KR20170113017A - 부모멘트부 스틸박스 거더 및 이를 이용한 교량 시공방법 - Google Patents
부모멘트부 스틸박스 거더 및 이를 이용한 교량 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어서, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 것으로 프리플랙션에 의해 프리스트레스가 도입되게 하는 2열 이상의 ㅡ자형 상부플랜지보강재; 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지의 하면에 교축방향으로 결합되는 ㅣ자형 상부플랜지보강리브; 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 것으로 프리플랙션에 의해 프리스트레스가 도입되게 하는 2열 이상의 ㅗ자형 하부플랜지보강재; 및 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 ㅣ자형 하부플랜지보강리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더 및 이를 이용한 교랴의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 통해, 교각 지점부에 압축강도가 증가되고, 지점부 상부 고강도 콘크리트 부분에 펀칭전단균열이 억제되어 거더의 수명이 증대되며, 휨저항력이 증대되는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명은 통해, 교각 지점부에 압축강도가 증가되고, 지점부 상부 고강도 콘크리트 부분에 펀칭전단균열이 억제되어 거더의 수명이 증대되며, 휨저항력이 증대되는 효과를 제공할 수 있다.
Description
본 실시예는 부모멘트부 스틸박스 거더 및 이를 이용한 교량 시공방법에 관한 것이다.
도 8을 참조하면, 종래에는 스틸박스 거더를 부모멘트 구간의 하부플랜지에 고강도 콘크리트를 타설하는 이중합성 보강구조로 함으로써, 타설된 콘크리트가 압축력에 저항하여 스틸박스 거더의 효율을 증대시키고, 동시에 고가인 강재의 사용량을 절감하였다. 이 경우 부모멘트 구간의 하부플랜지에 타설되는 고강도 콘크리트는 타설 구간 전체에 등단면으로 타설되거나, 또는 교각지점부 부분이 더 두꺼운 변단면으로 타설되었다.
그러나 상기 종래기술은 30~50년 이상 장기간 사용하는 경우, 강재와 콘크리트가 합성 접합된 부분의 콘크리트 파손, 콘크리트 층으로의 누수 및 체수가 발생하고, 또한 교각지점부의 교좌장치 상부의 콘크리트에서 펀칭전단균열이 발생한다. 이러한 콘크리트의 파손과 펀칭전단균열은 스틸박스 거더 전체의 수명을 현저히 단축시키게 된다.
또한, 스틸박스 거더의 새로운 설계기준인 한계상태 설계법의 경우, 소성힌지 이론에 의해 부모멘트 구간의 하부플랜지의 상면에 고강도 콘크리트를 타설 합성하는 것을 부정하고 있다. 즉, 부모멘트가 작용하는 연속지점부 부분에 타설하는 고강도 콘크리트는 한계상태 설계기준에서는 소성힌지 발생 전에 파손되는 문제가 발생한다.
따라서, 스틸박스 거더의 부모멘트 구간을 하부플랜지의 상면에 고강도 콘크리트를 합성하지 않고 강재의 부분 보강기법에 의해 강재량을 절감하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
또한, 스틸박스 거더의 부모멘트 구간의 강성을 구조적인 방법으로 개선하고 새로운 설계기준에 따른 보강구조를 개선하여 가격이 고가인 강재를 절감하는 기술의 개발이 필요하다.
또한, 한계상태 설계기준을 적용함에 있어 소성힌지이론을 극복하여 구조효율성이 뛰어난 부모멘트 구간의 하부플랜지 상면에 고강도 콘크리트를 효율적으로 구성할 수 있는 구조의 개발이 요구되고 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상부에 고강도 콘크리트를 소성힌지 이론에 의해 효율적으로 합성하고, 부모멘트 구간 하부플랜지의 지점부 상부에 세장한 강판, 복수의 강봉, 및 돌기머리로 구성되는 펀칭전단보강클립을 방사상으로 배치하여 고강도 콘크리트에 매설함으로써, 고강도 콘크리트에 의해 효율적으로 압축강도가 증가될 뿐 아니라 펀칭전단보강클립에 의해 지점부 상부 고강도 콘크리트 부분에 펀칭전단균열이 억제되어 수명이 현저히 증대되는 부모멘트부 스틸박스 거더 및 이를 이용한 교량 시공방법을 제공하고자 한다.
또한, 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지에 교축방향으로 상부플랜지보강재 또는 상부플랜지보강리브를 결합하거나, 또는 하부플랜지에 교축방향으로 하부플랜지보강리브 또는 하부플랜지보강재를 결합함으로써, 부모멘트부 스틸박스 거더에서 응력이 최대로 발생하는 부모멘트부를 효율적으로 보강하여 스틸박스 거더의 내구성, 안정성 및 경제성이 증대되는 부모멘트부 스틸박스 거더 및 이를 이용한 교량 시공방법을 제공하고자 한다.
또한, 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지에 교축방향으로 상부플랜지보강재 및/또는 하부플랜지에 교축방향으로 하부플랜지보강재를 가볼팅 또는 가용접하고, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 유압잭 또는 PS강재에 의해 하중을 재하한 후에 가볼팅 또는 가용접한 상부플랜지보강재 및/또는 하부플랜지보강재를 완전 용접 부착하고, 상기 재하한 하중을 제거함으로써, 부모멘트부 스틸박스 거더에 프리플랙션에 의한 프리스트레스가 도입되게 하여 별도의 장치 없이도 거더의 휨저항력이 증대되는 부모멘트부 스틸박스 거더 및 이를 이용한 교량 시공방법을 제공하고자 한다.
