KR100645491B1 - 확폭플랜지부가 형성된 교량용 유형 거더 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부중공을 형성시키기 위하여 하부플랜지부 철근 상부에 내부중공의 형상에 해당하는 스티로폴을 포함하는 영구내부코어를 설치한 후, 확폭된 상부플랜지부에 의하여 슬래브 형성을 위한 거푸집 설치공종을 배제한 확폭플랜지부가 형성된 교량용 U형 거더의 설치방법에 관한 것이다.

U형거더, 거푸집

Description

확폭플랜지부가 형성된 교량용 유형 거더 설치방법{Girder Installing Method of Bridge with Elongated Flange}

도 1은 종래의 융기단이 형성된 U형거더 및 상기 융기단 형성을 위한 내부거푸집 설치상태의 예를 도시한 것이다.

도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 2e는 본 발명의 U형거더 제작공정을 순서대로 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 U형거더 및 영구내부코아를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:거푸집 시스템 110:하부판

120:외부거푸집 200:U형거더

210:상부플랜지부 220:측벽부

230:하부플랜지부 240:하부플랜지부 철근

250:측벽부 철근 260:상부플랜지부 철근

300:영구내부코아 400:슬래브

500:부력방지재 600:콘크리트

본 발명은 확폭플랜지부가 형성된 교량용 U형 거더 설치방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 교량하부구조물에 지지되어 슬래브와 별도로 설치되는 폐쇄단면의 U형 박스형 콘크리트 거더를 제작한 후 설치하는 방법에 관한 것이다.

본 발명과 관련하여 종래에 소개된 교량용 폐쇄된 박스단면을 가지는 U형 거더(10)는 도 1과 같이, U형 거더(10)의 상부면이 융기단(11)에 의하여 폐합된 구조를 가지도록 설치되어 있어, 상기 융기단이 슬래브 하면에 슬래브와 일체로 형성되어 거더의 비틀림 강성이 증진되도록 하고 있다.

이때, 상기 융기단(11)은 측벽부(12)와 일체로 제작하기 때문에 사실상 융기단 설치를 위한 내부거푸집 설치가 필요하게 된다. 이에 도 1에 통상의 융기단 형성을 위한 내부거푸집(20) 설치상태의 예가 도시되어 있는 바, 융기단 설치를 위한 거푸집(21)을 설치한 뒤, 상기 거푸집(21)을 지지하기 위한 동바리(22)가 설치되도록 하고 있다.

즉, 종래의 상기 U형거더의 경우 융기단 설치를 위한 내부거푸집(20)을 필요로 한다는 점에서 사실상 U형거더 제작을 위한 거푸집 시공성을 높이기에는 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명의 목적은 종래의 폐쇄형 박스단면을 가지는 교량용 U형 거더 제작에 있어서, 내부중공을 형성시키기 위한 거푸집 설치공종을 생략할 수 있는 방법을 제 공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐쇄형 박스단면을 가지는 U형 거더 제작에 있어 상부플랜지부를 확폭시켜 동일 슬래브폭에 대하여 최소한의 거더 설치가 가능하여 경제적인 교량시공이 가능하며, 슬래브 시공에 있어 효율적인 두께 및 시공성이 매우 증대될 수 있을 뿐만 아니라, 교량 공사비 절감 및 공기단축에 매우 유리한 폐쇄형 박스단면을 가지는 U형거더 제작 및 그 설치방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 폐쇄형 박스단면을 가지는 U형거더의 내부중공을 설치하기 위하여 스티로폴과 같이 가공성이 뛰어나고, 가벼워 운반 및 시공이 간단하고, 경제적인 영구내부코어를 설치한 뒤, 이를 U형거더의 하부플랜지부, 측벽부 및 상부플랜지부와 일체로 설치되도록 하였으며,

상기 상부플랜지부를 양 측방으로 확폭시켜 U형거더와 U형거더의 상부플랜지부가 거의 맞닿도록 함으로서 슬래브용 하면거푸집 설치공종을 생략할 수 있도록 하였고,

완성된 U형거더를 교량하부구조물에 서로 확폭된 상부플랜지부가 맞닿도록 한뒤, 맞닿은 부위를 실링처리한 후 슬래브가 형성되도록 하였다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 기준으로 상세히 설명한다.

