KR100719907B1 - 콘크리트 합성형 섬유강화플라스틱 바닥판의 신축이음구조 - Google Patents

콘크리트 합성형 섬유강화플라스틱 바닥판의 신축이음구조 Download PDF

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김병석
조근희
조정래
김성태
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한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명은, 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastics/FRP)으로 제조되며 상부판(111), 하부판(112), 및 상기 상부판(111)과 하부판(112) 사이에 형성되어 있는 격벽(113)에 의하여 형성된 공동부(114)가 종방향으로 배열되어 있는 단면형상을 가지는 FRP 하부골조(11)와, 상기 FRP 하부골조(11)의 상부에 일체로 형성되어 있는 콘크리트 슬래브(12)로 구성된 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음구조에 대한 것으로서, 합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음부에서는 콘크리트 슬래브(12)가 형성되어 있지 않고 FRP 하부골조(11)의 상부판(111)의 상면이 노출되어 있으며; 상부에 콘크리트 슬래브(12)가 형성되어 있지 아니한 상기 FRP 하부골조(11)의 단부에는, 수직판(21)과 수평판(22)으로 이루어진 신축이음부재(20)가 일체로 결합되어 설치되고; 이웃하는 합성형 FRP 바닥판 방향으로의 수직판(21) 측면에는, 신축이음부 사이로 유입되는 오물이나 오수를 받기 위한 오물받이부재(31)가 설치되며; 신축이음부의 상기 FRP 하부골조(11) 상부에서 상기 수직판(21)의 배면 공간에 콘크리트(30)가 타설되는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 합성형 FRP 바닥판에 적합한 신축이음구조를 용이하게 시공할 수 있게 되어 합성형 FRP 바닥판을 다경간 교량의 바닥판으로서 활용할 수 있는 기회가 더욱 증가하게 되는 효과가 발휘되며, 축이음부재를 고정시키기 위한 조치를 취할 필요가 없으며, 따라서 신축이음부재를 설치할 때의 작업성이 향상되는 효과가 발휘된다.
섬유강화플라스틱, 바닥판, 신축이음, 교량

Description

콘크리트 합성형 섬유강화플라스틱 바닥판의 신축이음구조{Expansion Joint Structure of Concrete Composite FRP Deck}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 콘크리트 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A방향에서의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 신축이음구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예로서 분리형 신축이음부재를 이용한 신축이음구조를 보여주는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...콘크리트 합성형 FRP 바닥판 11...FRP 하부골조
12...콘크리트 슬래브 20...신축이음부재
30...콘크리트
본 발명은 콘크리트 합성형 섬유강화플라스틱 바닥판의 신축이음구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상부는 콘크리트로 구성되어 있으며 하부는 다수개의 중공이 형성되어 있는 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastics/명세서 전체적으로 "FRP"라고 약칭함) 바닥판의 신축이음구조에 관한 것이다.
콘크리트로 이루어진 종래의 교량 바닥판 등의 구조물을 대체할 수 있는 수단으로서, 하부골조는 FRP로 이루어지고 상부는 현장 타설 콘크리트에 의하여 형성된 콘크리트 슬래브로 이루어져 있어 FRP의 하부골조와 상부의 콘크리트 슬래브가 일체로 합성되어 있는 구조를 가지는 복합형 바닥판이 특허 제568903호를 통하여 알려져 있다. 이러한 복합형 바닥판은 FRP의 하부골조를 교량 거더에 거치한 후, 현장에서 그 상부에 콘크리트를 타설하여 제작할 수 있다.
또한 이러한 현장 타설 콘크리트에 의하여 상부의 콘크리트 슬래브를 형성하는 방법 이외에도 공장에서 FRP 하부골조 위에 콘크리트를 타설하여 상부의 콘크리트 슬래브를 형성하는 프리캐스트 방식을 이용하여 이러한 복합형 바닥판을 제작하는 방법도 고려할 수 있다. 즉, 공장에서 FRP 하부골조의 상부에 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 일체로 형성하여 프리캐스트 FRP-콘크리트 합성 바닥판(명세서 전체에서 "합성형 FRP 바닥판"이라고 약칭을 함)을 제작하는 것이다.
