KR101153430B1 - 곡선거더 제작용 이동식 거푸집, 이를 이용하여 제작된 거더와 거더교 시공방법 - Google Patents

곡선거더 제작용 이동식 거푸집, 이를 이용하여 제작된 거더와 거더교 시공방법 Download PDF

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Abstract

곡선거더 제작용 강재거푸집의 곡률을 보다 용이하게 조정할 수 있으면서도 경제적으로 제작할 수 있는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집, 이를 이용하여 제작된 거더와 거더교 시공방법이 개시되며, 상기 곡선거더 제작용 이동식 거푸집은 양 단부에 절곡된 단부연결플레이트가 형성되어 서로 이격된 설치된 한 쌍의 거푸집패널; 상기 양 단부연결플레이트의 내측면 사이에 거푸집패널 측방에 연장 설치된 반력대프레임; 및 상기 반력대프레임으로부터 거푸집패널 외측면 사이에 설치되어 거푸집패널에 휨 변형을 발생시키는 변위제어장치를 포함하여, 세그먼트 거푸집에 휨 변형을 발생시키고, 상기 휨 변형이 발생된 곡선거더제작용 세그먼트 거푸집들을 서로 연결하여 곡선거더의 곡률을 조정하도록 하게 된다.

Description

곡선거더 제작용 이동식 거푸집, 이를 이용하여 제작된 거더와 거더교 시공방법{PORTABLE MOLD FOR CURVED PSC GIRDER, THE GIRDER AND GIRDER BRIDGE CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 곡선거더 제작용 이동식 거푸집, 이를 이용하여 제작된 거더와 거더교 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 특히 곡선거더 제작용 강재거푸집의 곡률을 보다 용이하게 조정할 수 있으면서도 경제적으로 제작할 수 있는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집, 이를 이용하여 제작된 거더와 거더교 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 교량이라 함은 하천, 해협, 만, 운하, 저지 또는 다른 교통로나 구축물 위를 건널 수 있도록 만든 구조물로서, 그 구조형식에 따라서 거더교, 트러스트교, 아치교, 현수교, 라멘교 등이 있다.
이때 상기 거더교는 교량하부구조물의 상부면에 거치된 I형 단면의 거더에 의해서 그 상부의 슬래브가 지지되도록 하는 구조로서, 교량하부구조물과 교량하부구조물 사이에 다수의 거더가 거치되도록 한 후에 거더의 상면에 슬래브가 일체로 시공되도록 하게 된다.
이와 같은 거더로서 대표적으로 사용되는 것이 PSC 빔이다.
통상 상기 PSC 빔은 I형 단면으로 제작되는 프리스트레스 철근 콘크리트 빔으로서 단면 형상에 대응하는 거푸집(60, 조립식 강재거푸집)을 도 1a 같이 먼저 제작하고,
상기 거푸집 내부에 철근조립체(미도시), PSC 긴장재용 쉬스(미도시, 긴장재는 쉬스에 추후 삽입 후 PSC 빔 단부면에서 정착장치에 의하여 긴장 및 정착됨)를 미리 배치한 다음, 거푸집 내측공간에 콘크리트(C)를 타설하고,
상기 콘크리트가 양생되면 거푸집을 탈형하여 최종 PSC 빔을 제작하게 된다.
이때 상기 PSC 빔인 거더(10)는 직선형으로 제작되는 것이 일반적이지만 곡선형 거더교(교량)를 시공할 필요가 있을 경우 도 1b(위쪽 그림)와 같이 곡선형으로 제작하고 거더(10)들을 가로빔(40)으로 횡방향 연결하고, 교량하부구조(71, 교대, 교각)에 거치한 후, 지점부(70)에서 서로 연결하여 시공하게 되며 최종 슬래브(30)가 거더(10) 상부에 시공된다.
따라서 곡선형 PSC 빔을 제작하려면 원하는 곡률을 가진 곡선형 거푸집을 먼저 제작하여야 하는데, 곡선형 PSC 빔은 항상 일정한 곡률을 가지는 것이 아니므로 거더교의 종방향 선형에 따라 곡률이 항상 변하게 된다.
이에 다양한 곡률을 가진 PSC 빔 제작을 위해서는 곡선형 거푸집도 다양한 곡률을 가지도록 각각 제작할 수밖에 없는데 이럴 경우 곡선형 거푸집 제작에 너무 많은 비용이 소요되기 때문에 실제 곡선형 거더를 제작하지 않고 도 1b(아래쪽 그림)와 같이 직선형 PSC 빔을 단순히 곡선 배치하는 방법이 이용되는 경우가 많았다.
하지만 곡선형 PSC 빔을 제작하여 사용하는 것이 구조적으로 훨씬 효율적이기 때문에 곡선형 PSC 빔을 보다 경제적으로 제작할 수 있는 기술이 요구되었고, 이로서 소개된 예가 도 1c와 같은 곡선형 거푸집 시스템이다.
이러한 곡선형 거푸집 시스템(80)은
상기 PSC 빔을 지지하는 베이스(81);
상기 PSC 빔의 양 측면을 형성할 수 있도록 길게 연장되며, 상기 베이스 위에서 세워진 판형 부재로서, 상기 베이스 위에 세워져 있는 상태로 자유롭게 휘어질 수 있도록 가압빔(93)이 형성되며, 서로 이격된 상태로 마주하게 배치되어 있는 한 쌍의 거푸집(82); 및 상기 거푸집이 베이스 위에서 휘어져 미리 정한 곡률을 가질 수 있도록 상기 거푸집에 휨 변형을 가하는 변형장치(90);를 구비하게 된다.
