KR20150072668A - 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거더의 상면에 보강부가 형성된 프리스트레스트 콘크리트 거더를 용이하게 시공할 수 있도록 구조가 개선된 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 상부 플랜지의 상면에 위쪽으로 돌출된 보강부가 마련되는 프리스트레스트 콘크리트 거더를 시공하기 위한 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집에 있어서, 바닥판과 그 바닥판의 상부에 배치되는 한 쌍의 하부 측면판과 상기 하부 측면판의 상부에 배치되는 하부 헌치판을 포함하는 하부 플랜지용 거푸집 부재; 상기 하부 플랜지용 거푸집 부재의 하부 헌치판 상부에 배치되는 한 쌍의 웨브판을 포함하는 웨브용 거푸집 부재; 상기 웨브용판의 상부에 마련되는 상부 헌치판과 그 상부 헌치판의 위에 배치되는 상부 측면판을 포함하는 상부 플랜지용 거푸집 부재; 상기 거더용 거푸집의 양단부에 각각 하나씩 설치되며 상기 하부 플랜지용 거푸집 부재, 웨브용 거푸집 부재 및 상부 플랜지용 거푸집 부재와 모두 연결되는 단부판; 상기 상부 플랜지용 거푸집 부재의 상부에 마련되어 상기 보강부를 성형하기 위한 것으로서, 상기 상부 측면판에 결합하는 "L"자형의 결합부재와, 상기 결합부재의 상부에 마련되는 상부부재와, 상기 결합부재와 상부부재 사이의 거리를 조절하면서 상기 결합부재와 상부부재를 연결하는 연결부재와, 상기 보강부를 성형하기 위한 것으로서 상기 상부부재에 결합하는 상부판과 상부판의 하부에 배치되어 보강부의 측면을 성형하는 측면판과 측면판의 하부에 마련되어 상부 플랜지의 상면을 성형하는 하부판과 상기 보강부의 길이방향상 양단부를 성형하기 위한 단부부재로 구성되며 상기 상부판은 상기 거더의 길이방향과 상하방향에 수직인 방향으로 위치를 움직이면서 결합하는 성형부재를 포함하는 보강부용 거푸집 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집을 제공한다.

Description

프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집 장치{Framework for Prestressed concrete girder}

본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거더의 상면에 보강부가 형성된 프리스트레스트 콘크리트 거더를 용이하게 시공할 수 있도록 구조가 개선된 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집 장치에 관한 것이다.

철근 콘크리트 거더를 포함하는 교량에 있어 경간의 길이를 늘이기 위하여 프리스트레스를 거더에 도입하는 것이 매우 일반적으로 사용되고 있다. 거더에 프리스트레싱을 도입하게 되면 거더의 상부 플랜지에 인장력이 가해지는며 콘크리트라는 재료의 특성상 인장에 취약하므로 프리스트레스 도입에 한계가 있다. 이러한 한계로 인해 충분한 프리스트레스의 도입이 어려움을 해결하기 위하여 다단계 긴장 방식이 사용되기도 하였다.

다단계 긴장방식이란 도 1의 (a) 내지 (g)에 도시된 단계로 이루어지는데, 도 1은 다단계 긴장방식의 2경간 연속교의 시공순서를 도시한 것이다. 시공순서는 먼저 도 1 (a)와 같이 거더(100)를 제작하고, 도 1 (b)와 같이 거더 단부 면에 있는 1차 텐던의 정착구(200; 이하 단부 정착구로 표기)를 이용하여 긴장한다. 1차 긴장한 거더를 도 1 (c)와 같이 교대 또는 교각 등의 교량 하부구조(300) 위에 거치하고, 도 1 (d)와 같이 슬래브(400)와 교각 상의 연속부에 콘크리트를 타설한다. 거더에 슬래브 하중이 추가로 가해지면 추가로 프리스트레스의 도입이 가능해지기 때문에 연속부와 슬래브 콘크리트가 소정의 강도에 도달하면 도 1 (e)와 같이 연속교 양단부의 측면 정착구(201)를 이용하여 2차 긴장한다. 2차 긴장이 완료되면 도 1 (f)와 같이 포장과 방호책 또는 방호벽(500)을 설치하여 교량을 완공한다. 측면정착구는 긴장작업이 가능하도록 외부로 노출되어 있기 때문에 도 1 (g)와 같이 교량 완공 후 차량 공용 중에도 긴장작업이 가능하다. 따라서 이를 이용하면 오랜 시간이 지난 후에 교량의 구조적 성능이 저하되었을 때 예비적으로 설치한 여분의 비부착 강선이나 예비적으로 설치한 여분의 덕트를 사용하여 측면정착구에서 3차 긴장도 가능하다. 바닥판 슬래브에는 현장 타설이 주로 사용되고 있지만 프리캐스트 슬래브나 프리캐스트 패널 등을 사용하는 경우도 있다. 이러한 경우에는 프리캐스트 패널 또는 프리캐스트 슬래브를 거더에 설치하고 이를 거더에 합성하기 전에 2차 긴장작업을 실시하는 방법이 주로 사용된다.

