KR20170115760A - 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법 - Google Patents

Abstract

강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법이 개시된다. 본 발명에 의한 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법은 길이방향으로 상부플랜지(12), 복부(14) 및 하부플랜지(16)가 형성된 I형상 또는 U형상의 단면을 갖는 적어도 3개의 분절 강재 거더(10)를 제공하는 단계, 상기 분절 강재 거더를 하나의 강재 거더로 결합하고 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12)에 상방으로 일정한 간격으로 전단연결재(20)를 설치하는 단계, 거치용 지지대(30)를 도입하고 상기 결합된 강재 거더가 양단부로부터 L(결합된 강재 거더의 길이)/4 내지 L(결합된 강재 거더의 길이)/2 지점에서 2점 단순지지 되도록 상기 결합된 강재 거더를 상기 거치용 지지대(30)에 거치시키는 단계, 상기 상부플랜지(12)에 설치된 전단연결재(20)가 삽입되도록 개구부(42)가 형성된 프리캐스트 콘트리트 부재(40)를 상기 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12) 위에 설치하는 단계, 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 개구부(42) 및 연결부(44)에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 압축강도 이상을 갖는 굳지 않은 콘크리트를 충전하여 상기 결합된 강재 거더와 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)를 일체화시키는 단계 및 상기 거치용 지지대(30)를 상기 결합된 강재 거더의 양단 지점으로 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법{METHOD FOR MANUFACTURING OF STEEL GIRDER COUPLED WITH PRECAST-CONCRETE PARTS ON UPPER FLANGE OF STEEL GIRDER}

본 발명은 강재 거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 강재 사용량을 최소화하면서도 거더 중앙부에서의 휨 모멘트에 의한 지지 능력을 향상시킬 수 있으며 이와 동시에 강재 거더와 케이싱 콘크리트의 결합을 간편하게 시공할 수 있는 강재 거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법에 관한 것이다.

국내외적으로 강합성 거더는 강재 거더를 제작 가설 한 후 교량 현장에서 강재 거더의 상부플랜지 위에 바닥판을 설치하는 일반적인 구조 형식이 주로 사용되고 있다. 그러나, 이러한 구조형식은 자중을 포함한 합성전 고정하중을 강재거더가 부담하므로 콘크리트에 비해 고가인 강재량 소요량이 많아 경제성이 많이 떨어지는 단점이 있다.

이의 단점을 극복하기 위한 방법으로 압축응력을 받는 강재 거더의 상부플랜지를 합성거더의 자중단계부터 압축력 저항이 우수한 소위 케이싱 콘크리트로 불리는 콘크리트로 보강하는 형식의 강합성 거더가 사용되어지고 있다. 이러한 압축부에 케이싱 콘크리트를 결합한 강합성거더는 자중 단계부터 합성단면으로 저항이 가능하므로 종래의 강합성거더에 비하여 강재량의 절감이 가능하여 경제적인 거더 제작이 가능하다.

이러한 케이싱 콘크리트가 결합된 강합성 거더와 관련하여 종래기술인 한국 등록특허 제10-784193호는 강재 거더 하부플랜지에 케이싱 콘크리트를 합성한 다음에 케이싱 콘크리트가 합성된 강합성 거더를 턴오버(180°뒤집음)하여 교량의 시공에 적용하고 있다. 즉 케이싱 콘크리트를 압축응력 저항부재로 활용하여 구조 효율성을 향상시키고 있으나 무거운 강합성 거더를 현장에서 180°회전시키는 것은 대형 장비가 필요할 뿐만 아니라 매우 위험한 작업을 수반하게 된다. 또한, 턴오버(turn-over)시 강재와 케이싱 콘크리트의 부등 회전으로 인하여 케이싱 콘크리트에 예상하지 못한 균열이 발생하여 거더의 구조적인 안전성을 저해할 수 있다.

또한, 한국 등록특허 제10-1383057호의 경우 턴오버하지 않고 합성거더를 제작할 수 있으나 부가적인 프리스트레스를 도입하기 위하여 중앙부에 유압잭 장치등을 활용해야 하고 제작시 상부플랜지에 케이싱 콘크리트를 형성하기 위하여 거푸집 등을 설치해야 하는 등 작업이 용이하지 않으며 거푸집을 지지하기 위한 복잡한 제작 장치와 콘크리트 타설시 발생할 수 있는 거더의 횡방향 변형을 방지하기 위한 제어장치 등 많은 부속장비를 필요로 하고 있다.