이때 상기 변형장치(90)는 베이스에 대하여 위치 고정된 ㄱ자 형태의 반력대(91); 일단부는 상기 측면부재에 형성된 가압빔(93)의 외측면에 힌지 결합되어 있고, 타단부는 상기 반력대에 대하여 상대이동이 가능하게 결합되어 있는 유압잭을 포함하는 가압장치(92);를 구비하게 된다.
결국 원하는 곡률을 가지는 곡선거더를 제작하기 위해서, 도 1d와 같이, 상측에 위치한 변형장치(90)의 가압장치(92)들은 전진시키고, 도면상에서 하측에 위치한 변형장치(90)의 가압장치(92)들은 후진시키는 방식으로 거푸집(82)을 곡선형으로 세팅하여 상기 거푸집 내부에 콘크리트를 타설하는 방식으로 PSC 빔을 곡선형으로 제작할 수 있도록 한 것이다.
하지만 이러한 종래 곡선형 거푸집 시스템은
첫째, 거푸집이 거더의 연장길이 만큼 연장 형성되어 있기 때문에 도 1c와 같이 거푸집(82)의 휨 변형을 위해 사용되는 가압장치(92)의 유압잭 스트로크(Stroke) 길이(가압장치의 전, 후진 량)가 커질 수밖에 없었다.
예컨대 거더 연장 길이(L)가 20m이고, 곡률반경(R)이 50m의 경우에 약 1.010m/2 = 0.505m의 유압잭의 스트로크(Stroke) 길이가 확보되어야 하는데 거더의 연장길이(L)가 길어질수록 이러한 유압잭의 스트로크(Stroke)의 길이는 아래 [표 1]과 같이 상당한 길이가 될 수 밖에 없어 거푸집의 휨 변형을 위한 변형장치(90) 운용은 사실상 많은 제약이 따를 수밖에 없었다.
지간(L)/
곡률반경(R)		 20m 30m 40m 50m
50m 1.010m 2.303m 4.174m 6.699m
100m 0.501m 1.131m 2.020m 3.175m
200m 0.250m 0.563m 1.003m 1.569m
300m 0.167m 0.375m 0.667m 1.044m
400m 0.125m 0.281m 0.500m 0.782m
500m 0.100m 0.163m 0.400m 0.625m
둘째, 상기 종래 곡선형 거푸집 시스템에 있어 거푸집에 휨 변형을 일으키기 위한 반력대(91)는 지면에 H형강을 이용하기 때문에 반력대 고정을 위하여 지반에 별도로 기초콘크리트 설치작업 및 거푸집 설치를 위한 베이스 설치작업이 필요하게 되고 거더의 연장길이가 커짐에 따라 휨 변형이 커짐과 더불어 반력대의 크기도 커질 수밖에 없어 사용되는 H형강의 단면크기도 커지고 설치개수가 많아져 종래 곡선형 거푸집 시스템은 아무래도 제작에 있어 시공성 및 경제성이 떨어질 수밖에 없었다.
이에 종래 곡선형 거푸집 시스템은 대규모의 현장 또는 공장 제작이 적합한 거푸집시스템이라 할 수 있다.
하지만 무엇보다도 종래 곡선형 거푸집 시스템은 일반적인 직선형 거푸집 시스템에 비해 매우 고가이기 때문에 실제 곡선교에서는 PSC 빔을 이용하기 보다는 강박스 거더(Steel box Girder)를 이용하는 것이 일반적이었다.
이에 본 발명은 곡선거더 제작용 거푸집에 있어서 거푸집 및 거푸집 휨 변형을 위한 변형장치를 최적화시켜 크기를 최소화 할 수 있으면서도 거더 곡률을 보다 용이하게 조정할 수 있어 거푸집의 운용이 용이하고, 이동식으로 간단하게 조립 설치할 수 있어 경제적으로 곡선거더를 제작할 수 있는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집, 이를 이용하여 제작된 거더와 거더교 시공방법 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
예컨대, 양 단부에 절곡된 단부연결플레이트가 형성되어 서로 이격 설치된 한 쌍의 거푸집패널; 상기 양 단부연결플레이트의 내측면 사이에 거푸집패널 측방에 연장 설치된 반력대프레임; 및 상기 반력대프레임으로부터 거푸집패널 외측면 사이에 설치되어 거푸집패널에 휨 변형을 발생시키는 변위제어장치를 포함하는 세그먼트 거푸집에 휨 변형을 발생시키고, 상기 휨 변형이 발생된 곡선거더제작용 세그먼트 거푸집들을 서로 연결하여 곡선거더의 곡률을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 제공하게 된다.
즉, 세그먼트 거푸집을 모두 연결시킨 이후의 거푸집에 휨 변형을 발생시키기 위한 최대 변위량은 매우 큰 반면,
세그먼트 거푸집 각각에 먼저 작은 최대 변위량이 발생되도록 휨 변형을 발생시킨 이후에 세그먼트 거푸집을 연결시키게 되면,
최종 휨 변형에 의한 최대변위량은 동일하더라도 휨 변형을 발생시키기 위한 거푸집 운용에 차이가 있다는 점을 이용하게 된다.
