KR102072655B1 - 콘크리트 일부 충진 강관 제작방법 및 이에 따른 콘크리트 일부 충진 강관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 일부 충진 강관 및 이의 제작방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 강관 내부 단면을 분할하여 프리스트레스의 도입이 필요한 부분에 콘크리트를 충진하도록 구성되는 콘크리트 일부 충진 강관 및 이의 제작방법에 관한 것이다.

Description

콘크리트 일부 충진 강관 제작방법 및 이에 따른 콘크리트 일부 충진 강관{METHOD FOR PRODUCING STEEL TUBE PARTIALLY FILLED WITH CONCRETE AND STEEL TUBE PARTIALLY FILLED WITH CONCRETE PRODUCED THEREBY}

본 발명은 콘크리트 일부 충진 강관 제작방법 및 이에 따른 콘크리트 일부 충진 강관에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 강관 내부 단면을 분할하여 프리스트레스의 도입이 필요한 부분에 콘크리트를 충진하도록 구성되는 콘크리트 일부 충진 강관의 제작방법 및 이에 따라 제작된 콘크리트 일부 충진 강관에 관한 것이다.

철근 콘크리트 구조물은 인장에 약한 콘크리트의 특성을 고려하여 단면 내에 철근을 보강한다. 다만, 이 경우에도 콘크리트 부분에서의 균열은 피하기가 어려운 점을 고려하여 사용하중 하에서 콘크리트의 균열을 제어하여 단면의 강성을 확보하고, 나아가 구조물의 장경간화를 위해 콘크리트에 프리스트레스를 가하는 프리스트레스 콘크리트 구조물(Prestressed concrete structure)이 널리 사용되고 있다.
이러한 프리스트레스 콘크리트 구조물은 강선을 사용해 미리 부재 내에 응력을 줌으로써 사용 시 받는 외력을 제거하는 것이다. 즉, 콘크리트는 인장변형력을 받아 균열이 발생하는 경우가 많은데, 그러한 곳에 미리 강선으로 그 부재에 강한 압축변형력을 부여해 두면, 인장변형력이 강선에 의한 압축변형력에 의해 소거되므로 부재 그 자체가 실질적으로 큰 인장변형력을 받지 않게 된다.
콘크리트에 프리스트레스를 가하는 방법에는 프리텐션(pretension) 방식 및 포스트텐션(posttension) 방식이 있다. 전자는 강선에 인장력을 준 상태에서 콘크리트를 타설하여 경화한 후 강선의 양단부를 벗겨 콘크리트에 압축력을 부담을 시키는 방식이고, 후자는 콘크리트가 경화된 후 사전에 만들어 둔 시스튜브 등의 부재 속의 구멍에 강선을 넣어 잡아당겨 양단을 콘크리트 부재 단부에 고정하는 방식이다. 이와 같은 방식은 조립 철근콘크리트 구조용 부재 외에, 교량 등에 널리 사용된다.

등록특허공보 제10-1212831호 (등록일자: 2012.12.10)

본 발명은 향상된 프리스트레스 콘크리트 구조물을 제공하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명은, 프리스트레스 콘크리트 구조물의 이점을 보유하면서도 무게를 현저히 감소시킬 수 있는 콘크리트 일부 충진 강관을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명에 따른 콘크리트 일부 충진 강관 제작방법은, 하측 튜브 및 상기 하측 튜브를 덮도록 구성되는 상측 튜브를 마련하는 단계; 상기 상측 튜브 및 하측 튜브 사이를 길이방향을 따라 상측 부분 및 하측 부분으로 분할하는 구획부재를 마련하는 단계; 상기 상측 부분의 단부에 복수의 관통공이 형성된 플레이트부재를 배치하는 단계; 시스튜브를 상측 튜브 내에 배치하는 단계; 상기 상측 튜브, 구획부재 및 하측 튜브를 용접하는 단계; 상기 상측 튜브 내에 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계; 및 상기 시스튜브 내에 복수의 강선을 삽입하고 프리스트레스를 가하는 단계;를 포함하고, 상기 구획부재는, 상기 상측 튜브의 양 측 내면을 아래로 볼록한 곡면으로 연결하는 구획부; 및 용접된 상기 상측 및 하측 튜브의 중심을 상하방향으로 지나는 선에 대하여 외측방향으로 비스듬히 상기 구획부 및 하측 튜브의 하측 내면을 연결하고, 용접된 상기 상측 및 하측 튜브의 중심을 상하방향으로 지나는 선에 대하여 서로 대칭하게 형성되는 두 개의 연결부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결부는, 각각, 용접된 상기 상측 및 하측 튜브의 중심을 상하방향으로 지나는 선에 대하여 외측방향으로 비스듬히 직선으로 상기 구획부 및 상기 하측 튜브의 하측 내면을 연결하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플레이트부재는 상기 상측 튜브의 내측 둘레 및 상기 구획부가 이루는 면과 동일한 형상으로 구성된다.

