KR100978882B1 - 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 및 이를이용한 교량시공방법 - Google Patents

캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 및 이를이용한 교량시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주 철근의 구조적인 연결이 가능하고, 슬래브용 배력철근의 배근작업을 방해하지 않을 수 있도록 탑 바가 없는 순수한 전단연결재만이 콘크리트 패널 상부 면으로부터 돌출되도록 형성시킨 교량용 프리캐스트 데크플레이트에 관한 것이다.
본 발명은 특히 최 외곽측 교량용 주형에 설치되는 경우라도 전도되지 않고 안정적으로 설치될 수 있는 캔틸레버부에 설치되는 합성 슬래브용 프리캐스트 데크플레이트에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 데크플레이트를 이용할 경우 슬래브 시공을 위한 거푸집, 까치발 등과 같은 가설자재를 사용하지 않을 수 있어 시공성 및 작업성이 매우 증진될 뿐만 아니라, 가설자재(보조지지대, 까지발) 설치, 해체로 인한 안전사고 위험성을 크게 줄일 수 있어 효율적이고 경제적인 교량시공이 가능하게 된다.
Figure R1020070115505
데크플레이트, 캔틸레버부, 가설재

Description

캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 및 이를 이용한 교량시공방법{CANTILEVER PRECAST DECKPLATE FOR COMPOSITE SLAB AND BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로 주형(Girder) 상부면에 영구거푸집으로서 프리캐스트 데크플레이트(Precast Deckplate)를 설치한 후, 상기 프리캐스트 데크플레이트에 슬래브콘크리트를 합성시켜 교량 슬래브(Slab)를 설치할 수 있도록 한 것으로서,
특히 최 외곽측 주형에 설치되는 캔틸레버부에 용이하게 설치될 수 있도록 제작된 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 및 이를 이용한 교량시공방법에 관한 것이다.
교량의 콘크리트 슬래브 및 교각 등 콘크리트 구조물을 시공할 때, 발생할 수 있는 여러 가지 문제 중 하나가 콘크리트 타설을 위한 거푸집의 설치 및 해체에 따른 공기의 증가 및 안전사고의 발생이다.
예컨대, 미리 주형(21,22)을 시공한 상태에서 교량용 슬래브(Slab)를 시공 하기 위하여 합판거푸집(30)을 이용하는 예를 살펴보면 도 1a와 같다.
즉, 먼저 교량을 시공하기 위한 주형(GIRDER,주형,21,22)을 교각(10) 상면에 횡 방향으로 서로 이격 시공한 상태에서, 주형 상면 사이에 합판거푸집(30)을 설치하게 된다.
이러한 합판거푸집(30)을 설치하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
즉, 통상 주형 상부면에 고정되도록 설치된 상면지지플레이트(31,고정러그라고도 한다.)를 이용하여 먼저 다양한 형태의 멍에재(32, 채널부재 이용)를 볼트(33)를 이용하여 주형 상부플랜지 측면 사이에 설치되도록 한 후, 상기 멍에재(32) 상면에 길이방향으로 지지재(34, 역시 채널부재 이용)를 설치하고, 상기 지지재(34)에 지지되도록 합판거푸집(30)을 설치하게 된다.
이에 슬래브콘크리트(40)를 상기 합판거푸집(30)에 타설, 양생되도록 함으로서 슬래브를 시공하게 되며, 슬래브 시공 후에는 볼트(33) 하단에 체결된 볼트(33), 너트를 풀면서 상기 멍에재(32) 및 지지재(34)와 합판거푸집(30)의 재사용을 위하여 해체하는 과정을 거치게 된다.
이때 합판거푸집(30)을 설치, 해체작업은 작업자의 안전을 위한 동바리를 포함한 작업대를 설치 및 다시 해체해야 하므로 공사비 증가의 요인이 될 수밖에 없고, 이러한 합판거푸집은 교각 주변에서 이루어지므로 고소작업이 될 수밖에 없어 안전사고가 발생할 여지가 매우 크다는 문제점이 있었다.
따라서 교량용 슬래브를 시공함에 있어 합판거푸집 설치 및 해체가 필요하지 않는 새로운 형태의 교량용 슬래브 시공방법에 대한 요구가 최근 들어 급격히 증가된 바 있다.
이러한 새로운 형태의 슬래브 시공방법의 대표적인 예가 데크플레이트(Deck Plate)를 이용하는 방법이다.
즉, 슬래브 콘크리트 타설을 위해 데크플레이트를 영구 거푸집으로 활용하는 공법으로서
도 1b와 같이 홈이진 굴곡 강판(Corrugated Steel Plate)을 이용하여 데크플레이트(50)를 제작하여, 크레인 또는 작업대차를 이용하여 주형(21,22) 상면 사이에 다수를 병렬로 설치한 후, 상기 데크플레이트(50)를 영구 거푸집 삼아 슬래브 콘크리트(40)를 타설하여 데크플레이트(50)가 슬래브콘크리트(40)와 합성되도록 함으로서, 별도의 거푸집 해체가 필요 없는 시공 상 간편함이 주된 장점이라 할 수 있는 강판을 이용한 데크플레이트 이용방법이 소개되어 있다.