1차 텐던으로 도입하는 긴장력이 커질수록 구조적으로 유리한데 보다 큰 긴장력을 도입하기 위해서는 텐던의 배치에 있어 거더의 상하방향의 길이가 길어질수록 유리하게 된다. 그러나 거더의 상하방향의 길이가 길어지게 되면 그만큼 거더의 크기가 커지게 되고, 그에 따라 자중도 증가하므로 도입되는 긴장력의 크기에 대한 장점이 사라지게 된다. 한편, 과도한 초기 긴장력을 가하게 되면 거더의 상면부에 균열이 발생할 수 있으므로 이 또한 긴장력의 한계를 규정하는 중요한 변수이다.

프리스트레스트 콘크리트 거더의 경우 긴장력의 크기를 강선의 프로파일(profile)에 의해서만 조절해야 하는데 종래의 경우 이러한 긴장력의 크기에 한계가 있는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본원 발명의 발명자 중 1인에 의해 대한민국 등록특허 제10-1012402호(발명의 명칭 "프리스트레스트 콘크리트 거더')가 제시되었다. 상기 등록특허는 거더의 상면에 보강부를 마련하여 거더의 상부를 보강함으로써 초기에 도입할 수 있는 긴장력의 크기를 키웠다.

전술한 발명 이외에도 보강부가 형성된 프리스트레스트 콘크리트 거더의 사용이 증가하는 추세이며, 이러한 추세에 따라 보강부가 마련된 거더를 제작하기 위한 거푸집에 대한 요구 역시 증가하고 있는데, 보강부는 그 높이나 형상이 다양하게 제작될 수 있으므로 이러한 요구에 따라 다양한 높이나 크기의 보강부를 성형할 수 있는 거푸집에 대한 요구 또한 증가할 수밖에 없다.

본 발명은 배경기술의 요구를 만족시키기 위하여 도출된 것으로서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 거더의 상면에 보강부가 형성된 프리스트레스트 콘크리트 거더를 용이하게 시공할 수 있는 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집을 제공하는 것이다.

전술한 과제의 해결수단으로서 본 발명은,

상부 플랜지의 상면에 위쪽으로 돌출된 보강부가 마련되는 프리스트레스트 콘크리트 거더를 시공하기 위한 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집에 있어서,

바닥판과 그 바닥판의 상부에 배치되는 한 쌍의 하부 측면판과 상기 하부 측면판의 상부에 배치되는 하부 헌치판을 포함하는 하부 플랜지용 거푸집 부재;

상기 하부 플랜지용 거푸집 부재의 하부 헌치판 상부에 배치되는 한 쌍의 웨브판을 포함하는 웨브용 거푸집 부재;

상기 웨브용판의 상부에 마련되는 상부 헌치판과 그 상부 헌치판의 위에 배치되는 상부 측면판을 포함하는 상부 플랜지용 거푸집 부재;

상기 거더용 거푸집의 양단부에 각각 하나씩 설치되며 상기 하부 플랜지용 거푸집 부재, 웨브용 거푸집 부재 및 상부 플랜지용 거푸집 부재 모두와 연결되는 단부판;

상기 상부 플랜지용 거푸집 부재의 상부에 마련되어 상기 보강부를 성형하기 위한 것으로서,

상기 상부 측면판에 결합하는 "L"자형의 결합부재와,

상기 결합부재의 상부에 마련되는 상부부재와,

상기 결합부재와 상부부재 사이의 거리를 조절하면서 상기 결합부재와 상부부재를 연결하는 연결부재와,

상기 보강부를 성형하기 위한 것으로서 상기 상부부재에 결합하는 상부판과 상부판의 하부에 배치되어 보강부의 측면을 성형하는 측면판과 측면판의 하부에 마련되어 상부 플랜지의 상면을 성형하는 하부판과 상기 보강부의 길이방향상 양단부를 성형하기 위한 단부부재로 구성되며 상기 상부판은 상기 거더의 길이방향과 상하방향에 수직인 방향으로 위치를 움직이면서 결합하는 성형부재를 포함하는 보강부용 거푸집 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집을 제공한다.

