PCT소개(출판용).vsd

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효림 내
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1 Ⅰ. PCT 개요 PCT거더란? PCT거더 () 는소정의압축력이도입된콘크리트하현재, 강관또는압연형강으로만들어진복부재, 그리고강-콘크리트합성부재로형성되는상현재로구성되는프리스트레스트복합트러스거더로서순수국내기술로개발된신개념의 hybrid구조체이다. 기본개념 첫째, 구성요소를분리제작 곡선제작문제를극복할수있어평면또는종단상으로임의형상을갖는거더제작이용이하므로곡선구조물에적용할수있다. 공장화및표준화를통해고품질의거더를공장에서생산하게되므로건설공기를획기적으로단축시킬수있다. 둘째, 트러스구조를채용 경간증가에따른자중증가문제가해결되므로보다장경간교량건설이가능 하현재에콘크리트압축강도수준에해당하는프리스트레스를도입할수있음 강-콘크리트구속작용으로인한응력손실및인장응력발생을크게완화시킬수있음 셋째, 상현재에합성구조를채용 현장여건에따라다양한가설공법 ( 크레인,ILM,MSS,FCM) 을적용할수있다. 복부재의경사각을기존의복합구조형식에비해크게완만하게할수있음 중간지점부에서거더의구조적연속화가용이 1

2 Ⅱ. 특징및장점 거더종류 형식 완전매입형 단순거더형식 부분매입형 박스거더형식 ( 부분매입형 ) 형상 적용경간장 10~40m 40~130m 40~150m 부재구성 가설공법 주요특징 상현재 : 형강 복부재 : 형강 크레인 ( 일괄거치 ) 직선교량 ( 평면, 종단 ) 공장제작, 급속시공 유지관리비최소 동바리및거푸집사용이필요없음 낮은형고비 상현재 : 형강,BUILT-UP 복부재 : 형강, 강관 크레인 + 가설벤트 곡선교량 ( 종단 ) 공장제작, 현장조립 복부재도장필요 동바리및거푸집사용 형고제약이없는장경간교량에적합 상현재 : BUILT-UP 복부재 : 강관, 각관 크레인 + 가설벤트 ILM,FCM,MSS 등 곡선교량 ( 평면, 종단 ) 유지관리가용이 동바리및거푸집사용이 미관이요구되는곡선및장경간교량에적합 다양한가설공법 주요장점 종단및평면선형에제약을받지않는다 적용가능한경간장의범위가넓다 ( 단경간교 : 10~130m, 연속교 :40~150m) 현장여건에따라다양한가설공법을적용할수있다 ( 크레인 + 가설벤트, ILM, FCM, MSS, SPAN-BY-SPAN). 장경간교량에적용시에초기공사비를크게절감할수있다 ( 강박스합성거더대비 85%, PSC 박스거더대비 90% 정도 ) 완전매입형적용시에는프리플렉스합성거더교보다낮은형고비를갖는다 유지관리가용이하고, 개방형트러스구조로미관이뛰어나다 표준화가용이하고공장생산을통한품질관리가우수하다 곡선반경이작고비교적장경간이요구되는도로횡단교량에의적용성우수 2

격점부연결구조 거셋판 복부재 매입판 보강판 스터드 거셋판 매입판 보강판 스터드

보강판에설치된구멍을통해인발저항용철근을배치함으로보다안전한연결구조로설계 상현재합성구조

3 격점부연결구조 거셋판 복부재 매입판 보강판 스터드 거셋판 매입판 보강판 스터드 보강철근 보강철근 스터드 콘크리트하현재 검증된설계기준식 (ACI-355) 적용 사용하중및극한하중상태에서의수평력및인발력을스터드가저항하도록설계 스터드사이에보강판을설치한후, 보강판에설치된구멍을통해인발저항용철근을배치함으로보다안전한연결구조로설계 상현재합성구조 구멍강판 + 철근 머리부착스터드 격점영역의사용하중에대한구조거동과피로특성을크게개선시키는것을목적으로종래의머리부착스터드대신에 Prefobond rib( 구멍강판 ) 구조를전단연결구조로채용 상현강재의일부를콘크리트속으로매입하는부분매입형구조채용 바닥판하부주철근을강재복부에관통시켜배치하여전단저항력개선 (Dowel action) 3

