KR100777565B1 - 콘크리트를 부분 타설한 tsc 보의 강선보강공법(이하 부분타설 tsc 보) - Google Patents
콘크리트를 부분 타설한 tsc 보의 강선보강공법(이하 부분타설 tsc 보)Info
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Abstract
콘크리트에 사전,압축력을 가하여 보강 효과를 얻는 PS 콘크리트 보는 세계적으로 널리 알려진 공법이다. 또한 최근 강콘크리트 합성보에서 콘크리트를 부어넣기 전 철구공장에서 TSC 보(1)의 하부 플랜지(2)에 사전 압축응력을 유발시킴으로 인하여 단면의 경제성을 확보하고 후에 공사현장에서 콘크리트(9)를 부어 넣을 때 가설지주를 생략하고 공사 완공 후 장스팬 단순보의 처짐량을 줄이는 공법을 개발한 바 있다. 그러나 본 발명은 위 두 가지 공법과 달리 TSC 보의 내부 하부 일부에만 콘크리트를 타설한 후 TSC 보의 하부 플랜지와 부분 타설한 콘크리트가 동시에 압축력을 받도록 언본디드 강선(7)을 배열하여 유압잭으로 사전 인장력을 가한 후 현장 반입하여 기둥 또는 큰 보에 부착한 상태에서 TSC 보 내부 나머지 빈 공간과 상부 바닥 슬래브 콘크리트를 타설하여 강콘크리트 합성보를 완성하여 경제성을 높이는 것을 특징으로 하는 콘크리트를 부분 타설한 TSC 보의 강선보강공법에 관한 것이다.
Description
1999년에 개발되어 건축 현장에 널리 알려진 TSC 보(1)는 TSC Ⅰ, TSC Ⅱ, TSC Ⅲ 로 구분하여 생산 적용되고 있으며, TSC 보는 H형강(단면 중앙에 수직으로 하나의 웨브가 있음)과는 달리 보 단면 좌우에 각각 웨브가 있으므로 전단 내력에는 충분한 여유가 있는 반면 단순보로 설계할 경우 상대적으로 중앙 하부 플랜지(2)의 극히 일부분(단순보의 휨모멘트 값은 보의 중앙부가 최대이므로) 단면이 부족하기 때문에 자재 목록표에서 상위 단면을 선정함으로 인하여 경제적으로 부담이 되는 경우가 있다. 또한 장스팬보를 단순보로 설계할 경우 TSC 보 위에 시공하는 바닥판 콘크리트와 TSC 보 내부에 콘크리트를 부어 넣는 과정에서 콘크리트의 자중과 시공하중에 의하여 TSC 보가 관리치 이상으로 처짐이 발생하는 것에 대비하여 가설 지주를 설치하는 번거로움을 감수하여야 한다(합성보는 상부의 슬래브 콘크리트가 양생된 후라야 합성보로의 기능을 발휘한다).
한편 강선을 프리텐션 또는 포스트텐션으로 휨재를 보강하는 종래기술(PS 콘크리트 보)은 사전에 양생한 콘크리트에 압축력을 가했다가 적재하중 등 상재 하중이 작용할 때 사전 압축 응력을 받고 있던 콘크리트 단면 인장부위의 선행 압축응력이 점차 압축, 0(zero) 또는 인장응력 쪽으로 변하는 구조 원리를 활용하는 것이다.
최근 합성보에서 TSC 보(1) 내부에 콘크리트(9)를 부어넣기 전 인장응력이 유발될 강재 부위(주로 하부 플랜지)에 사전 압축력을 가하여 보강하는 방법을 개발하여 특허신청 하였다. 그러나 콘크리트에만 사전 압축력을 가하는 종래의 PS 콘크리트 기술은 거푸집을 마련하고 철근을 배근하여야 하며 콘크리트가 양생된 후라야 강선 긴장을 할 수 있어서 공사기간 단축에 한계가 있으며 앞의 최근 개발한 바와 같이 강재에만 사전 압축력을 가하는 방법은 강재가 압축력을 소화할 수 있는 정도 이내에서만 강선 긴장이 가능하므로 더 많은 강선을 배치하여 더 많은 긴장력을 가하기 위하여서는 인장(하부)플랜지의 단면을 증가시키는 경제적인 부담을 감수하여야 한다.