또한, 부모멘트부 스틸박스 거더가 곡선형상인 경우는 하중재하 시 편심의 발생으로 원활한 프리플랙션을 가할 수 없는 데, 이를 개선하여 곡선형상인 경우에도 원활하게 프리플랙션을 가할 수 있는 부모멘트부 스틸박스 거더 및 이를 이용한 교량 시공방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더는, 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어서, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 것으로 프리플랙션에 의해 프리스트레스가 도입되게 하는 2열 이상의 ㅡ자형 상부플랜지보강재; 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지의 하면에 교축방향으로 결합되는 ㅣ자형 상부플랜지보강리브;
상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 것으로 프리플랙션에 의해 프리스트레스가 도입되게 하는 2열 이상의 ㅗ자형 하부플랜지보강재; 및 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 ㅣ자형 하부플랜지보강리브;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법은, 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법에 있어서, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더를 구성하는, 교각지점부 단위세그먼트와 상기 교각지점부 단위세그먼트의 양측에 인접하는 연결 단위세그먼트들을 각각 제작하는 단계; 상기 교각지점부 단위세그먼트와 상기 연결 단위세그먼트들을 가볼팅으로 연결 접합하는 단계; 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지 상면에 ㅡ자형 상부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하거나, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 ㅗ자형 하부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하거나, 또는 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지 상면에 ㅡ자형 상부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하고 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 ㅗ자형 하부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하는 단계; 상기 부모멘트부 스틸박스 거더를 하중재하대에 거치한 후 유압잭에 의해 하중을 재하하는 단계; 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지 상면에 상기 상부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 상부플랜지보강재를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 용접 부착하고, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 상기 하부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 하부플랜지보강재를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 용접 부착하며, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지 상면에 상기 상부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하고 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 상기 하부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 상부플랜지보강재와 상기 하부플랜지보강재를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 용접 부착하는 단계; 상기 유압잭에 의해 재하한 하중을 제거하여 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입하는 단계; 상기 교각지점부 단위세그먼트와 상기 연결 단위세그먼트들의 연결 접합을 해제하고, 이들과 중앙부의 정모멘트 단위세그먼트들을 현장으로 운반하여 교대와 교각에 거치하여 볼트 및 너트로 완전 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 상부플랜지보강재와 상기 하부플랜지보강재를 가볼팅하는 경우 상기 하중을 재하하는 단계에서의 변위량을 수용할 수 있도록 볼트공이 장공으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유압잭에 의해 하중을 재하하는 단계는, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지와 복부의 접합부 내측 모서리에 설치된 한 쌍의 PS강재를 긴장함에 의해 시행되고, 상기 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입하는 단계는, 상기 PS강재의 긴장을 해제함에 의해 시행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더는 곡선형상이고, 상기 유압잭에 의해 하중을 재하하는 단계는, 상기 곡선형상의 부모멘트부 스틸박스 거더의 양단부에 외측으로 내민보를 연결 설치하고, 상기 내민보가 연결된 부모멘트부 스틸박스 거더를 하중재하대에 거치한 후, 내측지점부에 반력대를 설치한 다음, 상기 반력대의 상부에서 유압잭에 의해 하방으로 하중을 재하하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 내민보는 트러스 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더는 곡선형상이고, 상기 유압잭에 의해 하중을 재하하는 단계는, 상기 곡선형상의 부모멘트부 스틸박스 거더의 양단부에 외측으로 내민보를 연결 설치하고, 상기 내민보가 연결된 부모멘트부 스틸박스 거더를 하중재하대에 거치한 후, 내측지점부에 반력대를 설치한 다음, 상기 양단부 외측의 내민보 하부에서 유압잭에 의해 상방으로 하중을 재하하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 내민보는 I빔 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더는, 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어서, 상기 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 타설되는 고강도 콘크리트; 및 상기 고강도 콘크리트에 매설되고 방사상으로 배치되어 교각지점부의 펀칭전단균열 발생을 억제하는 복수의 펀칭전단보강클립을 포함하며, 상기 펀칭전단보강클립은, 상기 고강도 콘크리트의 상부에 매설되는 세장한 강판; 상기 세장한 강판에 결합되고 하측 방향으로 연장되어 상기 고강도 콘크리트에 매설되는 복수의 강봉; 및 상기 복수의 강봉 각각의 하측 단부에 형성되는 돌기머리;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더는, 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어서, 상기 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 고강도 콘크리트를 