 상태로 제작된다. 프리텐션 단계가 완료된 상태가 도 2c에 도시되어 있다. 인장력이 가해진 강연선(150)을 수용한 상태로 콘크리트 블록(130)이 형성되므로 프리텐션 방식으로 콘크리트 블록(130)에 프리스트레스가 가해지는 것이다.

상기 강연선 절단단계는 상기 프리텐션 단계가 완료된 이후에 인장력이 가해진 강연선의 인장력을 제거한 후 상기 콘크리트 블록(130)의 외부로 노출된 강연선을 절단하는 것이다. 강연선 절단단계가 완료된 상태가 도 2d에 도시되어 있다.

상기 분리단계는 상기 콘크리트 시공단계 완료 이후에 상기 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)를 상기 본체(100)로부터 분리하는 단계이다. 도 2e에는 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)가 본체(100)로부터 분리되어 지지대(200)에 거치 된 상태가 도시되어 있다.

이하에서는 본체(100)의 길이가 L이고, 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)의 길이는 다 같이 1/4 L인 경우에 콘크리트 블록(130)에는 프리텐션 방식의 프리스트레스를 가하고 본체(100)에는 프리플렉스 하중을 재하하는 원리에 대하여 설명하기로 한다.

우선 도 3a에 도시된 상태로 강연선(150)에 인장력(P)을 가한 상태로 정착장치(140)에 정착을 하게 되면 본체(100)에는 휨모멘트가 재하 된다. 본체(100)의 무게 중심과 강연선(150) 사이의 거리가 e라면 그 휨모멘트의 크기는 Pe가 된다. (본체(100)와 제1연결부재(110) 및 제2연결부재(120)는 단면이 같으므로 제1연결부재(110)의 무게중심으로부터 강연선(150)까지의 거리와 본체(100)의 무게중심으로부터 강연선(150)까지의 거리는 같으므로 도면상에는 제1연결부재(110)와 강연선(150)까지의 거리가 e로 표시되어 있다)

도 3b에는 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)가 본체(100)에 강결 된 상태에서 콘크리트 블록(130)을 시공한 상태의 하중 상태가 도시되어 있다. 도면상에 w는 콘크리트 블록(130)의 분포하중을 단순화한 값이다.

도 3b에 도시된 하중 상태의 모멘트 다이어그램이 도 3c에 표시되어 있다.

그리고 분리단계가 완료된 이후에 본체(100)에 작용하는 모멘트와 하중의 크기가 도 3d에 도시되어 있다.

이처럼 본 발명에 의하면 두 개의 연결부재(110, 120)를 연결한 상태에서 콘크리트를 시공하게 되어 콘크리트의 자중만으로도 프리플렉스 하중을 재하 할 수 있으므로 별도의 하중 재하 장비가 전혀 필요 없는 장점이 있다. 재하 되는 프리플렉스 하중의 크기는 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)의 길이에 의해 조절할 수 있는데, 제1연결부재(110)와 제2연결부재(120)의 길이가 길수록 더 큰 프리플렉스 하중을 재하 할 수 있게 되는 것이다.

여기에 덧붙여 콘크리트 블록(130)에는 프리텐션 방식의 프리스트레스를 가할 수 있게 되는데 프리스트레스를 가하는데 필요한 별도의 반력대가 필요 없으므로 매우 비용효율적이자 간단한 방법으로 프리스트레스를 가할 수 있게 되는 효과도 기대할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 안에서 다양한 형태의 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법으로 구체화될 수 있다.

100 : 본체 110 : 제1연결부재
120 : 제2연결부재 130 : 콘크리트 블록
140 : 정착장치 150 : 강연선
200 : 지지대

Claims (3)

1. 강재와 콘크리트로 구성되는 프리플렉스 강합성 거더 또는 강합성 빔에 프리플렉스 하중을 재하하는 방법에 관한 것으로서,
   일방향으로 길게 마련되는 상기 강재인 본체의 양단부에 각각 강재인 제1연결부재와 제2부재를 연결하되, 휨 모멘트와 전단력이 전달될 수 있도록 연결하는 연결단계;
   상기 연결단계에서 연결된 제1연결부재와 제2연결부재의 양단부를 지지부재에 각각 거치하는 거치단계;
   상기 제1연결부재와 제2연결부재에 각각 강연선 정착장치를 설치한 상태에서 그 강연선 정착장치에 강연선을 인장시킨 상태로 상기 강연선을 정착시키는 강연선 정착단계;
   상기 본체의 하부에 상기 인장된 강연선을 내부에 수용한 상태로 철근 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 블록을 형성하며 그 콘크리트 블록에 프리텐션을 가하는 프리텐션 단계;
   상기 프리텐션 단계가 완료된 이후에 상기 강연선에 가해진 인장력을 제거한 후 상기 콘크리트 블록의 외부로 노출된 강연선을 절단하는 강연선 절단단계;
   상기 강연선 절단단계 이후에 상기 본체와 상기 제1연결부재 및 제2연결부재를 분리하는 분리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 분리단계 이전에,
   상기 제1연결부재 또는 제2연결부재에 상기 콘크리트 블록의 자중 방향과 동일한 방향의 하중을 재하하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 본체와 상기 제1연결부재, 제2연결부재는 모두 동일한 단면을 가지는 강재인 것을 특징으로 하는 프리플렉스 하중 및 프리텐션 방식의 프리스트레스 재하 방법.
   
   

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