일반기술

강상자를 이용한 PS 콘크리트 거더 정착단부 보강공법

일반적으로 PS(prestressed) 콘크리트 교량의 가장 취약한 부분은 긴장력(tendon force)과 지점반력의 큰 집중하중이 작용하는 PS 콘크리트 거더의 정착단부이다. 또한 이 부분은 가설(erection) 또는 사용 중 외부 충돌과 지점반력에 의해 손상받기 쉬운 특성이 있다. 특히 유럽의 설계규준(Eurocode 2)과 최근 미국 설계규준(ACI318-02)의 스트럿-타이 모델(strut-and-tie model)에 의한 설계방법은 정착단부에 연직방향으로 발생되는 큰 인장단면력에 의한 종방향 균열의 제어를 요구하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 본 공법은 PS 콘크리트 거더를 제작할 때에 정착단부에 강상자(steel box)를 설치하여 종방향 균열을 제어할 수 있도록 하는 것이다. 본 공법의 강상자는 정착부 부근의 균열제어 이외에도 콘크리트 거더에 대한 천공(boring)작업 없이 용접 또는 고장력 볼트를 사용하여 외부 긴장재의 정착부와 조립식 가로보 그리고 브래킷 등의 연결을 용이하게 할 수 있다.본 공법은 PS 콘크리트 합성교량에 사용되는 PS 콘크리트 거더의 단부에 발생될 수 있는 잠재적인 종방향 균열의 발생억제와 제어를 위해 강상자로 PS 콘크리트 정착단부를 보강하기 위한 것이다. PS 콘크리트 합성교량에 사용되는 PS 콘크리트 거더의 타설 전에 내부에 거더에 대한 전단연결재(12)와 윗면에 바닥판에 대한 전단연결재(13)가 설치된 도 3의 강상자(10)(steel box)를 보강철근(22)과 함께 거푸집 내에 설치하고, PS 콘크리트 거더를 제작하는 공법.① 강상자는 스트럿-타이 모델의 인장단면력(33) 지지로 균열의 발생을 억제한다.② 균열이 발생된 경우에는 강상자에 의한 횡방향 압축응력으로 나선철근기둥 또는 콘크리트 충진 강관과 같이 콘크리트의 압축강도를 증가시켜 균열성장을 제어할 수 있다.③ 보수 또는 보강의 목적으로 사용 중인 PS 콘크리트 거더에 도 5의 추가 시설물 또는 조립용 부재가 연결되는 경우에 천공작업이 없이 용접 또는 볼팅 머리붙이 스터드와 고장력볼트를 이용한 연결이 가능하다.④ PS 콘크리트 거더가 교각 또는 교대에 가설될 때 외부충격에 의한 거더 단부의 손상을 방지할 수 있다.⑤ 강상자에 의해 보강된 PS 콘크리트 거더는 연속보의 내부지점에서 강거더(steel girder)와 같이 강판의 측면에서 용접 또는 고장력볼트를 이용한 단순 방법으로 연속화가 가능하다.본 기술은 토목 기술 중 교량의 보수에 해당된다. 교량의 경우 지속적으로 건설되고 있고 그에 따른 보수도 지속적으로 이루어지고 있다. 시장의 급속한 확대는 힘들다고 해도 지속적인 시장의 유지는 가능할 것으로 판단된다.