타설하되, 소성힌지가 발생되는 지점에 상기 고강도 콘크리트가 타설되지 않는 V자형의 블록아웃 컷팅부를 형성함으로써, 상기 블록아웃 컷팅부에서 소성점이 발생하도록 유도하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 블록아웃 컷팅부에는 아스팔트, 아스콘, 경량콘크리트, 또는 스티로폼이 채워지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고강도 콘크리트에 매설되고 방사상으로 배치되어 교각지점부의 펀칭전단균열 발생을 억제하는 복수의 펀칭전단보강클립을 포함하며, 상기 펀칭전단보강클립은, 상기 고강도 콘크리트의 상부에 매설되는 세장한 강판; 상기 세장한 강판에 결합되고 하측 방향으로 연장되어 상기 고강도 콘크리트에 매설되는 복수의 강봉; 및 상기 복수의 강봉 각각의 하측 단부에 형성되는 돌기머리;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 펀칭전단보강클립은, 상기 강봉들을 하부에서 서로 연결하는 결합부재를 더 포함하고, 상기 결합부재는, 세장한 강판으로서, 상기 강봉들이 삽입되는 통공이 길이방향으로 복수개 형성되고, 상기 통공들의 일측에는 상기 강봉들이 억지로 삽입될 수 있는 개구가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명을 통하여, 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상부에 고강도 콘크리트를 소성힌지 이론에 의해 효율적으로 합성하고, 부모멘트 구간 하부플랜지의 지점부 상부에 세장한 강판, 복수의 강봉, 및 돌기머리로 구성되는 펀칭전단보강클립을 방사상으로 배치하여 고강도 콘크리트에 매설함으로써, 고강도 콘크리트에 의해 효율적으로 압축강도가 증가될 뿐 아니라 펀칭전단보강클립에 의해 지점부 상부 고강도 콘크리트 부분에 펀칭전단균열이 억제되어 수명이 현저히 증대되는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지에 교축방향으로 상부플랜지보강재 또는 상부플랜지보강리브를 결합하거나, 또는 하부플랜지에 교축방향으로 하부플랜지보강리브 또는 하부플랜지보강재를 결합함으로써, 부모멘트부 스틸박스 거더에서 응력이 최대로 발생하는 부모멘트부를 효율적으로 보강하여 스틸박스 거더의 내구성, 안정성 및 경제성이 증대되는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지에 교축방향으로 상부플랜지보강재 및/또는 하부플랜지에 교축방향으로 하부플랜지보강재를 가볼팅 또는 가용접하고, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 유압잭 또는 PS강재에 의해 하중을 재하한 후에 가볼팅 또는 가용접한 상부플랜지보강재 및/또는 하부플랜지보강재를 완전 용접 부착하고, 상기 재하한 하중을 제거함으로써, 부모멘트부 스틸박스 거더에 프리플랙션에 의한 프리스트레스가 도입되게 하여 별도의 장치 없이도 거더의 휨저항력이 증대되는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 부모멘트부 스틸박스 거더가 곡선형상인 경우는 하중재하 시 편심의 발생으로 원활한 프리플랙션을 가할 수 없는 데, 이를 개선하여 곡선형상인 경우에도 원활하게 프리플랙션을 가할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1a는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더의 전체적인 모습을 도시하는 측면도이다.
도 1b는, 도 1a의 A-A'에서 본 단면도이다.
도 1c 및 도 1d는, 도 1a의 부모멘트부 스틸박스 거더의 교각지점부 상부플랜지 및 하부플랜지를 도시하는 평면도이다.
도 2a는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 2b는, 도 2a의 A-A'선에서 본 단면도이다.
도 2c 및 도 2d는, 도 2a의 부모멘트부 스틸박스 거더의 교각지점부의 상부플랜지 및 하부플랜지를 도시하는 평면도이다.
도 3a는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더에서 하부플랜지 상면에 V자형 블록아웃 컷팅부가 구성되어 고강도 콘크리트가 타설된 실시예들을 도시하는 측면도이다.
도 3b는 도 3a의 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 V자형 블록아웃 컷팅부를 도시하는 평면도이다.
도 3c는 V자형 블록아웃 컷팅된 소성힌지의 변형율 및 응력거동을 표시한 도면이다.
도 4a는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지에 방사상으로 배치되는 펀칭전단보강클립을 도시하는 사시도이다.
도 4b는, 도 4a의 펀칭전단보강클립이 설치된 모습을 도시하는 입체사시도이다.
도 5a 내지 도 5h는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량 시공방법을 단계별로 도시하는 도면이다.
도 5i는 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어 PS강재에 의해 프리플랙션 하중을 재하하는 방법을 도시하는 측면도 및 단면도이다.
도 5j는 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어 곡선거더의 경우 내측지점부 상부에서 유압잭에 의해 하방으로 프리플랙션 하중을 재하하는 방법을 도시하는 평면도 및 측면도이다.
도 5k는 도 5j의 프리플랙션 도입용 내민보와 반력대를 도시하는 단면도이다.
도 5L은 본발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어 곡선거더의 경우 양단부 하부에서 유압잭에 의해 상향으로 프리플랙션 하중을 재하하는 방법을 도시하는 평면도 및 측면도이다.
도 5m은 도 5L의 프리플랙션 도입용 내민보와 반력대를 도시하는 단면도이다.
도 6a는, 도 5d의 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지의 상면에 상부플랜지보강재가 결합된 모습을 확대하여 도시하는 측면도 및 평면도이다.
도 6b는, 도 5d의 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 하부플랜지보강재가 결합된 모습을 확대하여 도시하는 측면도 및 평면도이다.
도 7은, 부모멘트부 스틸박스 거더에 하중이 재하되는 모습을 도시하는 도면이다.
도 8a는, 종래기술에 따른 스틸박스 거더의 부모멘트부의 하부플랜지에 콘크리트가 타설된 모습을 도시하는 측면도이다.
도 8b는, 도 8a의 A-A', B-B'선에서 본 단면도이다.
도 1b는, 도 1a의 A-A'에서 본 단면도이다.
도 1c 및 도 1d는, 도 1a의 부모멘트부 스틸박스 거더의 교각지점부 상부플랜지 및 하부플랜지를 도시하는 평면도이다.
도 2a는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 2b는, 도 2a의 A-A'선에서 본 단면도이다.
도 2c 및 도 2d는, 도 2a의 부모멘트부 스틸박스 거더의 교각지점부의 상부플랜지 및 하부플랜지를 도시하는 평면도이다.
도 3a는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더에서 하부플랜지 상면에 V자형 블록아웃 컷팅부가 구성되어 고강도 콘크리트가 타설된 실시예들을 도시하는 측면도이다.
도 3b는 도 3a의 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 V자형 블록아웃 컷팅부를 도시하는 평면도이다.
도 3c는 V자형 블록아웃 컷팅된 소성힌지의 변형율 및 응력거동을 표시한 도면이다.
