KR101054506B1

KR101054506B1 - 고가 구조물 및 시공방법

Info

Publication number: KR101054506B1
Application number: KR1020100068435A
Authority: KR
Inventors: 구자갑
Original assignee: 주식회사 코비텍이앤씨; 주식회사 코아이엔씨
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2011-08-04

Abstract

본 발명은 고가 구조물에 관한 것으로, 지면에 설치되고, 상면에 다수의 빔이 내설되는 교각; 및 상기 다수의 빔이 설치된 교각 상면에 설치되는 교량 상판을 포함하며, 상기 빔은 프리캐스트로 제작하며, 교각 상면에 횡방향 보 타설시 삽입하여 횡방향 보와 일체로 제작한다.

Description

고가 구조물 및 시공방법 {VIADUCT STRUCTURE AND CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 고가 구조물 및 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공중에 걸쳐 건설되는 고가 구조물 및 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 도로를 건설하기 위한 땅이 부족하거나 또는 효율적인 차량의 통행을 위하여 도로나 철도를 횡단하여 고가 구조물을 많이 건설하였으며, 상기한 고가 구조물은 우리나라 교통수단의 큰 비중을 차지하고 있다.

그리고 고가 구조물은 지하차도 등 다른 입체화 시설과 비교하여 공사비가 저렴하지만, 상기 고가 구조물을 도심에 설치할 경우 구조물의 규모가 커져서 도시미관을 저하시키는 문제점이 있으며, 그에 따라 기피되고 있는 실정이다.

도 1은 종래기술인 고가 구조물을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 표시된 A-A선 단면도이다.

종래기술인 고가 구조물은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 구조(10)와 하부 구조(20)로 분리되며, 상기 상부 구조(10)는 교량의 빔(11)과 상기 빔(11) 상면에 설치되는 상판(12)를 포함한다. 그리고 상기 하부 구조(20)는 지면에 설치되는 교각(21)과, 상기 교각(21)의 상부에 설치되고 상기 빔(11)의 하중을 지지하는 교량받침(22)을 포함한다.

그러나 종래기술인 고가 구조물은 교량받침(22)에 빔(11)을 설치하기 때문에 시공이 간편한 장점은 있으나, 빔(11)으로부터 전달되는 하중이 교량받침(22)을 통해 교각(21)에 집중됨으로써 교각(21)에 균열 또는 손상이 잘 발생하는 문제점이 있었으며, 그에 따라 보수 및 보강하는데 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기 빔(11)으로부터 전달되는 하중을 안정적으로 지지하기 위해 교량받침(22)이 설치되는 교각(21)의 상부에 큰 가로보(21a)를 설치하는데, 이 가로보(21a)에 의해 고가 구조물이 부피가 커져서 도시 미관을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 교량받침을 삭제하는 한편, 교량을 지지하는 빔과 교각을 일체로 시공함으로써 빔에 전달되는 하중을 교각 전체로 분산시켜 교각의 균열 및 손상을 방지할 수 있고, 교량받침 삭제로 인한 비용절감 및 도시 미관을 개선할 수 있는 고가 구조물을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고가 구조물은 지면에 설치되고, 상면에 다수의 빔이 내설되는 교각; 및 상기 다수의 빔이 설치된 교각 상면에 설치되는 교량 상판을 포함하며, 상기 빔은 프리캐스트로 제작하며, 교각 상면에 횡방향 보 타설시 삽입하여 횡방향 보와 일체로 제작한다.

상기 교각은 지면에 내설되는 기초부재와, 상기 기초부재의 상면에 시공되고 상면에 상기 횡방향 보가 고정되는 교각 기둥과, 상기 기초부재와 교각 기둥을 결합하는 힌지부재를 포함한다.

상기 교각 기둥은 원형, 직사각형, 정사각형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형태로 형성된다.

상기 교각 기둥은 상기 횡방향 보의 면적에 따라 하나 이상으로 형성된다.

