KR20180134138A - 프리스트레스트 강재거더 및 이를 이용한 강합성교량 - Google Patents

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KR20180134138A
KR20180134138A KR1020170071631A KR20170071631A KR20180134138A KR 20180134138 A KR20180134138 A KR 20180134138A KR 1020170071631 A KR1020170071631 A KR 1020170071631A KR 20170071631 A KR20170071631 A KR 20170071631A KR 20180134138 A KR20180134138 A KR 20180134138A
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임상규
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Abstract

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 프리스트레스트 강재거더는 강재거더(100); 강재거더(100)의 양단부에 각각 형성되되, 인장부재(400)를 정착하기 위하여 강재거더(100)의 하측 영역에 형성된 한 쌍의 콘크리트 정착부(200); 강재거더(100)가 교대에 끼움결합되도록, 강재거더(100)의 양단부에서 외측으로 돌출 형성된 콘크리트 끼움부(300); 정착부(200)에 양단부가 각각 정착되도록 설치되는 인장부재(400);를 포함한다.
이 경우, 프리스트레스트 강재거더의 양단부에 콘크리트 정착부(200)가 형성되기 때문에 강재거더 중앙부 보다 양단부의 자중이 커진다.
양단부의 자중이 증가하면 거더 거치시 안전성(거더의 전도방지 능력)이 향상되고, 특히 지진시 지진하중에 의한 구조물의 뒤틀림 및 변위를 최소화할 수 있다.
또한, 본원발명의 프리스트레스트 강재거더는 단부에서 외측으로 돌출된 끼움부(300)가 형성되고, 끼움부(300)가 교대의 우각부에 끼움 결합하는 구조이기 때문에 거더 거치 후 거더의 전도를 방지함은 물론, 지진시 거더의 낙교를 방지할 수 있다.

Description

프리스트레스트 강재거더 및 이를 이용한 강합성교량{PRESTRESSED STEEL GIRDER AND COMPOSITE BRIDGE USING THE SAME}
본 발명은 건설분야에 관한 것으로서, 상세하게는 프리스트레스트 강재거더 및 이를 이용한 강합성교량에 관한 것이다.
형고(높이)는 줄이고, 길이(지간길이)를 늘리기 위해 프리스트레스가 도입된 거더가 개발되고 있다.
프리스트레스트 거더의 형고가 줄어들기는 했지만 폭 대비 높이가 길기 때문에 거더 설치 이후, 별도의 거더전도방치를 설치하여 바닥판 콘크리트가 타설되기 전까지 거더를 지지해야 한다.
최근 전국적으로 크고 작은 지진이 자주 발생하고 있기 때문에 지진에 대한 거더 낙하방지시설 또한 필요한 시점이다.
그러나 지금까지 개발된 거더 기술을 보면, 거더의 전도를 방지하고, 지진시의 거더의 낙하를 방지할 수 있는 기술이 개발되어 있지 않다.
아래 종래기술의 기술구성, 명칭 및 도면번호는 그 종래기술의 설명에 한정되어 사용한다.
한국특허 제10-2012-0049752호 '프리텐셔닝 강판을 이용한 프리스트레스트 강재거더와 이의 제작방법 및 교량 시공방법'은 교량의 주부재인 강재거더와 강형부재 제작시 강재거더 및 강형부재에 프리텐셔닝 강판을 설치하고, 상기 프리텐셔닝 강판에 프리텐셔닝하는 과정에 의하여 프리스트레스를 도입하도록 한 프리텐셔닝 강판을 이용한 프리스트레스트 강재거더와 이의 제작방법 및 교량 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리텐셔닝 강판을 이용한 프리스트레스트 강재거더는 상, 하부플랜지 및 복부로 이루어지는 강재거더와; 상기 강재거더의 양단부에 각각 연결판 및 고장력볼트로 연결되며, 전체적으로 "ㄱ"형상으로 이루어지며, 상, 하부플랜지 및 복부로 이루어지는 강형부재와; 상기 강재거더의 복부 또는 하부플랜지와 강형부재의 상부플랜지에 용접 설치되며, 사각판상체로 이루어지는 프리텐셔닝 강판으로 구성됨을 특징으로 한다.