교량에 있어서, 이웃하는 양측 바닥판 사이에는 신축작용을 하는 신축이음이 존재하게 된다. 따라서 위와 같은 합성형 FRP 바닥판을 이용하여 교량을 시공하는 경우에도 반드시 신축이음에 대한 고려가 필요하다. 그런데 일반적으로 합성형 FRP 바닥판에서 상부의 콘크리트 슬래브는 통상의 콘크리트 바닥판의 두께보다 얇기 때문에, 통상의 콘크리트 바닥판처럼 콘크리트 슬래브 일부만을 블록 아웃하여 신축이음을 시공하는 것이 극히 어렵다. 따라서 합성형 FRP 바닥판을 교량의 바닥판으로 사용하기 위해서는 합성형 FRP 바닥판에 적합한 신축이음구조를 개발하는 것이 매우 중요하고도 시급한 당면 과제이다.
본 발명은, 위에서 설명한 것처럼 FRP 하부골조의 상부에 콘크리트 슬래브가 일체로 형성된 합성형 FRP 바닥판을 활용함에 있어서 반드시 해결해야만 하는 과제인 합성형 FRP 바닥판에 적합한 신축이음구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 섬유강화플라스틱(FRP)으로 제조되며 상부판, 하부판, 및 상기 상부판과 하부판 사이에 형성되어 있는 격벽에 의하여 형성된 공동부가 종방향으로 배열되어 있는 단면형상을 가지는 FRP 하부골조와, 상기 FRP 하부골조의 상부에 일체로 형성되어 있는 콘크리트 슬래브로 구성된 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조로서, 상기 합성형 FRP 바닥판의 신축이음부에서는 콘크리트 슬래브가 형성되어 있지 않고 FRP 하부골조의 상부판의 상면이 노출되어 있으며; 상부에 콘크리트 슬래브가 형성되어 있지 아니한 상기 FRP 하부골조의 단부에는, 수직판과 수평판으로 이루어진 신축이음부재가 일체로 결합되어 설치되고; 이웃하는 합성형 FRP 바닥판 방향으로의 수직판 측면에는, 신축이음부 사이로 유입되는 오물이나 오수를 받기 위한 오물받이부재가 설치되며; 신축이음부의 상기 FRP 하부골조 상부에서 상기 수직판의 배면 공간에 콘크리트가 타설되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조가 제공된다.
또한 본 발명에서는, 상기한 구조에 더하여, 관통봉이 FRP 하부골조와 상기 수평판을 관통하여 설치되며; 상기 관통봉의 단부는 콘크리트 내에 매립되도록 상기 수평판 위로 돌출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조가 제공된다.
또한 본 발명에서는 상기한 구조에 더하여, 신축이음부재는, FRP 하부골조가 서로 맞닿는 면에 접착제가 도포되어 상기 FRP 하부골조의 단부에 일체로 결합 설치되고; 상기 신축이음부재의 수직판 배면에는 콘크리트에 매립되는 스터드부재가 일체로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조가 제공된다.
위와 같은 본 발명에서, 상기 신축이음부재는, 제1수직판과 제1수평판으로 이루어진 "ㄱ"자형 제1부재와, 제2수직판과 제2수평판으로 이루어진 "ㄴ"자형 제2부재로 분할된 형태로 제작되어, 상기 제1부재와 제2부재는 제1수평판과 제2수평판이 서로 마주접하여 하나의 수평판을 이루고 상기 제1수직판과 제2수직판에 의하여 하나의 수직판을 이루게 되며; 관통봉이 FRP 하부골조와 제1수평판과 제2수평판을 모두 관통함으로써 FRP 하부골조와 제1부재, 그리고 제2부재가 모두 일체로 구성될 수 있다.
