KR100964948B1 - 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임시 가설 교량 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복공판의 시점부와 종점부를 통하여 텐던을 강형 사이의 가로보에 걸쳐 긴장하여 강형을 프리-리프팅하는 제작방법으로, 휨에 대한 강도 즉 내하력을 증강된 교량 구조물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물은 강형; 상기 강형의 상부에 설치되는 복공판; 상기 복공판에 형성되며, 텐던이 경사지게 정착되도록 하는 텐던 정착부; 상기 강형과 인접한 강형을 연결하는 가로보; 및 상기 가로보의 하부에 형성되어, 상기 텐던에 일정한 각도로 꺽이게 하는 새들;을 포함할 수 있다.

상기와 같은 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물에 의하면, 강형에 축력을 가하지 않고, 순수한 모멘트만을 전달함으로써 특히 경간 중앙부에서 강형의 상부플랜지에는 인장 프리스트레스, 하부플랜지에는 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다.

프리-리프팅, 복공판, 프리스트레스, 교량

Description

프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물{Bridge structure with enhanced capacity by pre-lifting}

본 발명은 임시 가설 교량 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복공판의 시점부와 종점부를 통하여 텐던을 강형 사이의 가로보에 걸쳐 긴장하여 강형을 프리-리프팅하는 제작방법으로, 휨에 대한 강도 즉 내하력을 증강된 교량 구조물에 관한 것이다.

프리스트레스트 콘크리트(Prestressed concrete, PSC)는 외력에 의하여 일어나는 인장응력을 소정의 한도까지 상쇄하도록 미리 인공적으로 그 응력의 분포와 크기를 정하여 고강도 강재(통상 긴장재라 함)를 이용하여 내력을 준 콘크리트로 정의된다. 이와 같이 외력에 의해 발생하는 인장응력을 상쇄하기 위해 인위적으로 콘크리트에 준 응력을 프리스트레스(Prestress)라 하며, 콘크리트에 프리스트레스를 주는 것을 프리스트레싱(Prestressing)이라 한다.

일반적으로, 교량, 보도육교 또는 건축물의 보나 지붕의 보 등에 활용되는 강 구조물의 내하력을 높이기 위해, 고강도 긴장재인 프리스트레싱용 텐던 또는 강봉을 강형 양단의 하부 또는 돌출된 정착부에 관통시키고 긴장재를 정착시켜 강형 의 하부 플랜지에 미리 압축응력을 가하는 방법이 사용되었다.

이러한 방법은 강형 하부플랜지에 압축응력을 도입하기에는 적절하지만 상부플랜지에는 휨모멘트에 의한 인장응력과 축하중에 의한 압축응력이 동시에 작용하게 되어 인장응력을 미리 도입할 수 없거나 아주 작은 인장응력만을 도입할 수 있다. 그러므로, 임시교량의 주형보로 사용되는 강형의 휨 파괴는 압축 프리스트레스가 충분히 도입된 하부플랜지의 인장항복에 의하여 발생하는 것이 아니라 상부플랜지의 압축항복에 의하여 발생하게 된다.

상부플랜지의 압축항복에 의해 휨 파괴가 일어나면, 프리스트레싱의 효과를 충분히 발휘할 수 없고 상부플랜지가 파괴되는 순간에도 하부플랜지에 충분한 여유가 있게 되므로 구조적으로 효율적이지 않은 문제점이 있다.

따라서, 종래와 같은 강형 양단의 하부 또는 돌출된 정착부에 긴장재를 정착하여 사용하는 경우는 강도가 강한 고가의 텐던을 사용하였는데, 강도가 강한 텐던을 사용하여 프리스트레싱하는 경우는 하부플랜지의 인장에 대한 저항성은 향상시켰으나, 상부플랜지에 미리 인장응력을 도입하는데는 효율적이지 않아 결국 상부플랜지의 항복에 의해 임시 교량의 성능이 결정될 수밖에 없었다.

따라서, 상부플랜지의 압축응력에 대한 내하력을 증가시키기 위한 방안에 대한 연구가 지속적으로 요구되고 있었다.

