KR101835179B1 - 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축응력을 발현할 수 있도록 데크의 상부철근을 압축영역에 배치하여 압축철근의 소요량 감소로 공기 단축은 물론이고 공사비를 절감할 수 있는 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 프리스트레스트 도입을 위해 거푸집 내에 긴장상태로 놓인 한 쌍의 강연선과, 양 단이 강연선에 감겨 압착에 의해 강연선과 결속되되 거푸집으로부터 돌출되어 그 상부가 기 설계한 중립축(N.A)보다 높게 형성되고 강연선을 따라 일정 간격으로 배치된 절곡스터럽과, 중립축(N.A) 위에 위치하도록 절곡스터럽 상부에 결속되고 터널 구조를 이루는 상부철근 및, 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생한 후에 거푸집을 제거하고 강연선의 긴장상태를 풀어주어 프리스트레스트가 도입된 데크 본체로 이루어진다.
상기의 기술적 구성에 따르면, 절곡스터럽의 상부가 기 설계한 중립축보다 높게 형성되어 상부철근이 압축응력을 발현할 수 있는 위치에 배치됨으로써 절곡스터럽의 상부에 배근되는 압축철근의 소요량 감소로 공기 단축은 물론이고 공사비를 더욱 절감할 수 있다.
또한 절곡스터럽의 상부에 적어도 하나 이상의 절곡면을 형성하고 그 절곡면의 개수에 대응하여 상부철근을 배치함으로써 압축응력을 발현하기 위해 필요로 하는 상부철근의 수량을 교량 특성에 맞게 조절할 수 있다.

Description

프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크{Concrete deck for girder bridge using prestressed force and band stirrups}

본 발명은 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 데크의 상부철근을 압축영역에 배치하여 압축응력을 발현하도록 함으로써 압축철근의 사용량을 줄여 공사비를 절감할 수 있도록 한 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크에 관한 것이다.

공개특허공보 제10-2006-0040997호(2006. 5. 11)에는 '교량 슬래브 시공방법 및 그에 적용되는 래티스바아데크형 피씨플레이트'이 개시된다.

여기에는 소정 간격으로 입설된 인접하는 교각의 상면간에 다수의 거어더를 등간격으로 병렬 거치하고, 그 사이에 소정간격으로 다수의 크로스빔을 형성한 후, 소정 규격 및 개수만큼 별도로 프리캐스팅된 다수의 래티스바아 데크형 피씨플레이트들을 작업대차로 견인 및 운반하여 필요한 수량만큼 상부에 인접되게 병렬 설치하고, 바닥판을 이루는 상기 피씨플레이트의 상부에 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하여 상기 피씨플레이트와 일체로 된 합성 슬래브를 양생하는 교량 슬래브 시공방법에 있어서, 상기 래티스바아 데크형 피씨플레이트의 프리캐스팅 공정은, 소정 깊이의 장방형 틀 내에 다수의 철근을 길이방향 및 폭 방향으로 소정 간격을 두고 직교하도록 배근하고, 그 길이방향 중심으로부터 양 대칭되는 위치에 상기 장방형 틀의 상부로 소정높이만큼 돌출될 수 있도록 복수의 트러스 골조를 배근한 후, 상기 장방형 틀 내에 콘크리트를 타설하여 양생하는 과정을 포함하는 것으로서, 사전 실험을 통해 입증된 설계기준에 의하여 상기 피씨플레이트가 슬래브의 압축강도 이상의 고강도를 유지할 수 있도록 제작됨을 특징으로 하는 교량 슬래브 시공방법이 개시된다.

또한 슬래브의 압축강도 이상의 자체 압축강도를 유지할 수 있도록 설계하여 그 설계기준에 맞게 프리캐스트 방식으로 제작되는 장방형의 플레이트 본체; 상기 플레이트 본체의 내부에 매립되어 그 길이 방향 및 폭 방향으로 소정 간격을 두고 직교하도록 배근되는 다수의 주근 및 배력철근; 및 상기 주근의 사이에 그 길이방향을 따라 평행하게 배치된 채로 일부가 매립되고 나머지 일부가 상기 플레이트 본체의 상면으로 돌출 형성된 복수의 트러스 골조;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 교량 슬래브 시공용 래티스바아 데크형 피씨플레이트가 개시된다.