아래에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조에 대하여 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 화살표 방향에서의 단면도로서, 신축이음부에도 콘크리트가 타설되고 콘크리트 슬래브 상부에 포장이 완료된 상태의 단면도가 도시되어 있다. 도 1에서는 편의상 신축이음부에 콘크리트 슬래브가 없는 상태로 도시하였다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 있어서 합성형 FRP 바닥판(1)은, FRP로 제작된 하부골조 즉, FRP 하부골조(11)와, 상기 FRP 하부골조(11)의 상부에 일체로 형성되어 있는 콘크리트 슬래브(12)로 구성되어 있다. 상기 FRP 하부골조(11)는 상부판(111)과 하부판(112), 그리고 상기 상부판(111) 및 하부판(112) 사이에 형성되어 있는 격벽(113)에 의하여 형성된 공동부(114)가 종방향으로 배열되어 있는 단면형상을 가진다.
본 발명에 있어서 콘크리트 슬래브(12)는, FRP 하부골조(11)를 현장으로 이송한 후 그 현장에서 타설되어 FRP 하부골조(11)에 합성되는 현장 타설 콘크리트 슬래브가 될 수도 있고, 미리 공장에서 타설되어 FRP 하부골조(11)에 합성된 상태로 현장으로 이송되는 프리캐스트 콘크리트 슬래브가 될 수도 있다.
콘크리트 슬래브(12)를 현장에서 또는 공장에서 제작할 때, 합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음부만을 제외시키고 콘크리트 슬래브(12)를 제작함으로써, 도면에 도시된 것처럼 신축이음부에서는 콘크리트 슬래브(12) 없이 FRP 하부골조(11)의 상부판(111)의 상면이 노출된 상태를 이루도록 한다. 경우에 따라서는 이미 제작된 콘크리트 슬래브(12)를 절단하여 제거함으로써 위와 같이 신축이음부에서 FRP 하부골조(11)의 상부판(111) 상면이 노출되도록 할 수도 있다.
이와 같이 상기 콘크리트 슬래브(12) 없이 상부판(111)의 상면이 노출된 신축이음부에는 신축이음부재(20)가 일체로 설치된다. 도면에 도시된 것처럼, 상기 신축이음부재(20)는 상기 합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음부 즉, 단부 측면에 수직하게 설치되는 수직판(21)과, 상기 신축이음부에서 상면이 노출된 상부판(111) 위에 설치되는 수평판(22)으로 구성되어 있다. 상기 수직판(21)의 하부는 합성형 FRP 바닥판(1) 단부의 격벽(113)에 접하도록 연장되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 실시예에서, 상기 신축이음부재(20)가 합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음부에 견고하게 일체로 결합되도록 하기 위하여, 관통봉(23)이 FRP 하부골조(11)와 상기 수평판(22)을 관통하여 설치된다. 상기 관통봉(23)이 수평판(22)의 상면으로 길게 돌출되면, 추후 신축이음부에 타설되는 콘크리트(30) 내에 상기 돌출된 부분이 매립되어 FRP 하부골조(11)와 신축이음부재(20)와 콘크리트(30)간의 구조적인 일체성을 더욱 증가시키게 되는 효과가 발휘된다. 특히, 이와 같이 관통봉(23)을 길게 돌출시키는 경우, 신축이음부재(20)와 콘크리트(30)의 결합을 위하여 상기 수직판(21)의 배면에 설치되는 스터드부재(24)를 생략할 수도 있게 되어 신축이음부재(20)의 제작을 더욱 간소화할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 3에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 신축이음구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있는데, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 관통봉(23)의 개수는 복수개로 할 수 있으며, 관통봉(23)의 단부에는 콘크리트(30)의 더욱 견고한 결합을 위하여 정착돌기(23a)가 형성되거나 또는, 절곡되거나 또는 이웃한 관통봉(23)과 연결되는 등의 다양한 형태의 정착구조가 형성될 수 있다.