본 발명의 목적은 복공판에 텐던을 정착시켜, 축방향 압축력은 복공판이 저항하도록 하고, 텐던이 가로보를 통해 강형을 강형을 들어올려 강형에는 휨모멘트만을 도입하게 함으로써 강형의 휨에 대한 강도, 즉 상부플랜지의 압축에 대한 내하력을 증가시킨 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물은 강형; 상기 강형의 상부에 설치되는 복공판; 상기 복공판에 형성되며, 텐던이 경사지게 정착되도록 하는 텐던 정착부; 상기 강형과 인접한 강형을 연결하는 가로보; 및 상기 가로보의 하부에 형성되어, 상기 텐던에 일정한 각도로 꺽이게 하는 새들;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 교량 구조물은 상기 강형과 상기 복공판 사이에 삽입되어, 상기 텐던의 프리-리프팅 시 발생하는 마찰력을 감소시키는 미끄럼판을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물에 의하면, 강형에 축력을 가하지 않고, 순수한 모멘트만을 전달함으로써 특히 경간 중앙부에서 강형의 상부플랜지에는 인장 프리스트레스를, 하부플랜지에는 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다.

상기와 같은 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물에 의하면, 경간 중앙부에서 휨 하중이 증가하여 상부플랜지에 압축응력, 하부플랜지에 인장응력이 발생하더라도 효율적으로 견딜 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물의 개략 사시도이며, 도 2는 프리-리프팅을 위한 덴던 정착 상태를 도시한 개략 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선의 단면도이다.

발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 프리-리프팅(Pre-lifting)의 용어를 정의하면, 프리스트레싱과 유사하게 외력에 의하여 일어나는 휨 모멘트에 저항하기 위해 소정의 한도까지 미리 인공적으로 그 모멘트의 분포와 크기를 정하여 긴장재를 이용하여 내력을 주는 방법을 프리-리프팅(Prelifting)이라 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물은 강형(20), 상기 강형(20)의 상부에 설치되는 복공판(40) 및 상기 복공판(40)에 형성되며, 텐던(30)이 경사지게 정착되도록 하는 텐던 정착부(50)를 포함할 수 있다.

상기 강형(20)은 I-빔, 이를 변형한 빔 등을 의미하는 것으로, 본 실시에는 I-빔을 기준으로 설명하도록 한다. I-빔인 강형(20)은 상부플랜지(27), 하부 플랜지(23) 및 상기 상부플랜지(27)와 하부플랜지(23)를 연결하는 복부(25)로 이루어진다(도 4 참조).

상기 강형(20)의 상부에는 복공판(40)이 설치되며, 상기 복공판(40)의 길이방향의 시점부 및 종점부에는 텐던 정착부(50)가 형성될 수 있다. 상기 강형(20)은 다수개가 평행하게 배치되며, 상기 강형(20)과 인접한 강형은 상호 연결부재인 가로보(22, 도 4 참조)에 의해 연결된다. 이때, 강형(20)의 간격은 복공판(40)의 폭 보다 같거나 약간 커서, 복공판(40)은 두 강형(20)에 의하여 지지된다.

덧붙여, 도 2와 같이 상기 강형(20)과 상기 복공판(40) 사이에는 텐던(30)의 프리-리프팅 시 발생하는 상기 강형(20)과 상기 복공판(40) 사이의 마찰력을 감소하도록 미끄럼판(35)이 형성될 수 있다.

상기 텐던 정착부(50)는 텐던(30)을 정착할 수 있도록 복공판(40)에 텐던 정착구(52)가 형성되며 강형(20)에 모멘트를 제공하도록 경사부(54)로 이루어질 수 있다.

상기 경사부(54)의 경사 형태는 어느 방향에서도 이루어질 수 있으며, 상기 텐던(30)이 상기 복공판(40)의 시점부와 종점부에서 좌상향 및 우상향으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 텐던 정착부(50)의 텐던 정착구(52) 내에 텐던(30)의 연결은 상기 텐던(30)이 상기 텐던 정착구(52)를 통과하도록 하며, 텐던 정착구(52)를 통과한 텐던(30)을 조을 수 있는 텐던 체결부재(56)로 체결한다.