또한, 상기와 같은 선행기술들은 콘크리트의 타설 작업이 현장에서 이루어지므로 고강도 콘크리트를 생산하기 위한 공장에서와 같은 콘크리트 배치 플랜트의 설치가 곤란하기 때문에 현장 여건상 고강도 콘크리트를 적용하는데 한계가 있었다.

따라서, 강합성 거더 제작시 턴오버에 의한 안전성 저해 문제와 제작된 합성 거더의 품질 신뢰성을 확보하기 위한 방안 및 복잡한 장비를 이용하지 않고도 공장에서 뿐만 아니라 현장에서도 제작이 가능한 강합성 거더를 제작하기 위한 기술에 대한 수요가 지속적으로 존재하는 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 교량 건설현장에서 높은 압축강도를 갖는 콘크리트를 사용할 수 있으며 케이싱 콘크리트 형성을 위한 무거운 거푸집 및 복잡한 제작 장치 없이 간편하게 시공할 수 있는 강재 거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 강재 거더를 내민보 형식으로 지지한 상태에서 강재 거더 자중과 케이싱 콘크리트 하중을 강재 거더가 부담하도록 강재 거더 상부플랜지 상면에 케이싱 콘크리트를 합성하여, 강재 거더 상하연에 외력과 반대되는 프리스트레스를 미리 도입할 수 있어 거더 중앙부에서의 휨 모멘트에 의한 지지 능력을 향상시킬 수 있는 강재 거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법은 길이방향으로 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지가 형성된 I형상 또는 U형상의 단면을 갖는 적어도 3개의 분절 강재 거더를 제공하는 단계, 상기 분절 강재 거더를 하나의 강재 거더로 결합하고 결합된 강재 거더의 상부플랜지에 상방으로 일정한 간격으로 전단 연결재를 설치하는 단계, 거치용 지지대를 도입하고 상기 결합된 강재 거더가 양단부로부터 L(결합된 강재 거더의 길이)/4 내지 L(결합된 강재 거더의 길이)/2 지점에서 2점 단순지지 되도록 상기 결합된 강재 거더를 상기 거치용 지지대에 거치시키는 단계, 상기 상부플랜지에 설치된 전단 연결재가 삽입되도록 개구부가 형성된 프리캐스트 콘트리트 부재를 상기 결합된 강재 거더의 상부플랜지 위에 설치하는 단계, 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 개구부 및 연결부에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 압축강도 이상을 갖는 굳지 않은 콘크리트를 충전하여 상기 결합된 강재 거더와 상기 프리캐스트 콘크리트 부재를 일체화시키는 단계, 및 상기 거치용 지지대를 상기 결합된 강재 거더의 양단 지점으로 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법은 길이방향으로 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지가 형성된 I형상 또는 U형상의 단면을 갖는 적어도 3개의 분절 강재 거더를 제공하는 단계, 상기 분절 강재 거더를 하나의 강재 거더로 결합하고 결합된 강재 거더의 상부플랜지에 상방으로 일정한 간격으로 전단 연결재를 설치하는 단계, 거치용 지지대를 도입하고 상기 결합된 강재 거더가 양단부로부터 L(결합된 강재 거더의 길이)/4 내지 L(결합된 강재 거더의 길이)/2 지점에서 2점 단순지지 되도록 상기 결합된 강재 거더를 상기 거치용 지지대에 거치시키는 단계, 상기 상부플랜지에 설치된 전단 연결재가 삽입되도록 개구부가 형성된 프리캐스트 콘트리트 부재를 상기 결합된 강재 거더의 상부플랜지 위에 설치하는 단계, 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 개구부 및 연결부(상기 결합된 강재 거더의 결합부를 제외)에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 압축강도 이상을 갖는 굳지 않은 콘크리트를 충전시키는 단계, 상기 결합된 강재 거더의 결합부를 분리하여 프리캐스트 콘트리트 부재가 결합된 분절 거더를 형성하는 단계, 상기 프리캐스트 콘트리트 부재가 결합된 분절 거더를 현장으로 운반한 후 재결합시키고 상기 거치용 지지대에 거치시키는 단계, 및 상기 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 분절 거더의 연결부에 굳지 않은 콘크리트를 타설함으로써 거더의 길이방향으로 일체화된 프리캐스트 콘크리트 부재를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 상면에는 상기 강합성 거더를 교각 또는 교대에 가설 후 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 상면에 타설되는 바닥판 콘크리트와 합성되도록 전단철근이 돌출될 수 있다.