도 4a는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지에 방사상으로 배치되는 펀칭전단보강클립을 도시하는 사시도이다.
도 4b는, 도 4a의 펀칭전단보강클립이 설치된 모습을 도시하는 입체사시도이다.
도 5a 내지 도 5h는, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량 시공방법을 단계별로 도시하는 도면이다.
도 5i는 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어 PS강재에 의해 프리플랙션 하중을 재하하는 방법을 도시하는 측면도 및 단면도이다.
도 5j는 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어 곡선거더의 경우 내측지점부 상부에서 유압잭에 의해 하방으로 프리플랙션 하중을 재하하는 방법을 도시하는 평면도 및 측면도이다.
도 5k는 도 5j의 프리플랙션 도입용 내민보와 반력대를 도시하는 단면도이다.
도 5L은 본발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어 곡선거더의 경우 양단부 하부에서 유압잭에 의해 상향으로 프리플랙션 하중을 재하하는 방법을 도시하는 평면도 및 측면도이다.
도 5m은 도 5L의 프리플랙션 도입용 내민보와 반력대를 도시하는 단면도이다.
도 6a는, 도 5d의 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지의 상면에 상부플랜지보강재가 결합된 모습을 확대하여 도시하는 측면도 및 평면도이다.
도 6b는, 도 5d의 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 하부플랜지보강재가 결합된 모습을 확대하여 도시하는 측면도 및 평면도이다.
도 7은, 부모멘트부 스틸박스 거더에 하중이 재하되는 모습을 도시하는 도면이다.
도 8a는, 종래기술에 따른 스틸박스 거더의 부모멘트부의 하부플랜지에 콘크리트가 타설된 모습을 도시하는 측면도이다.
도 8b는, 도 8a의 A-A', B-B'선에서 본 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더(1)를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더(1)를 설명한다.
본 실시예의 부모멘트부 스틸박스 거더(1)는 사각형이나 사다리꼴 형상으로써, 상부플랜지(15), 하부플랜지(17), 및 상부플랜지(15)와 하부플랜지(17)를 연결하는 한 쌍의 복부(19)로 구성될 수 있다.
부모멘트부 스틸박스 거더(1)는 복수의 단위세그먼트들이 연결 접합되어 교량의 부모멘트부분에 설치될 수 있다. 즉, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)는 교각의 상측에 설치되는 교각지점부 단위세그먼트(11)와 상기 교각지점부 단위세그먼트(11)의 양측에 인접하는 연결 단위세그먼트(13)로 구성될 수 있다. 이와 같이 복수의 단위세그먼트로 분리하는 것은 제작장과 현장사이의 이동을 용이하게 하기 위함이다.
상기 교각지점부 단위세그먼트(11)와 연결 단위세그먼트(13)는 각각 제작되어 가결합된 후, 프리스트레스를 도입하고, 이후 다시 분리되어 교각에 이동 거치한 후 완전 결합된다.
부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지(17) 상부에는 고강도 콘크리트(30)가 타설되어 교각의 상측에서 발생하는 큰 부모멘트를 부담할 수 있게 한다.
한계상태 설계법을 적용하는 경우, 상기 고강도 콘크리트(30)에서 발생하는 소성힌지를 고려하여야 하고, 이를 위해 소성힌지가 발생하는 위치에 V자형의 블록아웃 컷팅부(50)를 형성할 수 있다. 따라서 소성힌지 지점에서 발생할 수 있는 고강도 콘크리트(30)의 파손을 방지하고, 동시에 그 인접부위까지 전이되는 파손을 방지함으로써, 고강도 콘크리트(30)의 내구성을 증대시킬 수 있다.
즉, 소성힌지 부분이 꺽이면서 변형을 흡수할 수 있고, 따라서 한계상태 설계기준에서 부정하는 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지 상면에 고강도 콘크리트(30)를 합성할 수 있는 경제성이 아주 뛰어난 이중합성 구조를 적용할 수 있다.
또한, 상기 블록아웃 컷팅부(50)에는 아스팔트, 아스콘, 경량콘크리트, 또는 스티로폼 등이 채울 수 있다. 이는 오목한 홈 형상의 블록아웃 컷팅부(50)에 빗물이나 이물질이 유입을 방지함으로써 콘크리트나 강재의 부식을 방지할 수 있게 한다.
또한, 교각의 상측 고강도 콘크리트(30)의 내부에는 복수의 펀칭전단보강클립(40), 전단보강철근(49) 등이 설치될 수 있고, 교각지점부 단위세그먼트(11)에는 다이아프램(21), 수직보강재 등이 더 결합되어 강성을 증대시킬 수 있다.
다이아프램(21)은 교각지점부 단위세그먼트(11)의 단면을 폐합하여 설치되며, 다이아프램(21)에는 후술할 상부플랜지보강재(60), 상부플랜지보강리브(70), 하부플랜지보강리브(80), 하부플랜지보강재(90) 등을 용이하게 설치할 수 있도록 관통공을 형성할 수 있다.
고강도 콘크리트(30)는 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 교각지점부의 하부플랜지(17) 상부의 일부구간에 타설되며, 타설 구간 전체에 등단면으로 타설되거나, 교각지점부쪽의 단면을 더 두껍게 하는 변단면으로 타설될 수 있다.
또한, 상기 고강도 콘크리트(30)의 내측에는 종방향 및 횡방향 철근을 구비할 수 있으며, 상기 고강도 콘크리트(30)의 양단부에는 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지(17)와 복부(19)를 연결하는 T자형상의 스토퍼(23)를 구비하여 장기간의 사용에도 고강도 콘크리트(30)의 손상을 방지하도록 할 수 있다.