여기서, 상기 텐던(30)은 상기 강형(20)과 인접한 강형을 상호 연결하는 가로보(22, 도 4 참조)에 걸쳐질 수 있도록 연결된다. 더욱이 상기 가로보(22)의 하부에 형성된 새들(24)에 의해 상기 텐던(30)은 일정한 각도로 꺽이게 된다.

상기 가로보(22)와 새들(24)은 복공판(40)의 하부에 다수개 형성될 수 있고 새들(24)과 새들(24) 사이에는 평형이 유지되도록 한다.

이하에서는 상기에서 설명한 텐던(30)의 연결 모습에 따른 힘의 작용 모습을 도 4 및 도 5에서 설명하도록 한다.

도 4는 프리-리프팅에 의해 강형에 도입되는 프리스트레스를 도시한 힘의 작용도이며, 도 5는 경간 중앙부에 휨 하중이 작용될 때 나타나는 힘의 작용도이다.

도 4를 참조하면, 상기 텐던(30)이 복공판(40) 상에 형성된 경사진 텐던 정착부(50)를 통해 프리-리프팅되면, 강형(20)의 응력분포는 경간 중심부를 기준으로, 상부플랜지(27)에는 인장 프리스트레스, 하부플랜지(23)에는 압축 프리스트레스가 도입된다.

도 4의 검정색 화살표는 텐던(30)을 프리-리프팅했을 때, 강형(20)의 상부플랜지(27) 및 하부플랜지(23)에 나타나는 힘의 작용을 의미한다.

도 5는 프리-리프팅 된 교량 구조물의 경간 중간부에서 휨 하중이 작용할 때, 프리-리프팅된 강형(20)의 상부플랜지(27) 및 하부플랜지(23)의 힘의 분포를 설명한다.

흰색 화살표와 같이, 경간 중간부에 하중이 증가하면 강형(20)의 상부플랜지(27)에는 압축응력, 하부플랜지(23)에는 인장응력이 발생한다.

이와 같은 휨 하중은 상기 상부플랜지(27) 및 하부플랜지(23)에 프리스트레싱된 힘과 반대방향의 힘이 작용하여 상쇄되며, 상하부플랜지가 동시에 항복할 수 있어, 더욱 큰 휨 하중에도 견딜 수 있다.

상기와 같은 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물에 의하면, 강형에 축력을 가하지 않고, 순수한 모멘트만을 전달함으로써 특히 경간 중앙부에서 강형의 상부플랜지에는 인장 프리스트레스를, 하부플랜지에는 압축 프리스트레스를 도입할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물의 개략 사시도.

도 2는 프리-리프팅을 위한 덴던 정착 상태를 도시한 개략 사시도.

도 3은 도 2의 A-A'선의 단면도.

도 4는 프리-리프팅에 의해 강형에 도입되는 프리스트레스를 도시한 힘의 작용도.

도 5는 경간 중앙부에 휨 하중이 작용될 때 나타나는 힘의 작용도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 강형 30: 텐던

35: 미끄럼판 40: 복공판

50: 텐던 정착부 52: 텐던 정착구

Claims (2)

1. 강형;

   상기 강형의 상부에 설치되는 복공판;

   상기 복공판에 형성되며, 텐던이 경사지게 정착되도록 하는 텐던 정착부;

   상기 강형과 인접한 강형을 연결하는 가로보; 및

   상기 가로보의 하부에 형성되어, 상기 텐던이 일정한 각도로 꺽이게 하는 새들;을 포함하여,

   텐던의 긴장시 축력은 상기 복공판에 도입되고 휨모멘트는 상기 강형에 도입되는 것을 특징으로 하는 프리-리프팅에 의해 내하력이 증가된 교량 구조물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 강형과 상기 복공판 사이에 삽입되어, 상기 텐던의 프리-리프팅 시 발생하는 마찰력을 감소시키는 미끄럼판을 더 포함하는 교량 구조물.

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