상기 전단 연결재는 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 상면보다 높게 돌출되거나 낮게 돌출될 수 있다.

상기 프리캐스트 콘크리트 부재간의 연결은 루프형 철근으로 이루어질 수 있다.

상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 연결부에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재간의 고정을 위한 고정수단이 설치될 수 있다.

상기 고정수단은 강재와 볼트의 결합으로 이루어질 수 있다.

상기 거치용 지지대는 상기 결합된 강재 거더가 거치되는 부위에 둥근형태의 받침이 형성된 것일 수 있다.

상기 거치용 지지대는 횡방향 양단측에 거더의 횡방향 변형을 구속하는 수평지지대가 설치된 것일 수 있다.

상기 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제조방법은 상기 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더를 인양하여 인근 부지로 이동시킨 후 거더 양단 지점으로부터 내측으로 L/5 내지 L/3 지점에 지지대를 설치하여 적치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 프리캐스트 콘크리트 부재는 압축강도가 적어도 70MPa인 고강도 콘크리트로 이루어질 수 있다.

상기 프리캐스트 콘크리트 부재는 교대 또는 교각에 거치 후 바닥판 콘크리트 타설시 상기 바닥판 콘크리트 단면의 일부를 형성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더는 상기의 방법에 의해 제작될 수 있다.