상기 빔은 U자 형태, V자 형태, I자 형태, 및 T자 형태 중 어느 하나의 형태로 형성된다.

상기 빔의 측면에는 길이방향으로 닥트가 매설되며, 상기 닥트에는 강선을 삽입하고, 상기 강선의 양단을 잡아 당겨 긴장시킨 상태로 고정한다.

상기 닥트는 빔의 양측 내벽에 빔과 교량 상판을 포함하는 교량 상부구조의 중립축을 중심으로 포물선 형태로 절곡되게 매설된다.

상기 닥트의 교각상부인 양측단부는 상기 중립축 상부에 위치하며, 교각과 교각사이의 중앙부는 상기 중립축에 위치하거나 또는 중립축에 인접하게 위치한다.

이와 같은 구성을 가지는 고가 구조물 시공방법은 측면에 닥트를 매설한 상태로 빔을 제작하는 빔 제작단계(S10); 지면에 기초부재를 매설하고, 상기 기초부재의 상면에 힌지부재를 설치하며, 상기 힌지부재를 포함한 기초부재 상면에 교각기둥을 시공하는 교각 시공단계(S20); 상기 교각기둥의 상부에 상기 빔을 배치 상태로 횡방향 보를 타설하여 빔과 횡방향 보를 일체로 제작하는 횡방향 보 시공단계(S30); 상기 횡방향 보의 상면에 교량 상판을 시공하는 교량 상판 시공단계(S40); 및 상기 닥트의 내부에 강선을 삽입하고, 강선을 긴장시킨 상태로 고정한 다음, 닥트의 양단을 그라우트하는 강선 설치단계(S50)를 포함한다.

상기와 같이 본 발명은 교각의 상면에 빔을 내설하여 일체화시킴으로써 시공성을 크게 향상시킬 수 있고, 교량받침 삭제로 인해 비용을 절감할 수 있으며, 빔에 작용하는 하중을 효과적으로 지지하여 고가의 안전성을 증대시킬 수 있고, 더불어 고가 구조물의 구조를 최소화할 수 있어 도시미관을 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술인 고가 구조물을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 표시된 A-A선 단면도.
도 3은 제1 발명인 고가 구조물을 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 표시된 B-B선 단면도.
도 5는 도 4에 표시된 C-C선 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 힌지부재의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 7은 제2 발명인 고가 구조물을 나타낸 도면.
도 8은 도 7에 표시된 D-D선 단면도.
도 9는 도 8에 표시된 E-E선 단면도.
도 10은 제3 발명인 고가 구조물을 나타낸 도면.
도 11은 도 10에 표시된 F-F선 단면도.
도 12는 도 11에 표시된 G-G선 단면도.
도 13은 제4 발명인 고가 구조물을 연속 연결한 상태를 나타낸 도면.
도 14는 도 13에 표시된 H-H선 단면도.
도 15는 도 13에 표시된 I-I선 단면도.

본 발명인 고가 구조물은 교량 상판을 지지하는 빔(140)을 교각(100) 상면에 내설하여 일체로 시공함으로써 빔(140)의 지지 강성을 증대시켜 빔의 균열 및 손상을 현저히 방지하고, 더불어 빔의 하중을 효과적으로 지지할 수 있으며, 더욱이 종래기술에서 빔을 지지하던 교량받침을 생략할 수 있어 비용을 절감 및 시공성을 증대시킬 수 있는 기술이다.

이하, 본 발명인 고가 구조물을 첨부된 도 3 내지 도 15를 참조하여 상세히 설명한다.

[제1 발명]

제1 발명인 고가 구조물은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지면에 설치되고, 상면에 다수의 빔(140)이 내설되는 교각(100) 및 상기 다수의 빔(140)이 설치된 교각(100) 상면에 설치되는 교량 상판(210)을 포함한다.