하지만 교량의 원활한 유지 관리를 위하여 최우선으로 요구되는 필수적인 점검 항목 중 하나인 슬래브 균열 조사에 있어, 강판인 데크플레이트의 경우 그 확인이 거의 불가능하고, 강판인 데크플레이트 표면에 녹이 발생하여 지속적인 도장이 요구되고, 강성이 현격히 적은 강재를 데크플레이트로 이용하는 경우 슬래브 시공 중, 과다 처짐이 발생하는 등의 문제점이 지적되었다.
이에 프리캐스트 콘크리트 패널(Precast Concrete Panel)을 데크플레이트로 사용하는 방법이 소개된 바 있는데, 이러한 데크플레이트는 슬래브콘크리트와 완전 합성에 의한 슬래브의 구조적 거동에 부합할 수 있도록 함과 더불어 콘크리트 타설시 거푸집 강성이 커서 공사 중 안전성 확보가 용이한 점 등을 이유로 국내외 에서 관련 규정을 두어 꾸준한 시도가 이루어져 왔다.
하지만 상기 프리캐스트 콘크리트 패널은 인장력에 취약하다는 문제점 때문에 이에 대한 보완 방안 등을 위주로 새로운 교량용 데크플레이트가 국, 내외에 소개된 바 있으며, 국내에서 많이 이용되는 프리캐스트 데크플레이트(60)를 도시한 것이 도 1c이다.(대한민국 특허 제 635137호, 일명 LB-DECK)
이러한 데크플레이트(60)는 특히 프리캐스트 영구 거푸집으로서 최대 단점이라 할 수 있는 가설 중 내하력 확보를 위하여, 래티스 철근(Lattice Bar)이라 불리는 삼각형 트러스 형태의 철근을 프리캐스트 콘크리트 패널(63)에 접목시킨 것이라 할 수 있다.
이러한 래티스 철근(Lattice Bar)은 크게 보강근으로서 주철근(64)에 횡방향으로 연속된 파형근 형태로서 설치된 한 쌍의 경사근(62,Diagonal Bar)과 상기 경사근 상부에 역시 횡방향으로 연장된 탑바(61,Top Bar)로 구성되는데,
상기 경사근의 형성 높이를 조절함으로서 래티스 철근이 슬래브 콘크리트의 현장 타설시 배근되는 철근(주철근 및 배력철근)의 위치 고정을 위한 스페이서(Spacer)로 활용되도록 하게 된다.
특히, 이러한 래티스 철근의 특성을 살펴보면 다음과 같다.
즉, 슬래브 콘크리트 타설 중 발생하는 총 가설 하중이,
래티스 철근(Lattice Bar)의 탑바(Top Bar, 61,압축력 발생)와 프리캐스트 콘크리트 패널(63) 내부에 매립된 철근인 보강근(주철근(64) 및 배력철근(65))의 우력에 의하여 발생되는 저항 모멘트에 의하여 지지되도록 하는 구조적 특성을 가 지고 있다.
또한 상기 래티스 철근은 프리캐스트 콘크리트 패널과 현장에서 타설되는 슬래브 콘크리트와의 가상 활동면을 따라 발생되는 수평전단응력에 저항하도록 하는 전단연결재의 기능을 가진다.
하지만, 이러한 래티스 철근을 구성하는 탑바(61,Top Bar)의 경우,
도 1d와 같이 교각(10)에 설치된 주형(21,22) 상부플랜지 사이에 횡방향으로 배치될 뿐만 아니라 그 형성 높이 때문에, 슬래브 콘크리트 내부에 배근되는 철근(슬래브용 주철근 및 배력철근) 중 특히 배력철근의 배근작업을 방해하여 시공성을 크게 저하시킨다는 문제점이 지적되었다.
즉, 상기슬래브용 배력철근(66)을 래티스 철근을 구성하는 탑바(61,Top Bar)의 하부에 길이방향으로 밀어 넣어 설치하게 되는데 그 길이가 길어질 경우 배력철근을 시공하는 것이 매우 어렵다는 문제점이 있었다.
실제 구조적 수치해석의 비교 결과에 의하면, 슬래브 콘크리트와 합성된 상태에 있어 래티스 철근 형상 자체는 그 기능 및 작용에 있어 큰 차이가 없다는 점을 확인할 수 있는 바, 교량용 데크플레이트에 있어 래티스 철근의 형상 및 배치를 보다 합리적으로 구성시킬 요인을 찾아낼 수 있었다.
즉 도 1e와 같이 슬래브콘크리트와 합성된 상태의 래티스 철근(바)의 형상(삼각형, 역 U자형, 기둥형)에 따른 3가지 콘크리트 패널과 보강근에 발생하는 주응력의 경우, 래티스 철근의 형상에 따라 발생하는 응력을 실험결과에 의하여 살펴보면,
그 차이(18.3, 17.3, 17.8 kgf/cm2)가 미소하여, 래티스 철근을 보다 합리적으로 대체할 수 있는 구성을 개발한다면 종래 교량용 데크플레이트의 장점을 충분히 확보하면서 여러 지적된 문제점을 충분히 해결할 수 있음을 알 수 있었다.