이로서 본 발명에 의한 각각의 세그먼트 거푸집에 먼저 도입되는 휨 변형은 크지 않아도 되기 때문에 세그먼트 거푸집의 휨 변형을 발생시키기 위한 종전 가압장치 및 반력대를 최적화 할 수 있게 된다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이에 본 발명은 곡선거더를 매우 간단한 구조의 곡선거푸집을 이용하여 곡률반경이 다른 각각의 거더를 현장에서 매우 간단한 방법으로 제작하여 기존의 램프구간에 적용된 곡선거더의 강 박스를 대체하여 공사비를 절감할 수 있는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집 및 이를 이용한 곡선거더 제작방법을 제공 할 수 있게 된다.
구체적으로 본 발명에 의한 곡선거더 제작용 이동식 거푸집은
세그먼트 거푸집(3~5m)에 미리 휨 변형을 발생시키고, 여러 개의 세그먼트 거푸집을 필요로 하는 길이만큼 상호연결 조립시켜 최종 거푸집을 제작하기 때문에 각각의 세그먼트 거푸집의 휨 변형은 작더라도 다수를 연결시킨 거푸집의 휨 변형은 크기 때문에 한꺼번에 많은 휨 변형을 줄 필요가 없어 변형장치 및 반력대의 최적화가 가능하게 된다.
이에 거푸집의 휨 변형을 위한 반력대 설치를 위해 기초콘크리트를 시공할 필요도 없으며, 휨 변형을 세그먼트 거푸집에 조금씩 도입시키기 때문에 변형장치 의 크기를 최소화할 수 있어 경제성이 뛰어나고, 곡선거더 제작 이후 반력대 및 기초콘크리트 해체 작업을 위한 비용이 소요되지 않아 종래 곡선형 거푸집에 비해 경제성이 뛰어나게 된다.
또한 거푸집이 세그먼트 단위로 형성되어 현장에서 조립되기 때문에 현장으로 이동, 설치 및 해체가 매우 용이하여 인터체인지의 곡선 램프 거더, 수평곡선거더 등의 소량의 곡선거더 제작에 보다 효율적으로 이용이 가능하게 된다.
또한 직선형 거더도 간단하게 본 발명의 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 이용하여 제작할 수 있다. 이는 거푸집패널에 휨 변형을 발생시키지 않고 콘크리트를 타설하면 된다.
도 1a는 종래 PSC 빔용 거푸집의 사시도,
도 1b는 종래 곡선형 거더교의 설치도,
도 1c는 종래 곡선형 거푸집의 설치사시도,
도 1d는 종래 곡선형 거푸집의 운용상태도
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 의한 곡선거더 제작용 이동식 거푸집의 원리도,
도 3은 본 발명에 의한 곡선거더 제작용 이동식 거푸집의 구성도,
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 세그먼트 거푸집의 분해사시도, 설치사시도들, 및 완성된 거더 사시도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 곡선거더 제작용 이동식 거푸집에 의한 교량시공사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)]
종래 곡선거더 제작용 거푸집은 곡선거더 제작을 위해 거푸집 세그먼트(길이 약 3~5m)를 거더 연장길이(L)에 해당하는 길이만큼 서로 연결시킨 후에 변형장치를 이용하여 거푸집을 가압하여 휨 변형을 한꺼번에 발생시키는 방식이다.
예컨대 도 2a는 휨 변형을 통해 거더 연장길이(L)가 20m이고, 곡률반경(R)이 50m인 곡선거더를 제작하기 위하여 필요한 거푸집(82)의 최대변위량을 표현한 것인데,
종래 거푸집시스템을 이용할 경우 거더 연장길이(L) 20m, 곡률반경(R)이 50m인 곡선거더를 제작하기 위해서는 거푸집(82) 전체에 걸쳐 동시에 휨 변형을 발생시켜야하기 때문에 거푸집(82)의 중앙부위 최대 변위량(δ)은 δ= 1.010m/2 = 0.505m가 필요하게 된다.
하지만, 도 2b와 같이 5m씩 분할한 세그먼트 거푸집(82a) 4개를 서로 상호 연결시켜 제작하는 경우에는 각각의 세그먼트 거푸집(82a)에 0.067m에 해당하는 최대 변위량만을 발생시키더라도 세그먼트 거푸집(82a)이 서로 연결되어 형성된 거푸집(82)에는 동일한 최대 변위량(δ) 0.505m를 발생시키는 효과를 가질 수 있게 됨을 알 수 있다.
이로서 도 2c와 같이 직선의 세그먼트 거푸집(82a)에 미리 휨 변형에 의한 최대 변위량(0.067m)이 발생된 세그먼트 거푸집(82a) 각각을 상호 연결하는 경우 도 2a와 동일한 연장길이(L) 20m이고 곡률반경(R)이 50m인 곡선거더를 제작하기 위하여 필요한 최대 변위량(0.505m)이 자연스럽게 확보될 수 있음을 알 수 있다.
