KR100540625B1 - 하부플랜지 매립 구조를 가지는 콘크리트 일체 타설방식의 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부플랜지 매립 구조를 가지는 콘크리트 일체 타설 방식의 콘크리트 패널 합성빔 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 강재 빔의 하부플랜지를 콘크리트 패널에 매립되도록 콘크리트를 타설하여 콘크리트 패널과 강재 빔의 합성도를 향상시킨 콘크리트 패널 합성빔과, 강재 빔을 공중에 매단 상태로 콘크리트 패널을 시공하므로써 작업성과 시공성을 향상시킨 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 강재 빔(1)과 콘크리트 패널(20)이 합성되어 이루어진 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법으로서, 양측에 스탠드(11)를 설치하고 상기 스탠드(11) 사이에 가지점(12)을 설치하여 상기 가지점(12) 위에 강재 빔(1)을 거치하는 단계; 상기 스탠드(11)의 상부를 가로지르도록 상부 가로보(16)를 설치하고 상기 강재 빔(1)을 상기 가로보(16)에 매다는 단계; 상기 강재 빔(1)의 하부플랜지(3) 주위에 종방향 철근(4) 및 횡방향 스터럽(5)을 배근하여 조립하고 프리스트레스 긴장재용 쉬스관(6)을 배치하는 단계; 상기 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)를 감싸도록 콘크리트 타설용 거푸집(22)을 설치하는 단계; 상기 거푸집(22)에 콘크리트를 타설하여 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)가 콘크리트 패널(20) 내에 매립되도록 콘크리트 패널(20)을 제작하는 단계; 상기 거푸집(22)을 탈형한 후 강재 빔(1)과 콘크리트 패널(20)의 합성빔을 적치대에 안치하고 상기 쉬스관(6)에 긴장재(8)를 배치한 후, 긴장재(8)를 긴장하여 정착하므로써 콘크리트 패널(20)에 프리스트레스를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조를 가지는 콘크리트 일체 타설 방식의 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법이 제공된다.

합성빔, 긴장, 프리스트레스, 조립, 강재 빔, 연결, 현장타설

Description

하부플랜지 매립 구조를 가지는 콘크리트 일체 타설방식의 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법{Constructing Method of Composite Beam Stiffened with In-Situ Concrete Panel Having Embedded Lower Flange}

도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 시공방법에 의하여 콘크리트 패널 합성빔을 시공하는 각 방법단계를 보여주는 단면도이다.

도 8a는 강재 빔을 매달기 위하여 본 발명에서 채용한 구조를 보여주는 개략도이며, 도 8b는 강재 빔을 매달기 위하여 사용된 지그부재의 일예를 보여주는 사시도이다.

도 9는 종래의 프리캐스트 콘크리트 패널 합성빔의 단면형상을 보여주는 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 강재 빔 20 : 콘크리트 패널

2 : 웨브 3 : 하부플랜지

11: 스탠드 17 : 지그부재

본 발명은 하부플랜지 매립 구조를 가지는 콘크리트 일체 타설 방식의 콘크리트 패널 합성빔 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 강재 빔의 하부플랜지를 콘크리트 패널에 매립되도록 콘크리트를 타설하여 콘크리트 패널과 강재 빔의 합성도를 향상시킨 콘크리트 패널 합성빔과, 강재 빔을 공중에 매단 상태로 콘크리트 패널을 시공하므로써 작업성과 시공성을 향상시킨 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법에 관한 것이다.

프리스트레스 콘크리트 패널 합성빔은 긴장재의 긴장에 의해 프리스트레스가 도입된 콘크리트 패널과 I형 강재 빔이 조립된 구조로 이루어지는데, 종래의 경우 일반적으로 콘크리트 패널은 프리캐스트 방식으로 공장이나 교량시공 현장 인근에서 사전 제작되고, 이렇게 제작된 콘크리트 패널이 강재 빔에 조립되는 방식으로 합성빔을 제작하여 왔다.

도 9에는 종래의 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 합성빔의 단면형상이 개략적으로 도시되어 있는데, 콘크리트 패널(20)을 제작함에 있어서, 하부에 스터드(22)가 구비된 연결 플레이트(21)를 콘크리트 패널(20)의 상면에 설치한 상태로 콘크리트 패널(20)을 프리캐스트 방식으로 사전 제작하고, 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)와 상기 연결 플레이트(21)를 용접하는 방법으로 강재 빔과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)을 연결하였다. 도 9에서 부재번호 24는 종방향 철근(24)이고, 부재번호 25는 스터럽(25)이다.

