KR101912422B1 - 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법 및 이를 이용하여 제작된 합성빔 - Google Patents

Abstract

압축 프리스트레스를 긴장재에 의하여 도입되도록 하되, PSC빔의 자중에 해당되는 선행하중을 PSC빔 저면에 일체화된 보강판에 의하여 상쇄시켜 긴장력 도입효율을 증진시킬 수 있는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법 및 이를 이용하여 제작된 합성빔에 관한 것으로서, 상기 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔은 (a) 제작장 바닥에 제작용 거푸집을 세팅하고, 제작용 거푸집 내측 바닥에 보강판을 설치하는 단계; (b) 상기 제작용 거푸집 내부의 보강판 상부로 긴장재를 배치만 하고, 콘크리트를 타설 후 양생시켜 긴장재에 의한 긴장력이 도입되지 않도록 한 상태에서 PSC빔과 보강판을 합성시키는 단계; (c) 상기 보강판이 합성된 PSC빔을 제작장 바닥에 설치된 선행하중지지구에 별도로 지지되도록 하여 제작장 바닥으로부터 상방으로 이격되어 PSC빔의 자중에 의한 인장응력을 보강판이 부담하도록 함으로서, 선행하중이 PSC빔에 도입되도록 하는 단계; 및 (d) 공용 시 발생하는 하중에 의한 휨 모멘트에 의하여 PSC빔에 작용하는 인장응력을 상기 긴장재에 의하여 도입된 긴장력이 부담하도록 하는 단계;를 포함하는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법에 의하여 제작된다.

Description

선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법 및 이를 이용하여 제작된 합성빔{COMPOSITE BEAM FABRICATING METHOD WITH PRE-LOAD PROCESS AND COMPOSITE BEAM USING THE SAME}

본 발명은 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법 및 이를 이용하여 제작된 합성빔에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 압축 프리스트레스를 긴장재에 의하여 도입되도록 하되, PSC빔의 자중에 해당되는 선행하중을 PSC빔 저면에 일체화된 보강판에 의하여 상쇄시켜 긴장력 도입효율을 증진시킬 수 있는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법 및 이를 이용하여 제작된 합성빔에 관한 것이다.

최근 콘크리트 빔에 프리스트레스를 도입시킨 종래 PSC빔(Prestressed Concrete Beam)은 물론 강합성된 빔에 프리스트레스를 도입시킨 종래 SCP합성거더(Steel Confined Prestressed Concrete Girder)가 고속도로 등의 건설에 사용되고 있다.

상기 PSC빔은 중립축 하부(하연)에 작용하는 인장응력을 상쇄할 목적으로 상기 하연에 긴장재를 배치하고 이를 긴장 및 정착 시켜 사용하는 거더이다.

이러한 PSC빔은 제작용 거푸집내에 긴장재를 배치하고 거푸집내에 긴장재가 매립되도록 콘크리트를 타설한 후 양생을 한다.

이때 긴장재에 의하여 도입되는 긴장력(압축프리스트레스)은 제작장 바닥에 PSC빔 저면이 접하도록 설치된 상태에서 긴장재를 긴장후 정착시키는 방식으로 이루어지게 된다.

이때 도입되는 긴장력은 PSC빔 자중과 바닥판 등과 차량하중이 포함된 전 설계하중으로, 도입되는 긴장력에 의한 휨 모멘트에 의하여 PSC빔은 상향으로 솟음이 발생하게 되면서 PSC빔 하연에는 압축응력이 도입되어 PSC빔의 자중 및 공용 시 발생하는 인장응력에 저항할 수 있도록 하게 된다.

하지만 이와 같은 방식으로 도입되는 긴장력은 PSC빔 자중과 바닥판 등과 차량하중이 포함된 전 설계하중으로서 과도하여 고가의 긴장재의 사용량이 많아 비경제적이라는 문제가 있었다.

또한, 과도한 상기 긴장력의 도입으로 발생하는 압축응력에 대응하기 위하여 PSC빔의 형고가 높아지게 되고 과도한 긴장력은 시간이 경과함에 따른 콘크리트의 크리프 변형에 의해 손실도 비례해서 커지게 되어 유지관리에 불리하게 된다.