본 발명에 의한 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법에 따르면 프리캐스트 부재로 미리 제작된 케이싱 콘크리트를 강재 거더 상부플랜지 상면에 간편하게 설치할 수 있어 케이싱 콘크리트 형성을 위한 별도의 무거운 거푸집 및 복잡한 장치를 활용하지 않으면서도 간편하게 합성 거더를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 합성 거더의 제작시 내민보 형식으로 강재 거더를 지지하고 강재 거더 상부플랜지에 설치되는 프리캐스트 콘크리트 부재의 하중을 강재 거더가 부담하도록 합성한 후 상기 합성 거더를 양단 지지로 변경함으로써 발생하는 합성 거더의 자중에 대한 응력을 효과적으로 상쇄할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 케이싱 콘크리트를 공장에서 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작하고 현장으로 운반하여 합성 거더를 제작할 수 있어 고강도 콘크리트를 효율적으로 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 합성 거더 제작을 위해 고강도 콘크리트를 사용할 경우 콘크리트 양생 중 발생하는 자기수축 및 건조수축에 의한 콘크리트의 초기 균열을 방지함으로써 고품질, 고내구성을 갖는 합성 거더를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 합성 거더의 제작시 거치용 지지대에 둥근받침을 형성하고 거치용 지지대에 연결된 수평지지대를 도입함으로써 제작시 강재 거더의 자유로운 회전을 보장하고 풍하중 등 횡하중에 의해 발생하는 거더의 비틀림 변형을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 분절된 I형상의 강재 거더들의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 분절된 I형상의 강재 거더가 결합되고 결합된 강재 거더의 상부플랜지에 전단 연결재가 형성된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 거치용 지지대를 도입하여 결합된 강재 거더의 하부플랜지에 2지점 단순지지가 이루어지도록 한 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 별도로 제작된 프리캐스트 콘크리트 부재를 결합된 강재 거더의 상부플랜지에 설치한 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 프리캐스트 콘크리트 부재의 연결부 및 개구부에 콘크리트를 충전하여 타설한 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 콘크리트 양생이 완료된 후 거치용 지지대를 결합된 거더의 양단 지점으로 이동한 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 강재 거더의 연결부(결합부)를 제외한 프리캐스트 콘크리트 연결부 및 개구부에 콘크리트를 타설하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 결합된 강합성 거더의 결합부를 분리한 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 분리된 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트가 결합된 분절 거더를 현장에서 조립한 후 거치된 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 분절 거더가 결합된 부위의 상부플랜지(프리캐스트 콘크리트 부재의 연결부)에 콘크리트를 충전타설한 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 양생이 완료된 합성 거더에서 거치용 지지대를 일체화된 거더의 양단부로 이동시킨 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 프리캐스트 콘크리트 부재의 형상으로 양 단부에 루프형 철근이 돌출된 것을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 프리캐스트 콘크리트 부재의 형상으로 상면에 전단 철근이 돌출된 것을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 프리캐스트 콘크리트 부재간의 연결부가 루프형 철근에 의해 연결되고 L형강과 볼트에 의해 고정된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 의한 거더의 거치를 위한 거치용 지지대로서 거치용 지지대 상부에 원형의 받침이 형성된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 의한 거더의 거치를 위한 거치용 지지대로서 횡방향의 수평 지지대가 형성된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 제작시 제작이 완료된 합성 거더를 인양하여 현장에 적치하되 거치용 거치대 위에 거치시킨 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 프리캐스트 콘크리트 부재가 바닥판 콘크리트와 독립된 형태로 합성되는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 강합성 거더의 프리캐스트 콘크리트 부재가 바닥판 콘크리트의 일부를 이루면서 합성되는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법은 길이방향으로 상부플랜지(12), 복부(14) 및 하부플랜지(16)가 형성된 I형상 또는 U형상의 단면을 갖는 적어도 3개의 분절 강재 거더(10)를 제공하는 단계, 상기 분절 강재 거더(10)를 하나의 강재 거더로 결합하고 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12)에 상방으로 일정한 간격으로 전단 연결재(20)를 설치하는 단계, 거치용 지지대(30)를 도입하고 상기 결합된 강재 거더가 양단부로부터 L(결합된 강재 거더의 길이)/4 내지 L(결합된 강재 거더의 길이)/2 지점에서 2점 단순지지 되도록 상기 결합된 강재 거더를 상기 거치용 지지대(30)에 거치시키는 단계, 상기 상부플랜지에 설치된 전단 연결재(20)가 삽입되도록 개구부(42)가 형성된 프리캐스트 콘크리트 부재(40)를 상기 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12) 위에 설치하는 단계, 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 개구부(42) 및 연결부(44)에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 압축강도 이상을 갖는 굳지 않은 콘크리트를 충전하여 상기 결합된 강재 거더와 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)를 일체화시키는 단계, 및 상기 거치용 지지대(30)를 상기 결합된 강재 거더의 양단 지점으로 이동시키는 단계를 포함한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 분절 강재 거더(10)는 적어도 3개 이상인 것이 바람직하다.

분절 강재 거더(10)간의 결합은 볼트 등을 이용하여 이루어질 수 있으며 도 2에 도시한 전단 연결재(20)는 강재 거더와 프리캐스트 콘크리트 부재간의 결합 또는 강재 거더와 프리캐스트 콘크리트부재가 결합된 후 프리캐스트 콘크리트 부재와 바닥콘크리트(또는 콘크리트 바닥판)와의 결합을 공고하게 하기 위한 것이다.

상기 전단 연결재(20)는 스터드(stud) 또는 Y형 Perfobond 리브 혹은 형강 등이 사용될 수 있다.

한편, 상기 전단 연결재(20)는 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 상면보다 높게 돌출되거나 낮게 돌출된 것을 특징으로 한다. 전단 연결재(20)를 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 상면보다 높게 돌출되게 함으로써 이후에 돌출부위가 바닥판 콘크리트와의 결합을 견고하게 할 수 있다.

또한, 전단 연결재(20)를 전단 철근(50)이 형성된 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 상면보다 낮은 높이로 돌출되게 함으로써 이후 개구부에 콘크리트가 충전되어 양생이 완료된 후에 프리캐스트 콘크리트 부재 상면에 배치된 전단 철근(50)에 의해 바닥판 콘크리트와 안정적으로 결합할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 거치용 지지대(30)는 상기 강재 거더를 내민보 형식으로 L/4 내지 L/2 지점에 2지점(two point) 단순지지 되도록 도입되며 거치용 지지대(30)에 상기 강재 거더를 거치함으로써 강재 거더의 상부플랜지에는 인장 프리스트레스(tensile prestress)를 하부플랜지에는 압축 프리스트레스(compressive prestress)를 도입할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)는 상기 상부플랜지 위에 설치된 전단 연결재(20)가 삽입되도록 개구부(42)가 형성되며 일정한 폭과 길이를 가지며 상기 결합된 강재 거더의 상부플랜지에 설치하기 전에 제작된다.