본 발명에 따르면, 프리스트레스 콘크리트 구조물의 이점을 보유하면서도 무게를 현저히 감소시킬 수 있는 콘크리트 일부 충진 강관이 제공된다.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

도 1은 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 가하기 위하여 사용되는 정착구를 도시하고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관을 도시하고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관을 도시하고,
도 4는 도 2의 말단부의 정면도를 도시하고,
도 5는 도 2의 중앙부의 단면도를 도시하고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관을 도시하고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관을 도시하고,
도 8은 도 6의 단부의 정면도를 도시하고,
도 9는 도 6의 중앙부의 단면도를 도시하고,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단면 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관을 도시하고,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단면 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관을 도시하고,
도 12는 도 10의 말단부의 정면도를 도시하며,
도 13은 도 10의 중앙부의 단면도를 도시한다.

발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명에 따른 콘크리트 일부 충진 강관은, 튜브; 상기 튜브의 특정 부분에 프리스트레스가 가해지도록 상기 튜브의 내부를 둘 이상의 부분으로 구획하는 구획부재; 상기 둘 이상의 부분 중 프리스트레스가 가해지는 부분의 단부에 배치되고, 관통공이 형성되는 플레이트부재; 상기 관통공을 통과하도록 상기 튜브 내에 배치되는 복수의 강선; 및 상기 복수의 강선의 둘레에 각각 감싸지는 시스튜브;를 포함하고, 상기 둘 이상의 부분 중 프리스트레스가 가해지는 부분의 튜브 내에는 콘크리트가 충진된다.
본 발명에 따른 콘크리트 일부 충진 강관은, 강관 내부를 복수의 부분으로 구획하고, 복수의 부분 중 프리스트레스(prestress)가 도입되어야 하는 부분에만 일부 콘크리트를 충진하도록 하여 강관단면의 효율을 최대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 강관 내부 전체에 모두 콘크리트를 채우지 않고 일부만을 채울 수 있도록 함으로써 자체 무게를 감소시킬 수 있다. 무게 감소를 가능하게 하면서도 기존 프리스트레스 공법을 이용한 효과와 동등하거나 또는 그 이상의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기존에는 구조물에 프리스트레스를 도입하기 위하여 정착구를 반드시 장착하여야 하였으나, 본 발명에 따르면, 별도로 정착구를 사용할 필요가 없어 구조를 간소화시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 콘크리트 단면에 철근의 사용을 최소화하거나 배제할 수 있으므로 시공성을 향상시킬 수 있다.
튜브는 강관(steel tube)일 수 있다. 튜브는 일반적인 원형뿐만 아니라, 다각형, 타원형 등으로 구성될 수 있다.
튜브 내에는 튜브의 특정 부분에 프리스트레스가 가해지도록 튜브의 내부를 둘 이상의 부분으로 구획하는 구획부재가 배치된다. 구획부재에 의해 분할된 부분 중 어느 하나의 부분 또는 그 이상의 부분에 강선 및 콘크리트를 충진함으로써 요구되는 부분에 프리스트레스를 가할 수 있도록 한다.
플레이트부재는 프리스트레스가 가해지는 부분의 단부에 배치된다. 단부에 배치되는 경우에도, 콘크리트가 충진될 단면 부분에만 배치되도록 구성될 수 있도록 하여 중량 감소를 도모할 수 있다. 플래이트부재는, 종래 프리스트레스 도입을 위한 정착구를 설치할 필요없이, 외부 인장장치를 통해 강선에 인장력이 가해지도록 한다.
보다 구체적으로 설명하면, 일반적인 정착구(300)가 도 1에 도시되어 있다. 이를 참조하여, 정착구(300)는 미리 콘크리트에 압축 응력을 가한 프리스트레스 콘크리트로 제작된 교량 거더와 같은 콘크리트 구조물에 설치되는 것으로서, 지압판(301), 캐스팅(303), 앵커헤드(305) 및 웨지(307)를 포함한다. 지압판(301)은 일단에 마련되어 외부에 노출되고, 캐스팅(303)은 지압판(301)의 후측에서 콘크리트 구조물에 매립되는 측이다. 앵커헤드(305)는 지압판(301)에 결합되고, 강선 삽입공(미도시)이 형성된다. 웨지(307)는 강선 삽입공에 삽입되어 강선을 고정하게 된다. 이와 같은 구성을 사용하여, 강선 삽입공을 통과한 강선을 당겨 콘크리트 구조물에 프리스트레스를 가하게 된다. 통상적으로 프리스트레스를 가하기 위하여는 이와 같은 정착구(300)를 필요로 하나, 본 발명에 따르면, 플레이트부재를 도입하여, 일반적으로 정착구가 포함하는 지압판(301), 캐스팅(303), 앵커헤드(305)의 구성을 요하지 않고, 플레이트부재 자체가 지압판(301)의 기능을 대신할 수 있다.
플레이트부재에는, 전술한 바와 같이, 프리스트레스를 가하기 위한 복수의 강선 및 시스튜브가 통과하도록 관통공이 마련된다. 플레이트부재는 종래 정착구의 지압판(301)의 기능을 대신할 수 있다. 즉, 콘크리트 타설 및 양생 후, 인장장치에 의해 시스튜브 내에 삽입되는 복수의 강선을 당길 때 지압판(301)이 인장장치의 힘을 받아주는 기능을 수행하는데, 본 발명에 따르면, 이를 플레이트부재가 대신 수행하도록 구성되므로 정착구의 구성을 최소화할 수 있다. 플레이트부재는 기존 정착구보다 훨씬 간이한 구성으로 정착구의 기능을 수행할 수 있으므로 전체 구성을 단순화할 수 있는 이점이 있다.
전술한 바와 같이, 구획부재에 의해 분할된 부분 중 플레이트부재가 배치되는 부분에는 프리스트레스가 가해질 수 있도록 콘크리트가 충진된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