또한, 차량운행등에 따른 진동으로 인해 상기 PSC빔에 피로균열이 발생하거나 겨울철 동해로 인한 박리피해가 발생되어 PSC빔을 이용한 구조물의 안전성을 저해시킴은 물론 이를 보수하는데 막대한 비용이 지출되는 사용상의 문제점이 있었다.

도 1a는 종래 FRP시트를 이용한 PSC빔의 사시도를 도시한 것이다.

즉, 도 1a와 같이 종래 PSC빔의 하부에 발생하는 균열, 박리피해와 과도한 압축응력에 의한 문제점 등을 해결하기 위하여 PSC빔 하부에 FRP시트와 같은 보강재를 일체화시킨 것이다.

즉, PSC빔(10)의 하부에 FRP 시트(20)를 절곡된 인입부(21)를 이용하여 일체화시키게 되는데, 이러한 FRP 시트(20)는 원래 이미 제작되어 시공된 PSC빔을 사후적으로 보강하기 위한 보강재에 해당되어, 종래 과도한 긴장력이 도입됨에 따른 문제점을 해결하기 위한 것은 아님을 알 수 있다.

도 1b는 종래 I형 강재빔을 이용한 합성빔의 제작도이다.

즉, 도 1b의 좌측에 도시된 강합성빔은 I형 강재빔(11)의 하부플랜지(12) 양 단부를 상방으로 절곡시켜 긴장재(14)가 매립되도록 강합성빔의 하부플랜지 콘크리트(13)가 절곡된 하부플랜지(12)에 의한 내측공간(S)에 수용되도록 하고 있음을 알 수 있다.

하지만 상기 양 단부가 절곡된 하부플랜지(12)는 I형 강재빔(11)의 과도한 긴장력 도입에 따른 문제점을 해결하기 위한 보강재라기 보다는 I형 강재빔(11)의 하부플랜지 변형을 통한 거푸집 기능을 확보하기 위한 것이라 할 수 있다.

또한 도 1b의 우측에 도시된 강합성빔은 역시 I형 강재빔(61)의 하부플랜지는 변형없이 그대로 두고, 별도의 스터드(64)가 형성된 절곡플레이트(62)를 제작하여 I형 강재빔(60)의 하부플랜지(61)와 내측공간(S)이 형성되도록 폐합시켜 내부에 하부플랜지 콘크리트(65)를 주입구(63)를 통해 주입시키고 있음을 알 수 있다.

하지만 이와 같은 절곡플레이트(62)를 사용하는 것은 I형 강재빔(60)을 사용하는 강합성빔의 하연 보강에 일부 기여할 수 있지만 통상적인 PSC빔에 그대로 적용하기위한 설치구조는 아니라는 문제가 있었다.

또한 도 1c는 종래 외부 강판을 이용한 합성빔의 제작도를 도시한 것이다.

즉, I형 단면 형상의 외부 강판(41) 내부에 긴장재가 매립되도록 콘크리트로 채워지게 된다. 이에 최종 제작된 합성빔(42)은 콘크리트 빔 외부 전체가 강판으로 둘러싸여 있어 콘크리트 타설시 별도의 거푸집이 불필요 하며, 콘크리트 빔 외부를 감싸는 강판의 최하단의 하부강재가 인장응력을 부담하도록 하고, 강판에 의하여 콘크리트 빔의 열화가 차단되는 장점을 가지도록 한 것이다.

하지만 합성빔 하단부의 강판을 제외한 복부 양측에 형성된 강판은 거푸집 기능 외에 구조재로서의 별다른 역할을 하지 못하므로, 이에 따른 합성빔 자중의 증가로 역시 긴장력이 커지는 문제와 더불어 제작비용이 증가되는 단점이 있고, 다수의 전단연결재(43)를 사용함에 따른 제작효율이 저하되는 문제가 있었다.