4 Ⅲ. 세그먼트제작 제작순서및방법 ( 연결판매입방식 ) ( 일체조립방식 ) 4

5 세그먼트제작장 제작방식 LONG-LINE METHOD SHORT-LINE METHOD 개요도 장 단점 적용조건 1 경간분세그먼트연속제작 세그먼트기하학적형상관리용이 제작공기가빠르고작업성뛰어남 상대적으로넓은제작장부지요구 초기투자비고가 제작장 Type 지반조건이 A 양호한곳 교량총연장이긴경우 급속시공이요구되는곳 주거더가종단면상으로변단면일때 1 개씩세그먼트순차제작 세그먼트기하학적형상관리까다로움 제작공기다소길어짐 제작장부지에소요되는면적이좁다 초기투자비저가 제작장지반조건이 Type B 나쁜곳 교량총연장이짧을때 야적장면적이충분한경우 주거더가종단면상으로등단면일때 세그먼트제작개요 매치캐스트방식적용 (Match casting method) 세그먼트분할 제작방법 단계개요도내용 1 단계 기제작된 Seg.N-1 을크레인을이용하여제자리에서 180 도로회전 Seg.N,N+2 을동시에제작 2 단계 Seg.N-1 을야적장으로이동 Seg.N+1 과 Seg.N+4 를제작 3 단계 Seg.N 을야적장으로이동 Seg.N+2 를제자리에서 180 도회전 Seg.N+4 를 Seg.N 자리로이동하여 180 도회전 Seg.N+3,Seg.N+5 제작 각단계에서의세그먼트제작기간 : 평균 6 일 1 거푸집설치및조정 :1 일 2 철근및쉬스관조립 (1 차 ):2.0 일 3 강재조립 :1.0 일 4 철근및쉬스관조립 (2 차 ):0.5 일 5 콘크리트타설및증기양생 :1.5 일 5

6 Ⅳ. 가설공법 공법가설전경주요공정 크레인 + 가설벤트 시가지, 평할지, 가설벤트설치가능지역 세그먼트제작 ( 공장또는제작장 ) 1 차 PS 도입 ( 지상조립 ) 거치 2 차 PS 도입 ( 전부재결합 ) 상부슬래브시공 3 차 PS 도입 주거더중량 - 단순거더형식 :1.5~2.5t/m - 박스거더형식 :4.0~6.0t/m 소요크레인용량 : 150 ~ 300ton 급 Incremental Launching Method 하천횡단, 산악지역 강재제작 ( 공장 ) 강재운반 세그먼트제작 ( 제작장 ) 1 차 PS 도입 압출 격벽시공 2 차 PS 도입 상부슬래브시공 3 차 PS 도입 압출중단면보강 - 상현재 : 강재 ( 보강필요없음 ) - 하현재 : 콘크리트 (PS 강재 ) 압출시주거더자중 : 5~6 t/m(psc 박스의 25%) 가설중자중이가벼워장경간화가능 (L=100m) Free Cantilever Method 하천횡단, 계곡부 세그먼트제작 ( 제작장 ) 세그먼트운반 인양 결합 1 차 PS 도입 ( 키세그결합후 ) 상부슬래브시공 2 차 PS 도입 캔틸레버시공중지배단면력 : 부모멘트 (-M) - 상현재 : 강재 ( 인장 ) - 하현재 : 콘크리트 ( 압축 ) 시공중주거더자중 : 5~6 t/m(psc 박스의 20%) 가설중자중이가벼워장경간화가능 (L=150m) 세그먼트제작공정 ( 표준길이 : L seg. =10~15m, 표준중량 : W seg. =20~50ton) 1 강트러스부재제작 ( 상현재, 복부재 ) 2 강부재도장 3 하현재거푸집설치 4 철근및쉬스관조립 5 강부재셋팅 6 하현재콘크리트타설 7 양생 ( 동절기증기양생 ) 6