말하자면 세그먼트 거푸집(82a)를 모두 연결시킨 이후의 거푸집에 휨 변형을 발생시키기 위한 최대 변위량(0.505m)은 매우 큰 반면,
세그먼트 거푸집(82a) 각각에 먼저 작은 최대 변위량(0.067m)이 발생되도록 휨 변형을 발생시킨 이후에 세그먼트 거푸집(82a)을 연결시키게 되면,
최종 휨 변형에 의한 최대변위량은 동일하더라도 휨 변형을 발생시키기 위한 거푸집 운용에 큰 차이가 있게 된다.
즉, 각각의 세그먼트 거푸집(82a)에 먼저 도입되는 휨 변형은 크지 않아도 되기 때문에 세그먼트 거푸집(82a)의 휨 변형을 발생시키기 위한 변형장치 및 반력대를 최적화 할 수 있을 뿐만 아니라,
곡선거더를 제작하기 위한 거푸집패널 제작에 필요한 강재량을 획기적으로 줄일 수 있고,
종래 반력대 설치를 위한 기초콘크리트 제작을 최소화 또는 배제할 수 있어 보다 경제적인 곡선거더 제작용 이동식 거푸집 이용이 가능하게 된다.
또한 이러한 방식에 의한 거푸집은 제작, 운반, 설치 및 해체가 용이하여 이동식으로 사용 가능하므로 다양한 곡률을 가진 소량의 곡선거더 제작에도 이용가능하게 된다.
이에 본 발명은 세그먼트 거푸집(82a) 각각에 먼저 작은 최대 변위량(0.067m)이 발생되도록 휨 변형을 발생시킨 이후에 세그먼트 거푸집(82a)을 연결시키는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)을 제시하게 된다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)을 도시한 것이다.
즉, 도 3a와 같이 먼저 세그먼트 거푸집(100)을 준비하고 세그먼트 거푸집(100)에 설치된 반력대프레임(120)과 변위제어장치(130)를 이용하여 휨 변형을 먼저 발생시키되, 이러한 세그먼트 거푸집(100)은 다수를 준비하게 된다. 도 3a에서는 한쌍식, 4조가 구비되어 있음을 알 수 있다.
다음으로 도 3b와 같이 상기 4조의 세그먼트 거푸집(100)을 서로 연결시켜 일정길이(L)을 가진 거푸집을 설치하게 되며 이러한 거푸집은 베이스에 설치하게 된다.
이에 일정한 곡률(R)을 가진 곡선거더 제작을 위한 거푸집 세팅이 완성되게 된다.
다음으로 도 3c와 같이 서로 연결된 세그먼트 거푸집(100)을 탈형시켜 곡선거더(200)를 제작하게 되며, 이러한 곡선거더(200)는 4조의 세그먼트 거푸집을 이용하여 다수를 연속하여 제작하게 된다.
물론 곡률에 차이가 있다면, 세그먼트 거푸집의 변위제어장치(130)에 의한 휨 변형량을 조정하여 곡선거더(200)를 제작하면 된다.
[본 발명의 세그먼트 거푸집(100) 및 그 연결]
이에 앞서 살펴본 것과 같이 본 발명의 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)은 세그먼트 거푸집(100)을 다수 제작하여 서로 연결시켜 거푸집을 제작하게 되는데 이러한 세그먼트 거푸집(100)의 예를 도시한 것이 도 4a 및 도 4b이다.
이러한 세그먼트 거푸집(100)은 서로 이격되어 마주보는 한 쌍의 거푸집패널(110) 및 상기 거푸집패널(110)의 외측면에는 거푸집패널(110)에 휨 변형을 발생시킬 수 있는 변위제어장치(130)가 다수개 설치된다.
상기 변위제어장치(130)로서 스크루잭 또는 유압잭을 이용할 수 있는데 예컨대 유압잭의 유압(일종의 외력)을 이용하여 직선형 거푸집패널(110)을 가압하여 휨 변형을 발생시켜 곡선형 거푸집패널로 형성시키는 것이다.
이러한 휨 변형은 소요의 곡률(50m)을 가질 수 있는 최대 변위량(0.505m)를 고려하여 각 세그먼트 거푸집(100)에 필요한 크기를 결정하여 최대 변위량(0.065m)이 발생되도록 도입시키게 될 것이다.
이에 상기 거푸집패널(110)의 휨 변형을 발생시키기 위해서는 변위제어장치(130)를 지지하는 반력대가 필요하게 된다.
이러한 반력대는 종래의 경우 도 1c와 같이 거푸집(82) 외측에 설치된 H형강을 이용한 ㄱ자 형태의 반력대(91)를 이용하지만 본 발명에서는 이러한 반력대를 사용하지 않고 거푸집패널(110)의 절곡된 양 단부 사이에 설치된 반력대프레임(120)을 이용하게 된다.
즉, 상기 변위제어장치(130)인 유압잭 일측을 상기 반력대프레임(120)에 지지되도록 설치하고 유압잭 타측은 거푸집패널(110)의 외측면에 접하도록 한 상태에서 유압잭을 작동시키면 거푸집패널(110)을 가압할 수 있게 되어 이에 휨 변형이 발생되도록 하는 것이다.
도 4a는 상기 세그먼트 거푸집(100)의 분해 사시도로서 상기 세그먼트 거푸집(100)은 거푸집패널(110), 반력대프레임(120) 및 변위제어장치(130)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
먼저, 상기 거푸집패널(110)은 한 쌍으로 서로 이격되어 설치되며 강재로 제작되고, 한 쌍의 거푸집패널(110) 사이에는 콘크리트가 타설되는데 콘크리트 타설시 콘크리트 측압에 의해 발생하는 배부름 현상을 막기 위해 수직보강재(111)가 거푸집패널(110)의 외측면에 길이방향으로 서로 이격되어 용접 등에 의하여 설치되도록 할 수 있다.