본 발명에서는 이들 두 가지 방법의 중간에 해당하는 강재+콘크리트에 동시 긴장력을 가하는 방법을 채택한다. 이렇게 하면 강재에만 사전 긴장력을 가했을 경우 후에 단면 하부 콘크리트 부분이 인장응력으로 변함에 따라 균열 발생을 감수할 수밖에 없었던 불편(안전성에는 이상이 없으나 정서상의 문제이기는 함)한 점이 해소되며 TSC Ⅰ의 하부 플랜지(2) 및 코일로 성형 제작하는 TSC Ⅱ, TSC Ⅲ일 경우 단면 전체의 두께를 줄이는 효과를 얻게 된다. 또한 본 발명에서는 일반 PS 콘크리트와 달리 사전에 TSC 보의 하단부에만 콘크리트를 부어넣고 강선 긴장을 하는 것이므로 단면 전체에 콘크리트를 타설하는 재래식 PC와 달리 운반, 조립시 중량이 가벼워서 효율적이다.
TSC 보를 기둥 또는 다른 큰 보에 접합할 때에 대비하여 TSC 보 최단부에서 얼마나 떨어진 위치에 지압판(6)을 부착(용접)할 것인가를 정하는 것(강선긴장의 편의성 및 공사 현장에서 보의 단부 정착을 위한 볼트 조임 등의 작업공간 확보)과 유압잭으로 긴장한 강선이 강선콘(8)을 통하여 지압판에 전달되면 TSC 보의 하부 플랜지(2)와 콘크리트(9)에 하중을 고르게 전달할 수 있도록 지압판 후면(콘크리트를 채우는 내부)에 용접할 스티프너의 규격과 간격 설정(구조계산으로 확인), 강선 몇 가닥을 배열할 것이며 한 가닥 당 얼마의 긴장력을 가하면 될 것인가를 정하는 것(구조계산) 등이 기술적 과제이다.
강선긴장을 위하여 TSC 보(1)의 단부 적당한 위치(강선긴장의 편의성 및 공사 현장에서 보의 단부 정착을 위한 볼트 조임 등의 작업공간 확보)에서 하부 플랜지(2)와 웨브(4) 하부에 다수개의 강선 구멍을 뚫은 지압판(6)을 수직으로 용접하고 그 후면(좌우 지압판이 마주보는 면)과 하부 플랜지에 스티프너(10)를 용접하여 지압판을 보강한다. 지압판의 강선구멍을 통해 언본디드 강선(7)을 배열하고 지압판 외부에 돌출된 강선 끝에 강선콘을 끼운 후 유압잭으로 강선이 팽팽하게 될 정도로 1차 긴장하여 강선콘(8)에 정착한 후 TSC 보 내부 하단 좌우 지압판 사이에 콘크리트를 부어넣는다. 콘크리트가 양생되면 유압잭으로 구조계산으로 정한 소정의 긴장력을 강선에 가하여 강선콘에 최종 정착한 후 이를 현장에 반입하여 기둥 또는 큰 보에 부착하고 나머지 공정은 다른 보와 마찬가지로 데크플레이트를 깔고 바닥 TSC 보(1) 내부 나머지 공간과 슬래브 콘트리트(9)를 타설하는 방법으로 강콘크리트 합성보를 제작한다.
콘크리트를 부분 타설한 TSC 보의 지압판(6) 외부에 강선을 긴장하여 강선콘(8)에 정착하면 TSC 보의 하부 플랜지(2)와 콘크리트에 사전 압축력이 작용하여 단순보일 경우 TSC 보 단면의 강판 두께를 줄일 수 있고, 장스팬일 때 부담되는 가설 지주를 생략할 수 있는 치올림(camber) 효과를 얻을 수 있어서 경제적이다.