또한, 도 1f와 같이, 종래 국내에서 많이 이용되는 프리캐스트 데크플레이트(60)를 이용함에 있어서도, 최 외곽 측 주형(22)에 설치되는 프리캐스트 데크플레이트(횡방향 길이만 다소 짧게 형성된 것)의 경우
내측면(F)만 상기 주형(22)에 지지되도록 설치할 수밖에 없기 때문에 이러한 상태로 설치하게 되면 필연적으로 프리캐스트 데크플레이트가 전도될 수밖에 없다.(이에 상기 주형(22)에 설치되는 프리캐스트 데크플레이트를 구분하여 캔틸레버부에 설치되는 프리캐스트 데크플레이트(70)라고 한다.)
따라서 캔틸레버부에 설치되는 프리캐스트 데크플레이트(70)의 전도를 방지하기 위하여 통상은 보조지지대(80,일명 까지발)를 미리 상기 주형(22) 복부에 걸쳐 설치하여 캔틸레버부에 설치되는 프리캐스트 데크플레이트(80)의 내측면(F)과 외측면(G) 모두가 상기 주형(22)과 보조지지대(80)에 지지되도록 함으로서 전도되지 않도록 하며,
최종 슬래브콘크리트(40)를 타설한 이후에는 상기 보조지지대(80)가 필요 없으므로 이를 해체하게 된다.
하지만 이러한 보조지지대(80)의 설치, 해체과정에서 작업자의 안전사고가 자주 발생하기 때문에 이러한 보조지지대(80)를 설치하지 않고서 슬래브콘크리 트(40)를 타설할 수 있도록 하는 방법에 대한 연구개발이 절실하게 필요하게 되었다.
이에 본 발명은 첫째, 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트에 있어서, 슬래브(SLAB)를 구성하는 상부철근(배력철근)의 배근작업을 방해하지 않고 시공성이 증진되도록 하면서도, 그 연결시공이 용이하여 작업성이 뛰어나 안전할 뿐 만 아니라, 구조적으로 안정하여 경제적인 교량시공이 가능한 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트를 제공함과 더불어
둘째, 캔틸레버부에 설치되는 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트에 있어서도 보조지지대와 같은 가설자재를 사용하지 않고 이를 설치할 수 있도록 함으로서 보다 안전하고 경제적인 교량시공이 가능하도록 함을 그 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
먼저, 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)로서 크게 콘크리트 패널(110), 보강근(120) 및 전단연결재(130)가 포함되도록 하되,
첫째, 상기 전단연결재(130)의 경우,
종래 프리캐스트 데크플레이트에 있어 래티스철근을 구성하는 탑 바가 가설 하중 일부를 부담하도록 설계함에 따라 슬래브 철근의 배근 작업을 방해한다는 점을 고려하여 단순히 콘크리트 패널의 상부면에 상부 일부만 돌출되도록 하여 말하자면 순수한 전단연결재로서의 기능만 가지도록 함으로서 슬래브 철근 중 특히 배 력철근의 배근작업이 방해받지 않도록 하였다.
둘째, 종래 래티스 철근이 부담하고 있는 압축력을 콘크리트 패널에 매립되는 주철근(121)이 전담할 수 있도록 주철근의 설치량을 증가시키되 본 발명에서는 이러한 주철근이 콘크리트 패널로부터 돌출되어 연장 형성되도록 하였다.
셋째, 상기 콘크리트 패널로부터 연장 돌출된 주철근(121)은 추가적으로 그 단부를 절곡시켜 다른 주철근과의 기계적인 연결이음이 가능하도록 하여 본 발명에 의하여 설치된 교량용 데크플레이트가 작용하는 가설하중에 대하여 구조적으로 보다 안정적으로 거동하도록 하였다.
넷째, 교량용 주형 중, 최 외곽측 주형(220)에 설치되는 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(600)를 제작함에 있어서는 데크플레이트(600)가 전도되지 않도록 상기 최 외곽측 주형(220)과 바로 인접한 내측 주형(210)에 걸쳐져 설치되도록 횡방향 길이를 연장시킨 상태에서, 슬래브콘크리트(300)가 타설되도록 함으로서 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(600)가 효율적인 전도방지가 가능하도록 하였다.
본 발명에 의한 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 및 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트는 일종의 영구거푸집으로서 슬래브 완성 후에 해체작업이 필요 없게 됨을 알 수 있다.
또한, 형태가 다소 복잡한 래티스 철근을 구비하고 있지 않아 그 제작이 용이하여 생산 공종이 단순화 되어 데크플레이트를 경제적으로 생산할 수 있다.
또한, 데크플레이트의 주철근을 서로 연결되도록 함으로서 작업성이 뛰어나 안전하고 구조적으로 보다 안정적인 슬래브 거동이 가능하도록 함을 알 수 있어 교량용 데크플레이트의 보다 효율적이고 경제적인 이용이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의한 데크플레이트를 설치한 이후, 슬래브용 배력철근을 배근할 때 달리 방해요소가 없어 그 시공성이 매우 증진된다.
