KR100622449B1 - 하이브리드 교각 및 이를 이용한 연속화 시공방법 - Google Patents

하이브리드 교각 및 이를 이용한 연속화 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교좌장치를 제거하면서도 단순교 형태를 연속교 형태로 간단하게 전환시킬 수 있는 소정 구조의 하이브리드 교각 및 이를 이용하여 교량의 연속화 시공을 손쉽게 행하도록 한 연속화 시공방법에 관한 것으로, 수직면과 수평면으로 이루어지고 상기 수직면에 다수의 구멍이 일정간격으로 형성된 T형상의 강판, 및 선단부에 다수의 구멍이 형성된 보강판이 결합되고 상부 플랜지의 외측부에는 다수의 구멍이 형성된 H형강의 거더를 제작하는 제 1과정; 콘크리트 교각의 상단부에 상기 강판을 역으로 결합시키는 제 2과정; 상기 강판의 수직면에 배열된 구멍을 중심으로, 상기 수직면의 좌우측에 상기 거더의 일측 선단부를 상호 대향되게 배치하여 결합시키고, 상기 결합된 거더들의 상부 플랜지 인접부위를 다수의 구멍이 형성된 연결 결합판을 이용하여 느슨하게 결합시키는 제 3과정; 상기 상호 연결된 거더에 콘크리트 바닥판을 타설하되, 상기 연결 결합판이 결합되어 있는 부분을 제외하고 타설하는 제 4과정; 상기 콘크리트 바닥판이 굳은 후에 상기 연결 결합판을 완전하게 결합시키는 제 5과정; 및 상기 연결 결합판이 설치된 부위를 콘크리트로 타설하는 제 6과정을 구비한다.
하이브리드, 교각, H형강 거더, T형 강판, 연속화 시공

Description

하이브리드 교각 및 이를 이용한 연속화 시공방법{Hybrid pier and continuity execution method using the hybrid pier}
도 1은 일반적인 교량을 설명하기 위한 도면,
도 2는 종래의 교각과 본 발명에 적용되는 하이브리드 교각과의 차이점을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 적용되는 하이브리드 교각의 분해 사시도,
도 4는 도 3의 결합상태도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 교각을 이용한 연속화 시공방법을 설명하기 위한 플로우차트,
도 6은 종래의 교각과 본 발명의 방법에 의해 완성된 하이브리드 교각과의 차이점을 개략적으로 나타낸 측면도,
도 7은 종래의 교각과 본 발명의 방법이 적용된 교각과의 휨모멘트 분포 차이점을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 콘크리트 교각 32 : 거더
34 : 강판 36 : 보강판
38 : 연결 결합판 40, 44 : 고장력 볼트
42 : 너트 46 : 콘크리트
본 발명은 하이브리드 교각 및 이를 이용한 연속화 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트와 강재를 혼합시킨 하이브리드 교각 및 그 하이브리드 교각을 이용하여 교량의 연속화 시공을 행하도록 한 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 교량은 하천, 호소(湖沼), 해협, 만(灣), 운하, 저지 또는 다른 교통로나 구축물 위를 건너갈 수 있도록 만든 고가구조물로서, 도 1에 도시된 바와 같이 크게 상부구조(10)와 하부구조(20)로 나뉘어진다.
상부구조(10)는 교대(22) 또는 교각(24) 위에 있는 구조를 말하며, 일반적으로 거더(Girder; 주형)(12), 슬래브(14)로 구성된다. 교량의 형식을 결정짓는 것은 주부재의 모양에 따라 결정되는데, 통상적으로 주부재란 힘을 가장 많이 받는 부재를 말한다. 주부재가 거더(12)인 경우를 거더교라 하고, 아치인 경우를 아치교라 하며, 트러스인 경우를 트러스교라 하며, 케이블로 지지되는 경우를 케이블교(사장교, 현수교)라고 한다. 슬래브(14)는 상부에 차량 등이 다닐 수 있도록 하는 바닥판을 말한다.
하부구조(20)는 상부구조(10)에서 작용하는 하중을 지반에 안전하게 전달하는 역할을 하는 교대(22)와 교각(24)을 의미한다. 교대(22)는 교량의 시종점부의 받침을 의미하고, 교각(24)은 시종점부 이외의 중간 받침을 의미한다. 교각(24) 밑 의 지반상태에 따라 직접 기초, 말뚝기초, 우물통기초 등의 형식이 결정된다. 그 교각(24) 하부에는 기초슬래브(26)가 위치한다.