본 발명의 확폭플랜지부가 형성된 교량용 U형 거더 제작방법은

상면이 폐쇄되어 내부중공이 형성되도록 제작되며 확폭상부플랜지에 형성된 교량용 U형 콘크리트 박스거더 제작방법에 있어서,

외부거푸집 및 바닥판을 포함하는 거푸집시스템(100)을 설치하고, 바닥판 상부에 하부플랜지부 및 측벽부용 철근(240,250)을 배치하는 단계(s1);

내부중공(S)을 형성시키기 위하여 하부플랜지부 철근(240) 상부에 내부중공의 형상에 해당하는 스티로폴을 포함하는 영구내부코어(300)를 설치하는 단계(s2);

상기 영구내부코어(300)와 측벽부용 철근(250) 상부에 상부플랜지부 철근(260)을 설치하는 단계(s3); 및

하부플랜지부, 측벽부 및 상부플랜지부용 콘크리트(600)를 타설하는 단계(s4);를 포함하는 U형거더 제작방법에 의하여 제작완성된 U형거더(200)를

교량하부구조물에 설치한 뒤 상기 U형거더위에 슬래브(400)를 형성시키는 단계(s5);를 포함하여 구성된다.

상기 s1단계는 U형 거더를 제작하기 위한 거푸집 시스템(100)을 설치한후, U형 거더용 내력철근으로서 하부플랜지부 및 측벽부용 철근을 설치하는 단계라 할 수 있다.

즉, U형 거더를 제작하기 위해서 박스거더를 제작하기 위한 거푸집시스템(100)을 이용하게 되는데, 예컨대 기 설치된 하부플랜지부용 바닥판(110) 양 측방에 U형 거더 측벽부용 외부거푸집(120)이 설치되도록 할 수 있다.

도 2a는 상기 바닥판(110) 및 외부거푸집(120)의 일예를 도시한 것이며, 상기 바닥판 및 외부거푸집 내측에는 하부플랜지부용 철근(240) 및 측벽부용 철근(250)이 배치된다.

이때, 하부플랜지부 및 측벽부용 철근(240,250)은 별도의 제작장에서 철근망 형태로 제작되어 이동 설치될 수도 있고, 그대로 바닥판(110) 위에서 직접 설치할 수도 있다.

본 발명의 U형거더(200)는 도 3a 및 도 3b와 같이 크게 확폭 처리된 상부플랜지부(210), 측벽부(220) 및 하부플랜지부(230)를 포함하여 제작되는데, 상기 측벽부 (220)상부에 상부플랜지부(210)를 형성시키되 상기 상부플랜지부를 종래와 같이 거더의 운반 및 설치에 있어 도움을 주는 역할을 뛰어넘어 슬래브의 동바리 역할을 할 수 있도록 확장 돌출된 상부플랜지부로 제작되도록 한다.

이로서 확폭된 상부플랜지부(210)가 측벽부(220) 상부 양 측으로 돌출 연장되어 진 U형거더(200)의 단면은 상부플랜지부(210)가 하부플랜지부(230)의 폭보다 큰 단면구조로 제작되는데, 이러한 돌출연장에 의하여 본 발명의 U형거더는 병렬로 설치 시, 옆에 설치되는 확폭된 상부플랜지부끼리 서로 맞닿을 수 있게 되며, 상기 상부플랜지부(210)가 슬래브(400) 콘크리트 타설 시 U형거더(200)의 상부면과 일체화되어 추후 교통하중 등을 포함한 공용하중에 대하여 일체로 거동할 수 있게된다.

이에 결과적으로 슬래브(400)의 설계 두께를 구조적으로도 줄일 수 있게 되며, 슬래브 콘크리트 타설을 위한 거푸집 및 동바리 설치가 획기적으로 줄어들 수 있게 된다.

이때 상부플랜지부 폭(d1)과 하부플랜지부 폭(d2)의 비를 즉 몸통부의 상부플랜지부 폭 및 확폭플랜지부 폭을 포함한 상부폭과 몸통부의 하부플랜지부 폭인 하부폭과의 길이비를 1.5배 이상이 되도록 함으로서 자중을 고려한 최적의 단면구 조가 될 수 있도록 함이 바람직하다.