그러나 본 발명에서 상기 신축이음부재(20)를 상기 합성형 FRP 바닥판(1)의 단부(신축이음부) 측면에서 FRP 하부골조(11)에 일체로 결합하는 구성은 위에서 예시한 것에 한정되지 아니한다. 예를 들어 신축이음부재(20)와 FRP 하부골조(11)가 서로 맞닿는 면에 에폭시 등과 같은 접착제를 도포하여 신축이음부재(20)를 고정 설치하거나 또는 수평판(22)과 FRP 하부골조(11)의 상부판(111)만을 리벳 등과 같은 통상의 체결수단을 이용하여 결합하는 등과 같이 다양한 구성을 통하여 상기 신축이음부재(20)를 상기 합성형 FRP 바닥판(1)의 단부(신축이음부) 측면에서 FRP 하부골조(11)에 일체로 결합할 수 있다.
이웃하는 합성형 FRP 바닥판(1) 방향으로의 수직판(21) 측면에는, 신축이음부 사이로 유입되는 오물이나 오수를 받기 위한 오물받이부재(31)가 설치된다. 상기 오물받이부재(31)를 수직판(21)의 측면에 결합하는 방법은 다양한 공지의 기술을 이용한다.
이와 같이, 본 발명에서는 합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음부에서, 상부에 콘크리트 슬래브(12)가 형성되어 있지 아니한 FRP 하부골조(11)의 단부에, 수직 판(21)과 수평판(22)으로 이루어진 신축이음부재(20)를 일체로 설치하고, 이웃하는 합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음부재(20)와의 사이에 오물받이부재(31)를 설치한 후, 상기 신축이음부의 FRP 하부골조(11) 상부에 콘크리트(30)를 타설하여, 비워져 있던 상기 FRP 하부골조(11) 위에 콘크리트 슬래브를 형성한다. 후속하여 콘크리트 슬래브 위에 포장재료(40)를 포설하게 된다.
도 4에는 본 발명의 또다른 실시예로서 분리형 신축이음부재를 이용한 신축이음구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 실시예에서 신축이음부재(20)는, 제1수직판(21a)과 제1수평판(22a)으로 이루어진 "ㄱ"자형 제1부재(20a)와, 제2수직판(21b)과 제2수평판(22b)으로 이루어진 "ㄴ"자형 제2부재(20b)로 분할된 형태로 제작된다. 상기 제1부재(20a)와 제2부재(20b)는 제1수평판(22a)과 제2수평판(22b)이 서로 마주접하여 수평판을 이루고 상기 제1수직판(21a)과 제2수직판(21b)에 의하여 하나의 수직판을 이루게 된다. 이와 같이 신축이음부재(20)를 분할된 형태로 구성하게 되면, 합성형 FRP 바닥판(1)을 이송할 때 혹시라도 발생할 수 있는 신축이음부재(20)의 손상 또는 FRP 하부골조(11)와의 분리를 미연에 방지할 수 있게 된다. 즉, 이와 같이 분할된 신축이음부재(20)의 경우는, 우선 제1부재(20a)를 FRP 하부골조(11)에 결합해놓은 상태에서, FRP 하부골조(11)를 현장에 설치한 후, 신축이음부를 시공하기 직전에 제2부재(20b)를 제1부재(20a)에 결합하면 된다. 따라서 합성형 FRP 바닥판(1)을 이송할 때 FRP 하부골조(11) 위로 돌출되는 신축이음부재(20) 부분이 손상되거나 또는 그 부분의 타격에 의하여 신축이음부재(20)가 FRP 하부골조(11)로부터 분리될 위험을 사전에 제거할 수 있게 된다.
상기 제1부재(20a)를 FRP 하부골조(11)에 결합하는 것은 임시적인 결합으로도 충분한데, 예를 들어 볼트 등의 체결 수단을 통하여 제1부재(20a)를 FRP 하부골조(11)에 임시로 결합해놓고, 현장에 이송한 후, 상기 볼트 등의 체결 수단을 해제하고 제2부재(20b)를 제1부재(20a) 위에 올려놓은 상태에서, 도면에 도시된 것처럼, 관통봉(23)을 FRP 하부골조(11)와 제1수평판(20a)과 제2수평판(20b)을 모두 관통하도록 함으로써 FRP 하부골조(11)와 제1부재(20a), 그리고 제2부재(20b)가 모두 일체가 되도록 할 수 있다. 위 실시예의 기타 다른 구성은 앞서 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면, FRP 하부골조의 상부에 프리캐스트 콘크리트 슬래브가 일체로 형성된 합성형 FRP 바닥판에 적합한 신축이음구조를 용이하게 시공할 수 있게 된다. 따라서 합성형 FRP 바닥판을 다경간 교량의 바닥판으로서 활용할 수 있는 기회가 더욱 증가하게 되는 효과가 발휘된다.