또한, 캔틸레버부에 별도의 보조지지대와 같은 가설자재를 사용하지 않고서도 데크플레이트를 설치할 수 있어 그 시공에 있어 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있어 효율적이고 경제적인 교량시공이 가능하게 된다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 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.
본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2a는 본 발명에 따른 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)를 도시한 것이고,
도 2b는 특히 배력철근 설치상태도를 도시하 것이고,
도 2c 및 도 2d는 상기 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)의 핵심적인 일부 시공상태도를 도시한 것이다.
도 2e는 캔틸레버부에 설치되는 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)를 종래의 방법대로 보조지지대(70)를 이용하여 설치하는 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(600)를 도시한 것이고,
도 4a 및 도 4b는 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(600)의 핵심적인 일부 시공상태도를 도시한 것이다.
먼저, 본 발명에 의한 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)는 도 2a와 같이 콘크리트 패널(110), 보강근(120) 및 전단연결재(130)를 포함하여 구성된다.
상기 콘크리트 패널(110)은 장방형으로 제작된 프리캐스트 콘크리트 제품으로 공장 제작되어 엄격한 품질관리에 의하여 생산된다.
이러한 콘크리트 패널(110)은 프리캐스트 제품으로서 전체적인 형태가 장방형의 직육면체 형태가 되도록 제작하게 되며, 길이방향으로 서로 인접되는 다른 콘크리트 패널과 서로 선접되도록 그 측면이 형성된다.
즉, 도 2a의 발췌사시도에 의하면 콘크리트 패널(110)의 길이방향 측면(A)은 개략 중앙부가 돌출되도록 테이퍼링 처리되도록 함을 알 수 있어, 인접한 콘크리트 패널(100)의 돌출된 부위가 서로 접하는 형태가 면접이 아닌 선접형태가 되 도록 하여 V 형 홈이 자연스럽게 형성되도록 하고 있음을 알 수 있다.
이러한 홈에는 추후 슬래브콘크리트(300)가 타설되어 충전됨으로써 콘크리트 패널간의 구조적 결합을 보다 확실하게 확보되도록 함을 알 수 있다.
이때, 에폭시를 포함하는 그라우팅재가 상기 V형 홈에 충진되도록 한 상태에서 슬래브콘크리트가 타설되도록 함으로서 보다 슬래브콘크리트가 누수 등이 되지 않도록 함이 바람직하다.
또한, 콘크리트 패널(110) 내부에는 주철근(121) 및 배력철근(122)이 서로 직교하도록 매립되며, 이러한 주철근(121) 및 배력철근(122)을 본 발명에서는 보강근(120)이라 한다.
상기 주철근(121)은 적어도 배력철근(122)보다는 직경이 큰 이형철근을 이용하게 되며, 주철근(121)이 설치되는 방향을 횡 방향, 대비하여 배력철근(122)이 설치되는 방향을 길이방향이라 지칭하도록 한다(도 2c 및 도 2d와 같이 교량 시공 시 설치방향 기준으로 함).
이러한 주철근(121)은 횡방향으로 연장되어 콘크리트 패널(110) 내부에 소정의 이격간격을 두고 길이방향으로 다수가 매립되도록 하게 되는데, 이러한 주철근은 콘크리트 패널(110)의 내측 및 외측단부면(B, C)으로부터 연장 돌출되도록 배근된다.
이때, 이러한 연장 돌출된 주철근(121) 단부는 고리 형태로 절곡되도록 하여 다른 주철근(121)과 서로 겹 이음 되면서 기계적 연결이음이 가능하도록 하며, 이는 도 2c 및 도 2d의 A-A 발췌사시도에서 횡방향으로 인접한 다른 교량용 데크 플레이트의 주철근(121)이 서로 맞물려 연결되도록 하고 있는 것으로 확인할 수 있다.
이러한 주철근(121)은 종래 래티스 철근의 역할을 대체하는 기술적 구성으로서 구조적으로 데크플레이트 자중, 가설하중, 교각 등에 설치된 이후에 슬래브콘크리트 타설 하중, 활하중과 같은 작용하중에 충분히 저항할 수 있도록 설계되어야 하므로 그 설치량이 종래 데크플레이트와 비교하여 상당히 증가되어야 한다.
이에 본 발명에서는 달리 주철근(121)의 직경을 크게 증가시키지 않도록 하면서 그 길이를 연장시키는 방식을 채택하고, 더불어 연장된 주철근이 다른 주철근과의 연결수단으로서도 작용하도록 하여 그 활용성 및 기능성이 확장될 수 있도록 하였다.
이러한 주철근(121)과 직교하여 콘크리트 패널에 배근되는 철근이 배력철근(122)이며 주철근(121)보다 다소 작은 직경의 이형철근을 이용하게 된다.
이때, 상기 주철근(121)에는 횡방향으로 각각 독립하여 전단연결재(130)가 설치되고 있음을 알 수 있다.
이러한 전단연결재(130)는 그 외관상 종래 래티스 철근과 유사한 것처럼 보이지만, 실제 배치형태 및 기능은 서로 구별된다.