위와 같은 결합구조를 가진 종래의 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 합성빔의 경우, 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 이미 제작된 상태에서 강재 빔(1)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 단순히 하부플랜지(3)와 연결 플레이트(21)의 용접에 의해서만 연결되므로 강재 빔(1)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 합성 정도가 충분하지 아니하여 장기적인 하중에 의한 피로 파괴에 취약하게 된다.

특히 연결 플레이트(21)와 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)를 용접할 때, 강재로 이루어진 연결 플레이트(21)가 용접열에 의하여 팽창하므로써 연결 플레이트(21) 주위의 콘크리트에 균열이 발생할 가능성이 매우 높다. 연결 플레이트(21) 주위의 콘크리트에 균열이 발생하게 되면 연결 플레이트(21)와 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 일체로 거동하지 못하게 되는 결과를 초래하고, 결국 강재 빔(1)과 프리캐스트 콘크리트 패널(20)이 구조적으로 일체화되지 못한 합성빔이 만들어진다는 심각한 문제점을 야기하게 된다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술이 가지고 있는 단점과 한계점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명에서는 콘크리트 패널을 프리캐스트 방식으로 사전 제작한 후 강재 빔과 결합하는 것이 아니라, 콘크리트 패널의 제작 당시부터 강재 빔을 콘크리트 패널 내에 매립하므로서 콘크리트 패널과 강재 빔이 더욱 견고하게 연결되어 구조적으로 완전히 일체로 거동하도록 하는 콘크리트 패널 합성빔 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서는 강재 빔을 공중에 매단 상태로 콘크리트 패널을 시공하므로써 작업성과 시공성을 향상시킨 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법이 제공된다.

본 발명에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 강재 빔과 콘크리트 패널이 합성되어 이루어진 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법으로서, 양측에 스탠드를 설치하고 상기 스탠드 사이에 가지점을 설치하여 상기 가지점 위에 강재 빔(1)을 거치하는 단계; 상기 스탠드의 상부를 가로지르도록 상부 가로보를 설치하고 상기 강재 빔을 상기 가로보에 매다는 단계; 상기 강재 빔의 하부플랜지 주위에 종방향 철근 및 횡방향 스터럽을 배근하여 조립하고 프리스트레스 긴장재용 쉬스관을 배치하는 단계; 상기 강재 빔의 하부플랜지를 감싸도록 콘크리트 타설용 거푸집을 설치하는 단계; 상기 거푸집에 콘크리트를 타설하여 강재 빔의 하부플랜지가 콘크리트 패널 내에 매립되도록 콘크리트 패널을 제작하는 단계; 상기 거푸집을 탈형한 후 강재 빔(1)과 콘크리트 패널의 합성빔을 적치대에 안치하고 상기 쉬스관에 긴장재를 배치한 후, 긴장재(8)를 긴장하여 정착하므로써 콘크리트 패널에 프리스트레스를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조를 가지는 콘크리트 일체 타설 방식의 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법이 제공된다.

또한 본 발명에서는 위와 같은 시공방법의 변형 실시예로서, 쉬스관을 설치하는 대신에 비부착식 긴장재를 배치하여 놓은 후, 콘크리트 패널의 양생이 완료된 후 긴장재를 긴장하여 정착하므로써 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 시공방법이 제공된다.

또한 본 발명에서는 위의 시공방법에 의하여 제작되는 콘크리트 패널 합성빔 으로서, 상기 강재 빔의 하부플랜지는 콘크리트 패널의 제작을 위한 콘크리트 타설시에 이미 콘크리트 패널의 내부에 위치하며, 콘크리트 패널의 인장측에는 긴장재가 배치되어 긴장된 후 정착되므로써 프리스트레스가 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조를 가지는 콘크리트 일체 타설 방식의 콘크리트 패널 합성빔이 제공된다.

다음에서는 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예를 살펴보므로써 본 발명의 구성에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 시공방법에 의하여 콘크리트 패널 합성빔을 시공하는 각 방법단계를 보여주는 단면도이고, 도 8a는 강재 빔을 매달기 위하여 본 발명에서 채용한 구조를 보여주는 개략도이며, 도 8b는 강재 빔을 매달기 위하여 사용된 지그부재의 일예를 보여주는 사시도이다.