본 발명에서는 프리캐스트 콘크리트 부재를 압축강도 70 MPa 이상의 고강도콘크리트로 공장에서 제작하여 현장으로 운반할 수 있어 현장에서 고강도 콘크리트를 활용하지 못했던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 압축강도 70 MPa 이상의 고강도 콘크리트 적용에 의해 프리캐스트 콘크리트 부재의 폭을 강재 거더의 하부플랜지 폭보다 작게 할 수 있어 거더 가설시 전도에 대한 안전성을 높일 수 있고 이에 따른 인명 사고의 발생을 방지할 수 있다.

상기 프리캐스트 콘크리트 부재를 상기 상부플랜지 위에 거더 길이방향으로 설치하며 이에 의해 상기 강재 거더의 상부플랜지에는 인장 프리스트레스가 하부플랜지에는 압축 프리스트레스가 부가적으로 인가되게 된다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 개구부(42)와 부재간의 연결부(44)에는 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 압축강도 이상을 가지며 굳지 않은 콘크리트를 충전함으로써 상기 강재 거더와 상기 프리캐스트 콘크리트 부재를 일체화시키게 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 거치용 지지대(30)를 프리캐스트 콘크리트 부재(40)가 일체화된 강합성 거더의 양단 지점으로 이동시킴으로써 발생하는 강합성 거더 하부플랜지의 인장응력을 기존 단계에서 하부플랜지에 도입된 압축 프리스트레스에 의해 상쇄시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법은 길이방향으로 상부플랜지(12), 복부(14) 및 하부플랜지(16)가 형성된 I형상 또는 U형상의 단면을 갖는 적어도 3개의 분절 강재 거더(10)를 제공하는 단계, 상기 분절 강재 거더(10)를 하나의 강재 거더로 결합하고 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12)에 상방으로 일정한 간격으로 전단 연결재(20)를 설치하는 단계, 거치용 지지대(30)를 도입하고 상기 결합된 강재 거더가 양단부로부터 L(결합된 강재 거더의 길이)/4 내지 L(결합된 강재 거더의 길이)/2 지점에서 2점 단순지지 되도록 상기 결합된 강재 거더를 상기 거치용 지지대(30)에 거치시키는 단계, 상기 상부플랜지(12)에 설치된 전단 연결재(20)가 삽입되도록 개구부(42)가 형성된 프리캐스트 콘트리트 부재(40)를 상기 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12) 위에 설치하는 단계, 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 개구부(42) 및 연결부(44)(상기 결합된 강재 거더의 결합부를 제외)에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 압축강도 이상을 갖는 굳지 않은 콘크리트를 충전시키는 단계, 상기 결합된 강재 거더의 결합부(18)를 분리하여 프리캐스트 콘트리트 부재(40)가 결합된 분절 거더를 형성하는 단계, 상기 프리캐스트 콘트리트 부재(40)가 결합된 분절 거더를 현장으로 운반한 후 재결합시키고 상기 거치용 지지대(30)에 거치시키는 단계 및 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)가 결합된 분절 거더의 연결부(44)에 굳지 않은 콘크리트를 타설함으로써 거더의 길이방향으로 일체화된 프리캐스트 콘크리트 부재를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법에 대하여 전술한 것과 동일한 내용은 생략하며 아래에 추가되거나 변경된 기술적 특징에 대하여 기술하기로 한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 일체형의 거더에서 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 개구부(42) 및 연결부(44)(상기 결합된 강재 거더의 결합부(18)를 제외)에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 압축강도 이상을 갖는 굳지 않은 콘크리트를 충전한다.

상기 콘크리트가 충전되는 연결부(44)는 상기 프리캐스트 콘크리트 부재간(40)의 연결부 중에서 상기 분절 강재 거더가 결합되는 부위의 연결부(44)는 제외한 부분을 의미한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 상기 결합된(일체화 된) 강재 거더를 다시 분리함으로써 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트가 설치된(부착된) 분절 강재 거더로 다시 나뉘게 된다. 즉, 결합된 강재 거더의 연결부(결합부)(18) 위에 위치한 프리캐스트 콘크리트 부재간의 연결부는 콘크리트가 충전되지 않게 함으로써 강재 거더를 다시 분리할 수 있도록 한 것이다.