즉, 먼저 본 발명의 전단연결재(130)는 주철근(121)을 따라 횡방향으로 서로 이격되어 다수가 설치되도록 하고 있음을 알 수 있으며, 추후 타설되는 슬래브콘크리트와의 합성을 증진시키기 위한 일종의 스터드 역할 만을 하기 때문에 비교적 가공 및 취급이 용이한 직경의 삼각형태의 철근(상부를 꼭지점으로 하는 삼각 근 형태)을 주철근(121)에 고정되도록 하게 된다.
결국, 본 발명에 의한 전단연결재(130)는 스터드 역할만 충족시키면 되기 때문에, 그 상부 일부만이 일체로 콘크리트 패널 상부면으로부터 상방 돌출되도록 설치하여 종래 탑바에 의한 래티스철근과는 달리 슬래브의 배력철근과 간섭될 일이 없게 될 뿐만 아니라, 그 설치가 매우 간단해져 데크플레이트 제작이 매우 간단해지도록 할 수 있음을 알 수 있다.
나아가 상기 스터드 역할을 하는 상기 전단연결재(130)는 삼각근 형태가 아닌 다양한 형태가 가능하다.
이때 상기 전단연결재(130)는 주철근(121)에 이격되어 다수가 각각 설치되도록 할 수도 있으나, 서로 연결된 상태로 주철근을 따라 설치해도 상관은 없다.
이로서 도 2b와 같이, 본 발명에 의한 데크플레이트는 슬래브용 배력철근(310)을 길이방향으로 설치할 때, 상기 배력철근(310)을 전단연결재(130) 사이 사이에 삽입하는 방식으로 설치할 수 있기 때문에 도 1d와 같이 배력철근(66)을 길이방향으로 탑바(61)에 밀어 넣지 않고 시공할 수 있어 상기 배력철근(310)의 시공성이 매우 증진됨을 알 수 있다.
위와 같이 본 발명의 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)가 공장 제작되면, 도 2c 및 도 2d와 같이 교량 슬래브 시공을 위하여 현장에 반입되어 설치된다.
먼저 도 2c와 같이 미리 교량하부구조물(400,교각 또는/및 교대)을 시공한 후, 주형(200)을 교량하부구조물(400) 상부에 횡방향으로 서로 이격시켜 병렬로 서로 설치되도록 하고,
상기 주형 상부면 사이사이 마다 본 발명의 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)를 길이방향으로 선접되도록 다수를 인접 설치하게 된다.
이러한 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)의 설치는 크레인과 같은 양중장치를 이용해도 되고, 작업대차를 이용할 수 있을 것이다.
다음으로는 합성슬래브용 교량용 데크플레이트(100)를 횡방향으로 서로 연결시켜 주게 된다. 즉 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)의 절곡된 단부를 가진 주철근(121)을 서로 겹 이음 방식으로 서로 연결시켜 줌으로서 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)가 서로 일체로 결합되어 거동하도록 한다.
다음으로는 미 도시 하였지만 슬래브콘크리트(300)를 타설하기 이전에 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100) 상부에 슬래브를 구성하도록 주철근 및 배력철근(310)을 먼저 배근하게 된다.
특히 본 발명에 의한 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)는 종래와는 달리 래티스 철근의 탑 바와 같은 배근작업 방해요소가 없어 도 2b와 같이 상기 슬래브용 주철근 및 배력철근의 배근작업은 매우 용이하게 되어 슬래브 시공성이 매우 증진됨을 알 수 있다.
다음으로는 배근된 슬래브 주철근 및 배력철근이 매립되도록 도 2d와 같이 슬래브콘크리트(300)를 타설하게 된다.
이로서 본 발명의 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)는 일종의 거푸집 역할을 하게 됨을 알 수 있으며 추후 해체되지 않아 영구거푸집 역할을 하게 된다.
위와 같이 타설된 슬래브콘크리트(300)는 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)와 합성됨으로서 최종 슬래브가 완성될 수 있음을 알 수 있으며, 전단연결재(130)에 의하여 그 합성작용이 더더욱 커지게 됨을 알 수 있다.
추후 중분대, 교량난간 등과 같은 2차 고정하중 및 교통하중과 같은 활하중이 작용하게 되면 합성된 데크플레이트의 주철근 및 배력철근은 인장철근으로서 작용하게 된다.
이에 본 발명에 의한 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트는 그 인장철근인 보강근(주철근 및 배력철근)이 적어도 전단연결재로 사용되는 철근의 항복강도보다는 크도록 함으로서 즉, 전단연결재의 항복강도가 보강근 보다 작도록 하여 데크플레이트의 파괴가 전단연결재에 의하여 결정되지 않도록 하게 된다.
도 2e는 특히 위에서 살펴본 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)를 설치함에 있어 캔틸레버부에 설치되는 일예를 도시하였는데, 이러한 데크플레이트(100)는 기본적으로 위에서 살펴본 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)와 비교하여 그 횡 방향 연장길이가 다소 짧게 형성될 뿐 기본적인 구성들은 동일하며, 캔틸레버부에서 전도되지 않도록 종래의 보조지지대(70)를 그대로 사용함을 알 수 있다.
이에 상기 보조지지대(70)의 설치, 해체 공종이 필요 없도록 제작된 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트를 도시한 것이 바로 도 3에 의한 본 발명의 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(500)이다.