좌우측의 스탠드(11) 사이에 가지점(12)을 설치하고 상기 가지점(12) 위에 강재 빔(1)을 거치한다(도 1 참조). 도면에 도시된 예에서, 상기 스탠드(11)는 프리플렉스 빔을 제작하기 위하여 설치된 스탠드를 활용한 것으로 도시되어 있다. 한편, 도면에 도시된 예에서 상기 가지점(12)은 종방향으로 놓여진 H빔(14)과 그 상부에 놓여진 스트러트 잭(15)으로 구성하였으나, 이는 가지점(12)의 일예에 불과할 뿐이며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 한편 종방향으로 다수 개의 강재 빔을 연결하여야 할 경우에는 공지의 빔 연결방법에 의하여 강재 빔을 종방향으로 연결시킨다.

상기 스탠드(11)의 상부에는 양측 스탠드(11)에 걸쳐지도록 상부 가로보(16)를 설치하고, 상기 강재 빔(1)을 상기 가로보(16)에 매단다(도 2 참조). 강재 빔(1)을 가로보(16)에 매다는 구성의 일예를 도 8a 및 도 8b를 참조하여 살펴보면, 강재 빔(1)의 웨브(2)의 양측에 도 8b에 예시된 것과 같은 지그부재(17)를 조립하고, 상기 양측의 지그부재(17)에 현수재(18)를 결합하여 가로보(16)에 매달게 된다.

상기 지그부재(17)는 도 8b에 도시되어 있듯이, 강재 빔(1)의 웨브(2) 양측에 볼트 등의 체결수단에 의하여 분해 조립이 가능하도록 결합된다. 상기 현수재(18)는 턴버클과 같이 현수재의 길이를 조정할 수 있는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.

강재 빔(1)을 매달기 위한 지그부재의 구성과 그 부착 위치는 반드시 위에서 설명한 것에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형시킨 또다른 구성의 지그부재를 이용할 수도 있다.

위와 같이, 지그부재(17)와 현수재(18)를 이용하여 강재 빔(1)을 가로보(16)에 매단 상태에서 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)의 주위에 종방향 철근(4) 및 횡방향 스터럽(5)을 배근하여 조립하며, 아울러 프리스트레스 긴장재용 쉬스관(6)을 배치한다(도 3 참조).

도면에 도시된 예에서, 상기 횡방향 스터럽(5)의 단부는 용접이나 압접 등의 방법을 통하여 강재 빔(1)의 웨브(2)에 부착될 수 있다. 한편, 긴장재로서 비부착식 긴장재를 사용하는 경우에는 쉬스관(6) 대신에 곧바로 비부착식 긴장재를 배치 한다.

위와 같이 콘크리트 패널에 구비될 철근, 쉬스관(또는 비부착식 긴장재) 등의 조립이 완료되면, 콘크리트 타설을 위한 거푸집(22)을 하부플랜지(3) 주위에 설치한다(도 4 참조).

도면에 도시된 예에서는, 최초에 강재 빔을 지지하였던 H빔(14)을 이동식 거푸집(22)의 가이드 레일로서 활용하고 있다. 즉, 거푸집(22)의 하부에 지지용 바퀴(21)를 설치하고 상기 H빔(14) 위로 지지용 바퀴(21)가 지나도록 하여 거푸집(22)을 이동식으로 구성하는 것이다. 위와 같이 거푸집(22)의 설치가 완료되면, 콘크리트를 타설하여 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)가 패널 속에 완전히 매립된 상태로 콘크리트 패널(20)을 제작한다. 콘크리트의 양생이 완료되면 거푸집(22)을 탈형하고(도 5 참조), 가로보(16)에 매달려 있던 상태를 해체하여 강재 빔을 적치대 위에 안치시킨다(도 6 참조). 도 6에 도시된 실시예와 같이, 가이드 레일로 활용하였던 H빔(14)을 세워서 적치대로서 활용할 수 있다.

다음으로는 콘크리트 패널(20)에 미리 매립해 두었던 쉬스관(6) 내에 긴장재(8)를 배치하고 긴장하여 정착하므로써 콘크리트 패널(20)에 프리스트레스를 도입한다(도 7 참조). 비부착식 긴장재를 사용하는 경우 쉬스관에 긴장재를 배치하는 과정 없이 바로 비부착식 긴장재를 긴장하고 정착하여 프리스트레스를 도입한다.

