KR101133176B1

KR101133176B1 - 케이블지지 교량의 초고성능 콘크리트 바닥판 구조물

Info

Publication number: KR101133176B1
Application number: KR1020090109012A
Authority: KR
Inventors: 진원종; 김영진; 조정래; 김병석
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2012-04-06
Also published as: KR20110052101A

Abstract

본 발명은 현수교나 사장교와 같은 케이블지지 교량에서, 교량의 바닥판 구조물의 바닥판 유닛을 초고성능 콘크리트(UHPC)에 의한 프리캐스트 부재로 제작하고, 케이블에 의해 지지되는 에지 거더(Edge Girder)에 상기 바닥판 유닛을 거치하며 교축 방향으로 바닥판 유닛을 일체로 연결 결합함으로써 형성되는 케이블지지 교량의 초고성능 콘크리트 바닥판 구조물에 관한 것이다.

본 발명에서는 케이블(2)에 의하여 지지되는 에지 거더(20)와; 교축직각 방향으로 배치되어 상기 에지 거더(20)에 걸쳐지며 복수개가 서로 연결되어 바닥판을 이루게 되는 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)을 포함하며; 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)은 T형 단면을 가지고 있고; 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 웨브(11) 내에 긴장재(22)가 배치되어 긴장력이 부여되며; 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 상부 플랜지(12) 연결부에서, 일측 상부 플랜지(12) 내의 보강철근(14) 일단부가 연결부로 돌출되고, 타측 상부 플랜지(12)에 연결철근(15)이 상기 보강철근(14)보다 높거나 낮은 위치에 매립되어 그 단부가 연결부로 돌출되어 상기 노출된 보강철근(14)의 위 또는 아래에서 겹쳐지는 위치에 놓인 상태에서 채움재(16)가 타설되어 상부 프랜지(12)가 서로 일체로 연결되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 케이블지지 교량의 초고성능 콘크리트 바닥판 구조물이 제공된다.

Description

케이블지지 교량의 초고성능 콘크리트 바닥판 구조물{Ultra High Performance Concrete Slab for Cable Bridge}

본 발명은 케이블지지 교량의 초고성능 콘크리트 바닥판 구조물에 관한 것으로서, 구체적으로는 현수교나 사장교와 같은 케이블지지 교량에서, 교량의 바닥판 구조물의 바닥판 유닛을 초고성능 콘크리트에 의한 프리캐스트 부재로 제작하고, 케이블에 의해 지지되는 에지 거더(Edge Girder)에 상기 바닥판 유닛을 거치하며 교축 방향으로 바닥판 유닛을 일체로 연결 결합함으로써 형성되는 케이블지지 교량의 초고성능 콘크리트 바닥판 구조물에 관한 것이다.

최근에는 고강도를 넘어서 150MPa 이상의 높은 압축강도를 가지는 초고성능 콘크리트(Ultra High Performance Concrete/이하, "UHPC"라고 약칭함)가 개발되고 있고, 이러한 UHPC를 다양한 방향으로 활용하고자 하는 노력이 경주되고 있다.

UHPC는 높은 압축강도를 가지고 있기 때문에, UHPC로 제작되는 부재들은 기존의 콘크리트 부재보다 더 얇은 단면을 가지게 된다. 따라서 단순히 기존의 콘크 리트 부재를 UHPC 부재로 제작하여 대체하는 것만으로는 실제 구조물을 시공할 수 없으며, 얇은 단면을 가지게 되는 UHPC 부재의 특성에 맞는 적절한 구조적인 변화가 반드시 있어야만 한다.

본 발명은 위와 같이 새로 제안되고 있는 UHPC를 케이블지지 교량의 바닥판 구조물에도 이용할 수 있도록 하기 위하여 개발된 것으로서, UHPC를 이용하여 교량의 바닥판 구조물을 형성하되, UHPC의 특성에 맞추어 구조적인 기능이 충분히 발휘되는 바닥판 구조물을 형성하는 것을 근본적인 목적으로 하고 있다.

