KR100696298B1 - 일체식교대 교량에 있어 교대와 에이치말뚝의 접합부구조및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신축이음과 교량받침을 제거하고 상부구조와 교대를 일체로 시공한 일체식교대 교량의 교대와 상부구조로부터 전달되는 하중을 교대를 통하여 지지지반으로 전달하는 H말뚝의 접합부구조에 있어서, 상기 교대에 매입되는 상기 H말뚝의 두부측 양측 플랜지의 양 단부에는 상기 플랜지와 수직하게 지압판이 용접되어 있는 것을 특징으로 하며, 이때 지압판에는 다수개의 구멍을 뚫거나 지압판의 양측을 소정 간격으로 절개하여 다수개의 일측 개방 구멍을 형성시키는 것이 바람직하다.

일체식교대 교량, 교대, H말뚝, 접합부, 지압판

Description

일체식교대 교량에 있어 교대와 에이치말뚝의 접합부구조 및 그 시공방법{Connection detail and its construction method between abutment and H-pile in integral abutment bridge}

도 1은 본 발명에 따른 교대와 H말뚝의 접합부구조를 보인 단면사시도.

도 2는 본 발명에 따른 접합부구조에 적용되는 H말뚝 두부구조의 변형예를 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 접합부구조에 적용되는 H말뚝 두부구조의 다른 변형예를 보인 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 접합부구조에 적용되는 H말뚝 두부구조의 또 다른 변형예를 보인 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 접합부구조에 적용되는 H말뚝 두부에 후프철근을 배근한 상태를 도시한 사시도.

도 6은 지압판이 부착되지 않은 경우와 지압판이 부착된 경우의 응력분포도.

도 7은 종래 무조인트교량에 있어서 교대와 H말뚝의 접합부구조를 보인 단면사시도.

도 8은 종래 접합부구조에 적용되는 H말뚝의 두부구조를 보인 단면도.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >>

10 : H말뚝 12, 12' : H말뚝의 플랜지

14 : H말뚝의 웨브 20 : 지압판

22 : 구멍 24 : 일측 개방 구멍

30 : 교대 32 : 캡핑 콘크리트(capping concrete)

34 : 교대 벽체 36 : 교량 바닥판

40 : H형강 거더(주형) 50 : 후프 철근

본 발명은 일체식교대 교량의 교대와 H말뚝의 접합부구조 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일체식교대 교량이란 신축이음과 교량받침을 제거하고 상부구조와 교대를 일체로 시공한 무조인트교량의 한 종류를 말한다. 이와 같은 일체식교대 교량은 상부구조에서 발생하는 온도에 의한 신축변위를 교대 기초부에 일렬로 시공된 말뚝의 유연성을 통하여 흡수하는 구조이므로 교대와 말뚝의 접합부는 구조적 안정성이 확보되어야 한다.

도 7은 종래 무조인트교량에 있어 교대와 H말뚝의 접합부를 도시한 단면도이고, 도 8은 종래 접합부구조에 적용되는 H말뚝의 두부구조를 보인 단면도로서, 교대(30)와 H말뚝(10)의 접합부구조는, H말뚝(10)의 두부측에 후프철근(50)을 배근한 후 캡핑 콘크리트(32, capping concrete)를 타설하여 연결시킨 구조이다. 도로교시 방서에서는, 캡핑 콘크리트(32)에 매입되는 H말뚝(10)의 깊이가 H말뚝(10) 춤(단면 최대 치수)의 1배 이상으로 할 것을 요구하고 있다.

그러나 캡핑 콘크리트(32)에 매입되는 H말뚝(10)의 두부측 양측 플랜지(12, 12') 단부에 접하는 캡핑 콘크리트(32)에는 주위 온도변화로 인한 상부구조의 신축에 의해 발생하는 교대변위, 교대변위에 의해 발생하는 교대 배면의 수동토압 및 H말뚝에 작용하는 수평력 또는 휨모멘트에 의해 국부지압응력이 매우 크게 증가하게 되고, 이는 일차로 캡핑 콘크리트(32)와 H말뚝(10) 간의 부착파괴를 일으키고, 궁국적으로 H말뚝(10)의 플랜지면을 따라 캡핑 콘크리트(32)를 할렬파괴(splitting failure)시킬 뿐만 아니라 H말뚝(10)의 플랜지면을 따라 캡핑 콘크리트(32)의 외면 측단까지 전단파괴시킬 수 있다.