동 공보를 참조하면, 종래의 기술은 교량 상부의 슬래브 시공시 거푸집 및 작업발판을 설치하여 콘크리트를 양생한 후 이에 사용된 거푸집 등을 제거하여야 했던 종래 공정상의 번거로움을 개선함과 아울러, 작업발판 상에서의 작업이 불필요하므로 실족에 의한 추락 등과 같은 안전사고를 최소화할 수 있으며, 거푸집을 사용하는 재래방식에 비해 50∼70% 정도의 공사기간 단축 효과가 있고, 이로 인한 작업의 효율성을 향상시킬 수 있음은 물론, 공사 소요비용도 15% 이상 절감되는 효과가 있다는 것이다.

또한, 종래의 기술은 실험을 통해 입증된 설계기준에 따른 고 강도의 피씨플레이트를 적용함으로써 교량의 성능 및 안정성을 더욱 향상시킬 수 있으면서도, 슬래브의 피로파괴가 진행되는 경우에 하부의 피씨플레이트로부터 균열이 시작되어 육안으로 식별할 수 있으므로 이에 대한 유지 보수작업 등 신속한 대처가 가능하여 교량 붕괴 등의 대형사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 등의 다양한 이점이 있다는 것이다.

본 발명은 상기의 종래기술을 더욱 개량한 것으로, 데크의 상부철근을 압축영역에 배치하여 압축응력을 발현하도록 함으로써 압축철근의 사용량을 줄여 공사비를 절감할 수 있도록 한 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여, 프리스트레스트 도입을 위해 거푸집 내에 긴장상태로 놓인 한 쌍의 강연선과, 양 단이 강연선에 감겨 압착에 의해 강연선과 결속되되 거푸집으로부터 돌출되어 그 상부가 기 설계한 중립축(N.A)보다 높게 형성되고 강연선을 따라 일정 간격으로 배치된 절곡스터럽과, 중립축(N.A) 위에 위치하도록 절곡스터럽 상부에 결속되고 터널 구조를 이루는 상부철근 및, 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생한 후에 거푸집을 제거하고 강연선의 긴장상태를 풀어주어 프리스트레스트가 도입된 데크 본체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기의 절곡스터럽은 상측에 상부철근을 배치하기 위한 하나의 절곡면을 갖도록 상부가 점점 좁아지는 삼각형상인 것을 특징으로 한다.

상기의 절곡스터럽은 상측에 상부철근을 배치하기 위한 두개의 절곡면을 갖도록 상부와 하부의 폭이 동일한 사각형인 것을 특징으로 한다.

상기의 절곡스터럽은 상측에 상부철근을 배치하기 위한 세개의 절곡면을 갖도록 상부 중심부분이 하향 절곡된 M자형상인 것을 특징으로 한다.

상기의 상부철근은 이형철근인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 상부철근은 절곡스터럽의 상부 내측에 용접에 의해 결속된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 절곡스터럽의 상부가 기 설계한 중립축보다 높게 돌출 형성되어 상부철근이 압축응력을 발현할 수 있는 위치에 배치됨으로써 절곡스터럽의 상부에 배근되는 압축철근의 사용량을 줄여 공사기간의 단축은 물론이고 공사비를 절감할 수 있다는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 절곡스터럽의 상부에 적어도 하나 이상의 절곡면을 형성하고 그 절곡면의 개수에 대응하여 상부철근을 배치함으로써 압축응력을 발현하기 위해 필요로 하는 상부철근의 수량을 교량 특성에 맞게 조절할 수 있다는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 압축철근의 사용량을 줄여 교량의 경량 설계가 가능하다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 배경기술을 설명하기 위한 도,
도 2는 본 발명에 따른 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크를 설명하기 위한 도,
도 3은 본 발명에 따른 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크 제작 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크 사시도,
도 5 및 6은 본 발명에 따른 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크의 다른 예시도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 적용되는 교량은 교량의 하부 구조인 교각, 교각 상면에 배치되어 상판 슬래브를 떠받치는 거더, 거더 사이에 배치되고 상판 슬래브와 합성되는 데크로 이루어진다.