이러한 수직보강재(111)는 일종의 수직 스티프너(Stiffner)의 역할을 하는 것으로서 강판 등을 이용하면 된다.
또한 상기 거푸집패널(110)의 양 단부에는 다른 세그먼트 거푸집(100)을 연속적으로 연결하기 위한 절곡된 단부연결플레이트(112)를 더 형성시키게 되며 상기 단부연결플레이트(112)에는 연결홀(113)을 형성시켜 다른 세그먼트 거푸집(100)의 단부연결플레이트(112)에 형성된 연결홀(113)과 연통되도록 하여 볼트와 너트와 같은 체결구로 서로 연결되도록 하게 된다.
이러한 단부연결플레이트(112)는 다양한 크기로 형성될 수 있을 것이다.
이때 세그먼트 거푸집(100)의 연결개수 역시 소요의 곡률(50m)을 가질 수 있는 최대 변위량(0.505m)을 고려하여 각 세그먼트 거푸집(100)의 설치개수를 정하게 될 것이다.
또한, 거푸집패널(110)과 후술되는 반력대프레임(120)의 양 단부를 연결하여 휨 변형을 발생시키기 위한 힘을 거푸집패널(110)에 효과적으로 전달하기 위하여 단부연결부재(114)를 더 설치할 수 있다.
이러한 단부연결부재(114)는 절곡된 단부연결플레이트(112) 내측면에 용접 등에 의하여 설치되도록 하고 상기 단부연결부재(114)에 반력대프레임(120)의 양 단부가 연결되도록 하면 된다. 이러한 단부연결부재(114)는 예컨대 H형강, ㄷ형 앵글 등의 단면강성이 큰 부재를 이용할 수 있다.
이때 상기 단부연결부재(114)는 휨 변형을 발생시키기 위한 힘이 전달 될 경우 변형이 발생하지 않을 정도의 충분한 단면강성이 확보될 수 있는 단부연결플레이트(112)를 설치할 수 있다면 생략이 가능하다.
즉, 상기 단부연결플레이트(112)에 반력대프레임(120)의 양 단부가 직접 연결되도록 할 수 있다.
일반적으로 거푸집패널(110)을 구성하는 강판은 휨 변형에 의한 변위 발생을 용이하게 하기 위하여 두께가 얇은 강판을 사용하게 되는데, 두께가 얇은 강판은 콘크리트 타설 시에 콘크리트 측압에 의해 강판의 배가 불룩해지는 현상이 발생될 여지가 있다.
이를 방지하기 위하여 앞서 살펴본 수직보강재(111,가로보강재)의 사이에 수평보강재(미도시,세로보강재)를 거푸집패널(110)의 상하 방향으로 다수 설치할 수 있다.
이때 수평보강재는 수직보강재(111)와 직접 교차하지 않고 단절되도록 배치하여 용접 또는 볼팅(볼트와 너트)에 의해 거푸집패널(110)에 설치되도록 하는 것이 바람직하다.
이는 거푸집패널(110)의 휨 변형을 발생시키는데 수평보강재가 방해가 되는 저항력을 최소화시키기 위함이다.
거푸집패널(110)의 휨 변형을 발생시키기 위한 변위를 일으키는 변위제어장치(130)는 스크루 잭 또는 유압잭 등의 기계장치로 가능하다.
상기 변위제어장치(130)는 다수개가 거푸집패널(110)의 외측면에 위치하여 휨 변형에 필요한 변위를 발생시키게 된다.
본 발명에서는 변위제어장치(130)의 일 실시예로 스크류 잭을 살펴보는데 이는 본 발명의 경우 얇은 강판에 의한 거푸집패널(110)을 세그먼트 거푸집(100)으로 이용하기 때문에 인력에 의한 휨 변형도 가능하기 때문이다.
먼저 상기 스크루 잭은 거푸집패널(110)의 휨 변형을 발생시키는 가압봉인 스트로크(131)와 스트로크(131)의 변위를 조절하는 조정핸들(132), 그리고 변위제어장치(130)가 거푸집패널(110)의 휨 변형을 발생 시킬 경우에 거푸집패널(110)에는 변위(δ)와 미도시된 회전각(θ)이 발생하는데 이에 대처하기 위하여 변위제어장치(130)의 일단 또는 양단에는 회전구조의 힌지(133)가 추가된다.
또한, 스크루 잭은 거푸집패널의 길이방향으로 다수 이격 배치되어 스트로크(131)가 전진 및 후진하면서 거푸집패널(110)에 휨 변형을 발생시키게 된다.
또한, 최종적으로 거푸집패널(110)의 외측면에 힘이 골고루 전달되도록 하는 가압분산봉(134)이 스크루 잭의 단부에 추가로 구성 될 수 있다.
상기 가압분산봉(134)은 거푸집패널(110)의 수직방향(세로방향)으로 거푸집패널의 전체 길이에 걸쳐 다수 분산 설치되는 것이 바람직하다. 가압분산봉(134)의 형상은 H형강, ㄷ강, ㄱ강, 0강 등의 단면강성이 큰 부재를 이용하면 된다.