본 발명은 상기한 일체식교대 교량의 교대와 H말뚝의 접합부구조의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, H말뚝의 플랜지 단부에 작용하는 국부지압응력을 감소시켜(즉, 웨브와 동일한 응력분포를 나타내도록 하여) H말뚝의 플랜지면을 따라 발생할 수 있는 캡핑 콘크리트의 할렬파괴 및 전단파괴를 방지할 수 있는 일체식교대 교량의 교대와 H말뚝의 접합부구조 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은 캡핑 콘크리트와 H말뚝이 일체적으로 거동하도록 H말뚝에 설치되는 전단연결재를 추가로 설치할 필요가 없이 캡핑 콘크리트와 H말뚝이 일체적으로 거동할 수 있도록 하는 교대와 H말뚝의 접합부구조 및 그 시공방법 을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 교대와 H말뚝의 접합부구조를 보인 단면사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 접합부구조는, 교대축 방향으로 지반에 일렬로 매입되어 있으며 그 두부측 양측 플랜지(12, 12')의 양 단부에 지압판(20)이 플랜지(12, 12')에 수직하게 용접되어 있는 H말뚝(10)이 소정 깊이 이상으로 매입되도록 캡핑 콘크리트(32)를 타설하여 교대(30)와 H말뚝(10)을 일체화시킨 구조이다.

H말뚝(10)은 강축방향과 약축방향을 갖는데 온도신축에 따른 교대(30)와 말뚝(10)의 일체성을 확보하면서도 변위각을 효율적으로 구현하기 위해, H말뚝(10)은 약축방향이 교축직각방향과 일치하도록 배열된다.

그리고 캡핑 콘크리트(32)에 매입되는 H말뚝(10)의 두부측 양측 플랜지(12, 12')의 양 단부에는 지압판(20)이 플랜지(12, 12')에 수직하게 용접되어 있다. 여기서, 지압판(20)은 사각형인 것으로 예시되었으나, 이에 한정되지 않으며 삼각형이나 원형 등으로도 가능하다.

한편, 지압판(20)은 도 2에 도시된 바와 같이, 지압판(20)이 매입되는 캡핑 콘크리트(32)의 연속성을 확보하고 쐐기작용으로 캡핑 콘크리트(32)와 H말뚝(10)의 접합면에서 발생하는 활동을 더욱 효과적으로 방지하기 위해 다수개의 구멍(22)을 더 뚫는 것이 바람직하다. 이 구멍(22)은 또한 도 5에 도시된 바와 같이 H말뚝(10)의 두부측에 배근되는 후프철근(50)의 배근작업을 보다 용이하게 할 수 있다. 구멍(22)의 형상은 예시된 원형으로 한정되지 않으며, 시공조건을 고려하여 다양한 형상으로 뚫을 수 있다.

또한, 지압판(20)은 도 3에 도시된 바와 같이, 지압판(20)의 양측을 소정의 간격으로 절개하여 다수개의 일측이 개방된 구멍(24)이 형성되도록 할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 구멍(22, 일측이 개방된 구멍(24)과 대비할 때 폐합된 구멍)과 일측이 개방된 구멍(24)을 조합하여, 일측에는 폐합된 구멍(22)을 타측에는 일측이 개방된 구멍(24)으로 할 수 있다.

상기한 구성을 갖는 지압판(20)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 수평력에 대한 H말뚝(10)의 양측 플랜지(12, 12') 단부에 작용하는 국부지압응력을 감소시키게 되고(즉, 양측 플랜지(12, 12') 단부와 웨브(14)에 동일한 응력분포를 나타내도록 하고) 따라서 H말뚝(10)의 플랜지면을 따라 발생하는 캡핑 콘크리트(32)의 할렬파괴 및 전단파괴를 방지하게 된다.

다시 말해, H말뚝(10)이 매입되어 있는 캡핑 콘크리트(32)는 H말뚝(10)의 양측 플랜지(12, 12') 및 웨브(14)에 의해 구속되는데 H말뚝(10)에 수평력이 작용할 경우 플랜지(12, 12')의 단부에 접하는 콘크리트에 큰 응력집중이 발생하게 된다. 그러나 본 발명과 같이 플랜지(12, 12')의 단부에 플랜지(12, 12')면과 수직하게 지압판(20)을 설치하게 되면 응력집중이 완화되므로 H말뚝(10)에 수평 투영된 캡핑 콘크리트(32)에 지압응력을 균등하게 분포시킬 수 있다.