도 1은 종래의 배경기술을 설명하기 위한 도로서, 플레이트 본체(1)로부터 돌출된 래티스바아(2)의 높이가 중립축(N.A)보다 낮게 설계됨에 따라 압축응력을 발현할 수 있는 위치까지 피씨플레이트 상부에 보다 많은 철근을 배근하여야 하므로 공사비의 절감, 공기 단축에 한계가 있게 된다.

이에 반하여, 본 발명은 도 2 내지 4에 도시한 바와 같이 거푸집(10) 내에 긴장상태로 놓인 한 쌍의 강연선(20)과, 강연선(20)에 양 단부가 절곡압착되고 거푸집(10)으로부터 돌출되어 상부가 기 설계한 중립축(N.A)보다 높게 형성되며 강연선(20)을 따라 일정 간격으로 배치된 절곡스터럽(30)과, 절곡스터럽(30) 상부에 결속되어 터널 구조를 이루는 상부철근(40) 및, 거푸집(10)에 콘크리트를 타설하여 양생한 후에 거푸집(10)을 제거하고 강연선의 긴장상태를 풀어주어 프리스트레스트가 도입된 데크 본체(50)로 이루어진다.

상기의 기술적 구성에서, 거푸집(10)은 데크 본체(50)를 성형하기 위한 기술구성으로 거더(5) 사이에 데크 본체(50)를 거치시킬 수 있고, 데크 본체(50)의 운반 및 설치시 파손을 방지할 수 있도록 길이와 폭, 높이가 선택된다.

또한 거푸집(10) 내에는 콘크리트 양생 후 데크 본체(50)에 프리스트레스트 도입을 위한 강연선(20; 또는 PS강재, PC강재)이 긴장상태로 놓이게 되는데, 이를 위하여 거푸집(10) 양단에 강연선(20)을 인장시켜 긴장상태로 유지시키기 위한 긴장틀(60)이 마련된다.

절곡스터럽(30)은 PS강선 또는 PC강선을 여러 줄 꼬아 만든 강연선(20)과의 결속시 용접 등에 의한 손상을 방지하고 결속력을 높일 수 있도록 절곡스터럽(30)의 단부를 절곡하여 강연선(20)에 감고 압착하는 절곡압착법에 의해 강연선(20)에 견고하게 결속된다.

또한 절곡스터럽(30)은 상부가 기 설계된 중립축(N.A)보다 높게 돌출되어 절곡스터럽(30) 상부로 배치되는 상부철근(40)이 중립축(N.A) 위에 위치하도록 하고, 강연선(20)을 따라 일정 간격으로 배치된다.

상부철근(40)은 강연선(20)을 따라 일정 간격으로 배치된 절곡스터럽(30)을 일체화하기 위한 구성으로, 콘크리트와의 부착력을 높일 수 있도록 이형철근으로 양호하게 구현된다.

데크 본체(50)는 프리스트레스트 도입으로 미리 압축응력을 주어 부재의 강도를 높인 콘크리트 구조물로, 거푸집(10) 내에 긴장상태로 놓인 한 쌍의 강연선(20)에 콘크리트를 타설하여 양생한 후에 거푸집(10)을 제거하고 강연선(20)의 긴장력을 풀어주어 완성한다.

상기의 기술적 구성에 따르면, 데크 구조물은 프리텐션 방식으로 공장에서 정밀하게 제작되어 현장으로 운반되고, 크레인에 의해 거더(5) 사이에 거치된다.

데크 구조물은 접착몰탈 등을 매개로 거더(5)에 거치된 상태로 정착되고, 데크 구조물과 구조물 사이의 틈은 콘크리트 타설 전 모두 실링처리된다.