구체적으로, 본 발명은 UHPC를 이용하여 프리캐스트로 제작된 바닥판 유닛을 교축방향으로 연속적으로 결합하여 바닥판 구조물을 시공함에 있어서, UHPC의 사용으로 인하여 얇은 단면 두께를 가지는 바닥판 유닛이 교축방향으로 견고하고 효율적으로 결합될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 케이블지지 교량의 바닥판 구조물로서, 케이블에 의하여 지지되며 교축방향으로 길게 연장되어 서로 간격을 두고 배치되는 에지 거더와; 교축직각 방향으로 배치되어 양단이 상기 에지 거더에 걸쳐지며 종방향으로 복수개가 서로 연결되어 바닥판을 이루게 되는 프리캐스 트 UHPC 바닥판 유닛을 포함하여 구성되며; 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛은 초고성능 콘크리트를 이용하여 프리캐스트 방식으로 제작되는데, 중앙의 웨브와 상부 플랜지로 이루어진 T형 단면을 가지고 있고; 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛의 양방향 횡방향 단부가 에지 거더에 놓여 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛이 횡방향으로 양측 에지 거더 사이에 걸쳐져서 배치되며; 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛이 횡방향으로 양측 에지 거더 사이에 걸쳐져서 배치된 상태에서, 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛의 웨브 내에 배치된 긴장재가 양측 에지 거더를 관통한 뒤 정착되어 횡방향으로 긴장력이 부여되며; 복수개가 종방향으로 배치된 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛은 종방향으로 상부 프랜지가 서로 일체로 연결되는데, 상부 플랜지의 연결부에서, 일측 상부 플랜지 내에 종방향으로 길게 매립되어 있는 보강철근의 일단부가 연결부로 돌출되고, 이웃하는 타측 상부 플랜지에는 연결철근이 상기 보강철근보다 높거나 낮은 위치에 매립되어 있고, 상기 연결철근의 단부가 연결부로 돌출되어 상기 노출된 보강철근의 위 또는 아래에서 겹쳐지는 위치에 놓인 상태에서 연결부 채움재가 타설되어 양측 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛의 상부 프랜지가 종방향으로 서로 일체로 연결되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 케이블지지 교량의 초고성능 콘크리트 바닥판 구조물이 제공된다.

본 발명에 의하면, UHPC를 이용하여 프리캐스트로 제작된 바닥판 유닛을 교축방향으로 연속적으로 결합하여 바닥판 구조물을 시공함에 있어서, 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛의 구조적인 특징, 즉, 상부 플랜지의 두께가 얇으며, 공장에서 동일한 형상과 구조로 다량 생산되어 상부 플랜지에 배근되는 보강철근의 위치가 동일하여 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛을 종방향으로 이웃하게 배치하였을 때 보강철근(14)은 종방향으로 동일 축선상에 놓이게 되는 상황에서도, 연결부 내부에 철근 겹치게 배근할 수 있게 되어 연결부를 견고하게 시공할 수 있게 된다.

따라서 얇은 두께의 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛을 종방향으로 조립한 형태의 케이블지지 교량의 바닥판 구조물을 용이하게 시공할 수 있게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

우선 도 1 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블지지 교량의 바닥판 구조물의 구성을 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 바닥판 구조물(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 2a에는 도 1에 도시된 바닥판 구조물의 정면도가 도시되어 있고, 도 2b에는 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)이 에지 거더(20)에 놓이기 전의 상태를 보여주는 정면도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2의 선A-A에 따른 단면도로서 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)이 교축방향으로 연결되는 상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있고, 도 4a에는 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 단면도가 도시되어 있으며, 도 4b에는 도 3의 원 B부분의 확대도가 도시되어 있다. 도 5a에는 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)이 연결부에서 화살표 방향으로 서로 접근하는 상태를 도 3의 화살표 C방향으로 바라본 평면도가 도시되어 있고, 도 5b에는 도 5a에 도시된 상태에 후속하여 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10) 사이에 채움재가 채워져 연결부가 형성된 상태를 도 3의 화살표 C방향으로 바라본 평면도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 바닥판 구조물(1)은, 케이블(2)에 의하여 지지되며 교축방향(종방향)으로 길게 연장되어 서로 간격을 두고 배치되는 에지 거더(20)와, 교축직각 방향(횡방향)으로 배치되어 양단이 상기 에지 거더(20)에 걸쳐지며 종방향으로 복수개가 서로 연결되어 바닥판을 이루게 되는 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)을 포함하여 구성된다.

