본 발명은, 위와 같은 종래의 현장 타설 콘크리트 교각이 가지고 있는 여러 가지 단점과 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명에서는 소정 높이의 세그먼트 형태로 제작된 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 거푸집 대용으로 사용하여 철근 콘크리트 교각 구조물을 시공하는 방법과 그 교각 구조물이 제공된다.
구체적으로 본 발명에서는, 기초와, 주철근 및 띠철근을 이용하여 소정 높이로 사전에 미리 제작되어, 상기 기초의 중앙에 수직하게 배치되어 교각을 보강하는 철근망과, 소정 높이를 가지며, 중앙이 비어 있도록 소정 두께를 가진 프리캐스트 콘크리트로 이루어지고, 거푸집으로서 기능하도록 상기 철근망으로부터 소정 간격으로 이격되어 상기 철근망의 외측에 차례로 적층되어 설치되는 프리캐스트 콘크리트 세그먼트와, 상기 프리캐스트 콘크리트 세그먼트의 내부 공간으로 상기 철근망을 매립하도록 타설되는 콘크리트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교각 구조물이 제공된다.
본 발명에서는 그 실시예로서, 상기한 구성에 더하여, 상기 철근망의 내측에는 소정 두께를 가지면 내부에 중공부를 형성하도록 소정 높이의 프리캐스트 콘크리트로 제작된 내측 세그먼트가 적층되어 설치되므로써, 중공 교각을 이루게 되는 것을 특징을 더 구비한 교각 구조물이 제공된다.
본 발명의 더욱 구체적인 실시예에 있어서, 상기 프리캐스트 콘크리트 세그 먼트의 상면에는, 세그먼트를 적층할 때, 상,하의 세그먼트 사이의 밀봉과 결합을 위하여, 그라우팅 재료가 채워지는 그라우팅 홈이 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 위와 같은 교각 구조물의 시공방법으로서, 기초를 시공하는 단계와, 주철근 및 띠철근을 이용하여 소정 높이로 사전에 미리 제작된 교각 보강용 철근망을 상기 기초의 중앙에 수직하게 배치하는 단계와, 소정 높이를 가지며, 중앙이 비어 있도록 소정 두께를 가진 프리캐스트 콘크리트로 이루어져 거푸집으로서 기능하는 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 상기 철근망으로부터 소정 간격으로 이격된 상태로 상기 철근망의 외측에 차례로 적층하여 설치하는 단계와, 상기 프리캐스트 콘크리트 세그먼트의 내부 공간으로 상기 철근망을 매립하도록 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교각 구조물의 시공방법이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기한 시공방법의 실시예로서, 상기 철근망의 내측에 위치하도록, 소정 두께를 가지면 내부에 중공부를 형성하도록 소정 높이의 프리캐스트 콘크리트로 제작된 내측 세그먼트를 적층하는 단계를 더 포함하여 교각 구조물이 중공 교각 구조를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 교각 구조물의 시공방법이 제공된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 살펴봄으로써, 본 발명의 구성을 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따라 콘크리트 교각을 시공하는 과정을 단계적 으로 도시한 개략도이다. 우선, 위 도면을 참조하여 시공방법에 대하여 설명한다.
교각을 시공하기 위해서는 기초를 설치하여야 한다. 필요한 경우 기초 파일등을 지반에 설치한 후, 기초 철근(도시되지 않음)을 배근하고 콘크리트를 타설하여 기초(100)를 시공한다. 이때, 교각이 위치하게 되는 기초(100)의 중앙에는 공동부 또는 오목부(101)를 형성하여, 추후 교각의 철근망(200)이 놓여지도록 한다.
교각에 배근될 철근망(200)은 주철근 및 띠철근을 이용하여 소정 높이로 사전에 미리 제작되어, 상기 기초(100)의 오목부(101)에 수직하게 배치된다. 상기 철근망(200)의 하부가 기초(100)와 일체로 결합될 수 있도록 하기 위하여, 기초(100)의 시공시, 기초 철근을 노출시키거나 또는 별도의 정착철근을 설치하여 공지의 커플러를 이용하여 상기 철근망(200)의 하부와 결합한다. 그러나, 상기 철근망(200)의 하부를 기초(100)와 일체로 결합하는 방법은 위에 한정되지 아니한다.
위와 같은 과정을 통하여 도 1에 도시된 바와 같이, 기초(100)에 교각의 철근망(200)이 설치되면, 콘크리트를 타설하여 교각을 시공하게 된다. 그런데, 본 발명에서는 슬립폼과 같은 별도의 거푸집을 이용하지 아니하고, 거푸집으로서의 기능을 수행하면서도 교각의 외부를 구성하게 되는 소정 두께의 중공형 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 설치하여, 이를 거푸집으로 이용하여 교각의 콘크리트를 타설하게 된다.