이로서 본 발명의 U형거더(200)는 상부플랜지가 확폭플랜지부로 제작됨에 따라 종래의 거더들 과는 역으로, 중립축 상부는 허용압축응력에 대하여 구조적으로 여유가 많은 반면, 편심효과에 의하여 오히려 중립축 하부에 허용인장응력에 대하여 취약할 우려가 있다.

이에 하부플랜지부 내부에는 미리 판재 또는 강봉형태의 강재(270)를 하부플랜지부 내부에 매립되도록 하거나, 하부플랜지부(230)에 있어서 중앙부(h2)가 양 단부(h1)보다 더 뚜껍게 형성되도록 함으로서, 전체적으로 거더의 형고를 낮추면서도 구조적으로 안전한 거더 단면 설계가 가능하도록 할 수 있다.

이에 상기 하부플랜지부 철근 설치시 상기 강재(270)가 미리 세팅될 수 있도록 할 수 있으며, 하부플랜지부에 있어서 중앙부가 양 단부보다 더 뚜껍게 형성되도록 하는 방법은 후술되는 영구내부코아(300)의 하부 형태를 변경시킴으로서 가능하게 된다.

또한 측벽부 철근의 경우에도 미도시 되었지만 U형 거더에 측벽부 내부에 PC 강선(280)이 쉬스관에 포물선 형태로 거더의 양 단부에 긴장 후 정착(정착 후 쉬스관 내부를 그라우팅 하게 된다.)되도록 하되, 더 두껍게 형성된 거더 중앙부에 상기 PC 강선이 위치될 수 있도록 하여 하부플랜지에 허용압축응력 범위내에서 최대한 압축응력이 도입되도록 배치하고, 중앙부 외측에서 단부 사이에는 PC강선이 포물선 배치함으로써 편심량을 조절하여 하부 플랜지에 과도한 압축응력이 작용하지 않도록 하게 된다.

특히 곡선교용 U형거더는 직선형태가 아닌 곡선형태의 거더를 제작할 수밖에 없는데 곡선형태의 거더를 제작하기 위해서는 거더 내부에 매립 등에 의하여 설치되는 PC 강선도 곡선형태로 설치되어야 한다. 이러한 PC 강선의 설치 및 긴장작업의 용이성을 위하여 본 발명에서는 포스트 텐션방식 즉, 쉬스관을 미리 곡선형태로 거더에 설치한뒤, PC 강선을 쉬스관에 매입시키고 추후 PC 강연선을 긴장 후 정착시키는 방식을 따르도록 한다.

상기 s2 단계는 본 발명의 핵심적인 공종으로서 폐쇄형 박스단면의 U형 거더(200)를 제작하기 위하여 종래의 내부거푸집 설치공종없이도 폐쇄형 박스단면을 가지는 U형거더 제작이 가능하도록 하는 단계이다.

이를 위해 본 발명에서는 U형거더의 내부중공(S)의 형상에 해당하는 스티로폴을 포함하는 영구내부코어(300)를 이용하게 되는데, 도 3에 상기 영구내부코어(300)의 실시예 들을 도시되어 있다.

즉 폐쇄형 박스단면의 U형 거더(200)를 제작하기 위한 내부중공(S)은 통상 사다리꼴 형태가 될 수도 있고, 사각단면 형태가 될 수도 있다.

이에 본 발명의 영구내부코어(300)도 사다리꼴 또는 사각 형태로 제작함으로서 내부중공(S) 형성이 가능하도록 하게 된다.

이러한 영구내부코아(300)는 내부중공(S)을 위해 내부코아 주위에 하부플랜지부 및 측벽부용 콘크리트가 타설, 양생된 이후에 다시 재사용을 위해 해체가 되는 것이 아니라 내부중공이 채워진 상태로 내부코아가 설치되도록 함으로서 영구적인 설치가 가능하다는 의미가 된다.

이러한 내부코아로서 스티로폴을 사용할 수 있는 바, 스티로폴은 가공, 운반, 설치가 용이하기 때문에 이용되는 것이므로, 달리 영구적으로 설치될 수 있는 것이라면 다른 재질의 내부코아도 이용될 수 있다.

이때 만약 보수, 보강 등을 위하여 내부코아를 철거할 상황이 생긴다면 내부코아를 철거할 수도 있으므로 본 발명의 영구내부코아는 콘크리트 타설과 양생기간 동안의 한시적인 기한동안의 영구적 의미를 가질 수 있다.