상기 결합부재는 일단부는 상기 상부부재에 고정되고 타단부는 상기 결합부재를 관통하는 나사부재와 상기 나사부재에 체결되는 너트인 것이 바람직하다.

상기 상부부재에는 상기 성형부재가 이동하는 방향으로 길게 형성되는 장공이 마련되고 상기 성형부재는 상기 장공과 성형부재를 관통하는 볼트와 그 볼트에 체결되는 너트에 의해 결합하는 것이 좋다.

상기 성형부재에는 상기 보강부에서 돌출한 철근이 관통할 수 있는 관통공이 마련되는 것이 더욱 좋다.

본 발명에 의하면 거더의 상면에 보강부가 형성된 프리스트레스트 콘크리트 거더를 용이하게 시공할 수 있는 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집을 제공할 수 있다.

도 1은 교량의 상부구조물을 시공하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집의 하부 플랜지용 거푸집 부재, 상부 플랜지용 거푸집 부재 및 단부판을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집의 보강부용 거푸집 부재을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 성형부재와 상부부재 사이의 결합을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 3에 도시된 보강부용 거푸집 부재의 상부 플랜지용 거푸집 부재에 결합한 상태의 단면도.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 하나의 바람직한 예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집의 하부 플랜지용 거푸집 부재, 상부 플랜지용 거푸집 부재 및 단부판을 설명하기 위한 도면, 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집의 보강부용 거푸집 부재을 설명하기 위한 도면, 도 4는 도 3에 도시된 성형부재와 상부부재 사이의 결합을 설명하기 위한 도면, 도 5는 도 3에 도시된 보강부용 거푸집 부재의 상부 플랜지용 거푸집 부재에 결합한 상태의 단면도이다.

본 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집은 상부 플랜지 상면에 위쪽으로 돌출된 보강부가 마련되는 프리스트레스트 콘크리트 거더를 제작하기 위한 것으로서 하부 플랜지용 거푸집 부재(10), 웨브용 거푸집 부재(20), 상부 플랜지용 거푸집 부재(30), 보강부용 거푸집 부재(40), 단부판(50)으로 구성된다.

상기 하부 플랜지용 거푸집 부재(10)은 도 2 및 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 바닥판(11), 한 쌍의 하부 측면판(12), 한 쌍의 하부 헌치판(13)으로 구성되는 것으로서 거더의 하부 플랜지 부분을 성형한다. 상기 바닥판(11)으로 침목(미도시)위에 배치되는 합판을 사용하는 것이 일반적이지만, 하부 측면판(12), 하부 헌치판(13)과 같이 철판으로 제작될 수도 있으며, 현장 상황에 따라 적절한 재료를 사용하게 된다.

상기 웨브용 거푸집 부재(20)는 상기 하부 플랜지용 거푸집 부재(10)의 하부 헌치판(13) 상부에 배치되는 한 쌍의 웨브판(21)을 포함하여 구성되며 거더의 웨브 부분을 성형한다. (웨브용 거푸집 부재와 웨브판은 실질적으로 동일한 구성이며 도면 상에도 20(21)로 표시하였다)

상기 상부 플랜지용 거푸집 부재(30)는 거더의 상부 플랜지를 성형하기 위한 것으로서 상부 헌치판(31)과 상부 측면판(32)으로 구성된다. 상부 헌치판(31)은 웨브판(21)의 상부에, 상부 측면판(32)은 상부 헌치판(31)의 상부에 각각 배치된다.

상기 단부판(50)은 거더의 양단부를 성형하기 위한 것으로서 도 2에 도시된 바와 같이 거더용 거푸집의 양단부에 각각 하나씩 배치되며, 하부 플랜지용 거푸집 부재(10), 웨브용 거푸집 부재(20), 상부 플랜지용 거푸집 부재(30) 전체를 감싸게 된다. 도면상에 도시하지는 않았지만, 단부판(50)에는 전단키나 텐던공과 연결되는 관통공 등이 실제로 마련된다.