한국특허 제10-2013-0113244호 '강재거더를 이용한 프리스트레스트 합성 거더를 적용한 합성형 라멘교의 시공방법 및 그 시공방법으로 시공된 합성형 라멘교'는 I형 또는 H형 강재거더에 프리스트레스트를 도입하여 프리스트레스트 합성거더를 제작하는 단계; 현장의 지반에, 수직방향으로 상향 돌출된 다수의 PC 강선이 내부에 삽입되어 콘크리트 타설된 좌우 기둥을 제작하는 단계; 수직부와 연결지점부 및 수평부로 구성된 ㄱ 자형 연결강재의 수직부 하단을 상기 기둥 상부에 거치시키고, 상기 PC 강선을 긴장하여, 상기 ㄱ 자형 연결강재를 상기 기둥에 고정시키는 단계; 2개의 상기 ㄱ 자형 연결강재의 수평부 양단 사이에 상기 프리스트레스트 합성 거더를 거치시키고, 체결부재에 의해 상기 프리스트레스트 합성거더와 상기 ㄱ 자형 연결강재를 결합시키는 단계; 및 상기 프리스트레스트 합성거더와 상기 ㄱ 자형 연결강재 외측으로 철근을 배근하고 거푸집을 설치하고 상부 슬래브를 타설하여 라멘화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성형 라멘교 시공방법에 관한 것이다.
한국특허 제10-2014-0173316호 '강재 및 이를 이용한 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더와 그 시공방법'은 강재 상부 플랜지(110); 강재 상부 플랜지(110)의 하부에 대향하여 배치되는 하부 강관부(130); 강재 상부 플랜지(110) 및 하부 강관부(130)를 상호 연결하는 강재 웹(120);을 포함하며, 하부 강관부(130)는 강재 웹(120)의 양측에 길이방향을 따라 각각 배치되는 복수의 강관(131); 강재 웹(120) 및 복수의 강관(131)을 각각 연결하는 연결부재(132);를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재(100) 및 이를 이용한 강재 합성 프리스트레스트 콘크리트 거더와 그 시공방법을 제시함으로써, 합성 거더에서 긴장재를 곡선형으로 배치하되, 중간 구간은 직선형으로 배치할 수 있도록 하여 역학적으로 유리한 구조를 얻도록 하고, 덕트의 정확한 위치 확보에 유리하며, 하부 플랜지 콘크리트의 타설 및 충진에 유리하고, 시공성이 우수하며 공기를 단축할 수 있도록 한다.
한국특허 제10-2012-0049752호 한국특허 제10-2013-0113244호 한국특허 제10-2014-0173316호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로서, 거더의 설치만으로 거더의 전도가 방지되고, 지진시의 거더의 낙하를 방지할 수 있는 프리스트레스트 강재거더 및 이를 이용한 강합성교량을 제시한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 프리스트레스트 강재거더는 강재거더(100); 상기 강재거더(100)의 양단부에 각각 형성되되, 인장부재(400)를 정착하기 위하여 상기 강재거더(100)의 하측 영역에 형성된 한 쌍의 콘크리트 정착부(200); 상기 강재거더(100)가 교대에 끼움결합되도록, 상기 강재거더(100)의 양단부에서 외측으로 돌출 형성된 콘크리트 끼움부(300); 상기 정착부(200)에 양단부가 각각 정착되도록 설치되는 인장부재(400);를 포함한다.
상기 강재거더(100)는 I형, Box형, 상부가 개구된 U형, 원형 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 정착부(200)의 상부에는 상기 인장부재(400)를 정착하기 위한 고정부(210)가 형성된 것이 바람직하다.
상기 정착부(200)에 매립된 상기 인장부재(400)의 양단부는 하측 방향으로 볼록한 곡률 구조이고, 상기 정착부(200)의 내측면으로 노출된 인장부재(400)는 직선구조인 것이 바람직하다.
상기 정착부(200)와 상기 강재거더(100)의 결합력을 향상시키기 위해, 상기 정착부(200)가 형성되는 상기 강재거더(100)의 하부플랜지(110) 상면에는 전단연결재(111)가 형성된 것이 바람직하다.
상기 하부플랜지(110)의 양단부에는 상기 끼움부(300)의 하면과 결합되는 플랜지돌출부(112)가 연장형성된 것이 바람직하다.