상기 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(500)는 도 3과 같이 콘크리트 패널(510), 보강근(520) 및 전단연결재(530)를 포함하여 구성된다.
상기 콘크리트 패널(510)은 장방형으로 제작된 프리캐스트 콘크리트 제품으로 생산된다.
이러한 콘크리트 패널(510)은 프리캐스트 제품으로서 전체적인 형태가 장방형의 직육면체 형태가 되도록 제작하게 되며, 길이방향으로 서로 인접되는 다른 콘크리트 패널(510)과 서로 선접되도록 그 측면이 형성된다.
즉, 도 3의 발췌사시도에 의하면 콘크리트 패널(510)의 길이방향 측면(A)은 개략 중앙부가 돌출되도록 테이퍼링 처리되도록 함을 알 수 있어, 인접한 콘크리트 패널의 돌출된 부위가 서로 접하는 형태가 면접이 아닌 선접형태가 되도록 하여 V 형 홈이 자연스럽게 형성되도록 하고 있음을 알 수 있다.
이러한 홈에는 추후 슬래브콘크리트(300)가 타설되어 충전됨으로써 콘크리트 패널간의 구조적 결합을 보다 확실하게 확보되도록 함은 위에서 살펴본 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)와 다를 바 없다.
하지만, 횡 방향으로 연장길이 및 설치형태에 차이가 있다.
즉, 도 3 및 도 4a와 같이 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(500)는 횡방향을 기준으로 내측단(D)은 내측 주형(210) 상부면에 걸쳐지도록 하되, 외측단(E)은 최 외곽측 주형(220) 상부면에 걸쳐지도록 설치되기 때문에 내측주형(210)에 걸쳐 최 외곽측 주형(220)을 지나 횡방향으로 더 돌출 연장되도록 콘크리트 패널(510)의 횡방향 길이가 정해지게 된다.
상기 돌출 연장길이는 임의적이라 할 수 있으나 적어도 슬래브콘크리트를 타설하지 않은 상태에서 캔틸레버부에 설치되는 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(600)가 전도되지 않도록 하되 상기 슬래브콘크리트가 추후 타설됨으로 인하여 전도되려는 모멘트, 충격하중에 의한 모멘트, 작업하중에 의한 모멘트가 상쇄됨을 고려하여 적의 그 돌출 연장길이를 정할 수 있을 것이다.
나아가, 콘크리트 패널(510)에는 스터드홈(540)이 더 형성되도록 할 수 있는데, 이는 최외곽 측 주형(220)에 설치되는 스터드(230)를 수용하기 위한 공간으로서 콘크리트 패널(510) 상하면을 관통하여 형성되도록 한다.
즉, 도 4a와 같이 최외곽 측 주형(220)에 설치되는 스터드(230)가 상기 스터드홈(540)에 하부로부터 삽입되도록 하고, 도 4b와 같이 슬래브콘크리트(300)에 의하여 매립되어 특히 상기 주형(220)의 합성상태를 증진시켜 캔틸레버부에서 작용할 수 있는 전도현상에 효과적으로 저항할 수 있도록 한다.
또한, 콘크리트 패널(510) 내부에는 주철근(521) 및 배력철근(522)이 서로 직교하도록 매립되며, 이러한 주철근(521) 및 배력철근(522)을 보강근(520)이라 한다.
상기 주철근(521)은 적어도 배력철근(522)보다는 직경이 큰 이형철근을 이용하게 된다.
이러한 주철근(521)은 횡방향으로 연장되어 콘크리트 패널(510) 내부에 소정의 이격간격을 두고 길이방향으로 다수가 매립되도록 하게 되는데, 이러한 주철근은 콘크리트 패널(510)의 내측단부면으로부터만 연장 돌출되도록 배근된다.
이때, 이러한 연장 돌출된 주철근(521) 단부는 고리 형태로 절곡되도록 하여 다른 주철근(521)과 서로 겹 이음 되면서 기계적 연결이음이 가능하도록 하게 된다.
이러한 주철근(521)과 직교하여 콘크리트 패널에 배근되는 철근이 배력철근(522)이며 주철근(521)보다 다소 작은 직경의 이형철근을 이용하게 된다.
이때, 상기 주철근(521)에는 횡방향으로 각각 독립하여 도 3과 같이 전단연결재(530)가 설치되고 있음을 알 수 있다.
이러한 전단연결재(530)는 주철근(521)을 따라 횡방향으로 서로 이격되어 다수가 설치되도록 하고 있음을 알 수 있으며, 추후 타설되는 슬래브콘크리트와의 합성을 증진시키기 위한 일종의 스터드 역할 만을 하기 때문에 비교적 가공 및 취급이 용이한 직경의 삼각형태의 철근(상부를 꼭지점으로 하는 삼각근 형태)을 주철근(521)에 고정되도록 하게 된다.
이때 상기 전단연결재(530)는 주철근(521)에 이격되어 다수가 각각 설치되도록 할 수도 있으나, 서로 연결된 상태로 주철근을 따라 설치해도 상관은 없다.