상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15)의 하면과 하부플랜지(17)의 상면에는 각각 I자 형상의 상부플랜지보강리브(70)와 하부플랜지보강리브(80)가 교축방향으로 결합될 수 있다. 또한, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15)의 상면에는 ??자 형상의 상부플랜지보강재(60)를 교축방향으로 결합할 수 있으며, 하부플랜지(17)의 상면에는 ㅗ자 형상의 하부플랜지보강재(90)를 교축방향으로 결합할 수 있다.
상부플랜지보강리브(70)와 하부플랜지보강리브(80)는 상부플랜지(15) 및 하부플랜지(17)에서 하부방향 및 상부방향으로 높이가 높게 설치되어 상부플랜지(15) 및 하부플랜지(17)의 휨강도를 크게 증가시킨다.
상부플랜지보강재(60)는 길이가 긴 띠형상의 사각판으로 상부플랜지(15)를 보강하고 휨강도를 증가시킨다. 또한, 상기 하부플랜지보강재(90)는 ㅗ자형상으로 형성할 수 있고, 하부플랜지(17)를 보강할 뿐 아니라 휨강도를 크게 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 상부플랜지보강재(60)와 하부플랜지보강재(90)는 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입할 수 있게 한다.
도 4를 참조하면, 펀칭전단보강클립(40)은 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 교각지점부의 하부플랜지(17) 상측에 방사상으로 복수개가 배치되어 고강도 콘크리트(30)에 매설됨으로써, 부모멘트 구간의 교각지점부에서의 펀칭전단균열의 발생을 억제한다. 펀칭전단보강클립(40)은 고강도 콘크리트(30)의 상부에 매설되는 세장한 강판(41)과, 상기 세장한 강판(41)에 결합되고 하측 방향으로 연장되어 고강도 콘크리트(30)에 매설되는 복수의 강봉(43)과, 상기 복수의 강봉(43) 각각의 하측 단부에 형성되는 돌기머리(45)를 포함한다.
부모멘트부 스틸박스 거더(1)는 교각지점부의 교좌장치로부터 발생한 집중반력에 의해 하부플랜지(17) 상측에 타설된 고강도 콘크리트(30)에 펀칭전단균열이 발생한다. 이 펀칭전단균열을 통해 수분의 침투와 철근의 부식이 발생함으로써, 결과적으로 부모멘트부 스틸박스 거더(1) 전체의 수명이 크게 단축된다. 방사상으로 배치되는 본 실시예의 펀칭전단보강클립(40)은 상기 펀칭전단균열 발생을 크게 억제한다. 즉, 복수의 강봉(43)은 경사방향으로 발생하는 펀칭진단균열의 발생을 억제하게 된다. 또한, 강봉(43)들의 상측에 결합되는 세장한 강판(41)은 각 강봉(43)들을 결속함으로써 각 개별 강봉(43)들에 발생하는 취약점을 인접한 강봉(43)들이 보완하게 함으로써 펀칭전단보강클립(40) 전체가 협력으로 전단균열발생을 억제하게 된다. 또한, 펀칭전단보강클립(40)은 방사상으로 교좌장치의 둘레방향으로 배치됨으로써 펀칭전단균열의 억제에 매우 효과적이다. 그뿐만 아니라, 세장한 강판(41)은 펀칭전단보강클립(40)을 설치하는데 매우 편리하다. 즉 교각지점부에 종방향 및 횡방향 철근들이 배치된 후, 펀칭전단보강클립(40)의 세장한 강판(41)을 들고 방사상으로 배치하여 상기 종방향 또는 횡방향 철근의 상측에 거치하는 것만으로 매우 쉽게 배치할 수 있다.
또한, 펀칭전단보강클립(40)은 상기 복수의 강봉(43)들을 하부에서 서로 연결하는 세장한 강판 형상의 결합부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 결합부재에는 복수의 강봉(43)들이 삽입되는 통공이 길이방향으로 복수개 형성되고, 상기 통공들의 일측에는 강봉(43)들이 억지로 삽입될 수 있는 개구가 형성된다.
상기 결합부재는 상기 강봉(43)들을 하측에서 결합함으로써, 펀칭전단보강클립(40)의 강도를 매우 증가시킨다. 즉, 펀칭전단균열선상에 위치하는 돌기머리(45)는 제대로 콘크리트에 고정될 수 없는데, 이 경우 결합부재는 상기 펀칭전단균열선상에 위치하는 돌기머리(45)를 인접하는 다른 돌기머리(45)들과 결합시킴으로써 균열선상에 위치하는 돌기머리(45)가 전단균열에 충분히 견디도록 할 수 있다. 따라서 펀칭전단균열이 어느 지점에서 발생한다 하더라도, 상기 결합부재는 펀칭전단보강클립(40)의 작용에 문제가 없도록 한다. 결합부재에 형성된 개구는 종방향및 횡방향 철근이 배치된 하부플랜지(17) 상에 펀칭전단보강클립(40)을 설치한 후 하부에서 용이하게 결합하기 위함이다. 즉 펀칭전단보강클립(40)은 종방향 및 횡방향 철근이 배치된 후 설치하는 것이므로, 결합부재가 먼저 결합되면 설치가 불가능하기 때문이다.
이하에서는 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더(1)를 이용한 교량 시공방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a 내지 도 5h를 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 부모멘트부 스틸박스 거더(1)를 이용한 교량 시공방법은, 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되어 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더(1)를 이용한다.