대한민국 특허 제 10-1585594호(발명의 명칭: 듀얼-프리스트레싱 강합성빔 및 그 시공방법, 공개일자: 2016년01월14일) 대한민국 특허 제 10-1613430호(발명의 명칭: 앵커형 ＦＲＰ층이 구비된 보강 구조물 및 이의 제조방법, 공개일자: 2015년08월18일)

이에 본 발명은 PSC빔의 제작과정에서 전 설계하중(제작과정에서 부터 시공과정)의 일부인 PSC빔 자중을 선행하중으로 도입되도록 하는 합성빔의 제작에 관한 기술로서 최종 PSC빔에 도입되어야 하는 긴장력이 대폭적으로 감소시킬 수 있으며 PSC빔하연의 인장응력이 상쇄됨은 물론 긴장력의 감소로 인해 PSC빔의 상연에 가해지는 압축응력이 줄어들어 PSC빔의 형고를 낮출 수 있는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법 및 이를 이용하여 제작된 합성빔 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

또한 PSC빔 하부플랜지부에 형성된 보강판에 의해 PSC빔 하연의 인장크랙이나 차량 진동에 의한 피로균열 손상을 방지함은 물론 PSC빔의 보강에 이용되는 강재량도 대폭 감소시킬 수 있으며 형고 감소등에 의한 미관이 뛰어날 뿐만 아니라 접속교량에 있어 성토량을 줄일 수 있어 경제적인, 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법 및 이를 이용하여 제작된 합성빔 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법 및 이를 이용하여 제작된 합성빔은

(a) 제작장 바닥(G)에 제작용 거푸집을 세팅하고, 제작용 거푸집 내측 바닥에 보강판을 설치하는 단계; (b) 상기 제작용 거푸집 내부의 보강판 상부로 긴장재를 배치만 하고, 콘크리트(C)를 타설 후 양생시켜 긴장재에 의한 긴장력은 도입되지 않도록 한 상태에서 PSC빔과 보강판을 합성시키는 단계; (c) 상기 보강판이 합성된 PSC빔을 제작장 바닥(G)에 설치된 선행하중지지구에 별도로 지지되도록 하여 제작장 바닥으로부터 상방으로 이격되어 PSC빔의 자중에 의한 인장응력을 보강판이 부담하도록 함으로서, 선행하중이 PSC빔에 도입되도록 하는 단계; 및 (d) 공용 시 발생하는 하중에 의한 휨 모멘트에 의하여 PSC빔에 작용하는 인장응력을 상기 긴장재에 의하여 도입된 긴장력이 부담하도록 하는 단계;를 포함하는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법을 이용하여 제작된 것으로서, 상기 (b) 단계의 보강판은 강판 중앙부에 PSC빔 내측으로 돌출되는 중앙돌출편이 형성된 것을 이용하여, PSC빔 자중에 의한 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 중앙부위 보강이 가능하도록 제작되어, 제작장 바닥(G)에 세팅된 제작용 거푸집 내측 바닥에 설치된 보강판; 및 제작용 거푸집 내부의 보강판 상부로 긴장재를 배치만 하고, 콘크리트(C)를 타설 후 양생시켜 긴장재에 의한 긴장력은 도입되지 않도록 한 상태에서 보강판과 합성된 PSC빔;을 포함하도록 하게 된다.

본 발명은 전 설계하중의 일부인 PSC빔 자중을 선행하중으로 도입되도록 하는 재하공정을 시행하고 나머지 하중에 대하여 긴장재를 이용하여 합성빔을 제작하기 때문에 선행하중만큼 긴장재 사용량을 절감시킬 뿐 만 아니라 결과적으로 긴장재에 의하여 PSC빔 상연에 가해지는 압축력이 줄어들어 PSC빔의 형고를 낮출 수 있게 된다.

또한 PSC빔 하부플랜지에 형성된 보강판에 의해 인장크랙이나 차량 진동에 의한 피로균열 손상을 방지하게 됨은 물론 PSC빔의 보강에 이용되는 강재량도 대폭 감소될 수 있게 된다.

도 1a는 종래 FRP시트를 이용한 PSC빔의 사시도,
도 1b는 종래 I형 강재빔을 이용한 합성빔의 제작도,
도 1c는 종래 외부 강판을 이용한 합성빔의 제작도,
도 2a는 본 발명의 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔의 단면도,
도 2b는 본 발명의 미리 선행하중이 도입되는 PSC빔의 시공도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법의 순서도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 PSC빔을 이용한 시공예시도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 본 발명의 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔(100) ]

도 2a는 본 발명의 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔(100)의 단면도를 도시한것이고, 도 2b는 본 발명의 미리 선행하중이 도입되는 PSC빔(110)의 시공도이다.

먼저, 상기 합성빔(100)의 의미는 PSC빔(110)의 하부플랜지(111)에 강판인 보강판(120)을 일체로 합성시킨 것을 의미한다.