상기 강재거더(100)의 종방향을 기준으로, 상기 강재거더(100)의 중앙부 영역에는 상기 인장부재(400)가 관통되도록 콘크리트로 형성된 중앙정착부(220)가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프리스트레스트 강재거더(A)를 이용한 강합성교량은 상면에 받침장치(600)가 설치되는 교대부(510); 상기 교대부(510)의 상부에 설치되는 받침장치(600); 상기 받침장치(600)에 거치되는 상기 강재거더(A); 상기 교대부(510)의 상부에 형성되되, 상기 강재거더(A) 단부에 형성된 상기 끼움부(300)가 삽입되는 홈부(521)가 형성된 우각부(520); 상기 강재거더(A)의 상부에 형성되는 콘크리트 바닥판(700);을 포함한다.
상기 홈부(521)의 하면과 상기 끼움부(300)의 하면 사이에는 패드(800)가 설치된 것이 바람직하다.
종방향을 기준으로, 상기 끼움부(300)와 상기 끼움부(300)의 외측면과 마주보는 상기 홈부(521)의 내면 사이 구간에는 신축공간부(S)가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성교량 시공방법은 상기 교대부(510)를 형성하는 교대부형성단계; 상기 교대부(510)의 상면에 상기 받침장치(600)를 설치하는 받침장치설치단계; 상기 받침장치(600)에 상기 강재거더(100)를 거치하는 강재거더설치단계; 상기 강재거더(100)의 신축 거동을 원활하게 하기 위해 상기 교대부(510)의 상면에 상기 홈부(521)를 구비한 상기 우각부(520)를 형성하는 우각부 형성단계; 상기 바닥판(700)을 형성하는 바닥판 형성단계;를 포함한다.
본 발명의 프리스트레스트 강재거더는 별도의 전도방지장치가 없어도 설치후 전도되지 않는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 프리스트레스트 강재거더는 지진발생시 거더가 낙교되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 한국특허 제10-2012-0049752호의 프리스트레스트 강재거더 측면도.
도 2는 한국특허 제10-2013-0113244호의 라멘교 측면도.
도 3은 한국특허 제10-2014-0173316호의 강재 합성 프리스트레스트 거더 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리스트레스트 강재거더 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정착부 확대도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정부 측면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중앙정착부가 형성된 프리스트레스트 강재거더 측면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수직보강재가 결합된 프리스트레스트 강재거더 측면도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부플랜지 돌출부가 형성된 프리스트레스트 강재거더 측면도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 I형, BOX형, 개구재형 강재거더 단면도.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈부와 신축공간부가 형성된 우각부 측면도,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교대부형성단계 공정도.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 받침장치설치단계 공정도.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재거더거치단계 공정도.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 우각부형성단계 공정도.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바닥판형성단계 공정도.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2경간 강합성 교량 측면도.
본 발명에 따른 프리스트레스트 강재거더 및 이를 이용한 강합성교량의 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리스트레스트 강재거더 및 이를 이용한 강합성교량에 관하여 상세히 설명한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 프리스트레스트 강재거더는 강재거더(100); 강재거더(100)의 양단부에 각각 형성되되, 인장부재(400)를 정착하기 위하여 강재거더(100)의 하측 영역에 형성된 한 쌍의 콘크리트 정착부(200); 강재거더(100)가 교대에 끼움결합되도록, 강재거더(100)의 양단부에서 외측으로 돌출 형성된 콘크리트 끼움부(300); 정착부(200)에 양단부가 각각 정착되도록 설치되는 인장부재(400);를 포함한다.
이 경우, 프리스트레스트 강재거더의 양단부에 콘크리트 정착부(200)가 형성되기 때문에 강재거더 중앙부 보다 양단부의 자중이 커진다.
양단부의 자중이 증가하면 거더 거치시 안전성(거더의 전도방지 능력)이 향상되고, 특히 지진시 지진하중에 의한 구조물의 뒤틀림 및 변위를 최소화할 수 있다.
또한, 본원발명의 프리스트레스트 강재거더는 단부에서 외측으로 돌출된 끼움부(300)가 형성되고, 끼움부(300)가 교대의 우각부에 끼움결합되는 구조이기 때문에 거더 거치 후 거더의 전도를 방지함은 물론, 지진시 거더의 낙교를 방지할 수 있다.
강재거더(100)는 I형, Box형, 상부가 개구된 U형, 원형 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이 경우, 도 10과 같이 본원발명의 강재거더는 I형, Box형, 상부가 개구된 U형으로 제작할 수 있다.