본 실시예의 시공방법은, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)를 구성하는 것으로서, 교각의 상측에 설치되는 교각지점부 단위세그먼트(11)와 상기 교각지점부 단위세그먼트(11)의 양측에 인접하는 연결 단위세그먼트(13)들을 각각 제작하는 단계와, 상기 교각지점부 단위세그먼트(11)와 상기 연결 단위세그먼트(13)들을 가볼팅으로 연결 접합하는 단계와, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15) 상면에 ??자형 상부플랜지보강재(60)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하거나, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지(17) 상면에 ㅗ자형 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하거나, 또는 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15) 상면에 ??자형 상부플랜지보강재(60)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하고, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지(17) 상면에 ㅗ자형 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하는 단계와, 부모멘트부 스틸박스 거더 (1)를 하중재하대에 거치한 후 유압잭(59)에 의해 하중을 재하하는 단계와, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15) 상면에 상기 상부플랜지보강재(60)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 상부플랜지보강재(60)를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 용접하여 완전 부착하고, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지(17) 상면에 상기 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 하부플랜지보강재(90)를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 용접하여 완전 부착하며, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15) 상면에 상기 상부플랜지보강재(60)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하고, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지(17) 상면에 상기 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 상부플랜지보강재(60)와 상기 하부플랜지보강재(90)를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 용접 부착하는 단계와, 상기 유압잭(59)에 의해 재하한 하중을 제거하여 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입하는 단계와, 상기 교각지점부 단위세그먼트(11)와 상기 연결 단위세그먼트(13)들의 연결 접합을 해제하고, 이들과 중앙부의 정모멘트 단위세그먼트들을 현장으로 운반하여 교대와 교각에 거치하여 볼트 및 너트로 완전 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 단위세그먼트들을 제작하는 단계는 교각지점부 단위세그먼트(11)와, 교각지점부 단위세그먼트(11)의 양측에 인접하는 연결 단위세그먼트(13)들을 각각 제작하는 단계이다. 이들 단위세그먼트들은 도면에 의하면 3개로 제작되나, 필요에 따라 더 많은 수로 제작될 수 있다. 이 단계에서는 상부플랜지보강리브(70), 하부플랜지보강리브(80), 상부플랜지보강재(60), 하부플랜지보강재(90) 등도 미리 제작할 수 있다(도 5b 참조).
도 5c를 참조하면, 가볼팅으로 연결 접합하는 단계는 교각지점부 단위세그먼트(11)와 양측의 연결 단위세그먼트(13)들을 가볼팅으로 연결 접합하는 단계이다. 여기서 가볼팅의 의미는 완전 결합이 아니라 추후 분리될 수 있음을 의미한다.
도 5d를 참조하면, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 상부플랜지보강재(60) 및/또는 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하는 단계는, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15) 상면에 ??자형 상부플랜지보강재(60)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하거나, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지(17) 상면에 ㅗ자형 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하거나, 또는 상부플랜지(15)에 상면에 상부플랜지보강재(60)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하고, 하부플랜지(17) 상면에도 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하는 단계이다. 즉, 상부플랜지보강재(60)와 하부플랜지보강재(90)는 어느 하나만 설치하거나 둘 모두를 설치할 수 있는 것이다.
한편, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)와 상부플랜지보강재(60)를 가볼팅하는 경우, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에는 고장력 볼트가 관통되는 관통공을 형성하고, 상부 플랜지보강재(60)에는 고장력 볼트가 관통된 후 후술할 단계에서 하중을 재하하여 부모멘트부 스틸박스 거더(1)가 하방으로 변위될 때 그 변위량을 수용할 수 있도록 장공을 형성할 수 있다(도 6a 참조). 상기 장공은 거더(1) 대신 상부플랜지보강재(60)에 형성될 수 있다. 또한, 상기 장공은 부모멘트부 스틸박스 거더(1)와 하부플랜지보강재(90)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다(도 6b 참조).
도 5d 및 도 5e를 참조하면, 하중을 재하하는 단계는 상기 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 하중을 재하하는 단계이다. 이때, 하중의 재하시 지압판(100)(도 7 참조)을 구비할 수도 있으며, 하중의 재하는 한 지점 이상에서 재하할 수 있다.
도 5e를 참조하면, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 상부플랜지보강재(60) 및/또는 하부플랜지보강재(90)를 용접 부착하는 단계는, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 가볼팅 또는 가용접되어 있는 상부플랜지보강재(60) 및/또는 하부플랜지보강재(90)를 완전하게 용접 부착하는 단계이다.
즉, 전술한 단계에서 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15) 상면에 상부플랜지보강재(60)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우에는 상기 상부플랜지보강재(60)를 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 완전하게 용접 부착한다. 또한, 전술한 단계에서 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 하부플랜지(17) 상면에 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우에는 상기 하부플랜지보강재(90)를 스틸박스거더(1)에 완전하게 용접 부착한다. 또한, 전술한 단계에서 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 상부플랜지(15) 상면에는 상부플랜지보강재(60)를, 하부플랜지(17) 상면에는 하부플랜지보강재(90)를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우에는 상부플랜지보강재(60)와 하부플랜지보강재(90) 모두를 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 완전하게 용접 부착한다. 다시 설명하면 상부플랜지보강재(60)와 하부플랜지보강재(90)는 전단계에서 가설치된 위치에 완전 용접 부착하게 된다.
도 5f를 참조하면, 재하한 하중을 제거하는 단계는 상기 재하한 하중을 제거하여 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입하는 단계이다. 즉 상부플랜지보강재(60)와 하부플랜지보강재(90)의 설치 여부에 따라 상부플랜지(15) 또는/및 하부플랜지(17)에 프리플랙션에 의한 프리스트레스가 도입된다.