교각(100)은 다수의 빔(140)이 일체로 시공되는 것으로, 지면(1)에 매설되는 기초부재(110)와, 상기 기초부재(110)의 상면을 통해 지면(1)에 수직으로 세워지는 교각 기둥(120)과, 상기 기초부재(110)와 교각 기둥(120)을 결합하는 힌지부재(130), 상기 교각 기둥(120)의 상면에 삽입되는 다수의 빔(140)을 포함하며, 상기 빔(140)은 교각 기둥(120) 시공시 삽입되어 일체로 시공된다.

즉, 상기 교각 기둥(120) 시공시 다수의 빔(140)을 삽입하여 일체로 시공함으로써 별도의 빔 설치를 위한 공정을 생략할 수 있어 운반, 시공성 및 설치 용이성을 증대시킨다.

더욱이 빔(140)을 지지하기 위한 받침부재를 생략하여 비용을 절감하며, 빔(140)에 인가되는 하중을 교각 기둥(120) 전체에 분산하여 빔(140)의 균열 및 손상을 방지함과 동시에 교각 기둥(120)의 균열도 방지할 수 있다.

여기서 상기 교각 기둥(120)은 도심지 공사를 원활히 하기 위해 고강도 프리캐스트 콘크리트로 가설되는 것이 바람직하며, 이를 통해 교각 기둥(120)의 단면적이 줄어들어 제작, 운반 및 설치가 용이하다.

그리고 상기 교각 기둥(120)은 적용되는 장소 또는 교량의 디자인에 따라 원형, 직사각형, 정사각형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형태로 시공되며, 바람직하게는 원형 또는 정사각형으로 형성한다.

힌지부재(130)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 교각 기둥(120) 보다 작은 단면으로 형성되고, 교각 기둥(120)의 축방향으로 배치되되, 일단은 교각 기둥(120)에 내설되고, 하단은 기초부재(110)에 내설되는 주철근과, 상기 교각 기둥(120)의 내주면을 따라 내설되고, 상기 주철근과 연결 고정되는 띠철근을 포함한다.

여기서 상기 힌지부재(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 교각 기둥(120)이 원형으로 형성되거나 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 교각 기둥(120)이 사각형으로 형성되는 것에 상관없이 직사각 단면 형상으로 교각 기둥(120) 내부에 설치된다.

빔(140)은 교량 상판(210)을 지지하기 위한 것으로, 상기 교각 기둥(120) 시공시 교각 기둥을 시공하기 위한 거푸집에 미리 삽입된 상태로 콘트리트를 주입하여 교각 기둥과 일체로 시공된다. 즉, 빔(140) 일체식 교각(120)을 시공한다.

즉, 빔(140)은 프리캐스트로 제작하여 교각기둥(120) 상면에서 현장타설 콘크리트 횡방향 보(150) 또는 프리캐스트 횡방향 보(150)에 의해 일체화시킨다.

교량 상판(210)은 상기 빔(140)이 일체로 타설된 횡방향 보(150)의 상면에 타설된다. 한편, 상기 교량 상판(210)은 종래기술에서 전술한 교량 상판과 동일한 구성과 기능을 가지기에 자세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 빔(140)과 교량 상판(210)을 포함하여 교량 상부구조(200)를 형성한다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 제1 발명인 고가 구조물의 시공 방법을 설명한다.

먼저, 기초부재(110), 교각 기둥(120) 및 이들을 결합하는 힌지부재(130)를 포함하는 교각(100)을 작업 현장에서 타설한다.

그런 다음, 프리캐스트로 미리 제작된 빔(140)을 교각(100)의 교각기둥(120) 상면에 횡방향 보(150)을 타설하기 위한 거푸집에 빔(140)을 배치한 다음, 횡방향 보 거푸집에 콘크리트를 주입하여 횡방향 보(150)를 타설함과 동시에 빔(140)을 일체화시킨다.

