일반기술

바닥판에 연장된 긴장재에 의한 연속 PS 콘크리트 합성거더의 강화공법

단순 PS(prestressed) 콘크리트 거더(girder)는 일반적으로 중소형 도로교에 많이 사용되는 형태이나 지점부의 불연속으로 사용에 많은 문제점을 보여주며, 이를 해결하기 위해 여러 연속화공법이 제안되고 있다. 그러나 PS 콘크리트 거더가 연속화 되고 합성단면에 추가하중이 작용하면, 내부지점부에 발생되는 부모멘트는 바닥판 콘크리트 균열의 원인이 된다. 본 공법은 이러한 문제를 해결하기 위해 연속화 된 PS 콘크리트 거더에 설치된 덕트의 일부를 바닥판(slab)까지 연장한 후 바닥판이 타설되고, 바닥판이 충분히 경화되면 합성단면에 추가긴장력이 도입되는 것이다. 바닥판까지 연장된 추가긴장재의 편심거리는 연속보에 도입되는 긴장력에 의해 발생되는 솟음(camber)을 억제하기 위해 발생되는 내부지점의 이차반력(secondary recation force)에 의한 이차모멘트(secondary moment)를 감소시킨다. 합성단면에 도입된 추가긴장력은 재료적인 불연속이 상존하는 연결부의 강제적인 안정 그리고 바닥판 균열의 제어뿐만 아니라 저항모멘트를 효과적으로 증가시킬 수 있다.본 공법은 연속 PS 콘크리트 합성거더에 도입되는 추가긴장력에 으해 발생되는 이차모멘트를 최소화하면서 내부지점부의 바닥판에 압축응력을 도입하기 위한 것으로, 프리캐스트 콘크리트 거더의 덕트 중 일부를 내부지점부의 바닥판까지 연장 설치하고, 바닥판이 경화된 후 추가긴장력을 합성단면에 도입하는 공법이다.1. PS 콘크리트 거더를 단순 거치시킨 후 연속부에 설치되는 보강재와 충진 콘크리트에 의한 연속화는 프리캐스트 거더와 현장타설된 연속부 콘크리트의 불연속성을 발생시키기 때문에 잠재적인 취약부로 관리되어야 한다. 그러나 프리캐스트 거더가 연속된 후 추가긴장력에 의해 도입되는 연속부의 압축응력은 재료의 불연속에 의한 균열발생을 강제적으로 억제하며, 균열이 발생된 경우에도 복원력을 발휘하기 때문에 연결부에서 안정적인 거동을 확보할 수 있다.2. 사용하중(service load)에서 연속 PS 콘크리트 합성거더는 내부지점 부근의 부모멘트 구간에 타설된 바닥판에 균열을 발생되는 것이 일반적인 단점이다. 바닥판까지 연장된 긴장재에 의해 바닥판에 도입되는 압축응력은 이러한 균열의 발생을 억제할 수 있으며, 발생된 경우에도 균열성장을 제어 및 복원할 수 있다.3. 바닥판까지 연장된 긴장재의 배치는 거더의 중심축에서 위쪽으로 편심거리를 증가시킨다. 위쪽으로 증가된 긴장재 편심거리에 의한 정모멘트와 처짐의 증가는 경간의 중심에서 합성거더 중심축의 아래쪽 배치로 발생되는 긴장재의 부모멘트에 의한 솟음을 감소시키는 역할을 한다. 이러한 작용은 연속보에 도입되는 긴장력에 의한 이차모멘트를 현저히 감소시켜서, 경간 중심부의 긴장재에 의한 부모멘트 감소를 줄일 수 있다.4. PS 콘크리트 합성단면에 추가긴장력을 도입하는 것이 단순 거더에 도입하는 것보다 저항모멘트의 증가에 매우 효율적인 것으로 밝혀졌다.① 정착구가 고정된 단부강판은 정착구에 작용하는 PS 긴장재의 집중하중을 분포응력으로 분산시키기 때문에 경사진 압축단면력(32)으로 인해 거더의 높이방향으로 형성되는 인장단면력이 발생되는 교란구역의 형성을 방지한다.