한편, 상기 교각(24)은 양측 교대 사이에 소정간격 배열설치되고, 이들 교각(24)의 상단에 거더(12)가 연속적으로 설치되며, 각 거더(12)의 경간단부와 교각(24)의 상단 사이에는 각종 형태의 교좌장치(도시 생략)가 설치된다.
이와 같은 종래의 교량(특히, 교각)에 있어서, 각 경간단부마다 개별적으로 교좌장치가 설치되어야 하므로 기존 교량의 가설 당시에 비하여 급격히 증대되고 있는 교통량과 통과 차량의 대형화로 인하여 각 경간사이에 부설된 교좌장치에 무리한 부담을 주게 되어 교과장치 본래의 기능을 저해하고 그 사용수명을 현저히 단축시키는 결과를 초래하게 된다.
그리고, 교각과 교각 사이의 경간이 짧은 단경간의 교량을 연속교와 같이 장경간의 교량으로 만들기 위해서 다양한 방식이 제공되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 교좌장치를 제거하면서도 단순교 형태를 연속교 형태로 간단하게 전환시킬 수 있도록 한 하이브리드 교각을 제공함에 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 상기 하이브리드 교각을 이용하여 교량의 연속화 시공을 손쉽게 행하도록 한 하이브리드 교각을 이용한 연속화 시공방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 교각은, 콘크리트 교각; 수직면과 수평면으로 이루어지고, 상기 수직면에 다수의 구멍이 일정간격으로 형성된 T형상의 강판; 및 선단부에 다수의 구멍이 형성된 보강판이 결합되고, 상부 플랜지의 외측부에는 다수의 구멍이 형성된 H형강의 거더로 구성되고,
상기 콘크리트 교각의 상단부에 상기 강판이 역으로 결합되고, 상기 강판에 배열된 구멍을 중심으로 좌우측에 각각 상기 거더의 일측 선단부가 상호 대향되게 접하여 소정의 체결부재에 의해 상호 결합되며, 상기 강판을 중심으로 상호 결합된 거더간의 결합부위는 콘크리트로 타설된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 강판의 수평면 저부에는 합성용 부재가 추가로 결합되고, 상기 체결부재는 고장력 볼트 및 너트로 구성된다.
그리고, 상기 강판을 중심으로 상호 결합된 거더들의 상부 플랜지 양측부는 다수의 구멍이 형성된 연결 결합판 및 체결부재에 의해 일체화된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 교각을 이용한 연속화 시공방법은, 수직면과 수평면으로 이루어지고 상기 수직면에 다수의 구멍이 일정간격으로 형성된 T형상의 강판, 및 선단부에 다수의 구멍이 형성된 보강판이 결합되고 상부 플랜지의 외측부에는 다수의 구멍이 형성된 H형강의 거더를 제작하는 제 1과정; 콘크리트 교각의 상단부에 상기 강판을 역으로 결합시키는 제 2과정; 상기 강판의 수직면에 배열된 구멍을 중심으로, 상기 수직면의 좌우측에 상기 거더의 일측 선단부를 상호 대향되게 배치하여 결합시키고, 상기 결합된 거더들의 상부 플랜지 인접부 위를 다수의 구멍이 형성된 연결 결합판을 이용하여 느슨하게 결합시키는 제 3과정; 상기 상호 연결된 거더에 콘크리트 바닥판을 타설하되, 상기 연결 결합판이 결합되어 있는 부분을 제외하고 타설하는 제 4과정; 상기 콘크리트 바닥판이 굳은 후에 상기 연결 결합판을 완전하게 결합시키는 제 5과정; 및 상기 연결 결합판이 설치된 부위를 콘크리트로 타설하는 제 6과정을 구비한다.
바람직하게, 상기 강판의 수평면 저부에는 합성용 부재가 추가로 결합되고, 상기 연결 결합판에 형성된 다수의 구멍은 좌우의 직경이 상하의 직경보다 크게 형성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 교각 및 이를 이용한 연속화 시공방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 사용되는 하이브리드 교각은 도 2에서와 같이 종래의 교각에 있던 교좌장치를 생략하고서도 교각으로서의 기능을 제대로 발휘할 수 있도록 된 교각으로서, 그 구조는 도 3 및 도 4에서와 같다.