7 Ⅴ. 교량형식비교안 종래박스거더형식과의비교 구분 PCT 거더교강합성박스거더교 PSC 박스거더교 CG 전경 단면도 가설공법 크레인 + 가설벤트크레인 + 가설벤트지보공 ( 동바리 ) 주요자재량 - 강재 : 136 ton - 콘크리트 : 413 m 3 -PS 강재 : 24 ton - 철근 : 62 ton - 거푸짚 : 1400 m 2 - 동바리 : 2740 m 3 - 총중량 : 1169 ton - 강재 : 393 ton - 콘크리트 : 254 m 3 -PS 강재 : 0 ton - 철근 : 48 ton - 거푸짚 : 528 m 2 - 동바리 : 1999 m 3 - 총중량 : 1028 ton - 강재 : 0 ton - 콘크리트 : 700 m 3 -PS 강재 : 40 ton - 철근 : 110 ton - 거푸짚 : 2013 m 2 - 동바리 :12500 m 3 - 총중량 : 1750 ton 장단점비교 장점 - 거더높이가낮아하부통과높이확보용이 - 개방형구조로미관뛰어남 - 곡선반경이작은단경간교부반력제어에유리 - 급속시공이가능 - 유지관리용이 단점 - 인양시대형크레인필요 ( 최대 250ton 급 ) - 강재연결에현장용접 - 바닥판시공을위한별도의동바리필요 장점 - 자중이가벼워중형크레인이용한시공가능 - 급속시공이가능 - 현장연결이용이 ( 고장력볼트 ) - 시공실적이풍부 단점 - 공사비고가 - 유지관리비고가 - 재도장시하부차량통행에지장초래 - 박스내부재도장곤란 - 운송상제약 ( 높이 ) - 거더높이가높다 장점 - 일체시공으로내구성사용성이뛰어남 - 유지관리비저렴 - 재료비저렴 - 시공실적이풍부 - 운송상제약없음 단점 - 대규모의동바리요구 - 공사기간이길어짐 - 현장시공으로콘크리트품질관리가곤란 - 자중이무거워하부공사비증가 - 밀폐구조로통과운전자에중압감유발 상부순공사비 1,200,000 원 /m 2 1,450,000 원 /m 2 1,350,000 원 /m 2 설계조건 : 경간장 70m, 도로교, 1 등급교 (DB-24,DL-24) 7

8 복부트러스박스거더와의비교 구분 PCT 거더교 복부트러스거더교 개 단면형상 요 도 구성요소 상현재 : 강거더 + 콘크리트 ( 합성구조 ) 복부재 : 강관또는압연형강 하현재 : 콘크리트 상현재 : 콘크리트 복부재 : 강관또는압연형강 하현재 : 콘크리트 사재각도 ~60 o : 개방감및시공성우수 70~80 o : 개방감및시공성저하 시 공 성 개요 가설중량 가설공법 세그먼트길이 : 10~15m 주거더가설후상부바닥판시공 교폭에따라주거더개수를조절 가설장비의경량화가가능 크레인 + 가설벤트 INCREMENTAL LAUNCHING METHOD FREE CANTILEVER METHOD SPAN-BY-SPAN(or MSS) 세그먼트길이 : 2.5~4.0m 전폭을갖는세그먼트로제작 가설거더를이용하여세그먼트거치 일반적으로대형가설장비필요 4 ~ 7 ton/m 20 ~ 30 ton/m FREE CANTILEVER METHOD SPAN-BY-SPAN(or MSS) 장단점비교 경제성 장점 - 가설중자중이가볍다 가설장비경량화, 장경간화가능 - 복부재경사가상대적으로완만해개방감이뛰어남 - 적용가능한가설공법이다양 - 시가지내급속시공이가능 - 표준화및거푸집작업용이 단점 - 바닥판시공을위한별도의동바리시스템이필요 - 강재연결에현장용접이요구 합성구조형식채용으로세그먼트제작비용이저렴 교량총연장이짧을경우에도타거더형식에비해경제성있음 장점 - 제작장에모든콘크리트작업이이루어지므로품질관리가양호 - 상현강재가필요없어재료비저렴 - 유지관리비비교적저렴 단점 - 대규모의제작장과야적장필요 - 대형가설장비가요구 - 편구배변화구간에서의치수관리가까다롭다 - 확폭부및변단면에대한적용성이나쁘다 세그먼트제작및가설장비에소요되는비용이고가 교량총연장이 2km 이상일때타거더형식에비해경제성있음 8