그럼 다음, 빔(140)이 일체화된 횡방향 보(150) 상면에 교량 상판(210) 타설용 거푸집을 제작함과 동시에, 콘크리트를 주입하여 교량 상판(210)을 타설한다.

이와 같이 제1 발명인 고가 구조물은 빔(140)과 교각(100)을 일체로 타설함으로써 시공성 및 비용을 크게 절감할 수 있다.

이하, 제1 발명과 유사한 다른 발명을 설명함에 있어 전술한 제1 발명과 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.

[제2 발명]

제2 발명인 고가 구조물은 전술한 제1 발명에서 교량 상판(210)을 보다 안정적으로 지지하도록 교각(100')의 교각 기둥(120')을 2개로 형성한 기술이다.

즉, 제2 발명인 고가 구조물은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 교량 상판(210')의 폭이 증가함에 따라 상기 교량 상판(210')을 지지하는 교각(100')의 빔(140) 개수도 증가하게 되며, 상기 빔(140)의 개수가 증가함에 따라 횡방향 보(150')의 길이가 증가하면서 제1 발명에 기재된 하나의 교각 기둥(120')으로는 안정적으로 지지할 수 없어 2개의 교각 기둥(120')으로 횡방향 보(150')을 지지함으로써 교량 상판(210')을 안정적으로 하중을 지지할 수 있다.

그리고 도 9에 도시된 바와 같이, 기초부재(110)의 상면에 2개의 교각 기둥(120')이 힌지부재(130)에 의해 설치된다.

[제3 발명]

제 3 발명인 고가 구조물은 횡방향 보(150")의 가로 및 세로 방향으로 교각 기둥(120")을 설치하는 기술이다.

한편, 전술한 제2 발명에서 교량 상판(210')의 폭이 크게 증가하여 빔(140) 개수가 5개이상 증가할 경우 및 횡방향 보(150')의 길이가 크게 증가함에 따라 제2 발명과 같은 횡방향 보(150') 길이방향으로의 교각 기둥(120) 증가로는 한계가 있다.

이에, 제3 발명인 고가 구조물은 횡방향 보(150") 길이방향뿐만 아니라, 폭 방향으로도 교각 기둥(120)을 증대시켜 횡방향 보(150")를 안정적으로 지지할 수 있다.

이와 같은 제3 발명인 고가 구조물은 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 교량 상판(210")의 폭 증대로 인하여 교각(100")의 횡방향 보(150")에 5개 이상 빔(140)이 일체로 내설되면, 횡방향 보(150")의 저면에 가로 및 세로 방향으로 교각 기둥(120)을 설치함으로써 교량 상판(210")을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.

즉, 도 12에 도시된 바와 같이 기초부재(110) 상면에 4개의 교각 기둥(120)이 힌지부재(130)에 의해 설치된다.

[제4 발명]

제4 발명은 제1 발명 내지 제3 발명 중 하나의 발명을 이용하여 지면을 따라 설치된 고가 구조물의 빔(140)들을 강선(160)으로 연결하여 빔(140)에 작용하는 집중 모멘트를 분산시켜 고가 구조물의 균열 및 손상을 방지하는 기술이다.

한편, 본 제4발명에서는 제1 발명을 이용하여 설치되는 고가 구조물을 하나의 예로 설명하는 한편, 제2 및 제3 발명에도 동일하게 적용 가능하다.

즉, 제4 발명인 고가 구조물은 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 빔(140)의 양측 내벽에 닥트(170)를 매설하되, 교각의 상부인 빔(140)의 양측 단부에 위치하는 닥트(170)의 양측 단부는 빔(140)과 교량 상판(210)을 포함하는 교량 상부구조(200)의 중립축(300)을 중심으로 상부에 위치하도록 매설하고(도 14 참조), 교각과 교각 사이인 빔(140)의 중앙에 위치하는 닥트(170)의 중앙부는 교량 상부구조(200)의 중립축(300)에 위치하거나 또는 중립축에 인접하게 위치하도록 매설한다(도 15 참조). 다시 말해, 도 13에 도시된 바와 같이 빔의 양측 내벽에 포물선 형태로 절곡되게 매설한다.