이러한 영구내부코아(300)는 바닥판(110) 상부면에 설치된 하부플랜지부 철근 (240)위 내부중공 형성 위치에 위치하도록 배치하게 되며, 각종 스페이서를 이용하여 위치를 세팅할 수 있다.

U형거더는 내부중공이 길이방향으로 연통되어 있는 것이 통상적이므로 이에 따라 영구내부코아(300)도 분절부 없이 일체로 제작하는 것이 바람직하지만, 제품 길이에 있어 제한이 있다면, 분절부가 밀실하게 마감처리 되도록 하여 세그먼트 형식으로 제작, 설치할 수 있으며,

또한 U형 거더의 내부중공에는 격벽이 설치될 수 있는 바, 이러한 격벽 설치를 위해 영구내부코아(300)의 형태를 얼마든지 변형시킬 수 있다.

이는 영구내부코아가 종래의 내부거푸집 역할을 하면서도 가공이 용이하여 얼마든지 격벽 등을 위한 형상변형이 가능하게 되며, 상술하였듯이 U형거더의 하부플랜지부의 두께를 조정하려고 하는 경우에도 스티로폴인 영구내부코아의 하부면의 높이를 조절함으로서 이를 가능하도록 할수 있게 된다.

상기 s3 단계는 도 2b와 같이 추가적으로 영구내부코어(300)와 측벽부용 철 근(250) 상부에 상부플랜지부 철근(260)을 설치하는 단계로서 본 발명의 U형 거더(200)는 상부플랜지부가 확폭되어 있으므로 상부플랜지부 철근도 이에 맞추어 그 크기를 고려하여 설치하게 되며, 역시 별도의 철근망제작장 등에서 운반, 설치등이 가능하다.

이때, 상부플랜지부 철근(260)과 영구내부코아(300)는 콘크리트 피복거리를 확보하기 위하여 어느 정도 이격공간이 형성되는데, 추후 콘크리트를 타설할 때 스티로폴인 영구내부코아가 콘크리트 타설, 충진에 의하여 부력에 의한 떠오름 현상이 발생할 수 있다. 이러한 떠오름 현상은 영구내부코아의 설치 위치변동을 가져오게 되므로 이를 방지할 필요가 있게 된다.

이에 이러한 부력에 의한 떠오름 현상을 방지하기 위해 영구내부코아(300)와 상부플랜지부 철근(260)이 접하는 사이에 철근 등을 가공하여 영구내부코아의 부력방지용 부력방지재(500)를 설치할 수 있다.

상기 부력방지재 설치예가 도 2b에 도시되어 있다. 즉, 영구내부코아(300) 상면에 하부가 접하도록 철근을 가공하여 전체적으로 ㄷ 자형으로 제작한뒤 이를 영구내부코아(300)에 부착될 수 있도록 하게된다.

상기 s4 단계는 도 2c 및 도 2d와 같이 하부플랜지부, 측벽부 및 상부플랜지부용 콘크리트(600)를 타설하는 단계이다.

즉 하부판(110) 위에 설치된, 하부플랜지부(240), 측벽부(250) 및 상부플랜지부(260) 철근 내측에 영구내부코아(300)가 위치고정된 상태에서 콘크리트(600)를 일체로 타설, 양생시킴으로서 1회의 콘크리트 타설이 가능하도록 할 수 있게 된다.

이로서 콘크리트 시공이음이 발생하지 않게된다는 장점이 있게 된다.

이로서 본 발명의 하부판(110)은 하부플랜지부 거푸집 역할을 하게되고,

외부거푸집(120)은 측벽부(220) 거푸집역할을 하게 되며,

영구내부코아(300)는 종래의 U형거더에 있어 내부거푸집의 역할을 하게된다.

콘크리트(600)를 처음 타설할때는 점차적으로 거푸집에 차오르기 때문에, 부력방지재(500)가 서서히 외부거푸집 내측 상부면을 횡단하여 설치된 수평빔(520)에 맞닿으면서, 부력방지재에 의하여 더 이상 영구내부코아(300)이 떠오르지 않도록 함으로서 최종 영구내부코아(300)의 위치가 세팅된 상태에서 U형거더 제작이 가능하게 된다.