도 3은 본 발명에 적용되는 하이브리드 교각의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 결합상태도이다.
본 발명에 적용되는 하이브리드 교각은, 콘크리트 교각(30); 수직면에 다수의 구멍(34a)이 일정한 배열로 형성되고, 수평면의 일측면(저면)에는 다수개의 합성용 스터드(35)가 결합되어 있는 T형상의 강판(34); 및 양측 선단부에 다수의 구멍(36a)이 형성된 사각 형상의 보강판(36)이 용접되고, 상부 플랜지의 양측부에는 다수의 구멍(32a)이 형성된 H형강의 거더(32)로 구성된다.
여기서, 상기 콘크리트 교각(30)의 상단부에는 상기 강판(34)이 역으로 결합되고, 상기 강판(34)의 수직면에 형성된 구멍(34a)을 중심으로 좌우측에 각각 상기 거더(32)의 일측 선단부가 상호 대향되게 접하여 소정의 체결부재(고장력 볼트(40), 볼트(42))에 의해 상호 결합되며, 상기 강판(34)을 중심으로 상호 결합된 거더(32)간의 결합부위는 콘크리트(46)로 타설된다.
그리고, 상기 강판(34)을 중심으로 상호 결합된 거더(32)들의 상부 플랜지 양측부는 다수의 구멍(38a)이 형성된 연결 결합판(38) 및 체결부재(고장력 볼트(44), 너트(45))에 의해 일체화된다.
한편, 상기 연결 결합판(38)에 형성된 다수의 구멍(38a)은 좌우의 직경이 상하의 직경보다 크게 되어 상기 고장력 볼트(44)의 움직임을 어느 정도 허용한다. 이는 콘크리트(46) 타설시 단순구조로 거동할 수 있도록 하기 위해서이다.
이어, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 교각을 이용한 연속화 시공방법에 대하여 도 5의 플로우차트를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 수직면과 수평면으로 이루어지고 상기 수직면에 다수의 구멍(34a)이 일정간격으로 형성된 T형상의 강판(34), 및 선단부에 다수의 구멍(36a)이 형성된 보강판(36)이 결합되고 상부 플랜지의 외측부에는 다수의 구멍(32a)이 형성된 H형강의 거더(32)를 공장에서 미리 제작한다(S10).
그리고 나서, 그 제작된 강판(34) 및 거더(32)를 공사현장으로 운반하여 콘 크리트 교각(30)에 설치시키는데, 우선 그 콘크리트 교각(30)의 상단부에 상기 강판(34)을 역T형상으로 결합시킨다(S12).
이어, 그 강판(34)의 수직면에 배열된 구멍(34a)을 중심으로, 상기 수직면의 좌우측에 상기 거더(32)의 일측 선단부(즉, 보강판(36)이 설치된 부분)를 상호 대향되게 일직선으로 배치하여 고장력 볼트(40) 및 너트(42) 등의 체결부재를 통해 상호 결합시킨다. 이 경우, 상기 강판(34)의 수직면과 상기 상호 결합된 거더(32)들은 상호 직교하는 형태를 취한다. 그와 함께 상기 결합된 거더(32)들의 상부 플랜지 인접부위를 다수의 구멍(38a)이 형성된 연결 결합판(38)을 이용하여 느슨하게 결합시킨다(S14). 상기 연결 결합판(38)을 느슨하게 결합시키는 이유는 콘크리트 바닥판 타설시 단순 구조로 거동하게 하기 위함이다.
그리고, 상기 상호 연결된 거더(32)에 콘크리트 바닥판(도시 생략)을 타설하되, 상기 연결 결합판(38)이 결합되어 있는 부분(즉, 다수의 구멍(32a)이 형성된 부분)을 제외하고 타설한다(S16).
이후, 그 타설된 콘크리트가 굳을 때까지 기다렸다가 완전히 굳은 후에는 상기 느슨하게 결합되어 있던 연결 결합판(38)을 완전하게 결합시킨다(S18).
마지막으로, 상기 연결 결합판(38)이 설치된 부위를 콘크리트로 타설하여 연속으로 제작한다(S20).