또한, 변위제어장치(130)가 유압잭 시스템으로 구성된다면 조정핸들(132)이 불필요하며, 유압 시스템이 추가될 것이다.
다음으로 거푸집패널(110)의 휨 변형을 발생시키는 변위제어장치(130)의 지지대역할을 하는 것이 반력대프레임(120)이다.
이러한 반력대프레임(120)은 가압을 위한 변위제어장치(130)가 그 기능을 수행함에 있어서, 거푸집패널(110)에 적어도 2개 이상 설치되도록 하여 거푸집패널(110)이 휨 변형 발생 시 뒤틀리는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 반력대프레임(120)은 앞서 살펴본 바와 같이 거푸집패널(110)의 양 단부에 절곡된 단부연결플레이트(112) 또는 단부연결부재(114)에 힌지(122)에 의하여 양 단부가 힌지 연결되도록 설치된다.
이러한 반력대프레임(120)은 다수개 설치되는 변위제어장치(130)의 하중에 저항하기 위해 길이방향의 봉형프레임(121)과 봉형프레임(121) 양 단부에는 거푸집패널(110)에 휨 변형이 발생할 경우 발생되는 회전각에 대처하기 위한 회전구조의 양단 힌지(122)로 구성된다.
또한, 거푸집패널(110)에 휨 변형이 발생할 경우에 그 연장길이가 짧아지게 되어 이를 조정할 필요가 있어 길이조절장치(123)가 추가로 더 설치될 수 있다.
이러한 길이조절장치(123)는 봉형프레임(121) 중간에 턴버클과 같이 회전에 의하여 봉형프레임(121) 내부로 삽입 또는 인출되면서 봉형프레임(121)의 전체길이를 조정할 수 있도록 설치된다.
또한, 반력대프레임(120)은 상,하방향으로 2개 이상이 설치되는데 이러한 상하로 설치되는 반력대프레임(120)을 서로 상하로 연결해주는 연결프레임(124)을 추가로 설치하는 것이 바람직하며 그 위치와 설치 개수는 가압을 하는 변위제어장치(130)가 설치된 위치에 배치되도록 하게 된다.
상기 반력대프레임(120)을 구성하는 봉형프레임(121) 또는 연결프레임(124)은 변위제어장치(130)에 의한 가압에 저항하면서 그 변형량이 매우 미소해야 하므로 단면강성이 큰 단면 형상의 형강 등을 이용하는 것이 바람직하다.
이로서 최종 본 발명에 의한 세그먼트 거푸집(100)의 완성사시도를 도시한 것이 도 4b이다.
이러한 세그먼트 거푸집(100) 내부에는 쉬스, 철근 등이 설치되어 콘크리트(C)가 타설됨을 알 수 있다.
다음으로 앞서 살펴본 거푸집패널(110), 반력대프레임(120) 및 변위제어장치(130)를 구비한 세그먼트 거푸집(100)을 다수를 서로 연결시켜 형성된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)을 이용하여 곡선거더(200)를 제작하는 일 실시예를 도 4c 및 도 4d를 기준으로 살펴본다.
이러한 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)은 곡선거더(200)의 공장제작 및 현장제작에서 모두 적용 가능한데 본 발명은 현장 제작하는 경우를 기준으로 살펴본다.
먼저, 상기 세그먼트 거푸집(100)을 다수를 제작하여 현장으로 운반하게 된다. 세그먼트 거푸집(100)은 예컨대 길이가 3.0m~5.0m이고, 높이가 1.0m~3.0m 이내로 제작하여 운반 및 연결이 용이하도록 하게 된다.
이때 세그먼트 거푸집(100)은 직선 형태로 운반 및 적치하게 되어 영구변형이 발생하는 것을 막게 되며, 이러한 세그먼트 거푸집은 직선형 거더 제작에 이용해도 상관은 없다.
다음으로 현장에서 콘크리트 거더 제작을 위한 지반 다짐, 잡석 포설, 각종 각재의 설치, 생산되는 곡선거더(200)의 곡률을 고려한 베이스를 설치한다.
또한, 베이스 위에 PSC 빔인 곡선거더(200) 제작에 필요한 철근 및 쉬스관(미 도시) 등을 배치하게 된다.
다음으로 세그먼트 거푸집(100) 한 쌍을 베이스 위에 철근 및 쉬스관(미도시)이 사이에 배치되도록 이격시켜 세팅하게 된다.
다음으로 각각의 세그먼트 거푸집(100)에 설치된 변위제어장치(130)를 작동시켜 거푸집패널(110)에 휨 변형을 발생시키게 되며 이러한 휨 변형은 미리 계산된 최대 변위량이 발생되도록 하게 된다.
이때 상기 변위제어장치(130)는 반력대프레임(120)에 의하여 지지되도록 세팅되어 있고, 상기 반력대프레임(120)의 양 단부는 거푸집패널(110)의 단부연결부재(114) 또는 단부연결플레이트(112)와 연결되어 있으므로 변위제어장치(130)에 의하여 거푸집패널(110)에 발생된 휨 변형은 그대로 유지될 수 있게 된다.