정착부(200)의 상부에는 인장부재(400)를 정착하기 위한 고정부(210)가 형성된 것이 바람직하다.
이 경우, 인장부재(400)의 정착방향을 정착부(200)의 상부에서 고정할 수 있기 때문에 인장부재(400)의 선행하중(Prestressed 하중)을 거더 제작시 도입하거나 거더 설치이후 유지관리용으로 사용할 수 있다.
도 8과 같이 강재거더의 단부에 보강재(113)가 형성된 경우, 정착부(200)와 고정부(210)는 보강재(113)와 합성되는 구조로 형성되고, 인장부재(400)가 보강재(113)를 관통하는 구조로 형성될 수도 있다.
정착부(200)에 매립된 인장부재(400)의 양단부는 하측 방향으로 볼록한 곡률 구조이고, 정착부(200)의 내측면으로 노출된 인장부재(400)는 직선구조인 것이 바람직하다.
도 5, 도 6과 같이 정착부(200)의 외부에 노출된 인장부재(400)는 직선구조로 형성되고, 정착부(200)에 매립된 인장부재(400)는 하측 방향으로 볼록한 곡률 구조로 형성되어 고정부(210)에 정착된다.
정착부(200)와 강재거더(100)의 결합력을 향상시키기 위해, 정착부(200)가 형성되는 강재거더(100)의 하부플랜지(110) 상면에는 전단연결재(111)가 형성된 것이 바람직하다.
이 경우, 정착부(200)는 하부플랜지(110)의 상면에 형성된 전단연결재(111)와 결합되기 때문에 결합력이 우수하다.
또한, 정착부(200)의 내부에는 철근이 결합될 수 있다.
하부플랜지(110)의 양단부에는 끼움부(300)의 하면과 결합되는 플랜지돌출부(112)가 연장형성된 것이 바람직하다.
도 9와 같이 끼움부(300)의 하면은 플랜지돌출부(112)의 상면에 결합되는 구조로 형성될 수도 있다.
이 경우, 끼움부(300)의 강성이 증가된다.
강재거더(100)의 종방향을 기준으로, 강재거더(100)의 중앙부 영역에는 인장부재(400)가 관통되도록 콘크리트로 형성된 중앙정착부(220)가 형성된 것이 바람직하다.
이 경우, 인장부재(400)의 중앙부는 중앙정착부(220)에 매립되는 구조로 형성되기 때문에 거더 중앙부에 상향력을 효과적으로 도입할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프리스트레스트 강재거더(A)를 이용한 강합성교량은 상면에 받침장치(600)가 설치되는 교대부(510); 교대부(510)의 상부에 설치되는 받침장치(600); 받침장치(600)에 거치되는 강재거더(A); 교대부(510)의 상부에 형성되되, 강재거더(A) 단부에 형성된 끼움부(300)가 삽입되는 홈부(521)가 형성된 우각부(520); 강재거더(A)의 상부에 형성되는 콘크리트 바닥판(700);을 포함한다.
이 경우, 우각부(520)에는 끼움부(300)가 삽입되는 홈부(521)가 형성되어 있기 때문에, 강재거더의 전도를 방지함은 물론 지진시 강재거더의 낙교를 방지할 수 있다.
홈부(521)의 하면과 끼움부(300)의 하면 사이에는 패드(800)가 설치된 것이 바람직하다.
이 경우, 홈부(521)의 하면과 끼움부(300)의 하면 사이에 패드(800)가 설치되기 때문에 강재거더의 신축거동이 쉬워진다.
종방향을 기준으로, 끼움부(300)와 끼움부(300)의 외측면과 마주보는 홈부(521)의 내면 사이 구간에는 신축공간부(S)가 형성된 것이 바람직하다.
이 경우, 강재거더의 길이에 따라 신축공간부(S)의 길이를 조절하여, 강재거더의 신축거동을 자유롭게 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 강합성교량 시공방법은 교대부(510)를 형성하는 교대부형성단계; 교대부(510)의 상면에 받침장치(600)를 설치하는 받침장치설치단계; 받침장치(600)에 강재거더(100)를 거치하는 강재거더설치단계; 강재거더(100)의 신축 거동을 원활하게 하기 위해 교대부(510)의 상면에 홈부(521)를 구비한 우각부(520)를 형성하는 우각부 형성단계; 바닥판(700)을 형성하는 바닥판 형성단계;를 포함한다.
