KR20190119715A - 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조, 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강합성거더교에서 부모멘트가 발생하는 교각부(B)에 적용되는 것으로,
바닥면(120)과 양 측면에 측벽(110)이 형성된 강거더(100);
상기 강거더(100)의 내부에 상기 교각부(B)를 중심으로 상호 이격되어 설치되는 2개의 서포트블록(10);
인장력을 가지고 일방의 서포트블록(10) 상부에서 체결되어 타방의 서포트블록(10) 상부를 관통하여 상기 바닥면(120)에 체결되는 인장재(24);
상기 인장재(24)를 매립하며 상기 일방의 서포트블록(10) 상부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 상부에 타설되는 콘크리트거더(50); 및,
상기 일방의 서포트블록(10) 하부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 하부에 타설되는 바닥콘크리트(40);
를 포함하여 구성되되,
교각부(B)에 작용하는 하부 압축응력은 상기 바닥콘크리트(40)가 대응하고 상부 인장응력은 상기 콘크리트거더(50)와 상기 인장재(24)가 대응하므로 상기 부모멘트가 감소하는 것을 특징으로 하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조, 이의 시공방법을 제공하고자 한다.

Description

서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조, 이의 시공방법{The composite box girder bridge structure with a support block and a tensile member, the construction method thereof}

본 발명은 교량의 연속교에서 교각부에 발생하는 부모멘트에 저항하기 위한 것으로, 강거더 내부에 교각부에 해당하는 부분에만 서포트블록과 인장재 그리고 바닥콘크리트 등을 설치하여 단계적으로 긴장을 도입하여 부모멘트에 저항하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조, 이의 시공방법에 관한 것이다.

근래에는 교량의 시공에 있어서 상부가 개방된 상부개방형 강거더를 이용하여 강합성거더교를 많이 시공하고 있다. 따라서 공기가 과거에 비해 많이 단축되고 시공성이 높아지고 있다.

보통 강합성거더교의 종방향 구간 전체를 나누어 보면 교대부(A)와 지점부(B)로 나눌 수 있는 데, 상기 지점부(B)에는 (-)모멘트(부모멘트)가 발생한다.

종래에는 상기 부모멘트에 대항하는 프리스트레싱을 상부슬래브 위주로 도입하여 강거더 자체의 프리스트레싱 도입은 찾기 힘들었다.

이에 본 발명자는 상기 프리스트레싱을 강거더 자체에 경제적이고 구조적으로 간단히 적용하기 위하여 본 발명을 고안하기에 이르렀다.

[문헌 1] 대한민국 등록특허 제10-1204279호 ‘프리스트레싱 강거더교’, 2012년11월23일 [문헌 2] 대한민국 등록특허 제10-1310039호 ‘내하력이 향상된 파형강판 웨브 피에스씨 박스거더교의 연속지점부 구조 및 이를 구비한 파형강판 피에스씨 박스거더교’, 2013년09월17일

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 강거더 내부에 인장력에 대응하는 프리스트레싱과 압축력에 대응하는 바닥콘크리트를 설치하여 교각부에 작용하는 하부 압축응력은 바닥콘크리트가 대응하고 상부 인장응력은 콘크리트거더와 인장재가 대응하므로 부모멘트가 감소하는 것을 특징으로 하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조, 이의 시공방법을 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 강합성거더교에서 부모멘트가 발생하는 교각부(B)에 적용되는 것으로,

바닥면(120)과 양 측면에 측벽(110)이 형성된 강거더(100);

상기 강거더(100)의 내부에 상기 교각부(B)를 중심으로 상호 이격되어 설치되는 2개의 서포트블록(10);

인장력을 가지고 일방의 서포트블록(10) 상부에서 체결되어 타방의 서포트블록(10) 상부를 관통하여 상기 바닥면(120)에 체결되는 인장재(24);

상기 인장재(24)를 매립하며 상기 일방의 서포트블록(10) 상부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 상부에 타설되는 콘크리트거더(50); 및,

상기 일방의 서포트블록(10) 하부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 하부에 타설되는 바닥콘크리트(40);

를 포함하여 구성되되,

교각부(B)에 작용하는 하부 압축응력은 상기 바닥콘크리트(40)가 대응하고 상부 인장응력은 상기 콘크리트거더(50)와 상기 인장재(24)가 대응하므로 상기 부모멘트에 저항하는 것을 특징으로 하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조, 이의 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따르면 강거더 내부에 인장력에 대응하는 프리스트레싱과 압축력에 대응하는 바닥콘크리트를 설치하여 교각부에 작용하는 하부 압축응력은 바닥콘크리트가 대응하고 상부 인장응력은 콘크리트거더와 인장재가 대응하므로 부모멘트에 저항하는 것을 특징으로 하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조, 이의 시공방법을 제공한다.