상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)은 UHPC에 의하여 사전 제작되는데, 도 4a에 도시된 것처럼, 중앙의 웨브(11)와 상부 플랜지(12)로 이루어진 T형 단면을 가진다. 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 양방향 횡방향 단부는 도 2b에 도시된 것처럼 에지 거더(20)에 걸쳐질 수 있도록 웨브(11)에 오목부(13)가 형성되어 있고, 에지 거더(20)의 내측면에도 상기 오목부(13)에 대응하는 단차부(21)가 형성되어 있다. 따라서 상기 오목부(13)가 상기 단차부(21)에 놓여 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)이 횡방향으로 양측 에지 거더(20) 사이에 걸쳐져서 배치된다.

도 2a에 점선으로 도시된 것은 횡방향 긴장재(22)인데, 도면에 도시된 것처 럼, 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)이 횡방향으로 양측 에지 거더(20) 사이에 걸쳐져서 배치된 상태에서, 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 웨브(11) 내에 배치된 긴장재(22)가 양측 에지 거더(20)를 관통한 뒤 정착되어 횡방향으로 긴장력이 부여된다.

다음으로는 에지 거더(20) 및 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 종방향 연결에 대하여 설명한다.

에지 거더(20)는 복수개의 거더가 종방향으로 연결되어 형성될 수 있는데, 종방향 연결을 위하여 연결부 단면에는 도 1에 도시된 것처럼 전단키(23)가 형성될 수 있다.

프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)은 종방향으로 상부 프랜지(12)가 서로 일체로 연결되는데, 도 3 내지 도 5b에 도시된 것처럼, 상부 플랜지(12)의 연결부(40)에서, 일측 상부 플랜지(12)에 매립되어 있는 보강철근(14)은 연결부로 돌출되고, 이웃하는 타측 상부 플랜지(12)에는 별도의 연결철근(15)이 연결부로 돌출되어, 연결부에 보강철근(14)과 연결철근(15)이 마주한 상태에서 콘크리트나 몰탈 등과 같은 연결부 채움재(16)가 타설되어 양측 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 상부 프랜지(12)가 종방향으로 서로 일체로 연결된다.

도 4a에는 본 발명에 따른 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 개략적인 단면도가 도시되어 있는데, 도면에 도시된 것처럼, 상부 플랜지(12) 내에는 보강철근(14)이 종방향으로 길게 배치된다. 그런데 이러한 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)은 매우 높은 강도의 UHPC로 제작되기 때문에 상부 플랜지(12)의 두께가 매 우 얇으며, 공장에서 동일한 형상과 구조로 다량 생산되므로 상기 보강철근(14)의 위치는 모두 동일하다. 즉, 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)을 도 3에 도시된 것처럼 종방향으로 이웃하게 배치하였을 때 보강철근(14)은 종방향으로 동일 축선상에 놓이게 된다. 따라서 연결부에서의 철근 매립을 위해 양쪽 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 상부 플랜지(12)로부터 상기 보강철근(14)을 연결부로 돌출시켜 서로 마주하게 되면, 보강철근(14)이 동일 축선 상에 놓이게 되어 서로 겹쳐지게 배치될 수 없으며, 결국 외부로 돌출된 보강철근(14)의 양쪽 길이만큼 연결부(40)의 종방향 폭이 커지게 되어 연결부가 매우 취약하게 된다.

이를 방지하기 위하여 본 발명에서는, 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b에 도시된 것처럼, 일측 상부 플랜지(12)에 매립되어 있는 보강철근(14)은 그 단부가 연결부로 돌출되지만, 이웃하는 타측 상부 플랜지(12)에 매립되어 있는 보강철근(14)은 연결부로 돌출되지 않고, 대신에 별도의 연결철근(15)이 타측 상부 플랜지(12)에서 상기 보강철근(14)보다 높거나 낮은 위치에 매립되고, 상기 연결철근(15)의 단부가 연결부로 돌출되어 상기 노출된 보강철근(14)의 위 또는 아래에서 간격을 두고 겹쳐지는 위치에 놓이게 된다. 이러한 상태에서 연결부(40)에 콘크리트 등의 연결부 채움재(16)가 타설되어 상기 연결철근(15)과 보강철근(14)이 연결부 채움재(16)의 매립된 상태로 양생됨으로써, 양측 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 상부 프랜지(12)가 종방향으로 서로 일체로 연결되는 것이다.