9 Ⅵ. 시설계 (L=70m, 단경간교 ) 시험설계목적 구조해석방법및설계기준의확립 세그먼트연결구조, 격점상세그리고부재간연결구조에대한최적안도출 시공성과경제성검증을위한시험시공자료로활용 교량개요 설계조건 경간길이 : L = 70.0 m ( 세그먼트길이 : Ls =14.5 m) 거더높이 : H = 3.3 m 설계하중 : DB-24,DL-24 평면및종단선형 : 직선 제작공법 : 공장제작후현장조립 가설공법 : 가설벤트 + 크레인 사용재료및소요량 사용재료구분수량비고 콘크리트 강재 PS 강재 철근 하현재 바닥판 상현재 복부재연결구조 - 하현재 82.3m m t 25.97t 14.28t 11.15t 11.60t f ck =400kgf/cm 2 f ck =350kgf/cm 2 SM490 SPS400 SM400 SWPC7B,15.2mm SD30,SD A g =1.0515m 2 A g,s =1.490m 2 C L of girder ㄷ -100x50x2980 C.T.C 표준단면도 ( 표준구간 )( 정착구간 ) A g =1.3640m 종단면도및세그먼트분할 측면도 @3620= (SEG.3) ( 현장연결 ) (SEG.2) ( 현장연결 ) (SEG.1) ( 현장연결 ) (SEG.2) ( 현장연결 ) (SEG.3) (SEG.3,W=53.20t) (SEG.2,W=54.27t) (SEG.1,W=41.81t) (SEG.2,W=54.27t) (SEG.3,W=53.20t) @3620= 평면도 ( 하현재 ) (SEG.3,NTYPE=3) (SEG.2,NTYPE=2) (SEG.1,NTYPE=1) (SEG.2,NTYPE=2) (SEG.3,NTYPE=3) 3000 C L 3300 : 연결구조선매입 : 블록아웃 9

10 텐돈배치 2500 (TENDON9,10=0.043t) 27EA-φ15.2mm (P j =540t) (TENDON7,8=4.349t) (TENDON5,6=3.815t) (TENDON3,4=2.712t) 7120 (TENDON1,2=0.23t) CL of girder Sym. 7EA-φ15.2mm 27EA-φ15.2mm 27EA-φ15.2mm 7EA-φ15.2mm (P j =140t) (P j =540t) (P j =540t) (P j =140t) (SEG.3) (SEG.2) (SEG.1) 격점구조 구분 NTYPE=1, SEG.1 NTYPE=2, SEG.2 NTYPE=3, SEG.3 상현재 하현재 특징 복부와하현재축선무시 구조거동상가장불리 미관양호, 시공간편 하현재도심축에복부재축선을일치시킴 상하현재구조거동유리 미관양호, 스터드인장 하현재상면에복부재축선을일치시킴 상하현재편심모멘트 미관불량, 스터드전단 세그먼트연결구조 Seg.1 Seg.2 Epoxy C L (t=7mm) Compressive gasket (T=30mm) 10

11 시공순서 (C.G.) STEP 1 : 내측 3 세그먼트조립 ( 지상 ) STEP 6 : 바닥판콘크리트치기및양생 가설벤트 ( 지조립용 ) STEP 2 : 1 차 PS 도입후가설벤트에거치 STEP 7 : 3 차 PS 의 50% 도입 교대 2 교대 1 가설벤트 ( 고공용 ) * 상부바닥판합성상태에서 PS 도입 STEP 3 : 외측세그먼트인양및조립 STEP 8 : 가설벤트제거후잔여 3 차 PS 도입 * 고정하중에대한합성작용효과 STEP 4 : 2 차 PS 도입 STEP 9 : 연석및교면포장시공 * 하현재전체를 PS 강선으로일체화 중간정착블럭 STEP 5 : 바닥판동바리설치 STEP 10 : 활하중재하 * 상현재에동바리구조지지시킴 시공중캠버량변화 캠버량 (mm) 길이 (m) 제작캠버거더자중 ( 가설벤트 ) 1차 PS도입 2차 PS도입바닥판및연석 0.5 3차 PS 가설벤트제거 0.5 3차 PS 최종캠버 ( 설계 ) 최종캠버 ( 측정 ) 11

12 강재제작 ( 공장 ) 제작전경거푸집 철근조립매입식연결구조블록아웃구간복부재연결구조상현재연결부제작전경 Ⅶ. 주요공정사진 하현재제작 ( 공장 ) 12