또한, 일반적으로 신축이음부재를 설치함에 있어서, 신신축이음부재의 후방으로 콘크리트를 타설할 때, 본 발명에서는 신축이음부재를 미리 FRP 하부골조에 고정시킨 상태에서 콘크리트를 타설하기 때문에, 별도로 신축이음부재를 고정시키기 위한 조치를 취할 필요가 없으며, 따라서 신축이음부재를 설치할 때의 작업성이 향상되는 효과가 발휘된다.

Claims (4)

  1. 섬유강화플라스틱(FRP)으로 제조되며 상부판(111), 하부판(112), 및 상기 상부판(111)과 하부판(112) 사이에 형성되어 있는 격벽(113)에 의하여 형성된 공동부(114)가 종방향으로 배열되어 있는 단면형상을 가지는 FRP 하부골조(11)와, 상기 FRP 하부골조(11)의 상부에 일체로 형성되어 있는 콘크리트 슬래브(12)로 구성된 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음구조로서,
    합성형 FRP 바닥판(1)의 신축이음부에서는 콘크리트 슬래브(12)가 형성되어 있지 않고 FRP 하부골조(11)의 상부판(111)의 상면이 노출되어 있으며;
    상부에 콘크리트 슬래브(12)가 형성되어 있지 아니한 상기 FRP 하부골조(11)의 단부에는, 수직판(21)과 수평판(22)으로 이루어진 신축이음부재(20)가 일체로 결합되어 설치되고;
    이웃하는 합성형 FRP 바닥판 방향으로의 수직판(21) 측면에는, 신축이음부 사이로 유입되는 오물이나 오수를 받기 위한 오물받이부재(31)가 설치되며;
    신축이음부의 상기 FRP 하부골조(11) 상부에서 상기 수직판(21)의 배면 공간에 콘크리트(30)가 타설되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조.
  2. 제1항에 있어서,
    관통봉(23)이 FRP 하부골조(11)와 상기 수평판(22)을 관통하여 설치되며;
    상기 관통봉(23)의 단부는 콘크리트(30) 내에 매립되도록 상기 수평판(22) 위로 돌출되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조.
  3. 제1항에 있어서,
    신축이음부재(20)는, FRP 하부골조(11)가 서로 맞닿는 면에 접착제가 도포되어 상기 FRP 하부골조(11)의 단부에 일체로 결합 설치되고;
    상기 신축이음부재(20)의 수직판(21) 배면에는 콘크리트(30)에 매립되는 스터드부재(24)가 일체로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신축이음부재(20)는, 제1수직판(21a)과 제1수평판(22a)으로 이루어진 "ㄱ"자형 제1부재(20a)와, 제2수직판(21b)과 제2수평판(22b)으로 이루어진 "ㄴ"자형 제2부재(20b)로 분할된 형태로 제작되어, 상기 제1부재(20a)와 제2부재(20b)는 제1수평판(22a)과 제2수평판(22b)이 서로 마주접하여 수평판을 이루고 상기 제1수직판(21a)과 제2수직판(21b)에 의하여 하나의 수직판을 이루게 되며;
    관통봉(23)이 FRP 하부골조(11)와 제1수평판(20a)과 제2수평판(20b)을 모두 관통함으로써 FRP 하부골조(11)와 제1부재(20a), 그리고 제2부재(20b)가 모두 일체로 되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬래브 합성형 FRP 바닥판의 신축이음구조.
KR1020060066373A 2006-07-14 2006-07-14 콘크리트 합성형 섬유강화플라스틱 바닥판의 신축이음구조 KR100719907B1 (ko)

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