도 1은 상부에는 인장재를 하부에는 바닥콘크리트를 적용한 제1개념도이다.
도 2는 도 1에 부가하여 서포트블록이 추가된 제2개념도이다.
도 3은 도 2에 정착구를 설치한 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 인장재를 설치한 상태를 나타낸 제3개념도이다.
도 5는 본 발명이 적용된 상태를 나타낸 입면도 및 모멘트도이다.
도 6 내지 15는 본 발명의 시공방법을 순서대로 도시한 것이다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

1. 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조

본 발명의 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조는 강합성거더교에서 부모멘트가 발생하는 교각부(B)에 적용되는 것으로,

바닥면(120)과 양 측면에 측벽(110)이 형성된 강거더(100);

상기 강거더(100)의 내부에 상기 교각부(B)를 중심으로 상호 이격되어 설치되는 2개의 서포트블록(10);

인장력을 가지고 일방의 서포트블록(10) 상부에서 체결되어 타방의 서포트블록(10) 상부를 관통하여 상기 바닥면(120)에 체결되는 인장재(24);

상기 인장재(24)를 매립하며 상기 일방의 서포트블록(10) 상부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 상부에 타설되는 콘크리트거더(50); 및,

상기 일방의 서포트블록(10) 하부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 하부에 타설되는 바닥콘크리트(40);

를 포함하여 구성되되,

교각부(B)에 작용하는 하부 압축응력은 상기 바닥콘크리트(40)가 대응하고 상부 인장응력은 상기 콘크리트거더(50)와 상기 인장재(24)가 대응하므로 상기 부모멘트에 저항하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 인장재(24)는 쉬스관(20) 내부에 삽입되고, 상기 인장재(24) 양단은 고정구(12) 및 정착구(22)에 체결되는 것을 특징으로 한다.

더불어 상기 콘크리트거더(50) 와 상기 바닥콘크리트(40) 사이에는 중앙블록(30);이 설치되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 상부에는 인장재를 하부에는 바닥콘크리트를 적용한 제1개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 가장 기본적으로 개념으로 지점부(B) 부모멘트 구간 하부의 압축응력 부분은 바닥콘크리트(120)로 보강하고, 상부의 인장응력부분은 슬래브콘크리트(60) 두께 확장을 위한 콘크리트거더(50) 및 인장재(24)를 설치하여 보강하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 도 1에 부가하여 서포트블록이 추가된 제2개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 지점부(B) 부모멘트구간 하부의 바닥콘크리트(120) 보강구간의 끝지점 부근에 고정구(12) 및 쉬스관(20)이 설치되고 중앙부분 점검통로가 있는 고강도(40MPa이상) 프리캐스트 콘크리트로 제작되는 서포트블록(10)을 별도 제작한다.

그리고 상기 서포트블록(10)을 인장재(24)의 하중방향을 고려하여 수직기준 15~45도 경사로 설치하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 도 2에 정착구를 설치한 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2에 인장재를 설치한 상태를 나타낸 제3개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이,

상기 인장재(24)는 인장력을 가지고 일방의 서포트블록(10) 상부에서 체결되어 타방의 서포트블록(10) 상부를 관통하여 상기 바닥면(120)에 체결되므로,

도 10에 도시된 것처럼 다수개의 상기 인장재(24)는 각기 비대칭 형태로 교량 상부에는 총 4개의 인장재(24)가 전체적으로 대칭 형태로 배치되어 부모멘트구간의 확장으로 지점부(B) 중앙단면의 응력이 증가한다.

이때 상기 인장재(24)중 상기 서포트블록(10) 상부를 관통할 때부터 상기 바닥면(120)에 이르는 사장인장재는 상기 지점부(B) 중앙구간의 인장재(24)의 70%이하로 배치되어야 안정적이다.

도 5는 본 발명이 적용된 상태를 나타낸 입면도 및 모멘트도이다.