또한, 지압판(20)은 연직방향 하중이나 휨모멘트에 대해 H말뚝(10)과 캡핑 콘크리트(32)간의 부착력 및 기계적 마찰력을 증가시켜 H말뚝(10)과 캡핑 콘크리트(32)의 접합면에서 일어나는 활동(slip)을 감소시킨다. 따라서 지압판(20)이 설치된 H말뚝(10)과 캡핑 콘크리트(32)의 접합면에 발생하는 수평 또는 수직방향의 전단성능이 향상되어 전단연결재를 별도로 설치할 필요가 없게 된다.

접합부의 시공방법을 살펴보면, 먼저 일렬로 다수개의 H말뚝(10)을 지반에 항타 또는 선보링 작업 후 매설하고 그 두부측 양측 플랜지(12, 12')의 양 단부에 지압판(20)을 플랜지면과 수직하게 용접한 후, H말뚝(10)의 두부측에 후프철근(50)을 배근하고, 캡핑 콘크리트(32)를 타설함으로써 교대와 H말뚝을 일체로 연결하게 된다. 여기서, 지압판(20)은 H말뚝(10) 제작시에 공장에서 용접된 후 현장으로 반입될 수도 있다.

한편, 다수개의 구멍(22)이 뚫인 지압판(20)이나 측면에 일측이 개방된 구멍(24)이 형성된 지압판(20) 또는 구멍(22)과 일측이 개방된 구멍(24)을 조합한 지압판(20)이 사용될 경우, 구멍을 이용하여 후프철근(50)을 배근할 수 있으므로 배근작업을 쉽게 할 수 있다. 그리고 이 후프철근(50)의 장부작용으로 접합부의 결합도를 더욱 향상시킬 수 있다.

그 후 강재 거더(40)를 캡핑 콘크리트(32) 상부에 거치하고 교량 바닥판 콘크리트(36)를 중앙에서 측경간으로 타설하면서 최종적으로 교대 벽체 콘크리트(34)를 타설하여 강재 거더(40)와 교대(30)를 일체화시킴으로써 교량의 교대 및 바닥판 콘크리트의 공사가 완료된다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 수평력에 의해 H말뚝의 플랜지 단부에 발생하는 국부지압응력을 감소시킴으로서 캡핑 콘크리트의 할렬파괴 및 전단파괴를 방지할 수 있다.

또한, 캡핑 콘크리트와 H말뚝이 일체적으로 거동하도록 H말뚝에 설치되는 전단연결재를 별도로 설치할 필요 없이 캡핑 콘크리트와 H말뚝이 일체적으로 거동할 수 있도록 한다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 어떠한 수정이나 변형도 포함할 것이다.

Claims (6)

1. 신축이음과 교량받침을 제거하고 상부구조와 교대를 일체로 시공한 일체식교대 교량의 교대(30)와 상부구조로부터 전달되는 하중을 지반으로 전달하는 H말뚝(10)의 접합부구조에 있어서,

   상기 교대(30)에 매입되는 상기 H말뚝(10)의 두부측 양측 플랜지(12, 12')의 양 단부에는 상기 플랜지(12, 12')에 수직하게 지압판(20)이 용접되어 있으며,

   이때, 상기 지압판(20)에는 다수개의 구멍(22)이 뚫려 있거나, 양측에 일측이 개방된 구멍(24)이 뚫려 있거나, 또는 다수개의 구멍(22)과 일측이 개방된 구멍(24)이 조합되어 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 일체식교대 교량의 교대와 H말뚝의 접합부구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 신축이음과 교량받침을 제거하고 상부구조와 교대를 일체로 시공한 일체식교대 교량의 교대와 상부구조로부터 전달되는 하중을 지반으로 전달하는 H말뚝의 접합부 시공방법에 있어서,

   다수개의 H말뚝(10)을 지반에 일렬로 설치하는 단계와;

   상기 H말뚝(10)의 두부측 양측 플랜지(12, 12')의 양 단부에 지압판(20)을 상기 플랜지(12, 12')에 수직하게 용접하는 단계와;

   상기 지압판(20)이 용접된 H말뚝(10)의 두부측에 후핑 철근(50)을 배근하는 단계와;

   상기 H말뚝(10)의 두부측이 소정의 깊이로 매입되도록 캡핑 콘크리트(32)를 타설하는 단계;를 포함하며,

   상기 지압판(20)에는 다수개의 구멍(22)이 뚫려 있거나, 양측에 일측이 개방된 구멍(24)이 뚫려 있거나, 또는 다수개의 구멍(22)과 일측이 개방된 구멍(24)이 조합되어 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 일체식교대 교량의 교대와 H말뚝의 접합부 시공방법.
6. 삭제

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