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2009.04.11 22:24

Atom 공법 (특허 제316518호)





공법 개요

본 기술은 일반 구조용 H-BEAM에 수직 및 수평 보강재와, H-BEAM하부 중앙에 편향부를 부착하고,양 끝단에 정착구를
설치한 후 고강도 강봉을 사용하여 프리스트레싱 시킴으로서, 장지간을 가능하게 한 가설교량의 설계 및 제작 기술이다.
This technique enables girder span to increase in length by using the deviator at the center of the girder and by prestrssing the steel bar at the end of the girder.
 

공법 특징

- 30M이상 장지간化로 경제성 극대화
   High economical efficiency by increase of span length.

- 규격화,표준화로 시공성 향상
   Easy to construct by standardization.

- 자재절감, 조립식 일체 거치 형태로 공기단축
   Reduction in construction time by assembling and cutting down materials.


공법 적용

- 가설교량 (하천, 도로및 철도과선교, 특수선, 해상구간)
   Temporary Bridge (Over rivers, roads, railroads, sea)

- 철골 건축구조물 (주차장시설, 대형물류센타)
   Steel frame Structure (Parking lot, Warehouse)

- 기존 구조물 내하력 보강
   Strengthening existing Structures.

- 동바리 Full Staging Method (F.S.M)


기술 개요



1. 프리스트레서 I-Beam의 이론적 배경
   (Theoretical Background of the Prestressed I-BEAM)

프리스트레스는 구조물의 강도를 증가시키기 위하여, 계산에 의한 정확한 응력을 부재단면에 도입·분포시키는 것이다.
프리스트레스 콘크리트의 목적은 하중의 작용시 각 단면에 인장응력이 작용하지않게 하거나 일부 제한된 인장응력이 작용하게 하여 주로 압축응력을 얻는 것이다. 그러나, 하중을 받는 프리스트레스 강구조물의 경우 동일단면 내에 인장력과 압축력이 동시에 존재한다.

결과적으로 강구조물의 유효 단면적이 콘크리트의 유효 단면적 보다 커지기 때문에 강구조물에 프리스트레스를 도입하면 콘크리트의 경우보다 더 경제적이다.
프리스트레스는 강구조물이나 구조부재에 작용하중에 의한 응력과 반대의 응력을 인위적으로 도입시키는 것이다.

<그림 1>과 같이 구조물에 작용하는 하중에 의한 응력과 반대방향의 응력을갖는 f 0를 도입하면 재료의 탄성일 범위는 증가한다.
프리스트레스를 도입하면,초기응력 f 0가 생성되고,하중 P가 작용해서 Tendon의 응력은 허용응력 F에 도달한다.

프리스트레스 Tendon이 지닌 인장력은 프리스트레스를 도입하지 않은 Tendon이 가진 인장력보다 f 0·A만큼 더 커진다. 또한, 다단계 프리스트레스를 가함으써, 내력을 점차적으로 증가시킬 수가 있는데 <그림 2>와 같이 몇회의 사이클로프리스트레스와 구하고자 하는 하중을 얻을 수 있다. 변화하는 작용하중P 1하에서, 초기응력 f 0는 한계값 F에 도달할 때까지 Tendon에 작용한다.
두번째 사이클에서 획득된 응력과 작용하중 P2를 감소시키는 초기응력 f 02
가 다시 주어진다.

몇 번의 사이클 후에, 하중의 합 P2는 프리스트레스를 도입하지 않은 구조물이 받을 수 있는 P1 보다 몇 배가 더 크게 된다. 일반적으로 구하고자 하는 하중은 3 ∼ 4번의 사이클로 얻을 수 있다.

케이블이나 Tendon의 가격은 일반 강재보다 2~3배 비싸지만 강도가 4~6배 더 크기 때문에 이러한 형태의 프리스트레스를 적용함으로써,고강도 재료를 효과적, 경제적으로 구조물에 사용할 수 있다.
프리스트레스트 강구조물의 거동을 이해하기 위해, 하중 작용상태하에서 각형 단면의 Tendon과 같은 단순 모델을 예로 들었다.
단면적이 A인 Tendon과 단면적인 At인 고강도 Tendon을 <그림 3>과 같이 프리스트레스를 도입하여 바(bar)에서의 허용응력 F보다 다소 작은 최대 압축 응력 f0 를 얻는다면, Tendon은 한계 저항력 Ft보다 작은 프리스트레스를 가하기 위한 상태의 인장응력 f0t에 있게 된다.

그 후 외력에 의해 Tendon은 인장되어 강재와 Tendon의 저항력을 완전히 이용할 수 있다. 프리스트레스 f0t를 받은 Tendon에, Tendon의 응력에 해당하는 인장응력도 (F t - f 0t)가 추가되거나,(F + f 0) 과 같게 된다.

여기서 E와 E t는 각각 바(bar)와 Tendon의 탄성계수를 나타낸다.

Tendon은 인장변형을 받고,응력은 (F+f 0)에 대응한다. 사용하중에서 Tendon은 (F+f 0)의 응력을 받을 수 있으며 와이어는 (F t-f 0t)의 응력을 받게 된다.
평형조건을 만족하는 단면적을 선택함으로써 한계응력은 Tendon과 와이어에서 동시에 얻어진다. 이 경우, 합성 부재가 갖는 전체 저항력은 다음과 같다.
P = AF + A t F t = AF( 1 + α.β ) ......(1-1)
여기서, α = , β = 이다.

괄호 안의 수치는 고강도 재료을 이용한 프리스트레스 시, Tendon의 내력의 증가를 의미한다. 하중을 받는 Tendon의 전체 변형은 다음 식과 같다.

Δ1 = = .....(1-2)



2. 외부 프리스트레스 강재보(A.T.O.M)의 범위
   (Extents to ATOM (External prestress Beam))

일반 구조용 강재H-BEAM에 편향부(DEVIATOR)를 설치하고, 고강도 강봉 및 강연선(이하 텐던)으로 외부 프리스
트래싱을 도입하여 인장력을 향상시키고, 플랜지의 항복을 지연시키며 장지간을 가능케한 강재보 제작 기술.
본 기술은 일반 구조용 H-BEAM에 수직 및 수평 보강재와 H-BEAM 하부 중앙에 편향부(DEVIATOR)를 부착하고
양끝단에 정착구를 설치하여 고강도 강봉(강연선)을 사용하여 프리스트레싱 시킴으로서 텐던(TENDON)의 인장력
과 상판의 압축력에 의한 모멘트 커플을 발생시키고, 고강도 텐던(TENDON)으로 저강도 강재를 대체하여 강재무
게를 경감시키며, 텐던의 프리스트레싱은 부정적여력(REDUNDANCY)을 향상시킴을 이용하여, 안전성 및 사용성
을 확보한 강재보로, 장지간의 가설교량을 설계 및 제작, 시공할 수 있는 기술이다.
 

 

ATOM bridge Construction Method

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출 처 : (주) 스틸코리아  


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