위와 같이 본 발명의 캔틸레버부에 설치되는 프리캐스트 데크플레이트(500)는 도 4a 및 도 4b와 같이 교량 슬래브 시공을 위하여 현장에 반입되어 설치된다.
이에 도 4a와 같이 미리 교량하부구조물(400,교각 또는/및 교대)을 시공한 후, 주형(210,220)을 교량하부구조물 상부에 횡방향으로 서로 이격시켜 병렬로 서로 설치되도록 하게 된다.
이때, 최 외곽측에 설치되는 주형을 최 외곽측 주형(220)이라 하고, 최 외 곽측 주형(220) 사이에 설치되는 주형을 내측 주형(210)이라 지칭하기로 한다.
상기 내측 주형(210) 상부면 사이사이 마다 앞 서 살펴본 본 발명의 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)를 길이방향으로 선접되도록 다수를 인접 설치하게 된다.
다음으로는 합성슬래브용 교량용 데크플레이트(100)를 횡방향으로 서로 연결시켜 주게 된다. 즉 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)의 절곡된 단부를 가진 주철근(121)을 서로 겹 이음 방식으로 서로 연결시켜 줌으로서 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)가 서로 일체로 결합되어 거동하도록 한다.
다음으로는 역시 미 도시 하였지만 슬래브콘크리트(300)를 타설하기 이전에 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100) 상부에 슬래브를 구성하도록 주철근 및 배력철근을 먼저 배근하게 된다.
이때 특히 상기 배력철근(310)은 도 2b와 같이 전단연결재(130) 사이에 위에서 부터 아래로 삽입시키는 방식으로 설치하면 된다.
다음으로는 내측 주형(210)과 최 외곽측 주형(220) 상부면 사이를 경유하여 횡방향으로 돌출 연장되도록 본 발명의 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(500)를 길이방향으로 선접되도록 다수를 인접 설치하게 된다.
이때, 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(500)에 형성된 스터드홈(540)에 최 외곽측 주형(220)의 상부면에 형성된 스터드(230)가 삽입되도록 하고,
합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(100)의 주철근(121)과 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트(500)의 주철근(521)이 서로 구조적으로 연결시키게 된다.
다음으로는 배근된 슬래브 주철근 및 배력철근이 매립되도록 도 4b와 같이 슬래브콘크리트(300)를 타설하게 되며, 상기 슬래브콘크리트(300)에 의한 슬래브 시공이 완료되면 미도시된 포장층, 중앙분리대 등을 슬래브 상부면에 설치하여 교량시공이 완료될 수 있도록 하게 된다.
도 1a는 종래의 합판거푸집을 이용한 교량용 슬래브의 시공단면도를 도시한 것이다.
도 1b는 종래의 강재인 데크플레이트를 이용한 교량용 슬래브의 시공사시도를 도시한 것이다.
도 1c 및 도 1d는 종래의 래티스철근이 구비된 프리캐스트 데크플레이트 및 배력철근 설치상태도를 도시한 것이다.
도 1e는 종래의 래티스철근이 구비된 프리캐스트 데크플레이트에 발생하는 응력상관도를 도시한 것이다.
도 1f는 종래의 보조지지대를 이용한 래티스철근이 구비된 프리캐스트 데크플레이트 시공도를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 및 배력철근의 설치상태도를 도시한 것이다.
도 2c 및 도 2d는 본 발명에 따른 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 시공도를 도시한 것이다.
도 2e는 본 발명에 따른 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트를 종래 보조지지대를 이용하여 설치하는 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트 중 외곽측에 이용되는 데크플레이트를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데 크플레이트의 시공상태도를 각각 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:합성 슬래브용 프리캐스트 데크플레이트
110:콘크리트패널 120:보강근
121:주철근 122:배력철근
130:전단연결재 200:주형(주형)
210:내측주형 220:최 외곽 측 주형
300:슬래브콘크리트 310:배력철근(슬래브용)
400:교량하부구조물(교각/교대)
500:캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트
510:콘크리트 패널 520:보강근
521:주철근 522:배력철근(콘크리트 패널용)
530:전단연결재 540:스터드홈

Claims (11)

  1. 프리캐스트 콘크리트 패널; 상기 콘크리트 패널 내부에 매립되도록 배근된 배력철근과 횡방향으로 인접한 내측 프리캐스트 콘크리트 패널의 주철근과 서로 연결되도록 그 단부가 콘크리트 패널의 내측단부면으로부터만 외부로 연장 돌출되도록 배근된 주철근을 포함하는 보강근; 및 타설되는 슬래브콘크리트와의 합성만을 위한 것으로서 상기 보강근의 항복강도보다 낮도록 형성되되 상기 주철근에 프리캐스트 콘크리트 패널 상부면으로부터 상부 일부만 돌출되도록 설치된 철근을 포함하는 전단연결재;를 포함하여 구성되되, 최외곽 측 주형과 바로 인접한 내측 주형의 상부면에 내측단이 얹어져 외측단이 상기 최외곽 측 주형을 지나 횡방향으로 연장 돌출되도록 하며,
    상기 돌출된 보강근의 단부는 고리형태로 절곡된 형태로 형성되도록 하여 인접한 내측 프리캐스트 콘크리트 패널의 돌출되어 고리형태로 절곡된 보강근과 서로 연결되도록 함으로써, 상기 최외곽 측 주형을 지나 횡방향으로 연장 돌출된 프리캐스트 콘크리트 패널이 최외곽 측 주형에 안정적으로 지지 고정되도록 하고,
    상기 최외곽 측 주형의 상부면으로부터 상방으로 돌출 형성된 스터드를 수용할 수 있도록 프리캐스트 콘크리트패널을 상하로 관통하는 스터드홈이 프리캐스트 콘크리트패널에 형성되도록 하되, 슬래브 콘크리트에 의하여 충진되도록 하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트.
