거푸집, 동바리의 설계와 시공 2

하중작용위치-동바리공의 상단

작용방향 - 橋軸의 횡단방향

a. 현장맞추기 조립 동바리공(거푸집은 거의 수평)

: 연직하중의 5%

b. 공장제작 精度의 조립 동바리공(거푸집은 거의 수평)

: 연직하중의 2.5%

c. 거푸집의구배(tanΘ)에 의한 값이 a,b의 각 값을 초과하는 경우

: 연직하중 ×cosθㆍsinθ

(2) 동바리공의 재료와 허용응력도

동바리공에 사용되고 있는 재료는 많은 轉用에 따라 재료의 轉用紀錄이 확실치 않은 경우도 있고, 또 가설물이기 때문에 施工精度 및 관리는 영구 구조물에 비교하여 떨어지는 경우가 많다.

그러나 동바리공은 조립으로부터 해체까지에 발생하는 모든 하중을 확실하게 지지하고, 타설한 콘크리트가 소정의 강도에 달할 때까지는 유해한 응력을 생기게 해서는 안되기 때문에 재료의 선정, 허용응력도의 취급방법에 대하여는 충분히 검토하여야 한다.

① 木材

동바리工材로 사용되는 목재의 허용응력도는 <표7>과 같다.

<표7> 동바리공用 목재의 허용응력도(㎏/㎠)
 

※참고치

이 표의 값은 木橋나 가옥의 설계에 사용되는 長期 허용 응력도의 약 5할이 증가한 것이다. 이것은 가설용 목재는 소모가 심하고, 전용할 수 없는 경우도 많으며 영구 구조물과 같은 정도의 내용 년수를 고려할 필요가 없기 때문이다.

또한 목재를 동바리공재로서 사용하는 경우 표에서도 알 수 있듯이 섬유직각방향의 강도가 섬유방향의 약 1/4~ 1/6임에 주의하여야 한다.

② 鋼材

동바리공재로서 사용되는 강재의 허용응력도는 <표8>과 같다.

<표8> 강재의 허용응력도
 

(가) 鋼材의 허용 휨 응력도 및 압축응력도는 해당 강재의 降伏强盜의 2/3 이하(항복강도가 확실하지 않은 것은 인장강도의 1/2이하)

(나) 강재의 허용 전단 응력도는 해당강재의 허용인장 강도의 4/5 이하

또한 강재를 支柱로 사용하는 경우의 허용좌굴응력도는 <표9>와 같다. 좌굴길이 (l_k)는 부재의 支授狀態에 따라 상이하고 그 취급방법은 <표10>과 같다.

<표9> 동바리공용 강재의 허용좌굴응력도

<표10> 좌굴 길이 (l_k)
 

③ 각종 鋼製品

동바리공재로서 많이 사용되고 있는 주요공장생산 강제품은 다음과 같다.

지주로서 사용되는 강제품은 전면식 동바리공에 있어서는 일반적으로 單管,파이프 써포오트 및 틀조의 각지주,보식 동비리공의 지주로서는 일반적으로 조립 지주가 사용되고,支點反力이 적은 경우에는 파이프 써포오트가 사용되는 경우도 있다.각 지주의 지지력 및 單管과 파이프 써포오트의 단면성능은 각각 <표11> 및 <표12>과 같다.
 

<표11> 각종 鋼製支柱의 지지력
 

※ 강관비개의 강도계산 방법에 의한 양닫힌지때의 값

<표12> 單管 및 파이프 써포오트의 단면특성
 

용도 : 거푸집 동바리공으로서 사용한다.

파이프 써포오트,틀組支柱 및 組立支柱의 구조와 形狀는 아래 그림과 같다.

--그림--

동바리공 보로서 보급되고 있는 조립보의 지지력 값은 <표13>와 같다. 

<표13> 각종 조립보의 허용지지력
 

페포빔 및 페코거더의구조와 형상은 다음 그림과 같다.

--그림--

3.동바리공의 設計圖

다음과 같은 pc穴明床板橋에 대한 설계예를 든다.

PC 穴明橋 斷面圖

(1)설계조건

① 콘크리트의 단위중량 : 2.5t/m³

② 작업하중 : 150kg/m²

③ 거푸집 중량 : 100/kg/m²

④ 수평하중 : 연직하중의 2.5%

⑤ 허용응력도

강재(SS 41)

휨인장 σ_a = 1,600㎏/㎠

전 단 τ_a = 800㎏/㎠

탄성계수 E = 2,100,000㎏/㎠

(2) 페코거더의 검토

페코거더의 V-800C형을 사용한다.