구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 높이를 가지며, 중앙이 비어 있도록 소정 두께를 가진 프리캐스트 콘크리트로 이루어진 다수개의 세그먼트(300)를 상기 철근망(200) 외부로 차례로 적층하여 설치하게 된다. 세그 먼트(300)를 적층할 때, 상,하의 세그먼트(300) 사이의 밀봉과 결합을 위하여, 상기 세그먼트(300)의 상면에는 그라우팅 홈(301)이 형성된다. 그러나, 교각의 높이가 크지 않아 세그먼트(300)의 두께가 작은 경우 상기 그라우팅 홈(301)은 생략할 수 있다.
세그먼트(300)의 적층 과정을 구체적으로 살펴보면, 우선 도 2에 도시된 바와 같이, 최하단의 세그먼트(300)를 적층하고, 상기 그라우팅 홈(301)에 모탈, 수지 등과 같은 그라우팅 재료를 채운 후, 상부의 세그먼트(300)를 적층하며, 이와 같은 과정을 반복하여 필요한 높이까지 다수개의 세그먼트(300)를 적층한다.
한편, 교각의 강성을 더욱 보강하기 위하여 적층된 세그먼트(300)에 강선의 긴장에 의한 프리스트레스를 도입할 수 있다. 이를 위해서는 상기 세그먼트(300)에는 예를 들면 모서리 위치에 강선공을 형성하고, 강선(302)을 삽입 설치한다. 이와 같이, 강선(302)을 설치하는 경우, 기초(100)의 시공시에 강선(302)의 최하단이 기초(100) 내의 기초 철근과 결속되는 등의 방법을 통하여, 기초(100)에 고정된 상태에서, 상기 강선(302)의 상단이 첫번째 세그먼트(300)의 강선공에 끼워지는 형태로 첫번째 세그먼트(300)를 설치한다. 후속하여, 상위 세그먼트(300)를 설치할 때에도 마찬가지로 강선(302)을 세그먼트(300)의 해당 강선공에 삽입한다.
강선(302)을 세그먼트(300)의 강선공에 삽입하기 용이하도록 세그먼트(300)로 돌출되는 길이는 그리 길지 않도록 하는 것이 좋으며, 강선(302)의 길이가 부족하면 강선 커플러를 이용하여 계속하여 연결시켜, 전체 세그먼트(300)를 관통하는 강선(302)은 일체로 연결되도록 한다. 그라우팅 홈(301)과 마찬가지로, 교각의 높 이가 크지 않은 경우, 상기 강선(302)은 생략될 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 다수개의 세그먼트(300)가 소정의 높이로 적층된 후에는, 상기 세그먼트(300)에 의하여 형성된 내부공간(상기 내부 공간에는 철근망이 미리 배치되어 있음)에 콘크리트를 타설한다. 이때, 세그먼트(300)의 적층 높이는 콘크리트 수화열로 인한 문제가 야기되지 않을 정도가 적당한데, 이는 설계시 교각의 규모, 타설 시기 등에 따라 구조계산을 통하여 산정한다.
필요한 경우, 추가적인 철근망(200)을, 철근 커플러 등을 이용하여 더 연결하고, 앞서 살펴본 방법을 통하여 추가적인 복수개의 세그먼트(300)를 더 적층한 후, 그 내부에 콘크리트를 타설함으로써, 계속하여 교각을 시공한다. 이러한 과정은 설계된 교각의 높이에 이르기까지 반복하여 수행된다. 이후, 교각의 기둥부가 완성되면, 그 상부에 코핑부 형태로 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하여 교각의 시공을 완성한다.
이와 같이, 본 발명에서는 적층된 상기 세그먼트(300) 자체가, 교각 콘크리트 타설을 위한 거푸집으로서의 기능을 수행하게 되는 것이다. 따라서, 종래의 현장 타설 콘크리트 교각의 경우와는 달리, 슬립폼 등과 같은 별도의 거푸집을 설치할 필요가 전혀 없다. 그러므로, 거푸집 설치에 의한 여러 가지 종래 기술의 단점을 해소할 수 있게 된다.