먼저 PSC빔(110)은 전체적으로 I형 단면으로 상부플랜지, 복부 및 하부플랜지(111)로 구성되어 있다. 이에 합성되는 부위는 편심효과를 위하여 하부플랜지(111)로 한정되며 보강판(120)을 하부플랜지에 합성(일체로 거동)시키게 된다.

이러한 PSC빔(110) 내부(예컨대 하부플랜지)에는 긴장재(130)가 매립되어 있어 긴장재(130)의 긴장 및 정착에 의하여 PSC빔(110)에 필요한 긴장력(압축 프리스트레스)이 PSC빔(110) 하연(중립축 하부)에 도입되도록 하게 된다.

도 2a에 의하면 하부플랜지(111)의 저면에 보강판(120)을 일체로 합성시키고 있음을 알 수 있다.

즉, 전단연결재(121)에 의하여 강판(122)을 PSC빔(110)에 일체로 합성시키게 되는데 이와 같이 강판(122)을 설치하게 되면 중립축까지의 거리가 멀어지는 위치에 보강판(120)을 이격 설치할 수 있게 되어 단면 2차 모멘트의 증가로 인한 단면강성 확보(편심효과)에 더욱 유리하게 된다.

즉, PSC빔(110)의 제작 시 작용하는 휨 모멘트는 PSC빔(110) 하연에 인장응력을 발생시키게 되므로 이러한 인장응력에 대응하는 단면강성 확보를 위해 보강판(120)을 사용하는 것이다.

이때 상기 강판(122)은 도 2a와 같이, 하부플랜지(111) 저면 전체에 대한 단면적에 대응하여 PSC빔(110)의 연장길이에 걸쳐 형성된 강판을 이용하되 하부플랜지(111) 양 측면까지 연장된 측판(123)을 더 형성시켜도 상관은 없다.

이때 상기 보강판(120)을 구성하는 강판(122)은 평판으로 제작되도록 함에 있어서 중앙부에는 PSC빔(110) 내측으로 돌출되는 중앙돌출편(124)을 더 형성시켜 보강판(120)의 두께를 최적화시키고, PSC빔 자중에 의한 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 중앙부위 보강에 보다 효과적이게 된다.

또한 상기 PSC빔(110)의 저면에 형성된 보강판(120)은 발생하는 차량진동으로 인한 PSC빔(110) 하부의 피로균열이나 겨울철 동상균열 및 박리피해를 방지할 수 있어 PSC빔(110)의 열화방지에 의한 내구성에도 기여하게 된다.

다음으로 상기 긴장재(130)는 PC강연선을 사용하면 되고, PSC빔(110) 제작용 거푸집 내부에 미리 배치시키는 등의 방법으로 제작용 거푸집 내부에 콘크리트 타설 후, 양생되면 PSC빔(110) 양 단부에 긴장 후 정착하는 방식으로 PSC빔(110)에 필요한 긴장력(압축 프리스트레스)이 도입되도록 하게 된다.

즉, PSC빔 공용 시, 중립축 하부에는 인장응력이 발생하게 되므로 긴장재(130)에 의한 긴장력은 슬래브 자중과 공용 시 발생하는 인장응력에 대응할 수 있도록 도입되게 된다.

이때 PSC빔(110) 제작과정에서 보강판(120)이 PSC빔(110) 자중에 의한 인장응력을 부담하도록 하고, 긴장재(130)에 의한 긴장력은 PSC빔(110)의 공용 시 발생하는 인장응력에 대응하는 양에 대응하여 도입되도록 하게 된다.

이에 PSC빔(110)의 자중까지 고려한 과도한 긴장력 도입에 따른 PSC빔(110) 형고의 증가, 이에 따른 자중 증가에 의하여 장지간의 교량용 거더로서 사용하지 못하는 한계를 극복할 수 있게 된다.

또한 과도한 긴장재(130) 사용에 의하여 PSC빔(110) 단면에 작용하는 압축파괴 문제도 일부 해결할 수 있게 되며, 긴장재 사용을 위한 정착부위 확보의 어려움 및 자중증가에 의한 미관의 저하와 같은 사용성 문제도 해결할 수 있게 된다.

이때 PSC빔(110)의 자중에 의한 인장응력을 부담하는 보강판(120) 설치과정을 PSC빔(110) 제작과정에서 PSC빔(110) 자중에 의한 선행하중을 미리 도입시키는 것으로 지칭하기로 한다.