상기 프리스트레스의 도입은 단계별로 구분하여 진행할 수 있는데, 콘크리트 패널(20)의 양생이 완료된 후, 긴장재의 일부만을 배치하고 긴장하여 1차 프리스트 레스 힘을 도입하고, 추후 합성 빔을 가설하기 직전에 나머지 긴장재를 배치하고 1차 프리스트레스의 손실을 고려하여 2차 프리스트레스를 도입하므로써 합성빔의 사용상태에서도 콘크리트 패널(20)의 전단면이 압축력을 받도록 하여 콘크리트 패널(20)의 콘크리트 전단면을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

위와 같은 단계적인 프리스트레스 도입방법에 의하면, 콘크리트 패널(20)에 발생하는 콘크리트의 크리프, 건조수축 등에 의한 압축 프리스트레스의 손실을 감안하여 2차 프리스트레스를 도입할 수 있으므로, 프리스트레스의 손실로 인한 구조적인 성능의 저하를 방지할 수 있게 된다.

위와 같이 프리스트레스의 도입작업이 완료되면, 쉬스관(6) 내에 충진재를 주입하여 그라우팅 처리하고, 콘크리트 패널의 단부를 모르타르 등의 마감재를 이용하여 마감처리하므로써 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(1)이 합성된 합성빔의 제작이 완료된다. 제작된 합성빔은 들어내어 적치장에 적치한다. 비부착식 긴장재를 사용하는 경우에는 쉬스관(6)의 그라우팅 처리 작업이 필요하지 않게 된다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 콘크리트 패널(20)을 프리캐스트 방식으로 사전 제작한 후 강재 빔과 결합하는 것이 아니라, 콘크리트 패널(20)의 제작 당시부터 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)를 콘크리트 패널(20) 내에 매립하므로서 콘크리트 패널(20)과 강재 빔(1)이 더욱 견고하게 연결되어 구조적으로 완전히 일체로 거동하도록 할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 강재 빔(1)을 공중에 매단 상태로 콘크리트 패널(20)을 시공하므로써, 철근의 배근 작업, 쉬스관 및 긴장재의 배치 작업, 거푸집 설치 작업 등이 용이하게 이루어질 수 있어 작업성과 시공성이 향상된다.

특히, 긴장재를 다단계로 긴장하여 프리스트레스를 도입하는 경우, 콘크리트 패널(20)에 발생하는 콘크리트의 크리프, 건조수축 등에 의한 압축 프리스트레스의 손실을 감안한 프리스트레스의 도입이 가능하게 되며, 그에 따라 프리스트레스의 손실로 인한 구조적인 성능의 저하를 방지할 수 있게 되고, 합성빔의 사용상태에서도 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 전단면이 압축력을 받도록 하여 프리캐스트 콘크리트 패널(20)의 콘크리트 전단면을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 강재 빔(1)과 콘크리트 패널(20)이 합성되어 이루어진 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법으로서,

   양측에 스탠드(11)를 설치하고 상기 스탠드(11) 사이에 가지점(12)을 설치하여 상기 가지점(12) 위에 강재 빔(1)을 거치하는 단계;

   상기 스탠드(11)의 상부를 가로지르도록 상부 가로보(16)를 설치하고 상기 강재 빔(1)을 상기 가로보(16)에 매다는 단계;

   상기 강재 빔(1)의 하부플랜지(3) 주위에 종방향 철근(4) 및 횡방향 스터럽(5)을 배근하여 조립하고 프리스트레스 긴장재용 쉬스관(6)을 배치하는 단계;

   상기 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)를 감싸도록 콘크리트 타설용 거푸집(22)을 설치하는 단계;

   상기 거푸집(22)에 콘크리트를 타설하여 강재 빔(1)의 하부플랜지(3)가 콘크리트 패널(20) 내에 매립되도록 콘크리트 패널(20)을 제작하는 단계;

   상기 거푸집(22)을 탈형한 후 강재 빔(1)과 콘크리트 패널(20)의 합성빔을 적치대에 안치하고 상기 쉬스관(6)에 긴장재(8)를 배치한 후, 긴장재(8)를 긴장하여 정착하므로써 콘크리트 패널(20)에 프리스트레스를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하부플랜지 매립 구조를 가지는 콘크리트 일체 타설 방식의 콘크리트 패널 합성빔의 시공방법.
2. 제1항에 있어서,

   쉬스관(6)을 설치하는 대신에 비부착식 긴장재를 배치하여 놓은 후, 콘크리트 패널(20)의 양생이 완료된 후 긴장재를 긴장하여 정착하므로써 프리스트레스를 도입하는 것을 특징으로 하는 시공방법.
3. 삭제

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