도 5g, 5h를 참조하면, 단위세그먼트들을 완전 접합하는 단계는 교각지점부 단위세그먼트(11)와 교각지점부 단위세그먼트(11)의 양측에 인접하는 상기 연결 단위세그먼트(13)들의 연결 접합을 해제하고, 이들과 중앙부의 정모멘트 단위세그먼트들을 현장으로 운반하여 가볼팅한 후, 교대와 교각에 거치하여 고장력 볼트 및 너트로 완전 접합하는 단계이다.
도 5i를 참조하면, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 PS강재(53)에 의해 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입할 수 있다. 즉, 상부플랜지(15)와 복부(19)의 접합부 내측모서리 부분에서 PS강재(53)를 설치하고, 이를 긴장 및 해제함으로써 프리스트레스를 도입할 수 있다. 부연하면, 상부플랜지(15)와 복부(19)의 접합부 내측모서리 부분에서 PS강재(53)를 설치하여 긴장함으로써, 부모멘트부 스틸박스 거더(1)는 하부로 볼록하게 휘게 되고, 이 때 상부플랜지보강재(60) 및/또는 하부플랜지보강재(90)를 완전 용접 부착한 후, 긴장을 해제하면 부모멘트부 스틸박스 거더(1)는 상측으로 복귀하면서 프리스트레스가 도입되게 된다.
도 5j, 도 5k를 참조하면, 곡선형상을 가진 부모멘트부 스틸박스 거더(1)에 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입할 수 있다.
즉, 유압잭(59)에 의하여 하중을 재하하는 단계에서, 상기 곡선형상을 가진 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 양단부 외측에 프리플랙션 도입용 내민보(57)를 설치하고, 상기 내민보(57)가 연결된 상기 곡선형상을 가진 부모멘트부 스틸박스 거더(1)를 하중재하대에 거치한 후, 내측지점부에 반력대를 설치하고, 상기 반력대의 상부에서 유압잭(59)에 의해 하방으로 프리플랙션 하중을 재하하여 프리스트레스를 도입할 수 있다. 이에 따라 곡선형상을 가진 부모멘트부 스틸박스 거더(1)가 전도되는 문제가 발생하지 아니하고, 안전하게 프리스트레스를 도입할 수 있다. 본 실시예에서 내민보는 트러스 형상으로 형성할 수 있는데, 프리스트레스 도입시에는 거더(1)와 볼트 결합하고, 도입 후 볼트를 해체하게된다.
도 5L, 도 5m을 참조하면, 전술한 방법과 달이 곡선형상을 가진 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 양 단부에서 상향으로 유압잭(59)으로 하중을 재하하여 프리스트레스를 도입할 수 있다.
즉, 유압잭(59)에 의하여 하중을 재하하는 단계에서, 상기 곡선형상을 가진 부모멘트부 스틸박스 거더(1)의 양단부 외측에 프리플랙션 도입용 내민보(57)를 설치하고, 상기 내민보(57)가 연결된 상기 곡선형상을 가진 부모멘트부 스틸박스 거더(1)를 하중재하대에 거치한 후, 내측지점부에 반력대를 설치하고, 상기 양단부 외측에 설치된 내민보(57) 하부에서 유압잭(59)에 의해 상방으로 프리플랙션 하중을 재하하여 프리스트레스를 도입할 수 있다. 이 경우 내민보는 I빔 형상으로 형성할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 부모멘트부 스틸박스 거더
11 : 교각지점부 단위세그먼트
13 : 연결 단위세그먼트
15 : 상부플랜지
17 : 하부플랜지
19 : 복부
21 : 다이아프램
23 : 스토퍼
30 : 고강도 콘크리트
40 : 펀칭전단보강클립
41 : 강판
43 : 강봉
45 : 돌기머리
49 : 전단보강철근
50 : 블록아웃 커팅부
51 : PS강재 긴장기
52 : PS강재 정착부
53 : PS강재
54 : PS강재 편향부
55 : 장공부
57 : 내민보
58 : 반력대
59 : 유압잭
60 : 상부플랜지보강재
70 : 상부플랜지보강리브
80 : 하부플랜지보강리브
90 : 하부플랜지보강재
100 : 지압판
11 : 교각지점부 단위세그먼트
13 : 연결 단위세그먼트
15 : 상부플랜지
17 : 하부플랜지
19 : 복부
21 : 다이아프램
23 : 스토퍼
30 : 고강도 콘크리트
40 : 펀칭전단보강클립
41 : 강판
43 : 강봉
45 : 돌기머리
49 : 전단보강철근
50 : 블록아웃 커팅부
51 : PS강재 긴장기
52 : PS강재 정착부
53 : PS강재
54 : PS강재 편향부
55 : 장공부
57 : 내민보
58 : 반력대
59 : 유압잭
60 : 상부플랜지보강재
70 : 상부플랜지보강리브
80 : 하부플랜지보강리브
90 : 하부플랜지보강재
100 : 지압판
Claims (13)
- 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어서,
상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 것으로 프리플랙션에 의해 프리스트레스가 도입되게 하는 2열 이상의 ㅡ자형 상부플랜지보강재;
상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지의 하면에 교축방향으로 결합되는 ㅣ자형 상부플랜지보강리브;
상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 것으로 프리플랙션에 의해 프리스트레스가 도입되게 하는 2열 이상의 ㅗ자형 하부플랜지보강재; 및
상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 교축방향으로 결합되는 ㅣ자형 하부플랜지보강리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더.