[제1 실시예: 하부 또는 상부 긴장형]
본 발명의 일 실시예에 따른 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B) 또는 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(T)은 튜브(2), 구획부재(4), 플레이트부재(6), 복수의 강선(8) 및 시스튜브(10)를 포함한다. 도 2 내지 도 5는 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B)을 도시하고, 도 6 내지 도 9는 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(T)을 도시한다.
본 발명에 따르면, 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(T)은 강관의 대략 상부 반단면에 인장이 발생하는 경우를 위한 것이고, 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B)은 강관의 대략 하부 반단면에 인장이 발생하는 경우를 위한 것이다. 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B)은 하부에 인장이 발생하는 단순보(Simple beam) 형식의 거더에 적용될 수 있고, 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(T) 및 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B)은 복합적으로 연속보(Continuous beam)에 적용될 수 있다. 다시 말해, 연속보의 지간 중앙부에는 대략 단면 하부에 인장이 발생하고, 지점부의 경우에는 대략 단면 상부에 인장이 발생하는 바, 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(T) 및 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B)을 각 부분에 복합적으로 적용하여 상하부 인장이 발생하는 연속보의 경우에도 채용될 수 있다. 튜브(2)는 강관(steel tube)일 수 있고, 도면에는 원형의 튜브가 도시되어 있으나 그 형상이 그에 한정되는 것은 아니며, 다각형, 타원형 등으로 구성될 수 있다.
구획부재(4)는 튜브(2)의 단면을 길이방향을 따라 분할한다. 즉, 실질적으로 튜브(2)의 전체 길이에 걸쳐 튜브(2)의 단면을 분할한다. 상부 또는 하부 긴장을 위해, 구획부재(4)는 튜브(2)의 단면을 상측 부분(21) 및 하측 부분(23)으로 분할할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에 따르면, 구획부재(4)는 구획부(41) 및 연결부(43)를 포함할 수 있다.
구획부(41)는 튜브(2)의 양측 내면을 연결한다. 바람직하게, 구획부(41)는 튜브(2)의 양 내측면을 굴곡지게 연결하고, 예를 들어, 대략 호(arc)를 형성하며 튜브(2)의 양 내측면을 연결할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 구획부(41)는 상측 부분(21) 및 하측 부분(23)을 분할하는 기능을 수행한다.
하부 긴장형의 경우, 구획부(41)를 통해서 강관 단면을 분할하고, 하측 부분(23)에 콘크리트를 충진하고 프리스트레스를 가함으로써, 하부에 인장이 발생하는 단순보 형식의 거더에 압축력을 발생시킴으로써 강관단면의 효율을 최대화할 수 있으면서 전체 중량을 감소시킬 수 있다. 하부 긴장형의 경우, 구획부(41)는 튜브(2)의 양측 내면을 곡면으로 연결하고, 바람직하게는, 위로 볼록한 곡면으로 튜브(2)의 양 내측면을 연결한다.
상부 긴장형의 경우, 구획부(41)를 통해서 분할된 강관 단면의 상측 부분(21)에 콘크리트를 충진하고 프리스트레스를 가함으로써, 강관단면의 효율을 최대화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 긴장형의 경우, 구획부(41)는 튜브(2)의 양측 내면을 곡면으로 연결하고, 바람직하게는, 아래로 오목한 곡면으로 튜브(2)의 양 내측면을 연결한다.