이와 같이 하면, 도 6에 예시된 바와 같이 종래의 교각(좌측의 도면)과 비교하였을 경우 본 발명에 적용되는 하이브리드 교각(우측의 도면)은 마치 콘크리트 교각(30)에 거더(32)가 매입된 형태를 취함으로써 교좌장치가 필요없을 뿐만 아니라 부모멘트 구간에서 형고를 낮출 수 있고 교각의 높이 또한 낮출 수 있게 된다. 그 결과, 도 7에서와 같이 차량하중 즉, 활하중에 대해서는 연속교로 거동하게 되어 매우 효과적인 구조가 된다. 도 7에서 상부의 도면은 종래의 교각에서의 휨모멘트 분포를 나타낸 것이고, 도 7에서 하부의 도면은 본 발명이 적용된 교각에서의 휨모멘트 분포를 나타낸 것이다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 콘크리트 교각에 역T형상의 강판을 합성시켜 콘크리트와 H형강의 거더의 일체화를 구현함으로써, 교좌장치를 제거할 수 있고 단순교 형태를 연속교 형태로 간단하게 전환시킬 수 있어 모멘트 감소로 인한 장경간화가 가능하다.
그리고, 본 발명이 적용된 거더는 부모멘트 구간에서 형고를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 교각의 높이 또한 낮출 수 있어서 종래의 교각과 비교하여 역학적으로도 매우 유리하다. 특히, 교좌장치없이 교각과 거더를 일체화시킴으로써 내진성능을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (7)

  1. 콘크리트 교각;
    수직면과 수평면으로 이루어지고, 상기 수직면에 다수의 구멍이 일정간격으로 형성된 T형상의 강판; 및
    선단부에 다수의 구멍이 형성된 보강판이 결합되고, 상부 플랜지의 외측부에는 다수의 구멍이 형성된 H형강의 거더로 구성되고,
    상기 콘크리트 교각의 상단부에 상기 강판이 역으로 결합되고, 상기 강판에 배열된 구멍을 중심으로 좌우측에 각각 상기 거더의 일측 선단부가 상호 대향되게 접하여 소정의 체결부재에 의해 상호 결합되며, 상기 강판을 중심으로 상호 결합된 거더간의 결합부위는 콘크리트로 타설된 것을 특징으로 하는 하이브리드 교각.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 강판의 수평면 저부에는 합성용 부재가 추가로 결합된 것을 특징으로 하는 하이브리드 교각.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 체결부재는 고장력 볼트 및 너트로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 교각.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 강판을 중심으로 상호 결합된 거더들의 상부 플랜지 양측부는 다수의 구멍이 형성된 연결 결합판 및 체결부재에 의해 일체화되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 교각.
  5. 수직면과 수평면으로 이루어지고 상기 수직면에 다수의 구멍이 일정간격으로 형성된 T형상의 강판, 및 선단부에 다수의 구멍이 형성된 보강판이 결합되고 상부 플랜지의 외측부에는 다수의 구멍이 형성된 H형강의 거더를 제작하는 제 1과정;
    콘크리트 교각의 상단부에 상기 강판을 역으로 결합시키는 제 2과정;
    상기 강판의 수직면에 배열된 구멍을 중심으로, 상기 수직면의 좌우측에 상기 거더의 일측 선단부를 상호 대향되게 배치하여 결합시키고, 상기 결합된 거더들의 상부 플랜지 인접부위를 다수의 구멍이 형성된 연결 결합판을 이용하여 느슨하게 결합시키는 제 3과정;
    상기 상호 연결된 거더에 콘크리트 바닥판을 타설하되, 상기 연결 결합판이 결합되어 있는 부분을 제외하고 타설하는 제 4과정;
    상기 콘크리트 바닥판이 굳은 후에 상기 연결 결합판을 완전하게 결합시키는 제 5과정; 및
    상기 연결 결합판이 설치된 부위를 콘크리트로 타설하는 제 6과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 교각을 이용한 연속화 시공방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 강판의 수평면 저부에는 합성용 부재가 추가로 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 교각을 이용한 연속화 시공방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 연결 결합판에 형성된 다수의 구멍은 좌우의 직경이 상하의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 교각을 이용한 연속화 시공방법.
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