일반기술

반력 모멘트 도입을 이용한 라멘식 구조물의 시공 방법

* 주요 내용 프리스트레싱 제공 부재를 이용하여 거더를 프리스트레싱하는 단계; 거더를 거치하여 구조물과 이음 체결하는 단계; 거더로부터 프리스트레싱 제공 부재를 제거하는 프리스트레싱 제공 부재 제거단계를 포함하는 반력 모멘트 도입을 이용한 라멘식 구조물의 시공방법.* 배경 및 요약 건축분야에서 사용되는 대표적인 구조방식으로는 라멘조 구조와 벽식 구조, 철골 구조, 철골과 철근 콘크리트의 복합 구조 등이 있다. 이 중에서, 라멘조는 철근 콘크리트 구조의 대표적인 방식으로서, 벽체와 기둥 및 보와 슬라브의 구조로 구성된다. 이러한 라멘조 구조는 보통 상가나 오피스텔과 같은 상업 시설인 건축물에 일반적으로 사용되는데, 다른 구조와 비교하여 가장 큰 특징으로 보가 있기 때문에, 구조 설계를 할 때 항상 보를 고려하여 한다. 또한 라멘식 교량은 통상적인 형교에 비해 형고(형의 높이)를 낮게 설치할 수 있기 때문에 특히, 육교, 보도교, 입체교차로 교량 등에 널리 사용되고 있다. 그런데, 이러한 라멘식 구조물은 그 특성상 보(주형 또는 거더)와 기둥(또는 교대나 교각)을 일체로 제작할 수 없는 현실적 한계가 있으므로, 필연적으로 라멘식 구조물은 보(주형 또는 거더)와 기둥(또는 교대나 교각) 사이에 이음부를 가지게 되며, 이 이음부에서 최대 부(-)모멘트(이하 Ma라 한다)가 발생되는 반면에 보(주형 또는 거더)의 중앙부에서는 최대 정(+)모멘트(이하 Mc라 한다)가 발생된다. 하지만, 이들 두 모멘트의 크기를 비교해 볼 때, 물론 지간, 보(주형 또는 거더)와 기둥의 강성 등에 따라 달라지기는 하지만, 보의 양 끝단에 걸리는 모멘트(Ma)의 크기가 보의 중앙부에 걸리는 모멘트(Mc)의 약 1.5 ~ 2.0배 정도로 크기 때문에, 결국 보(또는 거더(Girder), 이하에서는 ‘주형’으로 통일하여 칭하기로 한다)의 단면을 설계할 때에는 최대 모멘트가 걸리는 보와 기둥의 이음부를 기준으로 하지 않을 수 없었고, 이로 인해 라멘식 구조물의 지간이 결정된다. 본 발명은 라멘식 철골 구조물의 주형(거더)에 반력 모멘트를 도입함으로써 라멘식(Rahmen-Type) 구조물에 작용하는 부(-)의 휨모멘트 및 정(+)의 휨모멘트 하중분포를 개선한 반력 모멘트 도입을 이용한 라멘식 구조물의 시공방법에 관한 것이다.* 특징 및 목적 본 발명의 라멘식 구조물 시공방법을 보다 상세하게 설명하면, 강 거더를 구조물의 기둥(또는 교각이나 교대)에 거치하기 전(前) 단계에서 프리스트레싱을 상기 거더에 인가할 수 있는 프리스트레싱 제공 부재를 거더의 상부 면 또는 하부 면에 설치함으로써 거더에 프리스트레싱을 가한 상태로 기둥(또는 교대 또는 교각 등의 구조물)에 거치하여 체결한다. 이와 같이 프리스트레싱이 가해진 상태의 거더를 기둥(또는 교대 또는 교각 등의 구조물)에 거치하여 체결한 후에, 프리스트레싱 제공 부재를 거더로부터 제거함으로써 주형에 반력 모멘트가 발생되도록 하여, 이 반력 모멘트에 의해 이음부의 부(-)모멘트(Ma)를 상쇄시키도록 한 라멘식 구조물의 시공방법을 그 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 거더에 프리스트레싱을 제공하기 위한 수단으로서, 온도 프리스트레싱 강판을 이용하는 방식과 강판 또는 강봉을 주형(거더) 상부면에 부착 긴장하는 방법을 제안하는 것을 또 다른 특징으로 한다. 나아가, 본 발명은 거더에 프리스트레싱을 제공하기 위한 방법으로서, 거더의 상부면에 압축 프리스트레싱을 제공하는 방법과, 거더의 하부면에 인장 프리스트레싱을 제공하는 방법을 동시에 적용할 수도 있다. 본 발명은 라멘식(Rahmen-Type) 구조물의 문제점을 해결하고자 반력 모멘트를 도입하여 최종적으로 응력 모멘트 관점에서 볼 때 부모멘트를 감소시켜 구조물의 내구성을 증가시키고자 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 기존의 라멘식 구조물의 단점으로 인식되어왔던 경간(지간) 길이를 최대한 증대시킬 수 있는 라멘식 구조물의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다* 효과 본 발명에 따르면, 라멘조의 구조물을 설치함에 있어서 주형 구조물을 조립단계에서 이음을 하기 전에 인위적으로 프리스트레싱을 주었다가, 주형을 구조물에 거치하여 체결 이음시공한 후 인위적으로 제공하였던 프리스트레싱을 제거하면 상기 주형은 원상태로 복귀하려는 반력이 발생하게 되는데, 이 반력이 상기 주형과 구조물의 이음 결합부에 도입되도록 함으로써 주형의 양 단부에서의 부모멘트를 감소시켜 라멘식 구조물의 주형(거더)에 인가되는 정(+) 부(-) 응력의 균형을 이루게 하여 전체적으로 주형(거더)의 단면을 손실을 최소화하고 시공성을 제고할 수 있는 효과가 있다.