본 발명에서는, 상기 세그먼트(300)는 거푸집으로서의 기능뿐만 아니라, 그 자체가 교각의 일부분으로서, 그 외부를 이루게 된다. 종래의 경우처럼 거푸집을 이용하는 경우, 그 설치의 제약으로 인하여, 교각의 외관을 다양하게 변화시키는 것이 매우 어려웠다. 그러나, 본 발명에서는 프리캐스트 방식으로 세그먼트(300)를 공장 제작하게 되고, 세그먼트(300) 자체가 교각의 외부를 구성하게 되므로, 세그먼트(300)를 다양한 형상을 갖도록 할 수 있다. 즉, 도 4a 내지 도 4c에는 각각 사각형, 원형, 타원형으로 이루어진 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 적층하여 콘크리트를 타설한 상태의 평면도가 도시되어 있는데, 이와 같이, 세그먼트의 형상을 변화시키므로써 교각의 단면이 다양한 형상과 크기를 갖도록 할 수 있는 것이다. 또한, 세그먼트(300)를 공장에서 제작할 수 있으므로, 그 외면에도 다양한 무늬나 장식을 쉽게 부가할 수 있게 된다. 도 5a 내지 도 5e에는 각각 외면에 여러 가지 무늬를 부여한 세그먼트를 이용하여 교각을 시공하였을 때의 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 이와 같이, 세그먼트의 외면에 다양한 무늬나 장식을 부가하여 세그먼트를 제작하고, 이를 이용하여 교각을 시공할 수 있으므로, 교각의 미관을 더욱 미려하게 만들 수 있게 된다 (도 5a 내지 도 5e에서 기초 및 교각 상부의 코핑부는 도시를 생략함).
또한, 본 발명에 의하면, 콘크리트 타설시, 수화열 등의 문제가 발생하지 않도록 소정 높이로 세그먼트(300)를 적층하고 단계별로 콘크리트를 타설할 수 있으므로, 대규모의 교각을 시공하는 경우에도 수화열로 인하여 발생되는 문제를 최소화할 수 있게 되고, 작업의 속도도 높일 수 있게 된다.
다음에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 대하여 설명한다.
높이가 높은 교각의 경우, 경제성을 높이기 위하여 교각을, 중앙부가 비어 있는 중공단면으로 시공할 경우가 있는데, 본 발명에서는 이러한 중공단면 교각을 효과적으로 시공할 수 있게 된다. 본 실시예는 이러한 중공단면 교각에 관한 것이다.
우선 교각을 시공하기 위해서는 기초를 설치하여야 한다. 기초(100)의 설치와 관련한 사항은 앞서 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명한 실시예와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 6은 기초(100)가 시공된 상태에서 내측 세그먼트(400)가 적층되어 설치된 상태를 도시한 개략도로서, 기초(100)가 시공되면, 도 6에 도시된 것처럼 교각의 중공부를 형성하게 될 내측 세그먼트(400)가 교각의 중앙에 적층되어 설치된다. 상기 내측 세그먼트(400)는 소정 두께를 가지면 내부에 중공부를 형성하도록 소정 높이의 프리캐스트 콘크리트로 제작된다.
도 7에는 철근망(200)이 설치된 상태의 개략도로서, 내측 세그먼트(400)가 적층되면, 주철근 및 띠철근을 이용하여 소정 높이로 사전에 미리 제작된 교각용 철근망(200)을 도 7에 도시된 것처럼 내측 세그먼트(400)의 외부로 삽입한다. 철근망(200)의 설치가 완료되면, 철근망(200)의 외부로는 소정 높이를 가지며, 중앙이 비어 있도록 소정 두께를 가진 프리캐스트 콘크리트로 이루어진 다수개의 외측 세그먼트(300)를 차례로 적층하여 설치한다. 도 8 및 도 9는 외측 세그먼트(300)를 차례로 적층한 상태의 개략도이다. 철근망(200)과 외측 세그먼트(300)의 구체적인 설치 및 구성에 대해서는 앞서 도 1 내지 도 3과 관련된 실시예에 대한 내용으로 대신한다.
이와 같이 외측 세그먼트(300)의 설치가 완료되면, 내측 세그먼트(400)와 외측 세그먼트(300) 사이에 형성된 공간 즉, 철근망(200)이 설치된 공간에 콘크리트를 타설하여 교각을 시공한다. 도 10에는 콘크리트가 타설된 상태의 교각 평면도이다.
이 때, 콘크리트 타설시, 외측 세그먼트(300)와 철근망(200), 그리고 내측 세그먼트(400) 사이의 간격을 유지하기 위하여 외측 세그먼트(300)와 내측 세그먼트(400) 사이에 간격유지부재(500)를 설치하는 것이 바람직하다.
위와 같이, 본 실시예에 의하면, 중공부를 가지는 교각을 내측 세그먼트를 이용하여 용이하게 시공할 수 있게 된다. 기타 구성 및 효과는 앞서 도 1 내지 도 5와 관련하여 살펴본 실시예와 동일하므로, 반복 설명은 생략한다.