연결부(43)는 구획부(41) 및 튜브(2)의 내면을 연결한다. 하부 긴장형의 경우, 연결부(43)는 구획부(41) 및 튜브(2)의 상측 내면을 연결하고, 상부 긴장형의 경우, 연결부(43)는 구획부(41) 및 튜브(2)의 하측 내측을 연결하도록 구성된다. 도면에는 두 개의 연결부(43)가 형성되는 것으로 도시되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 그 개수가 가감될 수 있다. 다만, 하부 긴장형의 경우, 두 개의 연결부(43)가 사선방향으로 튜브(2)의 내면에 연결되도록 형성되거나 이와 더불어 구획부(41)가 위로 볼록한 형상으로 형성되면 프리스트레스에 의해 상향으로 작용하는 힘을 상측 튜브(25)에 효과적으로 전달하는 역할을 수행하고, 상부 긴장형의 경우, 연결부(43)의 아래로 오목한 형상과 더불어 두 개의 사선방향으로 형성되는 연결부(43)는 프리스트레스에 의해 하향으로 작용하는 힘을 하측 튜브(27)에 효과적으로 전달하는 기능을 수행한다.
플레이트부재(6)는 구획부재(4)에 의해 분할된 튜브(2)의 단면 부분 중 어느 하나의 부분에 배치된다. 플레이트부재(6)는 콘크리트가 충진되는 강관의 하부 긴장을 위하여 튜브(2)의 하측 부분(23)에 배치될 수 있고, 구획부(41)에 의해 분할되는 튜브(2)의 하측 부분(23)에 플레이트부재(6)가 배치된다. 반대로, 상부 긴장형을 위하여 플레이트부재(6)는 튜브(2)의 상측 부분(21), 즉, 구획부(41)에 의해 분할되는 튜브(2)의 상측 부분(21)에 배치된다. 또한, 플레이트부재(6)는 튜브(2)의 양 단부에 배치된다.
플레이트부재(6)에는 하나 이상의 관통공(16)이 형성된다. 관통공(16)은 시스튜브(10)가 통과하거나 시스튜브(10)가 관통공(16)의 인접한 부분에 고정될 수 있도록 마련된다. 관통공(16)은 프리스트레스를 가하기 위하여 시스튜브(10)를 통하는 복수의 강선(8)을 통과시킬 수 있도록 형성된다.
전술한 바와 같이, 플레이트부재(6)는 정착구(300)의 지압판(301)의 기능을 수행할 수 있으므로 앵커헤드(305), 캐스팅(303) 등을 반드시 구비할 필요는 없다. 다만, 도 2 또는 도 6을 참조하면, 앵커헤드(11)의 구성이 설치될 수 있는 바와 같이, 정착구(300)의 설치를 반드시 배제하는 것은 아니다.
즉, 각각의 관통공(16)에는 튜브(2) 내측의 길이방향을 따라 배치되는 시스튜브(10)가 설치된다. 포스트텐션 방식에서 튜브(2)의 상측 부분(21) 또는 하측 부분(23)에 타설되는 콘크리트 내부에 시스튜브(10)를 통해 중공의 단면을 형성시킴으로써, 강선을 삽입할 수 있도록 공간을 형성하는 기능을 수행한다.
도 2 내지 9에서 알 수 있는 바와 같이, 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(T) 및 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B)은 수평방향에 대하여 대칭되는 것을 알 수 있다. 따라서, 동일한 구성으로도 상부 또는 하부 긴장형 어느 곳에도 대응되게 사용할 수 있어 활용성이 뛰어나고, 제작 및 시공이 매우 용이한 것을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B)의 제작방법은 다음과 같은 단계를 통해 수행될 수 있다.
튜브(2)의 하측 부분(23)의 둘레를 구성하는 하측 튜브(27)를 마련하고, 하측 튜브(27)에 대응하며 튜브(2)의 상측 부분(21)의 둘레를 구성하는 상측 튜브(25)를 마련한다. 상측 튜브(25) 및 하측 튜브(27) 중 상측 튜브(25)를 먼저 마련할 수도 있고, 하측 튜브(27)를 먼저 형성할 수도 있는 것으로 제조 순서에 제한이 있는 것은 아니다.