이 경우, 본 발명에 따른 강합성 교량은 도 16, 도 17과 같이 형성된다.
도 17은 2 경간 연속교의 경우로서, 교각에 거치된 강재거더(100) 영역은 상부가 인장을 받고, 하부가 압축을 받는 영역으로서, 압축부에 콘크리트 정착부(200)가 형성되기 때문에 압출력에 대한 강성을 향상시킬 수 있다.
A : 강재거더 S : 신축공간부
10 : 강합성교량 100 : 강재거더
110 : 하부플랜지 111 : 전단연결재
112 : 플랜지돌출부 113 : 수직보강재
200 : 정착부 210 : 고정부
220 : 중앙정착부 300 : 끼움부
400 : 인장부재 510 : 교대부
520 : 우각부 521 : 홈부
600 : 받침장치 700 : 바닥판
800 : 패드

Claims (11)

  1. 강재거더(100);
    상기 강재거더(100)의 양단부에 각각 형성되되, 인장부재(400)를 정착하기 위하여 상기 강재거더(100)의 하측 영역에 형성된 한 쌍의 콘크리트 정착부(200);
    상기 강재거더(100)가 교대에 끼움결합되도록, 상기 강재거더(100)의 양단부에서 외측으로 돌출 형성된 콘크리트 끼움부(300);
    상기 정착부(200)에 양단부가 각각 정착되도록 설치되는 인장부재(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재거더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강재거더(100)는 I형, Box형, 상부가 개구된 U형, 원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재거더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정착부(200)의 상부에는 상기 인장부재(400)를 정착하기 위한 고정부(210)가 형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재거더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정착부(200)에 매립된 상기 인장부재(400)의 양단부는 하측 방향으로 볼록한 곡률 구조이고,
    상기 정착부(200)의 내측면으로 노출된 인장부재(400)는 직선구조인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재거더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정착부(200)와 상기 강재거더(100)의 결합력을 향상시키기 위해,
    상기 정착부(200)가 형성되는 상기 강재거더(100)의 하부플랜지(110) 상면에는 전단연결재(111)가 형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재거더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하부플랜지(110)의 양단부에는 상기 끼움부(300)의 하면과 결합되는 플랜지돌출부(112)가 연장형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재거더.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강재거더(100)의 종방향을 기준으로,
    상기 강재거더(100)의 중앙부 영역에는 상기 인장부재(400)가 관통되도록 콘크리트로 형성된 중앙정착부(220)가 형성된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 강재거더.
  8. 제1항 내지 제7항의 프리스트레스트 강재거더(A)를 이용한 강합성교량으로서,
    상면에 받침장치(600)가 설치되는 교대부(510);
    상기 교대부(510)의 상부에 설치되는 받침장치(600);
    상기 받침장치(600)에 거치되는 상기 강재거더(A);
    상기 교대부(510)의 상부에 형성되되, 상기 강재거더(A) 단부에 형성된 상기 끼움부(300)가 삽입되는 홈부(521)가 형성된 우각부(520);
    상기 강재거더(A)의 상부에 형성되는 콘크리트 바닥판(700);을 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성교량.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 홈부(521)의 하면과 상기 끼움부(300)의 하면 사이에는 패드(800)가 형성된 것을 특징으로 하는 강합성교량.
  10. 제9항에 있어서,
    종방향을 기준으로,
    상기 끼움부(300)와 상기 끼움부(300)의 외측면과 마주보는 상기 홈부(521)의 내면 사이 구간에는 신축공간부(S)가 형성된 것을 특징으로 하는 강합성교량.
  11. 제10항의 강합성교량 시공방법으로서,
    상기 교대부(510)를 형성하는 교대부형성단계;
    상기 교대부(510)의 상면에 상기 받침장치(600)를 설치하는 받침장치설치단계;
    상기 받침장치(600)에 상기 강재거더(100)를 거치하는 강재거더설치단계;
    상기 강재거더(100)의 신축 거동을 원활하게 하기 위해 상기 교대부(510)의 상면에 상기 홈부(521)를 구비한 상기 우각부(520)를 형성하는 우각부 형성단계;
    상기 바닥판(700)을 형성하는 바닥판 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강합성교량 시공방법.
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KR20230112291A (ko) 2022-01-20 2023-07-27 구민세 내진성능을 향상시키기 위해 교대와 상부구조를 일체화시키는 라멘구조물 및 이의 시공방법

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