도 9를 참조하면, 이후에 상기 분절된 강재 거더를 현장으로 운반한 후 다시 결합하고 이를 거치용 거치대에 거치시키게 된다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이 다시 결합된 강재 거더의 결합부(18) 상부플랜지 부위에 굳지 않은 콘크리트를 타설하여 거더의 길이방향으로 일체화된 프리캐스트 콘크리트 부재를 형성함으로써 강합성 거더를 제작하게 된다.

도 11은 제작이 완료된 강합성 거더에서 거치용 지지대(30)를 거더의 양단으로 위치한 상태를 나타낸 것이다. 이 상태에서는 거더의 자중에 의해 하부플랜지에 인장응력이 발생하나 이전에 거더의 양단으로부터 일정거리에 2지점 단순지지에 의해 하부플랜지에 인가되었던 압축응력에 의해 상쇄가 가능하다.

한편, 도 12는 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(20)의 양단부에 루프형 철근(48)이 형성된 것이며 도 13은 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(20)의 상면에 전단철근(50)이 형성된 것으로 도시한 것이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 상기 루프형 철근(48)을 도입함으로써 프리캐스트 콘크리트 부재(20)의 종방향의 결합성을 증진시킬 수 있다.

도 13에 도시한 바와 같이 본 발명에 있어서 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 상면에는 상기 강합성 거더를 교각 또는 교대에 가설 후 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 상면에 타설되는 바닥판 콘크리트와 합성되도록 전단철근(50)이 돌출된 것을 특징으로 한다.

상기 전단철근(50)은 상기 프리캐스트 콘크리트 부재 상면으로 돌출된 상기 전단 연결재(20)와 같이 병용함으로써 강합성 거더와 바닥판 콘크리트와의 결합을 더욱 공고히 할 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 연결부에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재간(40)의 고정을 위한 고정수단(46)이 설치된 것을 특징으로 한다. 즉, 프리캐스트 콘크리트 부재(40)간의 연결부위에 고정수단(46)을 도입함으로써 프리캐스트 콘크리트 부재가 상호 길이방향 및 상방으로 움직이지 않도록 고정시킴으로써 이후에 콘크리트의 충전시 발생하는 부력에 의한 프리캐스트 콘크리트 부재의 변형을 방지할 수 있으며 일체화된 콘크리트 부재의 직진성을 확보할 수 있다.

상기 고정수단(46)은 강재와 볼트(47)의 결합으로 이루어질 수 있으나 이는 예시적인 것이며 콘크리트의 충전시 발생하는 부력에 의한 프리캐스트 콘크리트 부재의 변형을 방지할 수 있는 수단이라면 어느 것이나 가능하다.

도 15에 도시한 바와 같이, 상기 거치용 지지대(30)는 상기 결합된 강재 거더가 거치되는 부위에 둥근형태의 받침(32)이 형성된 것을 특징으로 한다. 이때 둥근 형태의 받침에 강재 거더가 거치됨으로써 강재거더 자중과 케이싱 콘크리트 하중에 의한 강재 거더의 지점부 회전 변형을 용이하게 하여 제작시 강재 거더의 안정성을 증진시킬 수 있다.

도 16에서 상기 거치용 지지대(30)는 횡방향 양단측에 거더의 횡방향 변형을 구속하는 수평지지대(34)가 설치된 것을 특징으로 한다. 이에 따라 거치용 지지대(30)에 거더의 횡방향 변형을 구속함으로써 강재 거더 상부플랜지에 케이싱 콘크리트를 합성시 발생할 수 있는 거더의 횡방향 비틀림 변형을 방지할 수 있다.

본 발명에서는 상기 결합된 강재 거더가 거치되는 부위에 둥근형태의 받침(32)를 도입하고 거치용 지지대(30)의 횡방향 양단측에 수평지지대(34)를 도입함으로써 강재 거더의 지점부 회전 변형을 용이하게 함과 동시에 거더의 횡방향 변형을 구속함으로써 강재 거더의 안정성 확보 및 횡방향 비틀림 변형방지를 동시에 달성할 수 있다.