2. 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조의 시공방법

도 6 내지 15는 본 발명의 시공방법을 순서대로 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 사용되는 강거더(100)를 도시한 것으로써, 2개의 측벽(110)을 포함하여 구성되는 데,

이하 이해를 돕기 위하여 도 7과 같이 한 개의 측벽(110)이 생략된 형태로 설명하기로 한다.

본 발명의 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 시공방법은 상기 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조를 시공하기 위한 것으로,

(1) 도 7에 도시된 바와 같이 상기 강거더(100)를 상기 교각부(B)에 설치하는 강거더설치단계;

(2) 도 8에 도시된 바와 같이 상기 서포트블록(10)을 수직면에서 기우려 설치하는 서포트블록설치단계;

(3) 도 9에 도시된 바와 같이 상기 쉬스관(20)을 설치하는 쉬스관설치단계;

(4) 도 10에 도시된 바와 같이 상기 쉬스관(20) 내부에 상기 인장재(24)를 삽입하고 상기 인장재(24)를 인장한 상태에서 상기 고정구(12) 및 상기 정착구(22)를 이용하여 상기 인장재(24)를 체결하는 인장재설치단계;

(5) 도 11에 도시된 바와 같이 상기 일방의 서포트블록(10) 하부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 하부에 바닥콘크리트(40)를 타설하는 바닥콘크리트타설단계;

(6) 도 12에 도시된 바와 같이 상기 인장재(24)를 매립하며 상기 일방의 서포트블록(10) 상부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 상부에 콘크리트를 타설하여 상기 콘크리트거더(50)를 형성하는 콘크리트거더설치단계; 및,

(7) 도 13에 도시된 바와 같이 상기 콘크리트거더(50) 상부와 상기 강거더(100) 상부에 슬래브콘크리트(60)를 타설하는 슬래브콘크리트타설단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 (3)단계와 (4)단계를 부연하면,

상기 (3) 쉬스관설치단계;는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 쉬스관(20)을 부모멘트가 큰 지점부에는 양측의 쉬스관이 겹쳐지게 하여 강재량을 증가시키고 부모멘트가 작은 지점부 외측은 강재량이 감소하도록하는 비대칭선형으로 상기 쉬스관(20)을 설치하는 단계를 말하며,

(4) 바닥콘크리트타설단계;는 도 11에 도시된 바와 같이 상기 일방의 서포트블록(10) 하부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 하부에 바닥콘크리트(40)를 타설하는 단계를 말한다.

그리고 상기 (6)단계를 부연하면,

상기 (6) 인장재설치단계;는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 쉬스관(20) 내부에 상기 인장재(24)를 삽입하고 상기 인장재(24)를 일부 또는 전체를 인장한 상태에서 상기 고정구(12) 및 상기 정착구(22)를 이용하여 상기 인장재(24)를 체결하는 단계를 말하며,

상기 (7)단계 이후에 (8) 분할 인장시 상기 슬래브콘크리트타설(60) 후 상기 인장재(24)의 잔여 부분을 추가 인장하는 2차 인장단계;가 추가될 수 있다.

도 14는 본 발명의 최종 완성상태를 도시한 것이다.

본 발명의 특징을 요약하여 다시 설명하면 다음과 같다.

(1) 외관상 1개의 인장재(24)는 배치 선형이 연속지점부(교각)를 기준해 비대칭으로 배치되지만, 최종적으로 연속부 각 지점부에 설치된 다수개의 인장재(24) 는 각 지점부의 교축 및 교축직각 방향의 대칭으로 배치되어 균형을 이룬다.

(2) 연속지점, 즉 교각부(B)에 최대 부모멘트가 걸리며 최대 부모멘트 주변구간과 모멘트가 큰 구간은 좌우측방향의 인장재가 겹치게 배치되어 단면을 확보하고, 부모멘트와 정모멘트의 변환지점(M=0)의 인접구간은 부모멘트가 작아져 소요 강재량이 적으므로 연속지점(교각부) 중앙부에 비해 50%의 강재량으로도 충분하다. 그리고 인장재의 타단은 거더의 하부패널인 바닥면(120) 또는 벽체패널인 측벽(110)의 하부에 정착시키고 일단은 수직 콘크리트 패널인 서포트블록(10)에 정착시키므로 분할되어 긴장되어 설계시 재긴장이 가능하다.