또한, 구획부재(4)는, 전술한 바와 같이, 하측 튜브(27)를 덮도록 구성되는 구획부(41)를 형성하고, 구획부(41)로부터 돌출하는 연결부(43)를 형성한다. 연결부(43)는 상측 튜브(25), 보다 구체적으로는, 상측 튜브(25)의 내면과 접촉할 수 있는 길이로 구성된다. 연결부(43)의 개수는 두 개에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 개수가 가감될 수 있다. 다만, 두 개의 연결부(43)가 사선방향으로 튜브(2)의 상측 내면에 연결되도록 형성되는 경우, 프리스트레스에 의해 상향으로 작용하는 힘을 상측 튜브(25)에 효과적으로 전달하는 역할을 수행한다.
하측 튜브(27) 내에는 플레이트부재(6) 및 플레이트부재(6)에 형성되는 관통공(16)에 삽입되는 시스튜브(10)를 배치하고, 상측 튜브(25), 하측 튜브(27) 및 구획부재(4)를 용접 등에 의한 방법으로 결합시킨다.
이와 같이 준비된 상측 튜브(25) 및 하측 튜브(27)는 시공 현장으로 이동된다. 시공 현장으로 운반된 튜브(2)의 하측 부분(23)에는 콘크리트가 충진된다. 즉, 상측 튜브(25) 내 상측 부분(21)에는 콘크리트가 충진되지 않도록 하여 중량을 감소시키면서도 프리스트레스가 필요한 하측 부분(23)에만 콘크리트를 충진시켜 강관단면의 효율을 극대화한다.
콘크리트가 양생된 후 강선(8)을 삽입하고 인장기 등의 외부 장치를 통해 프리스트레스를 도입함으로써 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B)이 제작된다.
본 발명에 따르면, 튜브(2)의 중심축의 하부에만 프리스트레스를 가함으로써 하부에 인장이 발생하는 단순보(simple beam) 형식의 거더에 압축력을 발생시키고, 이에 따라 강관단면의 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 하부에 인장력이 발생하는 튜브(2)의 하부에만 콘크리트를 충진함으로써, 거더 자체의 중량을 감소시키는 효과를 제공하며, 동시에 압축에 대한 저항이 우수한 재료인 콘크리트에 프리스트레스를 도입하여 단면 효율성을 증대시킬 수 있다.
또한, 콘크리트 단면에 철근 사용을 최소화하거나 배제할 수 있으므로 시공성이 향상되는 효과가 있다.
전술한 바와 같이, 강관에 프리스트레스를 도입하는 경우에 요구되는 정착구를 플레이트부재(6)가 대신할 수 있기 때문에 장치를 간소화할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(T)의 제작방법은 아래의 과정을 통해 수행될 수 있다. 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(T)의 제작방법은, 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(B) 및 이의 제작방법과 유사한 바, 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
먼저, 상측 튜브(25) 및 하측 튜브(27)로 분할된 튜브(2)를 마련한다. 구획부(41) 및 연결부(43)를 포함하는 구획부재(4)를 상측 튜브(25) 및 하측 튜브(27) 사이에 배치한다. 연결부(43)가 하측 튜브(27)의 내측면을 향하도록 배치한다. 연결부(43)는, 바람직하게, 두 개의 연결부(43)가 형성될 수 있으며, 그 개수가 가감될 수 있다. 다만, 두 개의 연결부(43)가 사선방향으로 튜브(2)의 하측 내면에 연결되도록 형성되는 경우, 프리스트레스에 의해 하향으로 작용하는 힘을 하측 튜브(27)에 효과적으로 전달하는 역할을 수행한다.
상측 튜브(25)의 단부에는 플레이트부재(6)를 배치한다. 플레이트부재(6)에 형성되는 관통공(16)에는 시스튜브(10)가 통과하도록 배치한다. 다음, 상측 튜브(25), 하측 튜브(27) 및 구획부재(4)를 용접 등의 방법을 통해 결합시킨다.
이와 같이 준비된 튜브(2)는 시공현장으로 이동된다. 시공현장으로 운반된 뒤, 튜브(2)의 상측 부분(21)에는 콘크리트가 충진되고, 콘크리트 양생 후 강선(8)을 시스튜브(10)에 삽입하고 인장기 등의 외부 장치를 통해 상부 단면에 프리스트레스를 가한다.
본 발명에 따르면, 하측 튜브(27) 내에는 콘크리트가 충진되지 않도록 하여 중량을 최소화하면서도 프리스트레스가 가해질 필요가 있는 상측 부분(23)에만 콘크리트를 충진하여 강관단면의 효율을 극대화한다.