도 17에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트가 결합된 강합성 거더의 제작방법은 상기 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더를 인양하여 인근 부지로 이동시킨 후 거더 양단 지점으로부터 내측으로 L/5 내지 L/3 지점에 지지대를 설치하는 적치하는 단계를 더 포함한다.

이는 제작이 완료된 강합성 거더가 상기 강합성 거더가 가설되는 교대 또는 교각의 완공과의 시간차이로 인하여 상기 강합성 거더의 현장 장기 적치가 필요할 경우, 거더 양단 지점으로부터 일정 지점에 지지대를 설치하여 적치함으로써 교대 또는 교각에 가설하기 전에 프리캐스트 콘크리트에 도입된 압축응력에 의해 발생하는 크리프의 손실을 최소화 하기 위한 것이다.

상기 프리캐스트 콘크리트 부재는 압축강도가 적어도 70MPa인 고강도 콘크리트로 이루어진 것을 특징으로 한다. 종래의 경우 합성 거더 제작시 강재 거더에 케이싱 콘크리트를 일체로 타설하는 하는 경우가 일반적인데, 케이싱 콘크리트에 70MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용할 경우 양생시 자기수축 및 건조수축에 의한 변형률이 일반 콘크리트(압축강도 50MPa 이하)에 비해 매우 크므로 케이싱 콘크리트에 초기 균열이 발생하는 등 고강도 콘크리트의 적용이 용이하지 않았다.

그러나 본 발명은 강재 거더의 상부플랜지에 합성되는 케이싱 콘크리트를 공장에서 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작 운반할 수 있어 현장에서 고강도 콘크리트(압축강도 70MPa 이상)의 활용이 가능하게 하였다.

상기 프리캐스트 콘크리트 부재는 교대 또는 교각에 거치 후 바닥판 콘크리트 타설시 상기 바닥판 콘크리트 단면의 일부를 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 도 18에 도시된 바와 같이 최종 제작된 강합성 거더(100)와 바닥판 콘크리트(60)가 독립된 형태로 형성될 수 있으나 도 19에 도시된 바와 같이 강합성 거더(100)의 프리캐스트 콘크리트 부재가 바닥판 콘크리트(60)의 일부를 형성할 수 있다. 이에 의해 교량의 강도를 적정하게 유지하면서 경량화를 달성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더는 상기한 방법에 의해 제작된다.

본 발명에 의한 강합성 거더의 제작방법에 따르면 강재 거더와 결합되는 케이싱 콘크리트를 고강도 콘크리트로 활용할 경우, 상기 케이싱 콘크리트를 별도로 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작함으로써 합성거더 제작시 콘크리트에 발생하는 균열의 억제가 가능하다.

즉, 별도의 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작함으로써 현장타설에 의해 케이싱 콘크리트와 강재거더가 일체로 제작되는 강합성 부재에 양생시 발생하는 콘크리트의 자기수축 및 건조수축에 따른 구속응력이 발생하지 않아 프리캐스트 콘크리트부재에 균열이 발생하지 않으며 일정한 강도를 발현한 후 강재 거더와 결합함으로써 균열발생이 없는 합성 거더를 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 분절 강재 거더, 12: 상부플랜지, 14: 복부, 16: 하부플랜지, 18: 결합부, 20: 전단 연결재, 30: 거치용 지지대, 32: 받침, 34: 수평 지지대, 40: 프리캐스트 콘크리트 부재, 42: 개구부, 44: 연결부, 46: 고정수단, 47: 강재와 볼트, 48: 루프형 철근, 50: 전단철근, 60: 바닥판 콘크리트(콘크리트 바닥판), 100: 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트가 결합된 강합성 거더

Claims (11)