- 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법에 있어서,
상기 부모멘트부 스틸박스 거더를 구성하는, 교각지점부 단위세그먼트와 상기 교각지점부 단위세그먼트의 양측에 인접하는 연결 단위세그먼트(13)들을 각각 제작하는 단계;
상기 교각지점부 단위세그먼트와 상기 연결 단위세그먼트들을 가볼팅으로 연결 접합하는 단계;
상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지 상면에 ㅡ자형 상부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하거나, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 ㅗ자형 하부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하거나, 또는 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지 상면에 ㅡ자형 상부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하고 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 ㅗ자형 하부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하는 단계;
상기 부모멘트부 스틸박스 거더를 하중재하대에 거치한 후 유압잭에 의해 하중을 재하하는 단계;
상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지 상면에 상기 상부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 상부플랜지보강재를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 용접 부착하고, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 상기 하부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 하부플랜지보강재를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 용접 부착하며, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지 상면에 상기 상부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접하고 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 하부플랜지 상면에 상기 하부플랜지보강재를 설치하고 가볼팅 또는 가용접한 경우 상기 상부플랜지보강재와 상기 하부플랜지보강재를 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 용접 부착하는 단계;
상기 유압잭에 의해 재하한 하중을 제거하여 상기 부모멘트부 스틸박스 거더에 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입하는 단계;
상기 교각지점부 단위세그먼트와 상기 연결 단위세그먼트들의 연결 접합을 해제하고, 이들과 중앙부의 정모멘트 단위세그먼트들을 현장으로 운반하여 교대와 교각에 거치하여 볼트 및 너트로 완전 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 상부플랜지보강재와 상기 하부플랜지보강재를 가볼팅하는 경우 상기 하중을 재하하는 단계에서의 변위량을 수용할 수 있도록 볼트공이 장공으로 형성된 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 유압잭에 의해 하중을 재하하는 단계는, 상기 부모멘트부 스틸박스 거더의 상부플랜지와 복부의 접합부 내측 모서리에 설치된 한 쌍의 PS강재를 긴장함에 의해 시행되고,
상기 프리플랙션에 의한 프리스트레스를 도입하는 단계는, 상기 PS강재의 긴장을 해제함에 의해 시행되는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 부모멘트부 스틸박스 거더는 곡선형상이고,
상기 유압잭에 의해 하중을 재하하는 단계는,
상기 곡선형상의 부모멘트부 스틸박스 거더의 양단부에 외측으로 내민보를 연결 설치하고, 상기 내민보가 연결된 부모멘트부 스틸박스 거더를 하중재하대에 거치한 후, 내측지점부에 반력대를 설치한 다음, 상기 반력대의 상부에서 유압잭에 의해 하방으로 하중을 재하하는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 내민보는 트러스 형상인 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 부모멘트부 스틸박스 거더는 곡선형상이고,
상기 유압잭에 의해 하중을 재하하는 단계는,
상기 곡선형상의 부모멘트부 스틸박스 거더의 양단부에 외측으로 내민보를 연결 설치하고, 상기 내민보가 연결된 부모멘트부 스틸박스 거더를 하중재하대에 거치한 후, 내측지점부에 반력대를 설치한 다음, 상기 양단부 외측의 내민보 하부에서 유압잭에 의해 상방으로 하중을 재하하는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 내민보는 I빔 형상인 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더를 이용한 교량의 시공방법.
- 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어서,
상기 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 타설되는 고강도 콘크리트; 및
상기 고강도 콘크리트에 매설되고 방사상으로 배치되어 교각지점부의 펀칭전단균열 발생을 억제하는 복수의 펀칭전단보강클립을 포함하며,
상기 펀칭전단보강클립은,
상기 고강도 콘크리트의 상부에 매설되는 세장한 강판;
상기 세장한 강판에 결합되고 하측 방향으로 연장되어 상기 고강도 콘크리트에 매설되는 복수의 강봉; 및
상기 복수의 강봉 각각의 하측 단부에 형성되는 돌기머리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더.
- 복수의 단위세그먼트를 연결 접합하여 구성되며 교각의 상측 부모멘트부분에 설치되는 부모멘트부 스틸박스 거더에 있어서,
상기 스틸박스 거더의 하부플랜지의 상면에 고강도 콘크리트를 타설하되, 소성힌지가 발생되는 지점에 상기 고강도 콘크리트가 타설되지 않는 V자형의 블록아웃 컷팅부를 형성함으로써, 상기 블록아웃 컷팅부에서 소성점이 발생하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더.
- 청구항 10에 있어서,
상기 블록아웃 컷팅부에는 아스팔트, 아스콘, 경량콘크리트, 또는 스티로폼이 채워지는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더.
- 청구항 10에 있어서,
상기 고강도 콘크리트에 매설되고 방사상으로 배치되어 교각지점부의 펀칭전단균열 발생을 억제하는 복수의 펀칭전단보강클립을 포함하며,
상기 펀칭전단보강클립은,
상기 고강도 콘크리트의 상부에 매설되는 세장한 강판;
상기 세장한 강판에 결합되고 하측 방향으로 연장되어 상기 고강도 콘크리트에 매설되는 복수의 강봉; 및
상기 복수의 강봉 각각의 하측 단부에 형성되는 돌기머리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더.
- 청구항 9 또는 12에 있어서,
상기 펀칭전단보강클립은,
상기 강봉들을 하부에서 서로 연결하는 결합부재를 더 포함하고,
상기 결합부재는,
세장한 강판으로서, 상기 강봉들이 삽입되는 통공이 길이방향으로 복수개 형성되고, 상기 통공들의 일측에는 상기 강봉들이 억지로 삽입될 수 있는 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 부모멘트부 스틸박스 거더.
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