이때 변위제어장치(130)에 의해 각 세그먼트 거푸집(100)의 휨 변형을 확보하게 될 경우에 거푸집패널(110)이 곡선으로 변해감에 따라 그 직선길이가 작아지게 된다. 이에 짧아지는 길이를 보정하기 위하여 반력대프레임(120)의 길이조절장치(123)를 이용하여 길이를 보정하게 된다.
이와 같이 직선형 거푸집패널에 변위조절장치를 이용하여 휨 변형을 발생시키는 여러 번의 과정을 통해 다수개의 세그먼트 거푸집(100)을 준비하게 된다.
이러한 휨 변형이 발생된 세그먼트 거푸집(100)들은 서로 연결되어 곡선거더의 연장길이(L)에 맞추어진 최종 본 발명의 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)의 세팅이 완료된다. 도 4d에서는 4개가 서로 길이방향으로 연결되도록 함을 알 수 있다.
이러한 길이방향 연결은 앞서 살펴본 것과 같이 거푸집패널의 양 단부연결플레이트를 서로 접하도록 세팅한 후 연결홀(113)에 볼트와 너트와 같은 체결구로 서로 연결시키면 된다.
이때 공장에서 제작하여 현장으로 운반하기 위해서 거더를 분할하여 제작할 경우에는 상기 서로 연결된 세그먼트 거푸집(100)들의 단부에는 콘크리트 타설시에 콘크리트가 흘러나오지 못하고, 거더가 분할 되도록 마감판(150)을 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생시키게 된다.
또한, 현장에서 거더를 분할하지 않고 일체로 제작하기 위해 상기 서로 연결된 세그먼트 거푸집(100)의 최종 단부에는 콘크리트 타설 시에 콘크리트가 흘러나오지 못하도록 마감판(150)을 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생시키게 된다.
다음으로는 상기 서로 연결된 세그먼트 거푸집(100)들을 탈형하게 되는데 이는 반력대프레임(120)에 설치된 길이조절장치(123)를 이용하여 지간길이를 짧게 줄이거나 곡률을 더 작게 하는 과정을 거치면서 탈형하도록 하면 된다.
또한, 탈형된 세그먼트 거푸집(100)들은 추가의 곡선거더를 제작하거나, 직선으로 보정하여 영구변형을 사전에 막고, 장기 보관이 가능하도록 하게 된다.
이로서 곡선으로 제작된 거더는 양생과정을 거처 거푸집이 탈형되면 프리스트레스를 도입하여 최종 PSC 곡선거더(200) 제작이 완성된다.
[ 본 발명의 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)을 이용하여 제작된 곡선거더(200)를 이용한 교량시공방법]
도 5a는 교량의 램프에 설치되는 곡선거더(200)의 설치 사시도를 도시한 것이다.
즉, 앞서 살펴본 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)은 공장에 설치되어 곡선거더를 제작한 후 현장에 반입시켜 교대, 교각과 같은 교량하부구조에 거치하여 설치할 수도 있지만, 현장에 베이스를 설치하고 상기 베이스에 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)을 설치한 후, 앞서 살펴본 것과 같이 다수의 곡선거더(200)를 제작하여 교량하부구조에 거치하여 설치할 수 있다.
이는 본 발명의 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)은 세그먼트 거푸집(100)으로 분할될 수 있기 때문에 직선 형태의 세그먼트 거푸집(100)을 차량으로 운반하여 이동하고 현장에서 세그먼트 거푸집(100)에 간단하게 휨 변형을 발생시켜 곡선거더를 제작할 수 있기 때문이다.
이로서 소규모 곡선 교량에 필요한 곡선거더를 본 발명에서는 경제적으로 제작할 수 있게 됨을 알 수 있다.
이에 상기 교량시공방법은
공장 또는 현장에 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)을 설치하고 곡선거더(200)의 연장길이(L)에 맞추어 곡선거더(200)를 다수 제작하게 된다.
이에 상기 제작된 곡선거더(200)는 현장에 반입 한 후 또는 현장에서 직접 교량하부구조(300)에 크레인 등을 이용하여 거치하고,
상기 거치된 곡선거더(200) 상부에 슬래브를 시공하여 최종 곡선교 시공이 완성될 수 있도록 하게 된다.
또한 도 5b에서는 직선교량의 시공 사시도를 도시한 것이다.
즉, 공장 또는 현장에 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)을 설치하고 곡선거더(200)의 연장길이(L)에 맞추어 직선거더를 다수 제작하게 된다.
이러한 직선거더는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A)에 있어 거푸집패널(110)에 휨 변형을 발생시키지 않고 콘크리트를 타설하여 제작하면 될 것이다.
즉, 변위제어장치를 설치하되 거푸집패널에 휨 변형이 발생되지 않도록 작동시키지 않은 채로 설치하게 되면 거푸집패널(110)에는 휨 변형이 발생되지 않아 직선형 거더를 제작할 수 있게 된다.
이에 상기 제작된 직선거더는 현장에 반입 한 후 또는 현장에서 직접 교량하부구조에 크레인 등을 이용하여 거치하고,
역시 직선거더 상부에 슬래브를 시공하여 최종 교량 시공이 완성될 수 있도록 하게 된다.