[제2 실시예: 전단면 긴장형]
도 10 내지 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전단면 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(W)은 튜브(2), 구획부재(40), 플레이트부재(60), 복수의 강선(8) 및 시스튜브(10)를 포함한다. 본 발명에 따른 전단면 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(W)은 강관의 전단면에 프리스트레스가 필요한 경우를 위한 것이다.
튜브(2)는 강관일 수 있고, 도에는 원형의 튜브가 도시되어 있으나 그 형상이 그에 한정되는 것은 아니며, 위의 실시예에서와 마찬가지로, 다각형, 타원형 등 다른 형상으로 구성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 전단면 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(W)을 위하여 튜브(2) 내부가 구획부재(40)에 의해 분할된다. 구획부재(40)는 강관의 길이방향을 따라 강관 전체 길이에 걸쳐 형성될 수도 있고, 강관 전체 길이에서 부분적으로 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 구획부재(40)는 튜브(2)와 동심축을 이루는 동심튜브(401) 및 동심튜브(401)의 외주면으로부터 돌출하여 형성되는 복수의 날개(403)를 포함할 수 있다. 도면에는 4 개의 날개가 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라 그 개수가 가감될 수 있다. 구획부재(40)는 튜브(2) 내측에 삽입되어 용접 등에 의한 방법으로 튜브(2)와 결합된다. 동심튜브(401) 내부에는 콘크리트(CC)가 충진되지 않으므로 전체적인 무게의 감소를 도모할 수 있으며, 동심튜브(401)로부터 튜브(2)의 내측면까지 연결되는 복수의 날개(403)는 튜브(2)와 콘크리트(CC) 사이의 결합력을 향상시켜줄 수 있다.
플레이트부재(60)는 구획부재(40)의 단부에 결합된다. 일 례에 따르면, 구획부재(40)는 튜브(2)의 내측 단면을 4 분할하고, 각 분할된 부분과 접하는 플레이트부재(60)에는 시스튜브(10) 및 강선(8)의 배치를 위한 관통공(16)이 형성된다. 일 례에 따르면, 플레이트부재(60)는 튜브(2)의 단면과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 튜브(2) 내지는 강관 단면이 원형인 경우 플레이트부재(60)는 원형으로 구성될 수 있다. 다만, 튜브(2)의 단면 형상을 원형으로 제한하려는 것은 아니며, 사각형 등 다각형, 타원형으로 구성될 수도 있는 것이다. 다른 예에 따르면, 플레이트부재(60)는 동심튜브(401)의 직경과 실질적으로 동일한 중공이 형성된 부재일 수 있다. 즉, 플레이트부재(60)는 동심튜브(401)의 외면으로부터 튜브(2)의 내면을 연결하는 형상과 동일한 형상으로 구성될 수도 있다.
관통공(16)과 연통하게 시스튜브(10)가 각 분할된 튜브(2) 내측에 배치된다.
튜브(2) 내 분할된 각 부분에는 콘크리트(CC)가 충진되고 양생된다. 복수의 강선(8)을 각 관통공(16)을 따라 시스튜브(10)에 삽입시키고 인장기를 통해 프리스트레스를 가할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전단면 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(W)의 제작방법은 다음과 같은 단계를 통해 수행될 수 있다.
튜브(2) 내에 동심튜브(401) 및 복수의 날개(403)가 형성된 구획부재(40)를 삽입한다. 튜브(2)의 단부에는 플레이트부재(60)를 배치한다. 플레이트부재(60)에는 시스튜브(10)가 통과할 수 있는 관통공(16)이 형성되어 있고, 관통공(16)과 연통하게 시스튜브(10)를 배치한다.
이와 같이 제작된 튜브(2)는 시공 현장으로 이동된다. 시공 현장으로 이동된 튜브(2)의 구획부재(40)에 의해 각 분할된 부분에는 콘크리트(CC)가 충진되고 양생된다.
콘크리트의 양생 후 각 시스튜브(10)를 통해 복수의 강선(8)을 삽입하고, 인장기 등의 외부 장치를 이용하여 프리스트레스를 도입함으로써 전단면 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관(W)이 제작된다.
본 발명에 따르면, 동심튜브(401) 및 튜브(2)의 2중 강관구조를 적용하여 자체 중량을 줄이면서 콘크리트가 충진된 부분에 프리스트레스를 도입하여 전단면에 압축력이 도입되도록 함으로써 인장이 발생하는 부재에 적용 시에 단면효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 콘크리트 단면에 철근 사용을 최소화하거나 배제할 수 있으므로 시공성이 향상되는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 강관에 프리스트레스를 도입하는 경우에 요구되는 정착구를 플레이트부재(60)가 대신할 수 있기 때문에 장치를 간소화할 수 있는 이점이 있다.
위 두 가지 실시예 중 동일한 구성은 동일한 도면부호를 사용하여 표시하였다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