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  4. 제 1항에 있어서, 길이방향으로 인접되는 상기 프리캐스트 콘크리트패널과 콘크리트패널은 서로 선접될 수 있도록 길이방향 측면부가 중앙으로 테이퍼링 되어 중앙부위가 돌출되도록 형성되는 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전단연결재는 서로 이격된 상태로 다수가 주철근에 고정되도록 하는 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전단연결재용 철근은 상부를 꼭지점으로 하는 삼각근 형태로 형성되는 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 전단연결재는 주철근 중 일부에만 설치될 수 있도록 한 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트.
  8. 교각 상면에 다수의 주형을 횡 방향으로 병렬 설치하고,
    상기 주형 상부면 사이에 프리캐스트 데크플레이트를 길이방향으로 접하도록 설치하되, 내측 주형 사이에 설치되는 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트는
    프리캐스트 콘크리트패널; 상기 콘크리트패널 내부에 매립되도록 배근된 배력철근과 횡방향으로 인접한 프리캐스트 콘크리트 패널의 주철근과 서로 연결되도록 그 단부가 콘크리트패널 양 단부면으로부터 외부로 연장 돌출되도록 배근된 주철근을 포함하는 보강근; 및 타설되는 슬래브콘크리트와의 합성만을 위한 것으로서 상기 보강근의 항복강도보다 낮도록 형성되되 상기 주철근에 콘크리트패널 상부면으로부터 상부 일부만 돌출되도록 설치된 철근을 포함하는 전단연결재;를 포함하여 구성되도록 하되, 상기 돌출된 주철근은 횡방향으로 인접한 프리캐스트 콘크리트 패널의 주철근과 구조적으로 서로 연결되도록 하고,
    상기 최외곽 측 주형과 바로 인접한 내측 주형사이에 설치되는 캔틸레버부 프리캐스트 데크플레이트는
    최외곽 측 주형과 바로 인접한 내측 주형의 상부면에 내측단이 얹어져 외측단이 상기 최외곽 측 주형을 지나 횡방향으로 연장 돌출되도록 길이가 정해진 장방형 프리캐스트 콘크리트 패널; 상기 콘크리트 패널 내부에 매립되도록 배근된 배력철근과 횡방향으로 인접한 내측 프리캐스트 콘크리트 패널의 주철근과 서로 구조적으로 연결되도록 그 단부가 콘크리트패널의 내측단부면으로부터만 외부로 연장 돌출되도록 배근된 주철근을 포함하는 보강근; 및 타설되는 슬래브콘크리트와의 합성만을 위한 것으로서 상기 보강근의 항복강도보다 낮도록 형성되되 상기 주철근에 프리캐스트 콘크리트 패널 상부면으로부터 상부 일부만 돌출되도록 설치된 철근을 포함하는 전단연결재;를 포함하여 구성되도록 하되,
    상기 캔틸레버부 프리캐스트 데크플레이트의 돌출된 보강근의 단부는 고리형태로 절곡된 형태로 형성되도록 하여 인접한 내측 주형 사이에 설치되는 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트로부터 돌출되어 고리형태로 절곡된 보강근과 서로 연결되도록 함으로써, 캔틸레버부 프리캐스트 데크플레이트이 최외곽 측 주형에 안정적으로 지지 고정되도록 하며, 상기 캔틸레버부 프리캐스트 데크플레이트는 최외곽 측 주형의 상부면으로부터 상방으로 돌출 형성된 스터드를 수용할 수 있도록 프리캐스트 콘크리트 패널을 상하로 관통하는 스터드홈이 프리캐스트 콘크리프패널에 더 형성되도록 하여 슬래브콘크리트가 상기 스터드홈에 충진되도록 하고,
    상기 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트와 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트의 상부에 슬래브를 구성하는 철근을 배근한 후 전단연결재가 매립되도록 슬래브콘크리트가 타설되도록 하는 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트를 이용한 교량시공방법.
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  11. 제 8항에 있어서, 상기 길이방향으로 인접되는 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트와 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트의 콘크리트패널과 콘크리트패널은 서로 선접될 수 있도록 길이방향 측면부가 중앙으로 테이퍼링 되어 중앙부위가 돌출되도록 형성되도록 하되, 상기 선접된 콘크리트패널에 에폭시를 포함하는 그라우팅재가 충진 되도록 한 상태에서 슬래브콘크리트가 타설되도록 하는 캔틸레버부 합성슬래브용 프리캐스트 데크플레이트를 이용한 교량시공방법.
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