100: 세그먼트 거푸집
110: 거푸집패널
111: 수직보강재 112: 단부연결플레이트
113: 연결홀 114: 단부연결부재
120: 반력대프레임
121: 봉형프레임 122: 힌지
123: 길이조절장치 124: 연결프레임
130: 변위제어장치
131: 스트로크 132: 조정핸들
133: 힌지 134: 가압분산봉
150: 마감판 200: 곡선거더
300: 교량하부구조 400: 슬래브
A: 곡선거더 제작용 이동식 거푸집 C: 콘크리트

Claims (10)

  1. 세그먼트 거푸집들을 서로 연결하여 제작되는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집에 있어서,
    양 단부에 절곡된 단부연결플레이트(112)가 형성되어 서로 이격 설치된 한 쌍의 거푸집패널(110);
    상기 양 단부연결플레이트(112)의 내측면 사이에 거푸집패널(110) 측방에 연장 설치된 반력대프레임(120); 및
    상기 반력대프레임(120)으로부터 거푸집패널(110) 외측면 사이에 설치되어 거푸집패널에 휨 변형을 발생시키는 변위제어장치(130);를 포함하는 세그먼트 거푸집(100)에 휨 변형을 발생시키고, 상기 휨 변형이 발생된 세그먼트 거푸집을 서로 연결하여 곡선거더의 곡률(R)을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단부연결플레이트(112)에는 연결홀(113)이 형성되어, 상기 연결홀과 연결홀에 체결되는 체결구를 이용하여 세그먼트 거푸집들의 단부연결플레이트들을 서로 연결시켜 휨 변형이 발생된 세그먼트 거푸집들이 서로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 단부연결플레이트(112)의 내측면에는 단부연결부재(114)가 더 설치되어 상기 단부연결부재(114)와 반력대프레임(120)의 양 단부가 서로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 반력대프레임(120)은
    양 단부가 단부연결플레이트에 연결되어 양 단부연결플레이트 사이에 상하로 다수가 설치된 봉형프레임(121); 상기 봉형프레임 양 단부에 형성되어 단부연결플레이트와 연결된 힌지(122); 및 상기 봉형프레임 사이에 설치되어 봉형프레임의 길이를 조정하는 길이조절장치(123); 및 상기 상하로 설치된 봉형프레임(121)을 서로 연결하는 연결프레임(124);를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 변위제어장치(130)는 반력대프레임(120)에 일측이 지지되어 타측이 거푸집패널(110)에 접하면서 거푸집패널에 휨 변형이 발생하도록 하여 거푸집패널에 변위가 형성되도록 하는 유압잭 또는 스쿠류 잭인 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 변위제어장치(130)의 타측에는 힌지(133)가 더 설치되고 상기 힌지(133)에는 거푸집패널(110)의 외측면에 접하도록 설치된 가압분산봉(134)이 설치되도록 하며, 상기 거푸집패널에는 휨 변형 발생 시 거푸집패널을 보강하기 위한 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집.
  7. 제 1항의 휨 변형이 발생된 세그먼트 거푸집(100)을 서로 연결하여 세팅된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A) 내부에 콘크리트(C)를 타설한 후, 상기 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 탈형하여 제작된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 이용하여 제작된 거더.
  8. 양 단부에 절곡된 단부연결플레이트(112)가 형성되어 서로 이격된 설치된 한 쌍의 거푸집패널(110); 상기 양 단부연결플레이트(112)의 내측면 사이에 거푸집패널(110) 측방에 연장 설치된 반력대프레임(120); 및 상기 반력대프레임(120)으로부터 거푸집패널(110) 외측면 사이에 설치되어 거푸집패널에 휨 변형을 발생시키는 변위제어장치(130);를 포함하는 세그먼트 거푸집(100)에 있어 상기 변위제어장치(130)로 거푸집패널에 휨 변형을 발생시키지 않은 상태에서 세그먼트 거푸집을 서로 직접 연결하여 세팅된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집 내부에 콘크리트를 타설한 후, 상기 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 탈형하여 제작된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 이용하여 제작된 거더.
  9. 제 1항의 휨 변형이 발생된 세그먼트 거푸집(100)을 서로 연결하여 세팅된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집(A) 내부에 콘크리트를 타설한 후, 상기 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 탈형하여 제작된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 이용하여 제작된 곡선거더(200)를 준비하고,
    상기 곡선거더(200)를 교량하부구조(300)에 거치하고,
    상기 거더 상부에 슬래브(400)를 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 이용한 거더교 시공방법.
  10. 양 단부에 절곡된 단부연결플레이트(112)가 형성되어 서로 이격된 설치된 한 쌍의 거푸집패널(110); 상기 양 단부연결플레이트(112)의 내측면 사이에 거푸집패널(110) 측방에 연장 설치된 반력대프레임(120); 및 상기 반력대프레임(120)으로부터 거푸집패널(110) 외측면 사이에 설치되어 거푸집패널에 휨 변형을 발생시키는 변위제어장치(130)를 포함하는 세그먼트 거푸집에 있어, 상기 변위제어장치로 거푸집패널에 휨 변형을 발생시키지 않은 상태에서 세그먼트 거푸집(100)을 서로 직접 연결하여 세팅된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집 내부에 콘크리트를 타설한 후, 상기 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 탈형하여 제작된 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 이용하여 제작된 직선형 거더를 준비하고,
    상기 직선형 거더를 교량하부구조(300)에 거치하고,
    상기 거더 상부에 슬래브(400)를 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선거더 제작용 이동식 거푸집을 이용한 거더교 시공방법.
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