13 무수축모르타르주입연결판매입구간블록아웃구간세그먼트인양세그먼트분리도장하도현장운반강재조립 세그먼트조립 세그먼트도장및운반 13

14 인양하현재결합상현재결합 P S 도입동바리설치전경철근배근콘크리트치기격점부배근상세 14 세그먼트거치및연결 바닥판시공

15 완공후전경 15

16 Ⅷ. 파괴시험 모형공시체제원 , A B CT100x204x12x L75x75x9 L75x75x A B 22x ,300 (a) TYPE 1 : 복부경사각 52 5, ,000 1,000 1,000 1, A B CT100x204x12x L75x75x A B 22x ,000 1,000 1,000 1, , , (b) TYPE 2 : 복부경사각 38 실험전경및균열발생현황 정적파괴실험 : PCT 년 2 월 ~5 월, ( 주 ) 대우건설기술연구소 피로실험 : PCT52-2, PCT38-2 정적파괴실험후균열형상 피로파괴실험후균열형상 실험결과균열이격점부에집중되어발생하지않는다는것이확인됨 파괴에이르때까지격점부에서의스터드인인발이나슬립등의현상은발생하지않았음 16

17 파괴거동및해석결과 예상강도 ( 탄성해석 ) 예상하중 (tonf) 균열발생* 항복하중* 상현파괴하현 공시체 PCT-52 PCT ** ** 59.3 *: 하현재의단면력을대상으로함 **: 콘크리트강성을고려한경우의단면력적용 예상부재강도 ( 하현재 ) - 균열발생응력 : kgf/cm 2 - 항복하중 : ton - 파괴하중 : ton 하현재강성을조절한탄성해석을통한예측결과와실험결과가매우잘일치함 파괴시에충분한연성거동을나타내었고, 반복하중에의한피로손상은없었음 실물파괴실험 내하력평가및충격시험 2004 년 7 월 ~9 월, 호법 JC 부근 ( 구영동선 ) 내하력평가및충격시험 균열발생현황 균열발생하중까지탄성해석에의한해석치와잘일치함 축소모형과마찬가지로최초의인장균열은격점사이의일반구간에서발생 17

18 Ⅸ. PCT 거더교량전경 (C.G.) 대안설계교량 마암교, L=50m, R=160m, H=2.35m, 전라남도, 월 ) 신천교, L=360m (60+3@80+60), R=60m +, H=2.8~4.0m, 경상남도, ) 신천 1 교, L=360m ( @ ), R=430m, H=2.8~4.0m, 경상남도, ) 18

19 기본설계턴키교량 이양 1 교, L=405m(60+3@95+60), R=, H=3.2~4.5m, 전라남도, 월 ) 봉하 1 교, L=95m( 단경간교 ), R=, H=2.7~5.5m, 전라남도, 월 ) 광명경전철 ( 본선교량 ), L=100m(2@50), R=130~300m, H=2.75m, 광명시, 월 ) 19

20 실시설계교량 동운교, L=65m, R=2500m, H=3.3m, 광주광역시, 월 ) 내촌천교, L=760m(80+6@100+80)), R=, H=5.5m, ILM) 20

21 CG 를이용한형상비교 21

22 Ⅹ. 해외유사교량 사루타가와교, L=110m, H=6.5m, 일본, 2005 년 ) Bras 교, L=280.8m, H=4.05~17.4m, 프랑스, 2003 년 ) 시츠미교, L=75m, H=6.5m, 일본, 2005 년 ) 기노가와교, L=85m, H=6.0m, 일본, 2003 년 ) 브루네교, L=110m, H=5.5~8.0m, 프랑스, 1997 년 ) 노조미교, L=90m, H=2.0~7.0m, 일본, 2003 년 ) 22

특허청기업부설연구소기술혁신형중소기업 경기도하남시조정대로 150 하남지식산업센터아이테코 1028호 ( 오렌지존 ) 대표전화 ~6 Fax 서울시송파구한가람로 478 씨티극동상가 402호 ( 구풍납

특허청기업부설연구소기술혁신형중소기업 경기도하남시조정대로 150 하남지식산업센터아이테코 1028호 ( 오렌지존 ) 대표전화 02.6495.8164~6 Fax 031.790.4163 www.nobiltech.com 서울시송파구한가람로 478 씨티극동상가 402호 ( 구풍납동 509번지 ) 대표전화 02.488.5473 Fax 02.488.5474 www.ntbridge.co.kr