B: 하부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관
CC: 콘크리트
T: 상부 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관
W: 전단면 긴장형 콘크리트 일부 충진 강관
2: 튜브 4: 구획부재
6, 60: 플레이트부재 8: 강선
10: 시스튜브 11: 앵커헤드
16: 관통공 21: 상측 부분
23: 하측 부분 25: 상측 튜브
27: 하측 튜브 40: 구획부재
41: 구획부 43: 연결부
300: 정착구 301: 지압판
303: 캐스팅 305: 앵커헤드
307: 웨지 401: 동심튜브
403: 날개

Claims (7)

1. 하측 튜브 및 상기 하측 튜브를 덮도록 구성되는 상측 튜브를 마련하는 단계;
   상기 상측 튜브 및 하측 튜브 사이를 길이방향을 따라 상측 부분 및 하측 부분으로 분할하는 구획부재를 마련하는 단계;
   상기 상측 부분의 단부에 복수의 관통공이 형성된 플레이트부재를 배치하는 단계;
   시스튜브를 상기 상측 튜브 내에 상기 관통공을 통과하도록 배치하는 단계;
   상기 상측 튜브, 구획부재 및 하측 튜브를 용접하는 단계;
   상기 상측 튜브 내에 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계; 및
   상기 시스튜브 내에 복수의 강선을 삽입하고 프리스트레스를 가하는 단계;를 포함하고,
   상기 구획부재는,
   상기 상측 튜브의 양 측 내면을 아래로 볼록한 곡면으로 연결하는 구획부; 및
   용접된 상기 상측 및 하측 튜브의 중심을 상하방향으로 지나는 선에 대하여 외측방향으로 비스듬히 상기 구획부 및 하측 튜브의 하측 내면을 연결하고, 용접된 상기 상측 및 하측 튜브의 중심을 상하방향으로 지나는 선에 대하여 서로 대칭하게 형성되는 두 개의 연결부;
   를 포함하는 것인 콘크리트 일부 충진 강관의 제작방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 연결부는, 각각, 용접된 상기 상측 및 하측 튜브의 중심을 상하방향으로 지나는 선에 대하여 외측방향으로 비스듬히 직선으로 상기 구획부 및 상기 하측 튜브의 하측 내면을 연결하도록 구성되는 것인 콘크리트 일부 충진 강관의 제작방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 플레이트부재는 상기 상측 튜브의 내측 둘레 및 상기 구획부가 이루는 면과 동일한 형상으로 구성되는 것인 콘크리트 일부 충진 강관의 제작방법.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따라 제작된 콘크리트 일부 충진 강관.
   
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