이와 같은 구성에 의해서, 상부 플랜지(12)의 두께가 매우 얇은 구조를 가지게 되는 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)에 대해서 콘크리트 내부에 철근을 배근 한 상태로 연결부를 견고하게 시공할 수 있게 된다.

연결철근(14)과 보강철근(15)을 연결부(40)의 콘크리트 내로 배치함에 있어서 도 5a 및 도 5b에 도시된 것처럼 2개의 연결철근(14) 단부를 서로 연결하여 루프 형태로 만들고, 보강철근(15) 역시 2개의 단부를 서로 연결하여 루프 형태로 만드는 것이 연결부의 강성을 증가시키는데 매우 바람직하다. 즉, 연결부(40)에 위치하는 연결철근(14)은 2개가 쌍을 이루어 그 단부가 서로 연결되어 루프 형태를 이루고 있고, 연결부(40)에 위치하는 보강철근(15)도 2개가 쌍을 이루어 그 단부가 서로 연결되어 루프 형태를 이루고 있는 것이 견고한 연결부의 형성에 매우 유리한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 바닥판 구조물의 개략적인 사시도이다.

도 2a는 도 1에 도시된 바닥판 구조물의 정면도이다.

도 2b는 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛이 에지 거더에 놓이기 전의 상태를 보여주는 정면도이다.

도 3은 도 2a의 선A-A에 따른 단면도로서 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛이 교축방향으로 연결되는 상태를 보여주는 단면도이다.

도 4a는 본 발명에 따른 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛의 단면도이다.

도 4b는 도 3의 원 B부분의 확대도이다.

도 5a는 본 발명에 따른 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛이 연결부분에서 서로 접근하는 상태를 도 3의 화살표 C방향으로 바라본 평면도이다.

도 5b는 도 5a에 도시된 상태에 후속하여 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛 사이에 채움재가 채워져 연결부가 형성된 상태를 도 3의 화살표 C방향으로 바라본 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛

20 : 에지 거더

Claims

삭제
케이블지지 교량의 바닥판 구조물로서,

케이블(2)에 의하여 지지되며 교축방향으로 길게 연장되어 서로 간격을 두고 배치되는 에지 거더(20)와, 교축직각 방향으로 배치되어 양단이 상기 에지 거더(20)에 걸쳐지며 종방향으로 복수개가 서로 연결되어 바닥판을 이루게 되는 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)을 포함하여 구성되며;

상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)은 초고성능 콘크리트를 이용하여 프리캐스트 방식으로 제작되는데, 중앙의 웨브(11)와 상부 플랜지(12)로 이루어진 T형 단면을 가지고 있고;

상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 양방향 횡방향 단부가 에지 거더(20)에 놓여 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)이 횡방향으로 양측 에지 거더(20) 사이에 걸쳐져서 배치되며; 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)이 횡방향으로 양측 에지 거더(20) 사이에 걸쳐져서 배치된 상태에서, 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 웨브(11) 내에 배치된 긴장재(22)가 양측 에지 거더(20)를 관통한 뒤 정착되어 횡방향으로 긴장력이 부여되며;

복수개가 종방향으로 배치된 상기 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)은 종방향으로 상부 프랜지(12)가 서로 일체로 연결되는데, 상부 플랜지(12)의 연결부에서, 일측 상부 플랜지(12) 내에 종방향으로 길게 매립되어 있는 보강철근(14)의 일단부가 연결부로 돌출되고, 이웃하는 타측 상부 플랜지(12)에는 연결철근(15)이 상기 보강철근(14)보다 높거나 낮은 위치에 매립되어 있고, 상기 연결철근(15)의 단부가 연결부로 돌출되어, 연결부로 돌출된 상기 보강철근(14)의 위 또는 아래에서 겹쳐지는 위치에 상기 연결철근(15)의 단부가 놓인 상태에서, 상기 연결부에 연결부 채움재(16)가 타설되어 양측 프리캐스트 UHPC 바닥판 유닛(10)의 상부 프랜지(12)가 종방향으로 서로 일체로 연결되는 구조를 가지고 있는데;

상기 연결부에 노출된 연결철근(14)은 2개가 쌍을 이루어 그 단부가 서로 연결되어 루프 형태를 이루고 있고;

상기 연결부에 노출된 보강철근(15)도 2개가 쌍을 이루어 그 단부가 서로 연결되어 루프 형태를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 케이블지지 교량의 초고성능 콘크리트 바닥판 구조물.