도 2b에 의하면 PSC빔(110) 제작과정에서 PSC빔(110) 자중에 의한 선행하중을 미리 도입시키는 방법을 확인할 수 있다.

즉, PSC빔(110)은 제작장 바닥에 세팅된 제작용 거푸집(200) 저면에 보강판(120)을 배치하게 된다. 이에 보강판이 제작용 거푸집(200)의 하부를 마감하는 역할을 하게 되며 보강판(120)은 강판(122)에 전단연결재(121)가 일체로 형성된 것을 이용하게 된다.

이에 콘크리트 타설되면 보강판(120) 상면으로 PSC빔(110)이 일체로 합성되며 이 상태에서는 달리 보강판(120)이 PSC빔(110) 자중에 의한 인장응력을 부담하지 않는 상태이며, 긴장재(130)에 의한 긴장력도 도입되지 않은 상태이다.

이에 제작장 바닥에 별도로 세팅된 선행하중지지구(300)에 긴장력이 도입되지 않은 PSC빔(110)을 거치시키게 된다. 이러한 거치만으로 PSC빔(110) 자중에 의한 인장응력이 보강판(120)에 작용할 수 있음을 알 수 있다.

이에 긴장재(130)는 PSC빔(110) 제작과정에서 PSC빔(110) 자중에 의한 선행하중을 미리 도입한 상태에서 즉, 보강판(120)이 PSC빔(110) 자중에 의한 선행하중에 의한 인장응력을 부담한 이후에 긴장 및 정착되어 긴장력을 PSC빔(110)에 도입되도록 하게 된다.

이때의 긴장력은 보강판(120)이 부담하는 인장응력을 제외하고 공용 시 발생하는 PSC빔(110)에 작용하는 휨 모멘트에 의한 인장응력을 부담하는 정도로 제한되어 PSC빔(110) 자중에 의한 인장응력까지 고려한 긴장재량을 설치하지 않아 긴장력 도입 효율성을 극대화 시킬 수 있게 된다.

이때 상기 보강판(120)은 평판 또는 하부플랜지(111) 양 측면까지 연장된 측판(123)을 더 형성시킨 것을 이용할 수 있다.

나아가 상기 선행하중지지구(300)는 간단하게는 제작장 바닥에 설치된 지지목이 될 수 있지만 유압잭과 상판플레이트등을 이용하여 보강판(120)에 하중이 전달될 때, 상방력이 가해지도록 할 수 있으며, 상기 선행하중지지구(300)는 보강판의 저면 양 단부에 위치하도록 하는 것을 기준으로 하지만 PSC빔(110) 중앙부로 이동시켜 다수를 배치할 수도 있다.

[ 본 발명의 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔(100) 제작방법 ]

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔(100) 제작방법의 순서도를 도시한 것이다.

먼저 도 3a와 같이, 제작장 바닥(G)에 제작용 거푸집(200)을 세팅하고, 제작용 거푸집(200) 내측바닥에 보강판(120)을 배치하게 된다. 또한 보강판 상방으로는 필요한 철근과 긴장재(130)를 배근 및 세팅시키게 된다.

상기 긴장재(130)는 제작용 거푸집 일측 단부에서 타측 단부로 포물선 형태로 배치할 수 있다.

이에 상기 긴장재(130), 보강판(120)이 제작용 거푸집(200) 내측으로 세팅된 이후에는 콘크리트(C)를 타설 및 양생시켜 PSC빔(110)을 먼저 제작하게 된다.

이 상태에서는 보강판(120)이 제작장 바닥(G)에 지지되어 있어 달리 하중이 전달되어도 인장응력을 부담하지 않게 되며, 긴장재(130)는 긴장 및 정착작업이 이루어지지 않아 압축 프리스트레스도 PSC빔(110)에 도입되지 않은 상태임을 알 수 있다.

이에 제작용 거푸집(200)을 PSC빔(110)으로부터 탈형시켜 PSC빔(110)을 제작장 바닥(G)에 세팅시킨 선행하중지지구(300)에 별도 지지되도록 거치시키게 된다. 이로서 PSC빔(110) 자중에 의한 휨 모멘트가 발생하게 되어 PSC빔(110)의 하연에는 인장응력이 발생하게 되고, 상연과 하연에 압축응력이 도입된다.