① 거더길이 : 12.450~13.250m

② 허용허용 : q_a= 1.71t/m

③ 허용휨모우멘트 : M_a = 37.4tㆍm

④ 허용端部反力 : R_a= 11.3t
 

(가) 하중

ⅰ) 거더부분

콘크리트 : (1.30 ×4.50 ×- 1/4 ×pi ×1.00³ ×3) ×2.5t/㎥ = 8.738t/m

작업하중 : 0.150t/㎡ ×4.50 = 0.675

거푸집 : 0.100t/㎡ ×4.50 = 0.450

--------------------------------------------------------
                            9.863t/m 
                          (2.192t/㎡)

ⅱ)켄터레바부분

콘크리트 : 1/2 ×(0.250 + 0.450) ×1.875 ×2.5 = 1.641

작업하중 : 0.150 ×1.875 = 0.281

거푸집중량 : 0.100 ×1.875 = 0.188

---------------------------------------------
                             2.110 t/m

(나) 페코거더에 작용하는 단면력

①= 2.110t/m ×1/2 = 1.005 t/m＜ q_a = 1.71t/m

②= 1.055 + 1/0.650 ×(2.192 ×0.300² ×1/2)= 1.207t/m＜ q_a

③= 1/0.650 ×2.192 ×0.300 ×0.500 + 2.192 ×0.650 ×1/2 = 1218 t/m＜ q_a

④= 2.192t/㎡ ×0.650 = 1.425t/m ＜ q_a

Mmax = 1/8 ×1.425 ×12700² =28.7t/m ＜ MA= 37.4tㆍm

※ 端部反力

① = 1/2 × 1.055 × 12.700 + 1.00 = 7.70t

② = 1/2 × 1.207 × 12.700 + 1.00 = 8.66t

③ = 1/2 × 1.218 × 12.700 + 1.00 = 8.73 t

④ = 1/2 × 1.425 × 12.700 + 1.00 = 10.05t < 11.3t

이상의 결과로부터 사용하는 페코거더는 허용치 이내이기 때문에 안전하다.

--페코거더--

(3) 橋脚防水材 및 受臺의 검토

① 거더受材 (ⓐ 部材)

교각 방수대

(가) 단면특성치

 H-200times 200times 8times 12 를 사용하면

Z = 470㎠, I = 4700㎝^4

(나) 단면력

荷重圖 아래 그림으로부터

Mmax = 1/4 ×10.050 × 1.400 = 3.518 t CDOT m

Smax = 1/2 ×10.050 = 5.025 t

ⓐ 부재 하중도

(다) 응력도

σ= 351,800 / 470 = 749㎏/㎠ < σa = 1600㎏/㎠

τ= 1.5 ×5025 / 20 ×0.8 = 471㎏/㎠ ×τa = 800㎏/㎠

② 受臺 (ⓐ 부재 그림 참조)

ⓑ 부재 하중도

그림에 나타낸 바와 같은 受臺에 대하여 검토하기로 한다.

(가) 강재의 매입길이(x')

(나) 매입부분 콘크리트의 支壓應力

(다) 鋼材응력도

M = 1,307,000㎏ㆍ㎝  

S = 20,100㎏

Z = 1,280㎤

A = 35 ×1.2 = 42㎠
 

= 1020 ㎏/㎠ < σ_a = 1600㎏/㎠

③ 均部材(ⓒ 부재)

ⓒ 부재 하중도

(가) 하중

위 그림의 하중상태에서 q는 캔티레바 슬래브의 하중을 고려한 값을 사용한다.

q = 1/2 ×2110 = 1055 t/m

p = 8.66t

(나) 단면력

R_A = 1/1.5 ×(8.66 ×2.150 + 1.055 ×1.400 ×1.450) = 13.840t

Mmax = 8.66 ×0.650 + 1.055 ×0.650² ×1/2 = 5.852 tㆍm

Smax = 8.660 + 1.055 times 0.650 = 9.346 t

(다) 응력도

강재는 H-250 ×250 ×9 ×14를 사용하면

Z = 862㎤, I = 10,800㎝^4,

A = 25 ×0.9 = 22.5㎠
 

④ 브라켓트 (ⓓ 부재)

(가) 단면력

ⅰ) 수평부재(단순보로 간주)
 

R_B = 2 ×13.840 - 1.072 = 16.608t

Mmax = 11.072 ×0.200 = 2.214 tㆍm

ⅱ) 斜材

(나) 응력도

⑤ 브라켓受臺 (ⓔ 부재)

브라켓트 受臺

⑥ 수평재와 受臺의 연결볼트 (<그림 23> 참조)

φ25 볼트 4本을 사용하면

A = 4.908㎠
 

(4) 페코써포오트

페코써포오트 하중도

① 거더受材 생략

② 페코써포오트

페코써포오트에 사용하는 최대반력
 

페코써포오트 1본당 허용 耐力

P = 16.0t > R max = 11.39t 이므로 안전하다.

③ 연결재 및 빗장

페코써포오트, 빗장 및 연결재

4. 동바리공의 시공예

동바리공의 시공예

이 교량은 후레시네공법으로 시공된 支間 27m의 單純穴明板橋이다. 본 공법은 비교적 높은 장소에 가설되기 때문에 동바리공은 보식으로 되어 있다. 중간에 지주로서 페코써포오트(p-16)을 쓰고, 端部는 橋臺에 매입된 브라켓트 (H綱)로서 지지되고 있다. 보는 페코거더(V-800C)를 사용하였다.