(3) 교량 상부공의 전체 하중에서 강재의 하중은 크지 않으므로 거더의 경간장이 길어질 경우, 연속지점(교각부)의 부모멘트 구간을 확장하는 것은 교량의 성능에 상당한 영향을 주므로 연속지점의 성능을 극대화 할 필요가 있으며 이를 위해 보강구간을 확장시키다 보면, 거더의 거치 후(거더에서 U형의 강재단면 자중만 조립 거치되었을 경우) 위의 PS강재(인장재)에 과도한 긴장도입을 하게 되며, 이의 영향으로 정모멘트 구간의 강거더의 U형 강재 단면의 솟음 변형을 유발 할 수도 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 분할 인장으로 긴장력을 단계적으로 도입할 경우를 고려한 것이다.

즉, 보강구간의 향후 타설될 슬래브콘크리트(60) 자중을 고려한 인장력으로 인장재(24)의 1차 인장을 실시하고, 슬래브콘크리트(60)를 타설하여 하중이 증가하면 2차 인장을 실시한다.

이때 인장재(24)는 1차 인장시 삽입 및 설치를 완료한 상태이어야 하며 다수의 인장재를 배치하도록 설계하여 일부 인장재의 인장을 1차 인장, 슬래브콘크리트 타설 후 잔여 인장재를 인장하는 2차 인장으로 구분 할 수도 있다.(다단계 인장)

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.

따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

A: 교대부
B: 교각부
100: 강거더
110: 측벽
120: 바닥면
10: 서포트블록
12: 고정구
20: 쉬스관
22: 정착구
24: 인장재
30: 중앙블록
40: 바닥콘크리트
50: 콘크리트거더

Claims (4)

1. 강합성거더교에서 부모멘트가 발생하는 교각부(B)에 적용되는 것으로,
   바닥면(120)과 양 측면에 측벽(110)이 형성된 강거더(100);
   상기 강거더(100)의 내부에 상기 교각부(B)를 중심으로 상호 이격되어 설치되는 2개의 서포트블록(10);
   인장력을 가지고 일방의 서포트블록(10) 상부에서 체결되어 타방의 서포트블록(10) 상부를 관통하여 상기 바닥면(120)에 체결되는 인장재(24);
   상기 인장재(24)를 매립하며 상기 일방의 서포트블록(10) 상부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 상부에 타설되는 콘크리트거더(50); 및,
   상기 일방의 서포트블록(10) 하부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 하부에 타설되는 바닥콘크리트(40);
   를 포함하여 구성되되,
   교각부(B)에 작용하는 하부 압축응력은 상기 바닥콘크리트(40)가 대응하고 상부 인장응력은 상기 콘크리트거더(50)와 상기 인장재(24)가 대응하므로 상기 부모멘트에 저항하는 것을 특징으로 하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조.
   
2. 제1항에서,
   상기 인장재(24)는 쉬스관(20) 내부에 삽입되고,
   상기 인장재(24) 양단은 고정구(12) 및 정착구(22)에 체결되는 것을 특징으로 하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조.
   
3. 제1항 또는 제2항에서,
   상기 콘크리트거더(50) 와 상기 바닥콘크리트(40) 사이에는 중앙블록(30);이 설치되는 것을 특징으로 하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조.
   
4. 제2항의 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 구조를 시공하기 위한 것으로,
   (1) 상기 강거더(100)를 상기 교각부(B)에 설치하는 강거더설치단계;
   (2) 상기 서포트블록(10)을 수직면에서 기우려 설치하는 서포트블록설치단계;
   (3) 상기 쉬스관(20)을 설치하는 쉬스관설치단계;
   (4) 상기 쉬스관(20) 내부에 상기 인장재(24)를 삽입하고 상기 인장재(24)를 인장한 상태에서 상기 고정구(12) 및 상기 정착구(22)를 이용하여 상기 인장재(24)를 체결하는 인장재설치단계;
   (5) 상기 일방의 서포트블록(10) 하부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 하부에 바닥콘크리트(40)를 타설하는 바닥콘크리트타설단계;
   (6) 상기 인장재(24)를 매립하며 상기 일방의 서포트블록(10) 상부에서 상기 타방의 서포트블록(10) 상부에 콘크리트를 타설하여 상기 콘크리트거더(50)를 형성하는 콘크리트거더설치단계; 및,
   (7) 상기 콘크리트거더(50) 상부와 상기 강거더(100) 상부에 슬래브콘크리트(60)를 타설하는 슬래브콘크리트타설단계;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 서포트블록과 인장재가 보강된 강합성거더교의 시공방법.
   
   

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