이때 상기 하연에 인장하는 인장응력은 보강판(120)에 의하여 모두 지지되도록 하고, 상기 압축응력은 PSC빔(110) 콘크리트 단면에 의하여 지지되도록 하게 된다.

다음으로는 도 3c와 같이, 배치된 긴장재(130)를 미도시한 긴장잭을 이용하여 긴장후 PSC빔(110) 양 단부측에서 정착시키게 된다.

이로서 긴장재(130)에 의하여 도입되는 압축 프리스트레스는 종전과 달리 PSC빔(110)의 자중에 의한 인장응력에 저항하기 위한 압축 프리스트레스가 포함되지 않아 긴장력 도입효율을 증진시킬 수 있게 된다.

이로서 최종 압축프리스트레스가 도입된 PSC빔(110)은 도 4a 및 도 4b와 같이 거더교 또는 라멘교에 있어 교량하부구조에 거치된다. 이러한 PSC빔(110) 상부에는 거더교와 라멘교에 있어 슬래브가 추가로 시공되며, 슬래브 상면은 포장층이 형성되어 차량이 통행하게 된다.

이에 공용 시 즉, 차량이 통행을 포함한 교통하중, 슬래브의 지중 등이 PSC빔(110)에 작용하게 되며 이러한 하중등에 의한 휨 모멘트에 의한 하연의 인장응력은 PSC빔(110)의 긴장재에 의하여 도입된 압축 프리스트레스에 의하여 상쇄되도록 하여 PSC빔(110)의 하연에 인장응력이 발생하지 않도록 하게 된다.

또한 공용 시에 PSC빔(110)에 작용하는 압축응력은 PSC빔(110)과 합성된 슬래브와 함께 부담하게 된다.

이로서 본 발명에 의한 PSC빔(110)에 도입되는 긴장력은 전체 설계하중의 일부인 PSC빔(110) 자중이 선행하중으로 선재하 된 상태로서 도입되는 긴장력이 대폭 감소하게 되어 PSC빔(110) 자중의 선재하에 의한 하중분담 효과로 고가의 긴장재 사용양이 절감됨은 물론 PSC빔(110)에 발생하는 압축응력이 감소하게 되므로 장지간에 유리해지며 PSC빔(110)의 형고도 낮출 수 있게 된다.

또한 상기 PSC빔(110)에 도입되는 긴장력은 슬래브 하중에 견디도록 긴장재의 일부를 제작단계에서 긴장하고 나머지 2차 사하중과 활하중에 대해서는 합성빔을 교각에 거치하고 슬래브 콘크리트를 타설하고 난 후 긴장재를 추가 긴장하는 다단계 긴장방식도 가능하다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 합성빔 110: PSC빔
111: 하부플랜지 120: 보강판
121: 전단연결재 122: 강판
123: 측판 124: 중앙돌출편
130: 긴장재 200: 제작용 거푸집
300: 선행하중지지구 G: 제작장 바닥

Claims (10)