상기 보강부용 거푸집 부재(40)는 보강부를 성형하기 위한 구성이다. 상기 보강부는 전술한 바와 같이 거더 상부 플렌지의 상면에 위쪽 방향으로 돌출되어 초기에 도입할 수 있는 프리스트레스의 크기를 늘리기 위한 구성이다.

상기 보강부용 거푸집 부재(40)는 결합부재(41)와 상부부재(42)와 연결부재(43)와 성형부재(44)와 단부부재(45)으로 구성된다.

상기 결합부재(41)는 상기 상부 측면판(32)에 결합하는 구성으로서 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 "L"자 형상의 단면을 가지는 강재이다. 결합부재(41)와 상부 측면판(32)의 결합은 용접 등의 방법으로 이루어질 수 있다. 결합부재(41)의 수는 보강부의 네 귀퉁이에 각각 하나씩 마련될 수도 있지만 보강부의 길이 등의 변수에 의해 그 수가 적절히 조절될 수 있다.

상기 상부부재(42)는 상기 결합부재(41)의 상부에 배치되는 것으로서 본 실시예에서는 거더의 길이방향에 수직하게 배치되는 봉형상이며, 하나의 상부부재(42)에 적어도 한 쌍의 결합부재(41)가 결합할 수 있도록 구성된다. 물론, 결합부재(41) 전체가 하나의 상부부재(42)에 결합하도록 판 모양으로 구성될 수도 있다.

상기 연결부재(43)는 상기 결합부재(41)와 상부부재(42) 사이의 거리를 조절하면서 상기 결합부재(41)와 상부부재(42)를 서로 연결하는 구성이다. 본 실시예에서 상기 연결부재(43)는 나사부재(431)와 너트(432)로 구성되는데, 상기 나사부재(431)는 일단부가 상기 상부부재(42)에 고정되고 타단부는 상기 결합부재(41)를 관통한 상태로 상기 너트(432)가 체결되며, 너트(432)와 체결되는 나사부재(431)의 위치에 의해 상기 결합부재(41)와 상부부재(42) 사이의 거리가 조절된다.

상기 성형부재(44)는 상기 보강부를 성형하기 위한 것으로서 도 3에 도시된 바와 같이 상부판(441), 측면판(442) 및 하부판(443)으로 구성된다.

상기 상부판(441)은 상기 상부부재(42)에 결합하는 구성이다. 상기 상부판(441)은 상부부재(42)에 대하여 교량의 길이방향과 높이방향에 모두 수직인 방향으로 움직일 수 있게 결합하는데 이는 보강부를 사이에 두고 서로 마주보는 한 쌍의 상부판(441)이 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 움직일 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 움직임을 위하여 상기 상부부재(42) 또는 상부판(441)에는 장공이 마련되는데 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 상부판(441)에 장공(451)이 마련되며, 상기 상부부재(42)에 결합하는 볼트(452)가 상기 장공(451)을 관통한 상태에서 너트(453)가 볼트(452)에 체결되며 볼트(452)가 체결되는 위치에 의해 성형부재(44)의 위치가 결정된다.

상기 측면판(442)는 상기 상부판(441)의 하부에 마련되어 보강부의 측면을 성형하는 구성이고, 상기 하부판(443)은 상기 상부판(441)의 하부에 마련되어 보강부에 타설된 콘크리트가 흐르지 않도록 막아주는 구성이다.

상기 측면판(442)과 하부판(443)에는 보강부에서 측면으로 돌출되는 철근이 지나갈 수 있도록 관통공(47)이 마련되며, 관통공(47) 중 성형시에 철근이 배근되지 않는 부분은 적절한 방법으로 막음을 하게 된다.

상기 단부부재(45)는 상기 보강부의 길이방향의 양단면에 각각 하나씩 마련되어 그 단면부를 성형한다.

도면부호 46은 상기 결합부재(41)의 상부에 결합하는 보강용 부재이다.

이하에서는 설명한 각 구성의 기능, 작용 및 효과에 대하여 설명하기로 한다.