다음으로는 측벽부(220)에 설치된 PC강선(280)을 긴장,정착시킴으로서 최종 U형거더의 제작을 완료할 수 있도록 한다.

상기 s5 단계는 도 2e와 같이 제작된 U형거더(200)를 교각 또는/ 및 교대 위에 병렬로 다수 설치하고, 그 위에 슬래브(600)를 설치하는 단계이다.

즉, s1 단계 내지 s4단계에 의하여 제작된 U형거더를 먼저, 기 설치된 교대, 교각 사이에 설치하고, 그 상부에 슬래브를 형성시키는 대, 본 발명의 U형거더(200)는 확폭된 상부플랜지부(210) 상면이 슬래브용 콘크리트의 거푸집 역할을 하게 되므로 슬래브 설치를 위한 거푸집 설치공종의 대부분을 생략할 수 있게 된다.

즉, 교각 등에 설치된 U형거더의 상부플랜지부가 맞닿은 부위를 실링처리하여 서로 완전연결될 수 있도록 한 뒤, 그 위에 슬래브용 철근을 배치하고, 슬래브용 콘크리트를 타설함으로서 최종 소요 두께의 슬래브를 설치할 수 있게 된다.

본 발명의 U형 거더는 일종의 내부거푸집 역할을 하는 영구내부코아 설치에 의하여 거푸집 설치공종이 상당량 줄어들 수 있어 매우 효율적인 U형거더 제작이 가능하게 되며, U형거더의 상부플랜지부가 확폭되어 있어 슬래브 설치에 있어 시공성이 매우 뛰어나게 되며, 효율적인 거더 단면구조에 의하여 동일 슬래브폭에 대하여 최소한의 거더 설치가 가능하여 경제적인 교량시공이 가능하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

Claims (5)

1. 상면이 폐쇄되어 내부중공이 형성되며 확폭상부플랜지에 형성된 교량용 U형 콘크리트 박스거더 제작방법에 있어서,

   외부거푸집 및 바닥판을 포함하는 거푸집시스템을 설치하고, 바닥판 상부에 하부플랜지부 및 측벽부용 철근을 배치하는 단계;

   내부중공을 형성시키기 위하여 하부플랜지부 철근 상부에 내부중공의 형상에 해당하는 스티로폴을 포함하는 영구내부코어를 설치하는 단계;

   상기 영구내부코어와 측벽부용 철근 상부에 상부플랜지부 철근을 설치하는 단계; 및

   하부플랜지부, 측벽부 및 상부플랜지부용 콘크리트를 타설하는 단계;를 포함하는 U형거더 제작방법에 의하여 제작완성된 U형거더를 교량하부구조물에 설치한 뒤 상기 U형거더위에 슬래브를 형성시키는 단계;를 포함하여 교량을 완성시키는 것을 특징으로 하는 확폭플랜지부가 형성된 교량용 U형 거더의 설치방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 영구내부코아가 타설된 콘크리트에 의한 부력의 영향에 저항하도록 철근을 포함한 부력방지재를 영구내부코아 상면에 더 설치하고, 상기 부력방지재가 외부거푸집 상측 내면에 설치된 횡빔과 맞닿으면서 영구내부코아의 위치가 세팅되는 것을 특징으로 하는 확폭플랜지부가 형성된 교량용 U형 거더의 설치방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 상부플랜지부 폭(d1)이 하부플랜지부 폭(d2)보다 1.5배 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 확폭플랜지부가 형성된 교량용 U형 거더의 설치방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 하부플랜지부의 두께는 거더의 전장에 걸쳐 서로 높이를 달리하여 형성되거나, 강판 또는 강봉을 포함하는 강재를 하부플랜지부 내부에 길이방향으로 더 매립시키는 것을 특징으로 하는 확폭플랜지부가 형성된 교량용 U형 거더의 설치방법.
5. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제작완성된 U형거더의 설치는 U형 거더의 상부플랜지부가 서로 맞닿도록 교량하부구조물인 교각, 교대에 설치하는 단계;

   상기 상부플랜지부 이격공간을 실링처리하는 단계; 및

   상기 상부플랜지부 상부에 슬래브를 형성시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 확폭플랜지부가 형성된 교량용 U형 거더의 설치방법.

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