2. 현황 및 문제점

2.1 현 설계기준 및 문제점

(1) 현행 설계기준

(1.1) 철근배근 : PSCI거더 표준도(한국도로공사, 2005)

(1.2) 설계기준 : 도로교설계기준(국토해양부, 2005)

(1.3) 전단철근 간격: C.T.C 200mm ~ 400mm

(1.4) 전단연결재 : 전단철근(스터럽)을 바닥슬래브까지 연장하여 사용


(2) PSCI거더 전단연결재 개정 이력

(2.1) 2000년(건이이13105-57, 2000.06)

(2.1.1) 철근량 : D16@4ea → D16@2ea (철근량을 1/2로 감소)

(2.1.2) 노출길이 : 14cm → 19cm (슬래브두께(25cm) 감안 길이 연장)

(2.2) 2005년(설계처-542, 2005.03)

(2.2.1) 노출길이 : 19cm → 18cm (슬래브두께(24cm) 조정에 따라 길이 변경)

(3) 문제점

(3.1) PSCI거더 거치 후 후속공정(거푸집설치, 가로보설치, 철근조립 등)을 위하여 거더 상면으로 작업자의 통행이 불가피하며, 거더 상면 전구간에 걸쳐 조밀하게 노출되어 있는 전단연결재 때문에 거더 상면의 공간이 협소하고 작업자의 통행안전성 및 작업성이 불량하여 안전사고 발생이 우려됨.

(3.1.1) 간격 : C.T.C 200mm~400mm

(3.1.2) 노출길이 : h=18cm

(3.2) 현장 작업자 대상 구두설문 조사 시 개선 요구

(3.3) 전단연결재가 교축직각방향으로 배치되어 있어 바닥슬래브 종방향철근 배근 시 폐합된 전단연결재 사이로 삽입해야 하므로 작업성이 불량함.

<전단연결재 안으로 바닥슬래브 배력철근 삽입>

(3.4) 돌출된 전단연결재 때문에 거더 상면 면마무리 어려움.

(3.5) 전단철근이 구조계산상 산출된 소요철근량 보다 과다하게 배근됨.

3. 개선내용

3.1 개선안 검토

3.1.1 대상교량

(1) 최근 설계된 경간장 35m 이하의 PSCI거더 교량의 구조계산서 검토

(2) 5m의 방음벽을 가정한 35m의 PSCI거더 교량을 대상으로 구조계산 실시
 

3.1.2 검토내용

3.1.2.1 전단연결재의 형상 및 배치

(1) 거더 상면의 작업공간 확보방안

(2) 갈고리형태의 전단연결재 배근방법
 

3.1.2.2 전단철근 및 전단연결재 간격

(1) 최근 설계된 PSCI거더 교량 구조계산서의 소요 전단철근량 검토

(2) 거더 전구간 등간격 배근방안 검토


(3) 검토근거 : 도로교설계기준, 2005

(3.1) 전단철근 설계기준

(3.2) 전단연결재 설계기준

(3.3) 전단연결재 배근방법 개선안

3.1.3 설계자문

(1) 시행일시 : 2008. 09. 24

(2) 자문위원


(3) 자문결과

3.1.4 시험시공

(1) 목적 : 개선된 전단연결재 및 전단철근의 작업성 및 안전성 검증

(2) 일시 : 2008년 10월 15일 ~ 10월 18일

(3) 위치 : 전주~남원 고속도로 제2공구

(4) 수량 : 35m PSCI거더 5본

(5) 시험시공 결과

(5.1) 전반적으로 철근조립에 문제는 없음.

(5.2) 전단연결재 형상 및 제원 변경

(5.2.1) 철근가공 편의를 위해 갈고리 곡선부를 직선 절곡

(5.2.2) 거더 상면과 갈고리 끝단의 간격 6cm는 적정함.

(5.3) 거더 거치 후 상부공 작업안전성 향상

<전단연결재 설치>

<거더 상면 전경> 

<거더 상면 점검 모습(1)>

 <거더 상면 점검 모습(2)>

3.1.5 검토결과

(1) 전단연결재의 형상 및 배치

(1.1) 거더 상면의 작업공간을 확보하기 위하여 전단철근(스터럽) 대신 별도의 전단연결재를 교축방향으로 배근

(1.2) 도로교설계기준에는 전단철근을 바닥슬래브까지 연장하여 전단철근의 일부가 전단연결재의 역할을 하도록 되어 있으나, PSCI거더교 설계시 유효높이(d)에 바닥슬래브의 두께는 고려하지 않으므로 본 검토에서 제안한 방법과 같이 별도의 전단연결재를 사용하여도 구조적으로 문제가 없음.

(2) 전단철근 간격

(2.1) 구조계산서 검토 결과 전단철근의 간격이 400mm 이상 가능한 것으로 나타남.

(2.2) 전단철근 배근간격은 현행 200mm를 400mm로 배근 가능.

(3) 전단연결재 간격

(3.1) 구조계산서 검토 결과 전단연결재의 간격은 400mm 이상 가능하나 최소철근 규정에 의해 배근 간격은 400mm를 넘지 않도록 함.

(3.2) 거더 상단의 바닥슬래브와의 접촉면은 마찰저항력 증대를 위하여 거친면 마무리(대략 6mm 깊이로 일부러 거칠게 함)를 하고 전단연결재의 배근간격은 C.T.C 400mm로 함. (도로설계편람 제5편 교량(국토해양부, 2008) 508.2 PSC 합성거더교 설계편 참조)

(3.3) 다만, 전단연결재를 400mm 간격으로 배근하고 아래 도로교설계기준 ②항을 만족하는 경우에는 접촉면에 거친면마무리는 생략할 수 있음.

(3.4) 하중조건이 특수한 경우 전단철근과 전단연결재는 구조계산 결과에 따라 거더 단부구간에 C.T.C 400mm 이하로 배근할 수 있다.

3.2 개선방안

4. 결론

(1) 전단연결재가 거더 상면의 양 외측에 배치되므로 거더 상면의 중앙부에 이동공간 확보

(1.1) 작업자의 안전성 향상

(2) 전단철근 배근 시 일정 간격으로 배근하므로 철근 배근 작업성 향상 및 검측 용이

(3) 전단연결재가 갈고리형상이므로 바닥슬래브 철근 배근작업 용이

(4) 작업공간이 확보되어 상면의 표면처리작업 용이

(4.1) 바닥슬래브와의 접합력 증대

(5) 품질향상 및 공사비 절감

(5.1) 공사비 절감 : 660,000원/본(총공사비), L=35m 기준

(예: 동해-삼척, 충주-제천 고속도로 PSC Beam 수 : 531본, 660,000원/본 × 531본 = 350,460,000원)

(6) 적용방안

(6.1) 설계중인 노선 : 본 방침 적용

(6.2) 공사중 또는 미발주 노선 : 공사(설계)주관부서에서 적용여부 판단