PS 콘크리트보는 공장에서 생산한 콘크리트 보를 강선 긴장 방법으로 보강한 것이므로 중량과 부피가 커서 운반 조립비가 부담이 되며 현장에서 콘크리트를 타설하여 양생시킨 후 현장에서 강선을 긴장하는 포스트텐션(Post Tension) 공법은 콘크리트 양생기간 대기 및 현장 작업으로 번거롭지만 본 발명의 방법은 공장에서 강선의 긴장력을 활용하여 TSC 보의 하부 플랜지와 부분 타설한 콘크리트에 사전 압축력을 가하는 것이므로 위 어려움이 해소되고 중량도 비교적 가볍고 공사비가 절감되는 효과가 있다.
도 1은 부분타설 TSC 보※ 2를 강선 보강한 사시도,
도 2 부분타설 TSC 보를 강선 보강한 횡단면도, 종단면도 이다. ,
〈 도면의 부호와 용어에 대한 간단한 설명〉
1 : TSC 보※ 1 2 : 하부 플랜지(bottom flange)
3 : 상부 플랜지(top flange) 4 ; 웨브(web)
5 : 시어코넥터(shear connector) 6 : 지압판(bearing plate)
7 : 언본디드 강선(unbonded wire strand)※ 3 8 : 강선콘(wire cone)
9 : 콘크리트 10 : 스티프너
※ 1. TSC 보; 개략적인 외형은 철근콘크리트 T형 보와 같으며 보의 몸체 부분은 강판으로 영구거푸집을 짜서 그 내부와 강판 영구거푸집 상부 플랜지의 슬래브에 콘크리트를 부어 일체화시킨 강콘크리트 합성보이다. TSC 보의 표피에 해당하는 강판은 철근콘크리트 보일 경우의 철근 역할을 하여 구조 내력을 발휘하기 때문에 거푸집 목공, 철근공의 도움이 불필요하여 시공이 간편해진다. 또한 위 영구거푸집은 두꺼운 강판을 절단하여 용접 제작하는 대형 TSC Ⅰ과, 강판을 신문원지처럼 원주형으로 감은 상태로 공급하는 얇은 코일(두께 10mm 이하)을 공장에서 대략 J형으로 반 조각씩 냉간성형(cold roll forming)하여 이들을 서로 맞대어 자동용접 부착하여 제작하는 TSC Ⅱ 및 TSC Ⅲ로 구분되며, 본 발명에서는 TSC Ⅰ 보를 기준하여 특허를 청구한다.
TSC 강콘크리트 합성보 : 위 TSC 보와 그 내부에 채우는 콘크리트 및 상부에 타설하는 콘크리트 슬래브가 하나의 보로 역할을 하는 합성보.
※ 2. 부분타설 TSC 보 : TSC보의 하부 일부에만 콘크리트를 타설한 것.
※ 3. 언본디드 강선 : 그리스를 칠한 강선 표면을 합성수지 파이프로 감싼 것으로 콘크리트 속에 파묻힌 상태에서도 유압잭으로 강선을 긴장하면 강선과 콘크리트가 마찰 저항 없이 쉽게 미끄러져서 강선 전 길이를 통하여 고른 값의 인장력을 나타냄.
Claims (1)
- TSC 보(1) 양단부에 지압판(6)과 언본디드 강선(7)으로 긴장 후 콘크리트(9)를 타설하여 제작함에,(a) TSC 보의 단부 적당한 위치에 하부 플랜지(2)와 웨브(4) 하부에 다수개의 강선 구멍을 뚫은 지압판을 수직으로 용접하는 단계 ;(b) 지압판(6)을 설치한 반대편 TSC 보(1) 하부 플랜지에 스티프너(10)를 용접하여 지압판을 보강하는 단계 ;(c) 지압판의 강선구멍을 통하여 언본디드 강선(7)을 배열하고 지압판 외부에 돌출된 강선 끝에 강선콘(8)을 끼운 후 유압잭으로 강선을 1차 긴장 하는 단계 ;(d) TSC 보 내부 하단 좌우 지압판 사이에 콘크리트를 부어 넣는 단계 ;(e) 콘크리트(9) 강도 확보 후 구조계산으로 정한 소정의 긴장력을 언본디드 강선에 가하여 최종 정착하는 단계 ;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트를 부분 타설한 TSC 보의 강선보강공법.
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