상기 하부 플랜지용 거푸집 부재(10), 웨브용 거푸집 부재(20), 상부 플랜지용 거푸집 부재(30) 및 단부판(50)은 보강부를 제외한 거더를 제작하기 위한 것으로서 종래의 거더용 거푸집에 사용되어 오던 구성이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 보강부용 거푸집 부재(40)는 보강부를 성형하기 위한 것으로서 보강부의 높이나 길이 등에 따라 적절히 대응할 수 있도록 연결부재(43)에 의해 결합부재(41)와 상부부재(42) 사이의 거리를 조절할 수 있도록 한다.

한편 성형부재(44)와 단부부재(45)는 보강부의 크기에 맞추어 제작되어 성형부재(44)는 상부부재(42)에 분리가능하게 결합하게 하며 높이가 높은 경우에는 상부부재(42)와 결합부재(41) 사이의 거리를 늘리고 반대인 경우에는 줄이게 된다. 한편 보강부의 폭(길이방향에 수직인 방향의 거리)이 큰 경우에는 보강부를 사이에 두고 서로 마주보게 되는 성형부재(44) 사이의 거리를 늘리고 반대의 경우에는 줄이면 된다. 이를 위하여 성형부재(44)에 장공이 마련되어 성형부재(44)의 상대위치를 조절할 수 있도록 구성된다.

한편, 보강부의 측면으로 철근이 돌출하는 경우에는 철근이 통과할 수 있도록 관통공(47)이 마련되며, 이 관통공(47)은 보강부의 측면으로 철근이 돌출하지 않는 경우에는 형성하지 않는다.

이상에서 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 않는 범위 안에서 다양한 형태의 프리스트레스트 콘크리트 거더의 거푸집으로 구체화될 수 있다.

10 : 하부 플랜지용 거푸집 부재 20 : 웨브용 거푸집 부재
30 : 상부 플랜지용 거푸집 부재 40 : 보강부용 거푸집 부재
50 : 단부판

Claims (4)

1. 상부 플랜지의 상면에 위쪽으로 돌출된 보강부가 마련되는 프리스트레스트 콘크리트 거더를 시공하기 위한 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집에 있어서,
   바닥판과 그 바닥판의 상부에 배치되는 한 쌍의 하부 측면판과 상기 하부 측면판의 상부에 배치되는 하부 헌치판을 포함하는 하부 플랜지용 거푸집 부재;
   상기 하부 플랜지용 거푸집 부재의 하부 헌치판 상부에 배치되는 한 쌍의 웨브판을 포함하는 웨브용 거푸집 부재;
   상기 웨브용판의 상부에 마련되는 상부 헌치판과 그 상부 헌치판의 위에 배치되는 상부 측면판을 포함하는 상부 플랜지용 거푸집 부재;
   상기 거더용 거푸집의 양단부에 각각 하나씩 설치되며 상기 하부 플랜지용 거푸집 부재, 웨브용 거푸집 부재 및 상부 플랜지용 거푸집 부재 모두와 연결되는 단부판;
   상기 상부 플랜지용 거푸집 부재의 상부에 마련되어 상기 보강부를 성형하기 위한 것으로서,
   상기 상부 측면판에 결합하는 "L"자형의 결합부재와,
   상기 결합부재의 상부에 마련되는 상부부재와,
   상기 결합부재와 상부부재 사이의 거리를 조절하면서 상기 결합부재와 상부부재를 연결하는 연결부재와,
   상기 보강부를 성형하기 위한 것으로서 상기 상부부재에 결합하는 상부판과 상부판의 하부에 배치되어 보강부의 측면을 성형하는 측면판과 상기 측면판의 하부에 마련되어 상부 플랜지의 상면을 성형하는 하부판과 상기 보강부의 길이방향상 양단부를 성형하기 위한 단부부재로 구성되며,
   상기 상부판은 상기 거더의 길이방향과 상하방향에 수직인 방향으로 위치를 움직이면서 결합하는 성형부재를 포함하는 보강부용 거푸집 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 결합부재는 일단부는 상기 상부부재에 고정되고 타단부는 상기 결합부재를 관통하는 나사부재와 상기 나사부재에 체결되는 너트인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부부재 또는 상기 성형부재에는 상기 성형부재가 이동하는 방향으로 길게 형성되는 장공이 마련되고 상기 성형부재는 상기 장공과 성형부재를 관통하는 볼트와 그 볼트에 체결되는 너트에 의해 결합하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 성형부재에는 상기 보강부에서 돌출한 철근이 관통할 수 있는 관통공이 마련되는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 거더용 거푸집.
   
   
   
   

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