본 발명에서는 상판 슬래브(6)를 합성하기 위해 절곡스터럽(30) 상부에 철근을 배근할 경우, 절곡스터럽(30) 상부가 기 설계한 중립축(N.A)보다 높게 돌출됨에 따라 상부철근(40)이 압축측에 배치되고 압축응력의 일부를 담당하게 되어 압축철근의 소요량을 줄일 수 있다는 데 하나의 특징이 있다.

따라서 압축응력에 대응하기 위한 철근의 수량 감소와 배근을 위한 노동력 절감 등으로 종래의 배경기술에 비하여 공기 단축은 물론이고 공사비를 더욱 절감할 수 있게 된다.

이로써, 돌출된 절곡스터럽(30) 상부로 철근을 배근한 후 그 위로 콘크리트를 타설하여 양생함에 따라 데크 구조물과 상판 슬래브가 일체로 결합된 합성슬래브 구조가 이루어지게 된다.

다음, 상기의 절곡스터럽(30)은 상부가 점점 좁아지는 삼각형상으로 이루어진다(도 5 참조).

또한 상기의 절곡스터럽(30)은 상부와 하부의 폭이 동일한 사각형상으로 이루어진다.

그리고 상기의 절곡스터럽은 상부에 요철이 형성된 M자 형상으로 이루어질 수 있다(도 6 참조).

즉, 절곡스터럽(30)의 상부에는 적어도 하나 이상의 절곡면(31)이 형성된다.

상기의 기술적 구성에 따르면, 절곡스터럽(30)의 형상이 삼각형상, 사각형상, M형상으로 절곡됨에 따라 상부에 절곡면의 개수를 증감할 수 있고, 절곡면에 대응하여 상부철근(40)을 배치함으로써 압축응력을 발현하기 위해 필요로 하는 상부철근(40)의 수량을 교량 특성에 맞게 조절할 수 있게 된다.

특히 M자 형상의 경우에는 상부 절곡부의 깊이 조절에 따라 전단력을 경감할 수 있게 된다.

여기서, 상부철근(40)은 절곡스터럽(30) 간 위치를 일치시킬 수 있도록 절곡스터럽(30)의 상부 절곡면(31) 내측에 용접으로 결속함이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시 예로서, 본 발명을 한정하는 것은 아니며 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.

1 : 플레이트 본체
2 : 래티스바아
5 : 거더
10: 거푸집
20: 강연선
30: 절곡스터럽
40: 강연선
50: 데크 본체
60: 긴장틀

Claims (6)

1. 프리스트레스트 도입을 위해 거푸집 내에 긴장상태로 놓인 한 쌍의 강연선과,
   양 단이 상기 강연선에 감겨 압착에 의해 상기 강연선과 결속되되 상기 거푸집으로부터 돌출되어 그 상부가 기 설계한 중립축(N.A)보다 높게 형성되고 상기 강연선을 따라 일정 간격으로 배치된 절곡스터럽과,
   상기 중립축(N.A) 위에 위치하도록 상기 절곡스터럽 상부에 결속되고 터널 구조를 이루는 상부철근 및,
   상기 거푸집에 콘크리트를 타설하여 양생한 후에 상기 거푸집을 제거하고 상기 강연선의 긴장상태를 풀어주어 프리스트레스트가 도입된 데크 본체로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 절곡스터럽은 상측에 상기 상부철근을 배치하기 위한 하나의 절곡면을 갖도록 상부가 점점 좁아지는 삼각형상인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 절곡스터럽은 상측에 상기 상부철근을 배치하기 위한 두개의 절곡면을 갖도록 상부와 하부의 폭이 동일한 사각형인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 절곡스터럽은 상측에 상기 상부철근을 배치하기 위한 세개의 절곡면을 갖도록 상부 중심부분이 하향 절곡된 M자형상인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 상부철근은 이형철근인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 상부철근은 상기 절곡스터럽의 상부 내측에 용접에 의해 결속된 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 도입과 절곡스터럽을 이용한 거더교 콘크리트 데크.

Images