1. (a) 제작장 바닥(G)에 제작용 거푸집(200)을 세팅하고, 제작용 거푸집 내측 바닥에 보강판(120)을 설치하는 단계;
   (b) 상기 제작용 거푸집(200) 내부의 보강판(120) 상부로 긴장재(130)를 배치만 하고, 콘크리트(C)를 타설 후 양생시켜 긴장재(130)에 의한 긴장력은 도입되지 않도록 한 상태에서 PSC빔(110)과 보강판(120)을 합성시키는 단계;
   (c) 상기 보강판(120)이 합성된 PSC빔(110)을 제작장 바닥(G)에 설치된 선행하중지지구(300)에 별도로 지지되도록 하여 제작장 바닥으로부터 상방으로 이격되어 PSC빔의 자중에 의한 인장응력을 보강판(120)이 부담하도록 함으로서, 선행하중이 PSC빔에 도입되도록 하는 단계; 및
   (d) 공용 시 발생하는 하중에 의한 휨 모멘트에 의하여 PSC빔에 작용하는 인장응력을 상기 긴장재(130)에 의하여 도입된 긴장력이 부담하도록 하는 단계;를 포함하며, 상기 (b) 단계의 보강판(120)은 강판(122) 중앙부에 PSC빔(110) 내측으로 돌출되는 중앙돌출편(124)이 형성된 것을 이용하여, PSC빔 자중에 의한 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 중앙부위 보강이 가능하도록 하는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 (a) 단계의 보강판(120)은 (b) 단계에서 제작된 PSC빔(110)의 하부플랜지(111) 저면에 일체화된 강판(122)으로 형성되도록 하여, 상기 (b) 단계에서 제작된 PSC빔(110)의 중립축으로부터 이격된 보강판(120)에 의한 편심효과를 가지도록 하는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 강판(122)은 하부플랜지(111) 저면 전체에 대한 단면적에 대응하여 PSC빔(110)의 연장길이에 걸쳐 형성된 강판을 이용하되 하부플랜지(111) 양 측면까지 연장된 측판(123)을 더 형성시킨 것을 이용할 수 있는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법.
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5. 제 1항에 있어서,
   상기 (c) 단계의 선행하중지지구(300)는 제작장 바닥에 설치된 지지목을 이용하거나, 유압잭을 이용하여 보강판(120)에 PSC빔 자중이 전달될 때, 상방력이 가해지도록 하여 상기 선행하중지지구(300)에 의하여 PSC빔이 제작장 바닥으로부터 상방으로 이격되어 PSC빔 자중에 의한 휨 모멘트가 보강판에 의하여 저항되도록 하는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 (d)단계에서, 공용 시 발생하는 하중에 의한 휨 모멘트에 의한 인장응력은 PSC빔(110)의 긴장재에 의하여 도입된 긴장력에 의하여 상쇄되도록 하여 PSC빔(110)의 하연에 인장응력이 발생하지 않도록 하고, 공용 시에 PSC빔(110)에 작용하는 압축응력은 PSC빔(110)과 합성된 슬래브와 함께 부담하도록 하는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법.
7. (a) 제작장 바닥(G)에 제작용 거푸집(200)을 세팅하고, 제작용 거푸집 내측 바닥에 보강판(120)을 설치하는 단계; (b) 상기 제작용 거푸집(200) 내부의 보강판(120) 상부로 긴장재(130)를 배치만 하고, 콘크리트(C)를 타설 후 양생시켜 긴장재(130)에 의한 긴장력은 도입되지 않도록 한 상태에서 PSC빔(110)과 보강판(120)을 합성시키는 단계; (c) 상기 보강판(120)이 합성된 PSC빔(110)을 제작장 바닥(G)에 설치된 선행하중지지구(300)에 별도로 지지되도록 하여 제작장 바닥으로부터 상방으로 이격되어 PSC빔의 자중에 의한 인장응력을 보강판(120)이 부담하도록 함으로서, 선행하중이 PSC빔에 도입되도록 하는 단계; 및 (d) 공용 시 발생하는 하중에 의한 휨 모멘트에 의하여 PSC빔에 작용하는 인장응력을 상기 긴장재(130)에 의하여 도입된 긴장력이 부담하도록 하는 단계;를 포함하는 선행하중이 도입되도록 제작된 합성빔 제작방법을 이용하여 제작된 것으로서,
   상기 (b) 단계의 보강판(120)은 강판(122) 중앙부에 PSC빔(110) 내측으로 돌출되는 중앙돌출편(124)이 형성된 것을 이용하여, PSC빔 자중에 의한 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 중앙부위 보강이 가능하도록 제작되어,
   제작장 바닥(G)에 세팅된 제작용 거푸집(200) 내측 바닥에 설치된 보강판(120); 및 제작용 거푸집(200) 내부의 보강판(120) 상부로 긴장재(130)를 배치만 하고, 콘크리트(C)를 타설 후 양생시켜 긴장재(130)에 의한 긴장력은 도입되지 않도록 한 상태에서 보강판(120)과 합성된 PSC빔(110);을 포함하는 합성빔.
8. 제 7항에 있어서, 상기 합성빔(100)은 거더교 또는 라멘교용 거더로 이용되도록 하는 합성빔.
9. 제 8항에 있어서, 상기 합성빔(100)은 거더교의 거더로 이용되어 상부에 슬래브가 추가로 시공되도록 하는 합성빔.
10. 제 8항에 있어서, 상기 합성빔(100)은 라멘교의 거더로 이용되어 상부에 슬래브가 추가로 시공되도록 하는 합성빔.

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