1. 길이방향으로 상부플랜지(12), 복부(14) 및 하부플랜지(16)가 형성된 I형상 또는 U형상의 단면을 갖는 적어도 3개의 분절 강재 거더(10)를 제공하는 단계;
   상기 분절 강재 거더를 하나의 강재 거더로 결합하고 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12)에 상방으로 일정한 간격으로 전단연결재(20)를 설치하는 단계;
   거치용 지지대(30)를 도입하고 상기 결합된 강재 거더가 양단부로부터 L(결합된 강재 거더의 길이)/4 내지 L(결합된 강재 거더의 길이)/2 지점에서 2점 단순지지 되도록 상기 결합된 강재 거더를 상기 거치용 지지대(30)에 거치시키는 단계;
   상기 상부플랜지(12)에 설치된 전단연결재(20)가 삽입되도록 개구부(42)가 형성된 프리캐스트 콘트리트 부재(40)를 상기 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12) 위에 설치하는 단계;
   상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 개구부(42) 및 연결부(44)에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 압축강도 이상을 갖는 굳지 않은 콘크리트를 충전하여 상기 결합된 강재 거더와 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)를 일체화시키는 단계; 및
   상기 거치용 지지대(30)를 상기 결합된 강재 거더의 양단 지점으로 이동시키는 단계를 포함하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
2. 길이방향으로 상부플랜지(12), 복부(14) 및 하부플랜지(16)가 형성된 I형상 또는 U형상의 단면을 갖는 적어도 3개의 분절 강재 거더(10)를 제공하는 단계;
   상기 분절 강재 거더(10)를 하나의 강재 거더로 결합하고 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12)에 상방으로 일정한 간격으로 전단연결재(20)를 설치하는 단계;
   거치용 지지대(30)를 도입하고 상기 결합된 강재 거더가 양단부로부터 L(결합된 강재 거더의 길이)/4 내지 L(결합된 강재 거더의 길이)/2 지점에서 2점 단순지지 되도록 상기 결합된 강재 거더를 상기 거치용 지지대(30)에 거치시키는 단계;
   상기 상부플랜지(12)에 설치된 전단연결재(20)가 삽입되도록 개구부(42)가 형성된 프리캐스트 콘트리트 부재(40)를 상기 결합된 강재 거더의 상부플랜지(12) 위에 설치하는 단계;
   상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 개구부(42) 및 연결부(44)(상기 결합된 강재 거더의 결합부를 제외)에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 압축강도 이상을 갖는 굳지 않은 콘크리트를 충전시키는 단계;
   상기 결합된 강재 거더의 결합부(18)를 분리하여 프리캐스트 콘트리트 부재가 결합된 분절 거더를 형성하는 단계;
   상기 프리캐스트 콘트리트 부재(40)가 결합된 분절 거더를 현장으로 운반한 후 재결합시키고 상기 거치용 지지대(30)에 거치시키는 단계; 및
   상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)가 결합된 분절 거더의 연결부(44)에 굳지 않은 콘크리트를 타설함으로써 거더의 길이방향으로 일체화된 프리캐스트 콘크리트 부재(40)를 형성하는 단계를 포함하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 상면에는 제작이 완료된 강합성 거더를 교각 또는 교대에 가설 후 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 상면에 타설되는 바닥판 콘크리트와 합성되도록 전단철근(50)이 돌출된 것을 특징으로 하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 전단연결재(20)는 상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)의 상면보다 높게 돌출되거나 낮게 돌출된 것을 특징으로 하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프리캐스트 콘크리트 부재간의 연결은 루프형 철근(48)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프리캐스트 콘크리트 부재의 연결부(44)에 상기 프리캐스트 콘크리트 부재간의 고정을 위한 고정수단(46)이 설치된 것을 특징으로 하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 고정수단(46)은 강재와 볼트(47)의 결합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 거치용 지지대(30)는 상기 결합된 강재 거더가 거치되는 부위에 둥근형태의 받침(32)이 형성되며, 횡방향 양단측에 거더의 횡방향 변형을 구속하는 수평지지대(34)가 설치된 것을 특징으로 하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더를 인양하여 인근 부지로 이동시킨 후 거더 양단 지점으로부터 내측으로 L/5 내지 L/3 지점에 지지대를 설치하여 적치하는 단계를 더 포함하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
   
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)는 압축강도가 적어도 70MPa인 고강도 콘크리트로 이루어진 것을 특징으로 하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.
    
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리캐스트 콘크리트 부재(40)는 교대 또는 교각에 거치 후 바닥판 콘크리트(60) 타설시 상기 바닥판 콘크리트 단면의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 강재거더 상부플랜지에 프리캐스트 콘크리트 부재가 결합된 강합성 거더의 제작방법.

Images