여기서 교량상부구조(200)의 중립축(300)은 교량시공재료가 탄성법칙을 따를 때 교량상부구조(200)의 도심을 지나는 축을 말한다.

그리고 상기 교각(100)의 시공이 완료된 후, 상기 교각(100)에 일체로 시공된 빔(140)의 닥트(170) 내부에 강선(160)을 삽입 관통시켜 다수의 빔(140)을 연결한 상태로 강선(160)의 양측 단부를 잡아 당겨 긴장시킨 상태로 그라우트하여 고정한다(도 13 참조).

이와 같이 강선(160)을 이용하여 다수의 빔(140)에 긴장시킴으로써 교각(100)에 삽입되는 빔(140)의 중앙에 작용하는 주 모멘트를 감소시킬 수 있어 교량의 안전성을 증대시킬 수 있다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 고가 구조물 시공방법을 설명한다.

먼저, 빔 제작단계(S10)는 측면에 닥트(170)를 매설한 상태로 빔(140)을 제작한다.

그리고 지면(1)에 기초부재(110)를 매설하고, 상기 기초부재(110)의 상면에 힌지부재(130)를 설치하며, 상기 힌지부재(130)를 포함한 기초부재(130) 상면에 교각 기둥(120)을 시공한다(교각 시공단계(S20)).

그런 다음, 상기 교각 기둥(120)의 상부에 상기 빔(140)을 배치 상태로 횡방향 보(150)를 타설하여 빔(140)과 횡방향 보(150)를 일체로 제작한다(횡방향 보 시공단계(S30)).

그런 다음, 상기 횡방향 보(150)의 상면에 교량 상판(210)을 시공한다(교량 상판 시공단계(S40)).

그런 다음, 상기 닥트(170)의 내부에 강선(160)을 삽입하고, 강선(160)을 긴장시킨 상태로 고정한 다음, 닥트(170)의 양단을 그라우트하면, 고가 구조물의 시공이 완료된다(강선 설치단계(S50)).

110: 기초부재 120: 교각
130: 힌지부재 140: 빔
150: 횡방향 보 160: 강선
170: 닥트 200: 교량 상부구조
210: 교량 상판 300: 중립축

Claims

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고가 구조물 시공방법으로서,
측면에 닥트를 매설한 상태로 빔을 제작하는 빔 제작단계(S10);
지면에 기초부재를 매설하고, 상기 기초부재의 상면에 힌지부재를 설치하며, 상기 힌지부재를 포함한 기초부재 상면에 교각 기둥을 시공하는 교각 시공단계(S20);
상기 교각 기둥의 상면에 횡방향 보를 타설하기 위한 거푸집에 빔을 배치한 다음, 콘크리트를 주입하여 빔과 횡방향 보를 일체로 제작하는 횡방향 보 시공단계(S30);
상기 빔이 일체화된 횡방향 보의 상면에 교량 상판 타설용 거푸집을 제작하고, 콘크리트를 주입하여 교량 상판을 타설하는 교량 상판 시공단계(S40); 및
상기 닥트의 내부에 강선을 삽입하고, 강선을 긴장시킨 상태로 고정한 다음, 닥트의 양단을 그라우트하는 강선 설치단계(S50)를 포함하며,
상기 닥트는 빔의 양측 내벽에 빔과 교량 상판을 포함하는 교량 상부구조의 중립축을 중심으로 포물선 형태로 절곡되게 매설되고,
상기 닥트의 교각상부인 양측단부는 상기 중립축 상부에 위치하며, 교각과 교각사이의 중앙부는 상기 중립축에 위치하거나 또는 중립축에 인접하게 위치하는 고가 구조물 시공방법.